GIÁO TRÌNH CAD/CAM - PHẦN 3 ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM - CHƯƠNG 9

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

97
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ĐIỀU KHIỂN MÁY NC BẰNG MÁY TÍNH (CNC) Sự tiến hóa của công nghệ NC có liên hệ mật thiết và phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ máy tính. Trong chương 8 chúng ta đã xem xét việc dùng máy tính trong việc lập trình cho máy NC. Thực tế, nhiều sản phẩm thiết kế không thể lập trình gia công được nếu thiếu sự lập trình nhờ máy tính. Hơn nữa, máy tính lại đang được dùng để gọt dũa và cải thiện việc lập trình gia công NC nhờ kỹ thuật tương tác đồ họa...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH CAD/CAM - PHẦN 3 ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM - CHƯƠNG 9

Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Chöông 9 ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH (CNC) 9.1. 9.1. Khaùi nieäm. Söï tieán hoùa cuûa coâng ngheä NC coù lieân heä maät thieát vaø phuï thuoäc vaøo söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä maùy tính. Trong chöông 8 chuùng ta ñaõ xem xeùt vieäc duøng maùy tính trong vieäc laäp trình cho maùy NC. Thöïc teá, nhieàu saûn phaåm thieát keá khoâng theå laäp trình gia coâng ñöôïc neáu thieáu söï laäp trình nhôø maùy tính. Hôn nöõa, maùy tính laïi ñang ñöôïc duøng ñeå goït duõa vaø caûi thieän vieäc laäp trình gia coâng NC nhôø kyõ thuaät töông taùc ñoà hoïa vaø laäp trình baèng gioïng noùi. Vieäc söû duïng maùy tính soá ñaõ laøm thay ñoåi veà chaát trong vieäc ñieàu khieån maùy NC. Trong chöông naøy chuùng ta seõ baøn 3 vaán ñeà sau: 1. Computer numerical control (CNC) Computer 2. Direct numerical control (DNC) Direct 3. Adaptive control (AC) Adaptive CNC – thay boä ñieàu khieån NC coå ñieån baèng boä tính toaùn nhoû (minicomputer hay microcomputer). Maùy tính nhoû duøng ñeå thöïc hieän moät soá hoaëc taát caû caùc chöùc naêng NC bôûi caùc chöông trình ñöïôïc löu trong boä nhôù Read – Write cuûa noù. Moät trong nhöõng khaùc bieät cuûa CNC laø moät maùy tính ñieàu khieån moät maùy coâng cuï. Khaùc vôùi DNC laø duøng 1 maùy tính ñeå ñieàu khieån nhieàu maùy coâng cuï rieâng bieät. Ñieàu khieån thích nghi khoâng ñoøi hoûi maùy tính soá. Ñieàu khieån thích nghi laø duøng heä thoáng ñieàu khieån ñeå ño 1 hoaëc nhieàu bieán soá cuûa quùa trình (löïc caét, nhieät ñoä, coâng suaát, v.v.) vaø thay ñoåi löôïng aên dao vaø (hoaëc) toác ñoä caét ñeå buø tröø vaøo nhöõng thay ñoåi coù haïi cuûa caùc bieán soá cuûa quùa trình. Muïc ñích cuûa ñieàu khieån thích nghi laø toái öu hoùa quùa trình gia coâng maø maùy NC ñôn ñoäc khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Nhieàu döï aùn ñieàu khieån thích nghi ban ñaàu laø döïa treân vieäc ñieàu khieån töông töï hôn laø maùy tính soá. Ngaøy nay caùc heä thoáng söû duïng coâng ngheä vi xöû lyù ñeå öùng duïng chieán löôïc ñieàu khieån thích nghi. Tröôùc khi baøn veà ba heä thoáng ñieàu khieån treân, ta phaûi xem xeùt moät soá vaán ñeà vöôùng maéc lieân quan ñeán vieäc heä thoáng ñieàu khieån soá coå ñieån. Chính nhöõng vaán ñeà naøy ñaõ aûnh höôûng ñeán vieäc bieán ñoåi heä thoáng ñieàu khieån soá coå ñieån baèng heä thoáng ñieàu khieån nhôø maùy tính. 9.2 9.2 Nhöõng vaán ñeà ( khoù khaên) ñoái vôùi NC coå ñieån ( truyeàn thoáng) Coù nhieàu vaán ñeà trong NC coå ñieån daãn ñeán vieäc caùc nhaø cheá taïo maùy coâng cuï tìm kieám vieäc caûi thieän heä thoáng ñieàu khieån maùy NC. Nhöõng khoù khaên naøy bao goàm: 1. Coù loãi khi laäp trình gia coâng 1. Coù Khi chuaån bò baêng ñuïc loã, caùc loãi laäp trình laø thöôøng. Loãi coù theå do: ♦ • Cuù phaùp sai • Soá sai. Ñeå cho baêng loã ñuùng, phaûi chænh söûa ñeán 3 – 4 laàn hoaëc hôn nöõa. ♦ Khoù ñaït ñöôïc trình töï gia coâng toát nhaát. CAD/CAM 129
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Ñaây laø khoù khaên nhaát trong laäp trình baèng tay. Moät soá ngoân ngöõ laäp trình NC nhôø maùy tính coù theå hoã trôï vieäc ñaït ñöôïc moät trình töï gia coâng toát nhaát. 2. Vaän toác vaø löôïng aên dao khoâng toái öu vì khoâng theå thay toác ñoä vaø löôïng aên Vaä dao trong quùa trình gia coâng. Vì vaäy ngöôøi laäp trình phaûi thieát laäp toác ñoä vaø löôïng aên dao cho tröôøng hôïp xaáu nhaát. 3. 3. Baêng ñuïc loã deã bò raùch Baê Coù theå duøng giaáy toát, nhöng laïi ñaét tieàn. Boä ñoïïc baêng laø phaàn cöùng yeáu keùm nhaát cuûa maùy NC. Khi coù söï coá, nhoùm Boä ño 4. thôï baûo trì thöôøng baét ñaàu tìm nguyeân nhaân nôi maùy ñoïc baêng. 5. Controller: Boä ñieàu khieån NC coå ñieån laø loaïi gaén cöùng (hard – wired). Controller Ñieàu naøy coù nghóa laø ñaëc ñieåm ñieàu khieån cuûa noù khoâng theå deã daøng thay ñoåi ñeå ñöa vaøo caùc caûi thieän beân trong thieát bò. Vieäc duøng maùy tính caûi thieän ñöôïc tính naêng cuûa thieát bò ñieàu khieån nhö noäi suy ñöôøng cong moät khi coù boä phaàn meàm toát hôn. 6. Management information. Heä thoáng NC coå ñieån khoâng ñaûm baûo thoâng tin 6. theo thôøi gian khi gia coâng. Nhöõng thoâng tin naøy coù theå goàm: maùy coù söï coá vaø thay duïng cuï caét. Caùc nhaø cheá taïo maùy vaø caùc kyõ söï ñieàu khieån luoân luoân caûi thieän coâng ngheä NC baèng caùch thieát keá nhöõng heä thoáng giuùp giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà treân. Nhieàu caûi tieán ñaõ ñöôïc laøm nhôø phaùt trieån kyõ thuaät ñieän töû. Trong muïc sau ñaây chuùng ta seõ trình baøy nhöõng phaùt trieån trong ñieän töû vaø coâng ngheä Solid – state ( IC) môû ñöôøng cho söï phaùt trieån cuûa ñieàu khieån soá (NC controller). 9.3. 9.3. Coâng ngheä saûn xuaát caùc boä ñieàu khieån NC Coâng ngheä phaùt trieån phaàn cöùng cuûa ñieàu khieån soá thay ñoåi töøng naêm moät caùch raát kòch tính. Ít nhaát laø coù 7 theá heä caùc boä ñieàu khieån ñaõ ñöôïc bieát ñeán. 1. Boùng chaân khoâng (Circa 1952) 2. Electromechanical Relays (Circa 1955) 3. Discrete semiconductors (circa 1960) 4. Intergrated Circuite (circa 1965) 5. Direct numerical control (circa 1968) 6. Computer numerical control (circa 1970) 7. Microprocessors and Microcomputers (circa 1975) Maãu maùy NC ñaàu tieân ñöôïc cheá taïo taïi PTN servomechanism ôû MIT duøng boùng chaân khoâng (Vacuum tubes) trong boä ñieàu khieån. Caùc thaønh phaàn cuûa boä ñieàu boù khieån to ñeán noãi thieát bò ñieàu khieån coøn chieám nhieàu khoâng gian hôn laø maùy coâng cuï. Nhöng ñaáy laø do coâng ngheä ñieàu khieån vaøo thôøi gian aáy chæ ñaït ñöôïc coù theá. Moät vaøi naêm sau ñoù trong nhöõng maùy NC baùn treân thò tröôøng, boä ñieàu khieån rele ñieän cô boä ñaõ thay theá cho boùng chaân khoâng. Loaïi naøy kích thöôùc cuõng coøn to vaø khoâng tin caäy. Ngay chæ vôùi loaïi ñieàu khieån ñieåm-ñieåm cuõng caàn tôùi vaøi tuû ñieän chöùa ñaày rôle. Caùc rôle naøy cuõng bò moøn vaø vieäc ñoøi hoûi phaûi döï tröõ moät soá lôùn caùc phaàn töû naøy ñaõ laøm cho heä thoáng ñieàu khieån kieåu naøy khoâng coøn hôïp lyù nöõa. CAD/CAM 130
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Vieäc söû duïng caùc boùng ñeøn baùn daãn (Transistor) treân cô sôû coâng ngheä baùn daãn boù taïo neân theá heä tieáp theo cuûa thieát bò ñieàu khieån soá NC. Vieäc söû duïng boùng baùn daãn ñaõ giaûm soá rôle caàn thieát, taêng ñoä tin caäy vì boùng baùn daãn traùnh ñöôïc vaán ñeà moøn, giaûm kích thöôùc tuû ñieåu khieån, cho pheùp taêng soá maïch phöùc taïp trong boâ ñieàu khieån NC. Nhöõng heä thoáng ñieàu khieå naøy cho pheùp thöïc hieän pheùp noäi suy ñöôøng troøn. Tuy nhieân kích thöôùc cuûa boä ñieàu khieån vaãn coøn to vaø thieát bò ñieän töû deã nhaïy caûm ñoái vôùi nhieät ñoä, caàn phaûi trang bò quaït gioù, thieát bò laøm maùt (ñieàu hoøa) beân trong tuû ñieän ñeå ñaûm baûo ñieàu khieån saûn xuaát toát. Khoaûng 1965, IC (integrated circuits) ñaõ ñöôïc duøng trong thieát bò ñieàu khieån IC NC. Vieäc duøng IC ñaõ giaûm kích thöôùc vaø taêng ñoä tin caäy. Soá thaønh phaàn giaûm xuoáng ñeán 90%, giaûm gía thaønh cho ngöôøi söû duïng. Xu höôùng duøng LSI ( Large – Scale Integrated circuits) cho pheùp ñöa vaøo nhieàu ñaëc tính môùi vaøo trong caùc tuû ñieàu khieån coù kích thöôùc nhoû hôn. Moät trong soá nhöõng ñaëc ñieåm naøy laø caùc chöông trình con noäi suy Hyperbolic, chöông trình ñoåi heä inch → meùt, tính toaùn toác ñoä aên dao theo veùc tô. Söï phaùt trieån tieáp laø duøng digital computer trong coâng ngheä ñieàu khieån NC, laøm digital thay ñoåi caên baûn vieäc ñieàu khieån NC. Taát caû nhöõng boä ñieàu khieån cuõ ñeàu laø gaén cöùng (Hard – wired) neân khoâng deã daøng thay ñoåi do baûn chaát coá ñònh cuûa chuùng. Maùy tính soá, ngöôïc laïi, döïa treân moät phöông phaùp khaùc. Trong phöông phaùp môùi naøy caùc chöùc naêng ñieàu khieån ñaõ ñöôïc laäp trình trong boä nhôù maùy tính vaø coù theå ñöôïc thay theá bôûi moät chöông trình khaùc. Vaøo nhöõng naêm 1968, DNC laø moät trong nhöõng heä thoáng ñieàu khieån nhôø maùy tính ñaõ ñöôïc giôùi thieäu. Trong quaù trình phaùt trieån cuûa coâng ngheä maùy tính, maùy tính thôøi ñoù raát to vaø ñaét tieàn vì theá caùch toát nhaát laø duøng moät maùy tính ñieàu khieån nhieàu maùy coâng cuï theo kieåu chia seû thôøi gian (Time-Shared). Öu ñieåm cuûa DNC laø thieát laäp keát noái tröïc tieáp ñieàu khieån giöõa maùy tính vaø maùy coâng cuï, vì theá khoâng caàn phaûi coù maùy ñuïc baêng loã. Baêng loã vaø maùy ñuïc loã trôû neân khoâng coøn thích hôïp trong heä thoáng NC nöõa. Do xu höôùng laøm cho maùy tính trôû neân nhoû hôn, reû hôn, neân ngaøy caøng saùng toû moät thöïc teá laø moät maùy tính nhoû ñöôïc gaén trong moät maùy coâng cuï. Khaùi nieäm naøy goïi laø Computer Numerical Control (CNC). Caùc heä thoáng CNC thöông maïi ñöôïc giôùi thieäu vaøo nhöõng naêm 1970 vaø chuùng coù öu ñieåm laø ñieàu khieån trôû neân meàm deûo hôn. Moät boä ñieàu khieån maùy tính chuaån coù theå thích nghi ñöôïc vôùi nhieàu daïng maùy nhôø caùc chöùc naêng ñieàu khieån ñöôïc laäp trình vaøo trong boä nhôù maùy tính cho töøng loaïi maùy rieâng. Ngaøy nay do öu theá cuûa CNC, raát ít maùy NC coå ñieån coøn baùn treân thò tröôøng. Nhöõng tieán boä trong coâng ngheä maùy tính tieáp tuïc laøm cho thieát bò ñieàu khieån nhoûû hôn vaø nhoû hôn nöõa, nhöng laïi coù toác ñoä cao hôn, khaû naêng lôùn hôn vaø giaù thaønh thaáp hôn. Vieäc naøy cho pheùp caùc nhaø cheá taïo maùy thieát keá nhöõng panel ñieàu khieån nhö laø 1 phaàn tích hôïp cuûa maùy coâng cuï chöù khoâng coøn chieám caû moät phoøng rieâng bieät nöõa. Vieäc naøy giaûm ñöôïc dieän tích maët baèng. Vieäc duøng VLSI (Very Large Scale Integrated circuits) coù lôïi cho caû ngöôøi cheá taïo laãn ngöôøi söû duïng. Ngöôøi cheá taïo thì giaûm giaù thaønh cheá taïo, coøn ngöôøi söû duïng giaûm ñöôïc chi phí baûo trì vaø söûa chöõa trong söû duïng. CAD/CAM 131
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Sau khi chuùng ta ñaõ theo böôùc chaân phaùt trieån cuûa ñieàu khieån NC töø oáng chaân khoâng ñeán – microcomputer, chuùng ta böôùc qua xem xeùt kyõ veà coâng ngheä CNC vaø DNC. 9.4. 9.4. Ñieàu khieån soá nhôø maùy tính (CNC) CNC laø heä thoáng NC duøng maùy tính coù boä chöùa chöông trình ñeå thöïc hieän moät soá hay taát caû caùc chöùc naêng ñieàu khieån soá cô baûn. Do maùy tính caøng ngaøy caøng coù kích thöôùc nhoû, phaàn lôùn caùc heä thoáng NC hieän ñaïi ñeàu duøng caùc thieát bò ñieàu khieån treân cô sôû microcomputer. Nhieàu naêm tröôùc kia minicomputer cuõng ñaõ ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu khieån maùy CNC. Beà ngoaøi, maùy CNC troâng raát gioáng maùy NC truyeàn thoáng. Caùc chi tieát gia coâng luùc ñaàu cuõng ñöôïc gaù ñaët nhö nhau. Thieát bò ñoïc baêng loã vaãn coøn laø thieát bò thoâng thöôøng ñeå nhaäp chöông trình vaøo heä thoáng. Tuy nhieân vôùi heä thoáng ñieàu khieån truyeàn thoáng baêng duïc loã ñöôïc quay laëp laïi cho moãi chi tieát trong loaït gia coâng. Vôùi CNC, chöông trình ñöôïc cho vaøo moät laàn vaø ñöôïc löu trong boä nhôù maùy tính. Vì vaäy maùy ñoïc baêng loã chæ duøng khi naïp caùc chöông trình vaø döõ lieäu goác. So vôùi caùc maùy NC thoâng thöôøng maùy CNC meàm deûo hôn, khaû naêng tính toaùn toát hôn. Caáu hình chung cuûa moät heä thoáng CNC ñöôïc veõ treân hình 9.1. Maùy ñoïc baêng Minicomputer hoaëc Computer loã ñeå ñöa microcomputer hardware chöông trình (software function and NC interface and ban ñaàu vaøo part program storage) servor system Hình 9.1. Caáu hình chung cuûa HT CNC Caù Caùc chöùc naêng cuûa CNC Coù nhieàu chöùc naêng ñöôïc thöïc hieän treân CNC. Moät soá trong nhöõng chöùc naêng naøy nhöõng maùy NC truyeàn thoáng khoâng theå thöïc hieän ñöôïc hoaëc raát khoù thöïc hieän. Caùc chöùc naêng chính cuûa CNC goàm: 1. Ñieàu khieån maùy coâng cuï (Machine tool control) 2. Hieäu chænh baùn kính dao trong quùa trình gia coâng (In – process compensation) 3. Caûi thieän vieäc laäp trình vaø vaän haønh (Improved Programming and Operating features) 4. Chaån ñoaùn (Diagnostics). Ñieàu khieån maùy coâng cuï Chöùc naêng ñaàu tieân cuûa heä thoáng CNC laø ñieàu khieån maùy coâng cuï, bieân dòch chöông trình thaønh chuyeån ñoäng qua giao dieän giöõa maùy tính vaø servosystem. Öu ñieåm chính cuûa CNC laø chöùa ñöïng caùc khaû naêng ñieàu khieån trong boä ñieàu khieån gaén meàm (soft – wired)ø. Moät soá chöùc naêng ñieàu khieån nhö noäi suy cung troøn gaé noä CAD/CAM 132
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc coù theå ñöôïc thöïc hieän trong HTÑK gaén cöùng (hard – wired) thì toát hôn so vôùi gaén meàm. Vieäc naøy daãn ñeán laø söï phaùt trieån CNC ñi theo 2 höôùng: 1. Hybrid CNC: CNC lai (phoái hôïp caû gaén cöùng vaø gaén meàm) 2. Straight CNC: CNC tröïc tieáp (chæ söû duïng boä ñieàu khieån gaén meàm) Sô ñoà HT Hybrid CNC ñöôïc veõ treân hình 9.2. Motion Motion feedback interpolators & servor system Maùy ñoïc baêng (soft-wired) loã ñeå ñöa Minicomputer hoaëc chöông trình microcomputer Interface logic ban ñaàu vaøo (soft-wred) (hard-wired) Hình 9.2. Hybrid CNC Trong heä thoáng lai (Hybrid CNC ) Caùc thaønh phaàn gaén cöùng (Hard – wired components) thöïc hieän caùc chöùc naêng coù lôïi nhaát nhö • Tính toaùn vaø sinh ra löôïng aên dao (Feed rate gereration) • Noäi suy ñöôøng troøn (Circular Interpolattion) Caùc chöùc naêng khaùc do computer (soft-wired components) thöïc hieän. Hybrid CNC ñöôïc söû duïng khaù roäng raõi vì giaù reû hôn Straight CNC. Trong heä thoáng tröïc tieáp (Straight CNC): Maùy tính thöïc hieän moïi chöùc naêng. Sô tieá ñoà Straight System ñöôïc veõ treân hình 9.3. Motion feedback Maùy ñoïc baêng loã ñeå ñöa Minicomputer hoaëc Servos and chöông trình microcomputer Interface logic ban ñaàu vaøo (soft wired) (hard wired) Hình 9.3. Straight CNC HT tröïc tieáp Straight ñaét tieàn hôn nhöng meàm deûo hôn Buø tröø trong quùa trình gia coâng (In – Process compensation) • Hieäu chænh baùn kính dao trong quùa trình gia coâng, • Ñieàu khieån sai soá phaùt sinh trong quùa trình gia coâng. Thuoäc loaïi naøy goàm. CAD/CAM 133
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc ♦ Ñieàu chænh sai soá ñöôïc caûm nhaän bôûi thieát bò ño ♦ Tính laïi vò trí caùc truïc khi thieát bò kieåm tra ñöôïc duøng ñeå ñònh vò caùc ñieåm tham chieáu treân chi tieát gia coâng. ♦ Ñieàu chænh baùn kính dao ♦ Ñieàu khieån thích nghi ñeå ñieàu chænh laïi toác ñoä caét vaø löôïng aên dao. ♦ Tính toaùn chu kyø beàn cuûa duïng cuï caét vaø choïn duïng cuï khaùc khi ñöôïc chæ ñònh. Caûi thieän ñöôïc vieäc laäp trình vaø thao taùc. • Chænh lyù chöông trình gia coâng treân maùy. Vieäc naøy cho pheùp ñieàu chænh laïi hoaëc toái öu hoùa chöông trình gia coâng. • Cho hieän ñöôøng chaïy dao ñeå kieåm tra baêng loã. • Nhieàu kieåu noäi suy: ñöôøng troøn, barabol, cubic • Söû duïng caùc chöông trình con chuyeân duøng • Nhaäp döõ lieäu baèng tay (Manual Data Input). • Coù theå löu tröõ nhieàu chöông trình Chaån ñoaùn (Diagnostic) CNC coù trang bò theâm thieát bò chaån ñoaùn ñeå giuùp cho vieäc baûo trì vaø söûa chöõa heä thoáng. Caùc chöùc naêng cuûa thieát bi chaån ñoaùn (Diagnostic) goàm: 1/ Phaùt hieän nguyeân nhaân hö hoûng ñeå söûa chöõa nhanh choùng. 2/ Ra daáu hieäu caûnh baùo veà moät söï coá coù theå xaûy ra, nhôø vaäy giaûm thôøi gian söûa chöõa vaø taêng naêng suaát lao ñoäng 3/ Heä thoáng CNC phaûi coù moät soá thaønh phaàn döï tröõ ñeå khi coù hö hoûng thì thay theá ngay, khoâng ñeå maùy chôø. Öu ñieåm cuûa CNC: 1/ Baêng chöông trình vaø thieát bò ñoïc baêng chæ duøng 1 laàn ñeå ñöa chöông trình vaøo maùy tính. Ñieàu naøy naâng cao ñoä tin caäy cuûa HT, vì thieát bò hay hö hoûng nhaát chính laø boä ñoïc baêng. 2/ Ñieàu chænh chöông trình ngay treân maùy 3/ Chuyeån ñoåi inch ↔ meùt 4/ Meàm deûo hôn 5/ Caùc chöông trình do ngöôøi duøng vieát rieâng (MACRO) ñöôïc löu trong boä nhôù maùy tính. Khi caàn coù theå goïi ra deã daøng. 6/ Goùp phaàn taïo ra heä thoáng saûn xuaát toaøn boä (Total manufacturing system): CNC deã töông thích hôn khi duøng trong heä thoáng saûn xuaát lôùn ñaõ ñöôïc maùy tính hoùa. Moät trong nhöõng böôùc quan troïng tieán ñeán nhöõng heä thoáng naøy laø DNC (ñieàu khieån soá tröïc tieáp). CAD/CAM 134
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc 9.5. Direct Numerical Control (DNC) Caùc thaønh phaàn cuûa DNC (Hình 9.4) Caùc daây daãn Maùy tính Boä nhôù chính ñeå löu chöông trình trung taâm Maùy NC coâng cuï Hình 9.4. Caáu hình toång quaùt cuûa heä thoáng DNC 1/ Maùy tính trung taâm (Central computer) 2/ Boä nhôù chính löu tröõ caùc chöông trình NC (Bulk memory, which stores the NC part programs ) 3/ Caùc daây truyeàn thoâng töø xa (Telecommunication lines) 4/ Maùy coâng cuï (Machine tools). Caùc daây daãn Boä nhôù chính ñeå töø xa löu caùc chöông Maùy tính trình NC trung taâm Boä nhôù Boä nhôù Boä nhôù Maùy tính Maùy tính Maùy tính ñeäm ñeäm ñeäm mini veä tinh mini veä tinh mini veä tinh Maùy coâng cuï Hình 9.5. Heä thoáng DNC coù maùy tính veä tinh CAD/CAM 135
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Ñoâi khi giöõa maùy tính trung taâm vaø maùy coâng cuï coù boá trí caùc maùy tính veä tinh. Moãi maùy tính veä tinh ñieàu khieån vaøi maùy coâng cuï (hình 9.5). Caùc maùy coâng cuï naøy ñöôïc duøng ñeå giaûm bôùt gaùnh naëng cho maùy tính trung taâm. Coù 2 daïng HT DNC 1/ Heä thoáng sau boä ñoïc baêng (Behind – the – Tape – Reater ( BTR) 1/ system)(hình 9.6) Maùy tính Boä nhôù chính chöùc caùc chöông trình NC DNC Maùy coâng cuï Hai boä Boä ñoïc baêng ñöôïc thay baèng daây nhôù ñeäm daãn truyeàn thoâng Boä ñieàu khieån NC Hình 9.6. Heä thoáng DNC vôùi caáu hình BTR Ñaëc ñieåm: maùy tính trung taâm ñöôïc noái vôùi boä ñieàu khieån NC khoâng caàn qua boä ñoïc baêng loã. Boäâ ñoïc baêng loã giôø ñöôïc thay baèng caùc daây truyeàn thoâng töø xa. Heä thoáng naøy raát gioáng vôùi NC truyeàn thoáng tröø nguoàn chöông trình. Boä ñieàu khieån söû duïng 2 boä nhôù ñeäm ñeå nhaän caùc block töø maùy tính vaø bieân dòch noù thaønh hoaït ñoäng cuûa maùy. Trong khi 1 boä nhôù ñeäm nhaän block döõ lieäu, boä nhôù ñeäm kia thöïc hieän vieäc ñieàu khieån maùy. 2/ 2/ Heä thoáng DNC vôùi boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp (Special Machine Machine control Unit)(hình 9.7) Boä nhôù chính löu chöông trình NC Maùy tính DNC Maùy coâng cuï Boä ñieàu khieån NC truyeàn thoáng ñöôïc thay baèng boä ñieàu khieån chuyeân nghieäp MCU chuyeân nghieäp Hình 9.7. DNC vôùi boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp CAD/CAM 136
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp laø 1 thieát bò ñöôïc thieát keá chuyeân ñeå giao tieáp deã daøng giöõa maùy tính vaø maùy coâng cuï. Moät trong nhöõng thaønh phaàn quan troïng cuûa boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp chính laø boä noäi suy ñöôøng troøn cuûa ñöôøng chaïy dao. Heä thoáng naøy coù ñoä chính xaùc noäi suy cao hôn, toác ñoä noäi suy nhanh hôn so vôùi heä thoáng BTR Heä thoáng ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp laø soft – wired trong khi NC truyeàn thoáng laø hard – wired. Vì vaäy noù meàm hôn, linh hoaït hôn. Caùc chöùc naêng ñieàu khieån coù theå thay ñoåi deã daøng ñeå caûi thieän quùa trình. Trong nhöõng heä thoáng NC coå ñieån vieäc thay ñoåi khoù hôn nhieàu vì phaûi laøm laïi baêng loã. Hieän taïi thì maùy tính BTR coù öu ñieåm laø gía reû hôn vì raát deã ñöa heä DNC vaøo trong heä thoáng NC coå ñieån. Heä thoáng BTR khoâng caàn phaûi thay boä ñieàu khieån coå ñieån baèng boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp. Tuy nhieân öu ñieåm cuûa heä BTR chæ laø taïm thôøi, vì phaàn lôùn maùy NC laø ñöôïc baùn vôùi boä ñieàu khieån maùy tính maø muïc ñích thì cuõng töông töï nhö laø boä ñieàu khieån maùy chuyeân nghieäp khi ñöôïc gaén vaøo trong heä DNC. Caù Caùc chöùc naêng cuûa DNC: Coù nhieàu chöùc naêng ñöôïc thöïc hieän trong heä thoáng DNC. Caùc chöùc naêng naøy laø duy nhaát cho DNC maøø caùc maùy tính NC cuõ vaø CNC khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Caùc chöùc naêng chính cuûa DNC laø: • NC khoâng caàn baêng ñuïc loã • Löu tröõ chöông trình NC • Thu thaäp döõ lieäu, xöû lyù vaø baùo caùo • Truyeàn thoâng Maïng truyeàn thoâng laø ñeå thöïc hieän ba chöùc naêng treân. Truyeàn thoâng giöõa caùc heä thoáng con laø nhieäm vuï trung taâm cuûa baát kyø heä DNC naøo. Caùc keát noái chính laø: • Maùy tính trung taâm vôùi maùy coâng cuï • Maùy tính trung taâm vaø ngöôøi laäp trình • Maùy tính trung taâm vaø vaø boä nhôù chính chöùa chöông trình NC Caùc keát noái truyeàân thoâng choïn löïa coù theå ñöôïc hình thaønh giöõa heä thoáng DNC: • Heä thoáng thieát keá nhôø maùy tính (CAD) • Heä thoáng ñieàu khieån hoaït ñoäng saûn xuaát • Maùy tính xöû lyù döõ lieäu phoái hôïp • Heä thoáng döï baùo baûo trì töø xa • Caùc heä thoáng töï ñoäng duøng maùy tính trong nhaø maùy Öu Öu ñieåm cuûa DNC 1. Loaïi boû ñöôïc baêng loã vaø maùy ñuïc loã 2. Khaû naêng tính toaùn nhanh hôn vaø linh hoaït hôn 3. Löu chöông trình NC ôû daïng files 4. Caùc chöông trình ñöôïc löu nhö laø CL files 5. Baùo caùo veà tình hình saûn xuaát CAD/CAM 137
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc 6. Thieát laäp neàn moùng ñeå phaùt trieån nhaø maùy töï ñoäng ñieàu khieån nhôø maùy tính trong töông lai. 9.6. 9.6. Phoái hôïp giöõa DNC vaø CNC Söï phoái hôïp giöõa DNC vaø CNC laøm taêng taêng khaû naêng cho heä thoáng saûn xuaát nhôø maùy tính. Tröôùc heát laø khoâng caàn baêng loã vaø maùy ñuïc loã nöõa cho maùy CNC. khoâ Maùy tính DNC naïp tröïc tieáp chöông trình cho boä nhôù CNC. Khoâng gioáng nhö caùc maùy NC truyeàn thoáng, maùy CNC coù ñuû boä nhôù ñeå naïp toaøn boä chöông trình treân DNC. Chöông trình chæ naïp moät laàn chöù khoâng phaûi töøng block. Vieäc naøy giaûm ñöôïc soá löôïng ñaàu noái caàn thieát giöõa maùy tính trung taâm vaø caùc maùy coâng cuï. Xu höôùng trong töông lai laø trong caùc heä thoáng hoãn hôïp DNC vaø CNC, phaàn meàm cuûa boä ñieàu khieån CNC seõ coù postprocessor. Vieäc naøy cho pheùp chöông trình gia coâng NC naïp chöông trình töø maùy tính DNC ôû daïng CL (Cutter Location) FILE, khoûi caàn phaûi haäu xöû lyù tröôùc khi ñöa sang maùy CNC. Öu ñieåm nöõa cuûa söï phoái hôïp giöõa DNC vaø CNC laø khaû naêng döï tröõ. Neáu maùy tính trung taâm bò hoûng, caùc maùy trong heä thoáng seõ khoâng bò lieät. Chæ caàn thöïc hieän söï phuïc hoài caàn thieát laø moãi maùy rieâng bieät hoaït ñoäng ñöôïc nhö thöôøng. Coù hai yeáu toá noùi leân khaû naêng phuïc hoài naøy. Ñoù laø: 1. Coù baûn sao chöông trình NC töø maùy tính DNC 2. Moåi maùy CNC coù trang bò thieát bò ñoïc baêng loã hoaëc coù theå noái vôùi moät maùy ñoïc baêng loã löu ñoäng. Ñöông nhieân giaù thaønh heä thoáng nhö theá seõ phaûi taêng leân. Öu ñieåm thöù ba laø caûi thieän ñöôïc lieân laïc giöõa maùy tính trung taâm vaø vaø nôi saûn xuaát. Vôùi vieäc noái caùc maùy tính ôû hai ñaàu, nhieàu söï coá trong thieát keá cuûa moät nhaø maùy lôùn ñöôïc loaïi tröø. 9.7. thoá 9.7. Caùc heä thoáng maùy NC ñieàu khieån thích nghi: Ñieàu khieån thích nghi (Adaptive Control –AC) coù nguoàn goác töø moät nghieân cöùu trong nhöõng naêm ñaàu cuûa thaäp kyû 1960 ôû phoøng thí nghieäm nghieân cöùu Bendix do khoâng löïc Hoa kyø taøi trôï. Luùc ñaàu heä thoáng ñieàu khieån thích nghi döïa treân caùc thieát bò ñieàu khieån töông töï, phaûn aùnh tình traïng phaùt trieån cuûa coâng ngheä thôøi ñoù. Ngaøy nay AC duøng Microprocessor, vaø thoâng thöôøng laø tích hôïp vôùi moät heä thoáng CNC hieän ñaïi. Ñoái vôùi maùy gia coâng, thuaät ngöõ AC nghóa laø heä thoáng ñieàu khieån duøng ñeå ño heä caùc bieán soá ra cuûa heä thoáng vaø duøng chuùng ñeå ñieàu khieån toác ñoä hoaëc löôïng aên dao. Moät soá caùc bieán soá naøy ñöôïc duøng trong heä thoáng maùy ñieàu khieån thích nghi laø toáctoá ñoä quay hoaëc löïc, moment, nhieät ñoä caét, bieân ñoä dao ñoäng vaø coâng suaát. Noùi caùch löï khaùc haàu nhö taát caû caùc tham soá caét maø coù theå ño ñöôïc laø ñöôïc thöû trong caùc caùc heä thoáng AC thí nghieäm. Muïc ñích cuûa heä thoáng ñieàu khieån thích nghi laø laøm cho heä thoáng hoaït ñoäng coù hieäu quaû hôn. Haøm muïc tieâu ôû ñaây thöôøng laø toác ñoä caét boû kim loaïi vaø giaù thaønh treân 1 ñôn vò theå tích cuûa vaät lieäu ñöôïc caét boû. CAD/CAM 138
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc AC duøng ôû ñaâu ? Maùy NC noùi chung coù öu ñieåm laø giaûm thôøi gian phuï ( gaù ñaët, thay dao, …) Tuy nhieân thôøi gia coâng so vôùi maùy laïi khoâng giaûm bao nhieâu. Do ñoù neáu quùa trình caét ñöôïc ñieàu khieån thích nghi thì seõ toái öu hoùa ñöôïc cheá ñoä caét, giaûm ñöôïc thôøi gian caét. Nôi maø AC öùng duïng coù hieäu quûa laø: 1/ Nôi maø duïng cuï caét ñöôïc söû duïng ≥ 40% thôøi gian chu kyø gia coâng. 2/ Nôi coù nhieàu nguoàn bieán soá trong phoâi maø AC coù theå buø tröø. Thöïc teá AC thích nghi löôïng aên dao vaø vaän toác ñoái vôùi caùc bieáân soá ñoù. 3/ Nôi giaù thaønh vaän haønh maùy cao. Giaù thaønh vaän haønh maùy chuû yeáu laø do voán ñaàu tö cho thieát bò cao. 4/ Nôi caùc phoâi ñieån hình cho AC laø nhöõng vaät lieäu goàm theùp, Ti tan, hôïp kim beàn cao. Gang vaø nhoâm cuõng coù theå laø vaät lieäu haãp daãn ñoái vôùi AC, nhöng nhöõng vaät lieäu naøy thöôøng laø deã gia coâng. Caùc nguoàn bieán ñoåi khi gia coâng. (Source of Variability in machining) Döôùi ñaây coù caùc nguoàn bieán ñoåi coù theå duøng AC. Khoâng phaûi taát caû caùc nguoàn naøy caàn hieäu chænh baèng AC. Tuy nhieân, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng söï bieán ñoåi caøng lôùn thì ñieàu khieån thích nghi caøng coù lôïi. 1. Chieàu saâu vaø chieàu daøy caét thay ñoåi 2. Ñoä cöùng thay ñoåi 3. Ñoä cöùng vöõng thay ñoåi 4. Moøn dao. 5. Maët gia coâng khoâng lieân tuïc Nhöõng bieán ñoåi treân nhieàu khi khoâng döï ñoaùn ñöôïc. Baây giôø chuùng ta xem AC ñöôïc duøng ñeå buø tröø nhöõng bieán ñoåi treân nhö theá naøo. Hai daïng ñieàu khieån thích nghi: 1/ AC toái öu (ACO) – Adaptive Control Optimization 2/ AC giôùi haïn (ACC) -- Adaptive Control constraints Ñieàu khieån thích nghi toái öu: Trong nhöõng heä thoáng naøy, moät thoâng soá toái öu Ñieà hoùa ñöôïc chæ ñònh cho heä thoáng . Haøm naøy ñöôïc ño trong suoát quùa trình gia coâng, thí duï löôïng phoi ñöôïc caét ra hoaëc giaù thaønh cuûa khoái löôïng vaät lieäu caét ra. Nhieàu heä thoáng toái öu hoùa baèng caùch cöïc ñaïi hoùa tæ leä giöõa löôïng kim loaïi caét ra so vôùi ñoä moøn duïng cuï. Heä naøy ñöôïc vieát: LVLCR IP = f ( ) LMDC Trong ñoù: LVLCR – Löôïng vaät lieäu caét ra LMDC – Löôïng moøn duïng cuï Caùi khoù laø ñoä moøn duïng cuï khoâng theå ño tröïc tuyeán baèng coâng ngheä ño hieän nay. Vì vaäy, heä soá IP khoâng theå ñieàu khieån trong quaù trình gia coâng. Do khoâng coù CAD/CAM 139
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc caûm bieán ñeå ño ñöôïc ñoä moøn duïng cuï trong heä thoáng ACO neân haàu nhö taát caû caùc heä thoáng ñieàu khieån thích nghi hieän nay laø thuoäc loaïi thöù 2: ACC Heä thoáng ACC ñöôïc phaùt trieån vôùi möùc ñoä ít thoâng minh vaø ít toán keùm hôn so vôùi ACO. Caùc heä thoáng saûn xuaát ACC söû duïng caùc giôùi haïn döïa treân nhöõng bieán soá coù theå ño ñöôïc. Vì theá heä thoáng naøy môùi coù teân goïi laø ACC. Muïc tieâu cuûa heä thoáng laø ñieàu khieån vaän toác vaø löôïng aên dao sao cho bieán soá ño ñöôïc naèm trong vuøng giôùi haïn cho pheùp. Hoaï Hoaït ñoäng cuûa moät heä thoáng ACC: ÖÙng duïng ñieån hình laø phay vieàn vaø phay tuùi roãng (profile, pocket) treân maùy NC Vaän toác V – tham soá ñieàu khieån ñöôïc Löïa caét P vaø coâng suaát caét N laø nhöõng bieán soá ño döôïc. Gaén moät heä thoáng ACC vaøo moät maùy NC laø chuyeän bình thöôøng. Coù 2 lyù do ñeå maùy NC ñöôïc duøng laøm ñieåm baét ñaàu töï nhieân cho vieäc öùng duïng AC: 1/ Maùy NC thöôøng coù moâ tô ñieàu khieån, 2/ Caùc phoâi gia coâng thoâng thöôøng cho maùy NC coù nhöõng nguoàn thay ñoåi maø AC coù theå thöïc hieän ñöôïc (feasible). Nhieàu coâng ty lôùn öùng duïng AC vaøo HT NC cuûa hoï. Moät coâng ty laø Macotech corporation In Seatle, Washington, chuyeân cung caáp maùy NC coù ñieàu khieån thích nghi cho caùc coâng ty khaùc. Boä ñieàu khieån thích nghi bao goàm phaàn cöùng vaø phaàn meàm Phaàn cöùng goàm: 1. Caùc caûm bieán gaén treân truïc chính ñeå ño löïc 2. Caùc caûm bieán ño doøng ñieän cuûa moâ tô truïc chính. Caùi naøy ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh coâng suaát tieâu thuï 3. Boä ñieàu khieån vaø Panel maøn hình ñeå vaän haønh maùy. 4. Giao dieän phaàn cöùng ñeå noái heä thoáng AC vôùi NC hieän taïi hoaëc maùy CNC. Phaàn meàm goàm chöông trình veà khaû naêng gia coâng coù theå ñöôïc goïi ra duøng nhö laø moät leänh Macro vieát baèng ngoân ngöõ APT. Quan heä giöõa chöông trình gia coâng vaø quùa trình laäp trình gia coâng ñöôïc veõ treân hình 9.8 AC output: Feed, Speed, Force limits AC input: Cutter, Material, AC machinibility APT … program program Part geometry APT and motion NC tape processor statements Hình 9.8. Quan heä cuûa phaàn meàm AC ñoái vôùi chöông trình APT. CAD/CAM 140
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Caùc tham soá vaøo cuûa chöông trình goàm kích thöôùc vaø hình daùng cuûa duïng caét, ñoä cöùng cuûa vaät lieäu gia coâng, kích thöôùc gia coâng, vaø ñaëc tính cuûa maùy caét. Döïa vaøo caùc tham soá vaøo naøy, chöông trình seõ tính toaùn vaø cho ra giaù trò cuûa • Löôïng aên dao • Vaän toác truï chính • Giôùi haïn löïc caét cho moãi vuøng caét Muïc tieâu cuûa vieäc tính toaùn naøy laø xaùc ñònh ñieàu kieän caét ñeå cöïc ñaïi hoùa toác ñoä caét boû kim loaïi. Ngöôøi laäp trình gia coâng thöôøng phaûi chæ ra vaän toác vaø löôïng aên dao ñeå gia coâng. Vôùi ñieàu khieån thích nghi, caùc thoâng soá naøy ñöôïc tính toaùn nhôø phaàn meàm gia coâng treân cô sôû döõ lieäu nhaäp vaøo vaø ngöôøi laäp trình khoâng phaûi can thieäp vaøo. Khi gia coâng, heä thoáng AC hoaït ñoäng bôûi löïc ñöôïc tính cho moãi duïng cuï caét vaø cho truïc chính maùy. Naêng suaát gia coâng ñöôïc cöïc ñaïi hoùa nhôø maùy chaïy ôû vaän toác lôùn nhaát maø löïc caét cho pheùp. Vì löïc phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá nhö chieàu roäng vaø chieàu saâu caét, löôïng aên dao seõ giaûm ñeå buø tröø cho vaän toác caét. Khi löïc caét giaûm, thí duï do chieàu daøy caét giaûm, choã khoâng coù vaät lieäu, löôïng aên dao taêng lôùn nhaát. Thoâng thöôøng vieäc nhaän bieát dao caét hay khoâng caét laø döïa vaøo söï caûm nhaän coù löïc caét hay khoâng. Khi dao khoâng caét, töùc laø ñi qua choã hôû, löôïng aên dao laäp töùc taêng 2 hoaëc 3 laàn ñeå giaûm thôøi gian di chuyeån voâ ích. Khi duïng cuï chaïm vaøo vaät lieäu löôïng aên dao trôû veà nhö cuõ. Trong quùa trình gia coâng coù theå coù moät hoaëc nhieàu thoâng soá ñöôïc ño. Ngaøy xöa, heä thoáng Bendix duøng tôùi 3 tín hieäu: nhieät ñoä, moment vaø rung ñoäng. Ngaøy nay heä thoáng Macotech chæ duøng 2: löïc caét vaø coâng suaát caét sinh ra treân moâtô. Muïc ñích cuûa vieäc ño coâng suaát laø baûo veä moâ tô ñeå khoûi bò quùa taûi trong khi toác ñoä hôùt vaät lieäu laïi bò giôùi haïn bôûi coâng suaát treân truïc chính hôn laø löïc caét treân truïc chính. Ích thích Ích lôïi cuûa gia coâng coù ñieàu khieån thích nghi. 1/ Taêng naêng suaát gia coâng. 2/ Taêng chu kyø beàn cuûa duïng cuï (tuoåi thoï) 3/ Baûo veä phoâi toát hôn 4/ Ngöôøi vaän haønh ít phaûi can thieäp hôn. 5/ Laäp trình gia coâng cuõng deã hôn. Nhöõng maùy NC gia coâng coù AC trong ngaønh haøng khoâng Hoa kyø cho thaáy laø coù theå tieát kieäm 20 – 60% thôøi gian gia coâng. 9.8. 9.8. Xu höôùng phaùt trieån cuûa NC: • Thay theá baêng ñuïc loã baèng baêng töø. • Söû duïng thieát bò kieåm tra treân NC ngaøy caøng thoâng duïng hôn ♦ Kieåm tra phoâi trong quùa trình gia coâng khi noù coøn naèm treân baøn maùy ♦ Töï hieäu chænh vò trí duïng cuï ñeå buø truø sai soá cuûa maùy ♦ Ñònh vò maët tham chieáu treân phoâi sau khi gia coâng ñeå ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc cao hôn ♦ Kieåm tra duïng cuï caét ñeå xaùc ñònh tình traïng cuûa duïng cuï (raêng gaãy). CAD/CAM 141
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc Öu ñieåm chính cuûa vieäc duøng thieát bò kieåm tra laø tieát kieäm thôøi gian vaø naâng cao ñoä chính xaùc gia coâng. • Nhöõng heä thoáng NC tieán tieán Ngoân ngöõ APT laäp trình NC ñaõ giaø coãi treân 40 naêm (1959 – 1999). Luùc ñaàu laø duøng cho phöông phaùp phay roài ñöôïc caûi tieán daàn theo naêm thaùng cho nhieàu nguyeân coâng khaùc nöõa. Nhieàu khaùi nieäm cuûa APT ñaõ ñöôïc duøng trong kyõ thuaät Modeling cuûa CAD/CAM hieän nay. Tuy nhieân söï phaùt trieån cuûa moâ hình hoùa nhôø maùy tính ñaõ khoâng coøn phuø hôïp vôùi caùc ñònh nghóa hình hoïc cuûa APT nöõa. Trong lónh vöïc naøy moät nghieân cöùu quan troïng vaø coù nhieàu coá gaéng phaùt trieån laø döï aùn NC tieân tieán teân laø CAM – I. Muïc tieâu cuûa döï aùn laø phaùt trieån moät heä thoáng NC tieân tieán maø coù theå duøng ñöôïc nhöõng khaùi nieäm vaø coâng ngheä môùi nhaát trong CAD/CAM vaø quaûn lyù döõ lieäu. Nhöõng vaán ñeà quan troïng cuûa döï aùn naøy chuùng ta seõ baøn ôû ñaây. Trong ngoân ngöõ APT, chi tieát ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc phöông phaùp hình hoïc nhö ñöôøng, maët phaúng, ñöôøng troøn. Ñöôøng, maët phaúng, ñöôøng troøn laø nhöõng phaàn töû khoâng coù bieân vì ñöôøng vaø maët laø voâ taän coøn ñöôøng troøn laø kheùp kín. Coøn baûn thaân chi tieát laø 1 vaät coù bieân, vì vaäy phaàn töû hình hoïc cuûa APT khoâng theå xaùc ñònh ñaày ñuû vaø chính xaùc hình hoïc cuûa chi tieát. Baèng traät töï caâu leänh trong APT, duïng cuï di chuyeån theo maët hieän taïi cuûa chi tieát, boû qua caùc phaàn veà ñöôøng troøn vaø ñöôøng thaúng khoâng lieân quan ñeán chi tieát. Theo caùch xaây döïng moâ hình trong heä thoáng Theo CAD/CAM phoâi ñöôïc xaùc ñònh baèng nhöõng maët vaø caïnh taïo neân vaät theå ñaëc cuûa chi tieát. Maët vaø caïnh khoâng phaûi laøø voâ taän. Khaùi nieäm naøy goïi laø Boundary la Geometry, ngöôïc laïi vôùi caùc khaùi nieäm cuûa APT. Moät trong nhöõng muïc tieâu cuûa döï ngöôï aùn CAM – 1 laø duøng caùc khaùi nieäm chöùa beân trong hình hoïc bieân ñeå xaùc ñònh chi hình tieát. Moät soá muïc tieâu quan troïng cuûa döï aùn laø: 1/ Moät taäp ngoân ngöõ môùi: Duøng khaùi nieäm hình hoïc bieân. Seõ coù nhöõng coá gaéng 1/ laøm cho ngoân ngöõ môùi töông thích vôùi ngoân ngöõ APT. Ngoân ngöõ môùi seõ ôû möùc cao hôn so vôùi APT. 2/ Ña daïng: Khoâng chæ duøng ñeå caét kim loaïi maø coøn duøng cho nhieàu lónh vöïc 2/ khaùc nhö kieåm tra, daäp,… 3/ Thieát keá theo töøng Module: caùc chöông trình con phaûi ñöôïc thieát keá ñeå thöïc 3/ hieän caùc chöùc naêng cô baûn nhö • Phay Profile • Phay Pocket • Gia coâng theo ñieåm (PTP operation) • Tieän (Turning) • Kieåm tra (Inspection) Caùch naøy gioáng nhö trong heä thoáng CAD/ CAM hieän ñaïi duøng chöông trình con töï ñoäng, ñöôïc thieát keá ñeå thöïc hieän caùc chöùc naêng chuyeân duøng 3. Töï ñoäng hoùa thöïc hieän chöùc naêng laäp trình NC Töï Laäp trình NC bao goàm • Taïo ñöôøng chaïy dao • Choïn duïng cuï • Löôïng aên dao • Toác ñoä caét CAD/CAM 142
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc • Thöù töï nguyeân coâng Heä thoáng NC hieän ñaïi phaûi töï ñoäng thöïc hieän vieäc xaùc ñònh caùc tham soá ñoù. 5. Kieåm tra söï giao nhau. Caùc chöông trình con phaûi ñöôïc xaây döïng beân trong 5. boä NC tieân tieán ñeå kieåm tra khaû naêng va chaïm giöõa duïng cuï vaø ñoà gaù gia coâng vaø nhöõng va chaïm khaùc coù theå. 5. Giao dieän vôùi cô sôû döõ lieäu CAD/CAM: Giao Heä thoáng ñieàu khieån soá tieân tieán phaûi ñöôïc giao dieän vôùi cô sôû döõ lieäu thieát keá vaø gia coâng. Döõ lieäu thieát keá phaûi chöùa döõ lieäu lieân quan ñeán hình hoïc cuûa chi tieát (phoâi thoâ vaø kích thöôùc cuoái cuøng cuûa chi tieát), ñoà gaù, dao caét, khaû naêng cheá taïo dao vaø döõ lieäu veà giaù thaønh. Chöùc naêng laäp trình NC phaûi ñöôïc giao dieän vôùi boä chöông trình laäp quy trình gia coâng nhôø maùy tính. Caùc heä thoáng saûn xuaát linh hoaït (HTSXLH): Caù Moät trong nhöõng phaùt trieån quan troïng trong DNC laø ñöôïc ñöa vaøo öùng duïng heä thoáng saûn xuaát linh hoaït (Flexible Manufacturing System - FMS) . Moät FMS laø moät nhoùm caùc maùy NC (hoaëc nhöõng traïm laøm vieäc khaùc) coù lieân heä vôùi nhau bôûi heä thoáng vaän chuyeån vaät lieäu. Toaøn boä caùc maùy NC vaø heä thoáng vaän chuyeån ñöôïc ñieàu khieån bôûi moät maùy tính. HTSXLH laàn ñaàu tieân ñöôïc ñöa vaøo öùng duïng vaøo khoaûng naêm 1980. Do quùa ñaét (vaøi trieäu ñoâ la moät heä thoáng) neân chæ coù khoaûng moät chuïc caùc heä thoáng naøy ñöôïc ñöa vaøo öùng duïng. Tuy nhieân, do coù nhieàu höùa heïn veà naêng suaát trong saûn xuaát haøng loaït neân trong cuoái nhöõng naêm 1980 nhöõng heä thoáng FMS naøy ñaõ taêng leân. FMS laø moät böôùc quan troïng trong söï tieán hoùa cuûa nhaø maùy töï ñoäng nhôø maùy tính trong töông lai. Robotics Robotics Theo baûn chaát coâng ngheä vaø laäp trình, Robot coâng nghieäp coù nhieàu ñieåm chung vôùi caùc maùy NC. Robot ñöôïc duøng ñeå vaän chuyeån phoâi vaø duïng cuï trong saûn xuaát. Moät trong nhöõng nhieäm vuï quan troïng cuûa Robot laø naïp phoâi vaøo laáy phoâi ra khoûi maùy gia coâng, keå caû maùy NC . Robot vaø maùy taïo neân moät teá baøo saûn xuaát töï ñoäïng vôùi vieäc naïp moät phoâi vaøo teá baøo töø moät baêng taûi vaø ñöa chi tieát ñaõ gia coâng treân teá baøo ñeán moät baêng taûi khaùc. Toaøn boä coâng vieäc ñöôïc thöïc hieän moät caùch töï nhieân khoâng caàn ñeán con ngöôøi. Bôûi vì Robot laø moät phaàn quan troïng cuûa CAD/CAM, neân chöông sau chuùng ta seõ noùi veà Robots CAD/CAM 143
Chöông 9. ÑIEÀU KHIEÅN MAÙY NC BAÈNG MAÙY TÍNH Leâ Trung Thöïc CAÂU HOÛI OÂN TAÄP 1. Ñieàu khieån maùy NC baèng maùy tính nghóa laø gì? Tai sao phaûi ñieàu khieån maùy NC nhôø maùy tính? Ñaëc ñieåm cuûa CNC laø gì? Caáu hình chung cuûa moät heä thoáng CNC vaø caùc chöùc naêng cuûa noù. Öu nhöôïc ñieåm cuûa CNC 2. DNC laø gì? DNC goàm nhöõng thaønh phaàn gì? Caùc chöùc naêng cuûa DNC laø gì? Öu nhöôïc ñieåm cuûa DNC. Phoái hôïp DNC vôùi CNC ñöa laïi lôïi ích gì? 3. Ñieàu khieån thích nghi nghóa laø gì? Duøng khi naøo? Coù nhöõng daïng ñieàu khieån thích nghi naøo? Caùc thaønh phaàn cuûa heä thoáng ñieàu khieån thích nghi kieåu giôùi haïn (ACC) vaø moái quan heä giöõa chuùng. Öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng ñieàu khieån thích nghi. 4. Haõy noùi veà xu höôùng phaùt trieån cuûa ñieàu khieån soá (NC) (kieåm tra phoâi vaø duïng cuï treân maùy, phaùt trieån ngoân ngöõ laäp trình NC, FMS, Robot) HEÁT CHÖÔNG 9 HEÁ CAD/CAM 144