GIÁO TRÌNH - Máy và hệ thống điều khiển số (Lê Hiếu Giang & Các TG) | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

Trong quá trình phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa của đất nước thì máy công cụ thuộc trong tám nhóm sản phẩm chủ lực của ngành cơ khí Việt Nam. Máy công cụ là một thiết bị quan trọng để gia công chi tiết trong ngành cơ khí, là một thiết bị chủ chốt trong các doanh nghiệp và phân xưởng sản xuất để tạo ra các máy móc, thiết bị phục vụ cho các lĩnh vực công, nông nghiệp.

Cùng với sự phát triển của các thiết bị điện tử và kỹ thuật số, tự động hóa cũng được áp dụng cho các máy công cụ thông qua hệ thống điều khiển số NC (Numerical Control) và CNC (Computer Numerical Control) và các lệnh đã được lập trình sẵn. Do đó, máy và hệ thống CNC ngày nay đã trở thành công cụ đặc biệt quan trọng mà sinh viên ngành cơ khí cần nắm bắt.

Tài liệu này trang bị cho sinh viên các nguyên lý hoạt động, kết cấu chủng loại của các máy công cụ truyền thống đáp ứng các nhu cầu về thực tế sản xuất như sử dụng, lắp ráp, sửa chữa,…Bên cạnh đó còn cung cấp kiến thức cơ bản về máy NC, CNC bao gồm hệ thống điều khiển máy, hệ thống truyền động, áp dụng nguyên lý nội suy để điều khiển máy CNC 2D.

Tài liệu biên soạn cho việc hỗ trợ cho việc giảng dạy môn Máy và Hệ thống điều khiển số gồm 12 chương, trình bày về nguyên lý hoạt động, cấu tạo, sơ đồ động máy truyền thống và máy CNC.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CẮT KIM LOẠI ..................15

1.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY CẮT KIM LOẠI ..................................16

1.2. CẤU TẠO BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG ............................16

1.2.1. Dạng trụ tròn xoay ...........................................................16

1.2.2. Dạng mặt phẳng ..............................................................17

1.2.3. Các dạng đặc biệt ............................................................18

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH ...........................................19

1.3.1. Phương pháp theo vết ......................................................19

1.3.2. Phương pháp định hình ...................................................19

1.3.3. Phương pháp bao hình .....................................................20

1.4. CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH ..........................................20

1.4.1. Định nghĩa .......................................................................20

1.4.2. Phân loại chuyển động tạo hình ......................................20

1.5. SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC .................................................22

1.5.1. Định nghĩa .........................................................................22

1.5.2. Phân loại sơ đồ kết cấu động học ....................................23

1.6. PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU MÁY .............................................27

1.6.1. Phân loại máy ..................................................................27

1.6.2. Ký hiệu. ...........................................................................27

CHƯƠNG 2: MÁY TIỆN .....................................................................33

2.1. CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH VÀ SƠ ĐỒ KẾT

CẤU ĐỘNG HỌC MÁY TIỆN ..................................................34

2.1.1. Chuyển động tạo hình .....................................................34

2.1.2. Sơ đồ kết cấu động học ...................................................34

2.2. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI ................................................34

2.2.1. Công dụng .......................................................................35

2.2.2. Phân loại ..........................................................................36

6

2.2.3. Các bộ phận cơ bản .........................................................36

2.3. MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 1K62 .................................37

2.3.1. Tính năng kỹ thuật và sơ đồ động ...................................37

2.3.2. Xích tốc độ ......................................................................39

2.3.3. Xích chạy dao ..................................................................41

2.3.4. Các cơ cấu đặc biệt trong máy 1K62 ..............................50

2.4. MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG T616 ..................................54

2.4.1. Tính năng kỹ thuật ...........................................................54

2.4.2. Sơ đồ động máy tiện T616 ..............................................55

2.4.3. Phương trình xích tốc độ .................................................56

2.4.4. Phương trình xích chạy dao .............................................56

2.4.5. Cơ cấu đặc biệt trong máy T616 .....................................58

2.4.6. Cơ cấu an toàn trong xích tiện trơn ..................................60

2.5. ĐIỀU CHỈNH MÁY TIỆN VẠN NĂNG ...................................61

2.5.1. Điều chỉnh máy gia công mặt côn ...................................61

2.5.2. Điều chỉnh máy gia công ren ...........................................64

2.5.3. Phương pháp xác định bánh răng thay thế ......................68

BÀI ĐỌC THÊM: MỘT SỐ LOẠI MÁY TIỆN KHÁC ...................73

CHƯƠNG 3: MÁY KHOAN – DOA...................................................80

3.1. MÁY KHOAN ..............................................................................81

3.1.1. Nguyên lý chuyển động và sơ đồ kết cấu động học .........81

3.1.2. Công dụng và phân loại ...................................................82

3.2. MÁY KHOAN ĐỨNG 2A150 .....................................................84

3.2.1. Tính năng kỹ thuật ...........................................................84

3.2.2. Các phương trình xích trên máy 2A150 ..........................86

3.2.3. Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan đứng 2A150.........87

3.3. MÁY KHOAN CẦN 2B56 ..........................................................88

3.3.1. Tính năng kỹ thuật ...........................................................88

3.3.2. Sơ đồ động máy khoan cần 2B56 ....................................89

3.3.3. Các phương trình xích trên máy 2B56 ............................90

3.3.4. Các cơ cấu đặc biệt trong máy khoan cần 2B56 .............91

BÀI ĐỌC THÊM: MÁY DOA .............................................................95

7

CHƯƠNG 4: MÁY PHAY ..................................................................101

4.1. CÁC CHUYỂN ĐỘNG VÀ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC .......102

4.1.1. Chuyển động tạo hình ...................................................102

4.1.2. Sơ đồ kết cấu động học .................................................102

4.1.3. Phương trình xích cơ bản ...............................................102

4.2. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI ..............................................103

4.2.1. Công dụng .....................................................................103

4.2.2. Phân loại ........................................................................103

4.3. MÁY PHAY NGANG VẠN NĂNG P82 ..................................104

4.3.1. Tính năng kỹ thuật .........................................................104

4.3.2. Sơ đồ động máy phay ngang P82 ..................................104

4.3.3. Phương trình xích tốc độ ...............................................105

4.3.4. Phương trình xích chạy dao ...........................................105

4.3.5. Cơ cấu hiệu chỉnh khe hở trục vít me ............................106

4.4. ĐẦU PHÂN ĐỘ CÓ ĐĨA CHIA...............................................107

4.4.1. Công dụng và phân loại .................................................107

4.4.2. Phân độ có đĩa chia ........................................................107

4.4.3. Phân độ phay rãnh xoắn .................................................113

BÀI ĐỌC THÊM: ĐẦU PHÂN ĐỘ KHÔNG ĐĨA CHIA ..............117

CHƯƠNG 5: MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG ...............................120

5.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG ...............121

5.1.1. Phương pháp định hình .................................................121

5.1.2. Phương pháp bao hình ...................................................122

5.2. MÁY PHAY LĂN RĂNG ..........................................................124

5.2.1. Khả năng công nghệ ......................................................124

5.2.2. Sơ đồ kết cấu động học máy phay lăn răng ...................129

5.2.3. Máy phay lăn răng 5E32 ...............................................130

BÀI ĐỌC THÊM: MÁY XỌC RĂNG ..............................................139

CHƯƠNG 6: MÁY MÀI ....................................................................147

6.1. NGUYÊN LÝ CHUYỂN ĐỘNG ..............................................148

6.2. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI ..............................................148

6.2.1. Công dụng .....................................................................148

6.2.2. Phân loại ........................................................................148

8

6.3. MÁY MÀI TRÒN NGOÀI .......................................................148

6.3.1. Công dụng .....................................................................148

6.3.2. Nguyên lý làm việc .......................................................149

6.3.3. Cấu tạo chung ................................................................150

6.3.4. Máy mài tròn ngoài 3A150 ...........................................150

6.4. MÁY MÀI TRÒN TRONG ......................................................152

6.4.1. Công dụng .....................................................................152

6.4.2. Nguyên lý làm việc .......................................................153

6.4.3. Cấu tạo chung ................................................................154

6.5. MÁY MÀI PHẲNG ...................................................................154

6.5.1. Công dụng .....................................................................154

6.5.2. Nguyên lý làm việc .......................................................155

6.5.3. Cấu tạo chung ................................................................156

6.5.4. Máy mài phẳng 7E11B ..................................................156

6.6. MÁY MÀI VÔ TÂM .................................................................158

6.6.1. Công dụng .....................................................................158

6.6.2. Nguyên lý làm việc .......................................................158

6.7. CÁC LOẠI MÁY MÀI KHÁC .................................................159

6.7.1. Máy mài then hoa ..........................................................159

6.7.2. Máy mài dụng cụ cắt .....................................................160

6.7.3. Máy mài tinh chính xác .................................................161

CHƯƠNG 7: MÁY CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ...............................163

7.1. CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI ..............................................164

7.1.1. Công dụng .....................................................................164

7.1.2. Phân loại ........................................................................164

7.2. CÁC CƠ CẤU THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỘNG THẲNG .......166

7.2.1. Cơ cấu culit lắc ..............................................................166

7.2.2. Cơ cấu culit quay ...........................................................166

7.2.3. Cơ cấu bánh răng – thanh răng hoặc vitme – ecu .........168

7.2.4. Cơ cấu dầu ép ................................................................168

7.3. MÁY BÀO NGANG 7A35 ........................................................169

7.3.1. Tính năng kỹ thuật .........................................................169

7.3.2. Sơ đồ động máy bào ngang 7A35 .................................170

9

7.3.3. Phương trình xích tốc độ ...............................................170

7.3.4. Phương trình xích chạy dao ...........................................171

7.3.5. Các cơ cấu đặc biệt trong máy bào 7A135 ....................171

BÀI ĐỌC THÊM: MÁY XỌC – MÁY CHUỐT ..............................175

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI ...........................181

8.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI ............................182

8.1.1. Phạm vi điều chỉnh số vòng quay và lượng chạy dao .......182

8.1.2. Chuỗi số vòng quay .......................................................186

8.1.3. Xác định các thông số động học cơ bản ........................192

8.2. THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH

RĂNG DI TRƯỢT ....................................................................197

8.2.1. Chọn phương án không gian (PAKG) ...........................199

8.2.2 Chọn phương án thứ tự (PATT) .....................................200

8.2.3. Vẽ lưới kết cấu ..............................................................202

8.2.4. Vẽ đồ thị số vòng quay ..................................................205

8.2.5. Vẽ sơ đồ động và sơ đồ truyền lực ................................223

8.2.6. Xác định số răng của bánh răng ....................................225

8.2.7. Kiểm tra sai số vòng quay .............................................239

8.3. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO ..................................................242

8.3.1. Thiết kế hộp chạy dao thường .......................................242

8.3.2. Thiết kế hộp chạy dao chính xác ...................................245

CHƯƠNG 9: MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH

SỐ ..................................................................................264

9.1. KHÁI NIỆM...............................................................................265

9.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY NC ......................................................267

9.2.1. Đặc điểm sử dụng ..........................................................267

9.2.2. Đặc điểm về cấu trúc .....................................................269

9.2.3. Phân loại máy NC .........................................................270

9.2.4. Máy tiện NC ..................................................................270

9.2.5. Máy khoan – doa NC ....................................................271

9.2.6. Máy phay NC ................................................................272

10

9.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY CNC ...................................................274

9.3.1. Đặc điểm chung .............................................................274

9.3.2. Phân loại máy CNC .......................................................274

9.4. CÁC LOẠI MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG

TRÌNH SỐ ..................................................................................276

9.4.1. Máy NC .........................................................................276

9.4.2. Máy CNC ......................................................................277

9.4.3. Hệ thống điều khiển thích nghi (ANC – Adaptive

Numerical Control) ...................................................................278

9.4.4. Hệ thống gia công DNC (Direct Numerical Control) .......279

9.4.5. Cụm sản xuất linh hoạt (Manufacturing Cell) ...............280

9.4.6. Hệ thống sản xuất kinh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing System) ..........................................................280

9.4.7. Hệ thống sản xuất tích hợp (CIM – Computer Integrated Manufacturing) ................................................282

9.5. ĐỘ CHÍNH XÁC, ĐỘ PHÂN GIẢI, KHẢ NĂNG LẶP

LẠI CỦA MÁY NC ...................................................................285

9.5.1. Độ chính xác ..................................................................285

9.5.2. Độ phân giải và khả năng lặp lại ...................................288

9.5.3. Suất đơn vị BLU ............................................................290

9.5.4. Mối liên hệ giữa độ chính xác gia công, độ phân giải

và khả năng lặp lại .........................................................292

9.6. HỆ TỌA ĐỘ TRÊN MÁY NC ..................................................292

9.7. HỆ THỐNG TỌA ĐỘ CỦA MÁY CNC, ĐIỂM GỐC,

ĐIỂM CHUẨN CỦA MÁY.......................................................295

9.8. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN CÁC TRỤC CỦA MÁY CNC ........296

9.8.1. Điều khiển 2D ...............................................................296

9.8.2. Điều khiển 2D1/2 ..........................................................297

9.8.3. Điều khiển 3D ...............................................................297

9.8.4. Điều khiển 4D, 5D ........................................................298

9.9. CẤU TRÚC CỦA MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ

LƯU ĐỒ GIA CÔNG TRÊN MÁY .........................................298

11

CHƯƠNG 10: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU, MÃ HIỆU .......302

10.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU .............................303

10.2. CÁC HỆ THỐNG MÃ HIỆU ...................................................304

10.2.1. Hệ thập phân ..................................................................304

10.2.2. Hệ nhị phân ...................................................................304

10.2.3. Hệ bát phân ....................................................................305

10.2.4. Hệ thập lục phân ............................................................306

10.3. CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC MÃ HIỆU ...................................306

10.3.1. Chuyển đổi số thập phân sang các hệ khác ...................306

10.3.2. Chuyển đổi số nhị phân sang bát phân và ngược lại .......307

10.3.3. Chuyển đổi số nhị phân sang thập lục phân và ngược lại ........308

10.4. CÁC HỆ THỐNG MÃ HIỆU KHÁC ......................................308

10.4.1. Hệ mã nhị - thập phân BCD ..........................................308

10.4.2. Mã Gray .........................................................................309

10.4.3. Mã bù nhị phân ..............................................................311

10.4.4. Mã Aiken .......................................................................312

10.4.5. Mã Nadler ......................................................................312

10.4.6. Mã Stibitz ......................................................................312

10.5. ĐẠI SỐ BOOLEAN VÀ CÁC CỔNG LOGIC .......................313

10.5.1. Hằng và biến nhị phân ...................................................313

10.5.2. Bảng sự thật ...................................................................313

10.5.3. Các phép toán logic và cổng logic cơ bản .....................314

10.5.4. Lý thuyết đại số Boolean ...............................................318

10.5.5. Biểu thức logic và đơn giản biểu thức logic ..................319

10.5.6. Bảng Karnaugh và đơn giản biểu thức logic .................322

10.5.7. Các cổng logic khác ......................................................327

10.5.8. Ký hiệu cổng logic theo tiêu chuẩn DIN 40 100 ...........331

CHƯƠNG 11: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC VÀ CNC .......333

11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC .......................334

11.1.1. Chức năng của MMI......................................................337

11.1.2. Chức năng của NCK......................................................339

11.1.3. Chức năng của PLC .......................................................341

11.1.4. Hệ thống điều khiển thời gian thực ...............................342

12

11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC .....................................342

11.2.1. Điều khiển theo điểm ....................................................344

11.2.2. Điều khiển theo đoạn .....................................................345

11.2.3. Điều khiển theo đường ..................................................346

11.3. CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÁY NC/CNC ...........................................................................349

11.3.1. Dữ liệu gia công ............................................................349

11.3.2. Chương trình NC ...........................................................350

11.3.3. Cơ cấu mang chương trình ............................................354

11.3.4. Cơ cấu ghi chương trình ................................................359

11.3.5. Cơ cấu đọc .....................................................................364

11.3.6. Cơ cấu giải mã phân phối ..............................................366

11.3.7. Cơ cấu chuyển đổi .........................................................366

11.3.8. Cơ cấu nội suy ...............................................................369

11.3.9. Cơ cấu so sánh .............................................................. 369

11.3.10. Cơ cấu đo ....................................................................373

11.4. CÁC PHẦN MỀM TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÁY CNC ..................................................................................380

11.4.1. Phần mềm điều khiển ....................................................381

11.4.2. Postprocessor .................................................................382

11.4.3. Phần mềm ứng dụng ......................................................384

11.5. CÁC VÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG TRONG

MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC ..................................................384

11.5.1. Các vòng điều khiển trong hệ thống điều khiển điểm .......386

11.5.2. Các vòng điều khiển trong hệ thống điều khiển đường .......389

11.6. TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CNC ....................................391

11.6.1. Cơ cấu truyền động tạo chuyển động quay vòng ..........392

11.6.2. Cơ cấu truyền động tạo chuyển động thẳng ..................393

11.6.3 Vít me đai ốc bi ..............................................................395

11.6.4. Khớp nối ........................................................................397

11.6.5 Thanh dẫn hướng ............................................................397

11.6.6. Động cơ bước ................................................................398

11.6.7. Hệ thống servo và động cơ servo DC và AC ................411

13

CHƯƠNG 12: NỘI SUY TRONG HỆ THỐNG MÁY ĐIỀU

KHIỂN SỐ .........................................................................426

12.1. KHÁI NIỆM ....................................................................... 427

12.2. NỘI SUY PHẦN CỨNG ..................................................... 428

12.3. BỘ TÍCH PHÂN DDA ........................................................ 428

12.4. CÁC BỘ NỘI SUY BẰNG PHẦN CỨNG TRONG

MÁY NC .....................................................................................................431

12.4.1. Bộ nội suy đường thẳng (bộ nội suy tuyến tính) ...........432

12.4.2. Bộ nội suy cung tròn .....................................................437

12.4.3. Bộ nội suy hoàn thiện ....................................................440

12.5. NỘI SUY PHẦN MỀM .............................................................441

12.5.1. Các giải thuật nội suy phần mềm dùng cho hệ CNC

xung chuẩn ....................................................................444

12.5.2. Các giải thuật nội suy phần mềm dùng cho hệ CNC

lấy mẫu ..........................................................................470

12.6. NỘI SUY TINH..........................................................................485

12.7. CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ .......488

12.7.1. Truyền dẫn servo ...........................................................488

12.7.2. Hệ dụng cụ, đầu dao và ổ chứa dao, cơ cấu thay dao

tự động...........................................................................489

12.7.3. Mã hóa dao cắt ..............................................................496

12.7.4. Hệ thống bôi trơn ..........................................................497

12.7.5. Hệ thống thủy lực trong máy CNC ...............................503

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD (TÀI LIỆU VIP MEMBER)