Bài giảng môn lý thuyết
CAD/CAM-CNC
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Lyù thuyeát Cad/cam-cnc
Thôøi löôïng : 30 tieát
Noäi dung
Chöông 1 : Cô sôû laäp trình cnc
Chöông 2 : Coâng ngheä vaø laäp trình phay cnc
Chöông 3 : Coâng ngheä vaø laäp trình tieän cnc
Chöông 4 : Coâng ngheä CAD/CAM
Trình baøy : ThS NGUYEÃN HOAØI NAM
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 1
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Taøi lieäu tham khaûo
1- Cad/cam theory and applycation, AIT Thailan
2- Ñieàu khieån soá vaø coâng ngheä treân maùy ñieàu khieån soá, Nguyeãn Ñaéc Loäc, KHKT
3- Coâng ngheä laäp trình – gia coâng ñieàu khieån soá, Ñoaøn Thò Minh Trinh, KHKT
4- Coâng ngheä cad/cam, Ñoaøn Thò Minh Trinh
5- Kyõ thuaät laäp trình cnc vôùi MasterCAM V8.1, Nguyeãn Hoaøi Nam, ÑHSPKT
6- Numerical control programming in APT, Irvin H. Kral
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 2
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
CHÖÔNG 1 CÔ SÔÛ LAÄP TRÌNH NC
Noäi dung
1- CAÁU TRUÙC HEÄ THOÁNG CNC
2- ÑAËC TRÖNG CÔ BAÛN CUÛA MAÙY CNC
3- HEÄ TRUÏC TOÏA ÑOÄ – CHIEÀU CHUYEÅN ÑOÄNG
4- CAÙC ÑIEÅM “0” VAØ CAÙC ÑIEÅM CHUAÅN
5- CAÙC DAÏNG ÑIEÀU KHIEÅN
6- CAÙC THUÛ TUÏC LAÄP TRÌNH
7- HÌNH THÖÙC TOÅ CHÖÙC GIA COÂNG TREÂN MAÙY CNC
8- QUAÙ TRÌNH GIA COÂNG TREÂN MAÙY CNC
9- CAÁU TRUÙC CUÛA CHÖÔNG TRÌNH NC
10- LAÄP TRÌNH COÙ DÒCH CHÆNH VAØ BUØ TRÖØ
11- LAÄP TRÌNH VÔÙI CHÖÔNG TRÌNH CON
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 3
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
1- CAÁU TRUÙC HEÄ THOÁNG CNC
Caùc ñaëc ñieåm keát caáu phaân bieät giöõa maùy coâng cuï ñieàu khieån CNC vaø maùy coâng
cuï thoâng thöôøng
Hình phay
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 4
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Hình tieän
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 5
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
CAÁU TRUÙC MOÄT HEÄ THOÁNG CNC
Goàm 6 thaønh phaàn chính:
1. Chöông trình gia coâng (part program) : bao goàm caùc chæ thò ñaõ ñöôïc maõ hoùa.
2. Heä ñieàu khieån maùy (Machine control Unit - MCU) ñöôïc chia thaønh 2 thaønh
phaàn laø :
Ñôn vò xöû lyù döõ lieäu (DPU- Data Processing Unit): thöïc hieän chöùc naêng ñoïc maõ
leänh töø thieát bò nhaäp döõ lieäu, xöû lyù maõ leänh (giaûi maõ), truyeàn döõ lieäu cho CLU
Maïch ñieàu khieån (CLU – Control Loop Unit): thöïc hieän caùc chöùc naêng noäi suy
chuyeån ñoäng treân cô sôû tín hieäu nhaän ñöôïc töø DPU , xuaát caùc tín hieäu ñieàu
khieån, nhaän tín hieäu phaûn hoài, ñieàu khieån caùc thieát bò phuï trôï.
3. Thieát bò ñoïc chöông trình (program input): maùy ñoïc hay ñöôøng truyeàn RS232C
4. Heä thoáng truyeàn ñoäng (drive system): duøng caùc ñoäng cô moät chieàu hoaëc xoay
chieàu ñieàu chænh voâ caáp toác ñoä vaø caùc boä truyeån chính xaùc nhö vít me/ ñai oác
bi.
5. Maùy coâng cuï
6. Heä thoáng phaûn hoài (feetback system)
2- ÑAËC TRÖNG CÔ BAÛN CUÛA CNC so vôùi NC
• Hieån thò chöông trình vaø moâ phoûng baèng ñoà hoïa quaù trình gia coâng.
• Nhaäp döõ lieäu baèng nhieàu caùch.
• Coù khaû naêng löu tröõ chöông trình.
• Coù khaû naêng thay ñoåi vaø caäp nhaät chöông trình
• Kieåm tra , chaån ñoaùn loãi chöông trình baèng ñoà hoïa maùy tính.
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 6
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
• Coù theå giao tieáp vôùi caùc thieát bò vi xöû lyù khaùc.
• Quaûn lyù döõ lieäu
• Coù khaû naêng tính toaùn
• Buø tröø baùn kính vaø chieàu daøi dao
• Noäi suy hình hoïc.
• Chöùc naêng hoã trôï laäp trình : thu, phoùng, xoay ...
• Coù khaû naêng haäu xuû lyù (postprocessing): tieáp nhaän tröïc tieáp döõ lieäu
quyõ ñaïo chaïy dao döôùi daïng maõ nhò phaân (Binary cutter location-
BCL). Thöïc hieän trong cheá ñoä thôøi gian thöïc.
ÖU ÑIEÅM CUÛA CNC
• naêng suaát taêng do möùc ñoä töï ñoäng hoùa cao.
• Tính linh hoaït cao.
• Coù tính taäp trung nguyeân coâng.
• Ñoä chính xaùc cao (ñeán 0.001 mm)
• Chaát löôïng gia coâng oån ñònh, ñoä chính xaùc laëp laïi cao
• Gia coâng ñöôïc caùc bieân daïng phöùc taïp (maët 3D)
• Hieäu quaû kinh teá vaø kyõ thuaät cao.
NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA CNC
• Giaù thaønh maùy cao
• Giaù thaønh baûo döôõng cao, phöùc taïp
• Vaän haønh phöùc taïp, caàn coâng nhaân coù tay ngheà.
• Hieäu quaû thaáp vôùi nhöõng chi tieát ñôn giaûn.
CAÙC YEÂU CAÀU ÑAËT RA
• Caàn coù söï phoái hôïp chaët cheõ giöõa caùc khaâu cuûa quaù trình hình
thaønh saûn phaåm (thieát keá, chuaån bò saûn xuaát, gia coâng ...)
• Caàn ñaøo taïo naâng cao cho thôï chuyeân moân. Moät khoùa ñaøo taïo veà
kyõ thuaät CNC laø phaûi coù.
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 7
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
3- HEÄ TRUÏC TOÏA ÑOÄ – CHIEÀU CHUYEÅN ÑOÄNG
Duøng heä truïc toïa ñoä decarte
vuoâng goùc, phöông chieàu vaø goùc
quay treân caùc truïc ñöôïc xaùc ñònh
theo qui taéc baøn tay phaûi
Qui ñònh veà caùc truïc quay
A, B, C
Caùc truïc toïa ñoä song song vôùi
X,Y,Z kyù hieäu laø U, V, W
Khi laäp trình ta qui öôùc raèng duïng cuï chuyeån ñoäng töông ñoái so vôùi heä thoáng toïa
ñoä, coøn chi tieát ñöùng yeân
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 8
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 9
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
4- CAÙC ÑIEÅM “0” VAØ CAÙC ÑIEÅM CHUAÅN
Kyù hieäu Moâ taû
M Machine zero point
Ñieåm 0 cuûa maùy, laø ñieåm goác cuûa caùc heä thoáng toïa ñoä
maùy. Do nhaø saûn xuaát qui ñònh.
Treân maùy phay thöôøng laø ñieåm xaùc ñònh giôùi haïn dòch
chuyeån cuûa baøn maùy.
W Work part zero point
Ñieåm 0 cuûa chi tieát, laø ñieåm goác cuûa heä truïc toïa ñoä gaén
leân chi tieát.
Do ngöôøi laäp trình choïn vaø xaùc ñònh
P Program zero point
Chuaån thaûo chöông. Duøng laøm goác toïa ñoä trong quaù trình
soaïn thaûo chöông trình.
Do ngöôøi laäp trình choïn vaø xaùc ñònh
R References point
Caùc ñieåm chuaån cuûa maùy, coù khoaûng caùch xaùc ñònh so vôùi
ñieåm 0 cuûa maùy vaø ñöôïc ñaùnh daáu treân caùc baøn tröôït
Do nhaø saûn xuaát qui ñònh
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 10
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
5- CAÙC DAÏNG ÑIEÀU KHIEÅN
Ñieàu khieån theo ñieåm (PTP)
Gia coâng theo caùc toïa ñoä xaùc
ñònh ñôn giaûn
Duïng cuï thöïc hieän chaïy dao
nhanh khoâng caét goït ñeán caùc
ñieåm laäp trình. Khi ñaït ñeán
ñieåm ñích dao baét ñaàu caét goït.
Tuøy thuoäc vaøo heä ñieàu khieån
maø caùc truïc coù theå chuyeån
ñoäng keá tieáp nhau, chuyeån
ñoäng ñoàng thôøi khoâng coù moái
quan heä haøm soá hay di chuyeån
theo haønh trình ngaén nhaát .
Duøng cho caùc loã baèng pp
khoan, khoeùt, doa, taro ren.
Ñieàu khieån theo ñöôøng
Taïo ra caùc ñöôøng chaïy song
song vôùi caùc truïc cuûa maùy vôùi
dao caét goït taïo neân beà maët gia
coâng
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 11
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Ñieàu khieån theo ñöôøng vieàn
Taïo ra caùc ñöôøng baát kyø trong khoâng gian
Tuøy thuoäc vaøo soá truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi maø coù theå phaân thaønh : ñieàu
khieån 2D, 2 1/2D , 3D, 4D …
2D
thöïc hieän moät ñöôøng vieàn trong
mp XY.
Truïc thöù 3 ñöôïc ñieàu khieån ñoäc
laäp vôùi 2 truïc treân
2D1/2
thöïc hieän noäi suy moät ñöôøng
vieàn trong maët phaúng, coù theå
laø mp XY, hay YZ, hay ZX tuøy
thuoäc vaøo vieäc khai baùo mp
noäi suy trong chöông trình
(G17/G18/G19)
Truïc thöù 3 ñöôïc ñieàu khieån ñoäc
laäp vôùi 2 truïc treân.
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 12
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
3D
Löu yù raèng trong ñieàu khieån 3D ñaõ tích hôïp trong ñoù ñieàu khieån ñieåm, ñöôøng,
2D
6. CAÙC THUÛ TUÏC LAÄP TRÌNH
Laäp trình tay Ngöôøi laäp trình hoaøn thaønh chöông trình maø khoâng coù
söï trôï giuùp cuûa maùy tính
Laäp trình coù söï giuùp ñôõ Ngöôøi laäp trình söû duïng ngoân ngöõ laäp trình hoaëc phaàn
cuûa maùy tính meàm maùy tính nhö laø moät coâng cuï trôï giuùp ñeå chuyeån
ñoåi töï ñoäng döõ lieäu hình hoïc vaø döõ lieäu coâng ngheä
thaønh chöông trình NC
Laäp trình theo coâng Baèng caùc phaàn meàm tích hôïp CAD/CAM cho pheùp söû
ngheä CAD/CAM duïng chung cô sôû döõ lieäu cho caùc chöùc naêng thieát keá
vaø laäp keá hoaïch saûn xuaát.
Chöùc naêng CAD cho pheùp xaùc laäp hình hoïc chi tieát gia
coâng
Chöùc naêng CAM taïo quó ñaïo chaïy dao vaø caùc chöùc
naêng coâng ngheä khaùc
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 13
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
7. CAÙC HÌNH THÖÙC TOÅ CHÖÙC GIA COÂNG TREÂN MAÙY CNC
Laäp trình thuû coâng : nhaäp ct töø panel ñieàu khieån cuûa maùy cnc
Nhaäp chöông trình baèng baêng ñuïc loã
Laäp trình töï ñoäng : Nhaäp chöông trình baèng baêng ñuïc loã
Ñieàu khieån soá tröïc tieáp (DNC – direct Numerical Control)
Ñieàu khieån soá phaân phoái (DNC – Distributed Numerical
Control)
8. QUAÙ TRÌNH GIA COÂNG TREÂN MAÙY CNC
1- Nghieân cöùu coâng ngheä gia coâng chi tieát
2- Thieát keá quó ñaïo caét
3- Laäp chöông trình ñieàu khieån
4- Kieåm tra chöông trình ñieàu khieån
5- Ñieàu chænh maùy cnc
6- Gia coâng chi tieát
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 14
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
10. GHI KÍCH THÖÔÙC TREÂN BAÛN VEÕ
Vieäc qui chuaån caùch ghi kích thöôùc treân baøn veõ duøng trong gia coâng NC seõ giuùp
cho ngöôøi laäp trình deã daøng bieán ñoài caùc thoâng tin treân baûn veõ thaønh caùc thoâng
tin dòch chuyeån.
Ghi kích thöôùc tuyeät ñoái :
Moïi kích thöôùc ñeàu xuaát phaùt töø
ñieåm W
Ghi kích thöôùc töông ñoái :
Moät kích thöôùc ñöôïc ghi xuaát phaùt töø
vò trí cuûa kích thöôùc tröôùc noù
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 15
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Ghi kích thöôùc nhôø caùc baûng
Ngöôøi ta thay theá caùc kích thöôùc
treân baûn veõ baèng caùc soá thöù töï vò trí
sau ñoù duøng baûng ñeå moâ taû.
11. LAÄP TRÌNH THEO KÍCH THÖÔÙC TUYEÄT ÑOÁI VAØ TÖÔNG ÑOÁI.
LAÄP TRÌNH THEO KÍCH Ñieåm ñích coù caùc giaù trò toïa ñoä luoân gaén vôùi G90
THÖÔÙC TUYEÄT ÑOÁI ñieåm W
Ñieåm ñích coù caùc giaù trò toïa ñoä luoân gaén vôùi G91
LAÄP TRÌNH THEO KÍCH vò trí cuûa dao tröôùc ñoù.
THÖÔÙC TÖÔNG ÑOÁI Duøng chuû yeáu ñoái vôùi caùc chu trình hay caùc
chöông trình con
12. CAÁU TRUÙC CUÛA CHÖÔNG TRÌNH NC
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 16
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
Daáu hieäu chöông trình
Thöôøng duøng %
Caùc Caâu leänh (NC block)
Leänh Keát thuùc chöông trình (M30
hoaëc M2)
12-1 CAÁU TRUÙC CUÛA MOÄT CAÂU LEÄNH (NC block)
12-2 CAÁU TRUÙC CUÛA MOÄT TÖØ (word): goàm moät kyù töï goïi laø ñòa chæ (address) vaø
moät con soá (number)
Ví duï
Address Number
N75 N 75
G01 G 01
Z-10.75 Z -10.75
trong moät caâu leänh Coù theå coù 3 nhoùm töø
1 G funtion G
2 Toïa ñoä X, Y, Z
U, V, W
3 Thoâng tin vaän haønh maùy vaø F, S, T
caùc chöùc naêng phuï M
Moät soá ñòa chæ theo tieâu chuaån ISO
address Moâ taû Ví duï
1 N thöù töï caâu leänh N50
2 G Maõ dòch chuyeån G02
3 X,Y,Z Toïa ñoä ñieåm ñích X10 Y20 Z-10.1
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 17
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
4 A,B,C Ñònh vò trí goùc quay (X,Y,Z) A10
5 D Ñònh vò trí goùc quay quanh truïc ñaëc
bieät hoaëc hieäu chænh dao.
6 E Ñònh vò trí goùc quay quanh truïc ñaëc
bieät.
7 H,L Döõ tröõ
8 U,V,W Toïa ñoä phuï (X,Y,Z) U10 V-10.1
9 I,J,K Thoâng soá duøng ñeå noäi suy cung troøn I5 j10
R R20
10 F Löôïng chaïy dao F120
11 S Toác ñoä truïc chính S2500
12 T Dao T0102
13 M Chöùc naêng phuï M99
14 P,Q Tham soá cuûa chu trình G75 x. y. r. D5 Q2 F.
15- LAÄP TRÌNH COÙ DÒCH CHÆNH VAØ BUØ TRÖØ
Trong laäp trình gia coâng phay, toïa ñoä maùy söû duïng laø toïa ñoä taâm dao (tool
center coordinate)- quyõ ñaïo caét laø taâm dao . Do ñoù khoâng theå söû duïng tröïc
tieáp toïa ñoä treân bieân daïng cuûa chi tieát vì taâm dao caùch ñöôøng bieân caét moät
khoaûng baèng baùn kính dao,
Vôùi dao coù ñöôøng
kính 10mm
Haõy xaùc ñònh toïa
ñoä cuûa caùc ñieåm
1,2 ,3,4 chuyeån
tieáp treân quyõ ñaïo
caét ñeå thöïc hieän
hieän gia coâng
bieân daïng chi tieát
nhö hình veõ ñieåm X Y
1
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 18
BAØI GIAÛNG MOÂN LYÙ THUYEÁT CAD/CAM-CNC
2
3
4
Vôùi dao coù ñöôøng
kính 10mm
Haõy xaùc ñònh toïa
ñoä cuûa caùc ñieåm
1, 2 ,3 , 4 , 5
chuyeån tieáp treân
quyõ ñaïo caét ñeå
thöïc hieän gia
coâng bieân daïng
chi tieát nhö hình
veõ
Ñieåm X Y
1
2
3
4
5
ThS NGUYEÃN HOAØI NAM Trang 19