PDF Máy và hệ thống điều khiển số, Lê Hiếu Giang, Đặng Minh Phụng, Thái Văn Phước, Quách Thanh Hải

Máy và hệ thống điều khiển số, Lê Hiếu Giang, Đặng Minh Phụng, Thái Văn Phước, Quách Thanh Hải
514 p

 

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .........................................................................................3
MỤC LỤC .........................................................................................5
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...................................................................510