Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật đang ngày càng phát triển rất
mạnh mẽ không ngừng vơn tới những đỉnh cao mới trong đó có những thành tựu
về khoa học kĩ thuật tự động hoá sản xuất .
Khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ tự động trong chiến lợc công
nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế nớc ta là một việc hết sức có ý nghĩa , tạo
ra khả năng phát triển kinh tế với tốc độ cao, vững chắc và lâu dài.
ở các nớc có nền công nghiệp tiên tiến việc tự động hoá các nghành kinh tế,
kĩ thuật trong đó có cơ khí chế tạo đã thực hiện từ nhiều thập kỉ trớc đây .
Một trong những vấn đề quyết định của ngành tự động hoá ngành cơ khí chế
tạo là kĩ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số .
Để góp phần vào việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ điều khiển số CNC và
công nghệ gia công trên các máy điều khiển số, trong khuôn khổ đồ án tốt
nghiệp với đề tài đợc giao là Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC với nhiệm vụ
đó chúng em phải tìm hiểu hệ thống điều khiển theo chơng trình số và cách lập
trình . Đây là một đề tài mới, tài liệu nghiên cứu và tham khảo còn hạn chế,
cộng với sự thu nhận kiến thức của chúng em còn chậm nên trong quá trình thực
hiện đề tài và hoàn thành đồ án, chúng em cũng không tránh khỏi những thiếu
sót. Vậy chúng em kính mong nhận đợc sự đóng góp phê bình và chỉ bảo của
các thầy cô. Để chúng em hoàn thành đợc đồ án này là nhờ sự hớng dẫn tận tình
của thầy giáo Nguyễn Doãn ý, cùng sự giúp đỡ của thầy cô giáo trong bộ môn
máy và ma sát học.
Vậy chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo hớng dẫn và các thầy
cô giáo trong hội đồng đã kí duyệt và cho chúng em ý kiến.
1
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chơng I.
Khái niệm cơ bản về điều khiển số
1.Lịch sử phát triển
1. Cuối những năm 40 của thế kỉ XX ,viện công nghệ MIT (Massachusetts
Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số M-CNC là những máy công cụ làm
việc với hệ lệnh đóng ngắt và hệ lệnh đờng dịch chuyển trên cơ sở cung cấp
các số liệu gia công cắt gọt. Những hệ lệnh này đợc tổ chức thành chu trình gia
công chặt chẽ và chính xác. Nguyên tắc cấu tạo của M- CNC đợc mô tả nh trong
hình.
Từ bản vẽ chế tạo chi tiết và những số liệu kĩ thuật, số liệu công nghệ yêu
cầu một chơng trình gia công đợc thiết lập gồm những bớc chơng trình kế tiếp
nhau, chơng trình này đợc số hoá và đợc ghi vào vật mang tin bởi một cột mã t-
ơng thích ở các hệ máy công cụ NC ban đầu vật mang tin có thể là băng đục lỗ,
băng từ , đĩa từ .Với sự phát triển các hệ máy tính công cụ NC,sau này ngời ta
dùng chính bộ nhớ của máy tính trung tâm (trên nguyên tắc DNC (direct
numerical control) hoặc bộ nhớ cụm máy vi tính cài đặt ngay bên trong máy
công cụ (nguyên tắc CNC) để ghi lại chơg trình, quá trình ,xử lí số bớc này đợc
gọi là xử lí số bớc bên ngoài.
Tiếp theo là quá trình xử lí số liệu bên trong, các dữ liệu ghi trên vật
mang tin đợc tiếp nhận thông qua bộ đọc và chuyển đổi sang dạng tín hiệu tơng
tự (tín hiệu điêù). Tín hiệu này hình thành giá trị cần của vị trí bàn máy (trong
hệ lệnh về hớng dịch chuyển ),nó đợc dẫn tới bộ so sánh theo một nhịp điều
khiển xác định giá trị thực về vị trí bàn máy đợc thu thập qua hệ thống đo lờng
dịch chuyển và cũng đợc dẫn tới bộ so sánh.
Kết quả đa ra từ bộ so sánh gặp giá trị "cần - thực " trở thành những tín
hiệu điều khiển tự động cấp cho hệ chuyển động nhằm đạt tới vị trí chính xác
mong muốn của bàn máy. Lúc đó kết quả so sánh gặp giá trị "cần -thực"bằng 0
tín hiệu điều khiển không còn nữa nên hệ chuyển động ngừng lại . Quá trình
3
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trên đợc thực hiện theo nguyên tắc đờng tác dụng "kín". Ngoài ra còn có nguyên
tắc đờng tác dụng hở. ở đờng tác dụng hở, thông tin đã đợc ghi nhận truyền
thẳng tới hệ truyền động, thông qua cụm điều khiển đóng vai trò là những giá trị
cần. Bàn máy thực hiện ra sao là phụ thuộc hoàn toàn vào cụm điều khiển. Giá
Trong hệ điều khiển CNC chơng trình có thể đợc nạp vào bộ nhớ toàn bộ
một lúc hoặc từng lệnh băng từ từ bàn điều khiển .Các lệnh điều khiển không chỉ
đợc viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà còn cho nhiều chuyển động cùng lúc.
Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chơng trình và nh vậy có thể nâng cao
độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích thớc nhỏ hơn và giá
thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC nhng lại có những đặc lính mới mà các
hệ điều khiển trớc đó không có. Ví dụ, nhiều hệ điều khiển loại này có khả năng
hiệu chỉnh những sai số cố định của máy - những nguyên nhân gây ra sai số gia
công.
3.Hệ điều khiển DNC( Direct Numerical Control)
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC nh sau:
hình 1 . 1
Máy
công
cụ
CNC
Máy
tính
trung
tâm
CNC
CNC
CNC
1
2
1
2
2
1
- Nhiều máy công cụ CNC đợc nối với một máy tính trung tâm qua đờng
Hình 1 .2 Sơ đồ điều khiển thích nghi
Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phơng pháp hoàn
thiện máy công cụ CNC. Các máy CNC thông thờng có chu kì gia công cố định
(chu kì cứng) đã đợc xác định ở phần tử mang chơng trình và nh vậy cứ mỗi lần
gia công chi tiết khác chu kì lại đợc lặp lại nh cũ không có sự thay đổi nào. Ch-
ơng trình điều khiển nh vậy không đợc hiệu chỉnh khi có các yếu tố công nghệ
thay đổi. Ví dụ khi gia công một chi tiết lợng d có thể thay đổi dẫn đến thay đổi
biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ. Khi đó nếu hệ thống điều khiển
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
không hiệu chỉnh lại lực cắt thì kích thớc gia công có thể vợt ra ngoài phạm vi
dung sai (nghĩa là sinh ra phế phẩm).
Trong trờng hợp này để tránh phế phẩm ta phải giảm lợng chạy dao hoặc
thêm bớc gia công nghĩa là ta đã giảm năng suất gia công.Hệ thống điều khiển
thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên ngoài của hệ
thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kì gia công (quá trình gia công )nhằm loại
bỏ ảnh hởng của các yếu tố đó toạ độ chính xác gia công. Hình 1.2 là một ví dụ
về sơ đồ điều khiển thích nghi .
Dao 2 gia công chi tiết 1 . Các yếu tố công nghệ không ổn định có thể gây
ra sự thay đổi lực cắt Py( lực hớng kính ). Lực Py đợc datric 3 ghi lại. Tín hiệu
của datric đi qua bộ biến đổi 4 tác động đến cơ cấu chạy dao (5-7) và làm ồn
định lực cắt Py.Nếu lực cắt Py tăng thì lợng chạy dao sẽ giảm xuống và nh vậy
lực cắt Py sẽ giảm xuống. Ngợc lại nếu lực cắt Py sẽ giảm xuống thì lợng chạy
dao sẽ tăng lên. ổn định lực cắt có nghĩa là ta giảm đợc giao động của kích thớc
gia công (tăng độ chính xác và năng xuất gia công).Cũng tơng tự nh vậy hệ
thống điều khiển thích nghi có thể ổn định đợc công suất cắt, mômen cắt hay
nhiệt độ cắt... Tuy nhiên hệ thống điều khiển thích nghi hay đợc dùng để ổn
định kích thớc gia công. ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực (kiểm tra chủ động )
luôn luôn xác định đợc kích thớc gia công và tác động đến cơ cấu điều khiển để
ổn định kích thớc của chi tiết
5.Nâng cao hiệu quả kinh tế.
Sự lựa chọn thế hệ máy NC,CNC ngày nay trở thành một đặc tính cần
thiết có tính quyết định đối với các xí nghiệp , nhà máy, phân xởng .Nhiều
nghiên cứu đã dự báo về khả năng lợi nhuận và khả năng tái xuất tiềm năng đã
thuyết phục giới công nghiệp càng tiến triển tới phổ cập đIều khiển số cho máy
công cụ cùng với các quá trình thiết kế các moden sản phẩm mới.
V.Chỉ tiêu gia công của CNC.
8
Website: Email : Tel : 0918.775.368
1.Thông số hình học
Thông số hình học của máy CNC hay của vùng gia công là thông số của
không gian mà trong đó dụng cụ cắt và chỉ tiêu gia công có thể tác động qua lại
ở bất kì vị trí nào.Nh vậy trên các máy gia công chi tiết quay vùng gia công là
một khối lăng trụ đợc xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển của các
toạ độ.Trên các máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật vùng gia công là một
khối hình hộp ( đôi khi hình lăng trụ ) đợc xác định bằng các chiều dài dịch
chuyển của các toạ độ. Các điểm giới hạn của vùng làm việc đợc đánh số tơng tự
kí hiệu số của ma trận. Để thuận tiện và dễ nhớ ngời ta đánh thứ tự theo các qui
tắc sau: số thứ nhất của chữ số kí hiệu các điểm theo trục thẳng đứng, số thứ hai
của các chữ số kí hiệu các điểm theo trục dọc (trục z) và số thứ ba của các số kí
hiệu các điểm theo trục nằm ngang (trục x).
2. Thông số gia công .
Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu
chấp hành và công suất động cơ. Ngời ta dựa vào thông số hình học (vùng gia
công ) nh kích thớc bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọn công
suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lợng chạy dao
3. Năng suất gia công
Năng suất gia công là số lợng chi tiết đợc gia công trong một đơn vị thời
gian công thức tính năng suất gia công đợc viết dới dạng.
9
Website: Email : Tel : 0918.775.368
đợc các chỉ tiêu công nghệ cũng nh sửa chữa theo một thời gian quy định. Độ tin
cậy của máy đợc đặc trng bởi ba tính chất sau đây :
a) Tính làm việc không bị hỏng.
Tính chất này đợc đặc trng bằng sự làm việc liên tục của máy trong một
thời gian nhất định (thời gian chạy rà và làm việc của máy ).
b)Tuổi thọ của máy.
Tính chất này là sự ổn định làm việc cho tới lúc sửa chữa ( một phần tuổi
thọ ) và sau đó máy lại tiếp tục hoạt động.
Nh vậy hai tính chất này đều đặc trng cho khả năng làm việc của
máy(tính làm việc không bị hỏng ) tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định,
còn tính chất thứ hai (tuổi thọ) tồn tại trong suốt quá trình máy đợc sử dụng, kể
cả thời gian dừng đề sửa chữa. Đối với tính chất thứ nhất (tính làm việc không bị
hỏng) còn có khái niệm về xác xuất P của tính chất này.
c)Khả năng sửa chữa.
Tính chất này có nghĩa là ngời ta có khả năng phát hiện những khuyết tật,
hỏng hóc đó. Đối với máy CNC thì hai tính chất là quan trọng nhất bởi vì các
máy CNC có cấu trúc rất phức tạp và có rất nhiều cơ cấu có tác động qua lại lẫn
nhau.
VI. Các dạng điều khiển
1. Điều khiển điểm
Điều khiển điểm đợc ứng dụng khi gia công theo các toạ độ chính xác
đơn giản dụng cụ sẽ thực hiện chạy dao nhanh đến điểm đã lập trình. Trong
hành trình này dao cụ không cắt vào chi tiết. Chỉ khi đạt tới điểm đích quá trình
gia công mới thực hiện theo phơng chạy dao đã lập trình. Tuỳ theo dạng điều
khiển mà các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau hoặc tất cả các trục có
chuyển động đồng thời song song không có mối quan hệ hàm số giữa các trụ.
Khi các trục có chuyển động đồng thời hớng chuyển động tạo thành góc 45
0
3. Điều khiển biến dạng phi tuyến
p dụng dạng điều khiển này để thực hiện gia công theo một quỹ đạo
cong nào đó, chắc chắn phải có mối quan hệ hàm số giữa các toạ độ chính xác
11
Website: Email : Tel : 0918.775.368
yêu cầu. Thờng thì các dạng đục lỗ ngay cả các băng từ chỉ chứa đợc một lợng
thông tin cho các điểm ở khoảng cách không lớn. Mật độ thông tin đông đủ
chứa một quỹ đạo cong đảm bảo tính liên tục của nó. Bởi vậy đối với một lợng
dày đặc các điểm trung gian, cần thiết nằm trên đờng cong mong muốn ngời ta
buộc phải dùng đến máy tính để thực hiện các tính toán chuyên dụng liên tục đa
ra các thông số cần thiết của điểm trung gian và gọi đó là bộ nội suy.Bội nội suy
có thể một hay nhiều cụm vi sử lí MP (micrroprocessor) cài đặt trong hệ thống
điều khiển máy đợc gọi là nội suy trong có thể là máy tính sử lí số liệu bên
ngoài hệ điều khiển (nội suy ngoài ). Các giá trị đa ra từ bộ nội suy đóng vai trò
giá trị cần (hay đại lợng dẫn liên tục) điều khiển các mạch điều chỉnh hay điều
khiển động cơ bớc làm việc. Ta thờng có điều khiển phi tuyến hai kích thớc (2D)
ba kích thớc (3D) ứng dụng của nguyên tắc công tắc này vào trờng hợp phay
rãnh cong, phẳng và phay mặt cong không gian trên máy phay điều khiển theo
chơng trình số, ngoài ra nó còn áp dụng trên các máy tiện máy mài điều khiển
theo chơng trình số.
Quá trình điều khiển phi tuyến đợc biểu diễn bằng sơ đồ khối sau:
12
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chỉ tiêu gia công của CNC
Thông số hình học
Thông số gia công Độ tin cậy của máy
Bản vẽ
Năng suất gia công của máy
Lập trình
đó là sự nội suy các lệnh ghi bằng mã số chuẩn thành chuyển động phù hợp với
tốc độ của các bàn chạy dao trong máy công cụ. Cấu trúc có tính nguyên tắc của
một hệ thống truyền động chạy dao thể hiện trong (Hình vẽ2.1).Hệ thống truyền
động bao gồm: một động cơ dẫn động qua một cặp truyền động nữa đi tới bộ
vítme đai ốc, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Đó là phơng
thức tiêu chuẩn của một hệ truyền động chạy dao hiện đại.
b. Các nhiệm vụ của truyền động chạy dao.
Nhiệm vụ chính của các hệ truyền động chạy dao là chuyển đổi các lệnh
trong bộ điều khiển thành các chuyển động tịnh tiến hay quay tròn của những
bàn máy mang dao hoặc chi tiết gia công trên máy công cụ.
4
5
6
7
3
2
1
Truyền động chạy dao của 1 bàn máy trong máy CNC
1.Cảm nhận số vòng quay; 2. Động cơ chạy dao;
3. Đai răng; 4. Vitme/ Đai ốc/Bi; 5.Bàn máy;
6.Truyền động đo; 7.Cảm nhận góc quay.
Các chuyển động tịnh tiến là các chuyển động thẳng theo ba trục toạ độ
của không gian ba chiều, còn các chuyển động quay tròn là chuyển động xung
14
Website: Email : Tel : 0918.775.368
quanh trục toạ độ này, chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển tơng
đối giữa dao và chi tiết theo một phơng trình xác định và đảm bảo đợc tốc độ
cắt, truyền động chạy dao phải đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ trên quĩ đạo
và đảm bảo các yếu tố: biên dạng đờng cắt, biên dạng của dụng cụ cắt và các
yêu cầu chi tiết gia công khác phải đạt đợc do đó sẽ có các động cơ khác nhau
Khuyếch
đại điều
chỉnh
Động
cơ
Cơ
cấu
chấp
hành
Máy đo tốc độ
Hệ thống đo điểm
vị trí
A
B
Sơ đồ điều khiển vị trí điểm điều chỉnh vị trí.
A- Mạch hở B - Mạch kín có kết hợp nhiều mạch thứ cấp điều chỉnh vị trí.
Từ hệ thống đó đến vị trí đếm thông tin phản hồi đợc đa vào mạch điều chỉnh để
tính toán các yếu tố ảnh hởng khi gia công chi tiết. Kết quả so sánh là sai lệch
điều chỉnh cũng là đại lợng điều chỉnh cho động cơ dẫn động.
Mạch điều chỉnh cần thoả mãn điều kiện sau:
Có độ khuếch tán tốc độ cao để giữ cho khoảng cách sai lệch điều chỉnh
là thấp nhất.
- Bộ truyền có hằng số thời gian nhỏ.
- Tần số riêng về dao động cơ học cao
- Chi tiết cơ khí nằm trong dòng truyền lực có độ bền cao
- Yếu tố truyền động cơ khí có khe hở nhỏ
- Những động cơ dẫn động thẳng đứng nh động cơ điện tuyến tính hoặc
xy lanh thuỷ lực trên thực tế ít đợc ứng dụng cho truyền động chạy dao trên máy
CNC.
2. Các xích động học cơ bản trên máy CNC.
động trong máy công cụ vạn năng thông thờng đối với máy CNC không còn ý
nghĩa nữa do các nguyên tắc nh truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập và nhất là
17
Website: Email : Tel : 0918.775.368
mô đun hoá kết cấu cụ thể, đầu t nghiên cứu theo chiều sâu và ứng dụng nhanh
nhất các tiến bộ khoa học kĩ thuật trong khi chế tạo các môđun.
Dới đây là mô tả đôi điều về hai cụm kết cấu quan trọng nhất của mô đun
các xích động.
* Cụm cơ cấu.
Để truyền động từ động cơ chạy dao tới điểm tác dụng của dao cụ, ngời ta
dùng cụm truyền động gọi chung là khâu truyền động cơ khí.
Phơng án bố trí các khâu truyền động ảnh hởng đến độ chính xác gia
công,quan trọng nhất là phải kể tới các yếu tố sau:
- Sự cộng hởng giữa các tần số riêng của các khâu truyền động với tần số
biểu kiến của truyền động. Sự cộng hởng này có thể gây ra dao động tại vị trí
cần.
- Khe hở giữa trục vít với đai ốc.
- Tính tiềm hoá phụ thuộc lực thay đổi do nguyên nhân của những biến
dạng khác nhau.
*Kết cấu vít me đai ốc bi:
Kết cấu này đợc áp dụng phổ biến trong xích động chạy dao, trong đó hầu
hết bộ truyền vitme - đai ốc bi có ứng lực. Sơ đồ nguyên tắc trình bày trên hình
2.3a. Hiệu ứng lực tạo ra để khử các khe hở ngợc chiều và tuyến tính hoá đờng
đặc tính tải trọng dịch động trong vùng tải trọng yếu.
Cơ cấu có u điểm là ma sát rất nhỏ và ít bị mòn. Nhợc điểm là có độ giảm
chấn thấp. Nhờ một cặp đai ốc ghép cùng theo chiều trục có thể khử đợc khe hở
giữa trục vitme và bản thân đai ốc mà không làm tăng ma sát giữa chúng. Các
vitme trong bộ truyền này bị hạn chế về chiều dài ở độ 3 hay 4m nó khó thực
hiện đợc các tốc độ dịch động cao. Truyền động quay cho vít me đợc thực hiện
theo một số các phơng án sau.
mức tăng của tỷ lệ chiều dài đờng kính nhng chúng chịu hiệu ứng nhiệt động
lớn. Động cơ này có thể trực tiếp khớp nối trục với vitme. Chúng có bộ phận
cảm ứng là nam châm vĩnh cửu nhng thờng có mật độ đờng sức lớn (ở điểm khởi
động có thể đạt tới 7 đến 10 lần các mật độ thờng ) do đó tạo ra các mô men
quay ổn định.
Động cơ xoay chiều:
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Ta thờng gặp các động cơ đồng bộ đi kèm một hệ thống biến đổi tần số để
điều khiển tốc độ động cơ. Hệ thống này ngày càng hoàn thiện không kém gì
đặc tính của các động cơ điện một chiều.
Động cơ bớc:
+ Động cơ bớc chạy điện thuần tuý: chúng hoạt động với một hệ thống
các cực nam châm vĩnh cửu trong khoảng tần số tơng đối bé (<100 Hz ) công
suất của các động cơ này chỉ dùng cho dịch động bàn máy của các máy nhỏ với
khoảng tốc độ vài m/phút.
+ Động cơ có khuyếch đại mô men bằng thuỷ lực: Trong trờng hợp này
động cơ vừa nêu trên đóng một vai trò dẫn động điều khiển một động cơ thuỷ
lực công suất lớn. Bản thân động cơ bớc chạy điện thuần tuý có công suất thấp
và thiết kế hoạt động trong vùng tần số 16 - 18 KHZ . Các hệ thống có bớc
khuếch đại mô men bằng thuỷ lực thờng đợc dùng trong các máy CNC hạng
nặng nhng vì lí do giá thành cao và những vấn đề có liên quan đến sử dụng hệ
thống thuỷ lực lên ngày một hiếm thấy hơn các trờng hợp áp dụng.
3. Mô đun nội suy - so sánh - đo lờng tạo ra sự phân phối toạ độ vị trí
a. Vòng lặp điều khiển.
Sơ đồ điều khiển máy CNC đợc cho trên (Hình 2.4) quá trình sử lí diễn ra
bên trong của máy nh sau: các dữ liệu về chơng trình gia công đợc tiếp nhận
thông qua bộ lọc và chuyển đổi thành tín hiệu điện ( tín hiệu tơng tự ).Tín hiệu
này hình thành giá trị danh nghĩa của vị trí bàn máy. Nó đợc dẫn đến bộ chuyển
đổi kiểm tra. Giá trị thực của bàn máy đợc thu qua hệ thống đo lờng dịch chuyển
VD: cần tới 20000 điểm cho một vùng tròn bán kính 100 mm và dung sai
0,01 mm, việc sản sinh một số lợng các điểm nh vậy chỉ có thể giải quyết bằng
máy tính. Những giá trị trung gian này hình thành các đại lợng dẫn của mạch
điều chỉnh vị trí trên từng trục chạy dao riêng lẻ.
Giá trị toạ độ vị trí trung gian đợc tìm ra trong một cụm chức năng của hệ
điều khiển số mà ta gọi là bộ nội suy, nó có các nhiệm vụ sau đây: Tìm ra vị trí
các điểm trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trớc trong một giới
hạn dung sai xác định trớc. Có thể nội suy một cách thích hợp với các yếu tố
biên dạng đòi hỏi.Thông thờng những yếu tố biến dạng cơ bản có trong các chi
tiết kĩ thuật là những đoạn đờng cong, tơng ứng với thực tế đó, các bộ nội suy
của hệ điều khiển số thờng chỉ giới hạn trong nội suy tuyến tính và nội suy cung
tròn.Tốc độ đa ra toạ độ vị trí trung gian phù hợp với tốc độ chạy dao cho trớc,
21
Website: Email : Tel : 0918.775.368
đi tới một cách chính xác các điểm kết thúc chơng trình đã đa ra trớc trong ch-
ơng trình. Nội suy chỉ có thể làm việc theo nguyên tắc số. Nó có thể đợc thực
hiện hoặc bằng các mạch logíc nối cứng (chơng trình hoá các mối liên hệ NC)
hoặc bằng các phần mềm nội suy đợc lập trình (CNC). Bộ nội suy có thể là một
hay nhiều cụm từ vi xử lí cài đặt trong hệ điều khiển máy (đối với nội suy
trong ) hoặc là máy tính xử lí số liệu bên ngoài hệ điều khiển khiển máy (nội
suy ngoài ) các giá trị đa ra từ bộ nội suy đóng vai trò là các giá trị danh nghĩa
đối với điều khiển các mạch điều chỉnh hay điều khiển động cơ bớc làm việc.
Các hệ thống CNC hiện đại thực hiện nội suy ở hai mức.
Một phần mềm nội suy xác định toạ độ các điểm trung gian giữa điểm
đầu và điểm cuối của đoạn biên dạng đã đợc đa ra trớc trong chơng trình (nội
suy thô).
Một mức nội suy chính xác đợc thực hiện tiếp theo đó là nội suy tuyến
tính giữa các điểm trung gian này.
c. Hệ thống đo lờng dịch chuyển.
Đại bộ phận máy CNC làm việc bằng nguyên tắc liên hệ ngợc hay đờng
khiển ngắt, đo tín hiệu đồng nhất không có tín hiệu liên tục do vậy chỉ đợc ứng
dụng trong điều khiển điểm hoặc điều khiển đờng.Trái lại bộ so sánh thứ hai có
tín hiệu chênh lệch liên tục cũng đợc dùng vào mạch điều khiển và điều chỉnh vị
trí, do đó có thể thiết lập hệ điều khiển phi tuyến.
II. ứng dụng kỹ thuật CNC trên trung tâm gia công
1.Trung tâm gia công là gì?
Trung tâm gia công (manufacturing centre) đây là một máy công cụ có ít
nhất ba trục điều khiển số có thể thực hiện công việc cắt gọt cần thiết trên ít nhất
bốn mắt của phoi có hình khối vuông mà không có tác động của con ngời. Thiết
bị thay đổi dụng cụ tự động thay đổi đa các dụng cụ cần thiết, điều khiển theo
chơng trình ,theo thứ lự lần lợt từ một ổ tích dụng cụ tới trục chính của máy và
ngợc lại, khi các khối chi tiết gia công đợc kẹp chặt trên đầu gá lắp lên bệ phiến
gá chuẩn đợc chuyển tới và chuyển đi tự động thì trung tâm gia công tơng ứng
và hệ cung ứng phôi, dụng cụ tự động nh vậy sẽ tạo thành một tế bào gia công.
2. Phân loại trung tâm.
23
Website: Email : Tel : 0918.775.368
+ Ngời ta đa ra phân loại trung tâm gia công theo dạng kết cấu của chúng
nh sau :
- Theo vị trí của trục máy có:Trung tâm gia công ngang hay trung tâm gia
công đứng.
Trung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chạy truyền động x/y của phôi
và truyền động z của dụng cụ.
Trung tâm gia công có trụ đứng chuyển dịch, ở đây dụng cụ thực hiện các
chuyển động x, y và z còn phôi thì tuỳ theo yêu cầu, nghiêng hoặc quay theo 1
hoặc 2 trục (ở các trung tâm gia công có 5 trục điều khiển số).
- Trung tâm gia công có dịch chuyển bàn ngang cố định hoặc dịch
chuyển.
- Các dịch ngang kết cấu này có một hoặc nhiều trục có thể gia công đồng
thời nhiều chi tiết giống, khác nhau, đặc biệt ở dạng sản xuất hàng loạt lớn th-
tâm gia công có trục chính nằm ngang ,chuyển động y,x dọc và chuyển động
quay chủ yếu phôi thực hiện đó kí hiệu các trục là x y z B" ở các trung tâm gia
công có trục chính thẳng đứng thì chủ yếu có các chuyển động x" y" A" tức là
chỉ có chuyển động thẳng góc là chủ yếu của trục chính theo trục z do dụng cụ
thực hiện còn lại do phôi thực hiện.
Tính vạn năng của một trung tâm gia công chỉ đợc tận dụng nhờ điều
khiển theo quỹ đạo. Trong đó nhiều trờng hợp điều khiển 2.1/2d là đủ. Do đó độ
phức tạp của chi tiết cơ khí là tăng lên, những trung tâm gia công hiện nay cần
có ít nhất là các trục có thể nội suy tuyến tính. Các bảng hiệu chỉnh ứng với
chiều dụng cụ, đờng kính dao phay, tuổi bền và chế độ cắt cho các dụng cụ, một
yêu cầu thờng đợc đặt ra cho phạm vi sử dụng có giới hạn.ở các máy hơi hệ
CNC cũng phải có khả năng lu trữ các thông số về trọng lợng, dụng cụ, biên
dịch chuyển dụng cụ và những dữ liệu đặc trng khác
để có thể quản lí dụng cụ tốt.
III. Các hệ thống thành phần của một trung tâm gia công.
1. Hệ thống thay dụng cụ tự động.
Nhiều máy CNC yêu cầu sử dụng nhiều dụng cụ theo thứ tự gia công.Các
đầu dao Revolver từ lâu đã đợc sử dụng theo mục đích này từ trớc khi có máy
NC, đặc biệt là các máy khoan và máy tiện. Sau một nguyên công đầu. Revolver
tự động xoay theo một vị trí không lắp dụng cụ sẽ đợc nhảy qua. ở các máy NC
25
Copyright: Tài liệu đại học ©