TỔNG QUAN về hệ THỐNG điều KHIỂN máy CNC

CHNG I GII THIU CHUNG 1.1 Gii thiu Trong nn sn sut cụng nghip hin i, ũi hi kh nng v t ng vi phng thc linh hot cao ca dõy truyn sn xut, thỡ mỏy cụng c iu khin s CNC úng vai trũ rt quan trng S dng mỏy CNC cho phộp gim lng gia cụng chi tit, nõng cao chớnh xỏc gia cụng v hiu qu kinh t, ng thi rỳt ngn c chu k sn xut nờn ngy trờn th gii rt nhiu nc ó ỏp dng rng rói mỏy cụng c s vo lnh vc c khớ ch to Bờn cnh ú, s phỏt trin v cụng ngh thụng tin ó gt hỏi c rt nhiu thnh tu to ln, cỏc mỏy tớnh s ngy cng c sn xut nhiu vi nhng tớnh nng tc x lý d liu cao, s dng d dng, kt cu nh gn, giỏ thnh thp Chớnh vỡ th, vic thit k b iu khin nh gn, chớnh xỏc v tin cy cao quỏ trỡnh gia cụng chi tit mỏy, nõng cao hiu qu kinh t trờn c s mỏy tớnh cỏ nhõn PC l xu hng phỏt trin ca b iu khin cho mỏy cụng c Trờn c s ú nhúm ti phỏt trin h iu khin cho mỏy tin CNC, nghiờn cu cu to chung ca mỏy tin CNC, nguyờn lý hot ng, nguyờn lý iu khin, ni suy v kt qu cui cựng l cho mỏy chy c, gia cụng c cỏc chi tit mong mun 1.2 Cỏc t + Trờn c s mỏy tin CNC ó cú sn tin hnh sa cha, bo dng , bo trỡ cỏc b phn c khớ nh cõn chnh li bn mỏy, kh d ca cỏc b Vit-me c bi m bo chớnh xỏc cao theo yờu cu quỏ trỡnh gia cụng chi tit + Thit k h thng truyn ng cũn thiu, lp t gỏ truyn chuyn ng cho bn mỏy t ng c bc thụng qua b truyn rng, kt ni Driver UDX 5114 vi ng c + Lm mch chuyn tip (mch khuch i) tng thớch gia cng LPT v Driver UDX 5114 + S dng phn mm Mach3 ci t cỏc thụng s gia cụng, t chớnh xỏc kớch thc gia cụng cho cỏc trc X, Z v tin hnh gia cụng mt s chi tit mu in hỡnh + Vit phn mm chng trỡnh ni suy ng thng v ng trũn da trờn cỏc thut toỏn ni suy + Tin hnh vit mt giao din trờn cỏc phn mm lp trỡnh chuyờn dng, t ú iu khin, giỏm sỏt v mụ phng quỏ trỡnh gia cụng + Thc hin gia cụng mt s chi tit mu in hỡnh bng phn mm m nhúm t thit kt 1.3 Phng phỏp nghiờn cu Nghiờn cu lý thuyt v mỏy cụng c iu khin s, lp trỡnh VB, cng song song, ng c bc, driver trờn internet, sỏch v cỏc ti liu t ú hiu bit v cỏc lý thuyt ny, ng thi vi vic nghiờn cu l tin hnh th nghim Sau th nghim, ỏnh giỏ rỳt c nhng c tớnh ca c cu chp hnh phự hp vi yờu cu ca ti, t ú thc hin vic gỏ t cỏc b phn c khớ v ghộp ni cỏc cỏc c cu chp hnh vi mỏy tớnh PC c mt h thng phn cng hon chnh, lm c s cho vic vit phn mm iu khin T lý thuyt nghiờn cu c tin hnh vit chng trỡnh iu khin v mụ phng trờn mỏy tớnh sau ú th nghim cỏc mụdul iu khin ca chng trỡnh thit k trờn kt cu c khớ tht 1.4 Phm vi v gii hn nghiờn cu Vỡ iu kin thi gian v chi phớ hn ch, mt khỏc nghiờn cu v mỏy tin l mt ti rt ln Trong phm vi ỏn nhúm ti ch chuyờn nghiờn cu v mt mng iu khin ca mỏy tin vi nhng c tớnh sau: Mỏy cú cụng sut nh, ng c s dng cho cỏc trc l ng c bc c iu khin bng cỏc Driver cụng sut nh nờn ch yu phc v cho quỏ trỡnh nghiờn cu v cu to, nguyờn lý hot ng v mụ hỡnh iu khin ca mỏy tin CNC Dựng cng song song kt ni mỏy tớnh vi cỏc thit b ngoi vi nh cú nhiu cỏc chõn truyn dn d liu vi tc cao(cú th t 1Mb/s), vic kt ni khỏ n gin v d dng Mỏy cú th gia cụng nhng vt liu mm nh: Nhụm, nha, g phự hp vi nhng yờu cu k thut a Xõy dng phn giao din kim soỏt, iu khin v mụ phng c quỏ trỡnh gia cụng chi tit Chng trỡnh ni suy c vit trờn mỏy tớnh ngha l ton b quỏ trỡnh tớnh toỏn ni suy v a cỏc xung iu khin n cỏc Driver ri n ng c iu khin dch chuyn cỏc trc mỏy c thc hin nh chớp ca mỏy tớnh ú chớnh xỏc v n nh ph thuc rt nhiu vo cu hỡnh mỏy tớnh ta s dng CHNG II TNG QUAN V H THNG IU KHIN MY CNC 2.1 Tng quan v mỏy cụng c CNC 2.1.1 Lch s phỏt trin ca mỏy iu khin s Mỏy iu khin s (Computer Numerical Control CNC) ó i t lõu Ngi ta cho rng s kin i chic mỏy dt dựng tm thộp trờn ú cú l t ng iu khin ng chuyn ng ca kim dt Joseph M.Jacquard ch to nm 1808 l thi im i ca mỏy iu khin s Mỏy dt c iu khin trờn c s thụng tin hai trng thỏi, trng thỏi th nht l kim v trớ cú l, tng ng vi mc logic bng v trng thỏi th hai l kim v trớ khụng cú l, tng ng vi mc logic bng Khi thay i quy lut v trớ l trờn tm thộp cho kiu ỏo mi cn gia cụng v quy lut trờn tm thộp chớnh l chng trỡnh iu khin mỏy Hỡnh 1.1 Mỏy chi piano dựng bỡa c l Chng trỡnh iu khin mỏy m thụng tin iu khin vit di dng v c gi l chng trỡnh iu khin s v mỏy c iu khin theo chng trỡnh trờn gi l mỏy iu khin theo chng trỡnh s Tm thộp mang chng trỡnh iu khin t ng hon chnh trờn c xem l vt lu gi chng trỡnh iu khin mỏy Khi núi n s hỡnh thnh v phỏt trin cỏc dng mỏy cụng c iu khin s khụng th khụng núi ti s i v phỏt trin ca mỏy tớnh s Phỏt minh mỏy tớnh l mt bc ngot quan trng ca iu khin s Mỏy tớnh c ln u tiờn c Pascal ch to vo nm 1642 Mỏy tớnh c c hỡnh thnh trờn c s t hp cỏc b truyn bỏnh rng Cho n nm 1834 Babbage ch to mỏy tớnh nh l mt mỏy tớnh c vi chớnh xỏc cao Mỏy ca Babbage khụng ch thc hin cỏc phộp tớnh s hc m cũn hỡnh thnh c nhng hm toỏn hc nh mỏy tớnh ngy c bit l mỏy tớnh cú kh nng lu tr, nh, nhp v xut d liu Do kt cu mỏy quỏ phc nờn nú khụng cũn c hi phỏt trin v n nm 1940 Aiken ngi M v Zuse ngi c ó thit k mỏy tớnh trờn c s t hp in t v t tờn l ENIAC v õy l ch vit tt ting Anh ( Electronic Numerical Intergator and Computer ) ENIAC ó s dng gn hai chc nghỡn búng in t, din tớch lp t thit b lờn ti hng vuụng, trng lng hai chc tn v tiờu hao hng trm KW, chng trỡnh iu khin mỏy rt phc Mỏy cú tớnh n nh lm vic kộm v ch hot ng vi phỳt H iu khin mỏy ENIAC thc hin hm logic trờn c s hng nghỡn chuyn ng mch ca rle vỡ vy tin cy thp Mỏy gm nhiu búng ốn in t lm vic cựng mt lỳc nờn lm tng nhanh nhit mỏy v nhit tng theo thi gian lm vic Bc ngot quan trng lm cho cụng ngh mỏy tớnh phỏt trin mnh m ú l phỏt minh ốn bỏn dn nm 1984 ốn bỏn dn cú nhiu u im nh kớch thc nh, giỏ thnh r, tin cy cao, tiờu th nng lng ớt v nhit sinh quỏ trỡnh lm vic khụng ỏng k nờn nhanh chúng thay th búng in t Năm 1957, học viện công nghệ Tokyo công ty Ikegai thành công việc phát triển hệ thống điều khiển số (Điều khiển trục) máy tiện chép hình thuỷ lực Đó máy tiện số Nhật Bản Mỏy cú kh nng thc hin di chuyn dng c n mt im ó c tớnh toỏn t ng t trc Trong quỏ trỡnh gia cụng c khớ, nhiu chi tit yờu cu gia cụng t búng, chớnh xỏc, thay i nhanh chúng dng sn phm Do vy mỏy cụng c cn phi hon thin v mt thit k v iu khin nhm nõng cao chớnh xỏc gia cụng Vỡ vy iu khin s ó nhanh chúng c ng dng vo h thng iu khin mỏy cụng c, ng thi mỏy tớnh cũn c ng dng tớnh toỏn, lu tr d liu ng dn dng c trờn bng c l, bng t hoc cỏc chi tit khỏc Cựng vi bc phỏt trin ng dng iu khin s mỏy cụng c mt thnh cụng cú ý ngha to ln ca h thng mỏy cụng c iu khin s ca MIT (Machachusette institute of technology MIT) l thit k v ch to thnh cụng h dn ng ng c secvo dựng iu khin cỏc trc mỏy cụng c V thnh cụng ny cng thỳc y nghnh mỏy cụng c iu khin s phỏt trin mnh m nh ngy Nm 1959, mch IC (intergrated cicruits) i v nú nhanh chúng thay th búng bỏn dn IC l mt chip nh, trờn ú ngi ta lp mt s ln cỏc linh kin (ti hng triu linh kin) thc hin mt quỏ trỡnh iu khin no ú IC cú kớch thc nh, tin cy cao, cụng sut tiờu hao nh v l c s hỡnh thnh vi x lý sau ny IC c a vo s dng nhiu sn xut bt u t nhng nm 1965 Do IC cú nhiu u im nh ó núi trờn nờn nú nhanh chúng c ng dng vo cỏc cụng ngh ch to mỏy tớnh in t Trờn c s cỏc mch IC ngi ta thit k v ch to thnh cụng b vi x lý (microprocessor) cho cỏc mỏy tớnh s Nm 1958 ngi ta s dng mt s t ting Anh lm ký t hỡnh thnh chng trỡnh iu khin mỏy H iu hnh ny gm chng trỡnh iu khin, chng trỡnh tớnh toỏn thụng s hỡnh hc, tớnh toỏn la chn ch gia cụng nh tc ct, lng chy dao, chiu sõu ct, bụi trn lm mỏt Tp hp cỏc ký t hỡnh thnh chng trỡnh dựng iu khin mỏy gi l ngụn ng APT (automatically programmed tool) u im ca ngụn ng APT l thun li cho ngi vit chng trỡnh, d dng chuyn i thnh mt chng trỡnh m mỏy cú th hiu c Trờn c s ca APT ngi ta phỏt trin nhiu dng chng trỡnh iu khin khỏc: ADAPT v AUTOSPOT ca IBM; CINTURN ca Cincinati Milacron; EXAPT 1, EXAPT 2, EXPAPT ca c; GENTURN ca General Elictric; MILTURN ca Metaalinstitut Netherland, NEL 2PL, NEL 2C, NEL 2CL ca Ferranti Nm 1976 nhng mỏy iu khin hon ton t ng theo chng trỡnh m cỏc thụng tin vit di dng s gi l mỏy iu khin s NC (Numerical Control) Cng vo nm 1976 ngi ta a mỏy tớnh nh vo h thng iu khin mỏy NC nhm m rng c tớnh iu khin v m rng b nh ca mỏy so vi cỏc mỏy NC, cỏc mỏy ny c gi l CNC (Computer Numerical Control) V sau ú cỏc chc nng tr giỳp cho quỏ trỡnh gia cụng ngy cng phỏt trin v nm 1965 h thng thay dao t ng c a vo s dng, nm1976 h thng CAD/CAM/CNC i V nm 1984 ho mỏy tớnh phỏt trin, c ng dng mụ phng quỏ trỡnh gia cụng trờn mỏy cụng c Nm 1994 h NURBS (Not uniforme rational B- Splines) giao din phn mm CAD cho phộp mụ phng c cỏc b mt ni suy phc trờn mn hỡnh, ng thi nú cho phộp tớnh toỏn v a cỏc phng trỡnh toỏn hc mụ phng cỏc b mt phc tp, t ú tớnh toỏn chớnh xỏc ng ni suy vi mn, sc nột cao Cụng ngh nano ang c s dng nhiu lnh vc khoa hc ú cú nghnh ch to mỏy cụng c Nm 2001 Funuc ó ch to h iu khin nano cho mỏy cụng c CNC 2.1.2 Phõn loi v cụng dng a, Phõn loi Cựng vi s phỏt trin khụng ngng ca mỏy tớnh, h thng iu khin s c ng dng nhiu lnh vc khỏc ú cú mỏy cụng c Di õy trỡnh by mt s dng mỏy cụng c CNC thng gp trờn th trng Mỏy khoan CNC ( Drillling machine) c im chớnh ca mỏy khoan ú l h to mỏy hỡnh thnh trờn c s h to Decac theo nguyờn tc bn tay phi vi trc vuụng gúc vi H thng iu khin l h thng iu khin theo v trớ (point to point) Vỡ vy h iu khin ny khụng cn cm ni suy thng v cong H iu khin mỏy khoan CNC c thit k vi kh nng iu khin tng thớch vi hai cỏch vit chng trỡnh: h tuyt i v h gia s Thụng thng cu trỳc c bn ca mỏy khoan nng cng nh mỏy khoan CNC l trc chớnh b trớ thng ng trựng vi trc Z ca h to Decac Bn mỏy b trớ mt phng nm ngang trựng vi mt phng XOY ca h to Decac v vuụng gúc vi trc chớnh Mỏy phay CNC ( Millling machine) Cu trỳc ca mỏy phay cng c thit k trờn c s h to Decac theo nguyờn tc bn tay phi vi ba trc to vuụng gúc vi nh mỏy khoan Mỏy phay cú th cú nhiu trc mỏy (trc chuyn ng), s trc mỏy ớt nht ca mỏy phay l 21/2 Mỏy phay CNC c trang b h thng lu tr dng c, thit b thay dng c, c cu kp, thỏo phụi v thay phụi t ng Mỏy phay CNC cú cu trỳc trc chớnh thng ng c gi l mỏy phay ng Mỏy phay CNC cú trc mỏy b trớ nm ngang gi l mỏy phay ngang Mỏy phay CNC c trang b h thng iu khin mnh tớnh toỏn qu o chuyn ng ca dng c, ni suy thng, ni suy vũng v cỏc ng cong phc ( spline) gia cụng cỏc ng cong v cỏc b mt phc tp, mỏy phay CNC cn phi cú s trc mỏy ớt nht l Mỏy tin CNC (turning machine) Cu trỳc c s ca mỏy tin CNC l trc chớnh thng b trớ nm ngang hoc thng ng, bn mỏy cú th b trớ trờn mt phng nm ngang hoc trờn mt phng nghiờng Phụi c kp bng mõm cp hoc c t trờn hai u chng tõm v u chng tõm cú khớa truyn momen xon Mỏy tin cú th cú nhiu trc chớnh, mt hoc nhiu bn xe dao v u Rvonve Mỏy tin CNC cú kh nng cụng ngh rng nh: tin trn, tin ren, khoan, khoột, khoan tõm, ct t, tin mt u Mỏy doa CNC ( Boring machine) Trc chớnh ca mỏy doa CNC thng b trớ nm ngang hoc thng ng Khi nghiờn cu c trng cụng ngh thc hin trờn mỏy doa, ngi ta nhn thy cu trỳc mỏy doa hp lý nht l trc chớnh nm ngang c im cụng ngh doa ũi hi mỏy doa phi cú chớnh xỏc v trớ Vỡ vy mỏy thng c trang b h thng iu khin vi mc t ng hoỏ cao v c trang b h thng thay phụi, dng c t ng Mỏy doa cú s trc iu khin ln nht l H iu khin mỏy c thit k nm m bo mỏy cú kh nng t ng hoỏ la chn ch gia cụng cho phự hp vt liu dng c ct v vt liu phụi Mỏy cú tớnh nng xỏc nh lng mũn ca dng c v thc hin hiu chnh lng mũn quỏ trỡnh gia cụng ng thi mỏy cũn c trang b phn mm ho mnh mụ phng quỏ trỡnh gia cụng chi tit trờn mỏy Mỏy mi CNC ( Grinding machine) Da trờn c s cụng ngh, mỏy mi CNC c phõn thnh cỏc loi khỏc Mỏy mi cú cỏc loi: mi trũn ngoi, mi rng, mi nh hỡnh v cỏc dng khỏc Mỏy mi cú s trc mỏy t n trc Cụng ngh mi ũi hi chớnh xỏc, búng b mt cao Vỡ vy chớnh xỏc ca mỏy mi CNC cao hn so vi cỏc mỏy CNC khỏc Trung tõm gia cụng ( Machining Center) Trung tõm gia cụng l mỏy CNC ng hoc nm ngang nhng c trang b h thng thay dao t ng gi l trung tõm gia cụng Trung tõm gia cụng l t bo dõy chuyn sn xut S trc iu khin ca trung tõm gia cụng ớt nht l m rng hn na kh nng cụng ngh ca trung tõm gia cụng v phự hp vi thng mi, quỏ trỡnh thit k ngi ta ó thit k nú di dng cỏc modul c lp, h thng iu khin l h thng m Khi cn m rng trc chuyn ng no ú ngi ta ch cn lp thờm modul tng ng vo trung tõm gia cụng v nh vy s trc iu khin mỏy tng lờn, vớ d trung tõm phay cn tng thờm trc chuyn ng quay u trc chớnh mỏy cú kh nng gia cụng l trờn mt nghiờng Mỏy gia cụng EDM ( Electrodischarge machining- EDM) Cụng ngh EDM c coi l phng phỏp cụng ngh truyn thng Hin cụng ngh ny c s dng khỏ rng rói sn xut Tuy nhiờn trc õy nú ó cú mt thi ớt c s dng Mỏy gia cụng xung iờn thc hin theo nguyờn tc n mũn in cc Cỏc chuyn ng ca bn mỏy v u mang dng c c iu khin theo chng trỡnh s nờn nú cng l mỏy iu khin s Nhng EDM cú im khỏc vi mỏy iu khin s thụng thng l ch dng c ct (in cc) l si dõy c cp in di dng xung in Mỏy EDM cú hai dng: th nht l mỏy cú hai lụ cun dõy c lp, mt lụ úng vai trũ ch ng v lụ úng vai trũ b ng Dõy úng vai trũ dng c ct, trng hp ny lụ ch quay mt chiu (ct mt ln) Dng th hai ca mỏy EDM l mỏy ch cú mt lụ va lm nhim v nh v cun nh quỏ trỡnh o chiu quay ca trc cun Mỏy ct bng tia nc (Water- jet cutting) Mỏy ct m dng c ct l tia nc cú ỏp lc cao c gi l mỏy ct bng tia nc Cụng ngh ct bng tia nc cng mi xut hin nhng nú ó nhanh chúng c ng dng rng rói sn xut Cỏc trc ng ca mỏy ct bng tia nc c thc hin nh h thng iu khin s nờn mỏy c gi l mỏy ct bng tia nc CNC c im ca mỏy ny l cú thit b to ỏp sut cao cho nc v vũi phun Mỏy ct bng tia nc cú th gia cụng cỏc chi tit dng tm Vt liu gia cụng l tm plastic, giy, thộp, v cỏc vt liu dng tm khỏc Chiu dy nh nht ca tm ti 1.2 mm Tc ct t 76 mm/ph n 1000 mm/ph, ỏp sut nc t 4000 bar n 9000 bar v ng kớnh tia nc cú th t 0.1 mm Gia cụng bng tia nc cú vt ct mn, quỏ trỡnh gia cụng khụng cn lm mỏt v c bit l khụng xut hin mũn dng c ct b, Cụng dng Khi chi tit cú phc cao, la chn phng phỏp gia cụng phự hp nht l gia cụng trờn mỏy CNC Bi vỡ gia cụng trờn mỏy CNC rỳt ngn thi gian gia cụng, t chớnh xỏc yờu cu v giỏ thnh r hn so vi gia cụng trờn mỏy cụng c nng v mỏy t ng nng Kh nng thay i dng sn phm ch to nhanh vỡ ch cn thay i chng trỡnh iu khin m khụng cn thay i cu trỳc mỏy hoc thờm cỏc gỏ chuyờn dựng Mỏy iu khin s ỏp ng c tớnh linh hot ca sn xut Chi phớ cho sn xut dng c ct nh hn vỡ mỏy cú kh nng ỏnh giỏ c lng mũn dng c quỏ trỡnh gia cụng v t ng iu chnh mỏy bự lng mũn dng c Mỏy CNC cú tớnh nng t ng kim tra cht lng quỏ trỡnh gia cụng Cỏc mỏy thụng thng khụng cú kh nng ny Do khụng cú chc nng ny, cỏc mỏy nng khụng giỏm sỏt c quỏ trỡnh gia cụng cho nờn tn phớ cho kim tra cht lng cao hn so vi mỏy CNC Thi gian gia cụng chi tit trờn mỏy CNC nh hn so vi mỏy nng vỡ trung nguyờn cụng cao, gia cụng nhiu nguyờn cụng cựng mt lỳc Mỏy CNC khụng cn dựng cỏc gỏ chuyờn dựng ga kp phụi 2.1.3 Nhng nh ngha c bn v phõn loi a, nh ngha v trc mỏy nh ngha trc Gia cụng trờn mỏy CNC l quỏ trỡnh chuyn ng dng c dc theo ng hỡnh hc trờn b mt cn gia cụng ng hỡnh hc c to trờn chi tit l ng bao ca dng c ct quỏ trỡnh gia cụng Thụng thng, quỏ trỡnh gia cụng, chi tit kp cht trờn bn mỏy v dng c lp trờn trc chớnh iu khin chuyn ng dng c ct dc theo ng hỡnh hc trờn b mt chi tit, cn tỡm mi quan h v trớ gia dng c v chi tit 10 Hỡnh 1.14 Vớ d chn im P v W gia cụng cỏc l phõn b trờn ng trũn im gc ca dng c m bo quỏ trỡnh gia cụng chi tit vi vic s dng nhiu dao v mi dao cú mt hỡnh dng v kớch thc khỏc c chớnh xỏc, cn phi cú cỏc im gc ca dng c im gc ca dng c l nhng im c nh v nú c xỏc nh ta chớnh xỏc so vi cỏc im M v R im chun ca dao P Hỡnh 1.14 : im chun P ca dao tin (a), dao phay ngún (b), dao phay cu (c) im chun ca dao l im m t ú chỳng ta lp chng trỡnh chuyn ng quỏ trỡnh gia cụng i vi dao tin, ngi ta chn im nhn ca mi dao, vi dao phay ngún v mi khoan ngi ta chn im P tõm trờn nh dao, vi dao phay cu chn im P l tõm mt cu Cỏc im gc ca dao (im gỏ t dao) Cỏc dao c s dng thụng thng cú hai loi cỏn dao (Tool holder) l loi chuụi tr v loi chuụi cụn theo tiờu chun i vi chuụi dao cú im t dng c E, trờn l gỏ dao cú im gỏ dng c N Khi chuụi dao lp vo l dao thỡ hai im N v E trựng 23 Hỡnh 1.15 Cỏc im gc ca dng c Trờn c s im chun ny ngi ta cú th xỏc nh cỏc kớch thc a vo b nh lng bự dao Cỏc kớch thc ny cú th bao gm chiu di ca dao tin theo phng X v Z (im mi dao) hay chiu di ca dao phay v bỏn kớnh ca nú Cỏc kớch thc ny cú th c xỏc nh t trc bng cỏch o trờn cỏc thit b o chuyờn dựng hay xỏc nh trờn mỏy ri a vo h iu khin ca mỏy CNC thc hin vic bự dao im thay dao Trong quỏ trỡnh gia cụng thng phi s dng mt s loi dao v s lng dao khỏc tựy thuc vo yờu cu ca b mt gia cụng, vỡ th phi thc hin vic thay dao Trờn cỏc mỏy CNC cú c cu thay dao t ng, thay dao yờu cu khụng c chm vo phụi hoc mỏy Vỡ vy cn phi cú im thay dao i vi mỏy phay hoc cỏc trung tõm gia cụng thỡ thng bn mỏy phi chy v im chun, cũn vi mỏy tin, thng cỏc dao nm trờn u R-vụn-ve nờn khụng cn phi chy n im chun thay dao m cú th n mt v trớ no ú m bo an ton quay u R vụn ve l cú th thay dao nhm gim thi gian ph Cỏc dng iu khin CNC iu khin im - im Vi cỏc loi mỏy iu khin im im Trong quỏ trỡnh gia cụng dng c c nh v nhanh n ta yờu cu v quỏ trỡnh dch chuyn nhanh dng c, mỏy khụng thc hin chuyn ng ct gt Ch n v trớ yờu cu nú mi thc hin cỏc chuyn ng ct gt Vớ d nh khoan l, khoột, doa, t dp, hn im iu khin im - im (theo v trớ) c dựng gia cụng cỏc l bng cỏc phng phỏp khoan, khoột, doa v ct ren l Chi tit gia cụng c gỏ c nh trờn bn mỏy, dng c ct thc hin chy dao nhanh n 24 cỏc v trớ ó lp trỡnh (hoc chy bn mỏy) Khi t ti cỏc im ớch thỡ dao bt u ct (Hỡnh 1.16) V trớ ca cỏc l cú th c iu khin ng thi hoc k tip theo trc to (Hỡnh 1.17 ) Hỡnh 1.16 iu khin im im Hỡnh 1.17 Cỏc dng chy dao iu khin im im b) iu khin ng thi theo trc c) iu khin k tip iu khin ng thng 25 Hỡnh 1.18 iu khin theo ng thng L iu khin m gia cụng dng c ct thc hin lng chy dao theo ng thng no ú Trờn mỏy tin dng c ct chuyn ng song song hoc vuụng gúc vi trc ca chi tit (trc Z) (hỡnh v) Trờn mỏy phay dng c ct chuyn ng song song vi trc Y hoc trc X (hỡnh v) dng c ct chuyn ng c lp theo tng trc iu khin theo biờn dng (contour) Hỡnh 1.19 iu khin contour trờn mỏy tin (a) v mỏy phay (b) iu khin theo biờn dng cho phộp thc hin chy dao trờn nhiu trc cựng lỳc Cỏc chuyn ng theo cỏc trc cú s quan h hm s rng buc vi Dng iu khin ny c ỏp dng trờn mỏy tin, mỏy phay v cỏc trung tõm gia cụng Cú dng iu khin : iu khin contour 2D, 21/2D v iu khin 3D (D l chiu) - iu khin contour 2D: Cho phộp thc hin chy dao theo trc ng thi mt phng gia cụng (vớ d mt phng XZ, XY) Trc th c iu khin hon ton c lp vi cỏc trc 26 Hỡnh 1.20 iu khin contour 3D - iu khin contour 21/2D: iu khin contour 21/2D cho phộp n dao ng thi theo trc no ú gia cụng b mt mt phng nht nh Trờn mỏy CNC cú trc X, Y, Z ta s iu khin c ng thi X v Y, X v Z, hoc Y v Z Trờn cỏc mỏy phay thỡ iu ny cú ngha l chiu sõu ct cú th c thc hin bt k trc no ú trc, cũn trc phay contour (hỡnh v) - iu khin contour 3D: iu khin contour 3D cho phộp ng thi chy dao theo c trc X, Y, Z (hỡnh v) iu khin contour 3D c ỏp dng gia cụng cỏc khuụn mu, gia cụng cỏc chi tit cú b mt khụng gian phc 2.2 Mỏy tin CNC 2.2.1 Cu trỳc mỏy tin CNC 27 Hỡnh 2.1 Mỏy tin CNC dựng cụng nghip Phn iu khin chuyn ng H thng c khớ Phn iu khin trung tõm H thng cm bin H thng in H thng in t H thng m bo an ton H thng lm mỏt H to Truyn thụng H iu khin CNC Dng c ct H thng mang dao C cu tin t ng dao gỏ a, Phn iu khin chuyn ng PC: l mỏy tớnh cỏ nhõn dựng lp trỡnh chng trỡnh gia cụng CNC: gm cm iu khin mỏy v cm dn ng ng c hỡnh thnh trờn c s thit b in t, thit b vo v cỏc thit b s Nhim v ca nú hỡnh thnh cỏc thut toỏn tớnh toỏn s hc v logic 28 Driver: l thit b kim soỏt v iu khin tc ng c Hỡnh 2.2 Driver UDX 5114 ca hang VEXTA Motion card Kim soỏt vic ni suy cỏc dng ng gia cụng ng vic kim soỏt chuyn ng ng thi ca cỏc ng c iu khin cỏc trc b, H thng c khớ C cu chp hnh - ng c bc ng c bc (stepping motor) l mt c cu chp hnh c in dựng bin i nng lng in thnh chuyn ng c hc c tớnh chuyn ng ca ng c bc l ri rc, trỏi ngc vi c tớnh chuyn ng quay liờn tc v trn ca ng c DC v AC Mi xung dũng cp cho cun dõy stato, trc ng c thc hin quay mt gúc gi l bc gúc c im c bn ca ng c bc l tc gúc t l vi tn s xung vo ng c bc iu khin tớn hiu s c s dng khỏ rng rói mỏy iu khin s NC, mỏy in, robot, mỏy photocopy v cỏc mỏy khỏc ng c bc cú th iu khin c v trớ v tc (di tc t n 300 vũng/phỳt) m khụng cn mch phn hi nhng m bo c chớnh xỏc v trớ Tn s cung cp cho ng c nm vựng tn s thp chớnh xỏc v trớ khong n 5% bc gúc Vi cụng ngh hin nay, cụng nghip ó sn xut ng c bc vi cụng sut ln nht l 2KW 29 u vit ca ng c bc l ch nú cú kh nng iu khin trc tip bng mch s Vỡ vy, mch iu khin khụng cn mch bin i s - tng t (DAC) V nú cng khụng cn cỏc chuyn mch hoc chi than nh ng c mt chiu DC iu khin secvo iu khin v trớ bng ng c bc trỏnh c sai s tớch lu chiu di ca chuyn ng ng c bc c s dng cỏc mch iu khin h, mt u im khỏc ca ng c bc l khụng gõy n ng c bc c sn xut theo tiờu chun bc gúc hoc theo cụng sut Di bc gúc ca ng c t 0,72 n 900 tng ng vi 1,80, 7,50, 300 hoc 900 ng c bc cú ba kiu: ng c bc nam chõm vnh cu PM (Permanent motor), ng c bc cú t tr bin i VR (Variable Reluctance stepper motor) v ng c bc kt hp t hai dng ng c bc PM v VR gi l ng c lai (hybrid stepper motor) Do cú s phỏt trin mnh m ca h thng iu khin nờn kiu ng c lai c s dng ngy cng rng rói cụng nghip H iu khin ng c bc cn phi cú hai chc nng: Cp ngun in cho cỏc cun pha theo trỡnh t tớn hiu vo Chc nng ny c thc hin nh mch logic, mch trỡnh t v phn mm iu khin Ngun in cp cho cun pha vi thi gian ngn õy l yu t rt quan trng i vi momen ng c.Vỡ vy h s thi gian in (L m/Rm) phi ln hn ỏng k so vi chiu rng xung vo ng c bc cú th iu khin theo ba cỏch: + iu khin c bc (full step) l cỏch iu khin m mi xut hin xung iu khin ch cú mt cun pha c cp in + iu khin c bc l iu khin m mi ln xut hin xung iu khin hai cun pha ng thi c cp in + iu khin na bc (half step) l kiu iu khin kt hp c hai kiu c bc: cp in mt cun pha v cp in hai cun pha ng thi - Bn xe dao L b phn mỏy lp trờn hp xe dao Bn dao cú nhim v kp cht dao v thc hin chuyn ng chy dao dc v chy dao ngang - B chuyn i chuyn ng quay thnh chuyn ng tnh tin 30 B truyn vitme-ai c Trong mỏy cụng c iu khin s ngi ta s dng hai dng vớt me c bn: vớt me c vi cp tip xỳc mt cũn gi l vớt me c thng; vớt me c vi cp tip xỳc ln gi l vớt me ln Vớt me ln cú hng lot cỏc u im sau: + Mt mỏt ma sỏt nh, hiu sut ca b truyn gn nh bng = + Lc ma sỏt hu nh khụng ph thuc v võn tc iu ú m bo chuyn ng n nh + Cú th loi tr khe h v to sc cng ban u m bo cng vng dc trc cao + m bo chớnh xỏc lm vic lõu di c, H thng cm bin - Resolver Resolver l thit b o kiu tng t, dựng o v trớ hoc tc Thit b o theo nguyờn tc cm ng in t in ỏp tớn hiu vo t l vi v trớ gúc hoc tc trc ca Resolver Resolver cú cu trỳc ging nh mt ng c in xoay chiu loi nh Hỡnh 2.8 l mt kiu Resolver thng gp cỏc mỏy CNC Nú gm roto, stato, trờn roto ngi ta lp hai cun dõy v t chỳng vuụng gúc vi v stato cng cú hai cun dõy t vuụng gúc vi nh trờn roto Nu mt hai cun dõy ca stato c cp in ỏp xoay chiu Trờn c hai cun roto xut hin in ỏp v in ỏp cc i trờn cỏc cun dõy roto v stato bng in ỏp cun roto bng khụng cun dõy ca roto v stato vuụng gúc 31 Hỡnh Hỡnh dỏng ca Resolver Resolver lp trờn trc ng c nờn luụn quay, vỡ vy in ỏp trờn hai cun roto mt cun in ỏp bin thiờn theo dng súng sin, cun th hai theo dng súng cosin Tng t nh vy nu ta cp in ỏp xoay chiu vo mt hai cun ca roto, trờn hai cun dõy ca stato cho in ỏp dng súng sin v cosin - Inductosyn Inductosyn l mt thit b dựng o gúc hoc o dch chuyn di cú chớnh xỏc cao Hỡnh 2.9 Hỡnh dỏng Inductosyn Hot ng ca nú ging nh hot ng ca Resolver Inductosyn cú hai dng: Thng v quay.Nguyờn lý lm vic ca Inductosyn thng c trỡnh by trờn hỡnh 2.10 Khi cp ngun in ỏp xoay chiu vo cun dõy 1, xung quanh cun dõy sinh t trng, t trng ny múc vũng qua cun dõy vi phng, chiu c xỏc nh theo nguyờn tc bn tay trỏi Cho cun dõy v cun dõy chuyn ng tng i vi Khi chuyn ng cun xut hin in ỏp, in ỏp ny t l vi khong cỏch dch chuyn gia hai cun dõy Inductosyn dng thng cu to gm thc ng (lp trờn bn mỏy) v thc tnh (lp trờn thõn mỏy).Hai thc ny c sn xut t vt liu cỏch t hoc Keramic nhm trỏnh b mt mỏt t thụng Cun dõy lp trờn thc tnh c ch to theo phng phỏp quang húa v bc vch T=2mm Khi dch chuyn v trớ ca thc nh ch trờn Hỡnh 2.10 quỏ trỡnh bin thiờn in ỏp trờn cỏc im dch chuyn tng ng ch trờn Hỡnh 2.10 32 Hỡnh 2.10 Cỏch sp xp cỏc cun dõy v dng súng sin ca Inductosyn - Cm bin an ton Dựng bo v h thng thc hin gia cụng Mt s cm bin an ton: cụng tc hnh trỡnh, cm bin khong cỏch d, H thng in in ng lc: Cung cp in cho ng c trc chớnh, ng c bn mỏy, ng c thay dao, bm du in iu khin in bỏo, chiu sỏng e, H thng in t Mch chuyn i s-tng t, tng t-s: Chuyn i DAC l ch vit tt ting Anh (Digital to Analog Converter) l thit b dựng chuyn i thụng tin nh phõn thnh in ỏp tng t t l f, H thng an ton úng m ca vựng gia cụng Khi phụi c gỏ, dng c c lp nu ca khụng úng thỡ chng trỡnh s khụng chy C hnh trỡnh ca bn mỏy Nh cỏc cụng tc hnh trỡnh kim soỏt hnh trỡnh u cui ca bn mỏy.Khi chm c ny mỏy s t dng H thng CNC ũi hi an ton rt cao, thụng thng mỏy hnh thỡ mỏy ó dch v chy th nhiu cõu lnh trc sau ú mi a ti h iu khin chuyn ng Nu cú li lnh no thỡ mỏy s dng hot ng t trc m bo an ton (vd: va dao,li chng trỡnh ) g, H thng lm mỏt 33 Bm du lm mỏt chi tit v dng c ct gia cụng õy l h thng khụng th thiu mỏy CNC, m bo tui th cho dng c ct Kt hp ng b vi cỏc h thng khỏc h, Truyn thụng H thng CNC ũi hi mi liờn h gia CPU v cỏc b phn khỏc h thng Thit b truyn dn chớnh ca h CNC l BUS BUS cho phộp nhn gi thụng tin gia cỏc b phn h thng Trong h thng CNC cú thit b cn c liờn lc: thit b thụng bỏo, bn iu khin, thit b vo chng trỡnh ng dng i, Panel iu khin Hỡnh 2.11 bng iu khin j, Dng c ct Di õy l mt s loi dng c ct dựng mỏy tin: gm dao tin ngoi, dao tin rónh, dao tin l 2.2.2 Nguyờn lý hot ng ca mỏy tin CNC Tin l phng phỏp gia cụng cú phoi c thc hin bng s phi hp hai chuyn ng gi l chuyn ng to hỡnh gm chuyn ng 34 chớnh l chuyn ng quay trũn ca chi tit v chuyn ng chy dao (chuyn ng chy dao dc v chuyn ng chy dao ngang) Chuyn ng chớnh l chuyn ng to tc ct cho dao, chuyn ng chy dao thng bn mỏy thc hin theo phng: ngang, dc 2.2.3 Nghiờn cu v cng song song a, Gii thiu cng song song Cng song song(LPT) cng trờn mỏy tớnh cỏ nhõn PC dựng kt ni mỏy tớnh vi thit b ngoi vi (ch yu kt ni vi mỏy in nờn ta thng gi tờn cng song song l cng mỏy in) D liu c truyn qua cng ny theo cỏch song song, c th d liu c truyn bit ng thi hay cũn gi byte ni tip bit song song Mc in ỏp ca cng song song s dng u l in ỏp tng thớch TTL(Transiztor Transiztor - Logic) 0v +5v ú: 0v l mc logic LOW 2v +5v l mc logic HIGH Vỡ vy ghộp ni vi cng ny ta ch ghộp ni nhng thit b ngoi vi cú mc in ỏp tng thớch TTL Nu thit b ngoi vi khụng cú mc in ỏp tng thớch TTL thỡ ta phi ỏp dng bin phỏp ghộp mc hoc ghộp cỏch ly qua b ghộp ni quang Khong cỏch cc i gia thit b ngoi vi ghộp ni vi mỏy tớnh qua cng song song thng b hn ch Lý l hin tng cm ng gia cỏc ng dn v in dung kớ sinh hỡnh thnh gia cỏc ng dn cú th lm bin dng tớn hiu Khong cỏch gii hn cc i l 8m Thụng thng ch 1,5 n 2m vỡ lớ an ton d liu Tc truyn d liu qua cng song song ph thuc vo phn cng c s dng Trờn lý thuyt tc cú th t n 1Mb/s nhng vi khong cỏch truyn hn ch phm vi 1m b, Cu trỳc cng song song Cng song song cú hai loi: cm 36 chõn v cm 25 chõn Ngy nay, loi cm 36 chõn khụng cũn c s dng, hu ht cỏc mỏy tớnh PC u trang b cm 25 chõn nờn ta ch cn quan tõm n loi 25 chõn Hỡnh 4.32 35 Hỡnh 4.32 Cng song song 25 chõn + Thanh ghi d liu (278H, 378H, 2BCH, 3BCH) Thanh ghi d liu khụng phi ng dn hai hng trờn tt c cỏc mỏy tớnh chớnh vỡ th ghi ny ch cú th xut bit d liu t D0 D7 tng ng vúi t chõn chõn ca cng song song Hỡnh 4.33 Thanh ghi d liu + Thanh ghi trng thỏi (279H, 379H, 2BDH, 3BDH) Thanh ghi ny giỳp cho ta nhn d liu t thit b ngoi vo mỏy tớnh qua cng song song v s lý cỏc tớn hiu ny Hỡnh 4.34 Thanh ghi trng thỏi 36 + Thanh ghi iu khin (27AH, 37AH, 2BEH, 3BEH) Thanh ghi iu khin hai hng, hay núi cỏch khỏc bn bit cú giỏ tr thp c sp xp vo cỏc chõn 1, 14, 16, 17 C th nh sau : Hỡnh 4.35 Thanh ghi iu khin 37 [...]... BUS trong hệ thống điều khiển CNC Hình 1.8 Hình 1.8 Hệ thống liên lạc BUS • Hệ thống truyền dẫn servo Hệ điều khiển máy công cụ, cần thiết biến đổi xung điều khiển được tạo ra từ cụm điều khiển thành các tín hiệu cho động cơ các trục Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ mạch điều khiển động cơ bước Trên đây là các phần cứng chủ yếu của máy CNC, ngoài ra còn có các phần cứng cơ bản của một máy điều khiển số... khí  Phần điều khiển trung tâm Hệ thống cảm biến Hệ thống điện Hệ thống điện tử Hệ thống đảm bảo an toàn Hệ thống làm mát Hệ toạ độ Truyền thông Hệ điều khiển CNC Dụng cụ cắt Hệ thống mang dao Cơ cấu tiện tự động dao Đồ gá a, Phần điều khiển chuyển động PC: là máy tính cá nhân dùng để lập trình chương trình gia công CNC: gồm cụm điều khiển máy và cụm dẫn động động cơ hình thành trên cơ sở... có thể điều khiển riêng từng trục Điều khiển tự động thực hiện bằng chương trình thường trú trong máy Thực hiện chức năng quay về điểm gốc quay về, hệ điều khiển Funuc sử dụng mã lệnh G28 và G30 Mã lệnh G28 dùng để thay dụng cụ tự động, lệnh G30 dùng xác định điểm gốc quay về thứ hai, thứ ba và thứ tư c, Hệ điều khiển máy CNC Về mặt tổng quát, các máy CNC trong công nghiệp đều được điều khiển theo một... vẽ) - Điều khiển contour 3D: điều khiển contour 3D cho phép đồng thời chạy dao theo cả 3 trục X, Y, Z (hình vẽ) Điều khiển contour 3D được áp dụng để gia công các khuôn mẫu, gia công các chi tiết có bề mặt không gian phức tạp 2.2 Máy tiện CNC 2.2.1 Cấu trúc máy tiện CNC 27 Hình 2.1 Máy tiện CNC dùng trong công nghiệp Phần điều khiển chuyển động  Hệ thống cơ khí  Phần điều khiển trung tâm Hệ thống. .. khiển yêu cầu bàn máy và trục chính phải quay về điểm gốc máy trước khi thực hiện chương trình mới Điều khiển bàn máy và trục chính về gốc máy được thực hiện theo hai cách: bằng tay và bằng chương trình Điều khiển về gốc máy bằng tay được thực hiện nhờ các phím trên bàn điều khiển và cách này cho phép thực hiện điều khiển độc lập từng trục hoặc các trục đồng thời Điều khiển về gốc máy bằng nhờ phần... như: điều khiển tốc độ trục chính, điều khiển trình tự và các mạch biến vào – ra (input – output)  Phần mềm Những bộ điều khiển CNC hiện đại giống như những chiếc máy tính chuyên dụng dùng để điều khiển máy công cụ Cũng như những chiếc máy tính khác, NC cần một hệ điều hành, đôi khi được coi như là một 18 phần mềm hệ thống Chúng được thiết kế riêng cho một loại máy, và mục đích cuối cùng là để điều khiển, ... ứng dụng như là số liệu vào và sinh ra tín hiệu điều khiển, điều khiển dẫn động động cơ các trục • Phần mềm ghép nối Phần mềm ghép nối giữa hệ điều khiển CNC với máy công cụ cũng được xem như một chương trình điều khiển máy Chương trình này cho phép CPU liên hệ với máy công cụ, bàn điều khiển thông qua chương trình logic được cài đặt sẵn trong hệ điều khiển trình tự • Postprocessor Postprocessor là... hóa ngược lại và phản hồi về hệ điều khiển máy, các kết quả này được so sánh với các tập lệnh được gửi đi Sau đó hệ thống điều khiển có nhiệm vụ bù lại các sai lệch và tiếp tục gửi đến các cơ cấu chấp hành cho đến khi thông tin về kết quả thực hiện phản hồi trở lại “khớp” với thông tin được gửi đi Như vậy, ta có thể nói hệ điều khiển máy CNC trong công nghiệp là một hệ điều khiển kín (dữ liệu lưu thông... kể so với chiều rộng xung vào Động cơ bước có thể điều khiển theo ba cách: + Điều khiển cả bước (full step) là cách điều khiển mà mỗi khi xuất hiện xung điều khiển chỉ có một cuộn pha được cấp điện + Điều khiển cả bước là điều khiển mà mỗi lần xuất hiện xung điều khiển hai cuộn pha đồng thời được cấp điện + Điều khiển nửa bước (half step) là kiều điều khiển kết hợp cả hai kiểu cả bước: cấp điện một cuộn... (hoặc chạy bàn máy) Khi đạt tới các điểm đích thì dao bắt đầu cắt (Hình 1.16) Vị trí của các lỗ có thể được điều khiển đồng thời hoặc kế tiếp theo 2 trục toạ độ (Hình 1.17 ) Hình 1.16 Điều khiển điểm – điểm Hình 1.17 Các dạng chạy dao trong điều khiển điểm điểm b) Điều khiển đồng thời theo 2 trục c) Điều khiển kế tiếp • Điều khiển đường thẳng 25 Hình 1.18 Điều khiển theo đường thẳng Là điều khiển mà khi ... búng in t Năm 1957, học viện công nghệ Tokyo công ty Ikegai thành công việc phát triển hệ thống điều khiển số (Điều khiển trục) máy tiện chép hình thuỷ lực Đó máy tiện số Nhật Bản Mỏy cú kh nng... tớnh ta s dng CHNG II TNG QUAN V H THNG IU KHIN MY CNC 2.1 Tng quan v mỏy cụng c CNC 2.1.1 Lch s phỏt trin ca mỏy iu khin s Mỏy iu khin s (Computer Numerical Control CNC) ó i t lõu Ngi ta cho... l 21/2 Mỏy phay CNC c trang b h thng lu tr dng c, thit b thay dng c, c cu kp, thỏo phụi v thay phụi t ng Mỏy phay CNC cú cu trỳc trc chớnh thng ng c gi l mỏy phay ng Mỏy phay CNC cú trc mỏy b