1. Chuẩn hoá tín hiệu điều khiển Để gia công hình dáng chi tiết khác nhau trên máy phải lắp nhiều dao cùng một lúc . Tất nhiên dao này phải có hình dáng và kích thước khác nhau nhưng đều là tiêu chuẩu . Những tác gia công của dao cụ và chi tiết được hình thành nhờ các dịch chuyển toạ độ trên các trục trong máy công cụ điều khiển theo chương trình số .Toạ độ các điểm ,góc trên đường tác dụng ,tốc độ gia công được xác định bởi điều kiện công nghệ cũng như quy luật chuyển động yêu cầu đều đưa ra trước và bộ điều khiển phải xác định từ các dữ liệu này . Những véc tơ tốc độ cũng như một trình tự các giá trị toạ độ trung gian cần phải có mật độ đủ dày để thể hiện biên độ cần thiết. Những giá trị toạ độ trung gian này hình thành các đại lượng dẫn của vòng mạch điều khiển vị trí trên từng trục chạy dao riêng lẻ. Giá trị toạ độ vị trí trung gian này do một cụm chức năng điều khiển số đảm nhiệm và gọi là bộ nội suy. Bộ nội suy về cơ bản là một máy tính đơn chức. Tuỳ thuộc vào bộ nội suy là một hay nhiều cụm bộ vi sử lý được cài đặt trong hệ điều khiển máy gọi là nội suy trong hoặc là máy tính sử lý số liệu bên ngoài hệ điều khiển máy được gọi là nội suy ngoài. Bộ nội suy đưa ra các giá trị đóng vai trò giá trị cần hay là đại lượng dẫn điều khiển các mạch làm việc. Bộ nội suy có thể làm việc theo nguyên tắc số trực tiếp hoặc sử dụng các phần mềm nội suy được lập trình. Bộ nội suy thường có nhiệm vụ sau: Xác định vị trí các điểm trung gian cho phép hình thành biên dạng cho trước trong giới hạn dung sai cho phép. Nội suy một cách thích hợp các thích hợp các yếu tố biên dạng đòi hỏi thông thường là các đoạn thẳng hoặc đường tròn. Tốc độ đưa ra toạ độ vị trí trung gian phải phù hợp với tốc độ chạy dao cho trước theo nhịp điều khiển chuẩn. Đi tới và dừng một cách chính xác tại các điểm kết thúc chương trình đã đưa ra trước trong chương trình. Trong các máy công cụ điều số trường có hai dạng nội suy: + Nội suy thẳng + Nội suy vòng Chúng có thể được thực hiện nhờ các khả năng sau: Nội suy thẳng theo hai trong n trục Nội suy thẳng theo theo n trong n trục Nội suy vòng theo hai trong n trục Nội suy vòng theo n trong n trục đồng thời với nội suy thẳng theo một trục vuông góc với mặt phẳng đường tròn nội suy. 2. Phương pháp nội suy
Chơng I Những vấn đề tạo hình máy cnc Chuẩn hoá tín hiệu điều khiển Để gia công hình dáng chi tiết khác máy phải lắp nhiều dao lúc Tất nhiên dao phải có hình dáng kích thớc khác nhng tiêu chuẩu Những tác gia công dao cụ chi tiết đợc hình thành nhờ dịch chuyển toạ độ trục máy công cụ điều khiển theo chơng trình số Toạ độ điểm ,góc đờng tác dụng ,tốc độ gia công đợc xác định điều kiện công nghệ nh quy luật chuyển động yêu cầu đa trớc điều khiển phải xác định từ liệu Những véc tơ tốc độ nh trình tự giá trị toạ độ trung gian cần phải có mật độ đủ dày để thể biên độ cần thiết Những giá trị toạ độ trung gian hình thành đại lợng dẫn vòng mạch điều khiển vị trí trục chạy dao riêng lẻ Giá trị toạ độ vị trí trung gian cụm chức điều khiển số đảm nhiệm gọi nội suy Bộ nội suy máy tính đơn chức Tuỳ thuộc vào nội suy hay nhiều cụm vi sử lý đợc cài đặt hệ điều khiển máy gọi nội suy máy tính sử lý số liệu bên hệ điều khiển máy đợc gọi nội suy Bộ nội suy đa giá trị đóng vai trò giá trị cần đại lợng dẫn điều khiển mạch làm việc Bộ nội suy làm việc theo nguyên tắc số trực tiếp sử dụng phần mềm nội suy đợc lập trình Bộ nội suy thờng có nhiệm vụ sau: - Xác định vị trí điểm trung gian cho phép hình thành biên dạng cho trớc giới hạn dung sai cho phép - Nội suy cách thích hợp thích hợp yếu tố biên dạng đòi hỏi thông thờng đoạn thẳng đờng tròn - Tốc độ đa toạ độ vị trí trung gian phải phù hợp với tốc độ chạy dao cho trớc theo nhịp điều khiển chuẩn - Đi tới dừng cách xác điểm kết thúc chơng trình đa trớc chơng trình Trong máy công cụ điều số trờng có hai dạng nội suy: + Nội suy thẳng + Nội suy vòng Chúng đợc thực nhờ khả sau: - Nội suy thẳng theo hai n trục - Nội suy thẳng theo theo n n trục - Nội suy vòng theo hai n trục - Nội suy vòng theo n n trục đồng thời với nội suy thẳng theo trục vuông góc với mặt phẳng đờng tròn nội suy Phơng pháp nội suy Việc tạo đờng cong máy điều khiển theo chơng trình số phải có mối quan hệ hàm số chuyển động toạ độ riêng lẻ (điều khiển phi tuyến) Các điểm tựa đợc sản sinh phải có mật độ cao ch đờng cong đợc mô tả đủ xác mà vị trí vợt vùng sai lệch cho phép Khác với hệ thống điều khiển đơn giản dạng điểm dạng đờng, số liệu cần thiết tăng lên nhiều Để sản sinh số lớn điểm theo yêu cầu phải đợc giải sử lý máy tính đờng cong đợc chơng trình hoá điểm tựa, điểm khởi suất điểm kết thúc cung tròn Máy tính nội suy sản sinh điểm trung gian theo hàm toán học định Bộ nội suy thực chất máy phát hàm số Nó đa lệnh thích hợp với lệnh ban đầu, điều khiển chạy dao toạ độ riêng lẻ, trùm lên quỹ đạo cong cho trớc theo yêu cầu Về mặt kỹ thuật vấn đề nội suy đợc giải thiết bị điện tử làm việc thei chơng trình số tơng tự Bộ nội suy làm việc theo kiểu tơng tự chế độ đơn giản nhng chứa đựng nhiều nhợc điểm ký thuật tơng tự, đặc biệt độ xác hạn chế Do khoảng cách điểm tựa phỉa đợc chơng trình hoá dày đặc nhiều so với nội suy làm việc theo kiểu số Các thiết bị làm việc kiểu tơng tự thờng dùng mạng lới biến áp để sản sih hàm số Do đòi hỏi độ xác cao cho chiều dài đoạn nội suy lớn, ngày dùng nội suy làm việc kiểu số Các hàm số cần sản sinh từ nội suy chủ yếu đờng thẳngvà đờng cong biên dạng yếu tố kết cấu thờng dùng Việc tính toán hàm số dạng đờng thẳng, đờng tròn đờng cong đối xứng thực theo hai phơng pháp sau: - Thông qua tính toán hàm số trực tiếp đờng cong đợc đua dạng toán học hàm tổng quát f(x,y,z) = sau bớc nội suy đợc kiểm tra So sánh vị trí thực với đờng cong đa có sai lệch không, sai lệch theo hớng sau định bớc điều chỉnh thực theo trục toạ độ - Thông qua tính toán biên dạng biểu diễn hàm tham số, trình bày thông số đờng cong hàm theo thời gian thực: X = X(t) Y = Y(t) Z = Z(t) Xuất phát từ chơng trình vi phân đờng cong Chuyển phơng trình riêng hệ thống sang phơng trình vi phân để tính toán số Sau với trợ giúp nội suy giá trị chạy dao trục riêng lẻ thông qua tổng vi phân Phơng pháp gọi phơng pháp DDA (Digital Diffrentinal Analyser), DDA tính toán vi phân số để nội suy tính điểm bên biên dạng Bộ dẫn đờng dịch chuyển, kiểm tra chiều đờng dịch chuyển truy nhập cho vị trí tuyệt đối DDA nằm cụm MIC (Machine Interface Control) Mỗi trục điều khiển có đủ phận D/A (Digital Analog) biến đổi số thành lệnh tơng tự để sản sinh lệnh điều khiển cho nguồn chuyển động Nó nằm cụm MIIO (Machine Interface Input/Output) Bộ biến đổi tơng tự / số (A/D) để biến đổi đại lợng tơng tự thành đại lợng số chuyển dao cho hệ điều khiển Những đại lợng tơng tự phát từ phép biến áp ví dụ từ hệ thống đo lờng hay hệ thống sử lý phần lỗ đảo chiều trục chạy dao, biến đổi lợng chạy dao tay thay đổi băng tay số vòng quay trcụ Phơng pháp thực nội suy từ số gia tốc độ Có nhiều hệ thống điều khiển xử lý Một vi xử lý máy tính cực nhỏ thiết bị bàn phím hình, liệu đợc đa vào dới dạng số nhị phân thực dới dạng số học lôgic đầu dạng số nhị phân Bộ truyền khuếc đại điện đa tín hiệu dới dạng điện áp nh dạng tơng tự Nếu có tín hiệu làm đầu vào xử lý, phải đợc chuyển sang dạng số nhị phân biến đổi tơng tự - số thông qua biến đổi A/D Cũng nh xử lý điều khiển thiết bị hoạt động điện áp hay dòng, tín hiệu số đầu phải chuyển sang điện áp thích hợp chuyển đổi số - tơng tự (A/D) Hoạt động chuyển đổi D/A hay A/D mạch tổ hợp đòi hỏi phải cung cấp dòng điện chiều có điện áp từ - 30 V Để chuyển tín hiệu từ dạng mã số sang số nhị phân Phơng pháp thông thờng điều biến mã xung (PCM Puise Code Modululation) Tín hiệu điện áp đợc quy chuẩn theo khoảng không đổi mẫu đợc chuyển sang dạng nhị phân, số tơng ứng với mức điện áp Để trì điện áp không thay đổi dù dòng có tăng tụ thay đổi qua biến đổi A/D, chuyển đổi tơng tự số có ba loại chính: - Loại nghiêng: Điện áp thay đổi từ gốc (gốc đồ thị) đợc so sánh liên tục với điện áp chuẩn - Loại xấp xỉ: Điện áp đợc diễn tả số đạt giá trị cao so với điện áp chuẩn Loại chạy nhanh (thời gian chuyển động khoảng 12 às) - Loại tức thời: Bộ biến đổi tơng tự - số có so sánh cho nhị phân kết hợp Đầu số nhị phân lớn mà điện áp không đủ so với điẹn áp chuẩn Loại chạy nhanh 2.1 Nội suy thẳng theo phơng pháp DDA: hình vẽ dao cần chuyển động điểm khởi suất PA đến điểm kết thúc PB theo đờng thẳng với tốc độ chạy dao xác định Trong thời gian T=L/à Các giá tị cần vị trí hay toạ độ vị trí điểm trung gian cần đợc tính nh hàm số theo thời gian: x(t ) = X A + V x dt = X A + 0 XE XA dt T Y Y đầu vào X ,Y ,X ,Y ,U,f y (t ) = Y A + V y dt = Y A + DữE liệuA dt E E A a T 0 Chia thời gian T thành khoảng t = T/N đủ nhỏ cho phép thay bỏ phép cộng (XE - XA); (YE - YA) số XE XA n N Y 2Y y (t ) = y (n.t ) =(X Y AE+- XEA) A n N2 x(t ) = x(n.t ) = X A + Đúng với n = (X 1,2,3 ,N - XA)> (YE E (YE - YA) Với bớc cộng, giá trị vị trí lại đợc tăng thêm YAbớc ) số Để đảm bảo độ xác biên dạng nội suy bớc cộng Sai buộc phải nhỏ xuất XE XA YE Y A đơn vị f chuyển động chạy dao: N'= X XA Y YA f x , y E f x , y E N max N max thông thờng lấy: f x , y = 0,001 N'= t l = ( X E X A ) + (YE YA ) & e Bước cộng Xn[...]... trình gia công trên máy CNC đợc thiết lập và quản lý theo tiêu chuẩn ISO6983, tiêu chuẩn này định nghĩa và phân loại dữ liệu cần thiết khác nhau nhằm thực hiện các công việc kỹ thuật trên máy Những nhóm cơ bản đó là: - Dữ liệu hình học: gồm các toạ độ xác định hình dáng kích thớc của chi tiết gia công Chúng gồm có: + Các toạ độ gốc và các toạ độ điều chỉnh gốc + Kích thớc xác định hình dáng dao + Kiểu... Các dữ liệu ghi trên vật mang tin đợc tiếp nhận thông qua bộ đọc và chuyển đổi đồ thực hiện theo nguyên tắc đường tác dụng kín sang dạng tín hiệu Sơ tơng tự (tín hiệu điện) Tín hiệu này hình thành giá trị cần của vị rí bàn máy Nó đợc dẫn bởi bộ so sánh theo nhịp điều khiển xác định 16 Giá trị thực về vị trí của bàn máy đợc thu nhập qua hệ thống đo lờng dịch chuyển và cũng dẫn tới bộ so sánh Kết quả đa... một cách tơng thích với kiểu tạo khuôn trên từng máy 15 - Câu lệnh: Là sự ghép nối tối thiểu các từ lệnh cần thiết để thực hiện một chuyển động hay một chức năng cần thiết của máy Ví dụ: N20 G00 Z 25000X 6250 Thứ tự lệnh Địa chỉ Các từ lệnh 2.3 Một số lệnh cơ bản G00 Chạy dao nhanh G01 Nội suy thẳng G02 Nội suy vòng thuận chiều kim đồng hồ G03 Nội suy vòng ngợc chiều kim đồng hồ G04 Thời gian duy trì... hằng số thời gian nhỏ - Mô men quán tính khối lợng lớn của các bộ phận truyền động phải có giá trị nhỏ - Tần số về dao động cao - Các yếu tố truyền động cơ khí có khe hở nhỏ Độ khuếch đại tốc độ K V là tỉ số giữa tốc độ cần của bàn máy điều chỉnh và sai lệch điều chỉnh K VX = UX x Trong đó: KVX: Tốc độ cần của bàn máy x: Sai lệch điều chỉnh trên trục x Khếch đại tốc độ trên tất cả các trục điều chỉnh... ứng dụng cáp logic, ngày nay các hệ máy móc mới ngày càngáp dụng giải pháp cài các cụm vi tính, vi tính một cách rộng rãi các nhóm nh vậy gọi là CNC Chơng trình cơ bản đợc cài đặt để xử lý nhiệm vụ vốn có của hệ thống bao gồm: - Nạp dữ liệu - Ghi nhớ dữ liệu - Xử lý các dữ liệu để nhận đợc chuyển động của máy và các chức năng phụ Để điều khiển các chuyển động trên máy, cụm xử lý thông tin CPU có thể... thể là cụm vi tính đơn chức hoặc đa chức Chơng trình hoạt động trên máy vi tính này đợc lập ra từ bảng điều khiển và các cụm tự động lập trình trên máy Những phần tử khác nhau của hệ thống điều khiển số đợc tập hợp thành từng nhóm Nó 13 đợc xếp đặt trong một tủ điều khiển gắn liền với bàn phím điều khiển và bàn đọc thông tin Cấu trúc của CNC có thể đợc môđun hoá nh sau: - Môđun các chức năng điều khiển... là phơng pháp tự động điều hoà máy móc Trong đó các hành động điều khiển đợc snả sinh trên cơ sở dữ liệu ở dạng mã chữ cái + con số và các kí đặc trng hợp thành một chơng trình làm việc Điều khiển NC cũng là phơng pháp tự động hoá các chức năng của máy với tính linh hoạt cao, đợc thể hiện ở việc thích ứng rất dễ dàng với các công nghệ gia công khác nhau Từ bản vẽ chế tạo chi tiết và những số liệu kỹ... các hệ NC M ban đầu có thể là bìa đục lỗ, băng từ, đĩa từ Với sự phát triển của thế hệ NC M sau này ngời ta dùng bộ nhớ của máy vi tính trung tâm (trong nguyên tắc DNC) hoặc bộ nhớ của cụm vi tính cài đặt trong máy công cụ (trong nguyên tắc của CNC) Quá trình xử lý bên trong máy tính đợc thực hiện theo hai nguyên tắc: 3.1 Nguyên tắc đờng tác dụng kín Tín hiệu điều khiển dòng Bộ nội suy Đường điều khiển... đó cụm điều khiển số sẽ trực tiếp thiết lập các điều kiện các gọt 2.2 Mã hoá các dữ liệu: Ba nhóm dữ liệu trên muốn xử lý và dao cho máy thì trớc hết các dữ liệu cần phải đợc mã hoá theo cốt mã tiêu chuẩn Để tiến hành mã hoá các dữ liệu chơng trình cần phải có các khái niệm sau: - Tạo khuôn: Là tạo ra các lệnh điều hành thuộc phần cứng trong đó thông tin điều hành đã đợc mã hoá Số lợng các con số cần... điện động cơ (mạc điều chỉnh thứ cấp) Để điều chỉnh vị trí của bàn máy, ngời ta sử dụng đờng điều khiển, chính nóđc phản hồi qua bộ so sánh thứ nhất để đạt đợc vị trí toạ độ cần thiết của bàn máy 3.2 Nguyên tắc đờng tác dụng hở: Thông tin đã ghi nhận đợc truyền thẳng tới truyền động thông qua cụm điều khiển, đóng vai trò là giá trị cần Bàn máy đợc hoạt động dới sự chỉ đạo của cụm điều khiển Giá trị thực