BÀI GIẢNG Chương 12 Nội Suy Trong Máy Điều Khiển Chương Trình Số ( Đồ Án Tốt Nghiệp)

KHÁI NIỆM  Nội suy tạo ra dữ liệu chuyển động trục từ khối dữ liệu được sinh ra bởi trình biên dịch và là một trong những thành phần quan trọng của máy CNC, phản ánh độ chính xác của má

Trang 1

MÁY VÀ HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN SỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh

Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh

Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

Trang 2

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Trang 3

MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Tp Hồ Chí Minh, 4 - 2014

CHƯƠNG 12: NỘI SUY TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN

THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ

Trang 4

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

Trang 5

12.1 KHÁI NIỆM

 Nội suy tạo ra dữ liệu chuyển động trục từ khối dữ liệu được sinh ra bởi trình biên dịch và là một trong những thành phần quan trọng của máy CNC, phản ánh độ chính xác của máy

 Máy CNC có hơn hai trục điều khiển để gia công những hình dạng phức tạp

 Hai loại điều khiển có thể được thực hiện:

• Phương pháp điều khiển điểm – đến – điểm được sử dụng để

di chuyển trục đến vị trí mong muốn

• Phương pháp điều khiển chu tuyến được sử dụng để di

chuyển dọc theo đường cong bất kỳ

 Chuyển động của dao phải được chia thành những thành

phần tương ứng với mỗi trục,

 Quỹ đạo của dao thì được tạo ra thông qua sự kết hợp

những sự dịch chuyển riêng lẻ của mỗi trục

Trang 6

12.1 KHÁI NIỆM

Hình 12 1 – Khái niệm cơ bản của nội suy

Trang 7

12.2 NỘI SUY PHẦN CỨNG

12.2.1 Bộ tích phân DDA

Hình 12 2 – Phép xấp xỉ bằng một phương

pháp số của một hàm liên tục

Trang 8

12.2.1 Bộ tích phân DDA

Hình 12 3 – Sơ đồ bộ tích phân DDA

Trang 9

Trang 10

12.2.2 Các bộ nội suy bằng phần cứng trong máy NC

12.2.2.1 Bộ nội suy đường thẳng (Bộ nội suy tuyến tính)

 Khả năng để điều khiển chuyển động dọc theo một đường

thẳng giữa các tọa độ đầu và cuối được gọi là nội suy

đường thẳng

 Nội suy đường thẳng có thể được thực hiện trong một mặt

phẳng (2-D) sử dụng một hay hai trục chuyển động, hay trong không gian (3-D), trong đó chuyển động kết hợp của 3

trục

 Bộ nội suy 2-D cung cấp các lệnh về vận tốc, tính bằng số

sung trong một giây đồng thời cho cả hai trục và duy trì số

giữa các tần số xung cho cả hai trục bằng với tỉ số giữa

khoảng cách gia tăng được yêu cầu

Trang 11

 Ví dụ: Xét trường hợp trong Hình 12.5, quỹ đạo dao cần đi theo

đường A, B có phương trình dạng với a và b là các số nguyên.

Trang 12

 Một bộ nội suy đường thẳng bao gồm 2 bộ DDA được thể

hiện trên Hình 12.6.

 Mỗi trục cần có một bộ tích phân DDA, bộ DDA thứ nhất cung cấp các xung cho trục x và bộ DDA thứ hai cung cấp các

xung cho trục y

 Cả hai bộ hoạt động bởi một đồng hồ cấp xung chung, và vì thế các hoạt động đồng thời

 Khoảng cách gia tăng cần thiết của mỗi trục được cấp bởi

thanh ghi p trong mỗi DDA tương ứng

Trang 13

Trang 14

12.2.2.2 Bộ nội suy cung tròn

 Bộ nội suy cung tròn loại bỏ nhu cầu xác định nhiều điểm trên cung tròn

 Chỉ có các điểm đầu và điểm cuối và bán kính là cần dược khai

báo để tạo ra một cung tròn.

Hình 12 7 – Đường tròn cần nội suy

Trang 15

12.2.2.2 Bộ nội suy cung tròn

Hình 12 8 – Bộ nội suy cung tròn

Trang 16

12.2.2.3 Bộ nội suy hoàn thiện

 Một bộ nội suy hoàn thiện đóng vai trò vừa có thể là bộ nội suy đường thẳng và bộ nội suy cung tròn

 Người lập trình xác định kiểu nội suy thông qua từ khóa G Vận tốc dọc theo quỹ đạo nội suy (hay lượng chạy dao) được điều khiển bởi DDA 3

 Thanh ghi p của DDA 3 được tải vào giá trị FRN (federate number)

Trang 17

12.2.2.3 Bộ nội suy hoàn thiện

Hình 12 9 – Bộ nội suy hoàn thiện

Trang 18

12.3 NỘI SUY PHẦN MỀM

12.3.1 Phương pháp nội suy DDA

Hình 12 10 – Thuật toán nội suy phần mềm DDA

Trang 19

12.3.1.1 Nội suy đường thẳng

Trang 20

12.3.1.1 Nội suy đường thẳng

Hình 12 12 – Sơ đồ thuật toán nội

suy bằng phần mềm

Trang 21

12.3.1.2 Nội suy cung tròn

Hình 12 13 – Nội suy

cung tròn

 Giả sử, ta cần gia công theo

một cung tròn từ điểm A đến

điểm P trong khoảng thời gian t

(Hình 12.13), ta có phương

trình:

hay

Trang 22

12.3.2 Phương pháp bậc thang

 Cho đường cong y = f(x) với điểm đầu P1(x1,y1) và điểm cuối

Pn(x n ,y n ) Chiếu theo phương x, đường cong này sẽ được chia nhỏ thành n-1 đoạn Dx đều nhau, tương ứng với n điểm chia P1, P2, P3,

…, Pn (Hình 12.14)

 Tọa độ các điểm này Pi(x i ,y i) đều được tính toán nhờ vào cơ cấu nội suy.

Trang 23

12.3.3 Phương pháp dây cung

 Cho đường cong y = f(x) với điểm đầu P1(x 1 ,y 1) và điểm cuối

Pn(x n ,y n) Tương tự như phương pháp bậc thang, chiếu theo

phương x, đường cong này sẽ được chia nhỏ thành n-1 đoạn Dx đều nhau, tương ứng với n điểm chia P1, P2, P3, …,

Pn Tọa độ các điểm này Pi (x i ,y i) đều được tính toán nhờ vào

cơ cấu nội suy

 Khác với phương pháp bậc thang, phương pháp này phối hợp sự chuyển động đồng thời theo phương x và y để tạo ra một đường thẳng (dây cung) nối hai điểm kề nhau

Trang 24

12.3.3 Phương pháp dây cung

Hình 12 14 – Nội suy bậc thang

Trang 25

12.4 CÁC CƠ CẤU KHÁC TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ

12.4.1 Truyền dẫn servo

Hình 12 16 – Hệ thống truyền dẫn servo

Trang 26

12.4.1 Truyền dẫn servo

 Để điều khiển máy công cụ thì biến đổi xung điều khiển được tạo ra

từ cụm điều khiển thành tín hiệu cho động cơ các trục bởi mạch

điều khiển servo và mạch phản hồi.

 Mạch điều khiển secrvo gồm 2 mạch: mạch điều khiển vị trí và

mạch điều khiển tốc độ Tín hiệu ra của mạch điều khiển servo

thường có công suất nhỏ không đủ để điều khiển trực tiếp động cơ,

vì vậy cần có mạch khuếch đại servo

 Mạch khuếch đại servo phải đảm bảo nhiệm vụ sau:

• Khuếch đại tín hiệu vào (dòng, áp hoặc cả dòng và áp)

• Dễ dàng thực hiện điều khiển phản hồi cả hai thông số vị trí và tốc độ;

• Đảm bảo an toàn khi xảy ra hiện tượng dòng giảm do momen động

cơ gây ra.

 Khuếch đại servo là mạch điện đơn giản dùng để tạo tín hiệu ra tỉ lệ

Trang 27

12.4.2 Bộ truyền vitme bi

 Trong máy công cụ điều khiển số người ta sử dụng hai kiểu bộ truyền vít me – lăn: vít me – bi và vít me –con lăn Vít me – bi được dùng phổ biến hơn vít me – con lăn Vì vậy ở đây chỉ trình bày chủ yếu vít me – bi.

12.4.2.1 Kết cấu bộ truyền vitme bi

Hình 12 17 – Kết cấu của vitme bi

Trang 28

Trang 29

 Một vấn đề cũng rất quan trọng trong kết cấu của bộ truyền là kết cấu hồi bi Có nhiều dạng kết cấu hồi bi nhưng chúng ta có thể chia thành một số dạng cơ bản sau.

Trang 30

Trang 31

Trên mỗi phần đai ốc thiết kế dạng mặt bích để liên kết hai phần đai với nhau thông qua mối ghép ren Để khử khe hở và tạo sức căng ban đầu cho bộ truyền bằng cách giữa hai mặt bích người ta đặt các tấm đệm như chỉ ra trên hình 12.7

Trang 32

Một dạng khác kết cấu khử khe hở và tạo lực căng là giữ cố định một phần của đai ốc và khử khe hở, tạo sức căng ban đầu bằng lực của lò

xo Hình 12.8 là kết cấu dạng này

Hình 12 22 – Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu bằng lò xo

Trang 33

Trên mỗi phần đai ốc, vành ngoài của đai ốc có vành răng bước nhỏ và trong cốc bao cũng bố trí vành răng trong

Hình 12 23 - Kết cấu khử khe hở và tạo sức

Trang 34

12.4.3 Hệ dụng cụ, đầu dao và ổ chứa dao, cơ cấu thay dao

tự động

12.4.3.1 Đầu dao tiện

Hình 12 28 – Đầu dao tiện

Trang 35

tự động

Trang 36

tự động

Hình 12 30 – Đầu turret máy tiện

Trang 37

tự động

12.4.3.2 Đầu dao phay

 Đầu dao có 2 phần , phần hình côn

để gắn vào trục chính của máy

phay, có chốt giữ kẹp chặt vào

trục chính, phần còn lại là lỗ côn để

gắn ống kẹp vào để kẹp chặt dao.

 Siết chặt đai ốc, ống kẹp sẽ tiến

vào và phần côn của thân đầu dao

sẽ giúp kẹp chặt dao.

 Trên thân dao có rãnh ngang để

gắn dao vào ổ trữ dao hoặc để tay

thay dao kẹp vào để tiến hành thay

dao.

 Trên 1 số đầu dao cũ, người ta

Hình 12 31 – Đầu dao phay

Trang 38

tự động

12.4.3.3 Cơ cấu chứa dao

Hình 12 32 – Một số cơ cấu chứa dao

Trang 39

tự động

12.4.3.4 Cơ cấu cấp dao tự động

 Cấp dao bằng đầu revolve

Hình 12 33 – Một số loại đầu revolve

Trang 40

tự động

12.4.3.4 Cơ cấu cấp dao tự động

 Cấp dao bằng tay máy

Trang 41

Trang 42

12.4.4 Mã hóa dao cắt

Hình 12 36 – Mã hóa cán dao dùng vòng

Hình 12 37 – Mã hóa cán dao dùng đinh vít

Trang 43

12.4.5 Hệ thống bôi trơn

12.4.5.1 Mục đích sử dụng

 Bôi trơn định kỳ máy CNC có tác động đáng kể về hiệu suất và tuổi thọ của máy Đồng thời đó là việc cần thiết để các bộ phận của

máy CNC chuyển động một cách chính xác và đầy đủ.

 Nếu không có một chương trình bôi trơn với một khoảng thời gian, một số lượng và độ nhớt của dầu bôi trơn thích hợp, đặc biệt là trên các bộ phận chuyển động mạnh sẽ làm tăng chi phí bảo trì và sữa chữa máy, làm tăng thời gian chết đột xuất, làm tăng chi phí sản xuất và giảm hiệu suất và tuổi thọ của máy.

 Do đó, hệ thống bôi trơn trên máy CNC là biện pháp bảo vệ hàng đầu nhằm hạn chế những thiệt hại cho máy.

Trang 44

12.4.5.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 12 38 – Hệ thống bôi trơn trong công nghiệp

1 – Phao lọc; 2 – Bơm; 3 – Bầu lọc thô; 4 – Trục chính; 5 – Cổ trục chính; 6 – Đường dầu chính; 7 – Đồng hồ đo áp suất; 8 – Đường dầu phụ; 9 – Cổ trục cam; 10 – Bầu lọc tinh; 11 – Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 13 – Két làm mát; 14 – Van điều khiển; 15 – Van

Trang 45

 Mạch bôi trơn

Hình 12 39 – Mạch bôi trơn

Trang 46

Hình 12 40 – Hệ thống bôi trơn

khí nén tập trung một đường dẫn

Trang 47

12.4.5.3 Một số loại dầu bôi trơn của máy CNC

Trang 48

11.3 Nội suy phần mềm



1 Phương pháp nội suy DDA

2 Phương pháp bậc thang

3 Phương pháp dây cung

1 Nội suy từ tham chiếu cho đường thẳng

2 Nội suy từ tham chiếu cho đường tròn

Trang 49

Sơ đồ thuật toán

nội suy

Thuật toán nội suy phần mềm DDA bắt nguồn từ DDA của phần cứng và việc thực hiện cũng giống như của DDA phần cứng

Trang 50

Nội suy tuyến tính

Thuật toán nội suy phần mềm DDA bắt nguồn từ DDA của phần cứng và việc thực hiện cũng giống như của DDA phần cứng

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	3,77 MB