LOGIC TRONG GIA CƠNG
4.1 ỨNG DỤNG FUZZY LOGIC TRONG QUÁ TRÌNH GIA CƠNG
4.1.1 Mở đầu
Trong một lần chuyển dao, máy CNC vẫn giữ cố định một chế độ gia cơng
trong khi lực cắt lại thay đổi liên tục. Điều này làm ảnh hưởng xấu khơng những đến chất lượng sản phẩm mà cịn đến tính ổn định và bền vững của hệ thống, mà bền vững và ổn định là 2 yêu cầu quan trọng nhất của điều khiển tự động. Đây là nhược điểm lớn của máy CNC so với phương pháp gia cơng cổ điển dùng người điều khiển.
Do sự thay đổi của lực cắt là phi tuyến và khơng biết trước nên khơng thể áp dụng kỹ thuật điều khiển kinh điển trong vấn đề này. Điều khiển kinh điển chỉ áp dụng với những đối tượng mà ta biết trước qui luật thay đổi của chúng. Ở đây, khĩ khăn trên sẽ được giải quyết bằng kỹ thuật điều khiển mờ, đây là kỹ thuật mơ tả hoạt động của con người. Ưu diểm cơ bản của điều khiển mờ so với điều khiển kinh điển là cĩ thể tổng hợp được bộ điều khiển mà khơng cần biết trước đặc tính của đối tượng một cách chính xác. Hơn nữa, điều khiển mờ cĩ thể giải quyết một bài tốn điều khiển phi tuyến bất kỳ.
1.2 Hoạt động
Trong ứng dụng này, điều khiển mờ thực hiện vai trị quan trọng là thay đổi những thơng số của chế độ cắt để đáp lại những thay đổi của lực cắt nhằm tạo ra một chế độ cắt tối ưu trong suốt thời gian gia cơng.
Những thơng số của chế độ cắt gồm:
• Tốc độ cắt: là khoảng dịch chuyển tương đối giữa dao và phơi trong một đơn vị thời gian.
• Chiều sâu cắt: là khoảng cách giữa bề mặt đã gia cơng và bề mặt chưa gia cơng sau một đường chuyển dao.
• Lượng chạy dao: là lượng dịch chuyển của dao so với phơi theo hướng chuyển động phụ trong một đơn vị thời gian.
Aûnh hưởng của các thơng số chế độ cắt đến lực cắt như sau:
•Ảnh hưởng của tốc độ cắt: nếu bỏ qua hiện tượng lẹo dao thì tốc độ cắt tỉ lệ nghịch với lực cắt tức khi tăng tốc độ cắt, lực cắt sẽ giảm.
•Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao: chiều sâu cắt và lượng chạy dao tỉ lệ thuận với lực cắt tức khi tăng chiều sâu cắt hoặc lượng chạy dao, lực cắt sẽ tăng.
Sơ đồ điều khiển được mơ tả như sau:
Trong đĩ :
-Sai lệch: là sự khác biệt giữa giá trị lực đo được và giá trị lực cài đặt ban đầu
-u: Tín hiệu ra của bộ điều khiển mờ, gồm những thơng số của chế độ cắt đáp ứng lại sai lệch đầu vào
-Đối tượng: là các trục của bàn máy -Tín hiệu ra: giá trị lực cắt
-Tín hiệu cài đặt: giá trị lực ban đầu
Giá trị lực cắt cĩ thể đo gián tiếp bằng cách đo cường độ dịng điện làm quay dao, khi lực cắt tăng sẽ làm cường độ dịng điện qua động cơ giảm và ngược lại. Trong mơ hình bàn thí nghiệm của ta, động cơ làm quay dao là động cơ AC cĩ vận tốc quay khơng đổi tức quá trình gia cơng cĩ tốc độ cắt khơng đổi. Hơn nữa GVHD: ĐỒN THẾ THẢO SVTH: PHẠM VŨ
Tín hiệu ra Bộ điều
khiển mờ Đối tượng
Tín hiệu
cài đặt + _
trong 1 lần chuyển dao thì chiều sâu cắt là khơng đổi. Như vậy khi lực cắt thay đổi ta chỉ thay đổi lượng chạy dao, cụ thể nếu lực cắt tăng thì lượng chạy dao giảm, nếu lực cắt giảm thì tăng lượng chạy dao.
Do mơ hình bàn máy của ta khơng cĩ cảm biến lực nên giá trị lực cắt được mơ phỏng bằng cách dùng một giá trị ngẫu nhiên sau mỗi khoảng thời gian nhất định khoảng 5 giây.
Việc tự điều chỉnh lượng chạy dao để phù hợp với sự thay đổi của lực cắt giúp hệ thống làm việc ổn định hơn, bền vững hơn đồng thời nâng cao chất lượng và năng suất gia cơng, làm tăng tuổi thọ của dao và máy.
4.2 ỨNG DỤNG TRONG GIAI ĐOẠN CUỐI CỦA QUÁ TRÌNH GIA CƠNG
Việc giảm vận tốc ở giai đoạn cuối là điều rất cần thiết đối với mọi quá trình chuyển động yêu cầu độ chính xác cao. Khi gần tới đích nếu khơng giảm vận tốc hoặc giảm vận tốc đột ngột sẽ khơng thể dừng chính xác, gây sốc cho hệ thống do lực quán tính gây ra, điều này đặc biệt quan trọng đối với tay máy robot mang vật thể nặng. Nhưng nếu giảm vận tốc quá sớm sẽ làm tăng thời gian gia cơng dẫn đến làm giảm năng suất gia cơng.
Nếu dùng kỹ thuật điều khiển kinh điển để giảm vận tốc thì quãng đường cuối cần giảm vận tốc sẽ khơng phù hợp với vận tốc di chuyển. Nếu tốc độ di chuyển lớn thì đoạn đường cần giảm vận tốc sẽ dài hơn, nếu vận tốc di chuyển chậm thì đoạn đường cần giảm vận tốc sẽ ngắn hơn. Hơn nữa, việc dùng kỹ thuật kinh điển sẽ khơng thể giảm đều nên gây ra hiện tượng tiến giật gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng gia cơng và hoạt động của hệ thống.
Trong mơ hình bàn thí nghiệm này ta dùng điều khiển mờ để giảm vận tốc ở giai đoạn cuối của quá trình gia cơng. Nhờ những tính năng ưu việt của điều khiển mờ như đã trình bày giúp việc giảm vận tốc diễn ra nhẹ nhàng hơn, hệ thống làm việc êm hơn và dừng chính xác hơn.
4.3 ỨNG DỤNG TRONG CÁC QUÁ TRÌNH GIA CƠNG TIÊU BIỂU
Đối với máy tiện trục y tạo chiều sâu cắt, trục x tạo lượng chạy dao.
Trướùc tiên ta cho dao tiến tự do theo phương y đến khi gần chạm phơi, quãng đường này ta khơng cần giảm vận tốc. Sau đĩ trục y bắt đầu giảm tốc, bề dày lớp phơi cần tách chính là khoảng cách ta giảm dần vận tốc từ nhanh-hơi nhanh-châm -dừng tương ứng với lớp kim loại được bĩc từ thơ–bán tinh–tinh. Cứ sau một khoảng thời gian cố định tiến dao, ta dừng trục y và bắt đầu cho trục x di chuyển theo phương chạy dao đến khi cắt hết lớp phơi trong một lần chuyển dao. Tiếp theo trục y sẽ lùi nhanh một khoảng nhỏ khỏi phơi, rồi trục x lùi nhanh về vị trí ban đầu. Sau đĩ trục y tiến vào phơi với vận tốc nhỏ hơn lần tiến truớc thực hiện việc bĩc lớp phơi tiếp theo, trục x di chuyển theo phương chạy dao với vận tốc nhỏ hơn lần tiến trước. Cứ như thế quá trình tiện được thực hiện theo trình tự: trục y tiến với vận tốc giảm dần sau một khoảng thời gian cố định rồi dừng, trục x tiện hết chiều dài đoạn phơi cần cắt với vận tốc giảm dần sau mỗi lần chuyển dao, trục y rút khỏi phơi một khoảng nhỏ, trục x lùi nhanh về vị trí ban đầu, trục y tiếp tục tiến thực hiện việc bĩc lớp phơi tiếp theo.
Quá trình tiện như trên trong quá trình gia cơng tự động sẽ giúp nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm, tăng độ chính xác gia cơng, tăng sự ổn định và bền vững của hệ thống, nâng cao tuổi thọ máy và dụng cụ.
4.3.2 Ứng dụng trong quá trình phay
Trong quá trình phay trục z tạo chiều sâu cắt, trục x và y tạo lượng chạy dao.
Trục z trong quá trình phay hoạt động tương tự trục y trong quá trình tiện nghĩa là vận tốc giảm dần tương ứng với chiều sâu của từng lớp phơi giảm dần sau mỗi lần chuyển dao, cịn trục x và y trong quá trình phay hoạt động với vận tốc thay đổi phù hợp với sự thay đổi của lực cắt trong suốt thời gian gia cơng, cụ thể nếu lực cắt lớn thì vận tốc trục x, y nhỏ và ngược lại. Việc ứng dụng điều khiển mờ trong quá trinh phay và giai đoạn cuối quá trình phay cũng mang lại những tính năng ưu việt tương tự như trong quá trình tiện đã nêu ở trên.
4.3.3 Ứng dụng trong quá trình khoan
Cũng tưong tự như trong quá trình phay, trong quá trình khoan lỗ khơng thơng, vận tốc tiến của mũi khoan sẽ thay đổi để phù hợp với sự thay đổi của lực cắt đồng thời giảm dần vận tốc giai đoạn cuối. Điều này giúp tránh phá huỷ dao và máy, nâng
cao chất lượng và độ chính xác lỗ khoan, giúp hệ thống làm việc nhẹ nhàng và ổn định hơn.