Ngày nay, nhiều phần mềm bù sai số đã được sử dụng cho các máy CMM (Barakat 2000, Kruth 1994, Busch 1985 và Zhang 1985). Ngoài việc bù sai số cho máy CMM bù sai số cho các máy công cụ cũng đang được nghiên cứu. Bù sai số cho các máy công cụ đã được trình bày bởi Chen 1993, Rahman 1997, 2000 và Suh 1999. Những nghiên cứu này dựa trên mô hình ma trận để nâng cao độ chính xác chi tiết gia công và được thực hiện bằng Post Processor hoặc bằng cách điều khiển thủ công. Nhiều máy công cụ có cơ cấu hỗ trợ bù sai số, nghĩa là bảng sai số được cập nhật từ cơ cấu điều khiển và bộ điều khiển này có thể bù các sai số kể trên. Nhiều cơ cấu điều khiển hiện đại đã được xây dựng với đặc trưng đó, như TNC 530 (Heidenhain 2002). TNC đã lợi dụng gia tốc rung giới hạn để tối ưu sự điều khiển tool -path nhằm ngăn chặn sự dao động cơ tại các góc và các vị trí tiệm cận. Siemens 840D có thể thực hiện được bù sai số nhiều hơn tại bộ điều khiển mức với một bộ điều khiển tốc độ ăn tới. Độ chính xác cao hơn có thể đạt được với các tốc độ gia công cao cùng với sự bù nhiệt cho các trục riêng lẻ.
Những nghiên cứu này mới chỉ chú trọng đến các sai số hình học ít biến đổi. Tuy nhiên, do mài mòn, sai số hình học sẽ thay đổi nhanh theo thời gian. Sự hiệu chỉnh các máy công cụ với một chu kì dài cho thấy rằng chu kì hiệu chỉnh một năm là thích hợp (Jun 1997). Từ đó về sau máy nên được điều chỉnh để thực hiện tính toán đến các dữ liệu sai số mới.
Do sai số trong các máy công cụ khác loại rất khác nhau, vấn đề là làm thế nào để bù các sai số một cách linh hoạt bằng các thuật toán hoặc kỹ thuật lập trình. Các sai số này có thể được bù bằng bốn cách khác nhau: Thay đổi tham số điều khiển, nhúng chương trình bù sai, sử dụng Post processor và điều chỉnh chương trình NC (Hình 1.6). Sự hiệu chỉnh các sai số sẽ được thực hiện dựa trên sự thiết lập mối quan hệ toán học với các nguồn sai số và các phương pháp đo khác nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 1.6: Hệ thống bù sai số của máy công cụ.
1.3.1.1 Thêm modul phần mềm
Trong phương pháp này, chúng ta có thể thêm vào phần mềm có sẵn một modul khác để xử lý thông tin sai số hiện tại của các máy công cụ. Modul này có thể giữ các kết quả đo của máy công cụ và có thể cập nhật các tín hiêu vị trí dựa trên sự mã hoá liên hệ ngược và gửi thông tin tới hệ điều khiển.Thuật toán trong hình 1.7 có thể được sử dụng để triển khai một modul SW riêng để xét kết quả đo, tối ưu hoá và bù sai số chuyển động trong thời gian thực.
1.3.1.2 Biến đổi các thông số điều khiển
Nhiều bộ điều khiển cho phép cập nhật các thông số điều khiển và máy CNC có thể đọc thông tin trước khi thực hiện các chương trình NC. Có nhiều phần mềm hữu ích có thể thực hiện việc cập nhật tới các bộ điều khiển CNC. Ví dụ như một bảng bù sai số có thể được cập nhật vào bộ điều khiển CNC dựa trên sự đo bằng giao thoa kế laser sau đó tính toán một bảng bù sai số mới, xuất ra chương trình NC và gửi data bởi modul SW tới bộ điều khiển.
Begin
Đo
Bù sai số
Bù sai số bằng lập trình
trong bộ điều khiển Bù sai strình NC ố bằng chương
Nhúng chương
trình bù sai số Sử dụng Post Processor
Thay đổi tham
số điều khiển chĐiều chỉnh ương trình
Cắt thử
Kiểm tra
End
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Một vài bộ điều khiển như Siemens 840D cho phép bù nhiệt. Sai số độ lõm cũng có thể được bù bởi các bộ điều khiển khác của Siemens. Một bảng sai số có thể được cập nhật vào bộ điều khiển và sai số có thể được bù trực tiếp (Sinumerik 2002).
1.3.1.3 Biến đổi Post processor (PP)
Việc chuẩn bị dữ liệu tới cơ cấu dẫn động máy CNC từ dữ liệu CL data là chức năng của bộ Post processor. Trong giai đoạn hình thành chương trình NC chúng ta có thể gắn thông tin về sai số hình học, chúng có thể được cấy các thông tin sai số trong khi thiết lập chương trình NC (Takeuchi 1992).
Hình 1.7: Các thành phần của Post Processor
1.3.1.4 Biến đổi chương trình NC
Khi chúng ta không thể tác động vào bất kỳ quá trình post processor nào để tạo mã NC, chúng ta có thể sử dụng cách biến đổi chương trình NC. Chúng có thể biến đổi chương trình NC gốc để tạo nên một chương trình NC mới. Nó sẽ cho hiệu quả cao hơn trong một số trường hợp. Sự biến đổi bằng post procesor và sự biến đổi mã NC có nguyên lý như nhau nhưng các bước thực hiện khác nhau.
Khối xử lý chính Hình thành toolpath Vector trục dao Kiểm tra va chạm Kiểm tra chạm dao Thông tin về chếđộ cắt Thông tin vềđụng cụ
Thông tin của máy Thông tin sai số Post processor
NC - data CL - data
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 1.8: Các thành phần của bộ biến đổi chương trình NC.
1.3.2 Bù sai số với các bộ điều khiển
Các máy công cụ NC đã được trang bị một bộ điều khiển để điều khiển chuyển động của tất cả các trục dựa trên chương trình NC. Một trong các chức năng của bộ điều khiển là truyền lệnh điều khiển tới nguồn dẫn động dưới dạng xung vị trí và tốc độ. Đối với mỗi trục, có một hệ thống dẫn động. Đối với máy nhiều trục, các trục chuyển động trong mỗi toạ độ được điều khiển bằng một bộ điều khiển riêng. Bộ điều khiển nhận giá trị đo lường từ hệ thống đo và tín hiệu sai số được tạo ra dựa trên giá trị thiết kế của bộ điều chỉnh. Thuật toán điều khiển được thực hiện trong phần mềm gắn trong bộ điều khiển. Hầu hết các bộ điều khiển cho phép một số thông số biến đổi được bởi người sử dụng và một số thông số không biến đổi được bởi người sử dụng (Hệ thống đóng). Hiện nay, công nghệ này đang phát triển theo hướng kỹ thuật điều khiển hệ thống mở (Reuven 2000). Máy CNC cấu trúc mở (hệ thống mở) cho phép cập nhật phần mềm điều khiển của máy.
1.3.2.1 Thêm modul phần mềm mới
Trong phần này chúng ta mô tả khả năng của phần mềm được gắn vào hoặc sự thêm thành phần SW vào bộ điều khiển (Nhánh 1 hình 1.6). Đầu tiên, bộ đọc chương trình NC và bộ xử lý hình học xác định khoảng cách dịch chuyển và vận tốc, gia tốc cho phép.
Hầu hết phần cứng các máy công cụ được mua từ các nhà cung cấp khác nhau. Trong khi các chương trình điều khiển được viết bởi người sử dụng. Các máy công cụ ngày nay phát triển theo hướng cấu trúc mở, nó sẽ có thể cài đặt phần mềm thêm vào trong bộ điều khiển.
Chương trình NC Xử lý chương trình NC (NCPP) (Phân tích/hiệu chỉnh Chương trình NC mới Thông tin máy Thông tin sai số
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hầu hết các máy công cụ sử dụng phần mềm điều khiển như nhau tại mọi thời điểm. Theo thời gian, hệ thống dẫn động máy sẽ bị mòn (thay đổi sai số tổng hợp) phần mềm điều khiển không nhận biết được sự mòn. Do đó, yêu cầu cập nhật modul mới hoặc cập nhật các thông số mới là cần thiết.