Để hiểu rõ hơn về bộ nội suy, chức năng, nhiệm vụ cách thức hoạt động trước tiên đi vào một số vấn đề cơ bản sau.
2.3.1.1. Khái niệm chung
Trong các máy công cụ điều khiển theo chương trình số những đường tác dụng giữa dao cụ và chi tiết được hình thành nhờ các dịch chuyển trên nhiều trục.
Hình 2.11. Nội suy trong chuyển động phi tuyến.
Để sản sinh một đường cong trên một máy điều khiển theo chương trình số, giữa các chuyển động trên từng trục riêng lẻ phải có một quan hệ hàm số (điều khiển phi tuyến). Các điểm tựa phải nằm dày đặc đến mức sao cho đường cong mô tả chính xác và không có vị trí nào vượt qua vùng dung sai cho phép. Trái với các hệ điều khiển đơn giản như dạng điều khiển điểm và đường thì số dữ liệu cần thiết là rất lớn.
Nội suy chỉ có thể làm việc theo nguyên tắc số. Nó có thể được thực hiện bằng các mạch logic nối cứng (chương trình hoá các mỗi liên hệ NC) hoặc bằng các phần mềm nội suy được lập trình (CNC). Trên hình 2.11, đường cong nội suy được thực hiện ở hai mức: Mức thứ nhất được thực hịên nhờ một phần mềm nội suy xác định toạ độ các điểm trung gian giữa điểm đầu và điểm cuối của một đoạn biên dạng đã được đưa ra trước trong chương trình (P1, P2, P3) còn mức thứ hai là nội suy chính xác, thực hiện tiếp theo nội suy tuyến tính giữa các điểm trung gian (P11, P12, P13,..). Bộ nội suy thực chất là một máy tính phát hàm số, nó đưa ra các lệnh thích hợp với điều khiển ban đầu, điều khiển chạy dao trên các trục tọa độ riêng lẻ, trùm lên một quỹ đạo cong cho trước theo mong muốn.
2.3.1.2. Nhiệm vụ của bộ nội suy
- Tìm ra vị trí các điểm trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trước trong một giới hạn dung sai xác định cho trước.
X Y P1 11 P 12 P P13 14 P P2 21 P P22 P3 Gi¸ trÞ ®Çu vµo
P1, P2, P3
P11, P12, P13, ... C¸ c ®iÓm trung gian
Néi suy tinh Néi suy th«
xi yi
yi
- Có thể nội suy một cách thích hợp với các yếu tố biên dạng đòi hỏi. Thông thường những yếu tố biên dạng cơ bản có trong các chi tiết kỹ thuật là những đoạn thẳng và những đường cong. Tương ứng với thực tế đó, các bộ điều khiển số thường chỉ giới hạn trong bộ nội suy tuyến tính và bộ nội suy vòng.
- Tốc độ đưa ra tọa độ vị trí trung gian phải phù hợp với tốc độ chạy dao cho trước.
- Đi tới một cách chính xác các điểm kết thúc chương trình đã đưa ra trước chương trình.
2.3.1.3. Bộ nội suy trong, bộ nội suy ngoài
Bộ nội suy về cơ bản là một máy tính đơn chức. Tùy theo bộ nội suy nằm trong hay ngoài tủ điều khiển của máy, tức là xử lý bên trong hay bên ngoài máy và được gọi là bộ nội suy trong hoặc bộ nội suy ngoài.
Ở bộ nội suy ngoài, có các thiết bị xử lý số dùng vào việc chương trình hóa đảm nhiệm luôn chức năng nội suy. Trong trường hợp này vật mang chương trình, phải chứa thông tin toàn bộ các điểm riêng lẻ của đường cong. Vật mang tin được dùng chỉ có thể là băng từ hoặc chương trình xử lý bằng nối ghép trực tiếp, không cần bộ nhớ trung gian.
Ưu điểm của nội suy ngoài là ở chỗ, nội suy có khả năng phục vụ nhiều máy và tiêu hao trên bản thân mỗi máy giảm đáng kể.
Nội suy trong đòi hỏi cho mỗi máy phải có riêng một cụm điện toán. Chỉ có những điểm tựa mang tính đặc trưng của đường cong còn như các dữ liệu về dạng nội suy là được chương trình hóa. Vì vậy ngay có phương tiện cổ điển bằng đột lỗ cũng đủ để làm vật mang tin. Bộ nội suy trong sẽ sản sinh ra vô số các điểm trung gian. Tốc độ tính toán được xác định bởi tốc độ chuyển động chạy dao trên máy công cụ.
Để xét tính tối ưu của các phương pháp dựa vào các chỉ tiêu sau: Trên phương diện kinh tế, khả năng tiện lợi khi sử dụng công cụ thiết kế kỹ thuật và được xác định trước hết bởi phạm vi của thiết bị điều khiển số. Đến nay các máy CNC đều làm việc phổ biến với bộ nội suy trong. Tuy nhiên trong các hệ thống gia công điều khiển số lớn hơn thì việc điều khiển trực tiếp nhờ một máy tính xử lý quá trình kinh tế hơn. Máy tính này cũng thực hiện chức năng nội suy ngoài.
Về mặt kỹ thuật vấn đề nội suy có thể được giải quyết bằng các thiết bị điện toán làm việc theo kiểu số hoặc kiểu tương tự. Bộ nội suy làm việc kiểu tương tự thì đơn giản trong chế tạo nhưng chứa đựng nhiều nhược điểm của kỹ thuật tương tự, nhất là độ chính xác rất hạn chế. Do vậy khoảng cách các điểm tựa (điểm trung gian) phải được chương trình hóa dày đặc hơn nhiều so với bộ nội suy làm việc kiểu số.
Do sự đòi hỏi có độ chính xác cao cho những chiều dài đoạn nội suy lớn ngày nay chỉ còn dùng bộ nội suy làm việc kiểu số .