Tính toán thiết kế trung tâm tiện cnc dựa theo kiểu máy x10 i

Tác động của điều khiển số đối với máy công cụ Sau khi máy công cụ đợc trang bị hệ thống điều khiển số NC, đã xuất hiện rấtnhanh các kiểu các loại máy và phơng hớng gia công theo hớng đi

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt NamTrờng ĐH Bách Khoa HN Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp

Họ và tên : + Lê Hoàng Dũng - CTM7

+ Nguyễn Văn Dũng - CTM7+ Nguyễn Thế Văn - CTM3

Đề tài:

“Tính toán thiết kế trung tâm tiện CNC dựa

theo kiểu máy X10-i”

Nội dung thuyết minh:

1 Phần I: Đại cơng về máy công cụ điều khiển theo chơng trình số

2 Phần II: Tính toán thiết kế trung tâm tiện CNC mới dựa trên cơ sở trung tâm tiện CNC - X10i

3 Phần III: Lập trình gia công và hệ thống dao cụ cho trung tâm tiện CNC X10-i

Lời nói đầuVới sự phát triển ngày càng nhanh của các ngành khoa học kỹ thuật đãcho ra đời những máy móc hiện đại đáp ứng nhanh nhu cầu của xã hội Sự xuấthiện của các máy móc hiện đại này đã mang lại những hiệu quả kinh tế rõ rệt vì

nó có nhiều tính năng u việt sau:

- Tăng năng suất, chất lợng sản phẩm

- Giải phóng lao động chân tay

- Cải thiện môi trờng làm việc

Đối với Việt Nam, do yêu cầu của việc sản xuất những mặt hàng có chất ợng cao nên ngành Cơ Khí trong những năm gần đây đã đợc Nhà Nớc chú trọng

l-đầu t và phát triển mạnh Các máy móc hiện đại đã đợc đa vào để phục vụ sảnxuất Tuy nhiên, chỉ mới bớc đầu áp dụng và cha khai thác đợc tối đa lợi ích kinh

tế mà thiết bị đem lại vì vẫn còn nhiều hạn chế về kỹ thuật và trình độ chuyênmôn của ngời sử dụng

Để có thể sử dụng và khai thác có hiệu quả những máy móc thiết bị hiện

đại, đặc biệt là các máy điều khiển bằng chơng trình số thì chúng ta phải đi sâunghiên cứu hơn nữa để không những sử dụng, khai thác mà còn có thể cải tiến,thiết kế và chế tạo

Trong quá trình nghiên cứu tìm hiểu xung quanh lĩnh vực máy điều khiển

số, dới sự hớng dẫn tận tình và với phong cách làm việc khoa học của thầy

Nguyễn Chí Cờng, nhóm ba sinh viên chúng em đã chọn đề tài: “Tính toán

thiết kế trung tâm tiện CNC dựa theo kiểu máy X10-i ” cho đồ án tốtnghiệp của mình

Trong quá trình thiết kế đồ án, chúng em đã cố gắng vận dụng các kiếnthức đã đợc trang bị trong những năm học trớc Đồng thời chúng em cũng thamkhảo, trích dẫn các tài liệu chuyên ngành của các tác giả trờng ĐH Bách Khoa

HN cũng nh khai thác các phần mềm và tìm kiếm thông tin trên mạng Internet.Tuy nhiên cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em mong đợc cácthầy và các bạn đóng góp thêm những ý kiến cho đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Chí Cờng đã tận tình

h-ớng dẫn và giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này Chúng em cũng xin chânthành cám ơn các thầy trong bộ môn Máy & Ma sát và các bạn cùng học đã

đóng góp ý kiến giúp chúng em hoàn thành đồ án này đợc tốt hơn

Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2006Nhóm sinh viên thực hiện:

Lê Hoàng Dũng Nguyễn Văn Dũng Nguyễn Thế Văn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

NhËn xÐt cña gi¸o viªn duyÖt

Phần I : đại cơng về máy công cụ điều

Trong thời gian đầu cha có máy điều khiển số thích hợp, ngời ta cha biết đợcnhững yêu cầu phụ phát sinh khi cài đặt hệ thống điều khiển số vào máy thờng

và phải thay đổi gì về mặt kết cấu máy Do vậy, ngời ta bắt đầu từ máy phay vàtiện Những máy này đã đợc chế tạo phù hợp với phơng thức điều khiển theo ch-

ơng trình số hoặc đợc trang bị các cơ cấu chép hình và trên cơ sở đó trang bị chochúng các hệ thống đo và hệ khởi động dùng cho chế độ điều khiển số Nhờ đó,chỉ sau một năm thế hệ máy mới ra đời Đó là máy điều khiển số với những nét

đặc trng cơ bản của máy điều khiển theo chơng trình số nh sau:

- Tự động hóa cao

- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay cao (> 103 vòng/phút)

- Tốc độ chính xác cao (sai lệch kích thớc gia công đạt tới m)

- Năng suất gia công cao (gấp 3 lần năng suất gia công của máy thờng).

- Tính linh hoạt cao (thích nghi nhanh với đối tợng gia công thay đổi, phùhợp với sản xuất loạt nhỏ)

- Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt của chi tiết trong mộtlần gá phôi)

- Chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết phải đợc lập trình để điều khiểnmáy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC,CNC

- Máy gia công CNC có giá trị kinh tế rất lớn những giá thành máy lại cao.Mỗi một máy công cụ đợc cấu tạo từ một tổ hợp những trục thẳng và quay(linear and rotate axises) Để có thể điều khiển các trục này bằng chơngtrình số phải có hai điều kiện:

+ Mỗi trục NC cần có một hệ thống đo về dịch chuyển bằng điện tử

+ Mỗi trục NC cần có một khớp trực tiếp với hệ điều khiển số

Nhiệm vụ của chơng trình NC là so sánh các giá trị cần đạt về vị trí đã địnhtrớc với các giá trị thực tế về vị trí do hệ thống đo về dịch chuyển thông báo Vàkhi có sai lệch giữa hai giá trị này nó sẽ phát ra một tín hiệu điều chỉnh truyền

đạt tới các bộ phận dẫn động của các trục để cân bằng các sai lệch đó Nguyên lýnạp và xử lý các thông tin hình học trong một vòng điều khiển khép kín (ControlCycle)

điều khiển theo quỹ đạo liên tục thông báo các giá trị mới mà các trục điềukhiển phải đạt tới, nhờ đó có thể đạt tới những chuyển động liên tục theo quỹ

Bộ đọc băng đục lỗ

Giá trị yêu cầu

Sai lệch Giá trị thục

Bàn máy

+

_

Phần lơn các trung tâm gia công đợc trang bị bàn tròn quay điều khiển NC.Bàn tròn quay theo nhịp ví dụ nh nhịp quay 4 trung tâm tiện 4x900 hoặc 12x300,không tính vào các trục điều khiển NC.

Cấu trúc điện tử của các hệ điều khiển CNC ngày nay đã đợc thiết lập dựatrên cơ sở sử dụng các bộ vi sử lý (microprocessors) 16 và 32 bit và các mạngtích hợp IC (Integrate Circuit), số lợng các bộ vi sử lý đợc sử dụng cho hệ CNCthờng từ 2 đến 5

Máy NC là máy có khả năng lập trình tự do, nghĩa là các chuyển động theotừng trục đợc định trớc thông qua một chơng trình Những hệ điều khiển số ngàynay đợc thiết lập trên cơ sở sử dụng máy vi tính còn đợc gọi là hệ thống điềukhiển CNC, tức là điều khiển số bằng vi tính

Để nạp và xuất dữ liệu tự động, các hệ điều khiển CNC đợc trang bị nhữnggiao diện khác nhau mạnh và hữu hiệu

Hệ điều khiển NC và CNC đều dựa trên nguyên lý chung nên có thể coi nhcác khái niệm NC và CNC là đồng nghĩa với nhau về phơng diện nguyên lý.CNC là hệ điều khiển số mà mọi chức năng điều khiển đợc thực hiện bằngmột hoặc nhiều máy vi tính tích hợp với một phần mềm phù hợp

Những đặc điểm của CNC so với NC là:

- Có một hoặc nhiều màn hình một hoặc nhiều màu sắc

- Phần lớn với đồ họa nhiều màu để lập trình và thử nghiệm chơng trình

- Có khả năng hiệu chỉnh các chơng trình đợc lu trữ

- Các lợng hiệu chỉnh dụng cụ (lơng bù dao) về chiều dài, về đờng kính,tuổi bền,… đợc lu trữ

- Có nhiều nhất là 5 đến 10 phím mềm với các chức năng thay đổi

- Có thể cắm một phím bấm ASCII tích hợp hoặc tùy chọn

Những hệ CNC có khả năng lập trình tại xởng có những công cụ trợ giúp lậptrình rất mạnh.

Các hệ CNC sử dụng nhiều bộ nhớ đa dạng và hoàn hảo về cấu tạo cho nhữngmục sau:

- Chơng trình sản xuất trong xí nghiệp

- Các chơng trình gia công chi tiết có thể lặp lại tự động

- Các chu trình cố định và thay đổi

- Những chỉ dẫn tích hợp cho ngời vận hành

- Phần mềm chuẩn đoán và những trợ giúp tìm lỗi

- Những dữ liệu về máy và công ty chỉ dẫn và hiển thị sai số với văn bản rõràng

- Các chuyển dịch điểm không, bù dao, các dữ liệu dụng cụ …

Máy NC là những máy gia công tự động và lập trình tự do, đặc biệt tự động

để tự động hóa gia công sản phẩm hàng loạt vừa và nhỏ u điểm cơ bản của máy

NC là khả năng điều chỉnh nhanh để thích nghi với các chơng trình gia công thay

đổi, mà không cần phải tác động thủ công hoặc thay đổi máy

I.1 Ưu điểm của gia công CNC

Đối với sản xuất loạt nhỏ và vừa, máy NC trong nhiều trờng hợp là công cụgia công có những nét u điểm hơn so với máy thờng ở những điểm sau:

- Gia công đợc các chi tiết phức tạp hơn

- Quy hoạch thời gian sản xuất tốt hơn

- Thời gian lu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao và giảm thờigian phụ

- Tính linh hoạt cao hơn

- Độ lớn loạt tối u nhỏ hơn

- Độ chính xác gia công ổn định đều

- Chi phí kiểm tra giảm

- Chi phí cho phế phẩm giảm

- Hoạt động liên tục trong nhiều ca sản xuất.

- Một công nhân có thể vận hành nhiều máy đồng thời

- Hiệu suất cao hơn

- Tăng năng lực sản xuất

- Một công nhân có thể vận hành nhiều máy đồng thời

- Hiệu suất cao hơn

- Tăng năng lực sản xuất

- Có khả năng thích hợp trong gia công linh hoạt

Những nét u việt của máy NC ở trên đây là không phụ thuộc vào kiểu máy,những máy NC có khả năng lập trình tại xởng sản xuất, theo nhận xét của cácnhà sản xuất có nhiều kinh nghiệm thì chúng cũng có tính linh hoạt cao hơn và

đồng thời tiết kiệm đợc thời gian Điều quan trọng là ngời ở xởng sản xuất chấpnhận máy NC, vận hành đợc máy NC, đợc đào tạo tốt và có khả năng khắc phục

đợc các sự cố nhỏ

I.2 Độ chính xác của gia công CNC

Trong nhiều trờng hợp độ chính xác tuyệt đối và độ chính xác lặp lại có thể

đạt đợc cũng rất quan trọng để triển khai sử dụng máy NC Độ chính xác nàygiảm nhiều hao phí cần thiết cho việc kiểm tra, những sai lệch đợc xác định cóthể đợc hiệu chỉnh đơn giản

Độ chính xác của một máy NC đợc đánh giá theo nhiều luận điểm khác nhau,

do vậy trong thực tế có các quy định quốc gia để vận dụng Tiền đề ở đây là độchính xác hình học, tức là từng trục NC phải có vị trí chính xác so với nhau.Thân máy NC phải có độ cứng vững cao là điều kiện đảm bảo khi các trục dịchchuyển và khi gia công độ chính xác đợc giữ vững Độ chính xác của một máy

NC cũng đợc đánh giá thêm theo đúng sai lệch dịch chuyển vào (dựa trên sailệch vị trí do sai số hệ thống và bề rộng phân bố của vị trí do sai số ngẫu nhiên)

Đối với các kiểu máy NC còn có những quy định đánh giá theo các chi tiết kiểmtra đơn giản Với những chi tiết kiểm tra này, máy công cụ cần đợc khảo sát vềnhững sai số điển hình

Tính chất động học của hệ điều khiển số dẫn đến sai số kích thớc Tại nhữngmáy NC có gia tốc cao, với trị số gia tốc 10 m/giây và cao hơn sẽ xuất hiện biếndạng động học

Cuối cùng hệ thống dao đợc sử dụng và lắp đặt, các bộ phát động và nguồnsai số thiết kế của máy (nhiệt độ, rung động, dẫn hớng… cũng có vai trò quantrọng đối với độ chính xác đạt đợc)

Để đạt đợc độ chính xác cao theo yêu cầu, máy phải có độ chính xác cao,phải giảm chấn động Vì vậy phải đảm bảo các ổ đỡ và trục vít me không có khe

hở, các bộ phận truyền và các trục vít me cân bằng tuyệt đối, các sống trợt có độcứng vững cao và không có ma sát để tránh quay trợt khi hoạt động Ngày nay,kết cấu thông dụng là trục vít me có ren hình thang đã đợc thay thế bằng kết cấutrục vít me có chuỗi viên bi cầu chạy tuần hoàn trên trục ren có ít ma sát và cóthể coi nh không có khe hở Kết cấu vít me + đai ốc bi + bi này có hiệu suất đạttới 98%, nhờ có ít nhiệt, có độ chính xác về bớc ren cao và có khả năng truyềnlực dịch chuyển lớn hơn so với kết cấu thông thờng có cùng kích thớc

Muốn đạt đợc độ cứng vững chịu xoắn theo yêu cầu, khi trục vít me càng dàithì đờng kính của nó phải càng lớn (tới 150mm) và mô men quán tính về khối l-ợng cũng lớn Vì vậy trong trờng hợp này thờng không truyền động tới trục vít

me mà truyền động vào đai ốc có quán tính ít hơn, còn trục vít me bị ngàm chặt

I.3 Độ an toàn của gia công CNC

Một máy phức tạp nh một máy CNC đòi hỏi phải có độ an toàn cao, trớc hết

là đối với ngời vận hành máy, sau đó là tránh h hại máy, dụng cụ và chi tiết giacông Nhiệm vụ này phải do hệ CNC và PLC đảm nhận Nh vậy ngời ta tìm cách:

- Phát hiện kịp thời những nỗi nguy hiểm của ngời vận hành và tránh tác

- Phát hiện xử lý ngay dụng cụ mòn hoặc vỡ để tránh phế phẩm

Quan trọng hơn nữa là độ an toàn dự phòng chống lại sự phát sinh của sai số

Điều này đạt đợc bằng nhiều biện pháp Ví dụ tao khả năng nhạy cảm cao của

điều khiển đối với trờng hợp đứt mạch trong thời gian ngắn, đối với thay đổinhiệt độ và đối với các tia gây nhiễu

Tất nhiên là không thể phát hiện đợc tất cả các sự cố trớc khi nó xảy ra, nhngcũng sẽ là đủ nếu ít nhất cũng là các khả năng xảy ra sai số quan trọng nhất vànguy hiểm nhất

I.4 Bảo dỡng và dịch vụ CNC

Để đạt đợc tốc độ sản xuất cao, ngoài biện pháp thay đổi dụng cụ nhanh vàchạy dao nhanh khi không cắt, còn là giảm thời gian máy hỏng Hầu nh các máy

NC hoạt động từ 2 đến 3 ca liên tục, trong khi đó các máy thay thế không phảitrong trờng hợp nào cũng có và thời gian máy hỏng thì không bù lại đợc Thờigian sửa chữa thì không thể định trớc chắc chắn đợc, làm cho mỗi khi máy hỏng

sẽ gây rối loạn quá trình gia công Vì vậy phải xác định kịp thời các biện pháp

có nhiều hiệu quả để giảm thời gian hỏng máy Một trong các biện pháp quantrọng nhất là thỏa thuận với nơi sản xuất để trờng hợp cần thiết nhất không phảichờ đợi lâu phụ tùng thay thế hoặc thợ lắp máy Tất nhiên nơi sử dụng máy cóthể mua trớc phụ tùng thay thế và tự bảo quản nhng không thể bảo đảm rằng cácphụ tùng cần thay thế có trong số các phụ tùng thay thế đã mua và bảo quản.Trong trờng hợp đó hệ thống dịch vụ của nhà sản xuất máy NC phải có chứcnăng dịch vụ tại nơi sử dụng máy NC Một kho lu trữ và bảo toàn dụng cụ thaythế tốt, kết hợp với một số thợ sửa chữa năng động là tiền đề hỗ trợ cho nơi sửdụng máy NC kịp thời và có hiệu quả khi máy hỏng Bằng cách sử dụng đúngcác phơng tiện vận chuyển sẵn có, có thể đa nhanh phụ tùng thay thế tới nơi cầnthiết

Mặt khác, nơi sử dụng máy NC cũng phải đào tạo lực lợng riêng đợc tập huấn

và tiếp nhận kỹ thuật tại nơi sản xuất máy NC Không phải lúc nào những lỗitinh vi cũng gây ra hỏng máy Theo thống kê có 70% các trờng hợp sự cố máy

NC có nguyên nhân đơn giản mà có thể khắc phục nhanh bằng kiến thức cơ sở

và tơng đối có hệ thống Các hệ thống CNC có tích hợp các trợ giúp chuẩn đoán

và phát hiện các sai số hữu hiệu, mạnh để hỗ trợ ngời sử dụng máy NC khi giacông Ngời sử dụng chỉ còn phải tiếp cận, học và vận hành mà thôi, nếu khôngcác trợ giúp đó trở nên không còn ý nghĩa gì cả

I.5 Tác động của điều khiển số đối với máy công cụ

Sau khi máy công cụ đợc trang bị hệ thống điều khiển số NC, đã xuất hiện rấtnhanh các kiểu các loại máy và phơng hớng gia công theo hớng điều khiển số.Các trung tâm gia công, các máy đột dập, … Sau đó là xu hớng phát triển cácmáy có thể thực hiện tối đa những phơng pháp gia công trên một phôi trong mộtlần gá, nh kiểu máy tiện nhng có thể khoan và phay đợc và trung tâm có nhiềutrục để có thể gia công phôi từ 5 phía Hệ thay dụng cụ hệ thay bệ (phiến gá) tự

động và các thiết bị giám sát phối hợp hoạt động với nhau nâng cao mức độ tự

động hóa của máy Bộ truyền và các bộ làm mát và các ổ đỡ trục mới ngăn ngừabiến động về độ chính xác do biến dạng nhiệt của máy Các đờng trợt và bộtruyền vít me đai ốc bi có độ chính xác cao không có khe hở, có tác dụng bảo vệ

và chống phoi hay chất làm mát xâm nhập vào bộ truyền Cuối cùng máy phải có

độ cứng vững tĩnh và động tơng ứng với giá trị gia tốc cao và tải trọng lớn

I.6 Tác động của điều khiển số đối với dụng cụ

Dụng cụ cho máy CNC đã đợc phát triển từ những dụng cụ tiêu chuẩn cần

đáp ứng những yêu cầu đặt ra đối với các hệ thống dụng cụ tích hợp đối với máyCNC nh sau:

- Gá đặt dụng cụ theo giải pháp định hình, nh dụng cụ có chuôi côn, có ren

để gá kẹp lên máy

- Cứng vững cao

- Cung cấp chất làm mát qua dụng cụ

- Có khả năng điều chỉnh trớc (bên ngoài máy)

- Thay đổi dụng cụ thủ công và tự động

- Sử dụng cơ cấu tóm để thay đổi dụng cụ

- Độ chính xác thay đổi dụng cụ cao

- Có khả năng nhận dạng dụng cụ tự động

Ngời sử dụng máy CNC có nhiệm vụ giới hạn số lợng dụng cụ dùng cho máyCNC vì dung lợng ổ tích dụng cụ có giới hạn nhất định và thay đổi dụng cụ cũngkhông kinh tế Nh vậy, những ngời sử dụng máy CNC cần phải có kinh nghiệmphân biệt rõ 3 loại dụng cụ nh sau: Dụng cụ cụ tiêu chuẩn, dụng cụ hàng loạt vàdụng cụ chuyên dùng; rồi sử dụng các loại dụng cụ đó sao cho chi phí gia côngnhỏ nhất Phơng pháp này cũng định hớng các nhà thiết kế sản phẩm để họkhông thiết kế những kết cấu sản phẩm dẫn tới kinh phí sử dụng cao

I.7 Tác động của điều khiển số đối với máy các phần tử phát động

Do các máy CNC có gia tốc cao hơn và chịu tải mạnh hơn bắt buộc các bộphát động, các bộ truyền các đờng trợt, các trục vít me đai ốc bi, các hệ thốngbôi trơn phải đủ lớn Trớc hết là các trục vít me đai ốc bi đợc truyền động và điềuchỉnh bằng các bộ phát động điều chỉnh vô cấp ở thời kỳ đầu máy CNC đợc lắp

bộ phát động một chiều, sau đó động cơ SERVO đợc sử dụng ngày càng nhiều

Động cơ SERVO có đặc điểm không phải giám sát và ít phải bảo dỡng Các

bộ phận chuyển động quay nhanh ở các máy chính xác cao phải đợc cân bằngtốt Tốc độ quay nhanh và tốc độ tiến dao ngày càng cao, nhất là khi gia côngcao tốc Giá trị gia tốc đạt 10 m/s2 và máy đặc biệt là 40 m/s2 Toàn bộ hệ thống

động lực học phải có khả năng nhận lực lớn một cách an toàn, không gây thiệthại Đối với trờng có va đập các bộ phận phát động của các trục phải có các khớpnối an toàn để tự dừng hoạt động

I.8 Tác động của điều khiển số đối với giá thành máy

Các trang bị CNC, các bộ phận máy cứng vững hơn, các hệ thống đo và khâulắp ráp chúng, thời gian dành cho công việc lắp ráp và đa vào sử dụng cùng

những yếu tố khác làm tăng giá thành của máy CNC so với máy thờng Cộng vào

đó là chi phí cho lập trình, cho tập huấn đào tạo sử dụng, chi phí cho thiết bị hiệuchỉnh dụng cụ trớc khi gá đặt dụng cụ lên máy CNC Ngoài ra biện pháp liên kếtnhiều máy CNC với nhau còn có chi phí cho hệ thống vận chuyển phôi, bệ phôi,các gá kẹp, hệ thống điều khiển CNC tập trung trực tiếp dẫn đến việc gia côngtrên máy CNC đắt hơn rất nhiều

Biểu đồ mô tả tác động của dạng sản xuất đến giá thành sản phẩm khi sử

dụng các loại máy khác nhau

Để bù lại, tốc độ sản xuất trên máy CNC phải cao hơn máy thờng Vì vậy,

ng-ời ta mua máy phải tính toán chính xác lợi nhuận sẽ thu đợc ở chế độ 2 hay 3 casản xuất

I.9 Tác động của điều khiển số đối với tổ chức xí nghiệp

Việc sử dụng máy CNC có tác động đến toàn bộ quá trình chế tạo các chi tiết,

từ khâu thiết kế chi tiết, qua khâu chuẩn bị công nghệ và khâu gia công cho đếncác khâu bảo quản và lắp ráp sản phẩm

Quá trình thông tin tích cực, khẩn trơng và mối liên quan giữa các bộ phậntạo điều kiện tiền đề cho việc sử dụng có hiệu quả kinh tế của các máy CNC vàphát huy u điểm của chúng trong sử dụng Điều đó đợc bắt đầu ngay từ khi lập

kế hoạch mua sắm máy CNC, đặc biệt đối với những máy CNC đầu tiên Đối vớinhững máy CNC tiếp theo, các vấn đề và những công việc chuẩn bị sẽ ít hơn vì

có thể sử dụng vào kinh nghiệm thu đợc ở các máy CNC đầu tiên và công việc sẽ

IV: Dây chuyền máy

V IV III II I

- Mở rộng khâu gia công CNC bằng cách mua thêm các máy CNC khác vàtiếp tục mở rộng khâu gia công trên máy CNC và không sử dụng các máykhác.

- Liên kết và tự động hóa nhiều máy CNC trong hệ thống gia công linh hoạtvới điều khiển DNC và máy tính chỉ đạo

Với bớc thứ nhất và thứ hai, gồm lập kế hoạch cũng phải kiểm tra xem phơngpháp lập trình nào cần đợc áp dụng ở đây có hai phơng pháp lập trình cạnhnhau, đó là lập trình tại xởng và lập trình tại khâu chuẩn bị sản xuất

I.10 Tác động của điều khiển số đối với việc mua sắm máy

Để giảm tối đa các rủi ro, ngời mua máy phải u tiên các sản phẩm đã hoànthiện, đã đợc kiểm tra trong thực tế sử dụng Trên cơ sở các sản phẩm CNC, ngờimua tự định hớng theo các hệ thống mà trong xí nghiệp của mình đã có, vì phụtùng thay thế là một yếu tố tạo thành chi phí không thể bỏ qua Nhng do sự pháttriển tiếp theo của các máy và hệ điều khiển, những yêu cầu ngày càng cao củakhách hàng và những đề an máy mới luôn luôn không phải bao giờ cũng là lờigiải chắc chắn Thông thờng những yêu cầu của khách hàng chỉ đợc đáp ứngbằng các đề án máy mới và hệ điều khiển mới Vì vậy ngời mua máy phải đặt ra

ba yêu cầu chính đối với toàn bộ hệ thống u tiên của mình nh sau:

- Phải đảm bảo hoạt động tốt và tin cậy sao cho đạt đợc hiệu quả quy định.Trong phạm vi sáu tháng vận hành, khâu đánh giá thống kê phải chỉ rõ là

đang tiến dần đến mục tiêu đã định trớc

- Lập trình, vận hành, bảo dỡng máy phải đơn giản và dễ học Vì vậy, hãngchế tạo phải có chơng trình đào tạo, tập huấn và hớng dẫn ngời sử dụng.Khi có sự cố phải có có sự hỗ trợ và trợ giúp ngay Cần tài liệu đầy đủ vềmáy để cung cấp cho ngời sử dụng

- Không chỉ có những chức năng NC cơ bản mà còn có các phần mềmchuyên dụng đợc đặt mà trong nhiều trờng hợp việc mua sắm phụ thuộcvào chúng Các chức năng và các phần mềm này phải đảm bảo chạy tốt ởthời điểm chuyển giao máy cho ngời sử dụng Điều này đặc biệt quantrọng khi cần giảm nhẹ lao động hoặc nâng cao mức độ tự động hóa củamáy

II CáC KHáI NIệM CƠ BảN CủA MáY điều khiển số

II.1 Khái niệm trục (AXIS)

Các khái niệm về các trục tọa độ, chiều chuyển động của máy công cụ điềukhiển số đợc quy định trên phạm vi quốc tế (tiêu chuẩn ISO-RecommendationR841), dựa trên cơ sở quy tắc ba ngón tay của bàn tay phải mà định nghĩa chiều

của ba chuyển động cơ bản vuông góc với nhau là X, Y, Z nh sau: Ngón tay cái

là trục X, ngón tay trỏ là trục Y và ngón tay giữa là trục Z, còn đầu các ngón tay chỉ chiều dơng của trục (Quy tắc bàn tay phải)

Để định nghĩa trục của một máy điều khiển số (NC) theo quy tắc bàn tayphải, ngời ta quy định là đút ngón tay giữa vào lỗ lắp dụng cụ cắt của máy Đóchính là trục Z và ngón tay giữa chỉ rõ chiều dơng là chiều từ phôi đi về phía trụcmáy Sau đó xoay bàn tay phải sao cho ngón cái chỉ chiều chuyển động của trụcdài nhất, đó chính là trục X Trục X thờng nằm ngang, từ đó trục Y tự động đợcxác định và ngón trỏ chỉ chiều dơng của trục Y

Tất cả các trục còn lại dựa theo ba trục cơ bản là X, Y, Z đó là các trục:

- Trục A,B,C là các trục

quay tròn so với trục X, Y,

Z: Nghĩa là A quay xung

quanh X, B quay xung

quanh trục Y, C quay xung

quanh trục Z Chiều quay

của các trục là chiều dơng

nếu nhìn từ gốc của hệ trục

về chiều dơng của các trục

X, Y, Z mà có chiều quay

phải

- Trục U,V,W là các trục

song song và cùng chiều

với các trục X, Y, Z

- Trục P, Q, R là các trục không bắt buộc song song với ba trục X, Y, Z.Trục R chủ yếu dùng ở các chu trình khoan ở dạng địa chỉ ứng với mặtphẳng gốc của phôi gia công, nghĩa là khi trục Z chuyển từ chế độ quaynhanh không cắt sang chế độ tiến dao để cắt

+X

+Y +Z

Trục dạng cổng

Đuờng truợt

Ta có thêm khái niệm X1/X2 hoặc Y1/Y2 Đó là trờng hợp những máy điềukhiển số (NC) có trụ đứng và các dầm ngang có thể di chuyển đợc, còn gọi làcác trục dạng cổng (granty), cần phải có hai bộ khởi động tách biệt cho cácchuyển động ở hai phía vì các sống trợt của máy bố trí khá xa nhau Đặc biệt làcác chuyển động phối hợp đợc lập trình với địa chỉ nh nhau, có thể là X hoặc Y.

Khi cố định chiều dơng của trục phải luôn giả định là dụng cụ luôn luônchuyển động còn phôi gia công luôn luôn đứng yên

Chiều dơng của trục khi này đợc xác định nh chiều dơng của các chuyển

động: +X, +Y, +Z, +A, +B, +C

Trong trờng hợp mà phôi gia công chuyển động, nh ở bàn tọa độ, chiềuchuyển động và chiều của trục ngợc nhau Khi bàn chuyển động sang phải thìdụng cụ thực hiện một chuyển động sang trái, trong trờng hợp này phải chochiều thực tế của trục với địa chỉ có thêm dấu (‘) ở trên đầu nh sau: +X’, +Y’,+Z’… Quy định này có u điểm là ngời lập trình có thể lập chơng trình điều khiển

mà không phụ thuộc vào cấu tạo máy Chuyển động mong muốn giữa trục vàphôi luôn đảm bảo đúng chiều và không phụ thuộc vào cấu hình quá trình xử lýsố

Khái niệm NC và CNC đợc phân biệt nh sau:

- NC: Numerical Control = Điều khiển số

- CNC: Computerised Numerical Coltrol = Điều khiển số bằng máy vi tínhMáy công cụ NC và CNC có cấu tạo tổng quát gồm hai bộ phận chính là:+ Máy công cụ thực hiện quá trình gia công (tiện, phay, khoan, mài…) + Hệ điều khiển số (bộ điều khiển số NC hoặc bộ điều khiển số dùng vi tínhCNC)

Dữ liệu mô tả tiến trình và nội dung gia công chi tiết cơ khí đợc lu giữ ở hệ

điều khiển số (NC, CNC) dới dạng chơng trình NC do ngời thợ đứng máy hoặc

do kỹ thuật viên lập trình soạn thảo hoặc do hệ CNC của máy công cụ soạn thảo

tự động theo ngôn ngữ lập trình sử dụng cho máy (do các hãng chế tạo máy CNCcài đặt và quy định)

Chơng trình CNC đợc nạp từ ngoài vào hệ NC, CNC trực tiếp bằng tay thôngqua bàn điều khiển của máy công cụ hoặc bàn phím của máy vi tính nối với máycông cụ, hoặc thông qua các vật mang tin nh băng đục lỗ, bìa đục lỗ, băng từdùng cho hệ NC, đĩa compact (CD), đĩa mềm… dùng cho hệ CNC

Quá trình gia công chi tiết trên máy NC, CNC đợc thực hiện tự động, độchính xác và năng suất gia công do máy quyết định không phụ thuộc vào ngờithợ đứng máy, ngời thợ đứng máy chỉ còn chức năng giám sát và can thiệp kịpthời vào quá trình đó khi cần thiết

Nguyên lý hoạt động của máy NC, CNC đợc mô tả nh sau:

Sự khác nhau giữa hai thế hệ máy công cụ NC và CNC là ở hệ điều khiểnbằng số và phơng thức điều khiển phụ thuộc vào hệ điều khiển bằng số Chơngtrình NC là phần mềm có cấu trúc thống nhất chung áp dụng cho cả hai hệ thốngmáy công cụ NC và CNC đợc xây dựng theo nguyên lý điều khiển số

Máy công cụ làm việc theo nguyên lý điều khiển số là những máy công cụlàm việc theo dữ liệu đầu vào ở dạng các số và theo hệ lệnh điều khiển (dịchchuyển, nội suy, hiệu chỉnh, đóng ngắt,…)

Quá trình xử lý số là bản chất của quá trình điều khiển NC, CNC và bao gồmhai giai đoạn là:

- Xử lý bên ngoài (lập chơng trình NC) để tạo ra vật mang tin lu trữ vàchuyển tải chơng trình NC

- Xử lý số bên trong (gia công theo chơng trình NC đã lập) từ vật mang tin.Mô tả quá trình xử lý số ở máy công cụ NC và CNC:

Nguời lập trình NC

Thợ đúng máy NC

Chuơng trình NC Hệ điều khiển NC Máy công cụ NC, CNC

Việc chuẩn bị công nghệ cho quá trình gia công chi tiết trên máy công cụ NC

và CNC đợc mô tả nh sau:

II.2 Quá trình phát triển của kỹ thuật gia công NC, CNC

Kỹ thuật gia công NC, CNC có quá trình phát triển nh sau:

Trung tâm gia công NC và CNC

- Gia công hoàn chỉnh các loại, kiểu, cỡ chi tiết cơ khí khác nhau nhng cùngmột dạng chi tiết (chi tiết tròn, chi tiết không tròn) bằng nhiều phơng phápgia công khác nhau (tiện + khoan, tiện + phay, phay + khoan…) trong mộtlần gá phôi, gia công nhiều bề mặt chi tiết đồng thời

- Bàn gá phôi: Xoay lật để gia công những mặt tọa độ khác nhau

- Thay dụng cụ, gá đặt (tháo dỡ) phôi (chi tiết) tự động bằng hệ cung ứng tự

động gồm: ổ tích phôi, ổ tích dụng cụ và cơ cấu thay đổi dụng cụ (phôi):Tay máy, ngời máy

- Thờng có hai trục công tác để gia công thô và tinh

- Ví dụ CNC TRAUB-TNS 480 để phay tiện chi tiết tròn

Hệ thống gia công linh hoạt

- Nối ghép mềm nhiều máy, trung tâm gia công, thông qua hệ thống cungứng phôi và dụng cụ tự động, điều khiển linh hoạt với máy tính

- Phạm vi ứng dụng kinh tế

- Mức độ tự động hóa các thế hệ máy công cụ

Chuẩn bị công nghệ

- Sáng tạo

- Diễn đạt

NgờiNgời

NgờiNgời

NgờiNgời

II.3 Các phơng thức điều khiển bằng số.

Điều khiển dịch chuyển của máy , dụng cụ phôi để tạo ra bề mặt của chi tiếttheo yêu cầu là chức năng của hệ điều khiển số NC, CNC

Các hệ thống NC, CNC đợc chia thành ba dạng cơ bản phù hợp với ba

ph-ơng thức điều khiển dịch chuyển đó là:

- Điều khiển dịch chuyển điểm

- Điều khiển đoạn thẳng

- Điều khiển biên dạng

II.4 Bộ nội suy.

Bộ nội suy là một máy phát hàm số, đa ra các lệnh thích hợp với các dữaliệu ban đầu để điều khiển chạy dao trên các toạ độ riêng lẻ, trùng lên một quỹ

đạo mong muốn (quỹ đạo thẳng, quỹ đạo cong) Bộ nội suy của hệ điều khiển

NC, CNC sẽ thực hiện thực hiện phép nội suy lập ra một quỹ đạo phức tạp, chínhxác để tạo ra bề mặt gia công có biên dạng yêu cầu

Nguời máy (IR) Máy công cụ

Bộ nội suy có cấu trúc là một máy tính đơn chức (có một chức năng giớihạn), đợc lắp trong và ngoài tủ điều khiển của máy công cụ điều khiển số.

- Xử lý số liệu bên trong ứng với bộ nội suy trong (lắp đặt trong tủ điềukhiển của máy công cụ điều khiển số NC): Bộ nội suy là một cụm điệntoán máy tính cho từng máy công cụ NC

- Xử lý bên ngoài ứng với bộ nội suy ngoài Các thiết bị xử lý số đợc dùngvào việc lập trình NC đảm nhiệm cả chức năng nội suy hoặc xử lý bằngcách nối ghép trực tiếp với máy tính không cần bộ nhớ trung gian (nguyên

lý ghép nối trực tiếp ON-LINE) bộ nội suy ngoài có khả năng phục vụnhiều máy công cụ NC (theo nguyên lý điều khiển số trực tiếp DNC)chính là máy tính sử lý quá trình

Quỹ đạo gia công thực luôn luôn đợc hệ điều khiển NC, CNC so sánh vớiquỹ đạo chuẩn và đợc điều chỉnh tức thời trong quá trình gia công chi tiết

Bộ nội suy tính toán theo chơng trình cài đặt sẵn (trên cơ sơ giá trị của điểm

đầu) các giá trị của điểm trung gian ứng với quỹ đạo dịch chuyển của máy, dụng

cụ phôi để lập quỹ đạo gia công ứng với bề mặt gai công theo yêu cầu

Trong thực tế có hai phép nội suy cơ bản:

- Nội suy đờng thẳng: Các điểm trung gian Z1, Z2 của đoạn thẳng đợc tínhtoán bằng cách cộng liên tục các đoạn thẳng tăng thêm bằng nhau vào giá trị toạ

độ của điểm đầu tiên (A), tới khi đạt toạ độ điểm cuối cùng (E)

- Nội suy đờng tròn (phi tuyến): Là phép tích phân, thực hiện ở các bộ tíchphân theo quan hệ hàm số tích phân là:

Y = ∫

to

t1 x(t )dt

Các toạ độ đầu tiên của quỹ đạo pgi tuyến (XA, YA) đợc cài đặt vào bộ tíchphân, các lợng tăng ban đầu cần có là XA, YA

II.5 Các chức năng thực hiện gia công trên máy công cụ NC, CNC.

Chơng trình gia công NC bao gồm các câu lệnh điều khiển NC ứng với cácchức năng sau:

- Dịch chuyển tơng đối giữa dụng cụ cắt và phôi theo một chơng trình xác

định (chuyển động đảm bảo quá trình cắt về chế độ cắt công suất cắt)

- Quá trình cung ứng dụng cụ cắt

- Quá trình cung ứng phôi

- Quá trình bôi trơn làm nguội làm sạch

+Z

+X A

M:điểm không của máy

II.6 Hệ toạ độ máy, điểm không máy, điểm không của phôi và điểm kiểm tra dụng cụ.

Dụng cụ cắt của máy cộng cụ NC, CNC thực hiện dịch chuyển tuỳ theo máycông cụ NC, CNC gồm: Dịch chuyển dọc, dịch chuyển ngang, v.v…

Các điểm làm trong không gian làm việc của máy công cụ NC, CNC phảixác định và đợc định nghĩa chính xác, do đó cần có hệ toạ độ máy

Khi lập chơng trình gia công NC phải thừa nhận: Phôi đứng im còn dụng cụcắt dịch chuyển trong hệ toạ độ của máy công cụ NC, CNC

khiển NC, CNC): ứng với trục chyển động của dụng cụ cắt có 6 trụcchuyển động (6 trục điều khiển ) X, Y, Z là các chuyển động thẳng theocác hớng trục X, Y, Z còn A, B, C là chuyển động quay trục X, Y, Z ngoài

ra khi cần thiết còn có các chuyển động phụ khác phối hợp nh P, Q, R, V,

W,

- Điểm không của máy (M): Là điểm do hãng chế tạo máy công cụ NC, CNCquy định mà ngời sử dụng máy phải chấp nhận M là điểm không của hệ toạ độmáy, chẳng hạn với máy tiện CNC thì M là điểm ở tâm đầu trục chính của máy,còn ở máy phay thì M là điểm ở góc trái phía ngoài của bàn máy

Z M

định sao cho: Quy đổi thuận tiện giã các kích thớc trên bản vẽ chi tiết cần giacông thành giá trị toạ độ trong phạm vi không gian làm việc của máy công cụ

NC, CNC Định hớng kẹp chặt điều chỉnh kiểm tra đo lờng dịch chuyển thuậntiện Ví dụ với máy CNC thì W ở mặt đầu trái và mặt đầu phải của phôi trên đ-ờng tâm

công (E): Để điều khiển lới cắt của dao dịch chuyển dọc theo quỹ dạo gia cộng

đảm bảo cần phải có điểm kiểm tra dụng cụ E Kích thớc thớc dao đợc đo kiểmtra chính xác trên máy kiểm tra dụng cụ cắt Trị số kích thớc dao đợc lạp vào bộnhớ (lu trữ các số liệu về dụng cụ cắt của hệ điều khiển NC, CNC ) Kích thớcdao có quan hệ với điểm định vị trên thân máy Điểm E xác định trên thân dao.Quan hệ giữa các điểm W, R, M, E trên máy công cụ NC, CNC đợc mô tả

- Kích thớc tuyệt đối cho biết khoảng cách từ một điểm tới điểm không củachơng trình.

- Kích thớc tơng đối xác định độ trênh lệch giữa một điểm với điểm trớc nó

II.7.Chơng trình NC.

Máy công cụ NC và CNC không có sự khác nhau cơ bản về ngôn ngữ lậptrình và công nghệ gia công của máy công cụ, do vậy khái nghiệm ‘chơng trìnhNC’ đợc dùng chung cho cả hai hệ máy này

Chơng trình NC là tập hợp nhng chỉ dẫn cần thiết cho quá trình gia côngmột chi tiết cơ khí trên máy công cụ điều khiển số NC, CNC Cấu trúc của chơngtrình bao gồm các cấu lệnh, từ lệnh đợc quy định theo tiêu chuẩn quốc tếISO6983 Chơng trình NC bao gồm nhiều câu lệnh NC, trong một câu lệnh baogồm nhiều từ lệnh NC là sự ghép nối tối thiểu các từ lệnh cần thiết để thực hiệnmột dịch chuyển hoặc một chức năng khác của máy công cụ NC, CNC

So sánh giữa cấu trúc công nghệ với chơng trình NC

Quy trình công nghệ

Công đoạn gia công(gia công thô,gia công tinh)

Nguyên công

Bớc công nghệ ,đờng chuyển dao

Thao tác phụ

 Thông số kích trình tự gia công

Thớc

Chơng trình NC

Chơng trình con(đoạn chơng trình NC)

Câu lệnh



Từ lệnh

 Dữ liệu thuật toán

Về vị trí quỹ đạo

II.8.Lập chơng trình NC.

Các công việc lập chơng trình NC bao gồm:

- Xác định điểm không W của chi tiết gia công

- Lập sơ đồ gá đặt của chi tiết gia công

- Lập sơ đồ xác định toạ độ

- Lập tiến trình công nghệ gia công chi tiết (các nguyên công, thứ tự cácnguyên công)

Tiến trình

công nghệ

Phiếu dụng cụ

Sơ đồ toạ độ

Sơ đồ gá đặt

Chuẩn bị công nghệ trúơc khi lập trình gia công NC

Lập chuơng trình gia công NC

- Lập phiếu dụng cụ cắt (số hiệu dao, vị trí ổ tích dao,cơ cấu kẹp dao, dữliệu công nghệ n, v, s)

Ngôn ngữ lập trình NC cho máy NC, CNC gồm hai cấp

- Cấp thấp: Lập trình cơ sở bằng ngôn ngữ điểu khiển số (mã ISO)

- Cấp cao: Lập trình nâng cao bằng ngôn ngữ APT (công cụ lập trình tự

động)

So sánh trên cơ sở tơng ứng lập trình gia công NC và lập trình trên máy vitính theo hai cấp ngôn ngữ lập trình :

- Lập trình trên mã ISO tơng ứng với lập trình trên máy vi tính với ngôn ngữASSEMBLER

- Lập trình bằng ngôn ngữ APT ơng ứng với lập trình trên máy vi tính vớingôn ngữ thuật toán nh C, Pascal

Phần mềm của hệ thống điểu khiển số, ứng với quá trình gia công chi tiết cơkhí, cần thiết lập trình gia công NC gồm:

- Hệ thống điều khiển số NC-OS có chức năng điểu khiển quá trình giacông thông qua các tệp chơng trình dùng mã hoá ISO Phần mềm hệ điểu hànhNC-OS của máy công cụ NC kế thừa toàn bộ phần mềm sẵn có của hệ vi tính

IBM-PC-XT/AT Ví dụ: Hệ điều hành PC-MS-DOS và chơng trình hệ thốngkhác nh BASIC, TASM, EDLINE Phần cơ bản nhất của hệ CNC-DOS là hệ điềuhành theo thời gian thực gồm các chơng trình hệ thống của hệ CNC thay thế thaotác của thợ đứng máy.

- Th viện các chơng trình điều khiển máy đợc lu chữ và phân loại theo dạngchi tiết gia công

- Phần mềm tự động hoá lập trình chuẩn bị công nghệ đợc viết cho ngônngữ lập trình công nghệ APT nhằm hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho ngời lậptrình công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy công cụ NC, CNC và hệ thốnggia công cấp cao (trung tâm gia công, hệ thông gia công linh hoạt FMS)

Mã ISO cơ bản: Tiêu chuẩn quốc tế ISO8938 quy định một bộ cốt mã chocác máy NC để điều khiển quá trình gia công các chi tiết cơ khí Các hãng chếtạo máy công cụ NC, CNC sử dụng mã ISO có hiệu chỉnh để giữa bản quyềntrong sử dụng máy của hãng Các tiêu chuẩn quốc gia đều dựa trên tiêu chuẩnquốc tế ISO/DIS6983 và ISO?6983

Ví dụ: Hệ cốt mã của ngôn ngữ lập trình NC theo tiêu chuẩn Đức DIN66025.

Ký tự Chức năng điều khiển Ký tự Chức năng điều khiển

A Chuyển động quay xung

quanh trục X

R Chuyển động thẳng đứng 3

Song song với trục Z

B Chuyển động quay xung

D Ghi kích thớc bù dao (hiệu

chỉnh dao khi dao mòn)

U Chuyển động thẳng đứng 2

Song song với trục X

E Bớc tiến dao thứ hai

mm/phút

V Chuyển động thẳng đứng 2

Song song với trục Y

F Bớc tiến dao thứ hai

I Tham số /bớc nội suy

Song song với trục X

Z Chuyển động cơ bản (thẳng)

Theo trục Z

J Tham số /bớc nội suy

Song song với trục Y

M Chức năng phụ trợ

K Tham số /bớc nội suy

Song song với trụcZ

N Số thứ tự câu lệnh

O (Tuỳ theo hãng chế tạo) L (Tuỳ theo hãng chế tạo)

Tổng quan về các ngôn ngữ lập trình công nghệ:

Ngôn ngữ APT do Học viện công nghệ MIT triển khai trên hệ thống lậptrình NC từ tháng 6 năm 1956, ngày nay đợc sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ để lậptrình theo quỹ đạo gia công, có tiềm lực mạnh về hình học, khi lập trình quỹ đạoliên tục có thể điều khiển trên năm trục chuyển động

Ngôn ngữ SPLIT: Có thể điều khiển năm trục chuyển động, dùng để lập quỹ

đạo Ngôn ngữ này có bộ hậu sử lý đợc xây dựng bên trong chơng trình Mỗimáy công cụ đợc sử dụng một bộ SPLIT riêng Ngôn ngữ AUTOSPOT (hệ thống

định vị tự động) do hãng IBM triển khai năm 1962 cho lập trình điểm

Ngôn ngữ COMPACT II là một chơng trình hoàn chỉnh của hãng M.D.S.Icông ty hệ thống dữ liệu gia công trong tập đoàn ANN ARBOR ở bangMichigan Hoa Kỳ hãng này cho thuê hệ thống ngôn ngữ COMPACT II trên cơ

sở phân chia thời gian sử dụng

Ngôn ngữ ADAPT (phần mềm phỏng theo APT) có một số phần mềm lậptrên dựa trên chơng trình APT, do hnãg IBM triển khai theo hợp đồng với khôngquân Hoa kỳ, dùng trên máy tính nhỏ và không mạnh bằng APT, dùng để lậptrình thông thờng và lập trình quỹ đạo

Ngôn ngữ EXAPT (phát triển tập hợp con của APT) đã đợc chiển khai ở

Đức năm 1964, dựa trên ngôn ngữ APT có ba phiên bản sau:

EXAPT I - Để điều khiển vị trí khoan và phay thẳng

EXAPT II - Để điều khiển gia công khi tiện

EXAPT III - Để điều khiển các nguyên công có quỹ đạo hạn chế

Có thể nói ngôn ngữ APT là ngôn ngữ đại diện cho phong cách lập trình giacông, đợc sử dụng rộng rãi nhất và đợc bổ xung ngay càng hoàn thiện

II.10 Đặc điểm của ngôn ngữ APT:

- Tơng đơng với tiêu chuẩn DIN66246, DIN 66215

- Đợc dùng để lập trình gia công NC với trợ giúp của máy tính

- Hệ lệnh sử dụng cho hệ thống điều khiển số ứng với các phơng pháp giacông: Tiện , phay , ….

- Ngôn ngữ APT không nhng là ngôn ngữ điều khiển số mà còn là chơngtrình máy tính để tính toán vị trí của lới cắt theo câu lệnh APT

- Ngôn ngữ APT là hệ thống trong không gian 3 chiều, điều khiển đồng thời

5 trục, có hơn 400 từ khoá

Để lập trình gia công NC bằng ngôn ngữ APT trớc hết phải định nghĩa bềmặt gia công, định hớng dụng cụ cắt đến điểm định vị và dịch chuyển dụng cụtheo bề mặt gia công để thực hiện các nguyên công

Có 6 loại câu lệnh trong chơng trình NC theo ngôn ngữ APT:

- Các câu lệnh định nghĩa ban đầu

- Các câu lệnh dịch chuyển

- Các câu lệnh mô tả nguyên công

- Các câu lệnh phụ trợ nguyên công

- Các cấu trúc điều khiển

- Các câu lệnh tính toán

II.11 Hệ thống dụng cụ cho máy điều khiển số.

Hệ thông dụng cụ phù hợp cho các máy công cụ NC phải đảm bảo tính chấtvạn năng và linh hoạt, phải thực hiện đợc mọi công việc gia công, phải có độcứng vững cao, phải đạt đợc năng suất bóc phoi cao và có chi phí gia công chấpnhận đợc

Chơng II: Cấu trúc của máy công cụ điều

khiển số (NC, CNC)

I Chức năng của máy điều khiển số (NC,CNC)

Để thực hiện gia công dự kiến trên máy, máy phải có đầy đủ các trang thiết

bị kỹ thuật đảm bảo các chức năng sau đây

I.1 Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tơng đối Dao, Chi tiết theo một chơng trình xác định.

I.1.1 Chuyển động đảm bảo tốc độ cắt hay năng lợng tạo hình

Dụng cụ cắt có thể đợc

- Truyền một chuyển động tạo ra tốc độ cắt trực tiếp

- Truyền một chuyển động chạy dao với tốc độ nhỏ hơn và theo một hớngkhác với hớng tốc độ cắt

- Truyền động đồng thời cả hai tốc độ cắt và chạy dao theo phơng án tổ hợp

- Giữ cố định trong các phơng án chuyển động nói trên đợc chuyền cho chitiết gia công

- Công suất đảm bảo cho năng lợng tạo hình thay đổi trong một phạm virộng từ vài trăm W đến vài trăm KW

I.1.2 Chuyển động chạy dao

Để đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công trong mộtquỹ đạo tơng đối giữa chúng Những quỹ đạo này phụ thuộc vào biên dạng củabản thân dụng cụ cắt và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho chi tiết gia công Côngsuất chuyển động chạy dao thay đổi trong vài KW, trừ trờng hợp các máy giacông có kích thớc lớn

Tất cả các truyền đọng nói trên đều thực hiện bởi các động cơ riêng biệt,

đ-ợc điều khiển hoạt động độc lập với nhau

I.2 Quá trình cấp dao.

Các thế hệ máy công cụ điều khiển số ngày nay đợc trang bị hệ thông cấpdao hoàn chỉnh, trong đó quá trình cấp dao và chuyển đổi dụng cụ đều đợc thựchiện hoàn toàn tự động

Một nhóm dao đợc lựu chọn theo những nhiệm vụ công nghệ dự kiến trớc,

đợc tập hợp vào cùng một ổ tích dao, từ ổ tích dao, từng con dao đợc chuyển đếncho cơ cấu kẹp qua các tay máy đổi dao, đảm bảo vừa cắt ra và thay dao mới vào

vị trí kẹp liên tục trong quá trình gia công

ổ tích dao dạng đĩa ổ tích dao dạng xích

Hốc chứa dao

Dao Dao

Hốc chứa dao

ROBOT chi tiết

I.3 Quá trình cấp chi tiết.

Máy công cụ điều khiển số đợc phân ra làm hai nhóm máy với quá trình cấp

công:

Nhóm này có chi tiết quay: Với nhóm máy này thờng thì việc thay chi tiếtgia công bao gồm tháo chi tiết gia công ra và lắp chi tiết cha gia công vào đợcthực hiện bởi một Robot gắn liền với thân máy Kết cấu của máy khi này phụthuộc vào chuyển động mà ta yêu cầu Robot thực hiện Các chi tiết cha gia côngcũng nh các chi tiết đã gia công đợc đa trên giá di động dạng băng tải, hoặc đặttrên máng dẫn đảm bảo sự dịch chuyển của chúng theo nguyên tắc trọng lực.Nhóm máy có dao quay: Với nhóm máy này các chi tiết đợc gá lắp cố địnhtrên các bàn gá chuẩn, các bàn gá chuẩn này đợc đặt trên băng tải và chuyển daocho bàn máy một cách tự động Việc chuyển dao giữa băng tải và bàn máy cũng

đợc thực hiện bởi Robot

I.4 Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm mát.

Việc bôi trơn các cơ cấu chuyển động và làm mát chúng đợc thực hiệnthông qua các chơng trình điều khiển, các điều kiện trụ trợ trong mỗi bớc giacông trong quy trình công nghệ này đợc quan tâm khi lập trình nh các thông sốcắt gọt khác

Việc làm sạch thờng đợc thực hiện tự động tại các thời điểm thích hợp nhcác giai đoạn đổi dao, đổi gá lấp hoặc đôỉ bàn kẹp

Máy công cụ điều khiển số thờng đợc trang bị hệ thống khai thác phoi cắthoặc phế liệu, phế thải một cách tự động

II Cơ cấu đẫn hớng của máy công cụ điều khiển số

Cơ cấu dẫn hớng của máy công cụ điều khiển số phải đảm bảo hai chứcnăng cơ bản sau:

- Độ chính xác dẫn động các bàn xe dao và bàn máy

- Khả năng chịu lực trong quá trình cắt gọt

II.1 Yêu cầu chất lợng đối với cơ cấu dẫn hớng của máy công cụ điều khiển số.

Để đảm bảo các chứ năng kĩ thuật cơ câu dẫn hớng của máy công cụ điềukhiển số thì cơ cấu này phải có yêu cầu sau:

- Có độ cứng vững tốt đối với các lực làm việc

- Lực đối diện với lực chuyển động của bộ phận dẫn hớng cần phải nhỏ vàthay đổi ít theo tốc độ dịch chuyển

- Cần phải có độ giảm chấn trên các phơng truyền động

Trong nhiều trờng hợp các bàn xe dao chuyển động với tốc độ thấp Cảnhững chuyển động thấp nh vậy cũng phải đợc điều khiển và điều chỉnh chínhxác Chất lọng của các dịch chuyển này phụ thuộc lớn và quan hệ giữa lực ma sát

và tốc độ Trong những trờng hợp mhất định một số dao động thực đợc duy trì,

chùm nên vùng tốc độ của chuyển động Dao động này có thể có giá trị triệt tiêu

đợc giá trị tốc độ thấp bằng cách hòa nhập dịch chuyển chậm vào bản thân quátrình dao động

Sự tăng của hệ số ma sát trong quan hệ với tốc độ dịch tốc chuyển

I : Cơ cấu dẫn hớng có cặp vật liệu gang/gang đợc bôi trơn

II : Cơ cấu có cặp vật liệu Compossit dán trên thép

Các đặc tính quan hệ giữa ma sát và tốc độ cho phép xác định và các tốc dộchậm hợp lý Tại đó lực ma sát của cặp bề mặt có dịch chuyển tơng đối, có tốc

độ thấp Mặt khác ta cần quan tâm đến tiêu chuẩn lựa chọ các cơ cấu dẫn hớng,chế độ ma sát, chế độ vật liệu bôi trơn, nhằm chánh mất hút dịch động chậm nóitrên

II.2 Các dạng cơ cấu dẫn hớng của máy công cụ điều khiển số.

II.2.1 Cơ cấu dẫn hớng ma sát khô hay ma sát nửa ớt.

Đây là cơ cấu dẫn hớng đầu tiên đợc áp dụng trong ngành cơ khí Bềmặt tiếp xúc chính là bề mặt chịu tác động của lực ma sát trực tiếp hoặcgián tiếp qua màng dầu bôi trơn định kỳ Các cơ cấu này có chất lợng cao

về độ cứng vững và độ hút rung động Tuy nhiên chỉ những bề mặt bôi trơn

là đạt đợc tuổi thọ yêu cầu

Ngày nay vật liệu mới đợc ứng dụng vào việc chế tạo các cơ cấu dẫnhớng tuy nhiên cũng không thể tránh mòn đáng kể khi làm việc trong điềukiện ma sát khô

Một số vật liệu composite (PTFE) cho phép giảm đợc hệ số ma sátdừng Những cơ cấu dẫn hớng chế tạo bằng vật liệu này thờng có một độ hởchức năng khi lắp ráp kết cấu Chúng loại trừ đợc hiện tợng cản, do trongkết cấu có sử dụng các tấm trợt dạng bi hoặc con lăn ở trờng hợp này khe

hở hình thành trong lúc dịch chuyển sẽ tạo ra một màng dầu động học, nhờ

đó hệ thống tránh đợc hiện tợng quá tải Chất lợng dầu bôi trơn đóng một

vai trò quan trọng và thờng thực hiện bôi trơn bằng dòng dầu có áp lực,ngay cả trong quá trình hoạt động hay phanh hãm Ta thờng sử dụng loạidầu bôi trơn có phụ gia dính kết nhằm giảm hệ số ma sát.

Các cơ cấu dẫn hớng này đợc ứng dụng chủ yếu trên các máy công cụ

điều khiển số hạng nhỏ với đặc tính cơ bản là lực dịch chuyển nhỏ, hệ số

ma sát thấp Độ cững vững của hệ thống tăng lên khi đờng kính của con lăntăng lên hoặc số lợng phần tử lăn tăng Khi sử dụng hệ thống dẫn hớng loạinày phải lấy hệ số quá tải tăng lên đủ lớn để đợc độ cứng vững ổn định Cáccơ cấu dẫn hớng này phải thờng xuyên đợc bảo dỡng, kiểm tra, căn chỉnhcác khe hở có thể dẫn đến các phản lực ở mặt bên, hạn chế khả năng hoạt

Các đặc tính của cơ cấu dẫn hớng thuỷ tĩnh và nguyên tắc hoạt động:

- Không có sự tiếp xúc giữa chi tiết dẫn hớng và chi tiết đợc dẫn

hớng do đó không dẫn đến hiện tợng mòn chi tiết dẫn hớng

- Hệ số ma sát tăng cùng với tốc độ dịch chuyển (f = 0 khi v = 0)

vì vậy đây không phải là u điểm của hệ thống cơ cấu này

- Có độ cứng vững cao và khả năng giảm chấn tốt

Các đặc tính này có thể tính toán trớc một cách chính xác, nhng hệthống này có thể bị nóng lên, vì vậy cần phải tính đến khả năng nàycủa hệ thống

Để giữ đợc khe hở ổn định giữa các phần tử hoặc độ thẳng của cácphần tử dẫn động ta có thể thiết kế thêm các phần tử phụ trợ

P= hằng số P= hằng số

Để hệ thống hoạt động cần có một cơ cấu sinh ra áp lực dầu, đó là cácmáy bơm thuỷ lực Ngoài ra cần phải có hệ thống đờng ống để dẫn dầu vào

và dầu ra khỏi hệ thống tới bể dầu

Hệ thống này đợc sử dụng trong các máy công cụ điều khiển số hạngnặng và các máy cần có độ chính xác cao

a, Hệ thốnh cấp dầu áp lực không đổi tiết lu cố định D

b, Hệ thống cấp dầu lu lợng không đổi

c, Hệ thống cấp dầu phụ thuộc kết quả đo chiều dày màng dầu C

d, Hệ thống cấp dầu phụ thuộc đo áp lực

A: Bơm, B: Van chỉnh áp, E: Tiết lu, F: Đo chiều dày màng dầu, P: áplực, Q: Lu lợng

II.2.3.2 Hệ thống khí tĩnh

Đây là hệ thống đợc thiết lập cùng một nguyên tắc với hệ thuỷ tĩnh,chúng ta sử dụng nguồn tác động là dòng khí áp lực cao, tuy nhiên mức độtải trọng đặt lên hệ thống này thờng không cao bằng hệ thống thuỷ tĩnh

Với cùng một kích thớc hệ thống, hệ thống khí tĩnh thờng có độ cữngvững thấp hơn hệ thống thuỷ tĩnh Ưu điểm của hệ thống này là không cần

đờng ống dẫn ngợc Trong thực tế hệ thống này đợc sử dụng cho các máy

điều khiển số có đọ chính xác cao và không đòi hỏi độ dao động và tảitrọng lớn

III Các xích động học của máy công cụ điều khiển số:

Các đặc điểm cơ bản của hệ thống máy công cụ điều khiển số:

Tất cả các đờng chuyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máycông cụ điều khiển số đều dùng những nguồn động lực riêng biệt, bởi vậycác xích động học chỉ còn hai loại cơ bản sau:

- Xích động học công suất cắt gọt

- Xích động học của chuyền động chạy dao

Việc tính toán thiết kế, chế tạo đợc thực hiện theo môđun hoá

Thông thờng các xích cắt gọt bắt đầu từ một động cơ cóa tốc độ thay

đổi vô cấp, dẫn động trục chính thông qua một hộp tốc độ có từ hai đến bacấp độ, nhằm khuyếch đại các mômen cắt đạt trị số cần thiết trên cơ sở tốc

độ ban đầu của động cơ

Xích động học chạy dao bao gồm các phần tử, các cụm kết cấu đảmbảo các chuyển động của bàn xe dao trên máy công cụ điều khiển số Xíchchạy dao phải thoả mãn một số chức năng sau:

- Truyền động cho các bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy

êm và ổn định

- Thực hiện đợc các thay đổi vận tốc theo chơng trình, xác định

đợc cả về trị số và chiều, không có sự tháo lỏng chi tiết hoặcthay đổi vị trí tơng đối giữa dao và chi tiết gia công

- Cung cấp các lực cần thiết để thắng các thành phần lực cắt theo

chiều chuyển động

- Trong trờng hợp cần thiết, các bộ phận nào đó cần phải đảm

bảo nhiều chức năng đo lờng các dịch chuyển của bàn xe dao

Để thoả mãn hai yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao

động riêng lớn nhất theo điều kiện có thể tính ngay từ đầu nguồn động lựccủa xích

Giả định rằng khối lợng của bàn máy và chi tiết gia công là một dữkiện, ta cố gắng dùng những cơ cấu có quán tính nhỏ nhất có thể, đồng thời

có độ cứng vững cao nhất

Nh vậy ta nhận thấy lý thuyết tính toán thiết kế động học các xíchtruyền động trong máy công cụ vạn năng thông thờng không còn ý nghĩanhiều đối với máy công cụ điều khiển số Những nguyên tắc nh truyền dẫnvô cấp, truyền dẫn độc lập và nguyên tắc môđun hoá các kết cấu là nhữngnguyên tắc cơ bản cho tính toán thiết kế máy công cụ điều khiển số ở máycông cụ điều khiển số, ta quan tâm nhiều đến các cụm kết cấu cụ thể và đầu

t nghiên cứu có chiều sâu cũng nh ứng dụng nhanh nhất các tiến bộ kỹthuật trong khi chế tạo các môđun

III.1 Các cụm kết cấu quan trọng.

III.1.1 Cụm kết cấu vít me đai ốc bi

Đây là cụm kết cấu đợc dùng nhiều trong xích động chạy dao củamáy công cụ điều khiển số, và hầu hết các bộ vít me này hoạt động có ứnglực, và các ứng lực này đợc tạo ra để khử các khe hở ngợc chiều và tuyếntính hoá đờng đặc tính tải trọng trong vùng tải trọng yếu

Các kết cấu cụm vít me đai ốc bi thờng hạn chế về chiều dài trục vít

me, khi chiều dài vít me khoảng 3 hoặc 4 m khó có thể thực hiện đợc cáctốc độ chuyển dịch cao

Truyền động quay đợc truyền cho vít me theo một trong số các phơng

án sau đây:

- Thông qua một hộp tốc độ gồm có bộ chuyển bánh răng, trong

đó phải dùng các kết cấu khử đợc độ hở ăn khớp và dẫn động ởtốc độ cao

- Dựa vào khoảng cách giữa hai khối tựa, sử dụng bộ truyền đai

(có tỷ số giảm tốc lớn) đợc dẫn động bởi các động cơ có vậntốc chậm

- Dùng các khớp nối trực tiếp vào trục của động cơ dẫn động

Kết cấu này đợc áp dụng ở các máy công cụ điều khiển số cỡ lớn vớihành trình chạy dao dài Đây là kết cấu khắc phục đợc hạn chế về tốc độcao khi hành trình dài của trục vít me đai ốc bi, tuy nhiên phải khử khe hở

ăn khớp của bánh răng tốt Thông thờng ngời ta chế tạo hai xích động đồngnhất theo những hớng ngợc nhau trên thanh răng Các tốc độ dịch chuyểnchậm của bàn máy yêu cầu bánh răng quay với tốc độ thấp, vì vậy phải tạo

ra hộp giảm tốc để tạo ra vùng quay với tốc độ thấp này

(a) Chạy dao bằng vít me đau ốc bi

(b) Chạy dao bằng thanh răng bánh răng

C: Thanh răng nối liền với bàn máy

Cụm phát động ở máy công cụ điều khiển số truyền động cho các xích

động là các động cơ điện đợc điều chỉnh tốc độ quay

III.2.1 Động cơ điện một chiều

Động cơ tốc độ cao: Đây là loại động cơ một chiều có tốc độ cao,quán tính nhỏ và hiệu ứng nhiệt động nhỏ Động cơ này thờng truyền động

qua hộp giảm tốc trớc khi vào trục vít me Hầu hết các động cơ này có bộphận cảm ứng là các nam châm vĩnh cửu.

Động cơ tốc độ thấp: Đây là động cơ điện một chiều có tốc độ thấp,quán tính nhỏ tuỳ theo mức tăng của chiều dài/ đờng kính, nhng chúng chịuứng lực lớn Truyền động của động cơ có thể truyền trực tiếp đến trục vít

me qua khớp nối trục Loại động cơ này cũng có bộ phận cảm ứng là namchâm vĩnh cửu nhng có mật độ đờng sức lớn do đó tạo ra mômen quay ổn

định

III.2.2 Động cơ điện xoay chiều

Chúng ta thờng gặp các động cơ không đồng bộ đi kèm các bộ biếntần số để điều khiển tốc độ động cơ Hệ thống này ngày càng hoàn thiện vàkhông kém các đặc tính của động cơ một chiều

III.2.2.1 Động cơ bớc

Động cơ bớc chạy điện thuần tuý: Đây là loại động cơ với hệ thốngcực là nam châm vĩnh cửu trong các khoảng tần số tơng đối bé (< 1000Hz) Công suất của nó chỉ có thể dịch chuyển các bàn máy của máy nhỏ vớitốc độ không cao khoảng vài m/phút

III.2.2.2 Động cơ SERVO

Động cơ này sử dụng dòng xoay chiều đợc nắn dòng và thay đổi mứcnăng lợng dựa theo tín hiệu điều khiển Động cơ có tỷ số mômen kéo vàquán tính cao cho phép tăng tốc nhanh

IV Bộ nội suy

Trong thực tế gia công, ta cần phải tạo ra các biên dạng phức tạp mà

đứng về phơng diện hình học nó là tập hợp vô số các điểm có toạ độ đợcxác định theo một hàm số xác định nào đó Để tạo ra mối liên hệ giữa các

điểm đó, ngời ta ứng dụng kỹ thuật điện tử gọi là bộ nội suy

Bộ nội suy có nhiệm vụ tạo ra các quy luật chuyển động của cơ cấuchấp hành hai điểm chuyển tiếp Đại đa số các máy NC sử dụng thiết bị nộisuy tuyến tính hoặc tuyến tính cung tròn Trong các máy CNC hiện đại có

bộ xử lý trung tâm thực chất là một máy vi tính (Micro Computer) chophép tăng tính vạn năng của bộ điều khiển nhờ điều chỉnh mềm các quyluật điều khiển

Để sinh ra một đờng cong trên máy điều khiển theo chơng trình số,giữa các chuyển động trên từng toạ độ đơn lẻ phải có một quan hệ hàm số(điều khiển phi tuyến) Các điểm tựa phải đạt đến mức dày đặc, sao cho đ-ờng cong đợc mô tả một cách chính xác và không có một vị trí nào vợt rangoài đờng cong cho phép Trái với các hệ điều khiển đơn giản dạng điểm

và đờng, số dữ liệu cần thiết tăng rất lớn (ví dụ : Cho một vòng tròn bánkính 100 mm dung sai đòi hỏi tới 20000 điểm) Việc sản sinh một số lớn

điểm nh vậy chỉ có thể giải quyết bằng máy tính ở đây đờng cong đợc

ch-ơng trình hoá bằng các điểm tựa cách xa nhau và máy tính hoặc bộ nội suy

sẽ sản sinh ra các điểm trung gian theo một hằng số toán học nhất định Bộnội suy thực chất là một máy phát hàm số, nó đa ra các lệnh thích hợp vớicác điều khiển ban đầu, điều khiển chạy dao trên các toạ độ riêng lẻ trùmlên quỹ đạo cong theo mong muốn Bộ nội suy về cơ bản là một máy tính

đơn chiếc tuỳ bộ nội suy nằm trong tủ của máy, tức là xử lý số liệu bêntrong hay nằm ngoài máy xử lý số liệu bên ngoài, ta gọi chúng là bộ nộisuy trong hay bộ nội suy ngoài

ở bộ nội suy ngoài, các thiết bị xử lý số dùng vào việc chơng trìnhhoá nhằm bảo nhiệm luôn chức năng nội suy Trong trờng hợp này vậtmang chơng trình phải chứa thông tin toàn bộ các vật riêng lẻ của đờngcong Vật mang tin chỉ có thể là băng từ hoặc chúng chỉ có thể nối ghép vớimột máy tính trực tiếp, không cần bộ nhớ trung gian (vận hành theo nguyêntắc on-line) Ưu điểm của bộ nội suy ngoài là ở chỗ bộ nội suy có khả năngphục vụ nhiều máy (nguyên tắc điều khiển DNC) và tiêu hao trên bản thânmỗi máy giảm đáng kể

Nội suy trong đòi hỏi mỗi máy phải thoả mãn mỗi một cụm điện toánriêng biệt Chỉ có những điểm tựa mang tính chất đặc trng của đờng congcũng nh các dữ liệu về nội suy là chơng trình nào Vì vậy, ngay cả các ph-

ơng tiện cổ điển là băng đục lỗ cũng đủ là vật mang tin Bộ nội suy trongcũng sản sinh ra vô số các điểm trung gian Tốc độ tính toán đợc xác địnhbởi tốc độ chạy dao trên máy công cụ

Sử dụng phơng pháp nào phụ thuộc vào vấn đề của tính kinh tế cũng

nh của thiết kế kỹ thuật và đợc xác định trớc hết bởi phạm vi của thiết bị

điều khiển số Đến nay các máy NC đều làm việc phổ biến với bộ nội suytrong Tuy nhiên trong hệ thống gia công điều khiển số lớn hơn thì việc

điều khiển trực tiếp nhờ một máy tính xử lý quá trình tỏ ra kinh tế hơn, máytính này cũng thực hiện chức năng nội suy ngoài Về mặt kỹ thuật, vấn đềnội suy có thể giải quyết bằng các thiết bị điện toán làm việc theo kiểu tơng

tự Bộ nội suy làm việc theo kiểu tơng tự thì đơn giản trong chế tạo nhngchứa đựng nhiều nhợc điểm của kỹ thuật tơng tự, nhất là độ chính xác hạnchế Do vậy khoảng cách các điểm tựa phải dày đặc hơn so với bộ nội suy

lµm viÖc theo kiÓu sè C¸c thiÕt bÞ lµm viÖc kiÓu t¬ng tù phæ biÕn næi tiÕng

lµ dïng mét m¹ng líi biÕn ¸p ®Ó s¶n sinh ra hµm sè

Do sù ®ßi hái cã ®é chÝnh x¸c cao cho nh÷ng chiÒu dµi ®o¹n néi suylín, ngµy nay chØ cßn bé néi suy lµm viÖc theo kiÓu sè

C¸c hµm sè cÇn s¶n sinh tõ bé néi suy chñ yÕu lµ c¸c ®êng th¼ng vµc¸c ®êng cong §ã lµ c¸c biªn d¹ng cña c¸c kÕt cÊu thêng dïng VÒ mÆttÝnh to¸n cßn cã nh÷ng u ®iÓm lµ khi quan t©m ®Õn nh÷ng sai lÖch cñadông cô c¾t (b¸n kÝnh dao tiÖn) c¸c kho¶ng c¸ch ®èi xøng gi÷a cã gi¸ trÞngang b»ng

Sù tÝnh to¸n mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®iÓm cã to¹ ®é X, Y, Z thêng ®îcm« t¶ theo hai d¹ng:

- Th«ng qua tÝnh to¸n trùc tiÕp, trong ®ã ®êng cong ®îc ®a ra bëi

hµm to¸n häc d¹ng:

f(x,y,z) = 0

ë ®©y sau mçi bíc néi suy ®îc kiÓm tra xem vÞ trÝ thùc hiÖn míi sovíi ®êng cong ®a ra cã sai lÖch kh«ng, sai theo híng nµo sau ®ã ®îc ®iÒuchØnh tiÕp theo, ®îc thùc hiÖn theo to¹ ®é nµo vµ hêng nµọ

- Tr×nh bµy c¸c th«ng sè cña ®êng cong lµ hµm theo thêi gian thùc

lÎ th«ng qua tæng vi ph©n Ph¬ng ph¸p nµy ®îc gäi lµ ph¬ng ph¸p ĐĂDigital Diffeenzen Analyer) hoÆc ph¬ng ph¸p ĐS (Digital DiffeenzenSumutor)

IV.1 Néi suy tuyÕn tÝnh thep ph¬ng ph¸p ĐA

Néi suy tuyÕn tÝnh hay néi suy ®êng th¼ng lµ d¹ng néi suy mµ dông

cô chuyÓn tõ ®iÓm xuÊt ph¸t tíi ®iÓm ®Ých theo mét ®êng th¼ng kh«ng songsong víi bÊt kú trôc ch¹y dao nµọ

Ta xÐt ®o¹n th¼ng cã chiÒu dµi L trong hÖ to¹ ®é OXY cÇn ®îc ®i quatrªn nã víi tèc ®é ch¹y dao kh«ng ®æi V §Ó tÝnh to¸n sè cho nh÷ng ®iÓmtrung gian ta chän c¸ch diÔn ®¹t

x = x0 + ∑ Vx Δ t

Trong đó Lx /L hoặc Ly/L là độ dốc của đoạn thẳng thành phần.

V: Tốc độ chạy dao không đổi

ft : Tần số chu kỳ do máy tính đa ra

Nhịp gia tăng Δ x, Δ y xác định bằng tính toán và không đồng

nhất với đoạn dịch chuyển đơn vị (đơn vị dịch chuyển trên máy là Δ xm và

Δ ym) Chúng phải nhỏ hơn một cách thích hợp với các giá trị này Các gia

số sẽ đợc cộng lại trong một bộ ghi và mỗi lần bộ này phát ra một xung làkhi tổng các gia số vợt quá một đợn vị dịch chuyển máy Δ xm hoặc Δ

ym theo đó chuyển động chạy dao đợc chuyển động một bớc Bằng cách này

có thể đảm bảo nội suy không có vị trí nào về mặt tính toán vợt quá giớihạn 1 đơn vị dịch chuyển trên máy Việc tạo ra Δ x và Δ y nhỏ hơn Δ

xm hoặc Δ ym có thể thực hiện bằng cách đơn giản, chẳng hạn đẩy sang

trái hoặc đẩy phần sai lệch vị trí sang phải sao cho xuất hiện một giá trị < 1