Sử Dụng CARD PCL832 Điều Khiển Máy CNC ( Kèm File Orcad, Program, Setup)

Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC Computerized Numerical Control đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu - 8

PHẦN I: THAM KHẢO LÝ THUYẾT Chương I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC MÁY CNC - 10

A MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ - 10

I Máy công cụ điều khiển theo chương trình số( CNC) 10 II Các dạng điều khiển khác - 12

1 Điều khiển trực tuyến DNC - 12

2 Điều khiển thích nghi AC - 14

3 Hệ thống gia công linh hoạt FMS - 16

III Đặc điểm cấu trúc của máy CNC - 17

IV Lập trình cho máy CNC - 20

B CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH TRÊN MÁY CNC - 23

I Hệ toạ độ - 23

1 Điểm zero chương trình - 23

2 Điểm khởi hành - 24

3 Hệ toạ độ gia công - 24

4 Điểm chuẩn - 25

5 Lập trình theo toạ độ tuyệt đối và theo toạ độ gia số 25 II Điều khiển đường dịch chuyển trên máy CNC - 26

3

1 Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí - 26

2 Các phương pháp đo - 27

a Phương pháp đo vị trí bàng đại lượng tương tự - 27

b Phương pháp đo vị trí bàng đại lượng số - 27

c Phương pháp đo vị trí trực tiếp - 28

d Phương pháp đo vị trí không rực tiếp - 29

e Phương pháp đo vị trí tuyệt đối - 30

f Phương pháp đo vị trí theo chu kỳ - 30

g Phương pháp đo vị trí kiểu gia số - 31

3 Các dụng cụ đo vị trí - 31

a Dụng cụ đo vị trí kiểu tương tự - 31

b Dụng cụ đo vị trí kiểu số - 33

4 Các loại dịch chuyển - 40

a Điều khiển dịch chuyển điểm - 40

b Điều khiển đoạn hay đường thẳng - 40

c Điều khiển biên dạng tuyến tính và phi tuyến trong mặt phẳng hay trong không gian - 40

C CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC - 41

I Bảng mã điều kiện dịch chuyển G - 41

II Ý nghĩa một số chức năng - 44

1 Chọn mặt phẳng - 44

2 Thời gian duy trì - 50

3 Kiểm tra dừng chính xác - 50

4 Mode kiểm tra dừng chính xác và mode gia công cắt 51 5 Lập trình điểm zero tuyệt đối - 51

6 Hệ toạ độ chi tiết - 52

4

7 Thiết lập hệ toạ độ cục bộ - 52

8 Thay đổi hệ thống đo lường Inch/ met - 53

9 Bù trừ chiều dài dao - 53

10 Bù trừ Offset dao theo chiều dịch chuyển - 53

11 Bù trừ dao phía bên trái/ phải - 61

Chương II: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ - 57

I Đặc tính cơ tĩnh của đông cơ một chiều - 57

II Sơ lược các phương pháp điều khiển tốc độ đọâng cơ một chiều - 61

1 Điều khiển điện áp phần ứng - 61

2 Điều khiển từ thông - 62

3 Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông -kích từ - 62

4 Điều khiển điện trở phần ứng - 63

III Khởi động động cơ một chiều - 64

IV Các trạng thái hãm - 65

1 Hãm tái sinh - 65

2 Hãm động năng - 66

3 Hãm ngược - 69

V Hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập có hãm - 70

Chương III: GIỚI THIỆU VỀ CARD PCL-832 I Giới thiệu chung - 72

1 Các đặc điểm chung của Card Pcl-832 - 73

2 Ưùng dụng - 73

5

3 Các đặc điểm chi tiết - 73

4 Tính năng chung - 73

II Cài đặt - 74

1 Thiết lập các DipSwitch và Jumper - 74

2 Bộ nhân ngõ vào - 74

3 Mức ngắt tràn Counter và thời gian DDA - 75

4 Mức trạng thái đợi I/O - 75

III Chức năng các chân giao tiếp ngoài - 76

1 Cổng DB-25( ngõ vào tín hiệu phản hồi) - 76

2 Cổng DB-9 (ngõ ra tín hiệu điều khiển) - 76

3 Kết nối tín hiệu - 77

4 Các đầu Test và các biến trở chỉnh tầm - 77

IV Nguyên lý hoạt động của Card Pcl-832 - 78

1 Phân tích vi phân số - 78

2 Điều khiển vị trí hồi tiếp vòng kín - 79

3 Quá trình hoạt đôïng - 79

4 Thời gian trong chu kỳ DDA - 80

5 Vùng đệm chứa xung DDA - 81

6 Scaling Gain - 81

7 Error Counter - 81

8 Điện áp D/A converter - 82

9 Thanh ghi trạng thái - 82

10 Bộ biến đổi tần số sang điện áp - 83

V Cấu trúc các thanh ghi - 83

1 Chức năng các thanh ghi - 83

2 Nội dung thanh ghi - 84

6

Chương IV: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AUTOCAD VÀ DẠNG

THỨC DXF

I Giới thiệu phần mềm Autocad và dạng thức Dxf - 91

II Cấu trúc file Dxf - 92

PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương I: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I Mô hình - 99

II Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí - 100

III Mạch động lực - 100

1 Khối tạo xung tam giác - 102

2 Khối so sánh - 103

3 Khối xác đinh chiều quay - 104

4 Khối cách ly - 106

5 Sơ đồ nguyên lý mạch công suất và mạch điều khiển 106 Chương II: THIẾT KẾ PHẦN MỀM I Tính toán khi thay đổi hệ toạ độ chi tiết - 107

1 Dùng trong lệnh G92 - 107

2 Dùng trong các lệnh G54-G59 - 107

II Thuật toán giải tìm tâm cung tròn khi dữ liệu đầu vào là điểm đầu, điểm cuối và bán kính - 108

III Tính toán cung tròn khi biết tâm cung tròn và chiều chạy dao - 113

IV Tính toán khi chuyển sang toạ độ cực - 116

7

V Thuật toán bù trừ dao trái /phải - 117

1 Bù dao trái /phải đơn giản - 117

2 Bù dao trái /phải phức tạp - 121

VI Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy dao F 125 VII Di chuyển quãng đường dài L trên một trục với lượng chạy dao F - 125

VIII Di chuyển quãng đường dài L trên ba trục với lượng chạy dao F - 127

VIII Thuật giải di chuyển dao về điểm chuẩn - 129

PHẦN III: PHỤ LỤC A CÁC GIAO DIỆN SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH - 133

1 Giao diện chính - 133

2 Giao diện chuyển mã từ AutoCad sang bảng mã của CNC - 134

3 Giao diện cài đặt thông số cho máy CNC - 135

4 Giao diên chạy máy CNC - 136

B CHƯƠNG TRÌNH - 137

8

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, việc chuyển giao công nghệ trên lĩnh vực máycông cụ và thiết bị điều khiển theo chương trình số CNC cho các xí nghiệp côngnghiệp dân sự và quốc phòng ngày một phát triển Tuy nhiên một vấn đề đặt ralà việc chuyển đổi từ máy cộng cụ thông thường hiện nay sang sử dụng máyCNC rất tốn kém Do đó yêu cầu đặt ra là việc cải tiến các máy công cụ thôngthường thành máy CNC để có thể tiết kiệm chi phí

Đề tài luận văn: “SỬ DỤNG CARD PCL-832 ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC” trình bày một giải pháp cho vấn đề trên Việc sử dụng card Pcl-832 để

điều khiển máy công cụ là nhằm tận dụng những ưu điểm của máy vi tính trong điều khiển tự động Với máy vi tính, ta có thể tạo những chương trình có giao diện dễ sử dụng, có thể chạy mô phỏng…giúp cho việc sử dụng các máy công cụ được dễ dàng hơn và tăng độ chính xác trong quá trình vận hành máy Bên cạnh đó phần mềm đồ hoạ AutoCad ngày càng trở nên phổ biến Vì thế việc thiết kế trước chi tiết cần gia công bằng AutoCad và sau đó thực hiện chuyển sang mã CNC giúp người thiết kế tiết kiệm thời gian rất nhiều và có cái nhìn tổng quan hơn về chi tiết đó.

9

PHẦN I:

THAM KHẢO LÝ THUYẾT

10

1.1.1.1.1.1.1CHÖÔNG I

GIÔÙI THIEÔU SÔ LÖÔÏC MAÙY CNC

1.2 A MAÙY COĐNG CÚ ÑIEĂU KHIEƠN THEO CHÖÔNG TRÌNH SOÂ (CNC)

I MAÙY COĐNG CÚ ÑIEĂU KHIEƠN THEO CHÖÔNG TRÌNH SOÂ (MAÙY CNC):

Laø theâ heô maùy cođng cú ñöôïc ñieău khieơn theo chöông trình vieât baỉng maõkyù töï soâ, chöõ caùi vaø caùc kyù töï chuyeđn dúng khaùc, trong ñoù heô thoâng ñieău khieơncoù caøi ñaịt caùc boô vi xöû lyù µP (Microprocessor) laøm vieôc vôùi caùc chu kyø thôøi giantöø 1 ñeân 20µsvaø coù boô nhôù toâi thieơu 4 Kbyte, ñạm nhieôm caùc chöùc naíng cô bạncụa chöông trình ñieău khieơn soâ nhö: tính toaùn tóa ñoô tređn caùc trúc ñieău khieơntheo thôøi gian thöïc, giaùm saùt caùc tráng thaùi cụa maùy, tính toaùn caùc giaù trò buø tröødao cú, tính toaùn noôi suy trong ñieău khieơn quyõ ñáo bieđn dáng (tuyeân tính vaø phituyeân), thöïc hieôn so saùnh caùc giaù trò mong muoân _ thöïc teâ…

Öu ñieơm cô bạn cụa maùy CNC:

- So vôùi caùc maùy cođng cú ñieău khieơn baỉng tay, sạn phaơm töø maùy CNC khođngphú thuoôc vaøo tay ngheă cụa ngöôøi ñieău khieơn maø phú thuoôc vaøo noôi dung chöôngtrình ñöôïc ñöa vaøo maùy Ngöôøi ñieău khieơn chư chụ yeâu laø theo doõi kieơm tra caùcchöùc naíng hoát ñoỗng cụa maùy

- Ñoô chính xaùc laøm vieôc cao Thođng thöôøng caùc maùy CNC coù ñoô chính xaùcmaùy laø 0.001mm, do ñoù coù theơ ñát ñöôïc ñoô chính xaùc cao hôn

- Chaât löôïng gia cođng oơn ñònh, ñoô chính xaùc laịp lái cao

- Toâc ñoô caĩt cao.Nhôø caâu truùc cô khí beăn chaĩc cụa maùy, nhöõng vaôt lieôu caĩthieôn ñái nhö kim loái cöùng hay goâm oxit coù theơ ñöôïc söû dúng toât hôn

- Thôøi gian gia cođng ngaĩn hôn

11

Các ưu điểm khác:

- Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết kiệm thời gianchỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả trong việc gia công hàng loạt cácsản phẩm nhỏ

- Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí do dừng máy nhỏ

- Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm giảm

- Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ

- Có thể gia công hàng loạt

Nhược điểm:

- Giá thành chế tạo máy cao hơn

- Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao hơn

- Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn

Trình độ hiện tại của máy CNC:

Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý µP Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ và tiến tới đĩa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao.

Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC (Computerized Numerical Control) đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy Dữ liệu nhập vào, nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình.

Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay đã dùng màn hình màu đồ hoạ, độ phân giải cao (có thêm toán đồ và hình vẽ mô phỏng tĩnh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị trên màn hình.

Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép các mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay của một tập đoàn công nghiệp.

12

13

Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng

II CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC:

1 Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control):

DNC là một hệ thống điều khiển trong đó dùng máy tính điều hành trực tiếpnhiều máy công tác điều khiển theo chương trình số Đặc tính cơ bản của hệ DNC làsự nối ghép trực tuyến (online) nhiều máy CNC với một máy tính

Hệ DNC có thể trao đổi thông tin theo theo 2 cách:

Cách 1 : Vận hành BTR (Behind Tape Reader) Thông tin điều khiển từmáy tính sau khi qua bộ phận đọc dữ liệu từ vật mang tin sẽ được truyền vào hệđiều khiển của máy CNC

Cách 2 : Vận hành trực tiếp Máy tính trung tâm gộp luôn các bộ nhớthông tin và bộ nhớ nội suy cũng như các khả năng khác của CNC vào trong máytính Các máy công tác chỉ còn có cụm điều khiển thích ứng và các vòng mạchđiều chỉnh vị trí, ngoài ra giữa chúng còn có một mạch nối ghép thích hợp

Phương án 2 có ưu điểm là hệ điều khiển máy công tác rẻ hơn nhiều (do máy tính chủ đã phụ trách một số công việc) Nhưng do lệ thuộc hoàn toàn vào máy tính chủ nên ít dùng

14

Trong hệ DNC, nhiệm vụ cơ bản của máy tính trung tâm là quản lý tậptrung các chương trình gia công CNC và phân phối đến các máy công tác.

Các chức năng của một hệ DNC:

CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ DNC

Chức năng cơ bản Quản lý chương trình NC

Phân phối dữ liệu NC

Chức năng mở rộng

Sửa chữa dữ liệu NCĐiều chỉnh chương trình NCThu thập và xử lý các dữ liệu hoạt độngChức năng điều khiển cho dòng vật chấtCác chức năng thành phần của quá trình gia công

Quá trình lưu trữ và cập nhật dữ liệu điều khiển số cho từng máy CNCtrong hệ thống có tính tiện lợi, hệ thống và kinh tế

Khả năng quản lý chương trình trong hệ DNC gồm:

- Quản lý các danh mục các chương trình CNC

- Tìm kiếm một chương trình CNC

- Truy cập và khai thác các chương trình CNC

- Lưu trữ các chương trình CNC

- Quản lý các dữ liệu về dao

- Quản lý các dữ liệu về vật liệu gia công

- Quản lý các dữ liệu về đồ gá

2 Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control):

Điều khiển AC đựoc hiểu là sự tối ưu hoá của công nghệ trong quá trìnhgia công, thông qua biện pháp kỹ thuật điều chỉnh tự động

Thông thường, khi gia công một chi tiết, các thông số công nghệ như tốcđộ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt được đưa ra trước một cách xác định.Trong điều khiển AC người ta chỉ đưa vào các giá trị giới hạn xác định của thôngsố công nghệ, ví dụ khi gia công thô, lực cắt cho phép lớn nhất là bao nhiêu, từđó hệ điều khiển AC sẽ kiểm soát các thông số công nghệ sao cho đảm bảo cácgiá trị giới hạn đã khai báo

Thực ra nguyên tắc điều khiển AC không gắn liền với ứng dụng của cácmáy CNC Một mặt các thiết bị số sẵn có trong hệ CNC tạo điều kiện dễ dànghơn sự ghép nối AC vào nguyên tắc điều khiển này, mặt khác do nhu cầu đòi hỏiphải rút ngắn thời gian gia công trên máy CNC mà hệ điều khiển AC có thể làmđược

MÁY TÍNH CHỦBỘ PHẬN NỐI GHÉP

Máy CNC

Dữ liệu từ vật mang tin

Máy CNC

Hệ thống DNC

Quá trình cắt

Đo lường Đo lường

Cụm điều chỉnh phụThích nghi

Đại lượng nhiễu:

Lượng dư gia công Độ bền vật liệuĐộ mòn dụng cụ

Giá trị cần nạp trước cho các đại lượng cơ bản

Điều khiển thích nghi AC cho một quá trình cắt

15

16

Tùy thuộc nhiệm vụ mà hệ điều khiển AC phải thực hiện, người ta phân

ra các hệ:

AC Công nghệ: Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh các đại lượng công nghệ

trong quá trình gia công

AC Hình học: Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh các đại lượng xử lý tạo hình.

ACC (Adaptive Control Constraint _ Điều khiển thích nghi với lực cản):Nhiệm vụ của hệ này là điều chỉnh các đại lượng cắt gọi Ví dụ: lực cắt cần nằmtrong một giới hạn nào đó

ACO (Adaptive Control Optimization _ Điều khiển thích nghi tối ưu hoá):

Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh chất lượng tối ưu hoá của toàn bộ quá trình cắtgọt hay là kết quả điều khiển dựa vào ảnh hưởng của nhiều đại lượng xử lý

Công xuất vận hành

Lực moment quay và moment uốn, tải trọng cho phéo tối đa

Cường độ dao động

Các chức năng phụ

Sử dụng ổn định công xuất máy có bảo vệ quá tải

Công xuất cắt tối đa có bảo vệ máy, dao, chi

tiết

Gia công không có dao động

Chia lực cắt tự động

Theo dõi thời gian dừng

Hành trình chạy dao nhanh(Không cắt chi tiết)

Điều kiện cắt tối ưu

ACC

ACO

Hệ thống điều khiển thích nghi AC về công nghệ

17

3 Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems):

Hệ thống gia công linh hoạt bao gồm một loạt các máy công tác, chủ yếulà các máy CNC, liên kết với nhau bởi các hệ thống điều khiển và hệ thống vậnchuyển cho toàn bộ quá trình, sao cho trong phạm vi giới hạn của hệ thống, mộttrình tự gia công khác nhau cho các chi tiết khác nhau với số lượng khác nhau, cóthể được tiến hành theo thứ tự lựa chọn tự do

Việc điều hành các quá trình tính toán cần thiết cho tất cả các hệ thốngcon trong một hệ thống gia công linh hoạt, tất yếu phải dựa trên cơ sở của cácmáy công cụ CNC vận hành theo nguyên tắc điều khiển DNC

Tính linh hoạt của hệ thống được thể hiện ở các mặt sau:

- Có khả năng sản xuất từ 20 đến 30 loại chi tiết có quy trình gia công khácnhau

- Có khả năng thay đổi nhanh số lượng sản phẩm

- Phí tổn cho việc lập trình thấp

Tùy thuộc vào quy mô cấu trúc, hệ thông sản xuất linh hoạt có thể phân thành các loại sau:

Đơn vị sản xuất linh hoạt (FMU: Flexible Manufacturing Unit):

Đơn vị sản xuất linh hoạt là hệ thống có một máy NC, thông thường là máyCNC với bàn gá dao và bàn thay dao tự động Có khả năng giảm bớt thao tác chongười sử dụng

Tế bào sản xuất linh hoạt (FMC: Flexible Manufacturing Cell)

Nhóm sản xuất linh hoạt bao gồm hai hay nhiều máy NC, tối thiểu là mộtCNC với bàn gá dao và cơ cấu cấp phôi, cấp dao tự động ở từng máy Điều khiểntoàn bộ hoạt động của FMC do máy tính trung tâm thực hiện phối hợp với các mạnglưới vi tính độc lập Phôi được hoàn tất một phần hoặc toàn phần sau khi rời nhómsản xuất linh hoạt Nhóm sản xuất linh hoạt thường dùng cho sản

xuất hàng loạt, sản xuất nhỏ và trung bình

Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS: Flexible Manufacturing System):

1.3 Hệ thống sản xuất linh hoạt bao gồm một hay nhiều nhóm sản xuất linh hoạt có hệ thống vận chuyển tự động được điều khiển bằng máy tính Điều khiển toàn bộ hệ thông là máy tính điện tử trung tâm Hệ thống sản xuất linh hoạt thường dùng cho sản xuất trung bình và lớn.

Hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM: Computer Integrated Manufacturing):

Với sự phát triển của hộ máy NC như CNC, DNC, các hệ thống FMC,FMS, kỹ thuật người máy và hệ thống phần mềm điều khiển tự động của máytính điện tử đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM) vào năm

1978 Hiện nay CIM chỉ phát triển ở các nước có nền công nghiệp phát triển

18

CIM là một hệ thống sản xuất xử dụng trí tuệ nhân tạo tổng hợp ở trìnhđộ cao các thiết bị sản xuất, các hệ thống thông tin, các phần mềm điều khiểnđể thự hiện một quá trình công tác tự động.

CIM đứng về mặt xử lý :

- Nó là một tổng hợp các hệ thống thiết kế và kiểm tra tất cả các tài nguyêncủa quá trình sản xuất

- Là một phương tiện phục vụ cho việc tự động hoá thu thập thông tin giữa cáchệ thống máy tính và sử dụng nó cho việc hình thành một hệ thống phản hồikín để thiết kế và điều khiển

CIM đứng về mặt phần cứng:

- Gồm nhiều đơn vị gia công dùng cho từng mục đích riêng biệt hoặc xây dựngthành một hệ thống sử dụng cho một mục tiêu

- Các hệ thống băng tải nối liền các đơn vị gia công

- Hệ thống cấp phôi và cấp dao tự động

- Máy tính điện tử trung tâm

Sự khác biệt giữa một máy CIM và NC là trình độ tự động hoá tổng hợpcủa các quá trình công tác Ở máy NC tự động hoá thì thực hiện trên từng phầncông việc, không có mối quan hệ trực tiếp giữa các khâu công tác của nhữngmáy độc lập Ở CIM, các đơn vị gia công thực hiện từng phần công việc có liênquan chặt chẽ với nhau tạo thành một quá trình sản xuất tổng hợp Mối quan hệgiữa từng công đoạn không chỉ theo thứ tự công nghệ mà còn rất nghiêm ngặt vềnhịp độ thời gian để chi tiết gia công đi từ máy này sang máy khác cùng một lúcnhiều loại chi tiết khác nhau

Nội dung hoạt độnh của CIM là tổng hợp của 5 lĩnh vực hoạt động riêng :

- Hệ thống thiết kế sản phẩm bằng máy tính điện tử CAD (ComputerAided Design)

- Hệ thống thiết kế quá trình và điều khiển sản xuất bằng máy tínhCAPP (Computer Aided Process Planning)

- Hệ thống thiết kế quy trình công nghệ bằng máy tính CAE (ComputerAided Engineering)

- Hệ thống tồn trữ và vận chuyển điều khiển bằng máy tính CAST(Computer Aided Storage and Transportation)

- Hệ thống tổ chức và điều khiển sản xuất bằng máy tính CAM(Computer Aided Manufacturing)

19

III ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC:

Hình sau mô tả kết cấu của các máy công cụ điều khiển CNC vá các máycông cụ thông thường để chúng ta dễ dàng nhận ra sự khác biệt giữa chúng:

Truyền động chính:

Truyền động chính sử dụng động cơ một chiều hoặc xoay chiều Khi sửdụng động cơ một chiều ta có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng dòng kích từ.Đối với động cơ xoay chiều ta cũng có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộbiến đổi tần số, động cơ xoay chiều có mômen truyền tải cao và có thể thay đổi

Máy phay thông thường

1.1.1.1.1.1.1.1Máy

phay

20

vòng quay một cách đơn giản đồng thời khi thay đổi lực tác dụng số vòng quaycủa động cơ vẫn không đổi.

Truyền động chạy dao:

Truyền động chạy dao sử dụng động cơ một chiều hoặc xoay chiều kếthợp với bộ vít me, bi và đai ốc cho từng trục chạy dao X, Y, Z

Động cơ một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá trình gia tốc vàquá trình hãm phanh, mômen quán tính nhỏ, độ chính xác điền khiển cao chonhững đoạn đường dịch chuyển chính xác

Bộ vít me, bi và đai ốc có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sátvà đảm bảo không có khe hở khi truyền dẫn với tốc độ cao

Phương thức của vít me đai ốc bi:

Các viên bi nằm trong rãnh vít me và đai ốc đảm bảo truyền lực ít ma sáttừ trục vítme qua đai ốc vào bàn máy Nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài,giữa chúng có vòng cách, có thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối ngược

Trong một số giải pháp nâng cao của bộ truyền này, bước nâng của rãnh vít trêntrục và trên đai ốc có giá trị khác nhau Việc dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờcác rãnh dẫn hướng bố trí bên trong hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục

1.1.1.2 Bộ trục vít me/ đai ốc/

1.2 Kết cấu chỉnh khe hở vít me đai ốc

21

IV LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC:

Một máy công cụ thông thường thực hiện các nguyên công kế tiếp nhau

do điều khiển tay của người vận hành Trên máy CNC thì mọi quá trình gia côngđều được thực hiện tự động Một hệ thống điều khiển theo chương trình số CNCsẽ điều khiển và theo dõi quá trình Hệ thống CNC do đó cần có một chươngtrình làm việc do người vận hành máy hoặc do một kỹ sư lập trình soạn thảo

Chương trình viết ra phải mô tả đầy đủ tất cả các bước cần thiết cho quátrình gia công bằng một ngôn ngữ lập trình mà cụm điều khiển có thể hiểu được.Một chương trình được thiết lập để gia công một chi tiết được gọi là chương trìnhchi tiết Chương trình chi tiết bao gồm nhiều lệnh công tác cho máy, các lệnhnày nằm trong từng câu lệnh Các câu lệnh được xử lý kế tiếp nhau, trong đó cócác thông tin ví dụ như số vòng quay trục chính hay đường biên dạng dịchchuyển…

Một câu lệnh thường được bắt đầu bằng chữ cái N và số thứ tự câu lệnh(có thể lựa chọn từ N0 đến N9999) Số câu lệnh không có ảnh hưởng đến thứ tựxử lý câu lệnh trong một quá trình gia công Trình tự gia công do đó được xácđịnh bởi trình tự xử lý các câu lệnh Mỗi số câu lệnh chỉ được dùng một lần trongchương trình, nếu không chú ý sẽ dẫn đến nhiễu loạn trong quá trình tìm câulệnh hoặc quá trình nhảy trở lại chương trình sau một gián đoạn

Mỗi từ của câu lệnh là một lệnh điều khiển máy Lệnh có hiệu lực kéodài cho đến khi nó bị xóa hoặc bị thay thế bởi một lệnh có cùng chữ cái và cùngđịa chỉ gọi là phương thức tác dụng MODAL Lệnh chỉ có tác dụng trong bảnthân câu lệnh chứa nó gọi là phương thức tác dụng THEO CÂU LỆNH.

Cấu trúc một chương trình:

Biên dạng chi tiết được chia thành các đoạn thẳng và đoạn cung tròn Mỗiyếu tố biên dạng hình học đơn giản này có thể được điều khiển trong từng bướcgia công hay là trong một câu lệnh của chương trình

Để thiết lập một chương trình cần có các bước:

1 Chia biên dạng thành các yếu tố biên dạng hình học đơn giản

2 Chia quá trình gia công thành các bước gia công

3 Tạo lập chương trình

4 Nạp chương trình vào bộ điều khiển

5 Chạy thử chương trình

6 Khởi động chương trình

7 Bộ điều khiển tục hiện gia công chi tiết

Đoạn thẳng

23

I HỆ TOẠ ĐỘ :

Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công được xác định trong mộtchương trình Để mô tả vị trí của các điểm này ta dùng một hệ tọa độ, nó baogồm ba trục vuông góc nhau cùng cắt nhau tại điểm gốc 0 Trong hệ tọa độ nàycó các trục X, Y và Z

- Trục X là trục chính trong mặt phảng định vị Trên máy nó nằm song songvới bàn máy

- Trục Y là trục thứ trong mặt phảng định vị Trên máy nó nằm song songvới bàn máy và vuông góc với trục X

- Trục Z luôn trùng với trục truyền động chính

1.3.1 1 Điểm Zero chương trình:

Khi lập trình, một điểm Zero chương trình và một hệ toạ độ phải được xácđịnh Thông thường thì điểm Zero chương trình được đặt tại một vị trí tuỳ ý trongvùng không gian làm việc

1.3.2 2 Điểm khởi hành:

Hệ tọa độ được sử dụng trong lúc lập trình phải được khai báo vào trongmáy Dao cắt di chuyển bắt đầu từ điểm khởi hành và chương trình cũng bắt đầutừ điểm khởi hành Nhưng phải cho biết tọa độ của dao tại điểm khởi hành vớilệnh G92 (lập trình điểm Zero tuyệt đối)

1.3.3 3 Hệ toạ độ gia công (Work coordinate system):

Ta có 6 hệ toạ độ có thể được chọn lựa để thay đổi Các hệ tọa độ này sẽđược thiết lập ban đầu thông qua các mã lệnh từ G54 đến G59 Các đoạnchương trình theo sau sẽ được thi hành trên hệ tọa độ được chọn Các hệ tọa độtương ứng được xác định trên cơ sở xác định các khoảng cách trên các trục so vớiđiểm chuẩn (Reference point) cố định trên máy

30

40Y

25Z

X

G92 X40 Y30 Z25;

Điểm chuẩn

Offset so với điểm chuẩn

25

Nếu ta dùng một trong 6 hệ tọa độ gia công ở trên (G54 đến G59) thìkhông cần dùng đến lệnh G92.

Chi tiết gia côngG92 X30 Y20 ;

26

1.4 II ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG DỊCH CHUYỂN TRÊN MÁY CNC:

Mỗi một trục chuyển động được điều chỉnh của một máy CNC cần mộtthiết bị đo, chúng thông báo cho mạch điều chỉnh từng vị trí thật (tức thời ) củabàn máy hoặc xe dao máy tiện Các đại lượng đo ở đây là những đoạn đườngtrong chuyển động thẳng và các góc trong chuyển động quay cần điều chỉnh

1.4.1 1 Những khái niệm liên quan đến phép đo vị trí:

Các đại lượng đo: là những đại lượng vật lý mà giá trị của chúng các

được đo lường (ở đây là các đoạn đường thẳng và góc)

Giá trị đo: là các giá trị cần tìm ra đại lượng đo (tích của số đo và đơn vị

đo)

Dụng cụ đo: là dụng cụ đưa ra các đại lượng đo và chuyển đổi thành các

tín hiệu đo thích hợp

Vị trí đo: là nơi dụng cụ đo thực hiện phép đo.

Y

30

70 Điểm khởi đầu

Điểm kết thúc

90

27

Đo trực tiếp đường

dịch chuyển

Đo gián tiếp đườngdịch chuyển

Đo tương tự đường

dịch chuyển Đo số đườngdịch chuyển

Tuyệt đối Tuyệt đối chu kỳ Tuyệt đối Gia số

(Tương đối)

Các phương pháp đo vị trí

1.4.2 2 Các phương pháp đo:

a Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng tương tự :

Đoạn đường hay góc cần đo được chuyển đổi liên tục thành một đại lượngvật lý tương thích (đại lượng tương tự analog), chẳng hạn chuyển đổi thành điệnáp hay cường độ dòng

b Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng số :

Đoạn đường hay góc cần đo được chia thành các yếu tố đơn vị có độ lớnnhư nhau Quá trình đo chính là việc đếm hay cộng lại các yếu tố đơn vị đã điqua hay nhờ ở sự nhận biết các dấu hiệu riêng của yếu tố đơn vị tại vị trí thật

c Phương pháp đo vị trí trực tiếp :

Là phương pháp đo bám sát các vị trí cần đo hay các biến đổi vị trí, khôngcần đến các dẫn động cơ khí trung gian Hệ thống đo được ghép nối trực tiếp vớichuyển động cần đo

Phương pháp đo vị trí trực tiếp cố dộ chính xác cao vì giữa đại lượng cần

đo và dụng cụ đo không có các lỗi cơ khí (khe hở, các biến dạng dẻo) Để đảmbảo các lỗi (do sự bố trí các phần tử đo tạo ra) đủ nhỏ, các khe hở dẫn động củađường hướng bàn máy phải nằm trong giới hạn chấp nhận được

Đại lượng cần đo

Thước đo Hệ thống đo vị trí

Đo vị trí trực tiếp

29

d Phương pháp đo vị trí không trực tiếp :

Trong phương pháp đo này, thay cho biến đổi vị trí tịnh tiến cần đo, mộtchuyển động quay tương ứng sẽ được đo

Chuyển động quay gắn liền với chuyển động tịnh tiến ở đây là chuyểnđộng quay của vít me chạy dao

Một khả năng khác là chuyển đổi chuyển động chạy dao thẳng thànhchuyển động quay nhờ bộ truyền bánh răng/ thanh răng

Các lỗi mắc phải do sai lệnh bước vít me, độ ăn khớp khi đảo chiều haykhe hở ăn khớp hai mã răng trong bộ truyền thanh răng-bánh răng bị đưa trựctiếp vào lỗi của phép đo Lỗi này phải nằm trong giới hạn cho phép, thông quaviệc cho phép, thông qua việc chế tạo các bộ truyền với độ chính xác đủ lớn,hoặc đựơc bù lại thông qua các yếu tố hiệu chỉnh đã đựơc ghi nhớ trong chươngtrình điều khiển

Đo vị trí gián tiếp thông qua trục vít me chạy dao

Cảm biến góc quay Trục vít me

Cảm biến góc quay

Thanh răng đo

Đo vị trí gián tiếp thông qua bộ bánh răng / thanh răng

30

e Phương pháp đo vị trí tuyệt đối :

Trong phương pháp đo này, mỗi giá trị đo đều được so với điểm 0 củathước đo và có dấu hiệu riêng

Trong phương pháp đo vị trí tương tự/tuyệt đối, ứng với mỗi vị trí trongphạm vi đường dịch chuyển là một thang điện áp đặc biệt Trong phương pháp

đo vị trí số/tuyệt đối, mỗi một gia số vị trí được đánh dấu riêng bằng mã nhịphân

Ưu điểm của phương pháp đo vị trí tuyệt đối là tại mỗi thời điểm đo hoặcsau mỗi lần mất điện áp, vị trí tuyết đối so với điểm 0 được nhận biết ngay.Nhưng mặt khác, các hệ thống đo vị trí tuyệt đối thường tốn kém về cấu trúc, bởithế, trong các thiết kế mới chúng hầu như không được ứng dụng nữa

f Phương pháp đo vị trí tuyệt đối theo chu kỳ :

Khi đo vị trí bằng đại lượng tương tự trong những phạm vi dịch chuyển lớnhơn, độ chính xác của các vạch chia trên thang đo (thay đổi vị trí nhỏ nhất có thểnhận biết) thường không đáp ứng được trên toàn bộ đường dịch chuyển

Trong trường hợp này, người ta chia toàn bộ phạm vi dịch chuyển thànhnhững khoảng tăng có độ lớn khác nhau Trong phạm vi một khoảng tăng, phép

đo được thực hiện theo phương pháp tuyệt đối

Giá trị đo tại vị trí đang đo được tính bởi:

abs

X

n= 1, 2, 3 …

Đường cần đo

: là điện áp analog tương ứng đoạn dịch chuyển i

: là điện áp analog tương ứng đoạn dịch chuyển

g Phương pháp đo vị trí kiểu gia số :

Toàn bộ phạm vi dịch chuyển được chia thành các bước tăng (giasố=Incremental) không có dấu hiệu riêng, có độ lớn như nhau

Vị trí thật được đưa ra bởi tổng các bước tăng đã đi qua Ở đây các gia sốvượt qua phải phải được cộng với nhau hoặc trừ đi cho nhau tuỳ theo chiềuchuyển động

Giá thành của các hệ thống đo vị trí kiểu gia số tương đối thấp hơn

Nhược điểm của hệ thống là khi đóng mạch điều khiển, vị trí thật lúc đó khôngnhận biết được

Trước khi đo, vị trí phải được đưa về một điểm gốc O cố định (Referencepoint) Sau khi đưa về gốc O, hệ thống đo vị trí kiểu gia số làm việc theo nguyêntắc đo tuyệt đối

3 Các dụng cụ đo vị trí :

a Dụng cụ đo tương tự (Analog):

• Potentiometer :

Potentiometer : Sử dụng quan hệ tuyến tính giữa chiều dài của một thứơc

đo dẫn điện với điện trở của nó

Trên các máy công cụ CNC cần có độ chia đơn vị đo nhỏ hơn hoặc bằng0.001mm Độ chia này không thể đưa vào potentiometer, do vậy chúng khôngđược máy công cụ sử dụng để đo vị trí

• Hệ thống đo vị trí bằng cảm ứng :

Quanh một thước đo có dòng xoay chiều chạy qua, hình thành một trườngđiện từ biến thiên Từ trường biến thiên này làm xuất hiện một thước đo dẫnđiện khác (được đặt trong phạm vi cho phép) một điện áp Điện áp cảm ứng phụthuộc vào cường độ từ trường và do đó phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai vậtdẫn

Thước đo cảm ứng quay ứng dụng nguyên tắc cảm ứng này để đo vị trítheo kiểu tuyệt đối chu kỳ, không trực tiếp

Cấu tạo của một thước đo cảm ứng quay không có vành quét:

Một stator hai pha có hai cuộn dây quấn, các cuộn dây của nó đặt thẳngđứng trên nhau Hai cuộn dây quấn của stator được cấp các điện áp xoay chiềulệch pha về điện là 900 :

α

sin1

U

hoặc U1cosα

Tần số phổ biến ở đây là 2.5 kHz

Từ trường biến thiên hình thành, gây cảm ứng trong cuộn dây roto mộtđiện áp U2 Độ lớn của nó phụ thuộc vào góc quay của cuộn dây rotor đối vớivector từ trường

Điện áp cảm ứng trong cuộn dây rotor được chuyển qua một biến thếquay không có vành quét

32

Tín hiệu điện áp tỷ lệ với góc quay của rotor do thước đo cảm ứng quaycấp ra chỉ cho được một tập thứ tự các giá trị đo tuyết đối trong phạm vi của mộtđộ chia trên rotor.

Vậy thước đo cảm ứng quay là những hệ thống đo làm việc theo kiểutuyệt đối / chu kỳ

Thông thường một biến đổi vị trí thẳng trên độ dài 2 mm tương đương vớimột vòng quay của rotor thước đo cảm ứng quay

Để thích ứng được với bước vít me của trục chạy dao , các truyền động đocho thước đo cảm ứng quay phải đảm bảo không có khe hở và do đó không cầnbảo dưỡng

• Thước đo cảm ứng:

Để đo vị trí theo kiểu tương tự / tuyệt đối / chu kỳ và trực tiếp, người tadùng thước đo cảm ứng Nguyên tắc tác dụng của nó tương đương với một thước

đo cảm ứng quay quấn dây phẳng Thước đo cảm ứng tuyến tính bao gồm mộtthước đo với một cuộn dây phẳng quấn theo dạng gấp khúc chữ nhật

Với mục đích đo lường, khoảng cách dây quấn là 2 mm Bên trên thước đocó một đoạn thước đo có một đoạn thước dẫn, trên nó có hai cuộn đây dẫn phẳngđặt lệch nhau một phần tư đọâ chia

Thước đo chính được cố định trên thân máy, đoạn thước dẫn được lập trênbàn máy di động mà ta cần đo các biến thiên trị sôù của nó Khoảng cách giữathước đo chính và thước dẫn vào khoảng 0.25mm

Thước đo cảm ứng

quay

33

Nguyên tắc cảm ứng – tuyến tính

Trong cuộn dây của thước đo chính có một điện áp tần số cao U E Qualớp cách, trong cuộn dây của thước dẫn cảm ứng một điện áp phụ thuộc vào vịtrí của cuộn dây trên thước dẫn so với cuộn dây trên thước đo chính Điện áp nàyđược đánh giá trong hệ điều khiển và đưa ra giá trị đo vị trí của bàn máy

b Dụng cụ đo vị trí kiểu số :

• Hệ thống đo vị trí kiểu số / gia số :

Hệ thống đo vị trí kiểu số/gia số làm việc theo nguyên tắc quang-điện.Theo phương pháp chiếu phản quang, một tia sáng chiếu qua một thước đo, tiếptrên đó có những vạch chia phản quang và không phản quang thay đổi kế tiếpnhau Tia sáng gặp phải vạch phản quang và không phản quang thay đổi kế tiếpnhau Tia sáng gặp phải vạch phản quang sẽ bị phản hồi lại và được tế bàoquang điện tiếp thụ

1.2.1.1 Thước đo cảm

34

Trong phương pháp soi thấu, trên thước đo có những vạch soi thấu vàkhông thấu đặt kế tiếp nhau.

Cấu trúc của một hệ thống đo vị trí kiểu số dùng nguyên tắc quang-điệnvà soi thấu :

Đầu kích quang gồm một thiết bị chiếu sáng, một thấu kính hội tụ, mộtlưỡi chia kích quang và các phần tử tiếp thụ kích thích (tế bào quang điện)

Khi đầu kích quang có chuyển động tương đối so với kích thước đo, thướcnày chạy giữa thấu kính hội tụ và lưỡi chia, sẽ xuất hiện một tín hiệu dạng sin

Nhờ các tế bào quang điện bố trí thành hai hàng trên nhau, đặt lệch nhaumột phần tư độ chia, ta nhận được hai tín hiệu lệch pha 900, qua đó hệ điềukhiển có thể phân biệt được chiều chuyển động

Trong các hệ thống đo vị trí kiểu gia số, khi mất điện áp nguồn, các giá trị

đo vị trí bàn máy cũng mất theo Để tái hiện đựơc số đo này, thước đo có thểđược trang bị thêm một hay nhiều mốc đo chuẩn Các tín hiệu đầu ra của hệ

Tế bào quangđiện

thống đo chiều dài theo phương pháp quang điện được khuếch đại trong một bộtạo xung điện tử và tạo thành dạng xung chữ nhật.

Tùy theo chu kỳ chia và độ chia đòi hỏi, các tín hiệu được nội suy tương tự và chia nhỏ thêm đến 5 hay 25 lần

36

U

U

U

Bước đo bước chia

chu kỳ chiaKhông chia nhỏ

Chia nhỏ 5 lần

• Đầu kích quang-điện động :

Trong phương pháp này, nhịp đo chuẩn không phải là một tia chớp mà làtừ 220 dãy tế bào quang điện sắp xếp bên nhau

Qua một thấu kính, độ phân giải vạch chia của thang đo được hình thànhtrên các tế bào quang điện Mỗi loạt 10 tế bào quang điện được kích thích cùngmột lúc ở đầu ra

Điện áp đầu ra của chúng tỷ lệ với dòng ánh sáng chiếu vào vùng tế bàoquang điện này Mặt phân chia các tế bào quang điện (trên phương diện điện từ)được nhận biết bởi các chuỗi tế bào quang điện (photodiosarray) xếp lệch nhau,mô phỏng về điện tử như một máy quét quang động (optoscaner)

Dòng tổng cộng của tất cả các tế bào quang điện hình thành tín hiệu đo;

vị trí về pha của nó tương quan với tần số quét

Ưu điểm của hệ thống này ở chỗ, với một khoảng chia vạch đo 635µm, cóthể đạt tới độ phân giải vạch chia là 0.5µm

• Hệ thống đo vị trí kiểu số / tuyệt đối :

Trong hệ thống đo vị trí kiểu số / tuyệt đối, mỗi phần tử trên đường dịchchuyển được đánh dấu riêng Trong khi các hệ thống đo đường dịch chuyển kiểusố / gia số cần có thước đo nhiều rãnh

Những vùng soi thấu hoặc vùng phản quang trên thang đo tương ứng vớigiá trị 0 của hệ nhị phân, những vùng không soi thấu hoặc vùng không phảnquang trên thang đo tương đương với giá trị 1 của hệ nhị phân

Theo cách đó, thước đo được chia vạch theo mã nhị phân Trên mỗi rãnh đều cócác yếu tố kích quang thích hợp

Do tốn kém nhiều trong chế tạo, phương pháp đo vị trí kiểu số/ tuyệt đốichỉ còn được ứng dụng trong một phạm vi hẹp

• Encoder dạng Absolute:

Encoder dạng Absolute có ngõ ra là tín hiệu được mã hoá nhị phân Bên trong Encoder bao gồm một dĩa tròn bên trên có khắc các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ theo đường tròn đồng tâm Tuỳ theo độ phân giải của Encoder mà số đường tròn đồng tâm đó nhiều hay ít.

Xét trên một đường vạch tròn, một diode phát quang sẽ phát chùm tia đixuyên qua các vạch trong suốt và bị chặn lại ở những vạch tối Bên kia mặt đĩa,song song với diode phát là một diode thu có nhiệm vụ như một cảm biến, ghinhận các tín hiệu do diode phát đưa tới Có bao nhiêu đường vạch tròn thì có bấynhiêu diode thu tín hiệu

Các tín hiệu đọc được từ diode thu sẽ được đưa ra ngoài dưới dạng tínhiệu điện Các tín hiệu điện này sẽ có dạng mã nhị phân phản ảnh vị trí của trụcquay Encoder Thông thường để dễ dàng trong chế tạo người ta mã hoá các vạchtrong suốt và vạch tối theo mã Gray vì vậy để ứng dụng được trong các hệ thốngsử dụng mã Binary thì ta phải có chương trình chuyển đổi từ mã Gray sang mã

Cảm biến quang

Cấu tạo dĩa quang trong Absolute Encoder

38

Cảm biến quang

Cấu tạo dĩa quang trong Absolute Encoder

Binary Một ưu điểm nưa của mã Gray là ở mỗi vị trí kế nhau thì chỉ có một bitđược thay đổi, do đó sai số ở ngõ ra chỉ có thể tối đa là một đơn vị Còn ở mãBinary thì có thể gây sai số lớn vì khi thay đổi vị trí thì có thể chỉ có một bit cótrọng số cao được thay đổi còn các bit trên hàng khác chưa kịp thay đổi

1.4.2.1.1 1.4.2.1.2 1.4.2.1.3

1.4.2.1.4 1.4.2.1.5 1.4.2.1.6 Bảng chuyển đổi giữa mã Binary và Gray

Thập phân Mã Binary Mã Gray

Encoder loại Incremental có ít kênh ngõ ra hơn loại Absolute, vì thế cấu tạo của nó đơn giản hơn

Trên bề mặt dĩa tròn bên trong Encoder có hai đường tròn đồng tâm Mỗiđường có các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ nhau Cũng như loạiAbsolute Encoder, diode phát quang sẽ phát tín hiệu đi xuyên qua vạch trongsuốt đến diode thu Hai diode thu này sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đưa

ra ngoài

Vị trí các vạch trong suốt của hai đường lệch nhau một góc 900 và dựavào góc lệch pha giữa hai tín hiệu ra là sớm pha hay trễ pha mà ta xác địnhchiều quay là thuận hay nghịch

Dạng xung ngõ ra :

B

A

A

B

Quay theo chiều thuận

Quay theo chiều nghịch

Cảm biến quang

A B

Cấu tạo dĩa quang trong Incremental Encoder

40

1.6 Ưu và khuyết của loại Incremental Encoder và Absolute Encoder:

Incremental Encoder do có cấu tạo đơn giản nên giá thành thấp, khiứng dụng chỉ cần bộ đếm xung là có thể biết được khoảng dịch chuyển Tuynhiên Incremental Encoder không thể lưu kết quả khi mất nguồn Ta khắcphục bằng cách sử dụng bộ lưu điện để lưu trữ kết quả đếm xung do bộcounter đưa ra Incremental Encoder thích hợp cho khoảng dịch chuyển lớn.Absolute Encoder cho kết quả chính xác vị trí dịch chuyển, ngay cả khi mấtnguồn điện khi có nguồn trở lại vẫn cho kết quả chính xác vị trí Tuy nhiênkhoảng cách đo có giới hạn trong một vòng xoay, nếu cần đo khoảng dịchchuyển lớn hơn thì nên dùng thêm bộ đếm hay chuyển sang dùng loạiIncremental cho rẻ tiền Do cấu tạo phức tạp nên cần có phần mềm chuyểnđổi tín hiệu mã Gray nhận ở nõ ra được sang giá trị đo lường dịch chuyển(góc quay, chiều dài)

Một số loại encoder thường sử dụng

Encoder Incremental Encoder Absolute

41

4 Các dạng dịch chuyển :

Các dạng máy công cụ khác nhau, các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi những chuyển động tương đối rất khác nhau giữa dao cụ và chi tiết gia công Các dạng điều khiển số theo đó được phân ra thành: điều khiển dịch chuyển, điều khiển đoạn hay đường thẳng và điều khiển biên dạng phi tuyến.

a Điều khiển dịch chuyển điểm :

Ở máy khoan, khoét, cắt ren lỗ… chi tiết gia công phải được định vị tại một điểm cố định trên bàn máy Trong quá trình định vị, dao không vào cắt, chuyển động trên các trục riêng lẻ này đều không có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số, tốc độ của các chuyển động định vị không phụ thuộc vào các yếu tố công nghệ.

Quá trình như vậy cũng xảy ra ở các máy hàn điểm hay máy gấp cạnh lá tôn khi điều khiển dịch động cho các mảnh gá chặn, bàn gấp…

Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động này thuộc dạng điều khiển điểm.

b Điều khiển đoạn hay đường thẳng :

Trên máy tiện, khi gia công các chi tiết hình trụ đơn giản, hay ở máy phay khi gia công các biên dạng song song với các trục, cần thực hiện các chuyển động với tốc độ cắt gọt lựa chọn khác nhau, nhưng yêu cầu chỉ thực hiện trên từng trục một (vẫn không có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số).

Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động gia công số thuộc dạng diều khiển đoạn hay đường thẳng.

c Điều khiển biên dạng tuyến tính và phi tuyến trong mặt phẳng hay trong không gian :

Nếu giữa điểm bắt đầu một chuyển động và điểm kết thúc nó cần sản sinh một biên dạng có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số (tuyến tính hay phi tuyến ), thì điều khiển số thực hiện chuyển động như vậy thuộc dạng điều khiển biên dạng (tuyến tính hay phi tuyến, trong mặt phẳng hay trong không gian).

Dạng điều khiển này đòi hỏi phải có các truyền động biệt lập, điều chỉnh được vị trí theo thời gian thực trên mỗi trục toạ độ và đảm bảo quan hệ phụ thuộc hàm số với các chuyển động đồng thời trên các trục khác Giá trị mong muốn (ứng với một vị trí tức thời trên một trục ) phải được tính toán một cách tuần tự (theo nhịp điều khiển) đúng với ràng buộc hàm số của biên dạng cần gia công.

Điều khiển biên dạng như vậy bao gồm cả khả năng điều khiển điểm cũng như điều khiển đoạn hay đường thẳng Nó được dùng trong các máy tiện,

42