TỔNG QUAN về hệ THỐNG điều KHIỂN CNC

Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động này thuộc dạng điều khiển điểm y Ví dụ: khi gia công hai lỗ A,B có toạ độ xA yA xB yB yB trong hệ trục toạ độ XOY ta có thể điều khiển theo

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC

4.1 Khái niệm hệ điều khiển số

Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đại lượng đầu vào là những tín hiệu số nhị phân,chúng được đưa vào hệ điều khiển dưới dạng một chương trình điều khiển có hệ thống.Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều khiển máy công cụ,các đại lượng đầu vào

là những thông tin,dữ liệu hay số liệu nạp vào

4.2 Các dạng điều khiển số

Khi gia công các chi tiết khác nhau thì các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi sự chuyển động khác nhau giữa dao và chi tiết Qũy đạo của các chuyển động này được xác định chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển Tuỳ dạng chuyển động của điểm đầu, điểm cuối và quãng đường dịch chuyển mà ta có các dạng điều khiển khác nhau Các dạng điều khiển đó được phân ra thành: điều khiển điểm, điều khiển đoạn hay đường thẳng và điểu khiển biên dạng phi tuyến

4.2.1 Dạng điều khiển theo điểm

Ở máy khoan, khoét, doa, cắt lỗ ren thì 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 mà chuyển động trên các trục riêng lẻ lúc này đều không rành 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 điểu khiển dịch động cho các mảng gá chặn, bàn gấp

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

Ví dụ: khi gia công hai lỗ A,B có toạ độ (xA yA) (xB

yB yB) trong hệ trục toạ độ XOY ta có thể điều khiển

theo 2 cách sau đây:

Trước hết di chuyển nhanh dụng cụ tới điểm A (xA yA) sau đó thực hiện gia công lỗ A Sau đó di chuyển dụng cụ thoát ra khỏi lỗ gia công (đảm bảo

B gia công lỗ B Quá trình dịch chuyển điểm B được thực hiện theo 2 cách như trên hình

4.2.2 Điều khiển theo đường

Điều khiển theo đường là tạo ra các đường chạy song song với trục của máy Trong khi đó dao chạy liên tục tạo nên bề mặt gia công Trong trường hợp điều khiển đường mở rộng trên hai trục của máy chuyển động với tốc độ như nhau, đồng thời ta có thể gia công được bề

mặt côn có góc 450

Điều khiển đường được sử dụng trong trường hợp gia công chi tiết hình trụ hoặc ở máy phay biên dạng song song với trục y

yA

0

4.2.3 Điều khiển theo đường contour

Ngoài chức năng điều khiển theo điểm và đoạn thẳng, người ta có thể điều khiển dụng cụ chạy theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc không gian có thực hiện gia công cắt gọt Tuỳ theo đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà ta có thể bố trí trục điều khiển đồng thời là khác nhau, từ đó xuất hiện thuật ngữ máy 2trục, 3, 4, 5 trục (tức là số trục được điều khiển theo quan hệ giàng buộc)

Điều khiển contour ta có thể tạo ra các đường contour hoặc đường thẳng tuỳ ý trong không gian

a Điều khiển 2D

b Điều khiển 2,1/2D

Cho phép thực hiện đường contour của dụng cụ cắt trong một mặt phẳng gia công.Ví dụ như trên máy tiện dụng cụ sẽ dịch chuyển trên mặt phẳng XOZ để tạo nên các đường sinh trên bề mặt.Còn trên máy phay 2D dụng cụ sẽ thực hiện các chuyển động trên mặt phẳng XOY để tạo nên đường rãnh hay mặt bậc bất kỳ

c Điều khiển

3D

Dạng điều khiển nàzy có khả năng thực hiện các chuyển động của dụng cụ cắt theo bề mặt gia công Thông qua chức năng G trong chương trình có thể chuyển xtừ mặt X-Y sang X- Z

Bằng điều khiển này ta có thể thực hiện các chuyển

động của dụng cụ trong không gian ba kích thước,khi đó

các trục của máy chuyển động đồng thời

- 30

-Lớp: Cơ điện tử K45

Nhóm Sinh viên thực hiện:

Nhóm 2

d Điều khiển 4D và

5D

Bề mặt gia công

Dụng c

Trên cơ sở của chuyển động 3D người ta còn bố trí thêm cho chi tiết hoặc dụng cụ thêm 1 chuyển động quay hoặc 2 chuyển động quay xung quyanh một trục nào đó theo quan hệ giành buộc của các trục khác trên máy 3DS

4.3 Hệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control)

4.3.1 Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC

 Điều khiển NC (Numberical Control)

Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối quan liên hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển

Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

 Điều khiến CNC(Computerized Numerical Control)

Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nó bao gồm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý (microprocessor) kèm theo các bộ nhớ ngoại vi

Đa số các chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềm nghĩa là các chương trình làm việc có thể được thiết lập trước

Nhờ các chương trình hệ thống CNC mà các máy tính có thể sử dụng để thực hiện những chức năng điều khiển theo yêu cầu

Do các hệ điều khiển hiện đại có nguyên lý cấu trúc và xử lý dữ liệu theo dạng điều khiển CNC

4.3.2 Đặc trưng cơ bản của điều khiển CNC

Nâng cao tính tự động

Các máy công cụ được trang bị bộ điều khiển CNC có tốc độ dịch chuyển lớn Do đó tăng được năng suất cắt gọt, giảm tối đa thời gian phụ Khi so sánh một máy công cụ không được trang bị bộ điều khiển CNC với máy được trang bị người ta nhận thấy năng suất tăng gấp 3 lần

Nâng cao tính linh hoạt

Máy CNC có khả năng thích nghi nhanh với chương trình gia công với các chi tiết khác nhau Do nguyên lý hoạt động và cấu trúc của nó đã tạo điều kiện giảm thời gian gia công và hiệu chỉnh công nghệ kỹ thuật

Nâng cao tính tập trung nguyên công

Các máy công cụ CNC có khả năng thực hiện nhiều bước công nghệ hoặc nhiều bứơc nguyên công khác nhau trong một lần gá đặt phôi

Nâng cao tính chính xác và đảm bảo chất lượng gia công

Trong quá trình gia công độ chính xác luôn được đảm bảo ổn định Ngoài ra máy CNC còn có khả năng mô phỏng quá trình cắt gọt nên người vận hành có thể quan sát tổng thể trực tiếp các giai đoạn gia công, phát hiện kịp thời sai sót

Nâng cao hiệu quả kinh tế

Máy CNC vừa có khả năng điều khiển trực tiếp trên máy vừa có khả năng lập trình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có quy mô trung bình và nhỏ Ngoài ra CNC có khả năng thay đổi một cách nhanh chóng công nghệ sản xuất nên nó đáp ứng kịp thởi với nhu cầu của thị trường

4.3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC

Hệ điều khiển máy CNC hiện nay được thiết kế để khi cần mở rộng hệ điều thì có thể bổ xung thêm cho các chức năng đã có bằng modun khác.Do đó hệ điều khiển được thiết lập thích hợp cho việc lắp đặt vào các phần mềm sử dụng các linh kiện điện tử hiện đại

Cấu tạo phần cứng của điều khiển CNC

a Cụm vi xử lý

Cụm vi xử lý thực chất là hạt nhân của một thiết bị xử lý số, nó thực hiện các chức năng tính toán và điều khiển Các phần tử chủ yếu của nó bao gồm:

Bộ nhớ sơ bộ: còn gọi là truy nhập phụ trợ Bộ nhớ này chứa đựng các thông tin cần thiết cho điều khiển diễn biến chương trình Ví dụ truy nhập các chỉ số, truy nhập các địa chỉ cơ bản

Truy nhập cảnh báo: trong mỗi cảnh báo là một dấu hiệu chuyên dụng hay tín hiệu báo sự xuất hiện của một trạng thái xác định Đa số các cảnh báo được đưa ra một cách tự động từ bộ vi xử lý

Bộ tích nhớ (Accumlator): là bộ nhớ hàm chứa những dữ liệu cần ghép và tiếp nhận kết quả của những tính toán số học và tính toán logic dùng để thực hiện mạch nối ghép Cụm logic ALU là một phần của cụm vi xử lý đảm nhiệm tính toán số học

Điều khiển thao tác lệnh: giải mã phần điều hành của mỗi lệnh chứa trong phần truy nhập lệnh và sản sinh các tín hiệu điều khiển cho quá trình thực hiện lệnh

Truy nhập lệnh: là bộ nhớ các lệnh vừa được xử lý

Bộ nhớ sếp chồng: Hoạt động theo nguyên tắc LIFO nghĩa là thông tin cuối cùng lại được đưa ra đầu tiên