Giáo tình Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công

Nội dung text: Giáo tình Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công

1. TR NG I H C NHA TRANG KHOA C Ơ KHÍ
    TS. ng Xuân Ph ng & Nha Trang, 7/2011
2. TR NG I H C NHA TRANG KHOA C Ơ KHÍ BM CH T O MÁY
    TS. Đặng Xuân Ph ươ ng & (Tài li u tham kh o cho sinh viên ngành c khí ch t o máy) (L u hành n i b ) Nha Trang, 7/2011
3. CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ MAÙY ÑIEÀU KHIEÅN THEO CHÖÔNG TRÌNH SOÁ CNC I. Khaùi nieäm veà ñieàu khieån soá NC vaø CNC. Ñieàu khieån soá (numerical control) NC laø phöông phaùp ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa maùy coâng cuï moät caùch chính xaùc döïa vaøo moät chuoãi caùc maõ leänh bao goàm caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maø boä ñieàu khieån maùy (machine control unit – MCU ) coù theå hieåu ñöôïc. Caùc maõ leänh ñieàu khieån naøy ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh caùc xung ñieän ñieàu khieån caùc motor vaø höôùng daãn boä ñieàu khieån thöïc hieän quaù trình gia coâng caùc chi tieát moät caùch töï ñoäng. Caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maõ hoaù lieân quan ñeán vò trí, khoaûng caùch, caùc chuyeån ñoäng cuûa baøn maùy vaø duïng cuï caét cuõng nhö caùc chöùc naêng khaùc maø maùy coù theå hieåu ñöôïc. Thôøi kyø ban ñaàu (töø 1953 ñeán ñaàu nhöõng naêm 70) laø theá heä cuûa caùc maùy ñieàu khieån soá NC, chöông trình naïp vaøo maùy thoâng qua caùc baêng giaáy giaáy ñuïc loã vaø thoâng tin ñöôïc xöû lyù baèng coâng ngheä ñieän töû thôøi kyø ñaàu (rôle, boùng ñeøn ñieän töû roài ñeán caùc transitor). Caùc linh kieän ñieän töû rieâng leû coù nhöõng nhieäm vuï nhaát ñònh, lieân heä giöõa chuùng ñöôïc thoâng qua caùc moái giaây noái haøn cöùng treân caùc maïch logic ñieàu khieån. Sau khi kyõ thuaät vi xöû lyù phaùt trieån maïnh meõ ngöôøi ta ñaõ gheùp noái caùc vi xöû lyù vaø caùc heä ñieàu khieån NC vaø maùy coâng cuï ñieàu khieån soá luùc naøy trôû thaønh maùy CNC (computer numerical control). Thoâng tin naïp vaøo maùy töø caùc baêng ñuïc loã ñaõ chuyeån sang taát caû caùc daïng nhö caùc daïng maø chuùng ta coù theå nhaäp vaøo maùy tính caù nhaân hieän nay ( ñóa töø, th ẻ nh ớ, baøn phím ). Ngöôïc laïi, cuõng coù theå xuaát thoâng tin ra maøn hình maøu hoaëc traéng ñen coù treân maùy cuõng nhö xuaát ra caùc thieát bò gioáng caùc thieát bò nhaäp. Ña soá caùc chöùc naêng ñieàu khieån ñöôïc giaûi quyeát thoâng qua caùc phaàn meàm heä thoáng ñöôïc laäp trình tröôùc. II. Phaân loaïi maùy coâng cuï CNC. Coù nhieàu tieâu chí ñeå phaân loaïi maùy CNC coâng nghieäp: - Phaân loaïi theo phöông phaùp truyeàn ñoäng ñieän, thuyû löïc, khí neùn. - Phaân loaïi theo phöông phaùp ñieàu khieån: ñieàu khieån ñieåm, ñieàu khieån ñoaïn, ñieàu khieån ñöôøng. - Phaân loaïi theo phöông phaùp thay dao: baèng tay hay töï ñoäng theo kieåu ñaàu rôvoânve, troáng mang dao hoaëc baêng taûi dao. - Phaân loaïi theo kích côõ phoâi coù theå gia coâng ñöôïc. - Phaân loaïi theo kích thöôùc vaø troïng löôïng maùy. - Phaân loaïi theo soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi. - Phaân loaïi theo heä ñieàu haønh: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Fagor, EMCO - Phaân loaïi theo chöùc naêng: cuï theå goàm: a. Maùy khoan CNC: + Maùy khoan 2 truïc: 2 truïc X vaø Y ñöôïc ñieàu khieån baèng laäp trình, noù coù theå ñònh vò chính xaùc vò trí cuûa caùc loã caàn khoan treân maët phaúng. Chieàu saâu cuûa loã ñöôïc ñieàu khieån baèng cam hoaëc baèng tay. + Maùy khoan 3 truïc: chieàu saâu Z cuõng ñöôïc laäp trình. + Maùy khoan 4 truïc: ñaàu truïc chính coù theå xoay ñöôïc ñeå khoan caùc loã nghieâng. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 1
4. b. Maùy tieän CNC Chöùc naêng gia coâng gioáng nhö maùy tieän truyeàn thoáng nhöng ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính vaø thöôøng coù hai truïc trôû leân. Toái thieåu phaûi coù hai truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi gi ống nh ư máy ti ện truy ền th ống: ñoù laø chuyeån ñoäng cuûa baøn xe dao doïc theo truïc Z vaø ngang theo truïc X ñeå gia coâng caùc bieân daïng troøn xoay baát kyø cuõng nhö khoan, khoeùt caùc loã coù taâm truøng vôùi taâm cuûa truïc chính (hình 1.1). Hình 1 .1 : Maùy tieän CNC DECKEL MAHO c. Maùy phay CNC. Coù nhieàu maùy phay ñieàu khieån soá CNC khaùc nhau. Neáu döïa vaøo vò trí cuûa caùc truïc chính mang ñaàu dao ta coù maùy phay ñöùng hoaëc maùy phay ngang gioáng nhö maùy phay truyeàn thoáng. Soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi thöôøng laø 3 truïc trôû leân (ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa phoâi hay duïng cuï caét tònh tieán theo 3 phöông X, Y, Z trong khoâng gian). Chöùc naêng gia coâng cuûa noù bao goàm phay m ặt phaúng, phay ñöôøng Hì nh 1. 2: Maùy phay CNC hieäu DECKEL MAHO bieân, phay m ặt cong, khoan, khoeùt, doa loã và tarô ren (hình 1.2). 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 2
5. d. Trung taâm gia coâng Trung taâm gia coâng (ra ñôøi töø nhöõng naêm 60) cuõng laø moät maùy coâng cuï CNC nhöng khaû naêng gia coâng cuûa noù roäng hôn caùc maùy tieän hay phay CNC ñôn leû. Trung taâm gia coâng coù theå ñöôïc thöïc hieän nhieàu nguyeân coâng gia coâng hoaøn thaønh chi tieát chæ caàn moät laàn gaù. Ñaùp öùng yeâu caàu treân, trung taâm gia coâng thöôøng coù khaû naêng töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï caét vaø ñieàu khieån ñöôïc nhieàu chuyeån ñoäng ñoàng thôøi (toái thieåu laø 3 truïc). Ngöôøi ta coøn chia ra trung taâm gia coâng gia coâng tieän vaø trung taâm gia coâng phay vaø nhieàu nhaùnh nhoû hôn theo sô ñoà sau: Trung taâm gia coâng Trung taâm gia coâng tieän Trung taâm gia coâng phay Trung taâm Trung taâm Trung taâm Trung taâm Trung taâm GC tieän GC coù khaû gia coâng gia coâng GC phay thoâng duïng naêng phay ñöùng ngang vaïn naêng Hình 1. 3: Phaân loaïi trung taâm gia coâng Döôùi ñaây seõ trình baøy roõ theâm veà töøng loaïi trung taâm gia coâng phoå bieán ôû treân: * Trung taâm gia coâng tieän thoâng duïng: Khi trang bò trung taâm gia coâng tieän ta caàn chuù yù ñeán ñaëc ñieåm saûn xuaát vaø tính chaát cuûa chi tieát gia coâng maø choïn loaïi maùy thích hôïp. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän ñöôïc trang bò nhieàu loaïi maâm caëp coù kích côõ khaùc nhau ñeå kẹp ñöôïc nhieàu daïng chi tieát khaùc nhau. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän laïi chæ coù 1 maâm caëp thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc chi tieát truï nhoû maø phoâi laø dạng phoâi thanh coù theå loàng qua loã cuûa truïc chính. Coù loaïi trung taâm gia coâng tieän coù uï ñoäng choáng taâm coøn coù loaïi thì khoâng (chæ gia coâng chi tieát ngaén). Coù loaïi coù 1 baøn xe dao, coù loaïi coù 2 baøn xe dao. Loaïi coù 2 baøn xe dao thì soá truïc ñieàu khieån ñoàng thôøi laø 4 truïc (moãi baøn xe dao 2 truïc) Hình 1. 4: Trung taâm gia coâng tieän EMCO HYPERTURN 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 3
6. Neáu xe dao döôùi thöïc hieän vieäc gia coâng ñöôøng kính ngoaøi thì xe dao treân cuøng thôøi ñieåm coù theå gia coâng ñöôøng kính trong h oặc các ch ức n ăng gia công khác neân naêng suaát gia coâng raát cao. Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù 2 maâm caëp coù khaû naêng gia coâng ñöôïc 2 ñaàu cuûa chi tieát maø ngöôøi vaän haønh khoâng phaûi ngöøng maùy ñeå ñoåi ñaàu chi tieát. * Trung taâm gia coâng tieän coù khaû naêng phay (tieän – phay keát hôïp): Xuaát phaùt töø söï phaùt trieån cuûa maùy coâng cuï CNC cuõng nhö yeâu caàu veà taêng naêng suaát gia coâng, trung taâm gia coâng tieän phay ra ñôøi ñeå gia coâng caùc chi tieát maø tröôùc ñaây ñeå hoaøn thaønh noù phaûi chuyeån töø maùy tieän sang maùy phay toán nhieàu thôøi gian vaän chuyeån, thaùo laép vaø gaù ñaët phoâi. Ñeå thöïc hieän ñöôïc coâng vieäc phay, khoan, taroâ, trung taâm gia coâng tieän – phay ñöôïc trang bò theâm treân xe dao caùc uï dao coù theå quay ñöôïc ñeå laép dao phay hay mũi khoan maø ngöôøi ta goïi laø driven tools hay live tools (hình 1.5). Ñoái vôùi trung taâm gia coâng tieän Hình 1. 5: Ñaàu rôvoânve trung taâm gia – phay soá truïc ñoàng thôøi toái thieåu phaûi laø 3 truïc: coâng tieän coù mang dao töï quay (driven truïc X vaø truïc Z laø höôùng tònh tieán ngang v à d ọc tools)(haõng EMCO) cuûa xe dao, truïc C laø truïc quay cuûa truïc chính bôûi vì luùc naøy truïc chính baét bu ộc phaûi coù khaû naêng ñònh vò chi tieát taïi caùc goùc quay baát kyø. Ví duï ñeå khoan 4 loã höôùng kính caùch ñeàu nhau moät goùc 90 0 treân truïc thì truïc C (maâm caëp) phaûi coù khaû naêng töï ñoäng xoay ñi 90 0 vaø coá ñònh laïi vò trí ñoù khi ñaõ gia coâng 1 loã khoan vaø chuyeån sang gia coâng loã khoan kế ti ếp. Hình 1.6: Ñaàu mang dao cuûa trung taâm gia coâng tieän phay 4 truïc (coù truïc Y thaúng ñöùng) vaø caùc daïng chi tieát maø maùy gia coâng ñöôïc Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù theâm truïc Y (xe dao coù theå tònh tieán leân xuoáng). Luùc naøy maùy coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc coâng vieäc maø moät maùy phay 4 truïc coù theå laøm ñöôïc ví duï nhö khoan caùc loã vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc nhöng khoâng xuyeân taâm, phay caùc raõnh xoaén oác vaø caùc beà maët phöùc taïp beân ngoaøi truïc (hình 1.6). 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 4
7. * Trung taâm gia coâng phay ñöùng : Trung taâm gia coâng phay, ñoâi khi ngöôøi ta chæ goïi laø trung taâm gia coâng (khoâng coù töø phay). Trung taâm gia coâng ñöùng coù truïc chính mang dao coù höôùng thaúng ñöùng aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø phoâi thöôøng coù daïng khoái phaúng vaø vieäc gaù ñaët treân baøn maùy cuõng ñôn giaûn (chæ caàn duøng eâtoâ hay caùc th ỏi kê và thanh keïp). Löïc caét chuû yeáu taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng. Trung taâm gia coâng ñöùng thöôøng coù töø 3 ñeán 4 truïc. Neáu coù theâm truïc thöù tö (cuøng ñieàu khieån soá - laäp trình ñöôïc) g ọi là tr ục C (thöôøng laø truïc quay xung quanh ñoái vôùi truïc X), töùc laø ngöôøi ta gaén th êm uï quay gioáng nhö ñaàu phaân ñoä laép treân maùy phay . *Trung taâm gia coâng ngang : Trung taâm gia coâng ngang coù truïc chính naèm theo phöông ngang, aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø caùc maët gia coâng chuû yeáu naèm ôû maêt beân. Trung taâm gia coâng ngang thöôøng coù hai baøn maùy, trong khi chi tieát ôû baøn maùy naøy ñang gia coâng thì ta thaùo laáy saûn phaåm vaø laép phoâi môùi ôû baøn maùy kia. * Trung taâm gia coâng vaïn naêng : Trung taâm gia coâng vaïn naêng keát hôïp ñöôïc ñaëc tính cuûa trung taâm gia coâng ñöùng vaø trung taâm gia coâng ngang. Truïc chính cuûa noù coù theå laäp trình nhö laø trung taâm gia coâng ngang hoaëc laø trung taâm gia coâng ñöùng khi ta thaùo hoaëc laép theâm ñaàu truïc chính ñöùng . Vôùi caùc trung taâm gia coâng vaïn naêng 5 truïc thì hai chuyeån ñoäng quay coù theå do ñaàu truïc chính thöïc hieän hoaëc baøn maùy coù khaû naêng xoay quanh truïc X naèm doïc vaø quanh truïc Y naèm ngang (hình 1.7) (a) (b) Hình 1. 7: Trung taâm gia coâng 5 truïc (3 tònh tieán + 2 quay) (a) UÏ truïc chính xoay vaø (b) baøn maùy xoay e. Maùy gia coâng tia löûa ñieän EDM: 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 5
8. Duïng cuï caét ñoùng vai troø laø moät ñieän cöïc aâm, chi tieát cuõng ñoùng vai troø cuûa moät ñieän cöïc. Khi tia löûa ñieän phoùng ra giöõa hai ñieän cöïc seõ ñoát noùng vaø laøm chaûy vaät lieäu gia coâng ôû vuøng tieáp xuùc vôùi ñieän cöïc duïng cuï. Muoán duy trì quaù trình gia coâng thì baét buoäc khe hôû giöõa caùc ñieän cöïc phaûi ñöôïc duy trì ôû moät möùc naøo ño ñeå duy trì söï phoùng ñieän, ñieàu naøy chæ coù theå thöïc hieän thoâng qua caùc caûm bieán veà hieäu ñieän theá vaø doøng ñieän ñöa qua boä ñieàu khieån soá ñeå dòch chuyeån duïng cuï caét hay dòch chuyeån baøn maùy mang chi tieát. Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñöôïc chia laøm hai loaïi : + Maùy gia coâng tia löûa ñieän coù ñieän cöïc ñònh hình: hình daùng cuûa beà ma gia coâng laø aâm baûn cuûa hình daùng duïng cuï (in daäp hình daùng cuûa duïng cuï ñieän cöïc). + Maùy caét daây: ñieän cöïc duïng cuï laø moät sôïi daây ñoàng hoaëc hôïp kim wonfram daøi chaïy lieân tuïc qua phoâi ñeå caét caùc bieân daïng 2D trong maët phaúng. Maùy gia coâng tia löûa ñieän thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc loaïi vaät lieäu coù ñoä cöùng cao Hình 1. 8: Maùy caét daây (nhöng phaûi daãn ñieän ñöôïc), gia coâng tinh caùc beà maët 3D phöùc taïp sau khi ñaõ gia coâng thoâ baèng gia coâng cô, gia coâng caùc khe heïp vaø saâu, gia coâng caùc goùc heïp, taïo veát nhaùm cho beà maët khuoân ñuùc caùc saûn phaåm nhöïa, caét profile cho caùc khuoân daäp hoaëc khuoân ñuøn eùp. Hình 1.9 : Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñieän Hình 1.10 : Maùy caét daây 4 truïc X,Y; U,V cöïc ñònh hình TOP EDM (Ñaøi loan) Maxicut 734 (AÁn ñoä) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 6
9. III. Öu nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC 1:Öu ñieåm : Ñaëc tính vaø öu ñieåm chung cuûa maùy CNC coù theå chia laøm 4 noäi dung chính sau: - Chính xaùc: caùc maùy CNC hieän ñaïi coù theå ñaït ñoä chính xaùc trong phaïm vi dung sai 0,0025-0,005 mm. - Tin caäy: do boä ñieàu khieån (vi xöû lyù) cuõng nhö caùc caûi tieán ôû ñoä cöùng vöõng, soáng tröôït vít me bi, baøn maùy cuõng nhö duïng cuï caét goït ñaõ laøm cho maùy coù ñoä tin caäy hoaït ñoäng raát cao. - Coù khaû naêng laäp laïi cao: caùc chi tieát cheá taïo trong haøng loaït raát gioáng nhau nhôø khaû naêng laäp laïi cuûa maùy tính coäng vôùi ñoä tin caäy cuûa maùy. - Naêng suaát cao: nhaø cheá taïo ñaõ giaûm ñeán möùc toái ña haønh trình chaïy khoâng cuûa maùy, taêng toác ñoä chaïy dao nhanh, caét goït töï ñoäng lieân tuïc vôùi toác ñoä caét cao, giaûm soá laàn gaù ñaët vaø giaûm soá coâng nhaân vaâïn haønh maùy ñaõ laøm cho naêng suaát cuûa maùy CNC khaù cao. Ñaây laø moät trong nhöõng yeáu toá goùp phaàn hoaøn voán ñaàu tö nhanh khi trang bò caùc maùy coâng cuï CNC ñaét tieàn. Cuï theå hôn öu ñieåm cuûa maùy coâng cuï CNC coù theå toùm taét ôû 13 ñieåm chính sau: 1 - Ñoä chính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng ñoàng nhaát 2 -Thöïc hieän ñöôïc caùc thuû tuïc (nguyeân coâng) gia coâng caùc chi tieát coù hình daùng phöùc taïp maø caùc maùy truyeàn thoáng khoâng theå gia coâng ñöôïc. 3 - Naêng suaát gia coâng taêng 4 - Giaûm ñöôïc thôøi gian chuaån bò saûn xuaát, thôøi gian phuï 5 - Haïn cheá ñöôïc pheá phaåm 6 - Haïn cheá ñöôïc loãi cuûa con ngöôøi: do khoâng caàn phaûi caét thöû, ño thöû, ñònh vò trí dao 7 - An toaøn cho ngöôøi vaän haønh: nguyeân taéc an toaøn cuûa maùy CNC traùnh cho ngöôøi vaän haønh ñuïng vaøo caùc boä phaän chuyeån ñoäng cuõng nhö duïng cuï caét. 8 - Hieäu quaû vaø tieän lôïi khi vaän haønh maùy: khi maùy baét ñaàu laøm vieäc noù khoâng caàn nhieàu ñeán söï giaùm saùt cuûa con ngöôøi khi vaän haønh so vôùi maùy truyeàn thoáng. 9 - Haï ñöôïc giaù thaønh duïng cuï caét : maùy CNC söû duïng caùc duïng cuï caét vaø caùc thieát bò caëp dao tieâu chuaån vaø ñôn giaûn, chuùng khoâng caàn duøng caùc dao ñònh hình phöùc taïp. 10 - Maùy laøm vieäc an toaøn, ít loãi do ít coù söï can thieäp cuûa ngöôøi vaän haønh khi noù hoaït ñoäng 11 - Ít caàn phaûi kieåm tra saûn phaåm trong loaït 12 - Hieäu sduaát söû duïng maùy cao: thôøi gian gaù laép ít, khoâng caàn phaûi ñieàu chænh maùy, caét goït lieân tuïc ñaõ laøm cho hieäu suaát söû duïng cuûa maùy coù theå leân ñeán 50% 13 - Khoâng chieám nhieàu khoâng gian trong xöôûng: do giaûm ñöôïc choã löu tröõ phuï tuøng vaø ñoà gaù. 14 - Chöông trình gia coâng coù theå löu tröõ, chænh söûa vaø goïi ra baát cöù luùc naøo nhôø söû duïng maùy tính, khoâng caàn duøng nhieàu giaáy tôø. 2 Nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC - Giaù thaønh ñaét, chi phí ñaàu tö ban ñaàu cao - Coâng nhaân vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo: maëc duø noùi raèng ñoä chính xaùc cuûa chi tieát gia coâng khoâng phuï thuoäc vaøo tay ngheà cuûa ngöôøi vaän haønh vì ngöôøi vaän haønh khoâng can thieäp tröïc tieáp baèng tay vaøi quaù trình gia coâng. Tuy nghieân, ñeå laäp trình 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 7
10. vaø vaän haønh maùy, ngöôøi vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo kyõ löôõng veà CNC vaø kyõ thuaät gia coâng treân maùy CNC. - Phaûi toán chi phí cho vieäc laäp trình vaø caùc coâng vieäc thöïc hieän treân maùy tính - Chi phí baûo döôõng cao. IV: Nhöõng tính naêng trong heä ñieàu khieån cuûa maùy CNC hieän ñaïi ngaøy nay 1) Coù maøn hình (maøu hoaëc traéng ñen) 2) Coù theå laäp trình theo kích thöôùc heä met hoaëc inch 3) Trao ñoåi döõ lieäu theo tieâu chuaån EIA hoaëc ACII 4) Coù theå nhaäp döõ lieäu baèng tay (manual data input) 5) Soaïn thaûo ñöôïc chöông trình gia coâng 6) Noäi suy 7) Ñònh vò duïng cuï caét theo heä thoáng ñieåm hoaëc ñöôøng lieân tuïc 8) Hieäu chænh (buø tröø) baùn kính löôõi caét cuûa dao, hieäu chænh chieàu daøi dao 9) Löu tröõ nhieàu chöông trình gia coâng cuøng luùc 10) Coù nhieàu chöông trình gia coâng (hay chu trình gia coâng ñöôïc nhaø saûn xuaát laäp trình saün) 11) Coù chöùa nhieàu macro vaø chöông trình con 12) Ñaûo chieàu caùc truïc 13) Chaån ñoaùn vaø baûo loãi hö hoûng, giuùp ñôõ vaän haønh (help and diagnostics) 14) Quaûn trò döõ lieäu Nhieàu khaùi nieäm môùi ôû ñaây seõ ñöôïc laøm roõ ôû nhöõng chöông sau. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa caùc kieåu maùy CNC Khi trang bò caùc maùy CNC nhö maùy phay, maùy tieän, maùy EDM, ta caàn chuù yù caùc thoâng soá cô baûn nhö minh hoaï döôùi ñaây: a) Mùaùy phay CNC 3 truïc Ví duï maùy phay Thoâng soá Ñôn vò Brigeport VMC 2216 (Myõ) Khoaûng dòch chuyeån truïc X mm 560 Khoaûng dòch chuyeån truïc Y mm 406 Khoaûng dòch chuyeån truïc Z mm 508 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc X&Y m/ph 18 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc Z m/ph 18 Löïc doïc truïc X&Y kgf 771 Löïc doïc truïc X&Y cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Löïc doïc truïc Z kgf 771 Löïc doïc truïc Z cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Toác ñoä truïc chính voøng/ph 6 ÷8000 Coâng suaát truïc chính HP 12 Baøn maùy (dieän tích laøm vieäc) mm 838x356 Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát baøn maùy chòu ñöôïc kg 341 Soá raõnh chöõ T cuûa baøn maùy 3 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 8
11. Kích thöôùc bao cuûa maùy WxDxH (m) 2,5x2,6x2,46 Daãn ñoäng caùc truïc Ñoäng cô servo AC Heä ñieàu khieån Fanuc 21i Ñoä chính xaùc tính toaùn mm 0.001 Maøn hình Tinh theå loûng LCD ñôn saéc Thay dao töï ñoäng, soá löôïng dao mang toái ña caùi 22 b) Maùy phay CNC 5 truïc VC630/5AX Mô t ả các thông s ố DOOSAN Hàn Qu ốc X-axis 650mm Y-axis 765mm Kho ảng d ịch chuy ển Hành trình (Travel) (Stroke) Z-axis 520mm A-axis 150 deg C-axis 360 deg X-axis 40 m/min Y-axis 40 m/min Tốc độ ch ạy dao Tốc độ chuy ển độ ng nhanh (Feed) (Rapid traverse) Z-axis 36 m/min A-axis 20 deg/min C-axis 30 deg/min Bàn máy Kích th ước bàn máy (Table Size) ø 630 (Table) Kh ối l ượng phôi cho phép (Allowable Load) 500Kg Tr ục chính (Spindle) Tốc độ tr ục chính t ối đa (Max. Spindle Speed) 12,000 r/min Lo ại chuôi k ẹp dao (Tool Shank) MAS403 BT40 Thay dao t ự độ ng Số l ượng dao (Tool storage CAM 40 ATC (Automatic tool capacity) change) Th ời gian thay dao- (Tool Transfer 1 Sec Time) c) Maùy tieän CNC Thoâng soá Ñôn vò Ví duï maùy tieän EMCO 345II (AÙo) Caùc kích thöôùc laøm vieäc Ñöôøng kính chi tieát lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 220 Chieàu daøi phoâi lôùn nhaát mm 510 Khoaûng caùch hai muõi taâm lôùn nhaát mm 600 Ñöôøng kính phoâi thanh lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 45 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 9
12. Khoaûng dòch chuyeån caùc truïc Truïc X mm 160 Truïc Z mm 510 Truïc chính Khoaûng toác ñoä Voøng/ph 0÷6300 Momen quay Nm 78 Ñöôøng kính loã truïc chính mm 45.5 Truïc quay C Goùc quay beù nhaát (ñoä phaân giaûi goùc quay) ñoä 0.001 Toác ñoä lôùn nhaát Voøng/ph 100 Ñoä chính xaùc ñònh vò truïc chính ñoä 0.01 Coâng suaát ñoäng cô truïc chính kW 13 Ñaàu rôvoânve (tool turret) Soá löôïng dao 12 Kích thöôùc caùn dao tieän lôùn nhaát mm 20x20 Ñöôøng kính caùn dao doa lôùn nhaát mm 32 Toác ñoä chuyeån vò trí dao s 0.14 Dao töï quay Soá löôïng dao töï quay (driven tools) duøng ñeå gia 6 coâng nhö phay Coâng suaát kW 6.7 Momen Nm 16 Khoaûng toác ñoä quay Voøng/ph 0÷6000 Daãn ñoäng aên dao Toác ñoä dòch chuyeån nhanh m/ph Löïc aên dao treân truïc X N 4000 Löïc aên dao treân truïc Z N 6000 Thôøi gian gia toác s 0.2 Ñoä chính xaùc dòch chuyeån mm 0.005 UÏ ñoäng tieâu chuaån Ñöôøng kính thaân muõi taâm mm 60 Haønh trình dòch chuyeån mm 120 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000 UÏ ñoäng töï ñoäng Haønh trình dòch chuyeån mm 510 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000 Toác ñoä dòch chuyeån m/ph 20 Heä thoáng laøm maùt Dung tích thuøng chöùa lít 250 Coâng suaát maùy bôm kW 2.2 Nguoàn cung caáp Nguoàn ñieän kVA 17 Nguoàn khí neùn bar 6 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 10
13. Kích thöôùc vaø troïng löôïng Chieàu cao taâm truïc chính so vôùi saøn mm 1160 Chieàu cao maùy mm 1940 Chieàu ngang x saâu mm 2250x1980 Khoái löôïng kg 2600 Heä ñieàu khieån SIEMENS 840D d) Maùy caét daây EMD Döôùi ñaây laø ñaëc tính vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa maùy caét daây MAXICUT e (AÁn Ñoä) • Naêng suaát caét (Cutting speed) tính baèng dieän tích/phuùt : 120 mm 2/min • Ñoä nhaùm beà maët beù nhaát: 0.8µ Ra • Goùc nghieâng caét toái ña (Taper angle) : ±15 ° treân 100mm • Ñieàu khieån töø xa caàm tay • Boä laøm maùt chaát ñieän moâi coù ñieàu chænh nhieät ñoä • ePulse technology Phaàn maùy coâng cuï (Machine tool) Kích thöôùc baøn maùy lôùn nhaát 650 X 440 mm Chieàu cao phoâi lôùn nhaát 200 mm Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát 300 kg Khoaûng dòch chuyeån X,Y cuûa baøn maùy 300, 400 mm Khoaûng dòch chuyeån U,V (song song X,Y) 80, 80 mm Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa cuoän daây caét 6 kg Ñoä chính xaùc kích thöôùc (ñoä phaân giaûi) 0.001 mm Ñöôøng kính daây ñieän cöïc 0.25 mm (Std.) 0.15. 0.2, 0.3 mm (töï choïn) Maùy phaùt xung (Pulse Generator) ELPULS - 20 e Ñieàu khieån caùc truïc X, Y, u, v ñoàng thôøi Noäi suy (Interpolation) Ñöôøng thaúng vaø troøn (Linear & Circular) Böôùc nhaûy giaù trò nhaäp nhoû nhaát 0.001 mm Giaù trò leänh nhaäp beù nhaát (X,Y) 0.001 mm Kích thöôùc laäp trình lôùn nhaát (X,Y) ± 999.999 •RS-232C isolated serial interface Data Input / Output •1.44 MB Floppy disk •Special function sealed keyboard Nguoàn cung caáp 3-phase, AC 415 V 50 Hz Coâng suaát 7 kVA Boä phaän chaát ñieän moâi DL 25P Chaát loûng ñieän moâi Nöôùc ñaõ laøm giaûm ioân (De-ionised water) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 11
14. Dung tích boàn chöùa 250 lit. Giaáy loïc 10 µ Single cartridge Heä thoáng laøm maùt chaát ñieän moâi 1700kCal. e) Maùy ñieän cöïc ñònh hình EDM Thoâng soá Ñôn vò Ví duï (maùy TOP EDM CNC 340) Kích thöôùc thuøng laøm vieäc mm 1200x700x450 Kích thöôùc baøn maùy mm 650x350 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc X mm 400 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Y mm 300 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Z mm 400 Kích thöôùc töø ñaàu keïp ñieän cöïc ñeán baùn maùy mm 150-600 Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa ñieän cöïc kg 180 Khoái löôïng phoâi lôùn nhaát kg 900 Khoái löôïng maùy kg 1750 Kích thöôùc maùy mm 1350x1580x2750 Dung tích thuøng chöùa dung dòch ñieän moâi L 305 Khoái löôïng thuøng chöùa ñieän moâi kg 80 Kích thöôùc thuøng chöùa chaát ñieän moâi (LxWxH) mm 860x1010x600 Cöôøng ñoä doøng ñieän lôùn nhaát A 100 Naêng suaát gia coâng cöïc ñaïi mm 3/ph 930 Tyû leä moøn ñieän cöïc % 0,1 Ñoä boùng beà maët gia coâng cöïc ñaïi (nhaùm toái thieåu) Ra ( µm) 1 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 12
15. CHÖÔNG 2 ÑAËC ÑIEÅM CAÁU TAÏO MAÙY COÂNG CUÏ CNC 1. Ñaëc ñieåm keát caáu chung Maùy coâng cuï ñieàu khieån soá CNC veà maët keát caáu cô baûn thì noù cuõng goàm ñaày ñuû caùc boä phaän chính maø moät maùy coâng cuï truyeàn thoáng cần ph ải có ù. Tuy nhieân maùy CNC coù ñoä chính xaùc gia coâng cao hôn nhieàu so vôùi maùy truyeàn thoáng neân noù coù moät soá ñaëc ñieåm caáu taïo rieâng coù thöôøng gaëp seõ ñöôïc trình baøy döôùi ñaây. Ñieàu hieån nhieân laø maùy CNC phaûi coù boä ñieàu khieån baèng maùy tính, coù baøn phím nhaäp döõ lieäu vaø ñieàu khieån maùy, coù maøn hình hieån thò caùc thoâng tin vaø döõ lieäu vaøo ra cuõng nhö caùc hình veõ ñoà họa. Các n ội dung này seõ ñöôïc giôùi thieäu trong chöông 3 vaø phaàn vaän haønh gia coâng treân maùy. Caáu taïo chung cuûa maùy phay CNC ñöôïc bieåu dieãn qua caùc sô ñoà sau: Caùc boä phaän cuûa maùy phay CNC Khung keát caáu cô khí Caùc boä phaän CNC Beä maùy Baêng tröôït Baøn maùy Truï maùy Truïc chính Boä ñieàu khieån Ñoäng cô Boä thay dao maùy servo töï ñoäng Hình 2.1: Caùc boä phaän chính cuûa maùy phay CNC Hình 2.2: Hình daùng chung beân ngoaøi cuûa moät soáâ maùy phay CNC: MAKINO – Nhaät Baûn (traùi) vaø EMCO – AÙo (phaûi) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 13
16. Ñoäng cô truïc chính Hoäp soá 2 toác ñoä Boä taïo löïc ñaåy thanh ñaåy thay dao Nuùt baám thay dao Tuû ñieän OÅ chöùa dao vaø boä phaän töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï caét Bôm daàu boâi trôn töï ñoäng Truïc chính Heä thoáng khí neùn Ñoäng cô servo truïc X Raõnh daãn dung dòch trôn nguoäi Hình 2.3 : Caáu taïo cuûa maùy phay CNC 3 truïc (hieäu BridgePort) khi boû voû che Caùc boä phaän cuûa maùy tieän CNC Khung keát caáu cô Caùc boä phaän CNC khí Beä maùy Truïc chính Baøn xe Soáng tröôït ngang Uï ñoäng Boä ñieàu khieån Ñoäng cô vaø baêng vaø uï truïc dao vaø voû hoäp xe maùy servo Hình 2.4: Caùc boä phaän chính cuûa maùy tieän CNC 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 14
17. Hình 2.5: Caáu taïo chung beân ngoaøi cuûa maùy tieän CNC DOOSAN Puma MX 2600 (haõng Doosan – Haøn quoác) Ñaàu rôvoânve coù theå laép nhieàu dao höôùng kính vaø höôùng truïc, coù moät vaøi dao töï quay Uï ñoäng ñöôïc daãn ñoäng baèng thuyû löïc vaø ñöôïc ñieàu khieån soá Ñoäng cô servo daãn ñoäng truïc chính Khung maùy Soáng tröôït kieåu nghieâng Hình 2.6 : Caáu taïo cuûa maùy tieän CNC 3 truïc (haõng EMCO) khi boû voû che Sau ñaây xeùt ñaëc ñieåm cuûa moät soá heä thoáng vaø cô caáu chính. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 15
18. 2. Keát caáu heä thoáng cô khí cuûa maùy 2.1. Khung maùy Khung maùy laøm chi tieát cô sôû ñeå laép taát caû caùc thieát bò vaø boä Truïc phaän khaùc nhö baøn maùy, Z truïc chính, xe dao (ñoái vôùi maùy tieän) v.v leân Truï ñöùng noù taïo thaønh maùy hoaøn (column) chænh. Khung maùy phaûi chòu taát caû caùc taûi troïng tónh cuõng nhö ñoäng do taùc ñoäng cuûa löïc caét, do rung ñoäng trong quaù Baøn maùy trình caét vaø do khoái Truïc X (saddle) löôïng cuûa caùc chi tieát va ø boä phaän laép leân noù cuõng nhö troïng löôïng baûn Truïc Y thaân cuûa noù. Do vaäy ñoái vôùi khung maùy caàn phaûi thoaû maõn hai yeâu caàu chính sau nhaèm ñaûm baûo ñoä chính xaùc gia coâng Thaân ñeá cuûa maùy: (bed) - Phaûi ñaûm baûo Hình 2.7: Caáu taïo khung maùy phay CNC ñuû ñoä cöõng vöõng. - Phaûi coù khaê naêng choáng vaø haáp thu rung ñoäng Vôùi caùc lyù do treân, khung maùy CNC thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng gang ñuùc, coù hình khoái roãng, nhieàu gaân chòu löïc vaø coù keát caáu vöõng chaéc. Ñoái vôùi moät soá maùy tieän coâng suaát côõ vöøa vaø nhoû coù theå cheá taïo ñeá maùy maùy baèng theùp taám haøn laïi vôùi nhau 2.2. Soáng tröôït Soáng tröôït coù chöùc naêng daãn höôùng chuyeån ñoäng cuûa baøn maùy, xe dao, uï truïc chính, uï ñoäng v.v . Hình daïng vaø kích thöôùc cuûa soáng tröôït phuï thuoäc vaøo ñoä chính xaùc dòch chuyeån, khaû naêng chòu taûi vaø ñoä chính xaùc ñoäng hoïc cuûa soáng tröôït. Veà maët ma saùt coù theå chia soáng tröôït ra hai loaïi: soáng tröôït ma saùt tröôït vaø soáng tröôït ma saùt laên (soáng tröôït con laên). Soáng tröôït ma saùt tröôït ñöôïc söû duïng nhieàu vì giaù thaønh cheá taïo thaáp vaø khaû naêng chòu taûi lôùn maëc duø noù coù heä soá ma saùt lôn hôn soáng Hình 2.8: Soáng tröôït maùy tieän CNC (haõng EMCO) tröôït ma saùt laên. Soáng tröôït ma saùt 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 16
19. tröôïc coù theå ñuùc lieàn khoái vôùi thaân maùy sau ñoù maï moät lôùp hôïp kim choáng maøi moøn hoaëc cuõng coù theå cheá taïo rôøi roài laép vaøo thaân maùy baèng vít. Soáng tröôït ma saùt tröôït thöôøng coù caùc daïng sau (hình 2.9): Soáng tröôït phaúng, soáâng tröôït ñuoâi eùn, soáng töôït tam giaùc, soáng tröôït laêng truï nhieàu caïnh. a) b) c) d) Hình 2.9: Caùc kieåu maët caét ngang soáng tröôït Soáng tröôït tam giaùc thöôøng duøng cho maùy tieän, öu ñieåm cuûa loaïi naøy laø baøn xe dao vaãn duy trì ñöôïc söï caân baèng ngay caû khi soáng tröôït bò moøn. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø coù heä soá ma saùt lôùn nhaát so vôùi caùc loaïi khaùc. Soáng tröôït phaúng thöôøng aùp duïng cho caùc maùy CNC côõ lôùn coù khaê naêng taûi cao. Ñeå ñaêm baûo khaû naêng ñònh höôùng chuyeån ñoäng, soáng tröôït phaúng thöôøng phaûi keát hôïp vôùi soáng tröôït ñuoâi eùn. Soáng tröôït laên truï nhieàu caïnh thöôøng hay gaëp trong caùc maùy phay vaø maùy caét daây CNC, khaû naêng taûi cuûa noù coù nhoû hôn caùc loaïi soáng tröôït ma saùt tröôïc khaùc do dieän tích tieáp xuùc thöôøng nhoû hôn. Loaïi naøy mang tính chaát dung hoaø vaø keát hôïp cuûa loaïi soáng tröôït phaúng vaø soáng tröôït tam giaùc. Soáng tröôït con laên: Duøng soáng tröïôt con laên coù khaû naêng giaûm hao moøn, giaûm ma saùt vaø giaûm taûi nhieät phaùt sinh trong quaù trình dòch chuyeån, toác ñoä dòch chuyeån cao, khoâng xaûy ra hieän töôïng dính khi baét ñaàu tröôït. Nhöôïc ñieåm cuûa soáng tröôït con laên laø khaû naêng chòu va ñaäp keùm. Ngoaøi caùc soáng tröôït keå Hình 2.10: Soáng tröôït con laên treân coøn coù theå coù soáng tröôït thuyû tónh, beà maët cuûa baïc tröôït ñôïc ngaên caùch hoaøn toaøn vôùi soáng tröôït baèng moät lôùp daàu thuyû löïc aùp suaát cao ñeán khoaûng 300 bar. Vôùi loaïi naøy thì hao moøn do ma saùt laø khoâng ñaùng keå, cöùng vöõng vaø chòu ñöôïc va ñaäp, khaû naêng taûi cao neáu aùp löïc daàu lôùn. Tuy nhieân, noù ít ñöôïc söû duïng vì giaù thaønh cheá taïo cao vaø khoù khaên trong vieäc laép raùp. 2.3. Heä thoáng chaïy dao Heä thoáng chaïy dao taïo ra caùc chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa dao vaø chi tieát (tröø chuyeån ñoäng quay troøn cuûa truïc chính mang chi tieát trong maùy tieän). Noù bao goàm cô caáu vitme ñai oác vaø boä truyeàn töï ñoäng cô ñieän ñeán truïc vít me. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 17
20. Hình 2.11 : Baûn veõ laép heä thoáng chaïy dao maùy phay CNC Bridgeport 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 18
21. oáng tuaàn hoaøn bi Hình 2.12: Vít me - ñai oác bi trong heä thoáng chaïy daïo maùy CNC a) Vítme ñai oác (screw nut) Baûng so saùnh öu ñieåm cuûa vít me- ñai oác bi so vôùi caùc loaïi truyeàn ñoäng khaùc Vít me Vít me Thuûy Ñai vaø Baùnh Cô caáu Xi lanh ñai oác ñai oác löïc xích raêng cam khí neùn bi aùcsimet thanh raêng Giaù thaønh khoâng ñaét x x x x x Tieâu toán coâng suaát beù x x x x Ít caàn baûo döôõng x Ñoä chính xaùc cao x x Khaû naêng laëp laïi cao x Hieäu suaát cao x Khaû naêng taûi cao x x x Nhoû goïn x x x 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 19
22. Haàu nhö taát caû caùc maùy coâng cuï CNC ñeàu söû duïng cô caáu vítme ñai oác bi ñeå bieán chuyeån ñoäng quay cuûa ñoäng cô thaønh chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa baøn maùy. Vitme ñai oác bi coù öu ñieåm laø heä soá ma saùt raát nhoû, khaû naêng chuyeån ñoäng nhanh, laøm vieäc eâm, chính xaùc. Hieän nay thöôøng söû duïng vitme ñai oác bi caàu. Vitme ñai oác bi ñuõa chæ duøng trong tröôøng hôïp taûi troïng taùc duïng lôùn. Caùc vieân bi chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn trong oáng cuûa ñai oác thoâng qua moät keânh noái. Khe hôû giöõa bi vaø vitme coù theå ñöôïc khöû baèng caùch ñieàu chænh vít neùn hay mieáng cheâm ôû giöõa hai phaàn cuûa ñai oác. b) Boä truyeàn ñai raêng Ña soá caùc maùy CNC thöôøng söû duïng boä truyeàn ñai raêng trong heä thoáng chaïy dao bôûi giaù thaønh cheá taïo thaáp, laøm vieäc khoâng oàn, khoâng caàn boâi trôn, ít baûo döôõng. Söû duïng ñai raêng cho pheùp khaéc phuïc hieän töôïng tröôït töông ñoái giöõa daây ñai vaø puli. Hình daïng cuûa ñai nhö hình veõ. Moät soá ñai coù löïc caêng laøm vieäc cao coù loõi baèng caùc sôïi daây theùp. Söû duïng ñai truyeàn khoâng vì muïc ñích giaûm toác hay taêng toác maø chæ ñeå thay ñoåi vò trí laép ñaët ñoäng cô ñoàng thôøi loaïi boû yeâu caàu söû duïng khôùp noái truïc meàm ñeå ñaûm baûo söï laøm vieäc cuûa cô caáu khi coù söï khoâng ñoàng truïc giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc vitme neáu laép tröïc tieáp ñoäng cô leân vitme. c) Hoäp toác ñoä Hình 2.13: Truyeàn ñoäng ñai raêng trong Do ñoäng cô coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä cô caáu chaïy dao quay raát roäng coù theå naèm trong giôùi haïn töø 0 ñeán maximum, vì vaäy hoäp soá trong heä thoáng chaïy dao vaø thay ñoåi toác ñoä truïc chính khoâng coøn yù nghóa bieán ñoåi toác ñoä nöõa. Thoâng thöôøng chæ coù moät heä baùnh raêng hai caáp toác ñoä truïc chính ( low gear vaø high gear ) vôùi muïc ñích taêng momen cho truïc chính chöù khoâng duøng vaøo muïc ñích bieán ñoåi toác ñoä. 2.4. Truïc chính Truïc chính cuûa maùy coâng cuï CNC laøm vieäc trong moät phaïm vi toác ñoä raát roäng (0 ÷ 20.000 v/ph), thaäm chí ñeán 40.00 v/ph, do vaäy noù ñöôïc cheá taïo vôùi ñoäâ chính xaùc cao vaø phaûi ñöôïc caân baèng ñoäng toát ñeå traùnh aûnh höôûng cuûa Hình 2.14: Truïc chính maùy tieän CNC löïc quaùn tính vaø momen quan tính. Ñoái vôùi maùy phay, trong loã truïc coù coù laép cô caáu then keùo (draw bar) ñeå giöõ chaët gaù dao hoaëc ñaåy gaù dao ra khi thay dao (xem hình veõ truïc chính maùy phay). Ñoái vôùi maùy tieän, truïc chính laø truïc roãng gioáng nhö maùy tieän truyeàn thoáng ñeå loàng gaù ñöôïc phoâi thanh. Kích thöôùc lôùn nhaát cuûa phoâi thanh gaù ñöôïc phuï thuoäc vaø kích côõ cuûa maùy. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 20
23. Hình 2.15: Caáu taïo truïc chính maùy phay CNC VMC Bridgeport Hình 1.16: Caáu taïo truïc chính maùy tieän CNC EMCO 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 21
24. 2.5 Baïc truïc chính Ngaøy nay ña soá baïc truïc chính laø oå laên. Do chòu löïc doïc truïc neân oå laên laøm baïc truïc chính phaûi laø loaïi bi caàu ñôõ chaën hoaëc oå bi ñuõa coân. Öu ñieåm cuûa oå laên laø heä soá ma saùt nhoû, kích thöôùc vöøa phaûi, deã thay theá. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø chòu taûi troïng va ñaäp keùm. Ngoaøi oå laên, ngöôøi ta coøn duøng oå tröôït laøm baïc truïc chính. Khi ñoù phöông phaùp boâi trôn cho truïc chính laø phöông phaùp thuyû ñoäng hay thuyû tónh. Boâi trôn cho oå laên truïc chính baèng chính môõ trong oå laên cho ñeán heát tuoåi thoï cuûa chuùng chöù khoâng caàn phaûi caáp daàu boâi trôn lieân tuïc nhö cho vít me hay soáng tröôït. 3. Heä thoáng ñoäng löïc Heä thoáng ñoäng löïc treân caùc maùy CNC theo kieåu truyeàn ñoäng ñieän cuï theå laø caùc ñoäng cô ñieän daãn ñoäng caùc heä thoáng nhö chaïy dao, dòch chuyeån baøn maùy vaø quay truïc chính. Ñoäng cô ñieän treân caùc maùy coâng cuï CNC laø caùc ñoäng cô servo, toác ñoä coù theå thay ñoåi ñöôïc töø 0 ñeán giôùi haïn maximum. Ñộng c ơ servo khác v ới động c ơ điện thông th ường ở ch ỗ nó được thi ết k ế cho nh ững h ệ th ống h ồi ti ếp vòng kín. Tín hi ệu ra của động c ơ được n ối v ới m ột m ạch điều khi ển. Khi động c ơ quay, v ận t ốc và v ị trí s ẽ được h ồi ti ếp v ề mạch điều khi ển này. N ếu có b ầt k ỳ lý do nào ng ăn c ản chuy ển động quay c ủa động c ơ, c ơ c ấu h ồi ti ếp s ẽ nh ận th ấy tín hi ệu ra ch ưa đạt được v ị trí mong mu ốn. M ạch điều khi ển ti ếp t ục ch ỉnh sai l ệch cho động c ơ đạt được vị trí chính xác. Ñoäng cô daãn ñoäng truïc chính vaø daãn ñoäng baøn maùy hay baøn xe dao ñeàu laø ñoäng cô servo. Ñoäng cô daãn ñoäng truïc chính coù coâng suaát lôùn hôn. Coù hai loaïi ñoäng cô servo: - Ñoäng cô servo moät chieàu DC. - Ñoäng cô servo xoay chieàu AC. Moät soá maùy söû duïng ñoäng cô böôùc vaø ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng ñeå daãn ñoäng baøn maùy - Ñoäng cô böôùc (stepper motor) - Ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng (linear motor) Ñoäng cô ñieän moät chieàu coù loaïi coù choåi goùp vaø khoâng coù choåi goùp. Loaïi khoâng coù choåi goùp phaûi nhôø nguoàn ñieän ngoaøi ñeå taïo ra löïc töø laøm quay rotor. Ñoäng cô servo moät chieàu kích töø baèng nam chaâm vónh cöûu, baét buoäc phaûi coù coå goùp vaø choåi than, chuùng coù caùc ñaëc tính sau: + Ñieàu khieån toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng vì toác ñoä ñoäng cô DC chòu taùc ñoäng tröïc tieáp cuûa hieäu ñieän theá taùc duïng vaø töø thoâng cuûa nam chaâm vónh cöûu. + Ñoäng cô DC coù momen lôùn neân aùp duïng toát cho caùc coâng vieäc caàn coù gia toác lôùn. Ngoaøi ra noù coøn dao ñoäng ñöôïc cheá taïo vôùi moät soá ñaëc ñieåm nhö: truyeàn ñoäng eâm khoâng giaät cuïc ôû toác ñoä < 1v/ph, maùy phaùt toác ñoä ñöôïc tích hôïp trong roto vaø laép cuøng truïc vôùi roto. Löïa choïn loaïi ñoäng cô DC coù choåi goùp hay khoâng coù choåi goùp nhìn chung tuøy vaøo tröôøng hôïp. Loaïi coù choåi than giaù thaønh reû hôn. Söû duïng loaïi khoâng coù choåi than trong seõ khoâng caàn baûo döôõng nhieàu, ñaùp öùng ñöôïc toác ñoä laøm vieäc cao vaø khoâng gaây chaùy noå trong moâi tröôøng deã gaây chaùy noå do khoâng sinh ra tia löûa ñieän nhö loaïi coù coå goùp. Thay ñoåi ñieän theá vaø cöôøng ñoä doøng ñieän seõ ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä vaø momen cuûa ñoäng cô neân ñoäng cô DC ñaùp Hình 2.17:Maët caét ngang ñoäng cô servo DC nam chaâm vónh cöûu 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 22
25. öùng ñöôïc caùc nhieäm vuï chuyeån ñoäng phöùc taïp. Ñoäng cô servo xoay chieàu söû duïng doøng ñieän xoay chieàu. Töø tröôøng sinh ra töø caùc cuoän daây cuûa rotor vaø stato vaø löïc töø sinh ra trong cuoän daây stato do söï ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän. Ñoäng cô servo xoay chieàu AC ngaøy ñôïc söû duïng nhieàu vaø gaàn nhö thay theá cho ñoäng cô DC do giaù thaønh cheá taïo thaáp, deã söû duïng vaø hoaït ñoäng tin caäy, söû duïng ñieän löôùi quoác gia tieâu chuaån, khoâng coù coå goùp vaø choåi than neân khoâng caàn baûo döôõng caùc boä phaän naøy. Vieäc thay ñoåi soá voøng quay ñöôïc thöïc hieän baèng caùch thay ñoåi taàn soá cuûa doøng ñieän nhôø maùy bieán taàn. Tuy nhieân giaù thaønh cuûa thieát bò hôi ñaét, vì vaäy ñoäng cô servo AC thöôøng ít duøng ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån chuyeån ñoäng phöùc taïp Ñoäng cô böôùc: thöôøng söû duïng cho heä thoáng ñieàu khieån chu trình hôû (khoâng coù hoài tieáp vò trí). Ñoäng cô böôùc cung caáp momnen nhoû do vaäy chæ aùp duïng cho caùc truyeàn ñoäng coù löïc caûn nhoû vaø ít thay ñoåi (ví duï nhö maùy caét daây hoaëc maùy gia coâng tia löûa ñieän). Hình 2.18: ÖÙng duïng ñoäng cô böôùc trong heä thoáng chaïy dao ñieàu khieån chu trình hôû (khoâng coù hoài tieáp) Khaùc vôùi hai loaïi ñoäng cô treân, ñoäng cô böôùc chuyeån ñoäng khoâng lieân tuïc, chuyeån ñoäng cuûa chuùng laø toång hôïp caùc chuyeån ñoäng rôøi raïc cuûa caùc goùc quay nhoû coäng laïi khi ñoäng cô nhaän ñöôïc tín hieäu chuyeån ñoäng laø caùc xung soá ôû daïng hình thang. Chuyeån ñoäng cuûa ñoäng cô böôùc ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu leänh chæ chieàu quay (cuøng chieàu hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà) vaø caùc xung ñieän. ÖÙng vôùi moãi xung ñieän, roto seõ quay ñöôïc moät goùc xaùc ñònh. Ví duï loaïi ñoäng cô böôùc 200 böôùc seõ quay moät goùc 360/200 = 1,8 0 khi nhaän ñöôïc moät xung ñieän. Ñaây laø loaïi ñoäng cô ñöôïc tieâu chuaån hoùa trong töï ñoäng hoùa coâng nghieäp. (Nhieàu loaïi ñoäng cô böôùc coù böôùc chia nhoû hôn goïi laø Microstepping coù ñoä phaân giaûi goùc quay nhoû hôn) Ñoäng cô böôùc coù ñaëc tính laø giöõ taïi vò trí coá ñònh raát toát tuy nhieân khoâng taïo ñöôïc momen lôùn neân noù raát lyù töôûng cho caùc öùng duïng coù coâng suaát nhoû, deã ñieàu khieån baèng maùy tính vaø giaù thaønh reû. Khoâng neân aùp duïng cho caùc öùng duïng caàn toác ñoä cao vaø phaûi ñieàu Hình 2.19: Maët caét ngang cuûa ñoäng cô böôùc khieån chính xaùc momen quay. 200 böôùc Hình 2.19 laø maët caét cuûa ñoäng cô böôùc 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 23
26. tieâu chuaån. Ñoäng cô böôùc coù roto laø nam chaâm vónh cöûu, chuùng laøm vieäc döïa treân töø tröôøng cuûa nam chaâm vónh cöõu treân roto vaø töø tröôøng cuûa cuoän daây treân stato. Ñoäng cô böôùc coù 4 daây kyù hieäu nhö hình veõ, ñeå quay ñoäng cô caùc pha chuyeån laàn löôït töø 1, 2, 3, 4 vaø sau ñoù baét ñaàu töø 1 laïi. Ñeå ñaûo chieàu ñoäng cô, thöù töï böôùc seõ ngöôïc laïi, coù nghóa laø 4, 3, 2, 1, 4 Neáu taäp hôïp caùc giaù trò treân giöõ nguyeân thì ñoäng cô seõ ñöùng yeân khoâng quay. Moãi böôùc xoay ñöôïc phaûi nhoû hôn ñoä chính xaùc dòch chuyeån (böôùc dòch chuyeån) yeâu caàu. 1A Boä ñieàu step 1A 2A 1B 2B 2A 1 1 0 1 0 khieån steepper 1B 2 0 1 1 0 ñoäng cô motor 2B 3 0 1 0 1 4 1 0 0 1 Caùc ñoäng cô servo coù toån hao coâng suaát ñieän naêng nhoû, löôïng nhieät toaû ra beù coù theå truyeàn qua voû cuûa ñoäng cô vaø truyeàn ra moâi tröôøng xung quanh, do vaäy maø voû cuûa ñoäng cô coù theå bao kín hoaøn toaøn, baûo veä ñoäng cô khoûi buïi baëm hoaëc dung dòch trôn nguoäi loït vaøo. Bôûi lyù do ñoù ñoäng cô servo truyeàn ñoäng chaïy dao coù theå ñaët ngay döôøi baøn maùy nôi maø daàu môõ, buïi phoi, vaø nöôùc laøm maùt coù khaû naêng xaâm nhaäp vaøo. Ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng: Nếu chúng ta tr ải ph ẳng m ột độ ng c ơ điện chuy ển độ ng quay thì stator tr ở thành ngu ồn t ạo l ực và rotor tr ở thành m ột ray nam châm điện. Do v ậy nguyên lý làm vi ệc c ủa độ ng c ơ chuy ển động th ẳng c ũng gi ống nh ư động c ơ quay thông d ụng dựa trên hi ện t ượng c ảm ứng điện t ừ. L ực Lorentz trong động c ơ truy ền độ ng th ẳng là l ực đẩ y tác độ ng lên ph ần độ ng theo ph ươ ng t ịnh ti ến thay vì vi ệc sinh ra mômen quay trong máy điện quay thông th ường. Khi cho dòng điện xoay chi ều vào dây qu ấn ph ần s ơ c ấp làm xu ất hi ện t ừ tr ường ch ạy trong khe h ở gi ữa ph ần s ơ và th ứ c ấp. Từ tr ường này quét qua các thanh d ẫn c ủa ph ần th ứ c ấp làm xu ất hi ện trong chúng s ức điện độ ng c ảm ứng. Do dây qu ấn th ứ c ấp ng ắn m ạch nên sinh ra dòng điện cảm ứng. T ừ tr ường ch ạy tác d ụng với dòng điện ph ần ứng sinh ra l ực điện t ừ có xu h ướng kéo ph ần th ứ c ấp ch ạy cùng chi ều t ừ tr ường. Vì th ứ c ấp c ố đị nh nên tạo ra ph ản l ực có tác d ụng đẩ y ph ần s ơ c ấp ch ạy theo chi ều ng ược v ới t ừ tr ường. Động c ơ điện chuy ển độ ng th ẳng không ph ải là k ỹ thu ật m ới vì chúng đã được s ử d ụng ở nh ững n ăm đầ u th ế k ỷ 20 và ứng d ụng th ường th ấy nh ất là trong h ệ th ống đẩ y tàu đệm t ừ tr ường. Cấu t ạo c ủa độ ng c ơ điện tuy ến tính được trình bày ở hình 2.10 Hình 2.20: Caáu taïo cuûa ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng Ưu điểm c ủa độ ng c ơ chuy ển độ ng th ẳng: 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 24
27. • Tốc độ cao: Tốc độ l ớn nh ất c ủa độ ng c ơ điện chuy ển động th ẳng ch ỉ b ị gi ới h ạn b ởi điện th ế và t ốc độ c ủa b ộ điều khi ển điện t ử. T ốc độ ph ổ bi ến nh ất là 3m/s v ới độ phân gi ải 1 micromet. N ếu t ốc độ cao h ơn thì độ phân gi ải ph ải thô h ơn • Độ chính xác cao: Độ chính , độ phân gi ải và kh ả n ăng l ặp l ại c ủa độ ng c ơ chuy ển độ ng th ẳng được điều khi ển b ằng thi ết b ị h ồi ti ếp. • Độ đáp ứng nhanh: Tốc độ đáp ứng nhanh do không có độ tr ễ trong điều khi ển chuy ển độ ng. Tốc độ đáp ứng c ủa các thi ết b ị d ẫn độ ng b ằng độ ng c ơ chuy ển độ ng th ẳng cao h ơn m ột tr ăm lần so v ới h ệ th ống truy ền độ ng c ơ khí. Điều này đồng ngh ĩa v ới gia t ốc và n ăng su ất cao. • Độ c ứng v ững: Do không có khâu kh ớp c ơ khí nên vi ệc gia t ăng độ c ứng v ững được th ực hi ện d ễ dàng. Độ c ứng v ững c ủa h ệ th ống d ẫn độ ng dùng đông c ơ t ịnh ti ến cao h ơn nhi ều so với h ệ th ống dùng động c ơ chuy ển độ ng quay và vítme-đai ốc bi. • Vận hành không c ần b ảo d ưỡng: Do không có s ự ti ếp xúc gi ữa các chi ti ết chuy ển độ ng nên không có hi ện t ượng mòn. • Tu ổi th ọ cao Do có ưu điểm v ề độ chính xác và t ốc độ chuy ển độ ng nhanh, h iện nay có một s ố nhà s ản xu ất máy công c ụ CNC sử d ụng độ ng c ơ chuy ển độ ng t ịnh ti ến để d ẫn độ ng bàn máy. Khi đó không còn sử d ụng vitme-đai ốc, không còn khâu kh ớp c ơ khí, k ết cấu đơn gi ản, d ễ l ắp ráp, không có hi ện t ượng rung động ho ặc hi ện t ượng dính tr ượt. Hình 2.21 minh h ọa so sánh v ề c ấu t ạo gi ữa b ộ d ẫn độ ng độ ng cơ chuy ển độ ng quay và động c ơ chuy ển độ ng t ịnh ti ến. Điển hình m ột s ố máy CNC s ử d ụng độ ng c ơ chuy ển độ ng th ẳng nh ư Deckel Maho 5 tr ục HSC 75V của Đứ c, Matsuura 5 tr ục LX-05 AX của Nh ật B ản Hình 2.21: So sánh v ề c ấu t ạo gi ữa b ộ d ẫn độ ng độ ng c ơ chuy ển độ ng quay và động c ơ chuy ển độ ng tịnh ti ến 4. Duïng cuï caét vaø heä thoáng thay dao ( tool changer ) 4.1 Duïng cuï caét Nhìn chung duïng cuï caét söû duïng treân maùy tieän vaø maùy phay CNC gioáng nhö caùc duïng cuï söû duïng treân caùc maùy truyeàn thoáng. Tuy nhieân khi söû duïng dao cho maùy CNC caàn duøng caùc loaïi dao chaát löôïng cao ñeå giaûm löïc caét, giaûm rung ñoäng nhaèm taêng tuoåi thoï vaø ñaûm baûo ñoä chính xaùc cao cho chi tieát gia coâng. Khi söû duïng dao keùm chaát löôïng veà kích thöôùc, hình daùng hình hoïc, ñoä saéc vaø ñoä choáng moøn seõ laøm maát ñi öu ñieåm chính xaùc cuûa baûn thaân maùy coâng cuï CNC. Caùc duïng caét coù chaát löôïng cao maëc duø coù giaù thaønh ñaét nhöng tuoåi beàn cao, toác ñoä caét cho pheùp lôùn, löïc caét nhoû neân taêng ñöôïc naêng suaát gia coâng vaø ñaûm baûo chaát löôïng gia coâng, giuùp maùy hoaït ñoäng ít rung vaø ñaûm baûo tuoåi thoï. Do vaäy cuoái cuøng seõ laøm taêng hieäu quaû kinh teá cuûa quaù trình saûn xuaát. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 25
28. Hình 2.2 2: Caùc loaïi duïng cuï caét söû duïng cho maùy tieän vaø phay CNC 4.2 Chuoâi keïp dao (tool holder): Chuoâi keïp dao treân maùy phay CNC coù nhieàu loaïi khaùc nhau vaø ñöôïc tieâu chuaån hoùa (thoâng duïng nhaát laø tieâu chuaån DIN cuûa Ñöùc). Chuoâi dao coù phaàn coân ñeå ruùt vaøo loã truïc chính. Hai loaïi chuoâi dao phoå bieán laø loaïi coù gôø kieåu CV vaø gôø kieåu BT (hình 2.23). Ñaàu döôùi cuûa chuoâi dao coù loã coân ñeå laép san-ga (hay collect chuck) laø moät baïc coân xeû raõnh ñeå keïp chaët chuoâi dao baèng löïc ma saùt khi ta vaën ñai oác haõm boùp chaët san-ga. Ñaàu treân chuoâi keïp dao coù moät loã ren ñeå laép nuùm duøng ñeå giöõ chaët chuoâi keïp dao vaøo trong loã truïc chính. Kieåu gôø BT Kieåu gôø CV Ñai oác haõm Loã ren vaën nuùm giöõ chuoâi dao Hình 2.23: Kieåu chuoâi dao tieâu chuaån thöôøng duøng cho maùy phay CNC 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 26
29. Hình 2.24: Chuoâi dao vaø caùc boä phaän keïp dao söû duïng cho maùy phay CNC Treân hình 2.25 laø moät soá kieåu boä keïp caùn dao duøng treân maùy tieän CNC. Hình 2.25 (a) vaø (b) laø keïp dao cho dao töï quay ñeå thöïc hieän chöùc naêng phay vaø hình 2.25 (c) laø cho caùc dao tieän thoâng thöôøng. Xem theâm hình 2.28 ñeå bieát theâm chi tieát veà caùch laép boä phaàn keïp dao treân ñaàu rôvonve cuûa maùy tieän. (a) (b) (c) ESX25 100 ESX25 95 Hình 2.2 5: Caùc kieåu chuoâi keïp dao treân maùy tieän CNC 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 27
30. 4.3 Heä thoáng thay dao Maùy coâng cuï CNC coù theå töï ñoäng thöïc hieän nhieàu nguyeân coâng khaùc nhau moät caùch lieân tuïc, moãi nguyeân coâng thöôøng söû duïng moät hay nhieàu dao, vì vaäy chuùng phaûi coù khaû naêng töï ñoäng thay dao caét thoâng qua söï ñieàu khieån CNC. Maùy tieän hay söû duïng maâm chöùa dao kieåu nhö ñaàu rôvoânve (tool turret). Ñoái vôùi trung taâm gia coâng phay, vì soá löôïng dao caàn raát nhieàu neân dao coù theå chöùa trong maâm xoay (carousel (xem hình 2.26), ring magazine) hoaëc trong caùc oå chöùa dao (magazine) kieåu baêng xích taûi (tool chain magazine) nhö minh hoïa treân hình 2.27. Maâm chöùa dao kieåu carousel OÅ chöùa dao maùy phay CNC DECKEN MAHO Maâm chöùa dao Bridgeport VMC 2216 Hình 2.26: OÅ chöùa dao vaø heä thoáng thay dao treân maùy phay CNC Hình 2.2 7: Kieåu oå chöùa dao kieåu magaz ine Tuyø thuoäc vaø kieåu vaø kích côõ, ñaàu rô voân ve coù theå chöùa töø 8 ñeán 16 dao (hình 2.28). ÔÛ caùc tung taâm gia coâng lôùn coù theå söû duïng tôùi 3 ñaàu rôvoânve. Neáu nhö soá dao lôùn hôn 48 thì chuyeån sang söû duïng baêng taûi dao vaø noù coù theå chöùa tôùi 100 duïng cuï caét hoaëc hôn theá nöõa. Quaù trình thay dao caét dieãn ra nhö sau: Ñoái vôùi maùy tieän, ñaàu rôvoânve chi caàn xoay dao caàn thieát ñeán vò trí laøm vieäc. Ñoái vôùi maùy phay neáu oå chöùa dao kieåu magazine thì quaù trình thay duïng cuï caét goàm nhieàu böôùc: - Chuyeån oå chöùa dao ñeán vò trí thay dao. - Ñöa truïc chính ñeán vò trí thay dao. (moät soá maùy khoâng caàn böôùc naøy). 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 28
31. a) b) Hình 2.28: Ñaàu Rôvoânve chöùa dao treân maùy phay (a) vaø maùy tieän (b) cuûa haõng EMCO - L aáy ra töø truïc chính dao cuõ vaø caát noù vaøo vò trí ban ñaàu cuûa noù. (chuù yù choã cuõ cuûa dao phaûi troáng- töùc laø khoâng coù dao naøo ñang chieám choã - neáu khoâng seõ xaûy ra va chaïm dao). - Xoay troøn oå chöùa dao ñeå ñöa dao môùi caàn thieát ñeán vò trí vaø dao coù theå ñöôïc laáy ra, truïc chính haï xuoáng giöõ chaët laáy dao môùi. - OÅ chöùa dao vaø truïc chính luøi veà vò trí ban ñaàu (home position) Thay dao kieåu treân maát nhieàu thôøi gian hôn (6 ñeán 15 giaây) vì phaûi traûi qua nhieàu böôùc, trong khi ñoù ñaàu rôvoânve chæ caàn maát khoaûng 5 Hình 2.29: Kieåu thay dao treân caùc maùy giaây laø noù coù theå ñoåi ñöôïc dao khaùc. phay CNC CHLB Ñöùc 1. Dao phay 2. Tay keïp dao 3. Truïc chính 4. Baêng taûi dao (tool magazine) Hình 2.30: Tay keïp vaø giöõ dao trong maâm chöùa dao kieåu carousel (maùy phay Bridgeport) Moät soá maùy cuûa CHLB Ñöùc söû duïng tay keïp dao (xem hình 2.29). Tay keïp dao coù hai ñaàu. Trong luùc noù vöøa laáy dao cuõ töø truïc chính thì cuøng thôøi ñieåm noù keïp laáy dao môùi trong oå chöùa, sau ñoù quay 180 0 ñeå laép dao môùi vaøo truïc chính vaø caát dao cuõ vaøo oå chöùa. Kieåu thay dao naøy ít toán thôøi gian hôn vì coù hai böôùc ñöôïc thöïc hieän ñoàng thôøi. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 29
32. CH ƯƠ NG 3: HỆ TH ỐNG ĐIỀU KHI ỂN MÁY CÔNG C Ụ CNC Trong ch ươ ng này, không đi sâu vào c ấu trúc và nguyên lý ho ạt độ ng c ủa b ộ điều khi ển máy công c ụ CNC m ột cách chi ti ết, mà ch ỉ t ập trung vào các nguyên lý và các khái ni ệm c ơ bản nh ất v ề c ấu thành và s ự ho ạt động c ủa h ệ th ống điều khi ển máy công c ụ CNC. Nói m ột cách chung nh ất, b ộ điều khi ển máy nh ận các mã l ệnh ch ỉ d ẫn c ủa ng ười l ập trình dưới d ạng G-code (s ẽ được đề c ập sau), sau đó thông d ịch và chuy ển thành các xung điều h ướng dẫn các độ ng c ơ chuy ển độ ng trong quá trình gia công. 1. C ấu thành c ủa h ệ th ống điều khi ển s ố CNC H ệ th ống CNC bao g ồm 3 b ộ ph ận: - Hệ NC (numerical control) làm nhi ệm v ụ t ươ ng tác v ới ng ười v ận hành và ti ến hành vi ệc điều khi ển v ị trí. - Hệ điều khi ển các độ ng c ơ - Hệ các driver. Theo ngh ĩa h ẹp, ch ỉ có h ệ NC được g ọi là h ệ điều khi ển CNC. Ch ươ ng này ch ỉ t ập trung vào c ấu thành th ứ nh ất, t ức là t ập trung vào ki ến trúc và ch ức n ăng c ủa h ệ NC. MMI NKC PLC Hình 3.1 C ấu thành c ủa h ệ điều khi ển CNC Xét v ề m ặt ch ức n ăng, h ệ điều khi ển CNC bao g ồm b ộ ph ận giao ti ếp gi ữa ng ười và máy (MMI-Man-Machine-Interface), ph ần lõi điều khi ển s ố (NCK - Numerical Control Kernel) và b ộ điều khi ển logic kh ả l ập trình PLC (Programmable Logic Control) (xem hình 3.1). MMI ch ịu trách nhi ệm giao tiếp gi ữa NC và ng ười v ận hành máy, thi hành các l ệnh c ủa máy, hi ển th ị thông tin tr ạng thái c ủa máy và th ực hi ện các ch ức n ăng so ạn th ảo ch ươ ng trình gia công. NCK là lõi c ủa h ệ th ống CNC, nó thông d ịch ch ươ ng trình gia công và ti ến hành n ội suy, điều khi ển v ị trí và bù tr ừ sai s ố d ựa trên ch ươ ng trình đã được thông d ịch. Cu ối cùng NCK điều khi ển các độ ng c ơ servo chuy ển độ ng để gia công chi ti ết. 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 31
33. Bộ điều khi ển PLC điều khi ển vi ệc thay dao, t ốc độ tr ục chính, thay chi ti ết gia công và nh ập ho ặc xu ất các tín hi ệu x ử lý. Nó đóng vai trò điều khi ển các ho ạt độ ng c ủa máy (ngo ại tr ừ điều khi ển c ộng c ơ servo) Hình 3.2 th ể hi ện ki ến trúc c ủa m ột h ệ máy công c ụ CNC d ưới góc độ c ả ph ần c ứng l ẫn ph ần m ềm. D ưới góc độ ph ần c ứng, máy CNC bao g ồm h ệ điều khi ển CNC, hệ th ống các độ ng cơ d ẫn độ ng, và b ản thân máy công c ụ. Tín hi ệu điều khi ển v ị trí, là đầu ra cu ối cùng c ủa h ệ CNC, được truy ền đế n b ộ điều khi ển độ ng c ơ (motor drive system), b ộ điều khi ển độ ng c ơ điều khi ển các độ ng c ơ servo b ằng điều khi ển v ận t ốc ho ặc momen. Cu ối cùng, động c ơ b ắt bàn máy mang chi ti ết chuy ển độ ng thông qua h ệ th ống truy ền độ ng. Trong h ệ th ống CNC, mô-đun x ử lý các ch ức n ăng c ủa MMI, NCK và PLC bao g ồm b ộ xử lý trung tâm, h ệ th ống RAM và ROM để l ưu các ứng d ụng c ủa ng ười dùng (cho MMI), ch ươ ng trình gia công (cho NCK) và các ch ươ ng trình PLC (cho PLC). Mô-đun x ử lý k ết n ối v ới hệ giao di ện có trang b ị các phím nh ập d ữ li ệu, màn hình hi ển th ị và h ệ th ống bus. Có th ể nói, ki ến trúc c ủa m ột h ệ CNC t ươ ng t ự nh ư m ột máy tính đa nhi ệm. H ệ CNC cũng có các thi ết b ị nh ập/xu ất các tín hi ệu t ươ ng t ự và tín hi ệu s ố nh ằm giao ti ếp tr ực ti ếp v ới các thi ết b ị ngo ại vi khác và t ạo m ối liên k ết truy ền thông gi ữa các độ ng c ơ và mô-đun nh ập/xu ất. Theo cách nhìn v ề m ặt ph ần m ềm, h ệ th ống CNC được th ể hi ện trên hình 3.2. Theo đó, h ệ CNC bao g ồm các ch ức n ăng MMI h ỗ tr ợ ch ức n ăng so ạn th ảo ch ươ ng trình, giao di ện ng ười dùng và hi ển th ị các thông tin tr ạng thái c ủa máy; các ch ức n ăng NCK thi hành công vi ệc thông dịch ch ươ ng trình, n ội suy và điều khi ển; các ch ức n ăng PLC th ực hi ện các ch ươ ng trình logic theo cách tu ần t ự. Hình 3.2 C ấu thành c ủa h ệ th ống CNC chu ẩn 1.1 Ch ức n ăng c ủa MMI (giao ti ếp gi ữa ng ười và máy) MMI th ực hi ện ch ức n ăng t ươ ng tác v ới ng ười vân hành máy. Vì th ế có r ất nhi ều lo ại giao di ện ng ười dùng khác nhau tùy vào các nhà s ản xu ất máy công c ụ khác nhau. Các ch ức n ăng c ủa MMI được chia ra 5 nhóm sau: 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 32
34. 1. Các ch ức n ăng liên quan đến ho ạt độ ng c ủa máy: bao g ồm hi ển th ị tr ạn thái c ủa máy khi máy ho ạt độ ng ví d ụ nh ư kho ảng cách đã đi được, t ốc độ d ịch chuy ển dao, t ốc độ quay c ủa tr ục chính, dòng l ệnh nào đang được thi hành Ngoài ra nó còn h ỗ tr ợ các ch ức n ăng nh ư d ịch chuy ển bàn máy b ằng tay, nh ập d ữ li ệu b ằng tay, tìm ch ươ ng trình, so ạn th ảo ch ươ ng trình, qu ản lý d ụng c ụ cắt (xem hình 3.3). Hình 3.3 Ví d ụ v ề màn hình hi ển th ị MMI và b ộ bàn phím nh ập d ữ li ệu c ủa h ệ điều khi ển FANUC áp d ụng cho máy phay 2. Ch ức n ăng thi ết l ập (set) các tham s ố: Trong h ệ th ống CNC, có r ất nhi ều các tham s ố (parameters) và chúng được phân thành 3 lo ại sau: - Tham s ố c ủa máy dùng để thi ết l ập các ch ế độ thông th ường c ủa máy, h ệ đẫ n độ ng các độ ng c ơ servo và tr ục chính, hi ệu ch ỉnh dao, h ệ t ọa độ máy, các điều ki ện biên an toàn. - Tham s ố ch ươ ng trình: thi ết l ập trong quá trình so ạn th ảo ch ươ ng trình - Tham s ố ng ười dùng: để thích nghi v ới yêu c ầu c ủa ng ười s ử d ụng máy. Ví d ụ v ề màn hình hi ển th ị các tham s ố và ph ươ ng pháp thay đổi các tham s ố b ằng h ệ th ống bàn phím nh ập li ệu được minh h ọa trên hình 3.4 (h ệ điều khi ển FANUC). Hình 3.4. Ví d ụ v ề thi ết l ập tham s ố (parameters) cho máy thông qua MMI (h ệ điều khi ển FANUC), đư a con tr ỏ đế n tham s ố c ần s ửa, nh ập giá tr ị m ới và nh ấn phím Input 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 33
35. 3. Ch ức n ăng so ạn th ảo ch ươ ng trình gia công: Ch ức n ăng này cho phép nh ập và ch ỉnh s ửa ch ươ ng trình gia công (g ọi là G-code, d ựa trên tiêu chu ẩn EIA/ISO Electronics Industry Association/International Organization for Standardization). V ề m ặt th ực t ế, ng ười s ử d ụng máy ph ải bi ết G/M code (s ẽ được làm rõ ở ch ươ ng 4). Ở m ột s ố h ệ điều khi ển CNC, ch ức n ăng l ập trình gia công s ử d ụng ch ế độ h ội tho ại gi ữa ng ười và máy để giúp cho vi ệc so ạn th ảo ch ươ ng trình được d ễ dàng h ơn. Ví d ụ để so ạn th ảo ch ươ ng trình gia công khoan l ỗ, ng ười l ập trình không c ần nh ớ chi ti ết cú pháp c ủa t ừng câu l ệnh trong chu trình khoan. Ch ươ ng trình h ỗ tr ợ l ập trình trong máy s ẽ t ự độ ng sinh ch ươ ng trình G-code, ng ười dùng ch ỉ nh ập các thông s ố c ơ b ản nh ư v ị trí l ỗ c ần khoan, chi ều sâu l ỗ v.v 4. Ch ức n ăng giám sát và c ảnh báo (Monitoring and alarm functions): H ệ th ống CNC luôn luôn thông báo cho ng ười dùng tr ạng thái và tình tr ạng c ủa máy. Ch ức n ăng này là r ất c ần thi ết khi máy ho ạt độ ng ở t ốc độ cao. Trên máy công c ụ CNC th ường có các đèn báo v ề m ức độ t ải c ủa máy, các chuông ho ặc đèn báo l ỗi v ề s ự c ố, báo cáo tr ạng thái c ủa PLC v.v 5. Các d ịch v ụ và ti ện ích khác: Ngoài 4 ch ức n ăng thi ết y ếu bên trên, nhi ều ch ức n ăng ti ện ích khác r ất h ữu d ụng đố i v ới ng ười v ận hành máy. Ví d ụ ch ức n ăng DNC (Direct Numerical Control) có nhi ệm v ụ truy ền ch ươ ng trình gia công so ạn th ảo bên ngoài máy CNC xu ống máy CNC để ti ến hành gia công (s ẽ được làm rõ thêm ở cu ối ch ươ ng), ho ặc ch ức n ăng copy các tham số trong máy ra bên ngoài và l ưu thành file để l ưu tr ữ khi ng ười dùng c ần ph ục h ồi các tham s ố nh ư ban đầu, ho ặc ch ức n ăng giao ti ếp trao đổ i d ữ li ệu gi ữa máy tính PC và h ệ điều khi ển CNC. 1.2. Ch ức n ăng NCK (Numerical Control Kernel) Nhìn chung, h ệ NC thông d ịch d ữ li ệu nh ập, l ưu gi ữ nó trong b ộ nh ớ, g ửi l ệnh đế n h ệ th ống d ẫn động, và ki ểm tra các tín hi ệu ph ản h ồi v ề v ị trí ho ặc t ốc độ c ủa h ệ th ống d ẫn độ ng. Các kh ối ch ức n ăng c ủa NCK và dòng thông tin trong NCK, được xem là b ộ ph ận thi ết y ếu c ủa h ệ CNC, được th ể hi ện trên hình 3.5. Ch ức n ăng thông d ịch, n ội suy, điều khi ển gia t ốc/gi ảm t ốc và điều khi ển v ị trí l cc ch ức n ăng chính c ủa b ộ ph ận NCK. a) Ch ức n ăng thông d ịch (interpreter): đóng vai trò đọc ch ươ ng trình gia công (part program), thông d ịch các block l ệnh d ưới d ạng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) trong ch ươ ng trình gia công và l ưu gi ữ ch ươ ng trình đã được thông dịch đó vào b ộ nh ớ trong để r ồi chuy ển sang b ộ n ội suy (interpolator). Các kh ối l ệnh (blocks) được th ực hi ện tu ần t ự, trình thông d ịch s ẽ đọc và d ịch block l ệnh k ế ti ếp khi kh ối l ệnh phía tr ước đang được thi hành. Vì th ế, n ếu th ời gian thông d ịch kh ối l ệnh phía sau dài h ơn th ời gian th ực hi ện l ệnh thì máy ph ải ch ờ cho đến khi kh ối l ệnh được thông d ịch xong. Do v ậy vi ệc máy ph ải t ạm d ừng là không tránh kh ỏi. Để tránh tr ường h ợp này, ng ười ta dùng b ộ đệm (buffer) để lưu tr ữ t ạm th ời d ữ li ệu thông d ịch. B ộ đệm luôn gi ữ m ột l ượng s ố các d ữ li ệu đã được thông dịch đủ để tránh vi ệc máy ph ải d ừng t ạm th ời khi có tr ường h ợp th ời gian thông d ịch l ệnh l ớn hơn th ời gian thi hành l ệnh. Hình 3.5. Các kh ối ch ức n ăng c ủa NCK 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 34
36. b) N ội suy (interpolator): đóng vai trò đọc các thông tin đã được thông d ịch và l ưu tr ữ trong bộ nh ớ đệm bên trong, tính toán v ị trí, t ốc độ trên m ỗi đơ n v ị th ời gian c ủa các tr ục c ủa máy, và lưu tr ữ k ết qu ả này vào m ột b ộ nh ớ đệm khác có tên là FIFO (first in, first out) để điều khi ển vi ệc gia t ốc và gi ảm t ốc. N ội suy đường th ẳng và n ội suy đường tròn là hai ki ểu n ội suy điển hình trong h ệ th ống NC. N ội suy parapol, n ội suy spline và m ột s ố n ội suy khác ch ỉ dùng trong một s ố máy CNC. Các ph ươ ng pháp n ội suy s ẽ được làm rõ ở m ục 6. Bộ n ội suy phát m ột xung (pulse) ứng v ới d ữ li ệu đường tùy vào lo ại đường được n ội suy (th ẳng, tròn, prarapol hay spline) và g ửi xung đó đến b ộ đệm FIFO. S ố l ượng c ủa xung được quy ết định d ựa vào v ận t ốc. Trong m ột h ệ NC, chuy ển v ị trên m ỗi xung quy ết định độ chính xác dịch chuy ển (không xét sai s ố c ơ khí). Ví d ụ n ếu m ột tr ục nào đó có th ể chuy ển động 0.002mm/xung thì độ chính xác c ủa h ệ th ống NC là 0.002. Thêm vào đó, h ệ th ống NC ph ải t ạo ra 25000 xung để d ịch chuy ển chi ti ết m ột đoạn 50 mm và 8333 xung/giây để d ịch chuy ển v ới tốc độ 1 mét/phút. c) N ếu điều khi ển v ị trí thi hành b ằng cách s ử d ụng d ữ li ệu t ạo ra t ừ b ộ n ội suy, máy s ẽ b ị rung v ề m ặt c ơ khí do quán tính khi chi ti ết b ắt đầu chuy ển động ho ặc d ừng. Để kh ắc ph ục hi ện tượng đó, vi ệc điều khi ển gia t ốc và gi ảm t ốc ph ải được th ực hi ện tr ước khi d ữ li ệu n ội suy được gửi đến b ộ điều khi ển v ị trí. Ph ươ ng pháp này g ọi là gia t ốc/gi ảm t ốc sau n ội suy. Ng ược l ại cũng t ồn t ại ph ươ ng pháp gia t ốc/gi ảm t ốc tr ước n ội suy khi vi ệc điều khi ển t ốc/gi ảm t ốc được th ực hi ện tr ước khi n ội suy. 1.3 Kh ối ch ức n ăng PLC Bộ điều khi ển logic được dùng để thi hành các điều khi ển mang tính tu ần t ự trong các máy móc và trong công nghi ệp. Trong quá kh ứ, điều khi ển logic được th ực hi ện ch ủ y ếu b ằng ph ần cứng bao g ồm r ơle, b ộ đếm, timer và m ạch điện. Chúng được g ọi là b ộ điều khi ển d ựa vào ph ần cứng. G ần đây, h ệ th ống PLC g ồm ít thi ết b ị điện h ơn, chúng bao g ồm b ộ vi x ử lý và b ộ nh ớ. Chúng có kh ả n ăng th ực hi ện các phép logic, đếm, ch ức n ăng timer và c ả b ộ tính toán s ố h ọc. Vì vậy, PLC được g ọi là b ộ điều khi ển logic d ựa vào ph ần mềm (software-based logic controller). Ưu điểm c ủa PCL bao g ồm: - Linh ho ạt: điều khi ển logic được thay đổi ch ỉ c ần thông qua thay đổi ch ươ ng trình (ph ần mềm) - Kh ả n ăng m ở r ộng: th ực hi ện d ễ dàng b ằng cách thêm các module và s ửa l ại ch ươ ng trình - Hi ệu qu ả kinh t ế: gi ảm được giá thành vì gi ảm được th ời gian thi ết k ế, độ tin c ậy cao, d ễ bảo trì. - Ti ết ki ệm không gian: có kích th ước nh ỏ g ọn so v ới điều khi ển b ằng h ộp r ơle - Tin c ậy: xác xu ất h ỏng do ti ếp điểm kém r ất th ấp thì PLC s ử d ụng công ngh ệ bán d ẫn - Tính n ăng ho ạt động t ốt: th ực hi ện đươ c các phép toán h ọc và so ạn th ảo ch ươ ng trình Ki ến trúc v ề ph ần c ứng c ủa b ộ ph ận PLC c ủa h ệ NC bao g ồm b ộ vi x ử lý, h ệ th ống b ộ nh ớ, b ộ nh ớ ch ươ g trình và các module input/output nh ư trên hình 3.5. Ngay khi ngu ồn được b ật lên, hệ th ống b ộ nh ớ set môi tr ường ph ần c ứng cho PLC và b ộ nh ớ ch ươ ng trình, qu ản lý input/output, r ơ le, timer, l ưu gi ữ các ch ươ ng trình c ủa ng ười dùng, và các d ữ li ệu được thông dịch b ởi b ộ vi x ử lý. Module input/output giao ti ếp v ới các công t ắc hành trình, r ơle Các module ch ức n ăng c ủa được th ực hi ện trong PLC th ể hi ện trên hình 3.6 và có th ể tóm tắt nh ư sau: Ban đầu, ng ười dùng t ạo các ch ươ ng trình ứng d ụng b ằng cách dùng m ột ch ươ ng trình so ạn th ảo PLC bên ngoài sau đó n ạp vào PLC. Ở giai đoạn này, m ột thiết b ị chuyên d ụng được dùng để giúp ng ười dùng so ạn th ảo ch ươ ng trình g ọi là programer hay loader. Programer bao g ồm trình so ạn th ảo để so ạn ch ươ ng trình và b ộ biên d ịch (compiler, l ưu ý biên d ịch khác với thông d ịch) chuy ển ch ươ ng trình PLC thành ngôn ng ữ PLC có th ể hi ểu và thi hành được. Lý do t ại sao ph ải dùng trình biên d ịch là vì ch ươ ng trình được biên d ịch th ực hi ện nhanh và hi ệu qu ả r ất nhi ều so v ới ch ưa biên d ịch. Ch ươ ng trình PLC đã được biên d ịch được truy ền qua CPU module. Tr ạng thái c ủa PLC đang được thi hành trong CPU module được g ửi đến ch ươ ng trình PLC để ng ười dùng giám sát tr ạng thái ho ạt động. 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 35
37. Hình 3.6. Ki ến trúc và ch ức n ăng c ủa h ệ th ống PLC Module đọc ch ươ ng trình so ạn th ảo b ằng Loader và thi hành tu ần t ự các l ệnh l ệnh logic được g ọi là Executer. Đây là b ộ ph ận c ốt lõi c ủa PLC. Executer l ặp m ột cách tu ần t ự các b ước: đọc input, th ực hi ện các phép logic c ủa ch ươ ng trình, g ửi k ết qu ả đến output thông qua output module. PLC trong máy CNC c ũng t ươ ng t ự nh ư các PLC thông d ụng nh ưng chúng có thêm b ộ điều khi ển b ổ tr ợ dùng để h ỗ tr ợ ch ức n ăng c ủa kh ối NCK. Các ch ức n ăng c ần thi ết đó là: - Mạch giao ti ếp v ới NCK - Dual-port RAM để h ỗ tr ợ đường truy ền t ốc độ cao - Bộ nh ớ để trao đổi d ữ li ệu trong quá trình giao ti ếp t ốc độ cao v ới NCK - Module input t ốc độ cao Trong th ực t ế, tùy vào quy ết định cá nhân c ủa t ừng nhà s ản xu ất máy CNC và các nhà s ản xu ất PLC, nhi ều ngôn ng ữ PLC được s ử d ụng. Cũng chính vì th ế đã x ảy ra m ột s ố khó kh ăn trong quá trình b ảo trì và h ướng d ẫn s ử d ụng. Để gi ải quy ết v ấn đề này, ngôn ng ữ PLC (IEC1131-3) chu ẩn được xây d ựng và được s ử d ụng r ộng rãi. Tiêu chu ẩn IEC1131-3 định ngh ĩa năm lo ại ngôn ng ữ PLC: 1) Structured Text (ST), 2) Function Block Diagram (FBD), 3) Sequential Function Charts (SFC), 4) Ladder Diagram (LD), và 5) Instruction List (IL 1). 2. Phân lo ại h ệ th ống điều khi ển Đối v ới h ệ th ống điều khi ển máy công c ụ CNC v ấn đề c ơ b ản quan tr ọng là làm sao t ừ các dữ li ệu c ủa ch ươ ng trình đã l ập c ủa ng ười dùng, b ộ điều khi ển ti ến hành x ử lý, tính toán và phát lệnh đế n các đông c ơ d ẫn độ ng bàn máy và tr ục chính th ực hi ện các d ịch chuy ển c ần thi ết để t ạo ra hình dáng hình h ọc c ủa chi ti ết c ần gia công với độ chính xác nh ất đị nh một cách t ự độ ng hoàn toàn. Khi v ận t ốc th ực và v ị trí th ực được các sensor nh ận bi ết và h ồi ti ếp ng ược v ề m ạch điều khi ển, độ ng c ơ servo dùng trong các máy CNC liên t ục được điều khi ển sao cho sai s ố v ận t ốc ho ặc sai s ố v ị trí gi ữa v ị trí c ần và v ị trí th ật là nh ỏ nh ất. H ệ th ống h ồi ti ếp đầ y đủ nh ất s ẽ bao gồm 3 vòng l ặp điều khi ển độ c l ập điều khi ển các tr ục c ủa máy (hình 3.7). Vòng ngoài cùng nh ất là vòng h ồi ti ếp v ị trí, vòng gi ữa là vòng h ồi ti ếp v ận t ốc, và vòng trong cùng là vòng l ặp v ề dòng điện. Nói chung, vòng l ặp điều khi ển v ị trí được b ố trí trong h ệ NC, do h ệ NC đả m nh ận, các vòng l ặp khác đặt ngay trong thi ết b ị d ẫn độ ng servo. Tuy nhiên c ũng không có quy đị nh th ống nh ất nào v ề v ị trí c ủa các vòng l ặp điều khi ển. Chúng ph ụ thu ộc vào nhà thi ết k ế máy công cụ CNC. 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 36
38. Hình 3.7. Ba lo ại vòng l ặp điều khi ển trong máy CNC Nếu phân lo ại d ựa theo ph ươ ng pháp mà h ệ điều khi ển xác đị nh và ki ểm tra v ị trí, người ta chia h ệ th ống điều khi ển thành 4 lo ại sau: - Điều khi ển chu trình h ở (open loop) - Điều khi ển theo chu trình n ửa kín (semi-closed loop) - Điều khi ển chu trình kín (closed loop) - Điều khi ển h ỗn h ợp (hybrid loop) Ph ần l ớn các máy công c ụ CNC có độ chính xác cao được trang b ị b ộ điều khi ển chu trình đóng và nó ki ểm soát v ị trí d ịch chuy ển d ụng c ụ c ắt chính xác h ơn, do đó ch ất l ượng gia công chi ti ết t ốt h ơn. Tuy nhiên điều khi ển theo chu trình h ở v ẫn còn s ử d ụng ở các máy CNC có độ chính xác v ị trí th ấp ho ặc các máy có mômen c ản sinh ra trên động c ơ đẫn độ ng bàn máy là nh ỏ và giá tr ị ổn đị nh (ví d ụ máy gia công tia l ửa điện điện c ực dây ho ặc điện c ực đị nh hình) để gi ảm giá thành ch ế t ạo. a) H ệ th ống điều khi ển chu trình h ở Ở h ệ th ống điều khi ển chu trình h ở, d ữ li ệu ch ươ ng trình gia công nh ập được đưa vào b ộ điều khi ển MCU (machine control unit) (xem hình 3.8). Nó gi ải mã thông tin và l ưu tr ữ trong b ộ nh ớ cho đế n khi ng ười v ận hành b ấm nút b ắt đầ u ch ạy ch ươ ng trình. T ừng l ệnh c ủa ch ươ ng trình được chuy ển đổ i sang các xung điện m ột cách tu ần t ự và t ự độ ng để g ửi t ới b ộ điều khi ển, kích ho ạt và điều khi ển các độ ng c ơ servo. Lượng d ịch chuy ển c ủa độ ng c ơ hay nói cách khác là bàn máy ph ụ thu ộc vào s ố xung điện (electric pulses) mà động c ơ nh ận được. Đ/c ơ tr ục chính Tr ục Y Tr ục X Đai truy ền Đ/c Servo Vít me Đ/c ơ Servo Ñieàu khieån ñ/cô Ñieàu khieån ñ/cô Servo X Servo Y Boä ÑK maùy Machine cotrol unit (MCU) Ñieàu khieån toác ñoä truïc chính Ch ươ ng tr ình gia công Hình 3.8 H ệ th ống điều khi ển theo chu trình h ở 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 37
39. Hệ th ống này khá đơ n gi ản vì không có m ạch h ồi ti ếp (feedback), tuy nhiên không có cách nào để ki ểm tra xem độ ng c ơ servo có d ịch chuy ển (quay) đúng theo l ệnh đã được yêu c ầu hay không, t ức là chúng không có m ối liên h ệ ng ược. Do v ậy h ệ th ống điều khi ển chu trình h ở không th ể áp d ụng cho các máy CNC gia công c ơ có độ chính xác lớn h ơn 0,02 mm ho ặc có l ực cắt trong quá trình gia công l ớn. Đối v ới lo ại điều khi ển này động c ơ servo là các động c ơ m ột chi ều ki ểu độ ng c ơ b ước (stepper motor). Độ chính xác gia công ch ủ y ếu ph ụ thu ộc vào độ chính xác chuy ển độ ng c ủa độ ng c ơ b ước, vítme và h ệ th ống truy ền độ ng. Khi mômen quay nh ỏ và ít thay đổi thì độ chính xác d ịch chuy ển khá cao, do v ậy các máy gia công tia l ửa điện hi ện nay v ẫn sử d ụng điều khi ển theo chu trình h ở. b) B ộ điều khi ển chu trình n ửa kín Điều khi ển chu trình n ửa kín là lo ại h ệ th ống điều khi ển ph ổ bi ến có c ấu trúc nh ư hình 3.9. Với lo ại này, thi ết b ị ki ểm tra v ị trí được l ắp vào tr ục c ủa độ ng c ơ servo và chúng ki ểm tra góc quay. Độ chính xác cu ối cùng (chuy ển độ ng c ủa bàn máy) ph ụ thu ộc khá l ớn và độ chính xác của tr ục vitme. Vì th ế, tr ục vít me bi có độ chính xác cao được dùng trong h ệ truy ền độ ng cho bàn máy. Khi c ần thi ết, m ột s ố máy h ệ NC còn cho phép bù tr ừ sai s ố c ủa b ước vít me và khe h ở của tr ục vitme để t ăng độ chính xác. Bù tr ừ sai s ố b ước vít me b ằng cách hi ệu ch ỉnh ch ỉ th ị đế n hệ d ẫn độ ng servo nh ằm lo ại b ỏ sai s ố tích l ũy. Bù tr ừ sai s ố khe h ở khi chi ều chuy ển độ ng đổ i dấu, m ột l ượng xung t ươ ng ứng v ới khe h ở được g ửi đế n h ệ điều khi ển độ ng c ơ servo để hi ệu ch ỉnh. Hình 3.9 Điều khi ển chu trình n ửa kín c) Điều khi ển chu trình kín (closed loop system) Mặc dù b ộ điều khi ển chu trình n ửa kín có th ể th ể bù tr ừ sai s ố b ước vitme và he h ở vitme nh ưng nói chung khó đạt được độ chính xác cao khi ảnh h ưởng c ủa khe h ở s ẽ thay đổ i theo kh ối lượng c ủa chi ti ết gia công. Độ mòn c ủa tr ục vít me c ũng khác nhau t ại các v ị trí khác nhau. Khe hở c ủa vitme c ũng thay đổ i theo nhi ệt độ . Thêm vào đó, chi ều dài c ủa tr ục vitme c ũng b ị gi ới hạn so v ới các máy có yêu c ầu hành trình l ớn. Khi đó c ơ c ấu bánh r ăng thanh r ăng được s ử d ụng đối v ới các máy có kích th ước l ớn. Tuy nhiên, độ chính xác c ủa c ơ c ấu bánh r ăng thanh r ăng th ường kém. Do v ậy, điều khi ển chu trình kín s ử d ụng trong tr ường h ợp này s ẽ kh ắc ph ục được sai s ố c ủa vitme ho ặc bánh r ăng thanh r ăng (hình 3.10) Ch ỉ th ị vị trí Điều khi ển Điều khi ển Th ước vị trí vận t ốc quang h ọc Baøn maùy Ñoäng cô servo daãn ñoäng Vít m e- ñai oác Maùy ño toác ñoä (tachometer) Hình 3.8. H ệ th ống điều khi ển theo chu trình kín (có h ồi ti ếp v ị trí và t ốc độ ) 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 38
40. Trong h ệ th ống điều khi ển chu trình kín, thi ết b ị giám sát v ị trí được l ắp trên bàn máy và v ị trí th ực c ủa bàn máy được h ồi ti ếp v ề h ệ điều khi ển. Chu trình kín và chu trình n ửa kín khá gi ống nhau ngo ại tr ừ v ị trí c ủa thi ết b ị giám sát v ị trí (g ọi là linear scale) được l ắp ở bàn máy hay ở tr ục của độ ng c ơ và độ chính xác c ủa thi ết v ị nh ận bi ết v ị trí c ủa h ệ điều khi ển chu trình kín r ất cao. Tuy v ậy, hi ện t ượng cộng h ưởng trong dao động c ủa khung máy, hi ện t ượng dính tr ượt v.v gây nên thi ết h ụt chuy ển độ ng b ởi vì b ản thân c ả thân máy c ũng dính li ền v ới đố i t ượng giám sát (bàn máy) có ảnh h ưởng đế n đặc tính c ủa h ệ servo. H ệ điều khi ển chu trình kín luôn c ố làm gi ảm sai s ố gi ữa v ị trí c ần đế n trong l ệch d ịch chuy ển và v ị trí th ật. Để gi ảm các sai s ố do các hi ện t ượng nói trên gây ra, b ộ điều khi ển ph ải nh ạy (d ập được ảnh h ưởng c ủa dao độ ng rung của khung máy) và đôi khi d ẫn đế n m ất ổn đị nh trong điều khi ển. Vì v ậy, n ếu t ần s ố c ộng h ưởng của máy th ấp h ơn t ần số đáp ứng c ủa hệ điều khi ển chu trình kín thì h ệ điều khi ển v ị trí tr ở nên mất ổn đị nh. Vì th ế ng ười ta c ố g ắng t ăng độ c ứng v ững c ủa khung máy nh ằm t ăng t ần s ố dao động c ộng h ưởng c ủa máy. Đồng th ời c ố g ắng gi ảm h ệ s ố ma sát và lo ại b ỏ các nguyên nhân gây ra thi ếu h ụt chuy ển độ ng. d) H ệ điều khi ển chu trình h ỗn h ợp Trong tr ường h ợp khó t ăng được độ c ứng v ững c ủa máy khi kh ối l ượng chi ti ết gia công lớn ho ặc khó lo ại b ỏ được hi ện t ượng thi ếu h ụt chuy ển độ ng do hi ện t ượng dính ho ặc tr ượt chuy ển độ ng trong các máy CNC h ạng n ặng, ng ười ta s ử d ụng b ộ điều khi ển chu trình h ỗn h ợp nh ằm b ảo đả m độ chính xác v ị trí mà không làm m ất tính ổn đị nh điều khi ển (hình 3.9). Trong chu trình h ỗn h ợp, có hai vòng l ặp điều khi ển: vòng n ửa kín giám chuy ển độ ng c ủa động c ơ, vòng kín s ử d ụng th ước quang để giám sát v ị trí c ủa bàn máy. Trong vòng l ặp n ửa kín, có th ể dùng thu ật toán điều khi ển có độ nh ạy cao b ởi vì vòng l ặp này không b ị ảnh h ưởng c ủa toàn b ộ khung máy. Còn trong vòng l ặp kín, độ chính xác điều khi ển được t ăng lên nh ờ ph ươ ng pháp bù tr ừ sai s ố mà vòng l ặp n ửa kín không th ực hi ện được. Vì vòng l ặp kín ch ỉ bù tr ừ sai s ố thu ộc v ề v ị trí nên ho ạt độ ng t ốt ở ch ế độ nh ạy th ấp h ơn. S ự k ết h ợp gi ữa vòng l ặp kín và n ửa kín cho phép đảm b ảo độ chính xác điều khi ển trong m ọi tr ường h ợp. Hình 3.9 B ộ điều khi ển chu trình h ỗn h ợp 3. Nguyên lý v ề điều ch ỉnh v ị trí ki ểu chu trình kín c ủa máy công c ụ CNC Mục này gi ới thi ệu v ắn t ắt nguyên lý chung c ủa điều khi ển chu trình kín nói chung (m ở rộng ra cho c ả 3 lo ại, n ửa kín, kín và h ỗn h ợp). Đối v ới các máy công c ụ CNC gia công c ắt g ọt hi ện nay đề u ph ải dùng ph ươ ng pháp điều khi ển v ị trí theo ki ểu kín ch ứ không th ể dùng m ạch h ở b ởi ta bi ết r ằng mômen c ản trên các tr ục vít me s ẽ thay đổ i liên t ục và có giá tr ị r ất l ớn để ch ống l ại l ực c ản cắt kim lo ại. Th ậm chí trên cùng m ột đường chuy ển dao, l ực c ắt c ũng thay đổ i do độ c ứng v ật gia công thay đổ i c ũng nh ư chi ều dày c ắt thay đổ i. L ực c ản thay đổ i làm cho t ốc độ độ ng c ơ d ẫn độ ng thay đổ i và do v ậy v ới cùng m ột xung điện do MCU phát ra thì bàn máy không th ể luôn luôn d ịch chuy ển được nh ững kho ảng cách luôn b ằng nhau . Ví d ụ để d ịch chuy ển t ừ điểm A đế n điểm B thì b ộ điều khi ển đông c ơ servo phát ra m ột s ố l ượng X xung điều khi ển nào đó trong điều ki ện chu ẩn không đổ i. Tuy nhiên khi điều khi ển c ắt thay đổ i, n ếu b ộ điều khi ển độ ng c ơ servo phát ra X xung điện thì 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 39
41. bàn máy v ẫn ch ưa đến ho ặc v ượt quá v ị trí B. Do v ậy để đế n đúng v ị trí B thì trong quá trình dịch chuy ển nó ph ải luôn luôn giám sát v ị trí hi ện t ại c ủa nó để quy ết đị nh kho ảng d ịch chuy ển còn l ại. Vi ệc làm này g ọi là điều ch ỉnh v ị trí. Ch ức n ăng và nguyên lý ho ạt độ ng c ủa thi ết b ị điều ch ỉnh v ị trí nh ư sau: Từ b ộ n ội suy, m ỗi giá tr ị v ị trí c ần đạ t đế n được b ộ điều khi ển MCU đưa vào m ạch điều ch ỉnh v ị trí. Trong b ộ điều ch ỉnh v ị trí giá tr ị v ị trí th ực được nh ận bi ết qua h ệ th ống đo v ị trí. Lấy giá tr ị v ị trí th ực này tr ừ đi giá tr ị v ị trí c ần s ẽ được m ột sai l ệch điều ch ỉnh. Sai l ệch điều ch ỉnh là đại l ượng điều ch ỉnh và đối t ượng điều ch ỉnh ở đây là động c ơ servo. Điều ch ỉnh ki ểu m ạch chính động c ơ servo trong t ất c ả các tr ường h ợp chung v ới b ộ mã hoá ki ểu xoay s ử d ụng h ồi ti ếp v ị trí/ t ốc độ có s ơ đồ nh ư hình 3.10. Boä phaùt leänh: PLC, computer Caûm bieán Caùc leänh dòch vò trí/toác ñoä chuyeån hay vò trí Khueách ñaïi Doøng ñieän/ñieän Servo Boä ñieàu khieån coâng suaát theá ñaõ khueách ñaïi motor Hoài tieáp Hình 3. 10 Sô ñoà khoái cuûa ñieàu khieån chu trình kín ñoäng cô servo Bộ điều ch ỉnh v ị trí luôn ph ải ra l ệnh ch ỉ d ẫn cho độ ng c ơ servo d ịch chuy ển cho đế n khi hai tín hi ệu t ừ b ộ điều khi ển và tín hi ệu h ồi ti ếp v ị trí được xem là “b ằng nhau”, t ức là sai s ố điều ch ỉnh “bằng không”. Để đạ t độ chính xác điều ch ỉnh cao, kh ắc ph ục được các đạ i l ượng nhi ễu, bộ điều ch ỉnh c ần ph ải tho ả mãn các yêu c ầu sau: - Có b ộ khuy ếch đạ i tốc độ cao để gi ữ cho sai l ệch điều ch ỉnh là th ấp nh ất (t ốt nh ất là b ằng không). - Có độ gi ảm ch ấn và t ần s ố dao độ ng riêng cao để kh ắc ph ục được hi ện t ượng dao độ ng t ại vị trí đích. - Mômen quán tính c ủa các b ộ ph ận chuy ển độ ng có giá tr ị nh ỏ. - Bộ truy ền độ ng cơ có h ằng s ố th ời gian tr ễ nh ỏ. - Các chi ti ết truy ền độ ng c ơ khí có độ b ền cao, khe h ở l ắp ghép nh ỏ 4. Các thi ết b ị và h ệ th ống đo và giám giát v ị trí 4.1 Các thi ết b ị đo và giám sát v ị trí (encoders) Trong m ục 2 có đề c ập vai trò c ủa các thi ết b ị giám sát và đo đạc v ị trí hay t ốc độ trong các vòng l ặp điều khi ển t ừ chu trình n ửa kín cho đế n chu trình kín và chu trình h ỗn h ợp. M ục này s ẽ gi ới thi ệu c ụ th ể h ơn nguyên lý làm vi ệc, đặ c điểm và c ấu t ạo c ủa các thi ết b ị này. Thi ết b ị dùng để ki ểm tra v ị trí nh ằm m ục đích giám sát và điều khi ển v ị trí có tên g ọi là encoder. Thông th ường nó được l ắp vào đầu cu ối c ủa h ệ th ống tr ục truy ền độ ng ho ặc l ắp vào tr ục c ủa độ ng c ơ servo. Để điều khi ển t ốc độ , t ốc độ được ki ểm tra b ằng m ột sensor gọi là tachometer ho ặc được tính thông qua d ữ li ệu v ị trí do encoder cung c ấp. Ph ươ ng pháp ki ểm tra vận t ốc b ằng encoder là cách đếm s ố xung t ạo ra trên m ột th ời gian, t ức là đồng ngh ĩa v ới chuy ển v ị trên m ột đơn v ị th ời gian, hay nói cách khác chính là đo v ận t ốc. (Trong h ệ th ống tr ục chính c ủa máy c ộng c ụ, h ồi ti ếp v ận t ốc th ường được áp d ụng để duy trì t ốc độ quay c ủa tr ục chính. Thông tin ph ản h ồi th ường được th ực hi ện b ằng m ột trong hai cách sau: dùng tachometer, là m ột thi ết b ị t ạo ra hi ệu điện th ế c ảm ứng (tín hi ệu t ươ ng t ự ch ứ không ph ải tín hi ệu s ố). G ần đây ng ười ta th ường dùng encoder d ựa trên nguyên t ắc quang h ọc, sinh ra tín hi ệu h ồi ti ếp d ạng xung s ố, để thay cho tachometer.) 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 40
42. Hi ện nay ng ười ta s ử d ụng các lo ại encoder sau (hình 3.11): Encoder chuy ển động quay Encoder chuy ển động th ẳng (Ph ần c ố định l ắp (l ắp trên tr ục vitme, trong động c ơ) trên thân máy, ph ần động l ắp trên bàn máy) Rotary encoder Linear encoder Nguyên t ắc c ảm Nguyên t ắc Nguyên t ắc c ảm Nguyên t ắc ứng điện t ừ quang điện ứng điện t ừ quang điện Hình 3.11: Phân lo ại các thi ết b ị giám sát v ị trí (encoder) trong máy CNC Thi ết b ị đo v ị trí s ử d ụng m ột trong các nguyên lý c ơ b ản sau: - Nguyên lý c ảm ứng điện t ừ - Nguyên lý quang điện - Nguyên lý bi ến tr ở (ít dùng). a) Theo nguyên lý c ảm ứng điện t ừ, ng ười ta s ử d ụng m ột th ước đo (th ực t ế là m ột cu ộn dây có dòng điện xoay chi ều ch ạy qua, do đó hình thành m ột tr ường điện t ừ bi ến thiên. T ừ tr ường bi ến thiên này làm xu ất hi ện trên m ột th ước d ẫn điện khác ( đặ t trong ph ạm vi c ủa nó) m ột điện áp. Điện áp c ảm ứng ph ụ thu ộc vào c ường độ t ừ tr ường t ức là ph ụ thu ộc vào kho ảng cách gi ữa hai v ật d ẫn. Như v ậy thông qua đo điện áp có th ể xác đị nh được kho ảng cách (v ị trí). b) Thi ết b ị đo v ị trí ki ểu quang điện G ồm có hai lo ại: - H ệ th ống đo v ị trí ( đo hành trình) quang điện chuy ển độ ng quay - H ệ th ống đo v ị trí ( đo hành trình ) quang điện chuy ển độ ng th ẳng Chu k ỳ Tín hi u ra chia Đ l ch pha Tín hi u chu n Hình 3.12: Nguyên lý đo hành trình ki ểu quang điện chuy ển độ ng th ẳng 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 41
43. Hình 3.13 Hình dáng th ật c ủa thước quang điện chuy ển độ ng th ẳng (optical scale) Nguyên lý đo ki ểu quang điện nh ư sau: Xét h ệ th ống đo quang điện chuy ển độ ng th ẳng (hình 3.12). Thi ết b ị g ồm có m ột ngu ồn sáng 1, m ột th ấu kính h ội t ụ 2, th ước đo có kh ắc v ạch thành các khe h ẹp để ánh sáng có th ể l ọt qua l ưới kích quang 4 và các t ế bào quang điện 5. Khi l ưới kích quang có chuy ển độ ng t ươ ng đối v ới th ước đo, ngu ồn sáng xuyên qua các khe h ở c ủa th ước đo và l ưới kích tác độ ng lên các t ế bào quang điện t ạo ra các xung điện hình sin. Ng ười ta b ố trí các t ế bào quang điện cách đề u nhau và có t ới hai l ớp x ếp b ố trí l ệch nhau ¼ kho ảng cách chia nên s ẽ nh ận được hai tín hi ệu hình sin l ệch pha nhau 90 ° với m ục đích giúp cho h ệ điều khi ển nh ận bi ết được chi ều chuy ển độ ng. Các tín hi ệu hình sin này được chuy ển thành các xung hình ch ữ nh ật thông qua m ột m ạch điện t ử khác để t ừ đó đưa vào các c ơ c ấu đế m để xác đị nh v ị trí của bàn máy. Để t ăng độ phân gi ải c ủa phép đo (t ăng độ chính xác điều khi ển) ng ười ta có th ể dùng hai cách : - T ăng s ố v ạch chia trên th ước (lúc đó vi ệc ch ế t ạo th ước khó h ơn) - Bi ến đổ i các xung ch ữ nh ật thành các xung có chu k ỳ nh ỏ h ơn (5 lần ho ặc 25 l ần) (xem hình 3.12) Đĩa có kh c v ch 3 t bào quang đin Tham chi u 3 chùm tia sáng 3 ngu n sáng Track ngoài Track gi a Track trong Th i gian Hình 3.14 Nguyên lý ho ạt độ ng và nguyên lý c ấu t ạo c ủa encoder quang chuy ển độ ng quay Đối v ới thi ết b ị đo v ị trí quang điện chuy ển độ ng quay, thay vì dùng th ước kh ắc v ạch, ng ười ta s ử d ụng đĩ a kh ắc v ạch có các vòng l ỗ g ọi là track, nguyên t ắc đo c ũng t ươ ng t ự th ước chuy ển độ ng th ẳng (nguyên lý xác định v ị trí con tr ỏ trên màn hình máy tính khi s ử d ụng con chu ột). Track bên ngoài dùng để xác định v ị trí. Track gi ữa dùng để xác đị nh h ướng chuy ển 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 42
44. động. Track trong cùng dùng để xác đị nh k ết thúc m ột vòng quay. M ạch tích phân dùng để đế m số các c ạnh t ăng và gi ảm c ủa các xung. Đĩa được kh ắc r ất nhi ều v ạch t ừ 200-18000 v ạch nh ờ k ỹ thu ật kh ắc hoá. S ố v ạch càng nhi ều thì độ phân gi ải đo càng cao. Độ chính xác c ủa th ước quang r ất cao v ới sai s ố ± 5 µm/m. Cấu trúc th ật c ủa encoder quang học chuy ển động quay nh ư trên hình 3.15. Hình 3.15: Th ước quang chuy ển độ ng quay (optical rotary encoder): c ấu trúc th ật bên ngoài c) Nguyên lý bi ến tr ở: S ử d ụng Potentiometers, Là lo ại v ật li ệu có điện tr ở t ỷ l ệ thu ận v ới chi ều dài. V ị trí c ần xác đị nh c ũng chính là v ị trí c ủa con ch ạy, được tính toán d ựa vào t ỉ s ố điện áp (ở đây điện áp b ằng c ường độ dòng điện không đổ i nhân v ới điện tr ở t ỷ l ệ thu ận v ới chi ều dài c ủa v ật li ệu làm potentiometers), hình 3.16. Hình 3.16. Potentiometers chuy ển độ ng quay và chuy ển độ ng t ịnh ti ến 4.2 Các th ệ th ống đo hành trình và giám sát v ị trí Tất c ả các máy công c ụ điều khi ển theo chu trình kín đều ph ải c ỏ có h ệ th ống đo hành trình để giám sát chuy ển độ ng th ật c ủa bàn máy, xe dao, tr ục chính t ại v ị trí hi ện t ại so v ới v ị trí yêu c ầu. a) Phân lo ại Soá (Digital) Töông töï (Analog) Töông ñoái (gia soá) Tuyeät ñoái (absolute) Töông ñoái (gia soá) Tuyeät ñoái (absolute) Tröïc tieáp Giaùn tieáp Tröïc tieáp Giaùn tieáp Tröïc tieáp Giaùn tieáp Tröïc tieáp Giaùn tieáp Hình 3.17 Phân lo ại các ph ươ ng pháp đo v ị trí 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 43
45. Hệ th ống phân lo ại h ệ th ống đo hành trình được trình bày trên hình 3.17 - Phân lo ại theo ph ươ ng pháp đo: tuy ệt đố i (absolute) và t ươ ng đối (hay gia s ố – incremental ) - Phân lo ại theo v ị trí đo: tr ực ti ếp và gián ti ếp - Phân lo ại theo chuy ển độ ng c ủa thi ết b ị đo: thi ết b ị chuy ển độ ng th ẳng và chuy ển độ ng quay - Phân lo ại theo tín hi ệu đo: t ươ ng t ự (analog) và s ố (digital ) Đo v ị trí tr ực ti ếp: Là ph ươ ng pháp giám sát v ị trí c ần đo, không c ần qua các d ẫn độ ng c ơ khí trung gian. H ệ th ống đo được ghép tr ực ti ếp v ới chuy ển độ ng c ần đo, c ụ th ể là th ước đo g ắn tr ực ti ếp lên bàn máy, h ệ th ống đọ c g ắn lên thân máy c ố đị nh (ví d ụ hình 3.18). Ph ươ ng pháp đo tr ực ti ếp có độ chính xác v ị trí cao vì nó lo ại tr ừ được sai s ố do khe h ở và bi ến d ạng c ủa b ộ truy ền động c ơ khí. Đo gián ti ếp: Thay vì đo tr ực ti ếp chuy ển độ ng t ịnh ti ến c ủa bàn máy ta gián ti ếp đo chuy ển độ ng quay c ủa vít me để t ừ đó thông qua b ước vít c ủa vít me để bi ết v ị trí hay độ dịch chuy ển c ủa bàn máy (xem hình 3.19). Các sai s ố m ắc ph ải do sai l ệch b ước vít me c ũng nh ư khe h ở c ủa b ộ truy ền s ẽ đưa vào trong sai s ố c ủa phép đo. Sai s ố này ph ải n ằm trong ph ạm vi cho phép Hình 3. 18 Heä thoáng ño tröïc tieáp thông qua vi ệc ch ế t ạo b ộ truy ền có độ chính xác đủ l ớn ho ặc được bù l ại thông qua các y ếu t ố hi ệu ch ỉnh được cài đặt trong ch ươ ng Thieát bò ño vò trình điều khi ển. Thi ết b ị đo gián Khôùp noái ti ếp được s ử d ụng r ộng rãi hi ện trí giaùn tieáp nay vì các b ộ truy ền được ch ế t ạo khá chính xác và b ộ điều khi ển cũng có kh ả n ăng hi ệu ch ỉnh khe Vít me hở b ước vít me. Vi ệc b ảo vệ thi ết bị đo gián ti ếp kh ỏi b ụi, phoi và Ñoäng cô nước làm mát d ễ h ơn so v ới thi ết bị đo tr ực ti ếp. Hình 3.19 Heä thoáng ño vò trí giaùn tieáp Trong th ực t ế thi ết b ị h ồi ti ếp v ị trí ki ểu gián ti ếp được l ắp đặ t vào đầu cu ối c ủa tr ục độ ng c ơ servo (xem hình 2.17) nh ằm đồng b ộ v ới độ ng c ơ và thu ận ti ện trong vi ệc che kín, b ảo v ệ và g ọn nh ẹ v ề k ết c ấu. Ph ươ ng pháp đo v ị trí tuy ệt đố i Trong ph ươ ng pháp đo này, m ỗi giá tr ị đo đề u được so sánh v ới điểm O c ủa th ước đo. - Đối v ới ph ươ ng pháp đo v ị trí theo ki ểu t ươ ng t ự / tuy ệt đố i, ứng v ới m ỗi v ị trí trong ph ạm vi đường d ịch chuy ển là m ột m ức điện áp đặ t bi ệt. - Đối v ới ph ươ ng pháp đo v ị trí s ố hoá / tuy ệt đố i, m ỗi m ột gia s ố v ị trí được đánh d ấu riêng bằng các mã nh ị phân cho tr ước. - Ưu điểm c ủa ph ươ ng pháp đo tuy ệt đố i là t ại m ỗi th ời điểm đo hay c ả khi m ất điện, v ị trí tuy ệt đố i so v ới điểm O đề u nh ận bi ết ngay. - Nh ược điểm c ủa h ệ th ống đo tuy ệt đố i là ph ức t ạp v ề c ấu trúc nên giá thành đắt, vì v ậy các máy m ới hi ện nay ít dùng vì lý do c ạnh tranh v ề giá c ả. Ph ươ ng pháp đo v ị trí ki ểu gia s ố (t ươ ng đối) Toàn b ộ ph ạm vi d ịch chuy ển được chia thành các b ước t ăng (increments) có độ l ớn nh ư nhau. V ị trí hi ện t ại được tính b ằng t ổng các b ước t ăng đã đi qua. Các gia s ố v ượt qua đều c ộng 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 44
46. lại v ới nhau ho ặc tr ừ đi cho nhau để xác định v ị trí th ật tu ỳ theo chi ều chuy ển động. Giá thành của h ệ th ống đo gia s ố không đắ t l ắm nên được dùng nhi ều. Nh ược điểm c ủa nó là khi kh ởi độ ng máy, v ị trí th ật c ủa bàn máy lúc đó không nh ận bi ết được, do v ậy sau khi mở máy, b ộ điều khi ển b ắt ng ười v ận hành ph ải đưa các tr ục c ủa máy v ề home ( điểm 0) c ủa nó (referrent zero point) để l ấy điểm g ốc ban đầ u nếu nh ư không có ngu ồn nuôi d ự phòng. 5. Ph ươ ng pháp d ịch chuy ển và định v ị d ụng c ụ c ắt trên máy CNC Các h ệ điều khi ển CNC có th ể có hai ph ươ ng pháp định v ị và d ịch chuy ển d ụng c ụ c ắt đó là: - D ịch chuy ển t ừ điểm đế n điểm (point-to- point). - D ịch chuy ển theo đường (contouring path). a) Dịch chuy ển t ừ điểm đế n điểm P2 Đối v ới ph ươ ng pháp này, các điểm l ập trình được n ối v ới nhau b ằng các đường th ẳng. Ph ươ ng pháp này dùng để đị nh v ị chính xác v ị trí c ủa tr ục chính (d ụng c ụ c ắt) t ại m ột ho ặc m ột vài điểm cho 45 0 tr ước trong các th ủ t ục gia công nh ư: khoan, khoét, doa, taro, đột l ỗ. Trong quá trình d ịch chuy ển t ừ điểm P1 này đến điểm kia, d ụng c ụ c ắt nh ấc lên kh ỏi chi ti ết Hình 3.20: Sô ñoà ñònh vò theo ñieåm một khoảng an toàn và d ịch chuy ển nhanh đế n điểm ti ếp theo. Máy khoan s ử d ụng ph ươ ng pháp d ịch chuy ển và định v ị này là r ất t ốt. Khi ga công xong m ột l ỗ, nó chuy ển t ừ điểm l ập trình này đến điểm l ập trình kia v ới v ận t ốc nhanh nh ất có th ể để gi ảm th ời gian ch ạy không (v=5-20 m/phút ). Cả hai tr ục (X và Y) d ịch chuy ển đồ ng th ời v ới cùng m ột t ộc độ ch ạy dao. Điều này có ngh ĩa là chúng ch ỉ d ịch chuy ển theo các h ướng song song v ới các tr ục to ạ độ ho ăc d ịch chuy ển theo hướng 45 °so v ới ph ươ ng X và Y. Ví d ụ: khi chuyển hai điểm ở hai đỉ nh chéo c ủa hình ch ữ nh ật chúng s ẽ d ịch chuy ển nh ư hình (3.20) b) Điều khi ển d ịch chuy ển theo đường contour Đối v ới máy phay và máy ti ện bu ộc ph ải có h ệ điều khi ển theo đường contour. Dao c ắt luôn luôn ti ếp xúc v ới phôi để t ạo ra các đường cong ho ặc đường th ẳng tu ỳ theo ý trong m ặt ph ẳng hay trong không gian. Điều này có được nh ờ chuy ển độ ng đồ ng th ời c ủa bàn máy theo nhi ều ph ươ ng (nhi ều tr ục) khác nhau theo các quan h ệ hàm s ố: (tuy ến tính) theo đường th ẳng và phi tuy ến theo đường cong. Tu ỳ theo s ố tr ục được điều khi ển đồ ng th ời (cùng m ột lúc) mà h ệ điều khi ển theo đường được chia thành các Hình 3. 21 Sô ñoà ñònh vò theo lo ại điều khi ển nh ư: 2D, 2 ½ D, 3D, 4D, 5D và t ối đa có th ể là 6D ho ặc 7D v.v S ố tr ục được điều khi ển đồ ng th ời ñöôøng kieåu 2D càng nhi ều thì giá thành c ủa b ộ điều khi ển t ăng lên r ất nhanh do m ức độ ph ức t ạp về m ặt c ơ khí c ũng nh ư v ề m ặt điều khi ển t ăng lên khi t ăng s ố tr ục. Điều khi ển 2D Điều khi ển 2D cho phép gia công m ột đường cong ph ẳnh hay đường th ẳng trong m ặt ph ẳng X-Y (hình 3.22). Tr ục th ứ 3 ( để xác đị nh chi ều sâu) được điều khi ển độc lập v ới hai tr ục kia t ức là khi tr ục X và Y d ịch chuy ển thì Hình 3. 22 Sô ñoà ñònh vò theo bắt bu ộc tr ục th ứ 3 (tr ục Z) ph ải đứ ng yên. Ho ặc là tr ục ñöôøng 2 ½ D th ứ 3 được điều khi ển b ằng tay (có độ ng c ơ d ẫn độ ng 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 45
47. riêng bi ệt nh ưng không được điều khi ển bởi b ộ điều khi ển trung tâm. Điều khi ển 2 ½ D Không th ể gia công được đường cong trong không gian nh ưng nó có kh ả năng gia công được đường cong trong 3 mặt ph ẳng to ạ độ XY, XZ, ho ặc ZX bằng cách xoay tr ục chính c ủa máy vuông góc v ới các m ặt ph ẳng này ho ặc hệ điều khi ển có kh ả n ăng chuy ển đổ i Hình 3.23 Sô ñoà ñònh vò theo mặt ph ẳng n ội suy đường cong t ừ m ặt ñöôøng 3 D X-Y sang hai m ặt còn l ại và ng ược l ại (xem hình 3.22). Điều khi ển 3D Mũi dao có th ể chuy ển độ ng theo đường Z cong trong không gian do v ậy điều khi ển 3D Vuøng hoác loõm có th ể gia công được m ặt cong trong không haøm eách gian. Tuy nhiên nó có hai h ạn ch ế: - V ết nh ấp nhô để l ại khi gia công m ặt cong có độ cong l ớn là l ớn khi gia công b ằng dao phay ngón đầu ph ẳng - Không gia công được các m ặt t ạo các hốc ki ểu hàm ếch (hình 3.24) ho ặc các b ề m ặt Y nh ư m ặt cách tua bin và m ột s ố b ề m ặt khác. X Điều khi ển 4D và 5D ( được x ếp vào lo ại nhi ều tr ục (multi axes)) Cánh turbine Đối v ới h ệ điều khi ển này, ngoài các tr ục t ịnh ti ến X, Y, Z thì chúng còn điều khi ển các tr ục quay (bàn quay l ắp trên bàn máy ho ặc đầu tr ục chính xoay được). Nh ờ vây mà nó có kh ả n ăng gia côn g được các m ặt gia công ph ức t ạp có độ bóng cao h ơn v ơi cùng m ột th ời gian gia công so v ới máy 3D b ởi vì trong quá trình gia công h ướng c ủa tr ục chính luôn xoay cùng v ới h ướng pháp tuy ến c ủa m ặt cong tại điểm gia công nên v ết nh ấp nhô do các l ưỡi cắt để l ại là nh ỏ (hình 3.25). H ơn n ữa, điều Hình 3. 24 Nh ững beà maët maø maùy ñieàu kh ieån khi ển 5D tr ở lên có kh ả n ăng gia công được theo ñöôøng 3D khoâng gia coâng ñöôïc nhi ều m ặt trên chi ti ết ch ỉ c ần m ột l ần gá. a) Ñieàu khieån 4D ( X,Y,X,A ) b) Ñieàu khieån 5D (X,Y,X,A,B ) Hình 3.25 Điều khi ển 4D và 5D 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 46
48. 6. N ội suy trong điều khi ển s ố CNC Nội suy đóng vai trò sinh ra d ữ li ệu v ị trí để d ịch chuy ển các tr ục t ừ các block d ữ li ệu t ạo ra b ởi b ộ thông d ịch. Nó là m ột trong nh ững b ộ ph ận quan tr ọng ph ản ánh độ chính xác c ủa h ệ điều khi ển. Trong m ục này, các lo ại n ội suy khác nhau được gi ới thi ệu m ột cách c ơ b ản. Ưu điểm và nh ược điểm c ủa chúng c ũng được đề c ập. 6.1. T ổng quan Mỗi máy CNC nói chung luôn có ít nh ất 2 tr ục được điều khi ển để gia công được các hình dáng ph ức t ạp. Hai ph ươ ng pháp điều khi ển d ịch chuy ển d ụng c ụ c ắt (hay các tr ục) là “ điểm đế n điểm” và theo đường nh ư đã trình bày ở m ục 5. Để th ực hi ện các ph ươ ng pháp d ịch chuy ển này, chuy ển độ ng c ủa d ụng c ụ c ắt ph ải được chia thành các thành ph ần theo các tr ục. Ví d ụ để d ụng cụ c ắt d ịch chuy ển t ừ điểm P1 đến P2 với v ận t ốc Vf trong m ặt ph ẳng XY nh ư trên hình 3.26, b ộ nội suy chia toàn b ộ quãng đường thành các thành ph ần d ịch chuy ển theo tr ục X và tr ục Y theo một t ốc độ d ịch chuy ển xác đị nh tr ước. Cu ối cùng t ốc độ d ịch chuy ển V 1 và V 2 cho c ả hai tr ục X và Y minh h ọa trên hình 3.26. Rõ ràng V 2 > V 1 vì (y 2-y1) >(x 2-x1). Hình 3.26 Khái ni ệm c ơ b ản v ề n ội suy Các đặc điểm yêu c ầu đố i v ới b ộ n ội suy để nó có th ể th ực hi ện t ốt vi ệc tính toán các v ị trí trung gian và t ốc độ d ịch chuy ển c ủa các tr ục t ừ d ữ li ệu hình dáng c ủa đường c ần gia công và t ốc độ ăn dao: 1. Dữ li ệu t ừ b ộ n ội suy ph ải trùng v ới hình dáng ( đường) c ần gia công 2. Bộ n ội suy ph ải xem xét v ề gi ới h ạn t ốc độ tùy theo c ấu trúc c ủa máy và đặc tính c ủa động c ơ servo trong quá trình tính toán v ận t ốc. 3. Cần ph ải tránh sai s ố tích l ũy trong quá trình n ội suy để hình dáng gia công được trùng (g ần gi ống nh ất co th ể) so v ới l ệnh v ề v ị trí trong ch ươ ng trình gia công. Nếu phân chia n ội suy theo lo ại đường c ần n ội suy, hiện nay ng ười ta dùng các ph ươ ng pháp n ội suy sau (hình 3.27): - N ội suy th ẳng dùng để gia công các đường th ẳng đi qua các điểm. - N ội suy tròn dùng để gia công cung tròn ho ặc các đường tròn khép kín. - N ội suy xo ắn ốc dùng để gia công ren ho ặc gia công các rãnh xo ắn ốc. - Nội suy b ậc 2, b ậc 3, paraplol, hypepol và spline s ử d ụng trong công ngh ệ ch ế t ạo các chi ti ết ph ức t ạp nh ư các chi ti ết trong máy bay, khuôn d ập khung hay v ỏ c ủa ôtô. Nội suy Th ẳng Tròn Xo ắn ốc Parapol hypepol spline Bậc 3 NURBS Hình 3.27 Các ph ươ ng pháp n ội suy trong điều khi ển máy CNC 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 47
49. Nếu phân chia b ộ n ội suy theo thi ết b ị và ph ươ ng pháp th ực hi ện, b ộ n ội suy được phân lo ại thành n ội suy ph ần c ứng (hardware interpolator) và n ội suy ph ần m ềm (software interpolator). B ộ n ội suy b ằng ph ần c ứng bao g ồm các lo ại thi ết b ị điện t ử khác nhau, được dùng cho đến khi CNC được phát tri ển. Tuy nhiên, ngày nay, nội suy b ằng ph ần m ềm được s ử d ụng ph ổ bi ến trong các h ệ CNC. Khái ni ệm n ội suy ph ần m ềm b ắt ngu ồn t ừ n ội suy ph ần ph ần c ứng và n ội suy ph ần c ứng ch ỉ gi ới h ạn trong các h ệ th ống điều khi ển đơn gi ản. 6.2 N ội suy b ằng ph ần c ứng Bộ n ội suy ph ần c ứng th ực hi ện vi ệc n ội suy và t ạo ra các xung b ằng m ạch điện t ử. Nó cho phép n ội suy v ới t ốc độ cao nh ưng khó thích nghi trong vi ệc s ửa đổi ho ặc thay th ế các thu ật toán n ội suy m ới. Ph ươ ng pháp n ội suy ph ần c ứng điển hình nh ất là s ử d ụng b ộ phân tích vi phân s ố DDA (Digital Differential Analyzer). a) Nội suy th ẳng Nội suy th ẳng ngh ĩa là điều khi ển chuy ển động theo chuy ển động tuy ến tính t ừ v ị trí xu ất phát đến v ị trí đích. Nói chung, n ội suy th ẳng th ực hi ện vi ệc điều khi ển các tr ục chuy ển động đồng th ời (2 tr ục trong m ặt ph ẳng 2D và 3 tr ục cho không gian 3D). Khi th ực hi ện n ội suy th ẳng, điều quan tr ọng nh ất là s ự động b ộ c ủa 2 tr ục (xét n ội suy trong m ặt ph ẳng) t ươ ng ứng v ới c ả v ận t ốc và chuy ển v ị. Gọi BLU (basis length unit) là chi ều dài bé nh ất mà m ỗi tr ục có th ể d ịch chuy ển được. Khi động c ơ được cung c ấp 1 xung, nó s ẽ t ạo ra m ột d ịch chuy ển b ằng BLU. Khi Ví d ụ, gi ả sử tr ục X d ịch chuy ển A BLU và tr ục Y d ịch chuy ển B BLU nh ư trên hình 3.28 (a). Trong tr ường h ợp này b ộ n ội suy DDA ph ần c ứng s ẽ t ạo ra “A” xung để d ịch chuy ển tr ục X và “B” xung để d ịch chuy ển tr ục Y. T ỉ s ố gi ữa v ận t ốc gi ữa tr ục X và tr ục Y ph ải gi ữ b ằng h ằng s ố. b) b) Hình 3.28 Ví d ụ v ề n ội suy th ẳng và n ội suy tròn E YE Pn+1 Nguyên lý tính toán các điểm trung gian ∆ L trong n ội suy th ẳng: ∆Y Gi ả s ử dao c ần chuy ển t ừ điểm b ắt đầ u Pn ∆ PA đến điểm k ết thúc PE theo m
    ột đường = th ẳng v ới m ột t ốc độ ch ạy dao u Const Vy xác định tr ước (hình 3.29). Toàn b ộ nh ững u đoạn L được phân chia thành nh ững đoạn ∆ YA S . Kho ảng th ời gian toàn b ộ để dao d ịch A VX chuy ển t ừ hai điểm l ập trình A và E là L T = ∆L XA XE Các giá tr ị trung gian v ề v ị trí mà dao ph ải c ắt c ần ph ải đi qua được tính theo hàm Hình 3 .2 9: Sô ñoà tính toaùn noäi suy thaúng 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 48
50. số theo th ời gian: T T x − x x()t = x + v dt = x + E A dt A ∫ x A ∫ T 0 0 T D − () = + = + yE yA y t yA ∫ vydt y A ∫ dt 0 0 T T Nếu chia th ời gian T thành các kho ảng ∆t = đủ nh ỏ phép tích phân s ẽ được thay thành phép N cộng s ố và nó được th ực hi ện trong b ộ c ộng tích phân c ủa ph ần c ứng.  x − x   x − x  n x − x () = + E A ⋅ = + E A = + E A x t x A  tn x A  n x A ∑  T   N  N 1  y − y   y − y  n y − y () = + E A ⋅ = + E A = + E A y t y A  tn y A  n y A ∑  T   N  1 N (v ới n = 1,2,3, ,N) Với m ỗi b ước c ộng, giá tr ị v ề v ị trí l ại t ăng thêm m ột b ước b ằng h ằng s ố. Để đả m b ảo độ x − x chính xác v ề biên d ạng n ội suy so v ới biên d ạng yêu c ầu, các b ước c ộng x = E A và N y − y y = E A ph ải nh ỏ h ơn ho ặc b ằng 0.001 mm. M ỗi b ước c ộng được g ọi là basic length unit N (BLU). Thông th ường BLU = 0.001 mm ho ặc 0.0001 mm. b) N ội suy đường tròn Gi ả s ử c ần c ắt m ột biên d ạng là m ột cung tròn có bán kính R, điểm đầ u P A điểm, cu ối P E. Để cung tròn được xác đị nh là duy nh ất, c ần có thêm m ột thông s ố n ữa là t ọa độ c ủa tâm cung tròn so v ới điểm điểm đầ u (xem hình 3.28 (b)). Xây d ựng m ột tr ục to ạ độ Đề-các có góc to ạ độ là tâm cung tròn. Trục X và tr ục Y trùng với các tr ục tươ ng ứng trong h ệ điều khi ển (các tr ục trên bàn máy). Theo quan h ệ hình h ọc ta có: x = R.cos ϕ y = R.sin ϕ P Ta có thêm m ột s ố tính toán khác: E T y ϕ = A A arctg x A t R P y (x,y) ϕ = E E arctg x E Y A PA Chi ều dài c ủa cung : PAPE = R ( ϕE - ϕA). Gọi T : th ời gian đi h ết cung P APE t : th ời gian đi t ừ điểm P A đến điểm P (x,y) trung gian nào đó trên cung tròn. M X Tốc độ ti ến dao trong n ội suy tròn A luôn h ướng ti ếp tuy ến v ới cung tròn và h ệ Hình 3.30: S ơ đồ tính toán n ội suy tròn điều khi ển luôn luôn c ố g ắng đều ch ỉnh sao = 2 + 2 = cho nó b ằng h ằng s ố V Vx Vy const . t Dựa vào các y ếu t ố trên, góc ϕ được xác định nh ư sau: φφ= +( φ − φ ) A E A T 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 49
51. Vặy ϕ được xác đinh hoàn toàn t ại th ời điểm t. Khi đó:  t   x=Rcos ϕ +()ϕ −ϕ   A E A T    t  y=Rsin ϕ +()ϕ −ϕ   A E A T  Đạo hàm hai v ế theo th ời gian t ta được t ốc độ thành ph ần trên các tr ục dx ϕ −ϕ  t  ϕ −ϕ V = = −R E A sin ϕ + ()ϕ −ϕ = −R E A y()t x dt T  A E A T T dy ϕ − ϕ  t  ϕ − ϕ V = = R E A cos ϕ + ()ϕ −ϕ = R E A x()t y dt T  A E A T T T Với độ chính xác đủ dùng khi chia nh ỏ th ời gian ∆t = to ạ độ điểm P được xác định N qua phép c ộng gia s ố các d ịch chuy ển thay cho phép l ấy tích phân. ϕ −ϕ n () = + = − E A ∆ x t xA Vxt xA R ∑ y i.( t) N = i 0 ϕ −ϕ n () = + = + E A ∆ y t yA Vyt yA R ∑ x i.( t) N i =0 6.3 N ội suy b ằng ph ần m ềm Nh ờ giá c ả c ũng nh ư kích th ước c ủa máy tính PC gi ảm d ần, ph ươ ng pháp n ội suy b ằng ph ần m ềm xu ất hi ện. Ph ươ ng pháp n ội suy này dùng ch ươ ng trình máy tính thay vì s ử d ụng b ộ ph ần c ứng logic và toán h ọc nh ư ở n ội suy ph ần c ứng. Hi ện nay có nhi ều ph ươ ng pháp n ội suy bằng ph ần m ềm khác nhau. Trong ph ạm vi khuôn kh ổ c ủa tài li ệu này ch ỉ gi ới thi ệu 3 ph ươ ng pháp n ội suy dùng ph ần m ềm đó là: n ội suy ph ỏng theo DDA, n ội suy b ậc thang và n ội suy NURBS. a) Nội suy ph ỏng theo DDA. Ph ươ ng pháps n ội suy này b ắt ngu ồn t ừ ph ươ ng pháp n ội suy b ằng ph ần c ứng và có đặc tính gi ống n ội suy DDA dùng ph ần c ứng. Hình 3.31 trình bày l ưu đồ thu ật toán c ủa n ội suy th ẳng và n ội suy tròn dùng DDA và ph ần m ềm. Trên hình 3.31 a), bi ến L là chuy ển v ị tuy ến tính và A, B t ươ ng ứng là chuy ển v ị c ủa các tr ục X và Y. Giá tr ị ban đầu c ủa Q1 và Q2 b ằng không. Trên hình 3.31 b), giá tr ị ban đầu c ủa các bi ến t ươ ng t ự nh ư n ội suy th ẳng, bi ến R là bán kính của đường tròn, bi ến P1 và P1 cho bi ết v ị trí tâm c ủa đường tròn (cung tròn) so v ới điểm ban đầu của cung tròn khi điểm ban đầu c ủa cung được l ấy làm g ốc t ọa độ. Hình 3.31. L ưu đồ thu ật toán n ội suy th ẳng (a) và n ội suy tròn (b) theo ph ươ ng pháp DDA b ằng ph ần m ềm 2011, ĐXPh ươ ng-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 50