Ngày nay , cuộc cách mạng khoa học ky ̃thuật trên thê ́giới đang phát triển với tốc đô ̣vu ̃bão, không ngừng vươn tới những đỉnh cao mới, trong đo ́co ́nhữngthành tựu về kỹ thuật tự động hóa sản xuất . Đa sô ́các máy công cu ̣hiện đại được điều khiển theo chương trình sô ́ . Đây la ̀ những điều kiện ky ̃thuật cơ bản để thực hiện những điều kiện tư ̣động hóa linh hoạt trên từng máy công cụ điều khiển số riêng lẻ, hay các trung tâm điều khiển sô ́cũng như việc ghép nối chúng
121 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1595 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống truyền động cho bàn máy phay cnc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO BÀN
MÁY PHAY CNC
TẠ MINH TIẾN
THÁI NGUYÊN 2008
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ NÂNG CAO
CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
CHO BÀN MÁY PHAY CNC
Học viên : Tạ Minh Tiến
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Võ Quang Lạp
THÁI NGUYÊN 2008
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP
***
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-----------o0o-----------
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI:
NGHI ÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO BÀN MÁY PHAY CNC
Học viên: Tạ Minh Tiến
Lớp: CHK8
Chuyên ngành: Tự động hoá
Người HD khoa học: PGS. TS. Võ Quang Lạp
Ngày giao đề tài: 01/11/2007
Ngày hoàn thành: 30/4/2008
KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN
TS. Nguyễn Văn Hùng
PGS.TS. Võ Quang Lạp
Tạ Minh Tiến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình vẽ Tên hình vẽ Trang
Hình 1.1 Cơ sở của các máy CNC 1
Hình 1.2 Miêu tả các trục của máy công cụ CNC trong hệ tọa độ Đề
các
2
Hình 1.3 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC 5
Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của 1 máy phay đứng 3 trục (X,Y,Z) 6
Hình 1.5 Lưu thông tín hiệu trong điều khiển số 7
Hình 1.6 Lưu đồ điều khiển hệ CNC 9
Hình 1.7 Cấu trúc hệ điêu khiển NC 9
Hình 1.8 Cấu trúc hệ điêu khiển CNC 10
Hình 1.9 Các bước của khâu chuẩn bị chương trình bằng tay 11
Hình 1.10 Lưu đồ lập trình bằng máy 12
Hình 1.11 Cấu trúc của hệ CNC 14
Hình 1.12 Hệ DNC 15
Hình 1.13 Ghép nối các máy CNC với máy tính trung tâm 17
Hình 2.1 Dụng cụ đo lường vị trí trên hệ CNC 21
Hình 2.2 Các điểm Reference Marks trên Encoder 22
Hình 2.3 Sai số tải được tạo ra ở chiết áp khi một điện trở tải được nối
giữa công tác trượt và một đầu của dây điện trở.
23
Hình 2.4 Bộ đo góc, một loại cảm biến mà tín hiệu đầu ra của nó là
một hàm lượng giác của vị trí trục roto . Hai cuộn roto đặt
cách nhau 90
0
, hai cuộn Stator cũng đặt cách nhau 900
24
Hình 2.5 Bộ đo góc sử dụng như cảm biến, có môt cuộn dây roto ngắn
mạch
24
Hình 2.6 Sơ đồ khối bộ mã hóa số trực tiếp 25
Hình 2.7 Sơ đồ khối bộ mã hóa xung, tần số, thời gian 26
Hình 2.8 Sơ đồ khối bộ mã hóa tương tự sang số 26
Hình 2.9 Sơ đồ khối bộ chuyển đổi Analog to Digital 26
Hình 2.10 Thước đo số theo nguyên tắc quang-điện-soi thấu
(Heidenhain)
27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 2.11 Phương pháp nội suy dùng bộ tính toán arctang 28
Hình 2.12 Phương pháp nội suy dùng bảng nội suy và khối tính toán 29
Hình 2.13 Thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển CNC 29
Hình 2.14 Thành phần cơ bản của MCU 31
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý dây quấn của động cơ không đồng bộ 36
Hình 3.2 Hệ trục vector không gian(a,b,c) và hệ tọa độ cố định trên
stator (,)
38
Hình 3.3 Hệ tọa độ cố định trên stator (,) và hệ toạ độ cố định trên
rotor(x,y)
39
Hình 3.4 Biểu diễn vét tơ dòng điện rotor trên hệ trục tọa độ cố định
stator (,) và hệ tọa độ cố định rotor (x,y)
40
Hình 3.5 Biểu diễn vector dòng điện stator trên hệ tọa độ cố định stator
(,) và hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor (d,q).
42
Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc chi tiết của động cơ không đồng bộ 47
Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc tổng hợp của động cơ không đồng bộ 48
Hình 3.8 Định hướng từ thông trong hệ toạ độ tựa theo từ thông rotor
(d,q)
48
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động cơ KĐB bằng thiết
bị biến tần
51
Hình 3.10 Hệ thống điều chỉnh tốc độ có đảo chiều Thyristor - động cơ. 52
Hình 3.11 Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định hệ thống điều chỉnh tốc độ
hai mạch vòng kín.
53
Hình 3.12 Đường đặc tĩnh tĩnh của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch
vòng kín.
54
Hình 3.13 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều chỉnh tốc độ
shai mạch vòng kín.
55
Hình 3.14 Đồ thị dòng điện và tốc độ quay của quá trình khởi động hệ
thống điều chỉnh tốc độ
a) Quá trình khởi động tăng tốc lý tưởng.
b) Hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín
56
Hình 3.15 Bộ điều tiết tốc độ quay cài đặt phản hồi âm vi phân 60
Hình 3.16 Ảnh hưởng của phản hồi âm vi phân tốc độ quay đối với quá
trình khởi động.
1 – Hệ thống hai mạch vòng kín thông dụng
2 – Hệ thống cài đặt phản hồi âm vi phân
61
Hình 3.17 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng tốc độ quay có
cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay:
a. Sơ đồ cấu trúc hệ thống ban đầu
61
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
b. Sơ đồ cấu trúc sau khi đơn giản hoá
Hình 3.18 Hệ thống điều khiển tốc độ ba mạch vòng có mạch vòng có
cài đặt suất biến đổi dòng điện.
ADR – bộ điều chỉnh sức biến đổi dòng điện.
CD – khâu vi phân dòng điện
65
Hình 3.19 Bộ điều chỉnh sức biến đổi dòng điện 65
Hình 3.20 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng suất biến đổi
dòng điện
66
Hình 4.1 Hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ 68
Hình 4.2 Mạch điện thay thế của động cơ một chiều. 69
Hình 4.3 Sơ đồ cấu trúc động cơ một chiều 70
Hình 4.4 Tuyến tính hoá đoạn đặc tính từ hoá và đặc tính tải 71
Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc tuyến tính hoá 72
Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc khi từ thông không đổi. 72
Hình 4.7 Sơ đồ cấu trúc thu gọn:
a. Theo tốc độ, b. Theo dòng điện
73
Hình 4.8 Thời gian phát xung và thời gian mất điều khiển của bộ chỉnh
lưu
74
Hình 4.9 Sơ đồ cấu trúc của bộ chỉnh lưu bán dẫn thyristor
a. khi chuẩn xác, b. khi gần đúng.
75
Hình 4.10 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện 76
Hình 4.11 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng dòng điện 77
Hình 4.12 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng tốc độ 78
Hình 4.13 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng vị trí 80
Hình 4.14 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh vị trí 82
Hình 4.15 Quan hệ giữa
và
83
Hình 4.16 Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển bằng bộ điều khiển PID 87
Hình 4.17 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau
của vị trí đặt đầu vàođặt = 10(V), I = 0(A)
88
Hình 4.18 Các tín hịệu vị trí đầu ra tương ứng với các giá trị khác nhau
của vị trí đặt đầu vàođặt = 10V, I = 8,7 A
89
Hình 5.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ 91
Hình 5.2 Mô hình chuyển đổi hiểu biết của con người và hệ mờ 94
Hình 5.3 Ví dụ chọn tập dữ liệu vào/ra 96
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 5.4 Hệ điều khiển mờ theo luật I 101
Hình 5.5 Hệ điều khiển mờ theo luật PD 101
Hình 5.6 Hệ điều khiển mờ theo luật PI 102
Hình 5.7 Hệ điều khiển mờ PID 103
Hình 5.8 Vị trí đặt bộ điều khiển mờ trong hệ điều khiển vị trí 105
Hình 5.9 Sự phân bố các giá trị mờ của biến đầu vào: vị trí đặt 106
Hình 5.10 Sự phân bố các giá trị mờ của biến đầu ra: Hệ số khuếch đại 106
Hình 5.11 Các luật điều khiển mờ 106
Hình 5.12 Sơ đồ khối của khối luật bù mờ. 107
Hình 5.13 Sơ đồ mô phỏng hệ điều khiển vị trí có bộ điều khiển mờ 108
Hình 5.14 Quan hệ vào – ra của bộ điều khiển mờ 108
Hình 5.15 Kết quả mô phỏng với đặt = 10V, I = 0A 109
Hình 5.16 Kết quả mô phỏng với đặt = 10V, I = 8,7A 110
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỞ ĐẦU
Ngày nay , cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển
với tốc độ vũ bão , không ngừng vươn tới những đỉnh cao mới, trong đó có những
thành tựu về kỹ thuật tự động hóa sản xuất . Đa số các máy côn g cụ hiện đại được
điều khiển theo chương trình số . Đây là những điều kiện kỹ thuật cơ bản để thực
hiện những điều kiện tự động hóa linh hoạt trên từng máy công cụ điều khiển số
riêng lẻ, hay các trung tâm điều khiển số cũng như việc g hép nối chúng thành một
hệ thống linh hoạt , điều khiển liên thông bằng máy tính ghép nối mạng. Với tiến bộ
mạnh mẽ của công nghệ vi xử lý đã tạo điều kiện nâng cao vượt bậc công năng của
hệ điều khiển số , đồng thời với việc ngày càng giảm về giá thành của bộ điều khiển
này. Cụm vi xử lý với tư cách là bộ phận chính yếu của thiết bị và các bo mạch
ghép nối ngoại vi là những phần cứng không thể thiếu được trong các máy công cụ
CNC.
Trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp ở nước ta hiện nay máy phay CNC
nói riêng và máy công cụ điều khiển số CNC nói ch ung ngày càng được sử dụng
rộng rãi . Việc phát huy hiệu quả sử dụng , bảo dưỡng vận hành máy là vấn đề đặc
biệt quan tâm của chúng ta . Muốn phát huy được hiệu quả tối đa khả năng thiết bị
cũng như việc cải tiến nó cho phù hợp với điều kiện môi trường và con người Việt
Nam đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc về máy công cụ CNC .
Việc “Nghiên cứu khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống truyền động
cho bàn máy phay CNC ” có một ý nghĩa rất lớn trong ng ành tự động hóa . Đó
chính là nội dung đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của tôi.
Luận văn này được chia thành 5 chương sau:
Chương I - Tổng quan về máy công cụ CNC.
Chương II - Hệ thống đo lường và điều khiển trong máy CNC.
Chương III - Phân tích và chọn phương án truyền động cho bàn máy phay CNC
Chương IV - Tổng hợp hệ thống truyền động bàn máy phay CNC.
Chương V - Nâng cao chất lượng hệ truyền động bàn máy phay CNC bằng bộ
điều khiển mờ lai.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS .TS Võ Quang Lạp đ ã hướng
dẫn tận tình , chỉ bảo cặn kẽ để tôi hoàn thành luận văn này . Xin gửi lời cảm ơn tới
tất cả các Thầy các cô Khoa sau đại học , Khoa điện và các bạn đồng nghiệp Trường
ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên.
Thái nguyên Ngày 30 tháng 04 năm 2008
Tác giả luận văn
Tạ Minh Tiến
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC
1.1 Khái quát về các máy công cụ CNC.
1.1.1 Cơ sở của máy CNC.
Các trục của máy được trang bị dụng cụ đo vị trí để xác toạ độ của bàn máy
và của dao cụ (ví dụ Encoder vị trí gắn trên bàn máy để đo khoảng cách dịch
chuyển của bàn máy theo trục X trên hình 1.1). Khi trục máy di chuyển thì các dụng
cụ đo lường phát ra một tín hiệu điện, hệ điều khiển CNC xử lý tín hiệu này và xác
định được toạ độ chính xác của các trục máy.
Hình 1.1 Cơ sở của các máy CNC
Trong hệ toạ độ đề các được xây dựng trên ba trục toạ độ vuông góc
(X,Y,Z). Một điểm trong mặt phẳng được xác định bởi hai trục toạ độ, một điểm
trong không gian được xác định bởi ba trục toạ độ (X,Y,Z) hình 1.2 cho biết các
trục của máy được miêu tả như thế nào thông qua hệ toạ độ đề các và kí hiệu các
trục toạ độ theo quy tắc bàn tay phải. Các máy công cụ CNC có thể điều khiển tới
chín trục, đó là các trục (U,V,W) là các trục chuyển động thứ hai song song với các
trục (X,Y,Z) còn các trục (A,B,C) là các trục quay quanh các trục (X,Y,Z).
Ngoài ra, trong lập trình gia công còn xử dụng hệ toạ độ cực. Một điểm trong
mặt phẳng được biểu diễn thông qua hai giá trị là bán kính và góc trong hệ toạ độ
cực.
Y
Z
X
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.1.2 Đặc điểm và phân loại.
Một cách tổng quát các máy công cụ CNC có thể được phân loại theo đặc
điểm sau:
- Truyền động: Thuỷ lực, khí và điện ...
- Phương pháp điều khiển máy: Toạ độ hay quỹ đạo ...
- Hệ thống định vị: Định vị kích thước nối tiếp và định vị tuyệt đối.
- Các vòng lặp điều khiển .
- Số trục tọa độ.
Theo chức năng thì các máy công cụ CNC cũng như các máy công cụ vạn
năng, có thể được chia thành các nhóm sau:
- Nhóm máy tiện đại diện cho các máy tiện trong, tiện ngoài trên một phôi
đang quay, cũng như cắt ren trong và ren ngoài ...
- Nhóm may khoan, doa để khoan, doa các phôi.
- Nhóm máy phay để phay những chi tiết có cấu tạo hình học đa dạng tạo ra
các bề mặt và các góc đa dạng và cũng có thể khoan, phay và doa. Thay đổi nguyên
công bằng cách thay dao cụ, có nghĩa là chỉ cần một lần gá kẹp.
- Nhóm máy mài để gia công tinh. Nhóm này bao gồm các máy mài trục, mài
lỗ, mài phẳng, mài răng, mài rãnh then, mài dụng cụ ...
- Nhóm trung tâm gia công: Khoan, phay, tiện, doa, ...
Hình 1.2 Miêu tả các trục của máy công cụ CNC trong hệ tọa độ Đề các
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Các máy CNC có thể thay dao bằng tay hoặc tự động. Có nhiều phương pháp
thay dao tự động, nó phụ thuộc vào kết cấu cơ khí của máy, phụ thuộc vào chương
trình điều khiển thay dao.
Các máy CNC có thể cấp phôi bằng tay hoặc tự động. Những máy được
trang bị bộ phận cấp phôi tự động có thể làm các chi tiết mà không cần có sự phục
vụ của người vận hành. Kiểu máy này gọi là modul gia công linh hoạt (Flexibe
Manufacturing Module).
Các thông số kỹ thuật của máy CNC là:
1. Đường kính lớn nhất của phôi tiện trên máy tiện.
2. Đường kính khoan lớn nhất của máy khoan.
3. Đường kính trục doa lớn nhát của máy doa.
4. Chiều rộng lớn nhất của bàn máy phay.
5. Kích thước khuôn và trọng lượng máy.
6. Số trục phối hợp có thể điều khiển và số trục có thể điều khiển đồng
thời.
7. Ngăn chứa dụng cụ (dao).
8. Thiết bị cấp (tháo) phội tự động của máy.
9. Băng tải phôi của máy.
10. Hệ thống điều khiển của máy.
11. Hệ thống truyền động của máy.
12. Hệ thống đo lường.
1.2 Nguyên lí vận hành của một máy công cụ điều khiển số.
1.2.1 Chƣơng trình gia công chi tiết.
Chương trình gia công chi tiết gồm có các chương trình điều khiển và dữ
liệu.
Chương trình điều khiển được soạn thảo bằng ngôn ngữ lập trình và lưu giữ
trong vật mang tin (băng từ, đĩa từ hoặc đĩa Compact CD) sau đó được nạp vào hệ
điều khiển số qua cửa nạp tương thích.
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Dữ liệu gồm các giá trị hiệu chỉnh biên dạng, các dữ liệu chỉnh máy, các số liệu
về dao cụ ... được nạp vào từ bảng điều khiển.
Chương trình điều khiển và dữ liệu được chuyển trực tiếp từ máy tính chủ sang
hệ điều khiển số của từng trạm gia công (hệ CNC).
1.2.2 Khối điều khiển.
Thực hiện chương trình gia công chi tiết trên cơ sở dữ liệu sẵn có và tín hiệu
từ bên ngoài.
Nhận các giá trị vị trí của các trục từ sensor đo vị trí (encoder), và tốc độ của
các trục.
Thực hiện các chương trình điều khiển các cơ cấu chấp hành, động cơ của trục
chính, động cơ của các trục truyền động riêng lẻ để phối hợp tạo nên biên dạng và
tốc độ gia công đã xác định.
1.2.3 Điều khiển logic.
Điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ như sau:
Tốc độ chạy nhanh (Không cắt) tối đa, bố trí xếp đặt các trục máy, các trạng
thái đóng ngắt mạch của hệ điều khiển và giới hạn vùng làm việc của hệ thống
công nghệ (bàn máy, gá lắp, dao cụ), lệnh đóng/ngắt bơm dung dịch làm mát và bôi
trơn, lệnh tạo số vòng quay cho trục chính, lệnh đổi dao cụ.
Đầu ra khối điều khiển logic đi điều khiển các cơ cấu chấp hành như: Van
thuỷ lực, van khí nén, các rơle ...
1.3 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC.
Màn hình dùng để hiển thị toạ độ hiện tại của các trục truyền động, trạng thái làm
việc của toàn hệ thống ...
Bảng điều khiển để vào dữ liệu điều chỉnh máy, lập trình gia công, cài đặt hệ
thống ...
Tay quay điện tử dùng để vận hành máy trong các trường hợp để hiệu chỉnh
máy, đo chi tiết ... mà phải mở cửa làm việc.
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Các khối vào ra (I/O), các bộ điều khiển truyền động (BKĐ) liên lạc với
CPU thông qua một BUS hệ thống. Các khối Flash + RAM để lưu dữ các chương
trình điều khiển, dữ liệu máy và liên lạc với CPU thông qua BUS trong của CPU.
Các cơ cấu chấp hành là van thuỷ lực, van khí nén, công tắc tơ, rơle...Các
sensor thường là các sensor trạng thái (Proxymity sensor), sensor áp suất, sensor
nhiệt độ ... Hệ thống đo lường là các cảm biến vị trí, cảm biến tốc độ để đưa các tín
hiệu phản hồi về các bộ điều khiển (Controller). Trục chính dùng để quay dao, còn
các trục toạ độ khác phục vụ cho việc di chuyển dao đến các vị trí được lập trình để
tạo nên biên dạng mong muốn.
1 Màn hình 2 Bảng điều khiển
3 Mạch ghép nối 4 Tay quay điện tử
Hình1.3 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC
KWH
1
3
2
HTĐK
CPU
Cnet Flash+Sram
BUS
I/O
BĐK
4
Sensor HT đolường
Trục chính và
các trục TĐ khác
Cơ cấu
Chấp hành
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 1.4 sơ đồ nguyên lý của 1 máy phay đứng 3 trục (X,Y,Z).
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.4 Hệ thống truyền thông tin.
Hình 1.5 Lưu thông tín hiệu trong điều khiển số
Bảng điều
khiển
Tay quay Đầu đọc
Máy
vi tính
Bảng điều
khiển
Bảng điều
khiển
Dữ liệu dao Dữ liệu máy
Chuẩn bị thông tin
Xử lí thông tin
Điều chỉnh vị
trí
Điều chỉnh
thích ứng
Điều chỉnh số
vòng quay
trục chính
Rơle vòng
quay hiệu
chỉnh dòng
Rơle vòng
quay hiệu
chỉnh dòng
Tổng thể máy
công cụ
Truyền động
chạy dao
Truyền động
trục chính
Lớp 2
Lớp 1
Lớp 5
Lớp 4
Lớp 3
Lớp 6
Quản lý
Điều khiển
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Lớp 1: Dữ liệu được nạp vào từ các nguồn.
- Bảng điều khiển
- Các cơ cấu tay quay điện tử. Cơ cấu này giới hạn cho việc gia công chi tiết
lẻ, kết cấu đơn giản hoặc quá trình hiệu chỉnh máy.
- Đầu đọc vật mang tin (băng từ, đĩa từ, đĩa compact).
- Từ một máy tính của hệ.
Lớp 2: Lưu dữ.
Thông tin đầu vào được lưu dữ trong các bộ nhớ. Chương trình gia công chi
tiết, các dữ liệu về dao cụ và giá trị hiệu chỉnh được lưu dữ trong bộ nhớ RAM. Các
dữ liệu hiệu chỉnh máy cũng được lưu dữ trong bộ nhớ RAM hoặc EPROM.
Lớp 3: Lưu chuyển.
Trong lớp này các dữ liệu chương trình bắt đầu được xử lý. Đường dịch
chuyển cần được thực hiện trong câu lệnh kế tiếp được tính toán, quỹ đạo tương
quan với biên dạng lập trình được tìm ra có tính đến khoảng cáchbằng bán kính dao.
Các phương pháp kiểm tra, nghiệm lại các thông số chương trình quan trọng như
trọng điểm kết một đường cong phi tuyến .v.v...
Lớp 4: Lưu xử lí.
Lớp này bao gồm các bộ nội suy, tìm gia những giá trị cần về toạ độ cho
mạch vòng điều chỉnh vị trí trên từng trục và đưa ra các số liệu điều khiển trục
chính và điều khiển toàn máy.
Lớp 5: Điều chỉnh
Gồm các bộ điều chỉnh dòng điện, bộ điều chỉnh tốc độ và bộ điều chỉnh vị
trí để điều khiển các động cơ truyền động các trục phù hợp với tốc độ chạy dao và
biên dạng đã lập trình.
Lớp 6: Cơ cấu chấp hành, cơ cấu dịch chuyển và đo lường.
1.5 Hệ thống tính toán và điều khiển.
1.5.1 Khái niệm và phân loại.
Hệ điều khiển CNC thực hiện như lưu đồ điều khiển hình 1.6 Giai đoạn đầu
tiên, những thông tin về kích thước công nghệ được đưa sang khâu chuẩn bị chương
Thông tin
kích thước
công nghệ
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
trình, sau đó là công việc lập trình điều khiển.
Chương trình điều khiển được đưa vào thiết bị tính toán điều khiển, tạo ra tín
hiệu điều khiển các hệ tự động.
Cấu trúc của thiết bị tính toán điều khiển có thể chia ra làm hai nhóm: NC
(Numerical Control) và CNC (Computer Numerical Control).
Trong hệ CNC (hình 1.7) chương trình điều khiển được đưa vào khối sao
chương trình sau đó qua đầu vào đưa dến khối giải mã nhằm tạo ra các mã tương
thích của máy. Tín hiệu này hoặc đưa trực tiếp vào khối điều khiển hoặc đưa vào bộ
nhớ đệm và cuối cùng đến khối nội suy (Interpolation) để tính toán phân ra các toạ
độ truyền độ