Đề tài Nghiên cứu khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống truyền động cho bàn máy Phay Cnc

Ngày nay , cuô ̣ c ca ́ ch ma ̣ ng khoa ho ̣ c ky ̃ thuâ ̣ t trên thê ́ giơ ́ i đang pha ́ t triê ̉ n vơ ́ i tô ́ c đô ̣ vu ̃ ba ̃ o , không ngư ̀ ng vươn tới những đỉnh cao mơ ́ i, trong đo ́ co ́ như ̃ ng thành tựu về kỹ thuật tự động hóa sản xuất . Đa sô ́ ca ́ c ma ́ y côn g cu ̣ hiê ̣ n đa ̣ i đươ ̣ c điê ̀ u khiê ̉ n theo chương tri ̀ nh sô ́ . Đây la ̀ như ̃ ng điê ̀ u kiê ̣ n ky ̃ thuâ ̣ t cơ ba ̉ n để thực hiê ̣ n như ̃ ng điê ̀ u kiê ̣ n tư ̣ đô ̣ ng ho ́ a linh hoa ̣ t trên tư ̀ ng ma ́ y công cụ điều khiển số riêng le ̉ , hay ca ́ c trung tâm điê ̀ u khiê ̉ n sô ́ cũng như việc g hép nối chúng thành mô ̣ t hê ̣ thô ́ ng linh hoa ̣ t , điê ̀ u khiê ̉ n liên thông bă ̀ ng ma ́ y ti ́ nh ghe ́ p nô ́ i mạng. Vơ ́ i tiê ́ n bô ̣ mạnh mẽ của công nghệ vi xử lý đã tạo điều kiện nâng cao vượt bậc công năng cu ̉ a hê ̣ điê ̀ u khiê ̉ n sô ́ , đô ̀ ng thơ ̀ i vơ ́ i viê ̣ c nga ̀ y ca ̀ ng gia ̉ m vê ̀ gia ́ tha ̀ nh 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 ca ́ c máy công cụ CNC. Trong ca ́ c nha ̀ ma ́ y xi ́ nghiê ̣ p côn g nghiê ̣ p ơ ̉ nươ ́ c ta hiê ̣ n nay máy phay CNC nói riêng và ma ́ y công cụ điều khiển số CNC nói ch ung ngày càng được sử dụng rô ̣ ng ra ̃ i . Viê ̣ c pha ́ t huy hiê ̣ u qua ̉ sư ̉ du ̣ ng , bảo dưỡng vâ ̣ n hành máy là vấn đề đă ̣ c biê ̣ t quan tâm cu ̉ a chu ́ ng ta . Muô ́ n pha ́ t huy đươ ̣ c hiê ̣ u qua ̉ tô ́ i đa khả năng thiết bị cũng như việc cải tiến nó cho phù hợp vơ ́ i điê ̀ u kiê ̣ n môi trươ ̀ ng va ̀ con ngươ ̀ i Viê ̣ t Nam đo ̀ i ho ̉ i pha ̉ i có sự hiểu biê ́ t sâu să ́ c vê ̀ ma ́ y công cu ̣ CNC . Viê ̣ c “Nghiên cư ́ u khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống truyền động cho bàn máy phay CNC ” có một ý nghĩa râ ́ t lơ ́ n trong ng ành tự động hóa . Đo ́ chính là nội dung đề tài luận văn tốt nghiệp cao h ọc 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

pdf121 trang | Chia sẻ: ttlbattu | Lượt xem: 2042 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài 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 vàođặt = 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 vàođặt = 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
Tài liệu liên quan