Đang tải... (xem toàn văn)
1.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC THẾ HỆ MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ Máy điều khiển theo chương trình số gồm hai khối chính là máy công cụ thực hiện chức năng gia công cơ và hệ thống điều khiển số , điều khiển máy công cụ theo chương trình đã định sẵn .Quá trình phát triển của bộ phận điều khiển số tạo ra những thế máy mới công cụ ngày càng phát triển . NC ( Numerical Control ) : Điều khiển máy công cụ theo chương trình số , thông tin được ghi lại trong chương trình điều khiển bằng ký tự là con số , chữ cái hay các ký tự đặc trưng khác . Vật mang tin đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điều khiển số , nó chứa đựng nhưng thông tin hình học và công nghệ của quá trình gia công ở dạng mã hoá . Vật mang tin truyền thông tin lớn đảm bảo mang được lượng thông tin cực đại mà tốn ít năng lượng nhất . Đầu tiên máy NC dùng băng đục lỗ có dung lượng 15 bit cm2 . Với dung lượng này lượng thông tin chưa đáp ứng được , ngoài ra còn một số điểm yếu như độ bền kém , dễ hư hỏng , hạn chế về độ tin cậy , khi cần sửa chữa hay thay đổi phải làm lại từ đầu rất tốn thời gian . Khắc phục những hạn chế trên vật mang tin được thay thế bằng băng từ với dung lượng 1250 bitcm2 . Băng từ có dung lượng khá lớn nhưng lại dễ bị xoá . Nhìn chung hệ thống điều khiển các khối chức năng vẫn dùng các mạch lozic nối cứng trong từng Block . Chúng phải liên hệ trực tiếp với các kết cấu điều khiển tương tự như van từ , Rơle , công tắc ngắt …. Phần điều khiển còn tách rời với xử lý , do đó kích thước máy cồng kềnh , độ tin cậy thấp do còn ảnh hưởng của môi trường ( nhiệt độ , độ ẩm , rung động cơ học … ) . Dần dần hệ thống điều khiển NC được thay thế bằng hệ thống điều khiển CNC. CNC ( computerizet Numerical Control ) : Hệ thống điều khiển số với sụ cài đặt nội tại cụm vi xử lý ( MP ) trực tiếp vận hành xử lý số và điều khiển . Với sự phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin và máy vi tính , hệ thống máy CNC ra đời trên cơ sở máy NC . Sự tiến bộ của CNC là có sự can thiệp trực tiếp của cụm vi xử lý mà không dùng các liên hệ lozic ghép cứng như NC . Các chức năng điều khiển và quá trình xử lý tính toán được các cụm vi tính tính toán đảm nhiệm từng phần hoặc toàn bộ . Một chương trình hệ thống như CNC được cài đặt sẵn trong máy tính , thông qua các phần mềm hệ thống như chương trình giải mã hệ điều hành . Chương trình mà các chức năng CNC riêng lẻ sẽ được thực hiện . Vật mang tin trong thế hệ máy CNC có thể là đĩa từ , đĩa compact hay sử dụng các bộ nhớ của máy vi tính ngoại vi .
Chơng I Tổng quan máy công cụ cnc 1.1 nghiên cứu tổng quan hệ máy công cụ điều khiển theo chơng trình số Máy điều khiển theo chơng trình số gồm hai khối máy công cụ thực chức gia công hệ thống điều khiển số , điều khiển máy công cụ theo chơng trình định sẵn Quá trình phát triển phận điều khiển số tạo máy công cụ ngày phát triển - NC ( Numerical Control ) : Điều khiển máy công cụ theo chơng trình số , thông tin đợc ghi lại chơng trình điều khiển ký tự số , chữ hay ký tự đặc tr ng khác Vật mang tin đóng vai trò quan trọng hệ thống điều khiển số , chứa đựng nhng thông tin hình học công nghệ trình gia công dạng mã hoá Vật mang tin truyền thông tin lớn đảm bảo mang đợc lợng thông tin cực đại mà tốn lợng Đầu tiên máy NC dùng băng đục lỗ có dung lợng 15 bit/ cm2 Với dung lợng lợng thông tin cha đáp ứng đợc , số điểm yếu nh độ bền , dễ h hỏng , hạn chế độ tin cậy , cần sửa chữa hay thay đổi phải làm lại từ đầu tốn thời gian Khắc phục hạn chế vật mang tin đợc thay băng từ với dung lợng 1250 bit/cm2 Băng từ có dung lợng lớn nhng lại dễ bị xoá Nhìn chung hệ thống điều khiển khối chức dùng mạch lozic nối cứng Block Chúng phải liên hệ trực tiếp với kết cấu điều khiển tơng tự nh van từ , Rơle , công tắc ngắt Phần điều khiển tách rời với xử lý , kích thớc máy cồng kềnh , độ tin cậy thấp ảnh hởng môi trờng ( nhiệt độ , độ ẩm , rung động học ) Dần dần hệ thống điều khiển NC đợc thay hệ thống điều khiển CNC - CNC ( computerizet Numerical Control ) : Hệ thống điều khiển số với sụ cài đặt nội cụm vi xử lý ( MP ) trực tiếp vận hành xử lý số điều khiển Với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin máy vi tính , hệ thống máy CNC đời sở máy NC Sự tiến CNC có can thiệp trực tiếp cụm vi xử lý mà không dùng liên hệ lozic ghép cứng nh NC Các chức điều khiển trình xử lý tính toán đợc cụm vi tính tính toán đảm nhiệm phần toàn Một chơng trình hệ thống nh CNC đợc cài đặt sẵn máy tính , thông qua phần mềm hệ thống nh chơng trình giải mã hệ điều hành Chơng trình mà chức CNC riêng lẻ đợc thực Vật mang tin hệ máy CNC đĩa từ , đĩa compact hay sử dụng nhớ máy vi tính ngoại vi -DNC ( Direct Numerical Control ) : Hệ thống điều khiển số phân phối từ máy trung tâm trì liệu chơng trình NC phân phối chúng đến tong máy công cụ riêng lẻ nhóm máy CNC để đáp ứng nhu cầu đơn vị điều khiển máy thông qua mạng liên kết giao tiếp cục Hệ thống điều khiển DNC trung tâm điều khiển lu trữ lập chơng trình hoạt động , nh th viện chơng trình cung cấp thông tin cho nhiều máy CNC riềng biệt Hệ thống có u điểm truyền liệu nhanh , tin cậy , phát huy tốt khả máy công cụ điều khiển số Nhợc điểm toàn hoạt động hệ thống phụ thuộc vào tình trạng làm việc trung tâm điều khiển Mọi trục trặc máy tính chủ kéo theo ngng trệ hệ thống - FMS (Flexuble Manufacturing System ) : Hệ thống gia công linh hoạt , có khả gia công chi tiết khác mọt họ chi tiết với số lợng thứ tự gia công tuỳ ý , dù điều kiện gia công nhỏ đạt hiệu kinh tế Mọi hệ thống gia công linh hoạt gồm có nhiều trung tâm gia công CNC , hệ thống vận chuyển chi tiết dụng cụ , máy tính hệ điều khiển trung tâm thiết bị huy Đối với hệ thống gia công linh hoạt làm việc tự động không cần ngời vận hành cần phải thêm thiết bị theo dõi lờng tự động máy Trong phạm vi đề án dới xin trình bày vấn đề sâu nghiên cứu máy công cụ CNC Hệ máy CNC có hình hiển thị có độ phân giải cao , có khả mô đồ họa động ( Grafic Dynamic ) cho phép ngời dùng máy quan sát thay đổi chơng trìng dễ Điều làm thay đổi lớn tới kết cấu máy công cụ , thiết bị cồng kềnh đợc thay mạch vi điện tử có kích thớc nhỏ gọn công tác dụng lớn gắn liền cấu trúc máy 1.2 Sơ đồ nghuyên tắc cấu trúc máy CNc Điều khiển theo chơng trình số phơng pháp tự động điều hành máy công cụ thông qua liệu dạng mã Chữ + số ký tự đặc trng Đó đờng can thiệp sâu trực tiếp trình xử lý thônh tin hoạt động hóa sản xuất sở ứng dụng tin học Đây phơng pháp tự động hoá chức máy với tính linh hoạt cao thể thích ứng dễ dàng với việc gia công khác Từ vẽ chế tạo chi tiết số liệu kỹ thuật , số liệu công nghệ yêu cầu , chơng trình gia công đợc thiết lập thiết lập gồm bớc chơng trình Chơng trình đợc số hoá ghi vào vật mang tin Cốt mã tơng thích , trình đợc gọi xử lý số máy trình xử lý bên Các liệu ghi vật mang tin đợc bổ dọc tiếp nhận phân phối lệnh ( tạo hình công nghệ ) đến xử lý tơng ứng sau trình nội suy thông tin đợc chuyển đổi sang tín hiệu tơng tự , đóng vai trò giá trị cần vị trí bàn máy ( hệ lệch hớng chuyển dịch ) Chúng đợc dẫn vào so sánh theo nhịp điệu xác địng , đợc so sánh với giá trị thực thu thập qua hệ thống đo lờng dịch chuyển Kết so sánh giá trị Cần Thực đa lợng sai khác Ct trở thành tín hiệu điều khiển cung cấp cho hệ thống truyền động , trình tiếp diễn chênh lệch cặp giá trị Cần thực , lúc vị trí cấu chấp hành máy đạt đợc giá trị mong muốn Tín hiệu điều khiển không , hệ thống động ngừng lại Bản vẽ Xử lý số bên Lập trình Vật mang tin Vật mang tin Xử lý số bên Đọc Hệ lệch đóng ngắt Nhớ Hệ lệch đờng Biến đổi Điều khiển GT cần So sánh Truyền động GT thực Bàn máy HT đo 2.1.a - Đờng tác dụng kín Động bớc Bàn máy 2.1.b - Đờng tác dụng hở Quá trình thực theo nguyên tắc đờng tác dụng hở , nguồn truyền động chủ yếu dùng động bớc thông tin đợc chuyển thẳng đến hệ truyền động thông qua cụm điều khiển , đóng vai trò giá trị cần kết thúc chuyển động đợc kết không cần so sánh với giá trị thực Đối với hệ lệch đóng ngắt trình diễn tơng tự , chúng đợc ghi nhớ truyền đạt đến khâu điều chỉnh với chu kỳ làm việc thích hợp 1.3 kết luận yêu cầu máy công cụ CNC Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số bớc phát triển lớn lĩnh vực tự động hoá ngành chế tạo máy , tạo khả đặc biệt có u điểm vợt trội so với máy công cụ vạn thông thờng Máy cho phép cắt với tốc độ lớn , giảm thời gian phụ tới mức tối đa tính tự động nên suất cao Tính linh máy thể rõ sở việc thay đổi chơng trình đơn giản thực máy Máy gia công với độ xác cao nguyên tắc điều khiển theo chơng trình số đảm bảo độ xác lặp lại , đặc biệt máy có khả khai thác tối đa chế độ cắt tối u nh ứng dụng tiến tiến kỹ thuật kiểm tra tích cực Với trung tâm gia công CNC tính tập trung nguyên công cao , công mội số lợng lớn bề mặt chi tiết mà không phảI thay đổi vị trí gá đặt laị Để đẩm bảo phát huy u điểm , máy công cụ CNC phải có độ cứng vững cao độ tin cậy cao , truyền đợc mômen cắt vị trí số điều khiển tới cấu công tác cách nhanh chóng xác với lợng tiêu hao Do kết cấu máy phải có yêu cầu : Hệ thống truyền động chạy dao phải có khe hở nhỏ tới mức Muốn xích chạy dao phải ngắn tốt Dùng cấu truyền động có hiệu suất cao khe hở nh vít me đai ốc bi , cấu tự động khử khe hở truyền Hệ truyền động phải có gia tốc lớn , tác động nhanh , có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng , truyền đợc tải trọng lớn giảm mômen quán tính chi tiết chuyển động Cần áp dụng biện pháp tích cực đến giảm ma sát khô cho đờng hớng máy , cặp truyền động ổ đỡ Điều đẩm bảo cho địch chuyển êm tốc độ nhỏ , điều chỉnh tốc độ có bớc nhảy, có mômen quán tính lớn tải trọng thay đổi đáng kể trình cắt Động thuỷ lực xi lanh thuỷ lục dụng hệ thống CNC phải đợc chế tạo cho độ lọc dầu khống chế nhiệt độ tốt , hạn chế tối đa mức độ dò dầu , đảm bảo làm việc tin cậy phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ Các cấu dẫn động chạy dao trục tọa độ độc lập phải có đặc tính đồng Các cụm máy phải có tính chịu mài mòm tính ổn định cao , phần tử hệ thống truyền động không đợc nóng , phải có thiết bị làm mát phải làm mát cỡng dầu bôi trơn Bộ phận khuyếch đại phải có hệ số khuyếch đại cao , độ tin cậy cao , độ nhạy cao đảm bảo cải thiện đợc đặc tính tuyến tính ổn định thông số đầu