Chuyên đề công nghệ CNC (P2)

Chia sẻ: Tieu Lac | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

0
137
lượt xem
61
download

Chuyên đề công nghệ CNC (P2)

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hình 1: Động cơ đồng bộ Roto với 3 cặp cực nam châm vĩnh cửu Hiện tại trong máy CNC đang có xu hướng chuyển sang sử dụng động cơ tuyến tính (Hình 2 )để tạo chuyển động tuyến tính với các ưu điểm sau đây:  Đơn giản hơn về kết cấu cơ khí vì giảm bớt được các phần tử truyền trung gian như hộp số và trục vít  Do giảm bớt được các phần tử trung gian,tổn thất tổng thể giảm đáng kể ,mặc khác đảm bảo độ chính xác cao hơn đặc biệt là các...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề công nghệ CNC (P2)

  1. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Hình 1: Động cơ đồng bộ Roto với 3 cặp cực nam châm vĩnh cửu Hiện tại trong máy CNC đang có xu hướng chuyển sang sử dụng động cơ tuyến tính (Hình 2 )để tạo chuyển động tuyến tính với các ưu điểm sau đây:  Đơn giản hơn về kết cấu cơ khí vì giảm bớt được các phần tử truyền trung gian như hộp số và trục vít  Do giảm bớt được các phần tử trung gian,tổn thất tổng thể giảm đáng kể ,mặc khác đảm bảo độ chính xác cao hơn đặc biệt là các sai số do hao mòn cùng với thời gian sẽ giảm đi đáng kể Hình 2: Hệ truyền động sử dụng động cơ tuyến tính Đạt được động học hệ thống với mức cao nhất, đồng thời loại được các chuyển động xoắn tiềm ẩn trong chuyển động của trục vít Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 21 -
  2. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Hình 3: So sánh truyền động thẳng tạo gián tiếp vổn trực tiếp Trong một số máy phay, trục chính (trục quay dao) đòi hỏi tốc độ quay rất cao. Khi đấy thậm chí ta có thể sử dụng một loại động cơ chuyên việt, được tích hợp sẵn trong trục chính và sử dụng ổ bi từ ( Hình 3) Hình 4: Trục chính có tích hợp sẵn động cơ và ổ bi từ Loại động cơ chuyên việt trên có đăc điểm sau:  Tốc độ tối đa đạt được là 40.000 vòng/phút với công suất cắt 40 Kw  Ổ bi quay và ổ bi dọc trục có từ 2÷4 cặp nam châm Bên việc sử dụng động cơ tuyến tính, có thể nói việc sử dụng ổ bi từ là một trong những bước tiến quan trọng của ngành cơ khí, cho phép giảm tổn hao và tăng độ chính xác (nhờ được loại trừ mòn do ma sát ) gia công với các trục chính cao tốc.Tuy nhiên lợi thế này buộc chúng ta phải có khả năng áp dụng, cài đặt các phương pháp sử dụng ổ bi thích hợp Giới hạn quay: Các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90-1800 khi được cung cấp toàn bộ chiều dài xung. Hầu hết các servo có thể quay được 1800 hay gần 180 0. Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá các giới hạn cơ học của nó, trục ra của động cơ sẽ đụng vật cản bên trong, dẫn đến các bánh răng bị mài mòn hay dơ. Hiện tượng này kéo dài trong vài giây sẽ làm cho động cơ bị phá huỷ. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 22 -
  3. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Hệ thống truyền động bánh răng và truyền công suất: Động cơ bên trong servo quay khoảng vài ngàn vòng/phút, tốc độ này quá nhanh để có thể sử dụng trực tiếp lên mô hình máy bay, robot.. Vì vậy tất cả các servo đều có một hệ thống bánh răng để giảm vận tốc của động cơ khoảng 50-100 vòng/phút. Các bánh răng của servo có thể làm platic, nylon hay kim loại ( thường đồng thau hay nhôm). Bánh răng kim loại tuổi thọ cao nhưng đắt. Mạch điều khiển servo: Không giống động cơ DC ta chỉ cần lắp pin vào là chạy, động cơ servo đòi hỏi một mạch điện tử chính xác để quay trục ra của nó. Có thể một mạch điện tử sẽ làm việc sử dụng servo phức tạp hơn ở một mức độ nào đó nhưng thực ra mạch điện tử này rất đơn giản. Nếu ta muốn điều khiển servo bằng máy tính hay bằng bộ vi xử lý thì chỉ cần một vài dòng lệnh là đủ. Một động cơ DC điển hình cần các transistor công suất, MOSFET hay relay nếu muốn kết nối với máy tính. Còn servo có thể gắn trực tiếp với máy tính hay bộ vi xử lý mà không cần một linh kiện điện tử nào cả. Tất cả yếu tố cần thiết để điều khiển công suất đều được quản lý bởi mạch điều khiển để tránh rắc rối. Đây là lợi ích chủ yếu khi sử dụng servo cho các robot điều khiển bằng máy tính. Điều khiển servo bằng IC định thì 555: Ta có thể không cần đến cả máy tính để điều khiển servo. Một IC 555 có thể cung cấp các xung cần thiết cho servo. Hình5: Một phương pháp phổ biến dùng IC 555 để điều khiển servo Khi hoạt động, IC 555 sinh ra một tín hiệu xung có chu kỳ nhiệm vụ khác nhau để điều khiển hoạt động của servo. Chỉnh Vôn kế để định vị servo. Vì IC 555 có thể dễ dàng tạo xung rất dài và rất ngắn nên servo có thể hoạt động ngoài vị trí biên thông thường. Khi servo gặp vật cản và kêu lạch cạch ta phải ngắt nguồn lập tức, nếu không các bánh răng bên trong sẽ bị trờn. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 23 -
  4. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Dẫn động servo: Dùng máy phát chức năng Một động cơ DC 3 dây có 3 dây vào: dây đỏ nối nguồn, dây đen nối đất, dây trắng/vàng nối với tín hiệu điều khiển. Một trong những cách đơn giản nhất để kiểm tra hay dẫn động servo là sử dụng máy phát chức năng để tạo xung, có thể dùng hàm xung vuông của máy phát chức năng. Ta nên điều chỉnh biên độ của xung vuông để tương thích với nguồn cung cấp cho servo. Khi đã điều chỉnh biên độ của xung vuông, ta cũng có thể điều chỉnh độ rộng của dải xung bằng cách điều chỉnh tần số của tín hiệu. Đối với động cơ servo, điểm trung hòa (độ rộng xung mà tại đó động cơ được giữ ở góc 180o) vào khoảng 1,52ms. Bất kỳ xung nào có độ rộng nhỏ hơn 1,52 ms sẽ làm cho động cơ quay một góc nhỏ hơn 900 và ngược lại. Chú ý rằng động cơ servo chỉ quay trong khoảng (0 o,180o) nếu chưa được hiệu chỉnh. Góc quay này tương ứng với độ rộng xung từ 0,8 – 2,5ms. Vậy ta phải đảm bảo độ rộng xung tạo ra nằm trong khoảng này. Đối với servo được hiệu chỉnh để quay liên tục, nó sẽ không quay tại độ rộng xung trung hòa, quay theo chiều kim đồng hồ nếu độ rộng xung nhỏ hơn độ rộng xung trung hòa, ngược chiếu kim đồng hồ nếu độ rộng xung lớn hơn (nhưng vẫn phải nằm trong vùng giới hạn trên). 2.5. Động cơ servo thủy lực Ưu điểm: - Được dùng phổ biến với các máy có công suất lớn. - Giá thành thấp - Có đặc tính hệ số khuếch đại cao - Dễ làm trơn quá trình chuyển động - Có khả năng chống quá tải Nhược điểm: - Cần phải giữ môi trường dầu luôn sạch, không có tạp chất - Lực và quá trình chuyển động phụ thuộc nhiều vào độ nhớt của dầu - Độ nhớt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Do đó cần có hệ thống lọc dầu và làm mát dầu Sơ đồ khối: Hình 1. Hệ thống điều khiển động cơ thủy lực Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 24 -
  5. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Van Servo: điều khiển lưu lượng và áp suất: nhận tín hiệu ngoài và lưu lượng áp suất từ bơm Thủy lực. Cung cấp 1 áp suất và lưu lượng hợp lý từ động cơ Thủy lực tới bàn máy và cuối cùng tới vị trí cần đến. Kết cấu van Servo: mục đích để điều khiển lưu lượng và áp suất Hình 2. Kết cấu van Servo Đóng mở các van điều chỉnh, điều tiết lưu lượng động cơ nhận tín hiệu ngoài 1 số vòng nào đó thông qua đai ốc Vitme bi tạo ra chuyển động tịnh tiến của con trượt thay đổi nguồn cung cấp ( lưu lượng ). III. ENCODER 3.1. Khái niệm chung Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng tín hiệu số. Encoder được sử dụng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot. Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động cơ qua vit me đai ốc bi tới bàn máy. Vị trí của bàn máy có thể xác định được nhờ encoder lắp trong cụm truyền dẫn. 3.2. Phân loại Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà người ta chia nó thành hai kiểu có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau:  Encoder thẳng: chiều dài của encoder thẳng phải bằng tổng chuyển động thẳng tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước.  Encoder quay: là một đĩa nhỏ và kích thước encoder không phụ thuộc vào khoảng cách đo. Nó có thể đo được cả thong số dịch chuyển và tốc độ. Trong máy CNC điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ động cơ qua trục vít me_đai ốc_bi tới bàn máy. Vị trí bàn máy có thể được xác định được nhờ encoder lắp trong cụm truyền dẫn. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 25 -
  6. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Encoder quay chia làm hai loại: encoder tuyệt đối và encoder tương đối. Sau đây chúng ta sẽ đề cập đến một số loại Encoder ở trên: Encoder tuyệt đối  Cấu tạo Encoder kiểu tuyệt đối kết cấu gồm các thành phần sau: nguồn sáng, đĩa mã hóa và các phodetetor như hình vẽ. Đĩa mã hóa được chế tạo từ vật liệu trong suốt. Người ta chia mặt đĩa thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm. Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích. Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi hai vòng tròn đồng tâm gọi H Các thành phần cơ bản của là dải băng. Số dải băng trên đĩa phụ thuộc vào Encoder khả năng công nghệ.  Nguyên lý hoạt động Đĩa mã hóa lắp trên trục, phía bên trái của đĩa mã hóa là nguồn sáng (LED), phía bên phải là các photosensor, khuếch đại và tigger Smiths. Tương ứng với mỗi dải băng là một nguồn sáng. Nguồn sáng và photosensor được lắp cố định. Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hóa, nếu đối diện với tia sáng là diện tích phân tố trong suốt, ánh sáng xuyên qua đĩa tới photosensor làm xuất hiện dòng qua photosensor. Nếu đối diện với tia sáng là diện tích phân tố bị phủ lớp chắn sáng, ánh sáng không tới được photosensor và trong photosensor không có dòng điện. Dòng ra của photosensor nhỏ. Vì vậy thường được đưa tới bộ khuếch đại, khuếch đại tín hiệu đủ lớn trước khi đưa tới tầng tiếp theo. Do quá trình quay đĩa mã hóa, cường độ ánh sáng tăng từ nhỏ đến cực đại và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng bị chặn hoàn toàn lúc đó dòng trong photosensor bằng không. Vậy để có thể tạo được xung vuông người ta cho tín hiệu qua mạch sửa dạng xung trigger Smiths. Gọi số góc trên đĩa là S và số dải là a, quan hệ giữa số góc và số dải biểu diễn theo công thức: S = 2 a với a- là số nguyên dương. Giá trị góc chia trên đĩa mã hóa α được tính theo công thức: α = 360 0/S Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 26 -
  7. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Encoder gia số Encoder gia số được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Encoder gia số có hai dạng: kiểu thẳng và kiểu quay. Kết cấu encoder quay như hình vẽ.  Cấu tạo Kết cấu encoder quay bao gồm: + Nguồn sáng + Thấu kính làm nhiện vụ biến đổi đường đi của tia sáng thành các tia song song. + Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt trên nó có một hoặc hai dải băng (dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dày giống nhau). Một trong hai dải băng trên đĩa làm H10: Encoder gia số dạng nhiệm vụ tạo xung, dải băng còn lại dùng để xác quay định gốc không quy chiếu. Đĩa phát xung được lắp trên trục và chuyển động quay cùng với trục. + Đĩa thước cố định có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được cố định trên vỏ cùng phía với photosensor. Tương ứng với số rãnh trên là số photosensor, photosensor cũng được cố định với vỏ encoder. Nguyên lý hoạt động Ánh sáng từ nguồn sáng 1 qua thấu kính 2 biến đổi thành các tia sáng song song tới thước động 3. Vì thước động 3 chuyển động nên có thể xem thước 4 là cửa sổ và thước 3 như là cách cửa sổ đóng mở điều khiển ánh sáng tới photosensor 5. Khi cửa sổ mở rộng dần dần, cường độ sáng tăng dần, H11: Nguyên lý hoạt dòng photosensor cũng tăng dần và dòng cực đại khi cửa sổ mở động của Encoder kiểu hoàn toàn. Khi cửa sổ khép dần dòng trong photosensor giảm dần và bằng khôn khi cửa sổ đóng hoàn toàn. Với cách bố trí hợp lý hai cặp photosensor trên bốn đỉnh rãnh của thước cố định người ta thu được sóng sin và cosin cho phép ta xác định chiều chuyển động của thước động Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 27 -
  8. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn IV. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC 4.1. Khái niệm hệ điều khiển số Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đại lượng đầu vào là những tín hiệu số nhị phân,chúng được đưa vào hệ điều khiển dưới dạng một chương trình điều khiển có hệ thống.Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều khiển máy công cụ,các đại lượng đầu vào là những thông tin,dữ liệu hay số liệu nạp vào 4.2. Các dạng điều khiển số Khi gia công các chi tiết khác nhau thì các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi sự chuyển động khác nhau giữa dao và chi tiết. Qũy đạo của các chuyển động này được xác định chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển. Tuỳ dạng chuyển động của điểm đầu, điểm cuối và quãng đường dịch chuyển mà ta có các dạng điều khiển khác nhau. Các dạng điều khiển đó được phân ra thành: điều khiển điểm, điều khiển đoạn hay đường thẳng và điểu khiển biên dạng phi tuyến 4.2.1. Dạng điều khiển theo điểm Ở máy khoan, khoét, doa, cắt lỗ ren thì chi tiết gia công phải được định vị tại một điểm cố định trên bàn máy. Trong quá trình định vị, dao không vào cắt mà chuyển động trên các trục riêng lẻ lúc này đều không rành buộc bởi các quan hệ hàm số, tốc độ của các chuyển động định vị không phụ thuộc vào các yếu tố công nghệ. Quá trình như vậy cũng xảy ra ở các máy hàn điểm hay máy gấp cạnh lá tôn khi điểu khiển dịch động cho các mảng gá chặn, bàn gấp. Điều khiển số thực hiện quá trình chuyển động này thuộc dạng điều khiển điểm y Ví dụ: khi gia công hai lỗ A,B có toạ độ (xA yA) (xB yB yB) trong hệ trục toạ độ XOY ta có thể điều khiển theo 2 cách sau đây: 45 0 Trước hết di chuyển nhanh dụng cụ tới điểm A (xA yA) sau đó thực hiện gia công lỗ A. Sau đó di chuyển dụng cụ thoát ra khỏi lỗ gia công (đảm bảo yA dịch chuyển dụng cụ an toàn, dịch chuyển đến điểm B gia công lỗ B. Quá trình dịch chuyển điểm B được thực hiện theo 2 cách như trên hình. XA XB x 4.2.2. Điều khiển theo đường Điều khiển theo đường là tạo ra các đường chạy song song với trục của máy. Trong khi đó dao chạy liên tục tạo nên bề mặt gia công. Trong trường hợp điều khiển đường mở rộng trên hai trục của máy chuyển động với tốc độ như nhau, đồng thời ta có thể gia công được bề mặt côn có góc 450. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 28 -
  9. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Điều khiển đường được sử dụng trong trường hợp gia công chi tiết hình trụ hoặc ở máy phay biên dạng song song với trục y A B yA G00 G01 x 0 xA xB 4.2.3. Điều khiển theo đường contour Ngoài chức năng điều khiển theo điểm và đoạn thẳng, người ta có thể điều khiển dụng cụ chạy theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc không gian có thực hiện gia công cắt gọt. Tuỳ theo đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà ta có thể bố trí trục điều khiển đồng thời là khác nhau, từ đó xuất hiện thuật ngữ máy 2trục, 3, 4, 5 trục (tức là số trục được điều khiển theo quan hệ giàng buộc) Điều khiển contour ta có thể tạo ra các đường contour hoặc đường thẳng tuỳ ý trong không gian a. Điều khiển 2D Cho phép thực hiện đường contour của dụng cụ cắt trong một mặt phẳng gia công.Ví dụ như trên máy tiện dụng cụ sẽ dịch chuyển trên mặt phẳng XOZ để tạo nên các đường sinh trên bề mặt.Còn trên máy phay 2D dụng cụ sẽ thực hiện các chuyển động trên mặt phẳng XOY để tạo nên đường rãnh hay mặt bậc bất kỳ b. Điều khiển 2,1/2D Dạng điều khiển này có khả năng thực hiện các chuyển động z của dụng cụ cắt theo bề mặt gia công .Thông qua chức năng G trong chương trình có thể chuyển x mặt X-Y sang X- Z từ c. Điều khiển 3D Bằng điều khiển này ta có thể thực hiện các chuyển động của dụng cụ trong không gian ba kích thước,khi đó các trục của máy chuyển động đồng thời Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 29 -
  10. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn d. Điều khiển 4D và 5D Bề mặt gia công Dụng cụ Trên cơ sở của chuyển động 3D người ta còn bố trí thêm cho chi tiết hoặc dụng cụ thêm 1 chuyển động quay hoặc 2 chuyển động quay xung quyanh một trục nào đó theo quan hệ giành buộc của các trục khác trên máy 3DS 4.3. Hệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control) 4.3.1. Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC  Điều khiển NC (Numberical Control) Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối quan liên hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển. Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng  Điều khiến CNC(Computerized Numerical Control) Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ. Nó bao gồm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý (microprocessor) kèm theo các bộ nhớ ngoại vi Đa số các chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềm nghĩa là các chương trình làm việc có thể được thiết lập trước. Nhờ các chương trình hệ thống CNC mà các máy tính có thể sử dụng để thực hiện những chức năng điều khiển theo yêu cầu. Do các hệ điều khiển hiện đại có nguyên lý cấu trúc và xử lý dữ liệu theo dạng điều khiển CNC Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 30 -
  11. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 4.3.2. Đặc trưng cơ bản của điều khiển CNC Nâng cao tính tự động Các máy công cụ được trang bị bộ điều khiển CNC có tốc độ dịch chuyển lớn. Do đó tăng được năng suất cắt gọt, giảm tối đa thời gian phụ. Khi so sánh một máy công cụ không được trang bị bộ điều khiển CNC với máy được trang bị người ta nhận thấy năng suất tăng gấp 3 lần Nâng cao tính linh hoạt Máy CNC có khả năng thích nghi nhanh với chương trình gia công với các chi tiết khác nhau. Do nguyên lý hoạt động và cấu trúc của nó đã tạo điều kiện giảm thời gian gia công và hiệu chỉnh công nghệ kỹ thuật. Nâng cao tính tập trung nguyên công Các máy công cụ CNC có khả năng thực hiện nhiều bước công nghệ hoặc nhiều bứơc nguyên công khác nhau trong một lần gá đặt phôi Nâng cao tính chính xác và đảm bảo chất lượng gia công Trong quá trình gia công độ chính xác luôn được đảm bảo ổn định. Ngoài ra máy CNC còn có khả năng mô phỏng quá trình cắt gọt nên người vận hành có thể quan sát tổng thể trực tiếp các giai đoạn gia công, phát hiện kịp thời sai sót Nâng cao hiệu quả kinh tế Máy CNC vừa có khả năng điều khiển trực tiếp trên máy vừa có khả năng lập trình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có quy mô trung bình và nhỏ. Ngoài ra CNC có khả năng thay đổi một cách nhanh chóng công nghệ sản xuất nên nó đáp ứng kịp thởi với nhu cầu của thị trường Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 31 -
  12. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 4.3.4. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC Hệ điều khiển máy CNC hiện nay được thiết kế để khi cần mở rộng hệ điều thì có thể bổ xung thêm cho các chức năng đã có bằng modun khác.Do đó hệ điều khiển được thiết lập thích hợp cho việc lắp đặt vào các phần mềm sử dụng các linh kiện điện tử hiện đại Cấu tạo phần cứng của điều khiển CNC a. Cụm vi xử lý Cụm vi xử lý thực chất là hạt nhân của một thiết bị xử lý số, nó thực hiện các chức năng tính toán và điều khiển. Các phần tử chủ yếu của nó bao gồm: Bộ nhớ sơ bộ: còn gọi là truy nhập phụ trợ. Bộ nhớ này chứa đựng các thông tin cần thiết cho điều khiển diễn biến chương trình. Ví dụ truy nhập các chỉ số, truy nhập các địa chỉ cơ bản Truy nhập cảnh báo: trong mỗi cảnh báo là một dấu hiệu chuyên dụng hay tín hiệu báo sự xuất hiện của một trạng thái xác định. Đa số các cảnh báo được đưa ra một cách tự động từ bộ vi xử lý Bộ tích nhớ (Accumlator): là bộ nhớ hàm chứa những dữ liệu cần ghép và tiếp nhận kết quả của những tính toán số học và tính toán logic dùng để thực hiện mạch nối ghép Cụm logic ALU là một phần của cụm vi xử lý đảm nhiệm tính toán số học Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 32 -
  13. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Điều khiển thao tác lệnh: giải mã phần điều hành của mỗi lệnh chứa trong phần truy nhập lệnh và sản sinh các tín hiệu điều khiển cho quá trình thực hiện lệnh Truy nhập lệnh: là bộ nhớ các lệnh vừa được xử lý Bộ nhớ sếp chồng: Hoạt động theo nguyên tắc LIFO nghĩa là thông tin cuối cùng lại được đưa ra đầu tiên. b. Phần mềm của hệ thống điều khiển số Phần mềm của hệ thống điều khiển số bao gồm nhiều khối liên hệ với nhau. Những bộ chương trình này được xử lý theo chu kỳ, trong đó những đòi hỏi từ bộ phát chu kỳ ngoại vi Hình 1, nêu rõ cấu trúc ưu tiên trong phần mềm hệ thống của một hệ thống điều khiển số. Các chương trình có cấu trúc ưu tiên cao hơn, theo qui luật, chạy thường xuyên hơn là chương trình có mức ưu tiên cao hơn. Tuy nhiên phải đảm bảo mỗi chương trình một khối chương trình có thể chạy lại được thường xuyên và chỉ như thế hệ thống mới hoạt động tốt Chỉ thị RFI Vào/ra(bảng điều khiển PC) RFI RFI Nội suy (tính toán hình học) RFI RFI Chương trình đọc vào RFI Điều chỉnh vị trí RFI Các chức năng trong vùng nhớ Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 33 -
  14. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn V. MÀN HÌNH VÀ BẢNG ĐIỀU KHIỂN Màn hình để hiển thị thông tin gia công và chi tiết gia công được mô phỏng. Bàn điều khiển để lập trình điều khiển gia công bằng tay và điều khiển các hoạt động của máy. VI. MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH Hiện nay trên thế giới đang sử dụng chủ yếu một số hệ điều hành sau cho các máy CNC. Đó là: Fanuc, Fagor, Heidenhain, Siemens,…Trong đó 2 nước đứng đầu phải kể đến Đài Loan và Trung Quốc. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 34 -
  15. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn D. Giới thiệu về một số máy CNC I. MÁY PHAY CNC: SERIAL KDVM - L 1.1. Đặc tính kỹ thuật Máy có thể thực hiện phay 3D ngoài ra máy có thể thực hiện các nguyên công như tiện, khoan, doa, taro.v...v... Độ chính xác lặp lại là 0.01, Điều khiển 3 trục x, y, z hiệu quả và có thể phay theo chiều thẳng đứng, tiện, doa theo các mặt tọa độ như XY, XZ , YZ . Khung máy được thiết kế vững chắc đảm bảo trong quá trình gia công cắt gọt không bị rung và gây sai số. Chất lượng bề mặt gia công cao . Cổng truyền dữ liệu RS232 thích hợp với chương trình CIMCO9.6 pro. Bộ điều khiển Fanuc, Hanuc, Simenuc, Heidelheil..v..v.... Máy phay CNC –Model:KDVM 1000 L Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 35 -
  16. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 1.2. Thông số kỹ thuật MODEL Đơn vị KDVM800L KDVM1000L Kích thước bàn máy mm 930x510 1130x510 Hành trình trục X mm 800 1000 Hành trình trục Y mm 500 Hành trình trục Z mm 510 Phạm vi dịch chuyển trục chính mm 550 Chuôi côn trục chính BT40 Tốc độ trục chính v/phút 8000 Di chuyển nhanh không tải các trục X,Y,Z mm/p 20000 Số lượng rãnh chữ T và kích thước 3 - 18 Trọng lượng phôi gia công Kg 6000 Momen động cơ X/Y NM 12 Momen động cơ Z NM 12 Số vị trí gá dao 20 24 Kích thước dao ø80x300 ø90x250 Trọng lượng dao kg 7.5 Công suất động cơ trục chính mm/ph 7.5/ 11 Độ chính xác lặp lại mm ±0.003 Trọng lượng máy kg 5000 5200 Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 36 -
  17. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn II. MÁY TIỆN CNC –SERIAL:PDL-T6/8 2.1. Đặc tính kỹ thuật - Máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng hơn. - Bộ điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ anh toàn đáng tin cậy. - Cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP. - Động cơ trục chính AC, máy sử dụng Bi Đũa có độ chính xác cao, Ụ định tâm chịu lực cực tốt. Máy tiện CNC – Model PDL –T8 2.2. Thông số kỹ thuật MODEL Đơn vị PDL – T6/T6A PDL -T8/T8A Đường kính tiện vượt băng máy mm Ø420 Ø550 Đường kính tiện vượt bàn xe dao mm Ø330 Ø330 Đường kính vật tiện lớn nhất mm Ø200/250 Ø250/350 Hành trình trục X mm 180 220 Hành trình trục Z mm 370 550 Đường kính lớn nhất của chấu cặp inch 6 / 8 /10 Tốc độ trục chính V/ph 6000/4800 4500/3500 Đường kính lỗ trục chính mm Ø56 / 62 Ø62 / 87 Độ côn trục chính A2-5 / A2-6 A2-6 / A2-8 Công suất động cơ kw 5.5 / 7.5 15/18.5 Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 37 -
  18. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 9 / 12 18.5 / 22 Đường kính ụ chống tâm mm Ø 75 Ø 95 Hành trình ụ chống tâm mm 100 125 Độ côn ụ định tâm No4 No5 Tốc độ di chuyển không tải trục X/Z m/ph 7/6 7/6 Số vị trí gá dao 4 / 6 / 12 / 20 / 30 /48 Bộ điều khiển CNC Fanuc / Siemen/ Mitsubishi Kích thước dao (tiện/khoan) mm 20x20 / 25x25 Chiều dài máy mm 1750 2000 Chiều rộng máy mm 3010 3550 Chiều cao máy mm 1850 1960 Trọng lượng máy kg 3800/4000 4700/5000 Bước dịch chuyển nhỏ nhất mm 0.001 III. GIA CÔNG BẲNG TIA LỬA ĐIỆN 3.1. Tổng quan về Gia công bằng tia lửa điện Gia công bằng tia lửa điện được phát triển năm 1943 ở Liên Xô bởi hai vợ chồng người Nga tại trường Đại Học Moscow là Giáo Sư- Tiến Sĩ Boris Lazarenko và Tiến Sĩ Natalya Lazarenko cho đến nay phương pháp này đã được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới. 3.2. Khái Niệm Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 38 -
  19. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Gia công bằng tia lửa điện(Electrical Machining Discharge) là phương pháp gia công hớt đi một lượng vật liệu thông qua quá trình ăn mòn điện- nhiệt làm lớp vật liệu đó bị nóng chảy và bốc hơi dựa vào sự phóng điện giữa 2 điện cực của máy gia công. * Ưu điểm: - Gia công được các loại vật liệu có độ cứng tùy ý - Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi - Chế tạo các lưới sàn, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng những điện cực rất mảnh. - Gia công các lỗ có đường kính rất nhỏ, các lỗ sâu với tỉ số chiều dài trên đường kính lớn. - Do không có lực cơ học nên có thể gia công hầu hết các loại vật liệu dễ vỡ, mềm… mà không sợ bị biến dạng - Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công được tôi trong dầu. * Nhược điểm - Phôi và dụng cụ (điện cực) đều phải dẫn điện - Vì tốc độ cắt gọt thấp nên phôi trước gia công EMD thường phải gia công thô trước. - Do vùng nhiệt độ tại vùng làm việc cao nên dễ gây biến dạng nhiệt. - Khi gia công phải có chất điện môi 3.3. Các Phương pháp gia công bằng tia lửa điện 3.3.1.Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình: Gọi tắt là phương pháp “xung định hình”. Khi gia công thì kích thước và hình dạng của chi tiết được chép lại kích thước, hình dáng của dụng cụ hay điện cực. Thường dùng để tạo hình những chi tiết đục lỗ nhưng không thông. 3.3.2. Gia công tia lửa điện bằng cắt dây: Điện cực là một sợi dây kim loại mảnh có đk = 0,1 đến 0,3mm được quấn liên tục và chạy dao theo một công tua xác định. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 39 -
  20. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 3.4. Cơ sở công nghệ của quá trình gia công bằng tia lửa điện 3.4.1. Bản chất vật lý - Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi. Nếu khoảng cách h quá lớn thì sẽ không có quá trình phóng điện. Khi cho h< đến một giá trị nào đó thì sẽ xảy ra quá trình phóng điện tạo ra cầu ion. Đến một lúc nào đó cầu này nóng lên xảy ra hiện tượng ngắn mạch, KL nóng chảy, bốc hơi tạo thành các bọt khí ( to= 10000oC, p= 1Kbar). Khi KL biến thành hơi thì đột ngột mất dòng, các bọt khí vỡ ra và hóa hơi. Như vậy, có 3 quá trình chính đó là: + Đánh lửa + Hình thành kênh phóng điện + Nóng chảy và bốc hơi vật liệu. - Không gian giữa điện cực và phôi phải được điền đầy bởi một chất điện môi. - Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa. 3.4.2. Nguyên Lý gia công tia lửa điện Hệ thống gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM) bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện. Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 40 -

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản