Các dạng điều khiển của máy CNC – Điều khiển biên dạng
Các dạng điều khiển của máy công cụ CNC – Điều khiển biên dạng
Điều khiển biên dạng ( điều khiển contour). Điều khiển theo biên dạng (theo contour) cho phép thực hiện chạy dao trên nhiều trục cùng lúc. Ví dụ trên hình 1 cho thấy điều khiển theo contour trên máy tiện (hình 1a) và trên máy phay ( hình 1b). Trong cả hai trường hợp trên dụng cụ cắt chuyển động đồng thời theo cả hai trục để tạo ra một biên dạng vừa có phần thẳng, vừa có phần cong. Ớ đây các chuyển động; theo các trục có quan hệ hàm số ràng buộc với nhau. Dạng điều khiển này được ứng dụng trên các máy tiện, máy phay và trên các trung tâm gia công.
Tuỳ theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công người ta phân biệt: điều khiển contour 2D, điều khiển contour 2 1/2 D và điều khiến contour 3D (D là dimension hay kích thước).
Điều khiến contour 2D. Điều khiển contour 2D cho phép (hực hiện chạy dao theo 2 trục đổng thời trong một mặt phẳne gia công, ví dụ: trong mặt phẳng XZ hoặc XY trên hình 1. điều khiển contour 2 ½ d Trục thứ 3 được điều khiển hoàn toàn độc lập với hai trục kia. Có thể hiểu rõ hơn khi trên máy CNC có 3 trục: hai trục được sử dụng đc phay contour (hình 1b) còn trục thứ 3 (trục Z) thực hiện ăn dao theo chiều sâu cắt và được điều khiển không phụ thuộc vào hai trục kia.
Điều khiển contour 2 1/2 D Điều khiển contour 2 1/2 —D cho phép ăn dao đồng thời theo hai trục nào đó để gia công bề mặt trong một mặt phẳng nhất định. Trên máy công cụ CNC có 3 trục X,Y,Z sẽ điều khiển được đồng thời X và Y, X và Z hoặc Y và Z (hình 2). Trên các máy phay, điều này có nghĩa là chiều sâu cắt có thể được thực hiện bất kỳ một trục nào đó trong 3 trục, còn 2 trục kia để phay contour. Trên hình 2 các đường 1,2,3 là các quỹ đạo chuyển động của các tâm dao phay. Như vậy, thông qua các chức năng G của chương trình gia công có thể chuyến từ bề mặt gia công này sang bề mặt gia công khác.
Điều khiển contour 3D.
Điều khiển contour 3D cho phép đồng thời chạy dao theo cá 3 trục X.Y,Z (cả 3 trục chuyển động hoà hợp với nhau hay có quan hệ ràng buộc hàm số, hình 3). Ta thấy contour được gia công do cả 3 lượng chạy dao theo cả 3 truc X,Y,Z tạo thành. Điểu khiển contour 3D được ứng dụng để gia công các khuôn mẫu, gia công các chi tiết có bề mặt gia cóng không gian phức tạp.
Bộ phận xử lý trung tâm (CPU):
Bộ xử lý trung tâm (CPU) là bộ não của MCU quản lý các thành phần khác, dựa trên phần mềm có trong bộ nhớ chính (RAM). Phần điều khiển lấy các lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ và tạo tín hiệu để kích hoạt các thành phần khác, nghĩa là, nó sắp xếp, tọa độ và điều chỉnh tất cả các hoạt động của máy tính MCU. Tất cả các mức bù cần thiết cho gia công (như lỗi trục vít dẫn, hao mòn dao cụ, sai số khác) được CPU tính toán tùy thuộc vào các đầu vào tương ứng có sẵn cho hệ thống. CPU là trái tim của một hệ thống CNC. Nó chấp nhận thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ ROM như một phần của chương trình. Dữ liệu này được giải mã và chuyển thành tín hiệu điều khiển và vận tốc vị trí cụ thể. Vì vậy, nó cũng giám sát chuyển động của trục điều khiển hoặc trục chính và khi điều này không trùng với các giá trị chương trình, một hành động khắc phục được thực hiện. Bộ xử lý trung tâm hoặc CPU chứa tất cả các mạch mà máy tính cần để thao tác dữ liệu và thực hiện các hướng dẫn. CPU nhỏ đến mức đáng kinh ngạc với số lượng xử lý khổng lồ mà nó tạo ra . Các mạch của bộ xử lý được tạo thành từ các cổng, với các thành phần nhỏ gọi là bóng bán dẫn CPU có hàng triệu và hàng triệu bóng bán dẫn trong mạch của nó. CPU bao gồm năm thành phần cơ bản: RAM, Thanh ghi, Bus, ALU và Thiết bị điều khiển, được hiển thị trong sơ đồ bên dưới, chế độ xem trên cùng của một CPU đơn giản với 16 byte RAM. Hình ảnh này, [Intel 2000] cho thấy CPU có thể nhỏ gọn đến mức nào.
RAM: Thành phần này được tạo ra từ việc kết hợp các cổng cắm với bộ giải mã. Các cổng tạo ra mạch có thể ghi nhớ trong khi bộ giải mã tạo ra một cách cho các vị trí bộ nhớ riêng lẻ được chọn. Thanh ghi: Các thành phần này là các vị trí bộ nhớ đặc biệt có thể được truy cập rất nhanh. Ba chế độ được hiển thị: Thanh ghi lệnh (IR), Bộ đếm chương trình (PC) và Bộ tích lũy. BUS: Các thành phần này là đường cao tốc thông tin cho CPU. BUS là bó dây nhỏ mang dữ liệu giữa các thành phần. BUS quan trọng nhất là địa chỉ, dữ liệu và bus. ALU: Đơn vị logic số học thực hiện tất cả các tính toán toán học của CPU. Nó bao gồm các mạch phức tạp tương tự như bộ cộng, trừ, or, not,… Đơn vị logic số học (ALU) bao gồm các mạch để thực hiện các phép tính khác nhau (cộng, trừ và nhân), đếm và các hàm logic được yêu cầu bởi phần mềm nằm trong bộ nhớ. Nó được kết nối với bộ nhớ chính của bus dữ liệu. Đơn vị điều khiển: Thành phần này chịu trách nhiệm chỉ đạo các yêu cầu và dữ liệu trong CPU. tai day Thiết bị điều khiển thực sự được xây dựng từ nhiều mạch lựa chọn khác như bộ giải mã và bộ ghép kênh. bên trong sơ đồ ở trên, Bộ giải mã và Bộ ghép kênh tạo thành Đơn vị điều khiển. Bộ điều khiển Servo: Thiết bị điều khiển Servo nhận tín hiệu lệnh, được CPU tạo ra cho chuyển động trục, khuếch đại tín hiệu và truyền dòng điện tới động cơ servo để tạo ra chuyển động tương ứng với tín hiệu lệnh. Thông thường tín hiệu lệnh đại diện cho một vận tốc mong muốn, nhưng cũng có thể đại diện cho một mô-men xoắn hoặc vị trí mong muốn. Điều khiển servo so sánh trạng thái động cơ thực tế với trạng thái động cơ được yêu cầu và thay đổi tần số điện áp hoặc độ rộng xung nhằm điều chỉnh cho bất kỳ sai lệch nào so với trạng thái được điều khiển.
Trong một bộ điều khiển được cấu hình đúng, động cơ servo quay với vận tốc, rất gần với vận tốc của tín hiệu được nhận bởi servo từ hệ thống điều khiển. Một số thông số, chẳng hạn như độ cứng (còn được gọi là mức tăng tỷ lệ), giảm xóc (còn được gọi là mức tăng đạo hàm) và mức tăng phản hồi, có thể được điều chỉnh để đạt được hiệu suất mong muốn này. Quá trình điều chỉnh các tham số này được gọi là điều chỉnh hiệu suất. Bộ điều khiển servo cũng nhận được tín hiệu phản hồi vị trí cho chuyển động thực tế của trục máy công cụ, từ các thiết bị phản hồi (như thang đo tuyến tính, bộ mã hóa encoder, vòng quay, v.v.). Bảng điều khiển vận hành: Là nhóm các điều khiển trên máy CNC cho phép người vận hành điều khiển các thành phần của máy bằng tay, đôi khi được gọi là Bảng điều khiển máy, cung cấp giao diện người dùng để tạo điều kiện giao tiếp hai chiều giữa người dùng, hệ thống CNC và máy công cụ, thường bao gồm hai phần: Màn hình hiển thị và Bàn phím.
Bảng điều khiển là một thiết bị cảnh báo, truyền thông và tự động hóa tiên tiến của tất cả trong một , cũng phục vụ cho sự tương tác của hệ thống với nhân viên vận hành, được sản xuất theo ba phiên bản: Cơ bản, Chuyên nghiệp và Doanh nghiệp. Chúng khác nhau về chức năng, phương pháp điều khiển, giao diện truyền thông và các tùy chọn để đặt hàng bổ sung hoặc mô-đun giao tiếp bổ sung.