Chuyên đề công nghệ CNC

nhờ việc điều chỉnh vị trí tương quan giữa hai phần của đai ốc. Khử khe hở và tạo sức căng có thể thực hiện bằng các phương pháp sau: + Trên mỗi phần đai ốc thiết kế dạng mặt bích để liên kết hai phần đai với nhau thông qua mối ghép ren. Để khử khe hở và tạo sức căng ban đầu cho bộ truyền bằng cách giữa hai mặt bích người ta đặt các tấm đệm Với chiều dày các tấm đệm khác nhau cho phép thay đổi sức căng và vị trí vùng tiếp xúc giữa bi với đai ốc và vít me. Thực hiện điều chỉnh theo phương pháp này có kết cấu đơn giản nhưng việc điều chỉnh khó khăn. + Một dạng khác của kết cấu khử khe hở và tạo sức căng là giữ cố định một phần của đai ốc, khử khe hở và tạo sức căng bàn đầu bằng lực của lò xo. + Trên mỗi phần của đai ốc, vành ngoài của nó có vành răng bước nhỏ và trong cũng có bố trí vành răng trong. Chú ý rằng số răng trên vành răng của hai đai ốc khác nhau một răng. Nhờ có sự khác nhau như thế mà khi quay đai ốc đi một góc, phần đai ốc kia quay một góc nhỏ hơn. Nhờ vậy kết cấu có khả năng khử khe hở và điều chỉnh sức căng ban đầu. Kết cấu dạng này được thể hiện trên hình 8. H6: Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu bằng tấm đệm H7: Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng bằng lo xo H8: Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng với đai ốc có vành răng. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 15 - VI. Ổ TÍCH DỤNG CỤ Dùng để tích chứa nhiều dao phục vụ cho quá trình gia công. Nhờ có ổ tích dao mà máy CNC có thể thực hiện được nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau liên tiếp với nhiều loại dao cắt khác nhau. Do đó quá trình gia công nhanh hơn và mang tính tự động hóa cao. Có 3 dạng chính là: Ưu điểm so với thao tác bằng tay • Rút ngắn được thời gian đổi dụng cụ • Tránh được lỗi • Tránh được rủi ro tai nạn • Có khả năng tự động hóa ở cấp độ cao Nhược điểm • Nhu cầu đầu tư bổ sung • Tăng chi phí cho lắp đặt Cơ cấu thay dao tự động Cùng với ổ tích dao cơ cấu thay dao tự động giúp cho việc thay dao được chính xác và nhanh gọn, nâng cao tính tự động hóa .Trong quá trình gia công khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác cần phải thay dao thì ta không phải dừng máy để thay dao bằng tay mà hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương trình ta đã lập trình sẵn. Các thao tác thay đổi dụng cụ: Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 16 - VII. CÁC XÍCH ĐỘNG CỦA MÁY CNC Các đặc điểm của hệ thống máy công cụ điều khiển số: Tất cả các đường chuyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy công cụ điều khiển số đều dùng những nguồn động lực riêng biệt, bởi vậy các xích động học chỉ còn 2 loại cơ bản sau: - Xích động học tốc độ cắt gọt ( hình b ) - Xích động học của chuyền động chạy dao ( hình a ) Việc tính toán thiết kế, chế tạo được thực hiện theo môđun hóa. Thông thường các xích cắt gọt bắt đầu từ một động cơ có tốc độ thay đổi vô cấp, dẫn đông trục chính thông qua một hộp tốc độ có từ 2 đến 3 cấp độ, nhằm khuyếch đại các mômen cắt đạt trị số cần thiết trên cơ sở tốc độ ban đầu của động cơ. Xích động học chạy dao bao gồm các phần tử, các cụm kết cấu đảm bảo các chuyển động của bàn xe dao trên máy công cụ điều khiển số. Xích chạy dao phải thỏa mãn một số chức năng sau: - Truyền động cho các bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy êm và ổn định. - Thực hiện được các thay đổi vận tốc theo chương trình, xác định được cả về trị số và chiều, không có sự tháo lỏng chi tiết hoặc thay đổi vị trí tương đối giữa dao và chi tiết gia công. - Cung cấp các lực cần thiết để thắng các thành phần lực cắt theo chiều chuyển động. - Trong trường hợp cần thiết, các bộ phận nào đó cần phải đảm bảo nhiều chức năng đo lường các dịch chuyển của bàn xe dao. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 17 - Để thỏa mãn 2 yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động riêng lớn nhất theo điều kiện có thể tính ngay từ đầu nguồn động lực của xích. Giả định rằng khối lượng của bàn máy và chi tiết gia công là một dữ kiện, ta cố gắng dùng những cơ cấu có quán tính nhỏ nhất có thể, đồng thời có độ cứng vững cao nhất. Như vậy, ta nhận thấy lí thuyết tính toán thiết kế động học các xích truyền động trong máy công cụ vạn năng thông thường không còn ý nghĩa nhiều đối với máy công cụ điều khiển số. Những nguyên tắc như truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập và nguyên tắc môđun hóa các kết cấu là những nguyên tắc cơ bản cho tính toán thiết kế máy công cụ điều khiển số. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 18 - C. Kết cấu phần điều khiển I. CÁC CỤM ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRÊN MÁY CNC 1.1. Cụm điều khiển máy MCU (Machine Control Unit) Cụm điều khiển được hình thành trên cơ sở thiết bị điều khiển điện tử, thiết bị vào ra và các thiết bị số. Nó được coi là trái tim của máy công cụ điều khiển số CNC. Lệnh CNC thực hiện bên trong bộ điều khiển sẽ thông báo cho mô tơ chuyển động quay đúng số vòng cần thiết trục vitme bi quay đúng số vòng quay tương ứng kéo theo chuyển động thẳng của bàn máy và dao. Thiết bị phản hồi ở đầu kia của Vitme bi cho phép kiểm soát kết thúc lệnh đúng khi số vòng quay cần thiết được thực hiện. Có 2 cách điều khiển máy CNC: + Truyền cả file mã Gcode vào máy CNC + Phương pháp DNC 1.2. Cụm dẫn động (Driving Unit) Cụm dẫn động là tập hợp những động cơ, sensor phản hồi, phần tử điều khiển, khuếch đại và các hệ dẫn động. Trong đó, động cơ và các sensor phản hồi là thành phần đặc trưng cho máy công cụ điều khiển số CNC: Cụm điều khiển có nhiệm vụ liên kết các chức năng để thực hiện điều khiển máy, các chức năng ấy bao gồm: 1. Số liệu vào ( Data input ) Chức năng này đảm nhận việc vào và lưu trữ dữ liệu đầu vào. Đó là số liệu mô tả đường chạy dao và điều kiện gia công sản phẩm. 2. Xử lý số liệu ( Data procesing ) Sau khi nhận được cấu trúc chương trình điều khiển, MUC sẽ tiến hành mã hóa nó thành số nhị phân ( 0/1) và lưu dữ trong bộ nhớ đệm. Các số liệu này được bộ xử lí trung tâm tính toán, xác định vị trí, kích thước, lượng chạy dao và hiệu chỉnh dụng cụ cũng như các số liệu rời rạc như yêu cầu điều khiển quá trình đóng ngắt chất bôi trơn làm mát và đảm bảo trình tự truyền tín hiệu giữa máy công cụ, PMC( điều khiển trình tự ) và các hệ điều khiển CNC. 3. Số liệu ra ( Data output ) Số liệu đưa ra của MUC là tín hiệu vị trí và lượng chạy dao. Các tín hiệu này được gửi tới mạch điều khiển secvo để sinh ra tín hiệu điều khiển động cơ. 4. Ghép nối vào ra ( Machine I/O interface ) Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 19 - Các tín hiệu rời rạc yêu cầu từ số liệu vào như chiều quay trục chính, đóng mở động cơ làm mát, bôi trơn, dừng khẩn cấp, dừng chu trình và các tín hiệu khác từ máy công cụ gửi tới hệ điều khiển CNC. 5. Phần cứng điều khiển. Phần cứng điều khiển gồm 6 thành phần cơ bản: - Máy tính CPU - Bộ nhớ RAM, ROM - Hệ thống BUS - Điều khiển trình tự PMC - Điều khiển SERVO - Bộ phận ghép nối Kết luận: Trong nước, hiện nay chỉ làm phần điều khiển của máy mà động cơ truyền động cho các trục là động cơ bước vì nó có công suất nhỏ, mômen quay yếu. Riêng động cơ xoay chiều và động cơ xoay chiều Servo chưa được sử dụng nhiều vì việc điều khiển động cơ này để đạt được độ chính xác cao là rất khó II. CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRÊN MÁY CNC 2.1. Động cơ 1 chiều Ưu điểm: - Momen khởi động lớn,dễ điều khiển tốc độ và chiều, giá thành rẻ Nhược điểm: - Dải tốc độ điều khiển hẹp. - Phải có mạch nguồn riêng. 2.2. Động cơ xoay chiều Ưu điểm: - Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều. - Đa dạng vâ rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ Nhược điểm: - Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và phần chấp hành để đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ. - Mạch điều khiển tốc độ phức tạp,(biến tần). 2.3. Động cơ bước Ưu điểm: - Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, khônng cần mạch phản hồi - Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC. Nhược điểm: - Giá thành cao, momen xoắn nhỏ, momen máy nhỏ Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 20 - Sơ đồ cấu tạo: Trong đó: S1, S2 là các khóa đóng mở để cấp từ trường vào các cực của nam châm SM là cơ cấu chấp hành biến năng lượng điện thành năng lượng cơ học đặc tính chuyển động rời rạc (chuyển động theo bước). SM có thể điều khiển cả vị trí và tốc độ (0 ÷ 300 v/ph). Tần số cấp cho động cơ là vùng tần số thấp, độ chính xác vị trí góc thường dùng là: 1.80, 7.50, 150, 300, 900 Có 3 kiểu động cơ bước thường gặp: - SM N0 1: SM nam châm vĩnh cửu - SM N0 2: SM có từ và trở biến thiên - SM N0 3: Động cơ sai, kết hợp cả 2 loại trên 2.4. Động cơ servo Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kì lí do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác. Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều máy khác nhau từ máy tiện điều khiển bằng máy tính đến các mô hình máy bay, xe hơi. Ứng dụng mới nhất là sử dụng trong robot. Những ứng dụng này là tiền đề cho việc đưa vào quá trình sản xuất những thành tựu như điều khiển máy CNC, trung tâm gia công.. Đối với chuyển động chất lượng cao ta buộc phải sử dụng động cơ servo xoay chiều ba pha, loại là động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc hay đồng bộ kích thích vĩnh cửu ( Hình 1). Loại động cơ này có một số đặc điểm chung như sau:  Có momen quán tính nhỏ  Đặc điểm động học tốt  Thường được tích hợp sẵn cảm biến đo tốc độ hay góc quay  Có dải tần số công tác rộng 0 ÷400 Hz Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 21 - 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 Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 22 - 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 1800. 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. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 23 - 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. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 24 - 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 (0o,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 Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 25 - 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. Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 26 - 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 là dải băng. Số dải băng trên đĩa phụ thuộc vào 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 = 2a với a- là số nguyên dương. Giá trị góc chia trên đĩa mã hóa α được tính theo công thức: α = 3600/S H Các thành phần cơ bản của Encoder Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 27 - 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 nhiệm vụ tạo xung, dải băng còn lại dùng để xác 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, dòng photosensor cũng tăng dần và dòng cực đại khi cửa sổ mở 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 H10: Encoder gia số dạng quay H11: Nguyên lý hoạt động của Encoder kiểu Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 28 - 450 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 Ví dụ: khi gia công hai lỗ A,B có toạ độ (xA yA) (xB yB) trong hệ trục toạ độ XOY ta có thể điều khiển theo 2 cách sau đây: 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 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. 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. yB XB x yA y XA Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 2 Lớp: Cơ điện tử K45 - 29 - 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 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 cont