Hệ thống điều khiễn CNC

Tài liệu "Hệ thống điều khiễn CNC" trình bày kiến trúc của máy công cụ CNC và lưu đồ vận hành gia công, các thành phần trong hệ thống truyền động máy CNC, các vòng điều khiển CNC, các thành phần của hệ thống điều khiển số CNC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống điều khiễn CNC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC1. Kiến trúc của máy công cụ CNC và lưu đồ vận hành gia công: Hình 1. Kiến trúc của máy công cụ CNC và lưu đồ vận hành gia công2. Các thành phần trong hệ thống truyền động máy CNC Các hệ thống biến đổi các lệnh từ NC thành các chuy ển động máy đượcchỉ ra trong hình 2. Hình 2.a mô tả cơ cấu điều khiển động cơ servo và b ộtruyền động. Động cơ servo, bắt nguồn từ “servue” của tiếng Latin, là thiết b ịthực hiện chính xác yêu cầu đã cho. Các lệnh từ NC làm quay động cơ servo,động cơ servo quay được truyền đến vít me bi thông qua khớp nối, vít me biquay tạo thành chuyển động tịnh tiến của đai ốc, và cuối cùng bàn máy vàphôi cùng chuyển động tịnh tiến. Nói tóm lại, cơ cấu điều khiển động cơservo điều khiển vận tốc và moment xoắn của bàn máy thông qua thiết bị điềukhiển động cơ servo của mỗi trục dựa trên các lệnh điều khiển từ NC. Hình 2. Cơ cấu điều khiển của máy công cụHình 2.b miêu tả đơn vị trục chính bao gồm trục động cơ và bộ phần truy ềnđộng. Động cơ quay truyền qua trục chính đến trục chính thông qua dây đai và t ỉsố vận tốc phụ thuộc vào tỉ lệ kích cở của 2 puly. Gần đây, các đ ộng c ơ c ảmứng được sử dụng như động cơ trục chính của các máy công cụ bởi vì độngcơ cảm ứng tốt hơn động cơ DC về mặt kích cở, kh ối l ượng, quán tính, hi ệusuất, tốc độ, và việc bảo trì.3. Các vòng điều khiển CNC Vị trí và vận tốc được dò từ 1 cảm biến được phản hồi về 1 mạch điệnđiều khiển, động cơ servo sử dụng trong máy CNC điều khiển liên tục để cựctiểu hóa sai số vận tốc và sai số vị trí (hình 3). H ệ th ống đi ều khi ển ph ản h ồibao gồm 3 vòng điều khiển độc lập cho mỗi trục của máy công c ụ, vòng đi ềukhiển phía ngoài cùng là vòng điều khiển vị trí, vòng điều khiển ở giữa là điềukhiển tốc độ, vòng điều khiển trong cùng là vòng điều khiển hiện hành. Nóichung, vòng điều khiển vị trí được đặt trong NC và các vòng đi ều khi ển khácthì đặc trong thiết bị điều khiển động cơ servo. Tuy nhiên, không có tiêuchuẩn tuyệt đối về vị trí các vòng điều khiển và các vị trí có thể khác nhaudựa trên ý định của người thiết kế. Hình 3. 3 loại vòng điều khiển trong máy CNC Trong hệ thống trục quay của máy công cụ, điều khiển phản hồi của tốcđộ được áp dụng để duy trì tốc độ quay ổn định. Bộ dò được gắn trên trục của động cơ servo hoặc phần chuyển động vàhệ thống điều khiển được phân thành 4 loại theo vị trí mà bộ dò được gắn.3.1. Vòng điều khiển nửa kín Vòng điều khiển nửa kín là cơ cấu điều khiển phổ biến và có cấu trúc nhưtrong hình 4.a. Trong loại này, vị trí bộ dò được gắn trên trục c ủa đ ộng c ơservo và dò theo góc quay. Độ chính xác vị trí của trục bị ảnh hưởng l ớn đ ếnsự chính xác của trục ví me bi. Vì lý do này, các vít me bi v ới đ ộ chính xác caođược phát triển và được sử dụng rộng rãi. Dựa vào độ chính xác của vít me bi,vấn đề với độ chính xác được khắc phục thông qua thực tiển sản xuất. Nếu cần thiết, bù về sai số ăn khớp và bù về sai số khe hở có thể được sửdụng trong NC để mà tăng độ chính xác vị trí. Ph ương pháp bù sai s ố ăn kh ớphiệu chỉnh hệ thống điều khiển động cơ servo để mà loại bỏ sự tích lũy vềsai số vị trí. Phương pháp bù khe hở, bất cứ khi nào hướng di chuyển bị thayđổi, các xung thêm vào tương ứng lượng khe hở được gởi tới hệ thống điềukhiển động cơ servo. Hình 4. Phân loại cơ cấu điều khiển theo phương pháp dò dữ liệu vị trí3.2. Vòng điều khiển kín Việc thực thi vòng nửa kín phụ thuộc vào độ chính xác c ủa vít me bi và cóthể tăng độ chính xác vị trí thông qua bù ăn kh ớp và bù khe h ở. Tuy nhiên, nóichung, lượng khe hở có thể bị thay đổi theo khối lượng của phôi và vị trí vàsai số ăn khớp tích lũy của vít me bi thay đổi theo nhi ệt độ. Ngoài ra, b ởi vìchiều dài của vít me bị giới hạn cho nhiều lý do thực t ế, 1 cái giá và 1 h ệthống điều khiển bánh răng được sử dụng máy công cụ dạng lớn. Tuy nhiên,độ chính xác của giá thì bị giới hạn. Trong trường hợp này, vòng điều khiểnkín được chỉ ra trong hình 4.b thì được áp dụng. Trong vòng đi ều khi ển kín, v ịtrí máy dò được gắn trên bàn máy và sai số vị trí thật sự đ ược ph ản h ồi v ề h ệthống điều khiển. Vòng điều khiển kín và nửa kín thì giống nhau ngoại tr ừ v ịtrí của đầu dò, và độ chính xác vị trí của vòng kín thì rất cao. Tuy nhiên, tần sốcộng hưởng của thân máy, sự tiến gián đoạn, sự mất chuyển động có ảnhhưởng đến đặc tính động cơ servo bởi vì thân máy bao gồm vòng điều khi ểnvị trí. Sự khác biệt giữa vị trí điều khiển và vị trí dò tìm xuất hiện và động cơservo quay với vận tốc tương ứng để giảm sai số xuống. Việc giảm tốc độliên quan đến độ lợi của vòng điều khiển vị trí. Độ lợi là yếu tố quan trọngđể xác định đặc tính của hệ thống động cơ servo. Nói chung, khi độ lợi tăng,tốc độ đáp ứng và độ chính xác động tăng. Tuy nhiên, độ lợi cao làm cho h ệthống servo mất ổn định. Trong vòng điều khiển kín, nếu t ần s ố c ...