Máy CNC và công nghệ gia công trên máy CNC - Chương 2 pot

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



11
Chương 2: MÁY ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH SỐ

2.1. Khái Niệm Cơ Bản
2.1.1/ Điều khiển
Là sự thay đổi của các đại lượng đầu ra theo quy luật nhất đònh nào đó của các đại lượng đầu
vào.

2.1.2/ Điều khiển số NC ( Numeric Control )
Là hệ thống các hoạt động được điều khiển trực tiếp bởi dữ liệu số được mã hóa bằng
chương trình. Chương trình gồm các chỉ thò được mã hóa dưới dạng số, kí tự chữ, và các kí tự
đặc biệt khác. Các chỉ thò này bao gồm:
 Chỉ thò điều khiển: Được chuyển thành 2 dạng:
Tín hiệu xung điện (Pulse): điều khiển tốc độ, số vòng quay của động cơ truyền
động.
Tín hiệu đóng/ngắt (ON/OFF) : cung cấp chất bôi trơn và làm nguội, chọn và thay
dao, dừng máy, kẹp nhả phôi…
 Thông tin hình học ( Geometrical Information): Là hệ thống thông tin điều khiển
các chuyển động tương đối giữa dao cụ và chi tiết, còn gọi là thông tin về đường
dòch chuyển.
 Thông tin công nghệ ( Technological Information ): Là hệ thống thông tin cho phép
máy thực hiện gia công với những giá trò công nghệ yêu cầu. Vd: chuẩn hóa gốc tọa
độ, chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều quay trục chính,
đóng hay tắt dung dòch trơn nguội

2.1.3/ Điều khiển số bằng máy tính (CNC)
Đònh nghóa: CNC là hệ thống NC sử dụng máy tính thiết lập trực tiếp trên hệ điều khiển

máy.
Đặc điểm:
 Được điều khiển bởi các chỉ thò lưu trữ trên bộ nhớ máy tính để thực hiện một phần
hay toàn bộ các chức năng điều khiển số.
 Được phát triển dựa trên những thành tựu của công nghệ vi điện tử, vi xử lí.
 Các hệ điều khiển CNC có khả năng thực hiện các chức năng điều khiển bởi phần
mềm -> đơn giản các mạch điều khiển, giảm giá thành , tăng độ tin cậy.

*** Hầu hết các hệ điều khiển số thế hệ mới đều ở dạng CNC.
2.1.4/ Máy công cụ điều khiển theo chương trình số (CNC Machine)
Là thế hệ máy công cụ (machine tool) được điều khiển bởi bộ điều khiển CNC

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



12
2.2. Cấu trúc hệ thống máy CNC:
Hệ thống máy CNC gồm 6 phần chính: Hình 2.1
- Chương trình gia công(part program) - Thiết bò đọc chương trình ( program input device)
- Bộ điều khiển máy (MCU) - Hệ thống truyền động ( drive system)
- Máy công cụ (machine tool) - Hệ thống phản hồi ( feedback system)


Hình 2.1. Cấu trúc của máy CNC
Lưu ý: Đối với máy gia công CNC, chương trình gia công, thiết bò đọc chương trình và bộ xử lý
dữ liệu (DPU) đều được thực hiện bởi máy tính.

2.3 . Khả năng của máy CNC
Về cơ bản, máy gia công CNC co’ thể thực hiện được các công việc sau:

+ Nhập dữ liệu
+ Biên tập chương trình, lập trình
+ Lưu trữ chương trình
+ Kiểm tra chương trình
+ Chẩn đoán lỗi
+ Hiển thò chương trình và mô phỏng bằng đồ họa quá trình gia công
+ Tiện ích giao tiếp
+ Quản lí dữ liệu
+ Cài đặt hệ tọa độ và hệ đơn vò
+ Có khảû năng tính toán, xử lý số liệu
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



13
+ Bù trừ đường kính và chiều dài dao
+ Nội suy hình học

2.4. Ưu và nhược điểm của CNC
• Ưu điểm của CNC
+ Độ chính xác và độ chính xác lặp lại cao
+ Đáp ứng nhanh nhu cầu thò trường, gia công nhiều bề mặt phức tạp
+ Nâng cao năng suất đặc biệt là trong sản xuất đơn chiếc các chi tiêt phức tạp
+ Giảm giá thành điều hành gián tiếp
+ Hạ giá thành sản xuất
+ Thuận lợi cho việc tự động hoá quá trình sản xuất

• Nhược điểm của CNC.
+ Chi phí đầu tư ban đầu cao.
+ Chi phí lập trình và máy tính kèm theo.

+ Chi phí bảo trì cao và cần phải có thợ bảo trì chuyên nghiệp.

2.5. Các loại máy CNC
Ngày nay, nhiều loại máy CNC đã được ngiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong chế tạo cơ khí
như:
- Máy phay CNC
- Máy tiện CNC
- Máy gia công tia lửa điện CNC dùng điện cực nhúng
- Máy gia công tia lửa điện CNC dùng dây cắt
- Máy khoan CNC
- Máy mài CNC
- Máy gia công dùng tia laser CNC
- Máy gia công tia nước CNC
- Máy hàn CNC
- Máy đo tọa độ CNC (CMM: Coordinate Measuring Machine)…

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



14


Hình 2.2. Máy Phay CNC đứng (CNC Vertical Milling Machine)

Hình 2.3. Trung tâm phay đứng CNC (CNC Vertical milling center )
May CNC & Coõng Ngheọ Gia Coõng Treõn Maựy CNC

15

Hỡnh 2.4. Trung taõm phay CNC ngang (CNC Horizontal machining center )



Hỡnh 2.5: Maựy khoan ngang CNC (horizontal Drilling CNC)
May CNC & Coõng Ngheọ Gia Coõng Treõn Maựy CNC



16


Hỡnh 2.6. Maựy tieọn CNC

Hỡnh 2.7. Maựy tieọn CNC hai ủau dao (CNC Dual turret turning center )
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



17


Hình 2.9. Máy đo toạ độ CNC ( CNC Coordinate Measuring machine)



Hình 2.10. Máy gia công tia lửa điện EDM Wire Cut.
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC

18
2.6. Một số bộ phận cơ bản của máy CNC
2.6.1/ Hệ thống điều khiển truyền động CNC (CNC drive systems)
Hệ thống điều khiển CNC bao gồm mạch điều khiển tốc độ (velocity loop) ở trong hệ thống
động cơ truyền động và mạch điều khiển vò trí(position loop control) ở bên ngoài hệ thống động
cơ truyền động. Hệ thống điều khiển CNC có thể là hệ thống điều khiển hở (open loop) hoặc hệ
thống điều khiển kín (closed loop). Sự khác nhau cơ bản là hệ thống điều khiển kín có phản hồi
nhằm đảm bảo độ chính xác yêu cầu.
a. Hệ điều khiển hở (Open Loop System ) hình 2.11.
Hệ thống điều khiển hở không có mạch phản hồi, bộ điều khiển máy xem như sự di chuyển bàn
máy đúng như mong muốn. Hệ điều khiển hở rất nhạy cảm với sự thay đổi của tải trọng. Các sai
số vò trí và tốc độ có thể xảy ra khi cắt với lực cắt lớn. Tuy nhiên hệ điều khiển hở có ưu điểm là
đơn giản, rẻ tiền. Do vậy, hệ điều khiển hở chỉ nên dùng trong di chuyển Điểm-> Điểm (PTP)
hoặc trong các máy công suất cắt nhỏ.

Hình 2.11. Hệ điều khiển hở (Open loop System)
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



19
b. Hệ điều khiển kín (Closed Loop System )
Với hệ điều khiển kín, mạch phản hồi được sử dụng để theo dõi đáp ứng thực của đại lượng điều
khiển và đưa ra tín hiệu sửa đổi khi có sự sai lệch giữa giá trò mong muốn và gía trò thực. Hệ
thống phản hồi có thể là hệ tương tự (analog) hoặc số (digital).
Analog systems: đo sự biến đổi của tín hiệu điều khiển (vò trí, vận tốc) dưới dạng tín hiệu hiệu
điện thế. Điển hình là dùng máy phát tốc (Tachometers) để đo vận tốc và resolvers để đo vò
trí.









Hình.2.12. Mạch điều khiển kín tuần tự (Analog type closed loop CNC drive system)
Digital feedback systems: Dùng bộ xác đònh vò trí số (digital position transducers ) trong mạch
phản hồi. Bộ mã hoá (Encoders) được sử dụng phổ biến nhất. Còn mạch phản hồi tốc độ vẫn
giống như hệ phản hồi tương tự. Hình 2.13

Hình 2.13. Mạch điều khiển CNC kín số (Digital type closed loop CNC drive system)
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



20
Ngày nay đa số hệ điều khiển máy CNC đều là hệ kín, Sơ đồ điều khiển máy CNC kín tổng
quát được mô tả như hình 2.14.

Hình 2.14 . Sơ đồ điều khiển CNC

2.6.2/ Truyền động vít me đai ốc bi (recirculating Ball Screw).

Trong máy CNC, hệ thống truyền động được sự dụng là vitme đai ốc bi (hình2.15). Để thấy rõ
ưu nhược điểm của hệ thống vitme đai ốc bi so với các hệ thống truyền động khác ta xem bảng
2.1

Tín hiệu phản hồi tốc
độ

t

Tín hiệu
phản hồi
vò trí

Cườnd độ, hiệu điện thế
để điều chỉnh tốc độ
Tín hiệu điều
chỉnh vò trí
Hệ

thống điều
khiển trục
Đai ốc bi
Vít me bi

Động cơ
truyền động
Máy phát tốc

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



21



Hình 2.15 . Truyền động vítme – Đai ốc bi

Bảng 2.1 : Ưu điểm của truyền động vít me đai ốc bi.
Vít me
đai ốc bi
Vít me
thường

Thủy lực

Xích, đai

Brăng &
thanhrăng

Cam Khí nén
Gía thành rẻ X X X X X
Kha nang công suất
nhỏ

X
X
X X
Chi phí bảo trì thấp

X







Độ chính xác cao X X
Độ tinh cậy cao X
Hiệu qủa cao X
Khả năng truyền tải
lớn

X X X
Kết cấu gọn

X

X



X



May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



22
2.6.3/ Động cơ bước (Stepper Motor)
Hình 2.16 mô tả sơ đồ nguyên lý dùng động cơ bước cung cấp điều khiển số không phản hồi về
vò trí của bàn máy khi gia công trên máy CNC. Bộ điều khiển nhận tín hiệu về chiều quay và
tính hiệu xung điện để điều khiển góc quay của động cơ. ng với mỗi tính hiệu xung điện, bộ
điều khiển sẽ đưa ra tính hiệu cường độ hoặc hiệu điện thế để làm cho động cơ quay một góc
nhất đònh nào đó (one step). Trục vít me đai ốc bi sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động
tònh tiến của các trục.

Hình 2.16. Dùng động cơ bước để truyền động trong máy CNC

Về cơ bản động cơ bước được chia làm 3 loại sau: động cơ bước từ trở thay đổi (Variable-

reluctance), Động cơ bước nam châm vónh cửu (Permanent-magnet ) và động cơ bước kết hợp
(hybrid stepper motor).


(a) ĐC bước từ trở thay đổi (b) ĐC bước nam châm vónh cửu (c) ĐC bước hybrid
Hình 2.17
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



23
Động cơ bước từ trở thay đổi ra đời sớm nhất, tuy nhiên ngày nay không được sử dụng rộng rãi
vì độ phân giải và công suất không cao. Để nâng cao công xuất ta có thể dùng động cơ bước
nam châm vónh cửu. Tuy vậy, loại động cơ này độ phân giải cũng không cao (48-24 bước/vòng).
Động cơ bước được dùng rộng rải nhất trong công nghiệp hiện nay la Hybrid stepping motor.
Động cơ bước hybrid có Roto từ trở thay đổi với nam châm vónh cửu gắn trong các rãnh từ của
nó. Từ hybrid muốn chỉ đến sự kết hợp của 2 nguồn từ trường: trừ trường từ các cuộn dây Stato
và từ trường của nam châm vónh cửu. Hybrid Stepping Motor thường được dùng khi yêu cầu các
bước quay góc nhỏ. Động cơ bước với bước góc 1.8 độ (200 bước/vòng) là động cơ tiêu chuẩn
được dùng nhiều nhất trong công nghiệp tự động hóa.
0
0
360 360
; 200 / ; 1.8 /
200
N step revolution step
N
θ θ
∆ = = ⇒ ∆ = =

Điều khiển động cơ bước có thể dùng điều khiển đầy bước (full step) hoạêc không đầy bước
(micro step).
a. Điều khiển đầy bước.
Bằng việc điều khiển cường độ dòng điện cung cấp lần lượt cho từng cuộn dây trên Stato của
động cơ bước ta sẽ có được các vò trí chính xác tương ứng của Roto (nam châm). Tốc độ quay
của động cơ bước phụ thuộc vào tần số xung điện cung cấp cho các cuộn dây. Trong trường
hợp này, độ phân giải vò trí của trục vít dẫn động được tính như sau.
N
l
u =∆
Với: l (lead): bước ren (mm/vòng hoặc inch/vòng)
b. Điều khiển không đầy bước(vi bước).
Bằng việc điều khiển cung cấp cường độ dòng điện đồng thời cho các cuộn dây stato ta có
thể đònh vò trí của Roto ở các vò trí trung gian giủa các cuộn dây tương ứng, phương pháp
điều khiển động cơ bước theo cách này được gọi là điều khiển vi bước. Điều khiển vi bước
thường được sử dụng khi yêu cầu độ phân giải cao hơn, do vậy độ chính xác cao hơn. Tuy
nhiên việc điều khiển phức tạp hơn. Các vi bước thường được sử dụng là 1/10, 1/16, 1/32,
1/125. Trong trường hợp điều khiển vi bước độ phân giải được tính như sau.
m
N
l
u
.
=∆
; m: số vi bước trong một đầy bước
 Lưu ý: Ở đây chỉ nêu lên những khái niệm chung nhất về động cơ bước, việc nghiên
cứu kỹ cấu cạo, cách điều khiển các loại động cơ này nói chung khá phức tạp và sẽ
được học trong các môn học khác.
Một số ưu điểm của động cơ bước là.

•
Giá thành rẻ (Low cost )
•
Có thể điều khiển mạch hở (Can work in an open loop , no feedback required)
•
Duy trì mô men rất tốt (không cần thắng, biến tốc)
•
Mô men xoắn cao ở tốc độ thấp
•
Chi phí bảo dưỡng thấp (không có chổi quét) (Low maintenance , brushless)
•
Đònh vò chính xác
•
Không phải điều chỉnh các thông số điều khiển
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



24
Nhược điểm.
 Động cơ làm việc không đều, đặc biệt là ở tốc độ thấp (điều khiển đầy bước)
 Tiệu thụ dòng diện không phụ thuộc vào tải
 kích cở hạn chế
 làm việc việc ồn
 Mô men giảm theo tốc độ
 không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số.

2.6.4/ Động cơ Servo.
Sự khác nhau cơ bản nhất của động cơ servo so với động cơ bước là động cơ servo có mạch điều
khiển kín (close loop control).Như vậy trong động cơ servo cần phải có hệ thống phản hồi để

nhận biết các thông số về vò trí, tốc độ mong muốn. Có nhiều phương pháp điều khiển vòng kín
trong đó phương pháp dùng bộ điều khiển PID là được sử dụng rộng rải nhất.
Ưu điểm cơ bản của động cơ servo so với động cơ bước là.
•
Mô men trên trục đều hơn (High intermittent torque )
•
Tốc độ cao hơn (High speeds )
•
Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn (Work well for velocity control)
•
Có nhiều kích cở hơn (Available in all sizes )
•
Làm việc êm hơn (Quiet)
•
Độ chính xác cao hơn
Nhược điểm cơ bản của động cơ servo so với động cơ bước là.
 Đắt tiền hơn
Không làm việc  tốt ở chế độ mạch điều khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi
Y êu cầu phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.
Bảo dưỡng tốn kém hơn, đặc biệt là động cơ DC servo
Hiện này đã có động cơ DC servo và AC servo. Động cơ DC servo ra đời trước và đã được sử
dụng rất rộng rãi. Nhưng sau rày với khả năng của việc sử dụng các Transistor với cường độ làm
việc lớn , các động cơ AC servo đã được chế tạo và được sử dụng ngày càng rộng rãi.

Hình 2.18. Động cơ servo nam châm vónh cửu
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



25

Hình 2.19. Hình cắt của động cơ Servo
2.6.5/ Hệ thống phản hồi

Các loại cơ cấu phản hồi
- Biến trở (potentionmeter)
- Đo góc quay (resolvers)
- Bộ mã hoá (Encoder)
- Máy phát tốc (Tachometers)
a. Biến trơ û(chiết áp): Có 2 loại cơ bản. Biến trở thẳng tuyến tính (linear) và biến trở góc
(Rotary). Nguyên lý hoạt động của chiết áp được mô tả như hình 2.20.











Hình 2.2
0
-Chiết áp
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



26

Chiết áp khá phổ biến vì giá thành rẽ, không cần các điều khiển xử lý tín hiệu đặc biệt. Nhưng
chúng bò giới hạn về độ chính xác, thường khoảng 1% và hao mòn cơ học.
b. Encoder
Encoder là cảm biến xác đònh góc xoay tín hiệu đầu ra là tính hiệu số. Theo cách nhận tính hiệu
ta có các encoder sau: quang học (optical), điện dung (capacitive), từ (magnetic), bán dẫn. Theo
nguyên lý xác đònh vò trí ta chia ra: Encoder tuyệt đối và Encoder gia số.

 Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder)
Encoder dạng Absolute có ngõ ra là tín hiệu được mã hoá nhò phân. Bên trong Encoder bao gồm
một dóa tròn bên trên có khắc các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ theo đường tròn đồng
tâm. Tuỳ theo độ phân giải của Encoder mà số đường tròn đồng tâm đó nhiều hay ít.
Xét trên một đường vạch tròn, một diode phát quang sẽ phát chùm tia đi xuyên qua các
vạch trong suốt và bò chặn lại ở những vạch tối. Bên kia mặt đóa, song song với diode phát là
một diode thu có nhiệm vụ như một cảm biến, ghi nhận các tín hiệu do diode phát đưa tới. Có
bao nhiêu đường vạch tròn thì có bấy nhiêu diode thu tín hiệu.
Các tín hiệu đọc được từ diode thu sẽ được đưa ra ngoài dưới dạng tín hiệu điện. Các tín hiệu
điện này sẽ có dạng mã nhò phân phản ảnh vò trí của trục quay Encoder. Thông thường để dễ
dàng trong chế tạo người ta mã hoá các vạch trong suốt và vạch tối theo mã Gray vì vậy để ứng
dụng được trong các hệ thống sử dụng mã Binary thì ta phải có chương trình chuyển đổi từ mã
Gray sang mã Binary. Một ưu điểm nưa của mã Gray là ở mỗi vò trí kế nhau thì chỉ có một bit
được thay đổi, do đó sai số ở ngõ ra chỉ có thể tối đa là một đơn vò. Còn ở mã Binary thì có thể
gây sai số lớn vì khi thay đổi vò trí thì có thể chỉ có một bit có trọng số cao được thay đổi còn các
bit trên hàng khác chưa kòp thay đổi.


H2.24.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Optical Absolute Encoder


May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC

27
Bảng 2.2. mã Gray


 Encoder loại Incremental:
- Encoder loại Incremental có ít kênh ngõ ra hơn loại Absolute, vì thế cấu tạo của nó đơn
giản hơn. Trên bề mặt dóa tròn bên trong Encoder có hai đường tròn đồng tâm. Mỗi
đường có các vạch trong suốt và các vạch tối xen kẽ nhau. Cũng như loại Absolute
Encoder, diode phát quang sẽ phát tín hiệu đi xuyên qua vạch trong suốt đến diode thu.
Hai diode thu này sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đưa ra ngoài.
- Vò trí các vạch trong suốt của hai đường lệch nhau một góc
0
90
và dựa vào góc lệch
pha giữa hai tín hiệu ra là sớm pha hay trễ pha mà ta xác đònh chiều quay là thuận hay
nghòch.
- Nguyên lý hoạt động của encoder như sau
- đường tính hiệu bên ngoài (outer track) dùng để xác đònh vò trí
- đường tính hiệu giữa (middle track) dùng xác đònh hướng quay
- đường tín hiệu trong (inner track) dùng xác đònh số vòng.
- Bộ đếm sẽ đếm số xung (cạnh lên hoặc xuống) để xác đònh vò trí.
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



28

Hình 2.23. Nguyên lý hoạt động của Incremental Encoder

Dạng xung ngõ ra :

















B
A
A

B
Quay theo chiều thuận
Quay theo chiều nghòch

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC

29
c. Resover
Là thiết bò tạo ra các tính hiệu điện theo hàm số vò trí của góc quay. Sơ đồ nguyên lý như
hình 2.26.

Hình 2.26. Nguyên lý hoạt động của Resolver
Stato bao gồm 2 cuộn dây, cuộn E1 và cuộn E2 đặt vuông góc nhau. Rôto gắn cuộn dây E3 được
cấp điện bằng hiệu điện thế biến đổi hình sin va quay tròn. Tín hiệu trong cuộn dây E3 bò cảm
ứng bởi tín hiệu trong cuộn dây E1và E2. Khi quay cuộn E3 sẽ gây lên sự khuếch đại tín hiệu
cảm ứng và biến thiên theo hàm số góc quay. Ứng với mỗi vò trí sẽ tạo nên một giá trò kết hợp
khác nhau giữa hiệu điện thê cuộn E1 và cuộn E2 như hình 2.27.

Hình 2.27.

điện áp ở cuộn E
1
là
1
sin( )
i
V V t
ω γ
= +
, cuộn E
2
là
2
cos( )
i
V V t

ω γ
= +
.
V
i
= hiệu điện thế vào
ω
= vận tốc góc
t = thời gian
γ
= dòch pha
Ta có thể xác đònh góc quay dựa vào từng cặp giá trò của V
E1
và V
E2
. đồng thời cũng có thể xác
đònh tốc độ quay dựa vào tần số của xung.
Tính hiệu ra của Resolver là tương tự, ta thøng phải biến thành tính hiệu số để xử lý.

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



30
d. Bộ đo vận tốc góc (Tachometer)
Bộ đo tốc độ góc quay đo lường vận tốc góc của trục quay. Ta có thể dùng phát tốc DC
(phát ta hiệu điện thế DC theo tốc độ quay) hoặc phát tốc AC(phát ra hiệu điện thế AC). Ngoài
ra ta còn dùng phát tốc xung (Frequency type tachometer,Kỹ thuật phổ biến là gắn nam châm
trên trục quay. Khi nam châm di chuyển qua lõi cảm biến cố đònh, dòng điện được sinh ra. Mỗi
vòng xoay của trục tạo ra một xung điện áp, xử lý tính hiệu xung này ta sẽ biết được tốc độ

quay) . Hình 2.28
















Hình 2.
28
– Đo vận tốc góc
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



31
2.7/ Chuyển động nội suy

2.7.1/ Phương thức di chuyển dao
có 2 phương thức di chuyển dao trong điều khiển số

+ Di chuyển điểm tới điểm (PTP)
+ Di chuyển theo biên dạng (Contour)

a. Di chuyển điểm tới điểm
Theo phương thức này, dao di chuyển theo các hành trình thẳng tới vò trí yêu cầu. Chuyển động
này được sử dụng để di chuyển nhanh - đònh vò.
Có 3 chế độ di chuyển PTP (hình 2.29õ):
+ Di chuyển hướng trục ( axial path )
Dao được di chuyển tuần tự theo các trục : theo phương X, sau đó theo phương Y, hoặc ngược
lại
Ưu điểm: hệ điều khiển đơn giản, di chuyển theo các trục độc lập
+ Di chuyển theo phương xiên 45
0
:
Dao di chuyển theo phương xiên 45
0
cho đến khi đạt được một trong hai thành phần tọa độ ( X
hoặc Y), sau đó di chuyển theo một trục để đạt được vò trí yêu cầu
+ Di chuyển trực tiếp(linear path):
Dao di chuyển theo hành trình ngắn nhất tới điểm đích.

Hình 2.29. Các phương pháp di chuyển PTP
b. Di chuyển theo biên dạng (contour)
Dao di chuyển theo biên dạng yêu cầu để thực hiện quy trình gia công. Biên dạng (contour)
bao gồm chuỗi các đường cong(curve), tùy thuộc vào hình dạng của các đường cong trong không
gian ta có thể phân ra đường cong 2D, 2.1/2D, 3D, 4D, 5D…Hình 2.30->2.33
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC

32

Hình 2.30. Hệ thống tạo biên dạng 2D

Hình 2.31. Hệ thống tạo biên dạng 2.1/2 D

Hình 2.32. Hệ thống tạo biên dạng 3 D
Chỉ tạo ra các đường cong trong mặt
phẳng xy, trục z được điều khiển độc
lập với xy
Có thể điều khiển đồng
thời theo hai trục bất kỳ để
tạo nên các đường cong
trong mặt xy, yz, zx,
phương còn lại thường là
phương tiến dao
Có thể điều khiển đồng
thời theo 3trục để tạo nên
các đường cong trong
không gian. Thường dùng
để gia công các bề mặt
phức tạp
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



33
Hình.2.33. Hệ thống tạo biên dạng 4 D
Các loại đường cong thường gặp trong chuyển động gia công CNC là:
Đường bậc 1 (linear) : đường thẳng

Đường bậc 2 (conic) : cung tròn, elip, parabol, hyperbol
Đường bậc 3 (cubic)
Các đường bậc cao hơn . Thực hiện: Các đường cong bậc cao được xấp xỉ bởi chuỗi phần tử
hình học cơ bản bởi 3 nhóm trên.
# Trong điều khiển số, các di chuyển cơ bản này được gọi là chuyển động nội suy.

2.7.2/ Chuyển động nội suy
+ Điều khiển số sử dụng 5 chế độ nội suy:
- Nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, nội suy đường xoắn, nội suy parabol, nội suy bậc 3
+ Bộ nội suy:
Là thiết bò điện tử ( đối với hệ NC), là phần mềm ( đối với hệ CNC) có các nhiệm vụ :
- Tìm ra vò trí trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trước trong một giới hạn
dung sai xác đònh trước
- Nội suy một cách thích hợp các yếu tố biên dạng đòi hỏi.
- Tốc độ đưa ra vò trí trung gian phải phù hợp với tốc độ chạy dao cho trước.
- Đi tới một cách chính xác các điểm kết thúc chương trình đã đưa ra trước trong chương
trình.
Hệ thống CNC thực hiện nội suy ở hai mức:
- Nội suy thô: xác đònh tọa độ các điểm đầu và điểm cuối của đoạn biên dạng.
- Nội suy tinh: thực hiện tiếp nội suy tuyến tính giữa các điểm trung gian này
Trong hầu hết các máy CNC thông thường chỉ sử dụng nội suy đường thẳng và nội suy vòng
tròn các dạng nội suy khác như parabol, hyperbol hay bậc cao hơn không thực hiện vì chúng
hầu như không có trong đòi hỏi thực tế. Với nội suy thẳng và nội suy vòng, có thể thực hiện
được những khả năng sau:
Nội suy thẳng theo 2 trong n trục
Nội suy thẳng theo n trong n trục
Nội suy vòng theo 2 trong n trục
Nội suy vòng theo 2 trong n trục đồng thời với nội suy thẳng theo trục vuông góc ( nội suy
đường xoắn ốc)
Ngoài 3 trục điều khiển x, y,z còn

thêm vào trục điều khiển góc quay
của bàn máy
May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



34
2.7.3/ Phương pháp nội suy:

Để xác đònh giá trò cần về vò trí trên các trục riêng lẻ, người ta ứng dụng các phương pháp nội
suy khác nhau.
Nếu phân loại theo thuật toán sử dụng, ta có thể phân bố nội suy theo 2 nhóm:
- Nhóm 1: các thiết bò làm việc theo nguyên tắc hàm đánh giá và bộ phân tích vi phân số
- Nhóm 2: các thiết bò làm việc theo nguyên tắc tích phân số
Nếu phân loại theo phương pháp thực hiện, có 2 loại:
- Sử dụng mạch cứng
- Sử dụng chương trình
a. Phương pháp nội suy đường thẳng (linear interpolation)
+ Khái niệm:
Dao được di chuyển từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình theo chuỗi đoạn thẳng. H.2.34
+ Thực hiện:
Nội suy đường thẳng theo 2 hay 3 trục rất thông dụng
+ Các thông số yêu cầu:
Tọa độ điểm đầu, tọa độ điểm cuối
Tốc độ di chuyển trên mỗi trục
+ Khả năng:
Về lí thuyết, nội suy đường thẳng có thể lập trình quỹ đạo cong bất kì, nhưng lượng dữ liệu
cần xử lí rất lớn. Sử dụng nội suy cung tròn, parabol, đường xoắn làm giảm đáng kể lượng dữ
liệu cần lập trình.

May CNC & Công Nghệ Gia Công Trên Máy CNC



35

Hình 2.34. Nội suy đường thẳng
Ví dụ: Nội suy từ điểm A đến điểm E
Sử dụng phương pháp “ Phân tích vi phân số” DDA ( Digital Differenttial Analyse)
Xét một dao cần chuyển động từ:
P
A
(điểm khởi xuất) đến P
E
(điểm kết thúc) theo một đường thẳng với một tốc độ chạy
dao
u xác đònh. (hình vẽ)


Gọi L: đoạn đường từ P
A
đến P
E
.
Vậy trong thời gian T = L/u các đoạn đường thành phần (x
E
-x
A
) và (y

E
-y
A
) phải được thực hiện.
Tọa độ vò trí các điểm trung gian được tính theo hàm thời gian:

Chia thời gian T thành các khoảng ∆t= T/N đủ nhỏ, phép tích phân cho phép thay bởi phép cộng
số: