TỔNG QUAN về hệ THỐNG điều KHIỂN CNC

I.

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) 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

yB
0

45

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.

yA
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
0
mặt côn có góc 45 .
XA


Điều khiển đường được sử dụng trong trường hợp gia công chi tiết hình trụ hoặc ở máy
y
phay biên dạng song song với trục
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 nàzy có khả năng thực hiện các chuyển
động của dụng cụ cắt theo bề mặt gia công .Thông qua chức
năng G trong chương trình có thể chuyển xtừ mặt X-Y sang
X- Z

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


d. Điều khiển 4D và 5D

Bề mặt gia công
Dụng cụ

Nhóm Sinh viên thực hiện:
Nhóm 2

-3-

Lớp: Cơ điện tử
K45


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


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


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


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.