Đang tải...

Công nghệ cơ khí Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị CNC ở Việt Nam

Thảo luận trong 'Cơ khí chế tạo' bắt đầu bởi hochoi, 29/7/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. hochoi
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    16/7/09
    Số km:
    2,544
    Được đổ xăng:
    111
    Mã lực:
    401
    Xăng dự trữ:
    719 lít xăng
    [​IMG] Điều Khiển Tự Động
    [​IMG]

    Nhiều hệ thống thiết bị Laser được chế tạo theo kiểu module (hình 7), cho phép người sử dụng linh hoạt lựa chọn cấu hình thích hợp với đòi hỏi gia công riêng của mình.

    Nhiệm vụ của CNC lúc này chủ yếu là:

    - Điều khiển chuyển động của phôi dạng tấm (hình 8). Đó là các chuyển động theo 2 trục XY mà ta đã biết trong các máy phay, máy tiện. Khi cần cắt theo quỹ đạo ta sẽ cần đến các khả năng nội suy, khả năng điều khiển chính xác tốc độ của CNC, phụ thuộc vào công suất nguồn Laser và bề dày vật cần cắt.

    - Trong những trường hợp không gian điều khiển chuyển động của tấm phôi bị hạn chế, ta có thể dùng nguyên tắc dẫn tia Laser như ở hình 9, có độ linh hoạt cao và giữ cố định khoảng cách từ nguồn tới thấu kính hội tụ tia.

    [​IMG]
    Hình 1: Máy đột dập có khả năng cắt tia Laser

    [​IMG]
    Hình 2: Nguyên lý CNC điều khiển robot Laser với ưu điểm khoảng cách từ nguồn tới phôi cắt là cố định và luôn bảo đảm bậc tự do của chuyển động cắt.


    Ta có thể tìm thấy điều khiển CNC trong các ứng dụng của Laser như sau:

    - Hàn xung (104-106W/cm2) các chi tiết cơ khí chính xác bằng các kim loại khác nhau với chiều dày ngấm sâu tới 2mm và điểm có Ø 1mm. Hàn các mối trên thép dày tới 20mm với các nguồn Laser CO2 có công suất lớn tới 20kW.

    - Cắt (106-109W/cm2) các tấm hợp kim có sắt tới 6mm, hoặc vật liệu nhựa dày tới 40mm. Nguồn thường có công suất 50-1000W.

    - Khắc, vạch (106-109W/cm2) lên bề mặt kim loại. Ta hay gặp trong các thiết bị khắc chữ trên thân, nhãn máy, điều khiển bằng CNC.

    - Khoan (106-109W/cm2) bằng xung Laser đối với mọi loại vật liệu. Lỗ khoan có Ø 10-500µm và chiều sâu gấp tới 10 lần đường kính lỗ. Hay gặp trong chế tạo đồng hồ đeo tay hay dụng cụ đo chính xác.

    - Phay (caving): có kết cấu giống máy phay thường, tuy nhiên được thiết kế nhằm đáp ứng đòi hỏi động học lớn. Đầu tia Laser có thể quay được trong phạm vi ±90o.

    Máy mài: Thường hay gặp dưới dạng máy mài phẳng, mài tròn, mài tạo Form, tạo Profil, mài dụng cụ hay mài theo quỹ đạo. Mặc dù dụng cụ gia công trong loại máy này đều là phiến đá mài quay tròn, chúng có kết cấu khác nhau hết sức phong phú.

    [​IMG]
    Hình 3: Ví dụ về một hệ thống chuyên gia công mài

    Về nguyên tắc, các loại điều khiển thông dụng của máy tiện hay phay không sử dụng được cho máy mài vì các đòi hỏi thường khắc nghiệt hơn như sau:

    - Độ chính xác cao hơn đối với độ phân giải đo và lập trình, có thể tới 0,1µm hoặc cao hơn

    - Dải tốc độ của chuyển động tịnh tiến lớn hơn nhiều, trong khoảng 0,02mm/min – 60m/min.

    - Khả năng CNC điều khiển sửa đá mài bằng dụng cụ kim cương. Tự động hiệu chỉnh tốc độ trục chính và chuyển động của phôi, hiệu chỉnh sai số sau khi sửa đá.

    - Dễ dàng gọi thực hiện các chương trình con, các chu kì mài lặp lại.

    Các loại máy gia công khác: Như máy cuốn ống, máy dập, máy gia công tia lửa điện, máy gia công tia nước, cũng có thể được điều khiển rất thuận lợi nhờ CNC.

    Các loại máy đặc biệt: Như máy lắp ráp linh kiện, khoan mạch in, máy gia công gỗ, máy cắt dùng gas, máy cưa, máy cán trong nhà máy cán thép, hay các loại máy gia công các vật liệu phi kim loại.

    Hexapod (Robot song song): là loại máy có cấu trúc khác hẳn so với máy gia công thông thường (hình 11). Hexapod có một hệ thống trục chuyển động không trên cơ sở hệ các tọa độ vuông góc. Hexapod điều khiển CNC có thể đạt được độ chính xác chuyển động như các máy 5 trục, nhưng có ưu điểm là các thanh dẫn động chỉ chịu kéo-nén, không chịu các lực uốn. Do đặc điểm động học riêng biệt, Hexapod đòi hỏi CNC phải có khả năng tính toán nhanh hơn nhiều mới có thể đáp ứng được các nhu cầu nội suy quỹ đạo.

    [​IMG]
    Hình 5: Hexapod với các trục chuyển động không theo các tọa độ vuông góc

    Qua một loạt ví dụ vừa nêu, ta dễ dàng thấy được khả năng và vai trò của CNC đối với nhiều ứng dụng quan trọng của thực tiễn công nghiệp. Điều cũng rất dễ dàng thấy là các ứng dụng đó vô cùng đa dạng, thậm chí rất khác nhau. Vậy đâu là điểm chung của kỹ thuật điều khiển trong tất cả các ứng dụng ấy? Chắc chắn phải có những đòi hỏi chung về kỹ thuật điều khiển, mà khi thỏa mãn các đòi hỏi ấy mới dẫn đến kết quả là một dạng thiết bị điều khiển được ta gọi là CNC? Có thể diễn đạt lại câu hỏi: Vậy hệ thống thiết bị CNC là loại thiết bị gì, và bao gồm những phần tử như thế nào?

    Các phần tử làm nên điều khiển CNC

    Một cách trực giác, các ví dụ đã nêu cho chúng ta thấy ngay hai phần chính làm nên hệ thống thiết bị CNC:

    - Trước hết là phần thiết bị công nghệ: Đó là máy gia công cắt gọt kim loại (khoan, tiện, phay…), trung tâm gia công, đột dập, gia công tia Laser, tia lửa điện, Hexapod, thiết bị của công nghiệp nhẹ, công nghiệp điện tử… Còn có thế nêu thêm rất nhiều ví dụ khác nữa.

    - Phần thiết bị điều khiển: Trước hết có khả năng đáp ứng những đòi hỏi điều khiển chung của các thiết bị công nghệ mà ta gọi là thiết bị điều khiển CNC. Ngoài ra, điều khiển CNC còn có thể đáp ứng những đòi hỏi mang đặc thù riêng của từng loại thiết bị công nghệ, dẫn đến dạng CNC chuyên dụng.

    Cũng từ nhận thức trực giác trên, ta có thể chỉ ra ngay đòi hỏi chung đối với phần thiết bị điều khiển: Đó là khả năng điều khiển và khả năng thực hiện các chuyển động với độ chính xác mà thiết bị công nghệ cần thiết.

    - Khả năng điều khiển được đáp ứng bởi bộ điều khiển CNC

    - Khả năng thực hiện chính xác các chuyển động được đáp ứng bởi hệ thống truyền động Servo.

    Ví dụ về một máy gia công cơ khí điều khiển CNC ở hình 12 sẽ làm sáng tỏ thêm những điều vừa diễn giải.

    [​IMG]
    Hình 6: Nguyên lý của máy gia công cơ khí có điều khiển CNC

    Sau đây ta sẽ lần lượt phân tích kỹ hơn nhiệm vụ của từng hệ thống con đó. Để đơn giản, ta hãy bắt đầu từ hệ thống truyền động, được coi là cơ chế chấp hành trong phần thiết bị điều khiển của hệ thống máy CNC.

    Hệ thống truyền động là phần thiết bị có nhiệm vụ tạo nên chuyển động của các trục CNC và trục chính. Nếu trục chính chỉ có nhiệm vụ tạo chuyển động quay tròn của dụng cụ cắt (tốc độ quay thường khá cao để bảo đảm chất lượng bề mặt gia công), thì trục CNC có nhiệm vụ tạo chuyển động của phôi theo một trong hai loại chuyển động:

    - Chuyển động tịnh tiến (CĐTT) của các trục XYZ (hình 13). Việc phối hợp CĐTT theo 3 trục sẽ giúp tạo nên các quỹ đạo gia công tùy ý. CĐTT có thể được thực hiện:

    + Gián tiếp: Nhờ một động cơ quay tròn, kết hợp với một trục vít để chuyển thành CĐTT.

    + Trực tiếp: Nhờ một động cơ tuyến tính. Khi sử dụng loại động cơ này ta không còn cần đến cơ chế trục vít.

    - Chuyển động quay tròn (CĐQT) xung quanh trục X, hoặc Y, hoặc Z. Nhằm tạo khả năng xoay nghiêng phôi, cho phép thao tác gia công từ mọi phía.

    [​IMG]
    Hình 7: Tạo CĐTT cho một máy gia công 2 trục đơn giản

    Dù có nhiệm vụ tạo chuyển động cho trục chính hay trục CNC, hệ thống truyền động Servo luôn bắt buộc phải có đủ 3 thành phần như sau:

    - Động cơ điện: Loại quay tròn hay tuyến tính

    - Thiết bị điều khiển động cơ: tùy theo loại động cơ mà thiết bị này có thể là một biến tần, hay bộ băm xung DC-DC, hay bộ chuyển mạch bước.

    - Thiết bị đo tốc độ quay, tốc độ CĐTT, hay đo góc, đo vị trí.
    Nguồn: dieukhientudong.com
     
  2. 819909
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    21/11/09
    Số km:
    21
    Được đổ xăng:
    0
    Mã lực:
    1
    Xăng dự trữ:
    114 lít xăng
    VN chắc lâu lâu mí làm được
     

Chia sẻ trang này