Đang tải... (xem toàn văn)
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,có thể nói một trong những tiêu chí đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức tự độnghoá trong quá trình sản xuất mà trước hết là năng suất và chất lượng sản phẩm.
báo cáo thực tập tôt nghiệp LI NểI U Trong s nghip cụng nghip hoỏ, hin i hoỏ t nc,cú th núi mt trong nhng tiờu chớ ỏnh giỏ s phỏt trin ca mi quc gia l mc t nghoỏ trong quỏ trỡnh sn xut m trc ht l nng sut v cht lng sn phm. S phỏt trin nhanh cu mỏy tớnh in t, cụng ngh thụng tin v nhng thnh tu ca lý thuyt iu khin t ng ó lm c s v h tr cho s phỏt trin ca nghnh t ng hoỏ. Nc ta, mc dự l mth ang phỏt trin, nhng nm gn õy cựng vi s ũi hi ca sn xut cng nh s hi nhp vo nn kinh t th gii thỡ vic ỏp dng cỏc tin b khoa hc k thut v c bit l ng dng t ng hoỏ trong cỏc nghnh sn xut ó cú bc phỏt trin mi. Ngy nay t ng hoỏ ang c ng dng rng rói trong cỏc ngnh sn xut . mt trong nhng ng dng ca nú l sa dng mỏy cụng c CNC. Trong quỏ trinh thc tp chỳng em ó c lm quen vi mt dng CNC ú l mỏy phay CNC CYBER-MILL. Nh c s giỳp ca cỏc thy cụ trong b mụn c bit l thy Nguyn Mnh Tin v Thy H Tt Thng m chỳng em ó phn nao nm bt c nhng kin thc v CNC. Do thi gian cú hn v kin thc cũn hn ch nờn nhng iu chỳng em ó lm c s cú rt nhiu thiu sút. Rt mong c s gúp ý ca cỏc thy cụ v cỏc bn. Sinh viờn : Bựi Vn Vit - 1 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp PHẦN I TỔNG QUAN CNC 1.1. KHÁI NIỆN MÁY CNC CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng máy tính Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã được lập trình sẳn để gia công các chi tiết. Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công, Máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy, Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nà. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ. Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính. 1.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN CNC Đặc điểm của các động cơ truyền động Truyền động chính: Động cơ chính thường dùng động cơ dòng một chiều hoặc dòng điện xoay chiều. Truyền động chạy dao: Động cơ dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều với bộ vitme/đai ốc/ bi cho từng trục, chạy dao độc lập X, Y, Z. Thường sử dụng động cơ dòng một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá trình gia tốc và quá trình phanh hãm, mômen quán tính nhỏ, độ chính xác điều chỉnh cao cho những đoạn đường chuyển chính xác. Bộ víme/đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không có khe hở khi truyền với tốc độ cao. Để có thể dịch chuyển chính xác trên các biên dạng, các trục truyền dẫn không được phép có khe hở và cũng không được phép có - 2 - báo cáo thực tập tôt nghiệp hiu ng stick-slip(hin tng trt lựi do lc cn ma sỏt). B vớtme/ ai c/ bi l gii phỏp k thut m bo c yờu cu ú. Phng thc tỏc dng ca vớtme/ ai c/ bi: Cỏc viờn bi nm trong rónh vớtme v ai c m bo truyn lc ớt ma sỏt t trc vớtme qua ai c vo bn mỏy. nh hai na ai c lp theo chiu di gia chỳng cú vũng cỏch, cú th iu chnh kh khe h theo hai chiu i ngc. Trong mt s gii phỏp kt cu nõng cao ca b truyn ny, bc nõng ca rónh vớt trờn trc v trờn ai c cú giỏ tr khỏc nhau. Vic dn bi hi rónh c thc hin nh cỏc rónh dn hng b trớ bờn trong hoc cỏc ng dn hi bi bao ngoi trc. Truyn dn chy dao khụng khe h trờn cỏc mỏy phay CNC cho phộp ct theo chu k phay thun m vn ờm. 1.3. H TO S DNG TRONG MY CNC 1.3.1 h to vuụng gúc Cỏc im m dao ct i ti trong khi gia cụng c xỏc nh trong mt chng trỡnh. mụ t v trớ ca cỏc im ny trong vựng lm vic, ta dựng mt h to . Nú bao gm ba trc vuụng gc vi nhau cng ct nhau ti im 0. Trong h to ny cú cỏc trc X, Y, v Z. Vi mt h trc to ba trc, bt k im no cng c xỏc nh thụng qua cỏc to ca nú. H to mỏy do nh ch to mỏy xỏc inh, thụng thng nú khụng th b thay i. Trc X l trc chớnh trong mt phng nh v. Trờn mỏy phay nú nm song song vi bn mỏy(bn kp chi tit). Trc Y l trc th hai trong mt phng nh v. Nú nm trờn mt np mỏy v vuụng gúc vi bn mỏy. Trc Z luụn luụn trựng vi trc truyn ng chớnh. Trc ny c nh ch to xỏc nh. Chiu dng ca trc Z chy t chi tit hng n dao ct. iu ú cú - 3 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi tiết. Để xác định nhanh chiều của các trục, dùng luật bàn tay phải: ta đặt ngón giữa của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ theo chiều trục X và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều Y. Hệ toạ độ cơ bản đựơc gắn liền với chi tiết. Bởi vậy khi ta lập trình ta phải luôn luôn xuất phát từ chổ xác định chi tiết đứng yên còn dao cắt thì chuyển động. Điều đó có nghĩa là : Khi cắt phay, rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhưng để đơn giản cho việc lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứng yên còn dao cắt thì dịch chuyển. Ta gọi đó là chuyển động tương đối của dao cụ. Để mô tả đường dịch chuyển dao(các dữ liệu toạ độ) trên một số máy CNC có cả hai khả năng. 1.3.1.1 Dùng toạ độ Đề các. Khi dùng dữ liệu toạ độ Đề các, ta đưa ra các khoảng cách đo song song với các trục từ một điểm tới một điểm khác. Các khoảng cách theo chiều dương của trục có kèm theo dấu dương(+) phía trước. Các khoảng cách theo chiều âm của trục có kèm theo dấu âm(-) phía trước. Các số đo có thể đưa ra theo hai phương thức: Đo tuyệt đối : - 4 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp Với các số đo tuyệt đối, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ một điểm cố định trong vùng làm việc. Nghĩa là trong mỗi chuyển động đều xác định, dao cắt phải dịch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệt đối. Đo theo kích thước : Với các số đo theo chuỗi kích thước, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ mỗi điểm dừng lại của dao cắt sau một vệt cắt. Nghĩa là trong mỗi chuyến đều đưa ra số liệu dao cần được dịch chuyển tiếp một lượng là bao nhiêu nữa theo từng trục toạ độ. 1.3.1.2 Dùng toạ độ cực Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ toạ độ cực, ta đưa ra vị trí của một điểm không qua khoảng cách và góc so với một trục cơ sở Các toạ độ cực chỉ có thể đo trên mặt phẳng chính. Trong phạm vi của một hệ toạ độ cực có ba mặt phẳng chính. Từ ba trục X, Y và Z của hệ thống sẽ có ba bề mặt kẹp, đó là : mặt X/Y; mặt X/Z và mặt Y/Z 1.3.2 Những điểm quan trọng trong một hệ toạ độ Điểm chuẩn của máy M: là điểm gốc M của hệ toạ độ máy Điểm W chi tiết: là điểm gốc 0 của hệ toạ độ chi tiết, nó đựoc giữ cố định cho một chi tiết. Điểm chuẩn của dao P: là điểm gôc của hệ toạ độ gắn trên dao cắt. Điểm 0 lập trình: là điểm gốc 0, từ đó xác định các dữ liệu cập nhập trong một chương trình. Điểm này có thể thay đổi thông qua lệnh chuyển điểm 0. 1.4. QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ Khi gia công trên các máy CNC người ta có thể chia các hệ trục toạ độ thành 3 loại: hệ trục toạ đọ máy, hệ trục toạ độ chi tiết và hệ trục toạ độ của dao. - 5 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp Từ hệ trục toạ độ của máy có điểm gốc M ta có thể biểu diễn được hệ toạ độ của chi tiết và hệ toạ độ của dao bằng các phép dịch chuyển tịnh tiến hay các phép quay. Nhờ đó ta có thể xác định đựơc vị trị của điểm trên chi tiết cần gia công cũng như vị trị dao để gia công chi tiết. 1.5. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC. Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình, .v.v… Do đó các dạng điều khiển của máy cũng được chia ra thành: điều khiển điểm- điểm, điều khiển theo đường thẳng và điều khiển theo biên dạng. a) điều khiển điểm-điểm: dùng gia công cắc lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa và cắt ren. ở đây chi tiết gia công được gá cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình. Khi đạt tới đích dao bắt đầu gia công. truờng hợp này quỹ đạo của chuyển động dao là không quan trọng, điều quan trọng là vị trí gia công đạt đến phải chính xác. b) Điều khiển theo đường thẳng. Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển khi gia công dụng cụ cắt thực hiện lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó. Khi thực hiện gia công các chuyển động theo các trục toạ độ là độc lập không có quan hệ rằng buộc nào với trục khác. c) Điều khiển biên dạng. Điều khiển theo biên dạng cho phép chạy trên nhiều trục cùng một lúc. Trong trường hợp này cả hai trục để tạo ra một dạng vừa có phần thẳng vừa có phần cong. ở đây theo các trục có quan hệ hàm số ràng buộc với nhau. - 6 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp PHẦN II GIỚI THIỆU CNC CYBER-MILL CYBER- MILL là máy phay CNC phục vụ cho việc thí nghiệm có mô hình như sau: Các bộ phận Truyền động: Động cơ một chiều có mang dao phay đường kính dao 3mm. Chuyển động ăn dao: Chuyển động ăn dao được thực hiện nhờ ba động cơ bước hoạt động độc lập nhau mỗi động cơ loại nguồn 2A-5V và bộ Vitme/ đaiốc. Mỗi động cơ bước thực hiện điều khiển chuyển động theo một trục nhất định trong hệ toạ độ Đề các(X,Y,Z). Bộ truyền động được sử dụng là Vitme/đai ốc. Chiều dài Vít me trục Z là 210 mm. Chiều dài Vitme trục X là 380 mm. - 7 - báo cáo thực tập tôt nghiệp Chiu di Vitme trc Y l 210 mm. Khong cỏch cỏc rng trờn Vitme l 3mm/rng rng mi rng l 1mm. ng kớnh Vitme la 12mm. Khụng gian lm vic : 20x40( mm x mm). u Vitme c ni vi trc ca ng c bc thc hin bin i chuyn ng quay trũn ca ng c bc thnh chuyn ng thng ca vt mang chi tit. u cũn li ca Vitme c gỏ vo khung . gia ca Vitme c gỏ vo aic bin i chuyn ng quay thnh chuyn ng tnh tin. Tớnh toỏn chuyn ng: ng c bc cú s bc 200 bc/ vũng. Do ú thc hin chuyn ng mt khong L theo mt trc no ú ca vt mang chi tit thỡ s vũng quay phi thc hin s l L/3. Khi ú s xung cõn cp cho ng c bc s l 200 .L/3. Vic tớnh toỏn iu khin chuyn ng ng c bc s c thc hin bng mỏy tớn. Vic thc hin iu khin chuyn ng ca ng c bc c thit k nh phn IV di õy. - 8 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp PHẦN III ĐỘNG CƠ BƯỚC I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC 1. Khái quát về động cơ bước Các hệ truyền động rời rạc thường được thực hiện nhờ động cơ chấp hành đặc biệt gọi là động cơ bước. Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto và có khả năng cố định rôto vào những vị trí cần thiết. Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của tôto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato(phần ứng) của động cơ bước thì rôto(phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì rôto sẽ quay liên tục.(Thực chất là chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc). Về cấu tạo, động cơ bước có thể coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Trong khi động cơ một chiều không tiếp xúc có rôto thường là một nam châm vĩnh cửu(số đôi cực 2p=2) và cần có cảm biến vị trí rôto thì động cơ bước có rôto dạng cực lồi gồm nhiều răng cách đều cấu thành các cặp nam châm N-S xen kẽ nhau để tạo ra số cặp cực 2p lớn hơn và không cần phải có bộ cảm biến vị trí rôto. Động cơ bước vì từ trường quay không liên tục do các xung điện cấp vào rời rạc nên rôto quay theo các bước. - 9 - báo cáo thực tập tôt nghiệp Cng ging nh ng c ng b gim tc cụng sut nh, ng c bc cú cỏc bi dõy to thnh cỏc pha trờn stato, ng thi trờn c rụto v stato u cú cỏc rng to thnh cỏc cp cc v cỏc nam chõm in. Nhng ng c ng b gim tc cú cỏc cun kớch thớch v cn phi cú dũng in kớch thớch khi ng, cũn ng c bc khụng cn yu t ny. Mt khỏc Cú th cúi ng c bc l linh kin s m ú cỏc thụng tin s hoỏ ó thit lp s c chuyn thnh chuyn ng quay theo tng bc. ng c bc s thc hin trung thnh cỏc lnh ó s hoỏ ny mỏy tớnh yờu cu Mụ hỡnh s hoỏ ng c bc. 2. Nguyờn lý hot ng. Rụ to ng c bc khụng cú cun dõy khi ng m nú c khi ng bng phng phỏp tn s. Rụto ca ng c bc cú th c kớch thớch(rụto tớch cc) hoc khụng c kớch thớch(rụto th ng). Xung in ỏp cp cho m cun dõy stato cú th l xung mt cc hoc xung 2 cc Chuyn mch in t cú th cung cp in ỏp iu khin cho cỏc cun dõy stato theo tng cun dõy riờng l hoc theo tng nhúm cỏc cun dõy. Tr s v chiu ca lc in t tng F ca ng c v do ú v trớ ca rụto trong khụng gian hon ton ph thuc vo phng phỏp cung cp in cho cỏc cun dõy. - 10 - [...]... có thể sử dụng riêng cho đồng cơ một chiều, còn L297 có thể sử dụng cho bất kỳ tầng công suất nào kể cả linh kiện rời Đối với động cơ lưỡng cực có dòng điện pha không quá 2A thì nên sử dụng L297 đồng bộ với L298; nếu dòng điện dưới 1A thì tốt hơn hết là sử dụng L293E khi dòng điện lớn hơn thì sử dụng bóng bán dẫn công suất hoặc cặp Đalinhtơn Vi mạch L297 được chế tạo bỡi hãng SGS bằng công nghệ I 2L... L298N, SGS đã sử dụng công nghệ cấy ion ở điện áp và dòng điện cao nên cho phép nó có công suất hiệu dụng đến 160W(46V/2A) Vi mạch cần một nguồn 5V riêng biệt để giảm công suất tiêu tán và cho phép nối thẳng với L297 hoặc các tín hiệu logic điều khiển khác 3 Thiết lập thứ tự điều khiển pha Trái tim trên sơ đồ của vi mạch L297 là khối biến đổi (TRANSLATOR) Nó tạo ra thứ tự điều khiển pha cho chế độ nửa... cấm bộ công suất cấp điện cho động cơ khi hệ thống khởi động 6 Điều khiển dòng tải - 29 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp Vi mạch L97 điều khiển dòng tải bằng bộ chopper PWM Một bộ cho 1 pha của động cơ lưỡng cực hoặc là một bộ cho cặp cuộn dây của động cơ đơn cực(4 pha) Mỗi bộ chopper được cấu tạo từ một mạch so sánh, mạch lật trạng thái(flipflop) và một điện trở cảm biến dòng ở bên ngoài Bộ dao động chung... được bằng L297 cộng 4 cụm công xuất mắc theo kiểu Đalingtơn Vi mạch điều khiển động cơ bước L297 trước hết sử dụng cùng với cầu công xuất L298 hoặc L293E trong các ứng dụng điều khiển động cơ bước L297 nhận tín hiệu điều khiển từ hệ thống điều khiển, thường là chip vi xử lý trung tâm và tạo ra tất cả các dạng xung điều khiển cho tầng công suất Hơn thế nữa, nó bao hàm hai bộ chopper điều khiển độ rộng... khoảng từ 0,45 0÷150 tuỳ theo mục đích sử dụng Trong đó thông dụng nhất trên thị trường hiện nay là loại động cơ có góc bước 1,80 Xét về cấu tạo, động cơ bước có ba loại chính: - Động cơ bước có rôto được kích thích(có dây quấn kích thích hoặc kích thích bằng nam châm vĩnh cửu) - Động cơ bước có rôto không kích thích (động cơ kiểu cảm ứng và động cơ kiểu phản kháng) - Động cơ bước kiểu hỗn hợp, kết hợp cả... ngắt bởi INH1 Dòng điện dư chạy qua D2 và D3 ỨNG DỤNG PHẦN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG L297 VÀ L298 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC LƯỠNG CỰC : Mạch điều khiển động cơ bước bao gồm : - L297 điều khiển mạch cầu L297 - L298 mạch cầu công suất kép cung cấp tín hiệu cho các điều khiển động cơ bước Sơ đồ mạch như sau: sơ đồ đấu nối L297 và L298 để điều khiển động cơ bước lưỡng cực với dòng điện cực đại 2A... chung trong chip cung cấp xung tần số chopper cho cả hai bộ chopper Trong mỗi bộ chopper như vậy(xem hình vẽ), mạch flip-flop được Set bởi mỗi xung từ bộ dao động, cho phép tín hiệu ra để dòng điện tăng dần Khi dòng điện tăng, điện áp trên điện trở cảm cũng tăng Khi điến áp này đạt đến giá trị V ref thì flip-flop Reset, cấm đầu ra cho đến khi có xung tiếp theo từ bộ dao động Tín hiệu ra của mạch điện này... điện cho pha nay PHẦN IV GIỚI THIỆU VI MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC L297 VÀ L298 1 Vi mạch điểu khiển động cơ bước L297 Hãng sản xuất: SGS- THOMSON Microelectronics Vi mạch L297 tích hợp tắt cả các mạch điện tử cần thiết để điều khiển động cơ bước lưỡng cực và đơn cực Sử dụng cùng với mạch cầu công suất kép như L298 tạo ra một bộ ghép nối hoàn chỉnh giữa bộ vi xử lý và động cơ kiễu lưỡng cực Động cơ... Mạch điện sử dụng thêm mạch cầu ngoài cung cấp tín hiều cho các cuộn dây của mạch điều khiển sử dung 8 điốt tác động nhanh Mạch điện sủ dụng các điện trở RS1 và RS2 có chức năng là điện trở cảm biến dòng điện Khi dòng điện lớn chạy qua RS sinh ra điện áp lớn hơn điện Vref thì flip-flop bên trong L297 sẽ Reset, cấm đầu ra cho đến khi có xung tiế theo từ bộ dao động Bộ dao động RC cấp xung cho flip-flop... trên stato(số pha); n1: hệ số, n1 =1 ứng với điều khiển đối xứng; n2=2 ứng với điều khiển khôngđối xứng; n2: hệ số, n2=1 điều khiển bằng xung 1 cực; n2=2 điều khiển bằng xugn 2 cực Bước quay của rôto trong không gian là α=3600/K 3 Mômen đồng bộ và trạng thái ổn định của động cơ bước Biểu thức mômen đồng bộ tĩnh của động cơ bước khác với biểu thức mômen đồng bộ của động cơ đồng bộ thường có cùng cấu trúc . hoc xung 2 cc Chuyn mch in t c th cung cp in ỏp iu khin cho c c cun d y stato theo tng cun d y ri ng l hoc theo tng nh m c c cun d y. Tr s v chiu ca. ó c lm quen vi mt dng CNC ú l m y phay CNC CYBER- MILL. Nh c s giỳp ca c c thy c trong b m n c bit l thy Nguyn Mnh Tin v Thy H Tt Thng m ch ng em ó
