(TIỂU LUẬN) hệ THỐNG cơ điện tử 2 đề tài NGHIÊN cứu máy CNC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ -  - HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: NGHIÊN CỨU MÁY CNC GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Lớp : 18CDT2 SVTH : Thái Văn Sang Nguyễn Hữu Tài Lương Duy Thạch Nguyễn Sinh Thuật Nguyễn Thanh Tri Nguyễn Ngọc Trường Trần Quang Tiến Đà Nẵng, 05/2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong thực tế sống việc sản xuất cải vật chất thay máy móc xu hướng phát tất yếu xã hội nhằm giải phóng sức lao động người Một hệ thống sản xuất tự động giúp sản phẩm có chất lượng cao, sản phẩm đồng đều, cho phép thay đổi kiểu dáng sản phẩm cách linh hoạt phù hợp với nhu cầu người điều tất yếu sống, đảm bảo mặt kinh tế thời gian chuyển đổi mẫu mã linh hoạt điều cấp thiết sản xuất công nghiệp đại Với mục đích tìm hiểu để dễ dàng tiếp cận với thiết bị tiên tiến Trong nội dung tập lớn môn học Hệ Thống Cơ Điện Tử nhóm tụi em thống chọn đề tài nghiên cứu máy CNC Do thời gian hoàn thành đồ án ngắn lĩnh vực mẻ hạn chế thân nên chắn bao cáo cịn có nhiều thiếu sót, kính mong thầy/cơ bạn đóng góp ý để dần hoàn thiện Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trần Xuân Tùy hướng dẫn, giúp đỡ chúng em tiến trình hồn thành đề tài Đà Nẵng, 05/2022 Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Máy CNC gì? CNC viết tắt Computerized Numerical Control, nghĩa điều khiển số máy tính Cơng nghệ CNC việc ứng dụng máy tính phần mềm máy tính vào việc điều khiển máy móc khí, việc giúp tăng độ xác rút ngắn thời gian hồn thành cơng việc 1.1.2 Lịch sử hình thành phát triển Trước đây, chi tiết máy khuôn mẫu phức tạp thường chia thành phần nhỏ, đơn giản Sau đó, chúng ghép nối lại với thành chi tiết hồn chỉnh phương pháp hàn, tán Việc gia cơng khơng đảm bảo độ xác cao, chi phí tốn Sau nhờ cơng nghệ chép hình gia công chi tiết phức tạp Tuy vậy, việc gia cơng cịn nhiều nhược điểm suất thấp với khó đảm bảo độ xác cao Vì vậy, việc áp dụng điều khiển số vào máy công cụ bước tiến nhảy vọt cơng nghệ gia cơng Nó đảm bảo độ xác cao, gia cơng chi tiết phức tạp Vào năm 80 kỉ 19, thẻ đục lỗ sử dụng khung cửi ngành dệt Trước đó, ngành cơng nghiệp dầu mỏ hóa chất sử dụng khái niệm để điều khiển trình Những mẫu đàn piano cổ sử dụng nguyên lý điều khiển kiểu NC Mẫu máy công cụ NC- Numerial Control viện công nghệ Massachusetts- Mỹ thiết kế chế tạo năm 1949 theo đơn đặt hàng Không lực Hoa kỳ, để sản xuất chi tiết phúc tạp xác máy bay Năm 1952, chế tạo thành công mẫu máy trục đến năm 1964 có 3500 chương trình NC sử dụng Tuy nhiên, điều khiển số dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, tiêu tốn nhiều lượng, kích thước lớn Khơng có hình giao diện nên việc điều khiển gặp khó khăn Khi cơng nghệ bán dẫn phát triển, việc ứng dụng công nghệ bán dẫn làm cho máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao Các băng đục lỗ thay băng đĩa từ Nhưng tính sử dụng máy NC chưa cải thiện Trang Sự xuất IC (1959), LSI (1965), vi xử lý ( 1974) tiến kỹ thuật vể lưu trữ xử làm thay đổi to lớn phát triển máy công cụ Các điều khiển máy cơng cụ tích hợp máy tính Việc thơng qua bàn phìm giao diện hình máy tính nên việc điều khiển dễ dàng Chúng ta có bước tiến từ ống chân khơng máy khí lặp lại tới cơng nghệ cao dịng điện tích hợp dày đặc Khả điều khiển tới phát sinh kích thước tạo hình mở rộng Ngày nay, vi xử lý điều khiển (CNC) có khả xử lý cao Nó đưa lệnh điều khiển, cất giữ phân tích chương trình giao diện với người sử dụng Đồng thời giám sát chất lượng sản phẩm, thay đổi dụng cụ cần thiết truyền thông với máy tính khác, robot việc tải gửi chương trình Những máy CNC phân tích vấn đề bên cảnh báo cho người sử dụng biết vấn đề nguy hiểm Sự khác lớn máy NC CNC khả điều khiển Máy NC khơng có khả phân tích, giám sát máy CNC HIện với việc ứng dụng Cad/Cam ( thiết kế sản xuất có trợ giúp máy tinh) việc thiết kế ,tính tốn kết cấu , mơ q trình gia cơng… trợ giúp nhều cho q trình thiết kế điều khiển Chính tính bật máy CNC mang lại nên chúng sử dụng rộng rãi toàn giới Ở nước ta, 10 năm qua Nhà nước đầu tư nhiều nhằm mục tiêu tạo thiết bị CNC 2.Lợi ích máy cơng cụ CNC 1.2.1 Tự động hóa sản xuất Máy CNC không quan trọng ngành khí mà cịn nhiều ngành khác may mặc, giày dép, điện tử v.v Bất máy CNC cải thiện trình độ tự động hóa doanh nghiệp: người vận hành ít, khơng cịn phải can thiệp vào hoạt động máy Sau nạp chương trình gia cơng, nhiều máy CNC tự động chạy liên tục kết thúc, giải phóng nhân lực cho cơng việc khác Thứ nữa, xảy hỏng hóc lỗi vận hành, thời gian gia cơng dự báo xác, người vận hành khơng địi hỏi phải có kỹ thao tác (chân tay) cao điều khiển máy công cụ truyền thống 1.2.2 Độ xác tính lặp lại cao sản phẩm Trang Các máy CNC hệ cho phép gia công sản phẩm có độ xác độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống làm Một chương trình gia cơng kiểm tra hiệu chỉnh, máy CNC đảm bảo cho “ra lò” hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng Đây yếu tố vô quan trọng sản xuất 1.2.3 Tính linh hoạt Chế tạo chi tiết máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy chương trình gia cơng Được kết nối với phần mềm CAD/CAM, công nghệ CNC trở nên vô linh hoạt giúp doanh nghiệp thích ứng với thay đổi nhanh chóng liên tục mẫu mã chủng loại sản phẩm khách hàng 3.Phạm vi ứng dụng Thuật ngữ CNC trỏ vào khái niệm mà học tập, đào tạo, nghiên cứu lĩnh vực Tự động hóa biết: Đó loại thiết bị điều khiển sử dụng máy gia công/chế biến, cho phép thực quy trình gia cơng/chế biến sở thơng số kích thước/hình dáng sản phẩm,chuyển sang thành Xuất phát từ ứng dụng ban đầu công nghệ chế tạo máy, chủ yếu gia công cắt gọt kim loại, CNC dùng nhiều loại máy thuộc lĩnh vực khác nhau: trải dài từ chế tạo máy tới ngành dệt may, điều khiển robot hay chế tạo thiết bị điện tử Từ dạng thiết bị NC (Numerical Control) đơn giản vi mạch Lôgic rời đầu thập kỉ 70 (của kỉ trước) tới CNC ngày sử dụng loại vi điều khiển với tính mạnh Trong nhiều ứng dụng,thậm chí ta khơng thể hình dung thiếu vắng CNC, đặc biệt công nghệ chế tạo máy, ngành công nghệ đẻ máy cái, phục vụ cho ngành cơng nghiệp khác Chính vậy, thật dễ hiểu – đất nước chậm phát triển – nỗ lực tìm đường để tiến tới thiết bị CNC riêng Sau số máy ứng cụ thể: Trang Hình 1.1: Máy phay CNC Hình 1.2: Máy tiện CNC Trang Hình 1.3: Máy khoan CNC 1.4.Quy trình gia cơng máy CNC Gia cơng CNC phương pháp gia cơng khí thơng dụng đóng vai trị quan trọng Đây phương pháp gia công kim loại sử dụng loại máy móc ứng dụng cơng nghệ đại CNC viết tắt cụm từ tiếng anh “computer numerical control” có nghĩa sử dụng cơng nghệ mang tính tự động hóa cao Nhằm đạt độ xác tính thẩm mỹ cao Trong q trình gia cơng CNC, loại máy móc sử dụng phổ biến : máy cắt inox Plasma, máy cắt sắt cnc plasma, máy phay CNC, máy đột dập CNC,… Các loại máy làm nhiệm vụ loại bỏ phần vật liệu thừa khỏi khối rắn Từ tạo chi tiết sản phẩm dựa mơ hình CAD CNC sản xuất thành phẩm có dung sai chặt chẽ tính chất vật liệu tốt Có khả hoạt động với độ lặp lại cao, giúp tối ưu chi phí sản xuất Gia công CNC thông thường phải tuân theo quy trình cụ thể Nó lập trình người có trình độ, am hiểu chun mơn máy CNC Sau lên thiết kế chi tiết hoàn thiện thực gia cơng CNC Quy trình gia công máy CNC thực theo bước cụ thể Quy trình gia cơng máy CNC thông thường thực theo bước sau đây: B1: Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết • Đọc hiểu vẽ chi tiết: Trước tiên bạn cần đọc thơng số hình dáng, độ xác, độ bóng vật liệu Trang • • • Đọc hiểu vẽ chi tiết: Trước tiên bạn cần đọc thơng số hình dáng, độ xác, độ bóng vật liệu Chọn tiến trình cơng nghệ hợp lý Lựa chọn loại dao xác định gia công cho bước B2: Thiết kế quỹ đạo cắt cho vật liệu • Lập quỹ đạo chuyển động dao thật chi tiết, xác hợp lý để đảm bảo cắt • Tính tốn tọa độ điểm chuyển tiếp quỹ đạo chuyển động dao Quỹ đạo chuyển động dao phay quỹ đạo chuyển động điểm tâm mặt đầu dao phay Trường hợp biên dạng phức tạp người lập trình lấy biên chi tiết để làm quỹ đạo chuyển động dao Tuy nhiên, phải hiệu chỉnh bán kính dao phay vị trí Khi chương trình hoạt động thị dao đến điểm chuyển tiếp biên cắt phôi cắt Để xác định vị trí đo dao, người vận hành sử dụng cấu đo dao sau lắp đặt • • B3: Lập chương trình điều khiển NC quy trình gia cơng CNC Đây bước quan trọng để sử dụng công nghệ gia công máy CNC Có hai phương pháp lập trình phổ biến là: Phương pháp lập trình thủ cơng phương pháp lập trình khơng có liên kết với máy tính, với phương pháp người lập trình tự biên soạn chương trình NC sở nhận dạng tọa độ chạy dao Khả lập trình thủ cơng yêu cầu người lập trình NC Bởi kỹ lập trình có người lập trình hiểu đọc chương trình Hoặc sửa đổi bị lỗi trình vận hành máy CNC Đa số phần mềm lập trình NC sản phẩm nhà sản xuất Khả lập trình phần mềm hạn chế Nó có khả lập trình cho đường cắt đơn giản Phương pháp lập trình tự động Đây phương pháp lập trình có hỗ trợ máy tính Phương pháp lập trình ngơn ngữ xử lý hình học phần mềm CAD/CAM.Phần mềm CAD/CAM sử dụng phổ biến có hiệu phương pháp lập trình tự động B4: Tiếp theo kiểm tra chương trình điều khiển NC Chương trình sau soạn thảo cần phải kiểm tra, hiệu chỉnh lại để đảm bảo xác Đây bước quan trọng trước tiến hành quy trình gia cơng máy CNC Có hai cách kiểm tra đơn giản sau: Trang • • Kiểm tra thủ cơng: Dị chương trình mắt thường vẽ chi tiết gia công tay Kiểm tra máy tính: Chương trình soạn thảo nhập vào phần mềm máy tính Dựa quỹ đạo chuyển động dao hình dáng chi tiết mà tiến hành sửa đổi chương trình hay dao cắt, cho phù hợp B5: Điều chỉnh máy CNC Đây cách làm cho máy CNC hiểu chi tiết gia công đặt đâu dụng cụ cắt có kích thước Muốn gia cơng xác vật liệu phải điều chỉnh phận như: Máy – Dao – Gá – Chi tiết cách xác Khi gia công chi tiết máy CNC, việc chuẩn bị cơng nghệ chương trình điều khiển thực bên máy CNC Khi nối kết nối phận Máy – Dao – Gá – Chi tiết phải tn theo trình tự khép kín Khi máy CNC có khả điều khiển q trình gia cơng theo chuẩn xác B6: Gia công chi tiết máy CNC Đây bước quan trọng đánh dấu sản phẩm đời Chương trình gia cơng đưa hình điều khiển để người kỹ thuật kiểm tra lại chương trình cách xác lần cuối trước sản xuất hàng loạt Đặc biệt phải kiểm tra đường chạy dao cắt thật kỹ để máy hoạt động B7: Đánh giá chất lượng quy trình gia cơng CNC sau hoàn thành Người vận hành máy CNC sau hoàn tất tự đánh giá kiểm tra chất lượng chuyển qua bên phận kiểm tra hàng Nếu hàng gia cơng xác đạt u cầu chuyển tiếp đến phận đóng hàng Nếu qua khâu kiểm tra hàng chưa đạt yêu cầu phải tiếp tục gia công CNC tinh ❖ Ba dạng chuyển động máy CNC Dạng Chạy nhanh (hay gọi định vị) Hầu tất máy CNC dùng lệnh G00 (hoặc G0) để thực chạy nhanh Trong lệnh phải có tọa độ đích chuyển động.Với lệnh chuyển động tuyến tính bàn (hoặc đầu dao) đạt giá trị tối đa có máy Chúng dùng để giảm thiểu thời gian chạy khơng tải (khơng cắt) q trình gia cơng Các ví dụ chuyển động nhanh định vị dao vào khỏi vị trí cắt, chạy tránh đồ kẹp chướng ngại khác hay nói chung, chuyển động khơng tải chương trình Các máy CNC đại đạt tốc độ chạy nhanh cao, ví dụ có máy tới 250m/ph! Vì vận hành máy cần cẩn trọng kiểm tra kỹ lưỡng lệnh nhanh Nếu không cố chẳng khác bạn lái xe đâm vào xe khác Rất may điều khiển CNC có chức giành kiểm sốt lệnh (làm chậm lại) giúp kiểm soát chuyển động tốt Trang Chuyển động thẳng Lệnh G01 (hoặc G1) dùng để xác định tốc độ cắt (ăn dao hay chạy bàn) theo đường thẳng (feed rate) Trên trung tâm gia công tốc độ cắt (lưu ý phân biệt với vận tốc cắt vận tốc dài mũi dao so với phôi) đo mm/phút (mm/min) inch/phút (in/min, IPM) Với trung tâm tiện, tốc độ cắt đo mm/vòng hay inch/vòng (mm/rev, in/rev) Chuyển động tròn Hai lệnh G dùng cho chuyển động tròn G02 chuyển động tròn thuận chiều kim đồng hồ (TCKĐH) G03 thực chuyển động tròn ngược chiệu kim đồng hồ (NCKĐH) Trong dòng lệnh này, giá trị sau R bán kính cung trịn Thay dùng ký hiệu bán kính R, số điều khiển CNC cũ, véc tơ hướng (ký hiệu bới I, J, K) cho biết vị trí tâm cung trịn 1.5 Truyền động máy CNC 1.5.1 Truyền động trục Để truyền động cho trục chính, người ta dùng động điện ba pha (AC) động điện chiều (DC) có tốc độ quay điều chỉnh được, số vịng quay đo vận tốc kế Nó tạo điện áp tương ứng với vận tốc quay Vận tốc quay thực hệ điểu khiển CNC so sánh với vận tốc định mức (cài đặt) điều chỉnh có sai lệch Hình 1.4: Cấu tạo trục CNC máy tiện Trang 10 Hình 4.6: Ứng dụng biến tần cho máy khí nén - Chế độ điều khiển cung cấp khí thơng thường theo phương thức đóng/cắt Chế độ kiểm sốt khơng khí đầu vào qua van cửa vào Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng máy nén vào trạng thái hoạt động không tải, áp suất đạt hạn dưới, van cửa vào mở máy nén vào trạng thái hoạt động có tải Cơng suất định mức motor chọn theo nhu cầu lớn thông thường thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động liên tục không tải làm tiêu tốn lượng lớn điện - Chế độ điều khiển tốc độ quay motor biến tần: lượng cung cấp khí cần đáp ứng đủ lượng khí tiêu dùng, hệ thống cung cấp khí đạt hiệu cao tiết kiệm điện Trang 42 Hình 4.7: Ứng dụng biến tần cho thiết bị nâng hạ Đối với cấu nâng hạ biến tần cần phải có hai đặc điểm sau: phải chọn loại biến tần có moment khởi động lớn tần số thấp loại biến tần thường moment thấp dùng cho cầu trục gây tượng trượt hay rớt tải, hai biến tần phải trang bị hệ thống xả hồi tiếp lưới, cấu nâng hạ đưa tải lên cao, sau hạ xuống thấp lúc động đóng vai trị máy phát làm tăng điện áp chiều biến tần khơng có xả trả điện áp lưới chắn biến tần báo lỗi khơng hoạt động - Hình 4.8: Ứng dụng biến tần cho máy cán kéo - Đối với máy ép phun truyền thống sử dụng bơm thủy lực cố định cơng suất thường tính điều kiện tải max, van điều chỉnh sử dụng để thay đổi lưu lượng áp suất tiêu thụ, tỉ lệ lớn lượng bị tiêu hao qua van dạng áp suất chênh lệch dịng tràn Vì lương tiêu hao vô công lớn Trang 43 - Nếu hệ thống điều khiển với biến tần tự động điều chỉnh tốc độ động bơm dầu theo yêu cầu tải thực tế (áp suất lưu lượng) phù hợp với giai đoạn lượng tiêu thụ đạt mức thấp 4.1.4 Lợi ích sử dụng động biến tần • Thay đổi tốc độ đảo chiều động quay Biến tần thiết bị thay đổi động nhanh chóng dễ dàng dịng khởi động động làm việc không 1.5 lần Nếu so sánh với dịng khởi động truyền thống biến tần làm việc hiệu Cách thay đổi tốc độ thiết bị tốt, ln mang tới lợi ích tuyệt vời cho người sử dụng Ngoài việc thay đổi tốc độ việc đảo chiều động biến tần thực với thao tác nhanh qua việc kết nối nguồn cho dòng điện chiều vào Rồi sau thay đổi dịng điện thành dòng điện xoay chiều giúp cho người dùng thấy ưu điểm mà biến tần đem lại Chính nhờ lợi ích mà doanh nghiệp đưa biến tần sử dụng ngành cơng nghiệp • Bảo vệ động cơ, giảm hao mịn khí Khi cho thiết bị biên tần giảm dòng khởi động làm cho thiết bị từ trình khởi động cao sang trình khởi động thấp giúp cho động tránh việc mang tải lớn Đã vậy, cịn giúp cho thiết bị tránh hư hỏng phần khí, phận bên trong, đồng thời giúp tăng cao tuổi thọ động Thế nên, người dùng cần phải lưu ý việc để giảm dòng khởi động hợp lý, giúp cho việc bạn sử dụng biến tần hiệu cơng việc • Tiết kiệm lượng Do biến tần thay đổi tốc độ khởi động cho động dễ dàng.Nên thiết bị có tính tiết kiệm lượng điện vô tốt Làm cho người dùng tránh tiê tốn nhiều việc chi trả chi phí sử dụng thiết bị Khi cho thiết bị biến tần hoạt động theo tốc độ cụ thể xác tải khơng cần chạy hết cơng suất Nhờ mà tính tiết kiệm điện tăng từ 20 tới 30% so vơi việc bạn sử dụng hệ thống khởi động truyền thống • Bảo vệ an tồn hệ thống điện Trang 44 Khi người dùng cho biến tần khởi động trực tiếp dịng khởi động thấp gấp nhiều lần dòng định mức sử dụng hệ thống khởi động truyền thống làm cho dòng khởi động tăng cao so với dòng định mức đưa biến tần vào hoạt động êm Đáp ứng nhiều cho nhu cầu lớn người dùng Khơng thế, nói cịn khơng làm cho biến bị sụt áp hoạt động thiết bị điện khác hệ thống điện Ngồi tải máy bơm nước, máy nén hay quạt,… hay ứng dụng khác cần phải điều khiển lưu lượng/ áp suất biến tần mau chóng ngừng động cho động chế độ khơng tải Nhờ mà vừa vừa tiết kiệm điện tiêu thụ cho người dùng mà cịn vừa giúp bảo vệ hệ thống điện cách an toàn giúp người dùng thiết bị biến tần tốt • Giám sát điều khiển an toàn Biến tần có khả giám sát tốt đồng thời làm cho hệ thống điện an tồn Khơng cịn giúp cho thiết bị điện khác làm việc song song với biến tần ổn định Không mà biến tần cịn giúp cho q trình sản xuất thiết bị doanh nghiệp tăng cao, đáp ứng nhu cầu lớn từ tay người tiêu dùng nên với tính giám sát, nhờ tích hợp hệ thống điều khiển nên việc giám sát quy trình hoạt động thiết bị điện khác trình làm việc dễ dàng Nhờ lợi ích mà người dùng sử dụng hiểu biến tần cho cơng việc Ngồi ra, cịn dựa vào lợi ích mà cải thiện điều chỉnh thiết bị biến tần tốt giúp công việc bạn đạt kết đáng mong đợi 4.1.5 Cách chọn biến tần cho động • Dựa vào nguồn công suất động Dựa vào nguồn động ta nên chọn biến tần có nguồn đầu phù hợp với nguồn cấp cho động Ví dụ: Đối với động pha sử dụng nguồn 380V ta có nên chọn biến tần có đầu pha 380V ( đầu vào biến tần pha pha ) Dựa theo công suất động cơ: ta thường lấy công suất động mức minimum nhân với hệ số an toàn cho phù hợp ( hệ số an toàn = 1.2 – 1.5) Ví dụ: Motor cơng suất 2.5kW ta nên chọn Biến tần tối thiểu 2.5 * 1.2 = 3kW Do biến tần khơng có cơng suất 3kW nên ta chọn loại 3.7kW Trang 45 • Dựa vào loại tải Máy biến tần tải nhẹ: Với ứng dụng bơm, quạt chọn dịng máy biến tần tải nhẹ Máy biến tần tải trung bình: Dùng cho loại máy ly tâm, máy cơng cụ, băng tải, bơm áp lực, Máy biến tần tải nặng: Dùng cho loại máy nén, cẩu trục, nâng hạ, máy ép, • Dựa vào đặc điểm vận hành Chế độ vận hành ngắn hạn: Chọn biến tần để điều khiển động tăng tốc, giảm tốc, đảo chiều quay liên tục, chạy, dừng, địi hỏi biến tần có khả chịu tải cao Các bạn lắp thêm điện trở xả để bảo vệ biến tần khỏi bị cháy Chế độ vận hành dài hạn: Dành cho động thường đạt tốc độ ổn định thời gian tương đối dài sau khởi động, chẳng hạn quạt, bơm, băng tải, • Cách chọn biến tần dựa vào dòng biến tần chuyên dụng Nhiều thương hiệu chế tạo dòng biến tần chuyên dụng thường dùng cho loại ứng dụng, chẳng hạn quạt, máy làm nhang hay thang máy Loại biến tần có đặc điểm dễ thấy tối ưu tính giá thành so với việc chọn sử dụng biến tần đa - Một số biến tần phổ biến nay: • Biến tần INVT • Biến tần Siemens Trang 46 • Biến tần Danfoss • Biến tần LS Trang 47 • Biến tần ABB 4.2 Điều khiển trục máy CNC 4.2.1 Trục máy CNC - Hệ thống điều khiển xác góc phần quay phần tĩnh động trục để tăng momen xoắn gia tốc nhanh - Động cho trục loại động cao tốc, hoạt động tần số cao Điều khiển loại động cần có điều khiển có khả tăng tốc, giảm tốc nhanh, Moment khởi động lớn Trang 48 Hình 4.9: Trục máy CNC 4.2.2 Điều khiển tốc độ trục với động KĐB pha - Động trục thường sử dụng loại động không đồng pha, loại động không đồng ba pha hay chọn để làm động trục loại động có dải công suất lớn từ vài trăm woat đến vài trăm kilowat, lý để chọn động không đồng ba pha giá thành rẻ nhiều so với động đồng công suất Trang 49 - Cơng thức tính tốc độ động cơ: - Trong đó: - • ω tốc độ roto động • f tần số dịng điện • n cố cặp cực • s hệ số trượt Do để điều chỉnh tốc độ động ta thay đổi tần số điện áp cấp vào động Phương pháp điểu chỉnh tốc độ tối ưu việc thay đổi số cặp cực động cấu tạo động khó thay đổi Hơn dùng phương pháp thay đổi tần số điện áp cấp vào động ta có để điều chỉnh vô cấp tốc độ động với điều chỉnh tần số biến tần Hình 4.10: Động KĐB pha với biến tần Hình 4.11: Điều khiển ĐCKĐB pha với biến tần Trang 50 - Biến tần thực biến đổi điện áp xoay chiều ba pha nguồn điện thành điện áp chiều nhờ chỉnh lưu cầu ba pha Nhờ nghịch lưu, điện áp chiều đổi thành điện áp xoay chiều ba pha theo phương pháp điều chế độ rộng xung Tín hiệu biến tần có dạng sin (nếu sử dụng biến tần dịng) có dạng xung vuông nối tiếp (nếu sử dụng biến tần áp), từ đưa tín hiệu điều chỉnh tốc độ động mong muốn Hình 4.12: Sơ đồ đấu dây 4.2.3 Điều khiển trục với động biến tần - Các động truyền động trục phổ biến động cảm ứng điều khiển biến tần Khơng tính tổng qt, mơ hình đề xuất phát triển dựa động cảm ứng Cơng suất gia tốc trục cao đáng kể so với trạng thái ổn định, mơ-men xoắn cần thiết để tăng tốc hệ thống trục lớn đáng kể so với mô-men xoắn cần thiết để giữ cho chạy Gia tốc trục bắt đầu vào thời điểm công suất bắt đầu tăng Tăng tốc trục kết Trang 51 thúc cơng suất đạt đến giá trị cao Sức mạnh gia tốc trục bao gồm hai phần • Phần sức mạnh trực tiếp để trì vịng quay trục chính, tương đương với cơng suất quay trục tốc độ quay trục định • Phần thứ hai thường quan trọng sức mạnh để vượt qua quán tính hệ thống truyền học ổ trục tăng tốc trục chính, tương đương với sản phẩm mơ -men tăng tốc tốc độ góc động trục Sức mạnh gia tốc trục PSA [W] thể là: ➢ Trong đó: - Psr cơng suất quay trục [W] - n tốc độ quay trục [r/ phút] - um tốc độ góc động trục [rad/ s] - Tsa mô -men tăng tốc tương đương hệ thống truyền động trục đề cập đến Trục động trục [N $ M] • Nó thể như: ➢ Trong Jsp thời điểm tương đương qn tính cho hệ thống truyền động trục đề cập đến trục động trục [kg $ m2] - • αM gia tốc góc động trục [RAD/S2] Giả sử tốc độ quay trục tăng từ N1 lên N2, thời gian gia tốc trục là: ➢ Trong đó: - TSA khoảng thời gian q trình gia tốc trục [S] - N1 tốc độ trục ban đầu trước tăng tốc [R/Min], Trang 52 • - N2 tốc độ trục cuối sau tăng tốc [R/Min], - A gia tốc góc trục [ rad/s2] Sau đó, ESA tiêu thụ lượng gia tốc trục là: ❖ Bao gồm tốc độ quay trục N tốc độ góc động trục UM, điều khiển biến tần trục Sau bao gồm khoảnh khắc quán tính JSP, gia tốc góc động trục AM gia tốc góc trục A, chức thiết kế học thông số điều khiển động hệ thống trục Tốc độ quay động trục NM [r/phút] công cụ máy CNC điều khiển cách điều chỉnh tần số đầu biến tần ➢ Trong đó: - F1 tần số điện điều khiển biến tần trục [Hz], - P số cặp cực động cơ, s trượt động - Giá trị trượt s thường nằm khoảng 0,01 đến 0,05, tùy thuộc vào tải động trục • Tải trọng động trục nhỏ, trục tăng tốc mà khơng có tải trọng • Tốc độ trục N xác định tốc độ động nhân với tỷ lệ ổ đĩa: ➢ Trong Ui tỷ lệ ổ đĩa chuỗi ổ I-th với trục động trục Trang 53 • Trong q trình gia tốc trục chính, tần số đầu biến tần trục tăng tuyến tính Tốc độ tăng tần số đầu biến tần xác định thời gian gia tốc thời gian cần thiết tần số đầu tăng từ Hz lên tần số tối đa, đưa bởi: ➢ Trong đó: - KA tốc độ tăng tần số đầu [Hz/s], - FM tần số tối đa biến tần [Hz], - TA thời gian gia tốc đặt trước biến tần trục [s] • Trong q trình gia tốc trục chính, tần sơ đầu biến tần f1 tính tốn sau ➢ Trong F11 tần số đầu biến tần tốc độ trục N1 [Hz], • T thời gian tăng tốc trục [S] Bây giờ, mối quan hệ tốc độ quay trục tham số thiết kế hệ thống trục tìm thấy từ phương trình • Tốc độ góc động trục tính là: • Gia tốc góc động trục tính tốn là: Trang 54 • Gia tốc góc trục tính tốn là: ➢ Trong đó: - JE qn tính rơto động trục [kg $ m2], - jm thời điểm quán tính tương đương cho hệ thống truyền học ổ trục gọi trục động trục [kg $ m2] ❖ Gia tốc trục giảm tốc trục hai q trình ngược lại Đối với công cụ máy CNC, việc giảm tốc trục điều khiển biến tần trục chính, tần số giảm để giảm tốc độ trục Năng lượng động học hệ thống trục chuyển đổi thành lượng điện phần lượng hấp thụ điện trở phanh trở lại lưới điện Kết là, giá trị âm tiêu thụ lượng hệ thống trục quan sát q trình giảm tốc trục Hình 4.13: Động với biến tần Trang 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 56 ... thành đề tài Đà Nẵng, 05 /20 22 Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Máy CNC gì? CNC viết tắt Computerized Numerical Control, nghĩa điều khiển số máy tính Cơng nghệ CNC. .. công cột đôi Là dạng đặc biệt máy phay đứng CNC Hình 2. 2: Máy phay giường CNC Trang 16 2. 4 Các phận máy tiện CNC Máy phay CNC với công nghệ CNC đại, điều khiển máy tính Khơng giúp tự động hóa... học Hệ Thống Cơ Điện Tử nhóm tụi em thống chọn đề tài nghiên cứu máy CNC Do thời gian hoàn thành đồ án ngắn lĩnh vực mẻ hạn chế thân nên chắn bao cáo cịn có nhiều thiếu sót, kính mong thầy/cơ