Tính toán thông số điều khiển động họ và mô phỏng quá trình gia ông trên máy phay cnc 5 trụ psk kiểu trự giao tíh hợp modul quay bc

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- HỒNG THỊ LOANTÍNH TỐN THƠNG SỐ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG HỌC VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH GIA CƠNG TRÊN MÁY PHAY CNC 5 TRỤC PSK KIỂU TRỰC GI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HỒNG THỊ LOAN TÍNH TỐN THƠNG SỐ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG HỌC VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC TRỤC PSK KIỂU TRỰC GIAO TÍCH HỢP MO DUL QUAY BC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Hà Nội – Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131953641000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - HOÀNG THỊ LOAN TÍNH TỐN THƠNG SỐ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG HỌC VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH GIA CƠNG TRÊN MÁY PHAY CNC TRỤC PSK KIỂU TRỰC GIAO TÍCH HỢP MO DUL QUAY BC Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Hồng Thái Hà Nội – Năm 2013 Luận văn Thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết thực nghiệm nghiên cứu luận văn hoàn toàn thực tế khách quan Những kết tương tự chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tác giả luận văn Hoàng Thị Loan Học viên: Hoàng Thị Loan i Luận văn Thạc sỹ LỜI CM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn thày TS Nguyễn Hồng Thái – Trung tâm đào tạo nghiên cứu phát triển cơng nghệ CNC (BK-CNC), Viện Cơ Khí, Đại học Bách Khoa Hà nội tạo điều kiện, hướng dẫn giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu viết luận văn hồn tất thủ tục bảo vệ luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn thày cô Viện Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà nội cung cấp cho kiến thức cần thiết suốt thời gian tơi học q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn thày cô trường Cao đẳng Công nghiệp Nam Định bạn đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ, đóng góp ý kiến để hoàn thành luận văn Tác giả luận văn Hoàng Thị Loan Học viên: Hoàng Thị Loan ii Luận văn Thạc sỹ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC NHIỀU TRỤC KIỂU PSK VÀ GIA CÔNG BỀ MẶT PHỨC TẠP 1.1 Tổng quan máy phay CNC nhiều trục kiểu PSK 1.1.1 Lịch sử phát triển máy CNC nhiều trục có cấu trúc ĐHSS kết hợp với CĐH 1.1.2 Rơ bốt song song có cấu trúc trực giao 1.2 Tổng quan gia công bề mặt phức tạp 1.2.1 Các chi tiết có bề mặt phức tạp 1.2.2 Đường dụng cụ gia công bề mặt phức tạp 10 1.2.3 Hình dáng đường dụng cụ phương tiến cắt 13 1.2.4 Hiện tượng va chạm q trình gia cơng 15 1.2.5 Các loại dao gia công bề mặt phức tạp không gian 17 1.2.6 Kiểu đường dụng cụ phủ lên bề mặt gia công 18 1.3 Thuật toán sinh quỹ đạo điểm tạo hình CCi 18 1.3.1 Quy luật xoáy ốc 19 1.3.2 Quy luật song song cách 21 1.3.3 Quy luật Ziczac 23 1.4 Tính đường dụng cụ định hướng dụng cụ 25 1.5 Lập trình Matlab 2009 tính đường dụng cụ 28 1.6 Kết luận 32 Học viên: Hoàng Thị Loan iii Luận văn Thạc sỹ Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG HỌC MÁY PHAY CNC TRỤC KIỂU PSK 33 2.1 Mô tả cấu trúc máy 33 2.2 Đặt hệ trục tọa độ 34 2.3 Các kí hiệu 34 2.4 Nguyên tắc điều khiển 35 2.5 Phương trình động học 35 Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 51 3.1 Cơ sở thiết kế 51 3.2 Thiết kế modul RBSS 51 3.3 Thiết kế modul modul quay BC 56 3.4 Tổng thể máy 57 Chương MƠ PHỎNG Q TRÌNH GIA CƠNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 58 TRÊN MÁY CNC TRỤC 58 4.1 Giao diện phần mềm mô 58 4.2 Mô gia công số bề mặt 59 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHO 65 PHỤC LỤC 68 Học viên: Hoàng Thị Loan iv Luận văn Thạc sỹ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Nội dung, ý nghĩa ( ) : Quỹ tích điểm CLi (đường dụng cụ) CAD : Computer Aided Design CA : Computer Aided Manufacturing CĐH : Chuỗi động hở CNC : Computer Numerical Control CLi : Điểm định vị dụng cụ đường dụng cụ (  ) hệ tọa độ HP T :Điểm định vị đường dụng cụ M CL dmax : Giới hạn trượt lớn khớp trượt dẫn động dmin : Giới hạn trượt nhỏ khớp trượt dẫn động Bmax : Giới hạn quay lớn khớp quay B Bmin : Giới hạn quay nhỏ khớp quay B H0 : Hệ tọa độ gốc máy cố định HB : Hệ tọa độ đặt tâm bàn máy HP : Hệ tọa độ gốc phôi HRB : Hệ tọa độ cố định tâm ORB PSK : Parallel Serial Kinematic P : Véc tơ đơn vị hướng trục dụng cụ tạo điểm CLi (  ) xét tdi hệ tọa độ HP T  di : Véc tơ đơn vị hướng trục dụng cụ đầu trục Học viên: Hồng Thị Loan v Luận văn Thạc sỹ DANH MỤC CÁC BNG Bảng 4.1: Trích ngang sở liệu đường dụng cụ kiểu hình tia với dao phay ngón đầu cầu với gia công mặt cầu cho dạng tham số APT 60 Bảng 4.2: Trích ngang sở liệu đường dụng cụ kiểu đường xoắn ốc với dao phay ngón đầu cầu gia công mặt yên ngựa cho dạng tham số APT 61 Bảng 4.3: Trích ngang sở liệu đường dụng cụ kiểu xoắn ốc song song với dao phay ngón đầu cầu gia cơng mặt xoắn vít cho dạng tham số APT 62 Bảng 4.4: Trích ngang sở liệu đường dụng cụ kiểu hình tia với dao phay ngón đầu cầu gia cơng mặt xoắn vít cho dạng tham số APT 63 Học viên: Hoàng Thị Loan vi Luận văn Thạc sỹ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các mẫu máy CNC trục có cấu trúc ĐHSS Hình 1.2 Các mẫu máy CNC trục có cấu trúc kiểu PSK Hình 1.3 RBSS kiểu trực giao Isoglide Hình 1.4 RBSS kiểu trực giao Orthoglide Hình 1.5 Đường dụng cụ trục gia cơng cánh tua bin Hình 1.6 Các chi tiết có bề mặt phức tạp Hình 1.7 Đường dụng cụ gia công chi tiết phức tạp Hình 1.8 Gia cơng mặt phẳng dao phay nghón đầu máy trục 10 Hình 1.9 Các bề mặt cong trơn 11 Hình 1.10 Gia cơng bề mặt máy phay nhiều trục 11 Hình 1.11 So sánh gia cơng mặt trụ dao phay ngón đầu máy trục trục 12 Hình 1.12 Gia cơng bề mặt cong có véc tơ pháp tuyến xoắn theo quỹ đạo tạo hình 12 Hình 1.13 Gia cơng mặt xoắn dao phay ngón đầu dao đầu cầu 13 Hình 1.14 Ba dạng đường phổ biến đường dụng cụ 13 Hình 1.15 Đường dụng cụ song song 14 Hình 1.16 Đường dụng cụ theo kiểu zigzag 14 Hình 1.17 Đường dụng cụ mặt vá 15 Hình 1.18 Hướng tiến dao gia cơng nhiều trục 15 Hình 1.19 Va chạm dụng cụ phần chi tiết lại 16 Hình 1.20 Va chạm dao phận máy 16 Hình 1.21 Tránh va chạm dao phần khác chi tiết gia cơng 17 Hình 1.22 Các loại dao phay ngón gia cơng bề mặt phức tạp 17 Hình 1.23 Kiểu dáng đường dụng cụ 18 Hình 1.24 Quy luật xoắn ốc song song 20 Hình 1.25 Quy luật xoắn ốc song song cách 22 Hình 1.26 Quy luật zigzag 24 Học viên: Hồng Thị Loan vii Luận văn Thạc sỹ Hình 1.27 Sơ đồ tính đường dụng cụ gia cơng bề mặt khơng gian dao đầu cầu 26 Hình 1.28 Biểu đồ phụ thuộc vận tốc cắt, góc nghiêng, vận tốc trục dao đầu cầu với R = 10 mm 27 Hình 1.29 Sơ đồ khối tính đường dụng cụ định hướng dụng cụ 28 Hình 1.30 Giao diện modul phần mềm tính đường dụng cụ 29 Hình 1.31 Bề mặt cánh mỏng khơng gian 30 Hình 1.32 Đường dụng cụ đẳng tham số theo quy luật Ziczac với gia số 30 u = 0.02, v = 0.02, có góc nghiêng dụng cụ  =  góc lật dụng cụ  =  30 Hình 1.33 Trường véc tơ định hướng trục dụng cụ 31 Hình 1.34 Bề mặt tham số bậc 31 Hình 1.35 Trường véc tơ định hướng trục dụng cụ gia cơng bề mặt bậc 32 Hình 2.1 Kiểu máy nghiên cứu 33 Hình 2.2 Các loại dao phay ngón 34 Hình 2.3 Các phép quay định hướng 37 Hình 2.4 Modul RBSS 39 Hình 2.5 Xét mặt phẳng XoOZo 40 Hình 2.6 Xét mặt phẳng Y0OZ0 41 Hình 2.7 Xét mặt phẳng YoOZo 42 Hình 2.8 Nhánh tạo chuyển động tính tiến theo trục x 44 Hình 2.9 Nhánh tạo chuyển động tịnh tiến theo trục y 45 Hình 2.10 Nhánh tạo chuyển động tịnh tiến theo trục z 46 Hình 2.11 Giải thuật xác định thông số điều khiển 49 Hình 3.1 Đế máy 51 Hình 3.2 Bàn máy 52 Hình 3.3 Khung máy 53 Hình 3.4 Cụm dẫn động 54 Hình 3.5 Tay biên 54 Hình 3.6 Cụm hình bình hành 55 Hình 3.7 Cụm cánh tay cẳng tay 55 Học viên: Hoàng Thị Loan viii