Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cụm trục chính truyền động bằng thủy lực cho máy tiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP BỘ Do quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng quản lý NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CỤM TRỤC CHÍNH TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC CHO MÁY TIỆN Mã số: B2016-DNA-28-TT Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Ngọc Hải Đà Nẵng, 11/ 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Do quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng quản lý NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CỤM TRỤC CHÍNH TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC CHO MÁY TIỆN Mã số: B2016-DNA-28-TT Xác nhận Cơ quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Đà Nẵng, 11/ 2019 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Họ tên Đơn vị công tác PGS TS Trần Xuân Tùy Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa ThS Nguyễn Tấn Minh Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa ThS Trần Minh Thơng Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa ThS Nguyễn Linh Giang Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa ThS Nguyễn Thƣợng Lý Công ty cổ phần xây lắp LVL ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH TT Tên đơn vị Họ tên ngƣời đại diện đơn vị Viện Cơng nghệ Cơ khí tự động hóa, trƣờng Đại ThS Trần Minh Thông học Bách khoa Xƣởng Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa ThS Trần Văn Tiến PTN truyền động điều khiển thủy khí, mơn Chế tạo máy, khoa Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa KS Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU 01 Chƣơng - TỔNG QUAN 04 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ TRUYỀN THỐNG 04 1.2 TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 04 1.3 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY LỰC 04 1.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 04 Chƣơng - THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỤM TRỤC CHÍNH 05 2.1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ TÍNH NĂNG CỦA CỤM TRỤC CHÍNH 05 2.1.1 Xây dựng nguyên lý 05 2.1.2 Thiết kế tính cụm trục truyền động thủy lực 06 2.2 NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỤM TRỤC CHÍNH KHI ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC BẰNG VAN TỶ LỆ 07 2.2.1 Thiết lập mơ hình tốn mơ tả tốn học cụm trục 07 2.2.2 Thiết lập hệ thống điều khiển tốc độ cụm trục 10 2.2.3 Khảo sát độ ổn định tốc độ cụm trục truyền động động thủy lực, điều khiển van tỷ lệ 11 2.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 13 Chƣơng - CHẾ TẠO CỤM TRỤC CHÍNH 14 3.1 XÂY DỰNG KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 14 3.1.1 Cụm trục 14 3.1.2 Cụm bàn dao 15 3.1.3 Ụ động 16 3.1.4 Ổ dao 17 3.1.5 Hệ thống điều khiển 17 3.2 CHẾ TẠO TRỤC CHÍNH VÀ LẶP RÁP MÁY 18 3.3 GIA CÔNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY 19 3.4 NGHIÊN CỨU ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG 19 3.5 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 21 KẾT LUẬN VÀ KẾT NGHỊ 22 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Kết khảo sát đáp ứng độ tốc độ trục 12 Bảng 3.1 Kết đo Rz với mẫu 1, 19 Bảng 3.2 Kết đo Rz với mẫu 4, 20 Bảng 3.3 Kết đo Rz với mẫu 7, 20 Bảng 3.4 Kết đo Rz với mẫu 10, 11 12 20 Bảng 3.5 Kết đo Rz với mẫu 13, 14 15 20 Bảng 3.6 Kết đo Rz với mẫu 16, 17 18 20 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý máy tiện 05 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thủy lực truyền động trục máy tiện 06 Hình 2.3 Mơ hình hệ thủy lực truyền động trục máy tiện08 Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc trục 08 Hình 2.5 Mơ hình thu gọn 08 Hình 2.6 Sơ đồ khối hệ mơ tả mối quan hệ tín hiệu hệ thống 10 Hình 2.7 Sơ đồ khối hệ thống điều PID tự điều chỉnh mờ 10 Hình 2.8 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 11 Hình 2.9 Đáp ứng lý thuyết thực nghiệm 12 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý trục với hệ truyền động 14 Hình 3.2 Kết cấu cụm trục 15 Hình 3.3 Kết cấu cụm trục X 15 Hình 3.4 Kết cấu cụm trục Z 16 Hình 3.5 Kết cấu cụm ụ động 16 Hình 3.6 Kết cấu cụm ổ dao 17 Hình 3.7 Sơ đồ mạch lắp ráp hệ thống điều khiển 18 Hình 3.20 Ảnh chụp máy chế tạo có trục truyền động thủy lực 18 Hình 3.9 Ảnh chụp chi tiết gia cơng (theo trình tự nhôm, đồng thép) 19 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNC: Computer Numerical Control NC: Numerical Control ĐKS: Điều khiển số HTĐK: Hệ thống điều khiển DNC: Directe Numerical Control CAD/CAM: Computer Aided Desgin/ Manufacturing FMS: Flexible Manufacturing System CIM: Computer Intergraded Manufacturing P: Proportional I: Integral D: Derivative PID: Proportional - Integral - Differencial E: Error Computer Aided BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Đơn vị : ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo cụm trục truyền động thủy lực cho máy tiện - Mã số: B2016-DNA-28-TT - Chủ nhiệm: TRẦN NGỌC HẢI - Cơ quan chủ trì: Quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: từ tháng 12/2016 đến tháng 12/2018 Mục tiêu: Chế tạo thành cơng cụm trục truyền động thủy lực, điều khiển vơ cấp cho máy tiện khoa Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa, ĐH Đà Nẵng Tính sáng tạo: Có ý nghĩa lớn việc ứng dụng hệ truyền động (truyền động thủy lực) cho trục máy cắt gọt kim loại nói chung trục máy tiện nói riêng nhằm đồng hóa với máy có chuyển động chạy dao xilanh thủy lực Kết nghiên cứu: Đã hoàn thành nội dung nghiên cứu thuyết minh đề tài, là: - Tổng quan vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu; - Thiết kế động học động lực học (nghiên cứu lựa chọn nguồn truyền động thiết kế động học máy, nghiên cứu động lực học cụm trục bố trí kết cấu máy); - Chế tạo máy lắp đặt máy (chế tạo cụm trục chính, cụm bàn dao, ụ động,….; - Lắp ráp mạch điều khiển, viết chƣơng trình điều khiển vận hành máy; Gia công thực nghiệm số chi tiết máy; Đánh giá chất lƣợng chi tiết gia cơng trục truyền động động thủy lực); - Hƣớng dẫn vận hành Sản phẩm: 5.1 Sản phẩm khoa học: - Tổ chức thành công Seminar KQNC cấp Khoa, cụ thể: Seminar 1: Mơ hình lý thuyết điều khiển tốc độ động khủy lực (24/05/2017); Seminar 2: Mơ hình thực nghiệm điều khiển tốc độ cụm trục công tác truyền động động thủy lực (26/09/2017); Seminar 3: Kết chế tạo máy tiện có trục truyền động thủy lực (19/12/2017) - Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy, Nguyễn Thƣợng Lý Nghiên cứu độ nhám bề mặt chi tiết gia công máy tiện trục truyền động động thủy lực Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHĐN, Số 11(120) 1, ISSN: 1859-1531, Từ->đến trang: 22- 26, 2017 - Trần Ngọc Hải, Lê Cung, Võ Nhƣ Thành Một số kết nghiên cứu, chế tạo máy tiện CNC có trục truyền động động thủy lực Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ V (VCME2018), Số ISBN: 978-604-67-1103,Từ->đến trang: 194202, Năm: 2018 5.2 Sản phẩm đào tạo: Đào tạo học viên cao học K31, với đề tài “Nghiên cứu độ nhám bề mặt gia cơng máy tiện CNC trục truyền động động thủy lực” 5.3 Sản phẩm ứng dụng: Cụm trục truyền động thủy lực điều khiển vô cấp máy tiện, gia công số chi tiết chuyên dụng Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: 6.1 Phương thức chuyển giao: Chuyển giao toàn thiết bị máy móc; 6.2 Khả áp dụng kết nghiên cứu: - Đối với lĩnh vực giáo dục đào tạo: Góp phần phục vụ cơng tác đào tạo nghiên cứu khoa học khoa Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa; - Đối với lĩnh vực khoa học cơng nghệ có liên quan: Góp phần ứng dụng hệ truyền động thủy lực vào trục máy cắt gọt kim loại; - Đối với phát triển kinh tế-xã hội: Nhằm chủ động thiết kế, chế tạo máy công cụ cắt gọt kim loại nƣớc; - Đối với tổ chức chủ trì sở ứng dụng kết nghiên cứu: Ứng dụng hiệu công tác đào tạo nghiên cứu khoa học khoa Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa Ngày 05 tháng 11 năm 2019 Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) cho cụm trục đƣợc thể hình 2.3, 2.4 nt 1(Ω1, n1) i MC J1 f1 i1 nt 1 n1 p 0(Ω0, n0)  C D0m J0 f0 Q, V1 Q, V2 Kn -F I Van tỷ lệ Bộ điều khiển PID mờ Bộ khuếch đại K V I E + u0 Hình 2.3 Mơ hình hệ thủy lực truyền động trục máy tiện Bộ truyền đai thang E Bộ điều khiển PID u0 I tự điều chỉnh mờ Q Van tỷ lệ Ω1 Cụm trục n1 máy tiện Ω0 Động thủy lực F nt Bộ truyền đai Tốc kế Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc trục n1 (Ω1, 1) ML p n0(Ω0, 0) J01 f01  D0m Q, V2 Hình 2.5 Mơ hình thu gọn C Q, V1 Các mơ tả toán học hệ thống: - Các giá trị thu gọn: J01 = J0 + J1 i f01 = f0 + (2.1) f1 i (2.2) Trong đó: J01 f01 giá trị thu gọn giá trị mơ men qn tính hệ số ma sát trục công tác trục rô to động thủy lực - Trên động thủy lực: Phƣơng trình cân mơ men trục rơ to động thủy lực: D0m p J 01 d dt f01 M0 (M0 M Ci ) (2.3) Phƣơng trình cân lƣu lƣợng: V1 V2 D0m dp p (c , D ) (2.4) m dt 2B - Lƣu lƣợng qua van tỷ lệ (tổn thất lƣu lƣợng van nhỏ Q Dm c nên bỏ qua tổn thất lƣu lƣợng van): Q = K VI (2.5) - Ngoài có quan hệ truyền: 30 Số vòng quay trục chính: n1 i n i Tỷ số truyền truyền đai thang: i MC  Mô men cắt: - Trên tốc kế: (2.6) n1 n0 (2.7) NC 30 .n1 F = Knnt = Knn1 {nt = n1; ( (2.8) nt n1 1) } (2.9) Tổng hợp từ phƣơng trình (2.1) đến phƣơng trình (2.9), ta có phƣơng trình Laplace (2.10) 10 D0m p(s) Q(s) J 01s Dm Q(s) f 01 (s) cs K V I(s); F M (s) (s) M (s) p (s) K n n1 (s); n1 (s) i M C (s); n t s 30 (2.10) (s); in1 s Sơ đồ khối hệ mô tả mối quan hệ tín hiệu hệ thống hình 2.6 Dm u0(s) E(s) Bộ điều khiển PID mờ I(s) Q(s) KV p(s) c.s   F(s) NC J 01.s  f 01 D0m MC(s) i2 Ω0(s) n1(s) 30s  M0(s) Kn Hình 2.6 Sơ đồ khối mơ tả mối quan hệ tín hiệu hệ thống 2.2.2 Thiết lập hệ thống điều khiển tốc độ cụm trục Cấu trúc điều khiển PID tự điều chỉnh mờ đƣợc thể hình 2.7 Trong đó, e sai số giá trị đặt tốc độ mong muốn với tốc độ đầu ra; e = de/dt đạo hàm sai số đơn vị thời gian e Fuzzy tuner e KP Set-point + KI KD PID Controller Output (ATACOHS) Sensor Hình 2.7 Sơ đồ khối hệ thống điều PID tự điều chỉnh mờ Phạm vi tham số điều khiển PID (KPmin, KPmax), (KImin, KImax), (KDmin, KDmax) đƣợc xác định qua thực nghiệm điều khiển PID cổ điển hệ thủy lực truyền động trục 11 Qua thực nghiệm phạm vi tham số là: KP(0.033, 0.153), KI(0, 0.0001) KD(0, 0.04) Do đó, chúng đƣợc hiệu chỉnh khoảng (0,1) nhƣ sau:  K P  K P K P  0.033  , K P  0.12K 'P  0.033 K P max  K P 0.153  0.033  K  K K   I Im in I K 'I   , K I  0.0001K 'I  K Im ax  K Im in 0.0001    K D  K D KD  ' ' KD   , K D  0.04K D  K D max  K D 0.04   K 'P  (2.11) Sơ đồ khối điều khiển hệ thống thể hình 2.8 Tốc kế Bộ Arduino (Mega 2560) Bộ DAC (4921) USB Máy vi tính Phần mềm Matlab, IDE software Cụm trục Bộ khuếch đại Động thủy lực Bộ truyền đai tháng Van tỷ lệ Bộ nguồn thủy lực Hình 2.8 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 2.2.3 Khảo sát độ ổn định tốc độ cụm trục truyền động thủy lực Trên hình 2.9 đồ thị đáp ứng độ điều khiển tốc độ trục đƣợc tổng hợp từ kết lý thuyết thực nghiệm Với giá trị điều khiển tốc độ cụm trục là: 300, 500, 700, 900 1100 (vòng/ph), kết khảo sát cụ thể tốc độ cài đặt, tốc độ đáp ứng, thời gian xác lập, độ vƣợt lố sai số hệ thống đƣợc tổng hợp 2.1 12 1200 1000 n1 (rpm) 800 600 400 200 -200 setpoint simulate experimentally 100 200 300 400 500 600 Time (number*0.01sec) 700 800 900 1000 Hình 2.9 Đáp ứng lý thuyết thực nghiệm Bảng 2.1 Kết khảo sát đáp ứng độ tốc độ trục Các giá trị khảo sát Tốc độ đặt (vòng/ ph) Phương thức khảo sát Lý thuyết 300 500 700 900 1100 Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Lý thuyết Thực nghiệm Độ vượ t lố (%) Thời gian trể (s) Thời gian xác lập (s) 300.1 0 2.53 Sai số cận (%) 1.5 300±10 0.02 2.63 3.3 3.6 500.2 0 2.54 1.5 500±10 0.02 1.87 700.2 0 2.53 1.5 700±10 0.01 3.16 3.5 900.4 0 2.54 1.5 900±10 0.01 2.96 2.2 2.2 1101 0 2.43 1.5 1100±10 0.01 3.32 1.9 2.6 Tốc độ thực (vòng/ph ) Sai số cận (%) 13 Qua kết thấy rằng: Kết khảo sát thực nghiệm điều khiển tốc độ cụm trục hồn tồn phù hợp với kết khảo sát lý thuyết (đƣợc thể qua đồ thị đáp ứng hình 2.9 cặp giá trị tƣơng ứng bảng 2.1), sai lệch giá trị tƣơng ứng nằm phạm vi 0.001 đến 0.036% Bộ tham số điều khiển K’P, K’I K’D tự động điều chỉnh hoạt động tốt, nghĩa phạm vi điều khiển tốc độ cụm trục từ 300 đến 1100 (vòng/ph) đảm bảo khơng có độ vƣợt lố, sai số xác lập nhỏ 5% theo tiêu chuẩn đánh chất lƣợng động lực học hệ thống (bảng 2.1) 2.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC Nội dung trình bày kết quả, cụ thể sau: Xây dựng sơ đồ nguyên lý máy tiện với cụm trục truyền động động thủy lực, điều khiển tốc độ trục van tỷ lệ Tính tốn, thiết kế tính kỹ thuật cụm trục chính, chọn phần tử truyền động hệ thống thủy lực Xây dựng mơ hình nghiên cứu động lực học cụm trục thiết lập phƣơng trình tốn học mơ tả hệ thống Chọn phần tử điều khiển điều khiển PID tự điều chỉnh mờ, thơng số điều khiển đƣợc tìm từ kết thực nghiệm Nghiên cứu độ ổn định tốc độ cụm trục lý thuyết thực nghiệm, kết thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với mơ hình lý thuyết đƣợc đề xuất Ngoài ra, xét đến yếu tố ảnh hƣởng nhiệt độ dầu đến độ ổn định tốc độ trục Với kết nghiên cứu sở để chế tạo, lắp ráp cụm trục máy tiện truyền động động thủy lực 14 Chƣơng 3: CHẾ TẠO CỤM TRỤC CHÍNH Trên sở tính kỹ thuật cụm trục đƣợc tính tốn chƣơng Xây dựng vẽ nguyên lý kết cấu cụm trục chính, nhằm để khơng phụ thuộc máy có sở đào tạo trình thực nghiệm nghiên cứu tơi chọn lắp đặt hồn thiện máy tiện với cụm bàn dao, cụm chóng tâm kết cấu khung máy 3.1 XÂY DỰNG KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1.1 Cụm trục Sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hình 3.1 nt nt i 1(Ω1, n1) i 1(Ω1, n1) MC MC p2 i2 = n1/n0 = i2 = n1/n0 = 0(Ω0, n0) Dm Mm p1 Q M Q Van tỷ lệ KA Bộ DAC Động điện 3pha 0(Ω0, n0) Mm pT0 Bộ biến tần Board mạch Mach3 VM4 Bộ Arduino Nguồn pha Board mạch Mach3 VM4 Dữ liệu Máy vi tính Máy vi tính Dữ liệu Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý trục với hệ truyền động Kết cấu cụm trục đƣợc thể hình 3.2 15 Hình 3.2 Kết cấu cụm trục 1a- Động thủy lực, 1b- Động điện pha; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Khớp nối trục; 4- Encoder; 5- Ổ bi; 6- Tốc kế; 7- Trục chính; 8- Nắp ổ; 9- Mâm cặp; 10Vòng phớt 3.1.2 Cụm bàn dao Số bƣớc vòng quay 200 bƣớc/vòng (1.80/bƣớc) Dòng lớn 1.6(A), tốc độ tiến dao đạt đƣợc v = 750 (mm/phút) Hình 3.3 Kết cấu cụm trục X 1- Khớp nối, 2- Bàn máy, 3- Ray trượt vuông, 4- Vít me bi, 5- Bích, 6- Động bước 16 Hình 3.4 Kết cấu cụm trục Z 1- Khớp nối, 2- Bàn máy, 3- Ray trượt vng, 4- Vít me bi, 5- Bích, 6- Động bước 3.1.3 Ụ động Ụ động đƣợc lắp sống trƣợt bi truyền động từ động bƣớc qua truyền vít me bi di trƣợt tự động điều khiển tay qua phần mềm tới vị trí Hình 3.5 Kết cấu cụm ụ động 1- Mũi chống tâm, 2- Ụ động, 3- Ray trượt vuông, 4- Nối trục, 5- Bích, 6- Động bước, 7- Ray trượt, 8- Vít me bi, 9- Đai ốc 17 3.1.4 Ổ dao Cụm ổ dao với vị trí mang dao, thay dao tự động: Hình 3.6 Kết cấu cụm ổ dao 1- Đầu khoan, 2- Mâm dao, 3- Thân hộp, 4- Trục, 5- Động bước, 6- Khớp nối 3.1.5 Hệ thống điều khiển Mạch Mach3 VM4 Việt Nam sản xuất mạch kết nối phần mềm điều khiển (Mach3Turn) máy tính phần tử điều khiển nhƣ khuếch đại điều khiển động bƣớc khuếch đại điều khiển van tỷ biến tần Ngồi có nhiệm vụ nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến cơng tắc hành trình đƣa phần mềm xử lý Trên bo Mach VM4 hổ trợ cổng có đầu analog (0 - 10V) phù hợp với điều khiển khuếch đại van tỷ lệ thủy lực biến tần cần điều khiển tốc độ spindle Sơ đồ mạch lắp ráp hệ thống đƣợc thể hình 3.7 18 Truc X Truc Z DRIVER TB6600 BOB MACH3 VM4 ? U dong Mam dao Hình 3.7 Sơ đồ mạch lắp ráp hệ thống điều khiển 1- Cảm biến hành trình, 2- Nhóm động bước, 3- Các Driver TB6600, 4- Đèn báo hiệu, 5- Bo mạch Mach3 VM4, 6- Các rơ le tín hiệu, 7- Trục biến tần Yaskawa V1000, 8- Cơng tắc điều khiển, 9- Rơ le khởi động, 10- Nguồn DC, 11- Lọc nguồn 3.2 CHẾ TẠO TRỤC CHÍNH VÀ LẶP RÁP MÁY Máy chế tạo hoàn chỉnh đƣợc thể ảnh chụp hình 3.8 Hình 3.8 Ảnh chụp máy chế tạo có trục truyền động thủy lực 19 3.3 GIA CÔNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY Giới hạn thực nghiệm là: - Các bề mặt gia công đƣợc chọn bề mặt điển hình; - Chọn chi tiết gia công với bề mặt gia công dùng đầu dao, dao tiện tiêu chuẩn hãng Mitshubishi; - Vật liệu gia công CT38, C45 kim loại màu (nhôm hợp kim, đồng hợp kim); Hệ tham chiếu trục động điện pha, điều khiển biến tần Ảnh chụp chi tiết gia cơng hình 3.9 Hình 3.9 Ảnh chụp chi tiết gia cơng (theo trình tự nhơm, đồng thép) 3.4 NGHIÊN CỨU ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG Trong giới hạn nghiên cứu khảo sát độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng với trục truyền động động thủy lực (bảng 3.1-3.3), kết so sánh với trục truyền động động pha (bảng 3.4- Bảng 3.1 Kết đo Rz với mẫu 1, Thông số gia cơng n1= 1200 (vòng/ph) S= 50(mm/phút) t=0.2(mm) Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 27.105 27.568 24.933 Mẫu Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 26.5353 5 20 Bảng 3.2 Kết đo Rz với mẫu 4, Thông số gia cơng Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 30.370 21.331 23.6 Mẫu n1= 1200 (vòng/ph) S= 55(mm/phút) t=0.2(mm) Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 25.1 5 Bảng 3.3 Kết đo Rz với mẫu 7, Thông số gia công n1= 1200 (vòng/ph) S= 60(mm/phút) t=0.2(mm) Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 21.385 21.427 22.8 Mẫu Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 21.8706 5 Bảng 3.4 Kết đo Rz với mẫu 10, 11 12 Thơng số gia cơng n1= 1200 (vòng/ph) S= 50(mm/phút) t=0.2(mm) Mẫu 10 11 12 Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 15.056 17.229 20.694 Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 17.65967 5 Bảng 3.5 Kết đo Rz với mẫu 13, 14 15 Thơng số gia cơng n1= 1200 (vòng/ph) S= 55(mm/phút) t=0.2(mm) Mẫu 13 14 15 Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 16.638 17.651 18.187 Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 17.492 5 Bảng 3.6 Kết đo Rz với mẫu 16, 17 18 Thông số gia cơng n1= 1200 (vòng/ph) S= 60(mm/phút) t=0.2(mm) Mẫu 16 17 18 Độ nhám bề mặt theo Rz (µm) 23.572 13.045 13.4 Giá trị trung bình Rz (µm) Cấp độ nhám 16.6723 5 21 3.5 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC - Với thơng số gia cơng n1=1200(vòng/ph), s=50(mm/ph) t=0.2(mm), ta thấy giá trị trung bình truyền động động thủy lực 17.6597(µm) thấp giá trị trung bình truyền động động điện pha 26.5353(µm) Giá trị hệ truyền động sai lệch 8.8756(µm) - Với thơng số gia cơng n1=1200(vòng/ph), s=55(mm/ph) t=0.2(mm), ta thấy giá trị trung bình truyền động động thủy lực 17.492(µm) thấp giá trị trung bình truyền động động điện pha 25.1(µm) Giá trị hệ truyền động sai lệch 7.608(µm) - Với thơng số gia cơng n1=1200(vòng/ph), s=60(mm/ph) t=0.2(mm), ta thấy giá trị trung bình truyền động động thủy lực 16.6723(µm) thấp giá trị trung bình truyền động động điện pha 21.8706(µm) Giá trị hệ truyền động sai lệch 5.1983(µm) Qua so sánh trên, sai lệnh độ nhám hệ truyền động nhỏ, kết đo độ nhám hoàn toàn phù hợp với sở lý thuyết Với kết cho thấy truyền động trục động thủy lực truyền động động điện pha tƣơng đƣơng Tuy nhiên, kết cấu động thủy lực nhỏ gọn hẳn động điện 3pha với công suất 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Xây dựng sơ đồ nguyên lý thiết kế tính cụm trục Nghiên cứu động lực học cụm trục truyền động động, điều khiển van tỷ lệ với kết nghiên cứu bao gồm, xây dựng mơ hình động lực học cụm trục chính, truyền từ động thủy lực đến cụm trục qua truyền đai thang, đồng thời thiết lập mơ hình tốn học mơ hình điều khiển PID tự điều chỉnh mờ Độ ổn định tốc độ cụm trục khảo sát lý thuyết thực nghiệm, kết thực nghiệm hồn tồn phù hợp với mơ hình lý thuyết Chế tạo cụm trục truyền động động thủy lực (trên có lắp thêm hệ truyền động động điện pha) lắp ráp cụm bàn máy, ụ dao, ụ động thành máy tiện hồn Ứng dụng bo mạch mach3 VM4 phần mềm Mach3turn Các chi tiết gia công với chƣơng trình gia cơng thiết lập Chất lƣợng bề mặt (độ nhám) chi tiết gia cơng trục truyền động động thủy lực đƣợc đo máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo Surftest SJ-310, kết so sánh với trục truyền động động pha với điều kiện chế độ gia công giống Với kết trên, thấy ứng dụng hệ truyền động điều khiển động thủy lực cho trục máy tiện vạn chun dụng, có số ƣu điểm bật kết cấu nhỏ gọn, điều khiển tốc độ trục vơ cấp với thao tác đơn giản mà khơng cần phải có hộp tốc độ ... thuyết truyền động điều khiển tự động hệ thống thủy lực nhằm ứng dụng để nghiên cứu động lực học cụm trục máy tiện truyền động động thủy lực 5 Chƣơng 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC... trục chính, truyền động động thủy lực qua truyền đai thang, điều khiển động thủy lực van tỷ lệ Kết nghiên cứu bao gồm, xây dựng mơ hình động lực học cụm trục chính, truyền từ động thủy lực đến cụm. .. độ cụm trục máy truyền động động thủy lực; - Thiết kế tính kỹ thuật cụm trục chính, chế tạo cụm trục máy; - Lắp ráp cụm bàn dao, ụ động, ụ dao vận hành; - Gia công số chi tiết máy NỘI DUNG NGHIÊN