Nghiên cứu thiết kế và chế tạo bàn hai trục XY điều khiển CNC

Trình bày tổng quan về máy điều khiển số và máy phay CNC. Tính toán thiết kế máy phay CNC phục vụ dạy học, chế tạo mạch điều khiển và tích hợp phần mềm Trình bày tổng quan về máy điều khiển số và máy phay CNC. Tính toán thiết kế máy phay CNC phục vụ dạy học, chế tạo mạch điều khiển và tích hợp phần mềm Trình bày tổng quan về máy điều khiển số và máy phay CNC. Tính toán thiết kế máy phay CNC phục vụ dạy học, chế tạo mạch điều khiển và tích hợp phần mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ HƯƠNG GIANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BÀN HAI TRỤC XY ĐIỀU KHIỂN CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ HƯƠNG GIANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BÀN HAI TRỤC XY ĐIỀU KHIỂN CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN NGỌC DOANH H Ni, 2010 Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy LI CAM OAN Luận văn thạc sỹ " Nghiên cứu thiết kế chế tạo bàn hai trục XY iu khin CNC ", hoàn thành tác giả Vũ Thị Hương Giang, học viên lớp Cao học Chế tạo máy, khoá 2008-2010, khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Tất số liệu nghiên cứu trung thực chưa công bố công trình khác Hà nội, ngy 30 tháng 10 năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Thị Hương Giang Vũ Thị Hương Giang Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy Lời cảm ơn Em xin trân trọng cảm ơn thầy TS Nguyễn Trọng Doanh đà tạo điều kiện, hướng dẫn giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu viết luận văn Em xin cảm ơn thày, cô giáo Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Viện Cơ Khí trường ĐHBK Hà Nội cung cấp cho em kiến thức cần thiết suốt thời gian học tập trình thực luận văn Em xin cảm ơn thày, cô trường Đại học Sao Đỏ bạn đồng nghiệp đà tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian hoàn thành luận văn toàn khóa học Tác giả luận văn Vũ Thị Hương Giang Vũ Thị Hương Giang Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy Môc lôc Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Các khái niệm định nghĩa máy điều khiển số 1.1.1 Điều khiển số NC 1.1.2 Thơng tin hình học 1.1.3 Thông tin công nghệ 1.1.4 Máy công cụ điều khiển theo chương trình số 1.2 Quá trình phát triển, trình độ cơng nghệ gia cơng điều khiển theo chương trình số 1.2.1 Qúa trình phát triển 9 1.2.2 Trình độ 10 1.3 Chức cấu tạo máy điều khiển số 1.3.1 Nguyên lý vận hành máy công cụ điều khiển số 1.3.2 Dịng lưu thơng tín hiệu hệ điều khiển số 1.3.3 Các thông tin điều khiển 10 10 12 14 1.3.4 Các hệ thống số mã số 15 1.3.5 Xử lý thông tin điều khiển số 17 1.4 Các hệ điều khiển số 20 1.4.1 Hệ điều khiển NC 20 1.4.2 Hệ điều khiển CNC 20 1.4.3 Hệ điều khiển DNC 21 21 1.4.4 H iu khin thớch nghi Vũ Thị Hương Giang Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy 1.5 H thng toạ độ cấu trúc chương trình làm việc máy điều khiển số 1.5.1 Hệ tọa độ 1.5.2 Cấu trúc chương trình làm việc máy điều khiển số Chương MÁY PHAYCNC 2.1 Các thành phần máy phay CNC 2.2 Khả công nghệ máy phay CNC 22 26 30 30 32 2.3 Mô đun trục 33 2.4 Mơ đun chạy dao 36 2.5 Mô đun thay dao tự động 38 2.5.1 Khái niệm ATC 38 2.5.2 Phân loại ATC 38 2.5.3 Cấu tạo ATC 41 2.5.4 Hoạt động cụm ATC 42 2.6 Cơ cấu dẫn hướng 42 2.6.1 Chức cấu dẫn hướng 42 2.6.2 Dẫn hướng ma sát trượt Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY PHAY CNC PHỤC VỤ DẠY HỌC 3.1 Sơ đồ kết cấu động học máy phay CNC 44 50 50 3.2 Chế độ thử máy 51 3.2.1 Chế độ cắt thử mạnh 51 3.2.2 Chế độ cắt thử nhanh 52 3.3 Phân tích ngoại lực tác dụng lên cấu 52 3.3.1 Trường hợp phay nghịch 52 3.3.2 Trường hợp phay thuận 3.4 Các mô đun máy phay CNC phc v dy hc Vũ Thị Hương Giang 22 53 54 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy 3.4.1 Mụ đun trục máy phay CNC 54 3.4.2 Mơ đun chạy dao máy phay CNC 56 Chương 4.THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀUKHIỂN 4.1 Động bước 4.2 Thiết kế hệ thống mạch điều khiển cho máy Chương 5.TÍCH HỢP PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 5.1 Giới thiều phần mềm điều khiển 65 74 84 84 5.2 Kết nối Mach với phần cứng 85 5.2.1 Estop 85 5.2.2 Điều khiển qua cổng song song 5.2.3 Tính tốn chọn số bước động stepp tương ứng với units 5.2.4 Tính tốn thơng số điều khiển cho trục X, Y, Z 5.3 Thiết lập Mach với máy phay 86 86 86 88 5.3.1 Xác định đơn vị 5.3.2 Những thiết lập ban đầu cho Port Pins 5.3.3 Thiết lập chân vào 5.3.4 Thiết lập giá trị đổi chiều quay trục 5.3.5 Thiết lập phím tắt hệ thống 88 88 89 92 92 5.3.6 Nạp chương trình 93 5.3.7 Thực q trình gia cơng 5.3.8 Các khu vực, phím chức thông dụng Phần kết luận 94 95 98 Tài liu tham khảo 99 Ph lc Vũ Thị Hương Giang 65 100 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy M U LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước Việt Nam thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố Các cơng ty, doanh nghiệp đơn vị sản xuất khí (ĐVSXCK) chịu sức ép ngày gia tăng thị trường cạnh tranh Các ĐVSXCK muốn tồn phát triển bắt buộc phải thực chiến lược nâng cao suất, hạ giá thành sản phẩm đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu ngày cao người tiêu dùng Trong chiến lược đó, song song với việc trang bị thiết bị đại với công nghệ gia công tiên tiến việc giảm tối thiểu thời gian, việc đơn giản hố cơng tác thiết kế quy trình cơng nghệ trang bị cơng nghệ gia cơng khí u cầu cần thiết bắt buộc trình sản xuất Hiện để giảm tối thiểu thời gian đơn giản hố cơng tác thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng khí việc nghiên cứu thiết kế chế tạo điều khiển máy CNC phục vụ cho công tác thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng khí với ứng dụng công nghệ thông tin công nghệ khí nhu cầu cấp thiết Vậy nên, đề tài " Nghiên cứu thiết kế chế tạo bàn hai trục XY điều khiển CNC " nghiên cứu cách khắc phục trạng LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Hiện để giảm tối thiểu thời gian đơn giản hố cơng tác thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng khí việc nghiên cứu tạo máy CNC hai trục phục vụ cho công tác thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng khí với ứng dụng cơng nghệ thơng tin Việc tạo máy CNC số tác giả Việt Nam nghiên cứu nhiên tác giả trước tập trung vào nghiên cứu mô chưa thực thành công việc lựa chọn thiết kế bàn máy CNC làm việc thực tế hay phục vụ thiết thực cho trình dạy học MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU Với thời gian có hạn, luận văn tập trung vào vấn đề xây dựng tốn động lực học cho trục từ làm sở để thiết kế lựa chọn động xõy dng Vũ Thị Hương Giang Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy mch iu khin ,vit chng trỡnh iu khin phần mềm điều khiển cho bàn máy CNC trục Nội dung luận văn trình bày thành chương sau:  Tổng quan máy CNC, trình bày khái niệm, định nghĩa máy CNC, chức cấu tạo máy CNC Đưa thành phần máy phay CNC mơ đun trục chính, mơ đun chạy dao mơ đun thay dao  Tính tốn phần cứng cho máy phay CNC phục vụ dạy học: Tính tốn chọn trục chính, thiết kế mơ đun chạy dao theo trục X, Y, Z  Thiết kế chế tạo hệ thống mạch điều khiển cho máy phay CNC phục vụ dạy học  Ứng dụng phần mềm điều khiển Mach3 cho máy phay CNC phục vụ dạy học PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tìm hiểu lý thuyết nghiên cứu tổng quan máy CNC trục, tìm hiểu chuyển động trục từ lựa chọn động thiết kế mạch điều khiển lựa chọn phần mềm iu khin mỏy CNC trc Vũ Thị Hương Giang 10 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận Văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy Chng TNG QUAN VỀ MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Các khái niệm định nghĩa máy điều khiển số 1.1.1 Điều khiển số NC (Numerical Control) Là hệ thống điều khiển đặc trưng đại lượng đầu vào tín hiệu số nhị phân, chúng đưa vào hệ điều khiển dạng chương trình điều khiển có hệ thống Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều khiển máy công cụ, đại lượng đầu vào tín hiệu điều khiển số hố, mã hố thành câu lệnh 1.1.2 Thơng tin hình học (Geometrical Information) Là hệ thống thông tin điều khiển chuyển động tương đối dụng cụ chi tiết, liên quan trực tiếp đến trình tạo hình bề mặt, cịn gọi thơng tin đường dịch chuyển (hình thành đường sinh đường chuẩn bề mặt hình học muốn tạo ra) 1.1.3 Thơng tin cơng nghệ (Technological Information) Là hệ thống thông tin cho phép máy thực gia công với giá trị công nghệ yêu cầu: chuẩn hoá gốc tọa độ, chọn chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều quay trục chính, vị trí xuất phát dao, đóng hay ngắt mạch tưới dung dịch trơn nguội, mạch đo lường kiểm tra… 1.1.4 Máy công cụ điều khiển theo chương trình số (M-CNC) Là hệ máy cơng cụ điều khiển theo chương trình viết mã ký tự số, chữ ký tự chuyên dụng khác, hệ thống điều khiển có cài đặt vi xử lý µ P (microprocessor) làm việc với chu kì thời gian từ đến 20 µ s có nhớ tối thiểu 4Kbyte, đảm nhiệm chức chương trình điều khiển số như: tính tốn đồ hoạ trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát trạng thái máy, tính tốn giá trị chỉnh lý dao cụ, tính tốn nội suy điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính phi tuyến), thực so sánh cặp giá trị cần thc Vũ Thị Hương Giang 12 Trường ĐH Bách Khoa Hµ Néi ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ HƯƠNG GIANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BÀN HAI TRỤC XY ĐIỀU KHIỂN CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG... tin cơng nghệ khí nhu cầu cấp thiết Vậy nên, đề tài " Nghiên cứu thiết kế chế tạo bàn hai trục XY điều khiển CNC " nghiên cứu cách khắc phục trạng LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Hiện để giảm tối thiểu thời... Chương 4.THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀUKHIỂN 4.1 Động bước 4.2 Thiết kế hệ thống mạch điều khiển cho máy Chương 5.TÍCH HỢP PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 5.1 Giới thiều phần mềm điều khiển 65 74 84 84 5.2 Kết nối