Nghiên cứu thiết kế máy phay CNC mini phục vụ đào tạo

PHM H TRUNG giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học công nghệ khí ngành : công nghệ khí Nghiên cứu, thiết kế máy Phay CNC mini phục vu đào tạo PHM H TRUNG 2006 - 2008 Hà Nội 2008 Hà Nội 2008 giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu, thiết kế máy PHAY CNC MINI phục vu đào tạo ngành : công nghệ khí mà số : PHM H TRUNG Ng­êi h­íng dÉn khoa häc : TS Ngun träng doanh Hà Nội 2008 Lời cam đoan Tôi cam đoan Luận văn Nghiên cứu, thiết kế máy phay CNC mini phục vụ đào tạo công trình nghiên cứu soạn thảo Từ nghiên cứu lý thuyết trình làm thực tế, không chép từ viết đà công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nội dung luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Nếu có vi phạm nào, hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả Phạm Hà Trung Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục hình vẽ Mở đầu CHƯƠNG I: Tỉng quan vỊ máy CNC 1.1 Lịch sử phát triển, hiệu kinh tế máy CNC 1.1.1 Lịch sử phát máy CNC 1.1.2 Hiệu kinh tế máy CNC 1.1.3 Máy CNC dùng công nghiệp 1.1.3.1 M¸y khoan CNC 1.1.3.2 M¸y phay CNC 10 1.1.3.3 Máy tiện CNC 11 1.1.3.4 Trung tâm gia công CNC 11 1.2 Những định nghĩa máy công cụ CNC 12 1.2.1 Định nghĩa trục trục máy 12 1.2.1.1 Định nghĩa trục 12 1.2.1.2 Định nghĩa trơc m¸y 13 1.2.2 CÊu tróc hƯ trơc m¸y CNC 14 1.2.2.1 Ba trục thẳng thứ X, Y Z 14 1.2.2.2 Ba trơc quay A, B vµ C 16 1.2.2.3 Ba trục thẳng thứ hai U, V W 18 1.2.3 Hệ toạ độ 18 1.2.3.1 Hệ toạ độ Đề 19 1.2.3.2 Hệ toạ độ cực 20 1.2.3.3 Toạ độ quy chiếu 21 1.3 Đặc điểm kết cấu máy công cụ CNC 24 1.3.1 Đặc điểm chung vỊ kÕt cÊu 24 1.3.1.1 HƯ thèng trun ®éng trơc chÝnh 24 1.3.1.2 HƯ thèng ®o l­êng 25 1.3.1.3 Hệ thống chạy dao 26 1.3.2 Hệ thống điều khiển máy CNC 26 1.3.2.1 Các dạng điều khiển 26 1.3.2.2 Đặc điểm hệ thống điều khiển 29 CHNG : Nghiên cứu, thiết kế kết cấu động học m¸y phay CNC mini 2.1 Lùa chän kÕt cÊu m¸y phay CNC mini 35 2.2 Cơ cấu truyền động 39 2.2.1 Cơ cấu truyền động vít me - đai ốc 39 2.2.1.1 Cơ cấu vít me - đai ốc thường 39 2.2.1.2 Cơ cấu vít me - đai ốc bi 40 2.2.2 Cơ cấu truyền động dùng đai 42 2.3 Bộ truyền vít me - đai ốc bi ®éng c¬ 43 2.3.1 Bé trun vÝt me- ®ai èc bi 43 Chương 3: thiết kế hệ thống điều khiển phần mềm điều khiển 3.1 Nguyên lý điều khiển máy 49 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiĨn 49 3.1.1.1 Khèi ngn 49 3.1.1.2 Khèi m¸y tÝnh 49 3.1.1.3 Khối vi điều khiển 50 3.1.1.4 Khối cách ly quang 50 3.1.1.5 Khối mạch công suất 50 3.1.1.6 Khối cấu chấp hành 50 3.1.2 Các phương pháp ®iỊu khiĨn gia c«ng 51 3.1.2.1 Néi suy tun tÝnh 51 3.1.2.2 Nội suy đường tròn 52 3.2 Thiết kế mạch điều khiển 53 3.2.1 Yêu cầu mạch điều khiển 53 3.2.2 Động chiều 53 3.2.3 Động bước 55 3.2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 63 3.3 Phần mềm điều khiển Mach3 70 3.3.1 Giới thiệu chung phần mềm điều khiển Mach3 70 3.3.1.1 Một số đặc điểm thuật ngữ sử dụng Mach3 71 3.3.1.2 Mét sè vÊn ®Ị kÕt nèi phần cứng phần mềm Mach3 73 Kt lun chung Tài liệu tham khảo 76 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Máy phay CNC 10 Hình 1-2: Hệ trục máy có trục thẳng đứng 15 Hình 1-3: Máy phay CNC ba trục 16 Hình 1-4: Các trục quay A, B C 17 Hình 1-5: Máy phay CNC kiểu bàn quay 17 Hình 1-6: Ba trục thẳng đứng thứ hai 18 Hình 1-7: Hệ toạ độ Đềcác 19 Hình 1-8: Hệ toạ độ cực 20 Hình 1-9: Điểm gốc máy 21 Hình 1-10: Điểm gốc chương trình 22 Hình 1-11: Điểm gốc chi tiết 23 Hình 1-12: Sơ đồ hệ thống truyền động trục 25 Hình 1-13: Hệ thống đo lường 26 Hình 1-14: Điều khiển theo điểm 27 Hình 1-15: Điều khiển theo đường 28 Hình 1-16: Điều khiển theo contour 28 Hình 1-17: Truyền liệu vịng kín 30 Hình 1-18: Sơ đồ khối CPU 31 Hình 1-19: Điều khiển Servo 32 Hình 2-1: Kết cấu máy phơi cố định 35 Hình 2-2: Kết cấu máy phơi di chuyển theo trục Y 36 Hình 2-3: Kêt cấu máy phơi di chuyển theo trục X, Y 37 Hình 2-4: Bộ truyền vít me – đai ốc bi có rãnh hồi bi dạng ống 41 Hình 2-5: Bộ truyền vít me – đai ốc bi có rãnh hồi bi theo lỗ khoan 42 đai ốc rãnh hồi bi hai vịng ren Hình 2-6: Kích thước truyền vít me-đai ốc bi 45 Hình 2-7: Sơ đồ lực tác dụng lên bi 47 Hình 2-8: Sơ đồ chịu lực phần đai ốc 48 Hình 3-1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 49 Hình 3-2: Nội suy đường thẳng 52 Hình 3-3: Nội suy đường trịn 52 Hình 3-4: Động chiều 54 Hình 3-5: Động bước 55 Hình 3-6: Động bước cấu trúc kiểu lai 57 Hình 3-7: Mặt cắt dọc động bước kiểu lai 57 Hình 3-8: Sơ đồ nối dây động bước kiểu lai 58 Hình 3-9: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động bước 59 Hình 3-10: Chống dao động bước 63 Hình 3-11: Sơ đồ khối mạch điều khiển 63 Hình 3-12: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 64 Hình 3-13: Khối nguồn 65 Hình 3-14: Khối tín hiệu vào 66 Hình 3-15: Khối truyền dẫn 67 Hình 3-16: Khối vi điều khiển 67 Hình 3-17: Mạch cơng suất điều khiển động 68 Hình 3-18: Sơ đồ mạch khối giao tiếp máy tính 69 Hình 3-19: Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị khác 69 Hình 3-20: Màn hình điều khiển Mach3 70 Hình 3-21: Chức điều khiển tay 73 Danh mục ký hiệu, chữ viết Ký hiệu / chữ viết tắt CNC ý nghĩa Computer Numerical Control: Máy điều khiển theo chương trình số NC Numerical Control : Máy điều khiển số IC Integrated circuits: mạch Encoder Bé m· ho¸ MCU Machine Control Unit :Bé ®iỊu khiĨn trung t©m PLC Programmable Logic Controller: Bé ®iỊu khiển lập trình Sensor I/O Cảm biến In/Out: Cổng vào PMC Programmble machine controler: Chương trình điều khiển máy CPU Central Processing unit : Bé xư lý trung t©m ROM Read Only memory: Bé nhí chØ ®äc RAM Random Access Memory – Bé nhí truy cËp ngÉu nhiªn ALU Arithmetic and logic unit: PhÇn tư sè häc TTL Transistor – Transistor logic: Thanh ghi tèc ®é cao BUS Communication: ThiÕt bÞ trun dÉn LED Light Emitting Diode : ĐÌn ốt phát sáng MDI Manual data input: Nhập liƯu b»ng tay D/A Digital to Analogue: BiÕn ®ỉi sè/ tương tự Postprocessor DC/ AC Bộ xử lý sau Điện mét chiỊu/ §iƯn xoay chiỊu DAC Digital to Analogue Converter: Biến đổi số / tương tự PM Permanent Magner stepper motor : Động bước nam châm vĩnh cửu VR Variable Reluctance stepper motor: Động bước có từ Ký hiệu / chữ viết tắt ý nghĩa trở biến đổi CRT Cathode Ray tube: Màn hình ống phóng tia điện tử C Dịch chuyển dọc trục cụm truyền (àm) Biến dạng ổ lắp trục vít me (àm) V Biến dạng trục vít me (àm) Biến dạng truyền (àm) l Chiều dài trục vít lín nhÊt (cm) Q T¶i träng däc trơc (kG) E Mô đun đàn hồi vật liệu làm vít me (kG/ cm2) F Diện tích mặt cắt vít me (cm2) dV Đường kính làm việc vit me (cm) tV B­íc cđa vÝt me (cm) n min, n max tèc ®é nhá nhÊt vµ lín nhÊt cđa vÝt me (v/p) d0 Đường kính tâm bi tính toán (cm) d1 Đường kÝnh bi (cm) λ Gãc n©ng cđa prophin ren r0 Bán kính đường tròn tâm bi r1 Bán kính bi (cm) r2 Bán kính prophin ren vít me đai ốc r3 Góc lượn prophin ren r4 Bán kính lượn đai ốc ZTT Số bi bước ren (số bi tính toán) QCP Tải trọng cho phép tác dụng bước ren dTXV Đường kính tâm vùng tiếp xúc vit me dT Đường kính tâm vùng tiếp xúc vit me dTXO Đường kính tâm vùng tiếp xúc dDO Đường kính đỉnh đai ốc Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung Nhim vụ khối: - Khối máy tính PC: có nhiệm vụ tính tốn liệu điều khiển Giao tiếp truyền liệu cho vđk qua cổng COM - Khối giao tiếp COMRS485: thực giao tiếp nối tiếp máy tính VĐK - Khối vi điều khiển: nhận liệu điều khiển tạo tín hiệu điều khiển cho mạch công suất - Mạch công suất: từ tín hiệu điều khiển khuếch đại cơng suất lên để động chạy tốt Mạch có nhiệm vụ đóng mở nguồn cho động Các khối chức mạch: - Khối nguồn: Nguồn cung cấp cho toàn hệ thống nguồn có cơng suất lớn tr× cho động hoạt động liên tục Nguồn tách qua phần mạch biến đổi điện áp LM2576 loại IC biến đổi điện áp DC cao xuống điện áp ổn định VCC=5V cung cấp cho IC mạch hoạt động Sơ đồ hình vẽ: U10 C4 47uF 36V D44 DIODE R26 10uH VIN OUT VCC D37 FB ON/OFF L C22 1000uF 1k 1N5822 LM2576/TO_5V D39 D38 4k7 R25 LED D45 LED J3 36V GND CON2 DIODE Hình 3-13: Khối nguồn Các đèn led dùng để thơng báo tình trạng khối nguồn Điốt dùng để chống dịng ngược Ngồi ra, cầu chì F1 có tác dụng chống ngắn mạch quỏ ti - Khi tớn hiu vo: 65 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung D21 R4 U25 Cach Ly Quang 1 GND R LED D22 R5 2 R LED D23 R6 3 GND 2 GND Direct_4 U23 Cach Ly Quang 1 R LED Direct_5 U24 Cach Ly Quang 1 GND J3 GND Direct_3 GND D24 CON6 R12 270 GND U21 Cach Ly Quang 1 LED D25 R13 270 GND LED 3 U22 Cach Ly Quang 1 2 3 Direct_2 GND Direct_1 GND Hình 3-14: Khối tín hiệu vào Có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu vào cơng tắc hành trình, sensor để đưa đến vi điều khiển xử lý Sơ đồ nguyên lý sau: Các tín hiệu đưa vào J3, sau qua cách ly quang trước vào vi điều khiển Khi có tín hiệu vào chân J3 đèn led tương ứng sáng để báo hiệu cho ta biết, chân nối với chân vi điều khiển cách ly quang P521 đưa xuống mức Khi ta phát tín hiệu vào để vi điều khiển xử lý bước - Khối truyền - nhận liệu: có nhiệm vụ truyền - nhận thơng tin giữ vi điều khiển máy tính Nó chuyển đổi từ cổng chuẩn RS232 sang chuẩn RS485, chuẩn sử dụng phổ biến mạng truyền thông công nghiệp, có khả truyền liệu xa chuẩn RS232 66 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung U8E 485RX 11 U8C 10 74HC14 232RX 74HC14 U8B U8D U8F 232TX 485TX D2 13 12 485CTRL DIODE 1n4148 74HC14 U8A 74HC14 R1 74HC14 R2 C1 CAP NP R220 GND 33k GND 74HC14 RS485+ U111 RE R DE D VCC GND 485RX 485CTRL 485TX A B VCC C2 CAP NP J59 D30 DIODE D02CZ12 D50 GND D70 D02CZ12 DIODE GND R3 R J4 DIODE D80 D109 GND JUMPER SN75176 D40 CON2 DIODE RS485- serial _rs232_Rs485 Hình 3-15: Khối truyền dẫn - Khối vi điều khiển: có nhiệm vụ xử lý thông tin thu nhận lệnh cho thiết bị chấp hành đầu Sử dụng vi điều khiển AVR Atmel88-20PU J55 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 GND RST PC6(RESET) 232RX PD0(RXD) 232TX PD1(TXD) DC2_EN PD2 J56 DC2_DIR PD3 GND PD4 VCC GND RST R11 10k VCC PB6 Xtal_1 JUMPER PB7 Xtal_2 10 C3 22p Direct_5 PD5 11 Xtal_1 Y1 Direct_4 PD6 12 Direct_3 PD7 13 Direct_2 PB0 14 Xtal_2 20M C4 22p PC5 Step_4 PC4 Step_3 PC3 Step_2 PC2 Step_1 PC1 DC1_EN PC0 DC1_DIR GND AREF VCC AVCC VCC PB5 Status_1 PB4 Status_2 PB3 Status_3 PB2 Status_4 PB1 Direct_1 ATMEGA88 khoi vi dieu khien thach Anh Hình 3-16: Khối vi điều khiển Để tạo dao động cho vi điều khiển hoạt động ta dùng thạch anh 2MHz, kết hợp với tụ gốm 22pF nh trờn s 67 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung - Khi tớn hiu ra: có nhiệm vụ nhận lệnh từ vi điều khiển đưa đến thiết bị chấp hành khác Cụ thể, nhận tín hiều điều khiển để điều khiển van động ( động chiều động bước ) Mạch công suất điều khiển động C17 36V C1 Haf t/Full C RESET D ENABLE Vref 11 L297 INH1 INH2 10 12 11 A O1 36V GND VCC 12 VCC 16 B U3 D1 D2 D3 D4 DIODE DIODE DIODE DIODE X_A X_B 13 X_C 14 X_D B C O2 D O3 EN1 Senser2 15 CLOCK Control SYNC HOME X_Vref A 47uF C16 100nF Senser1 X_Reset 20 10 CW/CCW X_Haf t-Full19 VCC OSC 18 Senser2 Senser1 17 13 14 P1_0 P1_1 GND U2 100nF VCC GND O4 EN2 3.3nF GND C2 CON4 J4 L298 15 R1 22K GND D5D6 D7 D8 DIODE DIODE DIODE DIODE GND R2 R4 R5 R3 1om1W 1om1W 1om1W 1om1W GND Hình 3-17: Mạch cơng suất điều khiển động IC điều khiển L297 loại IC chuyên dụng, IC la IC điều khiển có tác dụng lái IC cầu H L298 chân CLOCK chân tạo xung điều khiển, chân CW/CCW chân điều khiển hướng, chân có tác dụng đảo chiều động Chân Vref chân có tác dụng tạo dịng điều khiển động cơ, dòng điện giới hạn dòng Các chân Sensor1, Sensor2 chân phản hồi dòng dòng điện qua động đưa vào chân so sánh với Vref để điều khiển dòng cho động IC L298 loại IC cầu H thường dùng điều khiển động DC, động bước Khối giao tip mỏy tớnh: 68 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung J2 PIN_1 P1_0 P1_1 P1_2 P1_3 P1_4 P1_5 P1_6 P1_7 PIN_10 PIN_11 PIN_12 PIN_13 PIN_14 PIN_15 PIN_16 PIN_17 GND 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 J26 CON6 U20 J20 VCC GND CON9 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 19 18 17 16 15 14 13 12 PIN_10 PIN_11 PIN_12 PIN_13 PIN_15 LE OE 74HC573 CON25 Hình 3-18: Sơ đồ mạch khối giao tiếp máy tính Các tín hiệu bao gồm xung điều khiển hướng điều khiển trực tiếp từ máy tính thơng qua cổng máy in LPT tới mạch điều khiển động Mạch điều khiển thiết bị khác: U21 Led_1 Led_2 Led_3 Led_4 36V 36V CON6 18 17 16 15 14 13 12 11 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 J21 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 COM PIN_17 10 36V PIN_1 PIN_14 PIN_16 ULN2803 Hình 3-19: Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị khác Các tín hiệu điều khiển trực tiếp thong qua công LPT tới chân đầu vào ULN2803, loại IC ứng dụng cho điều khiển thiết bị công suất thấp thường di 1A 69 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hµ Trung 3.3 Phần mềm điều khiển Mach3 3.3.1 Giíi thiƯu chung vỊ phÇn mỊm Mach3 Mach3 Turning phần mềm ArtSoft USA, phần mềm gói sản phẩm ArtSoft gồm Mach3Mill,Mach3Plasma, LazyCam Hình 3-20: M àn hình điều khiển Mach3 Mach3 Turning ứng dụng điều khiển cho máy CNC kết nối với máy PC thơng qua chương trình điều khiển lập trình CNC thơng dụng thị trường Ban đầu Mach3 thiết kế sản phẩm ứng dụng cho máy CNC nhỏ ứng dụng cho thiết bị thử nghiệm Tuy nhiên linh hoạt nhanh chóng phát triển ứng dụng điều khiển máy CNC công nghiệp Và vài đặc tính Mach3 : 70 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung - Có thể biến máy tính thành PC đầy chức năng, điều khiển máy CNC trục - Cho phép nhập trưc tiếp file dạng DXF,BMP,JPG HPGL qua phần LazyCam - Hiển thị mã G-Code - Sinh m· G-Code thông qua Wizard phần LazyCam - Giao diện với đầy đử thông số quan trọng - Tùy biến mã M-code Macro qua VBScript - Điều khiển tốc độ trục - Điều khiển nhiều Relay - Tạo xung người sử dụng đặt - Hiển thị q trình gia cơng qua Video - Có thể tương tác với hình điều khiển - Có thể phóng to hình Mach3 thành cơng vic iu khin số máy CNC công nghiệp CNC nimi như: Máy tiện (Lathes), máy phay (Mills), máy bào (Routers), máy cắt laser, máy cắt Plasma, máy cắt bánh (Gear cutting) Mach3 c h tr bi Wizard (mini-Program), tạm gọi chương trình việc sinh G-code cho q trình gia cơng giúp người dùng giảm bớt khối lượng công việc Một s Wizard thụng dng nh : Cắt bánh (Gear cutting), số hoá (Digitizing), tạo lỗ (Holes), Tạo rÃnh đường dẫn hướng (Slots and keyways), khắc chữ (Text engraving), tạo hình mẫu tiêu chuẩn (standard shapes), tạo bỊ mỈt (Surfacing) v.v 3.3.1.1 Một số đặc điểm thuật ngữ sử dụng Mach3 DROs : Dữ liệu nhập vào thông qua khung chữ nhật giá trị cho thông số điều khiển gia cụng 71 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hµ Trung LEDS : bảng đèn tín hiệu thơng báo hoạt động diễn máy Mach3 MDI (Manual data input) : Các dự liệu đầu vào người dùng thiết lập G-Code : mã G-Code gia cụng - Jogging (Nút dịch chuyển): Người điều khiển m¸y di chuyển dao cắt tới vị trí phơi tay thơng qua nhiều kiêu chế độ Jogging - Jog mode: Nút điều khiển thơng số chế độ Jogging - NhËp d÷ liÖu b»ng tay (Manual Data Input -MDI): Đây liệu bạn nhập vào gồm dòng lệnh đơn Bạn viết G-Code vào để test th chng trỡnh 72 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung Hình 3-21: Chức điều khiển b»ng tay 3.3.1.2 Một số vấn đề kết nối gi÷a phn cng phần mềm Mach3 Để điều khiển máy hoạt động ta thiết lập số điều khiển sau cho Mach3: * Nỳt dng khn cấp (Estop - emergency stop): Đây nút bấm cần thiết cho máy trường hợp khẩn cấp.Nút bấm phải tách rời độc lập với hệ thống khác máy.Và phải đủ chức để ngắt động xoay chiều AC cắt ngừng chuyển động cho động chiều DC * Điều khiển qua cổng song song (máy in): Là cổng gồm 25 chân kết nối với PC theo kiểu Plug-in đầu Trong có chân đầu vào PC 12 chân sử dụng làm đầu Hinh bên mũi tên hướng Output,đi vào l Input 73 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hµ Trung * Động điều khiển trục : Có loại động điều khiển : ®ộng bước (Step motor), ®ộng Servo (Servo motor) bao gồm AC DC Cả hai loại động điều khiển trục thơng qua hệ thống vít me-đai ốc Tuy khuyến cáo sử dụng động bước lý sau : - Tốc độ tới hạn động khoảng 1000 rpm moment quay tới hạn 21Nm/3000 ounce inches Khả đạt tốc độ lớn phụ thuộc vào mạch điều khiển nguồn cấp Và m«men lín nhÊt đạt phụ thuộc vào tốc độ quay động - Khi điều khiển thực tế Step motor điều khiển êm với điều khiển vi bước cho hiu qu ỏng k - Động bước thng dùng cho điều khiển vịng hở có khả bị hụt bước tải trọng cao mà không thấy sử dụng.Tuy điều khắc phục thơng qua hỗ trợ phần cứng * Những thơng số tính tốn cho trục điều khiển - Tính tốn cho trục chạy ngang : Bắt đầu từ việc xác định khoảng cách di chuyển nhỏ nhất, gía trị để xác địch dịch chuyển khả tăng tốc chuyển động.Giả sử cần độ trượt trục X 6” sử dụng vít me-đai ốc với bước ren 0.1” (ren đầu mối) bạn muốn dịch chuyển nhỏ 0.0001”(tính theo đường kính).Tức 1/1000 vịng quay động tính lần quay đai c 74 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung Với động bước thường động bước có 200 bước (đầy) vịng quay Cần tính toán cho điều khiển vi bước với 10 vi bước /1 bước đầy Hệ thơng cho 1/2000 vịng quay cho bước nhỏ Tiếp xem xét đến tốc độ thực tế có thể, giả sử ta dùng motor tốc độ max 500 rpm.Nó cho giá trị 50 inches/phút 5s /1 bước đầy.Với tốc độ vi bước xung cần điều khiển 16.666 (500*200*10/60)xung giây).Máy PC tốc độ 1Ghz sinh 35000 xung/s đồng thời sinh trục Để thiết lập moment quay cần phải đo đạc cách chọn phôi chiều dài giới hạn đạt đến máy sau dùng lực kế đo - Tính cho trục dài (đơn vị đo metric) Với trục X bạn cần dich chuyển với khoảng cách từ 600 mm đến 1000 mm phụ thuộc vào bàn máy tiện.Chọn dịch chuyển nhỏ 0.01 mm với vít me có bước ren 5mm.Giả sử ta muốn cắt ren bước 2mm với tốc độ quay trục 700 rpm cần 2÷5*700=280 rpm với đai ốc trục Z,điều phù hợp với động bước điều khiển trực tiếp chí với giảm tốc 2:1 * Thiết lập công tắc hành trình : Các cơng tắc hành trình giúp cho trục X,Y,Z tránh dịch chuyển giới hạn dẫn đến hư hại mong muốn.Đặc biệt với cơng tắc “Home” cho phép xác định vị trí dụng cụ,tọa độ trục X,Y,Z Nó đặt vị trí thíc hợp để định nghĩa vị trí cho máy Tuy nhiên điều giải vài cách sau : - Cơng tắc hành trình nối với cổng logic ngồi (có thể mach điều khiển) switch ngắt mạch chạm tới ngắt phần input mạch điều khiển với Mach3 - Một chần dùng cho nhiều đầu inputs cho trục Mach3 tác động lại cơng tắc giới hạn tìm lại vị trí home - Hoặc cơng tắc có th iu khin bi cỏc phớm 75 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung KT LUN Sau thi gian nghiên cúu thực hiện, luận văn hoàn thành thu số kết hạn chế định Luận văn tài liệu lý thuyết tương đối đầy đủ tổng quát phương pháp tạo mẫu nhanh, đặc biệt sâu nghiên cứu thiÕt kÕ kÕt cÊu, hÖ thống động lực học, thiết bị điều khiển máy phay CNC mini phục vụ công tác đào tạo Lun cung cấp nhìn tổng quan c¸c kÕt cÊu m¸y phay CNC mini, phân tích cách khoa học ưu, nhược điểm cđa c¸c kÕt cÊu ®ã Hơn luận văn trang bị thêm mơ hình máy phay CNC mini nhằm hỗ trợ trình học tập, nghiên cứu giảng dạy Do gặp số khó khăn khả cơng nghệ nên mơ hình thí nghiệm có độ xác chưa cao, hồn tồn đáp ứng cho nhu cầu thí nghiệm hỗ trợ giảng dạy Luận văn tài liệu tham khảo bổ ích thiết thực cho số lĩnh vực quan trọng khác như: CAD/CAM, vi điều khiển, lập trình, cơng nghệ chế tạo máy Các kiến thức cung cấp luận văn dạng lý thuyết kết hợp với sản phẩm thực tế Chính người tham khảo dễ dàng q trình nắm kiến thức lý thuyết thực hành Trong trình thực hiện, thời gian lực có hạn số khó khăn khách quan, hồn thành theo u cầu luận văn cịn số mặt hạn chế định, chưa trình bày phân tích cách sâu sắc, đầy nht tt c cỏc yếu tố ngoại lực tác động trình gia công để hoàn thiện hệ thống động lực học điều khiển máy, mụ hỡnh thí nghiệm đạt độ xác theo yêu cầu, phần mềm điều khiển cần hoàn thiện thêm Đây hạn chế luận văn mà tự thõn tỏc 76 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hµ Trung giả tự đánh giá, nhiên hướng phát triển hoàn thiện mà luận văn đặt cho nghiên cúu Các hướng phát triển tiếp đề tài bao gm: Nghiên cứu thiết kế động lực học máy phay CNC mini cách đầy đủ hoàn thiện có tính đến yếu tố ngoại lực tác động Bổ sung hoàn thiện phần thiết kế hệ thống ®iỊu khiĨn cđa m¸y Nghiên cứu tìm đa dạng loại vật liệu thích hợp sử dụng thực tế phù hợp với yêu cầu đặt Trong suốt q trình thực hiện, tơi nhận nhiều giúp đỡ quý báu Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô môn Công nghệ chế tạo máy Khoa khí - Trường Đai học Bách khoa H Ni, xin chân thành cảm ơn Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ- TKV đà tạo điều kiện cho suốt trình học tập Đặc biệt xin chân thành cám ơn thầy TS Ngun Träng Doanh tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tụi sut thi gian qua Tỏc gi Phạm Hà Trung 77 Tài liệu tham khảo [1] Vũ Hoài Ân Nhập môn gia công CNC Viện Máy dụng cụ công nghiệp - Hà nội 1994 [2] Trần Văn Địch Nguyên lý Cắt Kim loại Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà nội 2006 [3] Trần Văn Địch Công nghệ CNC Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà nội 2007 [4] Nguyễn Tiến Đào Công nghệ khí ứng dụng CAD CAM - CNC Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2001 [5] Phạm Văn Hùng/ Nguyễn Phương Cơ sở máy công cụ Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2007 [6] Tăng Huy Điều khiển số lập trình máy CNC Đại học Bách khoa Hà nội Hà nội 1996 [7] Nguyễn Đắc Lộc/ Lê Văn Tiến/Ninh Đức Tốn/ Trần Xuân Việt Sổ Tay công nghệ chế tạo máy Nhà xuất khoa häc kü tht – Hµ néi 2005 [8] Ngun Đắc Lộc/ Tăng Huy Điều kiển số công nghệ máy điều kiển CNC Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà nội 2002 [9] Tạ Duy Liêm Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ: Cấu trúc Chức Lập trình Vận hành Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Hà nội 2001 [10] Tạ Duy Liêm Kỹ thuật điều khiển điều chỉnh Lập trình khai thác máy công cụ CNC" Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2007 [11] Tạ Duy Liêm Những vấn đề Cấu trúc Chức Lập trình Vận hành Khai thác nhóm máy Phay Tiện CNC Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội 2001 [12] Bùi Quý Lực Hệ thống điều khiển số Công nghiệp Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà nội 2006 [13] Trần Xuân Việt Giáo trình Công nghệ gia công máy điều khiển số Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hµ néi 2000 [14] http://www.mini.mill com/, truy nhËp cuèi cïng ngµy 10/10/2008 [15] http://www.zooplies com/, truy nhËp cuèi cïng ngµy 20/10/2008 [16] http://www.cnc zone.com/, truy nhËp cuèi cïng ngµy 25/10/2008 ... Hà Nội 2008 Lời cam đoan Tôi cam đoan Luận văn Nghiên cứu, thiết kế máy phay CNC mini phục vụ đào tạo công trình nghiên cứu soạn thảo Từ nghiên cứu lý thuyết trình làm thực tế, không chép từ... vụ công tác đào tạo giảng dạy í ngha thc tin ca tài Kết việc thiết kế mơ hình to mô hình máy phay CNC mini phục vụ công tác đào tạo nhm giỳp sinh viờn ngnh cơng nghệ chế tạo máy có thiết bị thùc... tác đào tạo Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Hà Trung Mc ớch ca tài Nghiên cứu thiết kế mơ hình máy CNC mini phục vụ đào tạo nhằm giúp sinh viên nắm số kiến thức máy gia công điều khiển số CNC