TĐH-bản-đầy-đủ

 KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ -BÀI TIỂU LUẬN MÔN TĐHQTSX MÁY GIA CÔNG CNC GỖ ( STEP MOTOR) GVHD: DƯƠNG THẾ PHONG MÃ MÔN HỌC: 202MPAU220729 LỚP THỨ TIẾT 11-12 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT TIỂU LUẬN HỌC KỲ I NĂM HỌC 2020-2021 Lớp sáng thứ 4– Tiết 11-12 Tên đề tài: ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ STEP TRONG MÁY GIA CÔNG GỖ ST T Nguyễn Lưu Đức Thiện Liêu Thanh Trường Nguyễn Hoàng Sang MÃ SỐ SINH VIÊN TỈ LỆ % HOÀN THÀNH 19146040 100% 19146291 100% 19146249 100% HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN Ghi chú: Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm sinh viên tham gia Trưởng nhóm: Nguyễn Lưu Đức Thiện SĐT: 0832559565 TIÊU CHÍ NỘI DUNG BỐ CỤC TRÌNH BÀY TỔNG ĐIỂM NHẬN XÉT Ký tên MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu nội dung 1.1a Tổng qt cơng nghệ CNC…………………………… 04 1.1b Các dịng máy CNC thị trường nay………… 05 1.1c Thành phần cấu tạo chi tiết máy cắt CNC……………….05 1.1d Tổng quát động Step……………………………… 06 1.2 Lý chọn đề tài…………………………………………………08 1.3 Mục tiêu đề tài………………………………………… … 08 1.4 Giới hạn đề tài……………………………………………….08 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1.Sơ đồ khối hệ thống…………………………………………09 2.2 Các thành phần chức cụm khí………… 09 2.3 Các thành phần sơ đồ nguyên lí hện thống điện……… 10,11 2.4 Vận hành hệ thống……………………………………………… 12,13 KẾT LUẬN…………………………………………………………….14 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… 15 PHỤ LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu nội dung 1.1a Tổng quan công nghệ CNC CNC (Computer Numeric Controlled) – Thuật ngữ dùng để hoạt động máy công cụ (phay, tiện, cắt dây, đột dập, cắt khắc, … ) điều khiển số máy tính Ta bắt gặp loại máy CNC như: máy tiện, máy phay, máy xung, máy cắt dây tia lửa điện, máy cắt laser, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột dập nhiều máy công cụ khác nhà máy khí xác, xưởng khí, trường kỹ thuật, viện nghiên cứu… Computer numeric Controlled Thời gian thành phần quan trọng kinh doanh Bằng cách áp dụng gia công kim loại máy CNC, thời gian cần thiết để thực việc riêng lẻ giảm đáng kể Ngoài ra, xử lý CNC làm tăng tốc độ xử lý xử lý lặp lặp lại khởi chạy chương trình đơn giản Mặt khác, xử lý cổ điển mà không sử dụng cơng nghệ CNC địi hỏi phải điều chỉnh hồn tồn cơng cụ máy móc q trình làm lại Ngồi ra, cách sử dụng cơng nghệ CNC, kích thước khu vực máy bị giảm chất lượng sản phẩm cuối tăng lên sử dụng máy để tạo vị trí nhất, trước cần nhiều vị trí Với việc điều khiển máy tính, máy CNC cắt kim loại theo đường cong dễ dàng đường thẳng, chí đục rỗng bên khối phôi, tỉa đường hoa văn xác Vì lập trình điều khiển máy tính nên độ xác CNC cho tuyệt đối, tạo sản phẩm cắt gọt sắc sảo đẹp mắt Tuy nhiên, xác máy CNC bị phụ thuộc vài yếu tố, ví dụ: độ mịn lưỡi cắt, nhập liệu người đứng máy, chất lượng phơi 1.1b Các dịng máy CNC thị trường             Máy phay CNC Máy tiện CNC Máy phay CNC Máy khoan CNC Máy đột dập CNC Máy mài CNC Máy dung điện EDM Máy cắt dây CNC Máy bào rãnh V Máy CNC router Máy cắt Plasma CNC Máy cắt khắc Lazer Hình 1.1b Các máy thị trường 1.1c Thành phần cấu tạo chi tiết máy cắt CNC Cơ chế điều khiển bàn máy CNC bao gồm động step cấu truyền động Các lệnh điều khiển làm cho động step quay, sau truyền đến vít me thơng qua khớp nối cuối bàn máy với phôi di chuyển Trục máy bao gồm động trục đầu cắt Vịng quay động truyền tới đầu cắt thông qua truyền đai để thay đổi tốc độ momen xoắn đầu cắt Động truyền động cảm biến Động truyền động bao gồm động bước di chuyển bàn máy động di chuyển trục Trục phận tạo tốc độ mômen cắt nhờ việc quay dao Động step di chuyển bàn máy cần thiết bị mô-men xoắn cao, để điều khiển đồng thời vận tốc vị trí Hệ dẫn hướng cho trục Thiết bị Vít me bi sử dụng để di chuyển bàn máy nhờ việc có ma sát thấp độ rơ nhỏ Chính nên hiệu suất truyền động cao nên độ xác cao Dẫn hướng dùng ray trượt tuyến tính Nó sử dụng để tăng độ xác độ mượt chuyển động tuyến tính Khớp nối mềm Khi trục vít me bi động bước kết nối với phải đảm bảo tâm trục trùng Nhưng thực tế, điều khó khăn làm Chính mà khớp nối mềm sử dụng để bù trừ sai lệch, cho phép hệ thống vận hành tốt Hệ thống điều khiển máy cnc Cảm biến vị trí lắp vào trục động bước để phát góc quay Vì mà độ xác vị trí trục động chắn ảnh hưởng đến độ xác vít me bi Bộ phận vít me bi cần có độ xác cao để đảm bảo độ xác vị trí gia cơng bàn máy 1.1d Tổng quan động Step:(Stepper Motor, Stepping Motor) từ khóa động bước Step Motor loại động chấp hành đặc biệt, thường sử dụng cho hệ truyền động rời rạc Step Motor thực chất động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay chuyển động Rotor có khả cố định Rotor vào vị trí cần thiết Step Motor làm việc nhờ có chuyển mạch điện tử đưa tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự tần số định Tổng số góc quay roto tương ứng với số lần chuyển mạch, chiều quay tốc độ quay roto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi tần số chuyển đổi Khi xung điện áp đặt vào cuộn dây stato (phần ứng) động bước roto (phần cảm) động quay góc định, góc bước quay động Khi xung điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục roto quay liên tục (Nhưng thực chất chuyển động theo bước rời rạc) Ưu điểm Stepper Motor • Khơng chổi than Không xảy tượng đánh lửa chổi than làm tổn hao lượng, số môi trường đặc biệt (hầm lị…) gây nguy hiểm • Tạo mơmen giữ Một vấn đề khó điều khiển điều khiển động tốc độ thấp mà giữ mômen tải lớn Động bước thiết bị làm việc tốt vùng tốc độ nhỏ Nó giữ mơmen chí vị trí nhừ vào tác dụng hãm lại từ trường rotor • Điều khiển vị trí theo vịng hở Một lợi lớn động bước ta điều chỉnh vị trí quay roto theo ý muốn mà không cần đến phản hồi vị trí động khác, khơng phải dùng đến encoder hay máy phát tốc (khác với servo) • Độc lập với tải Với loại động khác, đặc tính tải ảnh hưởng tới chất lượng điều khiển Với động bước, tốc độ quay rotor không phụ thuộc vào tải (khi nằm vùng momen kéo được) Khi momen tải lớn gây tượng trượt, khơng thể kiểm sốt góc quay Tiêu chí Động servo Động bước ( step motor) Mạch Diver Cấu tạo mạch phức tạp Đơn giản, người dùng tự tao Nhiễu động Tốc độ rung Rất Nhanh rpm) Đáng kể (3000-5000 Chậm (tối 200rpm) đa 1000- Hiện tượng Khó xảy (Đọng Có thể xảy (Nếu tải trược bước chạy) lớn) Phương pháp Vịng kín (Encoder) điều khiển Vịng hở Encoder) (Khơng Giá thành Đắt Rẻ Độ phân giải Phụ thuộc vào độ phân pha PM: 7.5 giải Encoder: pha HB: 1.8 0.9 Vào khoảng: 0.36-0.036 pha HB: 0.72 0.36 Bảng so sáng servo step motor 1.2 Lý chọn đề tài Với thay đổi phát triển không ngừng công nghệ khoa học kỹ thuật, đặc biệt thời đại cách mạng 4.0 đòi hỏi kỹ sư chuyên ngành chế tạo máy việc nắm vững kiến thức chuyên ngành khí chế tạo địi hỏi phải trang bị kiến thức tổng quan tự động hóa, robot … để đáp ứng yêu cầu ngày cao nhà tuyển dụng bổ trợ cho cơng việc chun mơn khí sau cho kỹ sư khí, cụ thể mơn học Tự Động hố q trình sản xuất cung cấp kiến thức ban đầu hệ thống điều khiển tự động công nghiệp, trang thiết bị hệ thống tự động hóa cơng nghiệp hệ thống điều khiển PLC Cũng đề đề tài mang giá trị cao nhóm em chọn đề tài tìm hiểu “ứng dụng động cớ Step CNC gỗ” nhằm tìm hiểu thêm ngun lí hoạt động động STEP chức năng, cấu tạo nguyên lí hoạt động máy CNC gỗ từ đóng góp vào phát triển ngành gỗ , nhận thức tầm quan trọng hồn thành mục tiêu mơn học 1.3 Mục tiêu đề tài  Ứng dụng động STEP vào máy gia công gỗ  Sơ đồ khối hệ thống  Các thành phần chức cụm khí  Các thành phần chức nguyên lí hệ thống điện  Vận hành hệ thống 1.4 Giới hạn đề tài CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Các thành phần chức cụm khí Tuy ứng dụng khác cấu tạo máy CNC đại bao gồm phần sau: • • 1.Phần khí: Vỏ máy, thân bệ máy: gọi khung sườn máy, bệ máy chế tạo phương pháp đúc hàn sau mang nhiệt luyện để khử ứng suất dư giúp cấu trúc kim loại ổn đinh o Vỏ máy, thân máy cứng cáp độ xác cao ổn định Vít me bi, ray dẫn hướng, box way, bàn máy: Cơ chế di chuyển bệ, bàn máy hay trục quay gọi vít me bi (ballscrew) Cơ chế làm thay đổi chuyển động quay động truyền động thành chuyển động tuyến tính bao gồm trục vít (screw shaft) ổ trục đỡ Khi trục quay, ổ trục gắn lần theo đường rãnh hình xoắn ốc trục sản sinh chuyển động tuyến tính xác làm quay bàn làm việc trục hay giá đỡ trục Những vít me bi bắt vào bệ máy với ổ trục gắn ghép vào bàn làm việc hay giá đỡ trục dẫn hướng ray dẫn hướng (linenear rails) Bàn máy dẫn truyền cấu Box way Hình CNC hệ thống gỗ • Trục (Spindle): Trục ( 0.8kW – 5.5kW sử dụng cho máy CNC điêu khắc gỗ) thành phần định máy CNC Một trục ổn định hợp với điều khiển động – định độ cứng vững hệ thống, hệ thống bôi trơn nguồn điện cung cấp, đảm bảo độ xác đốn trước suất máy Như vậy, trình thiết kế trục tối ưu tốc độ quay trục mang lại q trình cắt gọt tốt độ xác cao cho máy Phục vụ trục q trình gia cơng đại bao gồm Bộ phận thay dao tự động (ATC) thích ứng q trình điều khiển động cơ, ATC đưa dao khỏi trục cách xác thay dao cụ có số thứ định nghĩa từ trước giúp giảm thời gian gá dao, hạn chế sai sót gia cơng; Hệ thống tản nhiệt nước nên máy chạy liên tục nhiều ngày mà không lo vấn đề hư hỏng Spindle q nóng Tốc độ đạt 24000 v/p nên mẫu đục chạy có bề mặt đẹp Mọi thông số tiêu chuẩn nên việc sử dụng đơn giản, cần lắp đặt vào máy Khối lượng tùy thuộc vào loại Spindle (Cơng suất lớn, chiều dài lớn khối lượng cao hơn) nên không nặng Đầu collet kẹp dao gắn động ER11 – ER 25, Dùng điện áp AC 220V 380V (Sử dụng qua biến tần) Hình Thông số kỹ thuật số củ đục- Spindle 10trục • • 2.Phần điện, điện tử-Hệ điều hành, điều khiển: Bộ cấp nguồn, điều khiển: máy CNC cấp nguồn qua thiết bị lắp đặt tủ điện thiết bị đóng cắt CB, LCB, MCB, Rơ le, khởi động từ, biến tần, driver,… Hệ điều hành thành phần trung tâm máy cơng cụ Nó lập trình để điều khiển q trình chuyển động, vị trí thành phần chuyển động máy, cho đạt xác, tối ưu thời gian cắt, tốc độ chiều sâu cắt cần thiết Một số hệ điều hành thông dụng: FANUC, Siemens, Heidenhain, Okuma, Haas, … 2.3 Các thành phần sơ đồ nguyên lí hệ thống điện: 2.3.a Driver điều khiển động bước Leadshine DM542 4.2A – Điện áp ngõ ra: max 4.2A – Tần số xung tối đa: 300KHz – Sử dụng cho động Phase Phase – Tín hiệu xung điều khiển: PULSE / DIRECTION & CW / CCW – Điện áp làm việc: 20 ~ 50VDC (khuyến khích sử dụng 24 ~ 48VDC) – Dòng điện điều chỉnh: 1.0A, 1.46A, 1.91A, 2.37A, 2.84A, 3.31A, 3.76A, 4.2A – Vi bước 15 chế độ: 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128; or 1/5, 1/10, 1/20, 1/25, 1/40, 1/50, 1/100, 1/125 2.3.c CỦ ĐỤC (SPINDEL) -Công suất: 1.5KW, Điện áp: 220VAC ( Nối với đầu biến tần), 380V -Dòng điện: 7A, Tốc độ tối đa: 24.000 vịng/phút -Kích thước: Đường kính 80mm Chiều dài 200mm -Đầu kẹp: ER11, Làm mát nước -Chủng loại vòng bi 7002 11 2.3.C E6B2-CWZ5B Rotary Encoder 1000 Xung (ENCODER) -Loại: Omron E6B2-CWZ5B 1000p/r -Loại ngõ ra: PNP cực thu để hở -Tiêu thụ dòng điện: tối đa 100 mA -Đường kính trục: 6mm -Đường kính thân: 40mm -Tần số đáp ứng: 50KHz (tối đa) -Các pha ngõ ra: A, B, Z -Điện áp cung cấp: VDC -10% đến 24 VDC + 15%; tối đa 5% gợn sónG 2.3.d BIẾN TẦN FULING -Cơng suất: 0.75KW-18.5KW; -Có thể đạt 8-tốc độ chạy, dễ dàng kiểm soát card Weihong; -Bộ vi xử lý 32-bit, kiểm sốt sóng PWM sin; -Sử dụng ống dẫn riêng biệt cho nơi bụi bặm; -Tăng mô-men xoắn tự động chức bù trượt tự động; -Dải tần số đầu 0-600.0Hz, lên đến 2000Hz tùy chỉnh Hình 2.3 Sơ đồ khối nguyên lý hệ thống điện 12 Bên cạnh có hệ thống cấp phơi tự động: SƠ ĐỒ KHỐI: 13 2.4 Vận hành Hệ thống Các nguyên tắc cần nắm vững vận hành máy CNC gia công gỗ:  Trước vận hành cần phải xác định hướng di chuyển trục để vận hành cách an toàn  Nắm rõ quy tắc bàn tay phải, bàn tay trái trục X,Y,Z  Hiểu cấu tạo máy cnc nút lệnh điều khiển  Nắm thiết bị phụ trợ gắn liền với máy  Nắm vững loại dao gắn với sản phẩm mà bạn muốn gia công  Hiểu thông số tốc độ cắt, mã lệnh G, M, ứng dụng câu lệnh bù trừ dao  Nhận biết lỗi q trình gia cơng sản phẩm cách khắc phục Thao tác vận hành máy CNC:  Sử dụng phần mềm mô bảng điều khiển máy cnc máy tính với SSCNC  Tập sử dụng bảng điều khiển loại phím lệnh máy CNC  Sét gốc phôi, đồ gá khai báo dao cụ máy CNC Router  Khai báo chiều cao dao xét theo trục tọa độ tuyệt đối  Sét chuẩn gia công CNC theo trục Z hệ tọa độ tương đối  Khai báo chuẩn gia công X,Y,Z cho phôi máy CNC Router  Cuối viết chương trình xóa nạp chương trình CNC từ máy tính  điều cần tránh vận hành máy cắt gỗ CNC:  Sử dụng mũi khoan, dao cắt chất lượng lâu không thay  Không sử dụng đồ bảo hộ cho mắt tai  Đứng sát máy  Khơng hiểu rõ phần mềm lập trình máy Các bước vận hành máy cắt gỗ CNC  B1: Kiểm tra máy bàn máy - Kiểm tra dao cắt, khoan - Đo dao lựa dao phù hợp - Kiểm tra mặt bàn - Đặt gốc tọa độ x,y vị trí gốc - Đặt tọa độ điểm đo dao  B2: Vận hành máy - Bật máy - Nhập file vào máy - Gia công:  + Cấp phôi tự động  + Gia công phôi 14  + Đẩy sản phẩm Hình 3.4 Cơ cấu cấp phôi KẾT LUẬN: Qua tiểu luận giúp nhóm em có phần khái định hướng kế hoạch công việc cho tương lai, có thêm hiểu vê hệ thống CNC gỗ (step motor) Trong thời đại 4.0 nay, máy móc khí dần thay người vào cơng việc có tính tỉ mỉ xác, cấu máy móc , cấu tự động dần phổ biến thay cho công việc gia công sức người Trong nội thất hay điêu khắc gỗ vậy, cần có u cầu xác tốc độ nhanh để cung cấp thị trường mà qua thệ thống máy CNC gia công gõ đời nhiều người hướng tới! Trong báo cáo báo cáo thông tin cấu, khí hệ thống điện nhắm giúp người đọc có khái quát hệ thống CNC gia công gỗ: Tổng quan máy CNC dạng máy phổ biến thị trương; Cơ cấu khí, cấu điện cách sử dụng loại máy ; Ưu điểm động STEP MOTOR dạng đông khác Các định hướng phát triển hệ thống cấu CNC gia công gỗ STEP MOTOR; Sơ đồ khối thành phần khí CNC gia cơng gỗ STEP MOTOR; Sơ đồ khối thành phần thống điện CNC gia công gỗ STEP MOTOR cách vận hành yêu cầu đặt người thực hiên Tóm lại, hệ thống tự động hố chiếm dần thay gia công người Bằng điều khiển thơng qua máy móc mà tỉ lệ xác, thời gian ngày gói gọn đôi tay người Đặt biệt chi tiết gỗ , cần có hệ thống CNC gia cơng nhằm phục vụ người Dùng CNC gia công gỗ TÀI LIỆU THAM KHẢO: https://www.youtube.com/watch?v=T2_9vaYImN8 https://www.youtube.com/watch?v=g60ggYej02s https://vi.wikipedia.org/wiki/CNC 15 https://bkmech.com.vn/may-cnc-va-phan-loai-cac-dong-may-cnc-trongnganh-cong-nghe-san-xuat/ https://cncdongphuong.com/may-khac-go-cnc-gia-re-san-pham-tao-ra-tumay-dieu-khac-go-cnc/ https://cuahangvattu.com/products/spindle-08kw-55kw-cu-duc-cnc-go-dong-cotruc-chinh.html 16