Thiết kế, điều khiển bàn máy CNC 2 trục

Đề tài: Thiết kế, điều khiển bàn máy CNC 2 trục Hòa nhịp cùng với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa thì ngành cơ khí nước ta trong những...

B B B B Ộ Ộ Ộ Ộ C C C C Ô Ô Ô Ô NG NG NG NG TH TH TH TH ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ NG NG NG NG TR TR TR TR ƯỜ ƯỜ ƯỜ ƯỜ NG NG NG NG CAO CAO CAO CAO ĐẲ ĐẲ ĐẲ ĐẲ NG NG NG NG K K K K Ỹ Ỹ Ỹ Ỹ THU THU THU THU Ậ Ậ Ậ Ậ T T T T CAO CAO CAO CAO TH TH TH TH Ắ Ắ Ắ Ắ NG NG NG NG KHOA KHOA KHOA KHOA C C C C Ơ Ơ Ơ Ơ KH KH KH KH Í Í Í Í – – – – BM BM BM BM C C C C Ơ Ơ Ơ Ơ Đ Đ Đ Đ I I I I Ệ Ệ Ệ Ệ N N N N T T T T Ử Ử Ử Ử    ĐỒ ĐỒ ĐỒ ĐỒ Á Á Á Á N N N N T T T T Ố Ố Ố Ố T T T T NGHI NGHI NGHI NGHI Ệ Ệ Ệ Ệ P: P: P: P: THI THI THI THI Ế Ế Ế Ế T T T T K K K K Ế Ế Ế Ế - - - - THI THI THI THI C C C C Ô Ô Ô Ô NG NG NG NG - - - - Đ Đ Đ Đ I I I I Ề Ề Ề Ề U U U U KHI KHI KHI KHI Ể Ể Ể Ể N N N N B B B B À À À À N N N N M M M M Á Á Á Á Y Y Y Y CNC CNC CNC CNC 2 2 2 2 TR TR TR TR Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C GVHD: ĐỖ ĐỨ C V ƯƠ NG SVTH : L Ê QUANG L Â N NGUY Ễ N T Ấ N PH ƯỚ C NGUY Ễ N ĐẶ NG H Ồ NG PH Ú C L ớ p :C Đ C Đ T 08 TP. H ồ Ch í Minh, th á ng 07 n ă m 2011 Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 2 2 2 2 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng L L L L Ờ Ờ Ờ Ờ I I I I N N N N Ó Ó Ó Ó I I I I ĐẦ ĐẦ ĐẦ ĐẦ U U U U             H ò a nh ị p c ù ng v ớ i s ự ph á t tri ể n c ô ng nghi ệ p h ó a hi ệ n đạ i h ó a th ì ng à nh c ơ kh í n ướ c ta trong nh ữ ng n ă m qua đã c ó nh ữ ng b ướ c ph á t tri ể n đá ng k ể . Vi ệ c n ắ m b ắ t, nghi ê n c ứ u v à ứ ng d ụ ng k ị p th ờ i c á c c ô ng ngh ệ k ĩ thu ậ t ph á t tri ể n, c ũ ng nh ư c á c thi ế t b ị , linh ki ệ n m ớ i l à m ộ t vi ệ c quan tr ọ ng g ó p ph ầ n đư a đấ t n ướ c ta b ắ t k ị p ti ế n độ ph á t tri ể n v ớ i c á c n ướ c tr ê n th ế gi ớ i.Trong xu th ế ng à nh c ơ đ i ệ n t ử đã đượ c h ì nh th à nh v à ph á t tri ể n đã t ạ o s ự thay đổ i l ớ n khi bi ế t c á ch ph ố i h ợ p c á c c ô ng ngh ệ s ẵ n c ó . S ự k ế t h ợ p n à y h ì nh th à nh nhi ề u đặ c đ i ể m m à c á c ng à nh tr ướ c đâ y kh ô ng c ó , ch í nh v ì v ậ y ng à nh c ơ đ i ệ n t ử ng à y c à ng ph á t tri ể n v à ph á t huy s ứ c m ạ nh c ủ a m ì nh, nh ư ng để n ắ m b ắ t đượ c ki ế n th ứ c m ớ i th ì đò i h ỏ i b ả n th â n ta ph ả i n ắ m v ữ ng nh ữ ng ki ế n th ứ c c ă n b ả n, đặ t bi ệ t l à ở l ĩ nh v ự c đ i ề u khi ể n ch í nh x á c. Do đó , nh ó m đã th ố ng nh ấ t ch ọ n đề t à i “ Thi ế t k ế - Thi c ô ng- Đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c ” nh ằ m gi ớ i thi ệ u cho ng ườ i đọ c c á ch th ứ c c ă n b ả n để đ i ề u khi ể n độ ng c ơ n ó i ri ê ng v à thi ế t b ị n ó i chung t ừ đó l à m n ề n t ả ng để ph á t tri ể n nh ữ ng ứ ng d ụ ng m ớ i. Do c ó s ự h ạ n ch ế v ề th ờ i gian c ũ ng nh ư ki ế n th ứ c v à kinh nghi ệ m, m ặ c d ù r ấ t c ố g ắ ng song kh ô ng th ể tr á nh kh ỏ i nh ữ ng thi ế u s ó t v à sai l ầ m nh ấ t đị nh, r ấ t mong nh ậ n đượ c ý ki ế n x â y d ự ng t í ch c ự c c ủ a qu ý th ầ y c ô v à c á c b ạ n để ch ú ng t ô i ho à n ch ỉ nh h ơ n v ề n ộ i dung c ũ ng nh ư v ề h ì nh th ứ c. Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 3 3 3 3 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng L L L L Ờ Ờ Ờ Ờ I I I I C C C C Ả Ả Ả Ả M M M M Ơ Ơ Ơ Ơ N N N N             L ờ i đầ u ti ê n nh ó m ch ú ng em xin ch â n th à nh c ả m ơ n qu ý th ầ y c ô Tr ườ ng C Đ KT Cao Th ắ ng v à đặ c bi ệ t l à th ầ y c ô c ủ a b ộ m ô n c ơ đ i ệ n t ử đã gi ả ng d ạ y ch ú ng em trong su ố t th ờ i gian h ọ c t ậ p c ũ ng nh ư h ỗ tr ợ ch ú ng em r ấ t nhi ề u trong vi ệ c th ự c hi ệ n đề t à i n à y. T h ờ i gian h ọ c t ậ p t ạ i tr ườ ng l à nh ữ ng kinh nghi ệ m, l à h à nh trang qu ý b á u gi ú p ch ú ng em t ự tin h ơ n, v ữ ng b ướ c h ơ n trong c ô ng vi ệ c sau n à y. M ộ t l ầ n n ữ a, em xin ch â n th à nh c á m ơ n th ầ y V ươ ng, c á c th ầ y c ô trong tr ườ ng, ch ú c c á c th ầ y c ô lu ô n d ồ i d à o s ứ c kh ỏ e, th à nh c ô ng trong cu ộ c s ố ng v à đà o t ạ o n ê n nh ữ ng sinh vi ê n gi ỏ i gi ú p í ch cho x ã h ộ i. V à xin ch â n th à nh g ử i l ờ i c ả m ơ n s â u s ắ c đế n gia đì nh v à ng ườ i th â n đã h ỗ tr ợ t ấ t c ả m ọ i đ i ề u ki ệ n để đề t à i ho à n th à nh t ố t đẹ p. Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 4 4 4 4 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng NH NH NH NH Ậ Ậ Ậ Ậ N N N N X X X X É É É É T T T T C C C C Ủ Ủ Ủ Ủ A A A A GI GI GI GI Á Á Á Á O O O O VI VI VI VI Ê Ê Ê Ê N N N N H H H H ƯỚ ƯỚ ƯỚ ƯỚ NG NG NG NG D D D D Ẫ Ẫ Ẫ Ẫ N N N N             Gi Gi Gi Gi á á á á o o o o vi vi vi vi ê ê ê ê n n n n h h h h ướ ướ ướ ướ ng ng ng ng d d d d ẫ ẫ ẫ ẫ n n n n Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 5 5 5 5 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng NH NH NH NH Ậ Ậ Ậ Ậ N N N N X X X X É É É É T T T T C C C C Ủ Ủ Ủ Ủ A A A A GI GI GI GI Á Á Á Á O O O O VI VI VI VI Ê Ê Ê Ê N N N N PH PH PH PH Ả Ả Ả Ả N N N N BI BI BI BI Ệ Ệ Ệ Ệ N N N N             Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 6 6 6 6 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng NH NH NH NH Ậ Ậ Ậ Ậ N N N N X X X X É É É É T T T T C C C C Ủ Ủ Ủ Ủ A A A A H H H H Ộ Ộ Ộ Ộ I I I I ĐỒ ĐỒ ĐỒ ĐỒ NG NG NG NG CH CH CH CH Ấ Ấ Ấ Ấ M M M M ĐỒ ĐỒ ĐỒ ĐỒ Á Á Á Á N N N N             Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 7 7 7 7 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng M M M M Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C L L L L Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C L Ờ I N Ó I ĐẦ U 2 L Ờ I C Ả M Ơ N . 3 NH Ậ N X É T C Ủ A GI Á O VI Ê N H ƯỚ NG D Ẫ N 4 NH Ậ N X É T C Ủ A GI Á O VI Ê N PH Ả N BI Ệ N . 5 NH Ậ N X É T C Ủ A H Ộ I ĐỒ NG CH Ấ M ĐỒ Á N 6 CH ƯƠ NG I: GI Ớ I THI Ệ U B À N M Á Y CNC 2 TR Ụ C 9 1. T ổ ng quan v ề b à n m á y CNC 2 tr ụ c: 9 2. C á c c ô ng vi ệ c c ầ n ph ả i th ự c hi ệ n: . 11 3. D ự đ o á n nh ữ ng kh ó kh ă n: 12 4. H ướ ng gi ả i quy ế t: 12 CH ƯƠ NG II: THI Ế T K Ế V À THI C Ô NG . 13 I. Thi ế t k ế c ơ kh í : 13 1. Ch ọ n v í t me: . 13 2. Ch ọ n ph ươ ng á n di chuy ể n tr ê n c á c tr ụ c t ọ a độ : 15 3. Độ ng c ơ DC servo : . 16 II. Thi ế t k ế ph ầ n c ứ ng: . 20 1. Thi ế t k ế s ơ đồ kh ố i h ệ th ố ng: . 20 2. Ph â n t í ch ch ứ c n ă ng 20 3. Thi ế t k ế m ạ ch đ i ệ n t ử : 21 III. Thu ậ t To á n N ộ i Suy Theo Ph ươ ng Ph á p DDA 33 1. N ộ i suy đườ ng th ẳ ng: . 33 2. N ộ i suy đườ ng tr ò n: 39 IV. Giao Ti ế p M á y T í nh: . 43 1. C á ch gh é p n ố i PIC16F877A v ớ i RS232: . 43 2. C á ch th ứ c thi ế t l ậ p giao ti ế p RS232 trong CCS: 43 3. C á c đặ c t í nh c ủ a MSComm: . 43 4. Truy ề n nh ậ n d ữ li ệ u: 44 5. Giao di ệ n đ i ề u khi ể n: 45 Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 8 8 8 8 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng V. Gi ả i thu ậ t đ i ề u khi ể n: 46 1. L ư u đồ gi ả i thu ậ t chuy ể n độ ng: 46 2. L ư u đồ gi ả i thu ậ t giao ti ế p: 47 Ch ươ ng III :K Ế T QU Ả V À H ƯỚ NG PH Á T TRI Ể N . 48 I. K ế t qu ả đạ t đượ c: 48 II. K ế t qu ả ch ư a đạ t đượ c : 48 III. H ướ ng ph á t tri ể n : 48 T À I LI Ệ U THAM KH Ả O . 49 Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 9 9 9 9 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng CH CH CH CH ƯƠ ƯƠ ƯƠ ƯƠ NG NG NG NG I:GI I:GI I:GI I:GI Ớ Ớ Ớ Ớ I I I I THI THI THI THI Ệ Ệ Ệ Ệ U U U U B B B B À À À À N N N N M M M M Á Á Á Á Y Y Y Y CNC CNC CNC CNC 2 2 2 2 TR TR TR TR Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C 1. 1. 1. 1. T T T T ổ ổ ổ ổ ng ng ng ng quan quan quan quan v v v v ề ề ề ề b b b b à à à à n n n n m m m m á á á á y y y y CNC CNC CNC CNC 2 2 2 2 tr tr tr tr ụ ụ ụ ụ c: c: c: c: a a a a . . . . Gi Gi Gi Gi ớ ớ ớ ớ i i i i thi thi thi thi ệ ệ ệ ệ u: u: u: u: Đờ i s ố ng ng à y c à ng ph á t tri ể n đò i h ỏ i cao v ề ch ấ t l ượ ng s ả n ph ẩ m, t ố c độ s ả n xu ấ t, độ ch í nh x á c, … Do đó , v ấ n đề t ự độ ng h ó a đượ c đặ t ra để đá p ứ ng nhu c ầ u đó .M ộ t trong s ố nh ữ ng s ả n ph ẩ m c ủ a t ự độ ng đó l à m á y CNC. S ự ra đờ i c ủ a b à n m á y CNC đá p ứ ng cho nhu c ầ u s ả n xu ấ t t ự độ ng đạ t độ ch í nh x á c cao v ề h ì nh d á ng k í ch th ướ c c ủ a s ả n ph ẩ m.Do đó nh ó m quy ế t ch ọ n đề t à i ” Đ i ề u khi ể n b à n m á y CNC 2 tr ụ c ” . Đề t à i “Đ i ề u khi ể n b à n m á y CNC 2 tr ụ c ” nh ằ m g ó p ph ầ n t ự độ ng h ó a qu á tr ì nh s ả n xu ấ t. Khi ho ạ t độ ng, to à n b ộ quy tr ì nh c ô ng ngh ệ , c á c th ô ng s ố trong d â y chuy ề n s ả n xu ấ t đò i h ỏ i ph ả i c ầ n độ ch í nh x á c cao v ề v ị tr í c ũ ng nh ư đá p ứ ng v ề th ờ i gian. Để đá p ứ ng đượ c y ê u c ầ u n à y th ì độ ng c ơ DC servo k ế t h ợ p v ớ i b ộ đ i ề u khi ể n PID l à l ự a ch ọ n ph ù h ợ p nh ấ t. B ộ đ i ề u khi ể n trung t â m PID d ù ng b ộ x ử l ý đ i ề u khi ể n v ị tr í LM629 giao ti ế p v ớ i vi đ i ề u khi ể n PIC 16F877A. K ế t h ợ p v ớ i kh ả n ă ng t í nh to á n n ộ i suy v à x ử l ý m ạ nh c ủ a m á y t í nh, b ộ đ i ề u khi ể n c ó th ể chuy ể n độ ng c ủ a độ ng c ơ v ớ i v ị tr í ch í nh x á c v à đá p ứ ng v ớ i v ậ n t ố c v ớ i độ tin c ậ y cao. b b b b . . . . L L L L ị ị ị ị ch ch ch ch s s s s ử ử ử ử h h h h ì ì ì ì nh nh nh nh th th th th à à à à nh nh nh nh Thi ế t k ế m á y CNC hi ệ n đạ i b ắ t ngu ồ n t ừ t á c ph ẩ m c ủ a John T.Parson cu ố i nh ữ ng n ă m 1940 v à đầ u nh ữ ng n ă m 1950.Sau th ế chi ế n th ứ 2, Parson tham gia s ả n xu ấ t c á c m á y bay tr ự c th ă ng, m ộ t c ô ng vi ệ c đò i h ỏ i ph ả i gia c ô ng ch í nh x á c c á c h ì nh d ạ ng ph ứ c t ạ p.Parson s ớ m nh ậ n ra r ằ ng b ằ ng c á ch s ử d ụ ng m á y t í nh IBM th ờ i k ỳ đầ u, ô ng đã t ạ o ra nh ữ ng thanh d ẫ n đườ ng m ứ c ch í nh x á c h ơ n nhi ề u khi s ử c á c ph é p t í nh b ằ ng tay v à s ơ đồ .D ự a tr ê n kinh nghi ệ m n à y, ô ng đã gi à nh đượ c h ợ p đồ ng ph á t tri ể n m ộ t m á y c ắ t m ứ c t ự độ ng cho Kh ô ng Qu â n để t ạ o m ặ t cong cho c á nh m á y bay. S ử d ụ ng m ộ t đầ u đọ c th ẻ m á y t í nh v à c á c b ộ đ i ề u khi ể n tr ợ độ ng (servo motor ) ch í nh x á c,chi ế c m á y đượ c ch ế t ạ o c ự c k ỳ l ớ n, ph ứ c t ạ p v à đắ t đỏ .M ặ c d ù Thi ế t k ế -thi c ô ng- đ i ề u khi ể n m ô h ì nh b à n m á y CNC 2 tr ụ c Trang Trang Trang Trang 10 10 10 10 GVHD: Đỗ Đứ c V ươ ng v ậ y, n ó l à m vi ệ c m ộ t c á ch t ự độ ng v à s ả n xu ấ t c á c m ặ t cong v ớ i độ ch í nh x á c cao đá p ứ ng nhu c ầ u c ủ a ng à nh c ô ng nghi ệ p m á y bay. B ộ đ i ề u khi ể n gi ú p nh â n vi ê n l ậ p tr ì nh t ă ng t ố c độ s ử d ụ ng m á y .V í d ụ nh ư m ộ t s ố m á y nh â n vi ê n l ậ p tr ì nh c ó th ể đơ n gi ả n ch ỉ c ầ n nh ậ p d ữ li ệ u v ề v ị tr í đườ ng k í nh v à chi ề u s â u c ủ a m ộ t chi ti ế t v à m á y t í nh s ẽ l ự a ch ọ n ph ươ ng ph á p gia c ô ng t ố t nh ấ t để s ả n xu ấ t chi ti ế t d ướ i d ạ ng ph ô i. Thi ế t b ị m ớ i nh ấ t c ó th ể ch ọ n m ộ t m ẫ u k ỹ thu ậ t đượ c t ạ o ra t ừ m á y t í nh, t í nh to á n t ố c độ dao c ụ , đườ ng v ậ n chuy ể n v à o m á y v à s ả n xu ấ t chi ti ế t m à kh ô ng c ầ n b ả n v ẽ hay m ộ t ch ươ ng tr ì nh . c c c c . . . . Ứ Ứ Ứ Ứ ng ng ng ng d d d d ụ ụ ụ ụ ng: ng: ng: ng: T ù y theo m ụ c đí ch s ử d ụ ng m à b à n m á y c ó nh ữ ng c ô ng d ụ ng kh á c nhau:M á y khoan, M á y phay, M á y ti ệ n, M á y c ắ t, H ì nh 1:M ô h ì nh m á y phay . Ể Ể Ể Ể N N N N B B B B À À À À N N N N M M M M Á Á Á Á Y Y Y Y CNC CNC CNC CNC 2 2 2 2 TR TR TR TR Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C GVHD: ĐỖ ĐỨ C V ƯƠ NG SVTH : L Ê QUANG. Ệ Ệ Ệ Ệ U U U U B B B B À À À À N N N N M M M M Á Á Á Á Y Y Y Y CNC CNC CNC CNC 2 2 2 2 TR TR TR TR Ụ Ụ Ụ Ụ C C C C 1. 1. 1. 1. T T T T ổ ổ ổ ổ ng ng ng