-
b. L298N
2.5.3.2. Thiết kế tủ
- 75 -
- Tầng 1: bố trí các phần tử điều khiển: driver, biến tần. Các thiết bị bảo vệ: cầu chì, Aptomat, rơ le…
- Tầng 2: bố trí màn hình máy tính, cây máy tính, bàn phím, chuột để điều khiển máy.
- Ngoài ra còn các thành phần: đèn báo, các khối nút ấn vận hành.
Một số yêu cầu khi thiết kế:
- Chọn tủ điện theo đúng tiêu chuẩn. - Tấm thép tiếp đất.
- Các điểm nối khung tủ, thông gió hợp lý (hình vẽ bên dưới)
Hình 2. 40. Cách nối khung tủ và thông gió tủ điện
- Thiết kế những thiết bị trong tủ.
- Tủ điện phải có seal chống bụi, chống nước ẩm. - Dung kẹp, thanh đồng nối đất.
- Thanh nối giữa của tủ và tủ.
Hình 2. 41. Các phần nối đất và cách nối cửa tủ
- Lắp đặt: bố trí khoảng cách an toàn, đi dây cáp, dây động lực riêng biệt, đảm bảo khoảng cách.
- 76 -
Từ những yêu cầu đó, ta thiết kế tủ điện bằng phần mềm Solidwork, với kích thước tủ như sau:
- Tầng 1: chiều dài 600 mm, chiều rộng 600 mm và chiều cao 800 mm. - Tầng 2: bố trí máy tính với chiều cao tối đa của máy tính là 500 mm. Sau đây là hình ảnh tủ thiết kế:
- 77 -
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Chương 2: Đã tìm hiểu về cơ sở lý thuyết các phần tử điều khiển. Mạch điều khiển động cơ bước, biến tần điều khiển trục chính, Card điều khiển, cảm biến… từ phân tích đưa ra đặc điểm, cấu tạo của thiết bị điều khiển, ưu và nhược điểm của các thiết bị khác nhau. Qua đó, chọn lựa các thiết bị điều khiển phù hợp với máy phay gỗ CNC của đề tài về mặt yêu cầu, thực trạng máy CNC phay gỗ hiện nay, tính hiệu quả và kinh tế sản phẩm.
Sau đó, tác giả đã đưa ra được sơ đồ điều khiển toàn hệ thống máy phay gỗ CNC, đi dây từng thiết bị của hệ thống điều khiển gồm: sơ đồ nối chân, cấu tạo các chân hệ thống, kết nối các thiết bị với nhau.
Thiết kế tủ điều khiển máy phay gỗ CNC, nắm được lý thuyết về thiết kế tủ điều khiển:
- Đảm bảo an toàn điện.
- Khoảng cách các dây điện, dây cáp điều khiển. - Cách đấu nối dây.
- 78 -
CHƢƠNG 3: THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN MÁY CNC GIA CÔNG GỖ BKRW 2014
3.1. Thông số kích thước máy CNC 3 trục gia công gỗ
Hình 3.1: Máy CNC 3 trục gia công gỗ
Thông số kích thước máy:
Kích thước toàn máy: 3052x1852x1838 Kích thước bàn máy: 3000x1600
Hành trình lớn nhất các trục X,Y,Z: 2,4x1,3x0,23
- 79 -
Hình 3.2:Bản vẽ kích thước máy
Hình 3.3: Bản vẽ kích thước bàn máy
3.2. Yêu cầu hệ thống điều khiển[8]
- Điều khiển chính xác về vị trí.
- Nội suy chính xác được biên dạng, bề mặt gia công. Cụ thể, trong gia công gỗ các bề mặt là các bề mặt 2,5D. 3052 3000 1838 1600 1800 1852 905 1540 1838 3000 1600
- 80 - - Đảm bảo sự ổn định trong quá trình gia công.
3.3. Xác định thông số đầu vào và đầu ra quá trình thực nghiệm. Cài đặt phần mềm điều khiển trƣớc khi gia công[8]
3.3.1. Xác định thông số đầu vào
Để đảm bảo hệ thống điều khiển đạt được yêu cầu đề ra, các thông số sau sẽ được đưa ra thử nghiệm:
- Vật liệu: loại gỗ, tính chất của gỗ( mềm, cứng, dai, …), kích thước gỗ. - Chế độ gia công:
o Vận tốc cắt ( vòng/ph)
o Bước tiến dao (m/ph)
o Khoảng chồng chéo 2 lần chạy dao liên tiếp
o Thời gian gia công
3.3.2. Xác định thông số đầu ra
Từ việc đặt ra các phép thử chạy máy, tác giả sẽ xác định được các thông số đầu ra để đánh giá độ ổn định của hệ thống điều khiển:
- Tình trạng của hệ thống điều khiển: sau quá trình chạy thử nghiệm,
hệ thống và các thiết bị điều khiển còn chạy ổn định hay xảy ra lỗi, sự cố điều khiển.
- Sản phẩm gia công: phản ánh trực tiếp hệ thống điều khiển trong quá
trình gia công có xảy ra lỗi, sự cố, có đảm bảo yêu cầu điều khiển về vị trí, thời gian, …
3.3.3. Phần mềm điều khiển và cài đặt phần mềm điều khiển trước gia công
3.3.3.1. Phần mền điều khiển NC Studio
NcStudio là phần mềm điều khiển mọi hoạt động của máy CNC trên máy tính và thực hiện các lệnh mà người lập trình đưa ra.
Phần mềm NcStudio được sử dụng đồng nhất với Card Weihong để điều khiển máy CNC.
- 81 -
- Chế độ tự động: khi ở chế độ này, máy sẽ di chuyển theo chương trình lập trình. Do đó để máy thực hiện chương trình gia công thì ta phải chọn chế động tự động.
Hình 3. 4. Chế độ vận hành tự động sau khi đã được nạp chương trình
- Chế độ vận hành tay: người vận hành sự dụng các nút điều khiển chuyển động của máy, hoặc bàn phím số tương ứng với nút điều khiển.
- 82 -
Hình 3.5. Chế độ vận hành tay
Các phiên bản thường được sử dụng hiện nay: - NC Studio cn_v5.4.49 - NC Studio en_v5.4.68 - NC Studio v5.5.60 - NC Studio en_v8.215 - NC Studio v8.258 - NC Studio ru_v8.2313 - NC Studio v10.79.0
Tuy nhiên phiên bản được sử dụng phổ biến hiện nay là NC Studio v5.5.60 cho nên phần tiếp theo đây tôi sẽ đưa ra hướng dẫn chi tiết về phiên bản sử dụng này.
3.3.3.2. Cài đặt các thông số công nghệ và hiệu chỉnh máy
a. Cài đặt các thông số vận hành
Các thông số vận hành máy được cài đặt trong Tab Params (Hình 4.13)
1 – tốc độ vận hành bằng tay: tốc độ thông thường khi vận hành bằng tay bằng
- 83 -
có giá trị khoảng 500 – 2000 mm/min để dễ dàng quan sát và điều chỉnh máy. Tốc độ nhanh được dùng khi giữ phím Ctrl trên bàn phím.
Tốc độ thông thường (Normal Jog): 4000 mm/min Tốc độ nhanh tối đa (Rapid Jog): 4000mm/min
2 – các tham số chế độ tự động: tốc độ G00 đặt tốc độ chạy nhanh khi dụng cụ
không thực hiện cắt. Khi bỏ chọn tốc độ G00 thực tế sẽ là giá trị % đặt trên panel điều khiển. Tốc độ gia công là tốc độ thực hiện lệnh gia công G01, G02, G03 và luôn là % đặt trên panel điều khiển
Tốc độ G00 (G00 Feedrate): 4000 mm/min Tốc độ gia công (Machining): 4000 mm/min
3–cho phép đặt tốc độ chạy dao mặc định, bỏ qua lệnh tốc độ chạy dao trong
chương trình. Luôn chọn chế độ này để đảm bảo tốc độ chạy dao được kiểm soát tốt.
4 – cho phép đặt tốc độ trục chính mặc định, bỏ qua khai báo tốc độ trục chính
trong chương trình.
5 – cho phép thực hiện thuật toán tốc ưu tốc độ chạy dao nhắm cải thiện khả
năng vận hành máy.
6 – UK ở chế độ tương đối, giá trị UK trong lệnh G là giá trị tương đối từ tâm
- 84 -
Hình 3. 6. Cửa sổ cài đặt các thông số vận hành máy
7 – cho phép đặt tốc độ đi xuống của trục Z, đồng thời là tốc độ so dao. Có thể
chọn chế độ này khi muốn kiểm soát tốc độ trục Z. Trường hợp gia công vật liệu cứng, nên chọn tốc độ trục Z khi dao đi xuống thật chậm để bảo vệ dụng cụ cắt.
8 – cho phép tối ưu tốc độ dao lên, sử dụng tốc độ lệnh G00 áp dụng cho dao
- 85 -
9 – G00 luôn luôn đạt 100% tốc độ chạy dao.
10 – tự động dừng trục chính khi tạm dừng (PAUSE) hoặc dừng (STOP) (cần
phải khởi động lại).
11 – đảo chiều trục X, đảo chiều trục Y.
12 – sau khi kết thúc chương trình, tự động chạy dao về vị trí X0 Y0 Z0. 13 – chiều cao an toàn: là tọa độ làm việc của trục Z sao cho không gây mất an
toàn cho chi tiết gia công, tức là đặt khoảng cách nhấc dụng cụ cắt lên khi thực hiện lệnh dừng hay tạm dừng chương trình.
Chọn giá trị chiều cao an toàn (Safe Height is): 10 mm
14 – tham số đưa vào:
Chiều sâu (2D plt Depth): 2 mm Chiều cao (Height): 5 mm PLU/mm: 40 plu/mm
Ô tích dưới là lựa chọn đảo chiều trục Z khi nhập file PLT hoặc ENG
15 – trục xoay gồm các lựa chọn trục Y là trục xoay (Y axis is revolving axis)
(nếu chọn cái này thì có 2 cách chọn đơn vị xoay là độ hoặc mm), bán kính vùng xoay (tính theo mm).
b. Cài đặt thông số sản xuất
Các thông số sản xuất có liên quan tới cấu hình phần cứng của máy. Do khi cài đặt lại phần mềm NcStudio hoặc chuyển Card điều khiển sang máy tính khác, nếu không tiến hành cài đặt lại thông số sản xuất, độ chính xác của máy sẽ không đảm bảo tốt, nguy cơ mất an toàn do vượt giới hạn máy là rất cao.
Thông số sản xuất được cài đặt tại mục Manufactory của tab Param. Mật khẩu truy cập là ncstudio.
- 86 -
Hình 3. 7. Cửa sổ cài đặt thông số sản xuất của máy
1 – không gian làm việc: đặt kích thước bàn máy, hệ thống sẽ cảnh báo khi tọa độ máy vượt quá giới hạn này. Các thông số cài đặt như Hình 19:
- 87 -
Hình 3. 8. Thông số cài đặt không gian làm việc
2 – so dao tự động: chọn chiều dày tấm so sao là 10 mm. 3 – tham số động cơ: nhập tham số động cơ như Hình 20:
Hình 3.9. Tham số động cơ
4 – gia tốc: đặt góc/xung khi trục Y là trục quay, các giá trị nhập vào như Hình 21:
Hình 3.1 0. Các giá trị gia tốc
5 – trục chính: tại đây cho nhập các giá trị tốc độ quay lớn nhất của trục chính và thời gian trễ khi khởi động/dừng trục chính. Các giá trị nhập như Hình 22:
- 88 -
Hình 3.11. Các thông số trục chính
3.4. Thực nghiệm và kết quả thực nghiệm[8]
3.4.1. Các phép thử
Với các thông số đầu vào cơ bản, tác giả thực hiện 9 phép thử với thời gian tang dần để xác định độ ổn định của hệ thống điều khiển. Dưới đây là thông sô 9 phép thử nghiệm độ ổn định của hệ thống điều khiển máy CNC BKRW 2014.
3.4.1.1. Tranh họa tiết thủng
a. Phép thử
Hình 3. 12. Mẫu họa tiết thủng
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ công nghiệp MDF
o Kích thước: 1150mm x 370mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 8000 vg/ph
o Bước tiến dao: 1 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 50%
o Thời gian gia công: 0,5h b. Kết quả
- 89 -
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
Hình 3. 13. Kết quả phay mẫu họa tiết thủng 3.4.1.2. Tranh hoa sen
- 90 -
Hình 3. 14. Tranh hoa sen
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ gụ
o Kích thước: 390mm x 350mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 18000 vg/ph
o Bước tiến dao:3 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 20%
o Thời gian gia công: 2h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 91 -
Hình 3.15. Kết quả thử nghiệm 2 3.4.1.3. Tranh Logo Bách Khoa
- 92 -
Hình 3.16. Tranh xử lý logo Bách khoa
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ gụ
o Kích thước: 345mm x 345mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 15000 vg/ph
o Bước tiến dao:4 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 50%
o Thời gian gia công: 4h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 93 -
Hình 3.17. Kết quả phép thử 3 3.4.1.4. Tranh chùa một cột
a. Phép thử
- 94 - - Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ dổi
o Kích thước: 350mm x 410mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 18000 vg/ph
o Bước tiến dao:3,5 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
o Thời gian gia công: 6h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 95 -
3.4.1.5. Tranh chim hót mùa xuân
a. Phép thử
Hình 3.20. Tranh chim hót mùa xuân đã xử lý
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ dổi
o Kích thước: 750mm x 360mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 15000 vg/ph
o Bước tiến dao:4 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
o Thời gian gia công: 10h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 96 -
Hình 3.21. Kết quả phép thử 5 3.4.1.6. Tranh cửu ngư quần tụ
a. Phép thử
Hình 3.22. Tranh cửu ngư quần tụ
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ công nghiệp
o Kích thước: 750mm x 510mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 18000 vg/ph
- 97 -
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
o Thời gian gia công: 16h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
Hình 3.23. Kết quả phép thử 6 3.4.1.7. Bộ tranh tứ quý( 4 bức)
a. Phép thử
Hình 3.24. Bộ tứ quý đã xử lý
- 98 -
o Vật liệu: gỗ gụ
o Kích thước: 240mm x 710mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 18000 vg/ph
o Bước tiến dao:4 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
o Thời gian gia công: 24h b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 99 -
3.4.1.8. Tranh Vinh quy bái tổ
a. Phép thử
Hình 3.26. Tranh vinh quy bái tổ đã xử lý
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ sao
o Kích thước: 1568mmx630mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 15000 vg/ph
o Bước tiến dao:4 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
- 100 - b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
Hình 3.27. Kết quả phép thửu 8 3.4.1.9. Tranh Mã đáo thành công
a. Phép thử
Hình 3.28. Tranh mã đáo thành công
- Vật liệu gia công:
o Vật liệu: gỗ sao
o Kích thước: 1850mm x 670mm - Thông số gia công:
o Vận tốc cắt: 15000 vg/ph
o Bước tiến dao:4 m/ph
o Khoảng chồng lát cắt: 75%
- 101 - b. Kết quả
Trong thời gian vận hành, hệ thống điều khiển hoạt động bình thường, không xảy ra lỗi và sự cố.
- 102 -
3.4.2. Đánh giá kết quả thử nghiệm
Qua 9 phép thử nghiệm vận hành máy với thời gian tăng dần từ 0,5h đến 40h, tác giả nhận thấy hệ thống điều khiển của máy CNC BKRW hoạt động ổn định, chính xác và đạt được yêu cầu đề ra của hệ thống điều khiển. Sản phẩm tạo có bề mặt, chất lượng tốt, năng suất cao. Qua đó thể hiện ưu thế của máy CNC gia công gỗ so với việc xử lý thủ công truyền thống.
- 103 - TT Mẫu thử nghiệm