CHƯƠNG III : THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
3.2.1. Lựa chọn động cơ
Động cơ trục chính (động cơ phay)
Động cơ phay là 1 trong những bộ phận quan trọng ảnh hưởng đến khả năng gia công và chất lượng sản phẩm khi gia cơng. Đặc biệt với mục đích chế tạo mơ hình gia cơng CNC tích hợp thay dao tự động thì động cơ trục chính cịn phải có khả năng kẹp và nhả dao để thay đổi dao trong quá trình gia cơng chi tiết. Với u cầu trên, động cơ trục chính được chia làm 2 loại:
Động cơ một chiều (DC)
Đối với máy gia cơng CNC loại nhỏ có thể cân nhắc sử dụng động cơ một chiều (DC), động cơ DC có moment khởi động lớn, dễ điều khiển chiều và tốc độ của động cơ tuy nhiên dải điều kiện tốc độ hẹp và cần phải có mạch cấp nguồn riêng nên chỉ áp dụng cho các loại máy CNC công suất nhỏ hoặc mơ hình.
Động cơ một chiều gồm có 2 loại cơ bản: - Động cơ một chiều có chổi than
46 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Hình 3.20 Động cơ khơng chổi than Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ điều khiển
Nhược điểm: ồn, nóng khi hoạt động, tuổi thọ động cơ không cao - Động cơ một chiều khơng chổi than
Hình 3.21 Động cơ một chiều có chổi than
Ưu điểm: cho phép điều khiển tốc độ và mơmen động cơ dễ dàng, chính xác hơn, hoạt động êm ái.
Nhược điểm: giá thành khá đắt . Động cơ xoay chiều (AC)
Động cơ xoay chiều đa dạng, phong phú về chủng loại, mạch điều khiển có thể điều khiển nhiều mức tốc độ khác nhau bằng biến tần. Việc sử dụng động cơ xoay chiều mang lại nhiều thuận lợi như việc sử dụng trực tiếp nguồn điện 220V sẵn có.
47 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Hình 3.22 Động cơ servo xoay chiều không chổi than BTD4 0860 Động cơ xoay chiều chiều gồm 2 loại:
- Động cơ một xoay chiều lồng lồng sốc không đồng bộ, dùng biến biến tần để điều khiển, có kích thước lớn.
- Động cơ Servo tốc độ cao có hồi tiếp, giúp điều khiển chính xác tốc độ động cơ, có thể thay đổi tốc độ liên tục và quá trình đáp ứng thay đổi tốc độ rất nhanh, khả
năng duy trì momen ổn định trong các dải tốc độ nhưng giá thành rất đắt. Kết luận
Sau khi phân tích xem xét các lựa chọn và để đáp ứng nhu cầu thay dao trong q trình gia cơng cũng như hiệu quả về kinh tế. Nhóm quyết định lựa chọn Spindle NSK Nakanishi NR50-5100 ATC sử dụng đầu kẹp dao CHR collet được thiết kế đặc biệt tích hợp hệ thống kẹp, nhả dao trực tiếp trên động cơ giúp việc thay thế dụng cụ gia công dễ dàng và linh hoạt. Dụng cụ cắt được thay đổi tự động bằng cách cung cấp khí nén áp lực cao cho trục chính. Động cơ sử dụng 3 vịng bi có độ chính xác cao, trong đó có 1 vịng bi bằng sứ đem lại khả năng gia cơng chính xác, tốc độ cao.
48 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Hình 3.23 Spindle NSK Nakanishi NR50-5100 ATC. Thơng số động cơ:
- Tốc độ quay tối đa cho phép: 50.000 vịng /phútμ.
Độ sai lệch của trục chính: trong khoảng 1 m.-
- Áp suất khí để đóng mở Collet: 80 ~ 87 PSI - Trọng lượng: 1,4 kg.
- Sử dụng nguồn điện: DC-24V
Động cơ trục chính (động cơ tiện)
Động cơ tiện dẫn động quay trực tiếp cho măm cặp trong q trình gia cơng tiện nên cần đạt tốc độ quay nhất định và yêu cầu lực kéo cao, bên cạnh đó cũng cần đáp ứng nhu cầu chuyển động xoay góc với độ chính xác cao của trục A. Xem xét các yêu cầu trên xét thấy động cơ Servo đáp ứng đầy đủ các nhu cầu cần thiết và vận hành tốt nhưng để phù hợp hơn về kinh tế nhóm quyết định lựa chọn động cơ bước thay vì động cơ Servo vì động cơ bước vẫn cung cấp khả năng chuyển động xoay với góc chính xác bên cạnh đó đề tài chỉ dừng ở mức độ mơ hình ( tốc độ <1000 vịng/phút) nên động cơ bước vẫn đáp ứng nhu cầu cần thiết.
Do nhu cầu momen xoắn cao nên nhóm quyết định chọn động cơ bước 86BYGH250. Thông số động cơ: ° - Bước góc: 1,8
49 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
- Dịng điện định mức: 5A - Điện áp định mức: DC 18V - Trọng lượng: 2,3 kg
Động cơ cho các trục X, Y, Z và các cụm truyền động khác
Động cơ truyền động cho các trục của máy CNC yêu cầu chuyển động với độ chính xác cao, có 2 loại động cơ được sử dụng phổ biến là động cơ bước hoặc động cơ servo. Mỗi loại động cơ đều có những ưu và nhược điểm riêng, dưới dây là bảng so sánh 2 loại động cơ: Mạch driver Nhiễu, rung động Tốc độ Hiện tượng trượt bước Phương pháp điều khiển Giá thành (Động cơ + driver) Độ phân giải Bảng 3.1 So sánh 2 động cơ
50 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com
Vì các động cơ truyền động cho các trục trong máy CNC cần độ chính xác quá cao nhưng khi xem xét đến số lượng động cơ sử dụng (6 cái) và mục đích của mơ hình thì việc sử dụng động cơ Servo cần nhiều chi phí cũng như hệ thống điều khiển khá phức tạp trong khi đó sử dụng động cơ bước vẫn đáp ứng được nhu cầu truyền động các trục với sai lệch cho phép cũng như việc điều khiển dễ dàng hơn. Vì vậy nhóm quyết định sử dụng động cơ bước để truyền động cho các trục của máy. Cụ thể, nhóm sử dụng 3 động cơ StepSyn 103H7822-0440 , 1 động cơ StepSyn 103H7124-1145, 1 động cơ StepSyn 103H7123-0740 , và 1 động cơ Guzik S1701B.