Tương tự như phương án dùng đai, chỉ khác là bánh đai được thay bằng bánh xích, và dây đai được thay bằng dây xích ăn khớp với bánh xích. Phương án này có ưu điểm là khơng tồn tại lực căng đai, tải lớn, độ chính xác cao vì ít giãn và khơng trượt. Tuy nhiên phương án này lại cần bơi trơn và bảo trì thường xun,
So sánh 4 phương án:
- Với việc chế tạo mơ hình một máy CNC u cầu về độ chính xác khơng q cao, tốc độ khắc nhanh giá cả phù hợp với túi tiền sinh viên, bền, dễ dàng sữa chữa và thay thế khi hư hỏng xảy ra, nên chúng em quyết định chọn Phương án truyền động bằng đai thang cho máy CNC này.
46
3.4. CHỌN ĐỘNG CƠ CHO CƠ CẤU DẪN ĐỘNG CÁC TRỤC 3.4.1. Động cơ một chiều (DC motor)
Ưu điểm:
Momen xoắn lớn, giá thành rẻ.
Nhược điểm:
Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.
Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác.
3.4.2. Động cơ Servo
Ưu điểm:
Momen xoắn lớn, có cả 2 loại AC và DC.
Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao.
Nhược điểm:
Driver phức tạp, giá thành cao.
3.4.3. Động cơ bước (Stepper)
Ưu điểm :
Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và
vận tốc .
Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số trực tiếp,
động cơ bước trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại.
Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC.
Nhược điểm :
Phạm vi ứng dụng là ở vùng công suất nhỏ và trung bình. Việc nghiên cứu nâng
47 Kết luận
Mục tiêu của đề tài là với chi phí đầu tư thấp nhất và cho ra sản phẩm tốt nhất nên ở đề tài này nhóm quyết định chọn động cơ bước làm động cơ dẫn động
Trên thị trường hiện nay có bán khá nhiều loại động cơ bước của nhiều hãng khác nhau, kể cả hàng cũ và hàng mới. Phổ biến ở thị trường hiện nay là loại động cơ bước có cơng suất khoảng 50W, do vậy chúng em chọn động cơ loại này để dẫn động 2 trục. . Ngồi ra thơng số này cịn có thể điều chỉnh khi lắp ráp ngồi thực tế.
Động cơ bước sử dụng trong mơ hình với các thơng số như sau:
THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC 43SHD0207-16
Góc bước 1.80
Số pha 2
Điện áp định mức 12V
Dòng điện định mức 0.4A
Điện trở mỗi pha 30Ω ± 10%
Momen xoắn 350 mN.m
48
3.5. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA KHUNG MÁY
Các kích thước chính của máy quy định kích cỡ của máy. Kích thước của máy lớn hay nhỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bao gồm độ dài của thanh trượt dẫn hướng, khả năng tải của động cơ dẫn động, khả năng tải của bộ truyền…Ở đây, do việc thiết kế mang tính chất mơ hình, tải nhỏ, cơng suất các động cơ dẫn động thấp, đồng thời đảm bảo tính gọn nhẹ cơ động cho mơ hình nên các thơng số kích thước được chọn là khá nhỏ, tuy nhiên vẫn đảm bảo việc mơ phỏng hoạt động của mơ hình.
Do đó có thể nói kích thước sườn máy quy định rất nhiều kích thước khác cịn lại của máy CNC. Như trên hình, có thể thấy sườn máy được thiết kế theo hình hộp chữ nhật, với các thơng số chính. - Vật liệu chính: Nhơm - Chiều dài : 460 mm - Chiều rộng : 398 mm - Chiều cao : 130mm - Cân nặng: 10 kg
49
50
Chương 4
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN
4.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG
MÁY TÍNH-PHẦN MỀM
MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
ĐỘNG CƠ BƯỚC TRỤC X ĐỘNG CƠ BƯỚC TRỤC Y BỘ PHÁT TIA LASER Xu ất xung Xu ất xung Xuất xung MẠCH DRIVER LASER
51 Nhiệm vụ của từng khối :
Máy tính-phần mềm: là trung tâm điều khiển, thiết kế của máy. sau khi
thiết kế các sản phẩm, thông qua cổng máy in LPT máy tính gửi tín hiệu điều khiển đến mạch trung tâm
Mạch điều khiển trung tâm: nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính, gửi các
tín hiệu điều khiển tương ứng đến từng mạch drive.
Động cơ bước và hệ truyền động: nhận tín hiệu từ mạch driver thực hiện
chuyển động mang đầu cắt laser dịch chuyển tạo hình như mong muốn.
Bộ phát tia Laser: nhận tín hiệu điều khiển thực hiện bật tắt, tạo năng lượng
để đốt cháy, cắt sản phẩm.
4.2. THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ LẮP RÁP PHẦN ĐIỆN 4.2.1. Các thông số quan trọng của động cơ bước 4.2.1. Các thông số quan trọng của động cơ bước
Góc bước
Góc bước β là góc quay mà trục ĐC quay được khi nhận 1 xung lệnh.
Góc bước bé hơn, số lượng bước trên mỗi vòng quay cao hơn và độ phân giải cao hơn hay đạt được độ chính xác trong việc điều chỉnh vị trí
Giá trị của góc bước được thể hiện qua thông số lượng răng tương ứng của rotor (Nr) và stator (Ns) hay số pha của stator (m) và số răng của rotor
𝜷 =(𝑵𝒔−𝑵𝒓)
𝑵𝒔 × 𝑵𝒓 × 𝟑𝟔𝟎° [7]
Hay 𝜷 = 𝟑𝟔𝟎
𝒎.𝑵𝒓 = 𝟑𝟔𝟎
52 Độ phân giải:
- Độ phân giải được định nghĩa là bước cần để hồn thành một vịng quay của trục rotor.
- Độ phân giải càng cao, độ chính xác trogng việc xác định vị trí của đối tượng bằng động cơ sẽ cao hơn.
Độ phân giải = Số lượng bước/vòng quay [9] 4. Tốc độ quay:
Nếu f là tần số bước (hay tần số xung) trong 1 giây (ppspulses per second) và β là góc bước, thì tốc độ ĐC được xác định như sau
n = β x f/ 360 [9] 4.2.2. Bộ phát tia Laser
- Công suất: 2500mW - Màu: Xanh dương - Bước sóng: 445nm