DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP VỀ THIẾT BỊ
3.4.3 Lựa chọn cơ cấu dẫn động
Ưu điểm
Có khả năng chịu lực cả ba mặt, đảm bảo định vị theo ba phương. Ngoài ra do kết cấu sử dụng bi để truy ` ma sát trượt sang ma sát lăn nên hệ số ma sát rất nhỏ, đ ông thời độ chính xác cao.
Chuyã động trơn tru. Con trượt được chế tạo có các rãnh bị hướng tâm, có thể chuyển động hiệu quả từ các hướng ngang, dọc, thằng đứng hay treo ngược mà không ảnh hưởng đến vận tốc và tải trọng.
Độ ổn định và độ bi cao. Thanh trượt và con trượt thưởng được chế tạo tử nguyên liệu thép SCM, với kỹ thuật nung cao tẦn tiên tiến. Bi được chế tạo với độ cứng 58-62 HRC giúp tăng cao tính ổn định và tuổi thọ.
Nhược điểm
Thanh ray dễ bị gì khi tiếp xúc với môi trưởng không thuận lợi.
Phải bôi trơn bằng mỡ thường xuyên bảo trì định kỳ nếu không sẽ hư bi. Một khi bị hư thì block khi trượt sẽ bị sượng dẫn đến độ chính xác giảm.
Hình 3.14: Ray trượt vuông Thanh trượt tròn
Ưu điểm
Lực ma sát thấp nên giúp cho cơ cấu chuyển động một cách nhẹ nhàng.
Dễ dàng lắp đặt sử dụng, bảo trì, thay thế.
B êmặt được mạ crom tăng độ cứng và cơ tính.
Nhược điểm
Có độ rơ nhất định không ổn định như thanh trượt vuông
Yêu ci phải thay thế thưởng xuyên sau một thởi gian sử dụng vì thanh trượt rất nhanh mòn một khi mòn sẽ ảnh hưởng đến chất lượng chỉ tiết gia công.
Khả năng chịu lực trung bình, đối với cơ cấu Router thì hạn chế dung thanh trượt tròn để dẫn động cho trục Y vì chịu tải trọng khá lớn.
Hình 3.15: Ray trượt tròn
Kết luận ph lựa chọn cơ cấu dẫn động
Sau khi cân nhắc kỹ lưỡng v`ềưu và nhược điểm của từng loại, nhóm đã quyết định chọn thanh trượt vuông Hiwin cho các trục X, Y, và Z. Với độ cứng vững, độ chính xác cao và khả năng chịu tải vượt trội so với thanh trượt tròn, thanh trượt vuông Hiwin đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, b`ầi bỉ và giảm chi phi bảo trì. Do đó, đây là giải pháp tối ưu cho cơ cấu dẫn động các trục.Đối với trục X,Y, Z: chọn thanh trượt vuông là phù hợp nhất.
3.4.4 Lựa chọn động cơ Động cơ bước
Với một số đặc tính nổi trội như: không sử dụng chổi than, không phụ thuộc vào tải, đi `âi khiển vị trí vòng hở, có loại có vòng kín tích hợp thêm encoder để tăng thêm độ chính xác nhưng tốc độ không cao, khả năng đi lâi khiển chính xác, đáp ứng nhanh.
V'êphân loại cơ bản có thể chia động cơ bước làm 3 loại:
Động cơ bước từ trở thay đổi.
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu.
Động cơ bước hỗn hợp.
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu lại chia ra làm 3 loại: động cơ đơn cực, lưỡng cực và vừa đơn cực vừa lưỡng cực. Ưu điểm của động cơ bước lưỡng cực so với động cơ bước đơn cực là dòng điện chạy trong toàn bộ cuộn dây so với chỉ chạy trong nửa cuộn dây của động cơ bước đơn cực. Vì thế động cơ bước lưỡng cực sẽ cho moment cao hơn so với động cơ bước đơn cực cùng loại do đó cách đi `âi khiển cũng sẽ phức tạp hơn.
Ưu điểm
Châm, chính xác, dễ dùng. Làm việc tốt ở tốc độ thấp, duy trì moment xoắn tốt.
Không cn encoder hoặc thiết bị phản h ổ vị trí khác, giảm bớt sự đi `âi khiển phức tạp.
Thay đổi tốc độ dễ dàng nhờ thay đổi tần số.
Có thể hãm động cơ nhờ việc tăng dòng điện (thay vì gắn thêm phanh) nên dỡ hư hỏng.
Khi bị quá tải thì động cơ dừng do động cơ hoạt động trên dòng cố định.
Nhược điểm
Gây tiếng ồn và rung lắc khi hoạt động có hiện tượng nhiễu, kích cỡ còn hạn chế.
V €co ban dong tử driver tới cuộn dây động cơ không thể tăng hoặc giảm trong lúc hoạt động. Do đó, nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước gây sai lệch trong đi`âi khiển.
Không có tín hiệu phản h`ổ nên độ chính xác thấp hơn so với động cơ servo.
Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng c ân tốc độ cao.
Hình 3.16: Động cơ bước Động cơ Servo
Máy CNC thưởng sử dụng hai loại động cơ servo chủ yếu đó là: DC và AC servo, những thế hệ đơi cũ thưởng dùng DC, còn các máy từ năm 1987 trở v`êsau này thì dùng AC.
Động cơ Servo được thiết kế cho những hệ thống hệ tiếp vũng kớn. Tớn hiệu ra của động cơ được nối với một mạch đi `õi khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trớ sẽ được h`ọ tiếp vờmạch đi'õi khiển này. Nếu cú bất kỳ sự cố nào xảy ra khi chuyển động, cơ cấu h'ọ tiếp sẽ biết được tín hiệu ngõ ra chưa đạt được vị trí mong muốn.
Ưu điểm
Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ đi ât khiển sẽ tăng dòng tới cuộn dây động cơ giúp nó tiếp tục quay. Tránh hiện tượng trượt bước như trong động cơ bước.
Có thể hoạt động ở tốc độ cao, cho moment xoắn cao.
Có nhi lâi kích cỡ, làm việc êm hơn động cơ bước, có phản hổ đi`âi khiển vòng kín nên độ chính xác cao hơn so với động cơ bước.
Nhược điểm
Giá thành của động cơ Servo cao hơn nhỉ âi so với động cơ bước.
Khi dừng hoạt động, động cơ có xu hướng dao động tại vị trí dừng gây hiện tượng rung lắc.
Yêu ci phải đi ầi chỉnh các thông số đi `âi khiển phức tạp so với động cơ bước.
Kết luận ph ân lựa chọn động cơ
Sau khi so sánh ưu và nhược điểm của động cơ Step và Servo, nhóm đã quyết định chọn động cơ AC Servo. Động cơ Servo dap ứng tốt yêu c3 v`êtốc độ cao, độ chính xác và tránh hiện tượng trượt bước, làm cho hệ thống hoạt động mượt mà và hiệu quả hơn.
3.4.5 Lựa chọn bộ đi i khiển Cấu tạo của PLC Controller
CPU (Central Processing Unit): Là trung tâm xử lý chính của PUC, thực hiện các phép tính logic và các tác vụ đi âi khiển.
Bộ nhớ: Bao g`ữn bộ nhớ RAM và ROM, được sử dụng để lưu trữ chương trình lập trình, dữ liệu và các giá trị tạm thời.
Bộ giao diện: Bao ứ õn cỏc cổng giao tiếp như RS-232, RS-485, Ethernet, hoặc cỏc giao thức mạng như Profibus hoặc Modbus, cho phép kết nối với các thiết bị ngoại vi khác.
Giao điện ngườởi-máy (HMI) để tạo ra một hệ thống đi âi khiển tự động hoàn chỉnh và dễ sử dụng. Giao diện ngươi-máy (HMI) cung cấp cho người vận hành một cách thức tương tác với PLC Controller thông qua màn hình cảm ứng hoặc các phím chức năng.
Bộ đi ôi khiển I/O (Input/OutpuÐ: Cung cấp các cổng đ ầi vào và đ ầi ra để kết nối với các thiết bị cảm biến và thiết bị đi `âi khiển khác.
Neu ồn cung cấp điện: Đảm bảo ngu n điện ổn định cho hoạt động của PLC.
Hình 3. 18:Ứng dụng của bộ đi ầi khiển PUC Cấu tạo của CNC Controller
CPU (Central Processing Unit): Là trung tâm xử lý chính của CNC Controller, thực hiện các phép tính và đi lâi khiển chính xác các trục và công cụ gia công.
B6 nho: Bao g Gm bộ nhớ RAM và ROM, được sử dụng để lưu trữ chương trình gia
Giao diện người-máy (HMI): Cung cấp giao diện cho ngươi vận hành tương tác với máy, cài đặt các thông số và theo dõi quá trình gia công.
Bộ đi ầi khiển động cơ: Đi`âi khiển chính xác các trục và động cơ để thực hiện các phép gia công.
Giao tiếp CAD/CAM: Tích hợp với các ph mn CAD/CAM để lập trình và tạo ra các chương trình gia công.
Hình 3.19: Bộ đi 'âi khiển CNC Kết luận ph ân lựa chọn bộ đi âi khiển
Dựa trên sự so sánh và các yếu tố cụ thể v`Ê`ứng dụng, nhóm đã quyết định lựa chọn Bộ đi`âi khiển PLC. PUC Controller được chọn vì tính đơn giản trong vận hành và bảo trì, khả năng tương tác linh hoạt thông qua giao diện ngươi-máy (HM]), và khả năng kết nối với nhi âi thiết bị ngoại vi qua các cổng siao tiếp. Điầi này giúp tối ưu hóa quản lý và đi âi khiển các quy trình tự động hóa trong sản xuất và đi `âi kiện công nghiệp. Bộ đi `âi khiển PLC cũng thường được tích hợp với các phần m`ần lập trình đơn giản và hỗ trợ nhi âi ngôn ngữ lập trình, làm tăng tính linh hoạt và khả năng đi`âi chỉnh theo yêu c`ân cụ thể của hệ thống.