Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 máy phay cnc mini TSV2013-33

2 máy phay cnc mini TSV2013-33

Tải bản đầy đủ - 0trang

Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



2.2.2 Cấu hình Laptop IBM ThinkPad T42 cài đặt phần mềm Mach3

CPU: 1.8Ghz Pentium M/2MB L2 Cache/400Mhz FSB

Hệ điều hành: Windows XP

1.5GB DDR PC2700 Memory

Dung lượng ổ cứng: 60GB Hitachi 7200RPM Hard Drive

Màn hình: 15″ SXGA+ FlexView Screen

Card màn hình: 64MB ATI Radeon 9600

2 USB 2.0/2 PCMCIA Slots/Parallel Port/Serial Port//VGA Out/PS2 Port

Hình thực tế Hình 2.8.



Hình 2.8 Laptop IBM ThinkPad T42



2.2.3 Phần mềm điều khiển máy CNC - Mach3

Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft®, ban đầu được thiết kế dành cho những người

chế tạo máy CNC tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm

điều khiển linh hoạt trong cơng nghiệp (Hình 2.9):

Máy tiện.

Máy phay.

Máy laser.

Máy cắt plasma.

Vài tính năng nổi trội:

Biến một máy tính cá nhân PC thành một bộ điều khiển máy CNC 6 trục.

Hiển thị video khi máy chạy.

Điều khiển được tốc độ trục chính (Spindle).

Hiển thị G-Code trực quan.

Giao diện có thể tùy biến hồn tồn theo ý thích người sử dụng.

Điều khiển được nhiều rơle đóng cắt.

Có khả năng tạo ra xung điều khiển tốc độ động cơ.

11



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Có khả năng dùng được với màn hình cảm ứng.



Hình 2.9 Giao diện phần mềm Mach3



Một nút ấn dừng trong trường hợp khẩn cấp (ESTOP) phải được cung cấp trên mỗi

máy.

Một số công tắc để cho biết khi nào công cụ đang ở vị trí “Home” (vị trí ban đầu

trước khi chạy).

Một số cơng tắc hành trình để định nghĩa vùng hoạt động được cho phép của công

cụ.

“Spindle” (trục xoay) được điều khiển. Trục xoay có thể xoay cơng cụ (phay) hoặc

vật cần gia cơng (tiện).

Có thể thêm lên đến ba trục. Các trục này có thể xoay hoặc tịnh tiến. Một trong số

các trục tịnh tiến thêm vào có thể làm “slave” cho các trục X, Y và Z. Cả 2 (một

chính và một “slave”) sẽ luôn di chuyển cùng nhau theo các di chuyển từ chương

trình chính và theo “jogging” (chạy máy bằng tay dùng để test), tuy nhiên chúng sẽ

lấy vị trí tham khảo một cách độc lập.

Điều khiển cách làm mát nào sẽ được thực hiện.

Mach3 có thể bật tắt, đổi chiều quay trục xoay. Điều khiển được tỉ lệ mà sẽ làm

thay đổi số vòng quay trên phút (rpm – round per minute).

Hầu hết các kết nối giữa máy PC (máy tính bàn) chạy Mach3 sẽ được thực hiện thông

qua cổng song song (cổng máy in) của máy tính. Một máy đơn giản chỉ cần một cổng

song song, tuy nhiên nếu phức tạp sẽ cần 2 cổng.

Ngoài ra, còn các gói phần mềm hỗ trợ nhỏ đính kèm cùng Mach3 như:

LazyCam là phần mềm CAM thường dùng cho Mach3.

Text Engraving v4 của German Bravo dùng khắc chữ.

12



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Phay mặt đầu và khoan lỗ sâu của Kiran.

2.2.4 Ngơn ngữ lập trình CNC ----- G-Code

G-Code lần đầu được phát triển tại Phòng thí nghiệm servomechanisms MIT vào cuối

những năm 1950. Kể từ đó, G-Code ngày được hoàn thiện và được nhiều nước trên

thế giới sử dụng.

G-Code được sử dụng rộng rãi nhất trong ngôn ngữ lập trình điều khiển bằng số. Sử

dụng chủ yếu trong tự động hóa, nó là một phần quan trọng của tự động hóa máy cơng

cụ (Hình 2.10).



Hinh 2.10 Ngơn ngữ G-Code



Một cách cơ bản, G-Code là một ngôn ngữ mà người ta truyền vào trong máy công cụ

để làm cho máy hoạt động theo nguyên tắc sau:

Hướng di chuyển.

Di chuyển bao xa.

Nhanh như thế nào.

Thông qua con đường nào.

Một số lệnh của G-Code trong một chương trình bắt đầu bằng chữ cái G.

G00 Nhanh chóng về vị trí.

G01 Chuyển động với một tỉ lệ vận tốc đặt trước.

G02 (G03) Chuyển động một vòng cung cùng (ngược) chiều kim đồng hồ.

G04 Khoan.

G20 (G21) Chọn đơn vị di chuyển là Inch (Millimeter).

G28 Trở về vị trí Home.

G90 (G91) Chọn hệ tọa độ tuyệt đối (tương đối).

G94 (G95) Chọn bước tiến F, đơn vị trên phút (vòng).

2.2.5 Driver động cơ bước

Để đạt được hiệu suất cao nhất, động cơ bước 5 pha cần kết hợp đồng bộ với driver.

Trên thị trường có 3 loại driver, 1 loại sử dụng nguồn 24 VDC, 1 loại 100-115 VAC và

1 loại 240VAC. Với loại driver sử dụng điện AC, điện áp sẽ được chỉnh lưu thành DC

và đưa vào động cơ. Điện áp đưa vào động cơ lớn hơn sẽ làm dòng cấp cho cuộn dây

tăng nhanh hơn, từ đó momen xoắn cũng cao hơn. Vì vậy, driver AC thường được

dùng để điều khiển động cơ bước bởi dải tốc độ hoạt động sẽ rộng hơn so với loại

13



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



driver DC. Hình 2.11 cho thấy ưu điểm về momen xoắn của driver 100-115 VAC so

với loại 24 VDC.



Hình 2.11 Đường đặc tính momen của driver động cơ bước [14]



Tuy nhiên với loại driver 240VAC, điện áp cấp cho cuộn dây quá cao sẽ làm động cơ

nóng và dễ hỏng. Đề tài này chọn loại driver 100-115 VAC để đảm bảo hiệu suất và

tuổi thọ tốt nhất cho động cơ.

RKD514H-A tương tự RKD514L-A dùng cho bước 5 pha PH596A của Vexta (Trục

X,Y) trình bày ở Hình 2.12.

Thiết lập các chế độ:

Chức năng 1P, A.C.O và S.D (Tương thích Mach3, chống quá tải, chống ồn)

Dòng cấp phụ thuộc động cơ (PH596A: mức B - 1.15A/Pha)

Độ phân giải Microstep: 0.72/n (n=1~250) Đề tài này ta chọn độ phân giải = 20

tương ứng 0.036 độ/bước cho Driver.



Hình 2.12 Mạch cơng suất RKD514L-A [15]

14



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Trong đó,

1 - LED báo hiệu (Nguồn, quá tải …).

2 - Các công tắc lựa chọn chức năng.

3 - Lựa chọn dòng cấp lúc chạy và lúc dừng.

4 - Lựa chọn độ phân giải vi bước (Xem Bảng 2.1).

5 - Tín hiệu vào ra (Input/output).

Bảng 2.1 Các độ phân giải (góc xoay) có thể chọn [15]



Núm chỉnh góc bước

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F



Độ phân giải

1

2

2.5

4

5

8

10

20

25

40

50

80

100

125

200

250



Bước góc

0.72o

0.36o

0.288o

0.18o

0.144o

0.09o

0.072o

0.036o

0.0288o

0.018o

0.0144o

0.009o

0.0072o

0.00576o

0.0036o

0.00288o



2.2.6 Động cơ bước

2.2.6.1 Cấu tạo cơ bản của động cơ bước

Động cơ bước 5 pha gồm 2 phần chính là stator và rotor (Hình 2.13).

Rotor có cấu tạo gồm lõi làm bằng nam châm vĩnh cửu và 2 rotor bao ở phía ngồi

được từ hóa với cực ngược nhau (nếu rotor 1 là cực bắc thì rotor 2 sẽ là cực nam).



Hình 2.13 Cấu trúc động cơ bước 5 pha [14]

15



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Stator gồm 10 cực từ với các răng nhỏ, mỗi cực được cấp nguồn bằng cuộn dây. mỗi

cuộn dây được nối với cuộn đối diện của nó, do đó hai cực đối diện sẽ được phân cực

từ giống nhau khi có nguồn cấp vào cuộn dây. Hai cực từ này sẽ hợp thành 1 pha, thế

nên 10 cực sẽ tạo thành động cơ 5 pha, từ A đến E (Hình 2.14).



Hình 2.14 Vị trí các pha của động cơ bước 5 pha [14]



Có 50 răng ở phía ngồi mỗi rotor, các răng này trên rotor 1 và rotor 2 được sắp lệch

nhau nửa bước răng. Do đó với 5 pha trên stator và 100 răng trên 2 rotor, mỗi bước

góc sẽ là 0.72o, động cơ bước 5 pha còn được gọi là động cơ bước 0.72o.

2.2.6.2 Đặc tính giữa tốc độ và momen xoắn

Đặc tính này liên quan đến việc chọn động cơ bước, nó phụ thuộc vào động cơ và loại

driver được sử dụng. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ và momen xoắn được

trình bày ở Hình 2.15.



Hình 2.15 Đường đặc tính giữa tốc độ và momen xoắn của động cơ bước [14]

16



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Trục tung của đồ thị biểu diễn cho momen xoắn động cơ, trục hoành của đồ thị biểu

thị cho tốc độ xoay ngay tại trục của động cơ.

Momen xoắn giữ tối đa (TH): là lực momen xoắn giữ cho trục động cơ bước khi

động cơ này đã được cấp nguồn nhưng vẫn chưa xoay.

Momen xoắn kéo tối đa (Pullout Torque): Là momen xoắn kéo tối đa của động cơ

bước khi động cơ này đạt được một vận tốc nhất định (khi chọn động cơ cần lưu ý

momen xoắn yêu cầu phải nhỏ hơn giá trị này).

Tần số khởi động tối đa (): là tốc độ kích xung tối đa mà động bước có thể khởi

động hay dừng lại một cách ổn định (không kể đến thời gian gia tốc và xem như

gia tốc là vô cùng lớn) ở chế độ không tải và khơng có lực qn tính. Nếu muốn

tăng tần số kích xung (tăng vận tốc của động cơ) cao hơn giá trị này thì cần phải có

một khoảng thời gian gia và giảm gia tốc. Tần số khởi động tối đa () sẽ giảm, hay

vận tốc khởi động tối đa sẽ giảm khi hệ thống có qn tính (lúc này khối lượng đã

được quan tâm trong bài toán động lực học của hệ thống CNC).



Hình 2.16 Đặc tuyến minh họa động cơ PKE245 [16]



17



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Hình 2.17 Đặc tuyến minh họa vùng hoạt động của động cơ bước [16]



1 - Power input: nguồn cấp cho động cơ hoạt động.

2 - Driver type: là loại driver được sử dụng tạo ra đặc tuyến trên Hình 2.17.

3 - Damper use: lực cản (quán tính tải).

4 - Step angle: góc bước mà động cơ được điều khiển bởi Driver khi tạo ta đặc

tuyến.

5- Motor winding configuration: diễn tả động cơ được kết nối với Driver như thế

nào và dòng được cấp vào động cơ là bao nhiêu.

6 - Torque units: trục tung hiển thị momen xoắn động cơ.

7 - Speed: trục hoành hiển thị tốc độ trục động cơ.

8 - Maximum No-load starting speed: tốc độ khởi động tối đa không tải là tốc độ

tối đa mà động cơ có thể khởi động đồng bộ khơng tải khi không cần gia tốc. Được

ký hiệu “” trên trục hoành.

9 - Holding Torque: là momen xoắn mà động cơ tạo ra khi động cơ dừng với dòng

điện định mức được cấp cho động cơ.

10 - Pull-out Torque curve: đường này thể hiện momen xoắn lớn nhất là động cơ

bước có thể kéo tải với một vận tốc cho trước. Nếu vận tốc và momen xoắn nằm

ngồi đường này thì gây ra sự mất đồng bộ trên động cơ bước (Trượt bước).

11 - Pull-in Torque curve (no load): đường này hiển thị sự kết hợp giữa momen

xoắn tối đa với tốc độ mà một động cơ bước khơng tải có thể khởi động và dừng

không cần thời gian gia/giảm tốc. Vì đường momen xoắn pull-in này phụ thuộc

nhiều vào momen quán tính tác động vào động cơ nên đường pull-in thường không

được thể hiện trên đặc tuyến giữa vận tốc và momen xoắn trong catalog động cơ.

Thêm vào đó, để vận hành trên đường pull-in này động cơ cần một khoảng thời

gian gia/giảm tốc để vào vùng hoạt động bình thường “slew range” của động cơ

bước.

12 - Pull-in Torque curve (inertial load): Đường này thể hiện sự kết hợp giữa

momen xoắn tối đa với tốc độ mà một động cơ bước có qn tính tải (inertial load

- damper) có thể kéo tải khởi động và dừng không cần thời gian gia/giảm tốc. Để

động cơ hoạt động ngoải vùng này, động cơ cần được gia/giảm tốc để vào vùng

hoạt động bình thường “slew range” của động cơ bước.



18



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



13 - Self start range (start/stop region): Khi ở trong vùng này, động cơ bước có thể

khởi chạy, dừng hoặc đổi hướng một cách động bộ với xung kích mà khơng cần

gia giảm tốc.

14 - Slew range: là vùng mà động cơ bước vận hành bình thường. một động cơ

bước không thể khởi chạy một cách trực tiếp trong vùng này (“slew range”). Khi

được khởi động, động cơ bước từ trong vùng self start sẽ gia tốc dần vào vùng hoạt

động bình thường. Khi dừng, động cơ bước lại được giảm tốc vào lại vùng self

start trước khi động cơ bước dừng hẳn.

15 - Maximum response frequency: là tốc độ tối đa mà động cơ có thể vận hành

khi khơng có tải gắn vào trục động cơ.

Hình minh họa Hình 2.16 và Hình 2.17.

2.2.6.3 Đặc tính giữa lực quán tính với tần số khởi động

Biểu đồ biểu hiện sự thay đổi của tần số khởi động theo lực qn tính Hình 2.18.

Tần số kích xung ngay trước khi hiện tượng mất xung (hay trượt bước) xuất hiện sẽ

được gọi là tần số khởi động (Starting frequency).



Hình 2.18 Đặc tuyến giữa tần số khởi động và quán tính tải [14]



Công thức gần đúng chỉ mối liên hệ giữa tần số khởi động và lực qn tính:

Trong đó,

: Tần số khởi động tối đa của động cơ khi không có qn tính [Hz].

: Tần số khởi động tối đa của động cơ khi có qn tính [Hz].

: Momen qn tính của động cơ [kg.m2].

: Momen quán tính của tải [kg.m2].



19



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



2.2.6.4 Độ chính xác góc xoay động cơ bước

Với điều kiện khơng tải, một động cơ bước sẽ có độ chính xác góc trong khoảng

±0.05˚ (do sự khác biệt đôi chút về các chi tiết cơ khí của 2 phần tĩnh và phần động

trong động cơ), sự sai số này thường biểu hiện rõ ở vị trí dừng của động cơ.

Thực tế vị trí dùng thực tế khơng giống như vị trí dừng lý thuyết (Hình 2.19).



Hình 2.19 Độ chính xác góc xoay động cơ bước [14]



2.2.6.5 Động cơ bước 5 pha số hiệu PH596A

Các thông số cơ bản của động cơ bước 5 pha PH596A:

Momen giữ tối đa: 2.1 N.m.

Momen quán tính: 1400 x10-7 kg-m2.

Dòng cấp động cơ: 1.4 A/pha.

Góc bước cơ bản: 0.72O/step.

Khối lượng: 1.7 Kg.

Kích thước: Xem phụ lục 5, L1 = 68 mm (Loại 1 trục nên L1 = L2).

Với tốc độ bàn máy là 2700 mm/phút và bước vít 10 mm, ta tính được tốc độ động cơ

bước thơng qua cơng thức sau:



Hình 2.20 Đường đặc tuyến động cơ bước PH596A [15]



20



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Luận văn tốt nghiệp



Phần I: Khảo sát động học máy phay CNC mini TSV2013-33



Dựa vào đường đặc tuyến của động cơ (Hình 2.20) với tốc độ 270 vòng/phút, ta suy ra

momen xoắn động cơ khoảng 2.3Nm, dòng cấp cho driver gần bằng 2A, tần số cấp

xung 45KHz góc bước 0.036 độ (ở độ phân giải 20 của Driver).

2.2.7 Trục vít

Nhiệm vụ biến đổi từ chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của

bàn máy. Việc lựa chọn vít me phải phù hợp với các tải trọng cho phép.

Sử dụng vít me đai ốc bi tiêu chuẩn cho độ chính xác và hiệu suất truyền động cao,

giảm ma sát. Chọn vít me có đường kính phù hợp với tải trọng làm việc và bước vít

đảm bảo độ chính xác yêu cầu (Hình 2.21).



Hình 2.21 Trục vít



Thơng số cho các trục vít me của máy phay CNC mini TSV2013-33 như sau:

X: dài 405mm, đường kính 15mm, bước vít 10mm.

Y: dài 515mm, đường kính 15mm, bước vít 10mm.

Z: dài 260mm, đường kính 12mm, bước vít 4mm.



2.3 THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM HỖ TRỢ THÍ NGHIỆM

2.3.1 Tổng quan và các phần cứng thu nhận dữ liệu của NI

2.3.1.1 Tổng quan các thiết bị của NI

Công ty National Instruments (NI) được thành lập từ năm 1976 tại Austin, Texas, Hoa

Kỳ. Sản phẩm và lĩnh vực chính của NI là về đo lường, kiểm sốt ở nhiều ngành khác

nhau như: công nghiệp ô tô, viễn thông, dầu khí, bán dẫn… NI cung cấp các cơng cụ

và kỹ thuật có thể thực hiện việc đo lường, thu thập dữ liệu trong dự báo và trong thí

nghiệm.

Đề tài sử dụng thiết bị thu nhận dữ liệu của NI đó là PCI-6229 và SC-2345.

Sơ đồ khối kết nối các phần tử thiết bị NI ở Hình 2.22 và Hình 2.23.



21



GVHD: TS. Võ Minh Trí



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 máy phay cnc mini TSV2013-33

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×