More Related Content Similar to Nghiên cứu thiết kế máy đột dập CNC.pdf
Similar to Nghiên cứu thiết kế máy đột dập CNC.pdf (20) Nghiên cứu thiết kế máy đột dập CNC.pdf1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------
NguyÔn H÷U §ÞNH
NGHI£N CøU ThiÕt kÕ m¸y ®ét dËp cnc
LUËN V¡N TH¹C Sü khoa häc
ngµnh: c«ng nghÖ c¬ khÝ
HÀ NéI - 2010
2. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 12 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Danh môc c¸c kÝ hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t
KÝ hiÖu,
viÕt t¾t
Gi¶i thÝch tiÕng Anh TiÕng ViÖt
CNC
Computeriezed
Numerical Control
§iÒu khiÓn sè kÕt nèi víi m¸y tÝnh (hay
®îc cµi ®Æt c¸c côm vi sö lý µp)
NC Numerical Control
§iÒu khiÓn sè (§iÒu khiÓn theo ch¬ng
tr×nh sè)
Bit BInary digiT
C¸c kÝ tù nhÞ ph©n, nhËn c¸c gi¸ trÞ 0 hay 1
(O/L)
DNC Direct Numerical Conrtol
FMS
Flexible Manufacturing
System
HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng hãa
ROM Read Only Memory
Bé nhí chØ ®äc : Bé nhí ®iÖn tö mµ néi
dung cña nã cho phÐp ngêi sö dông ®äc
thêng xuyªn nhng kh«ng thay ®æi ®îc
RAM Random Access Memory
Bé nhí ®äc viÕt : Bé nhí ®iÖn tö mµ
–
ngêi sö dông cã thÓ thêng xuyªn ®a vµo
hay gäi ra c¸c th«ng tin bÊt kú
µp Microprocessor Bé vi sö lý
MCU Micro control unit Bé vi ®iÒu khiÓn
Sensor PhÇn tö c¶m biÕn
VB Visual Basic Ch¬ng tr×nh lËp tr×nh visual basic
Byte
§¬n vÞ trong m¸y tÝnh gåm 8 bit ®Ó tr×nh
bµy c¸c kÝ tù sè vµ ch÷ c¸i
USB universal serial bus Cæng nèi tiÕp ®a n¨ng
IC Integrated Circuit
Vi m¹ch tÝch hîp : m¹ch ®iÖn tö mang tªn
mét tinh thÓ b¸n dÉn ®¬n chø (chip)
3. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 13 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
TTL M¹ch logic transistor transistor
MOSFET
Metal Ocid
Semiconductor Field
Efect Transitor
T rêng
ranzito t silic oxit kim lo¹i
ADC
Analog to digital
-
Converter
Bé chuyÓn ®æi t¬ng tù sè
PSEN Program store enable
EPROM
erasable programmable
read-only memory
Lµ kiÓu bé nhí ROM (chØ ®äc) cã thÓ ®îc
ghi l¹i ch¬ng tr×nh b»ng c¸ch chiÕu nã
b»ng tia cùc tÝm sau khi ®· th¸o vá b¶o vÖ
CPU Central processing unit Bé sö lý trung t©m
4. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 14 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Danh môc c¸c b¶ng, c¸c h×nh vÏ ®å thÞ
Sè b¶ng, h×nh
vÏ, ®å thÞ
Tªn m« t¶
H×nh 1.1
S¬ ®å xö lý th«ng tin trong m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè.
a- -
§êng t¸c dông kÝn; b §êng t¸c dông hë
H×nh 2.1 M« pháng kÕt cÊu m¸y ®ét dËp CNC
H×nh 2.2 Côm truyÒn ®éng vÝt me ®ai èc bi
H×nh 2.3 CÊu t¹o vÝt me ®ai èc bi
H×nh 2.4 Th«ng sè ®éng c¬ bíc
H×nh 2.5 KÝch thíc l¾p ®Æt ®éng c¬ bíc
H×nh 2.6 §êng ®Æc tÝnh ®éng c¬ bíc
H×nh 2.7 Vßng lÆp ph¶n håi vÞ trÝ
H×nh 2.8 ThiÕt bÞ thu tÝn hiÖu ph¶n håi
H×nh 2.9 KÕt cÊu tæng thÓ bµn m¸y sau khi c¶i tiÕn m¸y MD160
H×nh 2.10 Bi cÇu ®ì ph«i
H×nh 2.10 Tæng thÓ hÖ thèng cÊp ph«i
H×nh 2.11 Hµnh tr×nh lªn xuèng bµn ch¶i ®ì ph«i
H×nh 2.12 Bè trÝ bµn ch¶i trªn bµn ®ì ph«i
H×nh 3.1 C¸c bíc thay chµy, cèi trªn m©m.
H×nh3.2 VÞ trÝ c¸c sensor trªn m©m g¸ trªn
H×nh3.3 VÞ trÝ c¸c sensor trªn m©m g¸ díi
H×nh 3.4 VÞ trÝ ®Þnh vÞ chµy
H×nh 3.5 L¾p chµy vµ cèi
H×nh 3.6 C¨n chØnh ©m chµy vµ cèi
m
H×nh 3.7 C¨n chØnh vÞ trÝ 2”, 3 1/2” vµ 4 1/2”
- -
H×nh 3.8 Khe hë gi÷a chµy vµ cèi
H×nh 3.9 M« pháng hµnh tr×nh cña chµy
5. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 15 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
H×nh 3.10 æ quay chµy cèi tù ®éng
H×nh 3.11 HÖ thèng ®iÒu khiÓn trôc chÝnh
H×nh 3.12 M« pháng côm ®Çu bóa
H×nh 3.13 S¬ ®å qu¸ tr×nh ®ét
H×nh 3.14 S¬ ®å qu¸ tr×nh Ðp
H×nh 3.15 S¬ ®å sö dông n¨ng lîng cña côm ®Çu bóa
H×nh 3.16 §å thÞ biÓu diÔn n¨ng lîng tiªu hao
H×nh 3.17
§å thÞ biÓu diÔn n¨ng lîng tiªu hao gi÷a chÕ ®é chê vµ trong
khi vËn hµnh
H×nh 3.18 VÞ trÝ ®iÒu khiÓn trôc chÝnh
H×nh 3.19 VÞ trÝ trôc chÝnh thø nhÊt
H×nh 3.20 VÞ trÝ trôc chÝnh thø hai
H×nh 3.21 VÞ trÝ trôc chÝnh thø ba
H×nh 3.22 VÞ trÝ trôc chÝnh thø t
H×nh 4.1 S¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn
H×nh 4.2 S¬ ®å triÓn khai thiÕt bÞ ®iªï khiÓn 2 trôc X vµ Y
H×nh 4.3 §éng c¬ bíc
H×nh 4.4 KÝch thíc l¾p ®Æt ®éng c¬
H×nh 4.5 §êng ®Æc tÝnh momen cña ®éng c¬
H×nh 4.6 Bé xö lý tÝn hiÖu CPU224
H×nh 4.7 Modul ®iÒu khiÓn vÞ trÝ EM253
H×nh 4.8 Modul FM Stepdriver
H×nh 4.9 S¬ ®å nèi nguån cho CPU
H×nh 4.10 S¬ ®å kÕt nèi CPU víÝ modul ®iÒu khiÓn SM253
H×nh 4.11 S¬ ®å kÕt nèi CPU víÝ m¸y tÝnh
H×nh 4.12 S¬ ®å CPU víi modul EM253 vµ bé FM Stepdriver
H×nh 4.13 S¬ ®å kÕt nèi FM Stepdriver víi ®éng c¬ bíc
H×nh 4.14 S¬ ®å kÕt nèi EM253 víi c«ng t¸c hµnh tr×nh giíi h¹n vÞ trÝ
6. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn :
1 NguyÔn H÷u §Þnh
Lêi c¶m ¬n
Tríc tiªn t«i xin ®îc bµy tá lßng c¶m ¬n s©u s¾c tíi PGS.TS PH¹M
V¡N NGHÖ ngêi híng dÉn khoa häc ®· tËn t×nh chØ b¶o t«i trong suèt qu¸
tr×nh lµm luËn v¨n.
T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n ban l·nh ®¹o C¬ khÝ, Trung t©m ViÖt
ViÖn –
NhËt Trêng § «ng ty cæ phÇn c¬ khÝ chÝnh x¸c
¹i häc C«ng nghiÖp Hµ Néi, C
vinashin cïng c¸c b¹n bÌ ®ång nghiÖp ®· t¹o mäi ®iÒu kiÖn gióp ®ì t«i trong
qóa tr×nh nghiªn cøu.
Hµ néi, ngµy 20 th¸ng 10 n¨m 2010
Häc viªn
NguyÔn H÷u §Þnh
7. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn :
2 NguyÔn H÷u §Þnh
Lêi cam ®oan
T«i xin cam ®oan r»ng nh÷ng néi dung trong luËn v¨n nµy lµ trung thùc
vµ lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña t«i.
Hµ néi, ngµy 10
20 th¸ng 10 n¨m 20
Häc viªn
NguyÔn H÷u §Þnh
8. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn :
3 NguyÔn H÷u §Þnh
Lêi nãi ®Çu
Ngµy nay kü thuËt tù ®éng ho¸ x©m nhËp vµ ph¸t triÓn m¹nh mÏ vµo
nhiÒu lÜnh vùc ho¹t ®éng cña ®êi sèng x· héi. Tù ®éng ho¸ ®em l¹i nh÷ng
hiÖu qña râ rÖt trong s¶n xuÊt nh: t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, n©ng cao tÝnh
®ång ®Òu cña chÊt lîng s¶n phÈm, tiÕt kiÖm vËt liÖu, c¶i tiÕn ®iÒu kiÖn lao
®éng nhÊt lµ trong m«i trêng ®éc h¹i, thay thÕ c¸c ®éng t¸c ®¬n thuÇn, lÆp l¹i
cña con ngêi...
øng dông tù ®éng ho¸ trong ngµnh nghÒ chÕ t¹o m¸y víi kü thuËt ®iÒu
khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè ®· cho ra ®êi c¸c hÖ thèng m¸y c«ng cô CNC më
ra bíc ph¸t triÓn míi cho gia c«ng c¬ khÝ, c¸c hÖ thèng CAD/CAM cho phÐp
thiÕt kÕ kÕt cÊu lËp tr×nh vµ tù ®éng gia c«ng víi sù trî gióp cña m¸y vi tÝnh.
Nhê sù ph¸t triÓn cña kü thuËt ®iÖn tö, c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic cã
kh¶ n¨ng lËp tr×nh PLC ®· xuÊt hiÖn vµo n¨m 1969 thay thÕ c¸c hÖ thèng ®iÒu
khiÓn r¬ le. Cµng ngµy PLC cµng trë nªn hoµn thiÖn vµ ®a n¨ng. C¸c PLC
ngµy nay kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng thay thÕ hoµn toµn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn
logic cæ ®iÓn, mµ cßn cã kh¶ n¨ng thay thÕ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn t¬ng tù.
C¸c PLC ®îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp do mét sè lý do sau:
- Tèn Ýt kh«ng gian: Mét PLC cÇn Ýt kh«ng gian h¬n mét m¸y tÝnh tiªu
chuÈn hay tñ ®iÒu khiÓn r¬ le ®Ó thùc hiÖn cïng mét chøc n¨ng.
- TiÕt kiÖm n¨ng lîng: PLC tiªu thô n¨ng lîng ë møc rÊt thÊp, Ýt h¬n
tÊt c¶ c¸c m¸y tÝnh th«ng thêng.
- Gi¸ thµnh thÊp: Mét PLC gi¸ t¬ng ®¬ng cì 5 ®Õn 10 r¬ le, nhng nã
cã kh¶ n¨ng thay thÕ hµng tr¨m r¬ le.
- Kh¶ n¨ng thÝch øng víi m«i trêng c«ng nghiÖp: C¸c vá cña PLC ®îc
lµm tõ c¸c vËt liÖu cøng, cã kh¶ n¨ng chèng chÞu ®îc bôi bÈn, dÇu mì,
9. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn :
4 NguyÔn H÷u §Þnh
®é Èm, rung ®éng vµ nhiÔu nhê CPU cña PCL ®îc c¸ch ly víi hÖ thèng
bªn ngoµi.
- Giao diÖn trùc tiÕp: C¸c m¸y tÝnh tiªu chuÈn cÇn cã mét hÖ thèng
phøc t¹p ®Ó cã thÓ giao tiÕp víi m«i trêng c«ng nghiÖp. Trong khi ®ã
c¸c PLC cã thÓ giao diÖn trùc tiÕp nhê c¸c m« ®un vµo ra I/O.
- LËp tr×nh dÔ dµng: PhÇn lín c¸c PLC sö dông ng«n ng÷ lËp tr×nh lµ s¬
®å thang, t¬ng tù nh s¬ ®å ®Êu d©y cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn r¬ le
th«ng thêng.
- TÝnh linh ho¹t cao: Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cña PLC cã thÓ thay ®æi
nhanh chãng vµ dÔ dµng b»ng c¸ch n¹p l¹i ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn míi
vµo PLC b»ng bé lËp tr×nh trùc tiÕp, b»ng thÎ nhí, truyÒn qua m¹ng.
VËn dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc ë trêng §HBK HN vµ c«ng t¸c
-
thùc tÕ cïng víi sù híng dÉn nhiÖt t×nh cña PGS.TS Ph¹m V¨n NghÖ. T«i ®·
tæng hîp ®îc mét khèi lîng kiÕn thøc nhÊt ®Þnh. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y
®ét dËp CNC phôc vô thiÕt thùc cho s¶n xuÊt thùc tÕ vµ trong c«ng t¸c thiÕt kÕ
c¬ khÝ trong nghµnh c«ng nghiÖp ®ãng tµu t¹i ViÖt Nam.
V× ®iÒu kiÖn nghiªn cøu vµ kinh nghiÖm thùc tÕ cßn h¹n chÕ nªn ®Ò tµi
nµy kh«ng thÓ tr¸nh khái thiÕu sãt.
RÊt mong ®îc sù gãp ý cña thÇy, c« vµ c¸c b¹n!
T«i xin tr©n thµnh c¶m ¬n !
Häc viªn
NguyÔn H÷u §Þnh
10. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 10 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
phÇn më ®Çu
I. lý do chän ®Ò tµi
HiÖn nay, ë ViÖt Nam m¸y c«ng cô CNC ®· ®îc trang bÞ nhiÒu t¹i c¸c
c¬ së s¶n xuÊt. MÆc dï hiÖu qu¶ trong gia c«ng nhng gi¸ trÞ kinh tÕ l¹i rÊt ®¾t
tiÒn do ®ã kh«ng ph¶i doanh nghiÖp s¶n xuÊt c¬ khÝ nµo còng cã thÓ ®Çu t
®îc. C¸c m¸y c«ng cô truyÒn thèng th× l¹i kh«ng ®¸p øng nhu cÇu s¶n
®îc
xuÊt thùc tÕ ®Æt ra.
øng dông tù ®éng ho¸ trong ngµnh nghÒ chÕ t¹o m¸y víi kü thuËt ®iÒu
khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè ®· cho ra ®êi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn NC, CNC,
PLC cho phÐp c¶i tiÕn, n©ng cÊp c¸c m¸y c«ng cô më ra bíc ph¸t triÓn míi
cho ngµnh gia c«ng c¬ khÝ. quyÕt bµi to¸n tèi u cho c¸c doanh nghiÖp
Gi¶i
theo híng tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt.
Do ®ã viÖc øng dông kü thuËt ®iÒu khiÓn PLC trong viÖc c¶i tiÕn hÖ
thèng cÊp ph«i cho m¸y ®ét dËp truyÒn thèng lµ mét yªu cÇu thiÕt thùc vµ cÇn
thiÕt ®èi víi ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt ë ViÖt Nam hiÖn nay.
Trong rÊt nhiÒu c¸c lo¹i m¸y CNC ®Ó phôc vô cho ngµnh c«ng nghiÖp
chÕ t¹o m¸y th× t«i quyÕt ®Þnh chän ®Ò tµi “ Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp
CNC“
ii. môc tiªu nghiªn cøu
Môc tiªu chÝnh cña luËn v¨n lµ nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
gåm c¸c phÇn c¬ cÊu cÊp ph«i, c¬ cÊu thay chµy cèi vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn
PLC.
11. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 11 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
iii. ®èi tîng vµ ph¹m vi nghiªn cøu
- §èi tîng nghiªn cøu: n cøu s¶n phÈm, c¸c côm chi tiÕt cña
Nghiª
m¸y, vËn hµnh vµ th¸o l¾p.
- Ph¹m vi nghiªn cøu: Do ®iÒu kiÖn thêi gian nªn luËn v¨n chØ dõng l¹i
ë nghiªn cøu vµ chuÈn bÞ hå s¬ kü thuËt lµm c¬ së cho qu¸ tr×nh ¸p dông thùc
tÕ vÒ sau.
iv. ý nghÜa khoa häc vµ ý nghÜa thùc tiÔn
ý nghÜa khoa häc
B»ng c¸ch nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt kÕt hîp víi thùc nghiÖm, luËn v¨n
®· ®a ra ®îc mèi quan hÖ c¬ b¶n gi÷a hÖ thèng ®iÒu khiÓn PLC S7 -200 ¨n
khíp víi c¸c m«dul truyÒn ®éng c¬ khÝ lµm c¬ së cho hÖ thèng cÊp ph«i, hÖ
thèng ®ét dËp ho¹t ®éng theo c¸c tr×nh ®· lËp s½n.
ý nghÜa thùc tiÔn
KÕt qu¶ nghiªn cøu cã ý nghÜa thùc tiÔn nh sau:
- Gióp cho viÖc lùa chän hÖ thèng ®iÒu khiÓn phï hîp víi môc
tiªu s¶n xuÊt ®Æt ra.
- Cung cÊp gi¶i ph¸p truyÒn ®éng, ®o lêng vµ hÖ thèng bµn ®ì
ph«i hiÖu qu¶ nhÊt.
- Lµm c¬ së cho viÖc nghiªn cøu øng dông c¸c khÝa c¹nh kh¸c
tiÕn tíi tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt.
- Gi¶m ®îc chi phÝ ®Çu t cho doanh nghiÖp mµ vÉn ®¶m b¶o
®îc n¨ng suÊt vµ chÊt lîng s¶n phÈm.
12. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 16 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Ch¬ng 1:
Nghiªn cøu nh÷ng lý thuyÕt c¬ b¶n vÒ m¸y c«ng cô
®iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè
1. 1 tæng quan vÒ m¸y CNC
1.1. 1 Nghiªn cøu tæng quan vÒ c¸c thÕ hÖ m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn theo ch¬ng
tr×nh sè.
M¸y ®iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè gåm hai khèi chÝnh lµ m¸y c«ng cô thùc
hiÖn chøc n¨ng gia c«ng c¬ vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña bé
phËn ®iÒu khiÓn sè ®· t¹o ra nh÷ng thÕ hÖ m¸y c«ng cô ngµy cµng ph¸t triÓn.
• NC (Numerical Control).
§iÒu khiÓn m¸y c«ng cô theo ch¬ng tr×nh sè, th«ng tin ®îc ghi l¹i trong
ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn b»ng ký tù lµ con sè, ch÷ c¸i hay c¸c ký tù ®Æc trng kh¸c.
VËt mang tin ®ãng vai trß rÊt quan träng trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè, nã chøa ®ùng
nh÷ng th«ng tin h×nh häc vµ c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh gia c«ng ë d¹ng m· ho¸. VËt
mang tin truyÒn th«ng tin ®iÒu khiÓn cña ch¬ng tr×nh lµm viÖc, bëi vËy cÇn cã mËt
®é th«ng tin lín ®¶m b¶o mang ®îc lîng th«ng tin cùc ®¹i mµ tèn Ýt n¨ng lîng
nhÊt.
§Çu tiªn m¸y NC dïng b¨ng ®ôc lç cã dung lîng 15 bit/cm 2
. Víi dung lîng
nµy lîng th«ng tin cha ®¸p øng ®îc, ngoµi ra cßn cã mét sè ®iÓm yÕu nh ®é bÒn
kÐm, dÔ h háng, h¹n chÕ vÒ ®é tin cËy, khi cÇn söa ch÷a hay thay ®æi ph¶i lµm l¹i
tõ ®Çu rÊt tèn thêi gian. Kh¾c phôc nh÷ng h¹n chÕ trªn vËt mang tin ®îc thay thÕ
b»ng b¨ng tõ víi dung lîng1250 bit/cm 2
. B¨ng tõ cã dung lîng kh¸ lín nhng l¹i
dÔ nhiÔm bÈn vµ dÔ bÞ xo¸. Nh×n chung hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c khèi chøc n¨ng vÉn
dïng c¸c m¹ch logic nèi cøng trong tõng block. Chóng ph¶i liªn hÖ trùc tiÕp víi c¸c
kÕt cÊu ®iÒu khiÓn t¬ng tù nh van tõ, role, c«ng t¾c ng¾t... PhÇn ®iÒu khiÓn cßn
t¸ch rêi víi xö lý do ®ã kÝch thíc m¸y cång kÒnh, ®é tin cËy thÊp do cßn ¶nh
hëng cña m«i trêng (nhiÖt ®é, ®é Èm, rung ®éng c¬ häc...). DÇn dÇn hÖ thèng ®iÒu
khiÓn NC ®îc thay thÕ b»ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn CNC.
13. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 17 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
• CNC (Computerize Numerical Control).
HÖ thèng ®iÒu khiÓn sè víi sù cµi ®Æt néi t¹i côm vi xö lý ( p) trùc tiÕp vËn
µ
hµnh xö lý sè vµ ®iÒu khiÓn. Víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ c«ng nghÖ th«ng tin vµ m¸y
tÝnh, hÖ thèng m¸y CNC ra ®êi trªn c¬ së m¸y NC. Sù tiÕn bé cña CNC lµ cã sù can
thiÖp trùc tiÕp cña côm vi xö lý mµ kh«ng dïng liªn hÖ logic ghÐp cøng nh NC.
C¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ qu¸ tr×nh xö lý tÝnh to¸n ®îc c¸c côm vi tÝnh to¸n
®¶m nhiÖm tõng phÇn hoÆc toµn bé. Mét ch¬ng tr×nh hÖ thèng CNC ®îc cµi ®Æt
s½n trong m¸y tÝnh, th«ng qua c¸c phÇn mÒm hÖ thèng nh ch¬ng tr×nh gi¶i m· hÖ
®iÒu hµnh. Ch¬ng tr×nh mµ c¸c chøc n¨ng CNC riªng lÎ sÏ ®îc thùc hiÖn. VËt
mang tin trong thÕ hÖ m¸y CNC cã thÓ lµ ®Üa tõ, ®Üa compact hay sö dông c¸c bé
nhí cña m¸y vi tÝnh ngo¹i vi.
• DNC (Direct Numerical Conrtol).
HÖ thèng ®iÒu khiÓn sè ph©n phèi tõ mét m¸y tÝnh duy tr× d÷ liÖu c¸c ch¬ng
tr×nh NC vµ ph©n phèi chóng tíi tõng m¸y c«ng cô riªng lÎ trong nhãm m¸y CNC ®Ó
®¸p øng nhu cÇu cña c¸c ®¬n vÞ ®iÒu khiÓn m¸y th«ng qua mét m¹ng liªn kÕt giao
tiÕp côc bé. HÖ thèng ®iÒu khiÓn DNC lµ mét m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn lu tr÷ vµ lËp c¸c
ch¬ng tr×nh ho¹t ®éng, nã nh th viÖn ch¬ng tr×nh cung cÊp th«ng tin cho nhiÒu
m¸y CNC riªng biÖt. HÖ thèng nµy cã u ®iÓm lµ truyÒn d÷ liÖu nhanh, tin cËy, ph¸t
huy tèt kh¶ n¨ng cña m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè. Nhîc ®iÓm lµ toµn bé ho¹t ®éng
cña hÖ thèng phô thuéc vµo t×nh tr¹ng lµm viÖc cña trung t©m ®iÒu khiÓn. Mäi trôc
trÆc cña m¸y tÝnh chñ ®Òu kÐo theo sù ngng trÖ cña c¶ hÖ thèng.
• FMS (Flexible Manufacturing System).
HÖ thèng gia c«ng linh ho¹t, cã kh¶ n¨ng gia c«ng c¸ chi tiÕt kh¸c nhau trong
c
mét hä chi tiÕt víi sè lîng vµ thø tù gia c«ng tuú ý, dï trong ®iÒu khiÓn gia c«ng
nhá vÉn ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ. Mäi hÖ thèng gia c«ng linh ho¹t gåm cã mét hoÆc
nhiÒu trung t©m gia c«ng CNC, c¸c hÖ thèng vËn chuyÓn chi tiÕt vµ dông cô, m¸y
tÝnh cña hÖ ®iÒu khiÓn trung t©m lµ thiÕt bÞ chØ huy. §èi víi hÖ thèng gia c«ng linh
ho¹t lµm viÖc tù ®éng kh«ng cÇn ngêi vËn hµnh cÇn ph¶i thªm c¸c thiÕt bÞ theo dâi
vµ ®o lêng tù ®éng trªn m¸y.
14. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 18 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Trong ph¹m vi ®Ò ¸n díi ®©y chØ xin tr×nh bµy nh÷ng vÊn ®Ò ®i s©u nghiªn
cøu vÒ m¸y c«ng cô CNC. HÖ m¸y b©y giê cã mµn h×nh hiÓn thÞ cã ®é ph©n gi¶i cao,
cã kh¶ n¨ng m« pháng vµ ®å ho¹ ®éng (Graphic) cho phÐp ngêi dïng m¸y quan s¸t
vµ thay ®æi ch¬ng tr×nh dÔ h¬n. §iÒu ®ã lµm thay ®æi lín tíi kÕt cÊu cña m¸y c«ng
cô, nh÷ng thiÕt bÞ cång kÒnh ®îc thay thÕ bëi nh÷ng m¹ch vi ®iÖn tö cã kÝch thíc
nhá gän vµ c«ng n¨ng t¸c dông lín g¾n liÒn trong cÊu tróc cña m¸y.
1.2. S¬ ®å nguyªn t¾c cÊu tróc cña m¸y CNC.
§iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè lµ ph¬ng ph¸p tù ®éng ®iÒu hµnh m¸y c«ng
cô th«ng qua c¸c d÷ liÖu ë d¹ng m· “Ch÷ c¸i + con sè vµ c¸c ký tù ®Æc trng”. §ã lµ
con ®êng can thiÖp s©u vµ trùc tiÕp cña c¸c qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong ho¹t
®éng s¶n xuÊt trªn c¬ së øng dông tin häc. §©y lµ ph¬ng ph¸p tù ®éng ho¸ c¸c
chøc n¨ng cña m¸y víi tÝnh linh ho¹t cao thÓ hiÖn ë sù thÝch øng dÔ dµng víi c¸c
viÖc gia c«ng kh¸c nhau.
Tõ b¶n vÏ chÕ t¹o chi tiÕt vµ nh÷ng sè liÖu kü thuËt, sè liÖu c«ng nghÖ yªu cÇu,
ch¬ng tr×nh gia c«ng ®îc thiÕt lËp gåm tõng bíc ch¬ng tr×nh kÕ tiÕp nhau.
Ch¬ng tr×nh ®îc sè ho¸ vµ ghi vµo vËt mang tin bëi mét “Cèt m·” t¬ng thÝch,
qu¸ tr×nh trªn ®îc gäi lµ xö lý sè ngoµi m¸y tiÕp theo lµ qu¸ tr×nh sè bªn trong. C¸c
d÷ liÖu ghi trªn vËt mang tin ®îc bé ®äc tiÕp nhËn ph©n phèi c¸c hÖ lÖnh (t¹o h×nh
vµ c«ng nghÖ) ®Õn c¸c bé xö lý t¬ng øng sau qu¸ tr×nh néi suy th«ng tin ®îc
chuyÓn ®æi sang tÝn hiÖu t¬ng tù, ®ãng vai trß lµ gi¸ trÞ cÇn cña vÞ trÝ bµn m¸y
(trong hÖ lÖnh vÒ híng chuyÓn dÞch).
KÕt qu¶ so s¸nh gi¸ trÞ “CÇn Thùc” ®a ra lîng sai kh¸c
- ∆
cC vµ trë thµnh tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn cung cÊp cho hÖ thèng truyÒn ®éng, qu¸ tr×nh cø tiÕp diÔn cho ®Õn
khi chªnh lÖch gÆp gi¸ trÞ “CÇn Thùc” b»ng 0, lóc ®ã vÞ trÝ c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh
-
cña m¸y ®¹t ®îc gi¸ trÞ mong muèn. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn kh«ng cßn n÷a, hÖ truyÒn
®éng ngõng l¹i.
15. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 19 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
H×nh1.1 : S¬ ®å xö lý th«ng tin trong m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè
Qu¸ tr×nh trªn thùc hiÖn theo nguyªn t¾c ®êng t¸c dông kÝn (thÓ hiÖn trªn
h×nh 1.2.a). HÖ ®iÒu khiÓn sè cßn ®iÒu khiÓn theo nguyªn t¾c ®êng t¸c dông hë,
trong ®ã nguån truyÒn ®éng chñ yÕu dïng ®éng c¬ bíc ë ®©y th«ng tin ®îc
chuyÓn th¼ng ®Õn hÖ tuyÒn ®éng th«ng qua côm ®iÒu khiÓn, ®ãng vai trß lµ gi¸ trÞ
cÇn khi kÕt thóc chuyÓn ®éng ®îc ngay kÕt qu¶ kh«ng cÇn so s¸nh víi gi¸ trÞ thùc.
B¶n vÏ
LËp tr×nh
VËt mang tin
VËt mang tin
§äc
Nhí
Néi suy
§iÒu khiÓn
Bµn m¸y
So s¸nh
Bµn m¸y
HT ®o
§éng c¬
bíc
TruyÒn
®éng
HÖ lÖnh ®êng ®
Xö lý sè bªn
ngoµi
Xö lý sè bªn
trong
HÖ lÖnh ®ãng ng¾t
GT cÇn
GT
16. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 20 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
§èi víi hÖ lÖnh ®ãng ng¾t qu¸ tr×nh còng diÔn ra t¬ng tù, chóng ®îc ghi nhí vµ
truyÒn ®¹t ®Õn c¸c kh©u ®iÒu chØnh víi chu kú lµm viÖc thÝch hîp.
1.3. KÕt luËn vµ yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi m¸y c«ng cô CNC.
M¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh sè lµ bíc ph¸t triÓn lín trong lÜnh
vùc tù ®éng ho¸ ngµnh chÕ t¹o m¸y, nã t¹o ra nh÷ng kh¶ n¨ng ®Æc biÖt vµ cã nh÷ng
u ®iÓm vît tréi so víi m¸y c«ng cô v¹n n¨ng th«ng thêng. M¸y cho phÐp c¾t víi
tèc ®é lín, gi¶m thêi gian phô tíi møc tèi ®a do tÝnh n¨ng tù ®éng nªn n¨ng suÊt rÊt
cao. TÝnh linh ho¹t cña m¸y thÓ hiÖn râ trªn c¬ së viÖc thay ®åi ®¬n gi¶n vµ cã thÓ
thùc hiÖn ë m¸y. M¸y gia c«ng víi ®é chÝnh x¸c cao do nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn theo
ch¬ng tr×nh sè ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c lÆp l¹i, ®Æc biÖt m¸y cã kh¶ n¨ng khai th¸c
tèi ®a c¸c chÕ ®é c¾t tèi u còng nh c¸c øng dông tiªn tiÕn cña kü thuËt kiÓm tra
tÝch cùc.
Víi nh÷ng trung t©m gia c«ng CNC tÝnh tËp trung nguyªn c«ng rÊt cao, cã
thÓ gia c«ng mét sè lîng lín c¸c bÒ mÆt chi tiÕt mµ kh«ng ph¶i thay ®æi vÞ trÝ hoÆc
g¸ ®Æt.
§Ó ®¶m b¶o ph¸t huy c¸c u ®iÓm trªn, m¸y c«ng cô CNC ph¶i cã ®é cøng
v÷ng cao vµ ®é tin cËy cao, truyÒn ®îc m« men c¾t vµ c¸c vÞ trÝ sè ®iÒu khiÓn tíi c¬
cÊu c«ng t¸c mét c¸ch nhanh chãng chÝnh x¸c v¬Ý n¨ng lîng tiªu hao Ýt nhÊt. Do
vËy kÕt cÊu cña m¸y ph¶i cã nh÷ng yªu cÇu sau:
• HÖ thèng truyÒn ®éng ch¹y dao ph¶i cã nh÷ng khe hë nhá nhÊt tíi møc cã
thÓ. Muèn vËy xÝch ch¹y dao ph¶i cµng ng¾n cµng tèt. Dïng nh÷ng c¬ cÊu truyÒn
®éng cã hiÖu suÊt cao vµ kh«ng cã khe hë nh vÝt ve ®ai èc, c¬ cÊu tù ®éng khö khe
hë trong bé truyÒn.
• HÖ truyÒn ®éng ph¶i cã gia tèc lín, t¸c ®éng nhanh, cã ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc
®é réng, truyÒn ®îc t¶i tréng lín vµ gi¶m m« men qu¸n tÝnh chi tiÕt chuyÓn ®éng.
17. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 21 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2 nghiªn cøu hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y ®ét dËp cnc
S¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn
H×nh1.2 : S¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn m¸y ®ét dËp CNC
1.2.1. Ph©n tÝch hÖ ®iÒu khiÓn :
HÖ ®iÒu khiÓn kÝn bao gåm c¸c bé phËn sau:
1.2.1.1 Khèi m¸y tÝnh
NhiÖm vô:
* Thu thËp d÷ liÖu gia c«ng tõ ngêi vËn hµnh .
* Lu tr÷, xö lÝ d÷ liÖu vµ néi suy.
* TruyÒn d÷ liÖu ra giao tiÕp nèi tiÕp RS 232
* M« pháng chuyÓn ®éng cña bµn m¸y vµ ®Çu bóa.
* Thu d÷ liÖu ph¶n håi tõ MCU truyÒn qua giao tiÕp RS 232 ®Ó kiÓm tra.
1.2.1.2 Khèi giao tiÕp RS 232:
NhiÖm vô: Khèi giao tiÕp dïng ®Ó truyÒn d÷ liÖu. ChuyÓn ®æi møc logic cña
m¸y tÝnh thµnh møc logic cña MCU.
Møc logic 1 Møc logic 0
M¸y tÝnh - - -15V
5V > 5V -> 15V
MCU 2,5V -> 5V 0 V
2 §éng c¬ Bíc
(X , Y)
M¸y tÝnh
RS232
MCU
M¹ch sè &
C«ng suÊt
C¸c
Sensor
§ãng më van thñy lùc
(®Çu bóa)
18. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 22 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.1.3 Khèi MCU:
MCU : Micro Controller Unit. Khèi ®iÒu khiÓn chÝnh
NhiÖm vô:
* Thu thËp d÷ liÖu gia c«ng ®· ®îc tÝnh to¸n truyÒn ra ®îc m¸y tÝnh.
* Tïy theo d÷ liÖu gia c«ng MCU ®iÒu khiÓn khèi m¹ch logic vµ m¹ch c«ng
suÊt thùc thi ®óng theo d÷ liÖu gia c«ng.
* §äc d÷ liÖu sè tõ sensor trong qu¸ tr×nh gia c«ng th× ®äc d÷ liÖu tõ c¸c
sensor ®Ó biÕt vÞ trÝ cña bµn m¸y cña ®Çu bóa vµ tõ ®ã ®iÒu khiÓn ®Çu bóa, bµn m¸y
ch¹y, nh¶ hay phanh.
*TruyÒn d÷ liÖu ph¶n håi vÒ m¸y tÝnh ®Ó kiÓm tra, xö lÝ ®Ó phèi hîp nhÞp
nhµng c¸c chuyÓn ®éng cña m¸y.
1.2.1.4 Khèi m¹ch logic vµ m¹ch c«ng suÊt:
NhiÖm vô:
* ChÞu ®iÒu khiÓn cña khèi MCU.
* §iÒu khiÓn 2 ®éng c¬ bíc quay sè bíc gãc x¸c ®Þnh.
1.2.1.5 Khèi c¶m biÕn:
* Sensor:
X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña trôc X, trôc Y, hµnh tr×nh cña ®Çu bóa. TruyÒn vµo MCU,
MCU truyÒn vµo m¸y tÝnh ®Ó xö lÝ.
1.2.2 Khèi m¸y tÝnh:
1.2.21 Giíi thiÖu:
Khèi m¸y tÝnh ®¬c lËp tr×nh b»ng Visual Basic 6.0 trong bé Visual Studio 6.0
cña Microsoft. VB lµ mét ng«n ng÷ bËc cao, m¹nh, ®a ph¬ng diÖn, ®îc sö dông
rÊt réng d·i tõ hÖ qu¶n trÞ c¬ sá d÷ liÖu, c¸c øng dông cña Internet, c¸c hÖ nhóng
hay ngay c¶ trong ®iÒu khiÓn nã còng tá ra cã thÕ m¹nh.
1.2.2.2 ¦u ®iÓm cña VB :
- Cã thÓ t¹o ®îc giao diÖn window mét c¸ch ®¬n gi¶n, nhanh chãng.
- §Æc biÖt lµ cÊu tróc c©u lÖnh cña VB rÊt gÇn víi ng«n ng÷ con ngêi nªn khi lËp
tr×nh c¸c thuËt to¸n ®îc gi¶i quyÕt kh¸ dÔ dµng.
19. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 23 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Do ng«n ng÷ nµy kh¸ phæ biÕn,cÊu tróc lÖnh ®¬n gi¶n, thñ thuËt lËp tr×nh cã thÓ
tham kh¶o ë rÊt nhiÒu tµi liÖu vµ giíi h¹n vÒ thêi gian cña ®Ò tµi cho nªn xin kh«ng
giíi thiÖu vÒ Visual Basic mµ xin ®a ra c¸c thuËt to¸n cña khèi m¸y tÝnh.
1.2.2.3 C¸c kÝ hiÖu trong s¬ ®å thuËt to¸n:
- dX lµ kho¶ng c¸ch theo trôc X gi÷a c¸c ®iÓm cÇn gia c«ng trªn ®êng th¼ng.
dX ®îc nhËp vµo tõ giao diÖn.
- -
α lµ gãc gi÷a ®êng th¼ng chøa c¸c ®iÓm cÇn gia c«ng víi trôc X ®îc nhËp
t giao diÖn.
- Data (n) lµ mét m¶ng ®Ó lu chiÒu, byte cao, byte thÊp cña sè xung cÇn cho
®éng c¬ bíc trôc x vµ trôc y ch¹y. Gia c«ng 1 ®iÓm cÇn 6 phÇn tö cña Data(n) ®Ó
lu tr÷. Data(n) Data(n+5).
…
- C¸c biÕn DeltaX vµ DeltaY lu gi¸ trÞ lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm cÇn gia
c«ng theo ph¬ng X vµ Y.
- Do ®éng c¬ bíc mçi bíc lµ 0,9
0
nªn quay 1 vßng 360 ®é mÊt 400 bíc.
- =
T lµ bíc vÝt (mm) víi ®êng kÝnh vÝt me lµ 12 mm theo tiªu chuÈn T 4 mm
- Mét sè nguyªn Integer ®îc lu tr÷ b»ng 16 byte. D÷ liÖu truyÒn chØ ®îc 8
byte mét lÇn. Sè xung ®îc lu trong Data(n) ph¶i ®îc chia ®« ra lµm byte thÊp vµ
i
byte cao ®Ó truyÒn xang MCU sau ®ã MCU l¹i tÝnh l¹i. LÊy byte cao b»ng c¸ch chia
Data(n) cho 256 = 28
(1 byte= 8 bit) lÊy phÇn nguyªn bá phÇn d. LÊy byte thÊp
b»ng c¸ch. LÊy sè xung trõ ®i byte cao x 255 ®Ó ra sè d cßn l¹i.
20. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 24 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.2.4 S¬ ®å thuËt to¸n khèi m¸y tÝnh:
Néi suy ®iÓm:
H×nh1.3 : S¬ ®å thuËt to¸n néi suy ®iÓm
LÊy chiÒu
DeltaY >0
LÊy chiÒu
DeltaX >0
§äc d÷ liÖu tõ giao diÖn
§Õm=1
DeltaX=X®iÓmkÕ –Xbµnm¸y
DeltaY=Y®iÓmkÕ –Ybµnm¸y
Data(n)=1
LÊy byte cao
Data(n+1) =| DeltaX|*400(T*28
)
LÊy byte thÊp
Data(n+2)= Int(| DeltaX|*400 /(T) –Data(n+1)*2 8
)
T¨ng ®Õm lªn 1
Data(n)=0
Data(n+3)=1
LÊy byte cao
Data(n+4) =| DeltaY|*400(T*255)
LÊy byte thÊp
Data(n+5)= Int(| DeltaY|*400 /(T) –Data(n+4)*2 8
)
Data(n+3)=0
TruyÒn Data(0)
..Data(n) ra COM1
§óng
§óng
§óng
21. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 25 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Néi suy ®êng th¼ng:
H×nh1.4 : S¬ ®å thuËt to¸n
néi suy ®êng
§Õm n=1
DeltaX= dX
DeltaY=tg(α) . dX
LÊy chiÒu
DeltaX >0
LÊy byte cao
Data(n+1) =| DeltaX|*400(T*256)
LÊy byte thÊp
Data(n+2)= Int(| DeltaX|*400 /(T) –Data(n+1)*2 8
)
T¨ng ®Õm lªn 1
Data(n)=1
LÊy byte cao
Data(n+4) =| DeltaY|*400(T*28
)
LÊy byte thÊp
Data(n+5)= Int(| DeltaY|*400 /(T) –Data(n+4)*2 8
)
Data(n+3)=1
LÊy chiÒu
DeltaY >0
TruyÒn Data(0)
..Data(n) ra COM1
Néi suy ®iÓm
®iÓm ®Çu tiªn.
§óng
Sai
22. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 26 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Néi suy m¶ng:
H×nh1.5 : S¬ ®å thuËt to¸n néi suy m¶ng
Néi suy ®iÓm ®Çu tiªn
§Õm y=0
§Õm x=0
T¨ng y=y+1
T¨ng x=x+1
DeltaX= dX
DeltaY= dY
ChiÒuY : Data(x+3) = 0
Byte cao: Data(x+4) =0
Byte thÊp: Data(x+5) =0
ChiÒuX: Data(x)=x%2
Byte cao: Data(x+1) = (DeltaX*400)(T*28
)
Byte thÊp:Data(x+2) = (DeltaX*400)(T)- 2
Data(x+1)* 8
Data(6*y +1) = 0 Data(6*y +2) = 0
Data(6*y +3) = 0 Data(6*y +4) = 1
Data(6*y +1) = (DeltaY*400)(T*28
)
Data(6*y +1) =(DeltaY*400)(T)-Data(x+1)*28
y = sè
®iÓm
däc
x = sè
®iÓm
ngang
TruyÒn ra
cæng COM
23. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 27 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.3 Khèi giao tiÕp víi m¸y tÝnh:
1.2.3.1 Giíi thiÖu vÒ c¸c giao tiÕp:
* ViÖc giao tiÕp gi÷a m¸y tÝnh vµ MCU cã thÓ dïng nhiÒu ph¬ng ph¸p. Nh
dïng cæng song song, giao tiÕp USB, cæng nèi tiÕp.
* Dïng cæng song song th× 8 bit truyÒn 1 lóc nhng chØ dïng víi kho¶ng c¸ch
ng¾n do dÔ bÞ nhiÔu h¬n n÷a c¸p truyÒn ph¶i dïng nhiÒu d©y. Trong khi truyÒn b»ng
cæng nèi tiÕp th× kh«ng bÞ nhiÔu, kho¶ng c¸ch truyÒn xa, c¸p nhá gän.
* §èi víi giao tiÕp qua cæng nèi tiÕp (cæng COM) th× giao diÖn RS232 lµ phæ
biÕn vµ thêng dïng cæng COM 1. Giao tiÕp b»ng cæng nèi tiÕp th× d÷ liÖu ®îc
truyÒn tõng bit nèi tiÕp nhau trªn mét ®êng truyÒn dÉn. D÷ liÖu ®îc truyÒn
díi d¹ng m· ASCII.
1.2.3.2 Giíi thiÖu vÒ cæng COM:
C¸c ch©n cña cæng COM nh sau:
Ch©n cæng COM KÝ hiÖu Chøc n¨ng M« t¶
1
2
3
4
5
6
7
8
9
DCD
RXD
TXD
DTR
GND
DSR
RTS
CTS
RI
Lèi vµo
Lèi vµo
Lèi ra
Lèi ra
Nèi MASS
Lèi vµo
Lèi ra
Lèi vµo
Lèi vµo
Data Carrier Detect
Receive Data
Transmit Data
Data Terminal Ready
Nèi ®Êt (0V)
Data Set Ready
Request to Send
Clear to Send
Ring Indicator
ViÖc truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu th«ng qua hai ch©n TxD vµ RxD. C¸c ch©n cßn l¹i
cña cæng COM kh«ng ph¶i øng dông nµo còng dïng ®Õn. TÝn hiÖu sè tõ cæng COM
ë møc +12 V 12V kh«ng t¬ng thÝch víi ®iÖn ¸p TTL
vµ - (0V vµ 5V) cho c¸c IC ë
c¸c m¹ch ®iÖn tö do ®ã ph¶i dïng IC MAX 232 cña h·ng MAXIM ®Ó chuyÓn ®æi.
Giao diÖn nèi tiÕp nµy cã thÓ ®¹t ®îc kho¶ng c¸ch 20m.
24. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 28 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.3.3 S¬ ®å ch©n cña IC MAX 232:
U9
MAX232
13
8
11
10
1
3
4
5
2
6
12
9
14
7
16
15
R1IN
R2IN
T1IN
T2IN
C+
C1-
C2+
C2-
V+
V-
R1OUT
R2OUT
T1OUT
T2OUT
VCC
GND
H×nh1.6 : S¬ ®åch©n IC max232
1.2.3.4 S¬ ®å m¹ch thùc tÕ ®îc thiÕt kÕ nh sau:
U1
MAX232
13
8
11
10
1
3
4
5
2
6
12
9
14
7
16
15
R1IN
R2IN
T1IN
T2IN
C+
C1-
C2+
C2-
V+
V-
R1OUT
R2OUT
T1OUT
T2OUT
VCC
GND
+
C1
10uF/50V
5V
+
C4
10uF/50V
Noi voi khoi MCU
+
C3
10uF/50V
Khoi giao tiep Serial RS232
C6
104
TxD
+
C2
10uF/50V
RxD
Cong com PC
CONNECTOR DB9
5
9
4
8
3
7
2
6
1
H×nh1.7 : S¬ ®å m¹ch IC
Cong com PC
Sap xep chan cong com loai 9 chan
5
9
4
8
3
7
2
6
1
25. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 29 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.4 KhèI §éNG C¥ & M¹CH C¤NG SUÊT
Trong c¸c hÖ ®iÒu khiÓn thùc tÕ thêng dïng hai lo¹i ®éng c¬ bíc vµ ®éng c¬
Servo. M¸y ®ét dËp CNC CP1250 cña h·ng TAIFT sö dông ®éng c¬
§µI Loan
Servo, do tÝnh chÊt vµ m¹ch ®iÒu khiÓn ®¾t tiÒn vµ h¹n chÕ tÝnh thùc tÕ cña ®Ò tµi cho
nªn khi thiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn ta dïng ®éng c¬ bíc. H¬n n÷a, ®éng c¬ bíc cã rÊt
nhiÒu u ®iÓm: ®éng c¬ bíc ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n, cã thÓ ®îc dïng trong hÖ thèng
®iÒu khiÓn vßng hë. Khi kh«ng bÞ qu¸ t¶i, ®éng c¬ bíc ®¶m b¶o ®iÒu khiÓn chÝnh
x¸c vÞ trÝ.
1.2.4.1 Giíi thiÖu vÒ ®éng c¬ bíc
§éng c¬ bíc thùc chÊt lµ mét ®éng c¬ ®ång bé dïng ®Ó biÕn ®æi c¸c tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn díi d¹ng c¸c xung kÕ tiÕp nhau thµnh c¸c chuyÓn ®éng gãc quay
c¸c vµ cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh roto vµo nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt. §éng c¬ bíc lµm viÖc
®îc lµ nhê cã bé chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®a c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµo stato theo
mét thø tù vµ mét tÇn sè nhÊt ®Þnh. Tæng sè gãc quay cña roto t¬ng øng víi sè lÇn
chuyÓn m¹ch, còng nh chiÒu quay vµ tèc ®é quay cña roto, phô thuéc vµo thø tù
chuyÓn ®æi vµ tÇn sè chuyÓn ®æi. Khi mét xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén d©y stato
(phÇn øng) cña ®éng c¬ bíc th× roto (phÇn c¶m) cña ®éng c¬ sÏ quay ®i mét gãc
nhÊt ®Þnh, gãc Êy lµ mét bíc quay cña ®éng c¬. Khi c¸c xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¸c
cuén d©y phÇn øng thay ®æi liªn tôc th× roto sÏ quay liªn tôc.
Ngêi ta thêng chÕ t¹o c¸c ®éng c¬ bíc cã c¸c gãc bíc trong kho¶ng 0,45
o
÷ 15 o
tïy theo môc ®Ých sö dông. Trong ®ã th«ng dông nhÊt lµ lo¹i ®éng c¬ bíc
cã gãc bíc 1,8 o
(øng víi 200 bíc trong mét vßng quay 360 o
)
1.2.4.2 Lîi Ých cña viÖc dïng ®éng c¬ bíc:
* Kh«ng cã chæi than: kh«ng g©y ra hiÖn tîng ®¸nh löa ë chæi than nªn kh«ng
g©y nhiÔu do t¶i vµ an toµn trong c¸c m«i trêng nh¹y c¶m.
* Cã m« men gi÷: ®éng c¬ bíc cã thÓ cã m« men gi÷ vÞ trÝ cña t¶i kh¸ lín
do sù h·m l¹i cña tõ trêng rotor.
* Dïng trong hÖ ®iÒu khiÓn hë: ®©y lµ lîi thÕ nhÊt cña ®éng c¬ bíc, kh«ng cÇn
ph¶n håi v× vÝ trÝ cña ®éng c¬ do ta ®iÒu khiÓn .
26. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 30 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
* §éc lËp víi t¶i: trong vïng t¶i mµ ®éng c¬ bíc chÞu ®îc th× ®Æc tÝnh cña ®éng
c¬ kh«ng phô thuéc vµo t¶i, tèc ®é quay, sè bíc vÞ trÝ kh«ng bÞ ¶nh hëng.
Trong trêng hîp qu¸ t¶i th× ®éng c¬ bÞ trît.
1.2.4.3 CÊu t¹o vµ ph©n lo¹i ®éng c¬ bíc
Ph©n lo¹i ®éng c¬ bíc:
• §éng c¬ bíc víi rotor lµ nam ch©m vÜnh cöu.
• §éng c¬ bíc kiÓu tõ trë.
• §éng c¬ bíc hçn hîp cña hai lo¹i trªn.
CÊu t¹o cña c¸c lo¹i ®éng c¬ bíc:
• Lo¹i cã rotor lµ nam ch©m vÜnh cöu.
§éng c¬ nµy cã gãc bíc thay ®æi tõ 0,9
0
÷ 450
trong chÕ ®é ®iÒu khiÓn bíc ®ñ,
tèc ®é v ¶i nhng cã momen kh¸ lín, m«men h·m tõ 0,5 25 Ncm, tÇn sè
õa ph ÷
khëi ®éng lín nhÊt lµ 0,5 vµ tÇn sè lµm viÖc lín nhÊt ë chÕ ®é kh«ng t¶i lµ 5 Khz.
H×nh1.8 : CÊu t¹o lâi ®éng c¬ bíc
§éng c¬ ®¬n cùc: cÊu t¹o cã 6 ®Çu ra nh h×nh vÏ. C¸c ®Çu 1 vµ 2 ®îc nèi víi +
nguån, c¸c ®Çu cßn l¹i lµ c¸c pha ®iÒu khiÓn tïy nã ©m hay d¬ng th× ®éng c¬ sÏ
quay t¬ng øng.
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nh sau:
§iÒu khiÓn ®ñ bíc: §iÒu khiÓn 1 pha
Vector 1a 1000100010001000100010001
Vector 1b 0010001000100010001000100
Vector 2a 0100010001000100010001000
27. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 31 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Vector 2b 0001000100010001000100010
HoÆc: §iÒu khiÓn 2 pha
Vector 1a 1100110011001100110011001
Vector 1b 0011001100110011001100110
Vector 2a 0110011001100110011001100
Vector 2b 1001100110011001100110011
§iÒu khiÓn nöa bíc
Vector 1a 11000001110000011100000111
Vector 1b 00011100000111000001110000
Vector 2a 01110000011100000111000001
Vector 2b 00000111000001110000011100
§éng c¬ lìng cùc: cã 4 ®Çu ra, Ýt ®Çu ra nhng ®iÒu khiÓn h¬i phøc t¹p do ph¶i
®¶o chiÒu dßng ®iÖn qua c¸c cuén d©y liªn tôc. KiÓu ®éng c¬ nµy cã gãc n»m trong
giíi h¹n tõ 1,8 0
÷ 300
trong chÕ ®é ®iÒu khiÓn bíc ®ñ, m«men h·m tõ 1 ÷ 50 Ncm,
tÇn sè khëi ®éng lín nhÊt lµ 1 Khz, vµ tÇn sè lµm viÖc lín nhÊt trong ®iÒu kiÖn
kh«ng t¶i lµ 20 Khz
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn:
Vector 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--
Vector 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++
Vector 2a --- --- --- -- ++--++--++--++
-+ + + + - -
Vector 2b + +
---+---+---+--- --++--++--++--+
• Lo¹i ®éng c¬ tõ trë:
Cã 3 cuén d©y ®îc ®Êu chung mét ®Çu lªn nguån. Ba ®Çu cßn l¹i lµ 3 pha ®iÒu
khiÓn ®Ó quay rotor. Stator cã 6 cùc mçi cuén d©y ®îc quÊn trªn 2 cùc cña Stator
®èi diÖn nhau. Khi cho cùc 1 th«ng ®Êt rotor sÏ quay ®Ó th¼ng gãc víi cùc 1 cña
Stator nh h×nh vÏ. C¾t ®iÖn cuén 1, cho cuén 2 th«ng ®Êt rotor sÏ quay tiÕp r¨ng
sau (Y) th¼ng víi cùc hai. Nh vËy lµ rotor sÏ quay tïy thuéc vµo c¸c pha ®iÒu
khiÓn.
28. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 32 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn nh sau :
Vector ®iÒu khiÓn 1 1001001001001001001001001
Vector ®iÒu khiÓn 2 0100100100100100100100100
Vector ®iÓu khiÓn 3 0010010010010010010010010
• §éng c¬ bíc kiÓu hçn hîp
* Cã gãc bíc thay ®æi trong kho¶ng 0,45
0
5
÷ 0
trong chÕ ®é bíc ®ñ, m«men h·m
tõ 3 1000 Ncm, tÇn sè khëi ®éng lín nhÊt lµ 40 khz. Trong c¸c lo¹i ®éng c¬ bíc
÷
kÓ trªn th× ®éng c¬ bíc hçn hîp ®îc sö dông nhiÒu h¬n c¶. V× lo¹i ®éng c¬ nµy
kÕt hîp c¸c u ®iÓm cña hai lo¹i ®éng c¬ trªn. §éng c¬ hçn hîp cã tÇn sè bíc vµ
®é ph©n gi¶i cao, cã m«men quay vµ m«men h·m lín. Trong thùc tÕ ngêi ta chÕ
t¹o ®éng c¬ bíc tõ trë thay ®æi cã nhiÒu tÇng, kÕt cÊu cña lo¹i nµy nh h×nh vÏ.
* PhÇn Stato ®îc cÊu t¹o hoµn toµn gièng Stator cña ®éng c¬ bíc cã tõ trë thay
®æi. Trªn c¸c cùc cña Stato ®îc ®Æt c¸c cuén d©y pha, mçi cuén d©y pha ®îc quÊn
thµnh 4 cuén d©y hoÆc ®îc quÊn thµnh 2 cuén d©y ®Æt xen kÎ nhau ®Ó h×nh thµnh
lªn c¸c cùc N vµ S ®ång thêi ®èi diÖn víi mçi cùc cña bèi d©y lµ r¨ng cña Roto vµ
còng ®îc ®Æt xen kÏ gi÷a hai vµnh r¨ng sè 3 cña Roto.
1.2.4.4 M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc.
M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc bao gåm mét sè chøc n¨ng sau ®©y:
* T¹o c¸c xung víi nh÷ng tÇn sè kh¸c nhau.
* ChuyÓn ®æi c¸c phÇn cho phï hîp víi thø tù kÝch tõ.
§Çu vµo cña m¹ch nµy lµ c¸c xung. Thµnh phÇn cña m¹ch lµ c¸c b¸n dÉn, vi
m¹ch. KÝch thÝch c¸c phÇn cña ®éng c¬ bíc theo thø tù 1 3 4 do c¸c transistor
-2- -
c«ng suÊt T1 ®Õn T4 thùc hiÖn. Víi viÖc thay ®æi vÞ trÝ bé chuyÓn m¹ch, ®éng c¬ cã
thÓ quay theo chiÒu kim ®ång hå hoÆc ngîc l¹i.
29. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 33 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
H×nh1.9 : M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc
S¬ ®å nguyªn lÝ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc kiÓu tõ trë
-
§iÖn ¸p ®îc cÊp qua c¸c kho¸ ®iÖn tö chuyÓn ®Ó nu«i c¸c cuén d©y, t¹o ra tõ
trêng lµm quay rotor. C¸c kho¸ ®iÖn tö ë ®©y cã thÓ lµ bÊt cø thiÕt bÞ ®ãng c¾t nµo
®iÒu khiÓn ®îc nh r¬le, transitor, thiristor... miÔn lµ thiÕt bÞ ®ã ®¸p øng ®îc møc
®iÖn ¸p, dßng vµ tÇn sè yªu cÇu. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®îc ®a ra tõ vi ®iÒu khiÓn.
H×nh1.10 : S¬ ®å nguyªn lÝ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc
ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn dïng ®éng c¬ bíc ®¬n cùc sau:
H×nh1.11: §éng c¬ bíc ®¬n cùc
30. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 34 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Th«ng sè cña ®éng c¬:
§êngkÝnh KÝ hiÖu Dßng ®iÖn §iÖn ¸p M« men Sè ®Çud©y §iÖntrëcuénd©y §iÖn c¶m Bícgãc
126mm 8118 L0
- 8 7,7A/1cuénd©y 24VDC 920 KPa 6 3,8 ¤m 19,2 mH 0,9 0
KÝch thíc ®éng c¬:
H×nh1.12 : KÝch thíc ®éng c¬ bíc
§Æc tÝnh cña ®éng c¬:
H×nh1.13 : §êng ®Æc tÝnh ®éng c¬ bíc
• M¹ch nguyªn lý ®iÒu khiÓn mét cùc cña ®éng c¬
Ta cã thÓ dïng c¸c Tranzitor trêng (MOSFET : Metal Ocid Semiconductor Field
Efect Transitor) lµm khãa.
31. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 35 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Mét sè lo¹i FET th«ng dông :
IRF9540 tranzitor trêng cã thÓ chÞu dßng ®Õn 20A vµ tù ng¾t ë 100V.
IRF9640 tranzitor trêng cã thÓ chÞu dßng ®Õn 18A vµ tù ng¾t ë 200V.
IRF9520 tranzitor trêng cã thÓ chÞu dßng ®Õn 30A vµ tù ng¾t ë 200V.
MOSTFET ®Ó ®iÒu khiÓn cô thÓ lµ dïng lo¹i IRF9540 ®©y lµ transitor trêng cã thÓ
chÞu ®îc dßng 20 A nªn rÊt thÝch hîp cho ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc cã c«ng suÊt
lín.
S¬ ®å ch©n cña IRF9540 : 3 ch©n
G : Gate ®©y lµ cæng dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ®ãng më cña IRF9540 .
D : Drain ®©y lµ cùc m¸ng cña IRF9540 dïng ®Ó nèi tíi MCU ®Ó ®iÒu khiÓn.
S : Soure tøc lµ cùc nguån ®îc nèi tíi mass.
M¹ch c«ng suÊt ®îc thiÕt kÕ nh»m khuÕch ®¹i c«ng suÊt ®iÒu khiÓn. Tõ tÝn hiÖu
®iÒu khiÓn cã dßng thÊp cì mA, ¸p 5V lªn ¸p 24V víi dßng vµi A.
Khãa c«ng suÊt sö dông Transitor hiÖu øng trêng IRF 9540 víi ®iÖn trë kÕ
gi÷a ch©n 1 vµ ch©n 3 lµ 10k, trë më còng lµ 10k. IRF ®îc më b»ng
®iÖn ¸p, khi cã ®iÖn ¸p vµo cùc GATE lµ IRF më, dßng vµo cùc GATE ph¶i nhá
(mA).
H×nh1.14: Transitor
V× kh¸c biÖt møc ®iÖn ®iÒu khiÓn vµ c«ng suÊt nªn ta sö dông c¸ch ly quang ®Ó
c¸ch ly hai phÇn víi nhau. C¸ch ly quang sö dông lo¹i Opto P521 ®éng c¬ bíc
dïng dßng kho¶ng tõ 0,5 ®Õn 20A th× vi ®iÒu khiÓn kh«ng thÓ ®iÒu khiÓn trùc tiÕp
mµ nã ph¶i ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp qua c¸ch ly quang (nh hinh vÏ). Nã c¸ch ly hai
nguån hoµn toµn ®ã lµ nguån bªn vi ®iÒu khiÓn vµ nguån bªn cung cÊp cho ®éng c¬
v× vËy mµ vi ®iÒu khiÓn vÉn ho¹t ®éng b×nh thêng mµ kh«ng bÞ ¶nh hëng cña
nguån cÊp cho ®éng c¬.
R14
10K
Step3
D5
IRF9540
2
1
3
FET3
32. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 36 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.4.5 S¬ ®å m¹ch ®îc thiÕt kÕ nh sau:
M¹CH C¤NG SUÊT CHO §éNG C¥ B¦íC TRôc X
H×nh1.15:S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc trôc X
Opto2
R9
10K
24V
Opto3
ISO1
P521
1
2
4
3
Wire1
Khoikhuyechdai
congsuat
R9
10K
Opto1
R14
10K
R4 1K D5
IRF9540
2
1 3
R3 1K
Wire4
FET1
D5
IRF9540
2
1
3
24V
Opto4
R10
10K
FET4
FET4
ISO1
P521
1
2
4
3
5V
Khoicachli
Opto1
Wire2
D5
IRF9540
2
1
3
Opto2
Khoi tin
hieu dieu
khien tu
MCU
FET3
24V
FET2
R3 1K
R14
10K
FET1
Wire1
Opto4
5V
24VDC
R3 1K
J1
CON4
1
2
3
4
D5
IRF9540
2
1
3
ISO1
P521
1
2
4
3
24VDC
Wire2
FET2
R14
10K
DONG CO TRUC X
FET3
5V
Opto3
Wire3
R9
10K
R14
10K DONGCOBUOC
DONCUC
Wire3
Wire4
24V
ISO1
P521
1
2
4
3
5V
MG1
MOTOR STEPPER
1b
1a
2b
2a
2
1
33. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 37 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
M¹CH C¤NG SUÊT CHO §éNG C¥ B¦íC TRôc Y
H×nh1.16:S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc trôc Y
Opto2
R9
10K
24V
Opto3
ISO1
P521
1
2
4
3
Wire1
Khoi khuyech
daicong suat
R9
10K
Opto1
R14
10K
R4 1K D5
IRF9540
2
1
3
R3 1K
Wire4
FET1
D5
IRF9540
2
1
3
24V
Opto4
R10
10K
FET4
FET4
ISO1
P521
1
2
4
3
5V
Khoi cach
li
Opto1
Wire2
D5
IRF9540
2
1
3
Opto2
FET3
24V
FET2
R3 1K
R14
10K
FET1
Wire1
Opto4
5V
24VDC
R3 1K
J1
CON4
1
2
3
4
D5
IRF9540
2
1
3
ISO1
P521
1
2
4
3
24VDC
Wire2
FET2
R14
10K
DONG CO TRUC Y
FET3
5V
Opto3
Wire3
R9
10K
R14
10K §éng c¬ bíc
®¬n cùc
Wire3
Wire4
24V
ISO1
P521
1
2
4
3
5V
MG1
MOTOR STEPPER
1b
1a
2b
2a
2
1
Khèi tÝn
hiÖu ®iÒu
khiÓn tõ
MCU
34. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 38 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.4.6 Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña m¹ch c«ng suÊt:
* §Ó cho ®éng c¬ bíc quay ta cÇn cho c¸c ®Çu d©y Wirex (x=1,2,3,4) lÇn lît
th«ng ®Êt. C¸c ®Çu nµy ®îc ®iÒu khiÓn th«ng ®Êt hoÆc kh«ng b»ng IRF9540. Khi
cã ®iÖn ¸p vµo cùc GATE cña IRFx(FETx trªn s¬ ®å) th× IRF th«ng nªn c¸c ®Çu
Wirex th«ng ®Êt. IRFx l¹i ®îc ®iÒu khiÓn bëi Optox. C¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ c¸c
ch©n cña AT89C52 mÆc ®Þnh khi bËt nguån ë møc logic 1(5V) c¸c ch©n Optox. Cho
nªn khèi led ph¸t cña Opto do kh«ng cã chªnh ¸p lªn kh«ng cã dßng led kh«ng ph¸t
s¸ng, cùc baz¬ cña photo trasitor kh«ng ®îc ¸nh s¸ng chiÕu s¸ng nªn photor
transitor ®ãng. Dßng qua cùc GATE b»ng 0 nªn ¸p cùc GATE lµ 0V, IRFx ®ãng,
Wirex kh«ng nèi ®Êt, kh«ng cã dßng qua cuén d©y, ®éng c¬ kh«ng quay. Khi ®iÒu
khiÓn c¸c tÝn hiÖu tõ MCU cho ch©n Optox xuèng møc logic 0(0V). Khèi led ph¸t
cña Optox cã chªnh ¸p(5V 0V), cã dßng ch¹y qua, led ph¸t s¸ng, cùc baz¬ cña
-
photot transitor ®îc chiÕu s¸ng, photor transitor th«ng. §iÖn ¸p cùc GATE cña
IRFx lµ 12V do cã hai ®iÖn trë 10K t¹o thµnh m¹ch chia ¸p. IRFx th«ng ®Êt, Wirex
th«ng ®Êt, cã dßng qua cuén d©y ®éng c¬, ®éng c¬ quay. Tïy vµo viÖc quay bao
nhiªu bíc ®éng c¬ th× ta sÏ thay ®æi c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ MCU tuÇn tù.
1.2.5.KhèI Vi §iÒu KhiÓn:
1.2.5.1 Giíi thiÖu vÒ hä 8051 vµ chip AT89C5x cña h·ng ATMEL:
* Tiªu chuÈn trong lùa chän mét bé vi ®iÒu khiÓn lµ kh¶ n¨ng s½n sµng ®¸p øng vÒ
sè lîng trong hiÖn t¹i vµ t¬ng lai. §èi víi mét sè nhµ thiÕt kÕ ®iÒu nµy lµ quan
trong h¬n c¶. HiÖn nay, c¸c bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit ®øng ®Çu lµ hä 8051 cã sè lîng
lín nhÊt c¸c nhµ cung cÊp ®a d¹ng (nhiÒu nguån). Nhµ cung cÊp cã nghÜa lµ nhµ s¶n
xuÊt bªn c¹nh nhµ s¸ng chÕ cña bé vi ®iÒu khiÓn. Trong trêng hîp 8051 th× nhµ
s¸ng chÕ cña nã lµ Intel, nhng hiÖn nay cã rÊt nhiÒu h·ng s¶n xuÊt nã (còng nh
tríc kia ®· s¶n xuÊt).
C¸c h·ng nµy bao gåm: Intel, Atmel, Philips/signe tics, AMD, Siemens, Matra vµ
-
Dallas, Semicndictior.
§Þa chØ cña mét sè h·ng s¶n xuÊt c¸c thµnh viªn cña hä 8051.
35. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 39 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
H·ng §Þa chØ Website
Intel
Antel
Plips/ Signetis
Siemens
Dallas Semiconductor
www.intel.com/design/mcs51
www.atmel.com
www.semiconductors.philips.com
www.sci.siemens.com
www.dalsemi.com
* 8051 lµ mét bé xö lý 8 bit cã nghÜa lµ CPU chØ cã thÓ lµm viÖc víi 8 bit d÷ liÖu t¹i
mét thêi ®iÓm. D÷ liÖu lín h¬n 8 bit ®îc chia ra thµnh c¸c d÷ liÖu 8 bit ®Ó cho xö
lý. 8051 cã tÊt c¶ 4 cæng vµo ra I/O mçi cæng réng 8 bit. C¸c nhµ s¶n xuÊt ®· cho
-
xuÊt xëng chØ víi 4K byte ROM trªn chÝp.
* ROM (Read Only Memory) ®Ó chøa ch¬ng tr×nh, ROM Flash nªn cã thÓ ghi ®i
ghi l¹i nhiÒu lÇn ®îc, n¹p ROM b»ng m¹ch n¹p chuyªn dông.
* RAM (Random Access Memory) bé nhí ®Ó chøa d÷ liÖu.
C¸c ®Æc tÝnh ®Çu tiªn cña 8051.
§Æc tÝnh Sè lîng
ROM trªn chÝp
RAM
Bé ®Þnh thêi
C¸c ch©n vµ ra
o -
Cæng nèi tiÕp
Nguån ng¾t
4K byte
128 byte
2
32
1
6
• C¸c thµnh viªn kh¸c cña hä 8051
Cã hai bé vi ®iÒu khiÓn thµnh viªn kh¸c cña hä 8051 lµ 8052 vµ 8031.
Bé vi ®iÒu khiÓn 8052:
Bé vi ®iÒu khiÓn 8052 lµ mét thµnh viªn kh¸c cña hä 8051, 8052 cã tÊt c¶
c¸c ®Æc tÝnh chuÈn cña 8051 ngoµi ra nã cã thªm 128 byte RAM vµ mét bé ®Þnh
36. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 40 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
thêi n÷a. Hay nãi c¸ch kh¸c lµ 8052 cã 256 byte RAM vµ 3 bé ®Þnh thêi. Nã cã 8K
byte ROM. Trªn chÝp thay v× 4K byte nh 8051.
So s¸nh c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c thµnh viªn hä 8051.
§Æc tÝnh 8051 8052
ROM trªn chÝp 4K byte 8K byte
RAM 128 byte 256 byte
Bé ®Þnh thêi 2 3
Ch©n vµo – ra 32 32
Cæng nèi tiÕp 1 1
Nguån ng¾t 6 8
* §Æc biÖt: Mét nhµ s¶n xuÊt chÝnh cña hä 8051 kh¸c n÷a lµ Philips Corporation.
ThËt vËy, h·ng nµy cã mét d¶i lùa chän déng lín cho c¸c bé vi ®iÒu khiÓn hä 8051.
NhiÒu s¶n phÈm cña h·ng ®· cã kÌm theo c¸c ®Æc tÝnh nh c¸c bé chuyÓn ®æi ADC,
DAC, ch©n PWM, cæng I/0 më réng.
1.2.5.2 CÊu tróc vi ®iÒu khiÓn 8051:
H×nh1.17: CÊu tróc vi ®iÒu khiÓn hä 8051
* Lµ vi m¹ch TTL cã 40 ch©n, mçi ch©n cã mét kÝ hiÖu tªn vµ cã c¸c chøc n¨ng nh
sau:
- Ch©n 40 : nèi víi nguån nu«i +5V.
- Ch©n 20 : nèi víi ®Êt.
- Ch©n 29 (PSEN) (program store enable) lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn xuÊt ra cña
8051, nã cho phÐp chän bé nhí ngoµi vµ ®îc nèi chung víi ch©n cña OE (Out
Port1
Port2
Port3
Port0
U1
AT89C51/52
31
19
18
9
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
39
38
37
36
35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
28
17
16
29
30
11
10
40
20
EA/VP
X1
X2
RESET
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
P3.7/RD
P3.6/WR
PSEN
ALE/P
P3.1/TXD
P3.0/RXD
VCC
VSS
37. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 41 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Enable) cña EPROM ngoµi ®Ó cho phÐp ®äc c¸c byte cña ch¬ng tr×nh. C¸c xung
tÝn hiÖu PSEN h¹ thÊp trong suèt thêi gian thi hµnh lÖnh. Nh÷ng m· nhÞ ph©n cña
ch¬ng tr×nh ®îc ®äc tõ EPROM ®i qua bus d÷ liÖu vµ ®îc chèt vµo thanh ghi
lÖnh cña 8051 bëi m· lÖnh. (chó ý viÖc ®äc ë ®©y lµ ®äc c¸c lÖnh kh¸c víi ®äc d÷
liÖu), khi ®ã VXL chØ ®äc c¸c bit opcode cña lÖnh vµ ®a chóng vµo hµng ®îi lÖnh
th«ng qua c¸c Bus ®Þa chØ vµ d÷ liÖu.
- Ch©n 30 (ALE : Adress Latch Enable) lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn xuÊt ra cña
8051, nã cho phÐp ph©n kªnh bus ®Þa chØ vµ bus d÷ liÖu cña Port 0) Ch©n nµy chØ
quan t©m khi sö dông ROM vµ RAM ngoµi.
- Ch©n 31 (EA : Eternal Acess) ®îc ®a xuèng thÊp cho phÐp chän bé
nhí m· ng ®èi víi 8051.
oµi
§èi víi 8051 th× : EA = 5V. Chän ROM néi. (Chóng ta lµm thÕ nµy). EA = 0V :
Chän ROM ngo¹i.
- 32 cßn l¹i cã chøc n¨ng vµo ra chia lµm 4 cæng:
P0 tõ ch©n 39 32 t¬ng øng lµ c¸c ch©n P0_0 P0_7
P1 tõ ch©n 1 8 t¬ng øng lµ c¸c ch©n P1_0 P1_7
P2 tõ ch©n 21 28 t¬ng øng lµ c¸c ch©n P2_0
P2_7
P3 tõ ch©n 10 17 t¬ng øng lµ c¸c ch©n P3_0 P3_7
S¬ ®å ch©n vµ c¸c cæng.
-
Ch©n 18, 19 nèi víi th¹ch anh t¹o thµnh m¹ch t¹o dao ®éng cho V§K
P0 P1 P2 P3 Port's Bit
P0.0 P1.0 P2.0 P3.0 D0
P0.1 P1.1 P2.1 P3.1 D1
P0.2 P1.2 P2.2 P3.2 D2
P0.3 P1.3 P2.3 P3.3 D3
P0.4 P1.4 P2.4 P3.4 D4
P0.5 P1.5 P2.5 P3.5 D5
P0.6 P1.6 P2.6 P3.6 D6
P0.7 P1.7 P2.7 P3.7 D7
38. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 42 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
TÇn sè th¹ch anh thêng dïng trong c¸c øng dông lµ : 11.0592Mhz (giao tiÕp
víi cæng com m¸y tÝnh) vµ 12Mhz. TÇn sè tèi ®a 24Mhz. TÇn sè cµng lín V§K
xö lÝ cµng nhanh.
Dao ®éng cña th¹ch anh
S1 S2 S3 S4 S5
S6
P1 P2
1 chu ki may
1 chu k× m¸y gåm 12 dao ®éng cña th¹ch anh tÇn sè th¹ch anh lµ 12 Mhz cã nghÜa
lµ tÇn sè lµm viÖc cña chip lµ 1Mhz nªn chu k× lµ 1uS. LÖnh lËp tr×nh cho vi ®iÒu
khiÓn cã lÖnh 1 chu k× m¸y, cã lÖnh nhiÒu h¬n mét chu k× m¸y.
M¹ch t¹o dao ®éng
H×nh1.18:S¬ ®å m¹ch t¹o giao ®éng
- Ch©n 9 ®îc m¾c víi 1 m¹ch ngoµi t¹o thµnh m¹ch reset. Khi khëi t¹o l¹i V§K
ho¹t ®éng l¹i tõ ®Çu. (Ram bÞ xãa, c¸c thanh ghi bÞ xãa).
Khi hai cùc tô ®iÖn ®îc. Khi hai cùc cña tô ®iÖn ®îc chËp víi nhau, tô ®iÖn
phãng ®iÖn th× vi ®iÒu khiÓn Reset.
M¹ch RESET
Tan so
12Mhz
33p
Tu gom
Thach anh
33p
Tu gom
U1
8051
19
18
20
X1
X2
VSS
39. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 43 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
- æn ¸p cho vi ®iÒu khiÓn:
C¸c m¹ch sè vµ vi xö lý ®Òu dïng nguån 5v nªn ta ph¶i thiÕt kÕ nguån nu«i 5v
riªng. Do nguån mét chiÒu ta dïng thêng kho¶ng 9 ®Õn 24v nªn viÖc ®Ó t¹o ra
nguån 5v nu«i cho m¹ch sè hay vi xö lý ta thêng dïng IC LM7805
H×nh ¶nh cña IC nh sau:
H×nh1.19:S¬ ®å m¹ch ®iÒu
khiÓn IC LM7805
H×nh1.20: IC LM7805
LM 7805 ®îc dïng rÊt ®¬n gi¶n,ch©n input sÏ cho phÐp c¸c nguån 1 chiÒu
kh¸c tõ (9v 24v) vµo cßn ch©n Common dïng ®Ó chung ®Êt cho ®Çu vµo vµ ®Çu
-
ra, tøc lµ nèi ®Êt. Cßn ch©n output sÏ lµ ®Çu ra 5V ®Ó nu«i m¹ch.
U3
8051
9
40
20
RESET
VCC
VSS
5VDC
+ C4
CAPACITOR POL
R1
R
40. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 44 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.5.3 CÊu tróc bªn trong vi ®iÒu khiÓn:
H×nh1.21: CÊu tróc bªn trong cña vi ®iÒu khiÓn
1.2.5.4 Ho¹t ®éng Timer cña 8051 vµ c¸c thanh ghi SFR cña Timer:
Bé ®Þnh thêi Timer nhËn tÝn hiÖu tõ nguån xung clock cña th¹ch anh, hoÆc tõ
dao ®éng bªn ngoµi. Khi gi¸ trÞ bé ®Õm cña timer trµn th× cê timer (TF)tù ®éng
®îc set b»ng phÇn cøng khi ®ã x¶y ra ng¾t timer. VÝ dô: ë chÕ ®é 16 bÝt th× gi¸
trÞ trµn cña bé ®Õm lµ 0xFFFF. C¸c øng dông cña timer thêng liªn quan ®Õn thêi
gian thùc, ®Õm sù kiÖn nµo ®ã hoÆc ®Ó kiÓm tra ®Þnh k× mét ®iÒu kiÖn hay lµ ph¸t
tèc ®é baud cho cæng nèi tiÕp.
Thanh ghi MODE TIMER TMOD (TIMER MODE REGISTER)
Bit Timer M
Tªn bit « t¶ chøc n¨ng
7 1
GATE Khi GATE = 1, Timer chØ lµm viÖc
khi INT1=1
COUNTER
INPUTS
OSC
INTERRUP
CONTROL
4 I/O
PORTS
BUS
CONTROL
SERIAL
PORT
EXTERNAL
INTERRUPTS
CPU
ON CHIP
-
RAM
ETC
TIMER
TIMER
ADDRESS/DATA
TXD RXD
P P P P
41. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 45 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
6 1
C/T Bit chän chÕ ®é ®Þnh thêi hay ®Õm sù
kiÖn
C/T = 1 : §Õm sù kiÖn
C/T = 0 : §Þnh thêi ®Õm dao ®éng
th¹ch anh
5 M1 1 Bit chän mode cuûa Timer 1
4 M0 Bit chän mode cuûa Timer 1
1
3 0 Bit chän cæng cña Timer 0
GATE
2 C/T 0 Bit chän §Þnh thêi/§Õm cña Timer 0
1 M1 0 Bit chän mode cña Timer 0
0 M0 0 Bit chän mode cña Timer 0
TMOD
Chøc n¨ng cña thanh ghi
M1 M0 MODE M« t¶
0 0 0 Mode Timer 13 bit
0 Mode Timer 16 b
1 1 it
1 2
0 Mode tù ®éng n¹p l¹i 8 bit
1 1 3 Mode Timer chia sÎ
42. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 46 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Thanh ghi ®iÒu khiÓn TCON (TIMER CONTROL REGISTER)
Bit Symbol Bit
Address
Description
TCON.7 TF1 8FH Cê trµn cña Timer 1 ®îc sÐt b»ng phÇn
cøng, ®îc xãa b»ng phÇn mÒm trong
tr×nh phôc vô ng¾t ISF (Intetrupt Service
Function)
TCON.6 TR1 Timer
8EH Bit ®iÒu khiÓn ch¹y/dõng cña
1. §iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm.
TCON.5 TF0 8DH Cê trµn Timer 0
TCON.4 8CH
TR0 Bit ®iÒu khiÓn ch¹y/dõng Timer 0
TCON.3 i
IE1 8BH Cê ®iÒu khiÓn ng¾t ngoµ 1. §îc xãa
b»ng phÇn mÒm hoÆc phÇn cøng trong
ISF.
TCON.2 IT1 i
8AH Cê ®iÒu khiÓn ng¾t ngoµ 1. §îc xãa
b»ng phÇn mÒm hoÆc phÇn cøng trong
ISF..
TCON.1 89H
IE0 Cê ng¾t c¹nh ngoµi 0
TCON IT0 88H i
Cê kiÓu ng¾t ngoµ 0
C¸c bit lùa chän cña thanh ghi TCON
* C¸c MODE ho¹t ®éng vµ cê trµn (TIMER MODES AND OVERFLOW)
Timer cã 4 chÕ ®é ho¹t ®éng nh sau:
43. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 47 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Mode Timer 13 bit (MODE 0) :
Overflow
MODE 0 :
Mode 0 lµ mode Timer 13 bit, trong ®ã THx ®îc ®Æt 5 bit, TLx ®Æt 8 bit.
Mode Timer 16 bit (MODE 1) :
Overflow
MODE 1:
Mode 1 nh mode 0 nhng THx ®îc ®Æt 8 bit vµ TLx ®Æt 8 bÝt. C¸c thanh ghi
THx vµ TLx cã thÓ ®îc ®äc hoÆc ghi b»ng phÇn mªm t¹i bÊt k× thêi ®iÓm nµo.
Mode tù ®éng n¹p l¹i 8 bit (MODE 2)
MODE 2:
ChÕ ®é tù n¹p l¹i TLx ho¹t ®éng nh timer 8 bit cßn THx chøa gi¸ trÞ n¹p l¹i.
Khi TLx trµn cê TFx ®îc set, TLx ®îc n¹p gi¸ trÞ trong THx.
Mode Timer chia sÎ (MODE 3) :
TLx (5 bit) THx (8 bit) TFx
Timer
Cl k
TLx (8 bit) THx (8 bit) TFx
Timer Clock
TL x (8 bit) TFx
Timer
TH x (8 bit)
Overflow Reload
Overflow
TL1 (8 bit) TH1 (8 bit)
TL1 (8 bit)
TH0 (8 bit)
TF0
TF1
Timer
Timer
Timer Overflow
Overflow
44. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 48 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
MODE 3
Timer 0 ë mode 3 ®îc chia ra lµm 3 timer 8 bit ho¹t ®éng ®éc lËp vµ khi
trµn sÏ set lªn TF0 vµ TF1 t¬ng øng. Timer 1 ë mode 3 chñ yÕu dïng ®Ó ph¸t
tèc ®é baud cho cæng nèi tiÕp. Sù trµn cña nã kh«ng ¶nh hëng tíi TF1.
* C¸c nguån xung CLOCK (CLOCK SOURCES)
Nguån xung clock cã thÓ tõ th¹ch anh hay bé dao ®éng bªn ngo¹i. Bªn
trong ®Õm dao ®éng cña th¹ch anh.
§Õm bªn ngoµi th× ®Õm tõ mét nguån xung nµo ®ã. VÝ dô trong øng dông
cÇn ®Õm xung.
Thanh ghi tõ tr¹ng th¸i ch¬ng tr×nh:
BIT SYMB
OL
§ÞA CHØ M¤ T¶ CHøC N¨NG
PSW.7 Cê Cary
CY D7H
PSW.6 Auxiliary Cary Flag
AC D6H
PSW.5 Flag 0
F0 D5H
PSW4 RS1 D4H Bit 1 chän b¨ng thanh ghi
Timer
Clock
On Chip
Osillator
÷12
C/T
T0 or T1
pin
0 = Up (internal Timing)
1 = Down (Event Counting)
Crystal
45. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 49 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
PSW.3 Bit 0 chän b¨ng thanh ghi
RS0 D3H
00=Bank 0; ®Þa chØ 00H÷07H
01=Bank 1; ®Þa chØ 08H÷0FH
10=Bank 2; ®Þa chØ 10H÷17H
11=Bank 3; ®Þa chØ 18H÷1FH
PSW.2 OV Overlow Flag
D2H
PSW.1 - D1H Reserved
PSW.0 P Even Parity Flag
DOH
1.2.5.5 Ho¹t ®éng cña PORT nèi tiÕp trong 8051.
Chøc n¨ng cña Port nèi tiÕp lµ thùc hiÖn chuyÓn ®æi d÷ liÖu song song 8
bit thµnh d÷ liÖu nèi tiÕp. D÷ liÖu ®îc truyÒn vµ nhËn qua hai ch©n TxD (P3.1)
vµ RxD(P3.0). Thanh ghi dïng lµm bé ®Öm trong truyÒn nhËn lµ SBUF trong
SFR. Khi cÇn truyÒn d÷ liÖu chØ cÇn g¸n d÷ liÖu cho SBUF. Khi cÇn nhËn d÷ liÖu
chØ cÇn ®äc tõ SBUF. VÝ dô: TruyÒn SBUF = 0xFF ; NhËn Data[1] = SBUF.
Thanh ghi ®iÒu khiÓn PORT nèi tiÕp SCON (serial port control register)
C¸c mode cña Port nèi tiÕp ®îc chän dùa vµo thanh ghi SCON nh sau:
Bit §Þa
KÝ hiÖu
chØ
M« t¶ chøc n¨ng
SCON.7 SM0 Bit 0 chän mode Port nèi tiÕp
9FH
SCON.6 SM1 9EH Bit 1 chän mode Port nèi tiÕp
SCON.5 SM2 Bit 0 chän mode Port nèi tiÕp.Cho phÐp
9DH
truyÒn cña bé xö lÝ ®a kªnh.Mode 2 vµ 3 RI
sÏ kh«ng ®îc set nÕu bit thø 9 ®· nhËn lµ
46. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 50 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
0.
SCON.4 REN 9CH REN = 1 Cho phÐp thu kÝ tù
SCON.3 9BH Ph¸t 8 bit. Bit 9 trong mode 2 ®îc set
TB8
hoÆc xãa b»ng phÇn mÒm.
SCON.2 9AH n thu 8 bit/ 9 bit.
RB8 Chä
SCON.1 Cê ng¾t ®íc set khi truyÒn hÕt 1 kÝ tù.
TI 99H
§îc xãa b»ng phÇn mÒm.
SCON.0 Cê ng¾t ®íc set khi nhËn hÕt 1 kÝ tù.
RI 98H
§îc xãa b»ng phÇn mÒm.
C¸c MODE ho¹t ®éng (mode of operation)
SM0 SM1 MODE M« T¶ BAUD RATE
0 0 0 Thanh ghi
dÞch
Cè ®Þnh (1/12 dao ®éng
th¹ch anh)
0 1 1 URAT8
bit
Thay ®æi (chän b»ng
Timer)
1 2
0 URAT 8
bit
Cè ®Þnh(1/12 hoÆc 1/16
dao ®éng th¹ch anh)
1 1 3 URAT 8
bit
Thay ®æi (Chän b»ng
Timer)
B¶ng tãm t¾t c¸c Mode ho¹t ®éng
Tèc ®é baud thêng dïng:
47. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 51 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.5.6 Ho¹t ®éng ng¾t cña 8051:
§©y lµ ®Æc tÝnh rÊt quan träng cña chip hä 8051. Ng¾t lµ mét sù kiÖn g©y
ra ngõng ch¬ng tr×nh chÝnh cña 8051 vµo phôc vô mét ch¬ng tr×nh kh¸c (ISF)
råi sau ®ã l¹i quay l¹i ch¬ng tr×nh chÝnh. Mét ch¬ng tr×nh cã ng¾t th× dêng
nh lµm nhiÒu viÖc cïng 1 lóc. Khi ng¾t x¶y ra MCU lu tÊt c¶ mäi viÖc vµo bé
nhí ®Öm STACK, tho¸t khái ch¬ng tr×nh chÝnh nh¶y sang ch¬ng tr×nh ng¾t
thùc hiÖn råi l¹i quay vÒ ch¬ng tr×nh chÝnh ®óng vÞ trÝ mµ nã ®· nh¶y ra khái.
Mét ch¬ng tr×nh cã ng¾t vµ kh«ng cã ng¾t ®îc diÔn ra nh sau:
H×nh1.22: S¬ ®å ho¹t ®éng ®ãng ng¾t cña IC 8051
Ch¬ng tr×nh chÝnh (kh«ng cã ng¾t) ®îc ch¹y tuÇn tù tõ trªn xuèng díi
liªn tôc(trong hµm main). Nhng v¬Ý ch¬ng tr×nh cã ng¾t th× : Mét ch¬ng tr×nh
Tèc ®é Baud TÇn sè th¹ch
anh
SMOD TH1 (gi¸ trÞ
n¹p)
19200 11,059MHz 3 (F9H)
1 -
9600 11,059MHz 0 3 (F9H)
-
2400 11,059MHz 0 12 (F9H)
-
1200 11,059MHz 0 24 (F9H)
-
Main Program
Mai
ISR
Mai
ISR
Main
ISR
Main
Ch¬ng tr×nh kh«ng cã ng¾t
Ch¬ng tr×nh cã ng¾t timer
48. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 52 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
cho vi ®iÒu khiÓn nÕu kh¸ dµi vµ hµm phôc vô ng¾t th× thêng rÊt ng¾n. BÊt k× lóc
nµo khi ng¾t x¶y ra th× MCU nh¶y ra thùc hiÖn hµm ng¾t sau ®ã l¹i quay l¹i ®óng
chç ch¬ng tr×nh cò ®Ó thùc hiÖn tiÕp ch¬ng tr×nh ë hµm chÝnh. Hµm ng¾t ng¾n nªn
thêi gian thùc hiÖn kh¸ nhá nªn ta cã thÓ coi nh v®k lµm hai nhiÖm vô cïng mét
lóc, thùc chÊt lµ nã chØ thùc hiÖn 1 nhiÖm vô. Khi lËp tr×nh ta viÕt mét hµm nµo ®ã,
hµm ®ã chØ ®îc thùc hiÖn khi ta cã lêi gäi, vµ hµm ®ã ®îc thùc hiÖn ë ®o¹n
ch¬ng tr×nh x¸c ®Þnh chç lêi gäi hµm, nã ë vÞ trÝ cè ®Þnh trong tiÕn tr×nh thùc hiÖn
ch¬ng tr×nh. Cßn hµm ng¾t th× cã thÓ x¶y ra bÊt k× lóc nµo trong tiÕn tr×nh ch¬ng
tr×nh khi mét nguån ng¾t( trong 6 nguån ng¾t xuÊt hiÖn). §ã chÝnh lµ lîi thÕ cña
ng¾t.
49. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 53 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.5.7 S¬ ®å m¹ch MCU ®îc thiÕt kÕ nh sau:
H×nh1.23: S¬ ®å m¹ch t¹o dao ®éng
DK Dong co truc Y A2
R4
10K
5V
5V
D4
LED
Cac dau vao Sensor
U3
LM7805/TO
1
3
2
VIN
GND
VOUT
DK Dong co truc X A1
U1
AT89C52
9
18
19
20
29
30
31
40
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
GND
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VCC
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INTO
P3.3/INT1
P3.4/TO
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
Sensor goc truc X
OUT 5V
RxD
+ C9
100uF/50V
LED
+ C10
1000uF/50V
R3 22R/2W
Sensor dau bua3
Sensor dau bua1
Khoi cac
dau ra
dieu khien
DK Dong co truc Y A3
Sensor goc truc Y
Giao tiep voi RS232
DK Dong co truc X A4
DK Dong co truc X A2
C828
BCE
+ C8
100uF/50V
Mach tao dao dong
R5 1K
Tan so 12Mhz
SW1
1
2
PressStart
Sensor dinh truc X
D3
LED
C5
104
24V
DK Dong co truc X A3
KHOI
NGUON
VCC
5V
SW1
1
2
C4
104
R1
10K
R4
10K
+
C1
10uF/50V
C3
33p
TxD
Sensor dinh truc Y
DK Dong co truc Y A1
Led bao loi
Dieu khien dong ly hop
C2
33p
DK Dong co truc Y A4
Sensor dau bua2
Mach RESET
Dieu khien dong ly hop ham
C
R2
10K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
50. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 54 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.5.8 Lu ®å thuËt to¸n khèi MCU:
Khèi khëi ®éng:
Khèi nhËn d÷ liÖu:
H×nh1.24: S¬ ®å thuËt to¸n cña MCU
§ñ sè
byte d÷
liÖu (64 byte)
Sai
§óng
B¾t ®Çu
Khëi t¹o cho AT89C52
Sensor hµnh
tr×nh trôc X
,Y,Z ë gèc
TiÕp
theo
Ch¹y vÒ
gèc m¸y
NhËn d÷ liÖu
D÷ liÖu nhËn
xong 1 byte
(Cê ng¾t)
Lu vµo m¶ng
d÷ liÖu
BËt ®Ìn b¸o
nhËn xong
TiÕp theo
51. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 55 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Khèi ph¸t xung gia c«ng:
H×nh1.25: S¬ ®å m¹ch khèi ph¸t
xung ®iÒu khiÓn chµy ®ét
§ñ xung
§äc sè ®iÓm cÇn gia
c«ng Data [1]
§iÓm gia c«ng =0
§äc sè xung trôc X cÇn
ph¸t Data[ n+1] byte cao
Data[ n+2] byte thÊp
§äc sè xung trôc
Y cÇn ph¸t Data[
n+1] byte cao
Data[ n+2] byte
hÊ
Ph¸t xung
§Çu bóa ®ét
Dõng ®Çu
= sè ®iÓm
cÇn gia c«ng
n= Data[1]
T¨ng ®iÓm
gia c«ng 1
B¾t ®Çu
§ón g
Sai
52. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 56 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Ph¸t xung:
H×nh1.26: S¬ ®å m¹ch ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bµn m¸y
Sè xung
®· ph¸t
= cÇn ph¸t
Sè lÇn
dÞch = 4
Sensor
®ét xong
Sensor
h·m
Sai
Chän ®éng c¬
X, Y hoÆc c¶ hai
ChiÒu thuËn
ChiÒu nghÞch
Xung ®Çu tiªn
DÞch tr¸i 4 bit
®iÒu khiÓn
DÞch ph¶ 4 bit
i
®iÒu khiÓn
Set cê cÊm
ng¾t, dõng
ph¸t
§Çu bóa ®ét
H·m
S½n sµng ®ét
®iÓm tiÕp
Sai
§óng
Sai
§ón g
§óng
53. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 57 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1.2.6 Khèi MCU:
MCU : Micro Controller Unit. Khèi ®iÒu khiÓn chÝnh
NhiÖm vô:
* Thu thËp d÷ liÖu gia c«ng ®· ®îc tÝnh to¸n truyÒn ra ®îc m¸y tÝnh.
* Tïy theo d÷ liÖu gia c«ng MCU ®iÒu khiÓn khèi m¹ch logic vµ m¹ch
c«ng suÊt thùc thi ®óng theo d÷ liÖu gia c«ng.
* §äc d÷ liÖu sè tõ sensor trong qu¸ tr×nh gia c«ng th× ®äc d÷ liÖu tõ c¸c
sensor ®Ó biÕt vÞ trÝ cña bµn m¸y cña ®Çu bóa vµ tõ ®ã ®iÒu khiÓn ®Çu bóa, bµn
m¸y ch¹y, nh¶ hay phanh.
* TruyÒn d÷ liÖu ph¶n håi vÒ m¸y tÝnh ®Ó kiÓm tra, xö lÝ ®Ó phèi hîp nhÞp
nhµng c¸c chuyÓn ®éng cña m¸y.
1.3 Ph©n tÝch cÊu tróc ®iÒu khiÓn m¸y ®ét dËp CNC
-
(lo¹i CP 1250 h·ng Taift, ®µi loan)
M¸y ®ét dËp CNC dïng ®Ó gia c«ng t¹o h×nh, thêng lµ t¹o lç trªn bÒ mÆt cña
c¸c tÊm kim lo¹i tríc khi thùc hiÖn c¸c nguyªn c«ng tiÕp theo nh: c¾t, uèn, hµn.
Còng gièng nh c¸c m¸y ®ét dËp th«ng thêng, ®Ó gia c«ng cÇn ph¶i cã khu«n
(chµy, cèi). Tuy nhiªn, víi m¸y ®ét dËp CNC viÖc gia c«ng ®îc thùc hiÖn theo
ch¬ng tr×nh sè do vËy n¨ng suÊt, chÊt lîng, tÝnh linh ho¹t cao. Víi sù kÕt hîp
chuyÓn ®éng cña ph«i (bµn m¸y) vµ chuyÓn ®éng cña ®Çu ®ét mang chµy/cèi mµ cã
thÓ t¹o ra nhiÒu biªn d¹ng lç kh¸c nhau thËm chÝ chØ cÇn 1 bé chµy cèi.
Lo¹i m¸y ®ét dËp CNC CP 1250 thÕ hÖ 0/00 (h·ng Tailift §µi Loan) ®· cã
- -
sù ph¸t triÓn vît bËc trong mét thêi gian ng¾n víi nh÷ng ®Æc ®iÓm quan träng cÇn
®¹t ®îc trong thêi ®iÓm kinh tÕ hiÖn t¹i vµ t¬ng lai ®ã lµ gi¸ thµnh thÊp, ®é chÝnh
x¸c cao, qu¸ tr×nh thùc hiÖn gia c«ng kÕt hîp gi÷a hÖ thèng c¬ khÝ - -
®iÒu khiÓn
phÇn mÒm ®· ®¹t ®îc yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ vµ s¶n xuÊt.
1.3.1 Th«ng sè kü thuËt cña m¸y ®ét dËp CNC CP-1250
C¸c th«ng sè kü thuËt Gi¸ trÞ
T¶i träng ®ét (tÊn). 20
ChiÒu dµi chuyÓn ®éng theo trôc X (mm). 1250±10
54. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 58 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
C¸c th«ng sè kü thuËt Gi¸ trÞ
ChiÒu dµi chuyÓn ®éng theo trôc Y (mm). 1235±10
KÝch thíc lín nhÊt cña tÊm vËt liÖu (mm). 1235x2500
ChiÒu dµy tÊm vËt liÖu cho phÐp . 4.5
Khèi lîng kh«ng t¶i lín nhÊt. 110
Tèc ®é di chuyÓn trôc X (m/phót). 55
Tèc ®é di chuyÓn trôc Y (m/phót). 50
Tèc ®é di chuyÓn lín nhÊt (m/phót). 74
Tèc ®é ®ét víi kho¶ng c¸ch 1mm gi÷a c¸c lç
(sè lç ®ét/phót).
_
Tèc ®é ®ét víi kho¶ng c¸ch 25mm gi÷a c¸c lç
(sè lç ®ét/phót).
200
TØ lÖ tèc ®é ®Ëp cña bóa thuû lùc víi kho¶n
c¸ch 4mm (sè lç ®ét/phót).
350
KiÓu dông cô. Theo chiÒu dµy cña m©m quay.
§êng kÝnh cña chµy ®ét lín nhÊt (mm). 88.9
Sè æ dông cô. 36*
Sè æ tù ®éng ®iÒu chØnh gãc ®ét. 2
Tèc ®é quay cña m©m quay (rpm). 40
Tèc ®é quay cña æ tù ®éng (rpm). 50
Kho¶ng c¸ch ®Ëp cña bóa thuû lùc (mm). 26
KiÓu bµn ®ì ph«i. Chæi
Sè pitt«ng khÝ nÐn gi÷ ph«i. 2
Nguån cung cÊp (KVA). 12
¸ p suÊt khÝ nÐn (bar). 65
ThÓ tÝch dÇu thuû lùc (L). 90
ChiÒu dµi m¸y (mm). 4232
ChiÒu réng m¸y (mm). 2600
ChiÒu cao m¸y (mm). 2205
Khèi lîng m¸y (kg). 11000
55. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 59 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
C¸c th«ng sè kü thuËt Gi¸ trÞ
KÝch thíc khèi cña Cabin ®iÒu khiÓn (mm). 1500x600x1815
§iÒu khiÓn CNC (Fanuc). O P
-
Sè trôc ®iÒu khiÓn. 4
Ram (KB). O PC: 16/128, 18P: 64/512
-
Giao diÖn kÕt nèi. RS232
Dung sai ®ét (mm). ±0.1
Chó ý:
(1) Tèc ®é chuyÓn ®éng cña trôc X vµ trôc Y phô thuéc vµo khèi lîng cña tÊm
ph«i gia c«ng.
(2) Tèc ®é ®ét phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch vµ tèc ®é ®ét cña bóa thuû lùc, tèc ®é
di chuyÓn trôc X vµ Y.
* C¸c th«ng sè vÒ 36 æ dông cô
Sè æ dông cô Lo¹i æ Sè æ dông cô Lo¹i æ
T01 B T19 B
T02 A T20 A
T03 B A
T21
T04 B T22 A
T05 B T23 A
T06 D T24 A
T07 B T25 A
T08 B T26 A
T09 B T27 A
T10 A T28 A
T11 B T29 A
T12 A T30 A
T13 B T31 A
56. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 60 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Sè æ dông cô Lo¹i æ Sè æ dông cô Lo¹i æ
T14 B T32 A
T15 B T33 A
T16 D T34 A
T17 B T35 A
T18 B T36 A
Ghi chó:
T01 vµ T11 lµ 2 æ quay tù ®éng chuyÓn ®æi gãc ®ét (Auto index).
1.3.2 TÝnh n¨ng ®iÒu khiÓn cña m¸y ®ét dËp CNC CP-1250
1.3.2.1 C¸c m· lÖnh trong m¸y
1.3.2.1.1 C¸c m· lÖnh G
M· lÖnh Chøc n¨ng
G00 LÖnh vÞ trÝ (di chuyÓn nhanh).
G04 LÖnh dõng .
G20 KÝch thíc ®Çu vµo tÝnh theo inch.
G21 KÝch thíc ®Çu vµo tÝnh theo mm.
G26 §ét nhiÒu lç víi vÞ trÝ ®îc ph©n bè theo cung trßn.
G28 Tù ®éng trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu.
G52 ThiÕt lËp hÖ to¹ ®é vïng.
G54 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 1.
G55 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 2.
G56 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 3.
G57 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 4.
G58 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 5.
G59 Chän hÖ to¹ ®é lµm viÖc 6.
G68 §ét biªn theo cung trßn.
G69 §ét biªn theo ®êng th¼ng.
G70 VÞ trÝ (tèc ®é chuyÓn ®éng chËm).
57. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 61 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
M· lÖnh Chøc n¨ng
G72 LÖnh vÞ trÝ chuÈn.
G73 LÖnh gia c«ng nhiÒu chi tiÕt theo híng trôc X.
G74 LÖnh gia c«ng nhiÒu chi tiÕt theo híng trôc Y.
G75 Di chuyÓn vÞ trÝ tay kÑp tù ®éng.
G76 §ét theo ®êng xiªn.
G77 §ét theo cung trßn.
G78 §ét theo m¶ng kiÓu 1.
G79 §ét theo m¶ng kiÓu 2.
G86 §ét biªn b»ng chµy vu«ng
G87 §ét theo biªn vu«ng.
G88 §ét theo b¸n kÝnh.
G89 C¾t theo c¸c ®êng xiªn.
G90 LÖnh to¹ ®é tuyÖt ®èi.
G91 LÖnh gia t¨ng gãc ®é ®ét.
G92 ThiÕt lËp hÖ to¹ ®é.
G98 ThiÕt lËp hÖ to¹ ®é (Gia c«ng nhiÒu chi tiÕt).
1.3.2.1.2 C¸c m· lÖnh M
M· lÖnh Chøc n¨ng
M00 Ch¬ng tr×nh t¹m dõng cho ®Õn khi Ên vµo nót b¾t ®Çu chu tr×n
“ ”, m¸y sÏ thùc hiÖn l¹i.
Cycle Start Button
M01 Khi Ên nót “Optional Stop Button ”, m¸y sÏ dõng khi ch¬ng tr×nh
ch¹y t¹i M01.
M02 KÕt thóc ch¬ng tr×nh vµ kh«ng quay l¹i ®Çu ch¬ng tr×nh ®Ó
®Çu l¹i.
M03 Khi trôc X vµ trôc Y quay l¹i ®iÓm chuÈn, thùc hiÖn më tay kÑp
®éng.
58. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 62 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
M· lÖnh Chøc n¨ng
M05 HÖ thèng b«i tr¬n dông cô b¾t ®Çu ho¹t ®éng.
M06 HÖ thèng b«i tr¬n dông cô kÕt thóc ho¹t ®éng.
M08 B¾t ®Çu qu¸ tr×nh ®ét víi tÝn hiÖu trÔ.
M09 KÕt thóc qu¸ tr×nh ®ét víi tÝn hiÖu trÔ.
M10 PÝtt«ng kÑp ph«i ®i xuèng.
M11 PÝtt«ng kÑp ph«i ®i lªn.
M12 B¾t ®Çu chÕ ®é ®ét biªn.
M13 Xo¸ bá chÕ ®é ®ét.
M20 §ét tèc ®é nhanh.
M21 §ét tèc ®é nhanh thø hai.
M22 §ét tèc ®é nhanh thø ba.
M23 §ét tèc ®é chËm.
M30 KÕt thóc ch¬ng tr×nh vµ quay l¹i ®iÓm ®Çu tiªn cña ch¬ng tr×n
chuÈn bÞ ch¹y l¹i ch¬ng tr×nh cho c¸c lÇn tiÕp theo.
M31 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 1mm, kho¶ng ®Ëp 4mm.
M32 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 2mm, kho¶ng ®Ëp 5mm.
M33 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 3mm, kho¶ng ®Ëp 6mm.
M34 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 4mm, kho¶ng ®Ëp 7mm.
M35 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 5mm, kho¶ng ®Ëp 8mm.
M36 Ph«i lµm viÖc cã chiÒu dµy 6mm, kho¶ng ®Ëp 9mm.
M37 Kho¶ng ®Ëp 10mm.
M38 Kho¶ng ®Ëp 11mm.
M39 Kho¶ng ®Ëp 12 mm.
M40 Kho¶ng ®Ëp 13 mm.
M41 Kho¶ng ®Ëp 14mm.
M42 Kho¶ng ®Ëp 15mm.
M43 Kho¶ng ®Ëp 16mm.
M44 Kho¶ng ®Ëp 17mm.
59. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 63 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
M· lÖnh Chøc n¨ng
M45 Kho¶ng ®Ëp 18mm.
M46 Kho¶ng ®Ëp 19mm.
M50 Thay ®æi ®Çu ®ét.
M55 §Çu ®ét ®i lªn/chØ sö dông trong chøc n¨ng c¾t (M528~ M531).
M56 Xo¸ bá ®Çu ®ét ®i lªn.
M98 Gäi ch¬ng tr×nh con.
M99 KÕt thóc ch¬ng tr×nh con.
M100 ThiÕt lËp dông cô c¾t cuén chiÒu cao 1.
M101 ThiÕt lËp dông côn c¾t cuén chiÒu cao 2.
M200 Chøc n¨ng dËp t¹o h×nh.
60. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 64 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Ch¬ng 2: ph©n tÝch tÝnh to¸n yªu cÇu kü thuËt
cña hÖ thèng cÊp ph«I
2.1 Cơ sở của việc nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp phôi
2.1.1 Kh¶o s¸t s¶n phÈm cña nhµ m¸y.
H×nh 2.1 M« pháng kÕt cÊu m¸y ®ét dËp CNC
- S¶n phÈm cña nhµ m¸y lµ líi sµng tuyÓn nªn kÝch thíc lç vµ kho¶ng c¸ch
gi÷a t©m c¸c lç gia c«ng lµ kh«ng cè ®Þnh, mçi mét s¶n phÈm thay ®æi vÒ kÝch thíc
còng nh kho¶ng c¸ch t©m gi÷a c¸c lç còng ®Òu cÇn cã sù ®iÒu chØnh ngay tõ khi g¸
®Æt chi tiÕt vµ c¶ qu¸ tr×nh cÊp ph«i trong khi gia c«ng .
- XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu cña s¶n xuÊt hiÖn t¹i cña nhµ m¸y, ®èi tîng chi tiÕt
gia c«ng thay ®æi (chñ yÕu lµ thay ®æi vÒ kÝch thíc ph«i) theo yªu cÇu cña s¶n xuÊt.
Mµ hÖ thèng cÊp ph«i kiÓu Rulo t¶i ®îc trang bÞ cho mét kiÓu ph«i nhÊt ®Þnh, nã
mang tÝnh chÊt chuyªn m«n ho¸ cao thÝch hîp víi d¹ng s¶n xuÊt lo¹t lín vµ hµng
khèi. Cho nªn hÖ thèng cÊp ph«i kiÓu rulo kh«ng ®¶m b¶o tÝnh linh ho¹t trong gia
c«ng.
61. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 65 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
- ViÖc ®Çu t ét m¸y ®ét dËp tù ®éng ®iÒu khiÓn sè (NC, CNC) lµ rÊt tèn
m
kÐm vµ kh«ng hiÖu qu¶ víi yªu cÇu s¶n xuÊt cña nhµ m¸y. Do ®Æc thï s¶n phÈm
kh«ng cã nhiÒu sù ®a d¹ng vÒ trÞ sè ®êng kÝnh vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m lç gia
c«ng trªn mét s¶n phÈm, nªn kh«ng cÇn tíi nhiÒu chµy ®ét do ®ã sö dông m¸y ®ét
dËp CNC lµ kh«ng hîp lý, g©y l·ng phÝ vÒ vèn.
2.1.2 Kh¶o s¸t kÕt cÊu m¸y vµ hÖ thèng cÊp ph«i cña m¸y ®ét dËp MD160
2.1.2.1 KÕt cÊu th©n m¸y.
- M¸y ®ét dËp MD160 ®îc s¶n xuÊt n¨m 1970. M¸y ®îc trang bÞ cho d¹ng
s¶n xuÊt hµng lo¹t, sö dông vËt liÖu Gang x¸m nªn ®¶m b¶o møc ®é æn ®Þnh vÒ c©n
b»ng tÜnh vµ ®éng.
- C«ng suÊt m¸y cho phÐp ®ét dËp s¶n phÈm chiÒu dµy tíi 4.5mm vµ ¸p lùc
an toµn ®Õn 40 tÊn.
- HÖ thèng dÉn híng vµ kÕt cÊu cña bé phËn mang chµy ®ét cho phÐp l¾p
nhiÒu chµy gia c«ng cïng mét lóc mµ vÉn ®¶m b¶o ®é cøng v÷ng khi lµm viÖc.
2.1.2.2 KÕt cÊu hÖ thèng cÊp ph«i
- HÖ thèng cÊp ph«i kiÓu rulo cuèn, Rulo quay ®îc lµ nhê ®êng truyÒn lÊy
tõ trôc cña chµy ®ét, khi chµy håi vÞ lµm cho Rul« quay ®i mét gãc kÐo ph«i dÞch
chuyÓn mét ®o¹n ®óng b¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m lç gia c«ng.
- ChiÒu dµi Rulo cho phÐp cÊp ph«i cã bÒ réng tèi ®a tíi 600mm
- ChiÒu dÇy ph«i cã thÓ tù ®iÒu chØnh nhê hÖ thèng lß xo
2.1.2.3 KÕt cÊu hÖ thèng bµn ®ì ph«i
Bµn ®ì ph«i kiÒu ma s¸t trît g©y hao tæn n¨ng lîng cho hÖ thèng dÞch
chuyÓn, mÆt kh¸c do ®Æc thï cÊp ph«i sö dông rulo cuèn nªn bµn m¸y ®îc thiÕt kÕ
theo ph¬ng ngang dµi vµ hÑp phï hîp víi kÝch thíc bÒ réng cña ph«i.
2.1.2.4 KÕt cÊu hÖ thèng dÉn híng
HÖ thèng dÉn híng cho trôc X cã chiÒu dµi 1250mm gåm 2 trôc song song
víi nhau ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c khi m¸y lµm viÖc.
KÕt luËn :
Nãi chung hÖ thèng cÊp ph«i kiÓu rulo cuèn tån t¹i nh÷ng nhîc ®iÓm sau:
* H¹n chÕ vÒ kÝch thíc s¶n phÈm gia c«ng..
62. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 66 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
* H¹n chÕ vÒ kh¶ n¨ng gia c«ng linh ho¹t khi kÝch thíc ph«i vµ kÝch thíc gia c«ng
kh¸c nhau.
* ChiÒu dµy ph«i thay ®æi ¶nh hëng tíi ®é chÝnh x¸c gia c«ng.
2.2. Nh÷ng u ®iÓm khi thi Ê
Õt hÖ thè
kÕ ng c p ph«i tù ®éng sö dông kü thuËt
PLC.
Thø nhÊt: HÖ thèng cÊp ph«i sau khi thiÕt kÕ c¶i tiÕn cho phÐp gia c«ng chi tiÕt cã
kÝch thíc bÒ réng lªn tíi 12 0 mm vµ chiÒu dµi tíi 2500 mm.
5
Thø hai: T¨ng n¨ng suÊt gia c«ng nhê rót ng¾n ®îc thêi gian g¸ ®Æt chi tiÕt vµo vÞ
trÝ gia c«ng.
Cô thÓ: + C¬ cÊu ®Þnh vÞ chi tiÕt chÝnh x¸c trªn m¸y
+ KÑp chÆt chi tiÕt nhanh nhê hÖ thèng khÝ nÐn
Thø ba: ThÝch nghi nhanh khi ®èi tîng chi tiÕt gia c«ng thay ®æi nh:
+ Kh¶ n¨ng t¹o ra kho¶ng c¸ch dÞch chuyÓn theo tham sè.
+ DÔ dµng hiÖu chØnh theo c¸c gÝa trÞ cô thÓ
+ Mäi sù thay ®æi ®Òu ®îc thùc hiÖn th«ng qua giao diÖn ®iÒu khiÓn.
TiÖn cho viÖc sö dông
Thø t: øng dông ®îc khoa häc kü thuËt trong viÖc x©y dùng gi¶i ph¸p gia c«ng tù
®éng theo híng tù ®éng ho¸ qóa tr×nh s¶n xuÊt.
2.3. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n kü thuËt ®èi víi h p
ª thèng cÊ ph«i.
HÖ thèng dÞch chuyÓn ph«i bao gåm côm ®iÒu khiÓn trôc X vµ côm ®iÒu
khiÓn trôc Y víi c¸c bé phËn chÝnh sau:
- Trôc vÝt me ®ai èc bi.
- §éng c¬ servo.
- HÖ thèng ®o ®êng dÞch chuyÓn.
- Tay kÑp ph«i.
- C«ng t¾c hµnh tr×nh.
- Bµn chøa ph«i.
63. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 67 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
2.3.1 HÖ thèng tr Ò
uy n ®éng vÝt me ®ai èc bi (ball screw)
+ HÖ thèng dÉn ®éng sö dông ®éng c¬ Bíc ®Ó ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng, trªn mçi
trôc ®Òu g¾n ®éng c¬ riªng lÎ ho¹t ®éng t¸ch biÖt.
H×nh 2.2 Côm truyÒn ®éng vÝt me ®ai èc bi
+ TruyÒn dÉn chÝnh truyÒn c«ng suÊt cho qu¸ tr×nh gia c«ng. ChuyÓn ®éng ®îc
truyÒn tõ ®éng c¬ tíi tõng trôc. Trong qu¸ tr×nh nµy ta còng ph¶i tÝnh ®Õn lùc ma s¸t
gi÷a c¸c chi tiÕt m¸y víi nhau v× chóng nãi lªn hiÖu qu¶ cña mét m¸y.
+ Bé vÝt me ®ai èc bi cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi truyÒn dÉn dÔ dµng, Ýt ma s¸t vµ kh«ng
cã khe hë khi truyÒn dÉn víi tèc ®é cao.
H×nh 2.3 CÊu t¹o vÝt me ®ai èc bi
Do ®ã yªu cÇu cÇn ph¶i cã ®èi víi mét ®éng c¬ lµ ®é æn ®Þnh cao, ch¼ng h¹n
m« men quay ph¶i ®¶m b¶o sao cho vÞ trÝ gia c«ng hiÖn thêi kh«ng bÞ thay ®æi ngay
64. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 68 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
c¶ khi träng lùc cña ph«i lín. H¬n n÷a, ®éng c¬ ph¶i cã ®éng lùc ®ñ ®Ó th¾ng ®îc
sù thay æi vËn tèc nhanh chãng.
®
Nhê vµo sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña c«ng nghÖ vi ®iÖn tö nªn hiÖn nay
ngêi ta thêng dïng ®éng c¬ 3 pha. C¸c ®éng c¬ nµy tríc ®©y bÞ h¹n chÕ do viÖc
®iÒu khiÓn sè vßng quay phøc t¹p vµ gi¸ cña c¸c bé ®iÒu khiÓn ®iÖn tö cao. Cã hai
lo¹i ®éng c¬ 3 pha lµ ®éng c¬ ®ång bé vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. C¶ hai lo¹i ®éng
c¬ nµy cã nhiÒu u ®iÓm ®¸ng kÓ so víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Víi cïng kÝch
thíc th× m« men quay ®èi víi ®éng c¬ 3 pha lµ cao h¬n. H¬n n÷a, sè vßng quay
cña ®éng c¬ 3 pha gÊp 3 lÇn vµ c«ng suÊt ®Çu ra cao h¬n ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
kh«ng cã chæi than, kh«ng cã cæ gãp, vµnh gãp vµ gÇn nh kh«ng ph¶i b¶o dìng.
2.3.2 §éng c¬ dÉn ®éng.
§éng c¬ bíc lùa chän trong bµi to¸n nµy lµ ®éng c¬ bíc 3 pha Simostep cã m·
hiÖu 1FL3061 0AC31 0BK0 cña h·ng Siemens §øc.
- - -
H× 4 §
nh 2. éng c¬ bíc
§éng c¬ cã c¸c th«ng sè nh sau:
C¸c th«ng sè Gi¸ trÞ
M« men cùc ®¹i Mm(Ncm) 1000
M« men gi÷ MH(Ncm) 1130
Qu¸n tÝnh cña rotor JR(Kgcm2
) 10.5
Sè bíc Z 1000
Bíc gãc αo 0,36
Dßng ®iÖn lµm viÖc I(A) 4,1
§iÖn trë cuén d©y pha R(Ω) 1,8
C©n nÆng G(kg) 8
§iÖn ¸p ®éng c¬ U(V) 325
65. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 69 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
H×nh 2.5 KÝch
thíc l¾p ®Æt
®éng c¬ bíc
§Æc tÝnh m« men
H×nh 2.6 §êng ®Æc tÝnh ®éng c¬ bíc
66. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 70 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
2.3.3 HÖ thèng ®o ®êng dÞch chuyÓn.
Trªn mçi ®Çu trôc cña bµn g¸ ph«i ®Òu ®îc g¾n ®éng c¬ ph¸t ®éng, c¶m biÕn,
vµ hÖ thèng ®o ®êng dÞch chuyÓn ®iÖn tö. Chóng ®îc ¨n khíp trùc tiÕp víi hÖ ®iÒu
khiÓn sè PLC.
Th«ng tin vÒ vÞ trÝ chÝnh x¸c trong kh«ng gian cña c¸c vÞ trÝ gia c«ng chuyÓn
®éng ph¶i lu«n ®îc ph¶n håi vÒ trung t©m ®iÒu khiÓn. Th«ng tin ph¶n håi ®îc lÊy
tõ sensor vÞ trÝ.
BiÕn ®Çu vµo (gi¸ trÞ vÞ
trÝ nhËp vµo)
BiÕn ®Çu ra (gi¸ trÞ vÞ trÝ
thùc)
BiÕn nhiÔu
§éng c¬
VÝt me ®ai èc bi
Dông cô ®o §Çu ra
H×nh 2.7 Æ
Vßng l p ph¶n håi vÞ trÝ
Trong khi m¸y lµm viÖc th× vÞ trÝ gia c«ng lu«n ®îc ®o liªn tôc. Dùa vµo sù
thay ®æi vÒ thêi gian theo ®êng dÞch chuyÓn, vÞ trÝ hiÖn thêi (gi¸ trÞ thùc) còng nh
tèc ®é dÞch chuyÓn ®îc tÝnh to¸n vµ so s¸nh víi ®êng ch¹y dao lËp tr×nh (gi¸ trÞ
danh nghÜa).
§Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ hiÖn thêi cña ph«i (vÞ trÝ thùc tõ vßng ph¶n håi) cÇn ph¶i cã
mét hÖ thèng ®o ®êng dÞch chuyÓn ®èi víi mçi trôc ®iÒu khiÓn cña m¸y. Trong
c¸ch ®o gi¸n tiÕp (Indirect Position Measuring) (h×nh vÏ) ®êng dÞch chuyÓn ®îc
x¸c ®Þnh nhê chuyÓn ®éng quay cña vit me ®ai èc bi (®îc trang bÞ cïng víi 1 thíc
®o d¹ng ®Üa xung). Mét bé ph¸t tÝn hiÖu ghi l¹i sè vßng quay cña ®Üa vµ ®a vÒ bé
®iÒu khiÓn. Sau ®ã bé ®iÒu khiÓn dùa trªn sè xung quay tÝnh to¸n gi¸ trÞ chÝnh x¸c
hoÆc vÞ trÝ chÝnh x¸c cña c¬ cÊu mang.
67. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 71 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Bµn m¸y
§Üa xung
Trôc
Bé ph¸t tÝn hiÖu
H×nh 2.8 ThiÕt bÞ thu tÝn
hiÖu ph¶n håi
2.3.4 HÖ thèng dÉn ®éng ®Þnh híng
HÖ thèng ®Þnh híng lµm nhiÖm vô ®Þnh híng chuyÓn ®éng cña ph«i theo
mét ph¬ng nhÊt ®Þnh.
HÖ thèng ®Þnh híng ®îc l¾p cè ®Þnh trªn bµn m¸y theo hai ph¬ng chuyÓn
®éng kh¸c nhau ( Trôc OX vµ trôc OY)
5
Trôc OX cã chiÒu dµi 2 00 mm
5
Trôc OY cã chiÒu dµi 12 0 mm
H×nh 2.9 m¸y MD160
KÕt cÊu tæng thÓ bµn m¸y sau khi c¶i tiÕn
68. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 72 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
2.3.5 HÖ thèng kÑp chÆt ph«i
HÖ thèng kÑp chÆt ph«i sö dông khÝ nÐn t¸c ®éng nhanh, chÝnh x¸c chän
theo tiªu chuÈn nhµ chÕ t¹o.
2.3.6 TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng bµn ®ì ph«i :
2.3.6.1 Bµn ®ì ph«i b»ng bi cÇu :
- ThiÕt kÕ míi bµn ®ì ph«i cho phÐp ¸p dông c«ng nghÖ tiªn tiÕn trong s¶n xuÊt.
- Linh ho¹t ho¸ trong qu¸ tr×nh g¸ l¾p ph«i
- TiÕt kiÖm ®îc nguån n¨ng lîng do hÖ sè ma s¸t gia chi tiÕt gia c«ng vµ bµn m¸y
®îc chuyÓn ®æi tõ d¹ng ma s¸t trît sang d¹ng ma s¸t l¨n.
H×nh 2.10 Bi cÇu ®ì ph«i
- Më réng kh¶ n¨ng c«ng nghÖ cña thiÕt bÞ cã thÓ gia c«ng chi tiÕt cã kÝch thíc
ph«i lín.
- Gi¶m thêi gian phô g¸ l¸p ph«i n©ng cao n¨ng suÊt gia c«ng
H×nh 2.10 Tæng thÓ hÖ thèng cÊp ph«i
Bi cÇu ®ì
Bµn ®ì
69. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 73 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
2.3.6.2 Bµn ®ì ph«i b»ng bµn ch¶i :
H×nh 2.11 Hµnh tr×nh lªn xuèng bµn ch¶i ®ì ph«i
H×nh 2.12 Bè trÝ bµn ch¶i trªn bµn ®ì ph«i
Bµn ch¶i n©ng c¸c bé phËn cña bµn ch¶i n©ng lªn khi di chuyÓn theo trôc X
hoÆc Y ®Ó tr¸nh tiÕp xóc gi÷a tÊm ph«i vµ m©m cèi phÝa díi tr¸nh trÇy xíc cèi khi
m©m quay khi di chuyÓn trôc tõ M288 M289 bµn ch¶i sÏ n©ng lªn.
– LÖnh M288
n©ng bµn ch¶i vµ M289 h¹ bµn ch¶i
H×nh 2.12 Bè trÝ bµn ch¶i trªn bµn ®ì ph«i
70. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 74 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
♦
♦
♦
♦
♦ Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn
Lùc ®ét ®îc t¹o ra nhê ®éng c¬ xoay chiÒu 3 pha truyÒn ®éng th«ng qua
b¸nh ®ai, qua ly hîp råi truyÒn m« men xo¾n tíi trôc chÝnh. Víi m¸y ®ét dËp
MD160, ®Ó ®¶m b¶o lµm viÖc ®îc ®ßi hái ph¶i cã sù phèi hîp ®ång bé gi÷a chuyÓn
®éng cña trôc chÝnh víi chuyÓn ®éng cña c¸c trôc kh¸c th«ng qua ch¬ng tr×nh ®iÒu
khiÓn tõ PLC.
Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tiÕn tr×nh nµy ë m¸y ®ét dËp MD160 nh sau:
Khi khuûu ®i xuèng thùc hiÖn xong ®iÓm ®ét vµ ®i lªn, qua gãc 220
0
sensor
vÞ trÝ kÕt thóc ®ét sÏ nhËn tÝn hiÖu vµ truyÒn tíi m¸y tÝnh. M¸y tÝnh xö lý vµ ®a ra
tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi ®éng c¬ servo trªn 2 trôc X,Y ®iÒu khiÓn bµn m¸y di chuyÓn
®a ph«i tíi vÞ trÝ ®ét tiÕp theo ®ång thêi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo kh¸c xoay m©m
quay ®a dông cô ®· lùa chän vµo vÞ trÝ ®ét (trong trêng hîp vÞ trÝ ®ét tiÕp theo yªu
cÇu dông cô kh¸c). Trôc chÝnh tiÕp tôc quay, khi qua gãc mµ ë ®ã bè trÝ vÊu thÐp
cho hµnh tr×nh phanh, sensor vÞ trÝ phanh sÏ nhËn tÝn hiÖu vµ truyÒn tíi bé ®iÒu
khiÓn, CPU truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn van thuû lùc ®ãng cöa van dÇu hÖ thèng ly
hîp ®ång thêi më cöa van dÇu hÖ thèng phanh dõng khuûu ë ®iÓm chÕt trªn. Khi
bµn m¸y ®· ®a ph«i tíi ®óng vÞ trÝ cÇn ®ét, tÝn hiÖu servo ph¶n håi vÒ CPU ®iÒu
khiÓn cöa van cÊp dÇu cho hÖ thèng phanh ®ãng vµ cöa van cÊp dÇu cho hÖ thèng ly
hîp më kÕt qu¶ lµ khuûu ®i xuèng vµ thùc hiÖn tiÕn tr×nh ®ét tiÕp theo.
Nh vËy nhê c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi tõ c¸c ®éng c¬ servo, c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c
sensor, m¸y tÝnh xö lý vµ ®a ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn c¬ cÊu chÊp hµnh (c¸c ®éng
c¬ servo, van thuû lùc) ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c trôc cña m¸y lµm viÖc mét c¸ch ®ång bé
®Ó thùc hiÖn tiÕn tr×nh ®ét.
Sau khi c¶i tiÕn hÖ thèng cÊp ph«i cho m¸y ®ét dËp MD160, ngoµi c¸c chøc
n¨ng ®iÒu khiÓn chÝnh ë trªn hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña m¸y kh¸ lµ hoµn h¶o víi c¸c
chøc n¨ng b¶o vÖ kh¸c nh chøc n¨ng c¶nh b¸o vÒ an toµn, chÕ ®é b¶o dìng, nhiÖt
®é, ¸p lùc dÇu. Mäi th«ng tin ®Òu ®îc hiÓn thÞ trªn mµn h×nh CRT rÊt thuËn lîi cho
viÖc kiÓm tra vµ xö lý.
71. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 75 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Ch¬ng 3: ph©n tÝch tÝnh to¸n th«ng sè kü thuËt cña
hÖ thèng thay chµy cèi.
3.1 Kh¶o s¸t hÖ thèng thay ®æi chµy cèi ®ét
HÖ thèng thay ch y cèi bao gåm c¸c bé phËn chÝnh sau:
à
- Mét ®éng c¬ servo
- Hai m©m quay g¸ chµy vµ cèi
- HÖ thèng pin khÝ nÐn
H×nh 3.1 : C¸c bíc thay chµy, cèi trªn m©m.
72. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 76 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
HÖ m¸y ®ét dËp CNC CP1250 cã 36 æ chµy cèi ®îc ph©n bè trªn m©m quay,
trong khi gia c«ng m¸y sÏ tù ®éng lùa chän vÞ trÝ chµy cèi theo ch¬ng tr×nh ®· ®îc
lËp. §Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh trªn cÇn nhËp d÷ liÖu vµo m¸y (vÞ trÝ cña chµy cèi ®îc
sö dông, vÝ dô T1 t¬ng øng víi chµy ®îc l¾p t¹i vÞ trÝ sè 1 trªn m©m g¸), mét
senso x¸c ®Þnh vÞ trÝ chuÈn cña m©m cïng víi qu¸ tr×nh néi suy theo m· ®Æt trong bé
xö lý trung t©m CPU sau ®ã ®a tÝn hiÖu xung qua bé khuÕch ®¹i ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng
c¬ servo.
M©m g¸ trªn:
H×nh 3.2: VÞ trÝ c¸c
Sensor trªn m©m
g¸ trªn
M©m g¸ díi
H×nh3.3: VÞ trÝ c¸c sensor trªn m©m
g¸ díi
Senso vµ vÞ trÝ x¸c
®Þnh 0
0
trªn æ index
æ Index
Senso x¸c ®Þnh vÞ tr
chuÈn cña m©m g¸
73. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 77 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Khi b¾t ®Çu lµm viÖc bao giê còng ph¶i x¸c ®Þnh vÞ trÝ chuÈn cña dông cô.
Khi Ên nót ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ chuÈn, m©m g¸ dông cô quay. Khi vÞ trÝ chuÈn dông cô
quay qua vÞ trÝ sensor, sensor nhËn tÝn hiÖu truyÒn vÒ m¸y tÝnh trung t©m, m¸y tÝnh
xö lý vµ truyÒn tÝn hiÖu dõng ®éng c¬ quay m©m quay vµ x¸c ®Þnh vÞ trÝ chuÈn cña
dông cô.
Trong qu¸ tr×nh gia c«ng, vÞ trÝ chµy cèi ®îc thay thÕ liªn tôc còng nh viÖc
t¹o ra sai sè trªn vßng quay do qu¸n tÝnh sÏ t¹o ra ®é lÖch vÞ trÝ chµy cèi vÞ trÝ ®ét
trªn tÊm ph«i bÞ sai so víi vÞ trÝ ®· ®îc lËp.
§Ó tr¸nh lçi trªn, trªn thµnh bªn cña m©m quay (c¶ hai m©m) cã c¸c lç t©m
dïng ®Ó ®Þnh vÞ. ThiÕt bÞ sö dông ®Ó ®Þnh vÞ lµ c¸c piston khÝ nÐn, t¹i hai m©m cã hai
piston ®îc ®Æt t¹i c¸c vÞ trÝ nh trªn
H×nh 3.4 : VÞ trÝ ®Þnh vÞ chµy
Khi ®éng c¬ servo quay chän vÞ trÝ, piston ë tr¹ng th¸i më. §éng c¬ servo
dõng, vÞ trÝ chµy cèi ®îc x¸c ®Þnh, 2 p ston ë tr¹ng th¸i ®ãng. Chu tr×nh ®ãng më
i
®îc x¸c ®Þnh do c¸c sensor ®îc l¾p trªn piston chóng ®îc thùc hiÖn mét c¸ch
tuÇn tù.
3.2. L¾p ®Æt chµy cèi :
3.2.1. kiÓm tra c¸c dông cô :
Trong khi c¸c doanh nghiÖp nç lùc ®Ó ®¶m b¶o n¨ng suÊt vµ gi¶m thiÓu thêi
gian dõng cña m¸y, ta nªn thùc hiÖn theo híng dÉ trong sæ tay. Tríc khi l¾p
n
nh÷ng dông cô vµo m©m th× ph¶i lo¹i bá líp mì b¶o qu¶n tõ c¶ m©m chµy vµ cèi, ®Ó
vÖ sinh tèt ta sö dông chai d ng m« vµ bµn ch¶i ®Ó lµm s¹ch.
u i
Lç ®Þnh vÞ
Piston ®Þnh vÞ
74. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 78 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Chó ý : Kh«ng th¸o c¸c tÊm gi÷ cèi tõ díi m©m cña cèi. Sau khi ®· lo¹i bá
c¸c mì b¶o qu¶n, b«i mét líp máng dÇu ®éng c¬ cho c¶ hai m©m trªn vµ díi ®Ó
chèng rØ sÐt vµ ¨n mßn. TÊt c¶ c¸c dông cô míi sÏ ®îc kiÓm tra ®Ó ®¶m b¶o ®óng
kÝch thíc vµ/hoÆc h×nh d¹ng kiÓm tra háng hãc trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn. Sau
vµ
khi kiÓm tra c¸c dông cô tríc khi nhËp kho cÇn ph¶i ®îc phñ mét líp chÊt tÈy röa
®Ó ®¶m b¶o s¹ch sÏ an toµn, chèng rØ vµ ¨n mßn.
3.2.2 L¾p dông cô chµy vµ cèi :
Cèi ®îc l¾p tríc khi ®ét, tuy nhiªn ta ph¶i kiÓm tra c¸c tÊm gi÷ cèi ®¶m b¶o
kh«ng cho bÊt kú m¶nh vôn hoÆc t¾c lç tríc khi l¾p vµo cèi. BÊt kú vÊn ®Ò nµo x¶y
ra theo ®Òu cã thÓ g©y háng hãc cho cèi vµ kÕt qu¶ lµm cho vÞ trÝ l¾p cèi ph¶i lãt
b¹c. Sau khi ®Æt cèi, ta tiÕn hµnh thay chµy ë phÝa trªn, tríc khi l¾p chµy ta tra cho
mét líp dÇu máng vµo chµy vµ b¹c sau ®ã ta th¶ chµy vµo phÝa trong cña b¹c dÉn
híng.
Chó ý : Ph¶i ®¶m b¶o ch¾c ch¾n c¸c dông cô l¾p ®îc vËn hµnh tr¬n tru sau khi
l¾p. NÕu nh chµy kh«ng trît tèt
trong b¹c th× thiÖt h¹i cã thÓ s¶y ra lµm
cho khung m¸y bÞ biÕn d¹ng, h háng
chµy.
H×nh 3.5. L¾p chµy vµ cèi
3.2.3. B¶o dìng ®Þnh kú :
Hµng ngµy :
1. VÆn chÆt tÊt c¶ c¸c bu l«ng trªn c¸c
m©m.
2. VÆn chÆt c¸c bulong trªn bóa.
3. B«i tr¬n tÊt c¶ c¸c dông cô ®îc ë
m©m b»ng dÇu ®éng c¬ vµ chÊt tÈy röa
gi÷a chµy vµ b¹c chµy
Hµng tuÇn :
75. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 79 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
1. KiÓm tra c¸c gãc c¹nh cña chµy vµ c¸c dông cô sö dông víi tÇn suÊt cao lµm s¹ch
nÕu cÇn thiÕt cã thÓ söa l¹i gãc c¹nh cña chµy vµ cèi. B«i tr¬n dông cô nh c«ng
viÖc h»ng ngµy.
2. Sau kho¶ng 80 giê sö dông, lùa chän ngÉu nhiªn hai b¹c dÉn híng vµ th¸o rêi
nÕu cã sù tÝch tô cña cÆn trong khu vùc ®iÒu khi tÊt c¶ c¸c b¹c cÇn ®îc th¸o rêi
Õn
vµ lµm s¹ch, kiÓm tra b«i tr¬n l¹i c¸c b¹c dÉn híng chµy ®¶m b¶o chµy di chuyÓn
nhÑ nhµng trong b¹c, c¸c vÞ trÝ cèi còng cÇn ph¶i kiÓm tra cèi. §iÒu nµy cho phÐp
mét m©m ®îc kiÓm tra phï hîp nÕu kh«ng th¼ng hµng. lÖch do cèi bÞ lãt nhiÒu b¹c
qu¸ (vÝ dô mét bªn l¾p nhiÒu h¬n bªn kia).
3.2.4. C¨n chØnh gi÷a cña gi÷ :
cèi
C¸c m©m ®îc ®Æt ë vÞ trÝ víi c¸c chèt ng¾n. C¸c chèt x¸c ®Þnh vÞ trÝ c¸c
m©m theo vÞ trÝ cña bóa. B»ng c¸ch ®iÒu chØnh vÞ trÝ cña cèi, t¹o nªn sù liªn kÕt.
3.2.4.1. KiÓm tra c¸c vÞ trÝ 1/2" 1/4".
÷ 1-
a. Thö quay m©m ®Ó kiÓm tra vÞ trÝ chÞu t¶i.
b. Th¸o vµ l¾p c¸c dông cô vµ ®å g¸ gi÷a cèi vµ chØnh cèi cho c¸c chµy r¬i ®óng cèi
c. §Æt mét miÕng b×a cøng gi÷a tÊm gi÷ khu«n vµ b¹c dÉn híng nÕu thÊy chµy h¹
xuèng kh«ng r¬i vµo cèi.
d. oay m©m tíi vÞ trÝ bóa sao cho ®óng vÞ trÝ.
X chµy
e. Th¸o tÊm b×a cøng vµ chØnh h¹ chµy tíi tÊm gi÷ cèi. NÕu trît trong nã kh«ng cã
vÊn ®Ò g× th× c¨n chØnh ®· ®îc.
f. Thay tÊm b×a cøng gi÷a chµy vµ tÊm gi÷ cèi tríc khi quay m©m vÒ vÞ trÝ chÞu t¶i.
3.2.4.2. C¨n chØnh c¸c vÞ trÝ 1/2" 1/4".
÷ 1-
a. Thùc hiÖn c¸c thao t¸c tõ môc 1a môc 1e nh tríc.
–
b. NÕu s¾p xÕp xong, níi láng 4 bulong ë phÝa díi m©m.
Chó ý : H·y cÈn thËn kh«ng cho phÐp c¸c ®Çu bulong nh« lªn bÒ mÆt m©m quay.
c. Quay m©m ®Ó ®iÒu chØnh chµy ®óng vÞ trÝ bóa vµ ®Æt khu«n h·m vµo ®óng vÞ trÝ.
d. Th¸o tÊm b×a vµ h¹ khu«n vµo c¸c tÊm gi÷ cèi. Khi ®Æt khu«n vµo råi, c¨n chØnh,
quay vÒ vÞ trÝ, nhí lµ thay thÕ b×a cøng gi÷a khu«n vµ cèi.
c. Th¸o chèt ra khái vÞ trÝ nhÑ nhµng ®Ó ®a tÊm gi÷ cèi vµo.
f. XiÕt chÆt 4 con bulong vµ kiÓm tra l¹i c¨n chØnh mét lÇn n÷a.
76. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 80 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Chó ý : NÕu ®Æt mét lîng lín c¸c chip gi÷a mçi gi÷ cèi, khi chuyÓn ®éng cña gi÷
cèi sÏ rÊt khã kh¨n vµ c¨n chØnh, h¬n n÷a c¨n chØnh sÏ kh«ng ®¹t ®îc
1. Khi m©m quay lu«n t¹o ra khe hë gi÷a chµy vµ cèi ®iÒu nµy gióp cho chµy kh«ng
bÞ r¬i vµo cèi.
2. Khi xiÕt chÆt bulong cho tÊm gi÷ cèi, kh«ng cho phÐp bÊt cø phÇn nh« nµo trªn bÒ
mÆt cña m©m
H×nh 3.6 : C¨n chØnh
M©m chµy vµ cèi
3.2.4.3 C¨n chØnh vÞ trÝ 2”, 3 1/2” vµ 4 1/2” :
- -
H×nh 3.7 : C¨n chØnh vÞ trÝ 2”, 3 1/2” vµ 4 1/2”
- -
C¸c vÞ trÝ nµy ®îc c¨n t©m ®óng t¬ng tù nh c¸c vÞ trÝ 1 1/4” víi c¸c khu«n
-
ngo¹i lÖ, ®iÒu n y ®îc thiÕt kÕ khu«n sö dông c¸c r·nh chÕt x¸c ®Þnh híng vµ ®
à iÒu
cÇn, ®a vµo ®iÓm gi÷a cña khu«n sö dông c¸c r·nh chÕt, cho ®iÓm chÝnh gi÷a cña vÞ
trÝ.
77. Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¸y ®ét dËp CNC
LuËn v¨n th¹c sü 81 Häc viªn : NguyÔn H÷u §Þnh
Chó ý :
1. Khi th¸o c¸c khu«n t¹i chç ®¶m b¶o r»ng miÕng ®Öm ®· ®îc l¾p.
2. Kh«ng ®îc cho c¸c bulong låi ra mét trong c¸c bulong ®¶m b¶o mÆt díi cña
m©m.
Bulong b¾t tÊm gi÷ cèi.
Bulong M10x75 (víi vÞ trÝ 2").
Bulong M12 ( Víi vÞ trÝ 3 1/2").
-
Bulong M12x75 (Víi vÞ trÝ 4 1/2").
-
ThiÕt lËp bulong :
Bulong M6x25 (Cho tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ).
Chó ý : c¸c chè ®Þnh t©m, ®îc thiÕt kÕ cho m©m cã ®êng k×nh lín, vµ cã s½n ®Ó
tïy chän thiÕt bÞ.
3.2.5. Khe hë gi÷a chµy vµ cèi :
Khe hë nµy ®îc ®Þnh nghÜa lµ kho¶ng c¸ch hay kh«ng gian gi÷a chµy vµ cèi
VÝ dô : NÕu b¹n ®ang sö dông mét dông cô 10,3mm (0,508") vµ víi chµy 10mm
(0,500")
Khi ®ã (§êng kÝnh cèi) – (§êng kÝnh chµy) = (Khe hë)
10,3mm ; (0,508")
– 10mm = 0,3 mm – (0,500") = (0,008")
Khe hë nµy cã ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng cña s¶n phÈm còng nh cña dông
cô. Khe hë kh«ng chuÈn cã thÓ dÉn ®Õn nh÷ng ®iÒu sau ®©y :
- §ét kh«ng ®óng kÝch thíc.
- T¹o nªn gê vµ bavia.
- Háng dông cô.
VËt liÖu dµy, c¸c lo¹i vËt liÖu hay c¸c lo¹i m¸y kh¸c nhau th× ®îc ¸p dông
khe hë nµy còng kh¸c nhau.
H×nh 3.8 : Khe hë gi÷a chµy vµ cèi