Tài liệu Báo cáo thực tập tốt nghiệp tìm hiểu về mô hình máy phay CNC

ĐỀ TÀI: Báo cáo thực tập tốt nghiệp: tìm hiểu về mô hình máy phay CNC

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ MÁY CNC . 3
1.1 Điều khiển số 3
1.2 Máy CNC 3
CHƯƠNG II: T̀M HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC .7
2.1. Khái niệm chung về động cơ bước 7
2.2. Nguyên lư hoạt động của động cơ bước 8
2.3 Mụmen đồng bộ và trạng thái ổn định của động cơ bước .9
2.4 Cơ sở lư thuyết điều khiển động cơ truyền động 11
2.4.1 Ba chế độ điều khiển động cơ bước 11
2.4.2 Các đặc trưng của tín hiệu điều khiển động cơ bước 13
2.4.3 Điều khiển tốc độ quay của động cơ bước 14
2.4.4 Điều khiển chiều quay của động cơ bước .15
CHƯƠNG III: T̀M HIỂU MÁY PHAY ĐỨNG 3 TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BƯỚC 2 PHA 17
3.1 T́m hiểu về cơ khớ .17
3.1.1 Mô h́nh máy phay thực tế 17
3.2 Mạch lực và phần cứng của hệ thống 19
3.2.1 Giới thiệu về động cơ bước và phương pháp điểu khiển cho máy phay .19
3.3 Phần mềm điều khiển động cơ bước qua cổng LPT .25
3.3.1 Thuật toán điều khiển 27
3.3.2 Viết chương tŕnh 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 30


LỜI NÓI ĐẦU
Sau 9 học ḱ học tập tại trường, chúng em đă được truyền dạy kiến thức thuộc nhiều môn học lư thuyết. Để mở rộng kiến thức thực tế và kết hợp học và hành, nhóm sinh viên chúng em được nhà trường và thầy giáo hướng dẫn cử đi thực tập tốt nghiệp tại trung tâm thực hành tự động hóa tại trường Đại học Phương Đông. Trong quá tŕnh thực tập chúng em có cơ hội được tiếp xúc với nhiều hệ thống thí nghiệm, các mô h́nh của các hệ thống tự động hóa và nhiều thiết bị điện, điện tử giúp chúng em có thêm kinh nghiệm thực tế để chuẩn bị cho quá tŕnh làm đồ án tốt nghiệp và áp dụng trong công việc sau này.
Suốt quá tŕnh thực tập, chúng em được phân công tập t́m hiểu về mô h́nh máy phay CNC, để củng cố thờm cỏc kiến thức về điều khiển số, máy gia công CNC, ghép nối mỏy tớnh là những môn học mà chúng em đă được dạy ở trong trường. Đồng thời chúng em bước đầu đi vào t́m cách phát xung điều khiển mô h́nh. Đây cũng là tiền đề để khi nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp chúng em có thể hoàn thiện và nâng cấp hệ điều khiển của mô h́nh. Thực tế quá tŕnh đó, chúng em đă thu nhặt được thêm không ít các kiến thức bổ ích mà trong quá tŕnh học tập chúng em chưa trang bị được cho bản thân.
Đợt thực tập đă thực sự rất bổ ích cho nhóm em. Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nhà trường, các thầy cô trong bộ môn đă bố trí cho chúng em có đợt thực tập này. Chúng em đặc biệt gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Tiến đă tận t́nh hướng dẫn chúng em trong quá tŕnh thực tập; cảm ơn thầy giáo Lưu Đức Dũng cùng các anh chị tại trung tập thực hành đă tạo điều kiện, nhiệt t́nh giúp đỡ chỉ bảo và truyền đạt cho chúng em nhiều kinh nghiệm quư báu.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Quang


Chương I
KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ MÁY CNC
1.1 Điều khiển số:
Điều khiển số (Numerical Control) ra đời với mọc đích điều khiển các quá tŕnh công nghệ gia công cắt gọt trờn cỏc máy công cụ. Về thực chấy, đây là một quá tŕnh tự động điều khiển các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia cụng ) trờn cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mă số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số kí tự đặc biệt tạo nên một chương tŕnh làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Trước đây, cũng đó cú cỏc quá tŕnh gia công cắt gọt được điều khiển theo chương tŕnh bằng các kĩ thuật chộp hỡnh theo mẫu, chộp hỡnh bằng hệ thống thuỷ lực, cam hoặc điều khiển bằng mạch logic Ngày nay, với việc ứng dụng các thành quả tiến bộ của khoa học công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đă cho phộp cỏc nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực hiện các quá tŕnh gia công một cách linh hoạt hơn thích ứng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Về mặt khoa học: trong những điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kĩ thuật đă cho phét chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn mà trước đây chưa đủ điều kiện mà ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn tới kết quả gần đúng. Chính v́ vậy đă cho phộp cỏc nhà chế tạo máy thiết kế và chế tạo cỏc mỏy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao cũng như những khả năng chuyển động tạo h́nh phức tạp và chính xác hơn. Ngày nay, lịch sử phát triển của NC đă trải qua các quá tŕnh phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lí từ 4bit, 8bit, cho tới 32bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu trữ cũng như xử lí.
1.2 Máy CNC
Từ cỏc mỏy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tools) cho đến sự phát triển cao hơn là các trung tâm gia công CNC (CNC Engineering – Centre) cú cỏc ổ chứa dao lên tới hàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một vị trí gá đặt. Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đă tạo điều kiện cho các nhà nghiệp ứng dụng để kết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lí của một máy tính trung tâm DNC (Direct Numerical Control) với mục đích khai thác một cách có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất và quản lí chất lượng sản phẩm

[TABLE=width: 100%]
[TR]
[TD]Máy CNC 1

[/TD]
[/TR]
[/TABLE]









Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đă phát triển và đạt đến tŕnh độ rất cao như các phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt và tổ hợp CIM (Computer Intergrated Manufacturing) với việc trang bị them các robot cấp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lư chất lượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đă mang lại hiệu quả kinh tế rất đáng kể.
Cấu trúc hệ điều khiển trờn mỏy phay:
Hệ điều khiển có nhiệm vụ giải mă chương tŕnh NC và xử lư tiếp các thông tin có liên quan về công nghệ và h́nh dáng h́nh học của chi tiết. Với sự hỗ trợ của hệ điều khiển, các bộ phận cấu thành máy phay được điều khiển và hiệu chỉnh sao cho h́nh thành được các chi tiết cần gia công như mong muốn. Các chức năng của hệ điều khiển có thể được thiết lập như: nhập dữ liệu, xử lư dữ liệu, và xuất dữ liệu (H́nh 1.2)

H́nh 1.2. Cấu trúc hệ điều khiển
Việc nhập dữ liệu trong hệ điều khiển về cơ bản diễn ra trên bảng điều khiển bao gồm bàn phím và màn h́nh. Ở đây các chương tŕnh NC có thể được thiết lập và quản lư, dữ liệu có thể được nhập vào, có thể gọi mô phỏng chương trỡnh.Chương trỡnh NC có thể được ghi nhớ hoặc lưu trữ dữ liệu ở bên ngoài. Đồng thời nó cũng có khả năng liên kết với các thiết bị bên ngoài thông qua các thiết bị giao tiếp.
Hệ điều khiển hở
Các điều khiển hiện nay trờn mỏy phay được thực hiện bởi điều khiển CNC. Đặc điểm của hệ điều khiển này là mạch tác dụng hở ( H́nh 1.13). Hệ điều khiển nhận các giá trị cần vào máy mà không cần hiệu chỉnh giá trị của chúng.

H́nh 1.3. Hệ điều khiển hở

Hệ điều khiển kín
V́ điểu khiển hở có thể cho các tín hiệu đầu ra không chính xác, do đó tín hiệu ra phải được phản hồi về hệ điều khiển để tính toán liên tục và điều chỉnh lại các giá trị thực theo yêu cầu. Quá tŕnh điều khiển kín liên tục này được gọi là hệ điều khiển kín ( Hỡnh 1.4)

H́nh 1.4. Hệ điều khiển kín


Chương II
T̀M HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC
2.1. Khái niệm chung về động cơ bước
Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rụto và có khả năng cố định rụto vào những vị trí cần thiết.
Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rụto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rụto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato của động cơ bước thỡ rụto của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thỡ rụto sẽ quay liên tục nhưng thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc.
Có thể coi động cơ bước là linh kiện ( hay dụng cụ) số ( Digital Device) mà ở đó các thông tin số hoỏ đó thiết lập sẽ được chuyển thành chuyển động quay theo từng bước. Động cơ bước sẽ thực hiện trung thành các lệnh đă số hoá mà máy tính yêu cầu.

H́nh 2.1. Mô h́nh hoá động cơ bước.


2.2. Nguyên lư hoạt động của động cơ bước
Rụto của động cơ bước (không có cuộn dây khởi động) được khởi động bằng phương pháp tần số; rụto của động cơ bước có thể được kích thích (rụto tích cực) hoặc không nhận được kích thích (rụto thụ động ).

H́nh 2.2. Sơ đồ nguyên lư động cơ bước m pha với rụto 2 cực
và các lực điện từ khi điều khiển bằng xung 2 cực.
Xung điện áp cấp cho m cuộn dây có thể là xung một cực (h́nh 2.3 a) hoặc xung hai cực (h́nh 2.3 b).

[TABLE=width: 100%]
[TR]
[TD]b. Xung lưỡng cực

[/TD]
[/TR]
[/TABLE]
[TABLE=width: 100%]
[TR]
[TD]a. Xung một cực

[/TD]
[/TR]
[/TABLE]