Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy CNC

Ngày nay máy CNC không còn là khái niệm xa lạ tại Việt Nam. Máy CNC xuất hiện tại hầu hết các lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là trong công nghiệp. Tuy nhiên hầu hết các máy CNC trong nước đều là nhập từ một số nước như Đức, Nhật và Trung Quốc, và giá thành các máy CNC đều rất cao. Những máy CNC thiết kế và sản xuất tại việt nam còn rất ít và hầu như chỉ dừng lại ở mức độ “chế máy CNC chạy được”. Do vậy chúng em đã quyết định chọn đề tài thiết kế hệ thống điều khiển cho máy CNC, để mong rằng trong một tương lai gần, những máy CNC được thiết kế và sản xuất tại Việt Nam sẽ có chất lượng tốt hơn và ngày càng phổ biến hơn, từ đó thúc đẩy sự phát triển của nền khoa học công nghệ trong nước.

Trong đề tài đồ án môn tốt nghiệp, mục tiêu trước tiên mà em hướng tới là chế tạo được mô hình máy CNC hoạt động ổn định với sai số nhỏ, sau đó em hướng tới khắc phục dao động, sai số và nâng cao tính tự động của máy như khả năng thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động... Tuy nhiên do kinh nghiệm còn hạn chế và thời gian thực hiện có hạn, nên đồ án của em còn những thiếu xót, và mục tiêu ổn định dao động và thiết kế modun thay dao tự động và hệ thống cấp phôi tự động em chưa thể hoàn thiện. Em mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô để hoàn thiện hơn để tài.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

CNC. ...................................................................................................................... 7

I.Khái quát về các máy công cụ CNC. ........................................................................ 7

1.1.Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển. ............................................................... 7

1.2 Cơ sở của máy CNC ...................................................................................................... 8

1.3. Đặc điểm và phân loại. ................................................................................................. 9

II. Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số ............................................ 10

2.1. Chương trình gia công một chi tiết. ........................................................................... 10

2.2. Khối điều khiển. .......................................................................................................... 10

2.3. Điều khiển logic. ......................................................................................................... 10

2.4.Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC. ................................................................. 11

III.Hệ thống tính toán và điều khiển .......................................................................... 12

3.1.Khái niệm và phân loại. .............................................................................................. 12

3.2. Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC. ........................................................ 12

3.3 Cấu trúc hệ điều khiển CNC. ....................................................................................... 15

3.4. Hệ DNC. ..................................................................................................................... 16

3.5. Hệ thống gia công linh hoạt FMS. ............................................................................. 16

Kết luận chương I. ..................................................................................................... 17

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHAY CNC 3

TRỤC ................................................................................................................... 18

I.Sơ đồ hệ thống và các phần tử trong hệ thống. ...................................................... 18

II.Động cơ AC Servo. ................................................................................................ 19

2.1.Động cơ AC Servo. ...................................................................................................... 19

2.2.Bộ điều khiển động cơ AC Servo. ................................................................................ 21

III.Mạch điều khiển AKZ250. .................................................................................... 22

3.1.Giới thiệu mạch AKZ250. ............................................................................................ 22

3.2.Đặc điểm của mạch AKZ250: ..................................................................................... 23

3.3.Cài đặt và ứng dụng. ................................................................................................... 24

IV.Biến tần và trục chính. .......................................................................................... 28

4.1.Trục chính và điều khiển tốc độ trục chính. ................................................................ 28

SVTH: PHẠM QUANG KHẢI Lớp: Cơ điện tử 2 K54

SHSV: 20091468

2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. TRẦN LÂM

4.2.Tìm hiểu về biến tần. ................................................................................................... 28

V.Thiết bị đo lường, giám sát và các thiết bị điện. .................................................... 30

5.1. Thiết bị đo tốc độ. ....................................................................................................... 30

5.2 Thiết bị đo vị trí. .......................................................................................................... 31

5.3.Công tắc hành trình ..................................................................................................... 31

5.4 Nút bấm điều khiển tắt mở máy. ................................................................................. 31

5.5 Nút dừng khẩn ........................................................................................................... 32

5.6 Đèn báo hiệu .............................................................................................................. 32

5.7. Nguồn DC ................................................................................................................... 32

VI. Mô đun thay dao tự động. ................................................................................... 33

6.1.Xylanh khí nén. ............................................................................................................ 34

6.2.Cơ cấu quay đài dao.................................................................................................... 35

6.3.Thuật toán điều khiển cụm thay dao. .......................................................................... 37

Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 39

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH MÁY

PHAY CNC 3 TRỤC. .......................................................................................... 40

I. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử của hệ thống. ....................................................... 40

1.1.Sơ đồ nguyên lý điều khiển .......................................................................................... 40

1.2.Động cơ bước. ............................................................................................................. 41

1.3.Driver động cơ bước. .................................................................................................. 44

1.4.Mạch breakout giao tiếp máy tính. .............................................................................. 56

II. Thiết kế mạch điều khiển CNC tương thích với phần mềm Mach3. ..................... 64

2.1.Giới thiệu chức năng mạch CNC. ............................................................................. 64

2.2.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển CNC. ...................................................................... 66

2.3.Sử dụng các cổng ra vào và cài đặt trên Mach3. ........................................................ 67

Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 72

CHƯƠNG IV : CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 3 TRỤC .................. 73

I.Chế tạo. ................................................................................................................... 74

II. Lập trình gia công sản phẩm. ............................................................................... 80

Kết luận chương 4 ..................................................................................................... 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 88

Phụ Lục

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: