1.Tổng quan hệ thống điều khiển máy phay CNC1.1.Cấu trúc phần cứng bộ điều khiển CNC Và Bộ nhớ Trục chính Diver servo Thiết bị đo lường Biến tần Cơ cấu chấp hành Động cơ Servo... 2.Thiế
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN HÀN VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẾ TẠO
MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Lâm Sinh viên thực hiện : Phạm Quang Khải Lớp : Cơ điện tử 2
Khóa : 54 SVTH : 20091468
Trang 2Nội dung báo cáo
1.Tổng quan hệ thống điều khiển máy phay CNC.
2.Thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục.
3.Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình máy phay CNC 3 trục 4.Chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục.
5.Tổng kết.
Trang 31.Tổng quan hệ thống điều khiển máy phay CNC
1.1.Cấu trúc phần cứng bộ điều khiển CNC
Và
Bộ nhớ
Trục chính Diver servo Thiết bị đo lường
Biến tần
Cơ cấu chấp hành
Động cơ Servo
Trang 41.Tổng quan hệ thống điều khiển máy phay CNC
1.2.Cấu trúc dữ liệu bộ điều khiển CNC
- Các giá trị thực được phản hồi về bộ điều khiển CNC để khử sai lệch
-Đây là điều khiển vòng kín
Trang 52.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển máy phay CNC.
Trang 62.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.2.Các phần tử trong hệ thống.
1.Máy tính và phần mềm điều khiển.
2.Mạch điều khiển chuyển động AKZ250.
3.Driver servo và động cơ servo
4.Biến tần, trục chính
5.Công tắc hành trình và cảm biến.
6.Bộ phận thay dao tự động
Trang 72.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.3.Phần mềm điều khiển Mach3
Giao diện phần mềm Mach3
Trang 82.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.3.Phần mềm điều khiển Mach3
Một số thông tin về phần mềm Mach3
Trang 92.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.3.Phần mềm điều khiển Mach3
Các đặc điểm chính của phần mềm Mach3
-Giao diện trực quan, dễ sử dụng, hiển thị video
khi máy chạy
-Có khả năng điều khiển tối đa 6 trục tọa độ
-Có khả năng đọc file G code từ các phần mềm
cam (*.NC) và file G-code lập trình từ notepad
(*.txt)
-Điều khiển được trục chính và các rơle, công tắc
hành trình
Trang 102.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.3.Phần mềm điều khiển Mach3
Cấu hình yêu cầu của phần mềm
Trang 112.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.4 Mạch điều khiển chuyển động AKZ250
Các đặc điểm chính của mạch AKZ250
- Hỗ trợ giao tiếp với tất cả các phiên bản của phần mềm
Mach3.
- Tương thích hoàn toàn với mọi cổng USB, mạch liên tục
giám sát trạng thái của cổng USB.
- Bù được các thiết sót và sai lệch của phần mềm Mach3.
- Tần số dao động tối đa là 200KHz, thích hợp cho động cơ
Servo cũng như động cơ bước.
- Có các đèn LED báo trạng thái kết nối cổng USB và trạng
thái hoạt động của mạch.
- Có 16 đầu ra và 8 đầu vào cho các mục đích khác nhau.
- Tốc độ chạy dao và tốc độ trục chính có thể được điều
khiển bởi núm điều khiển.
- Cấp nguồn qua cổng USB, không cấp cần nguồn nuôi
riêng.
Trang 122.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.5 Động cơ Servo và bộ điều khiển động cơ Servo
-Điều khiển Servo là điều khiển
vòng kín với độ chính xác rất cao
Trang 132.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.6 Biến tần và trục chính
-Động cơ trục chính là động cơ không
đồng bộ 3 pha
-Công thức tính tốc độ roto động cơ
Để thay đổi tốc độ động cơ ta có thể thay đổi tần số điện áp cấp vào cuộn dây
Trang 142.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.6 Biến tần và trục chính
- Biến tần là thiết bị biến điện áp với tần số
vào cố định thành điện áp có tần số có thể
thay đổi được
- Tần số điện áp vào 40-66Hz, tần số điện
áp ra 0- 650Hz
Biến tần SEIMENS MM410
Trang 152.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.7 Bộ phận thay dao dao tự động ATC.
Trang 162.Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC.
2.8 Các thiết bị bảo vệ, đo lường và các thiết bị điện.
Encoder
Y
Z
X
Trang 173.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.1.Sơ đồ hệ thống điều khiển mô hình
Trang 183.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ trục chính
Trang 193.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ bước dẫn động các trục tọa độ
Thông số đầu vào.
-Trục X: + Tải trọng 100N
+ Tốc độ dịch chuyển lớn nhất 0.5m/s
+ Hành trình 300mm
+ Bước vít mebi: p = 5mm-Trục Y: + Tải trọng 200N
+ Tốc độ dịch chuyển lớn nhất 0.5m/s
+ Hành trình 400mm
+ Bước vít mebi: p = 5mm-Trục Z: + Tải trọng 50N
+ Tốc độ dịch chuyển lớn nhất 0.5m/s
+ Hành trình 150mm
+ Bước vít mebi: p = 5mm
Trang 203.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ bước dẫn động các trục tọa độ
Tính toán công suất các động cơ bước
-Động cơ dẫn động trục X :
Công suất động cơ bước:
Trang 213.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ bước dẫn động các trục tọa độ
Tính toán công suất các động cơ bước
-Động cơ dẫn động trục X :
Công suất động cơ bước:
Trang 223.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ bước dẫn động các trục tọa độ
Tính toán công suất các động cơ bước
-Động cơ dẫn động trục Y :
Công suất : N=4,2N.m
-Động cơ dẫn động trục Z :
Công suất : N= 1.4N.m
Trang 233.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.2.Tính chọn động cơ bước dẫn động các trục tọa độ
-Động cơ đơn cực 6 đầu dây ra -Bố trí các cuộn dây -Bố trí các cực trong roto
-Chọn động cơ đơn cực sử dụng trong mô hình
Trang 243.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.3.Thiết kế mạch driver động cơ bước.
-Driver có dòng điều khiển tối đa
là 3A
-Thể điều khiển cả động cơ
lưỡng cực và đơn cực
-Tín hiệu xung cấp đến chân
Clock của IC L297 để điều khiển
động cơ quay
-Tín hiệu cấp đến chân
CW/CCW để điều khiển chiều
quay của động cơ
-IC nguồn LM2576 được sử
dụng để ổn định điện áp 5V nuôi
các IC L297 và L298
Trang 253.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.4.Thiết kế mạch điều khiển chuyển động.
- Mạch đệm giao tiếp máy tính
qua cổng song song LPT
Trang 263.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.5.Bảng điểu khiển.
Trang 273.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.6 Phát triển mạch điều khiển CNC tương thích với Mach3
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển CNC Mạch in thiết kế trên Proteus
Trang 283.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.7 Cài đặt các cổng điều khiển trong phần mềm Mach3.
Giao diện cửa sổ cài đặt địa chỉ cổng LPT
Sơ đồ chân cổng LPT
Trang 293.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.7 Cài đặt các cổng điều khiển trong phần mềm Mach3.
Giao diện cửa sổ cài đặt chân điểu khiển động cơ các trục tọa độ
Sơ đồ chân cổng LPT
Trang 303.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.7 Cài đặt các cổng điều khiển trong phần mềm Mach3.
Giao diện cửa sổ cài đặt chân nhận tín hiệu công tắc hành trình
Sơ đồ chân cổng LPT
Trang 313.Thiết kế HTĐK mô hình máy phay CNC 3 trục
3.7 Cài đặt các cổng điều khiển trong phần mềm Mach3.
Giao diện cửa sổ cài đặt chân nhận tín hiệu nút dừng chương trình
Sơ đồ chân cổng LPT
Trang 324.Chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục
Trang 334.1.Chọn kết cấu cơ khí
Trang 344.Chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục
4.2.Ghép nối hệ điều khiển
Trang 354.Chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục
4.3.Gia công sản phẩm
Trang 37Cám ơn các thầy và các bạn đã lắng nghe
