Báo cáo Đồ án tốt nghiệp - Máy CNC Phay Mạch In

Kể từ khi nền công nghiệp được phát triển, việc áp dụng các thành tựu kỹthuật, công nghệ vào trong các quy trình sản xuất đã không còn xa lạ với con người.Chính vì điều đó, ngành công ng

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o

Tp HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Gia Bảo MSSV: 15151105

Họ và tên sinh viên 2: Trần Xuân Bình MSSV: 15151111

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

I TÊN ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH MÁY CNC PHAY MẠCH IN

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

 Tìm hiểu về nguyên lý và cách điều khiển động cơ Servo

 Tìm hiểu về Driver Servo MR-C10A

 Tìm hiểu về biến tần Mitsubishi E700

 Tìm hiều về G-code và phần mềm CNC Mach 3

2 Nội dung thực hiện:

 Giao tiếp được giữa bo mạch CNC và máy tính

 Điều khiển được các Driver Servo

 Đáp ứng được tốc độ yêu cầu của động cơ thông qua biến tần

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/3/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 4/7/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Lê Hoàng Lâm

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Tp HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Gia Bảo MSSV: 15151105

Họ tên sinh viên 2: Trần Xuân Bình MSSV: 15151111 Tên đề tài: MÁY CNC PHAY MẠCH IN

GVHD 1/3/2019 - Tìm hiểu về AC Servo( MR-C10A) chạy

Jog, set parameter, chân phát xung

10/3/2019 - Thiết kế khung máy CNC: trục X, Y sử

dụng trục vitme KT45, trục Z sử dụng vitmeKT30

20/3/2019 - Thiết kế bàn đỡ máy, giá gắn động cơ trục

chính với trục Z

1/4/2019 - Tìm hiểu phần mềm Mach3: cách setup

ngõ ra, ngõ vào, chân phát xung, chiều quay,setup các thông số quay trục chính

- Tìm hiểu board CNC mach3 AKZ250: cácngõ ra, ngõ vào, tần số phát xung, kiểu phátxung, sơ đồ đấu dây

8/4/2019 - Chọn thiết bị trong tủ điện, vẽ mạch động

lực, mạch điều khiển

22/4/2019 - Tiến hành bố trí thiết bị, đi dây tủ điện,

gắn thêm nút nhấn ngoài cho tủ điện

1/5/2019 - Sau khi đi dây gọn gàng tiến hành cài đặt

thông số driver động cơ, thông số phần mềmmach3 chạy JOG kiểm tra

11/5/2019 - Tìm hiểu phần mềm CopperCam xuất file

Ngày tháng năm 2019

Xác nhận của GVHD Sinh viên thực hiện

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Xin cảm ơn đến các quý thầy, cô khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Sưphạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báutrong suốt thời gian vừa qua.

Cuối cùng, nhóm sinh viên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luônủng hộ, giúp đỡ và động viên nhóm trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Bêncạnh đó, nhóm xin gởi lời cảm ơn đến các anh, chị đi trước đã tật tình chỉ bảo, giảiđáp các thắc mắc để nhóm có thể hoành thành được đồ án tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn !

TP HCM, ngày 27 tháng 06 năm 2019

Nhóm sinh viên

Nguyễn Gia Bảo Trần Xuân Bình

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, với xu hướng nền công nghiệp 4.0, các nước trên thế giới nói chung cũngnhư Việt Nam nói riêng đã và đang hướng đến việc công nghiệp hóa, hiện đại hóađất nước Kể từ khi nền công nghiệp được phát triển, việc áp dụng các thành tựu kỹthuật, công nghệ vào trong các quy trình sản xuất đã không còn xa lạ với con người.Chính vì điều đó, ngành công nghệ tự động điều khiển đóng một vai trò rất quantrọng trong sự phát triển công nghiệp hiện nay Tự động điều khiển là một trongnhững mấu chốt quan trọng nhất để thúc đẩy nền công nghiệp của thế giới trở thànhmốt nền công nghiệp tự động hóa hoàn toàn Nhờ việc áp dụng kỹ thuật tự động

động thủ công Bên cạnh đó, việc áp dụng này cũng là một sự lựa chọn tối ưu nhằm tạo ra những sản phẩm chất lượng, tiết kiệm được chi phí sản xuất, từ đó đẩy cao được sự cạnh tranh trên thị trường Với những kiến thức, kinh nghiệm cùng với sự giúp đỡ hướng dẫn của quý thầy, cô nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài đồ án tốt

nghiệp là “ Máy phay mạch in CNC ”

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Xác nhận của GVHD ( kí/ đóng dấu)

Thầy Lê Hoàng Lâm

2.10 Biến đổi điện áp qua tần số biến tần 14

2.19 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến Omron E2S 23

3.15 Một số hình ảnh thi công tủ điẹn 37

4.1 Lưu đồ quy trình vận hành của hệ thống 37

4.2 Các khối điều khiển của hệ thống 38

4.5 Giao diện phần mềm Copper Cam 40

4.6 File mạch in sau khi định dạng 40

4.10 Vào cửa sổ thiết lập chức năng trong Mach3 42

4.11 Cửa sổ Engine Configuration Port and Pin 43

4.12 Cửa sổ cài đặt các chân xung cổng ra 43

4.15 Cài đặt thông số trục động cơ chính 46

4.16 Cửa sổ cài đặt thông số cho các trục 47

4.17 Nạp file G-code vào chương trình 48

4.19 Giao diện Mach 3 sau khi load file G-code 50

DANH SÁCH BẢNG

2.1 Các dạng xung đầu vào của Driver Servo 10

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

PHIẾU TỔNG HỢP CÁC NỘI DUNG CHỈNH SỬA iv

LỜI CAM ĐOAN vi

LỜI CẢM ƠN vii

LỜI NÓI ĐẦU viii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ix

DANH SÁCH HÌNH ẢNH x

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn đề tài 3

1.5 Đối tượng nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Tổng quan về máy CNC 4

2.1.1 Giới thiệu về máy CNC 4

2.1.2 Phân loại máy CNC 4

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của máy CNC 6

2.2 Tổng quát về AC Servo 7

2.1.1 Giới thiệu chung về Servo 7

2.1.1.1 Giới thiệu về Servo 7

2.1.1.3 Cấu tạo và chức năng của AC Servo 7

2.1.2 Giới thiệu về Driver Servo 8

2.1.2.1 Driver Servo MR-C 11

2.1.3 Encoder 12

2.2 Biến tần và động cơ trục chính Spindle 13

2.2.1 Giới thiệu về biến tần 13

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần 13

2.2.2.1 Cấu tạo của biến tần 13

2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần 14

2.2.2.3 Thông số kỹ thuật của biến tần 14

2.2.2 Động cơ trục chính Spindle 15

2.3 Bo mạch CNC AKZ250 và G-code, phần mềm Mach 3 16

2.3.1 Bo mạch CNC AKZ250 16

2.3.2 G-code 20

2.3.3 Phần mềm Mach 3 21

2.4 Một số thiết bị hỗ trợ khác 23

2.4.1 Cảm biến Omron E2S 23

2.4.2 Bộ lọc nhiễu nguồn 24

2.4.2.1 Bộ lọc nhiễu 3 pha 24

2.4.2.2 Bộ lọc nhiễu 1 pha 25

2.4.3 Nguồn DC 25

2.4.3.1 Nguồn 24V DC 25

2.4.3.2 Nguồn 5V DC 26

2.4.4 Relay trung gian 27

2.4.5 Thiết bị đóng cắt 28

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 29

3.1 Giới thiệu về mô hình 29

3.2 Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển 34

3.2.1 Sơ đồ mạch động lực 35

3.3 Thi công tủ điện 37

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 38

4.1 Yêu cầu điều khiển 38

4.3 Điều khiển hệ thống 39

4.3.1 Thiết kế và tạo file G-code 39

4.3.2 Điều khiển hệ thống bằng Mach 3 42

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 51

5.1 Kết quả đạt được 51

5.2 Kết luận 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

[1] Mitsubishi electric – Inverter FR-E700 Instruction manual 52

[2] Melservo MR-C manual 52

[3] Servo Education Basic Trainning 52

PHỤ LỤC 53

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Trong suốt những thập kỷ qua, động cơ servo là một trong những chìakhóa quan trọng trong việc cách mạng hóa ngành công nghiệp điều khiểnchuyển động Ngày này, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệptrên thế giới, động cơ servo cũng đã và đang phát triển không ngừng và hầunhư đều xuất hiện trong mọi hệ thống điều khiển tự động Sự phát triển củakhoa học kỹ thuật càng cao thì đồng nghĩa với việc yêu cầu chất lượng sảnphẩm cũng như là năng suất lao động càng cao, ví dụ như: độ chính xác củasản phẩm, khả năng đáp ứng của máy móc, tốc độ làm việc,… Để đáp ứngđược những yêu cầu trên thì các hệ thống tự động trong các nhà máy hiện nàyhầu như đều sử dụng động cơ servo, chẳng hạn như: cánh tay máy robot, máyCNC, cần trục,…

Nhằm đáp ứng được những yêu cầu cao để phục vụ quá trình sản xuất

có thể đạt được hiểu quả tốt nhất, với những ưu điểm như: tốc độ quay nhanh,momen sản sinh lớn, độ chính xác cao, kết hợp với bộ điều khiển và phản hồi( Encoder ),… việc sử dụng động cơ servo để điều khiển các hệ thống trongnhà máy ngày càng phổ biến hơn

Trong thực tế, ta có thể nhận thấy rằng những công việc đòi hỏi độchính xác hoàn toàn với những vị trí cài đặt sẵn của sản phẩm thì với nhữnghoạt động thủ công của con người không thể đáp ứng được Từ đó, việc sửdụng động cơ servo sẽ giúp mọi việc trở nên dễ dàng hơn Xuất phát từ việcmuốn tìm hiểu, nghiên cứu về cách thức điều khiển về động cơ servo, nhóm

chúng tôi đã quyết định chọn đề tài “ Máy CNC phay mạch in ”.

1.2 Mục tiêu đề tài

 Xây dựng được mô hình máy CNC 3 trục

 Điều khiển vận hành chính xác được theo những yêu cầu mong muốn.

 Giao tiếp được với các thiết bị của mô hình: biến tần Mitsubishi E700,Driver Servo MR-C10A-S14, bo mạch CNC AKZ250

 Giao tiếp được giữa các Driver Servo, biến tần với các output/input của

bo mạch CNC AKZ250

 Sử dụng được các phần mềm hỗ trợ cho hệ thống CNC

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài một cách tốt nhất, nhóm đã nghiên cứu về máy CNCthông qua những thông tin trên mạng internet và những quan sát thực tế ở bênngoài, từ đó thu được những yêu cầu thực tế của đề tài Bên cạnh đó, nhờ sựgiúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn đã giúp nhóm đã đưa

ra được hướng nghiên cứu và hoàn thành đề tài

Tiến trình thực hiện đề tài:

 Tham khảo ngoài thực tế và theo sự hướng dẫn của giáo viên đểđưa ra được định hướng cho hệ thống của đề tài

 Nghiên cứu về động cơ Servo

 Tìm hiểu về phần cơ khí, từ đó nắm rõ được các chuyển động của

hệ thống

 Chỉnh sửa, lắp ráp phần cứng , phần điện ( tủ điện điều khiển )

 Kết nối các thiết bị của hệ thống và điều khiển, giám sát,

 Điều chỉnh hệ thống để đạt được kết quả như yêu cầu

 Chạy thử và thu nhận sản phẩm

 Rút ra các thiếu sót và từ đó chỉnh sửa để hoàn thành hệ thống

1.5 Đối tượng nghiên cứu

Các đối tượng phần cứng ( phần cơ khí ) :

- Cơ cấu các trục vít me ( trục X, Y, Z )

- Các chi tiết phần cứng khác: mặt bàn phay, khối đế máy, chốt định vị,vam kẹp phôi

Các đối tượng điều khiển ( phần điện ) :

- Tủ điện điều khiển

- Driver Servo MR-C10A-S14

- Biến tần Mitsubishi E700

- Bo mạch CNC AKZ 250

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về máy CNC

2.1.1 Giới thiệu về máy CNC

Máy CNC là viết tắt của cụm từ Computer Numerical Control – (điều khiển

hệ thống máy vi tính) Nói dể hiểu, đây là một hệ thống máy móc chuyên gia công

cơ khí tự động, hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng các chương trình viết bằng

ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D (thường gọi là mã G) Để máy

CNC hoạt động được, cần phải nạp chương trình vào hệ thống vi tính thôngminh.máy vi tính có nhiệm vụ xử lý và điều khiển các bộ phận của máy như đầucắt, tốc độ cắt, biên độ cắt,… thoe chương trình có sẵn để gia công sản phẩm.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Máy CNC có 1 hoặc nhiều trục chính.

Trục chính có tốc độ quay rất cao, đầu trục chính được gắn vào đầu cắt như mũikhoan để cắt sản phẩm theo trục lên xuống( trục Z) Thân máy có bàn giá để cốđịnh sản phẩm và di chuyển theo các trục X,Y Kết hợp với trục chính( phương Z)

để đưa lưỡi cắt di chuyển theo các phương hướng, bề mặt muốn gia công của sảnphẩm

2.1.2 Phân loại máy CNC

Trong ngành công nghiệp sản xuất nói chung, máy CNC có khá nhiều chủngloại và chức năng khác nhau Chính vì vậy mà việc phân loại cũng có những tiêuchí khác nhau:

 Theo phương pháp truyền động: truyền động điện, thủy lực, khí nén

 Theo phương pháp điều khiển: điều khiển điểm, điều khiển đoạn,điều khiển theo đường cắt( máy 2D, máy 3D)

 Theo phương pháp thay dao: thay dao bằng tay, phương pháp tự độngkiểu rơ-vôn-ve

 Theo hệ điều hành: Fanuc, Siemens, Fagor, EMCO,…

 Theo số lượng trục của máy

 Theo kích cỡ và trọng lượng máy

Một số hình ảnh máy CNC trong công nghiệp

Hình 2.1 Máy khoan CNC

Hình 2.2 Máy phay CNC

là theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.

 Độ chính xác làm việc cao, thông thường các máy CNC có độ chính xác là0.001mm, do đó có thể đạt được độ chính xác cáo hơn

 Chất lượng gia công ổn định, độ chính xác lặp lại cao

 Tốc độ cắt cao, nhờ cấu trúc cơ cấu cơ khí chắc của máy, những vật liệu cắthiện đại như kim loại cứng có thể sử dụng tốt hơn

 Thời gian gia công ngắn hơn, tiết kiệm nhân lực, nhân công

 Có khả năng vận hành liên tục, ổn định và ít xảy ra lỗi

Nhược điểm:

 Giá thành chế tạo máy cao hơn

 Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy càng cao hơn

 Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn

2.2 Tổng quát về AC Servo

2.1.1 Giới thiệu chung về Servo

2.1.1.1 Giới thiệu về Servo.

Động cơ servo nói chung là loại động cơ sử dụng khả năng hồitiếp tín hiệu từ encoder về driver điều khiển để điều chỉnh tốc độ,moment, vị trí của động cơ hay các kết cấu cơ khí đi kèm đạt đượcnhư mong muốn Khi có vật cản hoặc những tác động làm hãmtrục động cơ, hệ thống hồi tiếp sẽ giúp động cơ tự điều chỉnh cholực moment,tốc độ, hay quán tính cho phù hợp với tải đang mang.Ngoài ra động cơ servo luôn có xu hướng giữ vị trí hiện tại khikhông có tín hiệu điều khiển, chính vì thế khi có một ngoại vi tácđộng lam thay đổi vị trí của động cơ hay kết cấu cơ khí liên kết vớitrục động cơ thì servo sẽ tự trở về vị trí trước khi bị sai lệch

2.1.1.3 Cấu tạo và chức năng của AC Servo

Về cấu tạo cơ bản thì động cơ ac servo là dạng động cơ đồng bộ 3 pha dùngnam châm vĩnh cửu Động cơ servo sẽ được tích hợp encoder độ phân giải lớn đểgiúp quá trình điều khiển chính xác Để điều khiển motor này thì mỗi hãng sẽ tíchhợp riêng driver cho động cơ của mình Tùy mỗi ứng dụng thì động cơ AC servothường có 3 chế độ điều khiển chính là tốc độ, vị trí và torque( momen), ở mỗi chế

độ khác nhau thì chúng ta cần cài đặt tùy theo thông số của ứng dụng và tải

Khi sử dụng động cơ ac servo ta cần quan tâm tới độ phân giải của encoder vì

nó sẽ ảnh hưởng đến sai số của máy móc Độ phần giải đối với servo hiện nay daođộng từ 2500 cho đến 217 hoặc 220 xung trên một vòng, khi độ phân giải encoderquá cao thì các bạn nên quan tâm tới hộp số điện tử khi điều khiển motor servo

Hình 2.4 Cấu tạo của AC servo

 AC servo có 3 chức năng chính :

 Điều khiển vị trí

 Điều khiển tốc độ

 Điều khiển momen

2.1.2 Giới thiệu về Driver Servo

Driver Servo là một bộ khuếch đại điện tử đặc biệt được sử dụng đểtheo dõi tín hiệu phản hồi từ cơ chế Servo và liên tục điều chỉnh độ lệch từcác hành vi dự kiến Drive Servo nhận được tín hiệu lệnh từ một hệ thốngđiều khiển, khuếch đại tín hiệu và truyền dòng điện cho một động cơ Servo

để tạo ra chuyển động tỉ lệ thuận với tín hiệu lệnh Thông thường, tín hiệulệnh đại diện cho một vận tốc mong muốn, nhưng cũng có thể biểu diễn mộtmomen hoặc vị trí mong muốn

Hình 2.5 Driver Servo

Trong một hệ thống điều khiển được cấu hình đúng cách, động cơ Servo quayvới vận tốc rất gần với tín hiệu vận tốc mà động cơ Servo nhận được từ hệ thốngđiều khiển Một số tham số, chẳng hạn như độ cứng (còn được gọi là tỷ lệ thuậnlợi), giảm chấn (còn gọi là đạt được phái sinh) có thể được điều chỉnh để đạt đượchiệu suất mong muốn

Các hệ thống Servo được xử dụng trong gia công CNC, tự động hóa nhà máy,người máy và một số ứng dụng khác

 Lựa chọn dạng xung đầu vào cho Driver Servo

Có 3 kiểu nhận xung điều khiển vị trí là forward/reverse pulse train, sign plus pulse train, A/B phase pulse train, 2 kiểu xung tích cực mức thấp hoặc tích cực mức cao Tùy thuộc vào nguồn phát xung điều khiển driver mà

ta cài đặt thông số cho driver sao cho hợp lý Ở đây ta sử dụng nguồn phát xung là board CNC AKZ250 có kiểu phát xung tích cực mức thấp, 1 xung điều khiển và 1 xung chiều quay

Bảng 2.1 Các dạng xung đầu vào của Driver Servo

2.1.2.1 Driver Servo MR-C

Dòng động cơ driver AC servo Melservo Mitsuhishi công suất từ 0.05-400wđược sản xuất trên công nghệ của Nhật Bản nên đáp ứng được đầy đủ tiêu chuẩnchất lượng để hoạt động được trong nhiều môi trường khác nhau

Hình

2.6 Driver

Servo

MR-C10A-S14

động cơ Servo

- L1, L2 : Các chân cấp nguồn cho Driver

Display : màn hình hiển thị

Mode : nút nhấn điều chỉnh chế độ hoạt động của Servo

Up, Down : thay đỗi chế độ hiển thị hoặc thông số

 Thông tin kỹ thuật của Driver Servo MR-C :

 Chế độ điều khiển hoặc phát xung bằng truyền thông

 Hỗ trợ giắc cắm để đọc và ghi chương trình từ máy tính

 Hỗ trợ màn hình và phím để cài đặt thông số

 Tự động dò tìm thông số động cơ

2.1.3 Encoder

Encoder được hiểu là một cảm biến vị trí đưa ra thông tin về góc quay,tốc độ của một trục xoay nào đó kết nối với nó Nguyên lý cơ bản củaEncoder gồm một đĩa xoay quay quanh trục, trên đĩa có các lỗ hoặc rảnh đểtín hiệu quang chiếu qua đĩa sẽ thu về được góc quay của đĩa Khi trục quaykhiến đĩa quay, tin hiệu quang chiều qua đĩa sẽ nhận tắt liên tục tao ra cácxung, ghi nhận lại số xung và tốc độ xung ta có thể thu về được góc quay vàtốc độ quay của trục gắn encoder

Hình 2.7 Cấu tạo chung của Encoder

 Phân loại Encoder

 Encoder tuyệt đối ( Absolute Encoder ) : là dòng encoder có khả năng phản

hồi chính xác vị trí của trục động cơ so với điểm quy định sẵn ban đầu Đĩaencoder tuyệt đối thường có nhiều rãnh có kích thước khác nhau và sắp xếpkhông đều để tín hiệu quang phát ra xuyên qua rảnh đưa về được tín hiệu vịtrí tại đó nhờ phân tích kích thước, số lượng rảnh rồi biên dịch qua hệ nhịphân mà từ đó qui đổi ngược lại được ví trí của trục quay

 Encoder tương đối ( Increamental Encoder ) : là dòng encoder mà đĩa

quay của nó có nhiều rảnh với kích thước bằng nhau và cách đều nhau, nhờvậy khi tín hiệu quang cứ đi qua mỗi rãnh thì lại có một xung tín hiệu ra chobiết trục quay đã quay được một góc bao nhiêu độ

2.2 Biến tần và động cơ trục chính Spindle

2.2.1 Giới thiệu về biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòngđiện xoay chiều ở tần số khác

Hình 2.8 Biến tần Mitsubishi E700 2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

2.2.2.1 Cấu tạo của biến tần

Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận có chức năng nhận nguồn điện cóđiện áp đầu vào cố định với tần số cố định, từ đó biến đổi thành nguồn điện

có điện áp và tần số biến thiên ba pha (có thể thay đổi) để điều khiển tốc độđộng

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo của biến tần

2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

 Các khâu cơ bản trong biến tần:

 Khâu chỉnh lưu: biến đổi nguồn xoay chiều sang một chiều

 Bộ lọc: để giảm bớt độ nhấp nhô của áp và dòng ở đầu ra của bộ chỉnh lưu

 Khâu nghịch lưu: biến đổi điện áp một chiều để đặt vào động cơ

Đầu tiên, nguồn điện 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụđiện Điện đầu vào có thể là một pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần

số cố định (ví dụ 380V 50Hz)

Điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều

3 pha đối xứng Mới đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn

tụ điện Tiếp theo, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT(viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một côngtắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra một điện ápxoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM

Hình 2.10 Biến đổi điện áp qa tần số/ biến tần 2.2.2.3 Thông số kỹ thuật của biến tần

 Nguồn cấp: 1 pha 200-240VAC 50/60 Hz, 3 pha 200 – 240 VAC 50/60 Hz

 Thông số kỹ thuật và ưu điểm của bo mạch AKZ250:

 Hỗ trợ USB kết nối trực tiếp với máy tình mà không cần trình điều khiển

 Tần số xung bước tối đa lên đến 200KHz, phù hợp với motor servo vàđộng cơ bước

 Có đèn LED nhấp nháy để thông báo trạng thái hoạt động của USB cũngnhư là tình trạng làm việc

 Có 16 đầu vào, tín hiệu đầu vào có thể nhận biết được rõ ràng.

DC 5V Ngõ ra 5V DC Max = 120mA Tín hiệu đầu ra

ZD Chiều trục Z 12V/13mA Tín hiệu chiều trục Z

ZS Xung trục Z 12V/13mA Tín hiệu xung trục Z

YD Chiều trục Y 12V/13mA Tín hiệu chiều trục Y

YS Xung trục Y 12V/13mA Tín hiệu xung trục Y

XD Chiều trục X 12V/13mA Tín hiệu chiều trục X

XS Xung trục X 12V/13mA Tín hiệu xung trục X

Bảng 2.2 Sơ đồ chân bo mạch AKZ250

Hình 2.14 Các chân ngõ vào

Pin Name Function Electrical Descripiton

Input/MPG input

5VMax: 7mA

Input/ or Manual PulseGenerator (AB) input

5V DC output Max = 120mA On-board isolated

power module outputDC5V

6mA SpindleMeasure (input)speedS- Led negative input

0

8 general-purpose Max = Funtions are set by1

Cấu trúc của đoạn G-code trong chương trình CNC:

- Khai báo tổng quát đầu chương trình

- Các lệnh di chuyển dao, bắt đầu thời gian gia công sản phẩm

- Các lệnh kết thúc chương trình và quay về đầu chương trình

Số hiệu chương trình O Đặt tên chương trình

Số thứ tự khối lệnh N Dễ dàng tìm kiếm một khối lệnh bất kỳ

Trục chuyển động tịnh tiến chínhTrục chuyển động tịnh tiến phụTrục phụ

Khoảng cách tọa độ tâm cungBán kính cung tròn

Chọn dao T

Lệnh gọi chương trình con P

Bảng 2.5 Các nhóm lệnh G-code

2.3.3 Phần mềm Mach 3

Mach 3 là phần mềm của hang ArtSoft, ban đầu Mach 3 được tạo ra dành chonhững người chế tạo máy CNC nhưng sau đó được cải tiến mạnh mẽ một trongnhững phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp Mach 3 được ứng đểđiều khiển đa dạgng các loại máy CNC: máy tiện, máy phay, máy cắt plasma,…Mach 3 có giao diện rất gần gũi với người dùng và vô cùng dễ sử dụng

Hình 2.17 Giao diện phần mềm Mach 3