Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy phay cnc 5 trục và nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm

Luận văn này này trình bày một số kết quả nghiên cứu chế tạo máy phay CNC 5 trục cỡ nhỏ, sử dụng phần mềm Mach3 ứng dụng trong gia công xốp, gỗ và kim loại màu.. Bên cạnh đó, các thông s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỒNG VĂN KEO

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 5 TRỤC VÀ NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT SẢN PHẨM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 8520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Tôn Thiện Phương

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày

16 tháng 09 năm 2020

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS TS Trần Doãn Sơn (Chủ tịch)

2 PGS TS Nguyễn Ngọc Phương (PB1)

3 TS Tôn Thiện Phương (PB2)

4 TS Phạm Hữu Lộc (Uỷ viên)

5 TS Lê Thanh Long (Thư ký)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

PGS TS Trần Doãn Sơn PGS TS Nguyễn Hữu Lộc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 28/10/1991 Nơi sinh: Kiên Giang

I TÊN ĐỀ TÀI

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy phay cnc 5 trục và nghiên cứu các

thông số ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Xác định đối tượng, mục tiêu, phương pháp nghiên cứu và cơ sở lý thuyết về vấn đề nghiên cứu

2 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy phay CNC 5 trục cỡ nhỏ

3 Tiến hành gia công thử nghiệm, đánh giá kết quả

4 Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của sản phẩm khi gia công bằng máy phay CNC 5 trục này

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/02/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/07/2020

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Bùi Trọng Hiếu

Tp Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 02 năm 2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS TS Nguyễn Hữu Lộc

tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ

– Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Bùi Trọng Hiếu, người hướng dẫn và cũng là người đã luôn tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành đề tài này

– Cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn khích lệ, động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, của quý thầy cô, các cán bộ quản lý và các bạn đồng nghiệp

TP.HCM, tháng 08 năm 2020

Học viên thực hiện

Đồng Văn Keo

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cùng nhu cầu phát triển của xã hội thì khoa học công nghệ cũng ngày một phát triển nhanh chóng Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất tạo nên sự phát triển đáng kể về độ chính xác cũng như chất lượng sản phẩm Ở các nước phát triển, công nghệ chế tạo máy điều khiển số CNC đã đạt đến mức hoàn thiện cao Tuy nhiên,

ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu về máy CNC là chưa nhiều, đặc biệt là nghiên cứu chế tạo loại máy 5 trục Luận văn này này trình bày một số kết quả nghiên cứu chế tạo máy phay CNC 5 trục cỡ nhỏ, sử dụng phần mềm Mach3 ứng dụng trong gia công xốp, gỗ và kim loại màu Kết quả thử nghiệm cho thấy máy hoạt động ổn định, các sản phẩm gia công đạt độ chính xác ± 0,03mm Kết quả này sẽ là kết quả tham khảo tốt cho việc phát triển lên máy phay CNC 5 trục cỡ lớn, giúp nâng cao quá trình

tự động hóa và gia công các chi tiết có độ phức tạp cao Bên cạnh đó, các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm cũng cần quan tâm nghiện cứu, từng bước thử nghiệm nâng cao độ cứng vững và độ chính xác của máy, tạo tiền

đề phát triển chế tạo máy CNC 5 trục cỡ lớn phục vụ sản xuất công nghiệp với giá thấp hơn và được sản xuất trong nước

control) machines has reached a high level of perfection However, in Vietnam, there are not many studies on 5 – axis CNC machine, especially studies on manufacturing

5 – axis machine This thesis presents some research results of manufacturing size 5 – axis CNC milling machining, combined with MACH3 software to apply in mechanical processing of foam, wood and non – ferrous metals Test results show that the machine operates stably, the processed products achieve accuracy of ± 0.05mm These results will be a valuable reference source for the development of large – size 5 – axis CNC milling machine, which helps to improve the automation and processing of highly complex parts In addition, the technological parameters affecting the surface quality of the product is also very important for research and research Step by step testing to improve the rigidity and accuracy of the machine, creating a premise for the development of manufacturing large 5 – axis CNC machines for industrial production at lower prices and domestically produced

small-LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tôi xin cam đoan luận văn về đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC 5 trục và Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng

bề mặt sản phẩm” là công trình nghiên cứu cá nhân của tôi trong thời gian qua Mọi

số liệu sử dụng phân tích trong luận văn và kết quả nghiên cứu là do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công

bố dưới bất kỳ hình thức nào Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này.Tác giả

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020 Học viên thực hiện

Đồng Văn Keo

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.1 Lịch sử phát triển 3

1.2 Hệ toạ độ trong máy CNC 4

1.3 Hệ điều khiển máy cnc 5

1.4 Kết cấu cơ bản của máy phay CNC 5 trục 6

1.4.1 Bàn – bàn (Table – Table) 6

1.4.2 Đầu – đầu (Head – Head) 7

1.4.3 Đầu – bàn (Head – Table) 8

1.5 Các thành phần cụm truyền động tịnh tiến của máy phay CNC 9

1.5.1 Bộ phận truyền động 9

1.5.2 Bộ phận dẫn hướng 12

1.5.3 Ổ đỡ trục (gối đỡ) 15

1.5.4 Khớp nối 17

1.6 Các thành phần điện điều khiển 18

1.6.1 Động cơ truyền động 18

1.6.2 Driver điều khiển động cơ 22

1.7 Trục chính (Spindle) 23

1.7.1 Đầu phay Spindle giải nhiệt bằng không khí (air cooled spindle) 24

Đầu phay Spindle giải nhiệt bằng nước 25

1.8 Ý nghĩa các thông số khảo sát 26

1.8.1 Ảnh hưởng của chế độ cắt 26

1.8.2 Ảnh hưởng của vật liệu gia công 30

1.9 Ý nghĩa của độ nhám bề mặt trong phay CNC 33

1.9.1 Độ nhám bề mặt 33

1.9.2 Dụng cụ đo và phương pháp đo 35

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 5 TRỤC 37

2.1 Các thông số thiết kế ban đầu 37

2.2 Thiết kế kết cấu chung của máy 37

2.3 Thiết kế khung máy – bàn máy 39

2.3.1 Khung máy 39

2.3.2 Bàn máy 43

2.4 Thiết kế cụm truyền động cho mô hình máy phay CNC 5 trục 45

2.4.1 Cụm truyền động tịnh tiến trục Y 45

2.4.2 Cụm truyền động tịnh tiến trục X 53

2.4.3 Cụm truyền động tịnh tiến trục Z 59

2.4.4 Cụm truyền động tịnh tiến trục C 64

2.4.5 Cụm truyền động tịnh tiến trục B 69

2.5 Phần mềm điều khiển máy phay CNC 5 trục 72

2.6 Thiết kế tủ điện điều khiển mô hình máy phay CNC 5 trục 73

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 5 TRỤC 77

3.1 Chế tạo mô hình máy phay CNC 5 trục: 77

3.2 Lắp ráp mô hình máy phay CNC 5 trục: 84

3.3 Thử nghiệm, kết quả: 88

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT SẢN PHẨM 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 110

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 1 Hệ toạ độ trong máy phay CNC [3] 4

Hình 1 2 Bảng điều khiển hệ điều hành Fanuc [4] 5

Hình 1 3 Bảng điều khiển phần mềm Mach3 của hãng Artsoft [5] 6

Hình 1 4 Kết cấu máy loại bàn – bàn [3] 6

Hình 1 5 Máy phay CNC 5 trục kết cấu bàn – bàn của hãng HASS 7

Hình 1 6 Kết cấu máy loại bàn – bàn [3] 7

Hình 1 7 Máy phay CNC 5 trục kết cấu bàn – bàn của hãng Vision Wide 8

Hình 1 8 Kết cấu máy loại đầu – bàn 8

Hình 1 9 Máy phay CNC 5 trục kết cấu đầu – bàn của hãng DMG MORI 9

Hình 1 10 Bộ truyền vít me – đai ốc bi của hãng TBI [6] 10

Hình 1 11 Bộ truyền bánh răng – thanh răng [6] 11

Hình 1 12 Cấu tạo của động cơ chuyển động thẳng [7] 12

Hình 1 13 Các kiểu mặt cắt ngang sống trượt [8] 13

Hình 1 14 Sống trượt con lăn [8] 14

Hình 1 15 Thanh trượt - con trượt vuông của Hãng Hiwin [7] 14

Hình 1 16 Thanh trượt - con trượt tròn [6] 15

Hình 1 17 Gối đỡ vòng bi [7] 16

Hình 1 18 Gối đỡ trục [7] 16

Hình 1 19 Khớp nối cứng [7] 17

Hình 1 20 Khớp nối mềm [6] 18

Hình 1 21 Sơ đồ khối bộ điều khiển AC Motor 20

Hình 1 22 Driver cho động cơ AC servo có chức bộ điều khiển số 21

Hình 1 23 Động cơ truyền động Easy Servo của hãng Leadshine [11] 21

Hình 1 24 Động cơ truyền động AC Servo của hãng Fanuc [4] 22

Hình 1 25 Vòng điều khiển nửa kín và vòng điều khiển kín [13] 22

Hình 1 26 Driver điều khiển động cơ Easy Servo Drives của hãng Leadshine [11] 23

Hình 1 27 Driver điều khiển động cơ Servo Amplifier của hãng Fanuc [4] 23

Hình 1 28 Cắt loại bỏ phoi khi gia công chi tiết trên máy CNC 24

vật liệu khác nhau dưới tốc độ cắt khác nhau 31

Hình 1 34 Dạng mũi cắt dưới tốc độ cắt 50mm/phút với các vật liệu khác nhau 31

Hình 1 35 Hình dạng mũi cắt dưới tốc độ cắt 200mm/phút với các vật liệu khác nhau 32

Hình 1 36 Độ nhám bề mặt dưới tốc độ cắt 300 mm = phút với các vật liệu phôi khác nhau 32

Hình 1 37 Hình ảnh bề mặt của vật liệu Al6061 với các tốc độ cắt khác nhau 33

Hình 1 38 Định nghĩa sai lệch trung bình Ra [18] 34

Hình 1 39 Định nghĩa chiều cao nhấp nhô Rz [18] 34

Hình 1 40 Phương pháp đo trực tiếp: a) Máy đo loại tiếp xúc, b) Kính hiển vi nguyên tử lực [35] 35

Hình 1 41 Phương pháp đo gián tiếp: a) Giao thoa ánh sáng trắng, b) Kính hiển vi laser [19] 36

Hình 1 42 Máy đo độ nhám loại tiếp xúc trực tiếp.[14] 36

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý máy phay CNC 5 trục 38

Hình 2 2 Các bộ phận cơ bản mô hình máy phay CNC 5 trục 38

Hình 2 3 Khung máy – thép hộp với quy cách phôi là 75x75x2 40

Hình 2 4 Phân tích hệ số an toàn của khung máy trong phần mềm Solidworks 41

Hình 2 5 Phân tích khả năng chịu bền của khung máy 41

Hình 2 6 Phân tích khả năng về độ biến dạng của khung máy 42

Hình 2 7 Mô hình hoá hình học khung máy 42

Hình 2 8 Bàn máy 43

Hình 2 9 Phân tích khả năng chịu bền của bàn máy về ứng suất cho phép 44

Hình 2 10 Phân tích khả năng biến dạng của bàn máy 44

Hình 2 11 Mô hình thiết kế trục Y 45

Hình 2 12 Tấm đế trục Y 46

Hình 2 13 Cụm trục Y được thiết kế 46

Hình 2 14 Hệ só Fixed – Floated (N = 2) 49

Hình 2 15 Moment quán tính của tải 49

Hình 2 16 Các kích thước cấu tạo của động cơ 52

Hình 2 17 Mô hình thiết kế trục X 53

Hình 2.18 Tấm đế trục X 54

Hình 2.19 Tấm kết nối cụm trục X và trục Z 54

Hình 2 20 Cụm trục X được thiết kế 55

Hình 2 21 Mô hình thiết kế trục Z 59

Hình 2 22 Tấm đế trục Z 59

Hình 2 23 Cụm trục Z được thiết kế 60

Hình 2 24 Mô hình thiết kế trục C 64

Hình 2 25 Tấm đế và tấm trung gian trục C 65

Hình 2 26 Cụm trục C được thiết kế 65

Hình 2 27 Các kích thước của hộp số (theo Harmanic cataloge) 67

Hình 2 28 Biểu đổ moment khi chạy không tải (theo Harmanic cataloge) 68

Hình 2 29 Mô hình thiết kế trục B 69

Hình 2 30 Tấm đế và tấm trung gian trục B 70

Hình 2 31 Cụm trục B được thiết kế 70

Hình 2 32 Giao diện người dùng phần mềm điểu khiển máy phay CNC 5 trục 73

Hình 2 33 Vòng điều khiển nửa kín và vòng điều khiển kín [6] 74

Hình 2 34 Mạch điều khiển động cơ Hybrid Servo trục X Y Z [5] 75

Hình 2 35 Mạch điều khiển động cơ Hybrid Servo trục C và trục B[7] 75

Hình 2 36 Sơ đồ đấu dây BOB – Biến tần – Spindle 76

Hình 2 37 Tủ điện điều khiển 76

Hình 2 38 Mô hình thiết kế được lắp hoàn chỉnh 76

Hình 3 1 Hàn khung máy 77

Hình 3 7 Rót gang 80

Hình 3 8 Tháo khuôn và thu sản phẩm 80

Hình 3 9 Máy phân tích kim lại AMETEK SPECTRO MAX 81

Hình 3 10 Máy kéo nén vạn năng WANCE 82

Hình 3 11 Gia công tấm đế trên máy phay CNC 83

Hình 3 12 Rà thẳng và phẳng các thanh trượt 84

Hình 3 13 Lắp hoàn thiện Cụm cơ khí 84

Hình 3 14 Lắp tủ điện 85

Hình 3 15 Cài đặt thiết lập cấu hình kết nối máy và phần mềm điều khiển Mach3 85 Hình 3 16 Máy tính điều khiển máy phay CNC 5 trục bằng phần mềm Mach3 86

Hình 3 17 Máy phay CNC 5 trục nhìn từ mặt trước 86

Hình 3 18 Cụm trục B, C máy phay CNC 5 trục 87

Hình 3 19 Máy lắp hoàn thiện 87

Hình 3 20 Gia công mẫu nhôm 88

Hình 3 21 Gia công mẫu mica 89

Hình 3 22 Gia công mẫu gỗ 90

Hình 3 23 Gia công mẫu Máng chỉnh nha 91

Hình 3 24 10 mẫu 40 x 40 x 10 mm gia công trên máy phay 5 trục 92

Hình 4 1 Mẫu đo độ nhám bề mặt 94

Hình 4 2 Phay mẫu bằng máy phay CNC được chế tạo trong đề tài 97

Hình 4 3 Dụng cụ đo độ nhám được thiết lập theo ISO 1997 λc 0.8 98

Hình 4 4 Dụng cụ đo hiện thị kết quả là giá tri Ra 98

Hình 4 5 Đo độ nhám bề mặt (Ra) bằng máy đo độ nhám Mitutoyo SJ – 210 99

Hình 4 6 Mức độ ảnh hưởng của các thông số 104

Hình 4 7 Các giá trị quan sát được so với dự đoán của độ nhám bề mặt 104

Bảng 1 4 Ảnh hưởng của các tham số đến bề mặt hoàn thiện của quá trình gia công

29

Bảng 1 5 Mô hình hồi quy bội α = 0.05 29

Bảng 1 6 Các thống số cắt và các thông số hình học của dao [17] 30

Bảng 1 7 Các tính chất cơ lí của vật liệu phôi 30

Bảng 1 8 Các phương pháp do độ nhám [19] 35

Bảng 2 1 Thông số thiết kế ban đầu mô hình máy phay CNC 5 trục 37

Bảng 2 2 So sánh khả năng chịu uốn và chịu nén của các thiết diện thân máy [15]40 Bảng 2 3 Thông số tính toán trục Y 47

Bảng 2 4 Thông số đai ốc SFH2005 48

Bảng 2 5 Bảng thông số động cơ Leadshine 86HBM80 – 01 – 1000 51

Bảng 2 6 thông số vít me SCR02005 52

Bảng 2 7 Thông số tính toán trục X 55

Bảng 2 8 Thông số tính toán trục Z 60

Bảng 2 9 Bảng thông số tính toán trục C 66

Bảng 2 10 Các thông số kĩ thuật của hộp số Harmonic CSF - 17 67

Bảng 2 11 Thông số kích thước của hộp số Harmonic CSF - 17 68

Bảng 2 12 Bảng thông số tính toán trục B 71

Bảng 3 1 Phân tích thành phần hoá học của mẫu đúc 81

Bảng 3 2 Kết quả kiểm tra kéo vật liệu của mẫu đúc 82

Bảng 3 3 Giá trị kích thước đạt được sau khi gia công 10 mẫu đo theo 2 phương X và Y 92

Bảng 4 1 Các thông số được nghiên cứu 93

Bảng 4 2 Bảng thiết kế trực giao 95

Bảng 4 3 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm trong nghiên cứu 96

Bảng 4 4 Kết quả đo thực nghiệm 100

Bảng 4 5 Bảng mã hoá 101

Bảng 4 6 Bảng phân tích các hệ số phương trình hồi quy với mức ý nghĩa 1(α=0.05) 102

Bảng 4 7 Bảng phân tích các hệ số phương trình hồi quy với mức ý nghĩa 2 (α=0.05) 103

CNC: Computer Numerical Control

DNC: Data Numerical Control

NC: Numerical Control

MỞ ĐẦU Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 5 TRỤC

VÀ NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT SẢN PHẨM”

1 Đặt vấn đề

Cùng nhu cầu phát triển của xã hội thì khoa học công nghệ cũng ngày một phát triển nhanh chóng Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất tạo nên sự phát triển đáng kể về độ chính xác cũng như chất lượng sản phẩm Ở các nước phát triển công nghệ chế tạo máy điều khiển số CNC đã đạt đến mức hoàn thiện cao Gia công CNC là phương pháp gia công mà với các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp[1] Riêng lĩnh vực gia công cơ khí, hàng loạt loại máy CNC ra đời, máy CNC 2 trục, 3 trục, 4 trục, 5 trục, trung tâm gia công… Máy CNC có các

ưu điểm nổi bật như: khả năng tự động, độ chính xác cao, sự linh hoạt, gia công được những hình dạng phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả Nhờ đó năng suất sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm được nâng cao Với bất kỳ một doanh nghiệp sản xuất nào thì đầu tư vào công nghệ mới hiệu quả và đảm bảo nhân lực có thể làm chủ được công nghệ phục vụ sản xuất là một yêu cầu hàng đầu để luôn phát triển và chiếm

ưu thế cạnh tranh[3]

Ngày càng phổ biến, tuy nhiên giá thành máy CNC 5 trục nhập khẩu vẫn còn cao Nên những đơn vị sản xuất vừa và nhỏ khó có thể đầu tư Bên cạnh đó nhu cầu về nhân lực để vận hành, lập trình làm chủ công nghệ này cũng là một vấn đề mà các doanh nghiệp lo ngại Trong nước hiện nay, các công trình nghiên cứu về máy CNC

5 trục chưa nhiều, đặc biệt là máy 5 trục theo kiểu kết cấu đầu – đầu (Head – Head) Với kiểu kết cấu này tất cả các chuyển động quay đều được thực hiện trên đầu trục chính, bàn máy đứng yên nên máy có thể mở rộng gia công được những sản phẩm có kích thước lớn, linh hoạt hơn trong việc gia công sản phẩm hàng loạt Việc chế tạo ra

mô hình máy phay 5 trục cở nhỏ với chi phí thấp, nhưng vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả Phục vụ cho nghiên cứu và đào tạo trong các trường, cơ sở đào tạo nghề là rất cần thiết, máy có thể gia công chi tiết điêu khắc, gia công mẫu xốp, nhựa, các chi tiết

thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC 5 trục và Nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm” làm luận văn thạc sỹ ngành Kỹ thuật Cơ khí

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy phay CNC 5 trục, điều khiển tự động các chuyển động theo các phương X, Y, Z, B, C trong hệ toạ độ Descartes giao tiếp với máy tính qua mạch Mach3 theo kết cấu Đầu - Đầu

Nghiên cứu các thông số chế độ cắt, vật liệu gia công ảnh đến chất lượng bề mặt sản phẩm

3 Phạm vi nghiên cứu

❖ Mô hình máy phay 5 trục:

Mô hình máy phay CNC 5 trục chỉ có thể để thay thế các thiết bị đắt tiền nhập khẩu trong việc đào tạo nghề cho công nhân trong nhà máy hoặc trong các phòng thực hành, thí nghiệm của các trường, cơ sở đào tạo nghề

+ Gia công vật liệu: Gỗ, nhựa, xốp,…

+ Độ chính xác gia công: ± 0.05 mm + Ổ dụng cụ cắt: 1

+ Đường kính dụng cụ cắt lớn nhất: Φ6 mm

❖ Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm:

+ Tổng quan cơ sở lý thuyết các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm

+ Nghiên cứu các thông số công nghệ chế độ cắt gọt ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sản phẩm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CNC – viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lặp lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G [1] Ta có thể bắt gặp CNC dưới dạng máy tiện, máy phay, máy cắt lazer, máy cắt tia nước có hạt mài và nhiều công cụ công nghiệp khác Thuật ngữ CNC liên quan đến một nhóm máy móc lớn sử dụng logic máy tính để điều khiển các chuyển động và thực hiện quá trình gia công kim loại

Các hoạt động của máy CNC được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số

và hoạt động nhờ các lệnh mã hóa, từ các mã lệnh được mã hóa sẽ được chuyển đến

bộ phận điều khiển và bộ phận điều khiển sẽ ra lệnh cho cơ cấu chấp hành thực hiện chuyển động như chúng ta đã lập trình

1.1 Lịch sử phát triển

Năm 1940, John T Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ Máy được điều khiển để chuyển động theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay Năm

1948 ông giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa Kỳ Cơ quan này sau đó

đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thí nghiệm Servomechanism

của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT) Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao

theo 3 trụ tọa độ Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm 1952 Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh

Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC Kết quả của việc này là sự ra đời của

ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959 Mục tiêu của việc

nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia công có thể nhập các câu lệnh vào máy NC Mặc dù APT bị chỉ trích là thứ ngôn ngữ quá đồ sộ đối với

1.2 Hệ toạ độ trong máy CNC

Hệ thống các trục tọa độ vuông góc được xác định theo quy tắc bàn tay phải.Các chuyển động chính của máy NC được thiết lập theo các trục tọa độ X, Y và Z Theo quy tắc bàn tay phải ngón tay cái là trục X, ngón tay trỏ là trục Y, ngón tay giữa là trục Z Hệ thống tọa độ này có liên quan mật thiết đối với chi tiết gia công trên máy CNC

Khi lập trình người ta quy ước rằng dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ thống tọa độ, còn chi tiết đứng yên Trên các máy công cụ điều khiển theo chương trình số còn có các trục quay như: trục của bàn quay, ụ quay Các trục này được ký hiệu bằng các chữ A, B và C, và có số thứ tự tương ứng với các trục tịnh tiến X, Y và

Z Chiều quay dương của một trục được xác định theo quy tắc vặn nút chai

Hình 1 1 Hệ toạ độ trong máy phay CNC [3]

1.3 Hệ điều khiển máy cnc

Chúng ta thường nghe về các hệ điều hành chạy trên máy CNC như: Fanuc, Mazak, Hitachi, Hass, Mitshubishi, Siemens Có sự khác biệt lớn giữa ngôn ngữ mà máy CNC hiểu và ngôn ngữ mà con người hiểu (G-code) Thật sự thì máy CNC chỉ đọc được những đoạn mã nhị phân (vì toàn bộ hoạt động của máy được điều khiển bằng máy tính), nhưng để đọc được những đoạn mã nhị phân này thì ta cần có một

hệ điều hành biên dịch những mã lệnh G-code thành những đoạn mã nhị phân Ngoài

ra hệ điều hành còn hỗ trợ chúng ta trong quá trình vận hành máy như quản lý hệ thống dao, mô phỏng cắt gọt trước khi vận hành

Hình 1 2 Bảng điều khiển hệ điều hành Fanuc [4]

Hiện nay có rất nhiều máy CNC trên thì trường và nguồn gốc rất đa dạng đến từ nhiều hãng cũng như nhiều hệ điều khiển khác nhau Nhìn chung tất cả các hệ điều hành điều có chung một mục đích đó là hỗ trợ quá trình gia công chi tiết Ngoài những

hệ điều khiển giành cho máy công nghiệp thì các phần mềm điều khiển máy CNC như: Mach3, NC Studio, Linux CNC… cũng ứng dụng khá phổ biến

Hình 1 3 Bảng điều khiển phần mềm Mach3 của hãng Artsoft [5]

1.4 Kết cấu cơ bản của máy phay CNC 5 trục

Những nhà sản xuất và những hệ thống CAD/CAM khác nhau sẽ đưa ra nhiều loại và tên gọi khác nhau Tuy nhiên về cơ bản máy CNC 5 trục đang có những loại kết cấu sau

1.4.1 Bàn – bàn (Table – Table)

Đây là dạng kết cấu cơ bản rất hay gặp ở nhưng máy có kích thước vừa và nhỏ thường là 2 trục xoay A hoặc B (kiểu xoay A,C là thông dụng nhất) Có thể là máy phay ngang hoặc máy phay đứng ngoài 3 trục di chuyển tịnh tiến là X, Y, Z còn có 2 trục xoay Trục xoay chính thứ nhất sẽ mang theo trục xoay thứ 2 và trục xoay ngoại trừ là trục mang dao

Hình 1 4 Kết cấu máy loại bàn – bàn [3]

Hình 1 5 Máy phay CNC 5 trục kết cấu bàn – bàn của hãng HASS

1.4.2 Đầu – đầu (Head – Head)

Với kết cấu máy kiểu Head – Head thường kết cấu máy có kích thước lớn Tất cả các chuyển động xoay đều được thực hiện trên đầu trục mang dao, bao gồm cả máy phay ngang và máy phay đứng Hoặc tích hợp đầu gia công 5 mặt, toàn bộ đầu mang dao sẽ được thay thế bằng đầu gia công 5 mặt việc thay thế linh hoạt nay giúp tăng

độ cứng vững cũng như độ chính xác trong gia công, tăng tuổi bền máy…

Hình 1 6 Kết cấu máy loại bàn – bàn [3]

Hình 1 7 Máy phay CNC 5 trục kết cấu bàn – bàn của hãng Vision Wide

1.4.3 Đầu – bàn (Head – Table)

Kiểu kết cấu này thường kích thước máy hạng trung, bàn máy có hệ thống thay palet tự động Một trục xoay mang trục mang dao, một trục xoay bàn máy nên có khả năng xử lý các áp lực cắt tốt và linh động

Hình 1 8 Kết cấu máy loại đầu – bàn

Hình 1 9 Máy phay CNC 5 trục kết cấu đầu – bàn của hãng DMG MORI

1.5 Các thành phần cụm truyền động tịnh tiến của máy phay CNC

Cụm điều khiển chuyển động tịnh tiến là một trong những cụm quan trọng nhất của máy CNC Cụm này là thành phần cốt lõi, quyết định các thông số kỹ thuật, đặc biệt là độ chính xác của máy Đây cũng là thành phần chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành của sản phẩm (máy CNC) Một cụm điều khiển truyền động tịnh tính của máy phay CNC bao gồm các thành phần sau: Bộ phận truyền động, bộ phận dẫn hướng, khớp nối, ô đỡ trục

1.5.1 Bộ phận truyền động

Lượng dịch chuyển và độ chính xác dịch chuyển của bàn máy hoặc khung máy chịu ảnh hưởng trực tiếp từ bộ phạn truyền động Chất lượng truyền động liên quan trực tiếp đến chất lượng và độ chính xác gia công của máy Các chuyển động phục

vụ quá trình gia công cắt gọt trong máy công cụ nói chung, máy CNC nói riêng đều bắt nguồn từ các động cơ điện quay Khi cần truyền, biến đổi từ chuyển động quay của động cơ sang tịnh tiến của bàn máy, chuyển động chạy dao hoặc phôi các cơ cấu

sau thường được lựa chọn

1.5.1.1 Vít me – đai ốc bi

Do các ưu điểm nổi trội về đặc điểm cấu tạo của vít me – đai ốc bi hoàn toàn thỏa mãn các yêu cầu yêu cầu chuyển động tịnh tiến chính xác cao hơn, gia công linh hoạt

và đưa bàn máy chuyển động theo Lượng dịch chuyển của đai ốc (cũng như bàn máy) được tính theo góc quay của trục vít me và có thể thay đổi nhờ động cơ Servo

Độ chính xác dịch chuyển bàn máy phụ thuộc vào độ chính xác vị trí đai ốc trong vít

me – đai ốc bi và độ chính xác của hệ thống điều khiển, phản hồi

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều hãng nổi tiếng cung cấp các loại vít me – đai

ốc bi tiêu chuẩn như: THOMSON, CARRY, STEINMEYER, KURIM, NSK, KSK, HIWIN, GTEN, TBI, NIKO, SKF,… Mỗi hãng có những ký hiệu riêng, có sản phẩm theo tiêu chuẩn riêng, có sản phẩm theo tiêu chuẩn chung

Hình 1 10 Bộ truyền vít me – đai ốc bi của hãng TBI [6]

1.5.1.2 Bánh răng – thanh răng

Truyền động bánh răng - thanh răng được sử dụng làm cơ cấu chuyển động tịnh tiến trong một số máy CNC Với ưu điểm về khả năng chịu tải, độ chính xác cao với hành trình làm việc lớn, truyền động bánh răng – thanh răng được sử dụng trong các máy CNC có kích thước lớn hoặc máy cắt Laser, Plasma,…

Hiện tại, có hai loại truyền động bánh răng – thanh răng được sử dụng trong máy CNC, đó là loại răng trụ răng thẳng và răng trụ răng nghiên Tùy vào yêu cầu về độ chính xác, tính êm dịu và giá thành của máy mà nhà sản xuất có thể lựa chọn loại truyền động phù hợp

Hình 1 11 Bộ truyền bánh răng – thanh răng [6]

1.5.1.3 Động cơ chuyển động thẳng

Nếu chúng ta trải phẳng một động cơ điện chuyển động quay thì stator trở thành nguồn tạo lực và rotor trở t hành một ray nam châm điện Do vậy nguyên lý làm việc của động cơ chuyển động thẳng cũng giống như động cơ quay thông dụng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Lực Lorentz trong động cơ truyền động thẳng là lực đẩy tác động lên phần động theo phương tịnh tiến thay vì việc sinh ra mômen quay trong máy điện quay thông thường Khi cho dòng điện xoay chiều vào dây quấn phần sơ cấp làm xuất hiện từ trường chạy trong khe hở giữa phần sơ và thứ cấp Từ trường này quét qua các thanh dẫn của phần thứ cấp làm xuất hiện trong chúng sức điện động cảm ứng Do dây quấn thứ cấp ngắn mạch nên sinh ra dòng điện cảm ứng Từ trường chạy tác dụng với dòng điện phần ứng sinh ra lực điện từ có xu hướng kéo phần thứ cấp chạy cùng chiều từ trường Vì thứ cấp cố định nên tạo ra phản lực có tác dụng đẩy phần sơ cấp chạy theo chiều ngược với từ trường

Động cơ điện chuyển động thẳng không phải là kỹ thuật mới vì chúng đã được

sử dụng ở những năm đầu thế kỷ 20 và ứng dụng thường thấy nhất là trong hệ thống đẩy tàu đệm từ trường

Hình 1 12 Cấu tạo của động cơ chuyển động thẳng [7]

Do có ưu điểm về độ chính xác và tốc độ chuyển động nhanh, hiện nay có một số nhà sản xuất máy công cụ CNC sử dụng động cơ chuyển động tịnh tiến để dẫn động bàn máy Khi đó không còn sử dụng vit me - đai ốc, không còn khâu khớp cơ khí, kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp, không có hiện tượng rung động hoặc hiện tượng dính trượt Nhược điểm lớn nhất của loại động cơ chuyển động thẳng là giá thành khá cao, vì vậy nó chỉ phù hợp cho những dòng máy CNC có độ chính xác cao, máy CNC 5 trực như: Deckel Maho 5 t rục HSC 75V của Đức, Matsuura 5 t rục LX-05 AX của Nhật Bản

1.5.2 Bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng có chức năng dẫn hướng chuyển động của bàn máy Hình dạng và kích thước của bộ phận dẫn hướng phụ thuộc vào độ chính xác dịch chuyển, khả năng chịu tải và độ chính xác động học của sống trượt Về mặt ma sát, có thể chia

bộ phận dẫn hướng làm hai loại: Bộ phận dẫn hướng ma sát trượt và bộ phận dẫn hướng ma sát lăn

1.5.2.1 Bộ phẫn dẫn hướng ma sát trượt

Bộ phẫn dẫn hướng ma sát trượt thường dùng trong các máy công cụ cỡ lớn vì giá thành chế tạo thấp và khả năng chịu tải lớn mặc dù nó có hệ số ma sát lớn hơn bộ phận dẫn hướng ma sát lăn Bộ phận dẫn hướng ma sát trượt có thể được đúc liền với thân máy sau đó mạ một lớp hợp kim chống mài mòn hoặc cũng có thể chế tạo rời rồi lắp vào thân máy bằng vít [8]Bộ phận dẫn hướng (sống trượt) ma sát trượt thường

có những hình dạng sau:

Hình 1 13 Các kiểu mặt cắt ngang sống trượt [8]

(a) Sống trượt phẳng, (b) Sống trượt đuôi én, (c) Sống trượt tam giác, (d) Sống trượt

lăng trụ nhiều cạnh Sống trượt tam giác thường dùng cho máy tiện, ưu điểm của loại này là bàn xe dao vẫn duy trì được sự cân bằng ngay cả khi sống trượt bị mòn Nhược điểm của nó

là có hệ số ma sát lớn nhất so với các loại khác

Sống trượt phẳng thường được dùng cho các máy CNC cỡ lớn có khả năng chịu tải cao Để đảm bảo khả năng định hướng chuyển động, sống trượt phẳng thường phải kết hợp với sống trượt đuôi én

Sống trượt lăng trụ nhiều cạnh thường hay gặp trong các máy phay và máy cắt dây CNC, khả năng chịu tải của nó nhỏ hơn các loại sống trượt ma sát trượt khác do diện tích tiếp xúc thường nhỏ hơn Loại này mang tính chất dung hòa và kết hợp của loại sống trượt tam giác và sống trượt phẳng

1.5.2.2 Bộ phận dẫn hướng ma sát lăn

Bộ phận dẫn hướng ma sát lăn (sống trượt con lăn) có khả năng giảm hao mòn và giảm tải nhiệt phát sinh trong quá trình dịch chuyển, tốc độ dịch chuyển cao, không xảy ra hiện tượng dính khi bắt đầu trượt Nhược điểm của sống trượt con lăn là khả năng chịu va đập kém

Hình 1 14 Sống trượt con lăn [8]

Hiện nay có hai loại bộ phận dẫn hướng ma sát lăn được sử dụng phổ biến trong các máy CNC đó là thanh trượt – con trượt vuông và thanh trượt – con trượt tròn Dẫn hướng thanh trượt - con trượt vuông: Thanh trượt vuông là chi tiết khá điển hình, được sử dụng nhiều trong máy laser, máy CNC, Robot Kết cấu bao gồm một con trượt vuông chạy trên một thanh ray, giữa thanh ray và con trượt là các hàng bi (hoặc con lăn) chuyển động có tác dụng giảm ma sát, giảm ồn và tăng độ chính xác

Hình 1 15 Thanh trượt - con trượt vuông của Hãng Hiwin [7]

Dẫn hướng thanh trượt - con trượt tròn: Thanh trượt tròn là dòng trượt dẫn hướng tiêu chuẩn với thiết kế dạng ty tròn, bề ngoài của ty trượt tròn được mạ một lớp Chrom nhằm giúp cho chuyển động trơn trượt nhẹ nhàng, giảm tiếng ồn và bảo quản tốt hơn

Ưu điểm của loại thanh thượt này là giá thành không quá cao, thiết kế thanh ray trượt

tròn và bạc đạn trượt tròn cho chuyển động tịnh tiến giúp giảm ma sát, chuyển động linh hoạt và chính xác

Hình 1 16 Thanh trượt - con trượt tròn [6]

+ Kích thước hướng kính tương đối nhỏ

+ Gối đỡ trục có đường kính, kích thước tương đối nhỏ

+ Góp phần đem lại những chuyển động êm ái, mượt mà, nhẹ nhàng

+ Gối đỡ trục có kết cấu đơn giản khi trục quay chậm

❖ Nhược điểm:

+ Thường xuyên phải bảo trì, bảo dưỡng, chăm sóc thiết bị, gây tốn kém chi phí

sử dụng dầu bôi trơn thiết bị

+ Ngoài ra, gối đỡ trục còn gây tổn thất lớn về ma sát khi khởi động máy móc, dừng và khi bôi trơn không hiệu quả Đặc biệt, kích thước dọc trục tương đối lớn và cồng kềnh

Hình 1 18 Gối đỡ trục [7]

1.5.4 Khớp nối

Khớp nối là một chi tiết trung gian dùng để kết nối các trục với nhau, làm nhiệm

vụ truyền chuyển động từ trục dẫn động (motor, hộp số giảm tốc…) đến trục của máy công tác (quạt, băng tải, máy bơm nước, vitme…) Ngoài ra khớp nối còn có tác dụng đóng mở các cơ cấu, ngăn ngừa quá tải, giảm tải trọng động, bù sai lệch tâm giữa các trục…

Dựa trên việc ứng dụng vào máy CNC thì khớp nối trục được phân thành 2 loại chính

1.5.4.1 Khớp nối cứng

Khớp nối cứng là khớp nối liên kết cố định hai chi tiết lại với nhau, không có sai lệch vị trí tương quan Khác với các loại khớp nối trục khác, khớp nối trục chặt không những truyền mô men xoắn mà còn thể truyền mô men uốn và lực dọc trục

Hình 1 19 Khớp nối cứng [7]

1.5.4.2 Khớp nối mềm

Khớp nối mềm là khớp nối có sử dụng vòng, đệm đàn hồi (vật liệu bằng cao su) Vòng có khả năng lựa theo sai lệch vị trí của các trục để truyền chuyển động Đệm đàn hồi có tác dụng bù sai lệch của trục

Động cơ AC servo cảm ứng Động cơ

Thiết

kế

Stator Cuộn dây Nam châm vĩnh

cửu

Rotor Cuộn dây Cuộn dây Nam châm vĩnh cửu Cuộn dây Phản

0 rpm

3000 rpm 1000~5000 rpm 20.000 rpm

Tuổi thọ của ổ bi Tuổi thọ của ổ

bi

Bảng 1 2 So sánh ưu, nhược điểm của các động cơ

Điều khiển không phức tạp

Tuổi thọ cao

Không thể đạt độ chính xác vị trí cao

Động cơ DC servo Độ chính xác vị trí cao

Độ tin cậy trung bình Tuổi thọ trung bình Khả năng đáp ứng nhanh,

moment lớn

Công suất < 5kW Giá cao

Độ tin cậy cao Công suất cao Giá motor thấp Khả năng đáp ứng nhanh,

moment lớn

Bộ điều khiển phức tạp,

giá cao

nghi được thiết kế sao cho sai số của máy không phụ thuộc vào tải trọng của phôi Cấu trúc bộ điều khiển có dạng như Hình 1.13 chứa các vòng điều khiển:

Điều khiển vị trí (Position loop Control) thực hiện điều khiển số vòng quay của

động cơ (vị trí góc tuyệt đối) với phản hồi là bộ encoder vị trí gắn trên động cơ, phát

số xung (tương ứng với vị trí thực của động cơ) và gửi trở về bộ điều khiển Giải thuật

sử dụng trong bộ điều khiển được chọn tối ưu giữa khả năng đáp ứng nhanh và độ vọt lố trong khoảng cho phép

Điều khiển tốc độ (Speed loop Control) thực hiện điều khiển tốc độ và cả chiều

quay của động cơ servo bằng encoder tốc độ Giải thuật sử dụng trong bộ điều khiển được chọn tối ưu giữa khả năng đáp ứng nhanh và độ vọt lố trong khoảng cho phép

Điều khiển moment (Moment loop Control) thực hiện điều khiển lực tạo ra từ

chuyển động quay của động cơ Mô men tạo ra tỷ lệ thuận với dòng điện hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator của động cơ (do đó còn gọi là điều khiển dòng motor) Bộ điều khiển động cơ servo đo trị số dòng hiệu dụng chạy trong cuộn dây stator và dùng phản hồi giá trị này để tự động điều chỉnh dòng điện trong động cơ theo thời gian thực nhằm đáp ứng được yêu cầu mô men của ứng dụng

Hình 1 21 Sơ đồ khối bộ điều khiển AC Motor

Encoder định vị trong AC servo motor phổ biến là encoder quang [10], cho phép xác định chiều quay (theo thứ tự tín hiệu Pha A và Pha B) và vị trí (theo số đếm xung phát từ encoder)

Cảm biến tốc độ trong một số loại AC servo motor sử dụng cảm biến từ Hall, bố trí 3 cảm biến kiểu 1200 hay 600 [10] Việc đo tốc độ được chuyển về đo chu kỳ sóng vuông phát ra từ cảm biến Chiều quay của motor cũng có thể được trích xuất từ chuỗi xung khi theo dõi kết hợp 1 cặp lối ra

Bộ điều khiển động cơ AC servo hiện nay được xây dựng trên các vi điều khiển mạnh Bộ điều khiển nhúng cho một động cơ AC servo có thể nằm trong bộ điều khiển chính của máy Tuy nhiên, đối với hệ thống có nhiều động cơ AC servo, nhiệm

vụ của bộ điều khiển chính trở nên phức tạp Để đơn giản hoá cấu hình, người ta thường bổ sung thêm một bộ điều khiển servo dạng điều khiển số nằm trong driver (Hình 1.15) Nhiệm vụ của bộ điều khiển chính của máy chỉ còn truyền lệnh và giám sát các driver

Hình 1 22 Driver cho động cơ AC servo có chức bộ điều khiển số

Hình 1 23 Động cơ truyền động Easy Servo của hãng Leadshine [11]

Driver

Bộ ĐK chính

Bộ ĐK Servo Amplifier

Encoders

AC Servo Motor Tốc độ

Vị trí

Tải

Hình 1 24 Động cơ truyền động AC Servo của hãng Fanuc [4]

1.6.2 Driver điều khiển động cơ

Công nghệ điều khiển servo lai (hybrid servo) kết hợp các lợi thế của hệ thống điều khiển vòng hở (open – loop) và hệ thống servo không chổi than Công nghệ này cung cấp một giải pháp thay thế cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất và độ tin cậy cao

mà hiệu quả về chi phí Hệ thống này bao gồm một động cơ bước kết hợp với một ổ đĩa hiệu suất cao hoàn toàn kỹ thuật số và một bộ mã hóa bên trong (internal encoder) được sử dụng để đóng tốc độ, vị trí và các vòng (loops) hiện tại theo thời gian thực giống như các hệ thống servo Điều khiển vòng kín (Closed – loop) loại bỏ mất bước, đồng bộ hóa chuyển động Mô-men xoắn khởi động cao, chuyển động trơn tru, không

có rung Thời gian đáp ứng tuyệt vời, tăng tốc nhanh và mô – men xoắn tốc độ cao (30% so với vòng hở) Động cơ giảm nhiệt khoảng 20%, kéo dài tuổi thọ động cơ Giá trị độ phân giải bước vi mô từ 200 – 51.200 thông qua cấu hình phần mềm Điều khiển xung, hướng và bật (enable) riêng biệt Bảo vệ quá điện áp, quá dòng và lỗi vị trí [12]

Hình 1 25 Vòng điều khiển nửa kín và vòng điều khiển kín [13]