Nghiên cứu khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống truyền động cho bà n máy phay CNC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ NÂNG CAO CHẤT

LƢỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO BÀN

MÁY PHAY CNC

Ngành: TỰ ĐỘNG HOÁ

Mã:

Học viên: PHAN KHẢI

Ngƣời HD Khoa học: PGS.TS. VÕ QUANG LẠP

THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

*****

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

--------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT VÀ NÂNG CAO CHẤT

LƢỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO BÀN

MÁY PHAY CNC

Học viên : PHAN KHẢI

Lớp : Cao học K11-TĐH

Cán bộ HDKH: PGS.TS VÕ QUANG LẠP

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Võ Quang Lạp

HỌC VIÊN

Phan Khải

BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <1> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỞ ĐẦ U

Ngày nay, cuộ c cách mạng khoa họ c kỹ thuật trên thế giới đang phát triển với

tốc độ vũ bão, không ngừng vươn tới những đỉnh cao mới, trong đó có những thành tự u

về kỹ thuật tự độ ng hóa s ản xuất. Đa số các máy công cụ hiện đại đượ c điều khiển theo

chương trình số . Đây là những điều kiện kỹ thuật cơ bản để thự c hiện những điều kiện

tự độ ng hóa linh hoạt trên từng máy công cụ điều khiển số riêng lẻ , hay các trung tâm

điều khiển số cũng như việc ghép nối chúng thành mộ t hệ thống linh hoạt , điều khiển

liên thông bằng máy tính ghép nối mạng . Với tiến bộ mạnh mẽ củ a công nghệ vi xử lý

đã tạo điều kiện nâng cao vượ t bậc công năng củ a hệ điều khiển số , đồng thời với việc

ngày càng giảm về giá thành của bộ điều khiển này . Cụm vi xử lý với tư cách là bộ

phận chính yếu củ a thiết bị và các bo mạch ghép nối ngoại vi là những phần cứng

không thể thiếu đượ c trong các máy công cụ CNC.

Trong các nhà máy xí nghiệp công nghiệp ở nướ c ta hiện nay máy phay CNC

nói riêng và máy công cụ điều khiển số CNC nói chung ngày càng được sử dụng rộng

rãi. Việc phát huy hiệu quả sử dụ ng, bảo dưỡng vận hành máy là vấn đề đặc biệt quan

tâm củ a chúng ta. Muốn phát huy đượ c hiệu quả tối đa khả năng thiết bị cũng như việc

cải tiến nó cho phù hợp với điều kiện môi trường và con người Việt Nam đòi hỏi phải

có sự hiểu biết sâu sắc về máy công cụ CNC.

Việc “Nghiên cƣ́u khảo sát và nâng cao chất lƣợng hệ thống truyền động

cho bàn máy phay CNC” có mộ t ý nghĩa rất lớn trong ngành tự độ ng hóa. Đó chính là

nộ i dung đề tài luận văn tốt nghiệp cao họ c củ a tôi.

Luận văn này đượ c chia thành 4 chương sau:

Chương 1: Tổng quan về máy phay CNC.

Chương 2: Phân tích và chọn phương án truyền động bàn máy phay CNC.

Chương 3: Tổng hợp hệ thống điều khiển vector biến tần – động cơ không đồng

bộ ba pha.

Chương 4: Nâng cao chất lượng hệ truyền động bàn máy phay CNC bằng bộ

điều khiển PID kết hợp mờ.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <2> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Kết luận và kiến nghị.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Võ Quang Lạp đã hướng

dẫn tận tình, chỉ bảo cặ n kẽ để tôi hoàn thành luận văn này . Xin gử i lời cảm ơn tới tất

cả các thầy các cô Khoa sau đại học, Khoa điện và các bạn đồng nghiệp.

Thái nguyên, ngày 30 tháng 06 năm 2010

Tác giả luận văn

Phan Khải

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <3> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trính do tôi tổng hợp và nghiên cứu.

Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu

tham khảo.

Tác giả luận văn

Phan Khải

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <4> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Nội dung

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Danh mục hình vẽ và đồ thị

Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt

Mở đầu

Trang

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC

1.1 Khái quát máy phay CNC. 1

1.2 Các hệ điều khiển chuyển động máy phay CNC. 2

1.2.1 Điều khiển theo vị trí 2

1.2.2 Điều khiển theo đường dẫn liên tục 5

1.3 Các yêu cầu của chuyển động bàn máy phay CNC. 6

1.3.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ. 6

1.3.2 Độ trơn điều chỉnh tốc độ. 6

13.3 Độ ổn định tốc độ. 7

1.3.4 Đặc tính phụ tải. 7

1.3.5 Độ chính xác vị trí. 8

1.4 Hệ điều khiển máy phay CNC. 9

1.4.1 Hệ điều khiển vòng hở 9

1.4.2 Hệ điều khiển vòng kín 10

1.5 Thành phần cơ bản của hệ điều khiển trong máy CNC. 13

1.5.1 Chức năng của cụm điều khiển. 14

1.5.2 Phần cứng cụm điều khiển. 15

1.5.3 Phần mềm CNC. 16

1.6 Hệ thống đo lường trong máy công cụ CNC. 18

1.6.1 Thiết bị đo tốc độ. 18

1.6.2 Thiết bị đo vị trí. 19

1.6.3 Các phương pháp đo vị trí. 19

1.6.4 Các loại cảm biến có đầu ra tương tự. 20

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <5> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1.6.5 Các loại cảm biến đầu ra là số. 22

1.6.6 Nguyên lý của các encorder dùng nguyên tắc quang điện. 24

CHƢƠNG 2

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG BÀN MÁY

PHAY CNC

2.1 Hệ truyền động thuỷ lực. 27

2.2 Hệ truyền động dùng động cơ bước. 29

2.2.1 Giới thiệu động cơ bước. 29

2.2.2 Các loại động cơ bước. 29

2.3 Hệ truyền động dùng động cơ tuyến tính. 31

2.4 Hệ truyền động Thyristor - động cơ (T- Đ). 32

2.5 Hệ truyền động dùng động cơ servo một chiều (DC servo motor). 34

2.6 Hệ truyền động dùng động cơ AC servo (AC servo motor). 35

CHƢƠNG 3

TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VECTOR BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ

KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

3.1Mô tả động cơ KĐB ba pha dưới dạng các đại lượng vector không

gian.

37

3.2 Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ từ hệ tọa độ

vector không gian (a,b,c) về hệ tọa độ cố định trên stator (,).

39

3.3 Quy đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ hệ

tọa độ cố định trên rotor (x,y) về hệ tọa độ cố định trên stator (,).

42

3.4 Quy đổi đổi các đại lượng điện của động cơ không đồng bộ ba pha từ

hệ tọa độ cố định trên stator (,) về hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor

(d,q).

44

3.5 Sự biến đổi năng lượng và mômen điện từ. 47

3.6 Xây dựng mô hình toán học cho động cơ không đồng bộ. 49

3.7 Cơ sở để định hướng từ thông trong hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor

(d,q).

51

3.8. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống truyền động điện điều khiển vector

biến tần và động cơ không đồng bộ.

54

3.9. Tổng hợp bộ điều chỉnh dòng điện. 58

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <6> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.10.Tổng hợp bộ điều chỉnh tốc độ. 59

3.11 Tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí. 61

3.12 Mô phỏng hệ truyền động bàn máy phay CNC sử dụng bộ điều khiển

PID.

62

CHƢƠNG 4

NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÀ N MÁ Y PHAY CNC

BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID KẾT HỢP MỜ

4.1 Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí. 66

4.2 Ứng dụng bộ điều khiển mờ trong mạch vòng vị trí. 67

4.2.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ. 68

4.2.2 Nguyên lý điều khiển mờ. 70

4.2.3 Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ. 71

4.3 Các bộ điều khiển mờ. 76

4.3.1 Phương pháp tổng hợp kinh điển. 76

4.3.2 Bộ điều khiển mờ tĩnh. 77

4.3.3. Bộ điều khiển mờ động. 77

4.4 Bộ điều khiển mờ lai PID. 81

4.4.1 Giới thiệu chung. 81

4.4.2 Bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều khiển PID. 83

4.5 Tổng hợp hệ thống với bộ điều khiển PID kết hợp bộ điều khiển mờ

cho truyền động bàn máy phay CNC.

84

4.6 Mô phỏng hệ điều chỉnh vị trí sử dụng bộ điều khiển mờ lai PD. 89

4.6.1. Bộ điều khiển mờ lai PD nối song song. 89

4.6.2. Bộ điều khiển mờ lai PD nối nối tiếp. 91

4.7. So sánh chất lượng bộ điều khiển PID và bộ điều khiển mờ lai PD. 93

4.8. So sánh chất lượng điều khiển bám của hệ điều chỉnh vị trí dùng bộ

điều khiển PID và bộ điều khiển mờ lai PD.

106

Kết luần và kiến nghị. 115

Tài liệu tham khảo.

Phụ lục

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <7> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình vẽ Tên hình vẽ và đồ thị Trang

Hình 1.1 Miêu tả các trục của máy phay CNC trong hệ tọa độ Đề các 1

Hình 1.2a Máy phay đứng CNC 2

Hình 1.2b Máy phay ngang CNC 2

Hình 1.3 Cơ sở máy phay CNC 2

Hình 1.4 Điều khiển vị trí 3

Hình 1.5a Chuyển động song song 4

Hình 1.5b Chuyển động nghiên góc 450

4

Hình 1.6 Điều khiển theo đường dẫn liên tục 5

Hình 1.7 Đồ thị đặc tính phụ tải của máy CNC 8

Hình 1.8 Lượng điều khiển φw(t) 8

Hình 1.9 Hệ thống điều khiển vòng hở 9

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống điều khiển vòng hở 10

Hình 1.11 Hệ thống điều khiển vòng kín 11

Hình 1.12

Sơ đồ hệ thống điều khiển vòng kín dùng Tachometer,

Resolver

11

Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống điều khiển vòng kín dùng Tachometer,

Encoder

12

Hình 1.14 Thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển CNC 13

Hình 1.15 Thành phần cơ bản của MCU 15

Hình 1.16 Dụng cụ đo lường trên hệ CNC 18

Hình 1.17 Các điểm Reference Mark trên Encorder 19

Hình 1.18 Sai số tải được tạo ra ở chiết áp khi một điện trở tải được

nối giữa công tắc trược và một đầu của dây điện trở 20

Hình 1.19

Bộ đo góc, một loại cảm biến mà tín hiệu đầu ra của nó là

một hàm lượng giác của vị trí trục roto θ. Hai cuộn của roto

đặt cách nhau 900

, hai cuộn stato đặt cách nhau 900

.

21

Hình 1.20 Bộ đo góc sử dụng như cảm biến, có một cuộn dây roto

ngắn mạch 21

Hình 1.21 Sơ đồ khối bộ mã hóa số trực tiếp 22

Hình 1.22 Sơ đồ khối bộ mã hóa xung, tần số, thời gian 22

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <8> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 1.23 Sơ đồ khối bộ mã hóa tương tự sang số 23

Hình 1.24 Sơ đồ khối bộ chuyển đổi Analog to Digital 23

Hình 1.25 Thước đo theo nguyên tắc quang - điện - soi thấu

(Heidenhain)

24

Hình 1.26 Phương pháp nội suy dùng bảng nội suy và khối tính toán 25

Hình 1.27 Phương pháp nội suy dùng bộ tính toán arctang 25

Hình 2.1 Hệ dẫn động Secvo thuỷ lực một trục trong máy CNC 28

Hình 2.2 Nguyên lý chuyển động của rotor 30

Hình 2.3 Động cơ bước VR ba pha 31

Hình 2.4 Cấu tạo của động cơ tuyến tính 42

Hình 2.5 Hệ thống điều chỉnh tốc độ có đảo chiều T- Đ 33

Hình 2.6a Đặc tính tĩnh của hệ thống 34

Hình 2.6b Qúa trình khởi động tăng tốc lý tưởng 34

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý dây quấn của động cơ không đồng bộ 37

Hình 3.2 Hệ tọa độ vector không gian (a,b,c) và hệ tọa độ cố định

trên stator (,)

39

Hình 3.3 Hệ tọa độ cố định trên stator (,) và hệ tọa độ cố định trên

rotor (x,y)

41

Hình 3.4 Biểu diễn vector dòng điện rotor trên hệ tọa độ cố định

stator (,) và hệ tọa độ cố định rotor (x,y) 42

Hình 3.5

Biểu diễn vector dòng điện stator trên hệ tọa độ cố định

stator (,) và hệ tọa độ tựa theo từ thông rotor (d,q)

44

Hình 3.6 Sơ đồ cấu trúc chi tiết của động cơ không đồng bộ 50

Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc tổng hợp của động cơ không đồng bộ 51

Hình 3.8 Định hướng từ thông trong hệ toạ độ tựa theo từ thông

roto(d,q)

52

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động cơ không đồng

bộ bằng thiết bị biến tần. 54

Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc chi tiết của hệ thốngTĐĐ sử dụng biến tần

và động cơ KĐB.

55

Hình 3.11a Sơ đồ cấu trúc đơn giản hoá của hệ thống truyền động điện

sử dụng biến tần và động cơ không đồng bộ 57

Hình 3.11b Sơ đồ cấu trúc rút gọn của hệ thống điện sử dụng biến tần 58

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <9> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

và động cơ không đồng bộ.

Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh dòng điện 58

Hình 3.13 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ 59

Hình 3.14 Sơ đồ khối mạch vòng điều chỉnh tốc độ 60

Hình 3.15 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vòng vị trí 61

Hình 3.16 Mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển vector biến tần -

động cơ không đồng bộ. 63

Hình 3.17 Đáp ứng vị trí bộ điều chỉnh PID 64

Hình 3.18 Đáp ứng tốc độ bộ điều chỉnh PID 64

Hình 3.19 Đáp ứng mô men bộ điều chỉnh PID 65

Hình 4.1 Quan hệ giữa



và ω 67

Hình 4.2 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ 69

Hình 4.3 Mô hình chuyển đổi hiểu biết của con người và hệ mờ. 72

Hình 4.4 Ví dụ chọn tập dữ liệu vào/ra. 73

Hình 4.5 Hệ điều khiển mờ theo luật I. 78

Hình 4.6 Hệ điều khiển mờ theo luật PD 78

Hình 4.7 Hệ điều khiển mờ theo luật PI 79

Hình 4.8 Hệ điều khiển mờ PID. 80

Hình 4.9 Mô hình bộ điều khiển mờ lai kinh điển 81

Hình 4.10 Mô hình bộ điều khiển mờ bù 82

Hình 4.11 Mô hình bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ

điều khiển PID 83

Hình 4.12 Cấu trúc bên trong bộ chỉnh định mờ 84

Hình 4.13 Định nghĩa các biến vào ra của bộ điều khiển mờ lai PD. 87

Hình 4.14 Định nghĩa các tập mờ cho biến ET của bộ điều khiển mờ

lai PD.

87

Hình 4.15

Định nghĩa các tập mờ cho biến DET của bộ điều khiển mờ

lai PD.

87

Hình 4.16 Định nghĩa các tập mờ cho biến U của bộ điều khiển mờ lai

PD.

88

Hình 4.17 Xây dựng các luật điều khiển cho bộ điều khiển mờ lai PD 88

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <10> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 4.18 Bề mặt đặc trưng cho quan hệ vào ra của bộ điều khiển mờ

lai PD

88

Hình 4.19 Quan sát tín hiệu vào ra của bộ mờ lai PD. 88

Hình 4.20 Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển mờ lai PD nối song song 89

Hình 4.21 Đáp ứng vị trí bộ điều chỉnh mờ lai PD nối song song 90

Hình 4.22 Đáp ứng tốc độ bộ điều chỉnh mờ lai PD nối song song 90

Hình 4.23 Đáp ứng mô men bộ điều chỉnh mờ lai PD nối song song 91

Hình 4.24 Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển mờ lai PD nối nối tiếp 91

Hình 4.25 Đáp ứng vị trí bộ điều chỉnh mờ lai PD nối nối tiếp 92

Hình 4.26 Đáp ứng tốc độ bộ điều chỉnh mờ lai PD nối nối tiếp 92

Hình 4.27 Đáp ứng mô men bộ điều chỉnh mờ lai PD nối nối tiếp 93

Hình 4.28

Sơ đồ mô phỏng so sánh chất lượng bộ điều khiển PID và

bộ điều khiển mờ lai PD 93

Hình 4.29 Đáp ứng vị trí với khoảng dịch chuyển 0.01rad 94

Hình 4.30 Đáp ứng tốc với khoảng dịch chuyển 0.01rad 95

Hình 4.31 Đáp ứng mô men với khoảng dịch chuyển 0.01rad 96

Hình 4.32 Đáp ứng vị trí với khoảng dịch chuyển 0.1rad 97

Hình 4.33 Đáp ứng tốc với khoảng dịch chuyển 0.1rad 98

Hình 4.34 Đáp ứng mô men với khoảng dịch chuyển 0.1rad 99

Hình 4.35 Đáp ứng vị trí với khoảng dịch chuyển 1rad 100

Hình 4.36 Đáp ứng tốc với khoảng dịch chuyển 1rad 101

Hình 4.37 Đáp ứng mô men với khoảng dịch chuyển 1rad 102

Hình 4.38 Đáp ứng vị trí với khoảng dịch chuyển 10rad 103

Hình 4.39 Đáp ứng tốc với khoảng dịch chuyển 10rad 104

Hình 4.40 Đáp ứng mô men với khoảng dịch chuyển 10rad 105

Hình 4.41 Chất lượng bám của bộ ĐK PID và ĐK mờ lai PD với tín

hiệu thử y = 0.1sin(t) với  = 1rad/s

107

Hình 4.42 Chất lượng bám của bộ ĐK PID và ĐK mờ lai PD với tín

hiệu thử y = 0.1sin(t) với  = 10rad/s

108

Hình 4.43 Sai lệch vị trí bộ ĐK PID và bộ điều khiển mờ lai PD với

tín hiệu thử y = 0.1sin(t) với  = 1rad/s

109

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <11> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 4.44 Sai lệch vị trí bộ ĐK PID và bộ điều khiển mờ lai PD với

tín hiệu thử y = 0.1sin(t) với  = 10rad/s

110

Hình 4.45 Chất lượng bám của bộ ĐK PID và ĐK mờ lai PD với tín

hiệu thử y = 1sin(t) với  = 1rad/s

111

Hình 4.46 Chất lượng bám của bộ ĐK PID và ĐK mờ lai PD với tín

hiệu thử y = 1sin(t) với  = 10rad/s

112

Hình 4.47

Sai lệch vị trí bộ ĐK PID và bộ điều khiển mờ lai PD với

tín hiệu thử y = 1sin(t) với  = 1rad/s

113

Hình 4.48

Sai lệch vị trí bộ ĐK PID và bộ điều khiển mờ lai PD với

tín hiệu thử y = 1sin(t) với  = 10rad/s

114

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <12> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt

NC Numberical Control

CNC Computer Numberical Control

CAD Computer Aided Design

CAM Computer Aided Manufacturing

NURBS Not uniforme rational B- Splines

AC Altemating Current

DC Direct Current

EDM Electrocdischarge machining

MCU Machine Control Unit

CPU Central processing Unit

LVDT Linear Variable Differential Tranfommer

DAC Digital Analog Convert

PM Permanent Motor

VR Variable - Reluctance steper motor

PWM Pulse Width Modulation

PID Proportional Intergal Derivative

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật <13> Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC

1.1. Khái quát may phay CNC.

Cấu trúc máy phay CNC được thiết kế dựa trên cơ cở hệ tọa độ Đề cac. Trong

hệ tọa độ Đề các được xây dựng trên ba trục tọa độ vuông góc (X,Y,Z). Một điểm

trong mặt phẳng được xác định bởi hai trục tọa độ, một điểm trong không gian được

xác định bởi ba trục tọa độ (X,Y.Z) hình 1.1 cho biết các trục của máy được miêu tả

như thế nào thông qua hệ tọa độ đề các và kí hiệu các trục tọa độ theo quy tắc bàn tay

phải.

Máy phay có thể có nhiều trục chuyển động, số trục ít nhất của máy là 2.1/2.D.

Máy phay được trang bị hệ thống lưu trữ dụng cụ, thiết bị thay dụng cụ, cơ cấu kẹp,

tháo phôi và thay phôi tự động. Máy phay CNC có cấu trúc trục chính bố trí thẳng

đứng được gọi là máy phay đứng (hình 1.2a), máy phay CNC có trục chính bố trí nằm

ngang gọi là máy phay nằm ngang (hình 1.2b).

Với máy phay đứng, trục chính hướng theo phương đứng và trùng với trục 0Z

trong hệ tọa độ đề các, chiều dương hướng lên phía trên. Trục 0X và 0Y là hai trục

nằm trên bàn máy có chiều dài dịch chuyển lớn hơn. Đối với máy phay ngang, trục

chính của máy phay nằm ngang theo phương 0Z, chiều dương hướng vào máy, trục 0X

nằm trên mặt phẳng định vị chi tiết (hoặc mặt phẳng song song định vị chi tiết).

Máy phay được trang bị hệ thống điều khiển mạnh để tính toán quỹ đạo chuyển

động của dụng cụ, nội suy thẳng, nội suy vòng và các đường cong phức tạp (Spline).

+ Y

+ X

+ Z

+Z

-Z

-X

+Y

-Y

+X

+A

+C +B

Hình 1.1. Miêu tả các trục của máy phay CNC trong hệ tọa độ Đề các