Đồ án Thiết kế bộ ðiều khiển máy cnc mini 2 trục (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế bộ ðiều khiển máy cnc mini 2 trục (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ÐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI 2 TRỤC GVHD: Th.S NGUYỄN PHƯƠNG QUANG SVTH : TRẦN QUANG KHOA 12151037 NGUYỄN VĂN TRƯỜNG 12151092 S KL 0 0 4 5 0 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI 2 TRỤC SVTH : Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Khóa : 2012 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐK & TĐH GVHD: GVC. ThS Nguyễn Phương Quang Tp.Hồ Chí Minh , tháng 7 năm 2016
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI 2 TRỤC SVTH : Trần Quang Khoa MSSV : 12151037 SVTH : Nguyễn Văn Trường MSSV : 12151092 KHÓA : 2012 NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐK & TĐH GVHD : GVC.Ths. Nguyễn Phương Quang
4. Tp.Hồ Chí Minh , tháng 7 năm 2016 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Lớp: 12151CLC Họ và tên giáo viên hướng dẫn: GVC.ThS.Nguyễn Phương Quang ĐT: 0901177151 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: Thiết kế bô ̣điều khiển máy CNC mini 2 trục 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thực hiện đề tài: 4. Sản phẩm TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Tên đề tài: Thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Phương Quang NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đánh giá loại: 5. Điểm: (Bằng chữ ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)
6. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Tên đề tài: Thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục. Họ và tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đánh giá loại: 5. Điểm: (Bằng chữ ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)
7. LỜI CẢM ƠN Lý do thành công của con người đó là ham hoc̣ ham hỏi, không ngừ ng cải tiến và sáng taọ , bên caṇ h đó cũng không thiếu đươc̣ sư ̣ quan tâm, dìu dắt của các thế hê ̣ thầy cô đa ̃ dìu dắt mình trong quá trình hoc̣ tâp̣ . Qua bốn năm học ở trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, nhóm không chỉ nhận được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô mà còn được hướng dẫn tận tình về lối sống, cách giao tiếp giữa con người với con người để sau này có thể sống tốt hơn cho bản thân, gia đình và xã hội. Nhóm rất chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phương Quang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm rất nhiều trong quá trình học tập làm đồ án. Đề tài này là sự tổng hợp nhiều kiến thức mà nhóm đã được học trong những năm học vừa qua, sự chỉ dẫn và truyền đạt của Thầy không những là những kiến thức bổ ích giúp em hoàn thành luận văn, mà còn giúp em rất nhiều trong công việc thiết kế sau này. Qua đây, em cũng xin cám ơn các Thầy Cô trong khoa đào tạo Chất Lượng Cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh và anh chị các khóa trước đã chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức về các môn học khác nhau giúp cho em có những cơ sở kiến thức để thực hiện đề tài. Tuy nhiên, với kiến thức đã học và trình độ có hạn, kinh nghiệm bản thân chỉ mới bắt đầu chắc chắn không thể tránh nhiều sai sót. Chúng em xin được sự góp ý của các thầy cô và bạn bè để có thể tích lũy được nhiều kiến thức hơn trên con đường sau này. Sinh viên thực hiện Trần Quang Khoa NguyễnVănTrường
8. TÓM TẮT LUẬN VĂN 1. MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN Tìm hiểu và thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục. Khảo sát nguyên tắc hoạt động của của máy CNC. Kiểm tra đánh giá dạng sóng điện áp ngõ ra. Nghiên cứu giải thuật và viết chương trình điều khiển. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tham khảo và tổng hợp trong và ngoài nước. Tiến hành thực nghiệm trên mô hình thực tế. Theo dõi đánh giá và nhận xét các thông số thực hiện. Xử lý số liệu tính toán và viết báo cáo. 3. THỜI GIAN THỰC HIỆN Thời gian thực hiện luận văn : 15 tuần 4. ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN Nghiên cứu này được thực hiện bằng các mô hình ở phòng thí nghiệm Điện- Điện tử đặt tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU Đề suất mô hình máy CNC sử dụng động cơ bước trong các hệ thống truyền động với giá thành thấp đáp ứng được các yêu cầu cơ bản thực tế. Do hạn chế về mặt thời gian, điều kiện kinh tế nên trong phạm vi luận văn tốt nghiệp này chỉ dừng lại ở điều khiển động cơ bước và hi vọng đề tài sẽ được tiếp tục phát triển trong tương lai.
9. LỜI NÓI ĐẦU Trong khoảng thời gian khá dài, ngành cơ khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyết vấn đề tự động hóa của xí nghiệp có quy mô sản xuất lớn( hàng loạt và hàng khối), mặc dù quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ lại phổ biến. Đòi hỏi bức xúc trong quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ về nâng cao hiệu quả sản xuất đã dẫn tới với đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao trong các dây chuyền sản xuất. Ngày nay, người ta nhìn nhận quá trình gia công theo quan điểm tổng hợp giữa tự động hóa và linh hoạt hóa sản xuất. Từ đó dẫn đến vấn đề nghiên cứu, xây dựng và ứng dụng các hệ thông gia công tích hợp điều khiển bằng máy tính CIM ( Computer Integrated Manufacturing) với chất lượng và năng suất gia công cao. Máy công cụ, trung tâm gia công điều khiển bằng chương trình số và kỹ thuật vi xử lý CNC được xử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ đã tạo điều kiện linh hoạt hóa và tự động hóa dây chuyền gia công. Đồng thời làm thay đổi phương pháp và nội dung chuẩn bị cho sản xuất. Trong những năm gần đây NC và CNC được nhập vào Việt Nam và hiện nay đang hoạt động trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh. Để tổng kết lại những kiến thức đã học cũng như làm quen với công việc thiết kế của những cán bộ kỹ thuật trong ngành tự động hóa sau này. Nhóm em đã chọn đề tài “ Thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục”. Vì lần đầu tiên làm quen với việc thiết kế tổng thể, mặc dù được tận tình hướng dẫn của thầy Nguyễn Phương Quang nhưng cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ. Hơn nữa, thời gian thực hiện đề tại không nhiều, khả năng còn hạn chế nên trong quá trình thế kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Nên rất mong được sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy cô. Sau hơn 3 tháng làm đề tài tốt nghiệp, được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Phương Quang, các thầy cô giá và sự giúp đỡ các bạn sinh viên trong khoa nhóm em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này đúng thời hạn qui định. Một lần nữa cho phép nhóm chúng em gởi đến quý thầy cô cùng các bạn lòng biết ơn sâu sắc nhất. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực hiện Trần Quang Khoa Nguyễn Văn Trường
10. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT LUẬN VĂN .v LỜI NÓI ĐẦU vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xiii CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1 1.1. Đăṭ vấn đề 1 1.2. Muc̣ tiêu đề tài 1 1.3. Giớ i haṇ đề tài 2 1.4. Phương pháp nghiên cứ u 2 1.5. Ý nghiã khoa hoc̣ và thưc̣ tiễn củ a đề tài 2 Chương II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT .3 2.1. Giới Thiệu 3 2.1.1. Ứng dụng 4 2.1.2. Ưu điểm hệ thống 5 2.1.3. Nhược điểm hệ thống 5 2.2. Cấu tạo,nguyên lý làm việc của hệ thống và một số ứng dụng 5 2.2.1. Các thành phần cơ bản củ a hê ̣thống NC 5 2.2.2. Điều khiển bằng bằng tay 5 2.2.3. Điều khiển bằng máy 6 2.2.4. Đăc̣ điểm củ a máy CNC 6 2.2.5. Phân loaị 7 2.2.6. Ưu điểm cơ bản của máy CNC 8 2.2.7. Một số ưu điểm khác của máy CNC 8 2.2.8. Nhược điểm 8 2.2.9. Tầm quan troṇ g của công nghê ̣CNC đối vớ i ngành gia công kim loaị 8 2.2.10. Bướ c đôṭ phá mớ i củ a công nghê ̣CNC 10 2.2.11. Trình đô ̣ hiêṇ taị củ a máy CNC 11 CHƯƠNG III : KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH 12 3.1. Cổng nối tiếp (serial Port hay COM port) 12
11. 3.1.1.Ưu điểm: 12 3.1.2.Nhược điểm: 12 3.2. Giao tiếp qua Slot Card. 12 3.3. Cổng song song (LPT port hay parallel port) 13 CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC 16 4.1. CHỌN CƠ CẤU DẪN ĐỘNG. 16 4.1.1. Động cơ dẫn động các trục tọa độ : 16 4.1.1.1. Động cơ bước (stepping motor ) 16 4.1.1.2. Động cơ một chiều (DC motor) 17 4.1.1.3. Động cơ SERVO: 17 4.1.1.4. Kết luận : 17 4.1.2. Giới thiệu về động cơ bước : 17 4.1.2.1. Giới thiệu chung: 17 4.1.2.2. Phân loại cấu tạo và nguyên lí hoạt động 18 4.1.2.2.1.Động cơ biến trở từ .19 4.1.2.2.2. Động cơ bước đơn cực 21 4.1.2.2.4. Các thông số chủ yếu của động cơ bước 22 4.1.2.3. Tính và chọn công suất động cơ điện. 23 4.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DI CHUYỂN CỦA CÁC TRỤC 23 4.2.1. Phương án phôi cố định 23 4.2.2. Phương án phôi di chuyển trên trục Y, dụng cụ gia công di chuyển theo trục X 24 4.2.3. Kết luận: 24 4.3. LỰA CHỌN CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG 24 4.3.1. Vít me đai ốc 24 4.3.1.1. Vít me đai ốc thường 24 4.3.1.2. Vít me đai ốc bi. 24 4.3.1.3. Phương án dùng đai. 25 5.1. Các linh kiêṇ chính trong các board mac̣ h: 26 5.1.1. BTS7960 26 5.1.2. KIT Launchpad Tiva C 27 5.1.3. HCPL2631 (opto cách ly) 28 5.1.4. LM2576 29 CHƯƠNG VI: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 31 6.1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM MACH3 31 6.1.1. Giới thiệu 31
12. 6.2. HƯỚNG ĐẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MACH3 MILL 31 6.2.1. Các yêu cầu của mach3 31 6.2.2. Giao diện và một số chức năng của mach3 31 6.2.2.1. Trang Program Run (Alt-1) 32 6.2.2.2. Trang MDI Alt2 (Manual Data Input) 35 6.2.2.3. Trang ToolPath (Alt4) 36 6.2.2.4. Trang Offset (Alt5) 37 6.2.2.5. Trang Setting (Alt6) 37 6.2.2.6. Trang Diagnostics (Alt7) 38 6.3. Cách sử dụng các Mode trong Mach3 38 6.3.1. Mode Jog 38 6.3.2. Mode Handle(MPG) 39 6.3.3. Tín hiệu truyền từ Mach3 ra cổng LPT 42 6.4. Cách chuyển đổi file Autocad sang G-code 44 6.4.1. Làm việc trong Autocad 44 6.4.2. Làm việc trong Mach 3 45 6.4.3. Code MACH3 MILL 47 CHƯƠNG VII : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 56 7.1. Kết qủa mô hình bộ điều khiển máy CNC 56 7.2. Kết quả giám sát và điều khiển trên máy tính 56 Chương VIII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 8.1. Kết luận 58 8.2. Hướng phát triển 58 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
13. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NC Numerical control CNC Computer Numerical Control EPP Enhanccd parallel port ECP Extended capapility port SPP Standard parallel port
14. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.3 Cấu tạo của trục chuyển động Hình 2.4 Máy hàn điểm Hình 2.5 Máy CNC kim loại Hình 2.6 Sản phẩm của máy CNC kim loại Hình 2.7 Máy CNC cắt Plasma Hình 2.8 Một số máy CNC hiện nay Hình 3.1 Đầu cắm port kết nối với driver điều khiển Hình 3.2 Số chân cổng máy in Hình 4.1 Sơ đồ đấu dây và mặt cắt ngang động cơ biến từ trở ba cuộn dây Hình 5.1 Mạch cầu H - BTS7960 Hình 5.2 KIT Launchpad Tiva C Hình 5.3 : Sơ đồ chân HCPL 2631 Hình 5.4 LM2576 Hình 5.5 Sơ đồ chân LM2576 Hình 6.1 Giao diện mach3 Hình 6.2 Trang màn hình Program Run Hình 6.3Nhóm điều khiển chương trình Hình 6.4 Đặt vị trí trục cần đến Hình 6.5 Khung điều chình tốc độ các trục Hình 6.6 Trang MDI Hình 6.7 Trang Tool Path Hình 6.8 Giao diện trang Offsets Hình 6.9 Giao diện trang Diagnostics Hình 6.10 Bảng điều khiển Mode Jog Hình 6.11 Hộp thoại cho phép thiết lập ứng các chân điều khiển LPT Hình 6.12 Cam Funtion Addon Hình 6.13 Giao diện chương trình Cut a Circular pocket Hình 6.14 Tiến hành chạy chương trình từ Circular pocket Hình 6.15 Sơ đồ chân cổng máy in Hình 6.16 Bảng chân máy in Hình 6.17 Bảng chọn port máy in Hình 6.18 Bảng chọn đơn vị trục Hình 6.19 Giao diện thiết lập thông số các trục Hình 6.20 Bảng chuyển đổi đuôi file
15. Hình 6.21 Hộp thoại Import dxf trong Mach 3 Hình 6.22 Các thiết lập trong hộp thoại Hình 6.23 Hộp thoại thiết lập các lớp Hình 6.24 Hộp thoại thiết lập hệ số Hình 7.1 Mô hình sản phẩm Hình 7.2 Kết quả giám sát trên máy tính
16. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1. Đăṭ vấ n đề Hòa nhịp cùng với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa của thế giới thì ngành tự động hóa và máy móc của nước ta có rất nhiều bước phát triển đáng kể. Việc nắm bắt, nghiên cứu và ứng dụng kịp thời các công nghệ kỹ thuật phát triển, cũng như các thiết bị, linh kiện mới là một việc quan trọng góp phần đưa đất nước ta bắt kịp với tiến độ phát triển với một số nước trên thế giới. Trong xu thế các ngành cơ điện và tự động hóa ngày càng liên quan chặt chẽ với nhau đã tạo ra bước tiến lớn khi phối hợp các công ghệ sẵn có để tạo ra nhiều loại máy móc phù hợp trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Do đó nhóm đã chọn đề tài “Thiết Kế Bộ Điều Khiển Máy CNC Mini 2 trục” sử dụng ARM COTEX M4để điều khiển.Nhằm hiểu rõ hơn về các hệ thống cũng như cách thức hoạt động của các ứng dụng tương đương trong công nghiệp. NC = Numerical control CNC ( Computer Numerical Control ) là một dạng máy NC điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính , mà trong đó các bộ phận tự động được lập tình để hoạt động theo các sự kiện tiếp nối nhau với tốc độ được xác định trước để có thể tạo ra được mẫu vật với hình dạng và kích thuốc yêu cầu. 1.2. Muc̣ tiêu đề tài Dựa vào các kiến thức đã học, các kiến thức liên quan và các yêu cầu từ thực tếnhóm đã quyết định tiến hành thực hiện đề tài. Một phần để cũng cố lại kiến thức đã học, mặt khác có thể thiết kế được một hệ thống thực tế hoàn chỉnh để kiểm chứng các kiến thức đã học. Mục tiêu của đề tài là thiết kế, điều khiển, giám sát đầu công tác qua hai trục vitme điều khiển bởi hai động cơ bước. Hệ thống đảm bảo hoạt động với độ chính xác cao, sai số nhỏ và ổn định lâu dài. Toàn bộ các thông số của hệ thống có thể đặt và giám sát từ xa. Mục tiêu cụ thể được đặt ra như sau: Thiết kế được mô hình phần cứng dựa trên các thiết bị đã có. Xây dựng được thuật toán và viết chương trình điều khiển ARM COTEX M4. Giám sát hệ thống hoạt động thông qua màn hình máy tính qua ứng dụng Mach3. 1
17. 1.3. Giớ i haṇ đề tài Trong đề tài này , nhóm chỉ thiết kế mô hình máy CNC mini , sử duṇ g các thiết bi ̣đơn giản có sẵn ngoài thị trường. Đề tài điều khiển chính xác các vi ̣trí đa ̃ choṇ . Mô hình cơ khí còn nhiều haṇ chế về đô ̣chính xác. 1.4. Phương phá p nghiên cứ u Trong suốt thời gian làm đề tài, nhóm đã trải qua các giai đoạn đi từ đơn giản đến phức tạp. Phương pháp nghiên cứu của nhóm như sau: Tìm hiểu chung về đề tài nghiên cứu. Tra tài liệu, dịch thuật tài liệu để hiểu. Khảo sát phần cứng hệ thống, từ đó đi tới phân tích, tổng hợp các vấn đề của hệ thống với yêu cầu đặt ra. Mô phỏng trên máy tính và thử nghiệm hoạt động của hệ thống nhiều lần. Đánh giá kết quả đạt được dựa trên kết quả thực tế. 1.5. Ý nghiã khoa hoc̣ và thưc̣ tiêñ củ a đề tài Việc hoàn thành đề tài mang lại rất nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn, đó là: Ứng dụng điều khiển các hệ thống công nghiệp hiện nay bằng CNC với độ chính xác và ổn định cao. Phát triển mô hình và đưa vào ứng dụng cho các hệ thống trong công nghiệp có sử dụng hệ thống tương đương. 2
18. Chương II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Giới Thiệu Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ - những chủ nhân tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề. Sự phát triển nhanh chóng của cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện – điện tử nói riêng làm cho bộ mặt xã hội đất nước biến đổi từng ngày. Điều khiển Tự Động là một trong những ngành mới, đang có đà phát triển một cách tích cực trong nền công nghiệp nước nhà, chính vì vậy chúng em những kỹ sư tương lai của đất nước đang nghiên cứu trên ghế nhà trường, đều ý thức một cách rõ ràng về Điều Khiển Tự Động. Để có thể hiểu sâu hơn về chuyên ngành cũng như kiến thức thực tế nhóm tác giả đã đăng ký làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục”, đây là một đề tài rất hay là một ví dụ điển hình tổng hợp các kiến thức về kỹ thuật điều khiển và cơ khí. Lịch sử hình thành 1808 - Toseph và M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các máy dệt (bìa đục lỗ là vật mang tin).1808 – Phiếu đuc̣ lỗ trên lá kim loaị đươc̣ dù ng để điều khiển tư ̣ đôṇ g máy thiêu. 1938 – Claude Shannon bảo vệ luân án tiến sỹ ở Viện công nghệ MÍT (Mỹ) với- nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân. 1946 – tiến sỹ John W,Mauchly đã cung cấp máy tính số diên tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ. 1954 – Bendix mua bản quyền của Pasons và chế tạo ra bộ điều khiển NC hoàn chỉnh đầu tiên có sử dựng các bóng điên tử. 1954 – Phát triển ngôn ngữ biểu trưng dược gọi là ngôn ngữ lập trình tư động APT. 1957 – Không quân Mỹ đã trang bị những máy NC đầu tiên ở xưởng. 1960 – Kỹ thuật bán dẫn thay thế cho hệ thống điều khiển xung rơle, đèn điện tử. 1965 – Giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer). 1980s – Điều khiển số phân phối đươc̣ đưa vào sử duṇ g 3
19. Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dưạ trên công trình của môṭ ngườ i có tên là John Parsons. Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dù ng phiếu đuc̣ lỗ để ghi các dữ liêụ về vi ̣trí toạ đô ̣ để điều khiển máy công cu ̣ . Máy đươc̣ điều khiển để chuyển đôṇ g trên từ ng toạ đô ̣ , nhờ đó taọ ra đươc̣ bề măṭ cần thiết củ a cánh bay. Năm 1948 J.Parsons giớ i thiêụ hiểu biết củ a mình cho không lưc̣ hoa kỳ. Cơ quan này sau đó đã tài trợ một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thì nghiêṃ Servomechanismcủ a trườ ng đaị hoc̣ ky ̃ thuâṭ Massachusetts (MIT). Công trình đầu tiên taị MIT là phát triển môṭ mấu máy phay NC bằng cách điều khiển chuyển đôṇ g đầu dao của 3 truc̣ toạ đô.̣ Mấu máy NC đầu tiên đươc̣ triển lãm vào năm 1952. Từ 1953 khả năng máy NC đã đươc̣ chứ ng minh. Môṭ thờ i gian ngắn sau , các nhà chế taọ bắt đầu chế taọ máy NC để bán , và các nhà máy công nghiêp̣ , đăc̣ biêṭ là các nhà máy chế taọ máy bay để dù ng máy NC để chế taọ các thiết bi ̣cần thiết củ a ho.̣ Hoa kỳ tiếp tuc̣ cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tuc̣ tài trơ ̣ cho MIT nghiên cứ u ngôn ngữ lâp̣ trình để điều khiển máy NC. Kết quả củ a viêc̣ này là sư ̣ ra đờ i củ a ngôn ngữ APT : Automatically Programmed Tools vào năm 1959. Muc̣ tiêu củ a viêc̣ nghiên cứ u APT là đảm bảo môṭ phương tiêṇ để ngườ i lâp̣ trình gia công có thể nhâp̣ các câu lêṇ h vào máy NC . Măc̣ dù APT là ngôn ngữ bi ̣chỉ trích là thứ ngôn ngữ quá đồ sô ̣ đối vớ i nhiều máy tính , nó vẫn là công cu ̣ chính yếu và vẫn đươc̣ dù ng rôṇ g rãi trong công nghiêp̣ ngày nay và nhiều ngôn ngữ lâp̣ trình mớ i là dưạ trên APT. So sá nh cấ u trú c má y công cu ̣ thông thườ ng và má y CNC Máy CNC đươc̣ thiết kế cơ bản giống như máy công cu ̣ vaṇ năng . Sư ̣ khác nhau thâṭ sư ̣ là ở chỗ các bô ̣ phâṇ liên quan đến tiến trình gia công đươc̣ điều khiển bới máy tính. Các chuyển đôṇ g của các bô ̣ phâṇ máy công cu ̣ CNC đươc̣ xác điṇ h bởi môṭ hê ̣truc̣ toạ đô.̣ Mỗi chuyển đôṇ g của các bô ̣ phâṇ máy có môṭ hê ̣thống đo riêng để tính toán các vi ̣trí tương ứ ng và phản hồi thông tin này về hê ̣điều khiển. 2.1.1. Ứng dụng Tùy theo từng lĩnh vực và mục đích sử dụng mà mô hình cũng như nguyên lý hoạt động của hệ thống có thể áp dụng trong các hệ thống máy móc khác như các loại máy cắt, khắc lazer, khoan . 4
20. 2.1.2. Ưu điểm hệ thống Có thể tiết kiệm tối đa thời gian nhờ vào việc di chuyển bằng con đường ngắn nhất tới nơi đã chọn. Làm việc với độ chính xác cao. Người giám sát có thể tự do chọn vị trí mong muốn. Ít phải dừng máy để kiểm tra kỹ thuật. Dễ điều khiển thông qua màn hình máy tính. 2.1.3. Nhược điểm hệ thống Giá thành sản xuất và sửa chữa cao. Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn. 2.2. Cấu tạo,nguyên lý làm việc của hệ thống và một số ứng dụng 2.2.1. Cá c thành phần cơ bả n củ a hê ̣thố ng NC Hình 2.1 Thành phần cơ bản của hệ thống NC Các phương pháp lâp̣ trình : 2.2.2. Điều khiển bằng bằng tay 5
21. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] sn754410 [4] [5] [6] chieu-dc-dong-co-servo-va-dong-co-buoc.html [7] 00822A.PDF MICROCHIP AN822 [8] Và một số tài liệu khác tra từ Google.com 61
22. S K L 0 0 2 1 5 4