BỘ GIÁ O DỤC VÀ ĐÀ O TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀ NH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾ T KẾ CHẾ TẠO MÁY GIA CÔNG GỖ CNC

Họ và tên sinh viên: TRẦN THANH BÀO ĐỆ
NGUYỄN DANH THỦY
Ngành: ĐIỀ U KHIỂ N TỰ ĐỘNG
Niên khoá : 2009-2013

Tháng 06/2013


THIẾ T KẾ CHẾ TẠO MÁY GIA CÔNG GỖ CNC

Tác giả

TRẦN THANH BÀO ĐỆ
NGUYỄN DANH THỦY

Khoá luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu
cấ p bằ ng Kỹ sư ngà nh
Điề u Khiể n Tự Đô ̣ng

Giáo viên hướng dẫn:
Ths. Bùi Chấn Thạnh

Tháng 06 năm 2013
i

LỜI CẢM TẠ
Chúng con xin cúi đầu cảm tạ ơn sinh thành dưỡng dục của Ba Mẹ để con có
được ngày hôm nay.
Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giá m Hiê ̣u , Ban chủ nhiê ̣m khoa Cơ
Khí – Công Nghê ̣ Trường Đa ̣i Ho ̣c Nông Lâm Tp .HCM và đặc biệt, em xin cảm
ơn các Thầy trong bộ môn Điều Khiển Tự Động đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức lý
thuyết, kỹ năng làm thực tiễn, cho em trong suốt 4 năm em theo học tại trường
Xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Chấn Thạnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ
và tạo tâm lý thoải mái nhất cho em để em có thể hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Bạn trong suốt 4 năm qua đã theo từng
bước chân của sinh viên chúng em hướng dẫn, nhắc nhở, bảo ban chúng em để có
thể hoàn thành khóa học thật tốt. Trở thành những kỹ sư có năng lực và trình độ.
Cuối cùng mình xin cảm ơn các bạn lớp DH08TD, DH09TD và mọi người
xung quanh đã luôn ở bên quan tâm động viên mình để mình hoàn thành đề tài
một cách tốt nhất.

TP.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Trần Thanh Bào Đê
Nguyễn Danh Thủy

ii


TÓM TẮT

Đồ gỗ mỹ nghệ từ lâu đã mang lại lợi ích kinh tế rất lớn cho người sản xuất
nhưng vẫn chủ yếu là do con người trạm, khắc thủ công nên năng suất không cao và

độ trùng khớp khi cần làm nhiều sản phẩm giống nhau với mục đích sản xuất hàng
loạt không được đáp ứng một cách tối ưu bên cạnh đó để kiếm được người thợ có tay
nghề làm thật sự rất khó.
Bên cạnh đó, từ khi hãng ArtSoft cho ra phần mềm Mach3, các máy tự động
CNC ra đời và nở rộ vì khả năng điều khiển linh hoạt cùng cách sử dụng phần mềm
không quá khó đối với người lao động phổ thông.
Từ những yếu tô trên nên việc cho ra đời một loại máy gia công gỗ bằng công nghệ
CNC đã không còn là giấc mơ hay quá xa vời với dân kỹ thuật, vì vậy chúng em đi
đến chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo máy khắc gỗ CNC ” nhằm phát huy những thuận
lợi sẵn có và khắc phục những khó khăn bất cập trong lĩnh vực gỗ mỹ nghệ. Máy
được thiết kế và chế tạo tại công ty Lê Thôi, phường Linh Đông, quận Thủ Đức với
trình tự thiết kế:
¾

Thiết kế chế tạo phần khung cơ khí

¾

Tìm hiểu cách sử dụng và điều khiển Driver AC servo

¾

Nghiên cứu phần mềm Mach3

¾

Tìm hiểu và hiệu chỉnh biến tần YASKAWA

Kết quả: Chế tạo thành công máy khắc gỗ CNC điều khiển băng máy tính


Giáo viên hướng dẫn
Thạc sỹ: Bùi Chấn Thạnh

Sinh viên thực hiện
Trần Thanh Bào Đệ - Nguyễn Danh Thủy

iii


MỤC LỤC

Trang tựa.................................................................................................................... i
Lời cảm tạ ................................................................................................................. ii
Tóm tắt..................................................................................................................... iii
Mục lục .................................................................................................................... iv
Danh sách các hình ................................................................................................. vii
Danh sách các bảng ................................................................................................. ix
Chương 1: Mở đầu ................................................................................................. 1
1.1.

Đặt vấn đề.................................................................................................. 1

1.2.

Tầm quan trọng của đề tài ......................................................................... 1

1.3.

Mục tiêu đề tài ........................................................................................... 2


1.3.1. Mục đích chung ..................................................................................... 2
1.3.2. Mục đích cụ thể ..................................................................................... 2
1.4.

Giới hạn đề tài ........................................................................................... 2

Chương 2: Tổng quan ............................................................................................ 4
2.1.

Tổng quan về CNC.................................................................................... 4

2.2.

Một số loại máy CNC ............................................................................... 5

2.3.

Các bộ phận trên máy CNC ...................................................................... 6

2.3.1. Động cơ AC 3 pha................................................................................. 6
2.3.2. Động cơ AC Servo ................................................................................ 7
2.3.3. Bộ truyền Visme bi ............................................................................. 10
2.3.4. Thanh trượt bi ..................................................................................... 10
2.3.5. Công tắc hành trình ............................................................................. 11
2.4.

Driver AC Servo ..................................................................................... 12

2.4.2. Động cơ MSM 022P1A ...................................................................... 17
2.5.


Tìm hiểu phần mềm Mach3 .................................................................... 23
iv


2.5.1. Giới thiệu ............................................................................................ 23
2.5.2. Giao diện người dùng.......................................................................... 24
2.5.3. Tín hiệu điều khiển ............................................................................. 25
2.6.

Mạch Convert tín hiệu điều khiển ........................................................... 27

2.7.

Cổng giao tiếp LPT ................................................................................. 28

2.8.

Tìm hiểu về biến tần Yaskawa VS-606V7.............................................. 31

2.8.1. Định nghĩa biến tần ............................................................................. 31
2.8.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................. 31
2.8.3. Biến tần Yaskawa VS-606V7 ............................................................. 31
2.9.

Tìm hiểu về mạch kết nối BREAKOUT BOARD .................................. 32

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................ 34
3.1.


Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài .................................................... 34

3.1.1. Địa điểm thực hiện .............................................................................. 34
3.1.2. Thời gian thực hiện đề tài ................................................................... 34
3.2.

Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 34

3.2.1. Chọn phương pháp thiết kế ................................................................. 34
3.2.2. Chọn phương pháp thiết kế phần cơ khí ............................................. 35
3.2.3. Chọn phương pháp thiết kế phần điện điều khiển .............................. 35
3.3.

Phương tiện thực hiện ............................................................................. 36

Chương 4: Kết quả và thảo luận ......................................................................... 37
4.1.

Tham khảo mô hình máy CNC ............................................................... 37

4.2.

Mô hình máy khắc gỗ CNC .................................................................... 38

4.3.

Bộ phận cơ khí ........................................................................................ 40

4.4.


Phần điện ................................................................................................. 43

4.3.1. Cài đặt biến tần ................................................................................... 43
4.3.2. Cài đặt Driver ...................................................................................... 47
4.3.3. Thiết kế mạch Convert ........................................................................ 51
4.4.

Phần điều khiển ....................................................................................... 52

4.4.1. Kết nối mạch Breakout board với các thiết bị điều khiển................... 52
v


4.4.2. Cài đặt Mach3 ..................................................................................... 53
4.5.

Kiểm tra – chạy thử ................................................................................. 58

4.5.1. Kiểm tra máy ....................................................................................... 58
4.5.2. Chạy thử .............................................................................................. 58
4.6.

Khảo nghiệm ........................................................................................... 59

4.6.1. Mục đích khảo nghiệm........................................................................ 59
4.6.2. Phương pháp bố trí khảo nghiệm ........................................................ 59
4.7.

Kết quả .................................................................................................... 59


4.8.

Thảo luận ................................................................................................. 60

Chương 5 Kết luận và đề nghị ............................................................................. 61
5.1.

Kết luận ................................................................................................... 61

5.2.

Đề nghị .................................................................................................... 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 63
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 64

vi


DANH SÁ CH CÁ C HÌNH

Hình 2.1: Máy phay Equiptop EMV-600 ............................................................ 5
Hình 2.2: Máy tiện KDCL-15 .............................................................................. 5
Hình 2.3: Máy điêu khắc 3D KingCutx25Z. ........................................................ 3
Hình 2.4: Cấu tạo động cơ không đồng bộ AC 3 pha .......................................... 7
Hình 2.5: Động cơ AC Servo ............................................................................... 7
Hình 2.6: Cấu tạo động cơ AC Servo ................................................................... 8
Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động Encoder .............................................................. 9
Hình 2.8: Đĩa Encoder .......................................................................................... 9
Hình 2.9: Giản đồ xung 3 pha Encoder ................................................................ 9

Hình 2.10: Bộ truyền visme và cấu tạo .............................................................. 10
Hình 2.11: Thanh trượt bi................................................................................... 10
Hình 2.12: Một số loại công tắc hành trình ........................................................ 11
Hình 2.13: Minh họa công tắc hành trình trong máy CNC ................................ 12
Hình 2.14: Đầu dây cáp của động cơ ................................................................. 13
Hình 2.15: Kết nối dây cho động cơ .................................................................. 14
Hình 2.16: Sơ đồ chân trong đầu cáp kết nối ..................................................... 15
Hình 2.17: sơ đồ kết nối chân............................................................................. 16
Hình 2.18: Bảng giải thích chân trong cáp kết nối ............................................. 16
Hình 2.19: Bảng xung điều khiển chiều quay .................................................... 17
Hình 2.20: Cáp kết nối Motor ............................................................................ 18
Hình 2.21: Kết nối cáp cho động cơ................................................................... 19
Hình 2.22: Sơ đồ đấu dây trong cáp ................................................................... 20
Hình 2.23: Sơ đồ kết nối điều khiển hướng, tốc độ ........................................... 21
Hình 2.24: Sơ đồ điện cấp xung điều khiển hướng, tốc độ ................................ 22
Hình 2.25: Xung điều khiển chiều quay............................................................. 22
Hình 2.26: Điều cần thiết để Mach3 ra đời ........................................................ 23
vii


Hình 2.27: Giao diện Mach3 .............................................................................. 24
Hình 2.28: Bảng cài đặt trục X ........................................................................... 26
Hình 2.29: Xung LowActive .............................................................................. 26
Hình 2.30: Xung HighActive ............................................................................. 26
Hình 2.31: Tổng hợp xung điều khiển ............................................................... 27
Hình 2.32: Mô phỏng nguyên lý điều khiển ...................................................... 28
Hình 2.33: Cổng LPT ......................................................................................... 29
Hình 2.34: Sơ đồ khối biến tần và các dạng điện áp .......................................... 31
Hình 2.35: Mạch Breakout board ....................................................................... 33
Hình 3.1: Các bước nghiên cứu và thiết kế ........................................................ 35

Hình 4.1: Máy khắc gỗ CNC JK-Y1200. ........................................................... 37
Hình 4.2: Máy khắc gỗ Đài Loan ....................................................................... 38
Hình 4.3: Mô hình máy ...................................................................................... 39
Hình 4.4: Lưu đồ hoạt động máy CNC .............................................................. 40
Hình 4.5: Sơ đồ kết nối phần cơ khí ................................................................... 42
Hình 4.6: Đấu dây điều khiển chiều quay .......................................................... 43
Hình 4.7: Đấu dây điều khiển tốc độ.................................................................. 44
Hình 4.8: SET giá trị dùng điện áp tham chiếu .................................................. 45
Hình 4.9: Đấu dây sử dụng điện áp tham chiếu ................................................. 45
Hình 4.10: Đặc tuyến V/f ................................................................................... 46
Hình 4.11: Set loại động cơ cho Driver ............................................................. 48
Hình 4.12: Thao tác cài đặt điều khiển hướng ................................................... 49
Hình 4.13: Cài đặt điều khiển tốc độ.................................................................. 50
Hình 4.14: Capture mạch Convert...................................................................... 51
Hình 4.15: Giới hạn cho các trục ....................................................................... 52
Hình 4.16: Sơ đồ kết nối Breakout board ........................................................... 53
Hình 4.17: Cài đặt đơn vị ................................................................................... 54
Hình 4.18: Cửa sổ ports and pins ....................................................................... 54
Hình 4.19: Bảng điều khiển động cơ.................................................................. 56
viii


DANH SÁ CH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số máy EMV-600 ..................................................................... 5
Bảng 2.2: Thông số máy KDCL-15 ..................................................................... 5
Bảng 2.3: Thông số máy Kingcutx25Z ................................................................ 6
Bảng 2.5: Ý nghĩa các chân trong cổng LPT ..................................................... 30
Bảng 4.1: Cài đặt cho đặc tuyến V/f .................................................................. 47


ix


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1.

Đặt vấn đề

Trong xu hướng phát triển ngành thủ công mỹ nghệ hiện nay thì đồ gỗ thủ công
mỹ nghệ là sản phẩm mang lại giá trị kinh tế cao và là nguồn thu nhập tốt cho
người làm nghề này, nhưng để làm được các sản phẩm đẹp mang lại giá trị kinh tế
cao thì đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao mới làm được những sản phẩm đó,
nhưng nếu như có đủ trình độ tay nghề thì một mặt hạn chế là năng suất làm ra sản
phẩm không cao, làm lãng phí thời gian và mất nhiều nhân công. Một số máy gia
công gỗ tự chế ra đời để gia công những chi tiết tròn xoay nhưng tính tự động hóa
trong đó dường như không có.
Máy CNC hiện nay có rất nhiều loại: phay, tiện, phay tiện kết hơp… do các nhà
sản xuất có tiếng sản xuất và nổi tiếng là máy của FANUC. Các máy của các hãng
nổi tiếng thì đi kèm theo board mạch do họ thiết kế nên ta không thể dùng để sử
dụng cho một máy bất kỳ nào khác và chủ yếu các loại máy móc đều phục vụ
trong ngành cơ khí chế tạo chi tiết còn trong ngành gỗ thì hầu như không có các
hãng chính thức sản xuất để đưa vào sử dụng mà chủ yếu là máy tự chế.
Vì nhu cầu chế tạo máy CNC lớn mà bị giới hạn về phần điều khiển nên hãng
ARTSOFT đã cho ra phần mềm để kết nối các Driver động cơ và điều khiển
chúng.
Từ những yếu tố nêu trên nên chúng em đi đến chọn đề tài Thiết kế chế tạo máy
gia công gỗ CNC để khắc phục những hạn chế của thực tại hiện nay từ những điều
kiện thuận tiện có sẵn.

1.2.

Tầm quan trọng của đề tài
Trong quá trình tìm hiểu đề tài và bắt tay vào chế tạo mạch điều khiển chúng em

đã phát hiện được những đặc điểm khác biệt giữa Driver công nghiệp và Driver tự
chế của động cơ AC Servo cũng như những đặc tính ưu và nhược của Mach3 để
1


tiết kiệm thời gian và công sức cũng như kinh phí chế tạo những chiếc máy khác
sau này và giúp có cái nhìn rộng hơn về ngành học cũng như ứng dụng trong thực
tiễn của ngành Tự động hóa ngày nay.
1.3.

Mục tiêu đề tài

1.3.1.

Mục đích chung
¾ Thiết kế, chế tạo bộ khung cơ khí cho máy phù hợp với yêu cầu sử dụng
¾ Tìm hiểu quá trình hoạt động, xuất xung điều khiển động cơ AC Servo của
Driver
¾ Tìm hiểu động cơ AC kết nối với biến tần YASKAWA VS-606V7.
¾ Tìm hiểu nguyên tắc xuất xung tín hiệu của phần mềm Mach3 trên máy tính
qua cổng song song LPT.
¾ Tìm hiểu mạch Breakout board trên thị trường.
¾ Tiến hành thiết kế mạch Convert tín hiệu xuất ra từ Driver và mạch
Breakout board kết nối giữa biến tần, Driver và Mach3 thông qua cổng LPT.


1.3.2.

Mục đích cụ thể

¾ Thiết kế máy trên phần mềm NX8.5 sau đó đưa ra chế tạo dựa trên bản vẽ.
¾ Khảo sát hoạt động nhận và xuất tín hiệu của Driver AC Servo để điều
khiển chiều, hướng của động cơ dựa trên Catolog của hãng.
¾ Dựa vào các thông số trên động cơ AC để hiệu chỉnh biến tần xuất tần số
phù hợp điều khiển tốc độ động cơ trục chính trên cơ sở tham khảo Catolog của
biến tần.
¾ Khảo sát chế động xung điều khiển của Mach3 xuất ra trên cổng LPT.
¾ Nghiên cứu mạch Breakout board và sơ đồ kết nối với các bộ phận khác
¾ Hiểu được cơ chế hoạt động của mạch giao tiếp và đi đến thiết kế mạch
Convert chuyển đổi tín hiệu điều khiển từ Mach3 sang Driver AC Servo.

1.4.

Giới hạn đề tài

2


Vì chưa có phần mềm hỗ trợ mạnh cho thiết kế các hoa văn phức tạp nên
máy chỉ làm việc tốt khi có vật mẫu sẵn sau đó Scan bắng máy Scan 3D và xuất
G-Code đổ vào máy.
Máy có khả năng gia công chi tiết lớn nhất là chiều dài 1007mm, đường kính
60mm và độ sâu khắc tối đa là 133mm.
Máy thực hiện phụ thuộc hoàn toàn vào máy tính vì kông có chế độ điều
khiển bằng tay.


3


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1.

Tổng quan về CNC
CNC là viết tắt của cụm từ Computer Numerical Control (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 lập lại) các chi tiết kim loại hay các vật liệu khác phức tạp,
bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn
EIA-274-D, thường gọi là G-CODE ( mã G ). CNC được phát triển cuối thập niên
1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT.
Bộ não của máy CNC là máy tính. Đây không phải là máy tính bình thường mà
là máy tính với công suất tính toán cực nhanh. Hệ điều hành mà nó sử dụng là
Fanuc, Mazak,… chứ không phải là Windows hay Mac như các máy tính
(computer) mà chúng ta thường dùng hàng ngày
Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc
phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con
người thực hiện được giảm thiểu.
Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời
gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các
sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện
khác.
Những ưu điểm nổi bật của máy CNC so với máy thông thường khi sản xuất
loại vừa và nhỏ:

9

Gia công được những chi tiết phức tạp, độ chính xác gia công ổn định.

9

Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao, giảm thời gian

phụ và tăng được thời gian sản xuất.
9

Tính linh hoạt và quy hoạch thời gian sản xuất cao.
4


9

Chi phí kiểm tra và chi phí cho phế phẩm giảm

9

Hiệu suất cao và tăng năng lực sản xuất

9

Do có khả năng tự động hóa cao nên rất thích hợp trên các dây chuyền sản

xuất linh hoạt.
2.2.


Một số loại máy CNC
Hành trình trục X

610 mm

Hành trình trục Y

460 mm

Hành trình trục Z

480 mm

Trọng lượng máy

4000kg

Công suất

15KVA

Tốc độ cắt tối đa

10000 mm/phút

Xuất sứ

Đài Loan

Hình 2.1: Máy phay Equiptop EMV-600

của hãng Equiptop dùng hệ điều hành FANUC
Bảng 2.1: thông số máy EMV-600

Hành trình trục X/Z
Bước dịch chuyển nhỏ
nhất
Kích thước tổng thể
(DxRxC)
Trọng lượng máy
Tốc độ trục chính

150/320
mm
0.001 mm
2700x1460x
1680 mm
3600kg
6000
mm/phút

Bảng 2.2: Thông số máy KDCL-15

Hình 2.2: Máy tiện KDCL-15

5


Máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản
phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng
hơn.

Bộ điều khiển FANUC có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng
với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ an toàn đáng tin cậy.

Hành trình trục
X/Y
Hành trình trục Z

1200/2500
mm
110 mm

Diện tích bề mặt
Tốc độ cắt max

1320x3925
mm
6m/phút

Độ sắc nét

0.005 mm

Tốc độ trục chính 6000
mm/phút
Hình 2.3: Máy điêu khắc 3D KingCutx25Z.

Bảng 2.3: Thông số máy Kingcutx25Z

Tốc độ điêu khắc nhanh, tốc độ cao nhất có thể đạt 6m/phút, thể hiện ưu thế
tuyệt đối trong việc điêu khắc phù điêu 3 chiều. Độ sắc nét của đường điêu khắc

cao, có thể điêu khắc đến 1 vòng tròn có đường kính 1mm mà không bị biến hình.
Kiểu dáng toàn bộ thân máy đúc liền chắc chắn, mạnh mẽ, có thể điều chỉnh chân.
Các bộ phận trên máy CNC

2.3.
2.3.1.

Động cơ AC 3 pha

Cấu tạo động cơ 3 pha không đồng bộ

6


Hình 2.4: Cấu tạo động cơ không đồng bộ AC 3 pha
Có 2 cách đấu dây cấp nguồn cho động cơ đó là đấu sao hoặc tam giác, tùy
theo tốc độ và moment của động cơ mà ta có cách đấu cho phù hợp
Động cơ AC 3 pha là loại động cơ không đồng bộ, không có chổi than chạy
bằng dòng điện 3 pha nếu muốn đổi chiều thì thực hiện đổi pha của 2 trong 3
pha , là động cơ không có khả năng điều khiển nên ta dùng nó là làm trục chính
gắn dao.
2.3.2.

Động cơ AC Servo
Là động cơ AC nhưng không phải là AC thường mà nó có khả năng điều

khiển được góc quay, tốc độ quay, chiều quay và hướng quay thông qua Driver
điều khiển.

Hình 2.5: Động cơ AC Servo

7


¾ Cấu tạo:

Hình 2.6: Cấu tạo động cơ AC Servo
Cơ bản động cơ AC Servo có cấu tạo giống AC thường nhưng có thêm phần
encoder để phản hồi về bộ điều khiển tín hiệu của chiều của động cơ khi đang
quay. Một đặc điểm nữa của động coe AC Servo là loại động cơ nào thì đi kèm
với Driver điều khiển động cơ đó, nếu lấy động cơ này, Driver kia để kết nối
với nhau thì có thể làm hỏng 1 trong 2 do chập mạch hay quá áp.
Một đông cơ AC Servo bao gồm:
x

Roto

x

Stato

x

Encoder
Encoder sử dụng trong động cơ là Incremental Encoder là loại có 3 pha: A,

B, Z.

8



Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động Encoder

Pha A và B đặt lệch nhau 1 góc 900
điện để xác định chiều quay, pha Z dùng
để xác định số vòng quay của động cơ (
nếu không có pha Z thì có thể xác định
bằng cách đếm số xung mà pha A hoặc B
phát ra, thường thì có in trên than
Encoder
Hình 2.8: Đĩa Encoder

Hình 2.9: Giản đồ xung 3 pha Encoder
Vì tính chính xác cao nên động cơ AC Servo được sử dụng làm trục tọa độ
X, Z và trục thứ 4.

9


Bộ truyền Visme bi

2.3.3.

Hình 2.10: Bộ truyền visme và cấu tạo
Là bộ phần không thể thiếu trong máy CNC, nó có nhiệm vụ truyền chuyển
động chính xác từ động cơ Servo đến dao thực hiện quá trình gia công.
Bộ truyền visme bi có mặt tiếp xúc là điểm vì vậy visme bi có ma sát nhỏ và
hoạt động êm nên được dùng trong máy có độ chính xác cao như CNC.
™ Ưu điểm của vitme bi
x


Mất mát do ma sát nhỏ,hiệu suất của bộ truyền lớn gần 0,9

x

Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào

tốc độ.
x

Có thể loại trừ khe hở và sức căng ban đầu nên đảm bảo độ cứng vững dọc

trục cao
x
2.3.4.

Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài.
Thanh trượt bi

Hình 2.11: Thanh trượt bi
10


Đi kèm không thể thiếu của visme bi trong máy CNC là thanh trượt bi, nó đi
kèm với trục visme để tạo thành cụm dẫn hướng và làm giá đỡ cho thanh visme
khi gắn tải lên bánh vit không bị cong trục vít.
Hai bên của con trượt được gắn hai vòng bi, khi trượt trên thanh thì vòng bi
dịch chuyển theo. Chúng được dùng phổ biến để gắn lên bàn máy CNC, các
dịch chuyển tịnh tiến
có độ chính xác cao vì không có độ rơ lắc và không bị trượt tự do khi không có
lực tác dụng

2.3.5.

Công tắc hành trình
Như tên gọi, công tắc hành trình được dùng trong các hành trình của các

máy hay trong cuộc sống dùng để cấp tín hiệu đóng hay mở điện tùy theo mục
đích sử dụng.
Công tắc hành trình có nhiều kiểu và nhiều chủng loại do nhiều hãng sản
xuất.

Hình 2.12: Một số loại công tắc hành trình
Trong máy của đề tài nó dùng với mục đích làm giới hạn dịch chuyển của 2
trục X và Z, bàn dao chạy chạm vào công tắc hành trình thì sẽ đưa tín hiệu ngắt

11


động cơ không cho động cơ quay phá vỡ phần cơ khí, công tắc hành trình được
minh họa bằng hình dưới đây.

Hình 2.13: Minh họa công tắc hành trình trong máy CNC
Ngoài ra chúng được sử dụng trong các hệ thống tự động được điều khiển
bởi PLC hoặc vi điều khiển để định ra các tín hiệu đóng ngắt cho hệ thống, đặc
biệt hay được sử dụng với các xilanh hoặc những vật có hành trình chuyển động
tịnh tiến hoặc quay.
2.4.

Driver AC Servo
Là thiết bị để ta điều khiển động cơ AC Servo về chiều, tốc độ, giám sát bằng


Encoder
Động cơ dùng trong máy CNC là động cơ servo nên ta cần tìm hiểu phương
thức điều khiển, các kiểu tín hiệu in/out của của driver xem xét xem chúng có
tương đồng với phần mềm điều khiển hay không để ta tiến hành làm phần điện
điều khiển cho máy.
Động cơ HA-FE43G, HAFE63B
Là 2 động cơ cùng sử dụng driver MRJ của hãng MISUBISHI nên chúng có
cấu hình giống nhau.

12


A. Motor

Hình 2.14: Đầu dây cáp của động cơ
Có 2 đầu nối cáp:
1: Cáp cấp nguồn
2: Cáp encoder
Về phần kết nối của động cơ gồm 2 phần chình đó là kết nối nguồn cho
động cơ làm việc và kết nối dây encoder để thực hiện quá trình giám sát và điều
khiển tốc độ cũng như chiều quay của động cơ.

13


Hình 2.15: Kết nối dây cho động cơ
Một điều hết sức chú ý không được đấu dây của động cơ sang trực tiếp dây
nguồn điện 3 pha mà phải đấu nguồn 3 pha vào Terminal driver ở ô có chữ R, S,
T và đấu dây động cở ở ô có chữ U, V, W.


14


B. Driver
Là “bộ não” của động cơ, vì đây là phần điều khiển động cơ theo ý muốn
của ta, mỗi driver chỉ tương thích cho 1 loại đông cơ, không thể lấy driver này
điều khiển động cơ kia vì sẽ làm nguy hiểm đến cả 2.
a) Xác định chân điều khiển:
Phần tín hiệu điều khiển cho máy hoạt động gồm có điều khiển tốc độ, điều
khiển hướng, ngoài ra còn nhiều chức năng khác như Enable driver, dừng khẩn
cấp, Reset… tất cả các chức năng này được đưa ra từ cổng kết nối và thứ tự
chân đều được nêu trong catalog.

Hình 2.16: Sơ đồ chân trong đầu cáp kết nối
b) Sơ đồ kết nối và xung điều khiển
Sau khi năm được sơ đồ chân bên trong ta tìm những chân mình cần và kiểu
kết nối theo nhà sản xuất hướng dẫn:
Theo hình dưới ta thấy những chân mình cần nó ở số:

15