ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH
BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN CHO
MÁY CNC 3 TRỤC (1200MM X 1000MM) BỐN ĐẦU PHAY

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CĐT
MÃ NGÀNH: 7510203

Giảng viên hướng dẫn

: Nguyễn Thành Trung

Sinh viên thực hiện

: Vũ Thành Đạt

MSV

: 1651080729

Lớp

: K61_CĐT

Khoá học:

2016 – 2020

Hà Nội, 2020


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN THƯỜNG SỬ DỤNG
TRONG MÁY CNC (1200X1000MM) BỐN ĐẦU PHAY. .......................................1
1.1 Giới thiệu bộ điều khiển. ........................................................................................... 3
1.1.1 Giới thiệu MACH 3 USB CNC. .............................................................................3
1.1.2 Mạch điều khiển NC studio. ...................................................................................4
1.1.3 Bộ điều khiển DDCSV. ..........................................................................................5
1.2 Động cơ bước và thiết bị điều khiển động cơ bước. ................................................. 6
1.2.1 Động cơ bước. ........................................................................................................6
1.2.2 Thiết bị điều khiển động cơ bước. ..........................................................................7
1.3 Động cơ chính và thiết bị điều khiển động cơ chính (spindle). ................................ 9
1.3.1 Động cơ chính. .......................................................................................................9
1.3.2 Thiết bị điều khiển động cơ chính (spindle). ........................................................10
Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN CHO MÁY CNC 3 TRỤC
(1200X1000MM) BỐN ĐẦU PHAY. .........................................................................11
2.1 Thiết kế sơ đồ điều khiển cho tủ điện điều khiển máy CNC 3 trục (1200x1000mm)
bốn đầu phay.................................................................................................................. 11
2.1.1 Thiết kế sơ đồ tủ điều khiển trên AutoCAD.........................................................12
2.1.2 Hướng dẫn đấu nối. ..............................................................................................12
2.2 Thiết kế và chế tạo tủ điều khiển cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu
phay. ..............................................................................................................................22
2.2.1 Thiết kế tủ điều khiển trên inventor cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn
đầu phay. ........................................................................................................................22
2.2.2 Chế tạo tủ điều khiển cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay. .....23
2.3 Thiết kế và chế tạo tủ động lực cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu
phay. ..............................................................................................................................26



2.3.1 Thiết kế tủ động lực cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay. ........26
2.3.2 Chế tạo tủ động lực cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay. .........27
Chương 3: VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM. .................................................................28
3.1 Tiến trình vận hành. ..............................................................................................28
3.1.1 Cài đặt thông số mạnh điều khiển. .......................................................................28
3.1.2 Kiểm tra hệ thống. ................................................................................................35
3.2 Kết quả..................................................................................................................... 35
3.2.1 Kết quả vận hành thử nhiệm. ................................................................................35
3.2.2 Kết quả đạt được. ..................................................................................................37
KẾT LUẬN ...................................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Hình 1. 1 Bộ điều khiển MACH 3 USB CNC................................................................. 3
Hình 1. 2 Mạch điều khiển NC studio. ............................................................................ 4
Hình 1. 3 Bộ điều khiển DDCSV .................................................................................... 5
Hình 1. 4 Động cơ bước .................................................................................................. 6
Hình 1. 5 Động cơ bước HBS86H HYDRID SERVO DRIVE. ..................................... 7
Hình 1. 6 Động cơ phay spindle. ..................................................................................... 9
Hình 1. 7 Hình ảnh thực tế biến tần. ............................................................................. 10
Hình 2. 1 Thiết kế sơ đồ điều khiển cho tủ điện điều khiển máy CNC 3 trục
(1200x1000mm) bốn đầu phay. .....................................................................................11
Hình 2. 2 Sơ đồ thiết kế tủ điều khiển trên card. ........................................................... 12
Hình 2. 3 Đấu nối nguồn khởi động từ. ......................................................................... 12
Hình 2. 4 Đấu cơng tắc nguồn. ...................................................................................... 13
Hình 2. 5 Đấu lọc nguồn với khởi động từ. ................................................................... 13

Hình 2. 6 Đấu biến áp và quạt làm mát với khởi động từ. ............................................ 14
Hình 2. 7 Đấu nguồn 24V và DCSV với khởi động từ. ................................................ 14
Hình 2. 8 Đấu biến tần với lọc nguồn. .......................................................................... 15
Hình 2. 9 Đấu động cơ phay với biến tần. ..................................................................... 15
Hình 2. 10 Đấu driver với động cơ step. ....................................................................... 16
Bảng 1. 1 Đấu driver với động cơ step. ......................................................................... 16
Hình 2. 11 Đấu DDCSV với nguồn............................................................................... 17
Bảng 2. 1 Bảng đấu tay cầm điều khiển với bộ điều khiển DDCSV. ........................... 17
Hình 2. 12 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV.......................................... 18
Hình 2. 13 Cảm biến tiệm cận RKO SN04 NPN. ......................................................... 18
Hình 2. 14 Chân cơng tác hành trình. ............................................................................ 19


Hình 2. 15 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV.......................................... 20
Hình 2. 16 Sơ đồ kết nối với Start, Stop và Estop......................................................... 20
Hình 2. 17 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV.......................................... 21
Hình 2. 18 Đấu nối driver với bộ điều khiển DDCSV của chân X. .............................. 21
Hình 2. 19 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV của chân Y. ..................... 21
Hình 2. 20 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV của chân Z. ...................... 22
Hình 2. 21 Tủ điều khiển Kích thước 30x20x10 (cm) .................................................. 22
Hình 2. 22 Bố trí bộ điều khiển, các nút tủ điện trên inventor. ..................................... 23
Hình 2. 23 Cách xuất file. .............................................................................................. 23
Hình 2. 24 Cách thiết lập khổ phơi. ............................................................................... 24
Hình 2. 25 Cách chọn dao. ............................................................................................ 24
Hình 2. 26 Cách chọn đường dao cắt. ........................................................................... 25
Hình 2. 27 Cách Xuất code. .......................................................................................... 25
Hình 2. 28 Hình ảnh thực tế bộ điều khiển DDCSV. .................................................... 26
Hình 2. 29 Mặt trước của tủ động lực trên inventor. ..................................................... 26
Hình 2. 30 Mặt bên của tủ động lực trên inventor. ....................................................... 26
Hình 2. 31 Hình ảnh thực tế tủ động lực. ...................................................................... 27

Hình 3. 1 Dao diện khi khởi động. ................................................................................ 28
Hình 3.2 Thao tác thứ 2. ................................................................................................ 28
Hình 3. 3 Thao tác hủy về gốc máy. .............................................................................. 29
Hình 3. 4 Thao tác vào cài đặt. ...................................................................................... 29
Hình 3. 5 Giá trị chia xung của driver. ......................................................................... 30
Hình 3. 6 Giá trị cài đặt thực tế xung. .......................................................................... 30
Hình 3. 7 Thao tác cài đặt xung trên bộ điều khiển. ..................................................... 30
Hình 3. 8 Thao tác cài đặt thủ công thực tế trên bộ điều khiển trên máy. .................... 31
Hình 3. 9 Thao tác cài đặt tốc độ chạy tự động. ............................................................ 31


Hình 3. 10 Thao tác cài đặt động cơ trục chính............................................................ 32
Hình 3. 11 Thao tác cài đặt thơng số đầu ra. ................................................................. 32
Hình 3. 12 Thao tác cài đặt thơng số về gốc. ................................................................ 33
Hình 3. 13 Thao tác cài đặt thơng số giới hạn cứng. ..................................................... 34
Hình 3. 14 Thao tác cài đặt giới hạn mềm. ................................................................... 34
Hình 3. 15 Thao tác khởi động máy. . ........................................................................... 35
Hình 3. 16 Thao tác về gốc máy. ................................................................................... 35
Hình 3. 17 Thao tác sét gốc phơi. .................................................................................. 36
Hình 3. 18 Thao tác chọn chương trình. ........................................................................ 36
Hình 3. 19 Thao tác chọn tệp. ....................................................................................... 37
Hình 3. 20 Thao tác chạy file. ....................................................................................... 37
Hình 3. 21 Tủ điều khiển máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay. ................ 37
Hình 3. 22 Tủ động lực máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay. ................... 38
Hình 3. 23 Máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn đầu phay ........................................ 38


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Ngày nay máy cơng cụ CNC được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất, chế tạo

các sản phẩm cơ khí. Điều này thật sự mang lại một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực
cơ khí chế tạo máy. Với máy cơng cụ CNC hồn tồn có thể gia cơng các loại chi tiết
khác nhau mà không cần đến thao tác vận hành máy của con người, có thể chế tạo
được những bề mặt phức tạp mà máy cơng cụ truyền thống rất khó hoặc không thể
thực hiện được.
Khái niệm và việc sử dụng máy CNC đã vô cùng phổ biến từ các nhà máy, các
tiệm cơ khí, các tiệm làm biển quảng cáo,…. Nhưng các máy CNC được sử dụng vần
được nhập khẩu từ nước ngoài như: Trung Quốc, Nhật Bản, Hoa Kỳ,… với giá thành
rất cao. Thiết kế, chế tạo thành công máy CNC chính là cơ sở, là tiền đề quan trọng để
có thể thiết kế chế tạo máy CNC trong nước phục vụ sản xuất, từng bước làm chủ kỹ
thuật công nghệ cao, giảm giá thành sản phẩm, giảm chi phí đầu tư, tăng năng suất sản
xuất.
Với mong muốn đó tác giả lựa chọn đề tài “Chế tạo hệ thống điều khiển máy
phay CNC 3 trục, 4 đầu phay” làm khóa luận tốt nghiệp đại học ngành cơ điện tử.
2. Mục tiêu .
Chế tạo được hệ thống điều khiển cho máy phay CNC 3 trục, 4 đầu phay kích
thước 1200x1000 mm với kế cấu gồm: 3 trục X,Y,Z và phần thân máy.
Độ bền tải trọng cao, phay được các loại vật liệu phi kim như: gỗ, mica, nhựa
PVC, alu,….
3. Đối tượng.
Hệ thống điều khiển máy CNC 3 trục, 4 đầu phay kích thước làm việc
1200x1000 mm.
4. Phạm vi nghiên cứu.
Hệ thống dẫn hướng, truyền động trong máy CNC.
Động cơ spindle.
5. Cấu trúc bài luận.
Khóa luận có 3 chương, nội dung tóm tắt như sau:

1



Chương 1: Giới thiệu các thiết bị điều khiển thường sử dụng trong máy cnc 3
trục (1200x1000mm) bốn đầu phay.
Chương 2: Thiết kế, chế tạo tủ điện cho máy CNC 3 trục (1200x1000mm) bốn
đầu phay.
Chương 3:Vận hành thử nghiệm.

Sinh viên thực hiện đề tài
Đạt
Vũ Thành Đạt

2


Chương 1
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN THƯỜNG SỬ DỤNG
TRONG MÁY CNC (1200X1000MM) BỐN ĐẦU PHAY.
1.1 Giới thiệu bộ điều khiển.

1.1.1 Giới thiệu MACH 3 USB CNC.

Hình 1. 1 Bộ điều khiển MACH 3 USB CNC.
Đặc điểm kỹ thuật:
-

Mạch MACH3 USB sử dụng với phần mềm Mach3 kết nối máy tính
thơng qua giao tiếp USB, thiết lập cực kì đơn giản.

-


Mạch MACH3 USB có khả năng điều khiển 4 hoặc 5 trục dùng động cơ
bước ( hoặc servo ) cùng lúc qua các ngõ pul/dir X, Y, Z, A, B.

-

Có 4 ngõ vào IN1, IN2, IN3, IN4.

-

Có 4 ngõ ra OUT1, OUT2, OUT3, OUT4.

-

Toàn bộ ngõ vào và ra được cách ly quang đảm bảo an tồn tuyệt đối.

Thơng số kỹ thuật:
-

Giao tiếp với máy tính qua cổng USB.

-

Nguồn sử dụng: 5VDC USB.

-

Tần số xung tối đa: 100Khz.

-


Điều khiển 4 hoặc 5 trục X, Y, Z, A, B.

3


-

Số ngõ vào: 4 ngõ IN1, IN2 IN3, IN4.

-

Số ngõ ra: 4 ngõ OUT1, OUT2, OUT3, OUT4.

1.1.2 Mạch điều khiển NC studio.
-

Mạch Điều Khiển CNC NC Studio V5 được sử dụng chính trong ứng
dụng máy tiện CNC.

-

NcStudio sẽ chịu trách nhiệm chính trong việc ra lệnh cho máy CNC
thực hiện những cơng việc theo ý muốn của thợ.

-

Nhiệm vụ chính của phần mềm này chính là mơ tả những chuyển động
của trục chính trên bề mặt của vật liệu để máy CNC có thể hiểu và thực
hiện theo lập trình có sẵn.


Hình 1. 2 Mạch điều khiển NC studio.

Thơng số kỹ thuật:
-

NC STUDIO V5 hỗ trợ trực tiếp UG, MASTERCAM, CASMATE,
AUTOCAD, CORELDRAW và các phần mềm CAD/ CAM.

-

Ứng dụng cho nghành quảng cáo CNC và trang trí, cắt và các ngành
công nghiệp khác.

4


1.1.3 Bộ điều khiển DDCSV.

Hình 1. 3 Bộ điều khiển DDCSV

Đặc điểm kỹ thuật:
- Hệ thống khơng có máy tính, không cần thiết bị điều khiển khác.
- Nội suy đồng thời 4 trục.
- 15 ngõ đầu vào, bao gồm cả dừng khẩn cấp, giới hạn hành trình và các chức
năng khác.
- 4 ngõ đầu ra có thể lập trình, bao gồm làm mát dạng xối, làm mát bằng
sương mù và các thiết bị ngoại vi được điều khiển khác.
- Tốc độ trục chính điều chỉnh theo (0- 10V).
- Phần mềm hệ thống thiết kế độc lập.
- Giao diện USB, hỗ trợ cho USB.

- Chuẩn cách điện DCDC.
- Điện áp vào: 18- 32VDC1A DC .
- Tần số xung phát ra tới 500 Khz, phù hợp với cả động cơ AC servo độ phân
giải cao.
- Hỗ trợ cho MPG tiêu chuẩn.
- Hỗ trợ hệ thống mã G chuẩn.
- Thiết kế hệ thống nhúng để dễ dàng cài đặt trên bất kỳ tủ điều khiển nào.
- Hệ thống ổn định có thể chống nhiễu điện từ của động cơ trục chính.
- Chip giao diện đầu ra tốc độ cao cung cấp tần số xung đủ cho tín hiệu đầu ra.
- Chip chuẩn cơng nghiệp để cải thiện sự ổn định của hệ thống.
- Hỗ trợ lưu điểm dừng, có thể tiếp tục xử lý sau khi khởi động lại.

5


- Hỗ trợ cài đặt công cụ tự động, thuận tiện và nhanh chóng.
- Cơng nghệ đọc trực tuyến, hỗ trợ đĩa USB dung lượng lớn, hỗ trợ các tệp mã
G lớn, các tệp có kích thước bất kỳ, có thể đọc trong vài giây.
- Bộ điều khiển DDCSV phù hợp cho tất cả các loại thiết bị và hệ thống tự
động hóa vừa và nhỏ.
1.2 Động cơ bước và thiết bị điều khiển động cơ bước.

1.2.1 Động cơ bước.
Khái niệm:
- Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt
với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ
dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau
thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rơto có khả năng cố định
rơto vào các vị trí cần thiết.


Hình 1. 4 Động cơ bước
Cấu tạo:
- Động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một
chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

6


Hoạt động:
- Động cơ bước không quay theo cơ chế thơng thường, chúng quay theo từng
bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ
chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số
nhất định.
- Tổng số góc quay của rơto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như
chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển
đổi.
Ứng dụng:
- Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp
hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng
số.
- Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được
ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều
khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu
khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết
bị gia cơng cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay...
- Trong cơng nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa
cứng, ổ đĩa mềm, máy in,...

1.2.2 Thiết bị điều khiển động cơ bước.
Chọn động cơ bước HBS86H HYDRID SERVO DRIVE.


Hình 1. 5 Động cơ bước HBS86H HYDRID SERVO DRIVE.

7


Giới thiệu chung:
- Thế hệ động cơ ac servo hybrid của hãng Leadshine danh tiếng, kết hợp giữa
sức mạnh, độ bền, giá thành rẻ của động cơ bước và khả năng kiểm sốt vị trí chính
xác của động cơ servo.
- Lĩnh vực ứng dụng: Trong máy cắt CNC, máy cắt khắc laser, máy cắt plasma
CNC, máy phay tiện cnc và các hệ thống tự động chính xác khác.
- Model: Ac servo driver HBS86H.
- Điện áp cấp: 18-80 VAC.
- Dòng điện: 8A.
- Bảo vệ: quá dòng, quá áp, thấp áp, ngắn mạch.
- Độ phân giải: 51200 xung/vòng (Max ).
- Ac servo motor 86HSM85-E1 (86HBM80-1000-01).
- Momen xoắn: 8.5 Nm (85 kg/cm).
- Chiều dài: 140mm.
- Chiều dài trục đầu ra: 38mm, tốc độ: 3000 rpm.
- Chọn mã sản phẩm phía dưới để biết giá chính xác.
Thơng số kỹ thuật:
- Nguồn đầu vào là 9V- 42V.
- Dòng cấp tối đa là 4A.
- Ngõ vào có cách ly quang, tốc độ cao.
- Có tích hợp đo q dịng q áp.
- Cân nặng: 200G.
- Kích thước: 96x71x37mm.
Đặc điểm:

- Nhiệt độ thấp. Sử dụng công nghệ điều khiển hiện đại tiên tiến, dòng điện đầu
ra của driver điều khiển có thể được điều chỉnh tự động theo tải, để giảm phát nhiệt
của động cơ và driver, nâng cao hiệu quả hoạt động.
- Có thể chạy trơn tru ở tốc độ cực thấp. Việc sử dụng công nghệ vector tiên
tiến, phù hợp với việc giảm tiếng ồn động cơ trong q trình hoạt động, có tác dụng ức
chế rất tốt đối với "cộng hưởng tần số thấp".

8


- Giảm độ rung khi phanh động cơ. Hệ thống truyền động servo lại sử dụng các
đặc tính mơ-men xoắn giữ duy nhất của động cơ bước để ổn định đạt được vị trí thiết
lập và tránh dao động.
- Tăng mô-men xoắn hiệu quả. Hiệu suất tốc độ cao của hệ thống truyền động
servo cao hơn 20% so với động cơ bước và mơ-men xoắn hiệu dụng có thể được tăng
lên hơn 70% mơ-men xoắn giữ, để động cơ có thể duy trì hoạt động mơ-men xoắn cao
trong chuyển động tốc độ cao.
1.3 Động cơ chính và thiết bị điều khiển động cơ chính (spindle).

1.3.1 Động cơ chính.

Hình 1. 6 Động cơ phay spindle.
Khái niệm:
- Độg cơ spindle còn được gọi với nhiều cái tên khác nhau như: độnh cơ phay,
củ đục, củ đục spindle,... Spindle là động cơ trục chính dùng để lắp dao thơng qua một
linh kiện là collet spindle để thực hiện cắt khắc.
Biến tần:
- Động cơ chính (Spindle).
- Thơng số kỹ thuật Spindle 800W ER11.
- Spindle 800W ER11.

- Điện áp: 220VAC/50Hz.
- Cơng suất: 800W.
- Dịng điện: 4A.
- Tốc độ tối đa: 24000 vòng/ phút.
- Chất liệu vỏ: Thép khơng gỉ/ mạc crom sáng bóng.
- Tần số điều khiển: 0 - 400Hz.
- Đầu kẹp mũi: ER11.

9


- Đường kính thân: 65mm.
- Chiều dài: 195mm.
- Loại vịng bi( 4 vịng bi): 2×7002C P4 DT&2×7000C P4 DT.
- Giải nhiệt nước.
- Dùng 4 củ phay công suất tương đương là 4x800= 32.000W tương đương là
3,2KW vì vậy ta phải chọn biến tần công suất lớn hơn 3,2KW.

1.3.2 Thiết bị điều khiển động cơ chính (spindle).
-

Chọn biến tần LS SV040IG5A-2, 4KW, Input 3P (200 ~230VAC).

Hình 1. 7 Hình ảnh thực tế biến tần.
Thông số kỹ thuật:
-

Điện áp đầu vào: 3 pha 200 ~ 230V 50/60 Hz.

-


Tần số ngõ ra: 0.1 ~ 400 Hz.

-

Công suất ngõ ra: 4KW.

-

Ngõ vào Analog: ( 4 – 20mA, 0- 10V).

-

Ngõ vào số.

-

Quá tải 150% ở 1 phút, 200% ở 30 giây.

-

Điều khiển 8 cấp tốc độ.

-

Truyền thông: RS485, Modbus.

-

Chức năng: PID, momet khởi động, DC Braking.


-

Bảo vệ: quá tải, quá áp, thấp áp, quá nhiệt, mất pha.

10


Chương 2
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN CHO MÁY CNC 3 TRỤC
(1200X1000MM) BỐN ĐẦU PHAY.
2.1 Thiết kế sơ đồ điều khiển cho tủ điện điều khiển máy CNC 3 trục
(1200x1000mm) bốn đầu phay.

Nguồn 220V

Biến Áp

Module SHB86H

Động cơ step moter

Khởi động từ

Quạt, làm mát

Đổi nguồn 24V

Lọc nguồn


DDCSV

Cơng tắc hành

Biến Tần

Spindle

trình
Hình 2. 1. Thiết kế sơ đồ điều khiển cho tủ điện điều khiển máy CNC 3 trục
(1200x1000mm) bốn đầu phay.
Sơ đồ khối bộ điều khiển máy CNC được biểu diễn như hình 1.7 được chia
thành 3 phân vùng:
-

Phân vùng điện áp cao, hoạt động với điện áp 220V bao gồm: Khởi động từ,
quạt làm mát, biến tần, spinder.

-

Phân vùng điện áp trung bình, hoạt động với điện áp 70V AC được sử dụng
cho: Biến áp, module SHB86H, động cơ step moter.

-

Phân vùng điện áp thấp, hoạt động với điện áp 24V sau khi đi qua bộ biến đổi
nguồn 24V DC, nguồn điện được cung cấp cho bộ điều khiển chính DDCSV và
các cảm biến.

11



2.1.1 Thiết kế sơ đồ tủ điều khiển trên AutoCAD.
-

Sử dụng phần mềm AutoCAD đã thiết kế được sơ đồ tủ điều khiển như hình
dưới.

Hình 2. 2 Sơ đồ thiết kế tủ điều khiển trên card.

2.1.2 Hướng dẫn đấu nối.
a. Cách đấu nguồn vào khởi.
-

Dùng khởi 3 pha sẵn có, nhưng dùng nguồn 1 pha nên ta chỉ cần đấu 2 chân tiếp
điểm thường hở 1 dây mass và 1 dây pha đồng thời công 1 chân ra cuộn hút như
dưới hình.

Hình 2. 3 Đấu nối nguồn khởi động từ.

b. Đấu cơng tắc nguồn.
-

Dây cịn lại của nguồn 1 pha 220V ta đấu nối tiếp vào công tắc, từ công
tắc đấu vào đầu cuộ hút của khởi.

-

Khi nhấn công tắc làm thông mạch cấp nguồn cho cuộn hút của khởi,
khởi đóng tiếp điểm thường hở của khởi chuyển trạng thái sang đóng cấp

nguồn cho hệ thống.

12


Hình 2. 4 Đấu cơng tắc nguồn.

c. Đấu khởi động từ với lọc nguồn.
-

Từ 2 đầu ra tiếp điểm của khởi ta đấu vào lọc nguồn như dưới hình.

Hình 2. 5 Đấu lọc nguồn với khởi động từ.

d. Đấu biến áp và quạt làm mát với khởi động từ.
-

Đầu vào 220V của biến áp và quạt làm mát đấu song song với lọc nguồn, để dễ
dàng đấu trên mạch thật ta dùng cầu đấu để chia cho từng thiết bị.

13


Hình 2. 6 Đấu biến áp và quạt làm mát với khởi động từ.
e. Đấu nguồn 24V và DCSV với khởi động từ.
-

Đấu tiếp song song đầu vào bộ đổi nguồn 12V (Nguồn tổ ong 12V) với các
thiết bị trên.


-

Đầu ra 12V của nguồn tổ ong đấu với DDCSV như hình.

Hình 2. 7 Đấu nguồn 24V và DCSV với khởi động từ.
f. Đấu biến tần với lọc nguồn.
-

Hai đầu ra của lọc nguồn đấu vào 2 chân L, N của biến tần.

-

Lọc nguồn giúp chống nhiễu của động cơ sinh ra, tránh ảnh hưởng đến nguồn
cấp cho bộ điều khiển.

14


Hình 2. 8 Đấu biến tần với lọc nguồn.
g. Đấu động cơ phay với biến tần.
-

Đàu ra U, T, W của biến tần ta đấu với động cơ phay.

-

Khi đấu nếu động cơ quay ngược ta chỉ việc đảo 2 dây pha bất kì.

Hình 2. 9 Đấu động cơ phay với biến tần.
h. Đấu driver với động cơ step.

-

Ta đấu theo hướng dẫn của nhà sản xuất (Đây là loại driver HBS86 và động cơ
là đi theo bộ, khi hỏng driver hay step thì phải thay thế cùng loại).

15


Hình 2. 10 Đấu driver với động cơ step.

-

Đấu dây động cơ:
Bảng 1. 1 Đấu driver với động cơ step.

-

Nguồn: Bộ điều khiển 3, 4 trục DDCSV này sử dụng điện áp 18-32VDC.

16


Hình 2. 11 Đấu DDCSV với nguồn.
Kết nối với bộ điều khiển cầm tay:
-

Ta kết nối bộ điều khiển cầm tay với bộ điều khiển cầm tay thông qua các cổng
trên DDCSV và màu dây tương ứng trên bộ điều khiển cầm tay
Bảng 2. 1 Bảng đấu tay cầm điều khiển với bộ điều khiển DDCSV.
OV


ĐE

VCC

ĐỎ

WHA-

VÀNG

WHA+

LÁ HỒNG

WHB-

XANH LÁ

WHB+

TRẮNG

X100

BẠC

X10

XANH DƯƠNG


X1

ĐEN

Z

LAM

Y

CAM

X

NÂU ĐẤT

17


Hình 2. 12 Sơ đồ chân thực tế trên bộ điều khiển DDCSV.

Kết nối với cảm biến các trục:

Hình 2. 13 Cảm biến tiệm cận RKO SN04 NPN.

-

Cảm biến tiệm cận RKO SN04 NPN là loại cảm biến kim loại tiệm cận
với khả năng phát hiện kim loại ở khoảng cách gần.


-

Ứng dụng cảm biến tiệm cận RKO SN04-N cao trong các lĩnh vực tự
động, cơ điện tử, xác định kiểm dừng của cơ cấu trượt.

Thông số kỹ thuật:

18


-

Model: SN04-N.

-

Loại Dây: DC 3 dây.

-

Kích thước: 18x18x35mm.

-

Trạng thái Output: NPN thường mở gồm 3 dây.

-

Điện áp hoạt động: 6-36VDC.


-

Dòng hoạt động: 200–300mA.

-

Phát hiện khoảng cách: 4mm.

-

Đối tượng phát hiện: Kim loại.

-

Tần số chuyển đổi: 200Hz.

-

Vật liệu: Nhựa ABS.

-

Độ dài dây: 1.2m

-

Sơ đồ chân cảm biến tiệm cận SN04

-


Nâu: VCC 5 – 36VDC.

-

Đen: Tín hiệu ra.

-

Xanh dương: GND – 0VDC.

Hình 2. 14 Chân cơng tác hành trình.

19