Tài liệu Báo cáo thực tập tốt nghiệp- tìm hiểu về máy phay cnc cyber-mill

b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp Lêi nãi ®Çu Trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ , hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc,cã thÓ nãi mét trong nh÷ng tiªu chÝ ®¸nh gi¸ sù ph¸t triÓn cña mçi quèc gia lµ møc tù ®éngho¸ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt mµ tríc hÕt lµ n¨ng suÊt vµ chÊt lîng s¶n phÈm. Sù ph¸t triÓn nhanh cu¶ m¸y tÝnh ®iÖn tö, c«ng nghÖ th«ng tin vµ nh÷ng thµnh tùu cña lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· lµm c¬ së vµ hç trî cho sù ph¸t triÓn cña nghµnh tù ®éng ho¸. Níc ta, mÆc dï lµ méth ®ang ph¸t triÓn, nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi sù ®ßi hái cña s¶n xuÊt còng nh sù héi nhËp vµo nÒn kinh tÕ thÕ giíi th× viÖc ¸p dông c¸c tiÕn bé khoa häc kü thuËt vµ ®Æc biÖt lµ øng dông tù ®éng ho¸ trong c¸c nghµnh s¶n xuÊt ®· cã bíc ph¸t triÓn míi. Ngµy nay tù ®éng ho¸ ®ang ®îc øng dông réng r·i trong c¸c ngµnh s¶n xuÊt . mét trong nh÷ng øng dông cña nã lµ sña dông m¸y c«ng cô CNC. Trong qu¸ trinh thùc tËp chóng em ®· ®îc lµm quen v¬i mét d¹ng CNC ®ã lµ m¸y phay CNC CYBER-MILL. Nhê ®ù¬c sù gióp ®ì cña c¸c thÇy c« trong bé m«n ®Æc biÕt lµ thÇy NguyÔn M¹nh TiÕn vµ ThÇy Hµ TÊt Th¾ng mµ chóng em ®· phÇn nao n¾m b¾t ®îc nhòng kiÕn thøc vÒ CNC. Do thêi gian cã h¹n vµ kiÕn thøc cßn h¹n chÕ nªn nh÷ng ®iÒu chóng em ®· lµm ®îc sÏ cã rÊt nhiÒu thiÕu sãt. RÊt mong ®íc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« vµ c¸c b¹n. Sinh viªn : Bïi V¨n ViÖt -1- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp phÇn I tæng quan cnc 1.1) Kh¸i niÖn m¸y Cnc Cnc lµ viÕt t¾t cña Computer Numerical Control: ®iÒu khiÓn sè b»ng m¸y tÝnh M¸y c«ng cô CNC lµ lo¹i m¸y gia c«ng sö dông c¸c ch¬ng tr×nh ®· ®îc lËp tr×nh s¼n ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt. C¸c ch¬ng tr×nh gia c«ng ®îc ®äc cïng mét lóc vµ ®îc lu tr÷ vµo bé nhí. Khi gia c«ng, M¸y tÝnh ®a ra c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn m¸y, M¸y c«ng cô CNC cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng nh: néi suy ®êng th¼ng, néi suy cung trßn, mÆt xo¾n, mÆt parabol vµ bÊt kú mÆt bËc ba nµ. M¸y CNC còng cã kh¶ n¨ng bï chiÒu dµi vµ ®êng kÝnh dông cô. TÊt c¶ c¸c chøc n¨ng trªn ®Òu ®îc thùc hiÖn nhê mét phÇn mÒm cña m¸y tÝnh. 1.2)§Æc ®iÓm cÊu tróc cña m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn CNC. §Æc ®iÓm cña c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng TruyÒn ®éng chÝnh: §éng c¬ chÝnh thêng dïng ®éng c¬ dßng mét chiÒu hoÆc dßng ®iÖn xoay chiÒu. TruyÒn ®éng ch¹y dao: §éng c¬ dßng ®iÖn mét chiÒu vµ dßng ®iÖn xoay chiÒu víi bé vitme/®ai èc/ bi cho tõng trôc, ch¹y dao ®éc lËp X, Y, Z. Thêng sö dông ®éng c¬ dßng mét chiÒu cã ®Æc tÝnh ®éng häc tèt cho c¸c qu¸ tr×nh gia tèc vµ qu¸ tr×nh phanh h·m, m«men qu¸n tÝnh nhá, ®é chÝnh x¸c ®iÒu chØnh cao cho nh÷ng ®o¹n ®êng chuyÓn chÝnh x¸c. Bé vÝme/®ai èc/ bi cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi truyÒn dÉn dÔ dµng, Ýt ma s¸t vµ kh«ng cã khe hë khi truyÒn víi tèc ®é cao. §Ó cã thÓ dÞch chuyÓn chÝnh x¸c trªn c¸c biªn d¹ng, c¸c trôc truyÒn dÉn kh«ng ®îc phÐp cã khe hë vµ còng kh«ng ®îc phÐp cã hiÖu øng stick-slip(hiÖn tîng trît lïi do lùc c¶n ma s¸t). Bé vÝtme/ ®ai èc/ bi lµ gi¶i ph¸p kü thuËt ®¶m b¶o ®îc yªu cÇu ®ã. Ph¬ng thøc t¸c dông cña vÝtme/ ®ai èc/ bi: C¸c viªn bi n»m trong r·nh vÝtme vµ ®ai èc ®¶m b¶o truyÒn lùc Ýt ma s¸t tõ trôc vÝtme qua ®ai èc vµo bµn m¸y. nhê hai nöa ®ai èc l¾p theo chiÒu dµi gi÷a chóng cã vßng c¸ch, cã thÓ ®iÒu chØnh khö khe hë theo hai chiÒu ®èi ngîc. Trong mét sè gi¶i ph¸p kÕt cÊu n©ng cao cña bé truyÒn nµy, bíc n©ng cña r·nh vÝt trªn trôc vµ trªn ®ai èc cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. ViÖc dÉn bi håi r·nh ®îc thùc hiÖn nhê c¸c r·nh dÉn híng bè trÝ bªn trong hoÆc c¸c èng dÉn håi bi bao ngoµi trôc. TruyÒn dÉn ch¹y dao kh«ng khe hë trªn c¸c m¸y phay CNC cho phÐp c¾t theo chu kú phay thuËn mµ vÉn ªm. -2- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp 1.3 ) hÖ to¹ Sö DôNG TRONG M¸Y CNC 1.3.1 hÖ to¹ ®é vu«ng gãc C¸c ®iÓm mµ dao c¾t ®i tíi trong khi gia c«ng ®îc x¸c ®Þnh trong mét ch¬ng tr×nh. §Ó m« t¶ vÞ trÝ cña c¸c ®iÓm nµy trong vïng lµm viÖc, ta dïng mét hÖ to¹ ®é. Nã bao gåm ba trôc vu«ng gèc víi nhau còng c¾t nhau t¹i ®iÓm 0. Trong hÖ to¹ ®é nµy cã c¸c trôc X, Y, vµ Z. Víi mét hÖ trôc to¹ ®é ba trôc, bÊt kú ®iÓm nµo còng ®îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¸c to¹ ®é cña nã. HÖ to¹ ®é m¸y do nhµ chÕ t¹o m¸y x¸c ®inh, th«ng thêng nã kh«ng thÓ bÞ thay ®æi. Trôc X lµ trôc chÝnh trong mÆt ph¼ng ®Þnh vÞ. Trªn m¸y phay nã n»m song song víi bµn m¸y(bµn kÑp chi tiÕt). Trôc Y lµ trôc thø hai trong mÆt ph¼ng ®Þnh vÞ. Nã n»m trªn mÆt n¾p m¸y vµ vu«ng gãc víi bµn m¸y. Trôc Z lu«n lu«n trïng víi trôc truyÒn ®éng chÝnh. Trôc nµy ®îc nhµ chÕ t¹o x¸c ®Þnh. ChiÒu d¬ng cña trôc Z ch¹y tõ chi tiÕt híng ®Õn dao c¾t. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ trong chuyÓn ®éng theo chiÒu ©m cña trôc Z, dao c¾t sÏ ®i tíi bÒ mÆt chi tiÕt. §Ó x¸c ®Þnh nhanh chiÒu cña c¸c trôc, dïng luËt bµn tay ph¶i: ta ®Æt ngãn gi÷a cña bµn tay ph¶i theo chiÒu cña trôc Z th× ngãn tay c¸i sÏ trá theo chiÒu trôc X vµ ngãn tay trá sÏ chØ theo chiÒu Y. HÖ to¹ ®é c¬ b¶n ®ù¬c g¾n liÒn víi chi tiÕt. Bëi vËy khi ta lËp tr×nh ta ph¶i lu«n lu«n xuÊt ph¸t tõ chæ x¸c ®Þnh chi tiÕt ®øng yªn cßn dao c¾t th× chuyÓn ®éng. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ : Khi c¾t phay, râ rµng chi tiÕt chuyÓn ®éng lµ chÝnh, nhng ®Ó ®¬n gi¶n cho viÖc lËp tr×nh h·y quan niÖm lµ chi tiÕt ®øng yªn cßn dao c¾t th× dÞch chuyÓn. Ta gäi ®ã lµ chuyÓn ®éng t¬ng ®èi cña dao cô. §Ó m« t¶ ®êng dÞch chuyÓn dao(c¸c d÷ liÖu to¹ ®é) trªn mét sè m¸y CNC cã c¶ hai kh¶ n¨ng. 1.3.1.1 Dïng to¹ ®é §Ò c¸c. Khi dïng d÷ liÖu to¹ ®é §Ò c¸c, ta ®a ra c¸c kho¶ng c¸ch ®o song song víi c¸c trôc tõ mét ®iÓm tíi mét ®iÓm kh¸c. -3- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp C¸c kho¶ng c¸ch theo chiÒu d¬ng cña trôc cã kÌm theo dÊu d¬ng(+) phÝa tríc. C¸c kho¶ng c¸ch theo chiÒu ©m cña trôc cã kÌm theo dÊu ©m(-) phÝa tríc. C¸c sè ®o cã thÓ ®a ra theo hai ph¬ng thøc: §o tuyÖt ®èi : Víi c¸c sè ®o tuyÖt ®èi, ta ®a ra to¹ ®é cña c¸c ®iÓm ®Ých tÝnh tõ mét ®iÓm cè ®Þnh trong vïng lµm viÖc. NghÜa lµ trong mçi chuyÓn ®éng ®Òu x¸c ®Þnh, dao c¾t ph¶i dÞch chuyÓn ®Õn ®©u kÓ tõ mét ®iÓm gèc 0 tuyÖt ®èi. §o theo kÝch thíc : Víi c¸c sè ®o theo chuçi kÝch thíc, ta ®a ra to¹ ®é cña c¸c ®iÓm ®Ých tÝnh tõ mçi ®iÓm dõng l¹i cña dao c¾t sau mét vÖt c¾t. NghÜa lµ trong mçi chuyÕn ®Òu ®a ra sè liÖu dao cÇn ®îc dÞch chuyÓn tiÕp mét lîng lµ bao nhiªu n÷a theo tõng trôc to¹ ®é. 1.3.1.2 Dïng to¹ ®é cùc Khi sö dông c¸c d÷ liÖu trong hÖ to¹ ®é cùc, ta ®a ra vÞ trÝ cña mét ®iÓm kh«ng qua kho¶ng c¸ch vµ gãc so víi mét trôc c¬ së C¸c to¹ ®é cùc chØ cã thÓ ®o trªn mÆt ph¼ng chÝnh. Trong ph¹m vi cña mét hÖ to¹ ®é cùc cã ba mÆt ph¼ng chÝnh. Tõ ba trôc X, Y vµ Z cña hÖ thèng sÏ cã ba bÒ mÆt kÑp, ®ã lµ : mÆt X/Y; mÆt X/Z vµ mÆt Y/Z 1.3.2 Nh÷ng ®iÓm quan träng trong mét hÖ to¹ ®é §iÓm chuÈn cña m¸y M: lµ ®iÓm gèc M cña hÖ to¹ ®é m¸y §iÓm W chi tiÕt: lµ ®iÓm gèc 0 cña hÖ to¹ ®é chi tiÕt, nã ®ùoc gi÷ cè ®Þnh cho mét chi tiÕt. §iÓm chuÈn cña dao P: lµ ®iÓm g«c cña hÖ to¹ ®é g¾n trªn dao c¾t. §iÓm 0 lËp tr×nh: lµ ®iÓm gèc 0, tõ ®ã x¸c ®Þnh c¸c d÷ liÖu cËp nhËp trong mét ch¬ng tr×nh. §iÓm nµy cã thÓ thay ®æi th«ng qua lÖnh chuyÓn ®iÓm 0. 1.4) Quan hÖ gi÷a c¸c trôc to¹ ®é: Khi gia c«ng trªn c¸c m¸y CNC ngêi ta cã thÓ chia c¸c hÖ trôc to¹ ®é thµnh 3 lo¹i: hÖ trôc to¹ ®ä m¸y, hÖ trôc to¹ ®é chi tiÕt vµ hÖ trôc to¹ ®é cña dao. Tõ hÖ trôc to¹ ®é cña m¸y cã ®iÓm gèc M ta cã thÓ biÓu diÔn ®îc hÖ to¹ ®é cña chi tiÕt vµ hÖ to¹ ®é cña dao b»ng c¸c phÐp dÞch chuyÓn tÞnh tiÕn hay c¸c phÐp quay. Nhê ®ã ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®ù¬c vÞ trÞ cña ®iÓm trªn chi tiÕt cÇn gia c«ng còng nh vÞ trÞ dao ®Ó gia c«ng chi tiÕt. 1.5 ) C¸c d¹ng ®iÒu khiÓn cña m¸y c«ng cô CNC. C¸c m¸y CNC kh¸c nhau cã kh¶ n¨ng gia c«ng ®îc c¸c bÒ mÆt kh¸c nhau nh c¸c lç, mÆt ph¼ng, c¸c mÆt ®Þnh h×nh, .v.v… Do ®ã c¸c d¹ng ®iÒu khiÓn cña m¸y còng ®îc chia ra thµnh: ®iÒu khiÓn ®iÓm- ®iÓm, ®iÒu khiÓn theo ®êng th¼ng vµ ®iÒu khiÓn theo biªn d¹ng. -4- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp a) ®iÒu khiÓn ®iÓm-®iÓm: dïng gia c«ng c¾c lç b»ng c¸c ph¬ng ph¸p khoan, khoÐt, doa vµ c¾t ren. ë ®©y chi tiÕt gia c«ng ®îc g¸ cè ®Þnh trªn bµn m¸y, dông cô c¾t thùc hiÖn ch¹y dao nhanh ®Õn c¸c vÞ trÝ ®· lËp tr×nh. Khi ®¹t tíi ®Ých dao b¾t ®Çu gia c«ng. truêng hîp nµy quü ®¹o cña chuyÓn ®éng dao lµ kh«ng quan träng, ®iÒu quan träng lµ vÞ trÝ gia c«ng ®¹t ®Õn ph¶i chÝnh x¸c. b) §iÒu khiÓn theo ®êng th¼ng. §iÒu khiÓn ®êng th¼ng lµ d¹ng ®iÒu khiÓn khi gia c«ng dông cô c¾t thùc hiÖn lîng ch¹y dao theo mét ®êng th¼ng nµo ®ã. Khi thùc hiÖn gia c«ng c¸c chuyÓn ®éng theo c¸c trôc to¹ ®é lµ ®éc lËp kh«ng cã quan hÖ r»ng buéc nµo víi trôc kh¸c. c) §iÒu khiÓn biªn d¹ng. §iÒu khiÓn theo biªn d¹ng cho phÐp ch¹y trªn nhiÒu trôc cïng mét lóc. Trong trêng hîp nµy c¶ hai trôc ®Ó t¹o ra mét d¹ng võa cã phÇn th¼ng võa cã phÇn cong. ë ®©y theo c¸c trôc cã quan hÖ hµm sè rµng buéc víi nhau. PhÇn II Giíi thiÖu cnc cyber-mill -5- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp Cyber- mill lµ m¸y phay CNC phôc vô cho viÖc thÝ nghiÖm cã m« h×nh nh sau: C¸c bé phËn TruyÒn ®éng: §éng c¬ mét chiÒu cã mang dao phay ®êng kÝnh dao 3mm. ChuyÓn ®éng ¨n dao: ChuyÓn ®éng ¨n dao ®îc thùc hiÖn nhê ba ®éng c¬ bíc ho¹t ®éng ®éc lËp nhau mçi ®éng c¬ lo¹i nguån 2A-5V vµ bé Vitme/ ®aièc. Mçi ®éng c¬ bíc thùc hiÖn ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng theo mét trôc nhÊt ®Þnh trong hÖ to¹ ®é §Ò c¸c(X,Y,Z). Bé truyÒn ®éng ®îc sö dông lµ Vitme/®ai èc. ChiÒu dµi VÝt me trôc Z lµ 210 mm. ChiÒu dµi Vitme trôc X lµ 380 mm. ChiÒu dµi Vitme trôc Y lµ 210 mm. Kho¶ng c¸ch c¸c r¨ng trªn Vitme lµ 3mm/r¨ng §é réng mçi r¨ng lµ 1mm. ®êng kÝnh Vitme la 12mm. Kh«ng gian lµm viÖc : 20x40( mm x mm). §Çu Vitme ®îc nèi víi trôc cña ®éng c¬ bíc thùc hiÖn biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay trßn cña ®éng c¬ bíc thµnh chuyÓn ®éng th¼ng cña vËt mang chi tiÕt. -6- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp §Çu cßn l¹i cña Vitme ®îc g¸ vµo khung ®ì. ë gi÷a cña Vitme ®ù¬c g¸ vµo ®aièc ®Ó biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn. TÝnh to¸n chuyÓn ®éng: §éng c¬ bíc cã sè bíc 200 bíc/ vßng. Do ®ã ®Ó thùc hiÖn chuyÓn ®éng mét kho¶ng L theo mét trôc nµo ®ã cña vËt mang chi tiÕt th× sè vßng quay ph¶i thùc hiÖn sÏ lµ L/3. Khi ®ã sè xung c©n cÊp cho ®éng c¬ bø¬c sÏ lµ 200 .L/3. ViÖc tÝnh to¸n ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng ®éng c¬ bíc sÏ ®îc thùc hiÖn b»ng m¸y tÝn. ViÖc thùc hiÖn ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ bíc ®îc thiÕt kÕ nh phÇn IV díi ®©y. PHÇn IIi ®éng c¬ bíc -7- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp I. Giíi thiÖu ®éng c¬ bíc 1. Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ bíc C¸c hÖ truyÒn ®éng rêi r¹c thêng ®îc thùc hiÖn nhê ®éng c¬ chÊp hµnh ®Æc biÖt gäi lµ ®éng c¬ bíc. §éng c¬ bíc thùc chÊt lµ mét ®éng c¬ ®ång bé dïng ®Ó biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn díi d¹ng c¸c xung ®iÖn rêi r¹c kÕ tiÕp nhau thµnh c¸c chuyÓn ®éng gãc quay hoÆc c¸c chuyÓn ®éng cña r«to vµ cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh r«to vµo nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt. §éng c¬ bíc lµm viÖc ®îc lµ nhê cã bé chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®a c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµo stato theo mét thø tù vµ mét tÇn sè nhÊt ®Þnh. Tæng sè gãc quay cña r«to t¬ng øng víi sè lÇn chuyÓn m¹ch, còng nh chiÒu quay vµ tèc ®é quay cña t«to, phô thuéc vµo thø tù chuyÓn ®æi vµ tÇn sè chuyÓn ®æi. Khi mét xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo cuén d©y stato(phÇn øng) cña ®éng c¬ bíc th× r«to(phÇn c¶m) cña ®éng c¬ sÏ quay ®i mét gãc nhÊt ®Þnh, gãc Êy lµ mét bíc quay cña ®éng c¬. Khi c¸c xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo c¸c cuén d©y phÇn øng thay ®æi liªn tôc th× r«to sÏ quay liªn tôc.(Thùc chÊt lµ chuyÓn ®éng ®ã vÉn lµ theo c¸c bíc rêi r¹c). VÒ cÊu t¹o, ®éng c¬ bíc cã thÓ coi lµ tæng hîp cña hai lo¹i ®éng c¬: §éng c¬ mét chiÒu kh«ng tiÕp xóc vµ ®éng c¬ ®ång bé gi¶m tèc c«ng suÊt nhá. Trong khi ®éng c¬ mét chiÒu kh«ng tiÕp xóc cã r«to thêng lµ mét nam ch©m vÜnh cöu(sè ®«i cùc 2p=2) vµ cÇn cã c¶m biÕn vÞ trÝ r«to th× ®éng c¬ bíc cã r«to d¹ng cùc låi gåm nhiÒu r¨ng c¸ch ®Òu cÊu thµnh c¸c cÆp nam ch©m N-S xen kÏ nhau ®Ó t¹o ra sè cÆp cùc 2p lín h¬n vµ kh«ng cÇn ph¶i cã bé c¶m biÕn vÞ trÝ r«to. §éng c¬ bíc v× tõ trêng quay kh«ng liªn tôc do c¸c xung ®iÖn cÊp vµo rêi r¹c nªn r«to quay theo c¸c bíc. Còng gièng nh ®éng c¬ ®ång bé gi¶m tèc c«ng suÊt nhá, ®éng c¬ bíc cã c¸c bèi d©y t¹o thµnh c¸c pha trªn stato, ®ång thêi trªn c¶ r«to vµ stato ®Òu cã c¸c r¨ng ®Ó t¹o thµnh c¸c cÆp cùc vµ c¸c nam ch©m ®iÖn. Nhng ®éng c¬ ®ång bé g¶im tèc cã c¸c cuén kÝch thÝch vµ cÇn ph¶i cã dßng ®iÖn kÝch thÝch ®Ó khëi ®éng, cßn ®éng c¬ bíc kh«ng cÇn yÕu tè nµy. MÆt kh¸c Cã thÓ cãi ®éng c¬ bíc lµ linh kiÖn sè mµ ë ®ã c¸c th«ng tin sè ho¸ ®· thiÕt lËp sÏ ®îc chuyÓn thµnh chuyÓn ®éng quay theo tõng bíc. §éng c¬ bíc sÏ thùc hiÖn trung thµnh c¸c lÖnh ®· sè ho¸ nµy m¸y tÝnh yªu cÇu -8- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp M« h×nh sè ho¸ ®éng c¬ bíc. 2. Nguyªn lý ho¹t ®éng. R« to ®éng c¬ bíc kh«ng cã cuén d©y khëi ®éng mµ nã ®îc khëi ®éng b»ng ph¬ng ph¸p tÇn sè. R«to cña ®éng c¬ bíc cã thÓ ®îc kÝch thÝch(r«to tÝch cùc) hoÆc kh«ng ®îc kÝch thÝch(r«to thô ®éng). Xung ®iÖn ¸p cÊp cho m cuén d©y stato cã thÓ lµ xung mét cùc hoÆc xung 2 cùc ChuyÓn m¹ch ®iÖn tö cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cho c¸c cuén d©y stato theo tõng cuén d©y riªng lÏ hoÆc theo tõng nhãm c¸c cuén d©y. TrÞ sè vµ chiÒu cña lùc ®iÖn tõ tæng F cña ®éng c¬ vµ do ®ã vÞ trÝ cña r«to trong kh«ng gian hoµn toµn phô thuéc voµ ph¬ng ph¸p cung cÊp ®iÖn cho c¸c cuén d©y. Thùc tÕ ®Ó t¨ng cêng lùc ®iÖn tõ tæng cña stato vµ do ®ã t¨ng tõ th«ng vµ m«men ®ång bé, ngêi ta thêng cÊp ®iÖn ®ång thêi cho hai,ba hoÆc nhiÒu cuén d©y. Lóc ®ã r«to cña ®éng c¬ bíc sÏ cã vÞ trÝ c©n b»ng(æn ®Þnh ) trung víi vect¬ lùc ®iÖn tõ tæng F. §ång thêi lùc ®iÖn tõ tæng F còng cã gi¸ trÞ lín h¬n lùc ®iÖn tõ thµnh phÇn cña c¸c cuén d©y stato. Khi cÊp ®iÖn cho mét sè ch½n cuén d©y hoÆc cho mét sè lÏ cuén d©y r«to cña ®éng c¬ bíc sÏ cã m vÞ trÝ c©n b»ng. gãc xª dÞch gi÷a hai vÞ trÝ liªn tiÕp cña r«to b»ng 2π/m - Trêng hîp nµy gäi lµ ®iÒu khiÓn c¶ bíc hay ®iÒu khiÓn ®èi xøng. NÕu cÊp ®iÖn theo thø tù mét sè ch½n cuén d©y, råi mét sè lÎ cuén d©y, cã nghÜa lµ sè lîng cuén d©y ®îc ®iÒu khiÓn lu«n lu«n thay ®æi tõ ch½n sang lÎ vµ tõ lÎ sang ch½n th× sè vÞ trÝ c©n b»ng cña r«to sÏ t¨ng lªn gÊp ®«i lµ 2m. ®é lín cña mét bíc sÏ gi¶m ®i mét nöa b»ng 2π/2m – Trêng hîp nµy gäi lµ ®iÒu khiÓn nöa bíc hay ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng. Ta cã thÕ tÝnh sè bíc quay cña r«to trong kho¶ng 0÷3600 lµ: K= m.n1.n2.p, Trong ®ã: -9- b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp p: sè ®«i cùc cña r«to; m: sè cuén d©y ®iÒu khiÓn trªn stato(sè pha); n1: hÖ sè, n1 =1 øng víi ®iÒu khiÓn ®èi xøng; n2=2 øng víi ®iÒu khiÓn kh«ng®èi xøng; n2: hÖ sè, n2=1 ®iÒu khiÓn b»ng xung 1 cùc; n2=2 ®iÒu khiÓn b»ng xugn 2 cùc. Bíc quay cña r«to trong kh«ng gian lµ α=3600/K. 3.) m«men ®ång bé vµ tr¹ng th¸i æn ®Þnh cña ®éng c¬ bíc. BiÓu thøc m«men ®ång bé tÜnh cña ®éng c¬ bíc kh¸c víi biÓu thøc m«men ®ång bé cña ®éng c¬ ®ång bé thêng cã cïng cÊu tróc. Sù kh¸c nhau ®ã lµ do ®éng c¬ bíc ®îc cÊp bëi dßng ®iÖn mét chiÒu, chø kh«ng ph¶i dßng ®iÖn xoay chiÒu. Trong ®éng c¬ ®îc cÊp bëi nguån mét chiÒu, sau qu¸ tr×nh qu¸ ®é, dßng ®iÖn trong c¸c cuén stato lµ h»ng sè I=U/rs=Const. Tõ th«ng mµ nã sinh ra t¸c ®éng vµo cÆp cùc cña r«to: φ=B.S.cosα=B.S.sinθ trong ®ã: B lµ cêng ®é tõ trêng do dßng ®iÖn I sinh ra trong cuén d©y cã ®iÖn c¶m L; S lµ tiÕt diÖn vu«ng gèc cña cÆp cùc; α lµ gãc gi÷a trôc cÆp cùc víi trôc cña cuén d©y pha; θ lµ gãc gi÷a trôc cÆp cùc vµ ®êng vu«ng gãc víi trôc cña cuén d©y pha; Do θ thay ®æi nªn tõ dÉn däc theo ®êng ®i cña tõ th«ng thay ®æi theo, lµm cho tõ th«ng thay ®æi trong mét giíi h¹n réng. NÕu viÕt biÓu thøc φ díi d¹ng: φ=L.I (L lµ ®iÖn c¶m). Do sù thay ®æi cña gãc φ cïng víi sù thay ®æi cña khe hë kh«ng khÝ gi÷a c¸c r¨ng cña stato vµ r«to lµm cho ®iÖn c¶m L thay ®æi theo dÉn ®Õn tõ th«ng φ vµ do ®ã m«men cña ®éng c¬ thay ®æi. M«men ®ång bé tÜnh cña ®éng c¬ bíc khi stato vµ r«to cã r¨ng vµ ®îc kÝch thÝch, cã thÓ viÕt díi d¹ng tæng qu¸t cña 3 m«men quay: M(θ)=MS+MR+MSR= CM.IS.(dLS/dθ)+CM.IR.(dLR/dθ)+2.CM(dLRS/dθ) Trong ®ã: IS, IR, LS(θ), LR(θ), LSR(θ) lµ c¸c gi¸ trÞ x¸c lËp t¬ng øng dßng ®iÖn, ®iÖn c¶m vµ hæ c¶m cña stato(S) vµ r«to(R); CMlµ h»ng sè, phô thuéc vµo cÊu t¹o cña tõng lo¹i ®éng c¬. M«men MS ®îc h×nh thµnh do sù thay ®æi tõ dÉn trªn ®êng ®i cña tõ th«ng stato ®îc kÝch thÝch bëi dßng ®iÖn IS. - 10 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp MR ®îc h×nh thµnh do sù thay ®æi tõ dÉn trªn ®êng ®i cña tõ th«ng r«to ®îc kÝch thÝch bëi dßng ®iÖn IR. MSR ®îc h×nh thµnh do sù thay ®æi hç c¶m gi÷a stato vµ r«to ®îc kÝch thÝch bëi dßng ®iÖn IS vµ IR. HiÖn nay, phÇn lín c¸c ®éng c¬ bíc ®Òu cã cÊu t¹o r«to kh«ng cã cuén kÝch thÝch. Do ®ã biÓu thøc m«men cã d¹ng ®¬n gi¶n sau: M(θ)=CM.IS.(dLS/dθ). Quan hÖ gi÷a m«men víi gãc quay θ thêng lµ kh«ng h×nh sin do ¶nh hëng cña cÊu tróc r¨ng vµ cÊu tróc cùc låi cña stato vµ r«to, còng nh do xung ®iÖn ¸p cÊp vµo cã d¹ng xung vu«ng lµ tæng cña c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ. Quan hÖ cña m«men M=f(θ) lµ dêng cong cã d¹ng nh sau: π ®êng cong m«men cña ®éng c¬ bíc theo gèc quay θ ChÊt lîng cña ®éng c¬ bíc ®îc ®¸nh gi¸ bëi ®é dèc cña ®êng cong m«men ®ång bé M=f(θ), ®Æc biÖt lµ ë ®Çu cña vïng lµm viÖc thuéc ®êng cong nµy. §é dèc cña ®êng M=f(θ) trong vïng nµy cµng lín th× suÊt m«men dM/dθ cµng lín vµ kh¶ n¨ng ®ång bé cña ®ång bé cña ®éng c¬ bíc cµng lín. Gi¶ sö t¹i mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh, r«to mang mét m«men t¶i(m«men c¶n) M C. §Ó gi÷ ®îc r«to ë vÞ trÝ nµy ta ph¶i cÊp dßng ®iÖn cho cuén d©y stato t¹i vÞ trÝ ®ã vµ do gãc α=0 nªn M=Mmax. §iÒu kiÖn ®Ó gi÷ ®îc r«to kh«ng trît khái vÞ trÝ lµ: MCU). Dßng ®iÖn b¾t ®Çu t¨ng dÇn cho ®Õn khi: i.RS=Imax.RS=US th× bé so s¸nh C1 xuÊt ra xung X RS xãa tÝn hiÖu XC, T1 ng¾t ®iÖn ¸p cao VCC ra khái m¹ch, lÊp tøc ®i«t D ®ãng nguån thÊp U ®Ó duy tr× tr¹ng th¸i gi÷ cña r«to. Xung ®iÒu khiÓn X®k vÉn ®îc duy tr× cho ®Õn khi viÖc ®iÒu khiÓn ®îc chuyÓn sang cÊp ®iÖn cho pha kh¸c vµ kh«ng cÊp ®iÖn cho pha nay - 19 - b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp PhÇn IV Giíi thiÖu vi m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc L297 vµ L298. 1. Vi m¹ch ®iÓu khiÓn ®éng c¬ bíc L297. H·ng s¶n xuÊt: SGS- THOMSON Microelectronics. Vi m¹ch L297 tÝch hîp t¾t c¶ c¸c m¹ch ®iÖn tö cÇn thiÕt ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc lìng cùc vµ ®¬n cùc. Sö dông cïng víi m¹ch cÇu c«ng suÊt kÐp nh L298 t¹o ra mét bé ghÐp nèi hoµn chØnh gi÷a bé vi xö lý vµ ®éng c¬ kiÔu lìng cùc. §éng c¬ bíc kiÓu ®¬n cùc còng cã thÓ ®iÒu khiÓn ®îc b»ng L297 céng 4 côm c«ng xuÊt m¾c theo kiÓu §alingt¬n. Vi m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc L297 tríc hÕt sö dông cïng víi cÇu c«ng xuÊt L298 hoÆc L293E trong c¸c øng dông ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc. L297 nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ hÖ thèng ®iÒu khiÓn, thêng lµ chip vi xö lý trung t©m vµ t¹o ra tÊt c¶ c¸c d¹ng xung ®iÒu khiÓn cho tÇng c«ng suÊt. H¬n thÕ n÷a, nã bao hµm hai bé chopper ®iÒu khiÓn ®é réng xung PWM ®Ó ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn trong c¸c cuén d©y pha. Víi viÖc h¹n chÕ c«ng suÊt phï hîp, L297 ®iÒu khiÓn ®îc ®éng c¬ nam ch©m vÜnh cöa 2 pha, ®éng c¬ nam ch©m vÜnh cöu 4 pha vµ ®éng c¬ cã tõ trë thay ®æi 4 pha. Ngoµi ra, nã cã thÓ ®iÒu khiÓn ë c¶ hy chÕ ®é c¶ bíc hay nöa bíc. C¸c u ®iÓm Vi m¹ch L297 céng víi m¹ch c«ng suÊt L298 cã nhiÒu u ®iÓm: cÇn Ýt linh kiÖn, yªu cÇu phÇn mÒm rÊt ®¬n gi¶n nªn gi¶m t¶i cho bé vi xö lý. Thªm vµo ®ã, viÖc lùa chän cÆp vÞ m¹ch ®ång bé (L297 vµ L298) cã ®é linh ho¹t nhÊt ®Þnh. B¶n th©n L298 cã thÓ sö dông riªng cho ®ång c¬ mét chiÒu, cßn L297 cã thÓ sö dông cho bÊt kú tÇng c«ng suÊt nµo kÓ c¶ linh kiÖn rêi. §èi víi ®éng c¬ lìng cùc cã dßng ®iÖn pha kh«ng qu¸ 2A th× nªn sö dông L297 ®ång bé víi L298; nÕu dßng ®iÖn díi 1A th× tèt h¬n hÕt lµ sö dông L293E. khi dßng ®iÖn lín h¬n th× sö dông bãng b¸n dÉn c«ng suÊt hoÆc cÆp §alinht¬n. Vi m¹ch L297 ®îc chÕ t¹o bìi h·ng SGS b»ng c«ng nghÖ I 2L phï hîp d¹ng thøc Analog/Digital vµ ®ãng vá nhùa d¹ng DIP d¹ng 20 ch©n. Vi m¹ch sö dông nguån 5V vµ c¸c ®Çu ra thÝch hîp chuÈn TTL/CMOS hoÆc kiÓu bãng b¸n dÉn collector hë. - 20 -