Tài liệu đồ án thiết kế bàn máy 3d truyền động bằng vitme và thanh dẫn hướng.

Máy CNC mini TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT CAO THẮNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ-BM CƠ ĐIỆN TỬ Độc lập-Tự do-Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: LÊ THỊ KIỀU NGA SINH VIÊN THỰC HIỆN 1. TRẦN NGUYÊN PHẨM 2. LÊ HỒNG KHA 3. NGUYỄN VĂN LÂM TÊN ĐỀ TÀI : Lớp CĐ-CĐT 10B Lớp CĐ-CĐT 10B Lớp CĐ-CĐT 10B MÁY CNC MINI NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI : - - - - Cơ khí : + Thiết kế bàn máy 3D truyền động bằng vitme và thanh dẫn hướng. + Thiết kế hệ dẫn hướng cho động cơ mang đầu khoan. + Truyền động qua động cơ bước. Điện tử : + Thiết kế hệ mạnh công suất dùng L297 và L298. + Dùng Pic16f887 để điều khiển vị trí bàn máy bằng Encoder + Thiết kế mạch giao tiếp máy tính và phần mền mach3. + Sử dụng phần mềm Mach3. Lập trình : + Lập trình cho Pic đếm xung Encoder điều khiển động cơ bước. + Thiết kế sản phẩm trên bản vẽ bằng phần mềm AutoCAD. + Giao tiếp giữa phần mềm AutoCAD và ArtCAM để xuất ra file Gcode. + Dùng phần mềm Mach3 đọc file Gcode để điều khiển cơ cấu chấp hành. Mục tiêu đề tài : + Hoàn thành cơ bản 1 máy cnc 3 trục + Thiết kế hoàn thiện mạch điều khiển cơ cầu chấp hành và mạch giap tiếp với máy tính + Am hiểu về phần mềm mach3, động cơ bước và các linh kiện điện tử liên quan trong mạch điều khiển. + Nếu hoàn thành tốt và còn thời gian thì sẽ phát triển sử dụng động cơ servo để nâng cao độ chính xác trong gia công Thời gian thực hiện : Thời gian nộp đề tài : GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 1 Máy CNC mini Ý kiến giáo viên hướng dẫn ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Giám hiệu GVHD: Lê Thị Kiều Nga Khoa cơ khí-BM cơ điện tử GV hướng dẫn Trang 2 Máy CNC mini LỜI CẢM ƠN Sau ba năm học tại trường CĐKT Cao Thắng, chúng em đã được học và tiếp thu rất nhiều kiến thức mới từ sự chỉ bảo tận tình của Quý Thầy Cô, cũng như sự giúp đỡ của bạn bè. Đây là khoảng thời gian đầy ý nghĩa . Đồ án tốt nghiệp là nền tản quan trọng để đánh dấu một bước ngoặc mới trong cuộc đời chúng em. Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô Lê Thị Kiều Nga. Người đã hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án tốt nghiệp và cung cấp cho chúng em nhiều kinh nghiệm quý báu. Chúng em xin chân thành cám ơn quý thầy cô bộ môn cơ điện tử và các cán bộ công nhân viên trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng đã tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên thực hiện: Trần Nguyên Phẩm Vũ Văn Lâm Lê Hồng Kha GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 3 Máy CNC mini LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khoa học kỹ thuật nói chung cũng như ngành kỹ thuật cơ điện tử nói riêng đã phát triển và có đóng góp rất nhiều trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng đó, nhóm chúng em đã làm đề tài: thiết kế máy cnc 3 trục điều khiển bằng phần mềm MACH3 nhằm giúp việc gia công các chi tiết cơ khí được nhanh và chính xác hơn. Những kiến thức và năng lực đạt được trong quá trình học tập tại trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốt nghiệp. Chúng em đã cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. kết quả là những sản phẩm đạt được trong ngày hôm nay tuy không lớn lao nhưng nó là thành quả của 3 năm học tại trường là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường. Tuy nhóm chúng em đã cố gắn hết sức, nhưng chắc sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong quý Thầy Cô thông cảm. Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp tận tình của quý thầy cô và các bạn. Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các bạn. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 4 Máy CNC mini NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. Giáo viên hướng dẫn GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 5 Máy CNC mini NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 6 Máy CNC mini NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN  .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 7 Máy CNC mini MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CNC ......................................................... 10 CHƯƠNG II : KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH ................................. 12 2.1. Cổng nối tiếp (serial port hay COM port) ............................................ 12 2.2. Giao tiếp qua Slot card.......................................................................... 12 2.3. Cổng song song (LPT port hay Parallel port) ...................................... 13 CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH ................... 16 3.1. Chọn cơ cấu dẫn động........................................................................... 16 3.2. Lựa chọn phương án di chuyển các trục ............................................... 23 CHƯƠNG IV : LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH ......................... 29 4.1. L297 ...................................................................................................... 29 4.2. L298 ...................................................................................................... 30 4.3. PIC 16F887 ........................................................................................... 30 4.4. 74HC541 ............................................................................................... 31 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI CHẾ ĐỘ: MACH3CNC VÀ ENCODER ....................................................................... 32 CHƯƠNG VI : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN...................................... 35 6.1. Giới thiệu phần mềm mach3CNC ........................................................ 35 6.2. Cách xác lập thông số trong phần mềm mach3 .................................... 35 6.3. Các chức năng của phần mềm mach3................................................... 45 6.3.1. Chạy 1 file code mẫu ..................................................................... 45 6.3.2. Nhập một đoạn code bằng tay........................................................ 46 6.4. Thiết kế mẫu từ file cad (*.dxf, *.dwg) xuất ra file G-code bằng phần mềm ArtCAM .............................................................................................. 47 CHƯƠNG VII : KẾT LUẬN ......................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 55 GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 8 Máy CNC mini MỤC LỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 9 Máy CNC mini CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CNC 1.1. Khái niệm: 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. Phân loại: Các máy CNC có thể phần chia theo loại và theo hệ thống điều khiển: - Theo loại máy cũng tương tự như các máy công cụ truyền thống , chia ra các loại như máy khoan CNC , máy phay CNC , máy tiện CNC…và các truing tâm gia công CNC Các trung tâm CNC có khả năng thực hiện gia công nhiều loại bề mặt và sử dụng nhiều loại dụng cụ khác nhau. - Phân chia theo hệ điều khiển có thể phân ra các loại: + Các máy điều khiển điểm tới điểm. + Ví dụ như máy khoan, khoét, máy hàn điểm, máy đột, dập… + Các máy điều khiển đoạn thẳng : đó là các máy có khả năng gia công trong qua trình thực hiện dịch chuyển theo các trục. + Các máy điều khiển đường : bao gồm các máy  Máy 2D  Máy 3D  Điều khiển 2D1/2  Điều khiển 4D , 5D 1.3. Ưu điểm cơ bản của máy CNC: - So với các máy điều khiển công cụ bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung, chương trình được đưa vào máy. Người điều khiển chỉ chú yếu theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy. - Độ chính xác lằm việc cao. Thông thường các máy CNC có độ chính xác máy là 0.001mm do đó có thể đạt được độ chính xác cao hơn - Tốc độ cắt cao. Nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy, Những vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể sử dụng tốt hơn . GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 10 Máy CNC mini - Thời quan gia công ngắn hơn . 1.4. Các ưu điểm khác: Máy CNC có tính linh hoạt cao trong việc lập trình, tiết kiệm thời quan chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao trong việc gia công hang loại các sản phẩm nhỏ. - Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí dừng máy nhỏ. - Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm tra giảm. - Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ - Có thể gia công hàng loạt. 1.5. Nhược điểm: - Giá thành chế tạo máy cao hơn - Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn. - Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khan hơn 1.6. Trình độ hiện tại của máy CNC: Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng nhừng thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý up. Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng , dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau. Vật mang tin từ bang đục lỗ, bang từ, đĩa từ và tiến tới sử dụng đĩa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao. Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vài hệ NC để trờ thành hệ thống CNC đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp ngay trên máy . Dữ liệu nhập và , nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình. Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay đã dung màn hình màu đồ họa, độ phân giải cao (có them toán đồ và hình vẽ mô phỏng tĩnh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị trên màng hình Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay một tập đoàn công nghiệp. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 11 Máy CNC mini CHƯƠNG II : KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH 2.1. Cổng nối tiếp (serial Port hay COM port) 2.1.1.Ưu điểm: - Truyền tính hiệu đi được khá xa. - Dễ lập trình điều khiển vì hầu hết các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng đều đa tích hợp sẵn module điều khiển cổng nối tiếp 2.1.2.Nhược điểm: - Tính hiệu truyền nối tiếp nên việc đồng bộ chuyển động các trục khó khan - Sử dụng chuẩn RS-232 không tương thích TTL . Phải có module chuyển đổi qua lại giữa RS-23 . 2.2. Giao tiếp qua Slot Card. Trong máy tính người ta chế tạo sẵn các slot cho phép người sử dụng tính năng của máy bằng cách gắn các thiết bị vào đó. Mỗi slot đều có các đường dữ liệu (data), địa chỉ (address), các đường +5v, 5v, +12v, -12v và các đường điều khiển như CLK, IRQ, RESET, IOW, IOR…vì vậy nếu thiết kế mạch giao tiếp qua slot sẽ giảm được nhiều linh kiện, giảm được nguồn bên ngoài, dễ điều khiển giá thành thấp, tốc độ truyễn dữ liệu nhanh. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm thì giao tiếp qua slot cũng có những nhược điểm. Do slotcard gắn bên trong máy tính nên cách giao tiếp này khó có thế nhận dữ GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 12 Máy CNC mini liệu từ bên ngoài vào, và cũng bị hạn chế về khoảng cách làm việc đồng thời mỗi khi sử dụng đều phải mở máy tính gây bất tiện cho người sử dụng. Các rãnh cắm trong máy tính PC: Trên máy tính PC/XT rãnh cắm trong máy tính chỉ có một loại có độ rộng 8bit và tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture). Từ máy tính AT trở đi việc bố trí chân trên các rãnh cắm phức tạp hơn, tùy theo tiêu chẩn khi chọn máy tính các loại rãnh cắm theo tiêu chuẩn khác nhau có thể được kiểm tra như sau: - Rãnh cắm 16 bit theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture). - Rãnh cắm PS/2 16 bit theo tiêu chuẩn MCA (Industry Standard Architecture). - Rãnh cắm 32 bit theo tiêu chuẩn VESA. - Rãnh cắm 32 bit theo tiêu chuẩn PCI. Cho đến nay các card dùng để giao tiếp với máy tính đều tuân theo tiêu chuẩn ISA. 2.3. Cổng song song (LPT port hay parallel port) Cấu trúc cổng song song Cổng song song gồm 4 đường điều khiển, 5 đường trạng thái và 8 đường dữ liệu bao gồm 5 chế độ hoạt động: - Chế độ tương thích (compatibility) - Chế độ nibble. - Chế độ byte. - Chế độ EPP (Enhanccd parallel port). - Chế độ ECP (Extended capapility port). GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 13 Máy CNC mini 3 chế độ đầu tiên sử dụng port song song chuẩn (SPP – Standard parallel port) trong khi đó chế độ 4, 5 cần thêm phần cứng để cho phép hoạt động ở tốc độ cao hơn. Sơ đồ chân của máy in như sau: Cổng song song có 3 thanh ghi có thể truyền dữ liệu và điều khiển máy in. Địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT (line printer) từ LPT1 đến LPT4 được lưu trừ trong vùng dữ liệu của BIOS. Thanh ghi dữ liệu được định vị ở offset00h, thanh ghi trạng thái ở 01h, và thanh ghi điều khiển ở 02h. Thông thường địa chỉ cơ sở cũa LPT1 là 378h, LPT2 là 278h, do đó địa chỉ của thanh ghi trạng thái là 379h hoặc 279h và địa chỉ thanh ghi điều khiển là 37Ah hoặc 27Ah. Tuy nhiên trong một số trường hợp, địa chỉ cổng song song có thể khác do quá trình khởi động của BIOS. BIOS sẽ lưu trữ các địa chỉ này như sau: Địa chỉ 0000h:0408h 0000h:040Ah 0000h:040Ch Chức năng Địa chỉ cơ sở của LPT1 Địa chỉ cơ sở của LPT2 Địa chỉ cơ sở của LPT3 Thanh ghi dữ liệu 2 chiều: Tín hiệu máy in Chân D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 9 8 7 6 5 4 3 2 Thanh ghi trạng thái máy in(chỉ đọc): Tín hiệu máy in Chân BUSY ACK PAPEREPMTY SELECT LRROR IQR x x 11 GVHD: Lê Thị Kiều Nga 10 12 13 15 - - - Trang 14 Máy CNC mini Thanh ghi điều khiển máy in Tín hiệu máy in x x Chân - - DIR - IQR Enable 17 SELECTIN 16 INIT 14 AUTOFEED 7 STROBE 1 Chú ý rằng BUSY được nối với cổng đảo trước khi đưa vào thanh ghi trạng thái, các bit SELECTIN, AUTOFEED, STROBE được đưa ra cổng đảo trước khi đưa ra chân của cổng máy in. Thông thường tốc độ xử lý dữ liệu của các thiêt bị ngoại vi như máy in chậm hơn PC nhiều nên các đường ACK , BUSY và IQR được sử dụng cho kỹ thuật bắt tay. khởi đầu PC đặt dữ liệu BUS sau đó kích hoạt đường IQR xuống mức thấp để thông tin cho máy in biết rằng dữ liệu đã ổn định trên BUS. Khi máy in xử lý xong dữ liệu, nó sẽ trả lại tính hiệu ACK xuống mức thấp để ghi nhận PC để cho đến khi đuồng BUSY từ máy in xuống mức thấp (máy in không bận) thì sẽ đưa tiếp dữ liệu lên bus. Ưu điểm: - Tín hiệu được truyền song song, việc loại suy được thực hiện dễ dàng. - Tương thích TTL nên không cần module chuyển đổi. Nhược điểm: - Tính hiệu truyền đi không được xa. - Khó lập trình. Kết luận: Nhóm chọn cổng song song để giao tiếp với máy tính. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 15 Máy CNC mini CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC 3.1.CHỌN CƠ CẤU DẪN ĐỘNG. 3.1.1.Động cơ dẫn động các trục tọa độ : 3.1.1.1.Động cơ bước (stepping motor ). Ưu điểm :  Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và vận tốc .  Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số trực tiếp, động cơ bước trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại.  Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC. Nhược điểm :  Phạm vi ứng dụng là ở vùng công suất nhỏ và trung bình. Việc nghiên cứu nâng công suất động cơ bước đang là vấn đề rất được quan tâm hiện nay.  Hiệu suất động cơ bước thấp hơn các loại động cơ khác. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 16 Máy CNC mini 3.1.1.2.Động cơ một chiều (DC motor). Ưu điểm:  Momen xoắn lớn, giá thành rẻ. Nhược điểm:  Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.  Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác. 3.1.1.3.Động cơ SERVO: GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 17 Máy CNC mini Ưu điểm:  Momen xoắn lớn, có cả 2 loại AC và DC.  Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao. Nhược điểm:  Driver phức tạp, giá thành cao. 3.1.1.4.Kết luận : Ta chọn động cơ bước làm động cơ dẫn động các trục tọa độ với các thống số:  Điện áp làm việc : 5V.  Dòng điện lớn nhất : 2A.  Loại động cơ lai. đơn cực, hai pha. 3.1.2.Giới thiệu về động cơ bước : 3.1.2.1.Khái niệm: Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tính hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết. 3.1.2.2.Cấu tạo: Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm sóc công suất nhỏ. 3.1.2.3.Hoạt động: Động cơ bước không quay theo cơ chế thông 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 từ đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của roto tương ứng với tầng số chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 18 Máy CNC mini 3.1.2.4.Ứng dụng : Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành 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 các ngành Tự động hóa, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển các trục của máy CNC, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay… Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ở đĩa cứng, ở đĩa mềm, máy in…….. 3.1.2.5.Giới thiệu động cơ bước đơn cực : Động cơ được dùng trong đề tài này là động cơ bước đơn cực . Động cơ bước đơn cực cuốn theo sơ đồ hình. Với một đầu mối trung tâm trên các cuộn. khi dùng các đầu mối trung tâm được nối lên đầu dương của nguồn cấp, còn 2 đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt được nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi nguồn đó. Mẫu 1 nằm ở cực trên và dưới của stato, còn mẫu 2 nằm ở 2 cực bên phải và bên trái động cơ. rotor là 1 nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 nam và 3 bắc xếp xen kẽ trên vòng tròn . Để xử lý góc bước ở mức độ cao hơn, rotor phải có GVHD: Lê Thị Kiều Nga Trang 19 Máy CNC mini nhiều cực đối xứng hơn. Động cơ bước được dùng là động cơ nam châm vĩnh cửu với mỗi bước là 1.8 độ. Có nhiều cách điều khiển động cơ bước: điều khiển 1 bước, điều khiển nửa bước, điều khiển vi bước . Điều khiển 1 bước: Như trong hình dòng điện đi qua từ đầu tâm của mẫu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở mẫu 1 bị ngắt và kích mẫu 2, rotor sẽ quay 1,8 độ, hay 1 bước . Để động cơ quay liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào 2 mẫu của động cơ theo dãy: Mẫu 1a Mẫu 1b Mẫu 2a Mẫu 2b 1000100010001000100010001 0010001000100010001000100 0100010001000100010001000 0001000100010001000100010 Mẫu 1a 1100110011001100110011001 Mẫu 1b 0011001100110011001100110 Mẫu 2a 0110011001100110011001100 Mẫu 2b 1001100110011001100110011 Điều khiển nửa bước : Vị trí bước được tạo ra bởi 2 chuỗi trên không giống nhau, kết quả kết hợp 2 chuỗi trên cho phép điều khiển nữa bước, với việc dừng động cơ một cách lần lượt ở những vị trí đã nêu ở một trong hai dãy trên. Chuỗi kết hợp như sau: Mẫu 1a Mẫu 1b Mẫu 2a Mẫu 2b 11000001110000011100000111 00011100000111000001110000 01110000011100000111000001 00000111000001110000011100 Bước góc của động cơ bước được được chế tạo theo bảng tiêu chuẩn sau : Step angle 0.9 1.8 3.6 3.75 7.5 15.0 GVHD: Lê Thị Kiều Nga Steps per revolution 400 200 100 96 48 24 Trang 20