VD6-May phay CNC

Mục LụcI.PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ________________________________________________2

II. PHÁT BIỂU BÀI TOÁN THIẾT KẾ_______________________________________________6

III. LẬP KẾ HOẠCH THIẾT KẾ SẢN PHẨM_________________________________________7

IV. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG__________________________________________10

V -XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ______________14

VI. ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM__________________19

6.1. Phân tích chức năng để làm rõ vấn đề______________19

6.1.1. Tìm ra chức năng chung hoàn chỉnh_____________196.1.2 Phân tích chức năng con________________________206.1.3 Sắp xếp các chức năng con______________________20

6.2 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế_______________21

6.2.1 Tham khảo các thiết kế liên quan_______________216.2.2 Triển khai ý tưởng cho từng chức năng:_________226.2.3 Phối hợp các ý tưởng:__________________________22

VII. ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ___________________23

VIII. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHO SẢN PHẨM_____________________________________25

IX. THIẾT KẾ CHI TIẾT SẢN PHẨM_______________________________________________28

IX.1. Bàn máy 3 trục___________________________________28

IX.2. Giới thiệu phần cứng điều khiển__________________35

IX.2.1. Bộ nguồn NI PS-15____________________________35IX.2.2. Card PCI-7344_______________________________36IX.2.3. Bộ UMI-7774[10]________________________________39IX.2.4. Driver P70530[11]______________________________42IX.2.5. Động cơ bước_________________________________47

1

IX.2.6. Encoder[17]____________________________________53IX.2.7 Công tắc hành trình___________________________54

X. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM_________________________________________________________56

KẾT LUẬN_________________________________________________________________________59

I.PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Để có thể thực hiện đề tài một cách hoàn thiện và thuận

tiện cho việc thiết kế, nhóm chúng tôi đã tiến hành làm

bảng liệt kê tự nhận thức để đánh giá một cách tốt nhất

vai trò của từng cá nhân trong một đội ngũ làm việc.

Thành viên 1: Đào Trọng Hiệp

-Tính cách: Vui vẻ, hòa đồng, có tính kỉ luật tốt, luôn

giải quyết mọi vấn đề theo chiều hướng hòa nhã hòa bình.

-Sở thích: Thích tìm hiểu thiên nhiên, đam mê truyện

tranh kiếm hiệp và bóng đá.

-Ưu điểm: Có khả năng tiếp thu những kiến thức mới, kiên

trì trong công việc, giúp nhóm thiết kế có bầu không khí

vui vẻ thoải mái. Có kiến thức về lĩnh vực tự động hóa và

vật liệu.

-Nhược điểm: Tâm lý không ổn định, hay lo lắng, kiến thức

về cơ khí và điện tử còn chưa tốt, không ganh đua, không

mạnh mẽ

Bảng tự liệt kê tự nhận thức và đánh giá vai trò

a b c d e f g h1 1 1 4 2 1 0 1 02 1 1 0 1 2 1 2 2

2

3 1 2 1 2 1 1 2 04 0 1 1 1 2 1 2 25 2 2 1 1 1 1 1 16 1 2 2 2 0 1 1 17 1 2 2 0 1 1 1 2

Bảng kết luận

CW CC SH PL R

I

ME TW CF

1 g 1 d 2 f 0 c 4 a 1 h 0 b 1 e 12 a 1 b 1 e 2 g 2 c 0 d 1 f 1 h 23 h 0 a 1 c 1 d 2 f 1 g 2 e 1 b 24 d 1 h 2 b 1 e 2 g 2 c 1 a 0 f 15 b 2 f 1 d 1 h 1 e 1 a 2 c 1 g 16 f 1 c 2 g 1 a 1 h 1 e 0 b 2 d 27 e 1 g 1 a 1 f 1 d 0 b 2 h 2 e 2Tổn

g

7 10 7 13 6 8 8 11

Theo bảng điểm cho cácvai trò thì thành viên Hiệp phù hợp

cho các vai là người điều phối (CC), người phát kiến

(PL), người kết thúc (CF).

3

Thành viên 2: Nguyễn Quí Lâm

-Tính cách: Điềm tĩnh, sâu sắc, hay giúp đỡ mọi người,

sống chan hòa vui vẻ

-Sở thích: Thích nghiên cứu về điện tử và những ứng dụng

của điện tử trong cuộc sống hằng ngày

-Ưu điểm: Có kiến thức tốt về điện tử, có khả năng làm

mạch điện tử, tỉ mỉ trong công việc, sống kỉ luật có tổ

chức

-Nhược điểm: Dễ bị lay động, hay lo lắng, dễ nản chí khi

gặp khó khăn


a b c d e f g h1 2 1 0 1 1 0 3 22 1 0 0 1 1 3 3 13 2 1 1 1 2 1 1 14 0 0 3 2 0 3 0 25 2 2 1 0 0 1 2 26 0 2 2 2 1 1 2 07 1 1 3 0 0 2 2 1Bảng kết luận:

CW CC SH PL R

I

ME TW CF

4


g

10 9 8 9 3 11 10 10

Theo bảng điểm cho cácvai trò thì thành viên Lâm phù hợp

cho các vai là người lập kế hoạch (SH), người đánh giá

(ME)

Thành viên 3: Văn Ngọc Đức

-Tính cách: Vui vẻ, hòa đồng tuy nhiên hơi bảo thủ, lời

nói còn thiếu suy nghĩ

-Sở thích: Thích bóng đá , đam mê tốc độ cũng như thích

tìm hiểu về các loại xe máy, ô tô. Thích nghiên cứu về

các loại động cơ và cơ cấu truyền động

-Ưu điểm:Dễ tính, thực tế, không nao núng,luôn tỉ mỉ khi

làm việc, vâng lời và có ý thức chấp hành tốt. Có kiến

thức tốt về thiết kế và chế tạo cơ khí

5

-Nhược điểm: Khả năng giao tiếp và sáng tạo chưa có, đôi

khi hay bảo thủ


a b c d e f g h1 0 3 1 3 0 0 2 12 3 2 0 1 1 0 2 13 1 3 2 0 1 1 2 04 2 2 2 2 0 1 0 15 2 2 2 1 1 0 0 26 0 2 2 2 0 2 0 27 0 0 3 3 1 1 1 1Bảng kết luận:

CW CC SH PL R

I

ME TW CF


g

12 10 6 6 7 8 12 10

6

Theo bảng điểm cho các vai trò thì thành viên Đức phù hợp

cho các vai là người làm việc (CW), người chăm sóc nhóm

(TW), người điều phối (CC)

CW CC SH PL RI ME TW CF

Hiệp 7 10 7 13 6 8 8 11

Lâm 10 9 8 9 3 11 10 10

Đức 12 10 6 6 7 8 12 10

Kết luận:

Hiệp: Người phát kiến(PL), người điều phối (CC), người

kết thúc (CF)

Lâm: Người đánh giá (ME), người lập kế hoạch (SH)

Đức: Người làm việc (CW), người chăm sóc nhóm (TW), người

khám phá (RI)

II. PHÁT BIỂU BÀI TOÁN THIẾT KẾ

1. Mô tả tóm lược sản phẩm: tạo mẫu nhanh, gia công trên bề

mặt gỗ hoặc mica mà không cần tốn quá nhiều chi phí

2. Mục đích thương mại chính của sản phẩm:

-Tạo ra các sản phẩm quà tặng theo yêu cầu của khách hàng

một cách nhanh chóng, ít tốn kém

-Ít gây ô nhiễm môi trường

-Tiết kiệm thời gian, nhân công và tiền bạc7

-Có thể sử dụng mô hình trong việc giảng dạy tại các

trường đại học, cao đẳng và trung cấp dạy nghề

3. Thị trường mục tiêu:

-Tất cả các doanh nghiệp trong việc gia công trên bề mặt

gỗ và mêka, các doanh nghiệp thiết kế quà tặng và đồ chơi

bằng gỗ và mica

-Các trường đại học kĩ thuật, cao đẳng, trung cấp và dạy

nghề

4. Giả thiết và những ràng buộc

-Chi phí sản xuất và giá thành < 80.000.000VND

-Chế tạo được sản phẩm có kích thước ổn định

-Sản phẩm hoạt động tốt, không có phế phẩm

-Kết cấu đẹp mắt, dễ dàng sử dụng

-Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

5. Những khách hàng của sản phẩm

Ngày nay máy CNC 3 trục được sử dụng rất nhiều trong các

nhà máy công nghiệp, tuy nhiên tại các trường đại học kĩ

thuật, cao đẳng và trung cấp dạy nghề việc đầu tư cho 1

máy CNC là rất tốn kém, hi vọng sản phẩm của nhóm ra đời

sẽ đáp ứng nhu cầu trên.

8

III. LẬP KẾ HOẠCH THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Thời gian thực hiện tiểu luận kéo dài 15 tuần, nhóm gồm 3

thành viên cùng thực hiện nhiều mảng công việc khác nhau,

nhưng có sự thống nhất với nhau. Cụ thể như sau:

Bước 1: Xác định nhiệm vụ ban đầu

Nhiệm vụ 1: Xác định nhu cầu khách hàng.

Nhiệm vụ 2: Lập kế hoạch thiết kế và phát triển

sản phẩm.

Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế.

Nhiệm vụ 4: Xác định yêu cầu kỹ thuật.

Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng thiết kế.

Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng và chọn phương án

thiết kế.

Nhiệm vụ 7: Thiết kế hệ thống cho sản phẩm

Nhiêm cụ 8: Thiết kế chi tiết sản phẩm

Nhiệm vụ 9: Đánh giá sản phẩm

Nhiệm vụ 10: Lập hồ sơ thiết kế sản phẩm

Bước 2: Phát biểu mục tiêu và nội dung thực hiện cho

mỗi nhiệm vụ

- Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các máy hiện đang có trên thị

trường, gặp gỡ khách hàng, thực hiện thăm dò nhu cầu

khách hàng tại 1 nhà máy và 5 kĩ sư đang sử dụng máy và

10 kĩ sư đang có nhu cầu sử dụng máy.

9

- Nhiệm vụ 2: Xác định các công việc phải thực hiện,

nguồn nhân lực, đưa ra lịch trình thiết kế.

- Nhiệm vụ 3: Phân tích những nhu cầu khách hàng thu

thập được thành những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô

đọng, sẵn sàng cho việc biên dịch sang các thông số kỹ

thuật có thể đo lường được.

- Nhiệm vụ 4: Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nhà

chất lượng để xác định yêu cầu kỹ thuật từ những yêu cầu

của khách hàng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm

trên thị trường.

- Nhiệm vụ 5: Phân tích các chức năng thành các chức

năng con, cốt lõi, tham khảo các thiết kế liên quan,

đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con và tổng hợp thành

các ý tưởng chung cho sản phẩm thiết kế.

- Nhiệm vụ 6: Sử dụng ma trận quyết định để lựa chọn

một ý tưởng thiết kế.

- Nhiệm vụ 7: Xây dựng sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động

cho máy, bố trí hình học thô cho sản phẩm, thiết kế

kiểu dáng cho sản phẩm

- Nhiệm vụ 8: Thực hiện tính toán thiết kế chi tiết,

lên bản vẽ tổng thể, lắp và chi tiết.

- Nhiệm vụ 9: Đánh giá khả năng làm việc, khả năng

chế tạo của sản phẩm, đánh giá các chỉ tiêu ưu nhược

điểm của sản phẩm.

- Nhiệm vụ 10: Lập hồ sơ thiết kế sản phẩm.

10

Bước 3: Ước tính số nhân công, thời gian và các nguồn

lực khác cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ

- Nhiệm vụ 1: Xác định nhu cầu khách hàng.

+ Nhân lực: Đào Trọng Hiệp, Nguyễn Quí Lâm, Văn

Ngọc Đức

+Thời gian: 1 tuần.

- Nhiệm vụ 2: Lập kế hoạch thiết kế và phát triển sản

phẩm.


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế.


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 4: Xác định yêu cầu kỹ thuật.


Ngọc Đức +Thời gian: 1 tuần.

- Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng thiết kế.


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng và chọn phương án

thiết kế.

11


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 7: Thiết kế hệ thống cho sản phẩm


Ngọc Đức


- Nhiêm cụ 8: Thiết kế chi tiết sản phẩm


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 9: Đánh giá sản phẩm


Ngọc Đức


- Nhiệm vụ 10: Lập hồ sơ thiết kế sản phẩm


Ngọc Đức +Thời gian: 2 tuần.

Bước 4: Sắp xếp trình tự công việc

12

Bước 5: Ước tính chi phí thiết kế sản phẩm

Biểu đồ nhân công cho thấy kế hoạch thực hiện

thiết kế sản phẩm là 11 tuần. Nếu mức lương trung bình

cho mỗi thành viên trong 1 tháng là 400 USD. 1 ngày công

là 20 USD (làm 5 ngày/tuần), 1 tuần 100 USD, vậy chi phí

thiết kế là 7500 USD (chưa kể chi phí cho thiết bị,

phương tiện).

IV. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG

Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết

-Chi phí sản xuất và giá thành < 80.000.000VND

-Chế tạo được sản phẩm có kích thước ổn định 13

-Sản phẩm hoạt động tốt, không có phế phẩm

-Kết cấu đẹp mắt, dễ dàng sử dụng

-Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin

- Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng:

Nhà thiết kế/sản xuất máy CNC: hỏi 15 người.

Nhà nhà phân phối máy móc, thiết bị công nghiệp:

hỏi 10 người.

Người vận hành máy trong các nhà máy: hỏi 30

người.

Các trường đại học, cao đẳng có nhu cầu: hỏi 20

người.

- Dùng các nhóm chuyên trách: lựa chọn một số khách

hàng tiềm năng (khoảng từ 5 đến 10) và mời họ tham dự một

buổi giới thiệu sản phẩm mới nhằm tìm ra những đặc tính

mong muốn chưa có trên sản phẩm thông qua việc ghi nhận

những ý kiến đóng góp của khách hàng.

Bước 3: Xác định nội dung các câu hỏi

Các câu hỏi tập trung vào sản phẩm thiết kế là máy

CNC, bao gồm các nội dung chính sau:

-Về giá thành: câu 2, 3

-Về độ chính xác, ổn định: câu 6,7

-Về kết cấu, khả năng sử dụng: câu 1, 4

14

-Về an toàn: câu 5

Bước 4: Thiết kế câu hỏi

STT CÂU HỎI TRẢ LỜI1 Mức độ thường xuyên sử

dụng máy CNC của nhà

máy?

Hằng ngày

Hằng tuần

Hằng tháng

Rất ít khi dùng2 Theo bạn, yêu cầu kỹ

thuật nào là quan

trọng nhất với máy

CNC?

Độ tin cậy, tính chính

xác

Chi phí hoạt động

Độ an toàn

Tốc độ, phạm vi hoạt

động3 Khi chọn mua máy CNC

cho nhà máy bạn sẽ

quan tâm điều gì đầu

tiên?

Vốn đầu tư

Yêu cầu cài đặt

Công suất

Bảo trì4 Thông số nào của máy

CNC hiện có trên thị

trường chưa thỏa mãn

được yêu cầu của bạn?

Khả năng vận hành

Mức tiêu hao năng lượng

Độ bền, độ tin cậy

Giá thành5 Trong quá trình sử

dụng các loại máy CNC,

bạn quan tâm điều gì?

Thao tác đơn giản

Độ tin cậy, chính xác

Dễ dàng vệ sinh, bảo

dưỡng

15

Che chắn tốt, đảm bảo an

toàn6 Độ phức tạp chi tiết

gia công?

Đơn giản

Bình thường

Phức tạp

Cực kì phức tạp7 Kích thước chi tiết

gia công?

Nhỏ

Trung bình

Lớn

Cực kì lớn

Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi

1. Các câu hỏi thăm dò đối tượng là nhà sản xuất, phân phối, công nhân

vận hành máy, cán bộ giảng dạy,…

-Về giá thành: câu 2, 3

-Về độ chính xác, ổn định: câu 6,7

-Về kết cấu, khả năng sử dụng: câu 1, 4

-Về an toàn: câu 5

2. Các câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách

- Sau khi quan sát, vận hành thử sản phẩm thiết kế là

máy CNC, bạn có nhận xét gì về những ưu và nhược điểm của

thiết bị?

16

- Bạn hãy mô tả một máy CNC phải như thế nào mới đáp

ứng được yêu cầu của bạn?

- Những đối tượng khách hàng nào sẽ dành sự quan tâm

đến sản phẩm này nhiều nhất?

Bước 6: Thu thập thông tin

Tổng hợp lại những câu trả lời được khách hàng chọn

nhiều nhất:

Câu 1) Độ tin cậy, tính chính xác

Câu 2) Yêu cầu cài đặt.

Câu 3) Khả năng vận hành.

Câu 4) Thao tác đơn giản

Câu 5) Hằng ngày

Câu 6) Phức tạp.

Câu 7) Trung bình.

Bước 7: Rút gọn thông tin

Đưa bước 6 và 7 vào bảng dưới:

STT Nhu cầu khách hàng thu thập được Rút gọn dữ liệu1 Yêu cầu quan trọng nhất đối với

máy CNC là độ tin cậy, tính

chính xác cao, bên cạnh đó cũng

phải đảm bảo an toàn.

Độ tin cậy, tính

chính xác

2 Khi chọn mua máy CNC cho nhà máy

tôi quan tâm đến yêu cầu cài đặt

máy đầu tiên: lắp ráp, cấu hình

hệ thống phải đơn giản, dễ dàng.

Yêu cầu cài đặt

17

3 Thông số của các máy CNC hiện có

trên thị trường mà tôi cảm thấy

chưa thỏa mãn nhu cầu là vận

hành còn khá là phức tạp

Khả năng vận hành

4 Trong quá trình sử dụng máy CNC,

tôi quan tâm đến thao tác phải

đơn giản, dễ dàng học, học nhanh

(công nhân có thể học nhanh

chóng)

Thao tác đơn giản

5 Chúng tôi sử dụng máy CNC hàng

ngày

Hằng ngày

6 Chúng tôi thường xuyên gia công

những chi tiết có độ phức tạp

cao, có lúc phải gia công những

chi tiết rất phức tạp

Phức tạp

7 Kích thước chi tiết chúng tôi

gia công thường là kích cỡ trung

bình

Trung bình.

.

1. Về mục đích sử dụng

Mục đích chủ yếu của khách hàng khi sử dụng máy CNC là

có độ tin cậy, tính chính xác cao.

2. Về tính năng

18

Máy có khả năng vận hành đơn giản, hoạt động hàng

ngày, gia công chi tiết kích thước trung bình, độ phức

tạp cao.

3. Về độ bền, độ tin cậy

Đảm bảo độ tin cậy của máy, bảo trì dễ dàng trong quá

trình sản xuất.

Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của

khách hàng như sau:

- Độ tin cậy, tính chính xác cao, bên cạnh đó cũng

phải đảm bảo an toàn.

- Lắp ráp, cấu hình hệ thống phải đơn giản, dễ dàng..

- Khả năng vận hành, thao tác đơn giản, dễ dàng.

- Khả năng gia công chi tiết phức tạp

…

V -XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ

Bước 1 : Xác định khách hàng

Thị trường mục tiêu của sản phẩm là tất cả các nhà

máy gia công cơ khí chính xác, các trường đại học, cao

đẳng…

Bước 2 : Xác định yêu cầu của khách hàng

Qua kết quả thăm dò và khảo sát các đối tượng, nhóm

rút ra được các yêu cầu của khách hàng như sau:

19

- Lắp ráp, cài đặt dễ dàng.

- Độ tin cậy cao.

- Thao tác đơn giản, dễ dàng.

- Khả năng gia công chi tiết phức tạp

Bước 3 : Xác định mức độ quan trọng của các mối liên

quan

Gửi cho khách hàng một danh sách các yêu cầu trên và

đề nghị họ sắp xếp lại và đánh số theo thứ tự, cái nào họ

cảm thấy quan trọng nhất thì đánh số 1, họ có thể bỏ qua

những yêu cầu mà họ cho là không quan trọng. Từ danh sách

phản hồi của khách hàng, ta đưa ra một số hệ số tầm quan

trọng như sau:

Yêu cầu của khách hàngHệ số tầm quan

trọng

Lắp ráp, cài đặt dễ dàng 1

Độ tin cậy cao 1.5

Thao tác đơn giản, dễ dàng 1

Khả năng gia công chi tiết phức tạp 1.5

Hệ số tầm quan trọng cho ta khái niệm cần đầu tư bao

nhiêu thời gian, nhân lực và tiền bạc cho công việc để

đáp ứng cho mỗi nhu cầu của khách hàng.

Bước 4 : Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh

Mỗi sản phẩm cạnh tranh được so sánh với những nhu cầu

của khách hàng theo 5 mức sau:

20

- Mức 1: thiết kế hoàn toàn không đáp ứng nhu cầu.

- Mức 2: thiết kế đáp ứng chút ít nhu cầu.

- Mức 3: thiết kế đáp ứng nhu cầu về một số mặt.

- Mức 4: thiết kế hầu như đáp ứng nhu cầu.

- Mức 5: thiết kế hoàn toàn đáp ứng nhu cầu.

Đối với các sản phẩm hiện có trên thị trường:

- Lắp ráp, cài đặt: hầu như các sản phẩm hiện có

trên thị trường đều có hướng dẫn cụ thể về lắp

ráp và cài đặt rất chi tiết, dễ hiểu. Mức 4.

- Độ tin cậy: với công nghệ phát triển vượt bậc như

hiện nay, các máy phay CNC làm việc rất chính

xác, ít hư hỏng. Mức 5

- Thao tác: các hãng hiện nay hỗ trợ rất nhiều cho

người sử dụng các công cụ để có thể vận hành máy

1 cách thuận tiện, tuy nhiên vẫn còn một số hạn

chế. Mức 4

- Khả năng gia công: các máy phay CNC hiện nay có

thể gia công hầu hết các chi tiết từ đơn giản đến

phức tạp. Mức 4

Yêu cầu của khách hàng

Mức độ

yêu

cầu

Các sản

phẩm trên

thị trường

Chỉ

tiêu

thiết

kế

Lắp ráp, cài đặt dễ dàng 5 4 5

21

Độ tin cậy cao 5 5 5

Thao tác đơn giản, dễ dàng 4 4 5

Khả năng gia công chi tiết

phức tạp4 4 5

Bước 5 : Đưa ra các thông số kỹ thuật

Biên dịch các yêu cầu của khách hàng thành các thông

số kỹ thuật của thiết bị (bảng bên dưới).

Bước 6 : Mối quan hệ giữa yêu cầu của khách hàng và các

thông số kỹ thuật

Được đánh giá theo các mức sau:

9 = có quan hệ chặt chẽ.

3 = có quan hệ vừa phải.

1 = có quan hệ kém.

Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả.

Yêu cầu của khách hàng Thông số kỹ thuật Quan

hệ

Lắp ráp, cài đặt dễ dàng

Vận tốc 3 trục

Quãng đường di chuyển tối đa

của 3 trục

Trọng lượng khung

Điện áp sử dụng cho bộ nguồn

1

3

9

1

Độ tin cậy cao Công suất động cơ

Bề rộng đai

3

3

22

Hệ số an toàn

Độ cứng vững của khung

9

3

Thao tác đơn giản, dễ

dàng

Điện áp sử dụng cho động cơ

bước

Số lượng động cơ sử dụng

Tải trọng

3

3

1

Khả năng gia công chi

tiết phức tạp

Độ phân giải của động cơ bước

Độ phân giải encoder

Hệ số an toàn

Tải trọng

Điện áp sử dụng cho bộ nguồn

9

3

1

9

1

Tổng hợp các yêu cầu kĩ thuật:

- Lắp ráp cài đặt dễ dàng: trọng lượng khung, quãng

đường di chuyển tối đa của 3 trục, vận tốc 3

trục, điện áp cho bộ nguồn.

- Độ tin cậy cao: hệ số an toàn, công suất động cơ,

bề rộng đai, độ cứng vững của khung.

- Thao tác đơn giản, dễ dàng: điện áp cho động cơ

bước, số lượng động cơ, tải trọng.

- Khả năng gia công chi tiết phức tạp: độ phân giải

của động cơ, tải trọng, dộ phân giải encoder, hệ

số an toàn, điện áp sử dụng cho nguồn.

Bước 7 : Xác định mối quan hệ giữa các thông số kỹ

thuật23

Được đánh giá theo các mức sau:

9 = có quan hệ chặt chẽ.

3 = có quan hệ vừa phải.

1 = có quan hệ kém.

Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả.

Bước 8 : Thiết lập giá trị giới hạn của các thông số

kỹ thuật

- Công suất động cơ: 15W

24

Biến đổi năng lượng


Cắt đượcCắt được không?

Chi tiếtChi tiết

Công suất động cơ Công suất động cơ

- Vận tốc 3 trục: 5mm/s

- Quãng đường 3 trục: 100mm

- Trọng lượng khung: 35kg

- Bề rộng đai: 5mm

- Hệ số an toàn: 99%

- Độ cứng khung: 50HRC

- Điện áp cho động cơ: 5VDC

- Số lượng động cơ: 3 cái

- Độ phân giải động cơ: 50.000 xung/vòng

- Độ phân giải encoder: 20MHz

VI. ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM

6.1. Phân tích chức năng để làm rõ vấn đề

6.1.1. Tìm ra chức năng chung hoàn chỉnhYêu cầu chung của máy phay CNC là đảm bảo độ cứng

cao, chống mài mòn, và không biến dạng. Trục vít me bi

với hệ thống bôi trơn tự động, trục vít me bi độ chính

xác cao được gắn với sức hỗ trợ của cặp bù-loong, đảm bảo

định vị chính xác cao và độ bền cao. Hệ thống này cung

cấp dầu cho các trục vít me bi và vòng bi để đảm bảo một

tuổi thọ phục vụ lâu hơn, có tính năng cắt tốt, sự chuyền

động hiệu quả và ở tốc độ thấp vẫn cho moment xoắn mạnh

mẽ.

25Phay kimloại, hợpkim thànhhình dạngcụ thể

6.1.2 Phân tích chức năng conTừ chức năng chung đã đưa ra, ta phân tích thành

những chức năng nhỏ hơn, góp phần thực hiện chức năng

chung đã định.

6.1.3 Sắp xếp các chức năng conSắp xếp các chức năng hình thành từ bước trước theo

trật tự logic để hoàn thiện chức năng chung đã định.

26

Phay vật liệu

Chuẩn bị phôi Thay dao

Truyền động

Chạm cảm biến

Gá đặt

Truyền động Chịu tải

Phay

Truyền động


Tháo chi tiết

Phay kimloại, hợpkim thànhhình dạngcụ thể

6.2 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế

6.2.1 Tham khảo các thiết kế liên quanSản phẩm Thông số kỹ thuật

MC-2150P

Chuẩn bị phôi và gá đặt: thủ công

- Table: 2200x900 (mm)

- Maximun loading: 2500Kg

- Travel: X/Y/Z axis:

2150/900/900 (mm)

- Spindle to Column Ways:

952 mm

- Spindle to Table Top: 155-

1055 mm

- Table to Floor: 875 mm

27

Biến đổi năng

ChitiếthoànGá

ĐặtThaydao

PhayChuẩnbị

Tháochi

Phay chính

Phôi

Bộ phậndẫn

Bộtruyền

Thay dao: ổ dao xoay tròn

Phay: hệ truyền động vitme đai ốc

Tháo chi tiết: thủ công

- Speed: 4000 RPM

- Motor: 11 KW

- Axis Motors: X/Y/Z: 5/5/5

KW

- Cutting Feedrate: 1-8000

mm/min

- Machine Net Weight: 21000

Kg

- Power Required: 35 KVA

- Pneumatic Required: 7

Kg/Cm2

YMC-1050Chuẩn bị phôi và gá đặt: thủ công

Thay dao: ổ dao cố định



-Travel: X/Y/Z

axis:1000/500/570 mm

-Spindle nose to table:

100~670 mm

-Spindle center to column

surface: 600 mm

-Cutting feed rate: 5000

mm/min

-Table size: 1200x500 mm

-Max loading capacity: 800Kg

-Number of T-slots: 5

-Spindel speed: 60~8000 RPM

-Air pressure: 5 Kg/Cm2

28

-Spindle motor: 10 Hp

-Machine weight: 5000 Kg

VMC-1700SChuẩn bị phôi và gá đặt: thủ công

Thay dao: ổ dao xoay tròn



-Table Size: 1300x700 mm

-Travel Range:

X/Y/Z:1140/710/610 mm

-Max Table Load: 1000 Kg

-T-slots: 5

-Spindle Speed: 40~8000 RPM

-Main Motor: 11 kW

-Feed Rate: 10000 mm/min

-Axis Servo Motors: 3.5 kW

-Air Requirement: 6Kg/Cm2

-Voltage: 220 V, 3 Ph, 50/60

Hz

-Power Requirement: 30 KVA

-Coolant Tank Capacity: 200

L

-Machine Weight: 8500 Kg

-Machine Height: 3000 mm

-Floor Space: 3250x3080 mm

6.2.2 Triển khai ý tưởng cho từng chức năng:

STT Chức năng Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3

01 Truyền động Vitme đai Vitme đai Đai29

ốc ốc

02 Cảm biến (thay dao) Quang Điện dung Quang

03 Biến đổi năng lượng Động cơ

bước

Động cơ AC Động cơ

bước

04 Chịu tải (gá đặt) Thép Thép Thép

05 Chuẩn bị phôi + Tháo

chi tiết

Thủ công Thủ công Thủ công

6.2.3 Phối hợp các ý tưởng:Ý tưởng 1: Máy phay CNC 3 trục dùng động cơ bước tạo

chuyển động, thông qua hệ truyền động vitme - đai ốc,

dùng cảm biến điện dung ở ổ thay dao, định vị giới hạn di

chuyển của bàn máy, khung được làm bằng thép.

Ý tưởng 2: Máy phay CNC 3 trục dùng động cơ AC tạo chuyển

động, thông qua hệ truyền động vitme - đai ốc, dùng cảm

30

biến điện trở ở ổ thay dao, định vị giới hạn di chuyển

của bàn máy. khung được làm bằng thép.

Ý tưởng 3: Máy phay CNC 3 trục dùng động cơ bước tạo

chuyển động, thông qua hệ truyền động đai, dùng cảm biến

quang ở ổ thay dao, định vị giới hạn di chuyển của bàn

máy. khung được làm bằng thép.

VII. ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Bước 1 & 2 : chuẩn bị ma trận lựa chọn (lập bảng bên

dưới)

- Các ý tưởng được liệt kê theo hàng ngang đầu tiên

của ma trận lựa chọn.

- Các tiêu chí lựa chọn được xếp dọc theo cột bên trái

của ma trận. Các tiêu chí này được đưa ra dựa trên kết

quả khảo sát nhu cầu khách hàng trong phần III hoặc dựa

trên những yêu cầu của nhà sản xuất, ví dụ như: năng

suất, tính đa năng của máy…

31

- Chọn một trong số những ý tưởng trên làm chuẩn. Ý

tưởng được chọn làm chuẩn có thể là một trong số những

trường hợp sau:

+ Một sản phẩm thiết kế đúng theo tiêu chuẩn công

nghiệp.

+ Một ý tưởng mà tất cả thành viên trong nhóm đều

quen thuộc.

+ Một sản phẩm hiện có trên thị trường.

+ Một sản phẩm hiện đại, công nghệ cao…

Bước 3 : Cho điểm số

Các ý tưởng được so sánh với ý tưởng chuẩn theo các

tiêu chí lựa chọn và được cho điểm vào ô tương ứng theo

các mức sau:

+ Tốt hơn: +

+ Tương đương: 0

+ Kém hơn: –

Ý tưởng 1: với thiết kế của ý tưởng số 1, sản phẩm đáp

ứng tốt yêu cầu lắp ráp, cài đặt dễ dàng, độ tin cậy

cao do sử dụng bộ truyền vitme đai ốc, gia công chi

tiết phức tạp dễ dàng nhờ sử dụng động cơ bước, tốc độ

cao nhờ cảm biến quang, khuyết điểm là giá thành khá

cao.

Ý tưởng 2: với thiết kế của ý tưởng số 2, sản phẩm đáp

ứng tốt về độ tin cậy do sử dụng bộ truyền vitme đai

32

ốc, khuyết điểm là gia công chi tiết phức tạp khá khó

khăn do động cơ AC điều khiển phức tạp.

Ý tưởng 3: với thiết kế của ý tưởng số 3, sản phẩm

thao tác dễ dàng, đơn giản, có giá thành hạ do dùng bộ

truyền đai, tốc độ cao nhờ cảm biến quang, tuy nhiên

việc lắp ráp, cài đặt bộ truyền đai cũng tương đối

phức tạp hơn.

Bước 4 : Tính điểm, xếp hạng các ý tưởng

Sau khi đánh giá ý tưởng theo các mức trên, nhóm thiết

kế tính tổng số các điểm +, –, 0 và điểm tổng cộng của

từng ý tưởng. Xếp hạng các ý tưởng theo kết quả của điểm

tổng cộng.

Ma trận quyết định cho bài toán thiết kế máy phay CNC 3

trục:

Tiêu chuẩn Trọng sốÝ tưởng

1 2 3

Lắp ráp, cài đặt dễ

dàng9 + S -

Độ tin cậy cao 10 + + S

Thao tác đơn giản, dễ

dàng9 S S +

Khả năng gia công chi 10 + - S33

tiết phức tạp

Giá thành 7 - S +

Tốc độ 9 + S +

Tổng điểm + 4 1 3

Tổng điểm - 1 1 1

Tổng điểm toàn bộ 3 0 2

Tính theo tỉ trọng 31 0 16

Các phương án đều tạo ra được các chuyển động cần thiết

cho máy.

Kết luận: Ta thấy trong 3 ý tưởng ở trên, thì ý tưởng 1

là phù hợp nhất với yêu cầu kỹ thuật của máy là có khả

năng gia công chi tiết phức tạp, độ tin cậy cao, tốc độ

cao, thao tác đơn giản dễ dàng.

Ý tưởng 1 có điểm cao nhất. Chọn phương án 1 để thiết kế

là phù hợp nhất.

VIII. Thiết kế hệ thống cho sản phẩm

Bước 1 : Lập sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy

34

Bước 2 : Nhóm các yếu tố trong lược đồ

Bước 3 : Thiết lập bố trí hình học thô

35

Phay vật liệu

Chuẩn bị phôi

Thay dao

vitme-đai ốc

cảm biến quang

Gá đặt

vitme-đai ốc

khung thép

Phay

vitme-đai ốc

động cơ

bước

Tháo chi tiết

Phay vật liệu

Chuẩn bị phôi

Thay dao

vitme-đai ốc

cảm biến quang

Gá đặt

vitme-đai ốc

khung thép

Phay

vitme-đai ốc

động cơ

bước

Tháo chi tiết

Z

Y

X

36

IX. Thiết kế chi tiết sản phẩm

IX.1. Bàn máy 3 trục

a. Đơn trục

i. Giới thiệu chung

Động cơ được dùng để điều khiển đơn trục là

động cơ bước (stepper motor) có tín hiệu phản

hồi (encoder). Sự cần thiết của mô hình điều

khiển 1 động cơ riêng biệt là cơ sở cho điều

khiển đa trục về sau. Việc ứng dụng các thuật

toán để điều khiển động cơ là cần thiết.

Ví dụ: sử dụng các thuật toán PID, Fuzzy

logic, … trong điều khiển vị trí của động cơ.

37

Bộ điều khiển

Bàn máy

DC

DC

DC

Dao

DC

ii. Mô hình đơn trục

Trong mô hình thí nghiệm đa trục (3 trục), ta

tận dụng trục đứng của bàn máy (trục Z) để xây

dựng môđun 1: kiểm tra vi bước (đơn trục). Mô

hình gồm có:

+ Động cơ bước: từ 200 bước/vòng (full-step)

đến chế độ vi bước (50000 bước/vòng) có phản

hồi (encoder).

+ Trục Z: Vít me truyền động cho đầu đứng của

bàn máy.

+ Động cơ truyền động qua vít me bằng bánh

răng và đai răng.

Chi tiết về hình vẽ mô hình đơn trục được đề

cập ở phần trục Z của mô hình đa trục.

b. Đa trục

i. Giới thiệu

Mô hình điều khiển đa trục được phát triển

từ mô hình điều khiển đơn trục. Tất cả các

thuật toán thực hiện được ở đơn trục thì cũng

có thể áp dụng được ở đa trục. Nhưng việc áp

dụng các thuật toán này trên mô hình đa trục

cũng có nhiều sai khác: Tất cả các động cơ

hoạt động trên hệ thống đa trục phải đồng bộ

với nhau.

38

ii. Mô hình

+ Mô hình thí nghiệm 3 trục:

Z

Y

X

Hình IX.1 Hình vẽ bàn máy 3 trục.

+ Kích thước bàn máy (tính theo mm):

Dài x Rộng x Cao: 500 x 700 x 400

+ Khối lượng: 28 Kg

+ Vùng làm việc của bàn máy (tính theo

mm) :

Trục X x Trục Y x Trục Z: 100 x 97 x 97

+ Theo phương ngang và dọc:

39

Hình IX.2. Trục X và Y của bàn máy

Bảng IX.1 Bảng chú thích trục X và Y của bàn

máy

Vị

trí

Chú thích

1 Bàn máy2 Vít me (trục Y)3 Các công tắc hành trình giới hạn

chạy lùi (trục Y)4 Các công tắc hành trình giới hạn

chạy tiến (trục Y)5 Vít me (trục X)6 Trục dẫn hướng (trục X)7 Các encoder8 Các động cơ

40

9 Trục dẫn hướng (trục Y)10 Công tắc hành trình giới hạn chạy

lùi (trục X)

Hai trục X và Y lần lượt nằm ngang và dọc

được dẫn động bằng vít me bi. Trục của mỗi

động cơ được nối với vít me thông qua nối trục

bằng nhựa. Bàn trượt được dẫn hướng bằng 2

trục dẫn hướng song song và cách nhau 53mm.

Khi động cơ quay đúng 1 vòng thì bàn máy sẽ di

chuyển đúng 1mm.

+ Theo phương đứng:

Hình IX.3 Trục Z của bàn máy 3 trục

Bảng IX.3 Bảng chú thích trục Z 41

của bàn máyVị

trí

Chú thích

1 Bánh đai răng2 Đai răng3 Động cơ4 Encoder5 Vít me (trục Z)6 Công tắc hành trình giới

hạn chạy tiến 7 Công tắc hành trình giới

hạn chạy lùi8 Xương cá dẫn hướng9 Đầu đứng10 Bút vẽ

Trục Z được đặt vuông góc với (XOY). Do

mang khối lượng nặng của đầu đứng nên trục Z

sẽ trượt trên một mang cá gồm 2 gân đặt song

song nhau và cách nhau (50mm) Đầu đứng sẽ tịnh

tiến trên bàn trượt đứng này thông qua vít me

có bước ren 1mm. Tức là, cứ động cơ quay được

1 vòng thì đầu đứng (trục Z) sẽ di chuyển 1

bước là 1mm. Động cơ bước và vít me được nối

với nhau thông qua đai răng.

42

c. Vít me[6]

i. Tổng quát

Có nhiều cách để tạo chuyển động tịnh tiến cho

bàn máy như: vít me – đai ốc, động cơ tuyến tính

hay bánh răng và thanh răng. Tùy vào mỗi ứng

dụng mà người ta chọn 1 cơ cấu phù hợp với mục

đích sử dụng.

Ví dụ: điều khiển chuyển động ngang với loại

tải nhỏ và không cần độ chính xác cao, thì ta sử

dụng bánh răng và thanh răng hay vít me thường.

Nếu muốn điều khiển vị trí chính xác, người ta

sử dụng vít me bi. Vít me loại thường khi sử

dụng trong một thời gian dài gây ra mài mòn ở

chỗ tiếp xúc (do ma sát giữa vít me và đai ốc là

ma sát trượt, làm kích thước vít me sai đi. Lúc

đó mọi chuyển động đều bị sai số do vít me bị

mòn.

Hình IX.6 Vít me thường Hình IX.7 Vít me bi

Do đó muốn giảm bớt sự mài mòn giữa vít me và

đai ốc. Ta biến ma sát giữa vít me và đai ốc, từ43

ma sát trượt thành ma sát lăn. Để tạo ra ma sát

lăn người ta thiết kế vít me và đai ốc: vít me

và đai ốc không ăn khớp nhau mà có một khoảng hở

hợp lý, đặt vào giữa vít me-đai ốc những viên bi

cầu có kích thước phù hợp để khử đi độ rơ của 2

chi tiết đó. Khi vít me quay, ma sát lăn được

tạo ra nhờ sự lăn của những viên bi với vít me-

đai ốc.

Hình IX.8 Vít me bi

ii. Ren vít

+ Tương ứng với vít me-đai ốc thường.

+ Kích thước tiêu chuẩn: Ren ISO hệ mét 60o

+ Chiều sâu: D= Bước ren (mm) x 0.6134

+ Bán kính chân ren: R= Bước ren x 0.1443

44Hình IX.9 Mặt cắt dọc của vít me

+ Ren vít me là 1(mm) thì:

Chiều sâu ren D=0.6134 (mm)

Bán kính chân ren R=0.1443 (mm)

+ Đường kính ngoài vít me: Dngoài=10 (mm)

iii. Đai ốc

Tương tự như ren vít, đáy ren cũng có thể

được làm tròn với biên dạng cực đại có bán

kính:

+ Bán kính chân ren R=0.1443 x bước

+ Ren ISO hệ mét 60o có kích thước đường

kính đai ốc tối thiểu:

Dlỗ= D1 - ( bước ren x 1.0825)

Trong đó: Dlỗ: Đường kính của đai ốc

D1: Đường kính danh định của vít

me.

+ Chiều sâu của đai ốc: Chiều sâu của ren

đai ốc tính từ mặt lỗ lớn hơn so với giá trị

tính theo công thức đường kính đỉnh của ren vít

trừ đi 2 lần chiều sâu của ren vít tương ứng,

do đó chiều sâu ren đai ốc cơ bản nhỏ hơn chiều45

sâu ren vít tương ứng, và chỉ có tính hướng

dẫn. Chiều sâu ren đai ốc thực có thể lớn hơn

hoặc nhỏ hơn so với tính toán.

Ren ISO hệ mét 60o, chiều sâu ren đai ốc

tính theo mm:

D= bước (mm) x 0.5418

iv. Phân loại vít me

+ Vít me thường

+ Vít me răng vuông

+ Vít me răng tam giác

+ Vít me răng hình thang

+ Vít me bi

v. Ưu và nhược điểm của các loại vít me

Bảng IX.3 Bảng ưu-nhược điểm của các loại vít me

Loại vít me Ưu điểm Nhược điểmVít me có biên

dạng ren hình

tam giác (60o).

Chỉ cần moment

nhỏ để di

chuyển được bàn

máy.

Dễ bị mài mòn

trong quá

trình sử

dụng. Dẫn đến

bị rơ gây ra

sai số.

Vít me có biên

dạng ren hình

Thích hợp với

những loại tải

Mất một lực

lớn hơn nhiều

46

thang (vuông). nặng như: Bàn

máy tiện cỡ

lớn, cực lớn.

Trong quá trình

sử dụng bị mài

mòn không đáng

kể do biên dạng

hình thang

(vuông).

so với vít me

biên dạng ren

tam giác để

đẩy (di

chuyển) bàn

máy đi.

IX.2. Giới thiệu phần cứng điều khiển

IX.2.1. Bộ nguồn NI PS-15

a. Giới thiệu bộ nguồn NI PS-15

NI PS-15 (National

Instruments Power Supply) là

bộ nguồn của hãng National

Instruments và có những đặc

điểm[7]:

+ Kích thước nhỏ gọn

+ Đạt hiệu suất đến 90.2%

+ Dải chịu nhiệt rộng (-25

đến 60oC)

+ Nguồn vào AC 100-120/

Hình IX.10 Nguồn

NI PS-15

47

200-240V

b. Giao diện mặt trước bộ nguồn[7]

1.Đầu nối ngõ ra

(DC24V- 5A)

2.Đầu chỉnh dải điện

áp ngõ ra

3.DC OK LED

4.Đầu nối cấp nguồn

vào

Hình IX.11 Mặt trước bộ nguồn

NI PS-15

IX.2.2. Card PCI-7344

a. Giới thiệu card PCI-7344[8]

Bộ điều khiển 7344 là sự

kết hợp giữa bộ điều khiển

động cơ servo và bộ điều

khiển động cơ bước cho máy

tính có khe cắm PCI. Với

PCI-7344, ta hoàn toàn có

thể lập trình điều khiển

chuyển động cho tối đa 4

Hình IX.12 Card PCI-7344[9]

48

trục độc lập hoặc kết hợp

để chuyển động tới một tọa

độ điểm nào đó. Bộ điều khiển tính toán biên dạng của các đoạn

quỹ đạo dựa trên các giá trị thông số được lập

trình. Và sử dụng thông số vị trí đích, tốc độ yêu

cầu cực đại và gia tốc để ra quyết định nó sẽ

truyền các đoạn chuyển động cơ bản, bao gồm: tăng

tốc, vận tốc hằng và giảm tốc... trong bao lâu.

Đối với việc điều khiển động cơ bước, PCI-7344

có thể được dùng cho việc điều khiển các dạng

chuyển động từ đơn giản (điểm đến điểm, đường

thẳng…) đến dạng quỹ đạo phức tạp bất kỳ nào (dạng

cung, dạng biên được định nghĩa bằng tập hợp điểm

hay trích từ tệp .DXF). Các trục có thể hoạt động

ở chế độ vòng kín hoặc vòng hở, sử dụng encoder có

2 pha lệch nhau 90o để hồi tiếp vị trí, tốc độ và

cung cấp ngõ ra bước/chiều hay cùng chiều kim đồng

hồ/ngược chiều kim đồng hồ để điều khiển động cơ.

b. Đặc điểm kĩ thuật[8]

Các thông số kỹ thuật sau đây đặc trưng ở nhiệt

độ 25oC (nếu không có thêm ghi chú nào khác).

Động cơ bướcDải tốc độ cập nhật ...... 62.5 đến 500μs/mẫuTốc độ cập nhật cao 62.5μs/1 trục

49

nhất......................Tốc độ cập nhật cao

nhất .....................

500μs/4 trục

Độ chính xác vị tríĐộng cơ bước vòng hở...... 1 full, half hay

microstepEncoder hồi tiếp.......... ±1 xung

Thông số quỹ đạoDải vị trí................ ±231 bướcKhoảng dịch chuyển đương

đối lớn nhất.............. ±231 bước

Dải tốc độ................ 1 đến 4000000 bước/s

10-5 đến 106 vòng/phútDải tăng tốc và giảm tốc.. 4000 đến 128000000

bước/s2

10-1 đến 108 vòng/s2

Dải sai số tiếp

(Following error range)... 0 đến 32767 bước

Ngõ ra điều khiển (động cơ bước)Mức xung cao nhất......... 4MHz (full, half và

microstep)Độ rộng xung nhỏ nhất..... 120ns tại 4MHzCác chế độ ngõ ra điều

khiển.....................

+ Bước và chiều

50

+ Theo chiều kim và

ngược chiều kim đồng

hồDải điện áp............... 0 đến 5VĐiện áp ngõ ra mức thấp...<0.6 tại dòng 64mA

(sink)Điện áp ngõ ra mức cao....Cực góp, tích hợp

điện trở kéo (3.3KΩ)

lên 5VChiều phân cực............ Có thể lập trình

được, tác động mức

thấp (active-low)

hoặc mức cao (active-

high)

Motion I/ONgõ vào Encoder........... Quadrature,

Incremental hoặc

single-endedTốc độ đếm cao nhất....... 20MHzĐộ rộng xung nhỏ nhất..... Có thể lập trình

được, phụ thuộc vào

cấu hình bộ lọc sốDải điện áp............... 0 đến 12V

Điện áp vào mức thấp......0.8VĐiện áp vào mức cao.......2V

51

Ngõ vào của các công tác giới hạn, công tắc điểm

gốcSố lượng ngõ vào......... 12 (mỗi trục 3 ngõ

vào)Khoảng điện áp........... 0 đến 12VĐiện áp vào mức thấp......0.8VĐiện áp vào mức cao.......2V

Chiều phân cực............ Có thể lập trình

được, tác động mức

thấp (active-low)

hoặc mức cao (active-

high)Độ rộng xung nhỏ nhất..... 1ms

IX.2.3. Bộ UMI-7774[10]

a. Giới thiệu bộ UMI-7774

UMI-7774 là bộ khuếch đại kết nối độc lập

được sử dụng cùng với bộ điều khiển chuyển động

dòng 73xx của hãng National Instruments, cho

phép điều khiển độc lập hoặc cùng lúc tối đa

bốn trục. UMI 7774 là lý tưởng cho các ứng dụng

trong công nghiệp và phòng thí nghiệm, nó có

thể kết nối với các bộ điều khiển động cơ bước,

động cơ servo, thiết bị phản hồi của hãng thứ 3

52

cũng như các ngõ vào/ra số.

Hình IX.13 Bộ UMI-7774

Bộ khuếch đại nhận lệnh từ bộ điều khiển

chuyển động ở dạng tín hiệu điện áp tương tự

với dòng nhỏ và chuyển nó thành tín hiệu có

dòng lớn để điều khiển động cơ. Để điều khiển

động cơ bước, bộ khuếch đại phải cung cấp chính

xác dòng điện đỉnh, dòng liên tục và điện áp để

điều khiển động cơ.

b. Đặc điểm kĩ thuật

Các thông số kỹ thuật sau đây đặc trưng ở

nhiệt độ từ 0 đến 55oC (nếu không có thêm ghi chú

nào khác).

EncoderNgõ vào............... Loại Quadrature /

IncrementalNgưỡng vi sai ngõ vào ±0.3V, tương thích RS-422Điện trở cuối ........ 120 Ω

53

Dải giá trị điện thế

ngõ vào ..............

0 đến 5.5 VDC

Tần số vuông pha cực

đại ..................

20MHz

Đặc tính nguồn cấpDải ngõ vào điện áp .. 24V±10%, 0.2 AmpsNguồn cách ly ........ 5-30VDC, 1.74 Amps

Công tắc giới hạn, công tắc điểm gốcLoại.................. Cách ly quang, sinking

dòng.Dải ngõ vào điệp áp... 0 đến 30V

Điệp áp ‘ON’: 3.5 đến 30V

Điện áp ‘OFF’: 0 đến 2VDòng điện kích........ 3mA đến 14mAMức xung lớn nhất..... 100KHzXung nhỏ nhất có thể

phát hiện được........ 10μs

Bảo vệ phân cực ngược. Có, -30V

Step/DirectionLoại.................. TTLOutput Voltage Range.. Vol = 0.4 V ≤ Voh = 2.4 V

(với dòng là 16 mA)Mức xung lớn nhất..... 8MHzXung nhỏ nhất có thể 125 ns

54

phát ra...............Bảo vệ ngắn mạch...... Không

c. Các khối chức năng

Hình IX.14 Giao diện mặt trước bộ UMI 7774

+ CONTROLLER: Khối kết nối với tín hiệu điều

khiển chuyển động và ngõ vào ra số.

+ POWER: Khối cấp nguồn cho bộ UMI-7774

Bảng IX.5 Ý nghĩa LED tín hiệu trên khối cấp nguồn

UMI 7774

Kết nối Tín hiệu

Chân V và C được kết

nối đầy đủ vào nguồn

24VDC

Đèn V

sáng

Chân Viso và Ciso được

kết nối vào cùng nguồn

24V hoặc nguồn rời 5-

30VDC.

Đèn Viso

sáng

55

+ GLOBAL STOP: Khối dừng toàn cục. Cho phép cấm

hoặc vô hiệu hóa các tín hiệu ngõ vào.

+ ANALOG INPUT: Khối ngõ vào tương tự. UMI-7774

cung cấp 4 kênh ngõ vào tương tự.

+ TRIGGER/BREAKPOINT: Khối kích khởi và ngắt.

+ DIGITAL I/O: Khối ngõ vào/ra số. Giúp thu thập

hoặc điều khiển các tín hiệu số.

+ AXIS 1, AXIS 2, AXIS 3, AXIS 4: Khối cho phép

kết nối với thiết bị phản hồi từ động cơ

(encoder) và với bộ điều khiển động cơ đồng thời

cho phép vô hiệu hóa việc điều khiển một cách

riêng lẻ hoặc toàn bộ các trục.

Bảng IX.6 Ý nghĩa đèn tín hiệu trên các khối Axis 1-4

trên

UMI 7774

Tín hiệu LED Nguyên nhân

Disabled sángTín hiệu Enable bị dừng kích

hoạt vì bất kì lý do gì

Fault và

Disabled sáng

Nếu tín hiệu Fault ngõ vào là

tích cực

FWD, HOME, REV

sáng tương ứng.

Khi chạm các công tắc giới

hạn

Lưu ý: Việc cấu hình trên

phần cứng (đối với các công

56

tắc) không cấu hình các công

tắc cụ thể (FWD, HOME, REV)

mà phải cấu hình bằng phần

mềm trong max.

IX.2.4. Driver P70530[11]

a. Giới thiệu driver P70530

NI P70530 là bộ điều khiển

đơn trục động cơ bước mang lại

hiệu quả tối đa cho việc điều

khiển chuyển động chính xác với

chế độ vi bước và bộ lọc phản

cộng hưởng cho những ứng dụng

cần chuyển động mịn.

P70530 có thể được chỉnh

tăng độ chính xác nhanh chóng

bằng việc kết hợp với NI Motion

Assistant, phần mềm LabVIEW, bộ

điều khiển chuyển động và động

cơ bước được kết nối.

Hình IX.15

Driver P70530

b. Đặc điểm kỹ thuật

Đặc tính điệnDòng xuất cao nhất (ở

0-40oC).................

5ARMS

Công suất cực đại trung 350W tại 72V57

bình tại 5A............

240W tại 48V

120W tại 24VMức tiêu thụ công suất

tại 3.5A...............

Cực đại 9W (dòng

5ARMS/một pha động cơ)Dải độ tự cảm của động

cơ.....................

2-15mH

Chiều dài cáp kết nối

động cơ cực đại .......

20m

Nguồn cấp.............. 20-75 VDC, dòng trung

bình 5ANgưỡng điện áp báo sự

cố dưới................

18 VDC

Ngưỡng điện áp báo sự

cố trên................

91 VDC

Dòng đỉnh.............. 15AĐộ rộng xung kích...... 4msCầu chì (đề nghị)...... Cầu trì tác dụng trễ 5ANguồn cấp trong 5V..... 50mA

Đặc tính ngõ vào bước, chiều quay. Dải dòng và áp của xung

bước ngõ vào...........

3V – 6V, 16mA tại 5V

Dải dòng và áp của

chiều ngõ vào..........

3V – 6V, 16mA tại 5V

Dải dòng và áp của tín 3V – 6V, 3-6mA tại 5V

58

hiệu ngõ vào...........Thời gian ON/OFF xung

bước nhỏ nhất..........

800 ns

Tần số xung bước ngõ

vào cực đại............

2MHz

Thời gian thiết lập

chiều nhỏ nhất.........

50μs

Ngõ vào/ra với mục đích

chungDải điện áp ngõ vào.... 4-6 VDCDải dòng điện vào...... 1mA tại 5 VDC

5.3mA tại 24 VDCĐiện áp xuất ra cao

nhất...................

30 VDC

Dòng xuất cao nhất..... 5mAThời gian đáp ứng...... <=250μs

c. Quy định về cấu hình trên driver bằng công tắc

59

Hình IX.16 Vị trí các công tắc trên driver P70530 và vị trí OFF

i. Chọn độ phân giải (Step Resolution)

Bảng IX.7 Bảng chọn độ phân

giải

Độ phân

giải

S2-

2

S2-

3

S2-

4200 ON ON ON400 OFF ON ON5000 ON OFF ON10000 OFF OFF ON18000 ON ON OFF25000 OFF OFF OFF25400 OFF ON OFF50000 ON OFF OFF

ii. Quán tính tải (Load Inertia)

Tính năng cho phép khử công hưởng, là đặc

trưng đối với động cơ bước. Việc gạt các công

tắc sẽ chọn thông số độ lợi cho bộ điều khiển để

làm ổn định hoạt động của động cơ.

Bảng IX.8 Bảng chọn quán

tính tải

Tải động

cơ

S2-

5

S2-

6

S2-

70-1 OFF OFF OFF

60

1-1.5 ON OFF OFF1.5-2.5 OFF ON OFF2.5-5.0 ON ON OFF5.0-7.0 OFF OFF ON7.0-12.0 ON OFF ON12.0-20.0 OFF ON ON20.0-32.0 ON ON ON

iii. Làm mịn động (Dynamic Smoothing)

Là bộ lọc được áp dụng trên chuỗi lệnh để làm

giảm rung động, giảm vọt lố, giảm kích thước của

cộng hưởng cơ khí trong hệ thống.

Bảng IX.9 Bảng chọn chế độ

làm mịn

Chế độ làm

mịn

S2-

8

S2-

9Nhỏ OFF OFF

Vừa phải ON OFFMạnh OFF ON

Linh hoạt ON ON

iv. Giảm dòng (Current Reduction)

Giảm nóng cho driver và động cơ bằng cách gọi

chế độ giảm dòng chờ sẵn thông qua vị trí gạt

S2-10. Khi được bật, chế độ giảm dòng sẽ cắt

61

giảm dòng ở động cơ đến 75% (đối với giá trị

lệnh) sau khi xung cuối điều khiển được phát ra

hay chuyển động kết thúc.

Bảng IX.10 Bảng chọn chế độ giảm

dòng

Chế độ giảm

dòngS2-10

ON =

TẮT

v. Chế độ đa bước (Multi-step)

Tương tự như chế độ làm mịn động nhưng chế độ

đa bước sử dụng bộ lọc linh hoạt hơn. Nó được

dùng khi ở chế độ Full/Half Step để làm mịn

những bước lớn thành một chuỗi liên tục những vi

bước.

Bảng IX.11 Bảng chọn chế độ đa

bước

Chế độ đa

bướcS2-11

ON =

BẬT

vi. Chế độ phát hiện động cơ ngừng chạy khi không có encoder

(Encoderless Stall Detection)

Đây là một thiết kế đáng chú ý của P70530. Nó

có thể cảm nhận được vị trí trục động cơ mọi

lúc. Nó giám sát lệnh vị trí và so sánh nó với

vị trí thực. Với bất kỳ động cơ bước 2 pha nào,62

khi vị trí trục và lệnh điều khiển lớn hơn 2

bước đủ (Full step) thì driver sẽ phát hiện được

và báo Fault trên driver (đèn đỏ) và cả bộ UMI

7774.

Bảng IX.12 Bảng chọn chế độ phát hiện ngưng chạy

Chế độ phát hiện động cơ

ngưng chạy

S2-

12ON=TẮT

IX.2.5. Động cơ bước

a. Giới thiệu động cơ bước

i. Giới thiệu chung[12]

Động cơ bước là loại động cơ điện không chổi

than, chia 1 vòng tròn thành những bước bằng

nhau, có những đặc điểm sau :

+ Quay được theo cả 2 hướng

+ Độ chính xác của góc gia tăng thay đổi

+ Sự lặp lại của chuyển động chính xác hoặc

biên dạng vận tốc

+ Có moment giữ khi đứng yên

+ Có khả năng điều khiển bằng tín hiệu số

Là loại động cơ điện có nguyên lý khác biệt

với đa số các loại động cơ điện thông thường.

Thực chất chúng là một động cơ đồng bộ dùng để

biến đổi các tín hiệu rời rạc dưới dạng xung điện

kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay.63

Một động cơ bước có thể di chuyển

góc chính xác nhờ sự điều khiển xác bằng xung số

từ mạch điều khiển số. Động cơ bước được sản xuất

nhiều loại: 12, 24, 72, 144, 180, và 200

bước/vòng tương ứng với 30, 15.5, 2.5, 2, và

1.8 độ mỗi bước.

ii. Các chế độ hoạt động[12]

+ Full step

+ Half step

+ Micro-step

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 tử đưa các

tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một

tần số nhất định (tốc độ không đổi) hay tần số

thay đổi (tốc độ thay đổi). Tổng số góc quay của

rôto 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.

iii. Phân loại và cấu tạo[13]

+ Phân loại : Có 2 loại chính là Đơn cực

(Unipolar) và lưỡng cực (bipolar). Ngoài ra,

còn có loại đa cực (Mutipolar).

64

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%81u_khi%E1%BB%83n_h%E1%BB%8Dc

+ Cấu tạo: Gồm có Rotor và Stator

- Rotor: thường thấy là loại nam châm vĩnh

cữu, ngoài ra còn có loại biến từ trở.Thường

được xẻ rãnh để tăng số bước của động cơ trong

một vòng chuyển động của rotor.

- Stator: Được ghép từ nhiều lá sắt kỹ thuật.

Trên đó quấn nhiều vòng dây.

iv. Nguyên tắc hoạt động của động cơ lưỡng cực (Bipolar)[14]

Để đơn giản hóa, ta chỉ xét có 2 cặp cực.

(Thực tế số cặp cực thường nhiều hơn: 4, 6, 8,

…) Để tạo ra chuyển động quay của Roto, ta cấp

dòng cho từng cuộn dây theo một thứ tự nhất

định. Ngoài ra, các cực của nam châm điện được

xác định bằng cách cấp dòng theo chiều nhất

định.

Ví dụ: Bảng IX.13 Mô tả nguyên tắc hoạt động ở

chế độ Full step.

Bảng IX.13 Bảng nguyên tắc hoạt động của

động cơ lưỡng cực

65

Hình IX.17 Dòng IA’A

A’ nối với V+ và A với

Gnd Dòng điện từ A’

đến A. Dòng điện cảm

ứng sinh ra từ trường

trong lõi sắt non,

biến lõi sắt thành nam

châm điện, hút nam

châm. Rotor quay như

Hình IX.17.

Hình IX.18 Dòng IB’B

Sau đó, cấp dòng cho

cuộn B. B’ nối với

V+ và B với Gnd Dòng

điện từ B’ đến B.

Rotor quay được 90o

(Full step)

Hình IX.19 Dòng IAA’

Đảo cực của A và A’. A

Hình IX.20 Dòng IBB’

Tương tự như vậy.

66

nối với V+ và A’ với

Gnd Dòng điện từ A’

đến A. Rotor quay được

180o so với ban đầu

Rotor quay được 270o

so với ban đầu.

+ Các chế độ hoạt động:

Bảng IX.14 Biểu đồ xung các chế độ hoạt động

Full

stepHình IX.21 Biểu đồ xung ở chế độ hoạt

động Full step

Half

step

Hình IX.22. Biểu đồ xung ở chế độ hoạt

động Half step

Hi-

torq

ueHình IX.23 Biểu đồ xung ở chế độ hoạt

động Hi-torque

67

v. Vi bước( Micro-step)

Trong thực tế, để điều khiển những chuyển động

nhỏ (chuyển động chính xác đến micromet), việc

sử dụng chế độ toàn bước hay nửa bước là không

khả thi. Bởi vậy hầu hết các ứng dụng ngày nay

sử dụng động cơ bước đều hoạt động ở chế độ vi

bước (micro-stepping)

Vi bước ở đây là ta chia toàn bước (full step)

thành nhiều bước nhỏ. Khi đó, số bước trên 1

vòng sẽ được tăng lên theo cấp số nhân.

Số bước = số bước (full step) x số bước

(trong 1 bước nhỏ).

Ví dụ: 1 động cơ (full step=200 bước/vòng)

hoạt động ở chế độ vi bước với số bước nhỏ trong

1 bước là 16 thì số bước trên 1 vòng sẽ là

200x16=3200 bước/vòng.

Biểu đồ dòng[15]:

68

Hình IX.24 Biểu đồ dòng điện đặt trong 2 cuộn

dây A và B

ở chế độ Micro-step.

Chế độ vi bước hoạt động được là nhờ việc

kích cùng lúc 2 cuộn dây, nhưng khác với các

chế động thông thường là: Độ lớn của dòng sẽ

thay đổi theo quy luật hình Sin (hay cos). Tùy

vào góc kích. Do dó mạch điện điều khiển chế độ

vi bước bao giờ cũng phức tạp hơn mạch điều

khiển các chế độ thông thường.

Giả sử chế độ vi bước ở đây là (x8) thì ta

chia ¼ đường tròn ở góc phần tư thứ nhất ra làm

8 phần bằng nhau. Khi đó mỗi một vị trí trên ¼

đường tròn này tương ứng với 1 bước nhỏ trong

chế độ hoạt động. Việc kích đồng thời 2 cuộn

dây A+ và B+ và giá trị dòng diện của nó sẽ thể

hiện trong bảng sau:

IB = cos() ; IA = sin()

Bảng IX.15 Bảng giá trị dòng điện trong

2 cuộn dây ở chế độ Micro-step (chia 8)

0 π16

π8

3π16

π4

5π16

3π8

7π16

π2

IB 10.9

8

0.9

2

0.8

3

0.7

1

0.5

6

0.3

8

0.1

90

IA 0 0.1 0.2 0.5 0.7 0.8 0.9 0.9 1

69

9 7 6 1 3 2

Hình IX.25 Biểu đồ hình Sin của dòng điện trên

2 pha (A và B)[15]

vi. Thông số động cơ

Hình IX.26 Phần stator

của động cơ bước

- Phân loại: Lưỡng

cực (Bipolar)

- Số cặp cực: 4

(cặp cực)

- Số khe trên

stator: 50

- Số khe trên

Rotor: 48

- Full stepper: 200

bước/vòng

360o/50 (khe)/4(cặp

cực)= 1.8o

70

(1 xung -> 1.8o)

- Half step: 400

bước/vòng

- High torque: 200

bước/vòng

Hình IX.27 Stato và

Rotor của động cơ bước.

1 Stator (có xẻ rảnh

bên trong)

2 Cuộn dây (4 cặp cực)

3 Rotor (Có xẻ rãnh

trên bề mặt của trục)

b. Động cơ trong mô hình thí nghiệm[16]

Động cơ bước của hãng

National Instruments cung cấp

moment xoắn lớn, độ chính xác

cao và dễ kết nối đến driver.

Ta có thể nhanh chóng phát

triển những hệ thống điều

khiển chính xác sử dụng động

cơ bước của hãng kết hợp với

NI Motion Assistant, LabVIEW,

bộ điều khiển chuyển động và

Hình IX.28 Động cơ

bước NEMA 23

71

driver phù hợp. * Đặc điểm kỹ thuật

Trong đồ án, nhóm chúng em sử dụng động cơ

bước lưỡng cực NEMA 23 với các thông số như

sau:

+ Loại độ cơ: Lưỡng cực 1.8o

+ Số lượng đầu dây ra: 4.

+ Rotor: 50 cặp cực.

+ Stator: 4 cặp cực.

+ Full step: 1.8o, 200 bước/ 1 vòng.

+ Sai số góc quay: ±3%

+ Dòng cấp: 2.7 A

+ Trở kháng: 0.85Ω

IX.2.6. Encoder[17]

a. Giới thiệu Encoder

Encoder của hãng

National Instruments cung

cấp độ chính xác phản hồi

cao và dễ dàng gắn vào

động cơ NEMA 23.

Trong đồ án, nhóm

chúng em sử dụng Encoder

có mã 15T-01SA-1000-

N5RHV-F00-CE.

Hình IX.29 Encoder

72

b. Đặc điểm kỹ thuật

Độ phân giải......... 1000 xung/vòngĐiện áp vào.......... 5V ± 10%Dòng điện vào........ Tối đa 100mA khi không

tải.Các kênh............. A, B và Index.Độ chính xác......... Trong khoảng 0.017 độ cơ

học hoặc 1 phút trên vòng

tròn từ vị trí thực

IX.2.7 Công tắc hành trình

a.Tổng quát

Công tắc giới hạn (hay công tắc hành trình) là một

trong những cảm biến quan trọng trong hầu hết các máy

có chuyển động tịnh tiến. Công tắc giới hạn có nhiệm

vụ phản hồi vị trí của bàn máy:

đang ở đầu, ở cuối hay ở giữa của

hành trình khi công tắc bị tác

dụng.

b. Phân loại và cấu tạo

i. Phân loại: Có 2 loại chính: Công tắc cơ học và

cảm biến (quang, từ…)

73

Trong đồ án, nhóm chúng em sử dụng cảm biến

quang EE-SX674A – Omron (loại NPN) có thông số như

sau:

+ Tấn số đáp ứng 1 KHz Hình IX.30 Cảm biến

+ Nguồn cấp: 0-24 VDC EE-SX674A – Omron

ii. Cấu tạo cảm biến EE-SX674A – Omron:

+ Đầu vào: Gồm 2 led: 1 led phát quang và 1

led thu tín hiệu.

+ Xử lý: Cấu tạo gồm 1 mạch điện tử tích hợp

các linh kiện điện tử: Điện trở, Diode,

Transistor, led hiển thị,… nhận tín hiệu từ đầu

vào và xuất tín hiệu điều khiển ở đầu ra.

Hình IX.31 Cấu tạo mạch cảm biến EE-SX674A

+ Đầu ra: Tín hiệu đầu ra là tín hiệu số 0V/

Vcc tương ứng với:

Vcc: Chưa bị kích

0V: Bị kích

74

c. Nguyên tắc hoạt động:

Ở trạng thái bình thường: Led phát trong cảm biến

sẽ phát ra tín hiệu và led thu sẽ nhận được tín hiệu

đó. và cảm biến trả về ở đầu ra là Vcc.

Khi có vật cản đi ngang qua cảm biến, nó sẽ che

không cho bức xạ đến với led thu. và đầu ra của cảm

biến là 0V.

d. Sơ đồ kết nối:

Vị trí chân 1-4 được đánh tuần tự từ trái sang phải

Chân 1

Hình IX.32 Chú thích các chân trên cảm biến EE-SX674A

Vì mạch cho các công tắc giới hạn trong bộ UMI-

7774 là loại sinking dòng (cảm biến PNP) hoặc công

tắc chuyển để kết nối với thiết bị. Nên ta sử dụng

Relay để làm công tắc chuyển mạch.

75

Hình IX.33 Mạch kết nối với Rờle

Ngõ ra (out) của Relay được kết nối vào cáp

DB25M như sau:

Bảng IX.16 Kết nối giữa cảm biến và các dây

trên cáp DB25MChân

trên

cảm

biến

Tín hiệu

cần nối

Màu tương

ứng

trên cáp

DB25MVcc 5V Cam

OUTPUT

Forward

LimitTrắng

Reverse

LimitXanh nhạt

X. ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM

Thiết bị có khả năng phay tốt. Hoạt động tốt ở trong nhà. Có khả năng bảo vệ vật liệu dưới tác hại của môi trường

10.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới khả năng làm việc của sản phẩm - Sai số chế tạo:

Kích thước: phần vỏ máy có dung sai cho phép, các bề mặt lắp ráp, vitme đai ốc cần chế tạo chính xác.

Vật liệu: gang, thép, nhôm..

76

Chế tạo và lắp ráp.

- Sự lão hóa, hư hỏng, tác động và thay đổi:

Động cơ , bộ truyền đai, ổ lăn, vitme đai ốc gặptrục trặc.

Phôi đưa vào quá tải của máy.

- Những điều kiện của môi trường bên ngoài:

Nhiệt độ, độ ẩm xưởng.

10.2. Mô hình hóa các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của sản phẩm

- Xác định tín hiệu đầu vào, các thông số điều khiển, phạm vi giới hạn và các thông số ảnh hưởng

- Hiểu rõ các khả năng của mô hình phân tích

- Hiểu rõ khả năng của mô hình vật lý

- Lựa chọn phương pháp mô hình hóa thích hợp

- Thực hiện quá trình phân tích hay thí nghiệm

- Thẩm định kết quả.

10.3. Đánh giá chi phí

Chi phí

gián t

iếp Giảm giá

Lợi nhuận:15 triệu Giá bán:80 triệu

Chi phí bán hàng:5 triệu

Chi phítoàn bộ:65 triệu

Tổng phí:8 triệu Chi phícố định:15triệu

Chi phí chế tạo:60triệuCh

i ph

í

Chi phí công cụ:7 triệu

Chi phí lao động:5 triệu

Chi phíthay

77

Giá niêm yết

trựctiếp

đổi:45 triệu

Chi phí mua chi tiết:15 triệuChi phí vật liệu:25 triệu

10.4. Đánh giá thiết kế để có thể chế tạo:

- Ước tính chi phí chế tạo: 60 triệu

- Giảm chi phí thành phần:

- Với thân máy làm bằng phương pháp đúc - Chân đỡ dạng thanh lắp ghép nhằm giảm tối đa chi

phí mua vật liệu - Các mối lắp ghép sử dụng các loại ốc tiêu chuẩn,

có sẵn trên thị trường - Giảm chi phí lắp ráp: mối lắp dễ thao tác

- Giảm chi phí hỗ trợ sản xuất: Số lượng chi tiết ít, đồng nhất, tiêu chuẩn dễ thống kê, quản lý

- Xem xét các tác động thiết kế cho chế tạo: Các chi tiếtdễ tháo lắp, thay thế, độc lập. Bộ đai hay ốc hư dễ thay thế do đã được chuẩn hóa .

10.5. Các nhân tố ảnh hưởng tới khả năng làm việc của sản phẩm

- Hệ thống dễ lắp ráp nên dễ bảo trì.

78

- Bộ khung làm bằng kim loại cơ tính tốt.

- Các chi tiết lắp ráp đã được chuần hóa nên dễ sữa chữa bảo trì.

10.6. Đánh giá thiết kế để lắp ráp:

- Lắp ráp bán tự động: kết hợp lắp ráp bằng rô bốt và bằng tay bổ sung cho nhau để đạt hiệu quả sản xuất cao nhất.

- Với những bộ phận cần siết chặt với lực lớn nên dùng robot để đạt chất lượng cao

- Đơn giản hóa các bề mặt lắp ráp, thiết kế phần lắp ráp thuận tiện, nhanh chóng, hiệu quả cao để giảm tối đa thờigian, chi phí và hư hỏng.

10.7. Đánh giá khả năng hỏng hóc:

- Chức năng chịu ảnh hưởng: Bộ truyền vitme đai ốc bị hỏng, quá tải sẽ không thể di chuyển được bàn máy hoặc nghiêm trọng hơn là làm bề bàn máy.

- Động cơ trục trặc: sẽ làm dao phay không chính xác dẫn đến việc sai kích thước sản phẩm, làm hư sản phẩm.

- Trục vitme rỉ sét: tăng độ ma sát, hao phí điện năng, mất thời gian.

10.8 Đánh giá khả năng làm việc so với yêu cầu kỹ thuật:

- Lắp ráp, cài đặt dễ dàng: đáp ứng tốt yêu cầu kĩ thuật,

có thể tháo lắp, cài đặt 1 cách nhanh chóng.

- Độ tin cậy cao: làm việc với độ chính xác cao, ít hỏng

hóc.

79

- Thao tác đơn giản, dễ dàng: thân thiện với người dùng,

giao diện thuận tiện cho người mới sử dụng.

- Khả năng gia công chi tiết phức tạp: với 3 trục, máy có

khả năng gia công những chi tiết phức tạp.

KẾT LUẬN

1. Mặt làm được: Sản phẩm đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra, so với các sản phẩm trên thị trường thì giá cả ko quá cao.

2. Mặt chưa làm được: Hình thức sản phẩm không bắt mắt, các chi tiết còn khá thô.

3. Phương hướng phát triển: Hoàn thiện hệ thống điều khiển, thiết kế bộ khung đẹp mắt, an toàn.

80

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Thanh Nam, Giáo trình Phương pháp thiết kế kỹ thuật, NXB ĐHQG-HCM (PPTKKT).

2. The national institute of research and development inmechatronics and measurement technique, Robotics and DataAcquisitions.3. National Instruments Corporation, NI ELVISTelecommunication Education Resource Page, April 09, 20094. National Instruments Corporation, Motion Control NationalInstruments Universal Motion Interface (UMI)-7774/7772 User Manual, USA,2003.5. National Instruments Corporation, P7000 Series Stepper Drives,National Instruments, Hungary, 2009.6. National Instruments Corporation, Measurement & AutomationExplorer Help, National Instruments, 2011.7. National Instruments Corporation, Fundamental of MotionControl, October 20, 2011.

81

VD6-May phay CNC

Documents

Transcript of VD6-May phay CNC