3/21/2021
Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM
TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC
Đường Công Truyền
Chương 4
TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CÔNG CỤ CNC
1
3/21/2021
TRUYỀN ĐỘNG TRỤC CHÍNH
Truyền động trục chính
• Tạo ra chuyển động
chính
• Gồm:
– Động cơ servo – Thiết bị truyền động
• Chuyển động quay của động cơ được truyền đến trục chính qua bộ truyền đai
2
3/21/2021
Truyền động trục chính
• Truyền động bánh
răng: không thích hợp cho gia công tốc độ cao
• Gần đây, truyền động trực tiếp (không qua bộ truyền đai) được sử dụng cho số vòng quay rất cao (> 10000 vg/ph)
Truyền động trục chính
3
3/21/2021
Truyền động trục chính
Bài tập về nhà 1 • Tính số vòng quay (vòng/phút) và tốc độ chạy dao (inch/phút) cho
dao phay ngón (vật liệu HSS, 4 răng , đường kính 1 inch) gia công trên phôi bằng hợp kim nhôm.
4
3/21/2021
TRUYỀN ĐỘNG CHẠY DAO
Nhiệm vụ của truyền động chạy dao
• Tạo chuyển động chạy dao • Chuyển đổi các lệnh điều chỉnh trong bộ điều khiển thành các chuyển động tịnh tiến (hay quay tròn) của bàn máy mang dao (hay phôi) trên máy công cụ
5
3/21/2021
Tính chất của truyền động chạy dao
• Có tính động học rất cao: bàn máy phải theo
kịp biến đổi trong thời gian ngắn nhất nếu đại lượng dẫn biến đổi
• Có độ vững chắc số vòng quay cao: cần giảm đến mức thấp nhất ảnh hưởng của lực cản chạy dao đến tốc độ chạy dao
• Phạm vi điều chỉnh số vòng quay rất cao: từ
1:10000 đến 1:30000
• Đáp ứng được những lượng gia tăng dịch
chuyển rất nhỏ (≤ 1 m)
Cấu trúc hệ truyền động chạy dao
• Gồm:
– Động cơ servo – Thiết bị truyền động
• Chuyển động quay của động cơ được truyền
đến trục chính qua bộ truyền trục vít-đai ốc bi
6
3/21/2021
Cấu trúc hệ truyền động chạy dao
• Truyền động chạy dao kiểm soát vận tốc và
mômen xoắn của bàn máy thông qua các thiết bị truyền động của các trục dựa trên các lệnh về vận tốc từ hệ điều khiển CNC
TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG CHẠY DAO
7
3/21/2021
Tính toán truyền động chạy dao
• Các động cơ truyền động chạy dao cần phải
vượt qua các tải trọng tĩnh (static load) và tải trọng động (dynamic load) trong máy CNC
• Static load để vượt qua:
– Ma sát trong các thanh dẫn hướng – Ma sát trong các ổ bi – Lực chạy dao tác động lên bàn máy • Dynamic load để làm chuyển động:
– Bàn máy, chi tiết – Trục vít truyền động
Tính toán tải trọng tĩnh – Static load
• Do ma sát giữa bàn máy và thanh dẫn hướng
(guideway): – Mômen xoắn tác động lên motor do ma sát:
– gf: hệ số ma sát trên thanh dẫn hướng – mt: khối lượng bàn máy – mw: khối lượng chi tiết – hp: bước vít – g: gia tốc trọng trường – Fz: lực cắt theo phương z
8
3/21/2021
Tính toán tải trọng tĩnh – Static load
• Do ma sát của bi trục vít
– Mômen xoắn mất đi do ma sát của ổ bi:
– p: hệ số ma sát trên ổ bi – db: đường kính ổ bi – Ff: lực cắt chạy dao max – Fp: tải trọng trước khi làm việc (preload)
Tính toán tải trọng tĩnh – Static load
• Lực chạy dao tác động lên bàn máy
– Mômen xoắn tác động lên trục vít do lực chạy dao
– Ff: lực cắt chạy dao max (theo phương x) – hp: bước vít
9
3/21/2021
Tính toán tải trọng tĩnh – Static load
• Tổng mômen xoắn do tải trọng tĩnh
• Trường hợp có sử dụng hộp giảm tốc với tỉ số truyền là rg, thì tổng tải trọng tĩnh tác động lên motor sẽ giảm:
Tính toán tải trọng động – Dynamic load
• Mômen quán tính của bàn máy và chi tiết tác động
lên trục vít
• Mômen quán tính của trục vít có khối lượng ml và
đường kính dp
10
3/21/2021
Tính toán tải trọng động – Dynamic load
• Tổng mômen quán tính tác động lên trục động cơ
• Jm : mô men quán tính của trục động cơ (tra bảng từ loại động cơ) • rg : tỉ số truyền hộp giảm tốc
Tính toán tải trọng động – Dynamic load
• Mômen quán xoắn do tải động và tĩnh
• : vận tốc góc của động cơ • B : hệ số giảm chấn • Je : tổng mômen quán tính tác động lên trục động cơ
Động cơ được chọn từ Td
11
3/21/2021
Ví dụ • Tính toán lựa chọn động cơ DC servo cho truyền động chạy dao trên máy phay CNC 3 trục với các thông số như sau:
Ví dụ
• Mômen xoắn tác động lên motor do ma sát giữa
bàn máy và thanh dẫn hướng
12
3/21/2021
Ví dụ
• Mômen xoắn mất đi do ma sát của ổ bi:
Ví dụ • Mômen xoắn tác động lên trục vít do lực chạy dao
• Tổng mômen quán tính do tải trọng tĩnh
13
3/21/2021
Ví dụ
• Mômen quán tính của bàn máy và chi tiết tác động
lên trục vít
Ví dụ
• Mômen quán tính của trục vít
14
3/21/2021
Ví dụ
• Tổng mômen quán tính tác động lên trục động cơ
Tính toán tải trọng động – Dynamic load
• Gia tốc góc trên trục động cơ
15
3/21/2021
Ví dụ
• Mômen quán xoắn do tải động và tĩnh
Ví dụ
• Chọn động cơ DC servo
Động cơ DC servo được chọn phải đạt được mômen xoắn Td = 18.90 N.m trong khoảng thời gian tăng tốc là 0.1 s
16
