Tìm hiểu công nghệ tự động ứng dụng cho máy phay CNC CYBER-MILL

b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,có thể nói một trong
những tiêu chí đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức tự độnghoá trong quá
trình sản xuất mà trước hết là năng suất và chất lượng sản phẩm. Sự phát triển
nhanh cuả máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết
điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển của nghành tự động
hoá.
Nước ta, mặc dù là mộth đang phát triển, những năm gần đây cùng với sự đòi
hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các
tiến bộ khoa học kỹ thuật và đặc biệt là ứng dụng tự động hoá trong các nghành sản
xuất đã có bước phát triển mới.
Ngày nay tự động hoá đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất .
một trong những ứng dụng của nó là sủa dụng máy công cụ CNC.
Trong quá trinh thực tập chúng em đã được làm quen vơi một dạng CNC đó là
máy phay CNC CYBER-MILL. Nhờ đựơc sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ
môn đặc biết là thầy Nguyễn Mạnh Tiến và Thầy Hà Tất Thắng mà chúng em đã
phần nao nắm bắt được nhũng kiến thức về CNC.
Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên những điều chúng em đã
làm được sẽ có rất nhiều thiếu sót. Rất mong đước sự góp ý của các thầy cô và các
bạn.
Sinh viên : Bùi Văn Việt
- 1 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
PHẦN I
TỔNG QUAN CNC
1.1. KHÁI NIỆN MÁY CNC
CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng
máy tính
Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã được lập
trình sẳn để gia công các chi tiết.

Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ.
Khi gia công, Máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy, Máy công cụ CNC có khả
năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt
xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nà.
Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ. Tất cả các chức
năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính.
1.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN CNC
Đặc điểm của các động cơ truyền động
Truyền động chính:
Động cơ chính thường dùng động cơ dòng một chiều hoặc dòng điện xoay
chiều.
Truyền động chạy dao:
Động cơ dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều với bộ vitme/đai ốc/ bi
cho từng trục, chạy dao độc lập X, Y, Z.
Thường sử dụng động cơ dòng một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá
trình gia tốc và quá trình phanh hãm, mômen quán tính nhỏ, độ chính xác điều
chỉnh cao cho những đoạn đường chuyển chính xác.
Bộ víme/đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không
có khe hở khi truyền với tốc độ cao. Để có thể dịch chuyển chính xác trên các biên
dạng, các trục truyền dẫn không được phép có khe hở và cũng không được phép có
- 2 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
hiệu ứng stick-slip(hiện tượng trượt lùi do lực cản ma sát). Bộ vítme/ đai ốc/ bi là
giải pháp kỹ thuật đảm bảo được yêu cầu đó.
Phương thức tác dụng của vítme/ đai ốc/ bi:
Các viên bi nằm trong rãnh vítme và đai ốc đảm bảo truyền lực ít ma sát từ trục
vítme qua đai ốc vào bàn máy. nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài giữa chúng có
vòng cách, có thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối ngược.
Trong một số giải pháp kết cấu nâng cao của bộ truyền này, bước nâng của rãnh
vít trên trục và trên đai ốc có giá trị khác nhau.

Việc dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờ các rãnh dẫn hướng bố trí bên trong
hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục.
Truyền dẫn chạy dao không khe hở trên các máy phay CNC cho phép cắt theo
chu kỳ phay thuận mà vẫn êm.
1.3. HỆ TOẠ SỬ DỤNG TRONG MÁY CNC
1.3.1 hệ toạ độ vuông góc
Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công được xác định trong một chương
trình. Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng làm việc, ta dùng một hệ toạ độ.
Nó bao gồm ba trục vuông gốc với nhau cũng cắt nhau tại điểm 0. Trong hệ toạ độ
này có các trục X, Y, và Z.
Với một hệ trục toạ độ ba trục, bất kỳ điểm nào cũng được xác định thông qua các
toạ độ của nó. Hệ toạ độ máy do nhà chế tạo máy xác đinh, thông thường nó không
thể bị thay đổi.
Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị. Trên máy phay nó nằm song song
với bàn máy(bàn kẹp chi tiết).
Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị. Nó nằm trên mặt nắp máy và
vuông góc với bàn máy.
Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính. Trục này được nhà chế tạo
xác định. Chiều dương của trục Z chạy từ chi tiết hướng đến dao cắt. Điều đó có
- 3 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi
tiết.
Để xác định nhanh chiều của các trục, dùng luật bàn tay phải: ta đặt ngón giữa
của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ theo chiều trục X và
ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều Y.
Hệ toạ độ cơ bản đựơc gắn liền với chi tiết. Bởi vậy khi ta lập trình ta phải luôn
luôn xuất phát từ chổ xác định chi tiết đứng yên còn dao cắt thì chuyển động. Điều
đó có nghĩa là :
Khi cắt phay, rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhưng để đơn giản cho việc

lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứng yên còn dao cắt thì dịch chuyển.
Ta gọi đó là chuyển động tương đối của dao cụ.
Để mô tả đường dịch chuyển dao(các dữ liệu toạ độ) trên một số máy CNC có cả
hai khả năng.
1.3.1.1 Dùng toạ độ Đề các.
Khi dùng dữ liệu toạ độ Đề các, ta đưa ra các khoảng cách đo song song với các
trục từ một điểm tới một điểm khác.

Các khoảng cách theo chiều dương của trục có kèm theo dấu dương(+) phía trước.
Các khoảng cách theo chiều âm của trục có kèm theo dấu âm(-) phía trước.
Các số đo có thể đưa ra theo hai phương thức:
Đo tuyệt đối :
- 4 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Với các số đo tuyệt đối, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ một điểm cố
định trong vùng làm việc. Nghĩa là trong mỗi chuyển động đều xác định, dao cắt
phải dịch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệt đối.
Đo theo kích thước :
Với các số đo theo chuỗi kích thước, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ
mỗi điểm dừng lại của dao cắt sau một vệt cắt. Nghĩa là trong mỗi chuyến đều đưa
ra số liệu dao cần được dịch chuyển tiếp một lượng là bao nhiêu nữa theo từng trục
toạ độ.
1.3.1.2 Dùng toạ độ cực
Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ toạ độ cực, ta đưa ra vị trí của một điểm không
qua khoảng cách và góc so với một trục cơ sở
Các toạ độ cực chỉ có thể đo trên mặt phẳng chính. Trong phạm vi của một hệ toạ
độ cực có ba mặt phẳng chính. Từ ba trục X, Y và Z của hệ thống sẽ có ba bề mặt
kẹp, đó là : mặt X/Y; mặt X/Z và mặt Y/Z
1.3.2 Những điểm quan trọng trong một hệ toạ độ
Điểm chuẩn của máy M: là điểm gốc M của hệ toạ độ máy

Điểm W chi tiết: là điểm gốc 0 của hệ toạ độ chi tiết, nó đựoc giữ cố
định cho một chi tiết.
Điểm chuẩn của dao P: là điểm gôc của hệ toạ độ gắn trên dao cắt.
Điểm 0 lập trình: là điểm gốc 0, từ đó xác định các dữ liệu cập nhập
trong một chương trình. Điểm này có thể thay đổi
thông qua lệnh chuyển điểm 0.
1.4. QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ
Khi gia công trên các máy CNC người ta có thể chia các hệ trục toạ độ thành 3
loại: hệ trục toạ đọ máy, hệ trục toạ độ chi tiết và hệ trục toạ độ của dao.
- 5 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Từ hệ trục toạ độ của máy có điểm gốc M ta có thể biểu diễn được hệ toạ độ
của chi tiết và hệ toạ độ của dao bằng các phép dịch chuyển tịnh tiến hay các phép
quay. Nhờ đó ta có thể xác định đựơc vị trị của điểm trên chi tiết cần gia công cũng
như vị trị dao để gia công chi tiết.
1.5. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC.
Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như
các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình, .v.v… Do đó các dạng điều khiển của máy
cũng được chia ra thành: điều khiển điểm- điểm, điều khiển theo đường thẳng và
điều khiển theo biên dạng.
a) điều khiển điểm-điểm: dùng gia công cắc lỗ bằng các phương pháp
khoan, khoét, doa và cắt ren. ở đây chi tiết gia công được gá cố định trên bàn máy,
dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình. Khi đạt tới đích
dao bắt đầu gia công. truờng hợp này quỹ đạo của chuyển động dao là không quan
trọng, điều quan trọng là vị trí gia công đạt đến phải chính xác.
b) Điều khiển theo đường thẳng.
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển khi gia công dụng cụ cắt thực hiện
lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó. Khi thực hiện gia công các chuyển
động theo các trục toạ độ là độc lập không có quan hệ rằng buộc nào với trục khác.

c) Điều khiển biên dạng.
Điều khiển theo biên dạng cho phép chạy trên nhiều trục cùng một lúc. Trong
trường hợp này cả hai trục để tạo ra một dạng vừa có phần thẳng vừa có phần cong.
ở đây theo các trục có quan hệ hàm số ràng buộc với nhau.
- 6 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
PHẦN II
GIỚI THIỆU CNC CYBER-MILL
CYBER- MILL là máy phay CNC phục vụ cho việc thí nghiệm có mô hình
như sau:

Các bộ phận Truyền động:
Động cơ một chiều có mang dao phay đường kính dao 3mm.
Chuyển động ăn dao:
Chuyển động ăn dao được thực hiện nhờ ba động cơ bước hoạt động độc lập
nhau mỗi động cơ loại nguồn 2A-5V và bộ Vitme/ đaiốc.
Mỗi động cơ bước thực hiện điều khiển chuyển động theo một trục nhất định
trong hệ toạ độ Đề các(X,Y,Z).
Bộ truyền động được sử dụng là Vitme/đai ốc.
Chiều dài Vít me trục Z là 210 mm.
Chiều dài Vitme trục X là 380 mm.
- 7 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Chiều dài Vitme trục Y là 210 mm.
Khoảng cách các răng trên Vitme là 3mm/răng
Độ rộng mỗi răng là 1mm.
đường kính Vitme la 12mm.
Không gian làm việc : 20x40( mm x mm).
Đầu Vitme được nối với trục của động cơ bước thực hiện biến đổi chuyển động
quay tròn của động cơ bước thành chuyển động thẳng của vật mang chi tiết.

Đầu còn lại của Vitme được gá vào khung đỡ.
ở giữa của Vitme đựơc gá vào đaiốc để biến đổi chuyển động quay thành chuyển
động tịnh tiến.
Tính toán chuyển động:
Động cơ bước có số bước 200 bước/ vòng.
Do đó để thực hiện chuyển động một khoảng L theo một trục nào đó của vật
mang chi tiết thì số vòng quay phải thực hiện sẽ là L/3.
Khi đó số xung cân cấp cho động cơ bứơc sẽ là 200 .L/3.
Việc tính toán điều khiển chuyển động động cơ bước sẽ được thực hiện bằng
máy tín.
Việc thực hiện điều khiển chuyển động của động cơ bước được thiết kế như
phần IV dưới đây.


- 8 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
PHẦN III
ĐỘNG CƠ BƯỚC
I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC
1. Khái quát về động cơ bước
Các hệ truyền động rời rạc thường được thực hiện nhờ động cơ chấp
hành đặc biệt gọi là động cơ bước.
Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín
hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển
động góc quay hoặc các chuyển động của rôto và có khả năng cố định rôto vào
những vị trí cần thiết.
Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín
hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc
quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc
độ quay của tôto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi

một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato(phần ứng) của động cơ bước thì
rôto(phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước
quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi
liên tục thì rôto sẽ quay liên tục.(Thực chất là chuyển động đó vẫn là theo các
bước rời rạc).
Về cấu tạo, động cơ bước có thể coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động
cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
Trong khi động cơ một chiều không tiếp xúc có rôto thường là một nam châm
vĩnh cửu(số đôi cực 2p=2) và cần có cảm biến vị trí rôto thì động cơ bước có
rôto dạng cực lồi gồm nhiều răng cách đều cấu thành các cặp nam châm N-S
xen kẽ nhau để tạo ra số cặp cực 2p lớn hơn và không cần phải có bộ cảm biến
vị trí rôto. Động cơ bước vì từ trường quay không liên tục do các xung điện cấp
vào rời rạc nên rôto quay theo các bước.
- 9 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Cũng giống như động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ, động cơ bước có
các bối dây tạo thành các pha trên stato, đồng thời trên cả rôto và stato đều có
các răng để tạo thành các cặp cực và các nam châm điện. Nhưng động cơ đồng
bộ gảim tốc có các cuộn kích thích và cần phải có dòng điện kích thích để khởi
động, còn động cơ bước không cần yếu tố này. Mặt khác
Có thể cói động cơ bước là linh kiện số mà ở đó các thông tin số hoá đã thiết
lập sẽ được chuyển thành chuyển động quay theo từng bước. Động cơ bước sẽ
thực hiện trung thành các lệnh đã số hoá này máy tính yêu cầu
Mô hình số hoá động cơ bước.
2. Nguyên lý hoạt động.
Rô to động cơ bước không có cuộn dây khởi động mà nó được khởi động bằng
phương pháp tần số. Rôto của động cơ bước có thể được kích thích(rôto tích cực)
hoặc không được kích thích(rôto thụ động).
Xung điện áp cấp cho m cuộn dây stato có thể là xung một cực hoặc xung 2 cực
Chuyển mạch điện tử có thể cung cấp điện áp điều khiển cho các cuộn dây stato

theo từng cuộn dây riêng lẽ hoặc theo từng nhóm các cuộn dây. Trị số và chiều của
lực điện từ tổng F của động cơ và do đó vị trí của rôto trong không gian hoàn toàn
phụ thuộc voà phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây.
- 10 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Thực tế để tăng cường lực điện từ tổng của stato và do đó tăng từ thông và
mômen đồng bộ, người ta thường cấp điện đồng thời cho hai,ba hoặc nhiều cuộn
dây. Lúc đó rôto của động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng(ổn định ) trung với vectơ
lực điện từ tổng F. Đồng thời lực điện từ tổng F cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ
thành phần của các cuộn dây stato.
Khi cấp điện cho một số chẵn cuộn dây hoặc cho một số lẽ cuộn dây rôto của
động cơ bước sẽ có m vị trí cân bằng. góc xê dịch giữa hai vị trí liên tiếp của rôto
bằng 2π/m - Trường hợp này gọi là điều khiển cả bước hay điều khiển đối xứng.
Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dây, rồi một số lẻ cuộn dây, có nghĩa
là số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn thay đổi từ chẵn sang lẻ và từ lẻ
sang chẵn thì số vị trí cân bằng của rôto sẽ tăng lên gấp đôi là 2m. độ lớn của một
bước sẽ giảm đi một nửa bằng 2π/2m – Trường hợp này gọi là điều khiển nửa bước
hay điều khiển không đối xứng.
Ta có thế tính số bước quay của rôto trong khoảng 0÷360
0
là:
K= m.n
1
.n
2
.p,
Trong đó:
p: số đôi cực của rôto;
m: số cuộn dây điều khiển trên stato(số pha);
n

1
: hệ số, n
1
=1 ứng với điều khiển đối xứng;
n
2
=2 ứng với điều khiển khôngđối xứng;
n
2
: hệ số, n
2
=1 điều khiển bằng xung 1 cực;
n
2
=2 điều khiển bằng xugn 2 cực.
Bước quay của rôto trong không gian là α=360
0
/K.
3. Mômen đồng bộ và trạng thái ổn định của động cơ bước
Biểu thức mômen đồng bộ tĩnh của động cơ bước khác với biểu thức mômen
đồng bộ của động cơ đồng bộ thường có cùng cấu trúc. Sự khác nhau đó là do
- 11 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
động cơ bước được cấp bởi dòng điện một chiều, chứ không phải dòng điện xoay
chiều.
Trong động cơ được cấp bởi nguồn một chiều, sau quá trình quá độ, dòng điện
trong các cuộn stato là hằng số
I=U/r
s
=Const.

Từ thông mà nó sinh ra tác động vào cặp cực của rôto:
φ=B.S.cosα=B.S.sinθ
trong đó:
B là cường độ từ trường do dòng điện I sinh ra trong cuộn dây có điện cảm L;
S là tiết diện vuông gốc của cặp cực;
α là góc giữa trục cặp cực với trục của cuộn dây pha;
θ là góc giữa trục cặp cực và đường vuông góc với trục của cuộn dây pha;
Do θ thay đổi nên từ dẫn dọc theo đường đi của từ thông thay đổi theo, làm cho
từ thông thay đổi trong một giới hạn rộng. Nếu viết biểu thức φ dưới dạng:
φ=L.I (L là điện cảm).
Do sự thay đổi của góc φ cùng với sự thay đổi của khe hở không khí giữa các răng
của stato và rôto làm cho điện cảm L thay đổi theo dẫn đến từ thông φ và do đó
mômen của động cơ thay đổi.
Mômen đồng bộ tĩnh của động cơ bước khi stato và rôto có răng và được kích
thích, có thể viết dưới dạng tổng quát của 3 mômen quay:
M(θ)=M
S
+M
R
+M
SR
= C
M
.I
S
.(dL
S
/dθ)+C
M
.I

R
.(dL
R
/dθ)+2.C
M
(dL
RS
/dθ)
Trong đó: I
S
, I
R
, L
S
(θ), L
R
(θ), L
SR
(θ) là các giá trị xác lập tương ứng dòng điện,
điện cảm và hổ cảm của stato(S) và rôto(R); C
M
là hằng số, phụ thuộc vào cấu tạo
của từng loại động cơ.
Mômen M
S
được hình thành do sự thay đổi từ dẫn trên đường đi của từ thông stato
được kích thích bởi dòng điện I
S
.
- 12 -

b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
M
R
được hình thành do sự thay đổi từ dẫn trên đường đi của từ thông rôto được
kích thích bởi dòng điện I
R
.
M
SR
được hình thành do sự thay đổi hỗ cảm giữa stato và rôto được kích thích
bởi dòng điện I
S
và I
R
.
Hiện nay, phần lớn các động cơ bước đều có cấu tạo rôto không có cuộn kích
thích. Do đó biểu thức mômen có dạng đơn giản sau:
M(θ)=C
M
.I
S
.(dL
S
/dθ).
Quan hệ giữa mômen với góc quay θ thường là không hình sin do ảnh hưởng của
cấu trúc răng và cấu trúc cực lồi của stato và rôto, cũng như do xung điện áp cấp
vào có dạng xung vuông là tổng của các thành phần điều hoà.
Quan hệ của mômen M=f(θ) là dường cong có dạng như sau:

π

đường cong mômen của động cơ bước theo gốc quay
θ

Chất lượng của động cơ bước được đánh giá bởi độ dốc của đường cong mômen
đồng bộ M=f(θ), đặc biệt là ở đầu của vùng làm việc thuộc đường cong này. Độ
dốc của đường M=f(θ) trong vùng này càng lớn thì suất mômen dM/dθ càng lớn và
khả năng đồng bộ của đồng bộ của động cơ bước càng lớn.
Giả sử tại một vị trí nhất định, rôto mang một mômen tải(mômen cản) M
C
. Để giữ
được rôto ở vị trí này ta phải cấp dòng điện cho cuộn dây stato tại vị trí đó và do
- 13 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
góc α=0 nên M=M
max
. Điều kiện để giữ được rôto không trượt khỏi vị trí là:
M
C
<M
max
Muốn quay rôto đi một gốc α rời khỏi vị trí đang giữ, ta phải cấp dòng điện cho
cuộn stato ở vị trí mới, đồng thời ngắt dòng điện của cuộn stato ở vị trí củ. Điều
kiện để rôto quay được góc α là :
M
C
<M
max
.cosα.
Cần chú ý rằng sự chuyển bước của rôto chỉ thực hiện được trong điều kiện nhất
định, khi mà sự dịch chuyển của lực điện từ F đi một góc α không làm cho động cơ

rơi vào vùng mất ổn định của đặc tính góc M=f(θ)
Nếu như góc α qua lớn thì rôto rời vào vùng mất ổn định,không bám theo được
từ trường và động cơ bị mất bước.
Trong trường hợp tổng quát, để động cơ không bị mất bước cần thực hiện
điều kiện sau:
M
C
<M
max
.cos(2π/K),
trong đó: K là số bước quay
Như vậy bước quay α=360
0
/K càng nhỏ thì mômen tải M
C
cho phép trên trục
động cơ càng lớn.
4. Cấu tạo và phân loại động cơ bước
Để tăng số bước của động cơ(tăng độ phân giải về góc), ta cần phải tăng
lượng cuộn dây pha m và tăng số cặp cực p.
Việc tăng số lượng bối dây m trên stato gặp nhiều khó khăn do hạn chế về kích
thước của stato và những trở ngại khi đặt các bobin dây quấn vào các rãnh nửa hở
của stato, đồng thời khi số pha m lớn thì mạch điều khiển cũng sẽ phức tạp hơn. Do
đó người ta thường làm các động cơ bước với số lượng pha m đủ nhỏ, là 2 pha, 4
pha hay 5 pha; trong đó thông dụng nhất là 2 pha và 4 pha.
Việc tăng số bước của động cơ được giải quyết bằng tăng số lượng cặp cực rôto.
Rôto động cơ bước tạo thành nhiều cặp cực được chế tạo từ vật liệu kỹ thuật đặc
- 14 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
biệt có độ từ hoá cao và chịu mômen tải lớn, vì chính rôto là bộ phận chịu tải trọng

cơ khí thông qua trục của nó.
Người ta thường chế tạo các động cơ bước có các bước trong khoảng từ 0,45
0
÷15
0
tuỳ theo mục đích sử dụng. Trong đó thông dụng nhất trên thị trường hiện nay là
loại động cơ có góc bước 1,8
0
.
Xét về cấu tạo, động cơ bước có ba loại chính:
- Động cơ bước có rôto được kích thích(có dây quấn kích thích hoặc
kích thích bằng nam châm vĩnh cửu).
- Động cơ bước có rôto không kích thích(động cơ kiểu cảm ứng và
động cơ kiểu phản kháng).
- Động cơ bước kiểu hỗn hợp, kết hợp cả hai loại trên.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
1. Ba chế độ(Mode) điều khiển động cơ bước.
Ta có ba chế độ điều khiển động cơ bước đó là:
a, Chế độ cả bước.
b, Chế độ điều khiển cả bước.
c, Chế độ điều khiển vi bước.
Cơ sở lý thuyết của việc điều khiển các chế độ này như sau:
Hình dưới miêu tả mối quan hệ giữa các véc tơ lực điện từ F
1
, F
2
của 2 cuộn dây 1
và 2 khi được cấp dòng điện đơn cực và véctơ lực điện từ tổng F
Trong đó :
F

1
: lực điện từ tác động lên rôto khi cuộn dây 1 được kích thích;
F
2
: lực điện từ tác động lên rôto khi cuộn dây 2 được kích thích;
F: lực điện từ tổng;
α: góc bước;
β: góc cần điều khiển(góc vi bước);
- 15 -