thiết kế, mô phỏng máy bẻ góc chính xác

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MÁY
BẺ GÓC CHÍNH XÁC
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2011 - 75

S KC 0 0 3 6 3 3

Tp. Hồ Chí Minh, 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
_____________________________

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MÁY BẺ GÓC
CHÍNH XÁC

MÃ SỐ: T2011_75

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƯỜI CHỦ TRÌ
ĐƠN VỊ

: Th.S NGUYỄN VĂN ĐOÀN
: KHOA XD VÀ CHƯD

TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 02 NĂM 2012


Mục lục.
Trang
Chương 1. Dẫn nhập ............................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu của đề tài. ........................................................................................ 1
1.3.Tầm quan trọng của đề tài ............................................................................... 2

1.4. Điểm mới của đề tài .............................................................................................2
1.5.Giới hạn đề tài ................................................................................................. 2
1.6. Tiến trình nghiên cứu ...................................................................................... 3
Chương 2. Cơ sở lý luận ......................................................................................... 4
2.1. Sản phẩm của q trình uốn bẻ ......................................................................... 4
2.2.Ngun lý q trình uốn bẻ .............................................................................. 5
2.3. Một số máy gia cơng thép vỏ khác ................................................................... 12
2.4. Đặc điểm của q trình uốn bẻ và đặc tính của vật liệu uốn .............................. 13
2.5. Cảm biến đo góc .............................................................................................. 13
2.6. Xilanh sử dụng kẹp và uốn ............................................................................... 18
2.7. Bộ điều khiển .......................................................................................................20
2.8. Bộ hiển thị ............................................................................................................23
2.9. Bàn phím ..............................................................................................................24
Chương 3. Thiết kế máy bẻ góc chính xác ............................................................... 25
3.1. Nguyên lý bẻ ................................................................................................... 25
3.2. Ý tưởng thiết kế ............................................................................................... 25
3.3. Thiết kế đế cố định đỡ sản phẩm ...................................................................... 26
3.4. Thiết kế bộ phận kẹp ........................................................................................ 27
3.5. Thiết kế bộ phận bẻ góc.................................................................................... 28
3.6. Vị trí LCD và bàn phím .................................................................................... 29
3.7.Cảm biến đo góc ............................................................................................... 29
3.8. Ráp tổng thể ..................................................................................................... 30
3.9. Mạch điện điều khiển ...........................................................................................31
3.10. Ngun lý hoạt động ..........................................................................................33
Chương 4: Mơ phỏng q trình bẻ thép tấm ...............................................................34
Chương 5. Kết luận _ hướng phát triển .................................................................. 35
5.1. Kết luận ........................................................................................................... 35
5.2. Hướng phát triển ............................................................................................. 35
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 36
Phu lục .................................................................................................................... 37

Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

CHƯƠNG 1:

DẪN NHẬP

1. Đặt Vấn đề
Hiện nay các loại sản phẩm về thép tấm rất đa dạng và phong phú, tuy vậy các loại máy
móc thiết bị dùng để gia cơng thép tấm cụ thể là tạo ra các góc cần thiết là còn hạn chế
hoạc chi phí rất cao, chính vì vậy việc tạo ra một thiết bị dùng để bẻ góc thép tấm với giá
rẻ là rất quan trọng và cần thiết cho sự phát triển của ngành cơng nghiệp việt nam.
Máy bẻ góc là một cơng cụ hữu ích để gia cơng các vỏ máy đơn giản cũng như phức tạp,
tuy nhiên hiện nay tại thị trường Việt Nam loại máy này tồn tại chủ yếu dưới hình thức thủ
cơng, các loại máy tự động bẻ góc số lượng rất ít cũng như giá thành rất cao khơng thích
hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ, trên cơ sở nghiên cứu một số các sản phẩm được
tạo ra từ máy bẻ góc cũng như các loại máy chấn tạo hình người nghiên cứu thấy rằng việc
cải tiến và chế tạo một loại máy bẻ góc chính xác với chi phí thấp và tương đối dễ sử dụng
sẽ mang lại hiệu quả rất lớn cho những doanh nghiệp vừa và nhỏ và chính vì vậy người
nghiên cứu cũng đã quyết định chọn đề tài “ Thiết kế, mơ phỏng máy bẻ góc chính xác
làm đề tài nghiên cứu”.
2. Mục tiêu của đề tài.
- Nghiên cứu quá trình gia công uốn tấm và vỏ mỏng.
- Nghiên cứu các loại máy dập, máy chấn góc và các loại máy gia công tấm mỏng trên
thế giới cũng như ở trong nước.
- Tham khảo các thiết bò gia công chính xác, các thiết bò đo chính xác đang sử dụng.
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho quá trình uốn góc của tấm vỏ.
- ng dụng các chi tiết tiêu chuẩn trong công nghiệp để xây dựng kết cấu cơ khí của
máy nhằm tăng tốc độ đưa sản phẩm ra thò trường đồng thời giảm chi phí chế tạo.

- Xây dựng mô hình máy bẻ góc bán tự động trên máy tính để thuận lợi cho việc mô
phỏng quá trình làm việc.
- Xây dựng giải thuật điều khiển tồn bộ máy.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 1


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

3. Tầm quan trọng của đề tài.
-

Tấm và vỏ mỏng tồn tại ở hầu hết các loại máy công nghiệp cũng như nông
nghiệp, hiện nay phương pháp tạo hình của các loại vỏ này chủ yếu thực hiện
bằng phương pháp chấn góc,với những góc độ không đặc biệt, việc dùng máy
chấn tạo hình là một phương pháp tốn rất nhiều thời gian và phải sử dụng rất
nhiều loại khuôn khác nhau, hơn nữa giá thành của một loại máy chấn trung
bình là rất cao, không phù hợp cho sản xuất nhỏ và vừa, với nguyên lý bẻ góc
đơn giản và việc tạo ra một loại máy bẻ được chế tạo trong nước sẽ rút ngắn sự
cách biệt công nghệ giảm giá thành đầu tư cũng như sản xuất sẽ mang lại rất
nhiều lợi ích cho việc phát triển nền kinh tế trong nước.

4. Điểm mới của đề tài.
-

Với phương pháp bẻ bằng tay hoạc được thực hiện trên máy bẻ bằng tay sẽ
không mang lại góc độ chính xác của sản phẩm, hơn nữa quá trình thực hiện bẻ
góc cũng sẽ rất chậm, sản phẩm bẻ hàng loạt cũng sẽ khác nhau dẫn đến phế
phẩm sẽ rất nhiều.

-

Với máy bẻ góc được thực hiện trong đề tài, sẽ có kết cấu khá đơn giản có bộ
điều khiển góc bẻ có tính đến sự đàn hồi của vật liệu đem uốn sẽ làm tăng năng
suất của quá trình bẻ cũng như độ chính xác của sản phẩm, giảm độ phế phẩm
quả trình thực hiện đơn giản, không phụ thuộc vào trình độ tay nghề của công
nhân.

5. Giới hạn đề tài.
- Để thiết kế một máy bẻ tương đối hoàn thiện, đòi hỏi phải tính đến tất cả các yếu tố
tác động đến sự hình thành sản phẩm và độ ổn đònh của máy, trong đề tài này tác giả
chủ yếu đề cập đến phương pháp thiết kế và chế tạo máy bẻ đơn giản với giá thành
thấp và nguyên lý tạo ra bộ điều khiển để điều khiển toàn bộ quá trình bẻ có tính đến
sự đàn hồi của vât liệu uốn nhằm làm tăng độ chính xác của góc uốn cũng như giảm
phế phẩm sau quá trình uốn.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 2


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

6. Tiến trình nghiên cứu
- Nghiên cứu quá trình uốn,bẻ thép vỏ mỏng.
- Nghiên cứu các loại máy bẻ bằng tay hoạc bán tự động đang có sẵn trên thò trường.
- Nghiên cứu bộ đo góc đơn giản và tương đối chính xác.
- Phác thảo sơ bộ kết cấu máy, và ngun lý hoạt động.
- Thiết kế tồn bộ kết cấu máy trên máy tính dựa trên phần mềm Inventor 9
- Mơ phỏng q trình bẻ góc.
- Viết báo cáo khoa học.

- Hồn thiện thuyết minh

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 3


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

Chương 2:

CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 Sản phẩm của q trình uốn bẻ.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 4


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

2.2. Nguyên lý của quá trình uốn bẻ.
2.2.1 Khái niệm
Uốn là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nhằm tạo cho phôi hoặc một phần
của phôi có dạng cong hay gấp khúc, phôi có thể là tấm, dải, thanh định hình và được uốn
ở trạng thái nguội hoặc nóng. Trong quá trình uốn phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo
thành hình dáng cần thiết.
Uốn kim loại tấm được thực hiện do biến dạng dẻo đàn hồi xảy ra khác nhau ở 2 mặt
của phôi uốn.
2.2.2 Quá trình uốn
Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội. Quá trình

uốn bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Uốn làm thay đổi hướng thớ kim loại,
làm cong phôi và thu nhỏ dần kích thước.
Trong quá trình uốn, kim loại phía trong góc uốn bị nén và co ngắn ở hướng dọc, bị
kéo ở hướng ngang. Giữa các lớp co ngắn và dãn dài là lớp trung hòa.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 5


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

Khi uốn những dải hẹp xảy ra hiện tượng giảm chiều dày, chỗ uốn sai lệch hình dạng
tiết diện ngang, lớp trung hòa bị lệch về phía bán kính nhỏ.
Khi uốn tấm dải rộng cũng xảy ra hiện tượng biến mỏng vật liệu nhưng không có sai
lệch tiết diện ngang. Vì trở kháng của vật liệu có chiều rộng lớn sẽ chống lại sự biến dạng
theo hướng ngang.
Khi uốn phôi với bán kính góc lượn nhỏ thì mức độ biến dạng dẻo lớn và ngược lại.

Trước khi uốn
Lớp trung hòa

R

Biến dạng của phôi thép khi uốn
Xác định chiều dài phôi uốn:
+ Xác định vị trí lớp trung hòa, chiều dài lớp trung hòa vùng biến dạng.
+ Chia kết cấu của chi tiết, sản phẩm thành những đoạn thẳng và đoạn cong đơn giản.
Cộng chiều dài các đoạn lại: Chiều dài cả đoạn thẳng theo bản vẽ chi tiết còn phần cong
được tính theo chiều dài lớp trung hòa.
Chiều dài phôi được tính theo công thức:
 

L =  L   180
0 r  x.s 
0

Trong đó:
0 = 1800 -  .
 L : tổng chiều dài của cả đoạn thẳng.
  0
 180
0 r  x.s  : chiều dài các lớp trung hòa.

r : bán kính uốn cong phía trong
x : hệ số phụ huộc vào tỷ số r/s
s : chiều dày vật uốn
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 6


ẹe Taứi _ Thit K, Mụ Phng Mỏy b gúc chớnh xỏc , T2011 - 75

Khi un 1 gúc = 900 thỡ L = L 900 0,5s .
0

Bỏn kớnh un nh nht v ln nht:
+ rtrong nu quỏ nh s lm t vt liu tit din un. Nu quỏ ln vt un
s khụng cú kh nng gi c hỡnh dỏng sau khi a ra khi khuụn (rtrong = rmin).
Bỏn kớnh un ln nht:
.s
rmax =
;

2
rngoi = rtrong - s
Trong ú:
E = 2,15. 105 N/mm2: mụ un n hi ca vt liu.
S: chiu dy ca vt un.

: gii hn chy ca vt liu.
Bỏn kớnh un nh nht:
s
1
1 .

2

rmin =

: gin di tng i ca vt liu (%)
Theo thc nghim cú rmin = k.s
k: h s ph thuc vo gúc nhn .


Cụng thc tớnh lc un:
Lc un bao gm lc un t do v lc un phng vt liu. Tr s lc uụ n v lc
phng thng ln hn nhiu so vi lc uụ n t do.
- Lc un t do c xỏc nh theo cụng thc:
P=
Kl =

B.S 2 . b .k
= B. S.b.kl.(theo tai liờ u Cụng nghờ uụ n NC)

L

S.n
: h s un t do cú th tớch theo cụng thc trờn hoc
L

chn theo bng ph thuc vo t s L/S .
B : Chiu rng ca di tm
S : chiu dy ca vt un
k: h s c trng ca nh hng ca bin cng
b : gii hn bn ca vt liu
L : khong cỏch gia cỏc im ta
- Lc un gúc tinh chnh tớnh theo cụng thc:
P = q.F
Vi + q : ỏp lc tinh chớnh ( l phng ) chn theo bng.
+ F : din tớch phụi c tinh chớnh.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeón Vaờn ẹoaứn
Trang 7


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

Tóm lại: trong q trình uốn khơng phải tồn bộ phần kim loại ở phần uốn đều chịu
biến dạng dẻo mà còn có một phần ở dạng đàn hồi. Vì vậy khơng còn có lực tác dụng thì
vật uốn khơng hồn tồn như hình dáng cần uốn.
2.2.3 .Tính góc phục hồi khi uốn:

Sự phục hồi khi uốn
Trong q trình uốn khơng phải tồn bộ kim loại ở phần cung uốn đều chịu biến
dạng dẻo mà có một phần còn ở biến dạng đàn hồi. Vậy khi khơng còn lực tác dụng của

chày thì vật uốn khơng hồn tồn giữ được hình dáng của chày, cối uốn. Đó là hiện tượng
đàn hồi sau khi uốn.
Uốn là một q trình biến dạng dẻo có kèm theo biến dạng đàn hồi xác định theo
định luật Huc. Sau khi uốn xong thì biến dạng đàn hồi bị mất, do đó xảy ra sự thay đổi
kích thước sản phẩm so với các kích thước đã uốn ở trong dụng cụ. Sự thay đổi kích thước
đó gọi là sự phục hồi đàn hồi.
Sự hồi phục đàn hồi thường được biểu thị trong các lượng đo góc và nó là trị số mà
góc uốn cần phải giảm để tạo ra được góc uốn đúng u cầu chi tiết uốn.
Trị số góc đàn hối có thể được xác định bằng 2 phương pháp: Bằng tính tốn giải tích
trị số biến dạng đàn hồi hoặc bằng thực nghiệm; bằng cách thử và đo.
Trị số phục hồi đối với góc uốn tự do khơng tinh chỉnh và đối uốn có tựa có tinh
chỉnh vật liệu và chỉnh góc sẽ khác nhau.
Khi uốn tự do trị số hồi phục dàn hối phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của vật liệu,
mức độ biến dạng khi uốn(tỉ số ), góc uốn và phương pháp uốn( hình V hoặc U).Dưới
đây nêu ra những cơng thức tính độ hồi phục đàn hồi khi uốn tự do:
- Đối với uốn hình chữ V :
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 8


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

tg β = 0,375.

;

Trong đó:
β góc hồi phục( một phía).
k = 0,58: hệ số xác định vị trí lớp trung hòa phụ thuộc r/s, bằng 1-x;
l = 40mm khoảng cách giữa các điểm tựa tức là các mép cối (mm);

S = 5mm chiều dày cùa vật liệu;
σT = 245N/mm2 giới hạn chảy của thép CT3;
E = 2,1.105 N/mm2.
Vậy

tg β = 0,375

= 6,03.10-3 rad

β = 00 0’ 21,72”

Hệ số x tra theo bảng 32(sách Sổ tay dập nguội V.P ROMANOPXKI tập 1).
Trong trường hợp uốn có tựa có tinh chỉnh tài liệu và chỉnh góc thi sự hồi phục đàn
hồi không phải chỉ phụ thuộc vào tỉ số

mà còn phụ thuộc vào cách điều chỉnh máy ép và

mức độ biến cứng của vật liệu.
Từ thực tế ta đã biết khi uốn có tựa với bán kính lượn chày nhỏ (

<0.2 – 0.3) và

chỉnh góc có những trường hợp sự phục hồi xảy ra không phải là tăng mà là giảm góc của
chi tiết.
Cần phải lưu ý là khi uốn có tựa, có chỉnh góc thì thậm chí ở ngay cùng một khuôn
dập trị số phục hồi đàn hồi có thể nhận được khác nhau phụ thuộc vào điều chỉnh máy ép
và vị trí điểm chết dưới.
Do đó trong trường hợp này việc xác định góc hồi phục bằng thực nghiệm là phương
pháp đơn giản nhất.
Dưới đây là biểu đồ để xác định góc hồi phục bằng thực nghiệm các chi tiết bẳng

thép CT2, CT3 và góc uốn nhận được bằng thực nghiệm.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 9


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

Các công thức:
= 0.69

- 0.23

Khi α = 300
= 0.64
Khi α = 300

= 0.434

- 0.36

Khi α = 900
- 0.65

= 0.37

- 0.58

Khi α = 1200

Trong đề tài này với kim loại uốn là thép CT3 và góc uốn α = 900 , với

= 1 nên

= 0.434 x 1 – 0.36 = 0.074 00 4’26.4’’.
Ta thấy kết quả theo phương pháp giải tích và theo phương pháp thực nghiệm đều
cho kết quả khác nhau. Nhưng 2 kết quả này quá nhỏ so với góc cần uốn có thể bỏ qua.
Trong trường hợp tinh chỉnh cần độ chính xác cao thì cần phải điều chỉnh máy ép.
Biểu đồ dược xây dựng riêng cho các mác thép khác nhau. Những mối quan hệ tổng
hợp được nêu ra trên các biểu đồ được thành lập trên những mối liên hệ đó. Biểu đồ này
cho trị số góc hồi phục dương còn trong một số trường hợp nào đấycho trị số góc phục hồi
âm, trong đó dấu (+) và ( - ) được xác định bởi vị trí của các đoạn đường nghiêng đối với
đường không.
Bằng thực nghiệm đã xác định rằng trong trường hợp uốn góc thành 900 thì trị số
hồi phục nhỏ nhất sẽ nhận được khi quan hệ r = (1

1.5)S. Vì vậy để giảm góc hồi phục

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 10


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

khi uốn cần phải giảm bán kính lượn của chày và tăng việc chỉnh gằn uốn. Và xác định
bán kính chày cần tìm (giảm đi) theo cơng thức:
r = 0,5S(

- 1)

Trong đó:
εch trị số biến dạng của chày.
S chiều dày của vật liệu.
Ngồi ra, khi uốn những chi tiết có bán kính lớn thì độ phục hồi đạt được trị số rất
lớn. Trong trường hợp đó độ hồi phục có thể xác định theo cơng thức của C.K.Abramơv.
Trị số góc hồi phục:
α = (180 -

)(

- 1)

Tốn đồ để xác định góc hồi phục
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 11


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

2.3. Một số máy gia công thép vỏ khác.
2.3.1. Máy chấn thép.

2.3.2. Máy ép.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 12


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

2.4. Đặc điểm của q trình uốn bẻ và đặc tính của vật liệu đem uốn.
Trong q trình uốn, ngồi biến dạng dẻo của kim loại còn tồn tại một lượng biến dạng
đàn hồi của nó, vì vậy nếu q trình bẻ chỉ đơn thuần bẻ đến góc danh định thì khi kết thúc
q trình này lượng biến dạng đàn hồi sẽ phục hồi lại, dẫn đến góc bẻ sẽ nhỏ hơn so với
u cầu và trong một khía cạnh nào đó có thể dẫn đến hư hỏng sản phẩm.
Rất khó có thể xác định một lượng biến dạng dư để bù trừ bằng phần cứng có sẵn trên
máy, mà nó phải được xác định bằng một cơng thức tốn học gắn cho một bộ điều khiển,
và mỗi khi đạt đến góc danh định, bộ điều khiển sẽ cộng thêm một lượng biến dạng đàn
hồi thì kết quả cuối cùng của góc uốn sẽ rất chính xác.
Mỗi một loại vật liệu đều có một góc phục hồi khác nhau, vì vậy mỗi khi thực hiện q
trình uốn cần phải nhập vật liệu vào để bộ điều khiển tính tốn và bù trừ.
2.5. Cảm biến đo góc.
Một trong các phương pháp giải quyết vấn đề tăng độ chính xác của sản phẩm khi uốn là
ráp một bộ cảm biến đo góc thực tế sau q trình uốn, bộ điều khiển này sẽ kiểm tra lại khi
tấm uốn đã phục hồi lượng biến dạng đàn hồi, và kết quả sẽ đưa về bộ điều khiển để so
sánh với góc u cầu, nếu dung sai nằm trong giá trị cho phép thì q trình uốn sẽ kết
thúc.
Có rất nhiều loại cảm biến trực tiếp cũng như gián tiếp để đo góc uốn, tuy nhiên sử dụng
một thiết bị chun dụng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất cũng như tiện lợi cho q
trình sửa chữa thay thế, loại cảm biến này rất đa dạng và phong phú nó là một loại
Encoder chun dùng.
Tuy nhiên, có 2 loại encoder được sử dụng trên thị trường và phương pháp sử dụng chúng
cũng khác nhau, loại thứ nhất là encoder tương đối loại thứ hai là encoder tuyệt đối, đặc
tính của hai loại này được thể hiện như sau:
Encoder là thiết bị đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi vị trí
góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục
hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng tín hiệu số. Encoder được sử dụng
làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot.
Trong máy cơng cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động
cơ qua vit me đai ốc bi tới bàn máy. Vị trí của bàn máy có thể xác định được nhờ

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 13


ẹe Taứi _ Thit K, Mụ Phng Mỏy b gúc chớnh xỏc , T2011 - 75

encoder lp trong cm truyn dn.
Tựy thuc vo chuyn ng ca Encoder m ngi ta chia nú thnh hai kiu cú nguyờn
lý hot ng hon ton ging nhau:
-

Encoder thng: chiu di ca encoder thng phi bng tng chuyn ng thng tng
ng cú ngha l chiu di cn o phi bng chiu di thc.

-

Encoder quay: l mt a nh v kớch thc encoder khụng ph thuc vokhong cỏch o. Nú
cú th o c thụng s dch chuyn v tc .
Trong mỏy CNC iu khin s, chuyn ng ca bn mỏy c dn ng t ng

c qua trc vớt me ai c bi ti bn mỏy. V trớ bn mỏy cú th c xỏc nh c
nh encoder lp trong cm truyn dn.
Encoder quay chia lm hai loi: encoder tuyt i v encoder tng i. Sau õy
chỳng ta s cp n mt s loi Encoder trờn:
Encoder loi tng i (imcrementor encoder): cu to gm cú:
Mt b thu phỏt quang.
Mt a vi cỏc rónh.
Mt trc quay.
Cỏp ngun v tớn hiu.

nguyờn lý cu to ca encoder.
Encoder quang loi 1 kờnh: cu to gm cú mt da c l, ngun phỏt sỏng, ngun thu
sỏng v mt mch gii mó tớn hiu.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeón Vaờn ẹoaứn
Trang 14


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

nguyên lý cấu tạo của encoder loại 1 kênh.
-

Vị trí được xác định dựa vào số xung đếm được.

-

Số rãnh trên mỗi vòng xác định số góc ứng với từng rãnh.

-

Encoder quang loại một kênh không cho thông tin về hướng.

nguyên lý hoạt động của encoder loại 1 kênh.
Encoder quang loại 2 kênh:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 15


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

-

Encoder một kênh không xác định được chiều quay của trục cho nên người ta tăng
thêm một kênh nữa nhằm khắc phục nhược điểm trên.

-

Đĩa quay encoder 2 kênh.

-

V1 và V2: vị trí hai cảm biến quang.

-

CCW và CW: chiều quay ngược và cùng chiều kim đồng hồ

-

Dạng sóng ngõ ra hai cảm biến khi quay CCW.

-

Dạng sóng ngõ ra hai cảm biến khi quay CW.

: nguyên lý cấu tạo của encoder loại 2 kênh.
-

Đĩa quay encoder 2 kênh.

-

V1 và V2: vị trí hai cảm biến quang.

-

CCW và CW: chiều quay ngược và cùng chiều kim đồng hồ

-

Dạng sóng ngõ ra hai cảm biến khi quay CCW.

-

Dạng sóng ngõ ra hai cảm biến khi quay CW.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 16


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

dạng xung của ngõ ra của 2 cảm biến quang trong encoder loại 2 kênh.
Mạch giải mã encoder: cách đơn giản nhất là dùng mạch flip-lop

Mạch giải mã và dạng sóng giải mã của V1 và V2.

-

Encoder tuyệt đối (absolute encoder ) :
cấu tạo gồm có một đĩa được mã hóa bởi nhiều vòng đục lỗ khác nhau, các vòng này
dược bố trí theo từng kiểu mã xác định.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 17


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

cấu tạo của encoder tuyệt đối.

hình dáng và cấu tạo của encoder tuyệt đối.
-

Ưu điểm của loại encoder này là nó cho kết quả chính xác hơn, đặc biệt thông qua
mạch driver của encoder ta có thể nhận biết được vị trí hiện tại của trục quay encoder

-

Với ứng dụng để xác định vị trí và góc, ở đây chúng ta nên sử dụng loại encoder tuyệt
đối dạng 2 kênh, nhằm giảm thiểu nhiễu rung động có thể xảy ra trong quá trình uốn,
độ chính của góc uốn tùy thuộc vào độ phân giải của encoder, chúng ta có thể sử dụng
loại encoder từ 5000 đến 10000 xung.

2.6. Xilanh sử dụng để kẹp và uốn.
Để tăng quá trình thiết kế cũng như chế tạo thành sản phẩm ứng dụng được, các chi tiết
máy nên sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn có sẵn trên thị trường.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn

Trang 18


Ñeà Taøi _ Thiết Kế, Mô Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeãn Vaên Ñoaøn
Trang 19


ẹe Taứi _ Thit K, Mụ Phng Mỏy b gúc chớnh xỏc , T2011 - 75

2.7. B iu khin.
Nu s dng mt mỏy tớnh cỏ nhõn v gn vo mỏy b gúc thỡ tớnh kinh t v tớnh k thut
s khụng phự hp, chớnh vỡ vy vic s dng mt b iu khin tng i nh v y
cỏc tớnh nng iu khin ton b quỏ trỡnh un l cc k cn thit. Nu s dng mt b
PLC thỡ giỏ thnh ca mỏy s tng lờn ỏng k õy ch cn s dng mt b VXL nh kt
hp vi cỏc h thng chng nhiu s hon ton hp lý, kt cu ca 1 VXL c th hin
nh sau:
Cu Trỳc AT89S52
Vi yờu cu ca khi iu khin nh trờn vic thc hin bng Vi x lý hoc Vi iu
khin u cú th. Tuy nhiờn, thc hin bng Vi x lý s hn ch hn Vi iu khin cỏc
vn sau:
-

S dng Vi x lý cn phi thit k thờm b nh ngoi vỡ th, mch in s phc tp
hn. Trong khi Vi iu khin ó cú sn b nh ni v RAM bờn trong s dng
nờn khụng cn phi kt ni thờm cỏc thit b khỏc.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeón Vaờn ẹoaứn
Trang 20

ẹe Taứi _ Thit K, Mụ Phng Mỏy b gúc chớnh xỏc , T2011 - 75

-

Do cú mt s ng iu khin riờng l nờn cn phi truy xut tng bit v vic ny
thc hin d dng trờn Vi iu khin.

-

Do cựng lỳc phi giao tip vi nhiu thit b khỏc nờn cn nhiu Port xut nhp m cỏc
Port Vi iu khin thỡ thc hin, trong khi s dng Vi x lý thỡ cn phi m rng
Port giao tip s gõy phc tp cho mch in cng nh tng chi phớ thc hin, ngoi ra
cỏc vi x lý cng cú th thc hin c vic giao tip vi nhau thụng qua cỏc port xut
nhp ny, nờn phm vi ng dng vi cỏc thit b cú nhiu tớn hiu vo ra l rt thớch
hp.

-

Cỏc c trng ca vi iu khin 89S52.


8k CPU b nh lp trỡnh li.

1000 ln c / ghi cho mụt chu k.
256 x 8 bit RAM.
32 ng truy nhp d liu.
Timer/ Counter 16 bớt.
Túm li, vn x lý trong mch ny l khụng quỏ ln, vic s dng Vi x lý vo

mt ng dng nh l lóng phớ v gõy nhiu tn kộm khi phi kt ni thờm cỏc thnh
phn khỏc h tr cho Vi x lý. T nhng lý do trờn, thit k khi iu khin ngi
thc hin ó chn phng ỏn dựng Vi iu khin thc hin nhim v ny m c th
l Vi iu khin AT89S52 vi 4 Port xut nhp giao tip vi cỏc khi khỏc v b
nh chng trỡnh 8 Kbyte ghi ton b chng trỡnh iu khin trờn.
S khi.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyeón Vaờn ẹoaứn
Trang 21


Đề Tài _ Thiết Kế, Mơ Phỏng Máy bẻ góc chính xác , T2011 - 75
Nạp chương trình
Các ngắt ngoài

Điều khiển ngắt

CPU

Bộ tạo
dao động

ROM
(Chương trình)

RAM
(Dữ liệu)

Time1

BUS XUẤT NHẬP 8 BÍT

Các cổng
xuất nhập
P0 , P1 , P2, P3
(đòa chỉ ,dữ liệu)

Time0

Đếm sự kiện

Cổng nối
tiếp

RD

TD

Mơ tả hoạt động: Bộ vi xử lý trung Tâm (CPU) hoạt động nhờ bộ dao động, Chương
trình phải nạp vào ROM( Read only memory,bộ nhớ chỉ đọc), trước khi vi điều khiển hoạt
động, Sự tác động của Rom vào CPU chỉ theo một chiều, chương trình chứa trong ROM
sẽ điều khiển sự hoạt động của CPU, Và chương trình sẽ khơng được chỉnh sửa trong q
trình CPU làm việc, mũi tên hướng ngược vào đường bus dữ liệu như hình vẽ muốn nói
ROM ở trạng thái chủ động. Ngược lại RAM(Random access memory) là bộ nhớ truy cập
ngẫu nhiên. Nó được truy xuất và ghi dữ liệu bởi Các lệnh chứa trong Rom thơng qua
CPU. Mũi tên hướng vào Ram hiểu rằng Ram bị ghi và xuất dữ liệu ở trạng thái bị động.
Dữ liệu chứa trong Ram và Rom có thể bị mất đi trong một khoảng thời gian nào đó nếu
khơng duy trì nguồn cung cấp. Các bộ định thời(Time0, Time1, Thậm chí Time2 ở 8052),
về ngun tắc sẽ làm ngưng tạm thời cơng việc của vi xử lý trong một khoảng thời gian
hoặc đếm số lần các sự kiện xuất hiện (Bộ đếm). Các cổng xuất nhập là nhân tố chính của

vi điều khiển để giao tiếp với các thiết bị bên ngồi, hoặc truy cập địa chỉ,dữ liệu từ các bộ
nhớ phụ (Ram hoạc Rom), Bộ điều khiển ngắt sẽ điều khiển CPU thực hiện ngay tức khắc
các sự kiện xuất hiện ngẫu nhiên, mà được người lập trình dự tính trước. Cổng nối tiếp sẽ
Liên kết vi xử lý với máy tính (Truyền và nhận dữ liệu) nếu Vi sử lý là cầu nối giữa máy
tính với các thiết bị bên ngồi. Tất cả mọi q trình truyền và nhận dữ liệu của vi điều
khiển đều thơng qua đường truyền dữ liệu 8 bít.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------GVTH: Nguyễn Văn Đoàn
Trang 22