Khảo sát động học theo thời gian thực cho cơ hệ máy phay CNC 5 trục DMU50e

Bài viết trình bày việc mô hình hóa động học, khảo sát động học của cơ hệ trên quỹ đạo cắt ứng với một quy luật chuyển động cụ thể. Kết quả nghiên cứu là tiền đề quan trong trong việc thực hiện các khảo sát động học và động lực học đối với cơ hệ máy phay CNC 5 trục.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát động học theo thời gian thực cho cơ hệ máy phay CNC 5 trục DMU50e Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 379-383, DOI 10.15625/vap.2019000306 Khảo sát động học theo thời gian thực cho cơ hệ máy phay CNC 5 trục DMU50e Nguyễn Văn Công, Chu Anh Mỳ Học viện Kỹ thuật Quân sự E-mail: nguyenvancong.atc@mta.edu.vn Tóm tắt Cơ hệ các máy CNC 5 trục đều có cấu trúc mạch vòng không 2. Động học cơ hệ máy phay DMU50e gian, 5 bậc tự do. Khảo sát động học cơ hệ máy phay CNC 5 Việc xây dựng mô hình động học và lập các phương trục thuần túy về mặt hình học sẽ chỉ phục vụ cho việc xây dựng trình động học cho hệ máy CNC 5 trục thường được thực bộ Post-processor. Để khảo sát được các ứng xử động học, động hiện bằng cách coi hệ máy phay CNC 5 trục như một cơ lực học của cơ hệ trong quá trình gia công thực thì cần phải xem xét tới quy luật chuyển động trên các quỹ đạo cắt trong quá hệ gồm 2 tay máy liên hợp (hình 1), một tay máy mang trình gia công. Do vậy, bài báo trình bày việc mô hình hóa động dao cụ (Tool) và một tay máy mang phôi (Workpiece) [2]. học, khảo sát động học của cơ hệ trên quỹ đạo cắt ứng với một Tùy vào cấu hình cụ thể của từng dạng máy phay CNC 5 quy luật chuyển động cụ thể. Kết quả nghiên cứu là tiền đề quan trục mà 2 chuỗi động học của 2 tay máy liên hợp có thể là trong trong việc thực hiện các khảo sát động học và động lực 4 khâu với 1 khâu hoặc 3 khâu với 2 khâu… Từ đó, ứng học đối với cơ hệ máy phay CNC 5 trục. dụng lý thuyết động học về cơ cấu tay máy để thiết lập các ma trận chuyển đổi và lập ra hệ phương trình động Từ khóa: Máy CNC 5 trục, Động học máy phay CNC. học. 1. Mở đầu Nghiên cứu động học, động lực học hệ máy phay CNC là một trong những vấn đề nghiên cứu cơ bản luôn nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Trong việc phát triển các cấu hình mới đối với máy phay CNC đặc biệt là các máy phay CNC nhiều trục, vấn đề nghiên cứu động học có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Đối với một cấu hình máy phay CNC 5 trục cụ thể, xuất phát từ góc nhìn động học, chúng ta cũng có thể tiếp cận và giải quyết rất nhiều yếu tố liên quan tới máy CNC như tính toán sai số, bù sai số, xây dựng quỹ đạo dao cụ hợp lý, xây dựng bộ hậu xử lý… Vấn đề nghiên cứu động học cơ hệ máy phay CNC 5 Hình 1. Sơ đồ cấu trúc tổng quát máy phay CNC 5 trục trục đã có nhiều kết quả nghiên cứu được công bố trên Hệ phương trình động học sẽ thể hiện mối tương thế giới. Có những nghiên cứu tập trung xây dựng hệ quan giữa vị trí điểm tâm mũi dao và hướng của trục dao phương trình động học cho các cấu hình máy phay CNC với 5 giá trị tọa độ điều khiển máy CNC (5 tọa độ: 3 tịnh 5 trục tổng quát, tiêu biểu như [1, 2]. Có nghiên cứu xuất tiến và 2 quay). Ví dụ với một cấu hình máy phay CNC 5 phát từ mô hình động học để giải quyết vấn đề bù sai số trục cụ thể là DMU50e, hệ phương trình động học sẽ thể hình học [3, 4]. Có nhiều kết quả nghiên cứu công bố về hiện quan hệ giữa bộ tham số (x, y, z, i, j, k) và (X, Y, Z, vấn đề xây dựng bộ post-processor cho các cấu hình máy B, C). Trong đó, bộ tham số (x, y, z, i, j, k) là bộ tham số phay CNC 5 trục khác nhau [5, 6, 7]. Trên cơ sở như vậy, tọa độ điểm tâm mũi dao và các véctơ chỉ phương của bài báo xác định mục tiêu xây dựng mô hình động học trục dao trong hệ tọa độ phôi, còn bộ tham số (X, Y, Z, B, cho cơ hệ máy phay CNC 5 trục DMU50e và khảo sát bài C) là các tham số tọa độ trong hệ tọa độ máy. Cơ hệ máy toán động học thuận và ngược có kể tới quy luật vận tốc phay CNC DMU50e gồm 2 chuỗi động học liên hợp. cũng chính là khảo sát động học cho cơ hệ theo thời gian Chuỗi thứ nhất gồm 2 khâu liên kết với nhau bằng các thực. khớp quay, chuỗi này mang phôi. Đây chính là 2 trục quay B và C của máy. Chuỗi thứ 2 mang dao, gồm 3 khâu Nguyễn Văn Công, Chu Anh Mỳ liên kết với nhau bởi 3 khớp tịnh tiến. Đây chính là 3 trục 2.1. Động học thuận tịnh tiến X, Y, Z của máy. Mô hình động học của cơ hệ Bài toán động học thuận đối với cấu hình máy phay máy phay CNC 5 trục DMU 50e được mô tả như hình 2. CNC 5 trục DMU50e là bài toán xác định sự phụ thuộc của bộ tham số (x, y, z, i, j, k) theo bộ tham số (X, Y, Z, B, C). Xác định các ma trận chuyển đổi thuần nhất giữa các hệ tọa độ trong chuỗi động học thứ nhất: - Ma trận chuyển đổi thuần nhất từ hệ tọa độ máy ra hệ tọa độ khâu B là: 1 0 0 0  1 0 0 0  cos( B)  sin( B ) 0 0   0 1 ...