Cải Tiến Máy Phay CNC 5 Trục Head H Frame Tại HCMUTE

• Tác giả: Nguyễn Trí Hiểu
• Người hướng dẫn: PGS. TS Phạm Huy Tuân
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Cải Tiến Máy Phay CNC 5 Trục H Frame Tại HCMUTE
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN VỀ LÃNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 2. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 5. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 5.1. Cách tiếp cận
• 5.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 1.1. ĐIỀU KHIỂN SỐ, LÝ THUYẾT MÁY VÀ CÁC CÔNG CỤ CNC
• 1.1.1. Hệ thống dẫn động CNC
• 1.1.2. Vòng điều khiển CNC (CNC Control Loop)
• 1.1.3. Các thành phần của hệ thống CNC
• 1.2. THIẾT KẾ KẾT CẤU 3 TRỤC ĐƠN GIẢN
• 1.2.1. Cơ sở tính toán thiết kế
• 1.2.2. Lựa chọn động cơ trục chính (Spindle)
• 1.2.3. Thiết kế thân đỡ trục chính
• 2. CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH ĐIỆN TỬ TRÊN MÁY TÍNH (CAD)
• 2.1. Cơ sở thiết kế và xây dựng
• 2.2. Kế thừa mô hình thiết kế ban đầu
• 2.3. Thiết kế mô hình CAD trục xoay C
• 2.4. Thiết kế mô hình CAD trục xoay B
• 2.5. Thiết kế mô hình CAD cụm lắp Z-B-C
• 2.6. Mô hình máy hoàn thiện
• 2.7. Bản vẽ kĩ thuật
• 2.8. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
• 2.8.1. Thiết kế kết cấu 03 trục cơ bản
• 2.8.2. Thiết kế thân đỡ trục chính
• 2.8.3. Lựa chọn Vít-me bi
• 2.9. MÔ PHỎNG BỀN KẾT CẤU MÁY (CAE)
• 2.9.1. Tiêu chuẩn kết cấu tĩnh của cụm trục Z-B-C
• 3. CHƯƠNG III: CHẾ TẠO MÁY VÀ LẮP RÁP
• 3.1. KHỞI TẠO QUI TRÌNH GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT MÁY
• 3.2. TIẾN HÀNH GIA CÔNG
• 3.3. KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG
• 4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN
• 4.1. THIẾT BỊ ĐIỆN
• 4.1.1. Mạch Mach3 LPT
• 4.1.2. Stepper Driver LeadShine DMA860H
• 4.1.3. Củ đục vi tính
• 4.2. PHẦN MỀM CHƯƠNG TRÌNH MACH3MILL
• 4.2.1. Nguồn gốc và chức năng
• 4.2.2. Những vấn đề khi sử dụng Mach3
• 4.3. HỆ THỐNG ĐIỆN
• 4.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ POST-PROCESSOR
• 4.4.1. Qui trình hoạt động của Post-processor
• 4.4.2. Định nghĩa khoảng cách Pivot
• 4.4.3. Định nghĩa máy trong Mastercam
• 5. CHƯƠNG V: SẢN PHẨM GIA CÔNG CỦA MÁY
• 5.1. SẢN PHẨM GIA CÔNG 2D TRÊN 3 TRỤC X, Y VÀ Z
• 5.2. SẢN PHẨM GIA CÔNG 3D TRÊN 3 TRỤC X, Y VÀ Z
• 5.3. SẢN PHẨM GỖ GIA CÔNG 3 + 2 TRÊN 5 TRỤC
• 5.4. SẢN PHẨM GIA CÔNG 5 TRỤC ĐỒNG THỜI
• 6. CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 7. CHƯƠNG VII: HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Cải tiến Máy Phay CNC 5 Trục H Frame Tại HCMUTE Tổng Quan

Công trình nghiên cứu cải tiến máy phay CNC 5 trục tại trường HCMUTE tập trung vào việc nâng cấp một máy phay 3 trục hiện có thành máy 5 trục, cấu trúc H Frame. Việc cải tiến máy CNC này hướng đến mục tiêu tạo ra một máy phay CNC 5 trục có giá thành hợp lý, khả năng gia công 5 trục đồng thời, đáp ứng nhu cầu gia công các chi tiết phức tạp. Nghiên cứu này nằm trong lĩnh vực nghiên cứu máy phay CNC, góp phần vào tiến bộ công nghệ máy phay CNC tại Việt Nam. Các phương pháp thiết kế máy phay CNC 5 trục, lập trình máy phay CNC 5 trục, và ứng dụng máy phay CNC 5 trục được nghiên cứu kỹ lưỡng. Khoa Cơ khí của HCMUTE, đặc biệt là ngành Công nghệ Chế tạo máy, đóng vai trò quan trọng trong dự án này. Công trình được thực hiện như một dự án máy phay CNC, một bài tập lớn máy phay CNC, hoặc khóa luận máy phay CNC. Nghiên cứu cũng đề cập đến bảo trì máy phay CNC và an toàn lao động máy phay CNC.

1.1. Phân tích Lựa chọn Thiết kế H Frame

Việc lựa chọn cấu trúc H Frame cho máy phay CNC 5 trục là một quyết định quan trọng. Cấu trúc này được đánh giá cao về độ cứng vững, khả năng chịu tải, và tính ổn định trong quá trình gia công. Nghiên cứu đã phân tích các ưu điểm và nhược điểm của cấu trúc H Frame so với các cấu trúc khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu suất của máy, như độ rung, độ lệch tâm, và ma sát, được xem xét kỹ lưỡng. Việc thiết kế cơ khí của máy phay CNC 5 trục dựa trên phân tích này. Các yếu tố như vật liệu, kích thước, và kiểu dáng được tối ưu hóa để đảm bảo độ bền và hiệu quả. Gia công CNC 5 trục trên máy được thiết kế để đạt độ chính xác cao.

1.2. Cải tiến Hệ Thống Điều Khiển và Phần Mềm

Hệ thống điều khiển số (CNC) là trái tim của máy phay. Nghiên cứu tập trung vào cải tiến hệ thống điều khiển để tăng độ chính xác và tốc độ gia công. Phần mềm lập trình CNC được sử dụng được phân tích, lựa chọn và tối ưu hóa. Phần mềm lập trình CNC như Mach3 được sử dụng và được cải tiến để phù hợp với cấu trúc máy. Việc tự động hóa các quá trình gia công được xem xét. Điều khiển số trên máy được tối ưu để đảm bảo hiệu suất máy CNC cao và giảm thiểu lỗi. Vận hành máy CNC cũng được nghiên cứu để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Việc lựa chọn các thành phần như động cơ servo, vít me bi, và driver cũng được tối ưu hóa để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của hệ thống điều khiển số.

II. Kết Quả và Đánh Giá

Nghiên cứu đã dẫn đến việc cải tiến máy phay CNC 5 trục H Frame tại HCMUTE. Các kết quả được thể hiện qua các sản phẩm gia công, đánh giá chất lượng gia công, phân tích chi phí, và so sánh với các máy phay tương tự. Việc mô phỏng máy CNC trước khi chế tạo thực tế giúp giảm rủi ro và tối ưu hóa thiết kế. Thiết kế hỗ trợ máy CNC (CAD/CAM) đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Các tiêu chuẩn ISO máy CNC được tuân thủ. Chi phí vận hành máy CNC được phân tích để đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án. Nghiên cứu cũng đề cập đến xu hướng công nghệ máy phay CNC tương lai.

2.1. Đánh Giá Hiệu Quả Gia Công

Kết quả gia công trên máy được đánh giá dựa trên các tiêu chí như độ chính xác kích thước, độ nhẵn bề mặt, và thời gian gia công. Các sản phẩm gia công 2D và 3D được trình bày. Gia công 5 trục đồng thời được kiểm tra hiệu quả. Các sản phẩm gia công từ gỗ, kim loại được sử dụng để đánh giá. Độ chính xác máy CNC được đo đạc và phân tích. Hiệu suất máy CNC được đánh giá thông qua thời gian gia công và chất lượng sản phẩm. Báo cáo tổng kết đánh giá toàn diện hiệu quả cải tiến máy phay CNC 5 trục.

2.2. Phân tích Kinh Tế và Ứng Dụng Thực Tiễn

Nghiên cứu phân tích chi phí vận hành máy CNC, bao gồm chi phí vật liệu, năng lượng, và bảo trì. Giá thành của máy được so sánh với các máy phay 5 trục thương mại. Khả năng ứng dụng của máy trong các ngành công nghiệp được thảo luận. Ứng dụng máy phay CNC 5 trục trong chế tạo máy, sản xuất khuôn mẫu, và các lĩnh vực khác được đề cập. Tự động hóa trong sản xuất được xem xét. Bảo dưỡng máy CNC định kỳ được đề xuất. Việc bảo trì máy phay CNC được nghiên cứu để đảm bảo hoạt động liên tục của máy. Nghiên cứu góp phần vào việc cải tiến công nghệ và thúc đẩy sự phát triển của ngành cơ khí chế tạo máy trong nước.