CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1. Tổng quan Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, ngành công nghiệp gia công chính xác đã đạt được nhiều thành tựu với sự xuất của nhiều máy CNC hiện đại, như máy CNC 4 trục, máy CNC 5 trục, các trung tâm gia công CNC. có khả năng xử lý các bộ phận phức tạp với độ chính xác cao, nâng cao năng suất lao động. Máy CNC rất quan trọng trong kỹ thuật cơ khí.
Bất kỳ máy CNC nào cũng có thể tăng cường mức độ tự động hóa trong sản xuất, giảm số lượng nhân công, và thậm chí không cần có sự can thiệp của con người vào hoạt động của máy. Sau khi được nhập chương trình gia công, nhiều máy CNC có thể tự động thực hiện gia công cho đến khi kết thúc để tiết kiệm nguồn nhân lực cho các công việc khác. Ngoài ra, với những máy CNC hiện đại không chỉ làm giảm thiểu sai sót, mà còn tính toán trước thời gian gia công, cho phép người lao động không có tay nghề cao trong việc vận hành máy dễ dàng sử dụng so với các máy gia công truyền thống.1: MáyVMC 650 CNC Hình 1.2: Máy tiện CNC Proton 660 Hình 1.3: Máy CNC 4 trục RMX 2100 Hình 1.4: Máy CNC 5 trục tốc độ cao Máy móc ngày càng hiện đại hơn, đi kèm với chi phí vận hành ngày càng cao. Đó là lý do tại sao rất nhiều kỹ sư đã tự tìm hiểu và chế tạo các máy CNC nhỏ hơn, chi phí thấp hơn nhưng vẫn đủ các yếu tố để đáp ứng nhu cầu gia công và sản xuất.
9 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Công nghệ gia công CNC ngày càng phát triển thì việc tích hợp nhiều khả năng gia công trong cùng một máy để tiết kiệm thời gian cũng như tăng năng suất sẽ trở nên cấp thiết. Do đó, đề tài: "Thiết kế và chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC" là cần thiết và cấp bách đối với nhu cầu hiện nay. Ý nghĩa khoa hoạc và thực tiễn Nghiên cứu và sản xuất mô hình trung tâm gia công CNC sẽ thúc đẩy sự sáng tạo và khả năng sử dụng kiến thức của sinh viên trong việc đề xuất các giải pháp mới khi thiết kế và chế tạo trung tâm gia công CNC. Việc thiết kế và chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng quan về cơ khí, điện tử và tin học.
Đây cũng là cơ hội để kiểm tra, tìm tòi tự học hỏi và tăng hiểu biết về trung tâm gia công CNC hiện đại để sản xuất mô hình trung tâm gia công CNC cho phù hợp với khả năng và nhu cầu. Mô hình trung tâm gia công CNC mà nhóm đã hoàn thành giúp nhóm nắm vững những kiến thức và kỹ năng cơ bản nhất về phay và tiện CNC. Sản phẩm hoàn chỉnh có thể được sử dụng cho giảng dạy hoặc gia công các chi tiết có độ cứng vừa phải. Mục tiêu nghiên cứu Để hiểu rõ kiến thức về cấu trúc, các nguyên tắc vận hành, điều khiển và lập trình mô hình trung tâm gia công CNC tự chế tạo.
Áp dụng kiến thức đã học để thiết kế và chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC. Lập trình, điều khiển để xử lý sản phẩm có độ cứng vừa phải như nhôm, mica,… Sản phẩm có đủ các tính năng để phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng Mô hình trung tâm gia công CNC Hệ điều hành Mach 3 ( phần mềm điều khiển Mach3) Phần mềm thiết kế Solidworks Phần mềm lập trình gia công MasterCam.
Động cơ và phương pháp truyền động. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh mô hình trung tâm gia công CNC. 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Đảm bảo các yêu cầu đặt ra dưới đây: Diện tích làm việc: + Đối với phay: X 200mm Y 150mm Z 150mm A 0o => 360o B -20o => 110o C 0o => 360o + Đối với tiện: Z 150mm X 100mm Dung sai: < 0. Thời gian thực hiện: 3 tháng.
Tốc độ quay trục chính tối đa: + Spindle phay S = 50. + Trục mâm cặp tiện S < 1000 (vòng/phút) Tốc độ cắt tối đa: + Khi phay F = 5000 (mm/phút). + Khi tiện F = 150 (mm/phút) Máy sử dụng hệ thống tưới nguội bằng nước pha với dầu nguội. Có khả năng tự xét chuẩn chiều dài dao.
Phương pháp nghiên cứu 1. Cơ sở phương pháp luận: - Dựa trên kiến thức nền tảng, tìm hiểu thêm tài liệu về nguyên lý, phương thức hoạt động của mô hình trung tâm gia công CNC để tiến hành thiết kế và chế tạo. - Sau đó, tiến hành tổng hợp, đánh giá giải quyết các hạn chế gặp phải. Phương pháp nghiên cứu cụ thể: - Tìm hiểu, nghiên cứu kết cấu trung tâm gia công CNC.
- Xây dựng mô hình và thực nghiệm: chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC, vận hành thử, chế biến sản phẩm. 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1. Nghiên cứu của nước ngoài: - Ý tương về điều khiển máy bằng các lệnh nhớ ở các máy CNC đã xuất hiện từ thế kỷ XIV.
Ngày nay, các máy công cụ CNC (Computer Numerical Control) đã hoàn thiện hơn với tính năng vượt trội có thể gia công hoàn chỉnh chi tiết trên một máy gia công, với số lần gá đặt ít nhất. Đặc biệt chúng có thể gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp. - Đối với máy phay CNC 5 trục, các thiết kế thường rất đa dạng về hình dáng, thiết kế và vật liệu chế tạo, thông thường gồm 3 loại chính: Loại Head - Head: ngoài 3 trục X Y Z, 2 trục xoay còn lại được bố trí trên trục chính, thông thường là trục A - C .5 Máy CNC 5 trục loại HEAD HEAD Loại Head - Table: ngoài 3 trục X Y Z, 1 trục xoay được bố trí trên trục chính và trục còn lại được bố trí ở bàn máy. Thông thường là trục B trên trục chính, trục A hoặc C trên bàn máy 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.6 Máy CNC 5 trục loại HEAD TABLE Loại Table - Table: ngoài 3 trục X Y Z, 2 trục xoay còn lại được bố trí hoàn toàn dưới bàn máy.
Thông thường là trục A và C.7 Máy CNC 5 trục loại TABLE TABLE - Đối với máy tiện CNC thường gồm 2 trục chính là Z và X. Trục Z là trục có mâm cặp mang phôi, trục X là trục có ổ dao chứa các dao tiện. Các ổ dao có thể 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com thiết kế ằm bên phải hoặc bên trái so với mâm cặp để phù hợp với mục đích sử dụng.8 Kết cấu và các trục của máy tiện CNC 2 trục 1. Nghiên cứu ở Việt Nam: Hiện nay, nhiều nhà máy cơ khí trong nước đã và đang đầu tư dây chuyền sản xuất với hầu hết các thiết bị trong dây chuyền là máy CNC.
Mặc dù công nghệ CNC đã được giới thiệu vào Việt Nam trong một thời gian ngắn nhưng có thể nói công nghệ này đã có một chỗ đứng vững chắc ở Việt Nam và tin tưởng rằng trong những năm tới, công nghệ này sẽ được sử dụng trong nhiều doanh nghiệp, hội thảo, nhà máy ở nước ta. Bởi vì nó mang lại hiệu quả kinh tế rất cao. Đặc biệt trong điều kiện sản xuất hiện tại ở nước ta. Do đó, việc thúc đẩy ứng dụng công nghệ CNC là một điều cần thiết cho các cơ sở sản xuất nói chung và ngành công nghiệp máy xây dựng nói riêng.
Hiện nay, một số trường đại học, cao đẳng đã tập trung sản xuất các mô hình máy CNC phục vụ giảng dạy như mô hình máy phay CNC của Trường Đại học Bách khoa TP.HCM, máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt plasma, máy khoan mạch in của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, mô hình máy khắc của Đại học Bách khoa Đà Nẵng. Đối với loại trung tâm gia công CNC, nước ta tuy có nhiều cơ sở nhà xưởng đã bắt đầu nhập khẩu để vận hành gia công các chi tiết cần độ chính xác và phức tạp cao. Nhưng do giá thành đắt đỏ và chuyên gia về trung tâm gia công CNC vẫn chưa nhiều nên việc tự thiết kế và chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC ở nước ta vẫn chưa được đẩy mạnh. 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Lịch sử phát triển máy CNC CNC (Computer Numeric Controlled) – Thuật ngữ dùng để chỉ sự hoạt động của máy công cụ (phay, tiện, cắt dây, đột dập, cắt khắc,…) dưới sự điều khiển số của máy tính.
Ta có thể bắt gặp các loại máy cnc như: máy tiện, may phay, máy xung, máy cắt dây tia lửa điện, máy khắc laser, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột dập và nhiều máy công cụ khác tại các nhà máy cơ khí chính xác, các xưởng cơ khí, các trường kĩ thuật, viện nghiên cứu; nhưng đó là câu chuyện của hiện đại. Quay ngược về quá khứ, nguồn gốc, lịch sử hình thành của “máy CNC” đã trải qua những cột mốc lịch sử sau: - Năm 1808 Toseph và M. Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các máy dệt (bìa đục lỗ là vật mang tin). - Năm 1938 Claude Shannon bảo vệ luận án tiến sĩ ở Viện công nghệ MÍT (Mỹ) với nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân.
Mauchly đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ. - Năm 1954 Bendix mua bản quyền của Pasons và chế tạo ra bộ điều khiển NC hoàn chỉnh đầu tiên có sử dụng các bóng điện tử. - Năm 1954, phát triển ngôn ngữ biểu trưng được gọi là ngôn ngữ lập trình tự động APT. - Năm 1957, không quân Mỹ đã trang bị những máy NC đầu tiên ở xưởng.
- Năm 1960, kỹ thật bán dẫn thay thế cho hệ thống điều khiển xung rơle, đèn điện tử. - Năm 1965, giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer). - Năm 1968, kỹ thuật mạch tích hợp IC ra đời có độ tin cậy cao hơn. - Năm 1972, hệ điều khiển NC (Numeric control – trung tâm điều khiển số) đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ.
- Năm 1979, hình thành khối liên hoàn CAD/CAM-CNC. Đến nay gia công CNC hay gia công cơ khí chính xác là một trong những ngành chủ đạo. Điều này là đặc trưng chung của nền kinh tế sản xuất hiện đại chứ không riêng gì quốc gia nào. Trong thực tế, không khó để nhận thấy những thành tựu đáng kể của ngành công nghiệp này trong suốt thời gian qua.