CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 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. 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 cong người vào hoạt động của máy.
Sau khi được nhập chương trình gia công, nhiều máy CNC có thể tự động chạy 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 dự báo 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: MÁY VMC 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 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Máy móc ngày càng hiện đại hơn, thì chi phí 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 đủ để đáp ứng nhu cầu sản xuất và gia công. Ngày nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nhiều người đã và đang tham gia vào quá trình chế tạo ra các máy CNC cỡ nhỏ phục vụ cho việc sử dụng trong gia đình, xưởng nhỏ để gia công các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp với chi phí thấp.
Tại các trường đại học và cao đẳng, đã có rất nhiều máy CNC cỡ nhỏ được chế tạo ra bởi học sinh và các giảng viên để tiện lợi trong việc học tập và thực hành tại trường học. Do đó, đề tài: "Thiết kế và chế tạo mô hình trung tâm gia công CNC" là cần thiết và cấp bách. Ý nghĩa khoa hoạc và thực tiễn Nghiên cứu và sản xuất máy 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 sản xuất máy CNC. Việc thiết kế và sản xuất máy 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 họ kiểm tra, tìm tòi tự học hỏi và làm sâu sắc hơn sự hiểu biết về máy CNC hiện đại để sản xuất máy CNC cho phù hợp với khả năng và nhu cầu. Máy phay CNC mà nhóm đã hoàn thành giúp nhóm nắm vững những kiến thức và kỹ năng cơ bản nhất về mọi mặt. 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 máy phay CNC tự chế.
Áp dụng kiến thức đã học để nghiên cứu, phát triển và chế tạo máy phay CNC. Lập trình, điều khiển máy CNC để xử lý sản phẩm theo yêu cầu. Sản phẩm có đủ các tính năng để phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.
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 gia công Master Cam 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Động cơ và phương pháp truyền động Phương pháp chạy dao tốc độ cao. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh máy phay CNC 5 trục. Đảm bảo các yêu cầu đặt ra dưới đây: Diện tích làm việc: 700 x 500 x 400 mm. Thời gian thực hiện: 4 tháng.
Tốc độ chạy dao: S = 60000 v/p ( tốc độ quay trục chính) Tốc độ cắt tối đa: F = 10000 mm/p Máy sử dụng hệ thống tưới nguội bằng khí chung với cồn có nồng độ từ 30 – 50%. Có khả năng tự xét chuẩn phôi. Đạt đủ độ cứng vững khi gia công ở tốc độ cao. Phương pháp nghiên cứu 5.
7 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 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 nh 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. Và tất nhiên, để có thể tạo nên thành 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com công đó không thể bỏ qua vai trò của những máy móc hạ tầng cơ sở tiên tiến. Điển hình như trung tâm gia công CNC.
Trung tâm gia công CNC 2.Khái niệm về trung tâm gia công CNC Trung tâm gia công CNC là một loại máy được sử dụng phổ biến hơn cả. Nó là tổ hợp của hàng loạt các tính năng cần thiết như: + Khoan + Doa + Khoét + Taro ren + Cắt + Phay + Tiện CNC Thay vì phải sử dụng từng loại máy đơn thuần cho từng chức năng, với trung tâm gia công CNC chúng ta có thể tích hợp những khâu kỹ thuật quan trọng trên cùng một máy. Cấu tạo chung của máy CNC Máy CNC thông thường gồm 2 phần chính là phần điều khiển và phần chấp hành. Phần điều khiển 2.
Phần chấp hành 2. Phân loại trung tâm gia công CNC Trung tâm gia công CNC được phân chia làm 3 loại: + Trung tâm gia công CNC đứng (VMC): Có trục chính nằm theo hướng thẳng đứng so với bàn làm việc, thường được sử dụng cho công việc khi cần đưa dao từ trên xuống. Ví dụ, gia công hốc và mặt khuôn, các chi tiết có kích thước lớn. + Trung tâm gia công CNC ngang (HMC): Được sử dụng cho các chi tiết có hình khối nơi có thể đi dao vào mọi mặt của khối.
+ Trung tâm gia công CNC đa năng (UMC): Có đầu làm việc xoay trục chính của nó theo bất kì góc nào, giữa ngang và đứng. Ví dụ: hình dạng cánh tuabin, hình học mặt cong ,… 3. Hệ tọa độ của máy công cụ CNC Các trục tọa độ của máy CNC cho phép xác định chiều dài chuyển động của các cơ cấu máy và dụng cụ cắt (hình 2. Các trục tọa độ đó là X, Y, Z.
9 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.1 Hệ trục tọa độ của máy CNC Chiều dương của trục X, Y, Z được xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 2. Theo quy tắc này thì ngón cái chỉ chiều dương trục X, ngón giữa chỉ chiều dương của trục Z, còn ngón tay trỏ chỉ chiều dương trục Y. Các trục quay tương ứng với trục X, Y, Z được kí hiệu bằng các chữ A, B, C. Chiều quay dương là chiều quay theo chiều của kim đồng hồ nếu nhìn theo chiều dương của các trục X, Y, Z.
Trục Z Nhìn chung ở các máy trục Z luôn song song với trục chính của máy. Máy tiện: trục Z song song với trục chính của máy và có chiều dương chạy từ mâm cặp tới dụng cụ (chạy xa khỏi chi tiết gia công dược cặp trên mâm cặp). Hay nói cách khác là chiều dương của trục Z chạy từ trái sang phải. Máy khoan đứng, máy phay đứng, máy khoan cần: trục Z song song với các trục chính và có chiều dương hướng từ bàn máy lên phía trục chính.
10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Máy bào, máy xung điện: trục Z vuông góc với bàn máy và có chiều dương từ bàn máy lên phía trên. Các máy phay có nhiều trục chính: trục Z song song với đường tâm của trục chính vuông góc với bàn máy (chọn trục chính có đường tâm vuông góc với bàn máy làm trục Z). Chiều dương của trục Z trong trường hợp này hướng từ bàn máy tới trục chính.2 Quy tắc bàn tay phải 3. Trục X Trục X là trục nằm trên mặt bàn máy và thông thường nó được xác định theo phương nằm ngang.
Chiều của trục X được xác định theo quy tắc bàn tay phải (ngón cái chỉ chiều dương trục X). Máy phay đứng, máy khoan đứng: nếu đứng ngoài nhìn vào trục chính thì chiều dương của trục X hướng về bên phải. Máy khoan cần: nếu đứng ở vị trí điều khiển máy ta có chiều dương của trục X hướng vào trụ máy. Máy phay ngang: nếu đứng ngoài nhìn thẳng vào trục chính thì ta có chiều dương của trục X hướng về bên trái, còn nếu đứng ở phía trục chính để nhìn vào chi tiết thì ta có chiều dương của trục X hướng về bên phải.