Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cụm trục thứ 5 trên máy CNC 4 trục

• Tác giả: Nguyễn Lê Quang Nhật
• Người hướng dẫn: ThS. Đặng Minh Phụng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Và Chế Tạo Cụm Trục Thứ 5 Trên Máy CNC 4 Trục. Phát Triển Hoàn Thiện Và Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Máy CNC 4 Trục
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Cơ sở phương pháp luận
• 1.6. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.7. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.7.1. Nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 1.7.2. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.7.3. Nghiên cứu ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Khái quát về máy CNC
• 2.2. Cấu tạo chung và quy ước máy CNC
• 2.3. Các kiểu hệ thống điều khiển
• 3. CHƯƠNG 3: THAM KHẢO VÀ LÊN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
• 3.1. Một số thiết kế thông dụng của máy CNC 5 trục
• 3.2. Lựa chọn kiểu điều khiển
• 3.3. Lựa chọn loại động cơ cho trục A và trục C
• 3.4. Lựa chọn kết cấu truyền động
• 3.4.1. Phương án truyền động trục A
• 3.4.2. Phương án truyền động trục C
• 3.4.3. Lựa chọn hộp số truyền động cho 2 trục A & C
• 4. CHƯƠNG 4: PHÁT TRIỂN HOÀN THIỆN VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC 4 TRỤC
• 4.1. Phân tích hệ thống điều khiển của máy CNC 4 trục cũ
• 4.2. Một số thiết bị điện và cách đấu nối dây
• 4.3. Hoàn thiện hệ thống điện cho máy CNC 4 trục
• 4.4. Điều khiển máy CNC
• 4.5. Sơ đồ đấu dây tủ điện
• 4.6. Lựa chọn phần mềm điều khiển Mach3
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM 5
• 5.1. Tính toán lực cắt
• 5.2. Xác định chế độ cắt
• 5.3. Xác định lực tác dụng khi gia công
• 5.4. Phương pháp nguyên lý cắt
• 5.5. Xác định momen xoắn trên trục chính
• 5.6. Tính toán, lựa chọn mâm cặp kẹp chặt
• 5.7. Tính toán, thiết kế cụm 5 (Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 2015)
• 5.7.1. Quy trình thiết kế
• 5.7.2. Thiết kế cơ khí
• 5.7.3. Lựa chọn phương pháp tạo phôi Thân cụm và Bàn quay
• 5.7.4. Tính toán lựa chọn bộ truyền trục C
• 5.7.5. Tính toán lựa chọn động cơ
• 5.7.6. Tính toán lựa chọn ổ lăn
• 5.7.7. Kiểm tra bền (Kiểm tra trên phần mềm Autodesk Inventor 2015)
• 5.7.7.1. Kiểm bền phần đỡ trục A của thân cụm
• 5.7.7.2. Kiểm bền phần trục của Bích bàn quay 2
• 5.7.7.3. Kiểm bền 4 Lục giác M8 liên kết cụm Động cơ – Hộp số Trục A
• 6. CHƯƠNG 6: GIA CÔNG
• 6.1. Các chi tiết cần gia công
• 6.2. Hình ảnh gia công, lắp ráp trong thực tế
• 7. CHƯƠNG 7: THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ
• 7.1. Gia công sản phẩm và đánh giá
• 8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 8.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống điều khiển CNC

Hệ thống điều khiển CNC (Computer Numerical Control) là một phần quan trọng trong công nghệ gia công cơ khí hiện đại. Hệ thống điều khiển CNC cho phép máy móc thực hiện các thao tác gia công tự động với độ chính xác cao. Đặc biệt, máy CNC 4 trục có khả năng gia công các chi tiết phức tạp hơn so với các máy CNC 3 trục. Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển cho máy CNC không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Theo một nghiên cứu gần đây, việc áp dụng công nghệ CNC trong sản xuất đã giúp giảm thiểu thời gian gia công và tăng độ chính xác của sản phẩm. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc phát triển hệ thống điều khiển CNC trong ngành công nghiệp chế tạo máy.

1.1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, nhu cầu về máy CNC 4 trục ngày càng tăng. Các doanh nghiệp cần những giải pháp gia công hiệu quả để đáp ứng yêu cầu sản xuất. Việc nghiên cứu và chế tạo hệ thống điều khiển CNC không chỉ giúp cải thiện quy trình sản xuất mà còn tạo ra những sản phẩm có chất lượng cao hơn. Theo thống kê, các doanh nghiệp áp dụng công nghệ CNC đã tăng năng suất lên đến 30% so với phương pháp gia công truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng việc đầu tư vào công nghệ CNC là một hướng đi đúng đắn cho các doanh nghiệp trong bối cảnh cạnh tranh hiện nay.

II. Nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển

Quá trình nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển cho máy CNC 4 trục bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần phân tích các yêu cầu kỹ thuật và tính năng của máy CNC 4 trục. Sau đó, việc lựa chọn các linh kiện điện tử và phần mềm điều khiển là rất cần thiết. Phần mềm điều khiển CNC như Mach3 đã được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính linh hoạt và dễ sử dụng. Việc thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển CNC cần phải đảm bảo tính ổn định và độ chính xác cao trong quá trình hoạt động. Một nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa hệ thống điều khiển CNC có thể giảm thiểu sai số trong quá trình gia công xuống dưới 0.01mm, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao.

2.1. Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển

Thiết kế hệ thống điều khiển CNC bao gồm việc lựa chọn các cảm biến, động cơ và mạch điều khiển phù hợp. Các cảm biến trong hệ thống điều khiển CNC giúp theo dõi và điều chỉnh các thông số trong quá trình gia công. Việc sử dụng cảm biến trong CNC không chỉ giúp tăng độ chính xác mà còn đảm bảo an toàn cho máy móc. Hơn nữa, việc lập trình cho hệ thống điều khiển CNC cũng cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo rằng máy có thể thực hiện các lệnh một cách chính xác và hiệu quả. Theo một nghiên cứu, việc tối ưu hóa lập trình cho máy CNC 4 trục có thể giúp giảm thiểu thời gian gia công và tăng hiệu suất làm việc.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Việc nghiên cứu và chế tạo hệ thống điều khiển cho máy CNC 4 trục mang lại nhiều giá trị thực tiễn. Các sản phẩm được gia công từ máy CNC 4 trục có độ chính xác cao, đáp ứng được yêu cầu khắt khe của thị trường. Ứng dụng máy CNC trong sản xuất không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Theo một báo cáo, các doanh nghiệp sử dụng máy CNC đã giảm được 20% chi phí sản xuất so với các phương pháp truyền thống. Điều này cho thấy rằng việc đầu tư vào công nghệ CNC là một quyết định thông minh cho các doanh nghiệp trong ngành chế tạo máy.

3.1. Tương lai của công nghệ CNC

Công nghệ CNC đang ngày càng phát triển với nhiều cải tiến mới. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy vào hệ thống điều khiển CNC hứa hẹn sẽ mang lại những bước tiến vượt bậc trong ngành công nghiệp chế tạo. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các máy CNC thông minh có khả năng tự động điều chỉnh các thông số gia công dựa trên dữ liệu thu thập được. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất. Tương lai của công nghệ CNC sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho các doanh nghiệp và kỹ sư trong ngành chế tạo máy.