BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN VÀ HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 4 TRỤC GVHD: ThS. ÐẶNG MINH PHỤNG SVTH: NGUYỄN ANH DUY MSSV: 12143464 S KL 0 0 4 8 1 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2015 do an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.
HỒ CHÍ MINH KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN VÀ HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CNC 4 TRỤC Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ANH DUY MSSV: 12143464 Khoá: 2012 - 2016 TP. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 do an Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Bộ Môn: Công Nghệ Chế Tạo Máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hƣớng dẫn: ThS.
Đặng Minh Phụng Đề nghị của giáo viên phản biện: KS. Hồ Viết Bình Họ và tên sinh viên: Nguyễn Anh Duy MSSV: 12143464 Lớp: 121431D 1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN VÀ HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CNC 4 TRỤC 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Kích thƣớc máy: 862 x 912 x 1037 mm - Hành trình gia công: Trục X 400 mm, Trục Y 320 mm, Trục Z 300 mm - Phạm vi ứng dụng: gia công gỗ, vật liệu nhôm và kim loại màu… 3.
Nội dung thuyết minh, tính toán: Giới thiệu đề tài Tổng quan về máy CNC. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan. Ý tƣởng và giải pháp thiết kế. Thiết kế, chế tạo hoàn thiện máy.
Kết luận và đề nghị. Các bản vẽ: - Tập bản vẽ chi tiết - Tập bản vẽ lắp từng cụm Ký tên ThS. Đặng Minh Phụng do an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu phát triển và hoàn thiện thiết kế mô hình máy CNC 4 trục”. Đặng Minh Phụng - Họ tên sinh viên: Nguyễn Anh Duy MSSV: 12143464 Lớp: 121431D - Địa chỉ sinh viên: 281/73 Lý Thƣờng Kiệt, P.HCM - Số điện thoại liên lạc: 0989064015 - Email: nguyenanhduy464@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2016 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện”.
Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 7 năm 2016 Đại diện ký tên do an LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là một cột mốc quan trọng đồng thời cũng là thành quả đánh dấu sự trƣởng thành của sinh viên chúng em sau bốn năm học tập, rèn luyện tại trƣờng đại học. Là kết tinh của lý thuyết và thực nghiệm là kết quả của sự kiên trì, nỗ lực không ngừng. Nhìn lại quãng thời gian chúng em miệt mài làm đồ án tốt nghiệp thật đáng quý biết bao sự cổ vũ tinh thần, sự giúp đỡ tận tình từ phía gia đình, ngƣời thân, bạn bè và thầy cô. Nhờ có họ mà chúng em có nhiều điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và thầy cô khoa cơ khí chế tạo máy và bộ môn công nghệ chế tạo máy của trƣờng ĐH sƣ phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến: Thầy Đặng Minh Phụng đã giúp đỡ, hƣớng dẫn nhóm rất nhiều trong quá trình thiết kế mô hình cho đồ án tốt nghiệp. Một lần nữa chúng em xin gởi lời cảm ơn đến tất cả mọi ngƣời đã giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Anh Duy do an TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Nghiên cứu phát triển và hoàn thiện thiết kế mô hình máy CNC 4 trục.” Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì máy móc hiện đại cũng ra đời ngày càng nhiều.
Chỉ xét riêng lĩnh vực gia công cơ khí, hàng loạt máy CNC ra đời nhƣ máy CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục, máy CNC cao tốc. nhờ đó mà năng suất sản xuất cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm ngày càng đƣợc nâng cao. Chính vì sự kì diệu của máy CNC (nhƣ gia công đƣợc những hình dạng phức tạp một cách nhanh chóng, tự động hóa sản xuất chỉ với một tập tin mã lệnh nhập cho máy), một bộ phận trí thức đã nghĩ đến việc chế tạo mô hình mô phỏng những hoạt động của máy CNC hiện đại, với kích thƣớc nhỏ gọn và giá thành thấp hơn rất nhiều lần nhƣng vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả, đáp ứng đƣợc nhu cầu học tập, giải trí cũng nhƣ sản xuất tại nhà. Đó cũng chính là lý do mà đề tài này đƣợc triển khai nghiên cứu.
Qua nhiều thế hệ sinh viên, đề tài đƣợc triển khai một cách khoa học qua nhiều bƣớc tìm kiếm cơ sở dữ liệu, phát triển ý tƣởng, giải pháp, triển khai thiết kế, tối ƣu hóa mô hình, tính toán và mô phỏng tính bền vững của hệ thống, thực hiện gia công các chi tiết cần thiết và lắp ráp thành một máy CNC hoàn chỉnh. Dự án trƣớc đã chạy thử nghiệm, kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình để. Máy CNC 4 trục sau khi chế tạo có kích thƣớc 862 x 912 x 1037mm, có khả năng gia công các hình dạng phức tạp (phay, khoan, khắc) chủ yếu trên vật liệu nhôm, kim loại màu với độ chính xác cao về hình dạng và sai số kích thƣớc đạt mức 0. Vì mô hình còn một số hạn chế nhƣ kết cấu chƣa hoàn thiện nên dẫn đến mốt số khuyết điểm mà có thể khắc phục đƣợc.
Thứ 2, ngoài việc đảm bảo chức năng làm việc máy cần đảm bảo tính an toàn… để gần hơn với môi trƣờng sản xuất. Sinh viên thực hiện Nguyễn Anh Duy do an Mục lục 1.1 Tính cấp thiết của đề tài.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.1 Đối tƣợng nghiên cứu.2 Phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.1 Cơ sở phƣơng pháp luận.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể.3 CHƢƠNG 2: CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .2 Nghiên cứu liên quan đến đề tài.1 Nghiên cứu của nƣớc ngoài.2 Nghiên cứu ở Việt Nam.5 CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Khái quát về máy CNC.1 Vài nét sơ lƣợc về máy CNC.2 Cấu tạo chung và quy ƣớc máy CNC.3 Cấu tạo máy phay CNC 4 trục.12 CHƢƠNG 4: Ý TƢỞNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ .1 Lựa chọn phƣơng án di chuyển cho trục 4.2 Lựa chọn phƣơng án thiết kế cho ụ động.3 Lựa chọn phƣơng án thiết kế cover.15 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HOÀN THIỆN MÔ HÌNH MÁY CNC 4 TRỤC .2 Cải thiện trục A.3 Thiết kế, chế tạo ụ động.4 Then dẫn hƣớng.5 Chốt chống xoay.4 Tính toán, lựa chọn động cơ bƣớc.5 Cố định đế trục Y.6 Thiết kế, chế tạo cover.32 CHƢƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN .1 Tủ điện và khí cụ điện.2 Sơ đồ đấu dây tủ điện.3 Điều khiển máy CNC.4 Quy trình vận hành hệ thống điện.46 CHƢƠNG 7: THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ .1 Hƣớng dẫn sử dụng máy.2 Gia công sản phẩm và đánh giá.3 Khả năng công nghệ.4 Một số hình ảnh gia công.51 CHƢƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 do an Chƣơng 1: Giới thiệu CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, lĩnh vực gia công cơ khí chính xác đạt đƣợc nhiều thành tựu với sự ra đời nhiều loại máy CNC hiện đại có khả năng gia công đƣợc các chi tiết phức tạp, chính xác cao, nâng cao năng suất sản xuất.
Máy tiện CNC Proton Hình 1. Máy CNC 4 trục RMX 2100. Máy CNC 5 trục tốc độ cao. Máy móc càng hiện đại thì chi phí mua trang thiết bị không hề nhỏ.
Đó cũng là một trong những yếu tố thúc đẩy một số ngƣời ham học hỏi, tìm tòi để chế tạo ra máy CNC nhỏ gọn, rẻ tiền mà vẫn đáp ứng đƣợc nhu cầu sản xuất của họ. Ngày nay, trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, có rất nhiều ngƣời tham gia chế tạo máy CNC cỡ nhỏ để dùng tại nhà, tại các xƣởng sản xuất nhỏ lẻ với chi phí thấp. Ở các trƣờng đại học, cao đẳng cũng xuất hiện nhiều máy CNC mini do sinh viên chế tạo để phục vụ cho việc học tập ở trƣờng. Vì thế, đề tài: “Nghiên cứu phát triển và hoàn thiện thiết kế máy CNC 4 trục” là cần thiết và cấp thiết.
Đặng Minh Phụng Trang 1 do an Chƣơng 1: Giới thiệu 1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC trong sinh viên sẽ gợi mở ra nhiều giải pháp mới, phƣơng hƣớng phát triển mới. Nghiên cứu, chế tạo máy CNC đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng hợp về cơ khí, điện tử, tin học. Đây cũng là cơ hội cho họ tìm tòi, kiểm nghiệm, hiểu sâu rộng hơn về những máy CNC hiện đại để từ đó chế tạo ra máy CNC phù hợp với khả năng và nhu cầu sử dụng.
Đề tài chế tạo máy phay CNC mà nhóm đang thực hiện sẽ giúp nhóm củng cố kiến thức và kỹ năng về mọi mặt. Sản phẩm sau khi hoàn thành có thể phục vụ cho dạy học hoặc gia công nhôm và kim loại màu dùng trong trang trí, đồ lƣu niệm và có thể gia công các chi tiết lắp ráp không yêu cầu độ chính xác quá cao.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. - Nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách truyền động, lập trình và điều khiển máy phay CNC. - Vận dụng kiến thức để nghiên cứu phát triển và chế tạo máy phay CNC 4 trục.
- Lập trình, điều khiển máy CNC trên để gia công ra sản phẩm và đạt độ chính xác theo yêu cầu.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.1 Đối tƣợng nghiên cứu. - Máy phay CNC 4 trục. - Phần mềm thiết kế, tính toán, mô phỏng. - Động cơ và phƣơng pháp truyền động.2 Phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu và hoàn thiện máy phay CNC 4 trục. - Thời gian nghiên cứu: 4 tháng. Đặng Minh Phụng Trang 2 do an Chƣơng 1: Giới thiệu 1. Phƣơng pháp nghiên cứu.1 Cơ sở phƣơng pháp luận.
Căn cứ vào những kiến thức đã có về máy phay CNC 4 trục, tiến hành phân tích, tìm ra giải pháp mới và chế tạo, thực nghiệm. Sau đó, tiến hành tổng hợp, đánh giá giải pháp để đề ra tối ƣu hay không tối ƣu, tối ƣu trong trƣờng hợp nào.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể.