Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế máy cắt plasma CNC chuyên dụng

• Tác giả: Đỗ Minh Hải
• Người hướng dẫn: ThS. Đoàn Tất Linh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo Máy Cắt Plasma CNC Chuyên Dùng
• 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 ĐỒ ÁN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• 1.2. BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• 1.3. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1.4. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• 1.5. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• 1.5.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.5.2. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.5.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.5.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.5.1. Cơ sở phương pháp luận
• 1.5.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.6. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CNC PLASMA
• 1.6.1. Giới thiệu về Plasma
• 1.6.2. Sự tương tác giữa các hạt trong plasma
• 1.6.2.1. Va chạm đàn hồi
• 1.6.2.2. Va chạm không đàn hồi
• 1.6.3. Đặc điểm Plasma
• 1.6.4. Ưu và nhược điểm
• 1.6.5. Plasma cắt kim loại
• 1.6.5.1. Tia Plasma Cắt Kim Loại
• 1.6.5.2. Hoạt Động Của Một Máy Cắt Plasma
• 1.6.5.3. Plasma lựa chọn phương án tối ưu để cắt kim loại tấm thép cacbon và Inox
• 1.7. Các Biến Thể Của Quá Trình Cắt Plasma
• 1.7.1. Cắt Plasma thông thường
• 1.7.2. Cắt Plasma hai đường khí
• 1.7.3. Cắt Plasma phun nước
• 1.7.4. Cắt Plasma độ chính xác cao
• 1.8. Khái quát về máy CNC
• 1.8.1. Vài nét sơ lược về máy CNC
• 1.8.2. Cấu tạo chung và quy ước máy CNC
• 1.8.3. Các kiểu hệ thống điều khiển
• 1.9. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY CẮT PLASMA CHUYÊN DÙNG
• 1.9.1. Lựa chọn phương án cho máy cắt CNC Plasma
• 1.9.2. Lựa chọn vitme-đai ốc
• 1.9.3. Lựa chọn cơ cấu dẫn hướng
• 1.9.4. Lựa chọn bộ truyền và khớp nối trục
• 1.9.5. Cơ sở lý thuyết tính toán
• 1.9.5.1. Thiết kế trục X
• 1.9.5.2. Thiết kế trục Y
• 1.9.5.3. Lựa chọn, tính toán thanh trượt bi
• 1.9.5.4. Tính toán, lựa chọn vítme-đai ốc bi
• 1.9.5.5. Tính toán, lựa chọn động cơ bước
• 1.9.6. Lựa chọn vật liệu cắt, đặc điểm kim loại cắt
• 1.9.6.1. Thép xây dựng (thép cán nóng thường)(<12mm)
• 1.9.6.2. Thép kết cấu (<12mm)
• 1.9.7. So sánh kết cấu mình chọn so với máy plasma trên thị trường
• 1.9.8. So sánh với các máy ngoài thị trường
• 1.9.9. Chia tách về mặt vật lý các đường dây tín hiệu và dây động lực, không đặt chúng gần với nhau
• 1.9.10. Phần lớn nhiễu HF do máy Plasma phát ra sẽ phát tán ra không gian tại đầu ra của mỏ cắt Plasma và trên đường dây dẫn từ máy Plasma đến mỏ cắt
• 1.9.11. Sử dụng các thiết bị có khả năng chống nhiễu cao
• 1.10. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG CHO MÁY CẮT PLASMA CNC CHUYÊN DÙNG
• 1.10.1. Một số phương pháp cấp phôi cuộn (con lăn, hệ thống kẹp đẩy)
• 1.10.2. Hệ thống cấp phôi tự động bằng piston – xilanh
• 1.10.3. Hệ thống cấp phôi tự động bằng lô cán
• 1.10.4. Đưa ra phương pháp và chọn cơ cấu cấp phôi để thực hiện việc thiết kế
• 1.10.5. Hệ thống cấp phôi tự động bằng động cơ và piston
• 1.10.6. Tính toán năng suất cấp phôi và động cơ
• 1.10.7. Công suất trên trục công tác
• 1.10.8. Tính toán công suất hệ thống (Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1)
• 1.10.9. Bộ truyền đai thang
• 1.10.10. Một số phương án dùng mạch điều khiển cấp phôi tự động
• 1.10.11. Cấu trúc điển hình của rơle số
• 1.10.12. Dùng khí nén
• 1.10.13. Kết luận phương án tối ưu
• 1.11. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY PLASMA CNC CHUYÊN DÙNG
• 1.11.1. Chọn công suất động cơ
• 1.11.2. Chọn loại động cơ, so sánh giá thành động cơ
• 1.11.3. Động cơ truyền động cho trục X, Y
• 1.11.4. Thông số kỹ thuật của động cơ bước
• 1.11.5. Cài đặt thông số trên các động cơ
• 1.11.6. Cách xác định các đầu cuộn dây động cơ bước đơn cực 6 dây
• 1.11.7. Điều khiển động cơ bước
• 1.11.8. Vẽ sơ đồ hoàn chỉnh và lựa chọn driver và card giao tiếp phù hợp
• 1.12. KHAI THÁC VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÀNH MACH 3
• 1.12.1. Định nghĩa mach 3
• 1.12.2. Cài Đặt Phần Mềm
• 1.12.3. Cài Đặt Thông Số Trên Động Cơ
• 1.13. Các chi tiết cần gia công
• 1.14. Các hình ảnh trong quá trình gia công máy CNC Plasma
• 1.15. Các máy do nhóm làm để hỗ trợ cho gia công sản phẩm bếp than điện tử
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về máy cắt plasma CNC

Máy cắt plasma CNC là một thiết bị hiện đại, sử dụng công nghệ plasma để cắt kim loại với độ chính xác cao. CNC (Computer Numerical Control) cho phép điều khiển máy cắt một cách tự động, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Công nghệ plasma cho phép cắt các hình dạng phức tạp trên bề mặt kim loại, từ thép đến inox, với độ dày từ 0.3 đến 12mm. Việc nghiên cứu và thiết kế máy cắt plasma CNC chuyên dụng tại HCMUTE không chỉ đáp ứng nhu cầu học tập mà còn phục vụ cho ngành công nghiệp chế tạo máy. Theo tài liệu, máy cắt plasma CNC có khả năng cắt chính xác với sai số kích thước đạt mức 0, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp. Như vậy, việc phát triển máy cắt plasma CNC chuyên dụng là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất.

II. Nghiên cứu công nghệ plasma

Công nghệ plasma là một trong những phương pháp cắt kim loại tiên tiến nhất hiện nay. Plasma là trạng thái của vật chất, trong đó các nguyên tử bị ion hóa, tạo ra một dòng khí nóng có khả năng cắt qua kim loại. Nghiên cứu về sự tương tác giữa các hạt trong plasma cho thấy rằng, khi plasma tiếp xúc với kim loại, nó tạo ra nhiệt độ cao, giúp kim loại nóng chảy và bị cắt. Các phương pháp cắt plasma thông thường bao gồm cắt plasma hai đường khí và cắt plasma độ chính xác cao. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tuy nhiên, cắt plasma độ chính xác cao được ưa chuộng hơn trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ plasma không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

III. Thiết kế máy cắt plasma CNC

Thiết kế máy cắt plasma CNC bao gồm nhiều bước quan trọng, từ lựa chọn vật liệu đến tính toán các thông số kỹ thuật. Việc lựa chọn vitme-đai ốc và cơ cấu dẫn hướng là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình cắt. Hệ thống truyền động cơ khí cũng cần được thiết kế sao cho phù hợp với yêu cầu của máy. Các thông số như kích thước máy, công suất và tốc độ cắt tối đa cần được xác định rõ ràng. Theo tài liệu, máy cắt plasma CNC chuyên dụng có kích thước 2400 mm và công suất 5 kW, cho phép cắt với tốc độ tối đa 30 m/ph. Việc thiết kế máy cắt plasma CNC không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

IV. Hệ thống cấp phôi tự động

Hệ thống cấp phôi tự động cho máy cắt plasma CNC là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất. Hệ thống này giúp tự động hóa việc cung cấp vật liệu cho máy cắt, từ đó nâng cao năng suất và giảm thiểu thời gian dừng máy. Có nhiều phương pháp cấp phôi khác nhau, bao gồm cấp phôi bằng piston, xilanh và lô cán. Mỗi phương pháp có những ưu điểm riêng, tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp phù hợp với yêu cầu sản xuất là rất quan trọng. Theo nghiên cứu, hệ thống cấp phôi tự động không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất. Việc thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho máy cắt plasma CNC chuyên dụng tại HCMUTE là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Khai thác và vận hành hệ thống điều hành Mach 3

Hệ thống điều hành Mach 3 là phần mềm quan trọng trong việc điều khiển máy cắt plasma CNC. Phần mềm này cho phép người dùng lập trình và điều khiển máy một cách dễ dàng. Việc cài đặt và cấu hình phần mềm Mach 3 là rất cần thiết để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Các thông số trên động cơ cần được cài đặt chính xác để đảm bảo độ chính xác trong quá trình cắt. Theo tài liệu, việc khai thác và vận hành hệ thống điều hành Mach 3 không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình cắt. Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều hành cho máy cắt plasma CNC chuyên dụng tại HCMUTE là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm.