I. Tổng quan
Mặt hàng gỗ xuất khẩu là sản phẩm chủ lực của Việt Nam trong những năm gần đây. Theo số liệu thống kê, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của nước ta đạt 3,21 tỷ USD trong 2 quý đầu năm 2016, tăng 1,4% so với cùng kỳ năm 2015. Để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, các nhà máy chế biến gỗ đã đầu tư vào tự động hóa. Tuy nhiên, nhiều máy móc hiện có chủ yếu nhập khẩu, dẫn đến giá thành cao và khó khăn trong việc tìm linh kiện thay thế. Đặc biệt, công đoạn gia công chi tiết bọ ke góc vẫn phải thực hiện thủ công, gây ra nhiều nhược điểm như năng suất thấp và nguy hiểm cho công nhân. Do đó, việc thiết kế và chế tạo máy gia công bọ ke góc tự động là cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
1.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này là các yếu tố liên quan đến quá trình thiết kế máy, bao gồm chế độ cắt, tốc độ cắt, lực cắt và công suất cắt. Quy trình cắt phôi và ứng suất sinh ra trong các cơ cấu máy cũng được xem xét. Tất cả các thiết bị đầu vào và đầu ra đều được điều khiển bởi bộ điều khiển lập trình (PLC), giúp máy hoạt động theo quy trình đã được thiết kế.
1.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế máy gia công bọ ke góc với yêu cầu kỹ thuật và năng suất cụ thể. Phôi bọ được làm từ gỗ Sồi, có kích thước và dung sai nhất định. Năng suất dự kiến đạt 1500 phôi/ca, đảm bảo chất lượng và an toàn trong quá trình gia công.
II. Lý thuyết cắt gọt
Gỗ Sồi (Quercus spp.) là loại gỗ phổ biến trong ngành chế biến gỗ. Gỗ có độ cứng cao, khả năng chịu lực tốt và dễ gia công. Quá trình cắt gọt là phương pháp chính trong chế biến gỗ, giúp biến đổi hình dạng và kích thước của gỗ thô. Các phương pháp chế biến gỗ bao gồm tách chẻ, áp lực, va đập và cắt gọt. Trong đó, cắt gọt là phương pháp phổ biến nhất, tạo ra phoi gỗ dùng trong sản xuất ván ép hoặc năng lượng. Việc kiểm soát rung động của lưỡi cưa và máy móc là rất quan trọng để tăng hiệu quả cắt gọt.
2.1 Khả năng gia công của gỗ Sồi
Gỗ Sồi có độ bền cao và dễ gia công, thường được sử dụng trong sản xuất đồ gỗ nội thất. Tuy nhiên, gỗ có xu hướng nứt và cong vênh khi phơi khô. Để tối ưu hóa quá trình gia công, cần chú ý đến các thông số kỹ thuật như khối lượng riêng, độ cứng và khả năng chịu lực của gỗ.
2.2 Các phương pháp chế biến gỗ
Các phương pháp chế biến gỗ đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến công cụ sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất. Đặc biệt, việc giảm thiểu rung động trong quá trình cắt gọt sẽ giúp tăng độ chính xác và chất lượng bề mặt sản phẩm.
III. Cơ sở thiết kế máy
Thiết kế máy gia công bọ ke góc tự động bao gồm nhiều bộ phận cơ bản như cụm cấp phôi, cụm kéo phôi và cụm nâng hạ lưỡi cưa. Mỗi bộ phận đều có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quy trình gia công diễn ra suôn sẻ và hiệu quả. Việc tối ưu hóa kết cấu các chi tiết máy sẽ giúp giảm thiểu hao hụt phôi và nâng cao năng suất. Hệ thống điều khiển điện cũng được thiết kế để đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn.
3.1 Các bộ phận cơ bản của máy
Máy gia công bọ ke góc tự động được thiết kế với các bộ phận chính như cụm cấp phôi, cụm kéo phôi và cụm nâng hạ lưỡi cưa. Mỗi bộ phận đều được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất làm việc cao nhất. Việc sử dụng công nghệ khí nén và PLC trong thiết kế giúp máy hoạt động tự động và chính xác.
3.2 Phương án gia công chi tiết bọ ke góc
Phương án gia công chi tiết bọ ke góc được xây dựng dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và năng suất. Quy trình cắt phôi được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và an toàn cho công nhân. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa sẽ giúp giảm thiểu sai số và nâng cao năng suất trong quá trình sản xuất.
IV. Ý tưởng và các giải pháp thiết kế máy
Trình tự thiết kế máy gia công bọ ke góc tự động bao gồm việc xác định các yêu cầu kỹ thuật, xây dựng phương án thiết kế và thực hiện lắp ráp. Các giải pháp thiết kế được đưa ra nhằm tối ưu hóa kết cấu cơ khí và hệ thống điều khiển. Việc sử dụng bộ điều khiển PLC giúp máy hoạt động theo quy trình đã được lập trình, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình gia công.
4.1 Trình tự thiết kế máy
Trình tự thiết kế máy bao gồm việc xác định yêu cầu kỹ thuật, xây dựng phương án thiết kế và thực hiện lắp ráp. Các bước này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và an toàn. Việc lập trình PLC cũng là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế.
4.2 Tổng quát về kết cấu máy
Kết cấu máy gia công bọ ke góc tự động được thiết kế để đảm bảo tính ổn định và độ bền trong quá trình hoạt động. Các chi tiết máy được tối ưu hóa để giảm thiểu hao hụt phôi và nâng cao năng suất. Hệ thống điều khiển điện cũng được thiết kế để đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn.
V. Chế tạo thực nghiệm và kết quả
Quá trình chế tạo máy gia công bọ ke góc tự động bao gồm việc lắp ráp các bộ phận cơ khí và hệ thống điều khiển. Các vấn đề gặp phải trong quá trình thực nghiệm được ghi nhận và điều chỉnh để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Kết quả thực nghiệm cho thấy máy đạt năng suất 67.5% so với yêu cầu ban đầu, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành chế biến gỗ.
5.1 Chế tạo cơ khí
Quá trình chế tạo cơ khí bao gồm việc lắp ráp các bộ phận của máy gia công bọ ke góc tự động. Các chi tiết được gia công chính xác để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Việc kiểm tra chất lượng trong quá trình chế tạo là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và tính ổn định của máy.
5.2 Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy máy gia công bọ ke góc tự động đạt năng suất 67.5% so với yêu cầu ban đầu. Điều này chứng tỏ tính khả thi của thiết kế và chế tạo máy. Các số liệu thu thập được sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu và cải tiến trong tương lai.
VI. Kết luận
Luận văn đã trình bày quá trình thiết kế và chế tạo máy gia công bọ ke góc tự động tại HCMUTE. Kết quả đạt được cho thấy máy có khả năng hoạt động hiệu quả, góp phần nâng cao năng suất trong ngành chế biến gỗ. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro cho công nhân mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực chế tạo máy gia công.
