Đồ án thiết kế chế tạo trục A-C cho máy phay CNC tại HCMUTE

• Tác giả: Đăng Thiện Linh Tâm
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ trục A, C cho máy phay CNC
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• LỜI CAM KẾT
• ABSTRACTS
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 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 phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
• 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.6. Các nghiên cứu trong nước, nước ngoài
• 1.6.1. Nghiên cứu của nước ngoài
• 1.6.2. Nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.7. Sơ lược về sự phát triển của máy CNC
• 1.7.1. Máy CNC
• 1.7.2. Tính chất của máy CNC
• 1.7.3. Ứng dụng của máy CNC
• 1.8. Hướng nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. Khái quát về máy CNC
• 2.2. Vài nét sơ lược về máy CNC 5 trục
• 2.3. Ưu điểm – Nhược điểm của máy CNC 5 trục
• 2.3.1. Nhược điểm
• 2.4. Phân loại máy CNC 5 trục
• 2.5. Phân loại bàn xoay
• 2.6. Ứng dụng của bàn xoay
• 3. CHƯƠNG 3: Ý TƯỞNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
• 3.1. Phân tích kết cấu bàn xoay thiết kế
• 3.2. Kết cấu máy phay CNC 3 trục
• 3.3. Kiểu xoay bàn thiết kế
• 3.4. Lựa chọn bộ truyền đai
• 3.5. Nguyên lí làm việc
• 3.6. Các phương pháp căng đai
• 3.7. Lựa chọn động cơ
• 3.8. Tính toán động cơ trục C
• 3.9. Tính toán động cơ trục A
• 3.10. Lựa chọn kiểu động cơ
• 3.11. Lựa chọn kiểu phần mềm
• 3.11.1. Phần mềm Mach3
• 3.11.2. Phần mềm NX11
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 4.1. Quy trình thiết kế và phác thảo ý tưởng
• 4.2. Thiết kế cơ khí
• 4.3. Mô hình bộ trục A, C
• 4.4. Gia công các chi tiết
• 4.5. Tính toán thiết kế trục, thiết kế ổ bi và lựa chọn bộ truyền đai
• 4.6. Lựa chọn bộ truyền cho đề tài
• 4.7. Lựa chọn bộ truyền đai trục C
• 4.8. Lựa chọn bộ truyền đai trục A
• 4.9. Thiết kế trục dẫn động trục A
• 4.10. Thiết kế ổ bi
• 4.11. Xây dựng hệ thống điều khiển
• 4.12. Phần mềm điều khiển Mach3
• 4.12.1. Giới thiệu Mach3
• 4.12.2. Tín hiệu truyền từ Mach3 ra cổng LPT
• 4.13. Driver động cơ bước
• 4.14. Break out board Mach3
• 4.15. Thiết kế hệ thống điện
• 4.16. Quy trình tạo ra sản phẩm
• 4.17. Tạo Post Builder trong NX11
• 4.18. Thiết kế phôi và gia công trên NX11
• 4.19. Nhập G – code vào chương trình Mach3 chạy sản phẩm
• 4.20. Phương pháp xét chuẩn phôi
• 4.20.1. Xét chuẩn phôi trên bộ trục
• 4.20.2. Xét chuẩn phôi trên phần mềm NX11
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Một số sản phẩm thực nghiệm
• 5.2. Những vấn đề khó khăn
• 5.3. Đề xuất cải tiến
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế trục A C Khái quát và phân tích yêu cầu

Phần này tập trung vào thiết kế trục A-C cho máy phay CNC, một phần quan trọng của đề án tốt nghiệp tại HCMUTE. Thiết kế trục A-C đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về máy phay CNC 5 trục và máy phay CNC 3 trục. Đề án hướng đến việc chế tạo một mô hình máy phay CNC có kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả hoạt động. Yêu cầu về độ chính xác cao được đặt ra, cụ thể là sai số cho phép là 0. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo trục A-C, như thép hợp kim hoặc inox, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và khả năng hoạt động của hệ thống. Thiết kế trục A-C bản vững là yếu tố quan trọng đảm bảo độ ổn định trong quá trình vận hành. Gia công CNC được sử dụng để tạo ra các chi tiết chính xác. Phần mềm thiết kế CAD/CAM, cụ thể là SolidWorks, AutoCAD, MasterCAM hoặc Fusion 360, đóng vai trò then chốt trong quá trình thiết kế cơ khí. Tối ưu hóa thiết kế trục A-C nhằm giảm thiểu chi phí chế tạo trục A-C là một mục tiêu quan trọng. Nghiên cứu khoa học và đồ án tốt nghiệp này góp phần vào sự phát triển ngành cơ khí HCMUTE.

1.1. Phân tích yêu cầu kỹ thuật

Yêu cầu về độ chính xác của trục A-C máy phay CNC là rất cao, đạt sai số 0. Đây là thách thức lớn trong chế tạo trục A-C. Thiết kế trục A-C phải đảm bảo khả năng hoạt động ổn định, giảm thiểu rung động trong quá trình vận hành. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo trục A-C cần cân nhắc giữa độ bền, khả năng gia công và chi phí. Thép hợp kim là một lựa chọn phổ biến nhờ độ cứng và khả năng chịu lực tốt. Tuy nhiên, inox cũng là một lựa chọn khả thi, đặc biệt trong môi trường dễ bị ăn mòn. Gia công cưa gọt, gia công tiện, và gia công phay sẽ được sử dụng để tạo ra các chi tiết của trục A-C. Kiểm tra chất lượng trục A-C sau khi chế tạo là bước không thể thiếu, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật trục A-C. Phần mềm thiết kế CAD/CAM như SolidWorks sẽ được sử dụng để thiết kế và mô phỏng hoạt động của trục A-C. Mô phỏng trục A-C giúp đánh giá hiệu suất và phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi chế tạo thực tế. Phân tích ứng suất trục A-C là cần thiết để đảm bảo độ bền và an toàn trong vận hành.

1.2. Lựa chọn giải pháp và công nghệ

Đề án này sử dụng phần mềm thiết kế CAD/CAM để thiết kế trục A-C. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp dựa trên khả năng mô phỏng, tính toán và khả năng tương thích với các thiết bị gia công. SolidWorks được xem xét là một lựa chọn tốt nhờ giao diện thân thiện và tính năng mạnh mẽ. AutoCAD cũng có thể được sử dụng cho việc vẽ kỹ thuật 2D. MasterCAM và Fusion 360 là các phần mềm CAM hỗ trợ lập trình gia công. Gia công CNC là phương pháp chính để chế tạo các chi tiết của trục A-C. Việc lựa chọn máy móc và dụng cụ gia công dựa trên yêu cầu về độ chính xác và khả năng gia công các loại vật liệu khác nhau. Gia công trục A-C đòi hỏi sự chính xác cao, do đó cần máy móc hiện đại và kỹ thuật viên có tay nghề cao. Lập trình gia công CNC đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về kỹ thuật gia công và phần mềm CAM. Kiểm tra chất lượng trục A-C sau gia công là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tiêu chuẩn kỹ thuật trục A-C được tuân thủ chặt chẽ trong suốt quá trình chế tạo.

II. Chế tạo trục A C Quá trình và kết quả

Phần này trình bày chi tiết quá trình chế tạo trục A-C. Đây là giai đoạn quan trọng, cần sự chuẩn bị kỹ lưỡng và thực hiện chính xác. Quá trình này bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên vật liệu, gia công các chi tiết, lắp ráp và kiểm tra. Vật liệu chế tạo trục A-C được lựa chọn dựa trên các tiêu chí về độ bền, khả năng gia công và chi phí. Thép hợp kim thường được ưu tiên. Gia công CNC là phương pháp chính được sử dụng để tạo ra các chi tiết chính xác. Gia công cưa gọt, gia công tiện, và gia công phay là các kỹ thuật được áp dụng tùy thuộc vào hình dạng và yêu cầu của từng chi tiết. Lắp ráp trục A-C đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác cao. Sau khi lắp ráp, kiểm tra chất lượng trục A-C được thực hiện để đảm bảo các thông số kỹ thuật và khả năng hoạt động. Chi phí chế tạo trục A-C được tính toán và đánh giá. Kết quả chế tạo trục A-C được trình bày cụ thể, bao gồm các thông số kỹ thuật, hình ảnh và video minh họa.

2.1. Quá trình gia công và lắp ráp

Chế tạo trục A-C bắt đầu bằng việc chuẩn bị nguyên vật liệu. Vật liệu đã chọn được cắt gọt thành các phôi theo kích thước thiết kế. Gia công CNC được sử dụng để tạo ra các chi tiết chính xác với độ sai số nhỏ. Gia công phay được sử dụng để tạo ra các bề mặt phẳng và các hình dạng phức tạp. Gia công tiện được sử dụng để tạo ra các chi tiết tròn và các lỗ chính xác. Sau khi gia công, các chi tiết được làm sạch và kiểm tra chất lượng. Lắp ráp trục A-C là bước quan trọng đòi hỏi sự chính xác cao. Các chi tiết được lắp ráp theo đúng trình tự và thông số kỹ thuật. Kiểm tra chất lượng trục A-C sau lắp ráp đảm bảo sự hoạt động ổn định. Gia công cưa gọt có thể được sử dụng trong giai đoạn chuẩn bị nguyên vật liệu. Sự chính xác của gia công CNC là yếu tố quyết định chất lượng trục A-C. Lắp ráp trục A-C cần sự cẩn thận để đảm bảo độ chính xác và hoạt động ổn định.

2.2. Kết quả và đánh giá

Kết quả chế tạo trục A-C đạt được độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu đặt ra ban đầu. Trục A-C hoạt động ổn định và hiệu quả. Các thông số kỹ thuật của trục A-C được đo đạc và ghi lại. Chi phí chế tạo trục A-C được tính toán chi tiết và đánh giá. Phân tích ứng suất trục A-C cho thấy hệ thống hoạt động an toàn. Kiểm tra chất lượng trục A-C cho thấy sản phẩm đạt chất lượng cao. Ứng dụng trục A-C trong máy phay CNC được đánh giá cao. Một số sản phẩm thực nghiệm được gia công trên máy phay CNC sử dụng trục A-C này, cho thấy hiệu quả và khả năng của hệ thống. Đề xuất cải tiến cho các nghiên cứu tiếp theo được đưa ra, nhằm cải thiện hiệu suất và chất lượng trục A-C. CNC HCMUTE đã đóng góp vào thành công của đề tài này. Cơ khí chế tạo máy tại HCMUTE đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc hoàn thành đề tài.