Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu tính toán và thiết kế máy phay cnc mini 4 trục ứng dụng gia công vật liệu phi kim loại

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật nghiên cứu tính toán và thiết kế máy phay cnc mini 4 trục ứng dụng gia công vật liệu phi, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Từ Luyện
• Người hướng dẫn: TS. Đoàn Yên Thế
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Thiết Kế Máy Phay CNC Mini 4 Trục Cho Gia Công Vật Liệu Phi Kim Loại
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE MAY CNC VA HỆ THONG DIEU KHIỂN
• 1.1. Khái quát về các máy công cụ CNC
• 1.2. Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số
• 1.3. Đặc điểm và phân loại máy CNC
• 1.4. Chương trình gia công một chi tiết
• 1.5. Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC
• 1.6. Hệ thống tính toán và điều khiển
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ MÁY PHAY CNC 4 TRỤC
• 2.1. Phân tích, lựa chọn máy phay CNC 4 trục
• 2.2. Lựa chọn phương án thiết kế
• 2.3. Tính toán thiết kế các bộ phận
• 2.4. Tóm tắt kết quả chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM TÍNH TOÁN PHAY CNC 4 TRỤC
• 3.1. Giới thiệu phần mềm SolidWorks
• 3.2. Chức năng CAE
• 3.3. Chức năng CAM
• 3.4. Thiết kế thân máy phay CNC
• 3.5. Thiết kế cụm trục Z
• 3.6. Thiết kế cụm trục X
• 3.7. Thiết kế cụm trục Y
• 3.8. Thiết kế cụm trục xoay (trục A)
• 3.9. Kết cấu khung đỡ máy
• 3.10. Mô hình máy CNC hoàn thiện
• 3.11. Kiểm nghiệm tính toán bộ phận
• 3.12. Phân tích lựa chọn chi tiết
• 3.13. Tính toán kiểm nghiệm chi tiết
• 3.14. Tóm tắt kết quả chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC
• 4.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển máy CNC
• 4.2. Tổng quan về các phần mềm điều khiển máy CNC
• 4.2.1. Phần mềm NC Studio
• 4.2.2. Phần mềm MACH 3
• 4.2.3. Trang Program Run
• 4.2.4. Trang MDI (Manual Data Input)
• 4.2.5. Trang Offsets
• 4.3. Phân tích lựa chọn hệ thống điều khiển máy CNC 4 trục
• 4.3.1. Mach điều khiển trùng tâm Mach3 CNC
• 4.3.2. Driver điều khiển động cơ
• 4.3.3. Biến tần và trục chính
• 4.3.4. Các linh kiện khác
• 4.4. Thiết kế hệ thống điều khiển máy CNC
• 4.5. Xây dựng nguyên lý hoạt động của mạch
• 4.6. Lựa chọn danh sách thiết bị cho hệ thống điều khiển máy CNC
• 4.7. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM MÁY PHAY CNC 4 TRỤC
• 5.1. Lắp ráp các chi tiết và gia công thử nghiệm
• 5.1.1. Lắp ráp, hiệu chỉnh máy phay CNC
• 5.1.2. Gia công thử nghiệm
• 5.2. Kết luận chương 5
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về máy phay CNC và hệ thống điều khiển

Máy phay CNC (Computer Numerical Control) là một loại máy công cụ được điều khiển tự động bằng máy tính. Nó có khả năng gia công các vật liệu với độ chính xác cao và có thể thực hiện nhiều loại hình gia công khác nhau như phay, khoan, và doa. Máy phay CNC mini 4 trục, đặc biệt, được thiết kế để gia công các vật liệu phi kim loại như gỗ, nhựa và mica. Việc phát triển máy phay CNC mini 4 trục không chỉ đáp ứng nhu cầu gia công chính xác mà còn giảm chi phí sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Đặc điểm nổi bật của máy phay CNC mini là kích thước nhỏ gọn, dễ dàng vận hành và bảo trì, phù hợp với các xưởng sản xuất nhỏ. Theo nghiên cứu, việc sử dụng máy phay CNC trong gia công không chỉ giúp nâng cao năng suất lao động mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường.

1.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển máy phay CNC

Trong những năm gần đây, sự phát triển của công nghệ CNC đã mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp chế tạo máy. Các nước phát triển như Đức, Nhật Bản và Mỹ đang dẫn đầu trong việc sản xuất máy CNC với nhiều chủng loại và tính năng khác nhau. Tuy nhiên, tại Việt Nam, ngành sản xuất máy CNC vẫn còn nhiều hạn chế. Việc nghiên cứu và phát triển máy phay CNC mini 4 trục là một bước tiến quan trọng nhằm nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành công nghiệp trong nước. Đặc biệt, việc ứng dụng công nghệ CNC vào sản xuất các sản phẩm thủ công mỹ nghệ đang trở thành xu hướng phổ biến, tạo ra những sản phẩm có giá trị cao và đáp ứng nhu cầu của thị trường.

II. Thiết kế máy phay CNC mini 4 trục

Thiết kế máy phay CNC mini 4 trục bao gồm nhiều bước quan trọng từ việc lựa chọn cấu trúc, tính toán các bộ phận cơ khí đến việc lập trình điều khiển. Một trong những yếu tố quyết định đến hiệu suất của máy là hệ thống dẫn động và điều khiển. Hệ thống này phải đảm bảo tính chính xác và ổn định trong quá trình gia công. Việc lựa chọn các linh kiện như động cơ, bộ điều khiển và cảm biến cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, việc thiết kế theo nguyên tắc module hóa giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và sửa chữa máy. Nhờ vào những cải tiến trong thiết kế, máy phay CNC mini có thể gia công các vật liệu phi kim loại với độ chính xác cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của thị trường.

2.1 Tính toán thiết kế các bộ phận máy phay CNC

Quá trình tính toán thiết kế máy phay CNC mini 4 trục bao gồm việc xác định kích thước và hình dạng của các bộ phận như bàn máy, trục chính và hệ thống dẫn hướng. Các thông số kỹ thuật như tải trọng, tốc độ và độ chính xác cần được xác định rõ ràng để đảm bảo máy hoạt động ổn định. Trong giai đoạn này, việc sử dụng phần mềm thiết kế như SolidWorks giúp mô phỏng và kiểm tra các bộ phận trước khi sản xuất thực tế, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ CNC vào thiết kế không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình sản xuất.

III. Ứng dụng máy phay CNC mini 4 trục trong gia công vật liệu phi kim loại

Máy phay CNC mini 4 trục được ứng dụng rộng rãi trong gia công các vật liệu phi kim loại như gỗ, nhựa và mica. Nhờ vào khả năng gia công chính xác và linh hoạt, máy có thể thực hiện nhiều loại hình gia công khác nhau, từ khắc họa tiết đến tạo hình sản phẩm. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu thời gian gia công. Một trong những lợi ích lớn nhất của việc sử dụng máy phay CNC là khả năng tự động hóa quy trình sản xuất, giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường độ chính xác. Hơn nữa, việc sử dụng máy phay CNC mini còn giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, đặc biệt đối với các doanh nghiệp nhỏ và vừa.

3.1 Lợi ích của máy phay CNC trong sản xuất

Sử dụng máy phay CNC mini 4 trục trong sản xuất mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Đầu tiên, máy có khả năng gia công nhanh chóng và chính xác, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Thứ hai, máy phay CNC có thể thực hiện nhiều công đoạn gia công khác nhau mà không cần thay đổi công cụ, từ đó giảm thiểu thời gian dừng máy. Cuối cùng, việc sử dụng máy gia công CNC giúp nâng cao độ chính xác và chất lượng sản phẩm, đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của thị trường hiện nay.

IV. Kết luận và đề xuất

Máy phay CNC mini 4 trục là một sản phẩm công nghệ cao, đáp ứng nhu cầu gia công vật liệu phi kim loại trong ngành công nghiệp hiện đại. Việc nghiên cứu và phát triển loại máy này không chỉ góp phần nâng cao năng suất lao động mà còn tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Trong tương lai, cần tiếp tục đầu tư vào công nghệ và nghiên cứu để cải thiện hơn nữa hiệu suất của máy phay CNC, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Để nâng cao hiệu quả của máy phay CNC mini 4 trục, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về các vật liệu mới và công nghệ gia công tiên tiến. Bên cạnh đó, việc phát triển phần mềm điều khiển thông minh và tự động hóa quy trình sản xuất cũng là một hướng đi quan trọng. Các nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của máy mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp chế tạo máy.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển công nghiệp hiện đại, máy công cụ điều khiển số (CNC) đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm gia công cơ khí. Theo báo cáo ngành, máy CNC mini 4 trục đang được quan tâm rộng rãi do khả năng gia công vật liệu phi kim loại với độ chính xác cao và chi phí hợp lý. Tuy nhiên, tại Việt Nam, ngành sản xuất máy CNC còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất công nghiệp và đào tạo kỹ thuật. Luận văn tập trung nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy phay CNC mini 4 trục ứng dụng gia công vật liệu phi kim loại, nhằm phục vụ giảng dạy và sản xuất tại địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm: phân tích, lựa chọn cấu trúc máy phay CNC 4 trục phù hợp; tính toán thiết kế các bộ phận cơ khí chính; thiết kế hệ thống điều khiển; lập trình và vận hành thử nghiệm máy. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thiết kế máy phay CNC mini 4 trục với hành trình trục X, Y, Z lần lượt là 530 x 480 x 180 mm, trục xoay A có hành trình 450 x 300 mm, vận tốc chạy tối đa 9 m/phút khi không gia công và 6 m/phút khi gia công, công suất động cơ trục chính 15 kW, tốc độ vòng quay tối đa 24.000 vòng/phút.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc phát triển một sản phẩm máy CNC mini có giá thành hợp lý, phù hợp với trình độ công nghiệp địa phương, đồng thời hỗ trợ công tác đào tạo kỹ thuật cơ khí, góp phần nâng cao năng lực sản xuất và tự chủ công nghệ trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết điều khiển số (Numerical Control - NC và Computer Numerical Control - CNC): Giải thích nguyên lý vận hành, cấu trúc hệ thống điều khiển, các vòng lặp điều khiển khép kín và xử lý tín hiệu từ cảm biến vị trí.
• Mô hình kết cấu động học máy công cụ CNC: Phân tích các trục chuyển động (X, Y, Z, A), hệ tọa độ Descartes, quy tắc bàn tay phải để xác định chiều chuyển động và vị trí các bộ phận.
• Khái niệm về thiết kế cơ khí và tính toán chi tiết máy: Bao gồm tính toán lực cắt, lựa chọn vít me, ổ bi, ray dẫn hướng, động cơ bước, mô men xoắn và ứng suất vật liệu.
• Phần mềm hỗ trợ thiết kế và mô phỏng: SolidWorks dùng để thiết kế 3D và kiểm nghiệm tính toán các bộ phận máy, SolidCAM hỗ trợ lập trình gia công.

Các khái niệm chính bao gồm: hệ tọa độ máy CNC, trục chuyển động, lực cắt chính, mô men quán tính, tải trọng động và tĩnh, tuổi thọ ổ bi, hệ số ma sát, và nguyên lý điều khiển động cơ bước.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ tài liệu chuyên ngành, catalog thiết bị của các hãng như TBI, Hiwin, KingMotor, cùng số liệu thực nghiệm tại xưởng cơ khí trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận. Phương pháp nghiên cứu kết hợp:

• Phân tích lý thuyết và tính toán kỹ thuật: Tính toán lực cắt, mô men, tải trọng, lựa chọn thiết bị cơ khí và điện tử phù hợp.
• Thiết kế mô hình 3D: Sử dụng SolidWorks để mô phỏng kết cấu, kiểm nghiệm ứng suất và độ bền các chi tiết.
• Thiết kế hệ thống điều khiển: Lựa chọn phần mềm điều khiển Mach3 CNC, driver động cơ TB6560, động cơ bước S7, và thiết kế mạch điều khiển.
• Lắp ráp và thử nghiệm thực tế: Gia công chi tiết, lắp ráp máy, hiệu chỉnh và vận hành thử nghiệm để đánh giá hiệu suất và độ chính xác gia công.

Quá trình nghiên cứu kéo dài trong năm 2019, với cỡ mẫu là một máy phay CNC mini 4 trục được thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh, áp dụng phương pháp chọn mẫu theo tiêu chuẩn kỹ thuật và thực tiễn sản xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Lựa chọn cấu trúc máy phay CNC 4 trục: Phương án trục xoay A chuyển động quay trên mặt phẳng Oxz được chọn do đảm bảo độ cứng vững, khả năng gia công các chi tiết tròn và phức tạp. Hành trình trục X, Y, Z lần lượt là 530 x 480 x 180 mm, trục xoay A có góc quay 0°-180°, vận tốc chạy tối đa 9 m/phút khi không gia công và 6 m/phút khi gia công.

2. Tính toán thiết kế bộ phận cơ khí: Lực cắt chính khi gia công nhôm được xác định khoảng 50 N. Lựa chọn vít me bước 5 mm, ổ bi lắp một đầu cổ định, một đầu tùy chỉnh, ray dẫn hướng tròn cho trục Y và ray dẫn hướng vuông cho trục X, Z với tải trọng động cho phép lần lượt 30 kN và 11 kN. Động cơ bước được chọn phù hợp với mô men khởi động 18 Nm, đảm bảo vận hành ổn định.

3. Thiết kế hệ thống điều khiển: Phần mềm Mach3 CNC được sử dụng với driver TB6560 và động cơ bước S7, cho phép điều khiển chính xác các trục chuyển động. Mạch điều khiển được thiết kế với sơ đồ chân tín hiệu LPT, đảm bảo truyền tín hiệu ổn định và chống nhiễu hiệu quả.

4. Thử nghiệm và đánh giá: Máy phay CNC mini 4 trục sau khi lắp ráp và hiệu chỉnh cho kết quả gia công các chi tiết phi kim loại như gỗ, nhựa, mica với độ chính xác vị trí ±0.03 mm, tốc độ vòng quay trục chính đạt 24.000 vòng/phút, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đề ra.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn cấu trúc trục xoay A trên mặt phẳng Oxz giúp tăng độ cứng vững và khả năng gia công chi tiết phức tạp, phù hợp với yêu cầu gia công vật liệu phi kim loại. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, máy CNC mini 4 trục thiết kế có chi phí thấp hơn khoảng 20-30% so với sản phẩm nhập khẩu, đồng thời đáp ứng tốt nhu cầu đào tạo và sản xuất nhỏ lẻ.

Việc sử dụng ray dẫn hướng tròn cho trục Y và ray vuông cho trục X, Z là hợp lý do tải trọng và yêu cầu độ chính xác khác nhau trên từng trục. Phần mềm Mach3 CNC và driver TB6560 cho phép điều khiển linh hoạt, giảm thiểu sai số vận hành, phù hợp với môi trường sản xuất nhỏ và vừa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh lực cắt, mô men và tải trọng trên từng trục, bảng đánh giá kích thước gia công và độ chính xác, cũng như sơ đồ mạch điều khiển để minh họa hiệu quả thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường ứng dụng công nghệ mô phỏng: Áp dụng sâu rộng phần mềm SolidWorks và SolidCAM trong thiết kế và lập trình gia công để giảm thời gian thử nghiệm thực tế, nâng cao độ chính xác thiết kế trong vòng 1-2 năm tới, do các đơn vị đào tạo và doanh nghiệp cơ khí thực hiện.

2. Phát triển hệ thống điều khiển tích hợp: Nghiên cứu và tích hợp các bộ điều khiển CNC thế hệ mới có khả năng kết nối mạng, tự động hóa cao, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì trong vòng 3 năm, do các viện nghiên cứu và nhà sản xuất thiết bị điện tử đảm nhiệm.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thiết kế, vận hành và bảo dưỡng máy CNC mini cho cán bộ kỹ thuật và sinh viên trong 1-2 năm, do các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật phối hợp thực hiện.

4. Mở rộng ứng dụng máy CNC mini: Khuyến khích sử dụng máy phay CNC mini 4 trục trong các ngành nghề chế tác mỹ nghệ, điêu khắc, sản xuất linh kiện phi kim loại tại các địa phương, nhằm tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất trong vòng 2-3 năm, do các doanh nghiệp vừa và nhỏ triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí: Hỗ trợ nghiên cứu, giảng dạy về thiết kế máy công cụ CNC, nâng cao kiến thức thực tiễn và kỹ năng thiết kế, vận hành máy CNC mini.

2. Kỹ sư thiết kế và chế tạo máy CNC: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán chi tiết, giúp tối ưu hóa thiết kế máy phay CNC mini phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước.

3. Doanh nghiệp sản xuất cơ khí vừa và nhỏ: Tham khảo để phát triển sản phẩm máy CNC mini giá thành hợp lý, đáp ứng nhu cầu gia công vật liệu phi kim loại, nâng cao năng lực cạnh tranh.

4. Các trung tâm đào tạo nghề kỹ thuật: Áp dụng mô hình máy CNC mini 4 trục làm thiết bị thực hành, giúp học viên tiếp cận công nghệ hiện đại, nâng cao tay nghề và khả năng ứng dụng thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy phay CNC mini 4 trục có ưu điểm gì so với máy 3 trục?
   Máy 4 trục có thêm trục xoay A giúp gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp, đặc biệt là các chi tiết tròn và góc cạnh, nâng cao khả năng linh hoạt và độ chính xác so với máy 3 trục.

2. Phần mềm điều khiển Mach3 CNC có phù hợp với máy CNC mini không?
   Mach3 CNC là phần mềm phổ biến, dễ sử dụng, hỗ trợ điều khiển đa trục và tương thích với nhiều loại driver động cơ, rất phù hợp cho máy CNC mini trong môi trường sản xuất nhỏ và đào tạo.

3. Làm thế nào để đảm bảo độ chính xác khi gia công trên máy CNC mini?
   Độ chính xác được đảm bảo nhờ thiết kế kết cấu vững chắc, lựa chọn ray dẫn hướng và vít me chất lượng, cùng với hiệu chỉnh phần mềm điều khiển và kiểm tra định kỳ các bộ phận cơ khí.

4. Chi phí đầu tư cho một máy phay CNC mini 4 trục khoảng bao nhiêu?
   Theo ước tính, chi phí đầu tư máy CNC mini 4 trục tự thiết kế và chế tạo có thể thấp hơn 20-30% so với máy nhập khẩu cùng loại, phù hợp với ngân sách của các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

5. Máy CNC mini 4 trục có thể gia công những vật liệu nào?
   Máy phù hợp để gia công vật liệu phi kim loại như gỗ, nhựa, mica, và các vật liệu mềm khác, đáp ứng nhu cầu sản xuất mỹ nghệ, điêu khắc và linh kiện phi kim loại với độ chính xác cao.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công máy phay CNC mini 4 trục với hành trình trục X, Y, Z lần lượt 530 x 480 x 180 mm và trục xoay A 0°-180°, vận tốc chạy tối đa 9 m/phút.
• Tính toán chi tiết các bộ phận cơ khí như vít me, ổ bi, ray dẫn hướng và động cơ bước đảm bảo độ bền, độ chính xác và hiệu suất vận hành.
• Hệ thống điều khiển sử dụng phần mềm Mach3 CNC và driver TB6560 cho phép điều khiển chính xác, ổn định các trục chuyển động.
• Máy đã được thử nghiệm thực tế, gia công các chi tiết phi kim loại với độ chính xác vị trí ±0.03 mm, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn.
• Đề xuất mở rộng ứng dụng, nâng cao công nghệ và đào tạo kỹ thuật để phát triển sản phẩm máy CNC mini phù hợp với nhu cầu sản xuất và đào tạo trong nước.

Tiếp theo, cần triển khai các dự án ứng dụng thực tế, hoàn thiện hệ thống điều khiển tích hợp và tổ chức đào tạo chuyên sâu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng máy CNC mini 4 trục. Quý độc giả và các đơn vị quan tâm được khuyến khích nghiên cứu, áp dụng và phát triển công nghệ này để góp phần thúc đẩy ngành cơ khí Việt Nam phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE MAY CNC VÀ HE THONG DIEU KHIÉN.1 Khái quát về các máy công cụ CNCssessesssesvessessesssessessessssssessessessesssesseesesseessessessees 14 1.1 Sơ lược về máy CNC va quá trình phát triỂn.2 Cơ sở của máy CNC .-- ch HH ng ngư 15 1.3 Đặc điểm và phân loại máy CNC.2 Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số.1 Chương trình gia công một chỉ tiẾt.3 Điều khiến logic.-- c5 secz+szzsee: Error! Bookmark not defined. Cau trúc các khối chức năng của hệ CNC.3 Hệ thống tinh toán và điều KNIén vsceccessessesssssssesssssessessesessssssssssesssssessessesssssseesese 18 1.1 Khái niệm và phân ÏOại1.2 Chuan bị chương trình điều khiển cho hệ CNC.1 Chuan bị chương trình bằng tay.2 Chuẩn bị chương trình từ máy vi tính .3 Cau trúc hệ điều khiển CNC.-- 2: 2¿©2+¿22E22EE22E22EE2EEE2EEEEkrrrrrrkrrrke 21 1.4 Đặc diém, cấu tạo, ứng dụng máy CÌNC.---e- + ©cs©ce©ceecsecssexerreersee 22 1.1 Đặc điểm của máy CNC ngày nay .2 Cấu tạo chung máy CNC 2 1.1 Hệ toa độ may.3 Vai trò, ứng đụng lợi ích của máy CNC mini 35 1.1 Vai trò của máy CNC mini trong sản xuất công nghiệp, 25 1.2 Ung dụng máy CNC trong sản xuất công nghiệp.5 Phân log icác loại máy phay CNC mini 1. Máy phay CNC 3 trục mini 27 1. Máy phay CNC 4 trục mini 28 1.6, Kết luận chương CHUONG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KE HỆ THONG CƠ KHÍ MAY HAY CNC 4 TRRỤC.1 Phân tích, hua chọn máy phay CNC 4 trục 3.1 Các phương án lựa máy phay CNC 4 true 29 2.

Lựa chon phương án thiết kế.2 Tinh toán thiết kế các bộ phận món 2.1 Quy trình tính toán máy phay CNC 33 2.3, Tám tắt kết quả chương 2. CHƯƠNG ÉT KE VÀ KIEM NGHIỆM TÍNH TOÁN PHAY CNC 4 TRỤC. Giới thiệu phần mầm SolidWorks.2 Chức năng CAE 3 3.3 Chức năng CAM.2 Thiét kế than máy phay CNC.4 Tổng thể thiết may 32 3.2 Thiết kế cụm tre Z.3 Thiết kế cụm trục X 56 3.4 Thiết kế cụm trục Y.25 Thiết kể cụm trục xoay (re A), ° 3.26 Kế cầu khung đỡ máy ø 4.7 Mo hình máy CNC hoàn thiện 6t 3.3 Kiễm nghiệm tính toán bộ phận k 3. Phân tích lựa chọn chỉ td 3.2 Tính toán kiểm nghiệm chỉ tiết 65 4.4 Tim tắt kết quả chương 3 CHƯƠNG 4: PHAN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THONG DIEU KHIỂI MAY PHAY CNC 4 TRỤC.1 Tổng quan về hệ thing điều khiển máy CNC mis 42 Tổng quan về các phần mềm điều khiển máy CNC.1 Phin mém NC Studio.2 GiGi thigu phần mằm MACH 3 n 42.

Trang Program Run 1 422.2 Trang MDI AIc2 (Manusl Data pp) 16 422. Trang Offets AIS).3 Phân tích lựa chon hệ thống điều khién máy CNC 4 trục.1 Mach điều khiển trùng tâm Mach3 CNC.2 Driver điều khiển động co 83 4.33 Biển tin và trục chính 86 4.3 Các linh kiện khác.4 Thiết kế hệ thống điều khiến máy CNC 89 4.5 Xây dung nguyên lý hoạt động của mạch.6 Lựa chon danh sach thiết bị cho hệ thống điều kién may CNC. 9 44 KÁ luận chương 4 CHƯƠNG AP RAP, THU NGHIỆM MAY PHAY CNC 4 TRỤC, 5.1 Lip rip các chỉ iếtvà gia công thử nghiệm.1: Lip ráp, hiệu chỉnh máy phay CNC 9 $.2 Gia công thie nghiệm 100 5.3 Kés luận chương 5. 102 KET LUAN VA DE XUAT.

103 TÀI LIEU THAM KHẢO. seo 103, DANH MỤC BẰNG Bảng 1. 1 Bảng so sánh máy phay CNC 3 trục mini và 4 trục mini 28 Bảng 2.1 Thông số ky thuật dự kiến của máy phay CNC 2 Bảng 2, 2 Kết qua tinh toán các bộ phận máy pháy CNC 4 trục mini 48 Bảng 2. 3 Bảng tính toán lực 49 Bảng 3.

1 Thông số đầu vào trục Z st Bảng 3.2 Bing thống kế fc chỉ tết của trục Z 56 Bảng3. 3 Bảng thông số đầu vào cụm trụ X sr Bảng3.4 Bảng thông ké chỉ it cụm trực X 59 Bang 3.5 Bảng thông số đầu vào cụm trục Y o Bảng3.6 Bảng thông kế chit cum trục Y ol Bảng 3.7 Bang thống kế chi it cụm trục A 63 Bảng 3. 8 Bảng lực ác dụng, thông số vậtliệu của tim X1,Z1 %6 Bang 4, L Sơ đồ chân tín hiệu của công tín hiệu LPT 90 Bảng 4. 2 Bảng các thanh ghi địa chỉ công LPT 91 Bang 4 9 Bảng 5.

1 Các thông sé cơ bản của máy phay CNC 3 trục 100 Bảng 5, 2 Bảng đánh giá kích thước dat được sau gia công trên 2 mấy CNC VMC8SO (Mẫu 1) và máy CNC chế t lôi Bảng 5. 4 Bảng đánh giá kích thước đạt được sau gia công 102 DANH MỤC HINH VE VÀ DO THỊ 1 1 M6 inh điều khiến DNC Hình l 2.Mé hình đi khiển sản xuất tổ hợp CIM. Hình 1 3 Cơ sở của các máy CNC Hình 1 4 Trục của may công cụ CNC trong hệ tọa độ Để các Hình 1 5 Sơ dé cấu trúc các khối của hệ CNC. Hình | 6 Lưu đồ du khiển hệ CNC Hình 1 7 Các bước của khâu chuẫn bị chương trình bằng tay Hình 1 3 Lan đồ lập tình bằng máy Hình 1 9 Cấu trúc của hệ CNC Hình 1 10 Cấu tạo chung của các máy CNC.

Hình 1 11 Quy tắc bàn tay phải Hình 1 12 Hệ tọa độ máy CNC cùng các trục phụ Hình | 15 Gia công cắt gọt trên máy CNC Hình 1 14 Gia công cắt gọt tiên máy CNC Hình 2 1 Máy CNC 4 trục với phương ấn trục A xoay trên trục Z Hình 2 2 Phương án trục xoay A quay quanh trục y và thuộc mặt Oxy Hình 2 3 Mô hình thiết kế máy phay CNC 4 trực mis Hình 2. 4 Sơ đồ kết cầu động học máy CNC 4 trục. 5 Các bộ phân cơ bản máy phay CNC 4 trục mini Hình 2 6 Quy tình tính toán máy phay CNC 4 trục mini 2 ` Trình tr tinh toán chọn vit me 8 Sơ đồ tinh toán chọn ổ bỉ Hình 2. 9 §ơ đồ lắp 6b Hình 2 10 Tình tự tính chọn ray dẫn hướng Hình 2.

11 Sơ đỗ lự tác dụng lên ray dẫn hướng trục Y, Hình 2. 12 Ray dẫn hướng tròn cho trục Y Hình 2. 13 Sơ đồ lực tác dụng lên ra dẫn hướng trục X. 2 14 Ray dẫn hướng vuông cho trục X Hình 2.

15 Sơ đồ lự tác dung lên trực Z 46 Hinh 2. 16 Bàn máy phay CNC. 17 Cụm trục thứ 4 máy phay CNC 48 Mô phỏng ứng suất sỊ Hình 3.2 Gia công bằng SolidCam 52 Hình 3. 3 Môhình thiết kế 3D cụm trục Z 5s Tình 3.4 Mô hình thết ké 3D cum tục X 58 Hình 3, Mô hình thết kể 3D cụm trục Y.

60 Hình 3,6 Mô hình thết ké 3D cụm trục xoay A 62 7 Kết cầu khung máy CNC 4 trục 63 8 Mô hình máy phay CNC 4 trục 64 9 Chỉ tết iém nghiệm Tắm đỡ X1 (bên trái) tắm Z1 (bên phải) 6 10 Sơ đồ kiểm nghiệm kết efu trong SolidWorks 65 11 Sơ đồ đặt lục tắm XI (bên trái, tắm Z1 (bn phải) 66 Hình3. 12 Kết quả kiểm nghiệm bén chi tt tắm XI 67 Hình 3. 13 Kết quả kiểm nghiệm bền chỉ tiếtt 67 Hình 4.1 Chức năng của từng khối 69 Hình 4, 2 Sơ đồ ch tết khối điều khiển 69 Hình 4, 3 Sơ đồ chỉ tết khối xử lý tin hiệu và điều khiển 69 Hình 4. 4 Sơ đồ chỉ tiết khối cơ cấu chấp hành.

69 Hình 4, 5 Sơ đồ hệ thống digu khiển máy phay CNC 4 trục 70 Hình 4. 6 Giao diện phần mềm NeStudio.7 Giao điện chính của phn mém Mach 73 Hình4. Vị tợa độ của các trục khi máy chạy Hình 4. 9 Phin điều khiển chương.

10 Giao diện phần MDI 7ï Hình 4.11 Giao diện phần Offsets 7ï 4.12 Giao diện phin Setúng 78 Hình 4. I3 Hộp thoại cho phép thếtlập ứng các chân điều khiến LPT. 79 Hình 4, l# Hộp thoại Pick Wizards 80 Hinh 4. 15 Giao điện chương trình Cut a circular pocket 81 Hình4, 16 Mach điều khiển Mach3 CNC.

si Hình 4, 17 Động cơ step S7 83 Hình4, 18. Mach driver TB6560 44 Hình 4. 19 Mach driver MASG0H1 85 Hình 4, 20 Sođỗ biển tin gián ếp 87 Hình 4.21 Biển ti thực tẾ rên thi trường 87 Hình 4. 22 Thông số kỹ thuật của Spindle 87 Hình4.

23 Công LPT 25 chânvà bố chí các chân. 24 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy CNC 4 trục % Hình4. 25 Sơ đồ đầu nối động cơ trụ X, Y, Z, A. 26 Sơ đổ đẫu nói động cơ trục chính và EMG.1 Sơ đồ hip tấp máy phay CNC 4 trục mini 98 Hình 5, 2 Máy phay CNC sau khi lắp rip hoàn thiện 99 Hình 5.3 Sản phẩm gia công trên máy phay CNC 3 trục 101 Hình 5,4 Thiết kể chi tiết 3D và các kich thước gia công và kiểm tra lôi Hình 5.5 Sản phẩm gia công trên máy phay CNC 4 trục 102 LỜI MỠ DAU 1.

Lý do chọn đề tài Tình hình ngoài nước: máy CNC là một sin phẩm công nghiệp kết hợp nhiễu công nghệ tiên tiến khác nhau. Do đồ, để sin xuất ra máy CNC cần vốn đầu tr lớn, kinh nghiệm sản xuất âu năm, tức là cần một nền sản xuất vững chắc hỗ trợ. Việc sản xuất máy CNC công nghiệp hiện ti tip trung & các nước phát triển như Đức, Nhật. Mỹ, và đo các tập đoàn sản xuất lớn có tính truyền thống như: Okuma, Dekel Maho, Doosan, Mitsubishi.

với nhiều chủng loại, kết cầu, mẫu mã và kiểu đáng khác nhau. Tinh hình trong nước: tương li của ngành sin xuất máy công cụ vẫn còn nhiều khó khăn, hạn chế, nên v sin xuất máy CNC chưa đáp ứng được nhu cầu in công nghiệp, khó có khả năng cạnh tranh với sin phẩm nhập ngoại. Để thay đổi thực trang này, cần một sự đầu từ lớn và quan tâm của các cắp các ngành, cùng chiến lược phát triển lâu dai. Tuy nhiên ngày nay, một thé hệ máy CNC cỡ nhỏ - table machine dang được quan tâm và đưa vào sử dụng trong các lĩnh vực gia công điêu khắc và chế tác my thuật Phạm vi kết cầu và điều khiến của dòng máy này có thể phù hợp với trinh độ phát triển của Việt Nam, “Trong ngành công nghiệp gia công điêu khắc và chế tác mỹ thuật: yêu cầu vẻ các.

sản phẩm với mẫu mã đa dang được chế tir các vật liệu khác nhau như gỗ, nhựa, vàng bạc, đã quý.ngày càng gia ting, di kèm với yêu cầu về độ tinh xảo và chính xác, dẫn đến chỉ phí cao cho thao tác bằng tay của người thợ thực hiện. Máy CNC mini có kích thước nhỏ gọn, cùng công nghệ điều khiển số hoàn toàn có thể đáp ứng được những yêu cầu này, giim bớt ch phí trong chếtác các sin phẩm thủ công.