Thiết kế và chế tạo máy mài phẳng: Công nghệ tiên tiến cho ngành cơ khí

• Tác giả: Trần Hải Dương
• Người hướng dẫn: ThS. Dương Thị Vân Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo máy mài phẳng
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 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. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Tổng quan về phương pháp mài
• 2.1.1. Khái quát về phương pháp mài phẳng
• 2.1.2. Quá trình cắt gọt khi mài
• 2.1.3. Phân loại đá mài
• 2.1.3.1. Phân loại theo vật liệu làm đá mài
• 2.1.3.2. Phân loại theo hình dạng
• 2.1.3.3. Phân loại theo kích thước hạt mài
• 2.1.3.4. Phân loại theo mục đích sử dụng
• 2.1.4. Cấu tạo của máy mài phẳng
• 2.1.4.1. Hệ thống làm nguội (Cooling System)
• 2.1.4.2. Hệ thống điều khiển (Control System)
• 2.1.5. Nguyên lý hoạt động của máy mài phẳng
• 2.1.6. Yêu cầu vật liệu trước và sau khi gia công mài phẳng
• 2.1.7. Yêu cầu sơ bộ trước khi chế tạo máy mài phẳng
• 2.1.7.1. Rung động của máy
• 2.1.7.2. Giải nhiệt động cơ dẫn động trục đá mài
• 2.1.7.3. Yêu cầu độ chính xác di chuyển của cụm ba trục
• 2.1.8. Các loại máy mài phẳng có trên thị trường hiện nay
• 2.1.8.1. Máy mài phẳng 1,2,3 trục
• 2.1.8.2. Máy mài phẳng bán tự động
• 2.1.8.3. Máy mài phẳng tự động
• 2.1.8.4. Máy mài phẳng CNC
• 2.1.9. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.1.9.1. Các nghiên cứu trong nước
• 2.1.9.2. Các nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Đặc điểm lý thuyết cơ bản của quá trình mài
• 3.2. Cơ sở tính toán công suất mài
• 3.3. Cơ sở tính toán lực cắt khi mài
• 3.4. Cơ sở nguyên lý các loại cơ cấu truyền động, dẫn hướng trong cụm 3 trục của máy mài phẳng
• 3.4.1. Vít me đai ốc thường
• 3.4.2. Vít me đai ốc bi
• 3.4.3. Bộ truyền thanh răng bánh răng
• 3.4.4. Ray trượt dẫn hướng
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
• 4.1. Giới thiệu về nguồn gốc chọn đề tài
• 4.1.1. Giới thiệu về doanh nghiệp
• 4.1.2. Giới thiệu về nguyên lý điều khiển hoạt động
• 4.1.3. Yêu cầu của đề tài
• 4.3. Lựa chọn phương án thiết kế
• 4.3.1. Phương án thiết kế liên quan đến khung và kết cấu máy mài phẳng
• 4.4. Lựa chọn phương án và kết cấu máy
• 4.4.1. Phương án lựa chọn các cơ cấu truyền động cho cụm 3 trục của máy mài phẳng
• 4.4.2. Phương án lựa chọn cơ cấu dẫn hướng cho cơ cấu truyền động 3 trục
• 4.5. Phương án lựa chọn động cơ điện dẫn động cho các cơ cấu truyền động 3 trục
• 4.6. Tiến thành thiết kế khung máy theo phương án đã chọn
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
• 5.1. Lựa chọn các thành phần chi tiết máy
• 5.2. Lựa chọn động cơ điện dẫn động cho các trục X, Y, Z
• 5.3. Tính toán thiết kế bộ truyền thanh răng bánh răng trục X
• 5.4. Tính toán thiết kế trục Z
• 5.5. Tính toán thiết kế trục Y
• 5.6. Chọn gối đỡ cho trục vít me
• 5.7. Chọn thanh trượt
• 5.8. Chọn khớp nối
• 5.9. Tính toán chọn động cơ điện truyền động cho trục chính
• 5.10. Tính toán thiết kế trục đá mài
• 5.11. Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng
• 6. CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM
• 6.1. Chế tạo các bộ phận của máy
• 6.1.1. Chế tạo khung máy
• 6.1.2. Lắp đặt định vị cho các trục
• 6.1.3. Lắp đặt cụm trục Y
• 6.1.4. Lắp đặt cụm trục X
• 6.1.5. Lắp đặt cụm trục Z
• 6.1.6. Lắp đặt cụm đá mài
• 6.1.7. Lắp đặt thêm bộ phận trợ lực nâng cụm đá mài
• 6.1.8. Sơn khung máy và chi tiết của các cụm trục
• 6.1.9. Đi dây và lắp đặt tủ điện
• 6.1.10. Lắp ráp và hoàn thiện máy mài phẳng
• 6.2. Các bước vận hành máy mài phẳng
• 6.3. Hướng dẫn chọn đá mài phù hợp
• 6.3.1. Cấu tạo và ký hiệu của các loại đá mài
• 6.4. Phần bài tập
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• GIẤY XÁC NHẬN CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ

I. Thiết kế máy mài phẳng

Thiết kế máy mài phẳng là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong quá trình chế tạo máy. Nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc thiết kế một máy mài phẳng ba trục X, Y, Z với khả năng điều khiển tự động. Máy được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, độ bền và hiệu suất cao. Các phần mềm hỗ trợ thiết kế như Autocad, Inventor và SolidWorks được sử dụng để tạo ra mô hình 3D chi tiết. Máy mài phẳng công nghệ hiện đại này được kỳ vọng sẽ mang lại hiệu quả cao trong gia công kim loại, đặc biệt là các chi tiết có bề mặt phẳng.

1.1. Nguyên lý thiết kế

Nguyên lý thiết kế máy mài phẳng dựa trên việc tối ưu hóa cơ cấu truyền động ba trục. Công nghệ CNC trong máy mài được áp dụng để đảm bảo độ chính xác cao. Các yếu tố như độ cứng vững của khung máy, khả năng chịu tải và độ ổn định trong quá trình vận hành được tính toán kỹ lưỡng. Nhóm nghiên cứu cũng xem xét các yêu cầu về vật liệu và kết cấu để đảm bảo máy hoạt động ổn định trong thời gian dài.

1.2. Mô phỏng và tối ưu hóa

Quá trình mô phỏng được thực hiện trên các phần mềm 3D để kiểm tra tính khả thi của thiết kế. Máy mài phẳng tự động được mô phỏng với các chế độ vận hành khác nhau để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả. Các thông số như tốc độ quay của đá mài, lực cắt và độ rung động được phân tích để tối ưu hóa thiết kế. Kết quả mô phỏng cho thấy máy có khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và vận hành ổn định.

II. Chế tạo máy mài phẳng

Quá trình chế tạo máy mài phẳng được thực hiện dựa trên thiết kế đã được tối ưu hóa. Các bộ phận chính của máy như khung máy, hệ thống truyền động và cụm đá mài được gia công và lắp ráp theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Kỹ thuật chế tạo máy mài được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và độ bền của các chi tiết. Quá trình lắp ráp được thực hiện cẩn thận để đảm bảo máy hoạt động ổn định và đạt hiệu suất cao.

2.1. Gia công và lắp ráp

Các chi tiết của máy được gia công bằng công nghệ CNC để đảm bảo độ chính xác cao. Máy mài phẳng chính xác yêu cầu các bộ phận như trục vít me, thanh trượt và bánh răng được gia công với dung sai nhỏ. Quá trình lắp ráp được thực hiện theo từng bước, từ khung máy đến hệ thống truyền động và cụm đá mài. Các bộ phận được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi lắp ráp để đảm bảo tính đồng bộ và ổn định.

2.2. Kiểm tra và hiệu chỉnh

Sau khi lắp ráp, máy được kiểm tra và hiệu chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định. Máy mài phẳng hiệu suất cao được thử nghiệm với các chế độ vận hành khác nhau để kiểm tra độ chính xác và hiệu suất. Các thông số như tốc độ quay, lực cắt và độ rung động được đo lường và điều chỉnh để đạt hiệu quả tối ưu. Kết quả thử nghiệm cho thấy máy đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và có khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Máy mài phẳng công nghiệp được thiết kế và chế tạo trong đề tài này có giá trị thực tiễn cao. Máy có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như gia công kim loại, sản xuất linh kiện máy móc và các ngành công nghiệp khác. Giải pháp công nghệ máy mài này giúp tăng năng suất, giảm thời gian gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm. Đồng thời, máy cũng góp phần giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất và đảm bảo an toàn cho người lao động.

3.1. Ứng dụng trong gia công kim loại

Máy mài phẳng được sử dụng rộng rãi trong gia công kim loại để tạo ra các bề mặt phẳng và mịn. Máy mài phẳng tự động giúp giảm thời gian gia công và đảm bảo độ chính xác cao. Các chi tiết kim loại sau khi mài có độ bóng và độ phẳng đạt tiêu chuẩn, đáp ứng được yêu cầu của các ngành công nghiệp hiện đại.

3.2. Giá trị kinh tế và xã hội

Việc ứng dụng máy mài phẳng công nghệ hiện đại mang lại giá trị kinh tế lớn cho doanh nghiệp. Máy giúp giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Đồng thời, máy cũng góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo an toàn cho người lao động. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa ngành công nghiệp chế tạo máy.