TÍNH TOÁN THIẾT kế máy KHẮC gỗ CNC 3 TRỤC 2 đầu KHẮC

Sau khi học xong tất cả các môn lý thuyết và một số môn thực hành, kết hợp với những kiến thức đã học ở xưởng, Nhóm đề tài máy khắc gỗ đã được Thầy Ngô Tấn Thống giao và hướng dẫn Đồ án

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

-

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH : CƠ KHÍ CHẾ TẠO

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY KHẮC

GỖ CNC 3 TRỤC 2 ĐẦU KHẮC

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2022

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

-

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH : CƠ KHÍ CHẾ TẠO

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY KHẮC

GỖ CNC 3 TRỤC 2 ĐẦU KHẮC

Giáo viên hướng dẫn : ThS Ngô Tấn Thống

Sinh viên thực hiện : Lê Ngọc Tứ

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2022

Trang 3

1 Thông tin người thực hiện:

Họ và tên sinh viên: LÊ NGỌC TỨ

Ngành: Cơ khí chế tạo máy

Email: ntthong@ute.udn.vn

2 Tên đồ án: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY KHẮC GỖ CNC 3 TRỤC 2 ĐẦU

KHẮC

3 Nhiệm vụ đồ án:

- Thiết kế và mô phỏng máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khấc

- Hoạt động ứng dụng của máy khắc gỗ

- Ứng dụng phần mềm PTC creo, Mastercam để thiết kế và Autocad

4 Kế hoạch thực hiện

-Chọn chủ đề

- Giới Thiệu Chung

- Tính Toán Thiết kế máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khấc

- Tính toán thiết kế các cơ cấu thiết bị

- Tính toán thiết kế, lựa chọn động cơ

- Tính toán hệ thống dẫn động các trục X,Y,Z (hệ thống vít me và thánh trượt)

5 Thiết lập các bản vẽ cần thiết:

Tối thiểu 05 bản A0

6 Thời gian thực hiện:

Ngày giao nhiệm vụ: 25/2/2022 Ngày hoàn thành:

Nội dung nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ Môn

Trang 5

(về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ)

2 Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán

3 Địa điểm thực tập tốt nghiệp :

Trang 6

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Toàn bộ đề tài

Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 25 tháng 02 năm 2022

Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng 06 năm 2022

Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh

viên

Lê Ngọc Tứ

Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T.N Th.S Ngô Tấn Thống

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 HIỆU TRƯỞNG

Trang 7

2 Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ )

3 Cho điểm của cán bộ hướng dẫn

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày……tháng…….năm2022 Cán bộ hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang 8

1 Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích

số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất

lượng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài

2 Cho điểm của cán bộ chấm phản biện

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày……tháng…….năm 2022

Người chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang 9

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, gặp nhiều khó khăn về cả tài liệu, tính toán và thiết kế nhờ có sự giúp đỡ quan tâm và hướng dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn, sự động viên, giúp đỡ từ bạn bè và người thân, em mới có thể hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này đúng thời hạn

Vì vậy lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành của em đến thầy của hướng dẫn của mình là Thầy Ngô Tấn Thống, sau đó em cũng muốn cảm ơn chân thành tới tất cả các thầy cô đã dạy em từ trước đến nay trong đó có các thầy cô đại cương, thầy cô Bộ môn Khoa cơ khí đã trang bị cho em các kiến thức chuyên môn

và kĩ năng cần thiết để hoàn thành luận văn này và cả sau khi đi làm thực tế

Sau cùng em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đề tài luận văn này

Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Tứ

Trang 10

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan nội dung đƣợc trình bày trong đồ án tốt nghiệp là kết quả nghiên cứu của bản thân Nội dung đồ án của chúng em có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin đã đƣợc đăng tải trên các tạp chí, Webside theo danh mục tài liệu tham khảo của đồ án ở phần cuối

Trang 11

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 2

1.1 Giới thiệu chung về máy CNC 2

1.1.1: Khái niệm 2

1.1.2: Phân Loại 2

1.2 Một số mẫu máy cnc điển hình 3

1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu đề tài 5

1.4 Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa của khoa học và thực tiễn của đề tài 5

Ý nghĩa của khoa học và thực tiễn của đề tài 6

1.5 Ưu nhược điểm của máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khắc 6

1.6 Thông số đầu vào CNC 3 trục 2 đầu khắc 6

Kết luận 6

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY KHẮC GỖ CNC 3 TRỤC 2 ĐẦU KHẮC 7

2.1 Sơ đồ động học 7

2.2 Nguyên lý hoạt động 7

2.3 Thiết kế phần cơ khí máy khắc gỗ cnc 3 trục 8

2.3.1 Giới thiệu chung về máy khắc gỗ 8

2.3.2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động các trục 11

2.3.3 Tính toán lựa chọn động cơ trục chính 13

Kết luận 30

CHƯƠNG 2: CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 31

3.1 Nghiên cứu, lắp ráp hệ thống điều khiển 31

3.1.1 Các bộ phận điều khiển: 31

3.1.2 Nghiên cứu chọn phần mềm điều khiển 32

3.1.3 Nghiên cứu hệ thống điện 41

3.1.4 Kết luận về hệ thống điện, điều khiển 42

CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 43

Quy trình chế tạo gối đỡ trục vít me 43

2.1 4.1.1 Phân tích chức năng làm việc, tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết và xác định dạng sản xuất 43

4.1.2 Chọn phôi, xác định phương pháp chế tạo phôi và xây dựng bản vẽ lồng phôi 45

Trang 12

4.1.3 Thiết kế nguyên công, sơ đồ định vị, sơ đồ nguyên công, máy đồ gá dụng cụ

đo 48

4.1.4 Tính toán thiết kế đồ gá 66

4.2 Quy trình chế tạo con trƣợt 70

4.2.1 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết khối đỡ ray trƣợt 70

4.2.2 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 76

4.2.3 Thiết kế đồ gá 105

4.3 Quy trình công nghệ chế tạo trục vít me 109

4.3.1 Quy trình công nghệ gia công chi tiết cơ khí 109

4.3.2 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 113

4.3.3 Thiết kế đồ gá 128

KẾT LUẬN 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

Trang 13

DANH MỤC HÌNH ANH, BẢNG BIỂU

Hình 1-1: Máy khác gỗ CNC 1325QC 3

Bảng 1-1: Thông số máy CNC 1325QC 4

Hình 1-2: Máy khác gỗ CNC 1325-ST45 4

Bảng 1-2: Thông số máy khắc gỗ CNC 1325-ST 5

Hình 2-1: Sơ đồ động học 7

Hình 2-2: khung máy 8

Hình 2-3: Củ đục 9

Hình 2-4: Thanh trượt dẫn hướng 10

Hình 2-5: Trục vít me, đai ốc 10

Hình 2-6: Bàn máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khắc 11

Hình 2-7: Động cơ bước (step motor) 11

Hình 2-8: Spindle (Củ đục) 13

Bảng 2-1: Thông số kỹ thuật của Spindle ( Củ đục) 13

Hình 2-9: Trục vít me, đai ố 15

Hình 2-10: Sơ đồ truyền động trục Y 16

Hình 2-11: Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σmax (Trục Y) 18

Hình 2-12: Biểu đồ momen trục Y 19

Hình 2-13: Kết cấu trục vít me trục Y 20

Hình 2-14: Kết cấu, kích thước gối đỡ trục vít me 20

Hình 2-15: Sơ đồ truyền động trục X 21

Hình 2-16: Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σmax (Trục X) 23

Hình 2-17: Biểu đồ momen trục X 24

Hình 2-18: Hình dáng kích thước trục vít me đai ốc theo trục X 25

Hình 2-19: Kết cấu và kích thước gối đỡ trục vít me theo trục X 25

Hình 2-20: Thông số kỹ thuật gối đỡ trục vít me 26

Hình 2-22: Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σmax (Trục Z) 28

Hình 2-23: Biểu đồ momen trục X 29

Hình 2-24:Kích thước trục vít me theo trục Z 30

Hình 3-1: Giao diện phần mềm MACH 3 điều khiển máy (1) 32

Hình 3-2: Giao diện phần mềm MACH 3 điều khiển máy (2) 33

Hình 3-3: Kết cấu mạch điều khiển 37

Hình 3-4: Biến tần 39

Hình 3-5: Spindle ( Củ đục) 39

Bảng 3-1: Thông số Spindle ( Củ đục) 40

Hình 3-6: Sơ đồ lắp mạch giữa biến tần, spindle và BOB mạch Mach 3 40

Trang 14

Hình 3-7: Bộ điều khiển máy CNC 3 trục V4.1 41

Hình 3-8: Sơ đồ mạch điện 41

Hình 3-9: Sơ đồ linh kiện điện, điện tử điều khiển máy 42

Hình 4-1: Bản vẽ chi tiết gối đỡ trục vít me 43

Hình 4-2: Bản vẽ lồng phôi 48

Hình 4-3: Nguyên công 1 (Gối đỡ trục vít me) 49

Hình 4-4: Nguyên công 2 ( Gối đỡ trục vít me) 49

Bảng 4-1: Chế độ cắt nguyên công 2 (Gối đỡ trục vít me) 51

Bảng 4-2: Bảng chế độ cắt nguyên công 3 (Gối đỡ trục vít me) 54

Bảng 4-3: Bảng chế độ cắt nguyên công 4 ( Gối đỡ trục vít me) 59

Bảng 4-4: Bảng chế độ cắt nguyên công 5 ( Gối đỡ trục vít me) 62

Bảng 4-5: Bảng chế độ cắt nguyên công 6 ( Gối đỡ trục vít me) 64

Hình 4-10: Đồ gá nguyên công 3 ( Gối đỡ trục vít me) 66

Hình 4-11: Sơ đồ lực gối đỡ trục vít me 67

Hình 4-12: Bản vẽ chi tiết con trƣợt 70

Hình 4-13: Bản vẽ lồng phôi 75

Hình 4.14 Nguyên công 1 ( Con trƣợt) 77

Hình 4-14: Nguyên công 2 ( Con trƣợt) 78

Bảng 4-6: Bảng chế độ cắt nguyên công 2 ( Con trƣợt) 82

Bảng 4-9:Bảng chế độ cắt nguyên công 5 ( Con trƣợt) 92

Trang 15

Bảng 4-13:Bảng chế độ cắt nguyên công 9 ( Con trƣợt) 105

Hình 4-23: Đồ gá ( Con trƣợt) 105

Hình 4-24: Sơ đồ phân tích lực ( Con trƣợt) 106

Hình 4-25: Bản vẽ chi tiết vít me 112

Hình 4-26: Bản vẽ lồng phôi chi tiết vít me 113

Hình 4-27: Nguyên công 1 ( Trục vít me) 114

Bảng 4-14: Bảng chế độ cắt nguyên công 2 ( Trục vít me) 117

Bảng 4.3 Các hệ số của vận tốc cắt 120

Bảng 4-15:Bảng chế độ cắt nguyên công 3 ( Trục vít me) 121

Bảng 4.3 Các hệ số của vận tốc cắt 123

Hnh 4-31: Nguyên công 5 ( Trục vít me) 124

Bảng 4.5 Hệ số tốc độ cắt 125

Hình 4-36: Sơ đồ phân tích lực ( Trục vít me) 129

Trang 16

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SỐ THỨ TỰ VIẾT TẮT DIẾN GIẢI

1 CNC Computer Numerical Control

2 CAM Computer Aided Manufacturing

3 MCU Machine Control Unit

4 CPU Central Processing Unit

6 PMI Purchasing Managers’ Index

7 SI Hệ đo lường quốc tế (Système International

d'unités)

8 USB Universal Serial Bus

9 MCU Micro Controller Unit

10 IC Integrated Circuit

12 LAN Local Area Network

Trang 17

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay ở nước ta đang trên đà phát triển tiến tới công nghiệp hóa- hiện đại hóa Để thực hiện tốt mục tiêu đó, nước ta đã tập trung một số ngành công nghiệp, trong đó có ngành công nghiệp chế tạo máy Đây là một trong những ngành có vai trò quan trọng trong việc phát triển của đất nước vì vậy việc thiết kế Đồ án tốt nghiệp là một nhiệm vụ quan trong của học sinh, sinh viên trong các trường kỹ thuật Nó giúp hệ thống lại kiến thức bài giảng, không chỉ môn học công nghệ chế tạo máy mà người làm đồ án phải nắm vững các môn học khác, từ các bài tập thực hành, hình thành cho họ một khả năng làm việc độc lập, làm quen với thực tế trước khi ra trường

Đồ án tốt nghiệp là một bài tập tổng hợp, vì vậy học sinh , sinh viên sẽ có điều kiện hoàn thiện khả năng sử dụng tài liệu phối hợp với các kiến thức được trang bị trong các môn học liên quan, để thiết lập các phương án tốt nhất ứng với các điều kiện sản xuất cụ thể

Sau khi học xong tất cả các môn lý thuyết và một số môn thực hành, kết hợp với những kiến thức đã học ở xưởng, Nhóm đề tài máy khắc gỗ đã được Thầy Ngô

Tấn Thống giao và hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp : “ nghiên cứu thiết kế máy khắc gỗ

CNC 3 trục 2 đầu khắc”.Đây là một chi tiết ứng dụng nhiều trong thực tế Việc làm

đồ án tốt nghiệp giúp nhóm đề tài tổng hợp, củng cố toàn bộ những kiến thức đã học trong chương trình đào tạo của nhà trường Để trang bị cho em đề tài một nền tảng kiến thức chuyên ngành công nghệ chế tạo máy, tạo điều kiện cho em đề tài khi ra trường có một kiến thức nhất định để có thể đáp ứng được yêu cầu sản xuất của thực tế Trong suốt quá trình thiết kế, đề tài đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy là người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em đề tài máy khắc gỗ làm đồ án tốt nghiệp, cùng với những ý kiến đóng góp của bạn bè, sự cố gắng bản thân đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài: “ nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khắc ” Song do khả năng và kiến thức còn hạn chế, khối lượng công việc lớn, đòi hỏi sự tổng hợp của tất cả các kiến thức trong suốt quá trình học Nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót Vậy tài máy khắc gỗ rất mong sự tham gia đóng góp ý kiến của thầy và bạn bè để bài làm được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm !

Trang 18

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC

1.1 Giới thiệu chung về máy CNC

1.1.1: Khái niệm

CNC viết tắt từ tiếng anh “ Computer Numerical Control” là một dạng máy

NCđiều kiển tự động có sự trợ giúp của máy tính mà trong đó các bộ phận tự động được lập trình để hoạt động theo các sự kiện nối tiếp nhau với tốc độ xác định trước

để có thể tạo ra được mẫu vật với hình dạnh và kích thước yêu cầu, bằng cách dử dụng các chương trình viết bằng các kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-

D, thường được gọi là mã G

Sự xuất hiện này là cuộc cách mạng trong sản xuất công nghiệp, nhất là ngành kim loại sự chuyển động kết hợp của 3 chiều x-y-z giúp thực hiện việc gia công trở nên dễ dàng, nhanh chóng và chuẩn xác, làm giảm thiểu rất nhiều công sức của con người

Việc áp dụng CNC đã trở nên rộng rãi sau một thời gian ngắn, chủ yếu là các ngành kim khí điện máy, ngành may mặc ngành quảng cáo, ngành điện tử,… Các chất liệu sử dụng CNC để gia công là sắt, inox, đồng, nhôm, mica, gỗ, …

 Một máy CNC thường bao gồm các phần sau:

 Khung máy và kết cấu cơ khí , cơ cấu chuyển động

 Các động cơ dẫn truyển chuyển động , di chuyển các trục và động cơ khoan

 Mạch điều khiển

 Phần mềm điều khiển máy CNC

 Đề tài này sẽ nghiên cứu các vẫn đề về máy CNC, trong đó tập trung vào thiết kế chế tạo máy cắt CNC 3 trục và thử nghiệm trong điêu khắc gỗ 3D

1.1.2: Phân Loại

CNC có thể chia theo phần loại và theo hệ thống điều khiển:

Theo loại máy cũng tương tự như các máy công cụ truyền thống ,chia ra các loại như máy khoan CNC, máy phay CNC, máy tiện CNC,

- Phân chia theo hệ thống có thể phân ra các loại:

 Các máy điều khiển điểm tới điểm.VD: máy khoan,khoét, máy hàn điểm, máy đột,

 Các máy điều khiển đoạn thắng : đó là các máy có khả năng gia công trong quá trình thực hiện dịch chuyển theo các trục - Ưu điểm cơ bản của máy CNC

 So với các máy điều khiên công cụ bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc và nội dung,chương trình được đưa vào máy Người điều khiển chỉ chủ yếu theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy

Trang 19

 Độ chính xác làm việc cao, thông thường các máy CNC có độ chínhxác máy

là 0.001mm do đó có thể đạt được độ chính xác cao hơn

 Tốc độ cắt cao nhờ có cấu trúc cơ khí bền chắc của máy những vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể sử dụng tốt hơn

 Thời gian gia công ngắn hơn

 Máy CNC có tính linh hoạt cao trong việc lập trình, tiết kiệm thời gian quan chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao trong việc gia công hàng loại các sản phẩm nhỏ

 Ít phải dừng máy vì kỹ thuật do đó chi phí dừng máy nhỏ

1.2 Một số mẫu máy cnc điển hình

- Tại thị trường Việt nam đã xuất hiện nhiều loại máy CNC chủ yếu là sản xuất tại Trung Quốc, một số do các nước Đông Âu sản xuất, tuy nhiên số lượng ít, những máy này thường được dùng ở các nhà máy đóng tàu, các cơ sở sản xuất công

cụ, chế tạo cơ khí Và hiện nay, đã xuất hiện các máy CNC dùng chế tác sản phẩm phi kim Dưới đây dẫn chứng một số máy đang bán và dùng tại Việt Nam

- Trên hình là hình ảnh của máy CNC 3 trục 1325 QC gia công chất liệu kim loại và phi kim loại Máy do Trung Quốc sản xuất được nhập khẩu và bán bởi công

ty Eramachinery, Việt Nam

Hình 0-1: Máy khác gỗ CNC 1325QC

 Kết cấu và các thông số của máykhắc gỗ CNC 1325QC:

 Kết cấu bàn máy: Khung thép, mặt bàn nhôm đúc, khay nước, vòi nước phun trực tiếp để gia công sắt, tủ điều khiển liền khung tiết kiệm diện tích, thông số máy

và các tính năng khác được liệt kê ở bảng sau

Trang 20

Bảng 0-1: Thông số máy CNC 1325QC

Tiếp theo là máy CNC 1325-ST 45 Máy do Trung Quốc chế tạo, vật liệu gia công có thể là kim loại và phi kim Thông số và tính năng của máy cho ở bảng sau :

Hình 0-2: Máy khác gỗ CNC 1325-ST45

Trang 21

Bảng 0-2: Thông số máy khắc gỗ CNC 1325-ST

1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu đề tài

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, máy gia công cơ khí CNC ngày càng phát triển với ưu điểm là độ chính xác cao, tốc độ nhanh và hoạt động ổn định Các máy CNC đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia công chếtạo các thiết bị cơ khí, điêu khắc đá, gỗ, kim loại, … Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam, các máy CNC được sử dụng phổ biến là những máy có kích thước lớn, và được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành rất cao Việc ứng dụng máy CNC vào gia công thủ công mỹ nghệ (điêu khắc) chủ yếu thực hiện ở công đoạn gia công

tinh Kích thước của sản phẩm bị hạn chế bởi kích thước của máy CNC

1.4 Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa của khoa học và thực tiễn của đề tài

 Tính cấp thiết của đề tài

Việc nghiên cứu chế tạo máy CNC dùng để điêu khắc trên các sản phẩm gỗ, mica, nhôm, đồng, … đã được chế tạo thành sản phẩm sẽ góp phần cải tiến và nâng cao chất lượng của các sản phẩm, làm tăng giá trị của sản phẩm, giảm giá thành gia công khắc chữ lên sản phẩm

Trang 22

Ý nghĩa của khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu thành công sẽ cho ra đời sản phẩm máy CNC di động made

in Việt Nam có chất lượng và độ bền tương đương với máy nhập từ nước ngoài, nhưng có giá thành rẻ hơn nhiều (bằng 1/2 so với giá máy nhập khẩu), từ đó góp phần giảm chi phí tiêu hao và tăng sức cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất trong nước

1.5 Ưu nhược điểm của máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khắc

 Gia công được nhiều dạng sản phẩm gỗ ở các vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng với kích thước không hạn chế

 Độ chính xác cao, chất lượng sản phẩm cao

 Tốc độ cắt cao nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy

 Năng suất cao nhờ tốc độ và độ chính xác của máy cao

 Không phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người vận hành máy

- Nhược điểm:

 Giá thành của máy cao hơn máy công cụ truyền thống khác

 yêu cầu phải gọn, nhẹ để dễ di chuyển nên máy đòi hỏi phải có độ rung thấp, độ ổn định cao và chỉ gia công với lực cắt nằm trong giới hạn

Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy cnc là thực hiện gia công các chi tiết , cụm chi tiết của các máy hoặc cắt khoan đục theo bản vẽ được thiết kế trước và chuyển sang dữ liệu số nhập vào máy tính

1.6 Thông số đầu vào CNC 3 trục 2 đầu khắc

Trang 23

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY KHẮC GỖ CNC 3 TRỤC 2 ĐẦU

KHẮC 2.1 Sơ đồ động học

Hình 0-1: Sơ đồ động học

2.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy CNC khi thực hiện gia công chi tiết là cụm các trục dẫn động của máy sẽ cắt khoan biên dạng chi tiết theo bản vẽ được thiết kế trước trên phần mềm CAD/CAM sau đó chuyển sang dữ liệu số dạng NC code từ đó nhập vào máy tính hỗ trợ gia công Nhóm sử dụng phần mềm Jdpaint để

vẽ tạo biên dạng 2d, 3d từ đó có thể điều chỉnh gốc dao, xuất chương trình từ chương trình đó đưa vào phần mềm mach3 để CPU đưa tín hiệu tới các động cơ tạo

ra chuyển động đồng thời của các trục vít me X, Y, Z

Trang 24

2.3 Thiết kế phần cơ khí máy khắc gỗ cnc 3 trục

2.3.1 Giới thiệu chung về máy khắc gỗ

2.3.1.1 Kết cấu khung máy

Khung máy và đế máy thường được chế tạo bằng các chi tiết với vật liệu là thép vì thép có độ bền nén cao đựợc kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc

- Yêu cầu khung máy bao gồm:

 có độ cứng vững cao

 Phải có các thiết bị chống rung động ( bắt vít chân máy với mặt đất)

 Phải có độ ổn định nhiệt ( spindle tỏa nhiệt bằng nước, thêm hệ thống thoát phoi)

 Phải đảm bảo độ chính xác gia công

 Đế máy để đỡ toàn bộ máy, tạo sự ổn định và cân bằng cho máy

Hình 0-2: khung máy

Trang 25

2.3.1.2 Cụm trục chính

- Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phôi trong quá trình gia công

- Nguồn động lực điều khiển trục chính là các động cơ, các động cơ thừờng

sử dụng là động cơ Servo theo chế độ vòng lặp kín, bằng công nghệ số để tạo ra tốc độ điều khiển chính xác và hiệu quả cao dưới chế độ tải nặng

Hình 0-3: Củ đục

Trang 26

2.3.1.3 Các trục truyền chuyển động

- Thanh trượt dẫn hướng: Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển động theo trục Z của trục chính

- Yêu cầu của hệ thống thanh trựơt trượt phải thẳng, có khả năng tải cao,

độ cứng vững tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt dưới đây là hình giới thiệu dạng thanh trượt dẫn hướng

Hình 0-4: Thanh trượt dẫn hướng

- Trục vít me, đai ốc: Trong máy công cụ điều khiển số, người ta thường sử dụng hai dạng vít me cơ bản đó là: vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi

Trang 27

Hình 0-7: Động cơ bước (step motor)

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các loại động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng

bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của Rotor và có khả năng cố định Rotor vào những vị trí cần thiết

Sơ bộ về động cơ servo

Trang 28

độ chính xác cao và sản sinh ra mô men lớn trong suốt dải hoạt động là dựa vào thiết kế của động cơ điện một chiều không chổi than

So sánh ưu điểm, nhược điểm của động cơ bước và động cơ servo:

C.

Động cơ bước:

- Ưu điểm:

 Giá thành thấp

 Có thể điều khiển chính xác góc quay

 Có thể dùng cho điều khiển mạch hở vẫn đạt được độ chính xác

 Duy trì mômen rất tốt (không cần phanh)

 Không xảy ra hiện tượng đánh lửa (do không có chổi than)

 Chi phí bảo dưỡng thấp (do không có chổi than)

- Nhược điểm:

 Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn dây động cơ không thể tăng hoặc giảm trong lúc hoạt động Do đó, nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước gây sai lệch trong điều khiển

 Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số khi bị trượt bước

 Đông cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo

 Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao

Động cơ servo:

- Ưu điểm:

 Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ điều khiển sẽ tăng dòng tới cuộn dây động

cơ giúp tiếp tục uay (tránh hiện tượng trượt bước như trong động cơ bước)

 Làm việc êm hơn, độ ồn giảm hơn so với động cơ bước

 Có thể hoạt động ở tốc độ cao

- Nhược điểm:

 Động cơ servo hoạt động không trùng khớp với lệnh điều khiển bằng động

cơ bước, do đó không làm việc ở chế độ mạch điểu khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi (hồi tiếp)

Trang 29

2.3.3 Tính toán lựa chọn động cơ trục chính

Máy khắc gỗ CNC 3 trục 2 đầu khắc phải đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật như làm việc được ở nhiều chế độ tải trọng và tốc độ khác nhau, điều khiển dễ dàng, làm việc êm dịu, do đótrong thực tế máy khắc gỗ CNC thường sử dụng động cơ trục trính để nối với dao cắt thông qua spindle và thực hiện quá trình gia công

+Thông số của spindle( củ đục )

Hình 0-8: Spindle (Củ đục)

Thông số kỹ thuật 800W (Ø65x195 – ER11)

Thông số kỹ thuật 800W (Ø65x195 – ER11)

Bảng 0-1: Thông số kỹ thuật của Spindle ( Củ đục)

Số vòng quay của trục chính của động cơ là: Nmax=24000 v/p

Trang 30

N là số vòng quay của dao ( vòng/phút)

Trong đó : Cv= 41 ; m= 0,4 ; x = 0,25; y = 0,25 ; u= 0,1 ; q = 0,1 ; p =1 : hệ số và các số mũ

T : chu kỳ bền của dao

=1,2.1.1,2=1,45

Thay số vào ta được

Moomen xoắn :

Công suất cắt :

Công suất cắt (Nc) thường chiếm 70  80% công suất động cơ điện nên ta tính được công suất động cơ điện theo công thức sau:



Vậy chọn động cơ trục chính có công suất 0,4 kw = 400 w

Trang 31

2.3.3.1 Tính toán lựa chọn động cơ trục chính

A Đặc điểm của bộ truyền

Truyền động vít me- đai ốc bi có các viên bi nằm trong các rãnh xoắn cua vít

và đai ốc Vận tốc di chuyển của các viên bi này khác với vận tốc của vít và đai ốc

vì vậy để đảm bảo sự tuần hoàn liên tục của các viên bi, hai đầu của đoạn ren làm việc đƣợc với rãnh hồi bi (Hình 2.4a) hoặc các ống dẫn bi (Hình 2.4b)

Trang 32

Hình 0-10: Sơ đồ truyền động trục Y

Ta có kích thước thanh nối cụm trục Y là 400 mm x 1540 x15 mm Vì vậy ta

có thể tính toán được khối lượng của bàn máy bằng công thức: m= D.V

Trong đó:

m: khối lượng của bàn máy

D: khối lượng riêng của thép (7800kg/m3)

Tính toán bộ truyền vít me- đai ốc bi theo độ bền nén (kéo)

∙ Xác định sơ bộ đường kính trong d1 của vít me

Theo điều kiện bền ta có : d1=  Ka

4.1,3.F

Trang 34

∙ Tính kiểm nghiệm về độ bền

Tải trọng riêng dọc trục:

Với λ = 0,8 – hệ số phân bố tải trọng không đều cho các viên bi

Trang 35

- Tính moomen trục Y

Hình 0-12: Biểu đồ momen trục Y

Trang 36

- Hình dáng và kích thước trục vít me đai ốc bi theo trục Y

Hình 0-13: Kết cấu trục vít me trục Y

- Kết cấu và kích thước của gối đỡ trục vít me đai ốc bi

Hình 0-14: Kết cấu, kích thước gối đỡ trục vít me

Trang 37

Trong đó : m : khối lượng của bàn máy

D: khối lượng riêng của thép ( 7800kg/m3)

Tính toán bộ truyền vít me- đai ốc bi theo độ bền nén (kéo)

∙ Xác định sơ bộ đường kính trong d1 của vít me

Theo điều kiện bền ta có : d1=  Ka

4.1,3.F

Trong đó : Fa là lực dọc trục d1 là đường kính trong của vít me (mm)

[K]= ch

[ ] 3

.Với chlà giới hạn chảy của vật liệu làm vít Trục vít me ở đây

Trang 39

Với λ = 0,8 – hệ số phân bố tải trọng không đều cho các viên bi

Trang 40

- Biểu đồ momen trục X

Hình 0-17: Biểu đồ momen trục X

Tiêu đề	Tính Toán Thiết kế Máy Khắc Gỗ CNC 3 Trục 2 Đầu Khắc
Tác giả	Lê Ngọc Tứ
Người hướng dẫn	ThS. Ngô Tấn Thống
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng
Chuyên ngành	Cơ khí chế tạo máy
Thể loại	Đề cương đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	150
Dung lượng	4,98 MB