Đề tài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha sơn tự động

TỔNG QUAN VỀ MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG

Khái quát chung về máy pha sơn tự động

Hiện nay, trong bối cảnh đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, việc đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa là rất cần thiết để giảm chi phí, nâng cao năng suất lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm Ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất là một trong những giải pháp hiệu quả để đạt được mục tiêu này, nhờ vào những tính năng tiện ích mà hệ thống PLC mang lại.

Ngành xây dựng đang phát triển mạnh mẽ, và việc áp dụng công nghệ PLC vào lĩnh vực này mang lại hiệu quả cao Đặc biệt, công nghệ pha chế sơn là một ứng dụng quan trọng, giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất trong quá trình thi công.

Sơn là nguyên vật liệu quan trọng trong xây dựng, không chỉ bảo vệ bề mặt mà còn mang tính thẩm mỹ cao, vì vậy màu sắc của sơn rất quan trọng Hiện nay, việc pha sơn chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công, dẫn đến độ chính xác thấp, sản phẩm không đạt yêu cầu, tỷ lệ phế phẩm cao và lãng phí thời gian cũng như chi phí Để khắc phục những vấn đề này và tạo ra sản phẩm theo yêu cầu, chỉ cần một vài thao tác đơn giản và một cú “click” để sử dụng bộ điều khiển PLC, từ đó hình thành dây chuyền sản xuất tự động: “Hệ thống pha sơn tự động”.

Công nghệ pha màu và các thành phần

Công nghệ pha màu tự động đang phát triển mạnh mẽ không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới, với sự nổi bật của công nghệ pha sơn PaintPro.

Công nghệ pha màu của PaintPro được xây dựng trên bốn nền tảng cơ bản, cung cấp đa dạng lựa chọn màu sắc với độ bền và chính xác cao.

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 2 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức

Sơn gốc được sản xuất theo công thức hiện đại và tiêu chuẩn quốc tế, với quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính ổn định về cường độ màu Thùng sơn được đóng đầy hơn, đảm bảo rằng thể tích sau khi pha màu gần sát với thể tích đóng gói của bao bì.

Hơn 5,000 công thức màu được phát triển từ 14 chất tạo màu theo tiêu chuẩn quốc tế & sơn gốc của PaintPro

Chỉ sử dụng các chất tạo màu chuyên dùng cho ngoại thất, bền với tia cực tím nhằm đảm bảo tính bền màu cao

Công thức màu được kiểm tra tại phòng thí nghiệm với máy phân tích quang phổ X-Rite với dung sai nhỏ nhất

Hình 1.2: Công thức màu Đề tài nghiên cứu khoa học

Giới thiệu về một số loại máy pha sơn tự động hiện nay

1.3.1 Máy pha sơn do tập đoàn Id ex, Hoa K ỳ chế tạo Đặc tính của máy: 888 màu sắc : Với bộ sưu tập 888 màu sơn đã được lựa chọn bởi các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vự thiết kế, với nhiều phong cách

Màu sắc đẹp, bền màu: Hệ thống máy pha màu gốc colortrange của tập đoàn Dugussa ( Hoa Kỳ ) tạo màu sắc sơn luôn tươi tắn

Hệ thống Trung tâm Sơn pha màu tự động trên toàn quốc đáp ứng việc phân phối sơn nhanh đến người tiêu dùng

Hình 1.3: Máy pha sơn do tập đoàn Idex, Hoa Kỳ chế tạo 1.3.2 Máy pha sơn tự động S olite paint c ủa Đức

Máy pha màu COROB - D200 (Ý) kết hợp với hệ màu EVONIK (Đức) mang đến sự tiện lợi và dễ sử dụng, giúp người dùng pha màu theo ý muốn một cách chính xác và ổn định Đây là công nghệ tiên tiến nhất, đảm bảo hiệu suất cao trong quá trình vận hành.

Hình 1.4: Máy pha sơn tự động Solite paint của Đức Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 1.5: Hệ thống máy pha màu PaintPro 1.3.4 Máy pha màu Kyoto Vi ệ t- Nh ật

Mỗi hãng sơn đều có phần mềm pha màu riêng được cài đặt tại các trung tâm pha màu, cho phép khách hàng lựa chọn màu sơn theo hệ màu đã được thiết lập Nhân viên tại đại lý sẽ nhập mã màu mà khách hàng chọn vào phần mềm, từ đó phần mềm sẽ tự động xác định sơn gốc và lượng tinh màu cần thiết Sau khi sơn gốc được đưa vào máy pha màu, chỉ cần thực hiện thao tác "pha màu" để tinh màu tự động được phun vào sơn gốc.

Hình 1.6: Máy pha màu Kyoto Việt- Nhật

Cơ sở lý thuyết về máy pha sơn tự động

1.4 1 Sơ đồ nguy ên lý

Sử dụng giao diện để người dùng dễ dàng nắm bắt về khối lượng và tỷ lệ theo các thành phần màu đẻ màu ra theo ý muốn

Sử dụng bộ timer để quản lý thời gian trộn và xả sản phẩm thông qua vi điều khiển, giúp điều khiển việc mở và đóng các van cấp nguyên liệu, máy bơm, cũng như động cơ khuấy trộn một cách hiệu quả.

Lập trình điều khiển bằng vi điều khiển Vẽ giao diện về mô hình và bảng điều khiển để dễ dàng trong việc giám sát điều khiển

Kết nối giữa giao diện và chương trình vi điều khiển thông qua MOBUS Thi công mô hình và điều khiển mô hình hoàn toàn hoạt động

Hình 1.7: Sơ đồ khối của hệ thống 1.2.2 Nguyên lý làm vi ệc

Bật công tắc nguồn cho hệ thống hoạt động

Máy Tính Nhập Dữ Liệu

Cơ Sở Dữ Liệu Đề tài nghiên cứu khoa học

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 6 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức lượng, và cứ thế hệ thống theo dây truyên khép kín

Công nghệ pha sơn đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra màu sắc và nâng cao tính thẩm mỹ cũng như độ bền của sản phẩm Máy pha sơn tự động, như SDU, không chỉ tăng năng suất và chất lượng sơn mà còn đáp ứng yêu cầu của công thức màu Với thiết kế nhỏ gọn, nhẹ và dễ di chuyển, máy này thuận tiện cho việc vệ sinh và có giá thành hợp lý, đảm bảo tính bền và thẩm mỹ trong sản xuất loạt vừa và nhỏ.

THIẾT MÁY PHA SƠN TỰ ĐỘNG SDU

Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động

3.Puly 8 Cảm biến lưu lượng

4 Dây đai 9 Khóa tự động

5 Trục 10 Thùng chứa sơ đã pha( thành phẩm)

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của máy pha sơn tự động

Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí máy

2.2.1 Ch ọn kích thước máy

Chiều cao lớp nước: h = 130mm

2.2.2 Tín h toán thiết bị khuấy trộn

Nhu cầu năng lượng cho quá trình khuấy chậm:

G - Gradient vận tốc trung bình, s  1 Lấy G = 80 s  1

V - Thể tích bể chứa m 3 Đề tài nghiên cứu khoa học

Chọn bể tạo bông cánh khuấy Turbine 2 cánh phẳng hệ số = 3,15 với số vòng quay n = 116 v/p Đường kính cánh khuấy:

2.2.3 Tín h toán thiết kế bộ truyền đai răng

Khoảng cách trục min max a  a a Đề tài nghiên cứu khoa học

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 9 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức m in 1 2 m ax 1 2

Chọn puly đai răng GT2 và dây đai GT2

2.2.4 Tín h toán thiết kế trục Đường kính trục được xác định chỉ bằng momen xoắn theo công thức :

[ ]-Ứng suất xoắn cho phép, MPa, với vật liệu trục là thép CT5, thép 45, 40X,

Lấy giá trị số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn – trục ra

2.2.5 Phân tích ứng suất, biến dạng khung máy theo phương pháp phần tử hữu h ạn

- Các bước tiến hành phân tích

+ Tạo các liên kết (giàng buộc giữa các thanh và với nền trong đó chuyển vị của bề mặt tiếp xúc với nền bằng 0)

- Kết quả phân tích Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.2 Phân tích ứng suất

Nhận xét: σmax= 9.061 MPA σ % MPA do đó khung đủ điều kiện bền

Hình 2.3 Phân tích biến dạng

Nhận xét: max= 0.06535 mm  = 0.5 mm do đó khung đủ điều kiện cứng Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.4 Phân tích hệ số an toàn và tính ổn định của hệ thống

Nhận xét: k max = 152 do đó hệ thống khung đảm bảo an toàn, ổn định rất cao

2.2.6 Mô hình 3D c ủa máy pha sơn tự động SDU

Hình 2.5 Mô hình 3D kết cấu cơ khí của máy pha sơn tự động SDU Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.6 Khởi tạo phần mềm

Hình 2.7 Mở file Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.7 Vào module mô phỏng

Hình 2.8 Chọn chế độ mô phỏng Studio Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.9 Ch ọn Camera t ạo h ư ớng nh ìn

Hình 2.10 Chọn mặt chuẩn theo hướng nhìn Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.12 Chọn góc nhìn của Camera Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.13 Cài đặt thời gian xoay góc nhìn của Camera

Hình 2.14 Chọn chế độ zoom gần, zoom xa

Hình 2.15 Chọn thời gian tối đa mô phỏng Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.16 Chọn đối tượng mô phỏng

Hình 2.17 Cài đặt thời gian và số vòng quay hoặc khoảng cách tịnh tiến của đối tượng mô phỏng Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.18 Render video, chọn kích thước khung hình và chọn Camera quay

Hình 2.19 Chọn đường dẫn nơi lưu file video và bật chế độ “Preview: No render” Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.20 Chọn chế độ hiển thị của vật thể ở mức cao nhất

Hình 2.21 Chọn chế độ đầy đủ khung hình Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 2.22 Quá trình render bắt đầu Bảng 2: Các đặc tính của máy pha sơn SDU

TT Thông số đặc tính Giá trị Đơn vị đo

1 Kích thước khuôn khổ 400x500x1337,5 mm

2 Khối lượng ban đầu 20 kg

3 Khối lượng tối đa 40 kg

5 Số vòng quay 116 Vg/ph

6 Công suất pha sơn 180 Lít/giờ

Chọn mạch điều khiển giới thiệu về vi điều khiển ARM STM32

2.3.1 Khái quát v ề vi điều khiển ARM STM32

Các thế hệ vi điều khiển đang phát triển không ngừng để đáp ứng nhu cầu điều khiển và xử lý dữ liệu ngày càng lớn Vi điều khiển 8 bit rất phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng, trong khi vi điều khiển 16 bit cung cấp khả năng đáp ứng cao hơn Tuy nhiên, với yêu cầu xử lý dữ liệu lớn như hình ảnh trong các thiết bị điều khiển sinh học và sản phẩm giải trí như máy ảnh kỹ thuật số và máy định vị, vi điều khiển 8 bit và 16 bit không đủ khả năng do hạn chế về bộ nhớ và tốc độ xử lý Do đó, vi điều khiển 32 bit, đặc biệt là dòng ARM, đã ra đời để đáp ứng những yêu cầu này.

ST đã giới thiệu 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, nhưng STM32 là một bước tiến quan trọng về chi phí và hiệu suất, với giá gần 1 Euro cho số lượng lớn, thách thức các vi điều khiển 8 và 16-bit truyền thống STM32 đầu tiên có 14 biến thể, chia thành hai nhóm: dòng Performance với tần số CPU lên tới 72Mhz và dòng Access với tần số 36Mhz Các biến thể này hoàn toàn tương thích về bố trí chân và phần mềm, với kích thước bộ nhớ FLASH ROM lên tới 128K và 20K SRAM.

Hình 2.6 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển STM32 2.3.3 B ộ x ử lý v à đơn vị xử lý trung tâm CORTEX

Trong tài liệu này, chúng ta sẽ phân biệt giữa bộ xử lý Cortex và đơn vị xử lý trung tâm Cortex (Cortex CPU) để làm rõ sự khác biệt giữa nhúng lõi Cortex hoàn chỉnh và bộ xử lý trung tâm RISC nội Tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá các đặc điểm chính của đơn vị xử lý trung tâm Cortex, cũng như hệ thống thiết bị ngoại vi bên trong bộ xử lý Cortex.

Trung tâm của bộ xử lý Cortex là CPU RISC 32-bit, được phát triển từ mô hình lập trình đơn giản hóa của ARM7/9 CPU này sở hữu tập lệnh phong phú hơn, hỗ trợ tốt cho các phép toán số nguyên, cải thiện khả năng thao tác với bit và đáp ứng thời gian thực hiệu quả hơn.

CPU Cortex có khả năng thực thi hầu hết các lệnh trong một chu kỳ đơn nhờ vào thiết kế đường ống ba tầng tương tự như ARM7 và ARM9 Đặc biệt, Cortex-M3 còn có khả năng dự đoán rẽ nhánh, giúp giảm thiểu số lần làm rỗng đường ống, tối ưu hóa hiệu suất xử lý.

2.3.4 Mô hình l ập tr ình

CPU Cortex là bộ xử lý được thiết kế dựa trên kiến trúc RISC, cho phép hỗ trợ kiến trúc nạp và lưu trữ Để thực hiện các lệnh xử lý dữ liệu, CPU Cortex sử dụng các toán hạng hiệu quả trong quá trình xử lý.

2.3.5 Các ch ế độ hoạt động

Bộ vi xử lý Cortex được phát triển nhằm giảm thiểu số lượng bóng bán dẫn, đồng thời cung cấp lõi vi điều khiển nhanh chóng và dễ sử dụng, hỗ trợ cho các hệ điều hành thời gian thực Cortex hoạt động với hai chế độ: chế độ Thread và chế độ Handler.

- Cấu trúc chương trình điều khiển:

Peripheral bit band Alias base = 0x42000000

Byte offset from bit band base = 0x40010c0c – 0x40000000= 10c0c

Bây giờ chúng ta có thể tạo ra một con trỏ đến địa chỉ này bằng cách sử dụng các dòng lệnh C như sau :

#define PB8(*((volatile unsigned long*)0x422181A0)) // Port B bit 8

Con trỏnày có thể được sử dụng để thiết lập và xoá các bit của cổng I/O này:

Mã trên được biên dịch ra ngôn ngữa ssembly như sau:

Tạo ra mã assembly sau đây:

MOVS r0,#0x00 Đề tài nghiên cứu khoa học

Cả hai thao tác thiết lập và xoá đều sử dụng ba lệnh 16-bit, với STM32 hoạt động ở tần số 72 MHz, thời gian thực hiện là 80nsec Mọi word trong khu vực bit band của thiết bị ngoại vi và SRAM có thể được định địa chỉ trực tiếp theo toàn word, cho phép thực hiện việc thiết lập và xoá thông qua các lệnh AND và OR theo phương pháp truyền thống.

Dựa trên sơ đồ nguyên lý của máy, chúng tôi đã tiến hành tính toán, thiết kế và kiểm nghiệm độ bền của kết cấu cơ khí Đồng thời, chúng tôi cũng đã lựa chọn mạch điều khiển phù hợp, lập trình điều khiển và xây dựng mô hình 3D của sản phẩm, làm cơ sở cho quá trình gia công, chế tạo và lắp ráp Đây là một đề tài nghiên cứu khoa học quan trọng.

GV hướng dẫn: Th.S Mạc Văn Giang 24 SV Thực hiện: Vương Quốc Đức mm và 0.8 mm

3.2 Tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí

TT Tên bước công nghệ Hình vẽ

2 Hàn khung sau Đề tài nghiên cứu khoa học

3 Hàn ghép khung trước và sau

4 Dựng cột đỡ khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn khung đỡ thùng đựng thành phẩm

Ghép khung nan đỡ với khung hộp chính

8 Hàn khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

9 Hàn 4 trụ cho khung trên

10 Hàn giá đỡ gối ổ lăn

11 Hàn giá đỡ ổ lăn và động cơ

Hàn giá đỡ ổ lăn và động cơ vào khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

14 Lắp cánh khuấy Đề tài nghiên cứu khoa học

Lắp khung trên vào khung chính

16 Hàn tấm định vị thùng sơn

18 Hàn cửa hộp điện Đề tài nghiên cứu khoa học

20 Lắp tấm chắn khung hộp điện

21 Lắp cửa vào hộp điện Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn hộp điện vào khung chính

23 Hàn giá đỡ động cơ Đề tài nghiên cứu khoa học

25 Hàn bảng điều khiển vào khung

Lắp đường ống dẫn sơn và dung môi Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn tấm định vị lọ đựng thành phẩm

Lắp ráp kết cấu cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và khả năng chịu rung động của máy móc Quá trình này không chỉ ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ mà còn đảm bảo mức độ biến dạng của chi tiết trong quá trình hàn Việc áp dụng phương án phân tán dung sai (lắp theo cụm) là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc trong lắp ráp.

Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết

Chi tiết có chức năng đỡ trục khuấy với mặt lỗ Φ17 yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất là dung sai độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ Φ17, vì nó cần lắp ghép chính xác với vòng ngoài của ổ lăn.

4.4.2 Ch ọn phôi và đường lối công nghệ

Chi tiết được thiết kế theo dạng hộp cơ bản, với số lượng 01 chi tiết trong sản xuất loạt nhỏ Gia công được thực hiện theo hình thức tập trung nguyên công, chọn mặt A làm chuẩn tinh, đảm bảo thống nhất trong gia công tất cả các mặt còn lại, ngoại trừ mặt chuẩn A Đây là một đề tài nghiên cứu khoa học quan trọng.

Bảng 3: Tiến trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ

NC BƯỚC BƯỚC CÔNG NGHỆ

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay mặt đầu 40 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.8mm, S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

Dụng cụ đo: Thước cặp điện tử mitutoyo 1/100

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.6mm , S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: tinh th t =0.15mm, t =0.3mm, s=0.15mm/vg, n%00vg/ph Đồ gá: Êto

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: Đề tài nghiên cứu khoa học

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 2

Chế độ cắt: t=0.1, s=0.15mm/vg, n000vg/ph Đồ gá: Êto

II PHAY MẶT ĐẦU DƯỚI

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay mặt đầu 40 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.8mm , S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

4.4 Lập chương trình gia công trên phần mềm MasterCam 2018

4.4.1 T ổng quan về phần mềm MasterCam 2018

CNC Software, Inc được thành lập vào năm 1983 tại Massachusetts, là một trong những nhà phát triển phần mềm CAD/CAM lâu đời nhất và tiên phong trong việc giới thiệu phần mềm cho cả thiết kế và gia công Phần mềm Mastercam, nổi bật với các công cụ CAD, cho phép lập trình viên thiết kế chi tiết ảo trên màn hình máy tính và hỗ trợ máy CNC trong quá trình gia công Nhờ vào sự phát triển vượt bậc, Mastercam đã trở thành gói CAD/CAM phổ biến nhất trên toàn cầu Hiện tại, CNC Software, Inc có trụ sở tại Tolland, Connecticut.

Các thiết lập đường chạy dao của Mastercam bao gồm nhiều tính năng như contour, drill, pocketing, face, peel mill, engraving, surface high speed, và advanced multiaxis, giúp người vận hành cắt chi tiết nhanh chóng và chính xác Mastercam cho phép người dùng tạo và cắt chi tiết trên nhiều hệ điều hành và loại máy CNC, đồng thời cung cấp các công cụ cao cấp để phát triển các ứng dụng tùy chỉnh.

Mastercam cũng có tính linh hoạt thông qua các ứng dụng của bên thứ 3 và gọi là C-hooks, dùng cho các máy chuyên biệt và các ứng dụng riêng

Mastercam là tên kết hợp giữa master (chuyên gia) và cam là lập trình gia công Mastercam product level

Với phiên bản Mastercam ra đới tháng 4/2017 là Mastercam 2018 , đây là ứng dụng hoàn chỉnh trên hệ Windows với những tính năng ưu việt sau:

- Khả năng lập trình đến 4-axis, và 5-axis

- Hỗ trợ dựng 3D ngay trong môi trường MasterCam: Dựng khối, Surface, tách khuôn

- Có ngôn ngữ lập trình Gcode tương thích rất cao với máy CNC hệ điều hành Fanuc( chiếm tới 70% số lượng máy CNC tại việt Nam)

4.4.2 Trình t ự chung khi lập tr ình trên MasterCam 2018

- Dựng biên dạng hoặc 3D chi tiết, thiết lập điểm gốc

- Đặt thông số vị trí

- Bật chế độ tưới nguội

- Xuất, sửa mã lệnh Gcode

4.4.2 L ập tr ình gia công chi ti ết trên ph ần mềm Maste rCam 2018 a Dựng mô hình 3D của chi tiết Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.2 Mô hình 3D của chi tiết và thiết lập điểm gốc b Chọn máy gia công

Hình 4.3 Chọn máy gia công(Milling), thiết lập phôi c Chọn kiểu gia công Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.4 Chọn kiểu gia công d Chọn dụng cụ cắt Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.5 Chọn dụng cụ cắt e Thiết lập chế độ cắt

Hình 4.6 Thiết lập chế độ cắt f Đặt thông số vị trí Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.7 Thiết lập thông số vị trí g Bật chế độ tưới nguội

Hình 4.8 Bật chế độ tưới nguội h Xuất đường chạy dao Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.9 Xuất đường chạy dao n Xuất, sửa mã lệnh Gcode

Hình 4.10 Xuất, sửa mã lệnh Gcode 4.4.3 Mô ph ỏng gia công tr ên SS-CNC

Mô phỏng gia công là quá trình thực hiện gia công chi tiết máy trong môi trường ảo, giúp phát hiện các lỗi thường gặp trong gia công thực tế Các thao tác trên phần mềm mô phỏng như SSCNC tương tự như khi vận hành trên máy thực tế, mang lại trải nghiệm gần gũi và hiệu quả cho người dùng.

SSCNC là một trong những phần mềm mô phỏng CNC trực quan, sinh động nhất Đề tài nghiên cứu khoa học

Tiến trình lắp ráp kết cấu cơ khí

2 Hàn khung sau Đề tài nghiên cứu khoa học

3 Hàn ghép khung trước và sau

4 Dựng cột đỡ khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn khung đỡ thùng đựng thành phẩm

Ghép khung nan đỡ với khung hộp chính

8 Hàn khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

9 Hàn 4 trụ cho khung trên

10 Hàn giá đỡ gối ổ lăn

11 Hàn giá đỡ ổ lăn và động cơ

Hàn giá đỡ ổ lăn và động cơ vào khung trên Đề tài nghiên cứu khoa học

14 Lắp cánh khuấy Đề tài nghiên cứu khoa học

Lắp khung trên vào khung chính

16 Hàn tấm định vị thùng sơn

18 Hàn cửa hộp điện Đề tài nghiên cứu khoa học

20 Lắp tấm chắn khung hộp điện

21 Lắp cửa vào hộp điện Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn hộp điện vào khung chính

23 Hàn giá đỡ động cơ Đề tài nghiên cứu khoa học

25 Hàn bảng điều khiển vào khung

Lắp đường ống dẫn sơn và dung môi Đề tài nghiên cứu khoa học

Hàn tấm định vị lọ đựng thành phẩm

Lắp ráp kết cấu cơ khí đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo độ chính xác của máy móc, khả năng chịu rung động và tính thẩm mỹ Quá trình này cũng giúp kiểm soát mức độ biến dạng của chi tiết trong hàn, với phương án phân tán dung sai (lắp theo cụm) là một yêu cầu kỹ thuật bắt buộc trong nghiên cứu khoa học.

Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết

Chi tiết này có chức năng đỡ trục khuấy, với mặt lỗ Φ17 có yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất là dung sai độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm lỗ Φ17, nhằm đảm bảo lắp ghép chính xác với vòng ngoài của ổ lăn.

4.4.2 Ch ọn phôi và đường lối công nghệ

Chi tiết được sản xuất theo dạng hộp cơ bản, với một chi tiết thuộc loại sản xuất loạt nhỏ Quá trình gia công áp dụng hình thức tập trung nguyên công, chọn mặt A làm chuẩn tinh thống nhất cho việc gia công tất cả các mặt khác (trừ mặt chuẩn A) Đây là một đề tài nghiên cứu khoa học quan trọng.

Bảng 3: Tiến trình công nghệ gia công chi tiết gối đỡ

NC BƯỚC BƯỚC CÔNG NGHỆ

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay mặt đầu 40 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.8mm, S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.6mm , S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: tinh th t =0.15mm, t =0.3mm, s=0.15mm/vg, n%00vg/ph Đồ gá: Êto

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 6 Chế độ cắt: Đề tài nghiên cứu khoa học

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay ngón 2

Chế độ cắt: t=0.1, s=0.15mm/vg, n000vg/ph Đồ gá: Êto

II PHAY MẶT ĐẦU DƯỚI

Máy: VMC 0641 Dụng cụ cắt: dao phay mặt đầu 40 Chế độ cắt: tinh th t =0.2mm, t =0.8mm , S=0.2mm/vg, n00v/ph Đồ gá: Êto

4.4 Lập chương trình gia công trên phần mềm MasterCam 2018

4.4.1 T ổng quan về phần mềm MasterCam 2018

CNC Software, Inc được thành lập tại Massachusetts vào năm 1983, là một trong những nhà phát triển phần mềm CAD/CAM lâu đời nhất, tiên phong trong việc giới thiệu phần mềm CAD/CAM cho cả thiết kế và gia công Phần mềm Mastercam, với các công cụ CAD hỗ trợ lập trình thiết kế chi tiết ảo trên màn hình máy tính và gia công trên máy CNC, đã phát triển mạnh mẽ và trở thành gói CAD/CAM phổ biến nhất toàn cầu Hiện tại, CNC Software, Inc có trụ sở tại Tolland, Connecticut.

Các thiết lập đường chạy dao của Mastercam bao gồm nhiều tính năng như contour, drill, pocketing, face, peel mill, engraving và surface high speed, giúp người vận hành cắt chi tiết nhanh chóng và chính xác Người dùng có thể tạo và cắt các chi tiết trên nhiều hệ điều hành và loại máy CNC, hoặc sử dụng các công cụ cao cấp của Mastercam để phát triển ứng dụng tùy chỉnh.

Mastercam cũng có tính linh hoạt thông qua các ứng dụng của bên thứ 3 và gọi là C-hooks, dùng cho các máy chuyên biệt và các ứng dụng riêng

Mastercam là tên kết hợp giữa master (chuyên gia) và cam là lập trình gia công Mastercam product level

Với phiên bản Mastercam ra đới tháng 4/2017 là Mastercam 2018 , đây là ứng dụng hoàn chỉnh trên hệ Windows với những tính năng ưu việt sau:

- Khả năng lập trình đến 4-axis, và 5-axis

- Hỗ trợ dựng 3D ngay trong môi trường MasterCam: Dựng khối, Surface, tách khuôn

- Có ngôn ngữ lập trình Gcode tương thích rất cao với máy CNC hệ điều hành Fanuc( chiếm tới 70% số lượng máy CNC tại việt Nam)

4.4.2 Trình t ự chung khi lập tr ình trên MasterCam 2018

- Dựng biên dạng hoặc 3D chi tiết, thiết lập điểm gốc

- Đặt thông số vị trí

- Bật chế độ tưới nguội

- Xuất, sửa mã lệnh Gcode

4.4.2 L ập tr ình gia công chi ti ết trên ph ần mềm Maste rCam 2018 a Dựng mô hình 3D của chi tiết Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.2 Mô hình 3D của chi tiết và thiết lập điểm gốc b Chọn máy gia công

Hình 4.3 Chọn máy gia công(Milling), thiết lập phôi c Chọn kiểu gia công Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.4 Chọn kiểu gia công d Chọn dụng cụ cắt Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.5 Chọn dụng cụ cắt e Thiết lập chế độ cắt

Hình 4.6 Thiết lập chế độ cắt f Đặt thông số vị trí Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.7 Thiết lập thông số vị trí g Bật chế độ tưới nguội

Hình 4.8 Bật chế độ tưới nguội h Xuất đường chạy dao Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.9 Xuất đường chạy dao n Xuất, sửa mã lệnh Gcode

Hình 4.10 Xuất, sửa mã lệnh Gcode 4.4.3 Mô ph ỏng gia công tr ên SS-CNC

Mô phỏng gia công là quá trình tạo ra hình ảnh ảo của chi tiết máy, giúp phát hiện các lỗi thường gặp trong gia công thực tế Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như SSCNC cho phép người dùng thực hiện các thao tác tương tự như khi vận hành trên máy thực tế.

SSCNC là một trong những phần mềm mô phỏng CNC trực quan, sinh động nhất Đề tài nghiên cứu khoa học

Ngoài việc mô phỏng đường chạy dao, việc nhà sản xuất tạo ra bảng vận hành điều khiển gần gũi với thực tế gia công cũng là yếu tố quan trọng giúp người học nhanh chóng tiếp cận thực tế ngay từ khi bắt đầu học.

- Kiểm soát năng suất gia công thông qua chức năng dự báo thời gian gia công

Kiểm tra tính tương thích của mã lệnh Gcode với hệ điều hành sau khi lập trình là rất quan trọng để xác định phương án sửa chữa Bạn có thể thực hiện việc này bằng cách sửa mã lệnh bằng tay hoặc sử dụng phần mềm Cimco Edit để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

- Kiểm tra va chạm giữa dao và phôi

- Nhược điểm: Chỉ áp dụng cho máy Phay và Tiện CNC

Hình 4.11 Giao diện ban đầu trên phần mềm SSCNC

Nội dung thực hiện mô phỏng trên phần mềm SSCNC như sau:

2 Rrogram Protection: Mở khóa chương trình:

3 Workpiecc setting/Stock size and WCS: Thiết lập kích thước phôi và dao

4 Workpiecc setting/ Workpiecc Clamp: Kiểu kẹp phôi

5 Workpiecc setting/ Workpiecc Location: Chỉnh vị trí đồ gá

6 Workpiecc setting/ Select probe: Chọn kiểu đầu dò

7 Workpiecc setting/ Select Edge-Finder: Đưa đầu dò vào trục chính

8 Workpiecc setting/ Unmunt-Finder: Tháo đầu dò khỏi trục chính

9 Workpiecc setting/ Select Z Axis Gauge(100mm): Lắp cữ xo dao dài 100mm theo trục z

10 Workpiecc setting/ Unmunt Z Axis Gauge: Tháo cữ xo dao

11 Workpiecc setting/ Adjust Coolant: Chỉnh vị trí vòi phun dung dịch làm mát Đề tài nghiên cứu khoa học

- Unmount Tool: Xóa dụng cụ khỏi bộ nhớ

(Thực tế trên máy không thể sử dụng lệnh Mount Tool được mà phải sử dụng lệnh:

MDI/Pro/MDI(nút m ề m)/M6T1;(EOB)/Insert/Cycle start , (trước đó đưa máy về gốc REF/x,y,x)

14 Gọi, xóa, thêm chương trình đã có trong bộ nhớ máy và có chức năng lưu lại

- Edit/Pro/Dir/Tên chương trình/Insert: Thêm chương trình vào bộ nhớ máy

- Edit/Pro/Dir/Tên chương trình/Delete: Xóa chương trình vào bộ nhớ máy

- Edit/Pro/Dir/Tên chương trình/ O SHR: Gọi chương trình

Chương trình gia công cần có tên duy nhất, không trùng với các chương trình đã có trong phần mềm, có thể chọn tên từ O0000 đến O9999 Chức năng MDI cơ bản tương tự như chức năng EDIT, nhưng không cho phép lưu lại sau khi thực hiện lệnh.

15 Gọi chương trình gia công đã lập trình sẵn

Chương trình được lập trình bằng các phần mềm khác như MasterCam thường không tương thích với SSCNC khi sử dụng hệ điều hành Fanuc Do đó, cần sử dụng Cimco Edit để chỉnh sửa mã Gcode cho phù hợp.

- Cách thực hiện như sau: Edit/Prog/OPRT/Read/Exec (máy chuẩn bị nhận chương trình)

+ Từ Cimco Edit: Chọn Send nếu chương trình đang mở trên Cimco Edit Chọn Send File nếu chương trình không được mở trên Cimco Edit

Chú ý: Cài đặt thông số cổng truyền trên Cimco Edit, đầu ra của máy và đầu vào của máy CNC phải như nhau

- Lắp Edge-Finder lên trục chính

- Bật động cơ trục chính quay:

- Di chuyển nhanh: JOG/Rapid Traverse/x, y, z/+, -

- Di chuyển chậm: INC/X1, X10, X100, X100/Rapid Traverse/x, y, z/+, -

- Đặt gốc phôi: EDIT/Prog/Work/G54….G90/X0; Y0; Z0/Measur

EDIT/Prog/OFFSET/Đưa tất cả về 0/Input Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.12 Mô phỏng gia công chi tiết gối đỡ trên SSCNC

4.5 Gia công chi tiết trên trung tâm gia công VMC 0641

4.5.1 Truy ền chương tr ình gia công a Khai báo cấu hình máy và dụng cụ cắt

- Khai báo thông số khi đổ chương trình vào máy:

(0,1: dùng cáp; 4: dùng thẻ; 7: dùng USB)

MIRROR IMAGE Z = 0 Đề tài nghiên cứu khoa học

B4 Lấy tọa độ Z(T02) ở Machine – Zt01(G54, G55…)

B5 Vào bảng Ofset nhập giá trị A vào GEOM (H) tại vị trí của dao T02(002)

Chú ý: Nhập cả dấu của giá trị A

Khai báo T03 cũng tương tự: H3 = Z(T03) ở Machine – Zt01(G54, G55…) = B b Phương thức truyền

- Dùng cổng giao tiếp RS232

- Đưa máy CNC về trạng thái chờ nhận chương trình

Hình 4.13 Góc màn hình trung tâm gia công đứng VMC ở trạng thái chờ nhận chương trình

- Cài đặt cổng giao tiếp của phần mềm Cimco edit Đề tài nghiên cứu khoa học

Hình 4.14 Lựa chọn thông số truyền chương trình sang VMC0641

- Đồng bộ thông số đầu ra của máy tính với Cimco edit

Hình 4.15 Lựa chọn thông số đầu ra máy tính

Để đồng bộ thông số đầu vào máy CNC với thông số đầu ra máy tính, cần thực hiện cài đặt cấu hình máy CNC Các bước thực hiện bao gồm truy cập vào chế độ MDI, sau đó vào OFFSET SETTING và tiếp theo là SETTING, nhập các giá trị 0, 1, 4, 7 và cuối cùng chọn INPUT Đây là một phần quan trọng trong nghiên cứu khoa học về tối ưu hóa quy trình hoạt động của máy CNC.

Hình 4.16 Cài đặt cấu hình máy CNC

- Chuyển chương trình: dạng Text hoặc dạng file

Hình 4.17 Truyền trực tiếp chương trình gia công vào máy CNC Đề tài nghiên cứu khoa học

Công nghệ CAD/CAM-CNC đang trở thành yếu tố then chốt trong ngành chế tạo máy, giúp sản xuất các chi tiết có độ chính xác cao và giảm thiểu sức lao động của con người.

Chương trình gia công chi tiết gối đỡ đã được phát triển bằng kỹ thuật lập trình CAD/CAM trên máy pha sơn tự động SDU Sau đó, chương trình này được truyền lên trung tâm VMC 0641, nơi đã gia công chi tiết với chất lượng đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.

Máy pha sơn tự động kết hợp quá trình tính toán, phân tích và thiết kế kết cấu cơ khí, đồng thời lựa chọn hệ thống điều khiển với sự hỗ trợ của các công cụ phần mềm hiện đại.

Máy đã được hoàn thiện và thử nghiệm thành công tại xưởng thực hành khoa cơ khí trường Đại học Sao Đỏ Hiện tại, máy hoạt động ổn định, đáp ứng đầy đủ yêu cầu về công suất, tính thẩm mỹ và công nghệ Đây là kết quả của một đề tài nghiên cứu khoa học.

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT GỐI ĐỠ

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Mô Hình Máy Pha Sơn Tự Động
Tác giả	Vương Quốc Đức
Người hướng dẫn	Thạc sĩ Mạc Văn Giang
Trường học	Trường Đại Học Sao Đỏ
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật cơ khí
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Hải Dương

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	6,94 MB