Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phay CNC ba trục

TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong giai đoạn phát triển đi lên theo hướng hiện đại hóa, công nghiệp hóa sản xuất của đất nước ta hiện nay, thì việc sử dụng các loại máy móc hiện đại thay thế sức lao độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY

CNC BA TRỤC

S KL 0 0 4 7 0 4

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: TS HOÀNG TRUNG KIÊN SVTH: PHAN CÔNG MINH MSSV: 12143120 NGUYỄN TIẾN ÐẠT MSSV: 12143470 NGUYỄN PHƯƠNG TÙNG MSSV: 12143564

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Giảng viên hướng dẫn : TS HOÀNG TRUNG KIÊN

Sinh viên thực hiện : PHAN CÔNG MINH

NGUYỄN TIẾN ĐẠT NGUYỄN PHƯƠNG TÙNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Giảng viên hướng dẫn : TS HOÀNG TRUNG KIÊN

Sinh viên thực hiện: : PHAN CÔNG MINH

NGUYỄN TIẾN ĐẠT NGUYỄN PHƯƠNG TÙNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Trung Kiên

Sinh viên thực hiện: Phan Công Minh MSSV: 12143120

Nguyễn Tiến Đạt MSSV: 12143470 Nguyễn Phương Tùng MSSV: 12143564

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu,Thiết kế và chế tạo máy phay CNC ba trục

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Chế độ cắt thử nghiệm: Phay mặt đầu, Z= 6(mm), D= 30(mm), chiều sâu cắt

t= 0,8 (mm)

3 Nội dung chính của đồ án:

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy CNC 3-trục Lên phương án thiết kế các chi tiết và bộ phận, mô phỏng và phân tích biến dạng gây ra bởi các lực tác dụng Sau đó tìm ra phương án tối ưu và lên kế hoạch gia công lắp ráp, tiến hành lắp mạch và chạy thử nghiệm

Hoàng Trung Kiên

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT

- Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy phay CNC ba trục

- GVHD: TS Hoàng Trung Kiên

- Họ tên sinh viên: Nguyễn Tiến Đạt

- Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2016

- Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này

là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2016

Ký tên

LỜI CẢM ƠN

Qua khoảng thời gian 4 năm học tại khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy , trường

DH Sư Phạm Kĩ Thuật TP.HCM ,dưới sự giúp đỡ của thầy cô, cũng như sự nỗ lực cua bản than , chúng em đã tích lũy được một số kiến thức để có thể tham gia vào đội ngũ thiết kế gia công chế tạo cơ khí sau này Và thước đo của kiến thức đó chính là việc hoàn thành tốt đồ án môn học Đó thực sự là 1 thử thách rất lớn đối với những sinh viên như chúng em khi phải giải quyết một khối lượng công việc lớn như thế

Hoàn thành đồ án là lần thử thách đầu tiên của chúng em với công việc tính toán phức tạp, gặp rất nhiều vướng mắc và thi công khó khăn Tuy nhiên được sự giúp đỡ cũa các thầy, đặc biệt là thầy Hoàng Trung Kiên- giảng viên hướng dẫn, đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này Nhưng với kiến thức hạn hẹp của mình, đồng thời chưa có kinh nghiệm trong tính toán, nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót Chúng em kính mong tiếp tục được thầy , cô chỉ bảo để chúng em có thể hoàn thành kiến thức hơn nưa

Cuối cùng chúng em xin chân thành cám ơn các thầy khoa Công Nghệ Chế Tạo Máy, trường ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để chugn1 em có thời gian tập trung vào bài làm Cuối cùng chúng em xi chân thành cám ơn Thầy Hoàng Trung Kiên, người trực tiếp hướng dẫn, giúp em hoàn thành đồ án này

Tp.HCM tháng 7 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Đạt Phan Công Minh Nguyễn Phương Tùng

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Trong giai đoạn phát triển đi lên theo hướng hiện đại hóa, công nghiệp hóa sản xuất của đất nước ta hiện nay, thì việc sử dụng các loại máy móc hiện đại thay thế sức lao động của con người là xu hướng tất yếu để tăng năng xuất lao động, tạo được nhiều sản phẩm chất lượng cao phục vụ cuộc sống, giải phóng sức lao động con người

Trong công nghiệp để tạo ra các sản phẩm có chất lượng tốt, độ bền cao, mẫu mã đẹp và đảm bảo tiêu chuẩn, phục vụ nhu cầu cuộc sống, phát triển kinh

tế thì cần phải có hệ thống sản xuất tự động bao gồm nhiều loại máy móc công nghiệp hiện đại khác nhau

Máy CNC (computer numerical controlled) là những công cụ gia công kim loại tinh tế có thể tạo ra những chi tiết phức tạp theo yêu cầu của công nghệ hiện đại Phát triển nhanh chóng với những tiến bộ trong máy tính, ta có thể bắt gặp CNC dưới dạng máy tiện, máy phay, máy cắt laze, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột rập và nhiều công cụ công nghiệp khác Thuật ngữ CNC liên quan đến một nhóm máy móc lớn sử dụng logic máy tính để điều khiển các chuyển động và thực hiện quá trình gia công kim loại Bài viết này sẽ thảo luận hai loại máy phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là máy tiện và máy phay

Sự tiến bộ trong máy tính và trí thông minh nhân tạo sẽ làm cho những chiếc máy CNC tương lai nhanh hơn và dễ vận hành hơn Tất nhiên, giá của những chiếc máy như vậy chắc chắn sẽ không rẻ và có thể vượt quá tầm với của nhiều công ty Tuy nhiên, nó sẽ đưa giá của những máy CNC cơ bản thực hiện những chuyển động 3 trục ban đầu xuống một mức độ nhất định

Các loại máy CNC sẽ có một tương lai bùng nổ mạnh mẽ Một ý tưởng đang được phát triển là một chiếc máy có trục chính được treo lên bởi sáu thanh giằng vít me bi lồng vào nhau Chuyển động của trục chính được điều khiển bởi một máy tính phức tạp có khả năng thực hiện hàng triệu phép tính để đảm bảo

đường mức chi tiết chính xác

Đồ án này trình bày về quá trình tính toán ,thiết kế, chế tạo hệ thống dẫn

hướng cho gia công dưới sự di chuyển của 3 trục chính

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 2

LỜI CAM KẾT 3

LỜI CÁM ƠN 4

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 5

MỤC LỤC 7

DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ 8

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CỦA MÁY CNC 9 1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÁY CNC 9

1.2 KẾT CẤU MÁY CNC 10

1.2.1 Phần cơ khí 11

1.2.2 Phần điện 15

1.3 THỰC TRẠNG SẢN XUẤT MÁY CNC TẠI VIỆT NAM 19

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG MÁY CNC 23

2.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VÍT ME BI TRỤC Z 23

2.1.1 Các thông số đầu vào 23

2.1.2 Bước vít me 24

2.1.3 Lực cắt chính của máy 24

2.1.4 Tính toán lựa chọn trục vít, chọn động cơ 25

2.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VÍT ME BI TRỤC X 31

2.2.1 Các thông số đầu vào 32

2.2.2 Bước vít me 32

2.2.3 Lực cắt chính của máy 32

2.2.4 Tính toán lựa chọn trục vít, chọn động cơ 33

2.3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM TRỤC VÍT ME BI TRỤC Y 38

2.3.1 Các thông số đầu vào 38

2.3.2 Bước vít me 38

2.3.3 Lực cắt chính của máy 38

2.3.4 Tính toán lựa chọn trục vít, chọn động cơ 39

2.4 THÔNG SỐ MÁY GIA CÔNG CNC BA TRỤC 44

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH LỰC CÁC TRỤC 44

CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP 47

4.1 CHẾ TÃO VÀ CHUẨN BỊ NHỮNG CHI TIẾT 47

4.2 THIẾT KẾ CHUẨN LẮP RÁP 50

4.3 LẮP RÁP 50

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 53

Tài liệu tham khảo 54

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cấu tạo máy CNC 11

Hinh 1.2: Cụm trục chính 12

Hình 1.3: Ray dẫn hướng 13

Hình 1.4: Ổ tích dụng cụ 14

Hình 1.5: Động cơ bước 17

Hình 1.6: Động cơ servo 18

Hình 1.7: Hệ thống cơ khí trong máy phay CNC 3 trục 19

Hình 1.8: Vận hành máy CNC 20

Hình 2.1: Hệ thống trục vít me trục Z 26

Hình 2.2: Hệ thống trục vít me trục X 33

Hình 2.3: Hệ thống trục vít me trục Y 39

Hình 3.1: Bàn máy X , Y làm bằng nhôm 44

Hình 3.2: Bàn máy X , Y làm bằng thép 45

Hình 3.3: Bàn máy X thép , Y nhôm 45

Hình 3.4: Biên dạng trục Z làm bằng nhôm 46

Hình 4.1: Mô hình máy CNC hoàn chỉnh 47

Hình 4.2: Động cơ bước 48

Hình 4.3: Ray trượt 48

Hình 4.4: Trục vít me 49

Hình 4.5: Puly, đai hình thang 49

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CỦA

MÁY CNC

1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÁY CNC

CNC viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển

bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất( có tính lặp lại) các bộ phận kim khí( hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở trong phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT

Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng

Kĩ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao các sản xuất (trong tầm giới hạn)

Các loại máy tiện CNC phổ biến hiện nay gồm có:

 Máy phay CNC

 Máy khoan tia lửa điện CNC

 Máy cắt dây, độn dập CNC Ưu điểm của máy CNC:

So với các máy công cụ thường dùng, máy CNC có nhiều ưu việt hơn, thể hiện ở các điểm sau:

 Gia công được nhiều chi tiết phức tạp hơn

 Quy hoạch thời gian sản xuất tốt hơn

 Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao hơn và giảm thời gian phụ

 Tính linh hoạt cao hơn

 Độ lớn loạt tối ưu nhỏ hơn

 Chi phí kiểm tra giảm

 Chi phí do phế phẩm giảm

 Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất

 Giảm số nhân công

 Hiệu suất cao

 Tăng năng lực sản xuất

1.2 KẾT CẤU MÁY CNC:

Gồm 2 phần chính đó là:

+ Phần cơ khí: Đế máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trục vít me

bi, ổ tích dụng cụ, cụm trục chính và băng dẫn hướng

+ Phần điện: các loại động cơ, các hệ thống điều khiển và máy tính

trung tâm

1.2.1 Phần cơ khí:

Hình 1.1: Cấu tạo máy CNC Thân máy và đế máy

Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp

10 lần so với thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc

Bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệ thống khác

Yêu cầu:

- Phải có độ cứng vững cao

- Phải có các thiết bị chống rung động

-Phải có độ ổn định nhiệt Mục đích:

- Phải đảm bảo độ chính xác gia công

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

Bàn máy

Bàn máy là nơi để gá đặt chi tiết gia công hay đồ gá Nhờ có sự chuyển

động linh hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng lên rất cao, có khả năng gia công được những chi tiết có biên dạng phức tạp

Đa số trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy đều là dạng bàn máy xoay được, nó có ý nghĩa như trục thứ 4, thứ 5 của máy Nó làm tăng tính vạn năng cho máy CNC

Yêu cầu của bàn máy:

Phải có độ ổn định, cứng vững, được điều khiển chuyển động một cách chính xác

Hệ thống điều khiển chính xác góc giữa phần quay và phần tĩnh của động

cơ trục chính để tăng momen xoắn và gia tốc nhanh Hệ thống điều khiển này

cho phép người sử dụng có thể tăng tốc độ của trục chính lên rất nhanh

-Tạo ra quá trình làm việc êm

-Nó có khả năng duy trì tốc độ 10000 v/p ở chế

độ tải nặng

Ray dẫn hướng

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn

hướng cho các chuyển động của ban theo X,Y và chuyển động theo trục Z của trục chính

Yêu cầu của hệ thống thanh trươt trượt phải thẳng, có khả năng tải cao độ cứng vững tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt

Hình 1.3: Ray dẩn hướng

Trục vit me, đai ốc

Trong máy công cụ điều khiển số người ta thường sử dụng hai dạng vit me

cơ bản đó là: vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi:

Hình 1.4: Vít me đai ốc

 Vít me đai ốc thường: là loại vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc mặt

 Vít me đai ốc bi: là loại mà vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc lăn

Ổ tích dụng cụ

Dùng để tích chứa nhiều dao phục vụ cho quá trình gia công Nhờ có ổ tích dao mà máy CNC có thể thực hiện được nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau liên tiếp với nhiều loại dao cắt khác nhau Do đó quá trình gia công nhanh hơn

và mang tính tự động hoá cao, có 3 dạng chính :

Hình 1.4: Ổ tích dụng cụ

Các xích động của máy

Tất cả các đường chuyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy công cụ điều khiển số đều dùng những nguồn động lực riêng biệt, bởi vậy các xích động học chỉ còn 2 loại cơ bản sau:

- Xích động học tốc độ cắt gọt

- Xích động học của chuyền động chạy dao

Việc tính toán thiết kế, chế tạo được thực hiện theo modun hoá

Thông thường các xích cắt gọt bắt đầu tự một đọng cơ có tốc độ thay đổi vô cấp, dẫn động trục chính thông qua một hộp tốc độ có từ 2 đến 3 cấp độ, nhằm khuếch đại các momen cắt đạt trị số cần thiết trên cơ sở tốc độ ban đầu của động

cơ

1.2.2 Phần điện:

Các cụm điều khiển chính trên máy CNC

Cụm điều khiển máy MCU(Machine Control Unit)

Cụm điều khiển được hình thành trên cơ sở thiết bị điều khiển điện tử, thiết

bị vào ra và các thiết bị số Nó được coi là trái tim của máy công cụ điều khiển

số CNC

Lệnh CNC thực hiện bên trong bộ điều khiển sẽ thông báo cho mô tơ chuyển động quay đúng số vòng cần thiết →trục vit me bi quay đúng số vòng quay tương ứng → kéo theo chuyển động thẳng của bàn máy và dao

Thiết bị phản hồi ở đầu kia của vit me bi cho phép kiểm soát kết thúc lệnh đúng khi số vòng quay cần thiết được thực hiện

Cụm điều khiển có nhiệm vụ liên kết các chức năng để thực hiện điểu khiển máy, các chức năng bao gồm:

+ Số liệu vào (Data input)

+Xử lý số liệu (Data procesing)

+ Số liệu ra (Data output)

+Ghép nối vào (Machine I/O interface)

+Phần cứng điều khiển: gồm 6 thành phần cơ bản

-Nhược điểm: + Dải tốc độ điều khiển hẹp

+ Phải có mạch nguồn riêng

Động cơ xoay chiều:

-Ưu điểm: + Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều

+ Đa dạng và phong phú về chủng loại, giá thành rẻ

-Nhược điểm:+ Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển

và phần chấp hành để đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ

+ Mạch điểu khiển tốc độ phức tạp

Động cơ bước:

-Ưu điểm: + Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch

ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác

Hình 1.7: Hệ thống cơ khí trong máy phay CNC 3 trục

1.3 THỰC TRẠNG SẢN XUẤT MÁY CNC TẠI VIỆT NAM : ( số liệu

Việt Nam

Tình hình sản xuất máy CNC trong nước

Máy phay CNC là sản phẩm máy công cụ điều khiển số do Công ty TNHH

Cơ điện tử Bách Khoa (BKMech) chế tạo và là chủng loại máy đầu tiên Việt Nam sản xuất thành công Máy có tốc độ phay của trục chính lên đến 24.000 vòng/ph, tốc độ dịch chuyển khoảng 30m/ph, giúp giảm thời gian gia công, trung bình tiết kiệm khoảng 20 – 40% so với gia công phay thông thường do tốc

độ cắt cao hơn Giá dự kiến của sản phẩm khoảng từ 50.000 USD – 80.000 USD tùy vào cấu hình khách hàng đặt, bằng khoảng 50% so với nhập khẩu từ Đài Loan Máy phay CNC 5 trục – sản phẩm của Đề tài KC.05.28/01-05 về

“Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phay CNC 5 trục” của TS Hoàng Vĩnh Sinh - Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (ĐHBKHN) đã được Công

ty Rorze Robotech của Nhật đặt chế tạo với giá 140.000 USD Trong khi đó, trong hơn 100 công ty sản xuất máy của Đài Loan, chỉ có gần 10% công ty có

đủ năng lực để chế tạo chủng loại máy này

Hình 1.8: Vận hành máy CNC

Theo phân tích của TS Hoàng Vĩnh Sinh, có hai xu hướng tồn tại song song trong việc sản xuất các máy CNC tại Việt Nam Thứ nhất là xu hướng mua các “xác máy” cũ Các máy này có thể là máy CNC hoặc máy vạn năng thông thường được loại bỏ các thành phần không liên quan như các động cơ, tay quay,… Sau đó, thay thế các thiết bị truyền động thích hợp, lắp ráp các thiết bị điều khiển, đặt tham số điều khiển phù hợp cho quá trình hoạt động của máy

Xu hướng này sử dụng được kết cấu máy có sẵn nên giảm chi phí chế tạo kết cấu máy và đã được thực hiện nhiều ở các viện nghiên cứu như IMI… Nhưng khó có thể biết các kết cấu được xây dựng liệu đã phù hợp với hoạt động của máy CNC hay chưa, có thể kiểm soát độ chính xác của máy hay không,…

Thứ hai là xu hướng chế tạo các thành phần của kết cấu máy và lắp ráp tại Việt Nam (đây là hướng công ty BKMech đang tiến hành) Các bộ phận điều khiển sẽ được nhập, lắp ráp theo yêu cầu của người sử dụng Đây là xu hướng bắt buộc đối với các nhà sản xuất CNC nếu muốn đưa máy CNC nhãn hiệu Việt Nam phổ biến rộng tại nước ta Vì chỉ có chế tạo mới có thể kiểm soát được các sai số của máy và cách khắc phục Hơn nữa việc chế tạo những kết cấu máy sẽ thúc đẩy các ngành công nghiệp đúc, gia công cơ khí chính xác,… phát triển Với sự đầu tư có định hướng thì chất lượng của máy CNC sản xuất tại Việt Nam hoàn toàn có thể tintưởngđược

TS Hoàng Vĩnh Sinh cho biết, hiện nay nước ta vẫn phải nhập các bộ điều khiển cho máy CNC bao gồm các module để lắp ráp vào bộ thân máy sản xuất trong nước Giá thành của toàn bộ các module điều khiển chiếm khoảng 40% giá thành của máy Cấu trúc của các bộ điều khiển là dạng đóng, người dùng không thể tương tác với cấu trúc bên trong nên gặp khó khăn trong quá trình sữa chữa, bảo trì máy CNN như: thiếu thiết bị thay thế khi hỏng hóc, đội ngũ kỹ thuật không đáp ứng được việc sửa chữa do không có đầy đủ thông tin về cấu trúc bên trong của bộ điều khiển v.v Nước ta chưa có được đội ngũ kỹ thuật đủ khả năng đáp ứng cho việc sản xuất một máy phay CNC hoàn toàn nội địa, thiết

bị kỹ thuật trong nước còn lạc hậu và phụ thuộc lớn vào các nhà cung cấp nước

ngoài Vì vậy, việc đào tạo nguồn nhân lực về CNC thực sự cần thiết

Đào tạo nguồn lực CNC: đầu tư không sợ lỗ

Có thể thấy, nguồn lực và thiết bị là hai nguyên nhân khiến việc sản xuất

và sử dụng máy CNC gặp nhiều khó khăn Trong đó, vấn đề về nguồn lực một phần do chất lượng đào tạo về CNC còn yếu, thiết bị đào tạo trong nước còn quá hạn chế Với số lượng sinh viên ngày càng cao như hiện nay trong khi giá thành của thiết bị cao, thì tình trạng thiếu thiết bị cho sinh viên thực tập đang là vấn đề nhức nhối chưa có hướng giải quyết

Theo TS Hoàng Vĩnh Sinh, cần từng bước tiến hành nghiên cứu và chế tạo các module của hệ điều khiển CNC mang nhãn hiệu Việt Nam Với sự phát triển của công nghệ thông tin nước ta hiện nay, việc nghiên cứu, chế tạo phần mềm điều khiển CNC dạng PC-based hoàn toàn có thể giải quyết được

Song song với việc chế tạo các máy CNC công nghiệp, cần chú trọng vào việc tạo ra các bộ CNC dùng cho giáo dục gồm cấu trúc máy nhỏ gọn hoặc chỉ

là bộ kit điều khiển CNC riêng biệt với đầy đủ tính năng hoạt động của một máy CNC công nghiệp phục vụ giảng dạy trong các trường đại học Từ đó, tạo nguồn nhân lực có tư duy tốt hơn về các hệ thống sản xuất hiện đại, thúc đẩy các sinh viên tham gia học tập, nghiên cứu

Mới đây (tháng 8/2010), Hội đồng xét tuyển cũng đã chọn và giao các nhà khoa học của ĐHBKHN thực hiện Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị điều khiển CNC đáp ứng nhu cầu công nghiệp sản xuất máy CNC Việt Nam” Chắc chắn, với sự quan tâm, đầu tư của Nhà nước bằng nhiều cơ chế, khuyến khích, máy CNC “Made in Việt Nam” sẽ dần khẳng định được thương hiệu của mình trên thị trường, tiếp tục đóng góp phát triển nền kinh tế - xã hội nước nhà

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG MÁY

CNC

Các thiết bị dẫn động có một vai trò quan trọng trong máy CNC, là nhân tố chính đảm bảo sự vận hành và gia công chính xác của máy Việc tính toán lựa chọn các thiết bị dẫn động là một công việc bắt buộc và phức tạp với nhiều công thức cần thiết lập Vì vậy, để thuận tiện cho công việc lựa chọ thiết bị dẫn động, trong chương này chúng ta đi xây dựng công thức tính toán và chương trình tính chọn các thiết bị dẫn động

2.1 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CỤM VÍT ME BI TRỤC Z

2.1.1 Các thông số đầu vào

- Loại máy CNC : Phay

- Chế độ cắt thử nghiệm tối đa SVT :

 Phay mặt đầu

 Dao có 6 lưỡi (z=6), đường kính D= 30 (mm)

 Tiêu chuẩn quốc gia : JIS

 Vật liệu SUS440C

 Grade 4040

 Vận tốc : v= 30m/ph

 Chiều sâu cắt : t= 0,8mm

 Lượng chạy dao phút : F = 900 (mm/ph)

- Khối lượng lớn nhất của chi tiết : M = 6 (KG)

=> W = 6 ( kgf ) = 60 (N)

- Trọng lượng bàn gá trục Z : Wz= 50 N

- Vận tốc chạy lớn nhất khi không gia công : V1=18m/ph

- Vận tốc chạy lớn nhất khi gia công : V2 = 12m/ph

- Gia tốc hoạt động lớn nhất của hệ thống : a=0,5g=5m/s2

- Thời gian hoạt động : Lt= 25000h ( khoảng 8,6 năm)

- Tốc độ vòng động cơ : Nmax = 2000rpm

- Hệ số ma sát trơn bề mặt : 𝜇 =0,1

Tính toán và chọn thông số đầu vào để điền vào công cụ :

+ Tốc độ quay của động cơ quay dao :

1000 1000.36

382( ) .30

q v

+kuv :ảnh hưởng của vật liệu lam dao +kov :hệ số xét đến dạng da công +krvkφvkφlvkqv :hệ số ảnh hưởng đến thông số hình hoc kết cấu dao -Ta chọn Ssb= 0,4 (mm/vòng)

Suy ra : V = 36,63 m/phút

-Số vòng quay trục chính :

D

V n



1000

 = 1000.36, 63

3,14.34 = 343,1 vòng/ phút Theo thuyết minh máy đã chọn :nmáy=355 vòng /phút

2.1.4 Tính toán lựa chọn trục vít , chọn động cơ

Điều kiện làm việc và các thông số được tính chọn

 Điều kiện làm việc

+ Gia tốc trọng trường : g = 10 m/s2

Hình 2.1: Hệ thống trục vít me trục Z

Tính các lực dọc trục

o Tăng tốc (đi lên ): Fa1 = mg + ma = 10.10 + 10.5 = 150 N = 15 kgf

o Chạy đều (đi lên): Fa2 = mg = 10.10 = 100 (N) = 10 (kgf)

+ Gia công (đi lên): Fa3 = Fmz + μFm + mg = 0+ 0,1.260 + 10.10 = 126 (N) = 12,6 (kgf)

+ Giảm tốc (đi lên): Fa4 = mg - ma = 10.10 – 10.5 = 50 (N) = 5 ( kgf)

+ Lực dọc trục lớn nhất khi không gia công : F1max = 150 (N) = 15 (kgf)

+ Lực dọc trục lớn nhất khi gia công : F2max = 100 N = 10 (kgf)

 F1max, F2max: Lực dọc trục lớn nhất khi không gia công và gia công

 N1max, N2max: Tốc độ quay lớn nhất của trục khi không gia công và gia công