Đề tài cải tiến máy phay cnc 5 trục head head kết cấu h frame

Máy gia công 5 trăc đ°āc ćng dăng rÃt nhiÃu trong các ngành sÁn xuÃt, chÁ t¿o máy, chą yÁu là đÅ gia cơng các bï phÁn cąa máy bay, đïng c¢ ỗt trong, v cỏc chi tit mỏy cho ngnh ụ tơ.. H¢n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CẢI TIẾN MÁY PHAY CNC 5 TRỤC HEAD-HEAD KẾT CẤU H - FRAME Mà SỐ: SV2020-66 SKC 0 0 7 3 5 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 Bî GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M KỸ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TêNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HâC CĄA SINH VIÊN CÀI TIÀN MÁY PHAY CNC 5 TRĂC HEAD-HEAD KÀT CÂU H - FRAME SV2020 - 66 Chą nhiám đà tài: Nguyßn Trí HiÅu TP Hé Chí Minh, tháng 10, năm 2020 Bî GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O TR¯âNG ĐH S¯ PH¾M KỸ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TêNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HâC CĄA SINH VIÊN CÀI TIÀN MÁY PHAY CNC 5 TRĂC HEAD-HEAD KÀT CÂU H - FRAME SV2020 - 66 Thuïc nhóm ngành khoa hãc: Kỹ ThuÁt SV thāc hián: Nguyßn Trí HiÅu Nam, Nÿ: Nam Dân tïc: Kinh Lñp, khoa: 16143CL2, Khoa Đào t¿o ChÃt L°āng Cao Năm thć: 4/ Sç năm đào t¿o: 8 Ngành hãc: Công nghá ChÁ t¿o máy Ng°ói h°ñng d¿n: PGS TS Ph¿m Huy Tuân TP Hé Chí Minh, tháng 10, năm 2020 MĂC LĂC PHÄN Mô ĐÄU 1 1 TêNG QUAN V LÃNH VĀC NGHIÊN CĆU 1 1.1 Ngoài n°ñc 1 1.2 Trong n°ñc 2 2 LÍ DO CHâN Đ TÀI 2 3 MĂC TIÊU Đ TÀI 3 4 ĐæI T¯ĀNG VÀ PH¾M VI NGHIÊN CĆU 3 4.1 Đçi t°āng nghiên cću 3 4.2 Ph¿m vi nghiên cću 3 5 CÁCH TIÀP CÀN VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĆU 3 5.1 Cách tiÁp cÁn 3 5.2 Ph°¢ng pháp nghiên cću 4 CH¯¡NG 1: C¡ Sô LÍ THUYÀT 5 1.1 ĐIÂU KHIÄN Sæ, LÝ THUYÀT MÁY VÀ CÁC CÔNG CĂ CNC 5 1.1.1 Giñi thiáu 5 1.1.2 Há thçng d¿n đïng CNC 5 1.1.3 Vòng điÃu khiÅn CNC (CNC Control Loop) 7 1.1.4 Các thành phÅn cąa há thçng CNC 8 1.2 THIÀT KÀ KÀT CÂU 3 TRĂC Đ¡N GIÀN 9 1.2.1 C¢ sõ tính toán thiÁt kÁ 9 1.3 THIÀT KÀ CĂM TRĂC XOAY B-C 25 1.3.1 Hïp sç Harmonic 25 1.3.2 Hïp sç hành tinh (Planetary Gearbox) 26 CH¯¡NG II THIÀT KÀ MÁY 31 2.1 XÂY DĀNG CÁC MÔ HÌNH ĐIàN TĀ TRÊN MÁY TÍNH (CAD) 31 2.1.1 C¢ sõ thiÁt kÁ và xây dāng 31 2.1.2 KÁ thÿa mô hình thiÁt kÁ ban đÅu 31 2.1.3 ThiÁt kÁ mô hình CAD trăc xoay C 35 2.1.4 ThiÁt kÁ mô hình CAD trăc xoay B 36 2.1.5 ThiÁt kÁ mô hình CAD căm lÃp Z-B-C 38 2.1.6 Mô hình máy hoàn thián 39 2.1.7 BÁn v¿ kĩ thuÁt 40 2.2 THIÀT KÀ C¡ KHÍ 41 2.2.1 ThiÁt kÁ kÁt cÃu 03 trăc c¢ bÁn 41 2.2.2 ThiÁt kÁ thân đÿ trăc chính 43 2.2.3 Lāa chãn Vít-me bi 46 2.3 MÔ PHäNG BÂN KÀT CÂU MÁY (CAE) 48 2.3.1 Giñi thiáu 48 2.3.2 Tiêu chuÇn kÁt cÃu tĩnh cąa căm trăc Z-B-C 49 CH¯¡NG III: CHÀ T¾O MÁY VÀ LÂP RÁP 67 3.1 KHôI T¾O QUI TRÌNH GIA CÔNG CÁC CHI TIÀT MÁY 67 3.2 TIÀN HÀNH GIA CÔNG 69 3.3 KIÄM TRA CHÂT L¯ĀNG 69 CH¯¡NG IV: THIÀT KÀ Hà THæNG ĐIàN – ĐIÂU KHIÄN .72 4.1 THIÀT Bà ĐIàN 72 4.1.1 M¿ch Mach3 LPT 72 4.1.2 Stepper Driver LeadShine DMA860H 72 4.1.3 Đïng c¢ b°ñc 73 4.1.4 BiÁn tÅn 74 4.1.5 Cą đăc vi tính 74 4.2 PHÄN MÂM CH¯¡NG TRÌNH MACH3MILL 75 4.2.1 Giñi thiáu 75 4.2.2 Nguén gçc và chćc năng 75 4.2.3 Nhÿng vÃn đà khi sā dăng Mach3 76 4.3 Hà THæNG ĐIàN 76 4.4 Hà THæNG ĐIÂU KHIÄN VÀ POST-PROCESSOR 87 4.4.1 Đánh nghĩa 87 4.4.2 Qui trình ho¿t đïng cąa Post-processor 88 4.4.3 Đánh nghĩa khoÁng cách Pivot 88 4.4.4 Đánh nghĩa máy trong Mastercam 90 CH¯¡NG V: SÀN PHÆM GIA CÔNG CĄA MÁY 92 5.1 SÀN PHÆM GIA CÔNG 2D TRÊN 3 TRĂC X, Y VÀ Z 92 5.2 SÀN PHÆM GIA CÔNG 3D TRÊN 3 TRĂC X, Y VÀ Z 92 5.3 SÀN PHÆM Gì GIA CÔNG 3 + 2 TRÊN 5 TRĂC 93 5.4 SÀN PHÆM GIA CÔNG 5 TRĂC ĐèNG THòI 93 CH¯¡NG VI: KÀT LUÀN VÀ KIÀN NGHà 95 6.1 KÀT LUÀN 95 6.2 KIÀN NGHà 95 CH¯¡NG VII: H¯ðNG PHÁT TRIÄN TRONG T¯¡NG LAI .97 7.1 CÃu trúc 97 7.2 Mô phång 97 7.2.1 Các tiêu chí đÅ mô phång tĩnh 97 7.2.2 PhÁn ćng và đïng hãc 97 7.2.3 Mô phång tĩnh 98 TÀI LIàU THAM KHÀO 102 MĂC LĂC BÀNG BIÄU BÁng 2.1 Thông sç phay mÁt và phay ngón 41 BÁng 2.2 Thông sç phay đë xuçng 42 BÁng 2.3 Thçng sç thiÁt kÁ thân đÿ 43 BÁng 2.4 Lāc cÃt dãc trăc Y 44 BÁng 2.5 Lāc cÃt tác dãc trăc X 45 BÁng 2.6 Các tr°óng hāp lāc dãc trăc có thÅ xÁy ra 46 BÁng 2.7 Thông sç cąa vít-me bi đã chãn 48 BÁng 2.8 Toán toán bÃn 48 BÁng 2.9 BÁng thông sç vÁt liáu 49 BÁng 2.10 Ành h°õng cąa lāc cÃt lên căm spindle 51 BÁng 2.11 Thông sç cąa phiên bÁn 1 khi cháu tác dăng cąa lāc cÃt 52 BÁng 2.12 Thông sç cąa phiên bÁn 2 khi cháu tác dăng cąa lāc cÃt 54 BÁng 2.13 Thông sç cąa phiên bÁn 2 khi cháu tác dăng cąa lāc cÃt 56 BÁng 2.14 Thông sç cąa phiên bÁn 2 khi cháu tác dăng cąa lāc cÃt 58 BÁng 2.15 BÁng tëng kÁt thông sç cąa các phiên bÁn .60 BÁng 2.16 TÅn sç dao đïng tā nhiên và các vá trí xÁy ra dao đïng theo phÅn mÃm Ansys 64 BÁng 2.17 Mçi quan há giÿa chuyÅn vá, tÅn sç dao đïng riêng và sç vòng trên phút 66 BÁng 7.1 Thông sç cąa phiên bÁn mñi khi cháu tác dăng cąa lāc cÃt .98 BÁng 7.2 Thông sç cąa phiên bÁn 4 và phiên bÁn t°¢ng lai .99 BÁng 7.3 TÅn sç dao đïng riêng và biên đï dao đïng 101 DANH MĂC CÁC CHĂ VIÀT TÂT CNC : Computer Numerical Control NC : numerical control EDM: Electrical Discharge Machining FA: Flexible Automation- FMS : Flexible Manufacturing Systems AGV: Autonomous Guided Vehicles CMM : Coordinate Measurement Machines CAI: Computer Aided Inspection CAD: Computer Aided DesignCAPP : Computer Aided Process Planning CAM : Computer Aided Manufacturing LSI: Large-scale integrated PMSMs: Permanent Magnet Synchronous Motors LM : Linear Movement MMI: Man Machine Interface NCK: Numerical Control Kernel PLC : Programmable Logic Control PID: Proportional Integral Derivative FIFO : First In, First Out CPU: Central Processing Unit RAM: Random Access Memory ST: Structured Text- FBD: Function Block Diagram SFC: Sequential Function Charts LD: Ladder Diagram IL: Instruction List PHÄN Mä ĐÄU 1 TêNG QUAN V LÃNH VĄC NGHIÊN CĆU 1.1 Ngoài n°ác Máy gia công 5 trăc đ°āc ćng dăng rÃt nhiÃu trong các ngành sÁn xuÃt, chÁ t¿o máy, chą yÁu là đÅ gia công các bï phÁn cąa máy bay, đïng c¢ đçt trong, và các chi tiÁt máy cho ngành ô tô H¢n nÿa, vì khÁ năng có thÅ điÃu khiÅn đéng thói nhiÃu trăc chuyÅn đïng linh ho¿t cąa máy gia công 5 trăc đ¿t hiáu suÃt cao nên máy đã và đang đ°āc khám phá và phát triÅn cho rÃt nhiÃu ngành sÁn xuÃt khác nh° thiÁt bá công nghiáp nÁng, khuôn m¿u, y sinh, dÅu khí, dát may& Dāa theo phân tích cąa Technavio, thá tr°óng trung tâm gia công 5 trăc toàn cÅu đ°āc dā đoán s¿ tăng tr°õng vñi tçc đï ën đánh và đ¿t tỷ lá tăng tr°õng kép hàng năm (CAGR) gÅn 7% trong giai đo¿n dā báo Nhu cÅu ngày càng tăng đçi vñi các máy đa lĩnh vāc trên toàn cÅu s¿ thúc đÇy triÅn vãng tăng tr°õng cho thá tr°óng trung tâm gia công CNC 5 trăc cho đÁn cuçi năm 2021 Thá tr°óng đang chćng kiÁn sā thay đëi lñn tÿ các máy truyÃn thçng sang các trung tâm gia công CNC 5 trăc, kÁt hāp tÃt cÁ các chu trình nh° phay, khoan, v¿t mÁt và tián trong mït máy duy nhÃt đÅ tăng năng suÃt và giÁm thói gian gia công Các ph°¢ng pháp gia công tián ren ngoài, ren, ren trong, rãnh và móc lí là mït sç các chćc năng khác mà có thÅ đ°āc thāc hián trên tích hāp trên cÁ máy phay đÅ giÁm viác gá đÁt chi tiÁt nhiÃu lÅn Vñi tính năng tích hāp các công că tián, mà mït lÅn nÿa, s¿ thúc đÇy quá trình chuyÅn đëi tÿ các máy truyÃn thçng trong vài năm tñi Và mÁt đáa lý, Châu Á - Thái Bình D°¢ng (APAC) chiÁm đa sç thá phÅn trong năm 2016 và s¿ tiÁp tăc chiÁm lĩnh thá tr°óng trong bçn năm tñi Mït trong nhÿng yÁu tç chính Ánh h°ñng đÁn sā tăng tr°õng cąa thá tr°óng trong khu vāc này là sā phát triÅn công nghiáp nhanh chóng õ các quçc gia nh° Trung Quçc, Ân Đï, Hàn Quçc, Indonesia và Đài Loan 1 Hình 1.1 Thị trường trung tâm gia công 5 trục toàn cầu (2017 - 2021) Trong bçi cÁnh này, khÁ năng cąa gia công 5 trăc trõ nên hÃp d¿n h¢n bao gió hÁt đçi vñi các doanh nghiáp vÿa và nhå Vñi măc đích mõ rïng cho nhiÃu doanh nghiáp h¢n trong sç đó tham gia vào thá tr°óng 5 trăc, các hãng sÁn xuÃt và chÁ t¿o máy công că lñn có thÅ kÅ đÁn nh° DMG Mori, Mazak, Hass Automation, Okuma& đÃu đ°āc phát triÅn và đ°a ra thá tr°óng các trung tâm gia công 5 trăc, đi kèm vñi nó là các giÁi pháp và phÅn mÃm CAD/CAM-CNC cho gia công 5 trăc nh° Mastercam, BobCAD-CAM, Hypermill, Powermill, Vericut& 1.2 Trong n°ác Quá trình công nghiáp hóa và hián đ¿i hóa cũng n°ñc ta không thÅ không kÅ đÁn sā phát triÅn tÃt yÁu cąa lãnh vāc c¢ khí chÁ t¿o máy, mà nhiám vă đÁt ra là nghiên cću, thiÁt kÁ và chÁ t¿o nhÿng máy công că đ°āc điÃu khiÅn ngày càng linh ho¿t và tçi °u, giúp tăng năng suÃt và cÁi thián đï chính xác phăc vă cho quá trình sÁn xuÃt Tuy nhiên, ngành c¢ khí chÁ t¿o máy trong đó có mÁng chÁ t¿o máy công că vçn có õ Viát Nam vñi các sÁn phÇm hÅu hÁt l¿i là máy v¿n năng phë thông và có cÃu trúc truyÃn thçng Sā đëi mñi công nghá không có nghĩa là đi mua công nghá, điÅn hình nh° viác nhÁp khÇu máy công că CNC cũng gây bÃt cÁp trong mït sç tr°óng hāp nh°: giá cao, bÁo trì - bÁo d°ÿng phćc t¿p, không chą đïng, khó phát huy kinh tÁ nïi sinh, không nhÁp đ°āc các máy phăc vă quçc phòng& Vì nhÿng lý do đó, viác phÁi làm chą công nghá và nghiên cću phát triÅn các đà tài và máy công că CNC 5 trăc là cÃp thiÁt 2 LÍ DO CHâN Đ TÀI 2