Thiết kế và thi công mô hình máy khoan tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG NGÀNH KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TH S DƯƠNG ĐĂNG DANH Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Lê Kim Hoàn 1711030368 17DCTA3 Nguyễn Phi Long 1711030337 17DCTA3 Nguyễn Trường Sơn 1711030360 17DCTA3 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG NGÀNH KỸ THUẬT.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ & THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Kim Hoàn 1711030368 17DCTA3 Nguyễn Phi Long 1711030337 17DCTA3 Nguyễn Trường Sơn 1711030360 17DCTA3 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ & THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Kim Hoàn 1711030368 17DCTA3 Nguyễn Phi Long 1711030337 17DCTA3 Nguyễn Trường Sơn 1711030360 17DCTA3 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cám ơn tồn thể thầy giáo Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, hướng dẫn chúng em suốt trình học tập trường Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Th.S Dương Đăng Danh, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ chúng em suốt q trình hồn thiện đồ án tốt nghiệp Không vậy, thời gian làm việc chung với thầy, chúng em cịn có thêm kiến thức bổ ích cần thiết khác để chúng em làm tốt cơng tác học tập làm việc Do nhiều hạn chế kinh nghiệm làm việc thực tế khả lập luận, đồ án tốt nghiệp chúng em chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô thông cảm, bỏ qua sai sót đóng góp ý kiến để chúng em rút kinh nghiệm làm tốt công việc sau Sau cùng, chúng em xin kính chúc q thầy ln dồi sức khoẻ để tiếp tục sứ mạnh giảng dạy truyền vốn đạt kiến thức quý giá cho hệ sau Chúng em xin trân trọng cảm ơn! ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH MỤC LỤC Phiếu đăng kí đề tài ĐATN Phiếu giao nhiệm vụ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG vi DANH SÁCH CÁC HÌNH vii LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Mục đích phát triển đề tài 1.2 Nhiệm vụ cần thực 1.3 Phạm vi giới hạn đồ án 1.4 Giới thiệu 1.4.1 Công dụng máy khoan 1.4.2 Các tai nạn thường xảy máy khoan 1.4.3 Kết cấu mũi khoan .10 a Chuôi (Shank): 11 b Cổ dao (Neck): 11 c Phần làm việc (Body): 11 Chương 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 13 Phân loại máy khoan sử dụng phổ biến 13 2.1 2.1.1 a Máy khoan công nghiệp .13 Máy khoan bàn: 13 iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH b Máy khoan đứng: .15 c Máy khoan cần: 16 d Máy khoan nhiều trục: .18 e Máy khoan phay kết hợp 19 f Máy khoan lỗ sâu .20 2.1.2 a Máy khoan cầm tay (dân dụng) 23 Cấu tạo máy khoan cầm tay: 23 b Các loại máy khoan cầm tay: 24 Nguyên lý hoạt động máy khoan cầm tay: 28 c 2.2 Ưu, nhược điểm máy khoan tự động so với máy khoan thông thường 28 2.3 Yêu cầu máy cần thiết kế 29 2.4 Giải pháp 30 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 31 3.1 Nghiên cứu thiết kế máy khoan tự động 31 3.1.1 Nghiên cứu lý thuyết 31 3.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm 31 3.2 Chọn vật liệu gia công 31 3.3 Các thông số máy thiết kế 33 3.4 Cụm trục X 35 3.5 Cụm trục Y 36 3.6 Cụm trục Z 37 3.7 Phân tích, lựa chọn nguyên lí kết cấu Máy khoan tự động 38 Chương 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 40 iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH 4.1 Tính tốn lựa chọn động khoan 40 4.2 Tính tốn – lựa chọn cấu vít me đai ốc động bước 42 4.2.1 Trục Y 42 4.2.2 Trục Z 43 4.2.3 Trục X 45 4.3 Thiết kế mạch điện hệ thống điều khiển 47 4.4 Chọn mạch điều khiển, động trục chính, động bước truyền động máy 48 4.4.1 Lựa chọn mạch điều khiển 48 4.4.2 Opto (Cách ly quang) 50 4.4.3 Động bước (Step motor) .51 4.4.4 Động trục chính: Motor 885 280W 53 4.4.5 Lựa chọn Vitme 54 Chương 5: THI CÔNG 58 5.1 Lắp đặt 58 5.2 Lập trình điều khiển 60 5.2.1 Giới thiệu phần mềm CIMCO EDIT 60 5.2.2 Lập trình mơ chương trình gia cơng 64 Chương 6: ĐÁNH GIÁ – KẾT LUẬN 70 6.1 Đánh giá 70 6.2 Kết luận 71 Tài liệu tham khảo 72 Phụ lục 73 v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 .49 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật Opto PC817 50 Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật động bước Nema17 .52 Bảng 4.4: Thông số kĩ thuật động bước 57BYD250D .52 Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật motor 885 53 Bảng 4.6: Thơng số kỹ thuật cụm vít me 54 Bảng 4.7: Danh sách vật liệu khí phụ kiện 57 Bảng 4.8: Danh sách vật liệu điện điều khiển 57 Bảng 4.9: Danh sách dụng cụ hỗ trợ 57 vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Phạm vi sử dụng máy khoan .7 Hình 1.2: Mũi khoan .10 Hình 1.3: Hình chiếu mũi khoan .12 Hình 2.1: Máy khoan bàn 13 Hình 2.2: Máy khoan đứng kiểu trụ vng 15 Hình 2.3: Máy khoan cần Z3050x16 16 Hình 2.4: Máy khoan nhiều trục .18 Hình 2.5: Máy khoan phay kết hợp RF-45N2F .19 Hình 2.6: Máy khoan lỗ sâu 20 Hình 2.7: Mô máy khoan lỗ sâu 21 Hình 2.8: Mơ q trình gia cơng 22 Hình 2.9: Cấu tạo máy khoan cầm tay 23 Hình 2.10: Máy khoan thường 24 Hình 2.11: Máy khoan động lực .25 Hình 2.12: Máy khoan búa 25 Hình 2.13: Máy khoan vặn vít 26 Hình 2.14: Máy khoan động lực dùng pin 27 Hình 3.1: Phơi gỗ 32 Hình 3.2: Phôi nhôm .32 Hình 3.3: Mơ hình tổng thể máy .33 Hình 3.4: Cơ cấu phận trục X 35 Hình 3.5: Cấu tạo phận trục Y 36 Hình 3.6: Cấu tạo phận trục Z 37 Hình 4.1: Hệ thống mạch điện điều khiển 47 Hình 4.2: Sơ đồ điện trục 47 Hình 4.3: Arduino Uno R3 48 vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 4.4: Opto 817 50 Hình 4.5: Sơ đồ chân .50 Hình 4.6: Động bước Nema17 51 Hình 4.7: Động bước 57BYG250D 1.8 độ 52 Hình 4.8: Motor 885 .53 Hình 4.9: Vít me bi trục Y – X – Z 54 Hình 4.10: Nguyên lý hoạt động vít me bi .55 Hình 5.1: Nhơm cắt sau đo 58 Hình 5.2: Dùng ke nối để cố định nhôm cắt 59 Hình 5.3: Khung nhơm định hình 60 Hình 5.4: Màn hình CIMCO EDIT 61 Hình 5: Các thao tác NC-Editor 62 Hình 5.6: Các thao tác NC-Functions 62 Hình 5.7: Các thao tác Backplot 63 Hình 5.8: Các thao tác File Compare 63 Hình 5.9: Bảng giao tiếp Transmission 64 Hình 10: Mơ code phần mềm CIMCO EDIT .64 Hình 5.11: Dùng BCNC điều khiển phần cứng .65 Hình 5.12: Mơ sản phẩm hồn thiện 65 Hình 5.13: Khoan vị trí số 66 Hình 5.14: Khoan vị trí số 67 Hình 5.15: Khoan vị trí số 68 Hình 5.16: Khoan vị trí số 69 viii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp sản xuất nước ta đòi hỏi sử nhiều lao động Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt lao động tiếp tục diễn (đặc biệt diễn biến Covid 19 ngày phức tạp lúc giờ) ngành cơng nghiệp chế tạo cần phải thích ứng với tình trạng thiếu hụt nhân lực làm việc Lâu nói phát triển sản xuất công nghiệp người ta hay để cập đến vai trị tự động hóa Nên nói vai trị tự động hóa vai trò điện tử Cơ điện tử kết hợp kỹ thuật khí, kỹ thuật điện tử kỹ thuật máy tính Đây ngành quan trọng thiếu phát triển khoa học kỹ thuật đại Mục đích ngành khoa học tổng hợp liên ngành nhằm phát triển tối đa tư hệ thống thiết kế Và phát triển sản phẩm để tạo sản phẩm có tính vượt trội Robot sản phẩm tiêu biểu ngành điện tử Cơ điện tử hay kỹ thuật điện tử có vai trị khả nhìn nhận vấn đề sản xuất công nghiệp đời sống (do khối khiến thực tổng thể nên khả nhìn nhận tổng thể hữu vấn đề hơn), xây dựng toán, nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ứng dụng máy móc, hệ thống máy móc tự động, đại vào sản xuất công nghiệp Trong đời sống tương tự vậy, với khả nhìn nhận vấn đề cách tổng thể, điện tử xâm nhập vào tất lĩnh vực đời sống xã hội y tế, giao thông vận tải, nông nghiệp thông minh, giúp việc tăng suất, tăng chất lượng, giải phóng người khỏi cơng việc nhàm chán, nguy hiểm Sản xuất công nghiệp đời sống vừa nhu cầu vừa động lực phát triển không ngừng ngành điện tử ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH NC-Editor: Editor khơng có giới hạn kích thước chương trình bao gồm tùy chọn mã CNC cụ thể đánh số dòng / đánh lại số dòng, xử lý ký tự cơng cụ tìm phân vùng XYZ Editor có chức tốn học bao gồm toán học bản, xoay, đối xứng, bù dao di chuyển chương trình Hình 5: Các thao tác NC-Editor - NC-Functions: NC-Functions giúp hiệu chỉnh số khối clock lệnh, hiểu chỉnh lại kí tự clock lệnh, ẩn số thứ tự clock lệnh, đồng thời giúp ta hiệu chỉnh lại kiểu máy gia công xuất List Tool tất dao sử dụng chương trình gia cơng Hình 5.6: Các thao tác NC-Functions - Backplot: Cimco Edit V8 bao gồm phay 3D/tiện 2D giao diện backplot để mơ chương trình phay trục tiện trục Bạn chỉnh sửa chương trình CNC cập nhật cách tự động hình ảnh mơ sử dụng cộng cụ zoom, pan, rotate measuring để phân tích hình ảnh mơ CIMCO Edit V8 hổ trợ hiển chị khối solid 3D mơ code NC có thêm cơng cụ dao cắt, setup phôi đồng thời giúp kiểm tra va chạm phát khe Hỗ trợ lưu NC backplots với file DXF 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.7: Các thao tác Backplot - File Compare: Nếu bạn chắn chương trình NC khác thi chức File compare Cimco Edit giúp bạn xác định điểm khác File Compare cho phép bạn chọn file hiển thị chúng khung màng hình Những chổ khác đánh dấu màu sắc Bạn duyệt qua tệp, kiểm soát dễ dàng với khác biệt Hình 5.8: Các thao tác File Compare - Transmission: Phần DNC CIMCO Edit V8 cho phép bạn gửi nhận chương trình CNC đến xưởng CNC bạn cách sử dụng phương tiện giao tiếp truyền DNC RS-232.Các tập tin gửi từ cửa sổ CIMCO trực tiếp từ máy tính có kết nối với máy CNC Quá trình truyền tệp thực bạn làm việc với chương trình CNC khác 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.9: Bảng giao tiếp Transmission 5.2.2 - Lập trình mơ chương trình gia cơng Lập trình điều khiển: Hình 10: Mơ code phần mềm CIMCO EDIT 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.11: Dùng BCNC điều khiển phần cứng - Vận hành sản phẩm mơ phỏng: Hình 5.12: Mơ sản phẩm hồn thiện 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.13: Khoan vị trí số 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.14: Khoan vị trí số 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.15: Khoan vị trí số 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hình 5.16: Khoan vị trí số 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Chương 6: ĐÁNH GIÁ – KẾT LUẬN 6.1 Đánh giá Sau tháng thực hiện, hướng dẫn bảo nhiệt tình thầy giáo Dương Đăng Danh, nhóm hồn tất mô thành công Máy khoan tự động đồng thời vận hành dạng mô với yêu cầu đặt là: - Khoan lỗ chi tiết - Thời gian khoảng 47 giây để khoan lỗ tính từ lúc đặt phơi đến kết thúc khoan lỗ thứ - Trong trình thiết kế mơ hạn chế chi tiết Ưu – Nhược điểm hạn chế trình thiết kế: - Ưu điểm: o Vì chi tiết lược bớt q trình mơ (đã tính tốn) nên tiết kiệm thêm chi phí sản xuất, làm giảm giá thành gia cơng máy o Sản phẩm sử dụng linh kiện điện tử có sẵn, dễ tìm kiếm phổ biến thị trường o Khả vận hành đơn giản, đáp ứng u cầu nhóm giảng viên - Nhược điểm : o Cần cải thiện độ xác o Cịn giới hạn bề dày phơi vật liệu o Tốc độ hoạt động thấp 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Hạn chế: a Sản phẩm chưa đưa vào vận hành thực tế b Kết thu dựa kết mô c Chưa thể đạt suất cao cho hoạt động thời gian dài 6.2 Kết luận Sản phẩm cần thêm nhiều thời gian để phát triển nhiều khả làm việc để đưa vào hướng dẫn, giảng dạy trường, xa đem vào sản xuất đưa vào nhà máy để hoạt động độc lập Vậy nên đòi hỏi người thiết kế phải học hỏi, tìm hiểu sâu kiến thức cần thiết để làm Máy khoan tự động hoàn chỉnh, đáp ứng nhu cầu đề từ ban đầu 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Tài liệu tham khảo - Tài liệu sách: 1- Cơ sở thiết kế máy 2- GS.TS Nguyễn Đắc Lộc - PGS.TS Lê Văn Tiến - PGS.TS Ninh Đức Tốn - PGS.TS.Trần Xuân Việt Sổ tay Công nghệ chế tạo máy Tập Nhà xuất khoa học kĩ thuật 3- GS.TS Nguyễn Đắc Lộc - PGS.TS.Lê Văn Tiến - PGS.TS Ninh Đức Tốn - PGS.TS.Trần Xuân Việt Sổ tay Công nghệ chế tạo máy tập Nhà xuất khoa học kĩ thuật - Tài liệu Internet: 4- Wikipedia – Khoan, mũi khoan 5- Websites http://www.thegioicnc.com 6- Websites http://arduino.vn 7- Websites http://www.dientutuonglai.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH Phụ lục Bản vẽ sử dụng thiết kế: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH ... CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Phạm vi sử dụng máy khoan .7 Hình 1.2: Mũi khoan .10 Hình 1.3: Hình chiếu mũi khoan .12 Hình 2.1: Máy khoan bàn 13 Hình 2.2: Máy. .. nhiều trục, máy khoan phay kết hợp, máy khoan lỗ sâu a Máy khoan bàn: Máy khoan bàn thi? ??t bị dùng để khoan lỗ, ứng dụng phổ biến ngành công nghiệp, giúp lỗ khoan đẹp xác Máy khoan bàn có nhiều... Hình 2.1: Máy khoan bàn Máy khoan bàn dịng máy khoan cơng nghiệp chun dụng để gia công lỗ khoan kim loại nhiều loại vật liệu khác với độ xác cực cao (hơn hẳn máy khoan cầm tay) Máy có thi? ??t kế