(Đồ án hcmute) nghiên cứu cải tiến thiết kế và chế tạo máy phay lăn răng cnc phục vụ đào tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY LĂN RĂNG CNC PHỤC VỤ ĐÀO TẠO GVHD: ThS ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: TRẦN TIẾN PHÁT MSSV: 11143109 SVTH: HUỲNH NHÂM THÂN MSSV: 11143151 SVTH: TRƯƠNG NGUYỄN TẤN PHÁT MSSV: 11143110 SKL 0 9 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY LĂN RĂNG CNC PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” Giảng viên hướng dẫn: ThS ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực hiện: TRẦN TIẾN PHÁT MSSV: 11143109 HUỲNH NHÂM THÂN 11143151 TRƯƠNG NGUYỄN TẤN PHÁT 11143110 Khố: 2011 - 2015 TP Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bộ Môn: Công Nghệ Chế Tạo Máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: ThS Đặng Minh Phụng Họ tên sinh viên: Trần Tiến Phát MSSV: 11143109 Huỳnh Nhâm Thân MSSV: 11143151 Trương Nguyễn Tấn Phát MSSV: 11143110 Lớp: 111433A Lớp: 111433A Lớp: 111433A Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY LĂN RĂNG CNC PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Ghi Số động máy 05 động Modul gia công lớn 2,5 mm Góc nghiêng đầu dao phay 45 Độ Đường kính gia cơng lớn Ø 150 mm Máy phay lăn Phạm vi hoạt động theo phương Z CNC Phạm vi hoạt động theo phương X 250 mm 120 mm Điện 220 V xoay chiều pha pha Kích thước máy Dài x rộng x cao 1710 x 1280 x 2014 Vật liệu gia công Nhựa, đồng thau Độ xác gia cơng Cấp 8,9 Nội dung chính:  Nội dung thuyết minh, tính tốn - Nghiên cứu Tổng quan - Cơ sở lựa chọn phương án thiết kế thiết kế sơ - Tính tốn thiết kế tổng thể máy - Tính toán thiết kế phần điện điều khiển - Lựa chọn chế tạo phần điện điều khiển an - Thiết kế, chế tạo điều khiển máy - Biên soạn thực hành máy phay lăn CNC  Hồ sơ thiết kế: - Tập vẽ chi tiết - Tập vẽ lắp cụm - Bản vẽ lắp toàn máy Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) an MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƢƠNG TỔNG QUAN 11 1.1 GIỚI THIỆU 11 1.2 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY LĂN RĂNG 11 1.3 NGHIÊN CỨU NƢỚC NGOÀI 14 1.4 NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC 15 1.5 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 16 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN 18 1.7 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 18 1.8 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 18 1.9 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Nguyên lý phay lăn 20 2.2 Phay lăn thẳng 21 2.3 Phay lăn nghiêng 21 2.4 Khả công nghệ máy phay lăn 22 2.5 Phƣơng pháp lăn 23 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 25 3.1 Lựa chọn phƣơng án kết cấu chung máy 25 an 3.2 Tính tốn, lựa chọn động trục phôi 28 3.3 Tính tốn, lựa chọn động trục 30 3.4 Tính tốn, lựa chọn vitme - đai ốc bi 35 3.5 Tính tốn ray trƣợt lên xuống 46 3.6 Hệ thống điện máy phay lăn cnc 49 3.6.1 3.6.2 Phương pháp kết nối động servo vào driver 49 Sơ đồ kết nối khí cụ điện 59 CHƢƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT 66 4.1 4.2 Cải tiến thiết kế cụm trục gá dao, gá phôi 66 4.1.1 Cải tiến cụm trục gá dao 66 4.1.2 Cải tiến thiết kế cụm gá phôi 69 Cải tiến thiết kế cụm di chuyển trục A, Y, Z 74 4.2.1 Cải tiến thiết kế cụm di chuyển trục A 74 4.2.2 4.2.3 Cải tiến thiết kế cụm di chuyển trục Y 75 Cải tiến thiết kế cụm di chuyển trục Z 80 4.3 Cải tiến thiết kế phần thân máy 82 4.4 Thiết kế trục truyền động 86 4.5 Thiết kế vỏ máy 87 4.6 Lựa chọn phần mềm điều khiển máy 90 4.7 Lựa chọn phƣơng án điều khiển máy 94 4.8 Cải tiến thiết kế giao diện điều khiển 96 CHƢƠNG GIA CÔNG 99 5.1 Các chi tiết gia công 99 5.2 Hình ảnh gia cơng thực tế 101 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 KẾT LUẬN 113 KIẾN NGHỊ 113 an PHỤ LỤC 114 an DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Kết cấu chung máy 12 Hình Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn CNC .13 Hình Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn CNC .13 Hình Máy phay lăn OFA75-900 .15 Hình Máy phay lăn CNC trƣờng DHSPKT 16 Hình Máy CNC GHO-200 17 Hình Máy CNC HERA-200 .17 Hình Sơ đồ nguyên lý phay lăn 20 Hình 2 Gá dao nghiêng hƣớng trái 21 Hình Gá dao nghiêng hƣớng phải 21 Hình Bánh nghiêng trái dao .22 Hình Bánh nghiêng phải dao 22 Hình Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn CNC phƣơng án 26 Hình Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn CNC phƣơng án 27 Hình 3 Kích thƣớc dao phay lăn 32 Hình Các bƣớc tính tốn, lựa chọn vitme- đai ốc bi .35 Hình Các phƣơng án lắp vitme bi .38 Hình Mơ hình đặt tải vitme bi 41 Hình Mơ hình tính tốn ray trƣợt theo phƣơng thẳng đứng .46 Hình Con trƣợt HSR25HR hãng THK .47 Hình Nguyên lý đấu nối servo vào driver 50 Hình 10 Nguyên lý đấu nối nhiều driver với 51 Hình 11 Driver J2S- 40CP 51 Hình 12 Driver J2S- 70CP 51 Hình 13 Sơ đồ chân nối driver J2S .52 Hình 14 Đầu cáp 3M- 10320 .52 Hình 15 Đầu cáp 25 chân Northern .52 Hình 16 Cổng song song (LPT) .53 Hình 17 Bảng sơ đồ chân In/Out 53 Hình 18 Sơ đồ đấu dây driver trục X 59 Hình 19 Sơ đồ đấu dây driver trục A 59 Hình 20 Sơ đồ đấu dây driver trục Z 60 Hình 21 Sơ đồ đấu dây driver trục B 60 an Hình 22 Sơ đồ đấu dây driver trục C 61 Hình 23 Mạch khuếch đại 61 Hình 24 Mạch đèn .62 Hình 25 Mạch tƣới nguội 62 Hình 26 Mạch điện nút nhấn công tắc 62 Hình Thiết kế cụm ổ đỡ có 66 Hình Thiết kế cụm ổ đỡ dùng bạc côn điều chỉnh 67 Hình Thiết kế cụm ổ đỡ dùng kẹp rút .68 Hình 4 Thiết kế trục gá dao có .68 Hình Thiết kế trục gá dao 69 Hình Cụm dao hồn chỉnh 69 Hình Thiết kế cụm gá phơi có .69 Hình Cụm gá phơi sử dụng mâm cập .70 Hình Mâm cập trục gá phôi 70 Hình 10 Cụm gá phôi sử dụng trục liền 71 Hình 11 Cụm gá phôi sử dụng trục côn rời ụ côn 71 Hình 12 Ụ trục gá phôi dạng côn .71 Hình 13 Mơ đặt lực vào cụm gá phôi .72 Hình 15 Khu vực tập trung ứng suất lớn .73 Hình 16 Sự biến dạng cụm gá phơi q trình gia cơng .74 Hình 17 Bánh vít 40 74 Hình 18 Bánh vít 64 75 Hình 19 Kết cấu cụm di trƣợt trục Y sử dụng rãnh mang cá 75 Hình 20 Kết cấu cụm di trƣợt trục Y sử dụng rãnh dạng cầu .76 Hình 21 Kết cấu cụm di trƣợt trục Y sử dụng rãnh chữ C 77 Hình 22 Hình ảnh cụm rút dao di trƣợt dao sau thiết kế lại 78 Hình 23 Phân bố ứng suất toàn cụm dao 79 Hình 24 Phân bố ứng suất tồn cụm dao (tt) 79 Hình 25 Sự biến dạng cụm dao q trình gia cơng .80 Hình 26 Tấm đế cụm dao thiết kế cũ 80 Hình 27 Tấm đế cụm dao phƣơng án cải tiến .81 Hình 28 Phần thân máy đầy đủ cụm dao đối trọng thiết kế cũ .82 Hình 29 Thiết kế cũ phần thân máy 82 Hình 30 Thiết kế phần thân máy 83 Hình 31 Tọa độ trọng tâm khối lƣợng cụm dao .83 Hình 32 Khoảng cách trọng tâm đến điểm tựa cánh tay địn 84 an Hình 33 Tọa độ trọng tâm khối lƣợng đối trọng sau thiết kế 85 Hình 34 Đế phần thân thiết kế cũ .85 Hình 35 Đế phần thân phƣơng án cải tiến 86 Hình 36 Cụm thân máy sau lắp ráp đối trọng phần đế .86 Hình 37 Ổ đỡ trục vitme trục Z X có 87 Hình 38 Ổ đỡ trục vitme trục Z X phƣơng án .87 Hình 39 Vỏ máy thiết kế cũ 88 Hình 40 Vỏ máy thiết kế 89 Hình 41 Độ nghiêng vỏ thiết kế cũ 89 Hình 42 Độ nghiêng vỏ thiết kế 89 Hình 43 Sơ đồ phƣơng án phay thuận 94 Hình 44 Sơ đồ phƣơng án phay nghịch .95 Hình 45 Giao diện điều khiển phay bánh trụ thẳng cũ 96 Hình 46 Giao diện điều khiển phay bánh trụ thẳng cải tiến 96 Hình 47 Giao diện điều khiển phay bánh trụ xoắn phải cũ 97 Hình 48 Giao diện điều khiển phay bánh trụ xoắn phải cải tiến 97 Hình 49 Giao diện điều khiển phay bánh trụ xoắn trái cũ 98 Hình 50 Giao diện điều khiển phay bánh trụ xoắn trái cải tiến 98 Hình 5.1 Phôi gia công 101 Hình 5.2 Mài bavia chân đế 101 Hình 5.3 Dùng đội để lắp đỡ 101 Hình 5.4 Hàn khối chữ T 102 Hình 5.5 Phay khối chữ T để lắp trục Z 102 Hình 5.6 Lắp ráp nâng cao thân máy .102 Hình 5.7 Tháo nâng cao trƣợt trục Z .103 Hình 5.8 Canh chỉnh đế cụm chống tâm 103 Hình 5.9 Lắp kiểm tra cụm gá phôi 103 Hình 5.10 Cắt sửa máng nghiêng vỏ .104 Hình 5.11 lắp thử vỏ xung quanh 104 Hình 5.12 kiểm tra độ vng góc cụm chống tâm 104 Hình 5.13 Tháo đối trọng .104 Hình 5.14 Phay đế cụm dao 105 Hình 5.15 Khoan lỗ đế cụm dao .105 Hình 5.16 Hàn giá đỡ CPU 106 Hình 5.17 Sơn lót chân đế 106 Hình 5.18 Sơn vỏ máy 107 an CHƢƠNG GIA CÔNG 5.2 Hình ảnh gia cơng thực tế Hình 5.1 Phơi gia cơng Hình 5.2 Mài bavia chân đế Hình 5.3 Dùng đội để lắp đỡ 101 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.4 Hàn khối chữ T Hình 5.5 Phay khối chữ T để lắp trục Z Hình 5.6 Lắp ráp nâng cao thân máy 102 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.7 Tháo nâng cao trƣợt Hình 5.8 Canh chỉnh đế cụm chống tâm trục Z Hình 5.9 Lắp kiểm tra cụm gá phôi 103 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.10 Cắt sửa máng nghiêng vỏ Hình 5.12 kiểm tra độ vng góc cụm chống tâm Hình 5.11 lắp thử vỏ xung quanh Hình 5.13 Tháo đối trọng 104 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.14 Phay đế cụm dao Hình 5.15 Khoan lỗ đế cụm dao 105 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.16 Hàn giá đỡ CPU Hình 5.17 Sơn lót chân đế 106 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.18 Sơn vỏ máy Hình 5.19 Bao máy chuẩn bị sơn Hình 5.20 Cắt vỏ máy 107 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.21 Lắp thử máng nghiêng vỏ Hình 5.22 Tháo trục vít để thay bánh vít 108 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.23 Tháo hệ thống điện tủ điện cũ Hình 5.24 Lắp mạch động lực cho máy Hình 5.25 Lắp mạch điều khiển cho máy 109 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.26 Sử dụng sơ đồ đấu dây để lắp Hình 5.27 Kết nối bảng điều khiển mạch điện Hình 5.28 Lắp ráp tồn phần vỏ giá tủ điện, CPU 110 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.29 Tiện chuẩn bị phơi nhựa để Hình 5.30 Phơi nhựa POM để gia công gia công bánh bánh Hình 5.31 Bánh trụ thẳng nhựa đồng thau 111 an CHƢƠNG GIA CÔNG Hình 5.32 Máy trƣớc cải tiến Hình 5.33 Máy sau cải tiến 112 an CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ _ CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu thực đề tài “Nghiên cứu cải tiến thiết kế, chế tạo máy phay lăn CNC phục vụ đào tạo ”, nhóm đạt đƣợc số kết sau: Nghiên cứu nguyên lý trình thiết kế máy phay lăn điều khiển số CNC Tính tốn tổng thể lực kiểm bền chi tiết chịu tải phần mềm Inventor Professional 15 Tiến hành gia công chế tạo chi tiết máy phay lăn CNC Viết chƣơng trình điều khiển máy phần mềm Delphi Lắp ráp hoàn thiện, thử nghiệm gia công thành công bánh nhựa, đồng thau KIẾN NGHỊ Với thành cơng định mà nhóm đạt đƣợc, nhóm có số kiến nghị với hi vọng bạn sinh viên khác với lòng đam mê, nghiên cứu máy CNC hồn thiện số vấn đề mà nhóm chƣa làm đƣợc nhƣ sau:  Mở rộng khả công nghệ máy sang lĩnh vực gia cơng bánh vít  Tiến hành gia công cụm dao nhƣ thiết kế có Kết đề tài mong muốn trở thành tài liệu khoa học phục vụ cho công tác nghiên cứu giảng dạy sau Tuy đạt đƣợc kết khả quan nhƣng nhóm nhận thấy để giải vấn đề tự động hóa gia cơng bánh phải đối mặt với nhiều vấn đề phức tạp liên quan đến hệ thống điều khiển, xử lý thơng tin… Do đó, cần phải đƣợc thực nghiêm túc, kiên trì liên tục mong đạt đƣợc hiệu nhƣ mong muốn 113 an PHỤ LỤC  Liệt kê danh mục công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan  Hồ Thế Ngọc Quang, Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ - 2006: “Thiết kế thi cơng mơ hình máy phay lăn CNC”, Trƣờng Đại học SPKT TPHCM – ngƣời hƣớng dẫn: TS Lê Hiếu Giang  Trần Việt Dũng, Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ - 2010: “Nghiên cứu, thiết kế, mô máy phay lăn CNC”, Trƣờng Đại học SPKT TPHCM – ngƣời hƣớng dẫn: TS Lê Hiếu Giang  Đặng Văn Nghìn, Thái Thị Thu Hà,… Lê Hiếu Giang, Thiết Kế Tay Máy Gắp Sản Phẩm, Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ, Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2000  Lê Hiếu Giang, Đặng Minh Phụng, “Tính toán, đánh giá sai số tốc độ giải thuật nội suy cho hệ điều khiển theo kỹ thuật xung chuẩn”, Tạp chí khoa học cơng nghệ trƣờng đại học kỹ thuật, số 80, 2011  Lê Hiếu Giang, Hồ Ngọc Thế Quang, “Điều khiển số máy phay răng”, Tạp chí khoa học cơng nghệ trƣờng đại học kỹ thuật, số 81, 2011  L.H Giang, Z Korinek, J Steidl, Investigation of Moisture Effect on Dynamic Fracture Parameters of Polymer Matrix Composites, Juniormat’03, Brno, Czech Republic, 23-24/09/2003, p.156-157, ISPN 80-214-2462-1  L.H Giang, Z Korinek, J Steidl, Z Jenikova, Temperature Effect on Dynamic Fracture Parameters of Short Fiber Composites, (CD-ROM), SAMPE2003, Dayton-Ohio, USA, 28/09-02/10/2003  Lê Linh, Lê Hiếu Giang, Trần Phi Long, Nghiên cứu công nghệ chế tạo Máy quấn ống sợi composite, Tập san Sƣ phạm Kỹ thuật số 20, Trƣờng ĐHSPKT Tp.HCM 01/2006, Tr.16-21  Le Hieu Giang, An Effective way for determining the energy release rate in the fracture mechanics of short fiber composite, Journal of Science & Technology of Technical Universities, No 79, 2010, ISSN 0868 – 3980 114 an S an K L 0 ... MINH KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MƠN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY LĂN RĂNG CNC PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” Giảng viên hướng... bị máy móc nhập từ nƣớc ngồi phí tăng cao việc bảo trì sửa chữa gặp nhiều khó khăn Đề tài ? ?Nghiên cứu cải tiến thiết kế chế tạo máy phay lăn cnc phục vụ đào tạo? ?? nhằm mục đích thiết kế, chế tạo. .. Phần mềm thiết kế, tính tốn, mơ Autodesk Inventor 2015  Phạm vi nghiên cứu - Đƣa phƣơng án thiết kế, cải tiến phận máy - Thiết kế, chế tạo máy phay lăn CNC gia công bánh trụ thẳng nghiêng -