Ngày nay máy CNC đang dần thay thế các máy gia công truyền thống và đóng vai trò không thể thiếu trong hoạt động sản xuấtất.Với rất nhiều chủng loại, kích thước khác nhau, máy CNC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điêu khắc tranh gỗ, gia công mạch, gia công cơ khí..v.v. Vì thế chúng em vận dụng kiến thức đã học đãđã được đào tạo trong 5 năm tại Đại học Hải Phòng. Chúng em đãđã quyết địnhchọn đềđề tài tốt nghiệp “thiết kế mô hình máy phay CNC 4 trục” ,để chúng em có thêm hiểu biết, có nền tảng kiến thức theo đuổi làm về máy CNC sau này. Trong đềđề tài đồ á ntốt nghiệp, mục tiêu trước tiên mà chúng em hướng tới làlà chế tạo được mô hình máy CNC hoạt động ổn định và hoạt động với sai sốsố nhỏ, sau đó chúng em hướng tới khắc phục dao động, sai số và sau đó có thể tiếp tục nâng cao thêm tính tự động của máy như khả năng thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động... Tuy nhiên do kinh nghiệm còn hạn chế và thời gian thực hiện có hạn, nên đồ án của chúng em còn những thiếu xót. Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô để hoàn thiện hơn để tài. Đề tài thiết kế mô hình máy phay CNC 4 trục của chúng em dưới sự hướng dẫn của thầy giáoTh.S Đinh Văn Hiển bao gồm các nội dung sau: Chương 1: Giớ i thiệu chung về máy CNC. Chương 2: Thiết kế động học, động lự c học máy. Chương 3: Thiết kế đ iề u khiể n cho máy. Chương 4: Chế t ạo mô hình và hướng dẫ n sử dụng máy. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy vàvà các thầy cô trong khoa Điện – Cơ trường Đại học Hải Phòng đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất đểđể chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY CNC 1.1. 1.2. 1.2.1. Khái quát điều khiển số lịch sử phát triển máy CNC 4 Khái niệm, cấu tạo, phân loại, đặc điểm máy CNC .6 Khái niệm 6 1.2.2 1.2.3. 1.3. 1.4. 118 Cấu tạo Phân loại Các sản phẩn từ CNC 15 Giới thiệu máy CNC mini 16 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 2.1. Nguyên lý máy cnc trục .20 2.2. Các phương án động học máy .20 2.2.1 Phươn 2.2.1 Phươngg án phôi ccốố địn định h 20 phôii di chuyển trục Y, dụn dụngg cụ gia công c ông di chuyể chuyển n trục X 2.2.2 Phương án phô 2.2.2 Z Z 22 2 2.2.3 2.2 Phương án bàn máy mang phôi di chuyển theo trục X, Y 22 c họn ph phương ương án độn độngg học 2.2.4 Lựa chọn 2.2.4 23 2.3. Sơ đồ động học máy 24 2.4. Nguyên lý hoạt động máy thiết kế: 26 Lựa chọn cấu truyền động 27 2.5. 2.5.1 Vít me đai ốc 2.5.1 27 2.5.2 Phương án dùng bánh rrăng 2.5.2 ăng tthanh hanh rrăng ăng 29 Phươngg án dùng đđai 2.5.3 Phươn 2.5.3 30 2.6. Thiết kế hệ thống khí cho máy 30 làm việc giới hạn 30 2.6.1 2.6 1. Xác định chế độ làm 2.6.2 2.6 Xác định lực gia gia công 34 2.6.3 2.6 Xác định công suất suất động điện 35 suất động truyền độ động ng chính. 35 2.6.4 2.6 Xác định công suất 2.6.5 2.6 Bộ truyền vitme – đai ốc 36 2.6.6 2.6 38 Bộ truyền đai răng 3.1 3.1.1 3.1 1. 3.1.2 3.1 2. 3.1.3 3.1 3.1.4 3.1 3.2. 3.3. 3.3.1 3.3 3.3.2 3.3 3.3.3 3.3 3.3.4 3.3 Lựa L ựa chọn phần mềm điều khiển 43 Phần mềm Fanuc. 43 Phần mềm NCstudio NCstudio. 43 Phần mềm Mach3 45 Kết luận. 56 Sơ đồ đồ cấu trúc trúc điều khiển. 56 Lựa chọn linh kiện điện tử cho cho máy 57 máy B oard mach ch3 3 57 Driver điều khiển động bước TB6600 - 4A 4A 59 Tìm hiểu, lựa chọn động bước. 61 Tì Tìm m hi ể ể u cơng cơng t ắc hành hành trì trình nh. 80 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY Đồ án tốt nghiệp 3.3.5 3.3 5. 3.3.6 3.3 3.3.7 3.3.7 3.3.8 3.3 3.3.9 3.3.9 3.4. Thiết kế máy phay CNC trục Tìm hiểu nút dừng khẩn cấp 83 Lựa chọn động cơ dẫn động trục chí chính nh mơ hình hì nh 85 Tìm hiểu nguồn 24 24vv – 15a 15a 88 Tìm hiểu nguồn 48v – 7.5a 7.5a 90 Tìm hiểu driver spindle 300w 91 Sơ đồ mạch điều khiển 92 4.1 Chế tạo mơ hìnhTẠO CHƯƠNG 4: CHẾ MƠ HÌNH VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY93 4.1.1. Chế tạo cụm trục Z 94 95 4.1.2 Chế tạo bàn máy 4.2. Hướng dẫn sử dụng máy máy 97 4.2.1 Thiết lập mach3. 97 công cho máy phay CNC. 104 4.2.2 Lập trình gia cơng 4.2.3 Cách vận hành máy CNC mini. 112 KẾT LUẬN 113 DANH MỤC HÌNH ẢNH 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục LỜI NÓI ĐẦU ĐẦU Ngày máy CNC dần thay máy gia cơng truyền thống đóng vai trị khơng thể thiếu hoạt động sản xuất xu ất Với nhiều chủng loại, kích thước khác nhau, máy CNC ứng dụng nhiều lĩnh vực điêu khắc tranh gỗ, gia cơng mạch, gia cơng khí v.v Vì chúng em vận dụng kiến thức học đã đào tạo trong 5 năm Đại học Hải Phòng C húng em đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp “thiết kế mơ mơ hình máy phay CNC trục” , để chúng em có thêm hiểu biết, có tảng kiến thức theo đuổi làm máy CNC sau Trong đề tài đồ án án tốt nghiệp, mục tiêu trước tiên mà chúng em hướng tới là chế tạo được mơ hình máy CNC hoạt động ổn định hoạt động với sai số nhỏ, sau đó chúng em hướng tới khắc phục dao động, sai số sau tiếp tục nâng cao thêm tính tự động máy khả thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động Tuy nhiên kinh nghiệm hạn chế thời gian thực có hạn, nên đồ án chúng em cịn thiếu xót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để hồn thiện để tài Đề tài thiết kế mơ hình máy phay CNC trục chúng em hướng dẫn thầy giá o Th.S Đinh Văn Hiển bao bao gồm nội dung sau: Chương 1: Giớ i thiệu chung về máy máy CNC Chương 2: Thiế t k ế ế động học , động l ự ực học máy Chương 3: Thiế t k ế ế đ iề u khiể n cho máy Chương 4: Chế t t ạo ạo mơ hình hướ ng ng d ẫ ẫn sử d d ụng máy Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy thầy cô khoa Điện – Cơ trường Đại học Hải Phòng hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 Nhóm sinh viên thiết kế : Phạm Văn Hùng _ Lớp CĐT K14 Nguyễn Tuấn Kiệt _ Lớp CTM K14 Lại Văn Nghĩa _ Lớp CĐT K14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục CHƯƠNG 1: GIỚ I THIỆ THIỆU CHUNG VỀ VỀ MÁY CNC 1: GIỚ 1.1. Khái quát về điề điều u khiể khiển số số và lịch sử phát phát triể triển củ máy CNC - Điều khiển số ( numerical control ) đờ i vớ i mục đích điều khiển q trình cơng nghệ gia cắt gọt máy cơng cụ Về thực chất, trình tự động điều khiển hoạt động máy ( máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi lliiệu ho phôi chi tiết gia công , kho quản lí phơi sản ph phẩm ) sở các các dữ liệu đượ c cung cấp dướ i dạng ở d dạng mã số nh nhị nguyên bao gồm chữ số, số t thhậ p phân, phân, số chữ cái số kí tự đặc biệt tạo nên chương trình làm việc thiết bị hay hệ thống - Trước đây, có q trình gia cơng cắt gọt điều khiển theo chương trình kĩ thuật chép hình theo mẫu, chép hình hệ thống thủy lực, cam điều khiển mạch logic Ngày vớ i việc ứng dụng thành công thành qu ả khoa học-công nghệ, trông lĩnh vực điề u khiển số tin học cho phép nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực q trình gia cơng cách linh hoạt hơn, thích ứng vớ i sản xuất đại mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. - Về mặt khoa học : Trong điều kiện nay, nhờ các các tiến bộ khoa học kĩ thuật cho phép giải tốn phức tạp với độ chính xác cao mà trước chưa đủ điều kiện phức tạ p ến ta phải b ỏ qua số y ếu tố dẫn đến k ết quả gần Chính cho phép nhà chế tạo máy thiết k ế chế tạo máy cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao khả năng chuyển động tạo hình phức tạ p xác - Lịch sử phát triển NC bắt nguồn từ các mục đích vềquân sự hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu chỉ tiêu về chất lượ ng ng máy bay tên lửa xe tăng cao ( có độ chính xác độ tin cậy cao nhất, có độ bền tính hiệu quả cao sử dụng ) Ngày nay, lịch sử phát triển NC trải qua q trình phát triển khơng ngừng vớ i sự phát triển lĩnh vực vi xử lí 4bit, 8bit, 32bit đến đạt đến 32bit cho phép thế hệ sau cao thế hệ trướ c mạnh về khả năng lưu trữ và xử lý - Từ các máy CNC riêng l ẻ (CNC Machines - Tools) sự phát triển cao trung tâm gia cơng CNC C NC (CNC Engineering-centre) có ổ chứa dao lên Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục tới hàng trăm thực nhiều ngun cơng đồng thờ i tuần tự trên vị trí gá đặt Cùng vớ i sự phát triển công nghệ truyền số liệu, mạng cục bộ và liên thông phát triển r ất ất nhanh tạo điều kiện cho nhà công nghiệ p ứng dụng để k ết nối sự hoạt động nhiều máy CNC dướ i sự quản lí máy trung tâm DNC ( Directe Numerical Control) v ớ i mục đích khai thác cách có hiệu quả bố trí sắ p xế p cơng việc máy, tổ chức sản xuất quản lí chất lượ ng ng sản phẩm Hình 1: C ấ ấ u trúc hệ CNC Hiện nay, lĩnh vực sản xu ất t ự động chế t ạo khí phát triển đạt đến trình độ r ất ất cao phân xưở ng ng tự động sản xuất linh hoạt tổ hợ p CIM ( Computer Intergrated Manufacturing) vớ i việc trang bị thêm robot c ấ p phôi li ệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục v ận chuyển, hệ thống đo lườ ng ng quản lí chất lượ ng ng tiên tiến, kiểu nhà kho đại đưa vào áp dụ ng mang lại hiệu quả kinh tế r ất ất đáng kể 1.2 Khái niệ niệm, cấ cấu tạ tạo, phân loại, loại, đặc điểm điểm máy CNC 1.1.1. K há háii ni ệm CNC viết tắt cụm t ừ tiếng anh Computer Numerical Control nghĩa máy tiện kim loại đượ c điều khiển máy tính Vì thế bộ não máy CNC máy tính Đây khơng phải mausy tính bình thườ ng ng mà máy tính v ớ i cơng suất tính tốn cực nhanh Hệ điều hành mà sử dụng Fanuc, Fargor mazak chứ Windows hay Mac máy tính thơng thườ ng ng Hình 5: Máy CNC Máy tính sẽ điều khiển bộ phận khí để cắt gọt kim loại Chương trình đượ c viết sẵn đượ c tự động thi hành bạn bấm nút star Chương trình đượ c dịch thứ ngơn ngữ để máy tính có thể hiểu Sau đó, máy tính chuyển lệnh từ các chương trình qua mạch điệ n tử đến điều khiển bộ phận khí. Ưu điểm máy CNC: - So với máy điều khiển công cụ tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộ t huộcc vào tay nghề n ghề người ngư ời điều ều kh khiển iển mà phụ thuộ t huộcc vào nội ddung ung,, chư chương ơng trình đưa vào máy Người điều khiển yếu theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy phay CNC trục Độ xác lằm việc cao Thơng thường máy CNC có độ xác máy 0.001mm đạt độ xác cao Tốc độ cắt cao Nhờ cấu trúc khí bền máy, Những vật liệu cắt đại kim loại cứng hay gốm oxit sử dụng tốt - Thời quan gia công ngắn Các ưu điểm khác: - Máy CNC có tính linh hoạt cao việc lập trình, tiết kiệm thời quan chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao việc gia công hang loại sản phẩm nhỏ. - Ít phải dừng máy kỹ thuật, chi phí dừng máy nhỏ - Tiêu hao kiểm tra ít, giá thành đo kiểm tra giảm - Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ - Có thể gia công hàng loạt - Như ợc điểm Nhược ểm:: Giá thành chế tạo máy cao - Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cao - Vận hành thay đổi người đứng máy khó khan hơn Trình độ máy CNC Các chức tính tốn hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt tốc độ xử lý cao tiếp tục ứng dụng nhừng thành tựu phát triển vi xử lý up Các hệ thống CNC chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức , dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác Vật mang tin ttừừ bang đục lỗ, bang từ, đĩa từ tiến tới sử dụng đĩa CD có dung lượng ngày lớn, độ tin cậy tuổi thọ cao Việc cài đặt cụm vi tính trực tiếp vài hệ NC để trờ thành thàn h hệ thống thốn g CNC tạo điều kiện ứng dụng máy cơng cụ CNC xí nghiệp nhỏ, khơng có phịng lập trình riêng, nghĩa người điều khiển máy lập trình trực tiếp máy Dữ liệu nhập , nội dung lưu trữ, thơng báo tình trạng hoạt động máy dẫn cần thiết khác cho người điều khiển hiển thị hình. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Màn hình ban đầu đen trắng với ký tự chữ số dung hình màu đồ họa, độ phân giải cao (có th chúng em tốn đồ hình vẽ mô tĩnh hay động), biên dạng chi tiết gia công, chuyển động dao cụ hiển thị màng hình Các hệ CNC riêng lẻ th ể ghép mạng cục hay y mạng mở rộng để quản lý điều hành cách tổng thể hệ thống sản xuất xí nghiệp hay tập đồn cơng nghiệp 1.1.2. C ấấ u t ạo Hình 6: Máy CNC cơng nghiệ p Gồm hai phần: phần thân Auto Bar + Phần autobar dùng để chứa phơi phơi lên hệ thống khí Phơi có thể đượ c cấ p tự động hoawfc ngườ i cơng nhận gá vào bàn máy + Phần thân: Có cơng dụng để đỡ các các bộ phận máy cnc - Nắp đậy: Khi làm việc, dầu cắt phun vào nơi tiếp xúc phơi cơng cụ bay tung tóe khắp buồn làm việc Nếu bạn không đậy nắp lại, dầu dính vào người bạn Vì lí an toàn, phải đảm bảo nắp đậy trước kh khii xả dầu cắt - Bảng cảnh báo: Hình ảnh bảng cảnh báo trường hợp nhắc bạn bạn bạ n khơng đóng đ óng nắp đậy, có vật bay ba y từ buồn làm việc trúng vào người bạn. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Ống phun dầu: phun dầu cắt nơi tiếp xúc phơi lưỡi dao để q - trình gia cơng diễn Dầu cắt có 2 tác dụng: Giảm độ mài mòn lưỡi dao, làm mát - Các ụ dao: chứa holder - Ống đỡ phôi: ngậm phôi thông qua bush - M Bàn phím nhập liệu: Nơi bạn nhập câu lệnh dạng mã G mã - Bảng điều khiển: Gồm nút bấm để điều khiển máy - Băng truyền: băng truyền chạy, nhặt chip dụng rơi xuống vận chuyển Chip mảnh dụng rơi dao gia công phôi - Nơi châm dầu làm mát: dầu để làm mát chi tiết khí máy Dầu khác với dầu cắt Dầu cắt đưa đư a vào máy trực tiếp qua buồng làm việc. Chức máy CNC c g ọt kim loại, nghĩa bạn đưa thép - hình tr ụ (phơi) vào máy CNC, máy sẽ gia cơng để tạo hình sản phẩm - Máy CNC cắt phơi lưỡi dao Các lưỡ i dao phải có bộ phận để giữ nó Những bộ phần gọi holder Holder đượ c gắn ụ dao Hình 4: Dao tiện - Các máy CNC, máy thế hệ mớ i,i, có thể có thêm dạng chuyển động khác nữa, dạng chuyển động phổ biến về nguyên tắc, đủ để lậ p trình gia cơng bất cứ biên dạng hình học (nhiều phần mềm CAM chí chỉ dùng chuyển động: nội suy tuyến tính cung trịn để sinh tất cả các chương trình gia cơng) Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy phay CNC trục Chúng ta cần lưu ý hai điểm chung cho lệnh chuyển động Thứ nhất, chúng làm việc theo chế độ lưu, có nghĩa lệnh chỉ cần viết lần sẽ có hiệu lực cho tất cả các dữ liệu tọa độ tiế p theo theo,, cho cho tớ i bị thay (một lệnh khác xuất hi hiện) Thứ hai, chỉ cần đưa vào lệnh tọa độ điểm cu cuối, tọa độ điểm đầu vị trí thờ i máy (tức điểm cu cuối lệnh trướ c nó) + Chạy nhanh (hay gọi định vị) Hầu tất cả các máy CNC dùng lệnh G00 (hoặc G0) để thực chạy nhanh Trong lệnh phải có tọa độ đích Vớ i lệnh chuyển động tuyến tính bàn (hoặc đầu dao) sẽ đạt giá tr ị tối đa có thể có máy Chúng dùng để giảm thiểu thờ i gian chạy không tải (không cắt) q trình gia cơng Các ví dụ chuyển động nhanh định vị dao vào khỏi vị trí cắt, chạy tránh đồ k ẹ p chướ ng ng ngại khác hay nói chung Các máy CNC hi ện đại có thể đạt tốc độ chạy nhanh r ất cao, ví dụ có máy tớ i 250m/ph Vì vận hành máy cần cẩn tr ọng kiểm tra k ỹ lưỡ ng ng lệnh nhanh Nếu khơng sự c ố chẳng khác bạn lái xe đâm vào xe khác vậ y R ất may bộ điều khiển CNC có chức giành kiểm soát lệnh (làm chậm lại) giúp kiểm tra chương trình dễ dàng hơn. + Chuyển động thẳng Lệnh G01 (hoặc G1) dùng để xác định tốc độ cắt (ăn dao hay chạ y bàn) theo đườ ng ng thẳng (feed rate) Trên trung tâm gia công t ốc độ cắt (lưu ý phân biệt vớ i vận tốc cắt vận tốc dài mũi dao so với phôi) đo đ o mm/phút (mm/min) inch/phút (in/min, IPM) V ớ i trung tâm tiện, tốc độ cắt đo bằ ng mm/vòng hay inch/vòng (mm/rev, in/rev) + Chuyển động tròn Hai lệnh G đượ c dùng cho chuyển động tròn G02 chỉ chuyển động tròn thuận chiều kim đồng h ồ (TCKĐH) G03 thực hi ện chuyển động tròn ngượ c chiệu kim đồng hồ (NCKĐH) Trong dòng lệnh này, giá tr ị đi sau R chỉ bán kính cung trịn Thay dùng ký hiệu bán kính R, số bộ điều khiển CNC cũ, véc tơ hướ ng ng (ký hiệu bớ i I, J, K) cho biết vị trí tâm cung trịn Bở i bạn cần kiểm tra tài liệu hướ ng ng dẫn máy để biết làm việc vớ i hệ thống 10 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Hình 78 Tab output signals - Tab encoder/ MPG’s: MPG’s: tab để xác lậ p thong số khi ta dùng bộ điều khiểnDC servo nên trườ ng ng hợp ta không quan tâm đến Tab spindle setup: 102ung để xác định thông số phương pháp điều khiển spindle Như nói điều khiển ta sẽ điều khiển tín hiệu drive spindle 4.2.1.3. ập đơn vị đo motor tuning Xác l ập Hình 8: Tab spindle setup Ta vào config/motor tuning khi sẽ xuất bảng sau: 102 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Hình 79: Tab motor tuning - Góc bên phải mục axis selection: để tr ọn lựa tr ục ục góc dướ i bên trái thơng số cần xác lậ p cho tr ục biểu đồ thể hiện thông số đã xác lậ p theo dạng biểu đồ - Đầu tiên lựa chọn tr ục X axis selection xác l ậ p số theo hình - Step per: thơng số xác định số xung cần điều khiển máy di chuyển đơn vị (mm) ta ph ải tính tốn số dựa vào động bước bướ c tiến vitme Ví dụ động bướ c chạy ch ế độ nửa bướ c 0.90/ bước, có nghĩa để quay đượ c vịng động phải quay 360/0.9 = 400 bước tương đương vớ i 400 xung điều khiển Mặt khác ta dùng vitme bướ c 2mm, tương ứng vớ i 400 xung điều khiển tr ục X tiến đượ c 2mm từ đó suy số xung điều khiển để tr ục X tiến đượ c 1mm 400/2 = 200xung - Velocity … : vận tốc tr ục X: vận tốc tính mm/s trườ ng ng hợ p ta để vận tốc 400mm/s - ục X đạt đượ c tốc Accleration: gia tốc tr ục X, tức độ tăng tốc độ để tr ục độ lớ n tốc độ xác lậ p velocity - Còn mục step pulse dir pulse chưa tìm hiểu đượ cc - Sau điền thông số cần thiết ta click save axis setting để lưu lại ý ta không click vào bi ểu tượng mà ta chuyển sang tr ục khác thơng ạng thái ban đầu số vừa r ồi sẽ không lưu lại mà quay về tr ạng 103 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy phay CNC trục Tiếp đến axis selection ta ch ọn tr ục ục Y để cài đặt cho tr ục Y tr ục ục Z để cài đặt cho tr ục Z thông s ố cài đặt tương tự tr ục ục X trườ ng ng hợ p ta sử dụng động bướ c vớ i số bướ bướ c khác ta sẽ tính tốn tốn cho tr ục điền vào ô steps per 4.2.1.4 Thiế t l ậ p cho tr ục A Ta vào Config/Toolpath khi xuất bảng sau: Hình 80: Tab Toolpath - r ota tati tio ons E nable nabled d ”, terr for F eedr ate” để thiết đặt Chọn “ A – ro ”, “ Use D i amete tr ục A tr ục xoay 4.2.2. L ậ p tr ì nh gi gia a công cho cho máy pha hayy C N C Hiện có r ất nhiều phần mềm hỗ tr ợ ợ lập trình gia cơng máy CNC như: JDpain, solidwork, CIMCO edit, Mastercam, catia,…v.v Nhóm lựa chọn sử dụng phần mềm Mastercam phần mềm CAD/CAM mạnh đượ c sử dụng nhiều gia cơng 4.2.2.1 Tì m hi ểể u qua v ề phần mềm Mastercam MasterCam tụ hợ p toàn diện phương án giúp tuyệ t vờ i hóa gia công bao gồm Contour, Drill, Pocketing, Face, Peel mill, Engraving, Surface high speed, Advanced multiaxis Ngườ i dùng MasterCam có thể tạo lậ p trình 104 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục sản phẩm b ằng cách dùng dòng máy h ệ điều khiển mà họ cung cấ p sẵn , có thể dùng cơng cụ hiện đại MasterCam để tạo dòng CNC Software, Inc đời vào năm 1983 tiểu bang Massachusetts thuộc USA nhà phát triển SP CAD/CAM lâu đờ i USA Họ là nhà tiên phong tăng trưởng PM CAD/CAM đượ c ngoại hình hổ tr ợ ợ cho cho cả việc ngoại hình lẫn việc lậ p trình gia công phần mềm MasterCam SP h ọ , hổ tr ợợ các cơng cụ CAD giúp k ỹ sư mẫu mã sản phẩm song song lậ p trình gia cơng cho sản phẩm tr ực tiế p HT MasterCam K ể t ừ MasterCam phát triển thành gói cơng cụ Cad/Cam đượ c chọn l ựa sử dụng r ộng rãi thế giớ i.i - Giao diện phần mềm Mastercam X5 Hình 81: Giao diện Mastercam 105 Đồ án tốt nghiệp 4.2.2.2 Thiết kế máy phay CNC trục L ậ p tr ì nh phay hay chữ trê trên mặt phẳng Vẽ chữ trong mastercam: - Mở ph phần mềm vào C r eate eate//L et ette ter r : Hình 82: Tab Letter + Trong mục A Alig lignm nme ent : H or i zontal ntal (vẽ chữ theo hang ngang), Vertical ( theo chiều dọc), T op of A Arr c ( ( bên cung tròn), B otto ttom of A r c (bên dướ i cung trịn), chữ trong trong mastercam Hình 83: V ẽ ch 106 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục pa ar ameter s: he heii ght (ch Arr c R adi us (bán kính cung + Trong mục p (chọn chiều cao chữ), A Spa acing (khoảng cách chữ) trịn), Sp - Lậ p trình phay xuất Gcode: Vào M Ma achine Typ Type e/M i ll/ ll/D D efa faul ult t để lựa chọn gia công máy phay Trên tab Toolpaths xuất hình vẽ - Stocck se setup để lựa chọn phơi : Chọn Sto Hình 9: Tab Toolpaths Hình 84: Phần chọn phơi - Lập trình đườ ng ng chạy dao: Vào T oolpa lpaths/E ths/E ng ngrr aving ving -> ok 107 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Có hộ p thoại xuất hình vẽ, chọn r ồi qt tồn bộ chữ nhấn ok. Hình 85: Cài đặt dao phay T oolpa oolpath th par par ame ameter ter s: lựa chọn dao đặt thông số dao phù hợ p E ng ngrr avi ving ng par par amete terr s: thiết đặt khoảng di chuyển dao theo tr ục Z Hình 86: Mơ gia cơng Xuất file để chạy chương trình: tab T oolpaths oolpaths chọn chọn đườ ng ng dẫn lưu file, đặt tên -> Ok 4.2.2.3. Lập trình phay chữ chữ trên trên trụ trụ trịn Vẽ tr ụ tròn - Chuyển sang bề mặt Right side: nhấn Alt + 108 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy phay CNC trục Vẽ tr ụ tròn: te//A r c/C c/C i r cle C enter nter poi nt + Tạo đườ ng ng trịn : C r eate Hình 87: V ẽ ẽ đườ ng ng tròn + Tạo tr ụ tròn: Vào So Solid lids/ s/EE xtr xtr ude ude -> tích chọn đườ ng ng trịn vừa vẽ nhấn ok xtrud ude e cha chaii n, t ại mục Distance nh ậ p chi ều dài tr ụ tròn cần t ạo -> Hiện h ộ p tho ại E xtr ok Hình 88: Extrude đườ ng ng trịn 109 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Vẽ chữ Các bướ c vẽ chữ thực lưu ý cần đưa chữ vào bên tr ụ trịn vừa tạo ẽ ch Hình 89: V ẽ chữ Lậ p trình phay - Chọn phơi: Sto Stock ck se settup + Tại tab Shape/Cylindrical để chọn phôi tròn + Nhấn B oundi undi ng box t tự thiết lậ p kích thướ c nhấn ok Hình 90: Chọn phơi 110 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy phay CNC trục Lậ p trình phay + Toolpaths/Contour -> quét chọn tồn bộ chữ Hình 91: Thiế p l ập ập đườ ng ng gia công Toolpaths Type : chọn phương án phay Tool : thiết lậ p dao phay C ut pa parr am ame eter ter s : lựa chọn bù dao L i nki nking ng P Pa ar ameter : chọn đườ ng ng chạy dao theo tr ục Z R otar y A xi s Con Conttr ol: Chọn gia công theo tr ục 111 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục Sau thiết lập xong đường gia ông hình: Hình 92: Mô gia công 4.2.3. C ách v ận hành hành má máy CNC CN C mi ni ni - - - - Cắm nguồn bật công tắc nguồn công tắc động phay bảng điều khiển. Cắm dây k ết nối vào máy tính tiến hành nạp chương trình chạ y máy. Mở ph phần mềm mach3 Mill nhấn reset để máy sẵn sàng. Trên phần mềm điều khiển nhấn Load G-code để nạp chương trình gia công - Gá phôi lên bàn máy b ật động phay. phay Hình 93: Giao diện mach3 - Tiến hành dị gốc phơi r ồi chạy chương trình. trình. 112 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục K ẾT LUẬ LUẬN Sau hoàn thành đồ án này, chúng e bước đầ u có hiểu biết bản về máy CNC, c ấu tạo nguyên lý làm việc Trong trình làm đồ án giúp em biết cách vận dụng kiến thức từ những môn học khác Với đề tài chúng em lựa chọn, nhóm em đạt đượ c số nội dung sau: - Chúng em chế tạo lắ p ráp hoàn chỉnh phần khí bàn máy CNC, chuyển động t ịnh tiến theo phương X, Y, Z, A Dùng bộ truyền vitme k ết c ấu máy gọn phù hợ p vớ i mơ hình thí nghiệm học tậ p giảng dạy - Thiết k ế lắ p ráp bo mạch điện tử giao tiế p vớ i máy tính drive điều khiển động bướ cc - Ứ ng ng dụng đượ c phần mềm CAD/CAM để thiết k ế và suất file G-code - Sử dụng phần mềm Mach3 đọc file G-code để điều khiển bàn máy CNC gia công sản phẩm thiết k ế Và bên cạnh vấn đề thờ i gian, lần đầu tiế p c ận vớ i khía cạnh như những khó khăn q trình làm đã dẫn đến số ý tưởng chưa hồn thành : - Máy mớ i ch ỉ gia công đượ c vật liệu có độ cứng vừa phải như gỗ và nhựa - Chưa có bộ phận thay dao - Sử dụng động cơ bướ bướ c để truyền động tr ục nên có tượ ng ng trượ t bướ c q tải - - Chưa có bộ phận làm mát Hình thức bàn máy cịn nhỏ Trong q trình làm chúng em cịn nhi ề u thiế u sót, r ấ ất mong nhận đượ c nhữ ng ng ý kiến đóng góp quý thầ y bạn. Để Chúng Chúng em có thêm nhữ ng ng kinh nghiệm giúp ích cho cơng việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! 113 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục DANH MỤC HÌNH Ả NH Hình 1: Cấu trúc hệ CNC Hình 2: Máy CNC Hình 3: Máy CNC công nghiệ p 12 Hình 4: Máy cắt plasma 21 21 Hình 5: Phương án 1 22 22 Hình 6: Phương án 2 23 23 Hình 7: Phương án 3 Hình 8: Sơ đồ động học máy CNC 24 43 43 Hình 9: Giao diện phần mềm NC studio 47 47 Hình 10: Giao diện cài đặt Hình 11: File crack 47 Hình 12: Giao diện mach3 48 Hình 13: Hiển thị tọa độ máy 49 Hình 14: Nhóm điều khiển chương trình 50 Hình 15: Vùng thông tin d ụng cụ 51 Hình 16: Vùng hiển thị tốc độ cắt 52 Hình 17: Vùng hiển thị tốc độ tr ục chính 52 Hình 18: Giao diện trang MDI 53 53 Hình 19: Giao diện trang ToolPath 54 54 Hình 20: Giao diện trang Offsets 54 Hình 21: Giao diện trang setting 55 Hình 22: Giao diện trang Diagnostics 55 56 56 Hình 23: Sơ đồ phương phương án điều khiển 57 Hình 24: Board mach3 58 Hình 25: BOB Mach3 59 Hình 26: Drive step 61 Hình 27: Động bướ c 62 Hình 28: Động bướ c 64 64 Hình 29: Cấu tạo động cơ Hình 30: Hình minh họa cấp xung điều khiển 65 66 66 Hình 32: 31: Sơ Cấuđồtạo động cơ 67 67 Hình dây 68 68 Hình 33: Cấu tạo động cơ 69 69 Hình 34: Nguyên lý hoạt động 72 Hình 35: Đặc tính Momen xoắn động cơ Hình 36: Lực ma sát bàn ray dẫn hướ ng ng 74 74 Hình 37: Tr ọng lực bàn máy 74 Hình 38: Lực dao cắt gây ra 75 Hình 39: Khớ p nối 77 77 Hình 40: Động bướ c 79 Hình 41: Sơ đồ điện 80 Hình 42: Cơng tắc hành trình 81 81 Hình 43: Cơng tắc hành trình 82 82 83 83 Hình 44: Vị trí cơng tắc hành trình Hình 45: Cơng tắc hành trình giớ i hạn cho tr ục Y 83 114 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục 84 Hình 46: Nút dừng khẩn cấ p 86 Hình 47: Động phay 86 Hình 48: Bản vẽ động cơ 87 87 Hình 49: Cấu tạo động cơ 88 Hình 50: Nguồn tổ ong Hình 51: Sơ đồ nguyên lý nguồn tổ ong 89 90 Hình 52: Nguồn 48V 91 Hình 53: Drive Spindle 300v 92 Hình 54: Sơ đồ đấu nối 93 93 Hình 55: Máy phay CNC mini 94 Hình 56: Cụm tr ục Z 95 95 Hình 57: Tấm lắ p dẫn hướ ng ng tr ục Z Hình 58: cụm tr ục X 95 Hình 59: Bàn máy 96 Hình 60: Lựa chọn đơn vị 97 Hình 61: Tab port setup and axis a xis seletion 97 Hình 62: Tab motor outputs 98 Hình 63: Tab input Signals 100 Hình 64: Tab input Signals 100 101 Hình Hình 65: 66: Tab Tab input outputSignals signals 102 Hình 67: Tab spindle setup 102 Hình 68: Tab motor tuning 103 Hình 69: Tab Toolpath 104 04 105 Hình 70: Giao diện Mastercam 106 Hình 71: Tab Letter 106 06 Hình 72: Vẽ chữ trong mastercam 107 07 Hình 73: Tab Toolpaths 107 Hình 74: Phần chọn phôi 108 Hình 75: Cài đặt dao phay Hình 76: Mô gia công 108 109 09 Hình 77: Vẽ đườ ng ng trịn 109 ng tròn Hình 78: đườ ng 110 10 Hình 79: Extrude Vẽ chữ 110 Hình 80: Chọn phôi 111 11 Hình 81: Thiế p lập đườ ng ng gia công Hình 82: Mơ gia cơng 112 112 12 Hình 83: Giao diện mach3 115 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC trục TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. GS TS Tr ần ần Văn Địch Giáo trình Cơng nghệ CNC NXB khoa h ọc k ỹ thuật Hà nội - 2004 Nguyễn Ngọc Đào Giáo trình CAD-CAM-CNC . NXB Trường đạ i học sư phạm [2] k ỹ thu ật Tp.HCM [3]. Tạ Duy Liêm. H H ệ thống điề u khiể n số cho cho máy công c ụ [4]. GS.TS Nguyễn Đắc Lộc S ổổ tay tay công nghệ chế t t ạo máy t ậ p 1. NXB Khoa học k ỹ thuật [5] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc S ổổ tay tay công nghệ chế t t ạo máy t ậ p 2. NXB Khoa học k ỹ thuật ử NXB giáo dục [6]. Đỗ Xuân Thụ. Giáo trình K ỹ thu thuật điện t ử [7]. Tạ Minh Tiến. Luận văn thạc sĩ : Nghiên cứ u kh ảo sát nâng cao ch ất lượ ng ng chuyền động cho bàn máy CNC [8] Thông tin máy CNC mạch điều khiển CNC Website: http //www.thegioiCNC.com [9]. Website: http://.www.machviet.com Website: http://.www.machviet.com