Nghiên cứu thiết kế và chế tạo trục mô hình máy phay cnc 3 trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHAY CNC TRỤC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS BÙI VĂN TÂM Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Sỹ Vinh 1611040156 16DCKA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHAY CNC TRỤC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS BÙI VĂN TÂM Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Sỹ Vinh 1611040156 16DCKA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: CQ (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm 1): Nguyễn Sỹ Vinh MSSV: 1611040156 Lớp: 16DCKA1 Điện thoại: 0902535954 Email: n.syvinh1280@gmail.com Ngành: Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo máy Tên đề tài đăng ký: Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình máy phay CNC trục Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ThS Bùi Văn Tâm TP HCM, ngày 04 tháng 04 năm 2022 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Sỹ Vinh VIỆN KỸ THUẬT HUTECH MÃ ĐỀ TÀI: 125 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài: Họ tên: Nguyễn Sỹ Vinh MSSV: 1611040156 Lớp: 16DCKA1 Điện thoại: 0902535954 Email: n.syvinh1280@gmail.com Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình máy phay CNC trục Nhiệm vụ thực đề tài: - Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC - Thi công lắp rắp kết cấu khí máy phay CNC TP HCM, ngày 03 tháng 05 năm 2022 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Sỹ Vinh ThS Bùi Văn Tâm LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng chúng em hướng dẫn khoa học Thầy Bùi Văn Tâm Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Chúng em xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Sỹ Vinh i LỜI CẢM ƠN Trước tiên với tình cảm chân thành nhất, cho phép chúng em bày tỏ lòng biết ơn đến tất cá nhân tổ chức tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ chúng em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến quý Thầy Cô Viện Kỹ Thuật Hutech –Trường Đại Học Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành nhất, đặc biệt Thầy Bùi Văn Tâm giảng viên hướng dẫn phụ Thầy Hà Ngọc Nguyên tận tình hướng dẫn cách khoa học, nhờ đề tài nghiên cứu chúng em hồn thiện tốt đẹp Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô để kiến thức chúng em lĩnh vực hoàn thiện hơn, đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng cao hiểu biết Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Giới thiệu chung máy CNC 1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống máy CNC 1.1.2 Những đặc điểm máy CNC 1.2 Giới thiệu chung máy phay CNC .6 1.2.1 Tình hình sử dụng máy CNC nước ta 1.2.2 Phân loại máy phay CNC 1.2.3 Giới thiệu số mẫu máy phay CNC có thị trường 1.3 Các phương pháp điều khiển máy CNC 1.3.1 Điều khiển 2D 1.3.2 Điều khiển 21/2D 1.3.3 Điều khiển 3D 10 1.4 Cấu trúc tổng thể máy CNC mini 10 1.4.1 Phần điều khiển 11 1.4.2 Phần chấp hành 11 1.5 Hệ trục tọa độ máy CNC 11 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TỐI ƯU 14 2.1 Chọn phương án cho chuyển động chạy dao 14 2.1.1 Phương án cho chuyển động chạy dao 14 2.1.2 Chọn phương án cho chuyển động chạy dao 15 2.1.3 Các thông số kỹ thuật máy 16 2.2 Sơ đồ động học máy 16 2.2.1 Sơ đồ kết cấu dẫn động theo trục X, Y Z 16 2.2.2 Tính tốn lựa chọn động trục 17 2.2.3 Lựa chọn truyền vít me-đai ốc 19 2.2.4 Chọn cấu dẫn hướng cho chuyển động 20 2.3 Thiết kế chế tạo số phận mơ hình máy 21 2.3.1 Chi tiết bàn máy 21 2.3.2 Cụm khung thân máy 21 2.3.3 Tổng thể hệ thống mơ hình máy play CNC trục 22 2.3.4 Chọn phận khác máy 22 2.4 Các loại động sử dụng máy CNC 23 2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật động chấp hành (ĐCCH) máy CNC mini 23 2.4.2 Động chấp hành chiều 23 2.4.3 Động bước 28 2.4.4 Động Servo 30 2.4.5 Động điện xoay chiều 32 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN & MẠCH CƠNG SUẤT 33 3.1 Tìm hiểu số mạch có thị trường 33 3.1.1 Mạch dùng chip TB6560 33 3.1.2 Mạch dùng chip L297–L298 41 3.2 Xây dựng điều khiển 42 3.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý 43 3.2.2 Nguyên lý hoạt động 43 3.3 Xây dựng mạch điều khiển 43 3.3.1 Chức năng, nhiệm vụ 44 3.3.2 Chọn vi điều khiển 44 3.3.3 Sơ đồ nguyên lý 44 3.3.4 Chọn động trục cho mơ hình thiết kế 45 3.3.5 Mạch CNC 3018/2418/1610 46 3.3.6 Động bước size 42 1.8 step 47 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN & KẾT NỐI MÁY TÍNH 48 4.1 Sơ đồ điều khiển 48 4.1.1 Kết nối điều khiển với máy tính thơng qua cổng USB 48 4.1.2 Nguyên lý điều khiển 49 4.2 Phần mềm điều khiển 49 4.2.1 Giới thiệu phần mềm GRBL control CNC 50 4.2.2 Cài đặt phần mềm điều khiển máy CNC 50 CHƯƠNG 5: THI CÔNG .56 5.1 Lắp ráp .56 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẾN .58 6.1 Kết đạt 58 6.1.1 Mô hình máy tổng thể 58 6.1.2 Kết kiểm tra thực tế 58 6.2 Kết luận .58 6.2.1 Ưu điểm 59 6.2.2 Nhược điểm 59 6.3 Hướng phát triển 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VN Việt Nam CNC Computer Numerical Control ĐCCH Động Cơ Chấp Hành DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH HÌNH 1.1: Máy CNC XK HÌNH 1.2: Loại máy phay CNC kiểu router HÌNH 1.3: Cấu trúc tổng thể máy CNC 10 HÌNH 2.1: Mơ phương án .14 HÌNH 2.2: Mơ phương .15 HÌNH 2.3: Sơ đồ kết cấu bàn máy 16 HÌNH 2.4: Sơ đồ kết cấu dẫn động trục Z 16 HÌNH 2.5: Sơ đồ kết cấu dẫn động trục 17 HÌNH 2.6: Mơ hình tổng thể máy CNC trục 17 HÌNH 2.7: Kết cấu kích thước gối đỡ trục vít me 19 HÌNH 2.8: Vít me 19 HÌNH 2.9: Đai ốc 20 HÌNH 2.10: Gối đỡ trục Y 20 HÌNH 2.11: Bàn máy phay 21 HÌNH 2.12: Cụm khung thân máy 21 HÌNH 2.13: Hệ thống mơ hình máy phay CNC trục 22 HÌNH 2.14: Cấu tạo động bước nam châm vĩnh cửu 26 HÌNH 2.15: Nguyên lý hoạt động động nam châm vĩnh cửu 26 HÌNH 2.16: Động có từ trở thay đổi 27 HÌNH 2.17: Động hỗn hợp 28 HÌNH 2.18: Cấu trúc động lai 29 vi