Đang tải... (xem toàn văn)
1. Máy phay CNC là gì? 1.1. Định nghĩa Gia công CNC chính là hình thức gia công tiên tiến, điều khiển bằng hệ máy tính thông minh với các phần mềm chuyên dụng. Và gia công phay CNC cũng vậy, đây là một quá trình phay cắt gọt vật liệu được điều khiển bằng máy tính, các thông số được lập trình sẵn trước để máy phay có thể tự động chạy mà không cần có thợ vận hành một cách thủ công. Những máy phay hoạt động theo nguyên lý đó được gọi là máy phay CNC. Máy phay CNC hiện đang được ứng dụng rất rộng rãi trong hoạt động sản xuất gia công, đặc biệt là gia công cơ khí. Dòng máy này giúp các nhà máy giảm chi phí, tăng năng suất, cải thiện tốc độ gia công, tạo ra những chi tiết với độ chính xác và độ thẩm mỹ cao nhất. 1.2. Cấu tạo Máy phay CNC được cấu tạo bởi nhiều thành phần, mỗi một thành phần sẽ có chức năng riêng, giúp cho toàn bộ máy có thể vận hành được một cách hoàn hảo. Cụ thể bao gồm: Giao diện máy: Đây là bộ phận để khởi tạo máy, hiển thị các chương trình điều khiển và vận hành các công đoạn gia công CNC. Cột máy và thân máy: Bộ phần này có chức năng nâng đỡ toàn bộ kết cấu máy. Bàn máy: Bộ phận này chứa phôi gia công, thông thường bàn có thể được điều chỉnh theo các hướng khác nhau hoặc cố định tùy theo loại máy và các yêu cầu gia công khác nhau. Với mỗi một máy phay CNC thì kích thước và thiết kế của bàn máy sẽ khác nhau, đảm bảo có lợi nhất về mặt vận hành và công suất gia công. Trục chính: Trục chính được xem là bộ phận quyết định chính đến chất lượng của một chiếc máy phay CNC. Bởi vì trục chính có ổn định thì hiệu quả điều khiển của động cơ mới đảm bảo và toàn bộ hệ thống mới vững chắc được. Dụng cụ cắt: Giống như chính tên của bộ phận này, dụng cụ cắt là dùng để thực hiện thao tác cắt, gọt phôi, tạo ra các chi tiết gia công theo thiết kế ban đầu. Tùy từng yêu cầu gia công mà sử dụng các loại dao cụ khác nhau. 1.3. Công dụng Sở dĩ máy phay CNC đang được ứng dụng rất phổ biến từ nhà xưởng nhỏ cho tới những nhà máy có quy mô lớn là bởi vì dòng máy này có nhiều công dụng vượt trội. So với máy phay truyền thống thì với hệ điều khiển số, lập trình thông minh, máy phay CNC giúp cho hoạt động gia công phay diễn ra với tốc độ nhanh hơn, độ chính xác cao hơn và tính thẩm mỹ cũng như độ tinh vi của thành phẩm vượt trội hơn. Các công dụng chính của máy phay CNC gồm: Dùng để phay, cắt, gọt, khoan các vật liệu một cách chính xác. Có khả năng cắt gọt nhiều chi tiết, nhiều loại vật liệu khác nhau, đảm bảo chất lượng thành phẩm có độ đồng đều về chất lượng và tính thẩm mỹ cao nhất. Về nguyên lý máy phay CNC tích hợp bộ điều khiển bằng máy tính nên toàn bộ quá trình phay là hoàn toàn tự động. Người dùng chỉ cần cài đặt máy trước và sau khi phay. Do vậy, đây là thiết bị giúp giảm chi phí nhân công sản xuất. Máy phay CNC còn có công dụng đo khoảng cách với độ chính xác cao nhất.
TÓM TẮT Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình máy phay CNC trục thực dựa sở nghiên cứu lý thuyết mô hình thực nghiệm Mơ hình máy ứng dụng chủ yếu để phục vụ công tác đào tạo nghiên cứu khoa học Sử dụng phần mềm kỹ thuật để đưa vẽ thiết kế chi tiết máy mơ hình tổng thể máy, sau tiến hành chế tạo chi tiết lắp ráp chúng lại thành mơ hình máy hồn chỉnh Khi sử dụng mơ hình gia cơng chế tạo nhiều dạng chi tiết nhờ vào việc sử dụng phần mềm Mach máy tính để điều khiển mô ABSTRACT Research, design and manufacture a 3-axis CNC milling machine model is carried out on the basis of theoretical research and experimental model Machine models are mainly used for training and scientific research Using engineering software to make detailed design drawings of the machine and the overall model of the machine, then proceed to manufacture the details and assemble them into a complete machine model When using this model, it is possible to process and manufacture many types of parts thanks to the use of Mach software on the computer to control and simulate MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ i PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ .ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT .v ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC BẢNG xvi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH .vii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Nhiệm vụ đề tài 1.4 Đối tượng nghiên cứu giới hạn đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung đề tài: CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .4 2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước: 2.2 Kết cấu máy CNC .5 Hình 2.1 Kết cấu chung máy CNC 2.2.1 Đầu trục chính: Hình 2.2 Cụm trục Hình 2.3 Các dạng dẫn động trục 2.2.2 Băng dẫn hướng Hình 2.4 Thanh trượt trượt tròn, băng dẫn hướng .7 2.2.3 Trục vít me đai ốc bi Hình 2.5 Quan hệ lực ma sát tốc độ vít me thường vít me bi Hình 2.6 Cấu tạo vít me bi .9 Hình 2.7 Các phương pháp khử khe hở vít me bi 10 Hình 2.8 Khử khe hở vít me bi lị xo .11 2.3 Khái niệm điều khiển điều khiển số .11 2.3.1 Khái niệm .11 2.3.2 Điều khiển theo kiểu truyền thống 11 2.3.3 Điều khiển số 12 2.3.4 Các hệ điều khiển số 12 Hình 2.9 Hệ điều khiển NC 13 Hình 2.10 Hệ điều khiển CNC .14 2.3.5 Phân loại phương pháp điều khiển 15 Hình 2.12a Điều khiển theo đường thẳng Hình 2.12b Điều khiển theo biên dạng 16 Hình 2.13 Phay túi máy 3D 17 Hình 2.14 Phay túi máy 4D 17 2.4 Hệ tọa độ máy CNC điểm chuẩn 18 2.4.1 Hệ tọa độ máy CNC 18 Hình 2.15 Quy tắc xác định tọa độ máy CNC 18 2.4.2 Hệ tọa độ loại máy phay 19 Hình 2.16 Quy tắc bàn tay phải .19 2.4.3 Các điểm gốc điểm chuẩn 20 Hình 2.17 Các điểm gốc điểm chuẩn máy 20 Hình 2.18 Điểm gốc chương trình .21 Hình 2.19 Điểm chuẩn gá dao T điểm gá dao N 21 2.4.4 Những khái niệm lập trình gia cơng máy CNC .21 2.4.5 Thông số công nghệ (Technological Information) .22 2.5 Chương trình gia công 23 2.5.1 Quy ước kí tự địa 23 Các kí tự địa chỉ, dấu hiệu đặt biệt (DIN 66025) chức dịch chuyển 23 Bảng 2.1 Quy ước kí tự địa 23 Bảng 2.1 Quy ước kí tự địa 24 2.5.2 Cấu trúc chương trình: 24 2.6 Các phương pháp lập trình cho hệ điều khiển .25 2.7 Tính tốn lựa chọn động trục 25 CHƯƠNG 28 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 28 3.1 Thiết kế khí: 28 3.1.1 Thiết kế khung máy 28 Hình 3.1 Thiết kế phần khung máy .28 3.1.2 Truyền động trục X .29 Hình 3.2 Thiết kế truyền động trục X 29 3.1.3 Truyền động trục Y .30 Hình 3.3 Thiết kế truyền động trục Y 30 S3.1.4 Truyền động trục Z .31 Hình 3.4 Thiết kế truyền động trục Z 31 3.1.7 Tổng thể thiết kế khí 32 Hình 3.5 Thiết kế tổng thể khí 32 3.2 Thiết kế điện phần điều khiển 33 3.2.1 Chọn động truyền động trục .33 Bảng 3.1 So sánh động bước động servo 33 Hình 3.6 Động bước 34 Hình 3.7 Cấu tạo động bước 35 3.2.2 Động bước nam châm vĩnh cửu 37 Hình 3.8 Cấu tạo động bước nam châm vĩnh cửu 37 Hình 3.9 Nguyên lý hoạt động động bước nam châm vĩnh cửu .38 3.2.3 Động bước biến từ trở .39 Hình 3.10 Nguyên lý hoạt động động bước biến trừ trở 39 3.2.4 Động bước hỗn hợp 40 Hình 3.11 Cấu tạo động bước hỗn hợp 41 3.2.5 Động bước pha .42 Hình 3.12 Động bước pha lưỡng cực đơn cực 42 3.2.6 Các phương pháp điều khiển động bước 43 Hình 3.13 Phương pháp điều khiển động bước 43 3.2.7 Chọn động trục 44 Hình 3.14 Động trục 44 3.2.8 Một số chi tiết khác 45 Khớp nồi mềm .45 Hình 3.15 Khớp nối mềm .45 Hình 3.16 Driver TB6600 .46 Hình 3.17 Mạch CNC BOB MACH3 USB V2 47 Hình 3.18 Bộ nguồn tổ ông 24V 15A 48 CHƯƠNG 49 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 49 4.1 Giới thiệu phần mềm điều khiển máy CNC 49 4.2 Giao diện số chức Mach3 50 Hình 4.1 Giao diện điều khiển Mach3 50 4.2.1 Trang Program Run (Alt-1) 51 Hình 4.2 Nhóm vị trí tọa độ trục .51 Hình 4.4 Hộp thoại Tool Information 53 Hình 4.5 Feed Rate 54 Hình 4.6 Spinde speed 55 4.2.2 Trang MDI Alt2 (Manual Data Input) 55 Hình 4.7 Giao diện trang MDI .56 4.2.3 Trang Toolpath (Alt4) 57 Hình 4.8 Giao diện trang Tool Path .57 4.2.4 Trang Offsets (Alt5) .58 Hình 4.9 Giao diện trang Offsets 58 4.2.5 Trang Setting (Alt6) 59 4.3 Cách sử dụng Mode Mach3 61 4.3.1 Mode Jog 61 4.3.2 Mode Handle (MPG) 63 Hình 4.14 Hộp thoại cho phép thiết lập chân điều khiển LPT 63 4.4 Một số chức khác: 63 Hình 4.15 Cam Funtion Addon 64 Hình 4.16 Giao diện chương trình Cut a Circular Pocket .65 Hình 4.17 Tiến hành chạy chương trình .66 4.5 tín hiệu truyền từ Mach3 cổng LPT 66 Hình 4.18 Sơ đồ chân cổng máy in (LPT) 66 Hình 4.19 Bảng hiệu chỉnh số chân tín hiệu cổng LPT 68 Hình 4.20 Hộp thoại cho phép hiệu chỉnh số xung encoder để di chuyển 68 Hình 4.21 Bảng thiết lập phím tắt di chuyển cho trục 69 Hình 4.22 Bảng thiết lập cử phần mềm 69 4.6 Cách chuyển đổi từ Mastercam sang G-code 70 4.6.1 Làm việc Mastercam : 70 Hình 4.23 Màn hình Mastercam 70 Hình 4.24 Màn hình Mastercam 71 4.6.3 Vùng thiết lập chương trình gia cơng 72 Cho phép thiết lập phôi nguyên công để gia công chi tiết 72 Hình 4.25 Thiết lập chương trình gia cơng 72 4.6.4 Vùng chạy mô dao xuất G-code 72 Cho phép mô dao chế độ chạy dao, G1 nơi xuất file G-code để đưa vào máy tính tiếp nhận chương trình gia cơng .72 Hình 4.26 Giao diện mơ dao xuất G-code .72 CHƯƠNG 73 THI CÔNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 73 5.1 Kết chế tạo kết cấu khí 73 5.1.1 Kết cấu khung máy 73 Hình 5.1: Cấu trúc khung máy CNC 73 Hình 5.2 Khung máy hồn chỉnh sau lắp ráp 74 5.1.2 Cơ cấu chuyển động khí 75 Hình 5.3 Gối đỡ, vít me trục X 75 Hình 5.4 Gối đỡ, vít me trục Y 76 Hình 5.5 Gối đỡ, vít me trục Z 76 5.2 Kết thi công phần điều khiển .77 5.2.1 Động Bước (Step) 77 Hình 5.6 Động bước trục X .77 Hình 5.7 Động Bước trục Y .77 5.2.2 Driver điều khiển động Bước 78 Hình 5.8 Driver động Bước .78 5.2.3 Động trục 79 Hình 5.9 Động trục 79 5.2.4 Mạch đệm tín hiệu .80 Hình 5.10 Bố trí mạch đệm 80 5.3 Kết ứng dụng mơ hình máy CNC 81 Hình 5.11 Thiết kế lập trình phần mềm Mastercam 81 Hình 5.12 Mơ gia cơng phần mềm .81 Hình 5.13 Kết mô gia công xốp 82 Hình 5.14 Sản phẩm đượcgia cơng máy 83 Hình 5.15 Sản phẩm hoàn thành 83 CHƯƠNG 84 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 84 6.1 Kết luận 84 6.2 Hướng phát triển đề tài .84 TÀI LIỆU THAM KHẢO .86 PHỤ LỤC 87