(Đồ án hcmute) thiết kế, nghiên cứu chế tạo máy cnc 4 trục dùng trong điêu khắc mô hình 3d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ, NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D GVHD: VŨ QUANG HUY SVTH: ĐÀO NGỌC TRƯỜNG SKL010449 Tp.Hồ Chí Minh,Tháng 12/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D GVHD: VŨ QUANG HUY SVTH: ĐÀO NGỌC TRƯỜNG KHĨA: 2018 MSSV: 18146244 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D GVHD: VŨ QUANG HUY SVTH: ĐÀO NGỌC TRƯỜNG KHĨA: 2018 MSSV: 18146244 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ****** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Giáo viên hướng dẫn: VŨ QUANG HUY Họ tên Sinh viên: Đào Ngọc Trường MSSV:18146244 Lớp:18146CL1B Điện thoại:0375284765 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài THIẾT KẾ, NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D Các số liệu tài liệu ban đầu: Kích thước bàn làm việc: 400x300mm Hành trình di chuyển trục X: 400mm Hành trình di chuyển trục Y: 300mm Hành trình di chuyển trục Z: 100mm Dùng để gia công vật liệu như: gỗ, nhựa, foam, mica, … Nội dung thực đề tài: Giới thiệu chung máy CNC Tính tốn động lực học máy Tính tốn lựa chọn động phù hợp Thiết kế sơ đồ mạch điện cho máy Sản phẩm: Bản vẽ sơ đồ máy A1 Video sản phẩm, mô hình máy cnc hồn thiện TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG NGÀNH (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) GVHD (Ký, ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ****** NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Ts.Vũ Quang Huy Họ tên: Đào Ngọc Trường MSSV: 18146244 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm Khuyết điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:………………… (Bằng chữ) TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng Giáo viên hướng dẫn năm 022 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ****** NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Giáo viên phản biện: PGS.TS.Nguyễn Trường Thịnh Họ tên sinh viên: Đào Ngọc Trường MSSV: 18146244 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY CNC TRỤC DÙNG TRONG ĐIÊU KHẮC MƠ HÌNH 3D NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm Khuyết điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:………………… (Bằng chữ ) TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Những năm học đại học đồ án tốt nghiệp môn học tổng kết thành học tập mà em đạt năm qua theo học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP, Hồ Chí Minh Với chân thành nhiệt tình giúp đỡ từ quý thầy cô trường mà em gặt hái kiến thức bổ ích mở mang tầm hiểu biết hoàn thành đồ án tốt nghiệp Với tất lòng thành lòng biết ơn em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô giúp đỡ em năm qua đặc biệt thầy Vũ Quang Huy theo sát quan tâm giúp đỡ em em gặp khó khăn khơng thể giải Em xin cảm ơn cán công nhân viên trường tạo môi trường lành mạnh tốt đẹp để em tìm tịi học hỏi Với thời gian kinh nghiệm hạn chế khơng tránh khỏi thiếu sót thực đồ án tốt nghiệp e mong nhận bảo đóng góp ý kiến từ q thầy để thân em ngày phát triển để hoàn thành công việc tốt Xin chân thành cảm ơn i TĨM TẮT LN VĂN Tình hình nghành khí chế tạo nước ta dần phát triển Cũng với phát triền nhanh chóng, trình độ tay nghề thủ cơng khơng cịn đủ để đáp ứng nhu cầu số lượng độ xác cao máy móc đại Đồ án tốt nghiệp: ‘Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy CNC 3D trục ứng dụng mơ hình 3D dần đáp ứng nhu cầu độ xác số lượng mà khơng sợ thiếu nhận cơng có tay nghề cao Đây giải phảp cắt giảm chi phí nhân cơng cho doanh nghiệp Cấu tạo máy không phức tạp để vận hành sản xuất giải pháp, phát triển lý tưởng cho đất nước thời gian tới nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm giảm thiểu chi phí giá cơng giữ giá thành chi phí thấp nhất, tiết kiệm thời gian ii ABSTRACKS The situation of the mechanical engineering industry in our country is gradually developing Also with the rapid development, the level of craftsmanship is no longer sufficient to meet the demand for quantity and high precision as of modern machines Graduation project: ‘Researching, designing and manufacturing 4-axis 3D CNC machines applied in 3D models will gradually meet the demand for accuracy and quantity without fear of lack of skilled labor This is also a solution to cut labor costs for businesses The structure of the machine is not too complicated to operate as well as to manufacture it, it is the ideal solution and development for the country in the near future to improve product quality, reduce public costs, and keep costs at bay Lowest cost, especially you save time iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I LỜI NÓI ĐẦU II I.GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1.3 NGÀNH CNC TRÊN THẾ GIỚI 1.4 NGÀNH CNC TẠI VIỆT NAM 1.5 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.7 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 CÁC LOẠI MÁY CNC PHỔ BIẾN HIỆN NAY .3 2.1.1.Máy tiện CNC 2.1.2 Máy phay CNC 2.1.3 Máy khoan CNC 2.1.4.Máy mài CNC 2.1.5 Máy cắt laser CNC 2.1.6 Máy phóng điện CNC – EDM 2.2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY PHAY CNC 2.2.1.Bệ đỡ khung máy 2.2.2 Bàn máy 2.2.3 Hệ thống truyền động 2.2.4 Rail trượt dẫn hướng 10 2.2.5 Khớp nối trục 11 2.2.6 Ổ lăn 13 2.2.7 Phương pháp gia công dụng cụ thường dùng cho máy 14 2.2.8 Các mã lệnh lập trình Phay CNC 15 2.2.9 Bộ điều khiển 16 1.Yêu cầu board mạch hệ thống điện 16 2.Động 16 3.Driver điều khiển .18 III XÂY DỰNG THIẾT KẾ MÁY CNC 22 3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ KHUNG CỦA MÁY 22 3.1.1 Yêu cầu thiết kế 22 3.1.2 Để xuất sơ trình thực 22 3.1.3 Thiết kế Cơ khí 22 3.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ .32 3.3 LỰA CHỌN BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM HỆ THỐNG ĐIỆN 48 iv 3.4 Sơ đồ dây kết nối Hình 3.51 Sơ đồ dây kết nối 58 IV Thi Cơng mơ hình 4.1 Giới Thiệu Qua nhiều lần tính tốn thiết kế q trình thi cơng e bao gồm thi công khung, thi công phân khung máy CNC xong r hàn, Bắt thành nhơm định hình ty lớn để gắn truyền động trục vitme rail lên trục Sau em xin trình bày nội dụng chi tiết 4.2 Thi cơng khí 4.2.1 Thi cơng khung đỡ máy Bộ khung đỡ CNC làm từ thép C45 em đo kích thước xác r cắt máy cắt Hình4.1 Khung đỡ máy CNC 4.2.2 Thi công cấu di chuyển Em tiềm kiếm trục vitme có sẵn thị trường kho bãi phù hợp với kinh tết mà sử dụng dùng nhơm định hình để gắn cố định lên trục Hình 4.2: thi cơng cấu di chuyển 59 4.2.3 Thi thơng trục A Vì kinh tế hạn chế trục A chế tạo từ in 3D chưa có Chống tâm Hình 4.3 : Trục A Thi công bàn nhôm phương pháp phay CNC: Hình 4.4: Bàn Nhơm phương pháp Phay CNC 4.2.4 Thi công phần điện - Tiến hành gắn thiết bị điện lên tủ gỗ chuẩn bị - Khoan để gắn nút driver - Đi dây, gắn ống lồng, bấm cos làm gọn thành phần tủ điện - set up số thông số cho driver trước gắn vào 60 Hình 4.5 : Ảnh dây điện Hình 4.6: Đi dây điện cho mạch biến tần 61 V KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ NHẬN XÉT 5.1 Đo độ sai số trục X, Y, Z Hình 5.1: Đo Thơng số xác trục CNC 5.2 Thiết kế chạy thử mẫu - Thiết kệ cục hình hơp chữ nhật dài 20x20x12mm phần mềm Mastercam cho máy chạy thực tế Hình 5.2: Phơi Vng 20x20x12mm - Chọn phơi để máy gia công Ta cần chọn máy CNC trục để chạy phôi: - Machine > Mill > CNC axis 62 Hình 5.3 Chọn máy để CNC trục Thiết lập phôi: Toolpath > Stock setup > Chọn solid > Chọn phơi (Nhấn vào vật được) Hình 5.4: Đã chọn phôi xong Chọn chế độ cắt: Toolpath > Contour > set thông số cho máy dao Hình 5.5: Set Thơng số cho máy dao 63 Set phơi máy Hình 5.6 GÁ Phơi Kết sản phẩm Hình 5.7 Sản phẩm Chạy thử CNC trục Ta CNC trục hình trụ trò - Làm bước tương tự bước trục Chọn máy: Machine > mill > axis Chọn phôi: Toolpath > Stock setup > chọn Phôi Thiết lập dao Toolpaths > contour Khác với trục t chạy trục thứ tư ta phải chọn thêm lệnh Rotaty Axis Poiting 64 Hình 5.8 lệnh Ratate Kết sản phẩm Hình 5.9 : CNC trục Đánh giá sản phẩm: Vì sai số theo nhà sản sản xuất linh kiện máy vitme ray trượt 0.01 gia cơng gia hàn cắt khơng có thiết bị xác nên sai số lên đến 0.2 ta chập nhận gia cơng chủ yếu mút sốp, mơ hình gỗ phù điêu - Sử dụng điêu khắc phù điêu phần mềm Mastercam Bước 1: Art > From Image 65 Hình 5.10 Thêm ảnh vào mastercam Vẽ hình vng phù hợp với kích thước ảnh - Wireframe > rectangle Hình 5.11 : Vẽ hình chữ nhật Bước 2: tăng độ nét độ mịn cho ảnh - Smooth > Smooths 66 Hình 5.12: Tăng độ mềm mại cho file - Smooth > Filter Hình 5.13 Tăng độ nét cho file Chọn máy để gia công: - Machine > Mill > axis 67 Hình 5.14 Chọn máy Thêm Art vào máy để điêu khắc Art > Art base Suface > Toolpath Art base Suface Hình 5.15 Add hình điêu khắc vào Toolpath Sau tự chọn để set up dao tốc độ: 68 Hình 5.16 set up dao tốc độ Xuất file set up lên máy để khắc - Toolpath > Backplot Hình 5.17 xuất để cắt Một vài hình ảnh gia cơng mẫu phù điêu: 69 Hình 5.18 : Gia Công phù điêu Nhận xét máy chạy: - Cịn kêu lắp máy khơng đồng trục - Chạy tốc 200mm/s dể bị trượt bước - Máy chạy Gcode xuất - Phần điện dối chưa gọn dây - Biến tần cũ nên cho đấu relay qua để bật tắt Spindle - Spindle 800W mua cũ nên chạy khoảng 400W tức khoảng 10000 vòng/phút - Spindle yếu nên cắt nhơm cịn khó khăc 5.3 Ưu nhược cần cải thiện Ưu: - Có thể cắt gọt đa dạng mơ hình 3d mà khơng bị giới hạn - Cắt nhiều vật liệu mềm - Giá thành rẻ dễ chế tạo Nhược: - Kích thước cồng kềnh - Khả để di chuyển - Chưa gia công loại hợp kim cứng sắt thép 5.4 Hướng phát triển - Nghiên cứu phát triển lên máy trục - Có thể gia cơng kim loại cứng - Nâng cấp Spindle - Mua biến tần để điều khiển tốc độ động - Đi dây cho gọn máy - máy thiết kế nhiều nhược điểm chưa tối ưu diện tích kích thước máy 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo: - Cơ sở thiết kế máy “Nguyễn Hữu Lộc Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh” - Giáo trình CAD/CAM CNC trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật - Giáo trình Cơ sở công nghệ chế tạo máy Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Giáo trình Cơng nghệ chế tạo máy “Đại học Sư phạm ký thuật” - Gia Công CNC “Trường kỹ thuật công nghiệp Việt - Hàn” - Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập – Nguyễn Đắc Lộc - Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập – Nguyễn Đắc Lộc - Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập – Nguyễn Đắc Lộc - Chế độ cắt gia cơng khí – Nguyễn Ngọc Đào Khoa khí chế tạo máy Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật - Tính tốn kế hệ dẫn động khí tập “Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” - Tính tốn kế hệ dẫn động khí tập “Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” - Giáo trình Nguyên lý cắt gọt kim loại “ Trường đại học Công Nghiệp TP HCM” Link tham khảo http://100.edu.vn/hoc-chi-tiet-may-bai-118tinh-bo-truyen-vit-dai-oc-theo-dieu-kienon-dinh-va-theo-do-ben/ https://cncvina.net/lich-su-gia-cong-cnc-phan-3/ https://cncvina.net/xu-huong-nganh-gia-cong-cnc-2019/ https://cnctech.com.vn/vi/nganh-co-khi-nganh-hoc-tiem-nang-cua-thoi-4-0/ https://vietmachine.com.vn/su-ra-doi-va-qua-trinh-phat-trien-computer-numericalcontrol-cnc.html https://knet.vn/Default.aspx?id=660 https://dattech.com.vn/bien-tan-la-gi-nguyen-ly-hoat-dong-bien-tan/ https://ngophangroup.com/vi/tin-tuc/co-khi/spindle-cnc-la-gi-nhung-dieu-can-bietve-spindle-cnc-548.html https://beeteco.com/cai-dat-bien-tan-fuji-electric-co-ban.html 71 S K L 0