(Đồ án hcmute) thiết kế chế tạo máy cnc 3 trục trong gia công sản phẩm gỗ mỹ nghệ

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 CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH: NGUYỄN LÊ HỒNG ANH NGUYỄN QUỐC VŨ SKL009877 Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 2/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ GVHD : PGS TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : NGUYỄN LÊ HỒNG ANH NGUYỄN QUỐC VŨ 18146074 18146258 Khố : 2018 Ngành : CNKT CƠ ĐIỆN TỬ Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 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 CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ GVHD : PGS TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : NGUYỄN LÊ HOÀNG ANH NGUYỄN QUỐC VŨ 18146074 18146258 Khoá : 2018 Ngành : CNKT CƠ ĐIỆN TỬ Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2023 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Trương Đình Nhơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Hồng Anh MSSV:18146074 ĐThoại: 0908211325 Nguyễn Quốc Vũ MSSV: 18146258 ĐThoại:0563668644 Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kích thước, kết cấu khung máy Tính tốn truyền động trục vít me, bánh Sử dụng step motor Sử dụng phần mềm Inventor, Mach3 hỗ trợ Nội dung đồ án: Tính tốn truyền động Phương thức điều khiển trục Tính tốn, lựa chọn linh kiện phù hợp Các sản phẩm dự kiến Mơ hình máy CNC trục Báo cáo đồ án Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt  TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) i Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Lê Hoàng Anh MSSV: 18146074 Hội đồng:………… Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Vũ MSSV: 18146258 Hội đồng:………… Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Họ tên GV hướng dẫn: PGS TS Trương Đình Nhơn Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN (không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: ii Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) iii Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nguyễn Lê Hoàng Anh MSSV: 18146074 Hội đồng:………… Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Vũ MSSV: 18146258 Hội đồng:………… Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Họ tên GV phản biện: TS Đặng Trí Dũng Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: iv Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Câu hỏi: Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) v Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM LỜI CẢM ƠN Để có kết tốt cho đồ án tốt nghiệp tại, nhóm nhận nhiều giúp đỡ từ người xung quanh Nhóm muốn gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giúp nhóm có kiến thức cần thiết để thực đề tài Lời cảm ơn cảm ơn đặc biệt đến PGS.TS thầy Trương Đình Nhơn người trực tiếp hỗ trợ, hướng dẫn nhóm tận tình q trình hồn thành đồ án Thầy đưa nhiều lời khuyên, dẫn phương pháp nghiên cứu, giải vấn đề, áp dụng lý thuyết học lớp vào thực tiễn Đây kinh nghiệm, trải nghiệm quý báu để nhóm làm hành trang đường cơng việc sau Bên cạnh đó, nhóm xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bạn bè lớp q trình hồn thiện đồ án Cuối lời cảm ơn đến anh chị giúp đỡ nhóm kiến thức chun mơn thực tế Một lần nữa, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất người đỡ nhóm dù hay nhiều, giúp nhóm thực thành cơng đề tài tốt nghiệp ngày hôm Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 02 năm 2023 Sinh viên thực Nguyễn Lê Hoàng Anh, Nguyễn Quốc Vũ vi Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Ngay từ thời nguyên thuỷ, người biết đến chế biến gỗ để tạo sản phẩm nghệ thuật Qua hàng kỉ, trình chủ yếu thực tay kèm với công cụ dao, đục búa Để sản phẩm làm đạt chất lượng yêu cầu người nghệ nhân phải có kỹ năng, tay nghề cao có nhiều năm kinh nghiệm Việc cần hiều thời gian công sức với sản phẩm yêu cầu độ chi tiết cao, tinh xảo Ngày nay, với tiến khoa học kỹ thuật, người chế tạo loại máy móc tự động hố để gia cơng chế biến vật liệu (trong có gỗ) cách xác với cơng sức khồng thời gian ngắn Trong phải kể đến máy CNC-một loại máy gia công chế biến gỗ hàng đầu ngành gỗ mỹ nghệ Với nhu cầu làm đẹp, trang trí ngày cao nay, yêu cầu sản phẩm gỗ mỹ nghệ ngày nhiều mức độ mặt tinh xảo ngày lớn, mẫu mã đa dạng Đáp ứng nhu câù đó, máy CNC không ngừng nâng cấp để nâng cao suất làm việc, rút ngắn thời gian gia công, tăng độ xác cho sản phẩm gia cơng với số lượng lớn cho chất lượng sản phẩm đồng Hiện nay, máy CNC gỗ phục vụ gia công sản phẩm gỗ mỹ nghệ phổ biến giá thành cao làm khó khăn cho cá nhân doanh nghiệp muốn sở hữu chúng Nắm bắt hội đó, với niềm đam mê chế tạo máy móc, nhóm định chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CNC TRỤC TRONG GIA CÔNG SẢN PHẨM GỖ MỸ NGHỆ” Với tìm tịi hiểu biết giúp đỡ thầy cô, anh chị trước bạn bè lớp, nhóm hy vọng thực sn sẻ đồ án, chế tạo thành cơng mơ hình máy CNC trục đáp ứng đầy đủ tiêu chí giá thành, độ xác hiệu suất làm việc Để đáp ứng điều đó, nhóm tiến hành công đoạn chính sau: Tổng quan đề tài (Máy CNC nước, lý chọn đề tài, mục tiêu đề ra, đối tượng phạm vi nghiên cứu, ) Cơ sở lý thuyết (chỉ lý thuyết dùng để tính tốn, thiết kế, ) vii Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 4.13 Cài đặt thơng số trục X Hình 4.14 Cài đặt thơng số trục Y Hình 4.15 Cài đặt thông số trục Z 65 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 4.16 Cài đặt thông số Spindle Auto LimitOverRide: ghi đè tín hiệu máy chạm cơng tắc hành trình Hình 4.17 Cài đặt tín hiệu cơng tắc hành trình + Bước 6: Đóng điện chạy thử nghiệm - Tiến hành đóng điện - Kiểm tra khả vận hành Với nguồn cấp vào 220V ổn định từ điện lưới, thiết bị hoạt động trơn tru, mượt mà không phát sinh cố 66 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 4.18 Các thiết bị cấp nguồn sau kết nối 4.2 Vận hành 4.2.1 Thiết kế Thiết kế mẫu thử phần mềm Aspire, xuất G-code Hình 4.19 Thiết kế mẫu phần mềm Aspire 4.2.2 Thử nghiệm + Load G-code vào phần mềm Mach3, tiến hành chạy thử nghiệm - Ở hình bắt đầu, Load G-code để nạp code cho phần mềm 67 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 4.20 Nạp G-code - Tiến hành lựa chọn file G-code theo ý muốn Hình 4.21 Lựa chọn file code - Nhấn nút Cycle Start tổ hợp Alt + R để tiến hành chạy code Hình 4.22 Giao diện đã load G-code 68 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM CHƯƠNG 6: GIA CƠNG VÀ LẮP ĐẶT KHUNG 5.1 Gia cơng Sử dụng vật liệu nhơm có độ dày 15mm + Yêu cầu kĩ thuật: - Đảm bảo thoả mãn dung sai hình dáng, dung sai kích thước độ nhám bề mặt mà vẽ đề - Làm tù cạnh để an toàn cho người sử dụng Số chi tiết gia công: Bảng 5.1 Các chi tiết khí STT TÊN CHI TIẾT HÌNH DẠNG SL Gá áo vitme Tấm gá trục X Mặt bích gá Spindle Tấm trục X 69 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Tấm trục X Tấm đỡ Tấm chân bàn trước Tấm chân bàn sau Tấm trục Y trái 10 Tấm trục Y phải Hình 5.1 Nhơm sau gia công 70 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 5.2 Nhơm sau gia công 5.2 Lắp ráp khung 5.2.1 Thống kê số lượng bulong Để liên kết chi tiết, ta cần sử dụng bulong lục giác chịu lực với độ rộng chiều dài khác Bảng 5.2 Thống kê số bulong cần sử dụng STT TÊN ĐỘ DÀI (mm) SL 16 40 18 18 20 16 35 16 20 35 40 12 45 Bulong M4 Bulong M5 Bulong M6 22 14 Bulong M8 40 28 71 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 5.2.2 Tiến hành lắp ráp Sau lắp ráp khung máy, động hệ thống điều khiển ta thân máy hồn chỉnh hình Hình 5.3 Máy CNC sau lắp ráp Hình 5.4 Máy gia công 72 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Kết đạt - Tìm hiểu khái niệm, cấu tạo máy CNC, tình hình nước giới máy CNC việc gia công vật liệu gỗ Trả lời câu hỏi gia công gỗ để làm phải dùng máy CNC gia công sản phẩm gỗ mỹ nghệ - Đưa quy trình thiết kế máy gia cơng gỗ CNC từ thiết kế, tính tốn, lựa chọn vật liệu, linh kiện điều khiển đến việc lắp ráp khung máy kết nối điều khiển - Biết quy trình tạo máy CNC nói riêng loại máy nói chung từ thiết kế chế tạo đến lắp ráp chạy thử nghiệm - Trau dồi kỹ kỹ sử dụng thiết kế phần mềm 3D Inventor - Học thêm kiến thức thực tế củng cố lại kiến thức cũ học trường - Hoàn thiện thành cơng mơ hình máy CNC gia cơng gỗ mỹ nghệ với độ xác tương đối cao Hình 6.1 Sản phẩm gỗ sau gia công 73 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Hình 6.2 Sản phẩm gỗ sau gia công 6.2 Những hạn chế 6.2.1 Những khó khăn q trình thực đề tài - Do chưa có kinh nghiệm thiết kế đề tài lớn nên việc thiết kế gặp nhiều khó khăn, điểm không hợp lí chưa tối ưu tìm chỉnh sửa liên tục khiến cho việc thiết kế tốn nhiều thời gian công sức - Hạn chế địa điểm, điều kiện thi công thiếu thốn trang thiết bị, dụng cụ chuyên dụng làm cho trình lắp ráp gặp nhiều khó khăn - Chưa đủ kiến thức lắp ráp khí khiến cho số chi tiết bị hư hỏng trình lắp ráp tốn thêm chi phí để sửa chữa hư hỏng thay - Do việc gia công chi tiết nhôm CNC có độ xác mức chấp nhận với dung sai lắp ghép trình lắp ráp khiến nhóm nhiều thời gian cơng sức để chỉnh vị trí quan trọng cho việc truyền động giúp máy hoạt động trơn tru cụm vitme - đai ốc, cụm trượt - trượt BKBF 6.2.2 Những nhược điểm tồn Chưa đủ kinh nghiệm, kiến thức kỹ nên sản phẩm đưa chưa tối ưu giới hạn hành trình chưa tối ưu so với kích thước khung máy không gian gá phôi chưa tốt 74 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Khắc phục nhược điểm cải tiến tương lai Từ kinh nghiệm thu trình thiết kế, thi cơng kiểm nghiệm lại đồ án, nhóm đưa cải tiến tương lai sau: - Thiết kế khung máy tối ưu hành trình cụm truyền động ăn khớp trơn tru - Thiết kế mặt bàn gá phơi hợp lí, dễ dàng gá phôi - Tối ưu phần lắp ráp hệ thống điện dây để tiết kiệm chi phí - Cải tiến thêm ống hút bụi để hút phoi khỏi chi tiết q trình gia cơng, đảm bảo vệ sinh tính thẩm mỹ - Tìm hiểu sâu rộng phần mềm điều khiển Mach3 nói riêng phần mềm điều khiển CNC khác nói chung để biết cách cài đặt, sử dụng tối ưu - Thiết kế thêm nhiều Spindle để tăng suất làm việc - Mở rộng thiết kế lên máy CNC trục giúp gia công vật thể 3D tượng, không bị hạn chế sản phẩm 2D tranh gỗ Hình 6.3 Tranh tĩnh vật gỗ CNC (Nguồn: Internet) Hình 6.4 Tượng gia cơng máy CNC trục (Nguồn: Internet) 75 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM KẾT LUẬN Thiết kế chế tạo máy từ xưa đến công việc không dễ dàng đặc biệt loại máy cần độ hoàn thiện chính xác cao máy CNC Trong trình thực đề tài, nhóm gặp vơ nhiều khó khăn với tìm tịi học hỏi cộng với giúp đỡ tận tình từ thầy anh chị, bạn bè xung quanh, nhóm thành cơng việc hồn thiện đồ án Cuối cùng, nhóm xin cảm ơn nhà trường tạo môi trường học tập nghiên cứu thuận lợi hội để nhóm thực đề tài tốt nghiệp cách tốt Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 02 năm 2023 Sinh viên thực Nguyễn Lê Hoàng Anh, Nguyễn Quốc Vũ 76 Đồ án tốt nghiệp Đh Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tấn Tiến & Lê Quốc Đạt Nghiên cứu thiết kế trục máy CNC – Tạp chí khí Việt Nam (https:/www.cokhivietnam.com) (2021) [2] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí (tập & 2) Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam (2016) [3] STRUCTURAL DESIGN OF 3-AXIS CNC MACHINE TOOL FOR WOOD CARVING to the MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT THAPAR UNIVERSITY, PATIALA (2014) [4] Nguyễn Đức Thôi & Lê Nhất Cảnh Đồ án tốt nghiệp ngành Cơ điện tử Đại học Bách Khoa Đà Nẵng (2019) [5] Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở thiết kế máy Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia, TPHCM (2013) [6] Đỗ Kiến Quốc et al Giáo trình Sức bền vật liệu Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia, TPHCM (2013) [7] TS Hồng Việt Xác lập thơng số cơng nghệ gia công vật liệu lỗ máy CNC mã hiệu SHIRLINE 2010 Tạp chí khoa học cơng nghệ lâm nghiệp số 22015 (2015) [8] Nguyễn Văn Thuận Tính toán thiết kế hệ thống truyền động lựa chọn hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay CNC (2015) 77 S K L 0