Tổng quan
Tìm hiểu sơ lược về ván công nghiệp và gỗ tự nhiên
Gỗ công nghiệp ngày nay trở thành lựa chọn phổ biến trong trang trí nội thất, đặc biệt cho các ngôi nhà hiện đại Vậy gỗ công nghiệp là gì và tại sao nó lại được ưa chuộng đến vậy? Gỗ công nghiệp, hay còn gọi là Wood-Based Panel, được tạo ra bằng cách sử dụng keo và hóa chất kết hợp với gỗ vụn, phân biệt với gỗ tự nhiên lấy từ thân cây Loại gỗ này chủ yếu được sản xuất từ nguyên liệu thừa, tái sinh và các phần không sử dụng của cây gỗ tự nhiên, mang lại nhiều lợi ích cho người tiêu dùng.
Hình 3: Gỗ tự nhiên Ưu điểm của ván công nghiệp so với gỗ tự nhiên:
Ván công nghiệp có ưu điểm vượt trội là ít bị cong vênh do thời tiết so với gỗ tự nhiên Chúng chỉ bị biến dạng khi chịu tác động cơ học từ các vật nặng, giúp duy trì hình dạng và chất lượng lâu dài.
Ván công nghiệp có khả năng chống mối mọt vượt trội nhờ vào quy trình tẩm sấy và thành phần bột cùng hợp chất chống mối mọt bên trong Do đó, các sản phẩm từ ván công nghiệp hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi mối mọt, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao.
▪ Khả năng chịu ẩm, nước: Gỗ tự nhiên có khả năng chịu ẩm chịu nước tốt, có thể ngâm lâu trong nước mà không vấn đề gì.
Ván công nghiệp hiện nay thường dễ hút ẩm và không chịu được nước, ngoại trừ những tấm được tẩm hóa chất và xử lý keo ép, tuy nhiên chúng vẫn không chịu được nước lâu Để khắc phục vấn đề này, các sản phẩm đồ gỗ hiện tại đều được dán kín 4 cạnh, giúp hạn chế tối đa sự thâm nhập của khí ẩm.
Ưu điểm của dán mép so với dán mép
Chỉ nhựa PVC chủ yếu được sử dụng để che mặt tiếp xúc của cốt ván gỗ, giúp hoàn thiện sản phẩm một cách tinh tế Việc này không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ cho các sản phẩm nội thất gỗ mà còn góp phần làm đẹp cho các không gian kiến trúc sử dụng gỗ công nghiệp.
Chỉ nhựa PVC không chỉ bảo vệ cốt ván gỗ khỏi các tác nhân bên ngoài như chất lỏng và hóa chất, mà còn tăng cường độ bền cho sản phẩm.
Hình 4: Chỉ dán mép gỗ
Dán chỉ cạnh không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ và đồng nhất cho bề mặt sản phẩm đồ gỗ mà còn gia tăng độ bền Chỉ dán cạnh hoạt động như một tấm khiên, bảo vệ đồ gỗ khỏi hư hại do các yếu tố môi trường như nước và hóa chất, đồng thời hạn chế tình trạng mẻ cạnh và phai màu Hơn nữa, việc dán kín cạnh gỗ giúp ngăn chặn sự phát tán formaldehyde, từ đó bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.
Sơn gỗ công nghiệp thành phần là dòng sơn chuyên dùng cho các sản phẩm đồ gỗ nội, ngoại thất.
Sơn gỗ công nghiệp nổi bật với nhiều ưu điểm như chất lượng cao, dễ sử dụng và phù hợp cho trang trí Sau khi sơn, bề mặt gỗ sẽ bóng sáng, đồng thời sơn có độ bám dính tốt, mang lại vẻ đẹp thẩm mỹ bền vững mà không lo bị bong tróc hay rạn nứt.
Sơn NC mang lại độ bền tốt và dễ sử dụng, nhưng có độ cứng hạn chế, chỉ phù hợp cho gỗ nội thất Khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, sơn có thể bị ố vàng, và nó cũng không chịu được ngoại lực mạnh.
Dán cạnh mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với sơn mép, đặc biệt là khả năng tăng cường độ bền cho sản phẩm Phương pháp này giúp bảo vệ cốt ván gỗ khỏi các tác nhân bên ngoài như chất lỏng và hóa chất, từ đó kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
▪ Bảo vệ đồ gỗ không bị hư hại từ yếu tố môi trường như chống thấm nước, hóa chất, hạn chế bị mẽ cạnh, không nhạt màu.
▪ Thực hiện công đoạn dán cạnh gỗ công nghiệp một cách nhanh chóng và chính xác, giúp che bỏ phần cạnh gỗ bị lộ ra.
Sản phẩm được dán cạnh không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ mà còn kéo dài tuổi thọ cho nội thất, đồng thời hiệu quả ngăn chặn sự xâm nhập của ẩm mốc và mối mọt.
Hình 6: Sản phẩm của gỗ qua xử lý bằng máy dán mép
Các loại máy dán cạnh
▪ Nhóm máy đẩy tay, kích thước nhỏ đến vừa phải:
Máy dán nhỏ gọn này có các chức năng cơ bản như dán, cắt gọn cạnh, phay mép và đánh bóng Với chi phí đầu tư thấp, sản phẩm này rất tiện dụng và phù hợp cho các xưởng quy mô nhỏ.
Hình 7: Các loại máy dán cạnh cầm tay loại
Máy dán tự động là thiết bị chuyên nghiệp, được tối ưu hóa cho sản xuất hàng loạt với độ hoàn thiện cao Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu có thể cao, nhưng hiệu quả sản xuất lại rất tốt, đảm bảo cả chất lượng lẫn năng suất.
Hình 8: Các máy dán cạnh bán tự động nhiều chức năng
Hình 9: Máy dán cạnh tự động cao cấp
Các máy dán cạnh bán tự động hiện có trên thị trường thông thường có những chức năng sau:
▪ Dán cạnh – cắt chỉ khi hết ván
▪ Tự động phay đều hai mép cạnh
▪ Trục chổi đánh bóng hai mép cạnh
Các phương thức cắt gọt mép
Đây là phần sau khi dán mép thì sẽ gọt đi phần cạnh dư thừa của chỉ.
Cắt gọt mép thủ công là phương pháp sử dụng dụng cụ cắt chỉ dán cạnh cầm tay, mang lại hiệu quả cao trong việc dán cạnh Dụng cụ này là giải pháp lý tưởng thay thế cho máy dán cạnh, đặc biệt trong các quy trình dán thủ công, giúp nâng cao chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.
Hình 10: Cắt gọt mép thủ công và dụng cụ
▪ Dùng máy cắt gọt mép cầm tay
Hình 11: Cắt gọt mép bằng máy cắt
Hình 12: Cắt gọt mép tự động thường được tích hợp vào các máy
Mục tiêu của đề tài
▪ Trực tiếp tìm hiểu các loại máy dán mép cùng loại có sẵn trên thị trường để thiết mô hình 3D.
▪ Sử dụng kiến thức về AutoCad, Inventer trong việc thiết kế mồ hình xe lăn điện trên phần mềm.
▪ Tìm hiểu, tìm tòi về các cơ cấu hoạt động của các hệ thống đẩy, cắt gọt mép
▪ Sử dụng các nguồn kiến thức đã học về sức bền vật, nguyên lí máy để tính toán nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Giới hạn của đề tài
Dự án cải tiến máy dán mép gỗ từ bán tự động sang tự động còn mới mẻ và thời gian thực hiện ngắn, bên cạnh đó, trình độ chuyên môn của nhóm thực hiện cũng có nhiều hạn chế Mặc dù chúng tôi đã nỗ lực hoàn thành bài thuyết minh và mô hình, nhưng chỉ giải quyết được một số vấn đề chính đã đặt ra.
Phương án thiết kế
Bộ phận đẩy ván tự động
1 Đề xuất phương án thứ nhất:
Hệ thống băng tải là một giải pháp phổ biến cho các máy dán cạnh cao cấp hiện nay Cơ cấu hoạt động bao gồm một băng tải nằm ở dưới và một dãy bánh xe ở phía trên Khi ván được đặt lên, băng tải sẽ đẩy ván tới cơ cấu phía trên để ép ván xuống, trong khi các bánh xe giúp tăng khả năng trượt cho ván.
Hình 11: Hệ thống đẩy băng chuyền
2 Đề xuất phương án thứ hai:
Hệ thống cánh tay robot được sử dụng để đẩy ván, trong đó ván được đặt lên mâm của cánh tay Để tăng khả năng trượt cho ván, phần dán cạnh được trang bị một động cơ có gắn bánh xe.
Hình 12: Hệ thống cánh tay Robot
3 Phương án thiết kế: Ở hai phương án đề xuất ở trên đều đáp ứng được những yêu cầu đã đặt ra nhưng để áp dụng vào đề tài thì còn có rất nhiều trở ngại.
Do đã có sẵn máy dán mép, nhóm chúng tôi quyết định thiết kế bộ phận đẩy ván trực tiếp trên máy để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Hình 13: Mô Hình máy dán mép
▪ Dùng 1 motor điều khiển tốc độ cảm ứng để có thể đẩy ván tự động và gỡ bỏ bộ phận con lăng có sẵn trên máy.
▪ Ngoài ra để tăng thêm khả năng trượt cho ván trên nhưng thanh gỗ được đặt trên máy chúng tôi khoan lỗ đặt thêm vào nhưng viên bi sắt.
▪ Với việc cải tạo máy có thể đáp ứng được việc không chỉ dán mép gỗ cạnh thẳng mà còn có thể bo cạnh được những chi tiết khó.
Sơ đồ 1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động
Giả thiết tính toán lực cần thiết để đạt được lực ép tốt nhất của Ta có thực nghiệm với lực ép:
F nén = 30N m = 3,5kg dbanhxe = 60mm v = 1,5 vòng/s
Công thức liên hệ giữa công suất với vận tốc
Góc nghiên của bánh xe
Ta có công thức: Sơ đồ 2: Sơ đồ tổng hợp lực FĐ1.cos +FĐ2.sin =F
0 o < < 90 o nằm trong khoảng từ 0 o đến 90 o , vì thế thay đổi độ từ 0 o đến 90 o sẽ làm lực đẩy tăng lên học giảm đi.
Bộ phận gọt mép bán động
Bộ phận cắt mép thường được tích hợp trên máy dán cạnh hoặc thiết bị cầm tay, vì vậy nhóm chúng tôi đề xuất một phương pháp thiết kế hiệu quả.
▪ Thiết 1 bàn ván gỗ để đặt bộ phận gọt mép
Hình 14: Mô hình bộ phận cắt gọt mép bán động
Sơ đồ 3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động
▪ Kích thước ván dày tối đa 17mm nên ta chọn góc để có thể di chuyển theo vòng bán nguyệt là 45 o
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nguyên lý hoạt động của máy dán mép
Chiếc máy dán cạnh sẽ nung chảy keo từ trạng thái cứng tới trạng thái
Để hoàn thiện bề mặt ván, trước tiên cần bôi keo lên cạnh ván, ép viền chỉ chặt lại, sau đó cắt và phay những phần dư thừa Cuối cùng, vệ sinh phần keo dư bằng chổi Một số máy cao cấp hơn có chức năng bào cạnh ván trước khi dán, sấy cạnh để tăng độ bám dính, phay tròn 4 góc cạnh sau khi cắt, xịt dung dịch vệ sinh keo và đánh bóng cạnh ván.
Các máy dán canh hiện nay sử dụng keo nóng chảy dạng hạt EVA, bao gồm keo nhiệt thấp, trung và cao, với khả năng điều chỉnh nhiệt độ keo cho các dòng máy tự động Một số máy cũng có thể sử dụng keo PUR, loại keo chống ẩm và tăng cường độ bám dính, tuy nhiên, keo PUR ít phổ biến do giá thành cao và máy móc phức tạp.
Máy dán cạnh, bao gồm cả các loại tự động lớn, rất dễ vận hành Chỉ cần một ngày sử dụng liên tục, người bình thường đã có thể thành thạo cách sử dụng chúng.
Con lăn dẫn keo ở đầu máy có nhiệm vụ bôi keo khi ván gỗ được đưa vào máy, trong khi các lô cuốn ép nhiệt giúp dán chặt mép gỗ và nẹp gỗ Để giảm thiểu lãng phí, nẹp gỗ được cuốn vào và cắt chính xác theo chiều dài mép gỗ Các loại máy dán mép cạnh hiện nay có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng tiết kiệm nguyên liệu và nâng cao độ chính xác trong quá trình dán.
• Hoạt động bền bỉ, chịu được cường độ làm việc cao và liên tục
• Sử dụng công nghệ hiện đại
• Khó khan trong việc vận chuyển
▪ Chiều cao chỉ dán : 10-40 mm
▪ Điện trở đốt nóng : 2.2KW
Lựa chọn động cơ
Tính toán thông số động cơ:
A= 40 (W) Phạm vi điều khiển tốc độ (rpm): 90 ➔
28,33 (vòng/s) Momen xoắn cho phép tại 1200(rpm): 0,27 (N-m)
90(rpm): 0,1 (N-m) Động cơ con lăng tải d = 60 (mm) Tốc độ con quay: 1,5 ➔
Tốc độ con quay: 30rpm ➔
➔ Tốc độ quay ra chậm hơn tốc độ bàn tải 0,5 lần ➔ đạt hiệu quả tốt hơn
90rpm F0N d`mm Động cơ S9I40GBH-V12 SPG
Nhóm ban đầu đã chọn động cơ 3GN15K 3RK15GH-CW với công suất 15W và tốc độ tải 1200/1450 vòng/phút Tuy nhiên, do nhiều lần thực nghiệm cho thấy tốc độ đẩy ván khá chậm, nhóm đã quyết định chuyển sang sử dụng động cơ S9I40GBH-V12 SPG kết hợp với hộp giảm tốc S9KB50BH SPG.
▪ Phạm vi điều khiển tốc độ(rpm): 90 -> 1700
▪ Mô-men xoắn cho phép 1200rpm(N-m): 0.27
▪ Mô-men xoắn cho phép 90rpm(N-m): 0.1
▪ Mô-men xoắn bắt đầu (N-m): 0.22
▪ Tụ điện (uF): 2.5 Hình 16: Động cơ và hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc S9KB50BH SPG:
▪ Hộp giảm tốc SPG - Lắp cho động cơ công suất 40W
▪ Kích thước mặt bích: vuông 90mm
▪ Đường kính trục ra: Phi 12mm
Bộ điều khiển giảm tốc T.W.T US-2
▪ Bộ điều khiển tốc độ US-52
▪ Điện áp: 220VAC 50Hz ± 10% Ue
▪ Range: 90-1400r / phút 50hz; 90-2800r / phút 60hz
Hình 17: Bộ điều khiển tốc độ
Ta chọn chiều động cơ, bằng cách đấu lại dây trắng ở sau đuôi Speed Control T.W.T:
Hình 20: Hướng dẫn cách cấp nguồn
Từ Speed Control T.W.T sẽ có 1 bó 5 dây Ta phải đấu 5 dây này với động cơ Đấu 3 dây nguồn từ Motor
Hình 21: Cách đấu nối dây Động cơ cắt mép 350W DCA AMP03-6
Máy cắt mép 350W DCA AMP03-6 (M1P-FF03-6) với độ dày 6mm là một công cụ đa năng lý tưởng cho việc điều chỉnh và phay rãnh Với công suất mạnh mẽ, máy rất thích hợp cho các công việc như lượn tròn ván sàn và rào chắn, soi rãnh bản lề, trang trí cạnh, cắt mộng đuôi én, cắt rãnh lòng máng, khoét lỗ cửa sổ, khảm trang trí, và đẽo phẳng.
Máy cắt mép 350W DCA AMP03-6 (M1P-FF03-6) sở hữu công suất 350W và tốc độ không tải lên đến 30.000 vòng/phút, mang lại hiệu suất cắt mép gỗ nhanh chóng và hiệu quả.
Máy cắt mép có vỏ ngoài màu xanh, được thiết kế cách điện để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng Thiết bị hoạt động êm ái với độ ồn thấp, sử dụng nguồn điện 220V giúp mang lại hiệu quả hoạt động ổn định và tiết kiệm điện năng.
Công xuất: 350W Điện áp: 220V-50Hz Đường kính lưỡi cắt: 6.35mm
Tốc độ tải không: 30000 vòng/phút
Hình 22: Động cơ cắt gọt mép Ưu điểm :
▪ Máy DCA AMP03-6 sử dụng điện 220v đuôi điện hai chấu
▪ Toàn thân DCA AMP03-6 làm bằng nhựa cao cấp có khả năng cách điện và tạo độ êm cho việc cầm nắm
▪ Vị trí chén và nơi cầm nắm DCA AMP03-6 thiết kế nhám tăng độ bám dính tốt
▪ Máy DCA AMP03-6 có chén nhựa kèm theo ,tùy chình độ sau mong muốn
▪ Đầu máy DCA AMP03-6 được làm bằng kim loại chắc chắn
▪ Than DCA AMP03-6 được thiết kế bên ngoài dễ dàng thay thế và củng dễ mua trên thị trường
Máy DCA AMP03-6 là lựa chọn bền bỉ và giá thành hợp lý cho những người đam mê DIY Sau nhiều lần thử nghiệm, chúng tôi đã hiệu chỉnh động cơ để đạt tốc độ vòng quay ổn định, phù hợp cho việc cắt gọt mép mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng cắt.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Thiết kế bộ phận đẩy ván tự động
Hình 23: Mô hình thiết kế bộ phần đẩy ván tự động
2 Tính toán thiết kế chi tiết máy:
Giả định sức bền của trục:
Biểu đồ momen uốn Mx, My
Sơ đồ 4: Biểu đồ momen uốn Mx, My
Sơ đồ 5: Biểu đồ momen uốn Mx, My
Sơ đồ 6: Biểu đồ ứng suất
Sơ đồ 7: Biểu đồ ứng suất
Thiết kế bàn đặt bộ phận gọt mép tự động
Ở phần thiết kế bàn này chúng tôi sử dụng những ván gỗ có sẳn để thiết kế Với kích bằng với kích của bàn máy dán mép 1000 x 725.
Thiết kế bộ phận gọt mép bán động
Hình 18: Mô hình thiết kế bộ phận gọt mép bán động
Thực hiện mô hình – mô phỏng hệ thống
Sau khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện, đề tài đã đạt được một số kết quả như sau:
Nghiên cứu và thiết kế mô hình cải tiến máy dán mép cạnh theo yêu cầu, bao gồm hệ thống tự động đẩy ván và cắt gọt mép cạnh Hoàn thiện thiết kế mô hình 3D cho máy dán ép tự động.
Hình 26: Mô hình máy dán mép bán tự động thành tự động
Hình 19: Mô hình máy dán mép bán tự động thành tự động thực tế
Hình 20: Mô hình máy cắt gọt mép bán động
Hoạt động của hệ thống
Hệ thống hoạt động bằng cách bật công tắc máy dán ép và điều chỉnh nhiệt độ lên 175°C, đủ để keo chảy Tốc độ chạy của máy sẽ được điều chỉnh phù hợp với kích thước của ván.
Tiếp đó bật công tắc điều chỉnh tốc độ của động cơ đẩy ván.
Hình 30: Tùy chỉnh tốc độ động cơ
Rồi đặt ván lên máy sát với sát với phần cảm biết tiếp điểm động cơ đẩy sẽ tự động đưa ván đến phần dán cạnh.