Nguyên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy cnc 4 trục sử dụng bộ điều khiển mach3

 Do kinh phí để chế tạo hạn hẹp nên không thể sử dụng được hết những chi tiết, cơcấu hiện đại, như động cơ Servo, các phần cơ khí tốt, bộ điều khiển hiện đại …... - Để đảm bảo các chỉ t

Trang 1

Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2023

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY CNC 4 TRỤC

SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MACH3

Giảng viên hướng dẫn: Võ Quang Trường Sinh viên thực hiện: Trương Quang Dũng

CHƯƠNG 1 MỤC LỤCCHƯƠNG 2 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

CHƯƠNG 3 LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 4 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 7 CHƯƠNG 5 1.1. Đặt vấn đề

CHƯƠNG 20 2.2. Giới thiệu cơ bản về công nghệ CAD/CAM

CHƯƠNG 25 2.2.5. Tầm quan trọng của máy CNC trong ứng

dụng công nghiệp đời sống 20

CHƯƠNG 26 2.2.6. Phương pháp của nhóm

CHƯƠNG 38 4.2.2. Trục vitme và đai ốc :

CHƯƠNG 48 4.5. Bộ điều khiển trung tâm : Mạch mach3 59

CHƯƠNG 49 4.6. Giới thiệu phần mềm mach3 :

CHƯƠNG 57

Trang 5

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

A THÔNG TIN CHUNG:

Họ và tên sinh viên: VÕ QUANG PHÁT - Lớp: 19CDT1

TRƯƠNG QUANG DŨNG - Lớp: 19CDT1 NGUYỄN ANH TUẤN - Lớp: 19CDT2Chuyên ngành: Công nghệ kĩ thuật Cơ điện tử

Đề tài : “Nguyên Cứu, Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Máy CNC 4 Trục Sử Dụng BộĐiều Khiển Mach3”

Giảng viên hướng dẫn: VÕ QUANG TRƯỜNG

B NỘI DUNG CÔNG VIỆC SINH VIÊN THỰC HIỆN:

1 Báo cáo tiến độ với giảng viên phụ trách hằng tuần

2 Hoàn thành mô hình phần cơ khí

3 Hoàn thiện hệ thống điện

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, người ta đã áp dụng các thànhtựu của khoa học và đời sống và sản xuất Cũng như đối với các ngành khoa học khác,ngành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều thành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển số Phầnlớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại ngày nay đều có sử dụng máy điều kiển số

Đối với sinh viên các ngành cơ khí, đặt biệt là ngành cơ điện tự về việc tìm hiểu cácchương trình điều khiển số hay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩanhằm giúp cho sinh viên nắm được các kiến thức hiện đại cũng như hiểu được bản chấtcủa các máy điều khiển số Vì vậy thông qua việc làm Đồ án tốt nghiệp đã góp phần nângcao kiến thức cho chúng em sau khi chuẩn bị ra trường

Trong khuôn khổ đồ án này em thực hiện đề tài nguyên cứu, thiết kế và chế tạo môhình máy CNC 4 trục Đề tài có ý nghĩa trong cuộc sống, trong suốt quá trình làm đồ án

em cũng tham khảo nhiều tài liệu liên quan Em xin cảm ơn thầy VÕ QUANG TRƯỜNG

đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án này Do hạn chế về thời gian và kiến thức nênkhông thể tránh khỏi sai sót Mong thầy góp ý để em có được những hiểu biết sâu sắchơn

Chúng Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 58 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

58.1 Đặt vấn đề

- Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, thế giới cũng vừa trải quacuộc khủng hoảng kinh tế trầm trọng đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến nền côngnghiệp toàn cầu Chính vì thế, việc ứng dụng các kĩ thuật tiên tiến vào sản xuấtnhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất, chất lượng cao, giá thành thấp nhậnđược ngày càng trở nên cấp thiết, đặc biệt đối với những nước đang phát triển

- Máy CNC (Computerized Numeric Control) ra đời là một trong những thành tựukhoa học, kĩ thuật của nhân loại và nó ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sảnxuất Máy CNC đã góp phần không nhỏ vào việc giải quyết những vấn đề cấp báchhiện nay là tự động hóa quá trình sản xuất Nó được ứng dụng rộng rãi từ hệ thốngsản xuất hàng khối đến sản xuất đơn chiếc và các hệ thống sản xuất linh hoạt

- Máy CNC là một dạng của máy CNC, được thiết kế phù hợp để cắt khắc trên cácchất liệu phi kim như gỗ, pcb, nhựa, phím, mica, alu, sừng, giấy… Nó khôngnhững giúp chúng em tìm tòi nghiên cứu, am hiểu và dần làm chủ lĩnh vực trongtương lai mà còn giúp các sinh viên ngành cơ điện tử và các ngành có liên quantrong các trường đại học, cao đẳng có điều kiện nghiên cứu, học tập và phát triển

nó ngày càng hoàn thiện hơn Đây chính là lý do em chọn đề tài tốt nghiệp này

- Ở Việt Nam, máy CNC đã được đưa vào sử dụng ở các xí nghiệp dân sự và quốcphòng nhưng chưa phổ biến Gần đây, phong trào chế tạo máy CNC (HomemakeCNC) đang được nhiều bạn sinh viên cũng như kỹ sư quan tâm Tuy nhiên vẫn còngặp rất nhiều hạn chế Do đó, để cập nhật đựơc kiến thức về máy CNC đồng thờigiúp cho các sinh viên hiểu nhiều hơn về máy CNC chính là lý do ra đời của đề tài

“Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy CNC 4 trục”

- Sự ra đời của đề tài còn do sự ham thích tìm hiểu về máy CNC, sự say mê tìm hiểucách thức hoạt động, các cơ cấu bộ phận của máy CNC và đây cũng là cơ hội đểngười nghiên cứu ôn lại các kiến thức tổng quát đã được học về công nghệ kỹ thuật

58.2 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu đề tài "Máy CNC 4 trục" là tập trung tìm hiểu, nghiên cứucác vấn đề liên quan, thiết kế và thi công bộ điều khiển; xây dựng mô hình chươngtrình cho Máy CNC 4 trục cho ngành Cơ điện tử

Trang 9

58.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề tài này được cho ra đời nhằm mục đích giúp sinh viên có điều kiện tiếp cậnnhiều hơn với máy CNC

- Đề tài này còn là cơ hội để người nghiên cứu tiếp xúc và hiểu rõ hơn về máy CNC,

có dịp tổng hợp lại những kiến thức đã học được trong những năm qua

- Việc nghiên cứu còn là cơ sở giúp cải tiến khả năng công nghệ của một số máytruyền thống, hay phục hồi sửa chữa một số máy CNC cũ nhằm tiết kiệm chi phícho quá trình sản xuất

- Về lâu dài đề tài còn là tài liệu tham khảo cho sinh viên các chuyên ngành liênquan, là cơ sở để phát triển các đề tài sau này

58.4 Giới hạn đề tài

 Vì điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị và thời gian bị còn hạn chế nên chúng

em chỉ tập trung tính toán và hoàn thành một máy có thể hoạt động được, còn rấtnhiều vấn đề khác cần phải hoàn thiện thêm

 Do kinh phí để chế tạo hạn hẹp nên không thể sử dụng được hết những chi tiết, cơcấu hiện đại, như động cơ Servo, các phần cơ khí tốt, bộ điều khiển hiện đại …

 Kiến thức còn hạn chế nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong việc tiếp cận

và lĩnh hội thông tin về đề tài

58.5 Cơ sở thiết kế mô hình

 Việc tính toán thiết kế các bộ phận của máy hoàn toàn dựa vào lý thuyết của mônhọc máy cắt kim loại, môn sức bền vật liệu, vẽ kỹ thuật Vậy cơ sở tính toán thiết

kế bao gồm các chỉ tiêu sau:

+ Chỉ tiêu độ bền

+ Chỉ tiêu độ chính xác

+ Chỉ tiêu về tính công nghệ

- Để đảm bảo các chỉ tiêu trên người thiết kế dùng các phương pháp sau đây:

+ Phương pháp tham khảo tài liệu: nghiên cứu, tìm cách ứng dụng các côngthức phương trình để tính toán, kiểm tra độ bền của các chi tiết, bộ phận máy + Phương pháp phân tích: sử dụng các kiến thức với sự trợ giúp của máy tính đểtính toán thiết kế, sử dụng các phần mềm để tính toán thiết kế Đây là phươngpháp cho độ chính xác tương đối cao, thời gian nhanh

CHƯƠNG 59 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ

MÁY CNC

59.1 Giới thiệu về máy CNC

Khái niệm

Hình1: Máy NC thời xưa

- Máy CNC (Computer Numerical Controlled) là máy công cụ, điều khiển theo một chương trình định sẵn Các dữ liệu được cung cấp dưới dạng lệnh

59.1.1 Sự ra đời

 Năm 1949

- Mẫu đầu tiên của máy NC do MIT (Viện công nghệ Massachusetts) thiết kế và chếtạo theo đặt hàng của Không lực Hoa kỳ, để sản xuất các chi tiết phức tạp và chínhxác của máy bay

 Năm 1952

- Chiếc máy phay đứng 3 trục điều khiển số của hãng Cincinnati Hydrotel đượctrưng bày tại MIT

 Năm 1960

- Máy NC được sản xuất và sử dụng trong công nghiệp

- Các bộ điều khiển số đầu tiên dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh

và tiêu tốn nhiều năng lượng

- Chương trình được chứa trong các băng và bìa đục lỗ, khó hiểu và không sửa chữađược

- Giao tiếp người máy rất khó khăn vì không có màn hình, bàn phím

Trang 11

 Năm 1970

- Các linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

- Máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn,

- Các băng đục lỗ sau này được thay bằng băng hoặc đĩa từ,

- Tính năng sử dụng của các máy NC vẫn chưa được cải thiện đáng kể, cho đến khimáy tính được ứng dụng

- CNC = Computer Numerical Control

 Đầu 1970, máy CNC ra đời:

- Các bộ điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp máy tính và thuật ngữ CNC

 Các máy CNC ngày nay

- Có màn hình, bàn phím và nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với ngườidùng

- Nhờ màn hình, người dùng được thông báo thường xuyên về tình trạng của máy,cảnh báo báo lỗi và nguy hiểm có thể xảy ra, có thể mô phỏng để kiểm tra trướcquá trình gia công,

- Có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác như robot, băng tải, thiết bị

đo, trong hệ thống sản xuất

- Có thể trao đổi thông tin trong mạng máy tính các loại, từ mạng cục bộ (LAN) đếnmạng diện rộng (WAN) và Internet

- Hiện nay máy công cụ CNC đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi vào nhiềulĩnh vực cuộc sống nhiều nước trên thế giới Cùng với sự phát triển vượt bậc củacông nghệ vi xử lý, trung tâm điều khiển của máy CNC hiện đại được điều khiểnbởi bộ vi xử lý Nhờ tốc độ xử lý của các phần tử này mà nhịp độ làm việc của cácmáy CNC được ghép với chúng không bị thay đổi Có thể coi sự ra đời của máyCNC là một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy, đó là một phần

tử vô cùng quan trọng trong hệ thống sản xuất linh hoạt Nó góp phần thúc đẩy quátrình tự động hóa nhằm dần dần thay thế vai trò của con người trong quá trình sảnxuất

59.1.2 Những đặc điểm cơ bản của máy CNC

- Khả năng tự động hóa cao

- Các bộ điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp máy tính và thuật ngữ CNC ra đời

- Máy CNC ưu việt hơn máy NC thông thường về nhiều mặt

- Tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn,…

- Ưu điểm quan trọng nhất của chúng là ở tính năng sử dụng, giao diện với người dùng và các thiết bị ngoại vi khác

59.1.3 Nguyên lí hoạt động của máy CNC

Hình.2: Cấu tạo máy CNC

Hình3: Hướng di chuyển các trục

Trang 13

- Hướng (trục) chuyển động có thể lập trình được trên máy CNC,

- Trục chuyển động được ký hiệu bằng các chữ cái và có thể khác nhau trên các máy Tuy vậy vẫn có một số quy ước chung, ví dụ X, Y, Z, cho các chuyển động thẳng

và A, B, C cho các trục quay Vd : như hình hướng trục chuyển động trục X, trục

Y, trục Z

- Chẳng hạn nếu có lệnh X3.5 có nghĩa là chương trình yêu cầu máy chạy trục X tớitọa độ 3.5 đơn vị đo (mm hoặc inch), giả thiết chúng ta đang làm việc ở chế độtuyệt đối, hoặc chạy trục X thêm 3.5 đơn vị đo, nếu chúng ta đang làm việc ở chế

độ gia tăng

- Chuyển động quay cũng cần ký hiệu trục và góc quay (tính bằng độ) Ví dụ nếuđang ở chế độ tuyệt đối thì lệnh B45 sẽ quay quanh trục Y tới vị trí góc 45 độ tính

từ điểm 0 của chương trình

- Điểm tham chiếu cho các trục Hầu hết các máy CNC sử dụng một vị trí xuất pháthay tham chiếu (reference) chung cho các trục Trong tiếng Anh vị trí này có nhiềutên gọi khác nhau: zero return position, grid zero position, home position

- Dù gọi bằng cách nào đi nữa thì vị trí tham chiếu này phải được xác định rất chínhxác Thông thường mỗi khi bật máy, bản máy sẽ tự động chạy về vị trí cơ sở này

và sau đó bộ điều khiển sẽ đồng bộ lại các chuẩn với chuẩn tham chiếu của máy *Điều khiển trục chính Ký hiệu “ S " được dùng để xác định vòng quay của trụcchính với đơn vị là vòng/phút (RPM – Recycle Per Minitute )

- Lệnh M03 điều khiển trục quay cùng chiều kim đồng hồ, còn M04 – quay ngượcchiều kim đồng hồ; M05 dùng quay

Hình4: Bản các lệch cho máy CNC

- Khi đã lập trình xong, ta gá phối cố định vào bản máy

- Bắt đầu gia công thì bộ điều khiển sẽ gửi tín hiều đến các trục động cơ trục X,trục Y để di chuyển phôi gia công theo yêu cầu kỹ thuật chiều di chuyển

- Còn với trục Z thì ta nâng bản máy lên để phôi tiếp xúc với dao thường dùng

để khoan lỗ sâu của chi tiết

- Phổi ta dùng có thể vật liệu gỗ nhựa, nhôm, Tùy theo công suất của động

cơ trục chính mà ta có thể sử dụng vật liệu phù hợp

59.1.4 Các phương pháp điều khiển trên máy CNC

- Điều khiển 2D Với điều khiển 2D hai trục có thể điều khiển đồng thời Do

vậy các dịch chuyển của dụng cụ có thể thực hiện theo đường thẳng và dạng

tròn trên cùng một mặt phẳng.

• Ví dụ: một máy CNC, điều khiển 2D, nghĩa là, các biên dạng có thể phaytheo hai trục còn trục thứ ba phải được tiến dao đặc biệt độc lập với hai trụckia

- Điều khiển 21/2D Điều khiển 21/2D tạo ra các chuyển động của dụng cụ cắttrong nhiều mặt phẳng, bằng cách nội suy chuyển đổi giữa một trong ba mặtphẳng chính.Tất cả 3 trục được điều khiển trong điều khiển 21/2D tuy nhiêntrong mỗi mặt phẳng luôn luôn chỉ có hai trục được điều khiển đồng thời.Trục thứ ba gọi là trục tiến dao Trục thứ tư gọi là trục quay

Trang 15

- Tuỳ thuộc vào mặt phẳng gia công được chọn mà các trục khác nhau đượcđiều khiển đồng thời Do vậy, các chuyển động có thể có các mặt phẳng sau:

- Điều khiển 3D Ba trục được nội suy đồng thời trong điều khiển 3D, nhờ đócác chuyển động của dụng cụ cắt được thực hiện trong không gian theo kíchthước 3 chiều.

- Qua đó có khả năng gia công được các biên dạng phức tạp, ví dụ như chế tạodao cắt, chế tạo khuôn mẫu gia công trong một lần kẹp

- Ngày nay hầu hết các máy công cụ được điều khiển bằng 3D

59.1.5 Có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuấ khác như:

- Robot, băng tải, thiết bị đo,… trong hệ thống sản xuất Có thể trao đổi thông

tin trong mạng máy tính các loại, từ mạng cục bộ (LAN) đến mạng diện rộng

(WAN) và Internet

59.1.6 Trục thứ 4

Trang 17

Máy phay CNC 4 trục là máy phay dùng để gia công cắt gọt các chi tiết máymóc - Sở hữu công nghệ CNC tiên tiến Điểm khác nhau so với các máy phayCNC khác là cơ chế hoạt động trên các trục Máy được bổ sung thêm trục Axoay quanh trục X Việc bổ sung thêm trục thứ 4 cho phép phôi có thể dichuyển, xoay, lập theo ý muốn

Hình7: Hướng di chuyển của máy cnc 4 trục

Hình8: Hướng di chuyển của trục A (trục thứ 4)

59.1.7 Vấn đề hiện nay

Hiện nay máy công cụ CNC đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi vào nhiềulĩnh vực cuộc sống nhiều nước trên thế giới Cùng với sự phát triển vượt bậc củacông nghệ vi xử lý, trung tâm điều khiển của máy CNC hiện đại được điều khiểnbởi bộ vi xử lý Nhờ tốc độ xử lý của các phần tử này mà nhịp độ làm việc củamáy CNC được ghép với chúng không bị thay đổi Có thể coi sự ra đời của máyCNC là một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy, dó là mộtphần tử vô cùng quan trọng trong hệ thống sản xuất linh hoạt Nó góp phần thúcđẩy quá trình tự động hóa nhằm dẫn dần thay thế vai trò của con người trong quátrình sản xuất

59.2 Giới thiệu cơ bản về công nghệ CAD/CAM

59.2.1 Sự ra đời

Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD/CAM đã trở thành lĩnh vực đột phátrong thiết kế, chế tạo và sản xuất công nghiệp CAD (COMPUTER AIDEDDISING) là thiết kế trợ giúp nhờ máy tính CAM (COMPUTER AIDEDMANUFACTURE) là sản xuất với sự trở giúp của máy tính Hai lĩnh vực ghépnối lại trở thành loại hình công nghệ cao, một lĩnh vực công nghiệp tổng hợp của

Trang 19

sự liên kết cơ khí - tin học - điện tử - tự động hóa CAD/CAM là lĩnh vực nghiêncứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và chế tạo sản phẩm Tử động hóachế tạo là dùng máy tính điện tử kế hoạch hóa, điều khiển quá trình sản xuất,điều khiển quá trình cắt gọt kim loại và kiểm tra nguyên công gia công.CAD/CAM kết nối với nhau tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai hoạt động thiết

kế và chế tạo mà lâu nay người ta coi là khác nhau và không phụ thuộc vào nhau

Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người

kỹ sư mô phỏng phân tích và tối ưu hóa giải phát thiết kế Phương tiện bao gồmmáy tính điện tử, máy in, các máy vẽ, thiết bị đục lỗ băng… Phương tiện lậptrình gồm các chương trình máy

59.2.2 Quy trình gia công chi tiết qua công nghệ CAD/CAM:

- CAD/CAM: hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sản phẩm tớihoàn thành quá trình sản xuất, mang lại những ứng dụng to lớn trong sản xuất

- Tạo mẫu thiết kế nhanh từ dữ liệu CAD/CAM cho ra chi tiết mẫu giống như chi tiết thật

- Tối ưu hóa các thiết kế

- Lập quy trình gia công chế tạo

- Định mức thời gian, mô phỏng gia công trên máy tính để kịp thời thay đổi nhằm tối ưu hóa phương pháp gia công trước khi tiến hành sản xuất

- Biên kịch các đường chạy của dao cắt chính xác dùng cho công nghệ gia công trên các máy CNC và truyền chương trình gia công qua các máy gia công CNC

- Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin CAD/CAM/CNC đac trở thành công cụ hữu ích giúp các nhà thiết kế chế tạo sản phẩm có hiệu quả, chuẩn xác tăng năng suất lao động, giảm cường độ làm việc, tự động hóa quátrình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm

59.2.3 Cấu trúc tổng thế

Trang 21

Hình Error! No text of specified style in document 9: Sơ đồ cấu trúc tổng thể máy

Máy CNC gồm có hai phần chính như sau

59.2.4.

Các loại máy CNC ở nước ta

- Ở nước ta, máy CNC thường dùng để gia công những nguyên công khó, vì thếgiá thành để gia công tương đối cao, đây là nhược điểm cần được khắc phục

- Hiện nay, một số trường đại học kỹ thuật cũng đã trang bị được một vài máyCNC phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập Mặc dù số lượng còn rấtkhiêm tốn và sinh viên cũng không có nhiều cơ hội tiếp xúc

- Gần đây, phong trào tự chế tạo máy CNC (Homemake CNC) đang được nhiềubạn sinh viên cũng như kỹ sư quan tâm Tuy nhiên ở khu vực miền Trung còngặp rất nhiều hạn chế

- Tùy thuộc vào vị trí tương đối của trục chính so với các bề mặt làm việc máyngười ta phân thành hai loại:

- + Máy phay CNC có trục đứng: như máy phay đứng, phay Revolve, phaykhoan, doa tọa độ một phía, hai phía, phay giường

- + Máy CNC có dạng trục ngang: trục chính nằm ngang, dao cắt được đặt trên

cơ cấu chứa dao, cơ cấu này có thể có dạng hình mâm cặp hoặc hình băng tải.Việc lấy dao từ ổ chứa dao và đưa dao từ trục chính vào ổ chứa dao được thựchiện bằng cơ cấu tay máy Loại CNC trục ngang có thể gia công được từ nhiềuphía

Hình10: Quy trình gia công 1 chi tiết

- Các loại máy CNC các trục có trên thị trường

Tầm

quan trọng của máy CNC trong ứng dụng công nghiệp đời sống

- Hiện nay máy CNC phổ biến trong các ngành công nghiệp đặc biệt là ngànhcông nghiệp chế biến thực phẩm và ngành chế tạo máy Nhờ sử dụng ápdụng công nghệ hiện đại vào sản xuất nên sản phẩm làm ra đạt chất lượngcao, với sự đòi hỏi cải tiến mỗi ngày cũng theo đó là sự cải tiến không ngừngcủa máy CNC

+ Gia công khung

- Và nhiều ứng dụng khác từ công nghệ cad cam cnc trong lĩnh vực trang trínhà cửa nội thất như cắt gia công cửa cổng sắt, vách ngăn kim loại, câuthang sắt, lan can sắt, biến hiện – panel…

Hình 14: Máy CNC 4 trục

- Công nghệ cắt gia công hầu hết được ứng dụng trong sản xuất và côngnghiệp sử dụng mức công suất từ trung bình (vài chục W) tới mức công suấtcao (vài kW) nhằm gia công các loại vật liệu bằng kim loại hay phi kim

Hình 15: Quá trình gia công cho các khuôn

Trang 25

59.2.6 Phương pháp của nhóm

- Chúng em sẽ tìm hiểu nghiên cứu về máy CNC 4 trục, kết cấu của máy, nguyên lý hoạt động và cách vận hành máy v v So sánh để đưa ra những ưu điểm và nhược điểm của máy để làm tiền để nghiên cứu cải tiến máy CNC Hướng đến chế tạo máy CNC gọn nhẹ, dễ dàng sử dụng và giá cả hợp lý mà vẫn có thể đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và học tập về máy CNC cho sinh viên, giúp sinh viên hiểu rõ hơn cách vận hành, nguyên lý hoạt động v v mộtcách dễ hiểu và cơ bản nhất, thay vì phải nhập mua máy CNC đắt tiền, to lớn, điều khiển phức tạp Giúp giáo viên trong việc giảng dạy và hướng dẫn sinh viên dễ dàng hơn

Hình16: Gia công nội thất

CHƯƠNG 60 THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY CNC 4

Trang 27

động kéo cho Z di chuyển đến một vị trí xác định Khi động cơ gắn trên trục Zđược khởi động sẽ kéo theo sự dịch chuyển lên xuống của động cơ trục chính(spindle) gắn dao cụ gia công tạo ra chiều sâu cắt nhất định Động cơ ở cụm trục Akhi hoạt động sẽ làm cho phôi quay tròn và tạo nên những đường cắt 4D.

6: Gối đỡ

7 : Pass gắn động cơ

Trong đó : 1: Chốt gắn động cơ

2: Động cơ3: Khớp đỡ 4: Vít gắn trục chính 5: Pass gi động cơ6: Mặt bích

7: Trục vitme8: Thanh trượt 9: Thanh trục Z

60.5 Thiết kế cụm trục A :

Kết cấu cụm trục A như hình 8 Cụm trục A được lắp trên bàn máy, có chức năng tạochuyển động quay tròn khi máy gia công các chi tiết dạng trụ

60.6 Tính toán chọn lựa động cơ :

- Để lựa chọn động cơ phù hợp là căn cứ vào momen tải quy đổi , momen quán tinh ,

số vòng quay tối đa

- Để đơn giản trong quá trình tính toán ta sử dụng công cụ tính toán động cơ bước có sẵn trên trang orientalmotor.com

Trang 31

Hình 3.1 : Trang chủ của trang orientalmotor.com.

Nhóm chọn động cơ bước vì nó có những đặc điểm sau:

- Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác và đơn giản

- Total mass of load and table: khối lượng của bàn máy và phôi, m = 30kg

- Friction coefficent of guide: hệ số ma sát của thiết bị dẫn hướng

- Dianmetter: đường kính của trục vít D = 15mm.

- Total length: tổng chiều dài của trục vít, L = 1200mm.

- Lead: bước vít, p = 5mm.

- Efficient: hiệu suất, đối với vít me bi có hiệu suất là 90%.

- Material: vật liệu là thép không rỉ

- Mechanism angle: góc nghiêng của cơ cấu

- Điều kiện hoạt động :

+ Tốc độ vận hành ( Operating speed ) : V1 = 20mm/s , V2=35mm/s + Thời gian tăng tốc / giảm tốc ( Acceleration/Deceleration) : 8s

* Kết quả :

Trang 33

* Dựa vào kết quả tinh toán ta lựa chọn động cơ 86HS6650A4 có các thông số :

3.6.2 Tính toán chọn động cơ trục Y :

Tương tự, với các thông số đầu vào:

- Total mass of load and table: khối lượng, m = 30kg

- Friction coefficent of guide: hệ số ma sát của thiết bị dẫn hướng

- Dianmetter: đường kính của trục vít D = 15mm.

- Total length: tổng chiều dài của trục vít, L = 1370 mm.

- Lead: bước vít, p = 5mm.

- Efficient: hiệu suất, đối với vít me bi có hiệu suất là 85%.

- Material: vật liệu là thép không rỉ.

- Safety factor: hệ số an toàn.

- Mechanism angle: góc nghiêng của cơ cấu

* Kết quả :

* Dựa vào kết quả tính toán ta lựa chọn động cơ 86HS6660A4:

Trang 35

Tương tự, với các thông số đầu vào:

- Total mass of load and table: khối lượng, m = 10kg

- Friction coefficent of guide: hệ số ma sát của thiết bị dẫn hướng

- Dianmetter: đường kính của trục vít D = 15mm

- Total length: tổng chiều dài của trục vít, L = 560 mm

- Lead: bước vít, p = 5mm

- Efficient: hiệu suất, đối với vít me bi có hiệu suất là 85%

- Material: vật liệu là thép không rỉ

- Safety factor: hệ số an toàn

- Mechanism angle: góc nghiêng của cơ cấu

* Kết quả :

Dựa vào kết quả tính toán, chọn loại động cơ 60SH65 có các thông số :

-NMRV050; ( lỗ đầu vào 14mm rãnh then 5mm hoặc lỗ đầu vào19mm khe cắm khóa 6mm, lỗ đầu ra 25mm)

Hình 3.2: Hộp số trục A

3.7 Chế tạo và thử nghiệm:

Máy phay CNC 4 trục được tiến hanh chế tạo các chi tiết lắp ráp và cài đặt hoạt động tải xưởng CNC trường ĐH SPKT Đà Nẵng Kết quả được máy như hình Qua một thời gian

sử dụng máy hoạt động tốt, gia công khắc được chi tiết dạng phẳng, trụ tròn

Hình 3.3: Mô hình và tủ điện máy

- Bảng thông số kỹ thuật của máy :

Đường kính lớn nhất khi gia công phôi 60 mm

Động cơ trục chính phay, khắc Công suất: 300(W)

Động cơ làm mát bằng nướcĐiện áp làm việc: 220v – 380v Công suất: 300W

Trang 39

Cường độ dòng điện tối đa: 7ATốc độ quay: 3000-12000 vòng/

phút Momen xoắn: 0.4Nm

Độ chính xác: 0.01mm- 0.06mmĐộng cơ bước dẫn động trục vít me Kích thước: 56×78 mm

Bước góc: 1,80Điện áp: 24 V Momen xoắn: 3.5 NmNhiệt độ hoạt động: 0°C đến 50°C

Khả năng gia công Phay, khắc biên dạng 2D, 3D, 4D khắc chữ,

khoan, gia công trên phôi dạng tấm phẳng, phôi dạng tròn