Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu

Họ Và Tên Sinh Viên : Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103Tên Đề Tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐỠ MÁY KHẮC LASER CHO CHI TIẾT DẠNG CẦU Người hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Bảo Sinh viên thực hiện: Bạch Ngọc Bích Đào Mã sinh viên: 1911504110103 Sinh viên thực hiện: Phan Duy Khương Mã sinh viên: 1911504110118 Lớp: 19C1 ương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 20 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc Laser cho chi tiết dạng cầu Sinh viên thực hiện: Bạch Ngọc Bích Đào – Phan Duy Khương Máy khắc laser là một loại máy khắc khá là hiện đại vì độ chính xác và tinh xảo của nó Hiện nay trong các khu công nghiệp hay trong các cơ sở sản xuất gia công các chi tiết từ nhỏ đến lớn đều sử dụng và có thể thấy máy được sử dụng khá phổ biến Công nghệ cắt laser kim loại còn được dùng để khắc lên đồ trang sức như vòng cổ, nhẫn cho đường cắt sắc sảo và rõ nét hơn hẳn các phương pháp cắt, khắc truyền thống Cắt laser, cắt cnc trên các sản phẩm công nghiệp như cắt logo thương hiệu, cắt tạo hình vật phẩm, khắc mã vạch đảm bảo độ chính xác cao Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là cắt kim loại – như là vonfram, thép, nhôm, đồng thau hoặc niken – bởi vì laser mang lại vết cắt sạch và hoàn thiện bề mặt mịn Laser cũng được sử dụng để cắt gốm, silicon và các phi kim loại khác Tuy nhiên máy khắc laser chỉ có thể khắc trên mặt phẳng, nắm bắt được vấn đề trên nhóm đã nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy khắc laser trên chi tiết dạng cầu được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết và sản phẩm thực nghiệm có sử dụng trục xoay 360o cho ra sản phẩm vòng tay đẹp tinh xảo Vật liệu được sử dụng là hạt trầm hương, qua quá trình mài tròn thì sẽ đưa vào máy để khắc họa chi tiết hay hình ảnh theo lập trình trên phần mềm Sử dụng phần mềm lightburn để lập trình và xuất code cho máy có thể thực hiện quá trình khắc laser cho ra sản phẩm SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên: Bạch Ngọc Bích Đào – Phạn Duy Khương 2 Lớp: 19C1 3 Họ và tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Bảo 4 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc Laser cho chi tiết dạng cầu Thời gian thực hiện: Từ ngày 5/9/2022 đến ngày 29/12/2022 5 Mục tiêu: Tính toán, thiết kế được hệ thuống đỡ máy khắc Laser cho các chi tiết có dạng cầu và hiểu được cách vận hành máy khắc để tiến hành khắc các chi tiết thực tế trên máy khắc Laser 6 Nội dung chính Chương 1: Tổng quan về máy khắc laser Chương 2: Tính toán chi tiết máy Chương 3: Thiết kế máy Chương 4: Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công Chương 5: Gia công sản phẩm 7 Kết quả dự kiến đạt được Một bản báo cáo thuyết minh về hệ thống đỡ máy khắc Laser Bản vẽ A0 và A3 Mô hình máy khắc laser trên chi tiết dạng cầu 8 Tiến độ thực hiện SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu TT Thời gian Nội dung công việc Kết quả dự kiến đạt được Chương 1 Tìm hiểu các loại máy khắc laser và các Chương 1 1 Tuần 1 cơ cấu của máy khắc Bản vẽ 3d của máy khắc Bản vẽ 3d của máy khắc Tìm hiểu các loại máy khắc laser và các Bản vẽ 3d của máy khắc 2 Tuần 2 cơ cấu của máy khắc Vẽ các chi tiết của máy khắc trên phần 3 Tuần 3 mềm vẽ 3d Vẽ các chi tiết của máy khắc trên phần 4 Tuần 4 mềm vẽ 3d Vẽ các chi tiết của máy khắc trên phần 5 Tuần 5 Đà Nẵng, ngày … tháng… năm 20 BỘ MÔN DUYỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN SINH VIÊN SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu CAM ĐOAN Em xin được cam đoan: Đề tài “Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc Laser cho chi tiết dạng cầu ”là sản phẩm nghiên cứu của nhóm em trong thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo là do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này Sinh viên thực hiện Bạch Ngọc Bích Đào Phan Duy Khương SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được rất nhiều lời động viên của rất nhiều người trong đó có gia đình, thầy cô giáo, người yêu cũng như bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Bảo, người thầy giáo hướng dẫn em trong suốt nhiều năm qua, cho dù những lúc em làm chưa tốt, thầy cũng đã tận tình chỉ bảo em từng bước từng bước để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn bạn bè thân thiết của em ở lớp 19C1 đã đem lại cho em những niềm vui, những kĩ năng và còn nhiều hơn thế trong suốt những năm học Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật , ngành cơ khí chế tạo đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thiện đồ án này Sinh viên thực hiện Bạch Ngọc Bích Đào Phan Duy Khương SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu MỤC LỤC TÓM TẮT 2 ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 CAM ĐOAN 5 LỜI CẢM ƠN 6 LỜI NÓI ĐẦU 13 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY KHẮC LASER .14 1 Khắc laser 14 2 Ưu điểm nổi bật của công nghệ khắc Laser 15 2.1 Máy cắt laser Fiber 15 2.2 Máy khắc laser CO2 18 2.3 Công nghệ khắc laser Surface Removal 19 2.4 Công nghệ khắc laser Color Change 20 3 Cấu tạo và cách hoạt động của các loại máy laser cắt kim loại 21 3.1 Xu hướng công nghệ .21 3.2 Các hệ thống chuyển động của máy 22 3.3 Hệ thống phân phối chùm tia 24 3.4 Hệ thống truyền động 26 3.5 Bộ cộng hưởng laser 27 3.6 Kỹ thuật tự động hóa .29 4 Mô phỏng 3D và trình tự thiết kế chế tạo máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu 29 5 Thiết kế, lựa chọn phần cơ khí .31 5.1 Thiết kế, lựa chọn khung cơ khí 31 5.2 Thiết kế, lựa chọn đầu khắc laser 35 6 Thiết kế, lựa chọn phần điện 39 6.1 Lựa chọn bộ điều khiển 39 7 Lựa chọn các linh kiện phần điện khác 53 7.1 Lựa chọn động cơ bước 53 SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu 7.2 Lựa chọn mô-đun điều khiển động cơ bước 53 7.3 Xây dựng và lắp ráp máy khắc laser 56 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY 57 1 Lựa chọn nguyên lý kết cấu của máy khắc Laser 57 2 Tính chọn động cơ trục chính .57 2.1 Tính chọn động cơ điện 57 2.2 Lựa chọn vít me .67 2.3 Thiết kế bộ truyền đai 75 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MÁY 80 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỠ KHẮC LASER CHO CHI TIẾT DẠNG CẦU 83 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CHÂN ĐỠ 83 1 Đặt vấn đề 83 2 Lập quy trình công nghệ .83 1.1 Các nguyên công: 84 1.2 Nguyên công 1:tiện mặt A .84 1.3 Nguyên công 2:tiện bậc B,C 85 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHI TIẾT TRỤ ĐỠ 88 1 Chọn phôi cho chi tiết gá 88 2 Phương pháp đúc phôi 88 3 Lập quy trình nguyên công 88 3.1 Các nguyên công 89 CHƯƠNG V SỬ DỤNG PHẦN MỀM LIGHTBURN VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT 103 1 Cài đặt Lightburn cho máy khắc Laser .103 1.1 Tinh năng của Lightburn .103 1.2 Cấu hình Lightburn: 104 1.3 Hướng dẫn cài đặt 104 1.4 Thiết lập Lightburn 105 2 Hướng dẫn thiết lập các thông số Lightburn 109 SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu 3 Tiến hành mô phỏng và thiết kế sản phẩm 113 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Công nghệ quét chùm tia galvo Hình 1.2 Công nghệ chạy bàn plotter Hình 1.3 Cắt laser Fiber Hình 1.4 Máy khắc laser CO2 Hình 1.5 Phương pháp khắc bóc lớp bề mặt (Surface Removal) Hình 1.6 Công nghệ khắc laser đổi màu Hình 1.7 Tổng số máy cắt laser bán trên toàn bộ máy công cụ tại thị trường Bắc Mỹ (Zimmermann 2002) Hình 1.8 Ứng dụng của máy cắt laser trong các lĩnh vực (khoan, cắt, hàn,…) Hình 1.9 Một hệ thống laser tấm CO2 2,5kW chuyển động động cơ tuyến tính mang tại tốc độ và độ chính xác cao Hình 1.10 Mô phỏng máy khắc laser bằng SolidWork Hình 1.11 Quy trình chế tạo máy khắc laser Hình 1.12 Máy khắc laser nhìn từ trên xuống Hình 1.13 Vùng truyền động XY của máy Hình 1.14 Vùng khắc của máy khắc laser Hình 1.15 Trục X của máy khắc laser Hình 1.16 Cơ cấu của khung nhôm SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118 Đề tài: Thiết kế tính toán hệ thống đỡ máy khắc laser cho chi tiết dạng cầu Hình 1.17 Cơ cấu khung trục X Hình 1.18 Cấu tạo bên trong chùm tia laser Hình 1.19 Đèn đi-ốt Hình 1.20 Phân cực của đèn laser Hình 1.21 Mạch MKS DLC32 V2.1 GRBL Shield 32 Bit Hình 1.22 Thông số mạch Hình 1.23-1.24 Sơ đồ nguyên lý của mạch Hình 1.25 Thiết bị đầu cuối Hình 1.26 Nguồn bên ngoài Hình 1.27 Cổng USB Hình 1.28 Khe thẻ Hình 1.29 Nút dùng khẩn cấp Hình 1.30 3 ổ đĩa tương ứng 3 trục XYZ Hình 1.31 Sơ đồ ổ cắm Hình 1.32-1.33-1.34 Kết nối ổ đĩa dòng cao bên ngoài Hình 1.35 Giao diện ổ đĩa ngoài Hình 1.36 Mô tả giao diện động cơ Hình 1.37 EXP1 và EXP2 Hình 1.38 Loại TTL-PWM Hình 1.39 Loại 12-24V-PWM SVTH: Bạch Ngọc Bích Đào 1911504110103 GVHD: TS Nguyễn Xuân Bảo Phan Duy Khương 1911504110118