HỌC VIÊN: TỪ LUYỆN
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIÉT KÉ MÁY PHAY CNC MINI 4 TRUC UNG DUNG GIA CONG VAT LIEU PHI KIM
LUAN VAN THAC SI
HA NOI, NAM 2019
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
TỪ LUYỆN
NGHIÊN CUU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KE MAY PHAY
CNC MINI 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG VẬT LIỆU PHI
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các sô liệu và kêt quả nêu trong luận văn là do bản thân Tôi thực
hiện dưới sự hướng dẫn của TS Doan Yên Thế Ngoài các phan tài liệu tham khảo đã
được liệt kê và nêu rõ trong Luận văn, các sô liệu và kêt quả thực nghiệm là trung thực,
chưa từng được ai công bồ trong bất kỳ một công trình nào khác.
Ha Nội, Ngày thang năm 2019
Người thực hiện
Tw Luyện
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Đoàn Yên Thế đã hướng dẫn và giúp đỡ tận
tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo khoa Cơ khí trường đại học Thủy Lợi đã tạo điều kiện thuận lợi dé tác giả có thé hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn khoa Cơ Khí trường cao đăng nghề Ninh Thuận và các giáo viên thuộc khoa Cơ khí đã tạo điều kiện về thiết bị và giúp đỡ trong quá trình sự dụng thiết bị dé tiễn hành thực nghiệm; đồng thời tác giả cũng chân thành cảm ơn
những ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo thuộc khoa Cơ khí và các đồng nghiệp đã
giúp đỡ tác giả tháo gỡ những vướng mắc trong thời gian thực hiện Luận văn.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học và
các bạn đồng nghiệp dé Luận văn được hoàn thiện hơn va có ý nghĩa trong thực tiễn.
Hà nội, ngày thang năm 2019
Người thực hiện
Từ Luyện
MỤC LỤC
Trang 5LOT CAM DOAN G6 3 0 Sợ x69 6952 1
CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE MAY CNC VÀ HE THONG DIEU KHIÉN 14
1.1 Khái quát về các máy công cụ CNC ssessesssesvessessesssessessessssssessessessesssesseesesseessessessees 14
1.1.2 Cơ sở của máy CNC ch HH ng ngư 15
1.2 Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số -s-s©-s©<< 1ó
58-40001084 8NẺẼ l6
1.3 Hệ thống tinh toán và điều KNIén vsceccessessesssssssesssssessessesessssssssssesssssessessesssssseesese 18
1.3.1 Khái niệm và phân ÏOại1 - . - << 2133113311838 13 118111 11 11g rrườn 18
1.3.2.2 Chuẩn bị chương trình từ máy vi tính -¿ ¿©ss++c+++cse+ 19
Trang 61.4.2 Cấu tạo chung máy CNC 21.4.2.1 Hệ toa độ may 231.4.3 Vai trò, ứng đụnglợi ích của máy CNC mini 35
1.4.3.1 Vai trò của máy CNC mini trong sản xuất công nghiệp, 25 1.4.3.2 Ung dụng máy CNC trong sản xuất công nghiệp 26
1.5 Phân logi các loại máy phay CNC mini
1.5.1 Máy phay CNC 3 trục mini 27
1.5.2 Máy phay CNC 4 trục mini 28
1.6, Kết luận chương
CHUONG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KE HỆ THONG CƠ KHÍ MAY
HAY CNC 4 TRRỤC s««eeeosoonehooonsriteoletooosmteotseseosonrooneeeoeoosZŸ'
2.1 Phân tích, hua chọn máy phay CNC 4 trục
3.1.1 Các phương án lựa máy phay CNC 4 true 292.1.2 Lựa chon phương án thiết kế 31
2.2 Tinh toán thiết kế các bộ phận món
2.2.1 Quy trình tính toán máy phay CNC 33
Trang 73.2.4 Thiết kế cụm trục Y 5 4.25 Thiết kể cụm trục xoay (re A), °
3.26 Kế cầu khung đỡ máy ø4.2.7 Mo hình máy CNC hoàn thiện 6t
3.3 Kiễm nghiệm tính toán bộ phận k
3.3.1 Phân tích lựa chọn chỉ td
3.3.2 Tính toán kiểm nghiệm chỉ tiết 65
4.4 Tim tắt kết quả chương 3
CHƯƠNG 4: PHAN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THONG DIEU KHIỂI MAY PHAY CNC 4 TRỤC.
4.1 Tổng quan về hệ thing điều khiển máy CNC mis 42 Tổng quan về các phần mềm điều khiển máy CNC
42.1 Phin mém NC Studio 1
42.2 GiGi thigu phần mằm MACH 3 n42.2.1 Trang Program Run 1422.2 Trang MDI AIc2 (Manusl Data pp) 16422.3 Trang Offets AIS) n42.2.4, Trang Setting (Al6) 8
4.3 Phân tích lựa chon hệ thống điều khién máy CNC 4 trục.
4.3.1 Mach điều khiển trùng tâm Mach 3 CNC 81
4.3.2 Driver điều khiển động co 834.33 Biển tin và trục chính 864.4.3 Các linh kiện khác 88
4.4.4 Thiết kế hệ thống điều khiến máy CNC 89
4.4.5 Xây dung nguyên lý hoạt động của mạch 9244.6 Lựa chon danh sach thiết bị cho hệ thống điều kién may CNC 9
44 KÁ luận chương 4
Trang 8CHƯƠNG AP RAP, THU NGHIỆM MAY PHAY CNC 4 TRỤC,
5.1 Lip rip các chỉ iếtvà gia công thử nghiệm
5.1: Lip ráp, hiệu chỉnh máy phay CNC 9
$.1.2 Gia công thie nghiệm 1005.1.3 Kés luận chương 5 102
KET LUAN VA DE XUAT 103
TÀI LIEU THAM KHẢO seo 103,
DANH MỤC BẰNG
Bảng 1 1 Bảng so sánh máy phay CNC 3 trục mini và 4 trục mini 28
Trang 9Bảng 2.1 Thông số ky thuật dự kiến của máy phay CNC 2Bảng 2, 2 Kết qua tinh toán các bộ phận máy pháy CNC 4 trục mini 48 Bang 3.5 Bảng thông số đầu vào cụm trục Y o Bảng 3.6 Bảng thông kế chit cum trục Y ol Bảng 3.7 Bang thống kế chi it cụm trục A 63
Bảng 3 8 Bảng lực ác dụng, thông số vậtliệu của tim X1,Z1 %6
Bang 4, L Sơ đồ chân tín hiệu của công tín hiệu LPT 90
Bảng 4 2 Bảng các thanh ghi địa chỉ công LPT 91Bang 4 9
Bảng 5 1 Các thông sé cơ bản của máy phay CNC 3 trục 100Bảng 5, 2 Bảng đánh giá kích thước dat được sau gia công trên 2 mấy CNC VMC8SO(Mẫu 1) và máy CNC chế t lôiBảng 5 4 Bảng đánh giá kích thước đạt được sau gia công 102
DANH MỤC HINH VE VÀ DO THỊ
Trang 101 M6 inh điều khiến DNC
2.Mé hình đikhiển sản xuất tổ hợp CIM.
3 Cơ sở của các máy CNC
4 Trục của may công cụ CNC trong hệ tọa độ Để các5 Sơ dé cấu trúc các khối của hệ CNC.
6 Lưu đồ du khiển hệ CNC
7 Các bước của khâu chuẫn bị chương trình bằng tay
3 Lan đồ lập tình bằng máy 9 Cấu trúc của hệ CNC
10 Cấu tạo chung của các máy CNC.
11 Quy tắc bàn tay phải
12 Hệ tọa độ máy CNC cùng các trục phụ15 Gia công cắt gọt trên máy CNC
14 Gia công cắt gọt tiên máy CNC
1 Máy CNC 4 trục với phương ấn trục A xoay trên trục Z2 Phương án trục xoay A quay quanh trục y và thuộc mặt Oxy
3 Mô hình thiết kế máy phay CNC 4 trực mis
4 Sơ đồ kết cầu động học máy CNC 4 trục.
5 Các bộ phân cơ bản máy phay CNC 4 trục mini6 Quy tình tính toán máy phay CNC 4 trục mini` Trình tr tinh toán chọn vit me
8 Sơ đồ tinh toán chọn ổ bỉ
9 §ơ đồ lắp 6b
10 Tình tự tính chọn ray dẫn hướng
11 Sơ đỗ lự tác dụng lên ray dẫn hướng trục Y,
12 Ray dẫn hướng tròn cho trục Y
13 Sơ đồ lực tác dụng lên ra dẫn hướng trục X.
14 Ray dẫn hướng vuông cho trục X15 Sơ đồ lự tác dung lên trực Z16 Bàn máy phay CNC.
4648
Trang 11Hinh 2 17 Cụm trục thứ 4 máy phay CNC
7 Kết cầu khung máy CNC 4 trục8 Mô hình máy phay CNC 4 trục
9 Chỉ tếtiém nghiệm Tắm đỡ X1 (bên trái) tắm Z1 (bên phải)10 Sơ đồ kiểm nghiệm kết efu trong SolidWorks
11 Sơ đồ đặt lục tắm XI (bên trái, tắm Z1 (bn phải)
Hình 3 12 Kết quả kiểm nghiệm bén chi tt tắm XIHình 3 13 Kết quả kiểm nghiệm bền chỉ tiết t
Hình 4.1 Chức năng của từng khối
Hình 4, 2 Sơ đồ ch tết khối điều khiển
Hình 4, 3 Sơ đồ chỉ tết khối xử lý tin hiệu và điều khiển
Hình 4 4 Sơ đồ chỉ tiết khối cơ cấu chấp hành.
Hình 4, 5 Sơ đồ hệ thống digu khiển máy phay CNC 4 trục
Hình 4 6 Giao diện phần mềm NeStudio.
Hình 4.7 Giao điện chính của phn mém Mach
Hình4 Vịtợa độ của các trục khi máy chạy
Hình 4 9 Phin điều khiển chương Hình 4 10 Giao diện phần MDI
Hình 4.11 Giao diện phần Offsets
4.12 Giao diện phin Setúng
Hình 4 I3 Hộp thoại cho phép thếtlập ứng các chân điều khiến LPT.
Hình 4, l# Hộp thoại Pick Wizards
Trang 12Hinh 4 15 Giao điện chương trình Cut a circular pocket 81
Hình 4, 16 Mach điều khiển Mach3 CNC siHình 4, 17 Động cơ step S7 83Hình 4, 18 Mach driver TB6560 44Hình 4 19 Mach driver MASG0H1 85
Hình 4, 20 So đỗ biển tin gián ếp 87 Hình 4.21 Biển ti thực tẾ rên thi trường 87 Hình 4 22 Thông số kỹ thuật của Spindle 87
Hình 4 23 Công LPT 25 chân và bố chí các chân soHình 4 24 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy CNC 4 trục %
Hình 4 25 Sơ đồ đầu nối động cơ trụ X, Y, Z, A 9
Hình 4 26 Sơ đổ đẫu nói động cơ trục chính và EMG 93
Hình 5.1 Sơ đồ hip tấp máy phay CNC 4 trục mini 98
Hình 5, 2 Máy phay CNC sau khi lắp rip hoàn thiện 99
Hình 5.3 Sản phẩm gia công trên máy phay CNC 3 trục 101Hình 5,4 Thiết kể chi tiết 3D và các kich thước gia công và kiểm tra lôiHình 5.5 Sản phẩm gia công trên máy phay CNC 4 trục 102
LỜI MỠ DAU 1 Lý do chọn đề tài
Trang 13Tình hình ngoài nước: máy CNC là một sin phẩm công nghiệp kết hợp nhiễu công nghệ tiên tiến khác nhau Do đồ, để sin xuất ra máy CNC cần vốn đầu tr lớn, kinh
nghiệm sản xuất âu năm, tức là cần một nền sản xuất vững chắc hỗ trợ Việc sản xuấtmáy CNC công nghiệp hiện ti tip trung & các nước phát triển như Đức, Nhật Mỹ,và đo các tập đoàn sản xuất lớn có tính truyền thống như: Okuma, Dekel Maho, Doosan,
Mitsubishi với nhiều chủng loại, kết cầu, mẫu mã và kiểu đáng khác nhau.
Tinh hình trong nước: tương li của ngành sin xuất máy công cụ vẫn còn nhiều khó
khăn, hạn
nghiệp, khó có khả năng cạnh tranh với sin phẩm nhập ngoại Để thay đổi thực trangchế, nên v sin xuất máy CNC chưa đáp ứng được nhu cầu in côngnày, cần một sự đầu từ lớn và quan tâm của các cắp các ngành, cùng chiến lược pháttriển lâu dai Tuy nhiên ngày nay, một thé hệ máy CNC cỡ nhỏ - table machine dangđược quan tâm và đưa vào sử dụng trong các lĩnh vực gia công điêu khắc và chế tác my
thuật Phạm vi kết cầu và điều khiến của dòng máy này có thể phù hợp với trinh độ phát
triển của Việt Nam,
“Trong ngành công nghiệp gia công điêu khắc và chế tác mỹ thuật: yêu cầu vẻ các.
tir các vật liệu khác nhau như gỗ, nhựa,
sản phẩm với mẫu mã đa dang được chế
vàng bạc, đã quý ngày càng gia ting, di kèm với yêu cầu về độ tinh xảo và chính xác,
dẫn đến chỉ phí cao cho thao tác bằng tay của người thợ thực hiện Máy CNC mini cókích thước nhỏ gọn, cùng công nghệ điều khiển số hoàn toàn có thể đáp ứng được những
yêu cầu này, giim bớt ch phí trong chế tác các sin phẩm thủ công Do đó, vige sin xuất
sác máy CNC mini phù hợp với trình độ phát triển của nén công nghiệp và thỏa mãn
hú cầu của thị rường là cin thiết Các máy CNC 4 trục dang hiện hành rên thị trường là đủ để đấp ứng sin xuất, nên quyết định chọn đối tượng nghiên cứu là máy CNC mini
4 trục điều khiển Các sản phim thủ công của máy CNC 4 true để bàn có thể thấy nhưtrong hình ảnh bên dưới
May CNC thường bao gồm nhiễu ch tết và cụm chỉ it, nên việc sản xuất máy được tối ta hỏa bằng cách sử dụng phương pháp thiết kể sin phẩm theo nguyên tắc module hóa: tiêu chuẫn hóa các chỉ it và cụm chỉ it có chức năng phúc tp Thiết kế theo nguyên tắc module hóa giúp cải thiện vỀ mặt kinh thoi gian và chỉ phí dành cho
cũng như việc sản xuất máy mới được đa dạng, nhanh chống và hiệu quả hơn,
khả năng thay thé khi sửa chữa cao.
Trang 14‘San phẩm máy CNC sau khi thiết ké cin đáp ứng nhanh được nhu cả của thị trường,cdự đoán trước phản hồi của khách hàng để cải tiến và nâng cắp cho dong sản phẩm tiếptheo, nên việc trả nghiệm trên môi trường số là cần thiếc Việc cho khách hàng tiếp cận
với sản phẩm trên môi trường do sẽ giúp nhà thiết kế cải ễn, thay đổi mẫu mã, tính
năng của sản phẩm ngay trong khi thiết kế hoặc sản xuất Để tết kiệm thờ gia cải tiềndong máy mới, cần tận dụng những dữ liệu thiết ké cũ, bao gdm những tài liệu, bản vềcũng như thông tin về từng bộ phận, module của máy, thông số kỹ thuật Với để tài thiết
kế máy phay gỗ CNC 4 trục để bàn nhằm phục vụ sin xuất các chỉ tết mỹ nghệ phúc tạp, tỉnh xảo, phục chế các mẫu điều khắc Dựa vào những ình hình và thực trang tren,
tác giả quyẾt định lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu, tính toán thiết kể và chế40 máy phay CNC 4 trục ứng dung trong gia công phi kim loại " để làm luận văn caohọc
3 Tình hình,mục đích nghiên cứu của luận văn
2.1 Tình hình nghiên cứ
- Đầu tiên, tác giả đang công tác trong lĩnh vực cơ khí cụ thể thể là đang giáng dạy nghề Kỹ thuật cơ khí 616 tại trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận
~ Thứ hai, với điều kiện thuận lợi như trang thiết bị tại xưởng trường, nhiều giáo viênđã thíthạc sỹ trong lĩnh vực Cơ khí,CN 6 tô, điện, điện tứ sẽ hỗ trợ hiệu
ết bị
au trong việc gia công, chế ạo các chỉtiết để lắp ip th
2.2 Mục dich nghiên cứu
ệ chế tạo máy CNC
~ Chế tạo các máy phay CNC 4 mini trục để phục vụ công tác giảng day.
= Tìm hiểu về công nại
~ Chi tạo máy phay CNC 4 trục min có giá thành phi hợp, phục vụ sản xuất thực
ở địa phương như : máy gia công khắc gỗ, nhựa, mica
.3 Đối tượng nghiên cứu
~ Đối tượng nghiên cứu là máy phay CNC 4 trục mini
~ Các mấy công cụ như may phay cơ, máy
4 Phạm vi nghiên cứu.
= Tính toán, thiết- Thị
cơ, máy phay CNC.
chế tạo mồ hình máy phay CNC 4 trực mini
i, lựa chọn thếtbịcho hệ thôn điều khiển cho máy phay CNC
~ Lập trình gia công, vận hành máy phay CNC 4 trục mit
Trang 155 Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên th itoánứu, tìm hiểu lý thuyết tíác bộ phận ( bộ dẫn động, bộ dẫn
hướng ) của các hãng như TBI, Hiwin, KingMotor.
-_ Thiết kế, tạo may phay CNC 4 trục mini phù hợp với nơi làm vi
+ Nghiên cứu các thết bị, module điện di khiển của máy phay CNC
6 Tém tắt nội dung thực hiện và đồng góp mới của tác giả
Nội dung nghiên cứu:
~_ Tổng quan về máy phay CNC và hệ thông điều khiển
Tin toàn thiết kế hệ thống cơ Khí máy phay CNC 4 trực mini
~ Ung dung phần mềm SolidWorks trong thiết kế và kiểm nghiệm tinh toán máy,phay CNC 4 trục mini
= Thiết kế hệ thông điều khiển máy phay CNC 4 trục mini
"Những đồng góp mới:
= Tinh oán thiết kế, chế tạo máy phay CNC 4 trục mini phục vụ cho giảng dạytại trường như gia công chỉ tiết ö tô, điêu khắc.
= Chỗ tạo các mấy phay CNC 4 trục mini có gid thành hợp lý để phục vụ sản xuất
tại địa phương
Trang 16CHUONG 1: TONG QUAN VE MAY CNC VA HỆ THONG DIEU KHIỂN
1.1 Khái quát về các máy công cụ CNC
LLL Sơ lược về máy CNC và quá tình phát triễn
Điều khiển số NC (Numerical Control) ra đời với mục dich điều khiển các quả trình
công nghệ gia công cắt got trên các máy công cụ VE thực chất, đây là một quá trình tự
động điều khiển các hot động của máy (như các máy cất kim loại, robot, băng tải vận
cchuyén phôi liệu hoặc chỉ tiết gia công, các kho quản lý phôi va sản phim ) trên cơ sở
các dữ liệu được cung cấp là ở dang mã số nhị nguyên bao gồm các chữ sổ, số thập
phân, các chữ cái và một số ky tự đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thibị hay hệ thống.
= SS —
TÏ di
ex] [ex] [| í
meer) [woes] [mae] [xsee
Hình 1 1 Mô hình điều khiển DNC
vực sin xuất tự động trong chế igo cơ khí đã phát iển và đạt đến
Hiện nay,
trình độ rit cao như các phân xưởng tự động sản xuất Linh hoạt và tổ hợp CIM(Computer
Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các Robot cắp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được.
.đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quả kinh tế rit đáng
Trang 17112 Cơ số của máy CNC
Các trực của mấy CNC được trang bi đụng cụ đo v ti để xác định toa độ các binmáy và của dung cụ eit, Khi bin máy đi chuyên hi các dụng cụ đo lường phát ra tín
hiệu điện, hệ điều khiến CNC xử lý tín hiệu đệ này và xác định vĩ tí chính xác cũ»
bản may trong hệ trực tọa độ
Hình 1.3 Cơ sở của các máy CNC
Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyển động cắt got khi gia công chỉ tiết trên máy CNC
‘ba chuyển động tịnh tiễn theo các trục và ba chuyển động quay theo các trục tương ứng tới 6 rye gồm tinh tiến theo X, Y,Z, về các trong một hệ trục tọa đồ Descarte theo nguyễn tắc bản tay phải, Trong đó có
Một máy công cụ CNC có thể điều khi
trục A, B, C quay quanh các trục Z, Y, Z Mot điểm trong không gian hệ tọa độ Desearte
.được xác định tọa độ qua hình chiều của nó lên ba trục X, Y, Z.
Tình 1.4 Trực của máy công cụ CNC trong hệ 190 độ Để các
Trang 181.1.3 Đặc điền và phân loại máy CNC
XMột cách tổng quát các may công cụ CNC có thể được phân loại theo các đặc điểm
-_ ‘Truyén động Thủy lực, khí nén và điện= Phương pháp điều khiển : Tọa độ hay quỹ đạo
= Hệ thống định vị: Dinh vị kich thước tuyệt đối và định vi nối iếp
= Các vòng lấp điều khiển: vòng hổ, vòng ki, vòng nữa kín
Theo chức năng thi các máy công cụ CNC cũng như các máy công cụ vạn năng,
~ Sb trục tọa độ : 3 trục, 4 trục,có thể được chia thành các nhóm sau:
= Nhóm máy tiện đại dicho các máy tiện trong, tiện ngoài trên một phôi dang‘quay, cũng như cắt ren trong và ren ngoài
~ _ Nhóm máy khoan, doa để khoan, doa các phổi.
~_ Nhôm máy phay đễ phay những chi tết có cu tạo ình học đa dạng tạ ra các
mặt và các góc đa dạng và cũng có thé khoan, phay vả doa, Thay đổi nguyên công bằng các thay dụng cụ cắt, có nghĩa là chỉ cin một lần gá kẹp
~ _ Nhóm may mai để gia công tỉnh Nhóm này bao gồm các máy mài trụ, mài lỗ,mài phẳng, mài răng, mãi rãnh then, mài dụng cụ.
= Nhóm trung tâm lên, doa.Khoan, phay,1.2 Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số
1.3.1 Chương trình gia công một chỉ tết
Chương trình gia công chỉ tiết gồm có các chương trình điều khiển số và dữ liệu.
“Chương trình điều khiển được soạn thio bằng ngôn ngữ lập trinh và lưu gi trong vật
mang tn (bang từ, fa từ hoặc đĩa Compact CD) sau đó được nạp vio hệ điều khiển số
<q cửa ngp tương thích, Dã liệu gồm các giá tị hi chỉnh biên dang, các đ liệu
chỉnh máy, các số liệu về dụng cụ cắt được nạp vào từ bằng điều khiển 1.2.2 Khối đều khiến
Cire năng của khối diều kiến là thực hiện chương trình gia công chỉ tiết trên cơ sở dữ liệu sẵn có và tín hiệu từ bên ngoài Nhận các giá trị vị trí của các trục từ sensor đo.
vị trí encoder, và tốc độ của các trục,
Trang 19Thực hiện các chương trình điều kién các cơ cầu chấp hảnh, động cơ của trục chính, động cơ của các trục truyền động riêng lẻ 48 phối hợp tạo nên biên dang và điều khién tốc độ các trục,
1.3.2 Khối điều khién
Điều khign toàn bộ hoại động của hệ như sau: tốc độ chạy nhanh (không cắt) tối đa,
bổ trí xắp đặt các trục máy, các trang thái đồng ngất mạch của hệ điều khién và giới hạn
vàng làm việc của hệ thống công nghệ (bàn mây, lắp, dụng cụ) lệnh dng ngất bom,
dung dịch làm mát và bôi tron, lệnh tạo số vòng quay cho trục chính, lệnh thay dụng cụ.
Đầu ra khối điều khiễn logie điều khiển các cơ edu chip hành như: Van thủy lực, van
an thị tọa độ hiện ại của các trục truyễn động, trạng thái
(2) để vào dữ liệu điều chỉnh máy, lập trình
gia công, cài đặt hệ thống Tay quay điện tử (4) dùng để vận hành máy trongác trường
hợp để hiệu chỉnh máy, do chi it ma phải mở cứa kim việc Các khối vào ra (VO), các bộ phận điều khiển truyền động ( BĐK) liên lạc với CPU thông qua một Bus hệ thống Các khối Flash + Ram để lưu trữ các chương trinh điều khiển, dữ liệu máy và
liê lạc với CPU thông qua Bus trong của CPU.
Trang 201.3 Hệ thống tính toán và điều khiển
13.1 Kh
Hệ điều khiển CNC thực hign lưu đồ điều khiển như hình 1.9 Giai đoạn đầu tiên,niệm và phân loại
những thông in v8 kh thước công nghệ được đưa sang khâu chun bị chương tình,
sau đồ là công việc lập trình điều khiển,
(Chun bj sb iGo) (Chuẩnhjsôậu| Í Chưmgth | Í Thếtbịúnh
cholậpth cho lip tinh lạ giéukhién |3 toinviđều
Hệ truyền
độngđện £————————Ì trệng
Hin 1.6 Lun dé điẫu Khiẩn hệ CNC
Chương tinh điều khiển được đưa vào thiết bị tính toán điều khiển, tạo tn hiệu điềukhiển các hion động điện tự động.
Cấu trúc của thiết bị tính toán điều khiển có thể chia ra làm hai nhóm; NC và CNC.
Trong hệ CNC các chương trình điều khiển được đưa vào khối xử lí sao cho chương.
trình sau dé qua đầu vào đưa đến các khi giả mã nhằm tạo ra các mã lương thích củamáy Tín hiệu này hoặc đưa trực tiếp vào khối điều khign hoặc đưa vào bộ nhớ đệm và
cuối cũng đến bộ nội suy để tính toán phân ra các chuyển động rên các rực toa độ Mặt
khác thông tn điều khiển còn đưa ra ác lệnh điều kién công nghệ như tốc độ ít, xoaychitthay dao,
3.2 Chuẩn bị chương trình điều khiến cho hệ CNC
1.3.2.1 Chuẩn bj chương trình bằng tay
Nhưng thông tn cin thiết để chuẩn bị chương trình là: Ban vẽ chi tết và các
kiện công nghệ Người soạn thảo chương trình phải chuyển thông tin đó thành các
chương tình điều khiển số cho máy gia công
Trang 21Bin về chỉ tet
Hinh 1 7 Các bước của khâu chuẩn bị chương trình bằng tay
- Chon hệ toa độ (Tương ứng với hướng dẫn của ISO) sao cho điểm tog độ ban.
dầu cần phải trùng vớ điểm xuất phát của dụng cụ cất hoặc chỉ Ết gia công,
© Dua trên quỹ đạo chuyển động giữ các điểm tựa, viết chương tình quỹ đạo chuyên động (đường thẳng, đường tròn, Parabol, ) Nếu như dùng phương pháp gắn đúng thì phải tính sai số.
= Đựa vào các thông tin vé công nghệ như chế độ eit, dụng cụ ít, tốc độ cắt, thành lập biểu đồ công nghệ.
1.3.2.2 Chuẩn bị chương trình từ máy vỉ tink
“Chuẩn bị chương trình điều khiển thực hiện bằng tính toán trực tiếp với chỉ tiết gia
sông phức tạp mắt nhiễu thời gian và độ chính xác không đảm bao Ngiy nay người ta
thường thực hiện chuẩn bị chương trình nhờ may tính Đặc trưng của lập tình bằng máy:
là việc ứng dụng một ngôn ngữ lập trình định hướng đối tượng.
Trang 22"Hình 1.8 Lan đổ lập tinh bằng máy
Với sự trợ giúp của ngôn ngữ lập trình như vậy ta có thể:
~_ Xúc định những nhiệm vụ gia công tương đối đơn giản và không thực hiện các
dữ liệu có
tính toán bằng tay Chỉ cin truy nhập một sản sinh một số khối lượng lớn các số liệu cho nhiệm vụ gia công.
-_ Những tinh ton cần thiết đều do may tỉnh thực hiện.
~_ Dùng một ngôn ngữ biểu tượng tương đối dé học mà các từ của nó hợp thành
bởi những khải niệm phổ biến Trong ngôn ngữ chuyên môn của kỹ thuật gia công
~ _ Tiết kiệm phần lớn thời gian trong khi mô tả chỉ tiết cần gia công và các chu
trình công tác cần thực hiện.
+ Hạn chế được các lỗi lập trình, vi so với lập tình bằng tay chỉ
vào máy tính va hau như không cần phải tính toán.
“Trong việc thực hiện tự động hoá chuẩ
p it di liệu
bi chương trình điều khiển máy tinh sẽ đảm
nhận các bài toán về kích thước hình học và công nghệ tính toán các toa độ điểm tựa,tiệm cận hoá ác đường cong, tính toán các tham số khoảng cách đẳng trị Tính toán
lượng ăn dao và tốc độ cắt, cụ thể gồm các bước sau:
Trang 231 Chọn ngôn ngữ để mô tả quỹ đạo chuyển động, ngôn ngữ này phải có đủ khả năng mô tổ được các kich thước tham số của quỹ đạo chuyển động với lời dễ ta đơn
giản dễ sử dụng
2 Gia công thuật biển đổi thông fin vé kích thước hình học sao cho có thể phổi
hop với ngôn ngữ của máy gia công
3 Tạo các thuật toán giải các bai toán mẫu theo các quỹ đạo gia công đặt ra.4 Gia công các thuật toán để phục vụ cho các đối tượng cụ th.
1.3.3 Cấu trúc hệ đi one
May tinh có nhiệm vụ quản lý, quan sit, lập tình Ngoài ra nhờ có khối ghép n6i (nterfce Bus) để hệ có thể nổi mạng với các may tinh bên ngoài với mục dich để truyền dữ liệu, quản lý, theo dai hoặc điều khiển DCN Bảng điều khiển và ty quay điện tir
ding để vận hành máy, vào các dữ liệu, chọn các chế độ làm việc, lập trình gia công,
Khối NC có nhiệm vụ thu thập và xử lý dt liệu, nội suy, tinh toán quỹ đạo, điều phối Chức năng của PLC là điều khign quá trình công nghệ của toàn hệ, Trong một số trường hợp cả ba khối (NC, PLC, và khối vi điều khiển) được chế tạo thành một khối hình 1.11), nổ đảm bảo toàn bộ chức năng điều khiển của hộ.
Khối vi điều khiển gồm các Controller (bộ điều khiể
thực hiện tắt cả các bước cho chuyển động tuyển tính cúc chuyển động phi tuyén để đạt
Trang 2414 Đặc điểm, cầu tạo, ứng dụng máy CNC
1.41 Đặc điễn của máy CNC ngày nay
Với tiến tình phát triển của máy CNC thi các máy CNC ngày nay có các đặc điểm
~ _ C6 màn hình, bàn phím và nhiễu thiết bị khác để trao đổi thông tin với người
đăng Nhiễu hộ CNC chạy trong hiển thị đổ hoa
Windows du và dé sử dung, thao tác đơn giản,t, giao diện thân thiện với người dùng, giảm thiểu khả năng sai sốt
cũng như dễ đàng tìm lỗi chương trình Người sử dụng được thông bio thường xuyên
về tinh trang của máy, cảnh báo lỗi nguy hiểm có thể xảy ra, thực hiện mô phỏng đểkiếm tra trước quá tình gia công.
~ Cho phép hiệu chỉnh dụng cụ cắt, hiệu chính toa độ nội suy đường thẳng, đường
tron hay bắt kỉ đường bậc ba nào.
= Dé chính xúc: Các vòng lặp khép kín có phản hỗi vit và tốc độ cho phép tạo
ra chuyển động êm ái và chính xác với tốc độ ổn định.
~_ Chống nhiễu: Các vi mạch và linh kiện điện tử, dây truyền tín hiệu được chống nhiễu về điện hoặc xung điện phát ra từ các nguồn như tia plasma, mấy hàn
= Tiêu chuẩn hod các thế bị thay thé: giúp giảm giá thành ché tạo và giảm thời
gian bảo dưỡng situ chữa Có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác như
robot, bing ti, thết bị đo trong hệ thống sản xuất Có th trao đổi thông tin trong mạng mấy tính các loại, tir mạng cục bộ(LAN) đến mạng diện rộng (WAN) và Internet, 1.4.2 CẤu tạo chung máy CNC
Các máy CNôn thường hiện nay gồm có cấu tạo chung như tong hình vẽ dướiđây:
Trang 25Cức eum trụ chính của mây CNC được đạt theo các trục toa độ, cho phép xác định
chiều chuyển động cia các cơ cầu mấy và dung cụ cắt Các trục tọa độ cơ bản à X, Y,Z2 với chiều đương được xác định theo quy tắc bàn tay phải Các trục quay tương ứng
với các trục X, Y,Z được ký hiệu bằng các chữ cái A, B, C Chiểu đương là chiễu quay
theo chiều kim đồng hỗ nếu nhìn theo chiều dương của các trục X, Y, Z Các trực cơbản này tạo nên hệ tọa độ máy CNC,
Nhìn chung ở các máy CNC, trục Z luôn song song với trục chính của máy Ở máy,tiện: Trục Z song song với trục chính của máy vàchiều đương chạy tir mâm cặp tới
23
Trang 26đụng cụ (chay xa khỏi chỉ tiết gia công được cặp trên mâm cặp) Hay nói cách khác,
chiều đương của trục Z chạy tử tri sang phải.
May khoan đứng, máy phay đúng, mấy khoan cin: Trục Z song song với các trụch và có chỉdương hướng tir bàn máy Iphía trục chính
Miy bảo, máy xung điện: Truc Z vuông góc với bàn máy và có chiều đương hướngtừ bàn máy lên phía rên
Các máy phay có chiễu trục chính: True Z song song với đường tâm cũa trục chính
và vuông góc với bàn máy (chọn trục chính có đường tâm vuông góc với bàn máy làm.trục Z) Chiễu đương của trực Z trong trường hợp này hưởng từ bàn máy tối tre chính
Trục X
‘Truc X là trac nằm trên mặt bin máy và hông thưởng nó được xắc định theo quy
tắc bàn tay phải (ngón tay cái chỉ chiéu dương của trục X).
May phay đúng, máy khoan đứng: Nếu đứng ngoài nhìn vào trục chính th chiều
dương của trục X hướng về bên phải
May khoan cần: Nếu đứng ở vị tí điều khiến máy, ta ó chiều dương của trục X
hướng vào trục mấy.
May phay ngang: Nếu đứng ngoài nhìthẳng vào trục chính, ta có chiều đương của.trục X hướng về bên trấi Nếu đứng ở phía trục chính để nhìn vào chỉ tiết, ta có chiều.
dương của trụ X hướng về bên phải.
Mấy tiện: Trục X vuông góc với trục máy và có chiều đương hướng về phía bàn kep
dao (hướng về phía dung cy cắt Như vậy, nếu bàn kẹp dao ở phía trước trục chính thì
chiều đương của X hướng vào người thợ, còn nếu bàn kẹp dao ở phía sau trục chính thì
chiều dương di xa phía người thợ.
Máy bào: Trục X nằm song song với mặt định vị chỉ tiết trên bàn máy và chiềuđương hướng từ bàn may tới thân máy.
Trục ¥
Tre Y được xắc định bằng qu tắc bin ay phải su Khi các trục X, Z đã được xác
định Ngón tay trỏ chỉ chibu đương của trục Y:Các trực phụ
“rên máy CNC, ngoài các trục X, Y, Z còn có cúc trục song song với chứng (cácbộ phận máy dịch chuyển song song với các trục X, Y, ZCác trục phụ là U, V, W,
Trang 27trong đó U/X, V//Y, va W//Z, Nếu có các trục khác nữa song song với tog độ chính X,
Y,Z tì các trục này được ký hiệ là P, Q, R rong d6 PIX, Q/Y, R/Z, Các trục U, V.W được gọi là các tre thứ há
Khi chỉ
‘on các trục P, Q, R được gọi là các trục thứ ba.
«gia công cùng bàn mấy (ham gia chuyển động thay cho dụng cụ cắt thì
các chuyển động Ấy (chuyển động tinh tiên theo ba trục và chuyển động quay quanh bacác chữ X’, Y", Z’ và A’, BY, C”(hinh 2.3) Các chiều chuyển
động này ngược với chiều chuyển động của dụng cụ.
trục) được kí hi
Các trục phụ cùng bệ tọa độ này cung cắp cho máy CNC một khả năng gia công lớn, thực hiện được những chỉ tết có độ phúc tạp và tỉnh xảo khác nhau Dựa vào độ
phức tạp của từng sàn phẩm mà người ta yêu edu máy Cnhất định
iC phái có một sốc tối thiều
1.4.3 Vai tr, sing dụng và lợi ích của máy CNC mini
‘Ta có thể thấy được khả năng và vai t của CNC mini đối với nhiều ứng dụng
«quan tong của thực tiễn công nghiệp, Dieu cũng rắt dB đàng thấy à các ứng dụng đỏ võcùng đa dang, thậm chí rit khác nhau.
1.4.3.1 Vai trò của máy CNC mini trong sản xuất công nghiệp
May công cụ CNC là bước phá tiễn lớn trong lnh vực tụ động hoá ngành chế tạo
tranh điều khắc, nó tạ ra những khả năng đặc biệt và có những ưu điều vượt trội so với
máy công cụ vạn năng thông thường Máy cho phép cắt với tốc độ cao, chính xác, linh.
hoại, giảm thi gian phụ tới mức tối đa do tính năng tự động, tính phức tạp của chỉ tiết
25
Trang 28Và máy CNC đạt năng suit rt cao Chính vì vậy nó giờ một vai trồ vô cùng quan trọng
1.4.3.2 Ủng dung máy CNC trong sản xuất công nghiệp
trong sản suất công ng!
Xuất phát từ các ứng dụng ban đầu cia công nghệ chế tạo máy, chủ yếu là công
nghệ cắt got kim loại, hiện tại CNC được dùng trong nhiều loại máy thuộc các lĩnh vực.Khác nhau: trải đà từtạo máy tới ngành dệt may, điều khiển robot hay chế tạo thi
bị điện tứ Bao gồm các loi máy cơ bản.
Ưu điểm của máy CNC:
= Nang suất lao động cao = _ Chấtlượng sản phẩm bn định
© Chế tao sin phẩm cá tỉnh phức tp và tinh lễ
= Dựng trong những nơi độc hại thay thé con người
= Cu thé gia công được những sản phẩm rit nhỏ với độ chính xác cao
~ _ Tự động hoá quá trình sản xuất.
Máy CNC không chỉ quan trọng trong ngành cơ khí mà cũn trong nhiều ngành khác.
như may mặc, giầy đếp, điện tử v.v Bắt cứ máy CNC nào cũng cải thiện tinh độ tự
động hóa của doanh nghiệp: người vận hành ít, thậm chỉ không cũng phải can thiệp vàohoạt động của mấy Sau khi nạp chương trình gia công, nhiễu máy CNC có th tự động
chạy liên tục cho ti khi kết thức, và như vậy giải phóng nhân lực cho công việc khác.
Ngoài ra, mấy phay CNC ít xây ra hong hóc do lỗi vận hành, thời gian gia công đượcdar báo chỉnh xác, người vận hành không đồi hỏi phải có kỹ năng thao te (chân tay) caonhư điều khiến máy công cụ truyền thông.
Hinh 1 13 Gia công cắt gọt trên máy CNC
Trang 291.5 Phân loại các loại máy phay CNC mini1.5.1 Máy phay CNC 3 trực mù
Hinh 114 Gia công cắt gọt trên máy CNC
“Trục Y chuyển động trên bệ máy, trục X chuyển động trên trục Y., tre Zhuyềnđộng tên trục X, trục A tên bàn máy
Đặc điền
"Như trên hình 1.18, để trục Y có thé trượt được trên bệ đở vừa nâng được các trục X và Z thì nó thường phải có kết cấu ving chốc và có các thanh gidng ngang, dé toàn bộ phần trượt Y không bị vênh Xộc xệch khi di chuyển Đồng thời 2 tim d 2 bên phải đã độ diy để khi cất vào trụ trượt của bệ đỡ thì khớp trượt không bị ro, dim bảo trượt
dn định và không sai số
“Truc X trượt trên trục Y có gin các hệ số các thanh trượt, cơ cầu truyền động động sơ tt cả các bộ phận này chuyển động cùng với trực Y:
“Trên trục Z có bắt các cơ cấu bắt động cơ chạy di chuyển bút vẽ True Z trượt trên trục X nên trên bộ phận trượt trục X có các thanh tnt, động cơ, cơ cấu tuyển động
cho trye Z
“Trên bệ đỡ có các thanh trượt trục Y va phôi cần gia công.
Uin điển: sử dụng phương án này máy sẽ hoạt động trong một không gian xác
định, giảm lục cất, công suất động cơ trên trục Z.
“Nhược điền: Phần trên của mấy đỡ trục chính di chuyên khó đảm bảo độ cứng vững bền trong quá trình gia công và sử dụng lâu đài Không gian hoạt động rộng rãi
”
Trang 301.5.2 Máy phay CNC 4 trục mini
Đặc điểm
Phin cổ định bao gồm khung máy ( hay bề 46), các trụ trượt, động cơ và cơ cấu truyền động của trục X và trục Y gắn cổ định và khung máy:
“Trục X và trục Y đều trượt trên các thanh trượt gắn cố định ở khung, trục Z trượt
trên trục X, nên trên trục X có gắn các thanh trượt, động cơ và cơ cầu truyền động của
ir điền: Phương án truyền thông bộ phận đỡ trục chính cổ định ting độ cứng
vững chắc chắn hơn khi gia công
ăn không gian phạm vi “NHưc điểm: Trong quá tinh gia công phối dĩ chuyển
làm việc rộng xung quanh máy gấy chiếm diện tích và không an toàn khi gia công True
thứ 4 có kích thước gia công hạn chế, khó khăn trong lắp ráp, bảo dưỡng.
Máy phay
CNC mini
3 meNoi dung
Khả năng gia công Gia công 3D(X.Y,Z) [PE] Giacông4D(X.v.Z.A) |G
Khả năng thiết kếkếtcấu | Dễ dàng Lể2 | PF dàng l9)
hả năng gì công lip ip | DE ding @ | BE ing jl
Giá thánh máy Giá rẻ Lế2 Giá thành cao pe}
Bảng 1 1 Bảng so sánh máy phay CNC 3 trục mini và 4 trực mini
1.6 Kết lui chương 1
(Chương 1 đã chi ra được những phân tích bao gdm:
Lich sử phát ri, nhủ edu và ứng dung cũa mấy CNC trong sin xuất ngành cơ khí
~_ Hiểu được cầu tạo về hệ thống cơ khí và hệ thống điều khiển máy phay CNC
= Cie loại may phay CNC mini phổ biển trên thị trường như máy CNC 3 trục, 4 trục = Với những yêu cầu về kỹ thuật điều iện công tác, nhu cầu tai địa phương nên rắc
giả chọn máy phay CNC 4 trục làm luận văn thạc si
Trang 31CHUONG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KE HỆ THONG CƠ KHÍ MAY PHAY CNC 4 TRỤC
2.1 Phân tích, lựa chọn máy phay CNC 4 trục.
2.11 Các phương dn lua máy phay CNC 4 trục
© Phương án trục xoay A chuyển động quay trên mặt phẳng 0xz
“Hình 2, 1 Máy CNC 4 trục với phương dn trục A xoay trên trục Z
"Nguyên lý hoại động
“Trục Y chuyên động tỉnh tiến theo phương y và gá trên bộ máy trục X chuyển động
tinh tiễn theo phương x và gá trên trục Y , trục Z chuyên động lên xuống theo phương
Z trên trục X, trục xoay A chuyển động quay trên mặt phẳng Oxz và được gá rên trực
Đặc điền
[Nhu trên hình, để trục Y có thé trượt được trên bệ đỡ vừa nâng được các trục X và Z, A thi nó thường phải có kết cấu vũng chắc và có các thanh giẳng ngang, để toàn bộ phin trượt Y không bị vênh Xộc xộch khi di chuyển Đồng thời 2 tắm đỡ 2 bên phái đủ độ dy để khi cắt vào trục trượt của bệ đỡ thì khớp trượt không bị ro, đảm bảo trượt
ổn định và không sai số.
“Trục X trượt trên trục Y có gắn các hệ số các thanh trượt, cơ cấu truyền động,
động cơ tit cả các bộ phận này chuyển động cùng với trục Y Tiên trục Z có bất trục
A Truc Z trượt trên trục X nên trên bộ phận trượt trục X có các thanh trượt, động cơ,
cơ cấu truyền động cho trục Z Trục A gắn trên trục Z.
Ui diém: Không gian gia công rộng i, gia công chuyên bigt một bé mặt gi công
”
Trang 32“Nhược điển: Kết cẫu trục Y cứng vững để chịu toàn bộ tải trong của các trục X, Z,.A Gia công lip đặt chỉ it trục Z, A khó khăn
® Phương dn trục xoay A quay quanh trục y và thuộc mặt phẳng Oxy
"Hình 2 2 Phương dn trục xoay A quay quanh trục y và thuậc mat Oxy
"Nguyên lý hoạt động:
Trục Y chuyển động tịnh tiễn theo phương y và được g trên bin máy, trục X chuyển động tịnh tến theo phương y và được gá trên trục Y , tục Z: chuyển động lên xuống
theo phương z và gé trên true X, trục xoay A được ga trên bàn mấy:Đặc điền
~ Nhu trên hình, để trục Y có thé trượt được trên bệ đỡ vừa nâng được các trục X: và Z thì nó thường phải có kết cấu ving chắc và có các thanh ging ngang, để toàn bộ
phần trượt Y không bị vênh Xộc xéch khi di chuyển Đồng thời 2 tắm đỡ 2 bên phải đủ.
độ diy để khỉ
định và không sai số
vào trục trượt của bệ đỡ thì khớp trượt không bị ro, đảm bảo trượt 6n
~ Trục X trượt tên trục Y có gắn các hệ số các thanh trượt, cơ cầu truyền động, động cơ „ ắt cả các bộ phận này chuyển động cùng với trực Y.
~ Trên trục Z có bất các cơ cầu bit động cơ chạy di chuyển bút vẽ Trụ Z trượt trên trực X nên trên bộ phận trượt rue X có các thanh trượt, động cơ, cơ cấu truyền động
cho rye Z2
~ Trén bg đỡ có các thanh trượt trục ¥ và phôigia công.
= ‘Trye A ga phôi xoay quanh rục, trục A được gá cổ định trên bàn may
Vie điền: sử dung phương án này máy sẽ hoạt động trong một không gian xác định, giảm lực cắt, công suất động cơ trên trụ Z.
Trang 33huge điểm: Phần trên của may đỡ trục chính di chuyển khó đảm bảo độ cứng vững bền trong quá tình gia công và sử dụng lâu di, lấp đặt trục A khó khăn
®& Kết luận
“Trong khuôn khổ luận văn thiết kế máy phay CNC 4 trục phục vụ gia công phi kimloại và phục vụ đào tạo, thỏa mãn và cân bằng các yếu tổ như độ cứng vũng, độ chính.
ác, kết cấu đơn giản Tác giá lựa chọn mô hình máy phay CNC 4 trục như hinh 2.2
'Nhữ trên Hình 2.3, để trục ¥ có thể trượt được trên bệ đỡ vừa nâng được các trục X và Z thì nó thường phải có kết cầu vũng chắc và có fe thanh giẳng ngang, để toàn bộ phần trượt Y không bị vênh Xộc xách khi di chuyển Đồng thời 2 tắm đỡ 2 bên phải đủ độ dày để khi cắt vào trục trượt của bệ đỡ thì khớp trượt không bị rơ, đảm bảo trượt Sn định và không sai số
Trục X trượt trên trục Y có gắn các hệ số các thanh trượt, cơ cấu truyền động,
động cơ „ tắt cả các bộ phân này chuyển động cùng với trực Y:
31
Trang 34Trên trụ Z c6 bit các cơ cầu bit động cơ chạy di chuyỂn dụng cụ cắc Trục Z trượt rên trụ X nên trên bộ phận trượt trục X có các thanh trượt, động cơ sơ cấu truyền
động cho trục Z
Trên bộ đỡ có các thanh trượi trục Y và phôi cần gia công
“rên mã bản máy được gin cổ định trục A Trục A chuyển động quay 0*~ 180°giúp gia công các chỉ tết tròn.
© Các thông số thiết kế máy phay CNC mini 4 trực
Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật dự kiến của máy phay CNC Đặc tính kỹ thuật ‘Thong số.
Hành tình máy X, Y,Z 530 x 480 x 180 mm
Hành tình trye xoay A 450x300 mm
"Vận tốc chạy lớn nhất khí không gia công Vi=9miph Van tốc chạy lớn nhất khi gia công Vi= 6miph Gia tốc lớn nhất của máy 92mis? Tốc độ vòng động co max = 2000 (vg/ph)
Độ chính xíc lặp 3001mm
Hệ số ma sat u=0005
Độ chính xác vị trí +0.05/1000(mm).
Thời gian hoạt động (46 năm) L.= 14600h(ðnăm x 365 ngày x 8h)
Động cơ trục chính 24000 vòng phút, công suất 15 kW
6 chứa dao 1
Đường kính dao tối đa (mm) $6
Kha năng gia công Phay biên dang 2D, 3D, 4D.
Trang 35‘Tit hình 2.3 ta mô hình hóa kết cầu động học máy phay CNC 4 trục như sau:
Hình 2 4 Sơ đồ kết cấu động học máy CNC 4 trục 2.2 Tính toán thiết kế các bộ phận may
2.2.1 Quy trình tính toán máy phay CNC
Vong bi
Hình 2 5 Các bộ phận cơ bản máy phụCNC 4 true mini
"Để tính ton tht kế các bộ phận máy tiêu chuẳn máy phay CNC 4 trac mini, tá giả dựa theo catalog thiết kế máy của hãng như TBI, Hivin
3
Trang 36Hinh 2 6 Quy trình tính todn máy phay CNC 4 trục mini
Cac thông số đầu vào của may
Dựa vào bảng 2.1 bảng thông sổ đầu vào của máy
CChọn chiễu sâu cắt va chiễu rộng eit ti đa cho máy là 2 (mm) va 1 (mm)
Với vật liệu gia công là nhôm
Theo số tay CNCTM tập 2 (r28) ta có lực cắt chính của máy:
SITE a25710682 toss
Trong đó: Gy va các số mũ (x, y,u, 4, w) ta bảng 5-41 Số tay CNCTM tập 2 L- Chiều sâu cắt (mm)
Si — lượng chạy dao ring (mm/vg)
B—Chigu rộng phay (mm)
n tốc độ quay của trục chính (vgfph)
kaw hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công (tra bảng 5-1=5-4)
+ Lae cắt chính của máy: Fa= 50 (N)
Trang 37c trong trường: g = 9.8 (avs!)
hoạt động lớn nhất của hg things alắng = 04198 = 3.92 (mist)
Trang 38~ Bước I: Tính chiễu đồi bước vitme
Dựa vào vận tốc chạy lớn nhất khi không gia công Vị và tốc độ vòng lớn nhất của động cơ Nous, tính được chiều dài bước vit me cần chọn:
~ Bước 2: Tinh lực doe trực
Do máy CNC của em thilực và lực của phôi
gia công vt iệ tối đa làm nhôm, 6 lực cắt, trọngác dụng lên bàn máy Em thiết ké dựa vào các công thức sau để tinhlực đọc trục
+ Khi tăng tốc: Fu=pmg+ma+f
+ Khi chạy đều: - Fø=umg+f
Fy mg — mã + Ê
Fas Fo lig + Fy) +f
lực ma sit, m.g là biểu thức của trọng lực,là hệ số ma sắt lan bé mat
Fa là lực cắt
“Tử đó ta suy ra được lực dọc trục lớn nhất Fess cho hai trục X và trục Y trong tắt cả
các trường hợp,
= Bue 5: Tính tắc độ động cơ bước
Dựa vào Bước Ira chon được bước vít me, từ đổ tính được tốc độ vòng của động
~ Bước 5: Chọn phương án lắp vồng bi một đầu cỗ định và một đầu tùy chỉnh "Từ các yếu tổ tên ta tinh được đường kính trục vít thỏa mãn
đè” 0u đài trục vít
n tốc độ vòng quay của động cơ
£215 hệ số của phương in ip vòng bi
Trang 39~ Bước 6: Từ Bước 4 và Bước 5, ta chọn được vit me bi phù hợp theo catalog của hãng,
~ Bước 7: Tinh chiều dài true vit me:
Le 1 chiễu di dich chuyển + chiều di bỉ + chiều dai vàng thoát
~ Bước 8: Sau khi chọn xong ta tiễn hành kiểm tra sơ bộ:
(<i) x10
TỐc độ quay cho pháp n= [x óc l0”
“Tuổi thọ làm việc
Nếu không thỏa mãn thì quay lại bước 4 để tính tải trọng động.
= Bước 9: Độ dịch chuyển do thay đôi nhiệt độ (mức điều chỉnh 3 độ C)Độ dich chuyển do nhiệt Aby = p x 0X L.
Lye gây rà: Fạ=Aa x Ks
= Bước 10: Momen quán tính khối trên trục X và Y:
“Trên trục vit me: GD? = “ 2x D* x L
Trên phần dich ehuyén:GD3 = W x (4)
Tet phn ghép nổi Gop = 22D = Pumnantdn rt
“Ta so sánh ứng suất tính toán với ứng suất của vật liệu làm trục vít 50CrMo‡'Nếu không thỏa mãn ta quay lại Bước 6
= Bước 13 : Tinh toán tải trong động tối hạn của trục vit trên hai trục X và ¥:
3
Trang 40‘Ta so sánh P với Ea Nếu P không lớn hơn Fmax thi ta quay lại Bước 6.