Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy phay CNC mini 4 trục ứng dụng gia công vật liệu phi kim loại

112 Cơ số của máy CNCCác trực của mấy CNC được trang bi đụng cụ đo v ti để xác định toa độ các bin máy và của dung cụ eit, Khi bin máy đi chuyên hi các dụng cụ đo lường phát ra tín hiệu

BỘ 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

LỜI 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

LỜI 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

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

LOT CAM DOAN G6 3 0 Sợ x69 6952 1

09009 09077ŠŠ ẻ 2 098000671057 10

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

1.4.2 Cấu tạo chung máy CNC 2 1.4.2.1 Hệ toa độ may 23 1.4.3 Vai trò, ứng đụng lợi ích của máy CNC mini 35

1.4.3.1 Vai trò của máy CNC mini trong sản xuất công nghiệp, 251.4.3.2 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 29 2.1.2 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

3.2 Thiét kế than máy phay CNC

3.2.4 Tổng thể thiết may 32

3.2.2 Thiết kế cụm tre Z 33

3.2.3 Thiết kế cụm trục X 56

3.2.4 Thiết kế cụm trục Y 54.25 Thiết kể cụm trục xoay (re A), °

3.26 Kế cầu khung đỡ máy ø 4.2.7 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 KHIỂIMAY 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 n 42.2.1 Trang Program Run 1 422.2 Trang MDI AIc2 (Manusl Data pp) 16 422.3 Trang Offets AIS) n 42.2.4, 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 83 4.33 Biển tin và trục chính 86 4.4.3 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 92 44.6 Lựa chon danh sach thiết bị cho hệ thống điều kién may CNC 9

44 KÁ luận chương 4

CHƯƠNG 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 100 5.1.3 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

Bảng 2.1 Thông số ky thuật dự kiến của máy phay CNC 2 Bảng 2, 2 Kết qua tinh toán các bộ phận máy pháy CNC 4 trục mini 48 Bảng 2 3 Bảng tính toán lực 49

Bảng 3 1 Thông số đầu vào trục Z st

Bảng 3.2 Bing thống kế fc chỉ tết của trục Z 56Bảng 3 3 Bảng thông số đầu vào cụm trụ X srBảng 3.4 Bảng thông ké chỉ it cụm trực X 59Bang 3.5 Bảng thông số đầu vào cụm trục Y oBảng 3.6 Bảng thông kế chit cum trục Y olBảng 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 91 Bang 4 9

Bảng 5 1 Các thông sé cơ bản của máy phay CNC 3 trục 100 Bảng 5, 2 Bảng đánh giá kích thước dat được sau gia công trên 2 mấy CNC VMC8SO (Mẫu 1) và máy CNC chế t lôi Bảng 5 4 Bảng đánh giá kích thước đạt được sau gia công 102

DANH MỤC HINH VE VÀ DO THỊ

1 M6 inh điều khiến DNC

2.Mé hình đi khiển sản xuất tổ hợp CIM.

3 Cơ sở của các máy CNC

4 Trục của may công cụ CNC trong hệ tọa độ Để các

5 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 phụ

15 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 Z

2 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 mini

6 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 X

15 Sơ đồ lự tác dung lên trực Z

16 Bàn máy phay CNC.

46 48

Hinh 2 17 Cụm trục thứ 4 máy phay CNC

7 Kết cầu khung máy CNC 4 trục

8 Mô hình máy phay CNC 4 trục

9 Chỉ tết iém 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 XI

Hình 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 Vị tợa 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

48

sỊ 52 5s 58 60 62

63

64 6 65 66

67

67

69 69 69

7ï

78 79

80

Hinh 4 15 Giao điện chương trình Cut a circular pocket 81

Hình 4, 16 Mach điều khiển Mach3 CNC si Hình 4, 17 Động cơ step S7 83 Hình 4, 18 Mach driver TB6560 44 Hình 4 19 Mach driver MASG0H1 85

Hình 4, 20 So đỗ biển tin gián ếp 87Hình 4.21 Biển ti thực tẾ rên thi trường 87Hình 4 22 Thông số kỹ thuật của Spindle 87

Hình 4 23 Công LPT 25 chân và bố chí các chân so Hình 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 101 Hình 5,4 Thiết kể chi tiết 3D và các kich thước gia công và kiểm tra lôi Hình 5.5 Sản phẩm gia công trên máy phay CNC 4 trục 102

LỜI MỠ DAU

1 Lý do chọn đề tài

Tình hình ngoài nước: máy CNC là một sin phẩm công nghiệp kết hợp nhiễu côngnghệ 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 xuất máy 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 trang

chế, nên v sin xuất máy CNC chưa đáp ứng được nhu cầu in công

này, cần một sự đầu từ lớn và quan tâm của các cắp các ngành, cùng chiến lược phát triển lâu dai Tuy nhiên ngày nay, một thé hệ máy CNC cỡ nhỏ - table machine dang được 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 có kích 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 như trong hình ảnh bên dưới

May CNC thường bao gồm nhiễu ch tết và cụm chỉ it, nên việc sản xuất máyđược tối ta hỏa bằng cách sử dụng phương pháp thiết kể sin phẩm theo nguyên tắcmodule hóa: tiêu chuẫn hóa các chỉ it và cụm chỉ it có chức năng phúc tp Thiết kếtheo 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.

‘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 tiếp theo, 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 tiền dong máy mới, cần tận dụng những dữ liệu thiết ké cũ, bao gdm những tài liệu, bản về cũng 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 phúctạp, 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 chế

40 máy phay CNC 4 trục ứng dung trong gia công phi kim loại " để làm luận văn cao học

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 dạynghề 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 viên

đã thí thạc sỹ trong lĩnh vực Cơ khí,CN 6 tô, điện, điện tứ sẽ hỗ trợ hiệu

ết bị

hid

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

5 Phương pháp nghiên cứu.

- Nghiên th itoán ứu, tìm hiểu lý thuyết tí ác 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 dạy tại 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

CHUONG 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 thi

bị hay hệ thống.

= SS —

TÏ di

ex] [ex] [| í

meer) [woes] [mae] [xsee

Hình 1 1 Mô hình điều khiển DNCvực 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

Ban ieee,

+ oe

Hình 1 2 Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM

112 Cơ số của máy CNC

Các trực của mấy CNC được trang bi đụng cụ đo v ti để xác định toa độ các bin máy 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

phải

‘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

1.1.3 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

sau

-_ ‘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

trục,

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 di cho 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,

Thực 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 khiéntốc 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 trong ác 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 hệthống 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.

1.3 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

khiển

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 điều khiển các hi on 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 của máy 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, xoay chit thay 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

Bin 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 đạochuyên 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

Tran Bowne

xen | [Sen Saat | | va ve

"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 lượnglớn 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:

1 Chọn ngôn ngữ để mô tả quỹ đạo chuyển động, ngôn ngữ này phải có đủ khảnăng 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, điềuphối Chức năng của PLC là điều khign quá trình công nghệ của toàn hệ, Trong một sốtrường hợp cả ba khối (NC, PLC, và khối vi điều khiển) được chế tạo thành một khốihình 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

14 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 d u 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 để kiếm 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 trongmạng 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 CN ôn thường hiện nay gồm có cấu tạo chung như tong hình vẽ dưới đây:

Cức 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 cơ bản này tạo nên hệ tọa độ máy CNC,

đụng 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 trục

h và có chỉ dương hướng tir bàn máy I phía trục chính

Miy bảo, máy xung điện: Truc Z vuông góc với bàn máy và có chiều đương hướng

từ 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 nhì thẳng 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 chiều đương 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 (các

bộ phận máy dịch chuyển song song với các trục X, Y, Z Các trục phụ là U, V, W,

trong 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 ba

các chữ X’, Y", Z’ và A’, BY, C”(hinh 2.3) Các chiều chuyển

động này ngược với chiều chuyển động của dụng cụ

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 võ cùng 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

Và máy CNC đạt năng suit rt cao Chính vì vậy nó giờ một vai trồ vô cùng quan trọng

ped

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 từ tạo 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 vào hoạt 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 được dar báo chỉnh xác, người vận hành không đồi hỏi phải có kỹ năng thao te (chân tay) cao như điều khiến máy công cụ truyền thông.

Hinh 1 13 Gia công cắt gọt trên máy CNC

1.5 Phân loại các loại máy phay CNC mini

1.5.1 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 Z huyền động 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 trêntrục 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 cứngvững bền trong quá trình gia công và sử dụng lâu đài Không gian hoạt động rộng rãi

”

1.5.2 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 cấutruyền 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

teZ

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 me Noi 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

CHUONG 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

z

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

”

“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

~ 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 trượttrên 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 phôi gia 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 xácđịnh, giảm lực cắt, công suất động cơ trên trụ Z

huge điểm: Phần trên của may đỡ trục chính di chuyển khó đảm bảo độ cứngvững bền trong quá tình gia công và sử dụng lâu di, lấp đặt trục A khó khăn

'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

Trên trụ Z c6 bit các cơ cầu bit động cơ chạy di chuyỂn dụng cụ cắc Trục Ztrượt 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 CNCĐặc 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.

‘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

Be

i>

hướng

Hình 2 5 Các bộ phận cơ bản máy phụ CNC 4 true mini

"Để tính ton tht kế các bộ phận máy tiêu chuẳn máy phay CNC 4 trac mini, tá giảdựa theo catalog thiết kế máy của hãng như TBI, Hivin

3

Hinh 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)

= Hệ số ma sit lăn: y= 0,005,

- Khi lượng dự kiến các trụ X, Y,Z của máy CNC

50 (kg)

30 (ke) m= 15 (ka)

c trong trường: g = 9.8 (avs!) hoạt động lớn nhất của hg things a lắng = 04198 = 3.92 (mist)

~ 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 củađộng cơ Nous, tính được chiều dài bước vit me cần chọn:

~ Bước 2: Tinh lực doe trực

Do máy CNC của em thi

lực và lực của phôi

gia công vt iệ tối đa làm nhôm, 6 lực cắt, trọng

ác dụng lên bàn máy Em thiết ké dựa vào các công thức sau để tinh lực đọc trục

+ Khi tăng tốc: Fu=pmg+ma+f

+ Khi chạy đều: - Fø=umg+f

= 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” 0

u đài trục vít

n tốc độ vòng quay của động cơ

£215 hệ số của phương in ip vòng bi

~ Bước 6: Từ Bước 4 và Bước 5, ta chọn được vit me bi phù hợp theo catalog của hãng,

BL

~ 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 P với Ea Nếu P không lớn hơn Fmax thi ta quay lại Bước 6.