thiết kế phần máy phay cnc mini 3 trục

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHẦN CƠ MÁY PHAY CNC 842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PMhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty e

Trang 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ PHẦN CƠ MÁY PHAY CNC

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

hghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihh

84Thursday, June 13, 20249:22:30 PM9:22:30 PM84Thursday, June 13, 20249:22:30 PM9:22:30 PM84Thursday, June 13, 20249:22:30 PM9:22:30 PM

hghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhhghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihh

84hghieh euu eohg tae puah tri hhah lue tai eohg ty eo uhah thuohg mai viet huhg huyeh hoahh bo tihh puahg hihhThursday, June 13, 2024

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi cần có các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế, góp phần phát triển đưa đất nước trở thành một nước công nghiệp, phát triển nền công nghiệp trong nước để theo kịp thời đại

Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo những sinh viên kỹ thuật trở thành người kỹ sư trong tương lai Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, tích lũy được những kinh nghiệm trong quá trình làm việc và đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác sau này

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp chúng em được giao đề tài: “Thiết kế phần

cơ máy phay CNC mini 3 trục’’ Được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy

giáo Đặng Văn Ánh và sự hỗ trợ của nhiều giáo viên khác trong khoa cơ khí đã giúp chúng em hoàn thành được đề tài này

Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành đồ án này Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn hẹp và chưa nắm bắt được nhiều kiến thức chuyên môn và chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế cho nên đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cũng như các anh chị và các bạn sinh viên khác để đồ án này được hoàn thiện hơn

Chúng em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn Đặng Văn Ánh, cùng các thầy cô trong khoa cơ khí - Trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM đã tận tình hướng dẫn chúng em trong quá trình làm đồ án

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 3

Chúng em cũng xin chân thành cám ơn tất cả những ý kiến đóng góp, phê bình những thiếu xót trong quá trình làm việc để đồ án được dần hoàn thiện hơn

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 6

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1.1: Máy phay CNC 1

Hình 1.2: Máy phay CNC 3 trục 2

Hình 1.3 : Máy phay CNC trục đứng 3

Hình 1.4: Máy phay CNC trục ngang 4

Hình1.5: Máy phay CNC có bàn thay dao 4

Hình 1.6: Máy phay CNC không có bàn thay dao 5

Hình 1.7: Máy phay CNC CB-1000 6

Hình 1.8: Máy CNC SHIZOUKA SSR-550 7

Hình 1.9: Máy CNC 3 trục không tiêu chuẩn 8

Hình 1.10: Máy CNC 3 trục phay gỗ không tiêu chuẩn 9

Hình 1.11: Máy CNC trục đứng VCM SR hiện đại 11

Hình 1.12: Máy phay CNC Nhật Bản hiện đại 11

Hình 1.13: Máy phay CNC Đài Loan AGMA A-12 12

Hình 1.14: Máy NC 13

Hình 1.15: Máy kĩ thuật số đời cũ 13

Hình 1.16: Máy phay CNC Trung Quốc 14

Trang 7

Hình 2.8: Thanh trượt ray bi 22

Hình 2.9: cơ cấu truyền chuyển động cho bàn máy X 23

Hình 3.6: Biểu đồ lực trục Y, tải nằm ở giữa, mặt cắt Y-Y: 40

Hình 3.7: Biểu đồ lực trục Y, tải nằm ở 1 bên, mặt cắt X-X 42

Hình 3.8 Biểu đồ lực trục Y, tải nằm ở 1 bên, mặt cắt Y-Y 43

Hình 3.9: Sơ đồ động trục Z 46

Hình 3.10: Biểu đồ lực trục Z theo phương Y-Y 47

Hình 3.11: Biểu đồ lực trục Z theo phương X-X 49

Hình 3.12: Sơ đồ vị trí bệ đỡ trục Z 51

Hình 3.13: Biểu đồ momen luc bệ đỡ trục Z 53

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 8

Hình 3.15: Sơ vị trí đế máy 54

Hình 3.16: Biểu đồ lực đế máy 55

Hình 3.17: Công thức tính tải của con trượt cho bàn máy ngang 57

Hình 3.18: Công thức tính tải của con trượt cho bàn máy đứng 58

Hình 3.19: Bulong lắp có khe hở của bàn máy 59

Hình 3.20: Bulong lắp có khe hở của tấm đỡ trục Y 61

Hình 3.21: Bulong lắp có khe hở của tấm đỡ trục Z 62

Hình 3.22: Trụ đỡ trục Z 64

Hình 3.23: Mặt cắt bulong trụ đỡ trục Z 66

Bảng 3.1: Bảng thông số kĩ thuật của con trượt 57

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 9

CÁC KÍ HIỆU

của vật liệu gia công được thép và gang

Cp, x, y, w, q, u Các số mũ

Trang 10

[ ] Ứng suất cho phép N/mm2Wx

Momen uốn

Trang 11

MỤC LỤC

Lời mở đầu ILời cảm ơn IINhận xét của giáo viên hướng dẫn IIINhận xét của giáo viên phản biện IVDanh sách các bảng, hình vẽ và sơ đồ VCác kí hiệu VIII

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC 1

1.1 Giới thiệu về máy phay CNC 1

1.2 Phân loại cái loại máy phay CNC 2

1.2.1 Máy phay CNC tiêu chuẩn 5

1.2.2 Máy phay CNC không có tiêu chuẩn 8

1.3 Sử dụng máy CNC hiện nay 10

1.4 Mục đích, yêu cầu và giới hạn của đề tài 15

Chương 2 : THIẾT KẾ MÁY 16

2.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý làm việc 19

2.3 Các phương án thiết kế con trượt của bàn máy trục X,Y,Z 20

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 12

2.5 Sơ đồ động 25

2.6 Hình dáng hình học của máy phay CNC mini 3 trục 25

Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CƠ MÁY PHAY CNC MINI 3 TRỤC 33

3.1 Tính toán và chọn động cơ trục chính 33

3.2 Xét khả năng chịu uốn của bàn máy 34

3.3 Chọn vitme và động cơ cho trục X 37

3.4 Tính toán tiết diện tấm đỡ trục Y 38

3.5 Chọn vitme và động cơ cho trục Y 44

3.6 Tính toán tiết diện tấm đỡ trục Z 46

3.7 Chọn vitme và động cơ cho trục Z 50

3.8 Tính toán và chọn tiết diện trụ đỡ trục Z: 51

3.9 Tính toán và chọn tiết diện đế máy 54

3.10 Thông số kỹ thuật con trượt trục X, Y 56

3.11 Thông số kỹ thuật con trượt trục Z 58

3.12 Tính toán bulong máy 59

3.12.1 Bulong bàn máy 59

3.12.2 Bulong tấm đỡ trục Y 61

3.12.3 Bulong bàn đỡ trục Z 62

3.12.4 Bulong trụ đỡ trục Z 64

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

4.1 Nội dung đã thực hiện: 68

4.2 Kiến nghị 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 13

PHỤ LỤC 71

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 14

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC

1.1 Giới thiệu về máy phay CNC

Khái niệm CNC : CNC (computer numerical controlled) là những công cụ gia

công kim loại tinh tế có thể tạo ra những chi tiết phức tạp theo yêu cầu của công nghệ hiện đại Phát triển nhanh chóng với những tiến bộ trong máy tính, ta có thể bắt gặp CNC dưới dạng máy tiện, máy phay, máy cắt laze, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột rập và nhiều công cụ công nghiệp khác Thuật ngữ CNC liên quan đến một nhóm máy móc lớn sử dụng logic máy tính để điều khiển các chuyển động và thực hiện quá trình gia công kim loại Bài viết này sẽ thảo luận hai loại máy phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là máy tiện và máy phay

Hình 1.1: Máy phay CNC

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 15

Khái niệm máy phay CNC: Máy phay CNC là loại máy cắt kim loại sử dụng công nghệ vào để điều khiển chuyển động để thực hiện quá trình gia công trên máy

Máy phay CNC là một trong những công cụ hỗ trợ quá trình gia công cơ khí khá đắc lực Khả năng công nghệ của máy giúp năng lực sản xuất của doanh nghiệp tăng lên gấp nhiều lần

Máy phay CNC là một thiết bị gia công cơ khí thông dụng và dễ dàng bắt gặp ở gần như mọi công xưởng, từ những công xưởng có quy mô nhỏ và vừa cho đến các công xưởng sản xuất với công suất và sản lượng lớn

1.2 Phân loại cái loại máy phay CNC

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy phay khác nhau từ kiểu dáng đến chức năng Nhưng nhìn chung máy phay có thể chia ra làm 3 nhóm chính sau:

- Nhóm 1: Theo trục của máy ta có thể chia làm máy phay 2 trục, 3 trục hoặc nhiều hơn Các máy càng nhiều trục thì hoạt động càng linh hoạt

Hình 1.2: Máy phay CNC 3 trục

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 16

Nguyên lý hoạt động : Máy CNC có cấu tạo gồm 1 trục chính có tốc độ quay cao có gắn đầu cắt như mũi khoan để cắt sản phẩm và một bàn giá đựng sản phẩm Sau khi kích hoạt máy hoạt động thì trục chính sẽ di chuyển theo trục Z lên xuống Trong khi đó bàn máy giữ sản phẩm và di chuyển theo trục X và trục Y kết hợp với trục Z để đưa lưỡi cắt đến những bền mặt muốn gia công của sản phẩm

- Nhóm 2: Chia theo hướng đi trục đứng hoặc trục ngang

Máy phay đứng: là loại máy phay có trục gắn động cơ trục chính di chuyển theo phương Z và vuông góc với bàn máy X và bàn máy Y

Trang 17

Hình 1.4: Máy phay CNC trục ngang - Nhóm 3: Máy phay có bộ thay dao hoặc không có

Hình1.5: Máy phay CNC có bàn thay dao z

x

y

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 18

Đặc điểm của máy phay có bàn thay dao :

Máy phay có bàn thay dao tự động có dao được gắn trên bàn gá dao theo hình tròn, hệ thống sẽ tự động thay dao khi cần thiết bằng cách đưa dao hiện tại đang gắn trên trục chính về bàn gá dao và lấy dao mới trên bàn gá dao gắn vào trục chính, hệ thống có ưu điểm là thay dao rất nhanh mà không phải cần sức người

Hình 1.6: Máy phay CNC không có bàn thay dao

Đặc điểm của máy phay không có bàn thay dao : máy sẽ không có bàn thay dao

trên máy, thay vào đó mỗi lần thay dao thì phải dùng đến sức người gỡ dao ra và gắn dao mới vào Như vậy máy phay không có bàn thay dao sẽ không được linh hoạt bằng máy phay có bàn thay dao

1.2.1 Máy phay CNC tiêu chuẩn

Khái niệm: là các loại máy phay CNC được sản xuất theo những tiêu chuẩn nhất

định như : tiêu chuẩn Châu Âu , tiêu chuẩn của Nhật Bản, tiêu chuẩn Hàn Quốc, tiêu chuẩn Đài Loan…

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 19

Ví dụ 1:

Hình 1.7: Máy phay CNC CB-1000

Đặc điểm: Máy phay CNC có bàn máy gá phôi di chuyển theo trục X và trục Y và

động cơ trục chính di chuyển theo phương thẳng đứng trục Z vuông góc với bàn máy

Ƣu điểm máy:

Thiết bị này có độ cắt nhanh cùng với độ chính xác rất cao, nên nó giúp cho người sử dụng tiết kiệm được thời gian gia công

Chất lượng và độ ổn định trong khi vận của máy rất cao vì được thiết kế theo tiêu chuẩn nhất định

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 20

Tuổi thọ của máy cao, có độ bền và độ cứng cao chống trầy xước và biến dạng khi gia công chi tiết

Nhƣợc điểm máy :

Giá thành của những máy phay CNC tiêu chuẩn khá cao nên việc sở hữu máy CNC là việc khá khó khăn đối với những doanh nghiệp nhỏ và vốn đầu tư ít Ví dụ 2: Máy CNC Nhật :

Hình 1.8: Máy CNC SHIZOUKA SSR-550

Đặc điểm:

Máy được sản xuất theo tiêu chuẩn Nhật Bản, là loại máy phay trục đứng và có bàn thay dao tự động có bàn máy di chuyển theo phương ngang và dọc theo trục X và trục Y, trục Z gắn động cơ trục chính theo phương thẳng đứng vuông góc với bàn máy

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 21

Ƣu điểm máy:

Thiết bị này có độ chính xác rất cao

Chất lượng và độ ổn định trong khi vận của máy rất cao vì được thiết kế theo tiêu chuẩn nhất định

Tuổi thọ của máy cao, có độ bền và độ cứng cao chống trầy xước và biến dạng khi gia công chi tiết

Nhƣợc điểm máy :

Giá thành mua khá cao Kinh phí bảo trì cao

1.2.2 Máy phay CNC không có tiêu chuẩn

Khái niệm: Máy phay CNC không tiêu chuẩn là những máy phay CNC được sản

xuất không đáp ứng theo tiêu chuẩn nào Không chịu sự kiểm soát nghiêm ngặt về đảm bảo chất lượng

Hình 1.9: Máy CNC 3 trục không tiêu chuẩn

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 22

Trang 23

Đặc điểm :

Máy CNC 3 trục : Bàn máy di chuyển theo trục Y và động cơ trục chính di chuyển theo trục X và Y ,được dùng để gia công gỗ như : khắc hình, khắc chữ, làm khung gỗ …

Chỉ gia công được vật liệu gỗ

Tuổi thọ của máy thấp, có độ bền và độ cứng không cao, khả năng chống trầy xước và biến dạng khi gia công chi tiết thấp hơn với máy tiêu chuẩn

1.3 Sử dụng máy CNC hiện nay 1.3.1 Ngoài nước

Công nghệ CNC đã có từ lâu và không còn xa lạ với các nước trên thế giới, sự phát triển trong các ngành công nghiệp các nước bạn đã đạt được rất nhiều thành tựu

Đi đầu trong lĩnh vực này trước hết phải nói đến các nước như : Mỹ , Nhật, Đức … đã có thể sản xuất ra những máy công cụ CNC có độ chính xác và chất lượng cực kì cao, giao diện tương tác với người sử dụng thân thiện và tính thông minh của bộ điều khiển Hạn chế duy nhất của chúng là giá thành rất cao

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 24

Hình 1.11: Máy CNC trục đứng VCM SR hiện đại

Đặc điểm: Máy CNC VCM SR được trang bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển hiện đại, chất lượng của máy luôn đạt độ ổn định cao, các sản phẩm đạt độ chính xác cao và tính linh hoạt với hệ thống gia công 4 trục và giao diện dễ sử dụng Tuy nhiên giá thành của máy khá cao

Máy CNC Nhật Bản đã quá quen thuộc với chất lượng và độ ổn định của nó đã được kiểm chứng rất nhiều trong sản xuất thực tế trên toàn thế giới

Hình 1.12: Máy phay CNC Nhật Bản hiện đại

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 25

Đặc điểm của máy :Được sản xuất theo tiêu chuẩn của Nhật Bản, một trong những nước đi đầu trong lĩnh vực công nghệ, vì thế chất lượng và độ ổn định của máy luôn được đánh giá là tốt nhất.Là dạng máy phay 3 trục cơ bản, giá thành là nhược điểm của những máy phay này

Nền công nghiệp máy CNC của Đài Loan luôn chú trọng lĩnh vực R&D (R&D là từ viết tắt của research & development - nghiên cứu và phát triển) liên tục nhận phản hồi từ khách hàng để cải tiến liên tục và liên tục, nghiên cứu để tối ưu thiết kế, quy trình công nghệ, giao diện người dùng

Hình 1.13: Máy phay CNC Đài Loan AGMA A-12

Đặc điểm : Máy CNC được chế tạo theo tiêu chuẩn Đài Loan, chất lượng và độ chính xác của máy đang dần được người dùng chấp nhận tích cực, có giao diện thân thiện dễ sử dụng, là dạng máy phay đứng 4 trục với trục Z vuông góc với bàn máy X và Y, và thêm 1 trục song song với bàn máy

1.3.2 Trong nước

Việt Nam đang trên con đường trở thành một nước công nghiệp hóa vì vậy trong nước còn gặp rất nhiều khó khăn về trình độ cũng như về cơ sở vật chất

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 26

Thị trường máy Việt Nam hiện tại có nhiều máy công cụ, bao gồm máy vạn năng, máy cơ điều khiển NC và máy CNC đời cũ của các nước như Nhật Bản, Đức …

Trang 27

Hiện nay các loại máy CNC của Trung Quốc cũng được khá nhiều doanh nghiệp trong nước sử dụng với sự đánh đúng tâm lý người tiêu dùng với giá cả cạnh tranh, tuy nhiên về chất lượng sẽ không được đảm bảo vì thế chỉ sử dụng cho gia công đơn giản và đầu tư ngắn hạn

Hình 1.16: Máy phay CNC Trung Quốc

Với thị trường trong nước các loại máy của Nhật, Đức, Châu âu…nằm ở phân khúc dành cho những doanh nghiệp lớn bởi chất lượng và độ ổn định của nó đã được kiểm chứng rất nhiều trong sản xuất thực tế, không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới Tuy chất lượng khá tốt nhưng giá thành máy CNC Nhật mới khá cao, thường ngoài sức của các đơn vị tư nhân sản xuất nhỏ, vốn đầu tư ít

Kết luận :

Trong điều kiện kinh tế ở nước ta còn khó khăn vì vẫn đang trong quá trình đi lên nước công nghiệp hóa hiện đại hóa Vì thế việc sử dụng máy CNC không được phổ biến nhiều do nhiều nguyên nhân như: chi phí khá cao do các loại máy nước ngoài cao đồng thời vật liệu để làm máy đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật cao… nên

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 28

những máy tiêu chuẩn thì cần có những máy không tiêu chuẩn để tăng năng suất lao động Vì thế, cần nghiên cứu máy gia công theo CNC có chi phí thấp và có những chức năng cơ bản của CNC

1.4 Mục đích, yêu cầu và giới hạn của đề tài

Mục đích: Thiết kế phần cơ máy phay CNC mini 3 trục

Yêu cầu:

- Sơ đồ nguyên lí

- Các phương án thiết kế - Chọn phương án phù hợp

- Thiết kế phần cơ cho máy phay CNC mini 3 trục : hình dáng hình học, kích thước và tính độ bền

- Tính toán động cơ trục X, Y, Z, động cơ trục chính - Bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết

- Mô hình Giới hạn đề tài:

- Hành trình làm việc: 500x350x300 mm - Kích thước máy:900x1000x1350 mm - Động cơ trục chính:

Trang 29

Chương 2 : THIẾT KẾ MÁY

2.1 Các phương án thiết kế:

2.1.1 Phương án 1 : Phôi được gá trên bàn máy X, động cơ trục chính di chuyển theo trục Y và Z

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý Đặc điểm:

Phôi sẽ được đặt trên bàn máy X nhờ các động cơ và các thiết bị khác giúp bàn di chuyển tịnh tiến theo phương X

Trục Z và trục Y đều trượt trên các thanh trượt gắn cố định ở khung đứng, trục Z gắn động cơ và trượt trên trục Y, nên trên trục Y di chuyển tịnh tiến qua lại vuông góc với trục Z

Ưu điểm :

Kết cấu gọn nhẹ Nhược điểm:

Khó chế tạo Thiếu cứng vững

Khó lắp đặt chi tiết gia công

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 30

2.1.2 Phương án 2 : Trục Z cố định và phôi gắn lên bàn X di chuyển theo 3 phương X,Y,Z

Phôi đặt trên bàn Y, bàn Y đặt trên bàn X di chuyển theo phương Y-Y, bàn X được đặt trên bàn Z di chuyển theo phương X-X, bàn Z được gắn với thân máy di chuyển theo phương thẳng đứng Z-Z đồng thời nâng bàn X và bàn Y di chuyển theo phương Z-Z

Ưu điểm:

Sử dụng ít vật liệu Kết cấu máy nhỏ gọn Nhược điểm:

Các chi tiết của máy phức tạp Dễ bị rung lắc khi gia công chi tiết

Trục X và Y khi di chuyển còn phụ thuộc vào trục Z Thiết kế máy thấp gây khó khăn cho người vận hành Trọng lượng nâng bàn theo trục Z lớn

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 31

2.1.3 Phương án 3: Phôi được gắn lên bàn X di chuyển theo phương X,Y và trục Z gắn động cơ trục chính di chuyển theo phương thẳng đứng vuông góc với bàn máy X

Phôi được gắn trên bàn máy X, bàn máy X được gắn trên bàn máy Y và di chuyển theo phương X-X, bàn máy Y gắn trên bệ máy di chuyển theo phương Y-Y, động cơ được gắn trên bàn máy Z và di chuyển theo phương thẳng đứng Z-Z Ưu điểm:

Kết cấu đơn giản và vững chắc Dễ lắp đặt chi tiết lên bàn máy Dễ chế tạo và lắp ghép

Ba trục chuyển động độc lập Nhược điểm:

Bàn máy thấp gây khó khăn cho người vận hành Trọng lượng khá lớn

Kết luận: Ta chọn phương án 3 là phương án tối ưu nhất so với các phương án

còn lại vì phương án 3 về chi phí và giá thành khi gia công thấp hơn với các

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 32

thấp hơn Độ cứng vững cũng được đảm bảo hơn đồng thời dễ dàng lắp ráp phù hợp với mục đích mô hình thí nghiệm và giảng dạy

2.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý làm việc

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý làm việc:

Máy CNC có cấu tạo gồm 1 trục chính có tốc độ quay cao có gắn đầu cắt như mũi khoan để cắt sản phẩm và một bàn giá đựng sản phẩm Sau khi kích hoạt máy chạy thì trục chính sẽ di chuyển theo chiều Z lên xuống trong lúc đó bàn máy giữ sản phẩm và di chuyển theo trục X và trục Y kết hợp với trục Z để đưa lưỡi cắt đến những bền mặt muốn gia công của sản phẩm

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 33

Bàn trục Y di chuyển theo phương ngang, bàn trục X gá trên bàn trục Y di chuyển theo phương vuông góc với phương của bàn trục Y, bàn trục Z di chuyển theo phương thẳng đứng với mặt phẳng XoY

2.3 Các phương án thiết kế con trượt của bàn máy trục X,Y,Z

+ Dễ dàng sử dụng và bảo trì, chỉ cần làm sạch và tra dầu mỡ để bôi trơn - Nhược điểm:

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 34

+ Giá thành chế tạo cao

+ Giữa thanh trượt và con trượt là ma sát trượt dẫn đến lực ma sát lớn

Dùng thanh trƣợt tròn:

Hình 2.7: Thanh trượt tròn - Ưu điểm :

+ Tốc độ di chuyển con trượt cao

Trang 35

Thanh ray trƣợt bi:

Hình 2.8: Thanh trượt ray bi - Ưu điểm:

+ Chịu tải nặng, độ cứng vững cao + Chuyển động thẳng mượt, ma sát thấp + Có tuổi thọ cao

+ Có tốc độ cao

+ Có độ chính xác và ổn định cao + Dễ dàng lắp đặt

Trang 36

Thanh trượt bi có độ ma sát thấp hơn so với thanh trượt rãnh mang cá và thanh trượt tròn, đồng thời giá cả thấp hơn so với rãnh trượt mang cá, vậy nên ta chọn thanh ray trượt bi là phương án tối ưu nhất

2.4 Các phương án truyền chuyển động cho bàn máy trục X,Y,Z

X - X

Hình 2.9: cơ cấu truyền chuyển động cho bàn máy X

Sử dụng vít me đai ốc:

Hình 2.10 : Vít me đai ốc - Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, chịu tải trọng lớn

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 37

+ Kích thước nhỏ, chịu được lực lớn - Nhược điểm:

+ Độ chính xác không cao do có độ rơ giữa vít me và đai ốc + Hiệu suất thấp do ma sát trên ren

+ Chóng mòn

Sử dụng vít me bi:

Hình 2.11: Vít me đai ốc bi - Ưu điểm:

Kết luận: Dựa vào ưu nhược điểm 2 loại vít me trên ta chọn vít me đai ốc bi vì vít

me đai ốc thường có độ chính xác không cao do có độ rơ của đai ốc, đồng thời tiếp

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 38

me, ma sát lăn nhờ có bi trong đai ốc nên ma sát giảm nên có độ bền cao

2.5 Sơ đồ động

Hình 2.12: Sơ đồ động của máy

Chi tiết gia công được gá trên bàn máy phay , bàn máy được gá trên bàn đỡ trục X, bàn đỡ trục X được gá trên bàn đỡ trục Y, trụ đỡ trục Z được gắn với bàn đỡ trục Y bằng bulong, bàn đỡ động cơ trục chính được gá với trụ đỡ Z Các bàn máy và các trụ đỡ các trục được lắp lại với nhau qua thanh ray và con trượt và được truyền động thông qua vít me và gối đỡ

2.6 Hình dáng hình học của máy phay CNC mini 3 trục 2.6.1 Thiết kế hình dáng các bộ phận của máy

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 39

Hình 2.13: Bản vẽ mô hình bàn máy

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM

Trang 40

Hình 2.14: Bản vẽ mô hình tấm đỡ trục Y

842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM842413069:22:30 PM9:22:30 PM