Đề tài nghiên cứu, thiết kế máy phay cnc 3 trục mini

Một trong những vấn đề quyết định của tự động hoá ngành cơ khí chế tạo là kĩ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiến só.. Các máy công cụ điều khiến số được dùng phổ bi

BAO CÁO CUÓI KỲ Môn Học: THỰC HÀNH HỆ THÓNG CƠ ĐIỆN TỬ

ĐÈ TÀI: NGHIEN CUU, THIET KE MAY PHAY CNC 3 TRUC MINI

Họ và tên: Nguyễn Tiến Thanh

Mssv: 21090241

Lớp: DHCDT17BTT GVHD: ThS Huỳnh Công Hảo

TP.HCM, ngày 8 tháng 11 năm 2024

THỰC HÀNH HỆ THÓNG CƠ ĐIỆN TỨ

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay trong giai đoạn phát triển, vươn mình của đất nước, các nghành khoa học công nghệ của Việt Nam ngày càng có những tiền bộ vượt bậc Việc ứng dụng các kỹ thuật

tiên tiền vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có giá trị, chất lượng cao, mà giá thành

hợp lý ngày càng trở nên cần thiết, đặc biệt đối với những nước đang phát triển như Việt

nam

Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ trong thời gian

gần đây, tự động hoá sản Xuất có vai trò rất quan trọng Nhận thức được điều này, trong

chiến lược công nghiệp hoá và hiện đại hoá nên kinh tế, công nghệ tự động được ưu tiên

đầu tư phát triển

Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, tự động hoá các ngành kinh tế kỹ thuật

trong đó có cơ khí chế †ạo đã được thực hiện từ những năm trước đây Một trong những

vấn đề quyết định của tự động hoá ngành cơ khí chế tạo là kĩ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiến só

Các máy công cụ điều khiến số được dùng phổ biến ở nước phát triển như NC và CNC trong nhimg nam gần đây đã được nhập vào Việt nam và được Sử dụng rộng rãi tại các viện nghiên cứu và các công ty liên doanh Máy công cụ điều khiển số hiện đại (máy

CNC) là các thiết bi điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí tự động Vậy để làm chủ được công nghê cần làm chủ được các thiết bị quan trọng và điển hình May pha CNC là một trong những thành tựu của tiền bộ khoa học kỹ thuật trên thé

giới Nó ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ché tao máy, đặc biệt trong lĩnh vực cơ

khí chính xác và tự động hóa Sự ra đời của máy CNC đã giải quyết được những nhiệm vụ

cấp bách hiện nay là tự động hoá quá trình sản xuất và nhất là sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt Đề tài này đi sâu vào việc tìm hiểu thiết kế và mô phỏng máy phay CNC

nhằm ửng dụng vào học tập, giảng dạy và nghiên cứu

Lần đầu tham gia nghiên cứu thiết kế và tính toán về lĩnh Vực này nên em còn nhiều

bỡ ngỡ và không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình tính toán và thiết kế Kính mong các thầy giáo tham gia xét duyệt đồ án xem xét và đóng góp ý kiến chỉnh sửa cho em có thể hoàn thiện tốt nhát cho đồ án nay

Dac biét em xin cam on thay Huynh Công Hảo bộ môn Thực hành thiết kế hệ thống

cơ điện tử đã tận tình tham gia hướng dẫn, trực tiếp thông duyệt, đánh giá, nhận xét cho

em thêm phân hoàn thiện cho đồ án

Em xm chân thành cảm ơn!

MUC LUC

Nội dung

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VẺ KÉT CAU VA HE THONG MAY PHAY CNC 5

CHUGNG 3: CAC CO CAU, CHI TIET CUA MAY PHAY CNC 3 TRUC 10

3 Thanh dẫn hướnN: - cà tSh ST Thy HH HH Hrg 12

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D 16

Khoảng khắc phản ứng - ‹ c1: 61 11 EEEE xEEt tEtrkt 1kg re 28

Lực tự dO Của cơ cẫU -cc- cnnn HT TT HT HT HT TT TH TH TC TH TT HH Cty 28

Kết quả nghiên c c:c:5:5+5: 29

CHUONG 1: TONG QUAN VE KET CAU VA HE THONG

MAY PHAY CNC

1.1 Tổng quan vé may CNC:

May CNC (Computer Numerical Control) là một loại máy công cụ được điều khién bằng máy tính để thực hiện các hoạt động gia công chính xác trên các vật liệu như kim loại, gỗ, nhựa và composite Máy CNC sử dụng một chương trình điều khiến

sé dé điều chỉnh và kiêm soát các động cơ và hệ thông khác nhau trong quá trình gia

công

Các máy CNC có khả năng thực hiện nhiều phép gia công phức tạp và đa dạng,

bao gòm cát, khoan, tiện, phay và mài Chúng có khả năng sản Xuất hàng loạt Sản

phẩm với độ chính xác cao và tốc độ gia công nhanh hơn so với các phương pháp gia công truyền thóng

Một máy CNC thông thường bao gồm các thành phần sau:

+ Đầu dao: Được sử dụng để cắt hoặc tiện vật liệu

+ Bản làm việc: Nơi kẹp và giữ Vật liệu trong quá trình gia công

+ Trục di chuyên: Cung cáp chuyên động cho dao hoặc bàn làm việc theo

a) Phân loại theo công việc:

May CNC gia công kim loại: Được sử dụng để gia công các chỉ tiết kim loại, bao gồm máy tiện CNC, máy phay CNC, may mai CNC và máy khoan CNC.

Hình 1: Máy cắt lazer CNC

May CNC gia công gỗ: Được Sử dụng để gia công các sản phâm từ gỗ như đồ nội

thất, cửa số, cánh cửa và tượng gỗ

Hình 2: Máy phay gỗ CNC

b) Phân loại theo só trục:

Máy phay CNC 2 trục: Máy vận hành gia công theo 2 trục X, Y

Hinh 3: May phay CNC 2 trục

May phay CNC 3 trục: Máy có thể di chuyên dao cắt theo 3 hướng X, Y, Z

Hình 4: Miáy phay CNC 3 trục

May phay CNC 4 truc: May cé cau tao tuong ty may CNC 3 trục nhưng được chế

tạo thêm 1 trục A quay chỉ tiết

Hình 5: Máy phay CNC 4 trục Máy phay CNC bảng cánh tay robot: Ứng dụng chuyên động của cánh tay robot để phay các chỉ tiết có độ phức tạp cao

Hình 6: Phay ONC bằng cánh tay robot

CHUONG 3: CAC CO CAU, CHI TIET CUA MAY PHAY

CNC 3 TRUC

1 Ban may:

Ban may la noi dé ga dat chỉ tiết gia công hay đồ gá Nhờ có sự chuyền động linh

hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng lên rất cao,

có khả năng gia công được những chỉ tiết có biên dạng phức tap

Đa số trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy đều là dạng

bàn máy xoay được, nó có ý nghĩa như trục thứ 4, thứ 5 của máy Nó làm tăng tính vạn nang cho may CNC

Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ôn định, cứng vững, được điều khiên chuyên động

một cách chính xác

Hình 7: Bàn máy phay CNC

2 Cụm trục chính:

Là nơi lắp dụng cụ, chuyên động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cat dé cat gọt

phôi trong quá trình gia công

10

Nguồn động lực điều khiến trục chính: Trục chính được điều khiên bởi các động cơ

Thường sử dụng động cơ Servo theo chế độ vòng lặp kín, bằng công nghệ số đề tạo ra tốc

độ điều khiển chính xác và hiệu quả cao đưới chế độ tai nặng

11

3 Thanh dẫn hướng:

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển động của

ban theo X,Y và chuyên động theo trục Z của trục chính

Yêu cầu của hệ thống thanh trượt trượt phải thăng, có khả năng tải cao độ cứng vững

tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt

Mình 9: Thanh rrượt tròn

12

Trong máy công cụ điều khiên số người ta thường sử dụng hai dạng vit me cơ bản

do la: vit me dai ỗc thường và vit me dai 6c bi

Vit me dai dc thường: là loại vít me và đai ốc có dạng tiếp xúc mặt

Vit me dai ốc bị: là loại mà vít me va dai ốc có dạng tiếp xúc lăn hoặc bi

13

Hình 11: Vit me, dai 6c thueng

Hinh 12: Vit me dai 6c bi

5 Các loại động cơ trên máy ÔNC:

b) Động cơ xoay chiều:

Ưu điểm:

+ Cap nguén trực tiếp từ điện lưới xoay chiều

+ Đa đạng và phong phú về chúng loại, giá thành rẻ

Nhược điểm:

+ Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và phần chấp hành đề đảm bảo an

toàn, momen khởi động nhỏ

+ Mạch điều khiến tóc độ phức tạp

c) Động cơ bước:

Ưu điểm:

+ Điều khiễn vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch điều khiến phản hồi xung

+ Thường được Sử dụng trong các hệ thống máy CNC

Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nói với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bất kỳ lí do nào ngăn cán chuyên động quay cua

động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được Vị trí mong muốn Mạch

điều khiển tiếp tục chính sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác

Loại động cơ này có một Số đặc điểm chung như sau:

15

17

19

20

CHUONG 5: TINH TOAN TINH HOC

a) Xác định trọng tâm của chỉ tiết:

Sử dụng phản mẻm mô phỏng solidworks để xác định vị trí trọng tâm, trọng

lượng của chỉ tiết

Mass properties of CNCver2

Configuration: Default

Coordinate system; ~ default

Includes the mass properties of one or more hidden components/bodies

Mass = 3354.25 grams

Total weld mass = 0.00 grams

Volume = 265743647 cubic milimeters

Surface area = 1679841.39 square millimeters

Center of mass: ( millimeters }

X= 5200

Y = 243.92

= 328.10

Principal aves of inertia and principal moments of inertia: { grams * square millimeters }

Taken at the center of mass,

Moments of inertia: { grams * square millimeters }

Taken at the center of mass and aligned with the output coordinate system,

Lox = 816984312) Lay = 2673949.13 ba = -1092257.53

Lyx = 2673949.13 Ly = 7273416626 Lyz = -380334121

Lax = -1092257.53 Lay = -3803341.21 Lez = 75153833.55

Moments of inertia: ( grams * square millimeters }

Taken at the output coordinate system

Tổng hợp lực

Original Model Model Analyzed

23

Nghiên cứu tính chất:

Study name Static 1

Analysis type Static

Mesh type Solid Mesh

Thermal option Include temperature loads

Zero strain temperature 298 Kelvin

Include fluid pressure effects from Off

SOLIDWORKS Flow Simulation

Solver type Automatic

Incompatible bonding options Automatic

Thông tin vật liệu

1.0503 (C45) Linear Elastic Isotropic Max von Mises Stress 5.8e+08 N/m^2 7.5e+08 N/m^2 2.1e+11 N/m^2 0.28 7,800 kg/m^3 7.9e+10 N/m^2 1.1e-05 /Kelvin

SolidBody 2(BANLAMVIECCNC-2- solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 10(THANHDANHUONG_400mm-2- solid1)(thongciuthanh), SolidBody 11(nhomdinhhinh30x30ver2_dai290mm 2-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 12(LHBB8_THNAH-1-

solid1)(thongciuthanh), SolidBody 14(nhomdinhhinh30x30ver2_dai290mm 3-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 15(nhomdinhhinh30x30ver2_dai290mm 4-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 18(nhomdinhhinh30x30ver2_dai320mm 1-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 19(LHBB8_THNAH-6-

solid1)(thongciuthanh), SolidBody 20(THANHDANHUONG_400mm-1- solid1)(thongciuthanh), SolidBody 21(nhomdinhhinh30x30ver2_dai320mm 2-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 23(LHBB8_THNAH-4-

solid1)(thongciuthanh), SolidBody 24(nhomdinhhinh30x30ver2_dai460mm 1-solid1)(thongciuthanh),

SolidBody 25(THANHDANHUONG_TRUCZ-2- solid1)(thongciuthanh),

25

SolidBody 26(LHBB8_THNAH-2-

solid1)(thongciuthanh), SolidBody 28(nhomdinhhinh30x30ver2_dai460mm 2-solid1)(thongciuthanh)

Components X Y z Resultant Reaction force(N) -0.0617791 1.99717 0.0943872 2.00035 Reaction Moment(N.m) 0 0 0 0

Load name Load Image Load Details

Entities: 2 face(s) Type: Apply normal force Value: 1N

Force-1

26

Thông tin tương tác

Thông tin lưới

Jacobian points for High quality mesh 16 Points

Mesh Quality High

Thông tin lưới - Chỉ tiết

Maximum Aspect Ratio 43.245

% of elements with Aspect Ratio < 3 61.7

Percentage of elements with Aspect Ratio > 10 1.25

Percentage of distorted elements 0

Time to complete mesh(hh;mm;ss): 00:00:21

Tổng hợp lực

Lực phản ứng

Entire Model N -0.0617791 1.99717 0.0943872 2.00035 Khoảng khắc phản ứng

Entire Model N.m 0 0 0 0

Lực tự do của cơ cấu

Entire Model N -1.72903e-05 -4.50126e-05 -0.000139608 0.000147701 Chuyển động tự do của cơ cấu

Entire Model N.m 0 0 0 1e-33

28

Két qua nghién

Name Type Min Max

Stress1 VON: von Mises Stress 0.000e+00N/m^2 1.714e+04N/m^2

Node: 23898 Node: 34672

Model name: thongciuthanh

Study name: Static 1(-Default-)

Plot type: State nodal stress Stress?

Deformation scale; 1.2853e+07

Name Type Min Max

Displacement1 URES: Resultant Displacement | 0.000e+00mm 3.674e-06mm

Node: 23898 Node: 6573

29

Model name: thongciuthanh

Stucly name: Static 1{-Default-)

Plot type: State displacement Displacement?

Deformation scale: 1.2853e+07

Name Type Min Max

Strain1 ESTRN: Equivalent Strain 0.000e+00 3.491e-08

Element: 13549 Element: 349426

30

Model name: thongciuthanh

Stucly name: Static 1(-Detault-)

Plot type: State strain Suaint

Name Type Min Max

Factor of Safety1 Automatic 3.383e+04 1.000e+16

Node: 34672 Node: 23898

31

Model name: thongciuthanh

Study name: Static 1¢-Default-)

Plot type: Factor of Safety Factor of Safety?