Thiết kế và chế tạo hệ thống chấp hành mô hình máy phay CNC

Theo xu hướng đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công máy CNC là một việc vô cùng cấp thiết, để từ đó có thể thực hiện cải tiến các máy công cụ truyền thống vẫn còn đang tồn

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ tên: Trần Văn Châu Lớp: 50CKCD

Chuyên ngành: Công nghệ Cơ Điện Tử Mã ngành:

Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo hệ thống chấp hành mô hình máy phay CNC”

Số trang: 102 Số chương: 4 Tài liệu tham khảo: 12

Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02CD, 01 mô hình

Nhận xét

Kết luận:

Nha Trang, ngày… tháng … năm…

Cán bộ hướng dẫn

(Kí và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Họ tên: Trần Văn Châu Lớp: 50CKCD

Chuyên ngành: Công nghệ Cơ Điện Tử Mã ngành:

Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo hệ thống chấp hành mô hình máy phay CNC”

Số trang: 102 Số chương: 4 Tài liệu tham khảo: 12

Hiện vật: 02 quyển báo cáo, 02CD, 01 mô hình

Nhận xét

Kết luận:

Điểm phản biện

Nha Trang, ngày… tháng … năm…

Cán bộ phản biện

(Kí và ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày … tháng … năm …

Chủ tịch hội đồng

(Kí và ghi rõ họ tên)

Điểm chung

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, nhằm đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm sánh vai cùng với các quốc gia phát triển trên thế giới, trong đó lĩnh vực tự động hóa đóng vai trò rất quan trọng

Cơ - Điện tử là ngành khoa học tổng hợp liên ngành của cơ khí chính xác, điện

tử, điều khiển và tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ điều khiển kỹ thuật số và điều khiển bằng máy tính vào trong các lĩnh vực công nghiệp đang trở nên ngày càng phổ biến đặc biệt

là việc ứng dụng các máy CNC Điều này dẫn đến việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các máy điều khiển số là một điều tất yếu trong công cuộc công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước

Theo xu hướng đó, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công máy CNC là một việc vô cùng cấp thiết, để từ đó có thể thực hiện cải tiến các máy công cụ truyền thống vẫn còn đang tồn tại ở một số cơ sở sản xuất trở thành máy CNC với một giá thành chấp nhận được trong điều kiện nền công nghiệp còn non kém như ở nước ta

Hơn nữa, những công trình nghiên cứu như thế này còn cho phép ta nắm bắt được những công nghệ đang được sử dụng trong những máy CNC do các tập đoàn công nghiệp hàng đầu thế giới sản xuất; để từ đó có thể làm chủ được những chiếc máy này một cách toàn diện hơn

Từ những cơ sở trên, chúng em quyết định chọn đề tài “Thiết kế và chế tạo hệ thống chấp hành mô hình máy phay CNC” làm đề tài nghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Hùng và các thầy trong bộ môn Cơ điện tử đã giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp Cuối cùng em xin

chân thành cảm ơn, và kính chúc Quý thầy dồi dào sức khỏe

Nha Trang, tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện

TRẦN VĂN CHÂU

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1.GIỚI THIỆU CHUNG 2

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về CAD 2

1.1.1.1 Khái niệm về CAD .2

1.1.1.2 Công cụ của hệ thống CAD 2

1.1.1.3 Lợi ích của CAD .2

1.1.1.4 Tương lai của CAD .3

1.1.2.Tổng quan về máy CNC 3

1.1.2.1.Sự ra đời và phát triển của máy CNC 3

1.1.2.2.Máy CNC ngày nay 5

1.1.2.3 Hiệu quả kinh tế của máy CNC 6

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MÁY CNC ĐANG DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP HIỆN NAY 7

1.2.1 Máy khoan CNC (Drilling Machine) .7

1.2.2 Máy phay CNC (Milling Machine) 7

1.2.3 Máy tiện CNC (Turning Machine) 8

1.2.4 Máy doa CNC (Boring Machine) 9

1.2.5 Máy mài CNC (Grinding Machine) 10

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 11

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.2 CÁC KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC 13

2.2.1 Các khái niệm máy CNC 13

2.2.1.1 Định nghĩa máy và trục máy 13

2.2.2.2 Cấu trúc hệ trục máy CNC 13

2.2.2.3 Tọa độ quy chiếu 15

2.2.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy CNC 16

2.2.2.1 Phân loại theo dạng điều khiển 16

2.2.2.2 Phân loại theo cấu trúc điều khiển 17

2.2.2.3 Phân loại theo kiểu điều khiển 18

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20

2.3.1 Các phương án thiết kế 20

2.3.1.1 Phương án 1 20

2.3.1.2 Phương án 2 21

2.3.1.3 Phương án 3 22

2.3.1.4 Kết luận 23

2.3.2 Phân tích, lựa chọn động cơ và trục vít me 23

2.3.2.1 Động cơ dẫn động hai trục chính X, Y và trục Z 23

2.3.2.3 Bộ truyền, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến 26

2.3.2.2 Động cơ phay 27

2.3.3 Thiết kế, chế tạo phần cơ khí 28

2.3.3.1 Vật liệu chế tạo máy phay CNC 28

2.3.3.2 Thiết kế, chế tạo máy phay CNC 32

2.3.3 Giới thiệu về bộ truyền trục vít me – bi .35

2.3.4 Thiết kế, chế tạo phần điều khiển 39

2.3.4.1 Động cơ bước (stepping motor) 39

2.3.4.2 SƠ LƯỢC VỀ NGÔN NGỮ AUTOLISP 49

2.3.4.3 Giới thiệu về Vi điều khiển AVR 51

2.3.4.4 Truyền thông .62

2.3.4.5 Sơ lược các linh kiện dùng trong mạch 65

2.3.4.5 Sơ đồ nguyên lý động cơ bước 68

2.3.4.6 Thiết kế mạch .68

2.3.5 Sơ đồ giải thuật 74

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 82

3.1.CHUẨN BỊ 83

3.1.1.Phần khung 83

3.1.2 Bộ phận dẫn động, dẫn hướng 83

3.1.3.Phần động cơ và bộ phận truyền động 83

3.1.4.Dây điện, tấm phíp đồng, mũi phay… 83

3.2.THI CÔNG VÀ LẮP RÁP 83

3.2.1 Thi công mạch 83

3.2.1.1 Vẽ mạch in 84

3.2.1.2.In mạch lên bảng đồng 84

3.2.1.3.Hàn linh kiện và kiểm tra mạch 85

3.2.1.4.Lắp mạch vào hộp 85

3.3 SẢN PHẨM THỰC TẾ 86

3.3.1.Hình ảnh các mạch 86

3.3.2.Các chi tiết cơ khí 86

3.3.3.Hệ thống mô hình 89

3.4.CHO CHẠY THỬ VÀ KIỂM NGHIỆM ĐỘ ỔN ĐỊNH 92

3.4.1.Kiểm tra trước khi đưa vào hoạt động 92

3.4.1.1.Kiểm tra nguồn 92

3.4.1.2.Kiểm tra mạch điều khiển 92

3.4.1.3.Kiểm tra phần cơ khí 93

3.4.1.4.Kiểm tra động cơ 95

3.4.2.Cấp dữ liệu cho vi điều khiển 95

3.4.3.Mô hình lúc hoạt động 96

3.4.3.1.Mô hình lúc reset về vị trí 0 96

3.4.3.2.Mô hình lúc phay đường thẳng 97

3.4.3.3.Mô hình lúc phay hình tròn 98

3.4.3.4.Mô hình lúc phay đường cong bất kỳ 98

3.4.3.5.Sản phẩm hoàn chỉnh 99

3.5.BẢNG THÔNG SỐ SAU KHI CHẠY THỬ HỆ THỐNG 100

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 101

4.1 KẾT LUẬN 102

4.2 ĐỀ XUẤT 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy khoan CNC 7

Hình 1.2 Máy phay CNC 8

Hình 1.3 Máy tiện CNC 9

Hình 1.4 Máy doa ngang CNC 10

Hình 1.5 Máy mài đứng CNC 10

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát 12

Hình 2.2 Quy tắc bàn tay phải .14

Hình 2.3 Hệ tọa độ Descartes .14

Hình 2.4 Ví dụ về việc xác định chiều dương cho các trục quay 15

Hình 2.5 Hai phương án chuyển động dụng cụ song song trục của hệ tọa độ 16

Hình 2.6 Phương án chuyển động dụng cụ nghiêng góc 45° 16

Hình 2.7 Phương án chuyển động dụng cụ theo đường thẳng 17

Hình 2.8 Sơ đồ khối hệ điều khiển hở dùng động cơ bước 18

Hình 2.9 Sơ đồ khối hệ điều khiển kín 19

Hình 2.10 Mô hình thiết kế 1 máy CNC .20

Hình 2.11 Mô hình thiết kế 2 máy CNC .21

Hình 2.12 Cơ cấu trượt 21

Hình 2.13 Mô hình thiết kế 3 máy CNC .22

Hình 2.14.Cơ cấu trượt bằng ổ trượt bi 22

Hình 2.15 Động cơ bước 24

Hình 2.16 .Động cơ Servo 24

Hình 2.17 động cơ điều khiển trục Z 25

Hình 2.18 Kết cấu vít me –bi chuyên dùng cho máy CNC .26

Hình 2.19 Động cơ phay 27

Hình 2.20 Thép hình hộp 28

Hình 2.21 Thép ống 29

Hình 2.22 Que hàn 29

Hình 2.23 Các loại bulông – đai ốc 30

Hình 2.24 Kết cấu ổ lăn 31

Hình 2.25 Một số loại ổ lăn 31

Hình 2.26 Một số loại thanh trượt, ổ trượt trên thị trường .31

Hình 2.27 Khung dưới của máy 32

Hình 2.28 Khung dưới của máy 32

Hình 2.29 Trục Z 33

Hình 2.30 Trục dẫn hướng 33

Hình 2.31 Cơ cấu trượt 33

Hình 2.32 Cơ cấu giữ 34

Hình 2.33 Cơ cấu cố định động cơ 34

Hình 2.34 Khớp nối 34

Hình 2.35 Cơ cấu dẫn động động cơ phay tịnh tiến theo trục Z 35

Hình 2.36 Quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ của vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi 36

Hình 2.37 Profin ren nửa tròn 37

Hình 2.38 Rãnh hồi bi kiểu ống 38

Hình 2.39 Rãnh hồi bi theo lỗ khoan trong đai ốc Rãnh hồi bi nối giữa hai vòng ren kê tiếp nhau được bô trí trên máng lót đặc biệt 38

Hình 2.40 Rãnh hồi bi theo lỗ khoan trong đai ốc .39

Hình 2.41 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ bước nam châm vĩnh cửu 41

Hình 2.42 Sơ đồ cấu trúc động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha .42

Hình 2.43 Động cơ bước biến từ trở ba pha, bốn cặp cực 43

Hình 2.44 Cấu trúc trong động cơ lai .44

Hình 2.45 Cách quấn dây trong động cơ lai .45

Hình 2.46 Kết cấu thực tế của động cơ lai .45

Hình 2.47 Đồ thị quan hệ giữa momen – tần số bước 47

Hình 2.48 Giản đồ thời gian – điều khiển động cơ bước .48

Hình 2.49 Cấu trúc bộ nhớ của AVR 52

Hình 2.50 Thanh ghi 8 bit 53

Hình 2.51 Register file 53

Hình 2.52 Cấu trúc bên trong của AVR 55

Hình 2.53 Cấu trúc chân trong PORT của Vi điều khiển AVR 55

Hình 2.54 Thanh ghi DDRA 56

Hình 2.55 Thanh ghi PORTA 56

Hình 2.56 Thanh ghi PINA 56

Hình 2.57 Sơ đồ khối bộ Timer/Counter 8bit 57

Hình 2.58 Sơ đồ khối bộ Timer/Counter 16 bit 57

Hình 2.59 Thanh ghi TCCR0 58

Hình 2.60 Thanh ghi TCNT0 59

Hình 2.61 Thanh ghi 0CR0 59

Hình 2.62 Thanh ghi mặt nạ ngắt 59

Hình 2.63 Thanh ghi cờ ngắt 59

Hình 2.64 Sơ đồ thời gian của chế độ so sánh 60

Hình 2.65 Sơ đồ chân của ATMEGA 32 61

Hình 2.66 Hình dạng bên ngoài của ATMEGA32 62

Hình 2.67 Tín hiệu tương đương của UART và RS232 62

Hình 2.68 Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp .63

Hình 2.69 Cấu tạo và hình dáng của Diode bán dẫn .66

Hình 2.70 Ký hiệu của Transistor 66

Hình 2.71 Transistor 66

Hình 2.72 Linh kiện Opto 67

Hình 2.73 Linh kiện IRF540 67

Hình 2.74 Rơle 8 chân 67

Hình 2.75 Sơ đồ nối dây trong động cơ bước đơn cực 2 pha 68

Hình 2.76 Nguồn máy tính 68

Hình 2.77 Nguồn nối giữa nguồn máy tính với vi điều khiển 69

Hình 2.78 Nguồn nối giữa nguồn máy tính với mạch công suất 69

Hình 2.79 Sơ đồ mạch vi điều khiển và các header kết nối 70

Hình 2.80 Sơ đồ mạch Max232 70

Hình 2.81 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ bước 1(trục X) 71

Hình 2.82 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ bước 2(trục Y) 71

Hình 2.83 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ bước 3(trục Z) 72

Hình 2.84 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ phay 73

Hình 2.85 Mạch kết nối công tắc hành trình 73

Hình 2.86 Sơ đồ mạch layout 74

Hình 2.87 Minh họa thuật toán Bresenham 74

Hình 2.88 Lưu đồ giải thuật toán Bresenham 76

Hình 2.89 Lưu đồ giải thuật toán Bresenham vẽ đường cong bất kỳ 77

Hình 2.90 Lưu đồ giải thuật toán trên CAD 78

Hình 2.91 Lưu đồ giải thuật tách đoạn bằng autolisp 79

Hình 2.92 Lưu đồ giải thuật trên VB 80

Hình 2.93 Lưu đồ giải thuật trên VDK 81

Hình 3.1 Vẽ mạch in trên Layout plus 84

Hình 3.2.In mạch lên bảng đồng 84

Hình 3.3 Hàn linh kiện 85

Hình 3.4 Kiểm tra mạch 85

Hình 3.5 Lắp mạch vào hộp 85

Hình 3.6 Hình ảnh máy phay CNC 86

Hình 3.7 Mạch điều khiển chính 86

Hình 3.8 Bu lông 86

Hình 3.9 Ổ trượt 87

Hình 3.10 Trục dẫn hướng 87

Hình 3.11 Vitme bi 88

Hình 3.12 Khớp nối mềm 88

Hình 3.13 Hệ thống trục Y 89

Hình 3.14 Hệ thống trục X 90

Hình 3.15 Hệ thống trục Z 91

Hình 3.16 Toàn bộ hệ thống 91

Hình 3.17 Kiểm tra nguồn 92

Hình 3.18 Kiểm tra mạch điều khiển 93

Hình 3.19 Kiểm tra công tắc hành trình 93

Hình 3.20 Canh chỉnh trục Y 94

Hình 3.21 Kiểm tra và vệ sinh vitme 94

Hình 3.22 Kiểm tra động cơ phay 95

Hình 3.23 Thiết kế hình cần gia công trên Auto CAD 96

Hình 3.24 Giao diện VB khi load dữ liệu xong 96

Hình 3.25 Mô hình ở vị trí 0 97

Hình 3.26 Mô hình đang phay đường thẳng 97

Hình 3.28 Mô hình đang phay đường cong bất kỳ 98

Hình 3.29 Sản phẩm sau khi gia công 99

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1.GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về CAD

1.1.1.1.Khái niệm về CAD

CAD là chữ viết tắt (Computer Aided Design) chính là việc sử dụng hệ thống máy tính để tạo ra các bản vẽ thiết kế, khả năng sửa chữa và phân tích nhờ tính năng

đồ họa và các chương trình phần mềm của máy tính

Hệ thống máy tính gồm phần cứng và phần mềm để thiết kế tùy theo yêu cầu sử dụng

- Phần cứng: bao gồm máy tính, thiết bị trình bày đồ họa và thiết bị ngoại vi

- Phần mềm: là các chương trình đồ họa và các chương trình tính toán

1.1.1.2 Công cụ của hệ thống CAD

Là phần giao của ba tập hợp sau:

- Khái niệm đồ họa máy tính

- Các công cụ thiết kế

- Mô hình hóa hình học

Công cụ CAD đòi hỏi nhanh chóng và đáng tin để có thể thiết kế chi tiết một cách có hiệu quả mặt khác còn phải có nhiều tiện ích để quá trình thiết kế đạt hiệu quả cao

1.1.1.3 Lợi ích của CAD

Có rất nhiều lợi ích từ CAD: chất lượng công việc tốt hơn, có nhiều thông tin

bổ ích hơn, điều kiện điều khiển tốt hơn Sau đây là những lợi ích mà hệ thống CAD

có thể mang lại

- Năng suất thiết kế tăng

- Thời gian thiết kế giảm

- Giảm được số người thiết kế

- Dễ đáp ứng nhu cầu khách hàng

- Đáp ứng nhu cầu nhanh hơn

- Ít có lỗi hơn trong quá trình làm việc

- Chính xác hơn

- Dễ nhận ra sự đụng nhau giữa các bộ phận

- Phân tích tốt hơn, giảm được thử mẫu

- Giúp chuẩn bị sơ đồ

- Thiết kế hợp tiêu chuẩn hơn

- Tiết kiện được vật liệu và thời gian nhờ quá trình thiết kế tối ưu

- Đảm bảo kết quả làm việc

- Quản lý đội ngủ thiết kế dự án hiệu quả hơn

- Giúp kiển tra các chi tiết phức tạp

- Giúp cho kỹ sư công nghệ, thiết kế, vẽ, quản lý và các nhóm khác tạo

thành một ê kip làm việc hiệu quả và hiểu biết nhau nhiều hơn

1.1.1.4 Tương lai của CAD

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo ông nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính điện tử

Các thành phần của hệ thống tích hợp điều khiển bởi máy tính được quản lý và điều hành dựa trên cơ sỡ dữ liệu trung tâm mà thành phần quan trọng là các dữ liệu từ quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia công điều khiển số mà nó chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số, như các loại máy công cụ, máy gia công , người máy và các thiết bị phụ trợ khác

Rộng hơn, dữ liệu từ quá trình CAD là cơ sở để hoạch định sản xuất và điều khiển quá trình kiểm soát chất lượng sản phẩm

1.1.2.Tổng quan về máy CNC

1.1.2.1.Sự ra đời và phát triển của máy CNC

Máy CNC – (CNC) là từ viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển

bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn

EIA-274-D, thường gọi là mã G

Cùng với việc phát triển máy tính, khoàng cuối năm 50 máy CNC ra đời

Ở máy cắt kim loại thông thường, việc điều khiển các chuyển động cũng như thay đổi vận tốc của các bộ phận máy đều thực hiện bằng tay Với cách điều khiển này thời gian phụ khá lớn, nên không thể tăng năng suất lao động cũng như đảm bảo độ chính xác của vật gia công

Do đó để giảm thời gian phụ ta cần thiết tiến hành tự động hóa quá trình điều khiển trong sản xuất hàng loạt, từ lâu người ta dùng phương pháp gia công tự động với việc tự động bằng các dấu tì, bằng cam trên trục phân phối …Đặc điển của loại máy tự động này là rút ngắn đựoc thời gian phụ, nhưng thời gian chuẩn bị sản xuất dài(thời gian thiết kế và chế tạo cam, thời gian điều chỉnh máy…) Nhược điểm này

không đáng kể nếu sản xuất với số lượng lớn Trái lại với sản xuất nhỏ, mặt hàng phải thay đổi thường xuyên, loại máy tự động này trở nên không kinh tế Do đó cần phải tìm ra phương pháp điều khiển mới, đảm bảo thời gian điều chỉnh máy để gia công tử loại chi tiết này sang loại chi tiết khác được nhanh Yêu cầu này được thực hiện với việc điều khiển theo chương trình

Điều khiển theo chương trình là một dạng điều khiển tự động mà tín hiệu điều khiển(tín hiệu ra) thay đổi theo một quy luật đã định trước Nói cách khác, trên máy điều khiển theo chương trình, thứ tự giá trị của chuyển động cũng như thứ tự chuyển động của các bộ phận của máy, đóng mở các hệ thống làm nguội, bôi trơn, thay giao… đều đưôc thực hiện theo một trình tự đã được lập trình sẵn Các cơ cấu mang chương trình này được đặt vào thiết bị điều khiển và máy sẽ làm việc tự động theo chương trình đã chọn

Nếu các chương trình trên được ghi lại bằng các vấu tì, bằng hệ thống cam, bằng mẫu chép hình… ta gọi hệ thống điều khiển đó là hệ thống điều khiển vi số Nếu các chương trình được biểu thị bằng các chữ số dưới dạng mã hiệu, ta gọi đó là chương trình điều khiển theo dạng số

Như vậy điều khiển theo chương trình số là một quá trình tự động cho phép đưa một cơ cấu di động từ vị trí này đến vị trí khác bằng một lệnh Sự dịch chuyển này có thể là lượng di động thẳng hay góc quay theo các bậc tự do

Trong nhiều trường hợp phương pháp điều khiển theo chương trình số được thiết kế tự động hóa việc di chuyển một cơ cấu từ vị trí này đến vị trí khác, ta gọi là điều khiển theo điển nhưng ta chũng thực hiện dễ dàng khi rút ngắn vô hạn khoảng cách giữa hai điển di động kế tiếp nhau và sẽ đạt được một quá trình điều khiển quĩ đạo gọi là “điều khiển theo đường”

Phương pháp điều khiển chương trình số có thể được dùng để di động bất kỳ một cơ cấu nào được truyền động bằng cơ Phạm vi sử dụng của nó rất rộng, nhưng chủ ỵếu là tự động hóa máy công cụ

Chương trình ghi bằng các chữ số được thực hiện ở ngoài máy, dưới dạng băng xuyên lỗ, bằng từ đĩa từ, film… Các chương trình này có thể cât giữ vào kho, khi cần

sử dụng ta chỉ cần nạp vào máy để máy thực hiện chương trình và điều khiển các chuyển động theo yêu cầu

Vì làm các chương trình số có thể tiến hành xa máy và máy có hệ thống đo lường riêng, nên hệ thống này có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng

Hệ thống điều khiển theo chương trình số còn được gọi là hệ thống NC (Numerical Control) và máy điều khiển theo chương trình số được gọi là máy NC Như thế máy NC là loại máy công cụ hoạt động tự động một phần hoặc toàn phần với các lệnh được thể hiện bằng dạng tín hiệu số được ghi trên phiếu đục lỗ, đĩa từ, băng từ…

Công nghệ ngày càng được phát triển cao hơn nữa, đặc biệt là CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Menufacturer) giúp cho công việc sản xuất diễn ra nhanh hơn và linh hoạt hơn, từ đó máy CNC ra đời máy CNC là máy NC nhưng được hỗ trợ bằng máy tính

1.1.2.2.Máy CNC ngày nay

CNC- Computer Numerical Control

Hệ thống dựa trên máy vi tính, chứa một hoặc một vài máy vi tính (bộ xử lý) trong đó phần mềm giữ chức năng thi hành các thuật toán của việc điều khiển máy công cụ CNC là một loại máy điều khiển theo chương trình số, có cơ cấu vận hành tự động thực hiện nhiều công việc khác nhau sau mỗi lần phôi được gá với sự điều khiển của máy tính Về cơ bản, hoạt động của may CNC do chương trình của máy tính lắp trên consol của máy điều khiển

Chương trình điều hành cơ bản được cài đặt để thực hiện các nhiệm vụ:

– Nạp dữ liệu chương trình và ghi nhớ dữ liệu

– Xử lý các dữ liệu để nhận được các chuyển động của máy và các chức năng phụ như hệ thống đóng ngắt

– Điều khiển các chuyển động của máy: chuyển dịch tọa độ, tính toán sai số

và hiệu chỉnh

Ngày nay, người ta đã quen với máy CNC và không lấy làm ngạc nhiên về sự huyền diệu của nó Điều này làm cho giá của nhiều loại máy CNC giảm xuống, nhiều

cơ sở nhỏ và gia đình cũng đã có khả năng sử dụng nó

Tuy nhiên máy CNC sẽ không thể phát huy được hết các ưu điểm của nó nếu không có một phần mềm chuyên tạo các thiết kế một cách nhanh chóng và có độ chính xác cao Các phần mềm CAD, chẳng hạn như Autocad , sẽ giúp được chúng ta trong việc tạo các bản vẽ đạt được những yêu cầu trên Vậy tất cả những cái ta cần là một máy tính, phần mềm CAD, phần mềm CNC, mạch điều khiển và phần cơ khí dùng được tích hợp hàng loạt động cơ bước

Các loại máy CNC sẽ có một tương lai bùng nổ mạnh mẽ Một ý tưởng đang được phát triển là một chiếc máy có trục chính được treo lên bởi sáu thanh giằng vít

me bi lồng vào nhau Chuyển động của trục chính được điều khiển bởi một máy tính phức tạp có khả năng thực hiện hàng triệu phép tính để đảm bảo đường mức chi tiết chính xác Phải mất vài triệu đô la để phát triển và sử dụng toán học độc quyền cấp độ cao, chiếc máy này hứa hẹn khả năng thực hiện những hoạt động chưa từng nghe thấy trong gia công kim loại Sự tiến bộ trong máy tính và trí thông minh nhân tạo sẽ làm cho những chiếc máy CNC tương lai nhanh hơn và dễ vận hành hơn Tất nhiên, giá của những chiếc máy như vậy chắc chắn sẽ không rẻ và có thể vượt quá tầm với của nhiều công ty Tuy nhiên, nó sẽ đưa giá của những máy CNC cơ bản thực hiện những chuyển động 3 trục ban đầu xuống một mức độ nhất định

1.1.2.3 Hiệu quả kinh tế của máy CNC

Hiệu quả kinh tế do máy CNC đem lại có thể chỉ ra ở các khía cạnh dưới đây:

Độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm:

Các máy CNC thế hệ mới cho phép gia công các sản phẩm có độ chính xác và

độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Một khi chương trình gia công đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, máy CNC sẽ đảm bảo cho “ra lò” hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng nhất Đây là yếu tố vô cùng quan trọng trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn

Linh hoạt:

Chế tạo một chi tiết mới trên máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy một chương trình gia công mới Được kết nối với các phần mềm CAD/CAM, công nghệ CNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thay đổi nhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI MÁY CNC ĐANG DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP HIỆN NAY

1.2.1 Máy khoan CNC (Drilling Machine)

Hình 1.1 Máy khoan CNC

Đặc điểm chính của máy khoan CNC là hệ tọa độ máy hình thành trên cơ sở hệ tọa độ Descartes vuông góc theo quy tắc bàn tay phải với ba trục vuông góc nhau đôi một

1.2.2 Máy phay CNC (Milling Machine)

Đặc điểm chính của máy phay CNC là hệ tọa độ máy cũng được hình thành trên

cơ sở hệ tọa độ Descartes vuông góc theo quy tắc bàn tay phải với ba trục vuông góc nhau đôi một như máy khoan CNC Máy phay CNC có thể có nhiều trục máy (trục

chuyển động), số trục ít nhất của máy phay CNC là 2

2

1D Máy phay CNC được trang

bị hệ thống lưu trữ dụng cụ, thiết bị thay dụng cụ, cơ cấu kẹp, tháo phôi và thay phôi

tự động Máy phay CNC có cấu trúc trục chính bố trí thẳng đứng được gọi là máy phay đứng Máy phay CNC có cấu trúc trục chính bố trí nằm ngang được gọi là máy phay nằm ngang

Hình 1.2 Máy phay CNC

1.2.3 Máy tiện CNC (Turning Machine)

Cấu trúc cơ bản của máy tiện CNC là trục chính thường được bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng, bàn máy có thể bố trí trên mặt phẳng ngang hoặc trên mặt phẳng nghiêng Phôi được kẹp bằng mâm cặp hoặc được đặt trên hai đầu chống tâm mà một trong hai đầu có khía nhám để truyền momen xoắn

Máy tiện CNC có thể có nhiều trục chính, nhiều bàn xe dao và đầu revonver; nó

có khả năng công nghệ rất rộng như: tiện trơn, tiện ren, khoan, khoét, doa, khoan tâm, cắt đứt, tiện mặt đầu, phay…

Hình 1.3 Máy tiện CNC

1.2.4 Máy doa CNC (Boring Machine)

Trục chính máy doa CNC thường được bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng, tuy nhiên, khi nghiên cứu đặc trưng công nghệ thực hiện trên máy doa, người ta nhận thấy cấu trúc máy doa hợp lý nhất là trục chính nằm ngang

Đặc điểm của công nghệ doa đòi hỏi máy doa CNC phải có độ chính xác vị trí cao Ngoài ra hệ điều khiển máy còn phải có khả năng tự động lựa chọn chế độ gia công phù hợp với vật liệu dao và vật liệu phôi, phải có khả năng tự động xác định lượng mòn dụng cụ để thực hiện hiệu chỉnh ngay trong lúc đang gia công và máy còn phải được trang bị phần mềm đồ họa đủ mạnh để mô phỏng quá trình gia công chi tiết trên máy

Hình 1.4 Máy doa ngang CNC

1.2.5 Máy mài CNC (Grinding Machine)

Dựa trên cơ sở công nghệ, máy mài CNC được phân chia thành các loại khác nhau như: máy mài phẳng, máy mài tròn ngoài, máy mài tròn trong, máy mài răng, máy mài định hình… Công nghệ mài đòi hỏi độ chính xác, độ bóng bề mặt rất cao vì vậy độ chính xác của máy mài CNC luôn cao hơn các loại máy CNC khác Để đạt đúng điều kiện gia công, hệ thống điều khiển của máy mài CNC phải đảm bảo được: bàn máy dịch chuyển êm, lượng dịch chuyển nhỏ và chính xác hơn nhiều so với các máy khác Để đạt được độ bóng cao thì tốc độ cắt của máy mài phải cao nên tốc độ trục chính có thể đạt đến vài chục nghìn vòng/phút, tốc độ tiến dao thường vào khoảng 0,002 mm/phút đến 6 mm/phút

Hình 1.5 Máy mài đứng CNC

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phân tích và đưa ra những phương án thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí, thiết kế mạch điều khiển cho phù hợp với hệ thống cơ khí Nêu cụ thể ưu, nhược điểm của từng phương án thiết kế từ đó tổng hợp lại và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu nhất Sau khi lựa chọn được phương án thiết kế, sẽ tiến hành thiết kế kỹ thuật bao gồm: lựa chọn loại trục vít – đai ốc, ổ lăn, thép, bulông – đai ốc, động cơ truyền động, tính toán

độ bền, lựa chọn phương pháp điều khiển, tiến hành làm mạch điều khiển và viết chương trình điều khiển cho hệ thống máy phay CNC

Thực nghiệm, kiểm tra và hoàn thiện hệ thống máy phay CNC Phần cơ khí phải hoạt động ổn định, êm, độ cứng vững cao, đảm bảo độ chính xác cao, linh hoạt

trong quá trình sửa chữa lắp ráp khi hư hỏng, mạch điều khiển phải hoạt động ổn định

2.2.2.2 Cấu trúc hệ trục máy CNC

a Ba trục thẳng: X, Y và Z

Hệ tọa độ Descartes vuông góc được gắn vào máy theo nguyên tắc sau:

– Trục Z được bố trí trùng với trục chính của máy

– Trục X được xác định dựa vào hành trình của bàn máy; hành trình nào lớn hơn thì trục X được gắn vào đó

– Trục Y được xác định theo nguyên tắc bàn tay phải (nguyên tắc bàn tay trái ít dùng) như sau:

+ Xòe 3 ngón tay trỏ, giữa và ngón cái sao cho chúng vuông góc nhau đôi một + Xoay bàn tay sao cho ngón giữa trùng với trục Z, ngón cái trùng với trục X; lúc đó ngón trỏ là phương trục Y

– Chiều của các trục được xác định theo nguyên tắc: chiều dương là chiều làm cho khoảng cách giữa chi tiết và dụng cụ cắt tăng lên, ngược lại là chiều âm

Hình 2.2 Quy tắc bàn tay phải

b Ba trục quay: A, B và C

Chuyển động quay quanh trục X được ký hiệu là A

Chuyển động quay quanh trục Y được ký hiệu là B

Chuyển động quay quanh trục Z được ký hiệu là C

+ Ví dụ:

Hình 2.4 Ví dụ về việc xác định chiều dương cho các trục quay

2.2.2.3 Tọa độ quy chiếu

Trong máy công cụ điều khiển số thì điểm được sử dụng cho 2 mục đích:

– Point: Để tính toán các điểm khác nhau trên chi tiết

– Reference point: Điểm tham chiếu để xác định vị trí của máy

Điểm tham chiếu trong máy công cụ điều khiển số thường được chia thành các loại sau:

a Điểm gốc máy (Machine Reference point) – Ký hiệu: M

Đây là điểm gốc hệ tọa độ máy, nó được đặt cố định trên máy

Nhiệm vụ của điểm gốc máy là để tổ chức lại máy sau mỗi lần mất điện và nó cũng là điểm để xác định vị trí thay dao

b Điểm gốc chương trình (Program Reference point) – Ký hiệu:P

Trong nhiều trường hợp, tọa độ điểm gia công xác định theo điểm M không thuận lợi mà xác định theo một điểm khác sẽ thuận lợi hơn; điểm này được gọi là điểm gốc chương trình

c Điểm gốc chi tiết (Workpiece Reference point) – Ký hiệu: W

Điểm này có thể được chọn từ một điểm bất kỳ trên bàn máy Trong nhiều trường hợp, người ta dùng một điểm W để gia công nhiều chi tiết cùng một chương trình con giống nhau trong một lần gia công

d Điểm quay về (Reference point return) – Ký hiệu: R

Đây cũng là một điểm cố định trên máy Nó được xác định nhờ các công tắc hành trình (tiếp xúc hoặc không tiếp xúc) Điểm R được sử dụng trong 2 mục đích: được xem là một điểm gốc để xác định vị trí các điểm khác và làm vị trí để thay dao

Hệ điều khiển máy CNC thừa nhận điểm R như là một điểm gốc để tính toán các điểm khác trên máy

2.2.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy CNC

2.2.2.1 Phân loại theo dạng điều khiển

a Điều khiển theo vị trí

Hệ điều khiển theo vị trí hay còn gọi là hệ điểu khiển điểm – điểm (point to point) Chức năng chính của hệ điều khiển theo vị trí là chuyển động nhanh dụng cụ từ điểm này đến điểm khác đã được định trước để gia công với độ chính xác vị trí cao Quá trình gia công không xảy ra khi máy thực hiện việc dịch chuyển từ điểm này đến điểm khác Hệ điều khiển kiểu này thường dùng trong các máy khoan, doa, đục lỗ…

Để thực hiện chuyển động dụng cụ từ điểm này đến điểm khác tiếp theo, ta có thể có các cách như sau:

– Chuyển động dụng cụ song song với trục của hệ tọa độ

YAY

Hình 2.5 Hai phương án chuyển động dụng cụ song song trục của hệ tọa độ

– Chuyển động dụng cụ theo đường thẳng

Đường chuyển động dụng cụ

Y A

Y

Hình 2.7 Phương án chuyển động dụng cụ theo đường thẳng

Để cĩ thể điều khiển cho bàn máy dịch chuyển đưa dụng cụ đi theo phương một đường thẳng bất kỳ ta sẽ phải cần dùng đến thuật tốn nội suy thẳng

Thuật tốn nội suy bao gồm nội suy thẳng và nội suy trịn; cĩ nhiều phương pháp để thực hiện được thuật tốn này như phương pháp hàm đánh giá hay phương pháp tích phân số…và mỗi phương pháp ta cĩ thể thực hiện bằng cả 2 cách là bằng phần cứng và bằng phần mềm Ta sẽ bàn về vấn đề nội suy ở những chương sau kỹ hơn

b Đường dẫn dụng cụ liên tục

Kiểu dẫn dụng cụ liên tục là kiểu mà quá trình chuyển động dụng cụ từ điểm này đến điểm tiếp theo đồng thời với quá trình gia cơng Hệ điều khiển dẫn dụng cụ liên tục cịn được gọi là hệ contour

Với cách điều khiển đường dẫn dụng cụ liên tục, tất cả các trục đồng thời chuyển động nhưng tốc độ khác nhau

2.2.2.2 Phân loại theo cấu trúc điều khiển

Theo cấu trúc điều khiển ta cĩ thể chia thành hai hệ: hệ NC và hệ CNC

Hệ NC thực hiện các hàm chức năng cơ bản bằng các mạch điện tử, muốn thay đổi cấu trúc điều khiển thì phải thiết kế lại mạch khác do đĩ hệ NC cịn được gọi là hệ điều khiển cứng Tín hiệu điều khiển dùng trong hệ NC là xung điện áp

Hệ CNC sử dụng một máy tính (cĩ đầy đủ bộ nhớ ROM, RAM, thiết bị giao tiếp, thiết bị lưu trữ…) để điều khiển máy, các hàm chức năng của máy cĩ thể được lập trình lại bằng những phần mềm chuyên dụng, khi cần thay đổi cấu trúc điều khiển thì ta chỉ cần thay đổi chương trình do đĩ hệ CNC mang tính linh hoạt rất cao và nĩ là

một tế bào không thể thiếu trong FMS (Flexible Manufacturing System – Hệ thống sản xuất tự động linh hoạt)

2.2.2.3 Phân loại theo kiểu điều khiển

a Hệ điều khiển hở

Hệ điều khiển hở là hệ không có mạch phản hồi và kết quả hoạt động của hệ không được kiểm soát

Ví dụ về sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển hở sử dụng động cơ bước:

Hình 2.8 Sơ đồ khối hệ điều khiển hở dùng động cơ bước

Nhược điểm cơ bản của hệ điều khiển hở là nó rất nhạy với sự biến đổi của tải trọng, bởi vì hàm điều khiển không phụ thuộc vào thời gian thực Khi tải thay đổi, tốc

độ chuyển động cũng thay đổi theo, hệ điều khiển không có khả năng tự điều chỉnh để phù hợp với tải trọng mới

Ngoài ra hệ điều khiển hở còn chịu ảnh hưởng do thay đổi nhiệt độ, bôi trơn và các yếu tố bên ngoài khác

Ưu điểm của hệ thống điều khiển hở là việc thiết kế và chế tạo mang tính đơn giản, giá thành thấp…

Sơ đồ khối của hệ điều khiển kín được trình bày như hình dưới:

Tín hiệu vào

Bộ nhớ + Chương trình điều khiển + Chương trình phục vụ + Chương trình gia công

Chương trình điều khiển trình tự

Tín hiệu lệnh điều khiển Khuếch đại Khuếch đại Điều khiển CNC

Trục Y Trục X

CPU

Động cơ trục X Động cơ trục Y Cảm biến tốc độ, vị trí

Cảm biến tốc độ, vị trí

Hình 2.9 Sơ đồ khối hệ điều khiển kín

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.3.1 Các phương án thiết kế

2.3.1.1 Phương án 1:

Hình 2.10 Mô hình thiết kế 1 máy CNC

Hoạt động: Sử dụng 3 trục tọa X, Y, Z Hoạt động theo nguyên tắc là biến chuyển

động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của trục máy theo các hệ trục tọa

độ nhờ trục vít me – bi Tịnh tiến của máy là cơ cấu trượt ổ bi thanh trượt

2.3.1.2 Phương án 2:

Hình 2.11 Mô hình thiết kế 2 máy CNC

Hình 2.12 Cơ cấu trượt

Hoạt động:

Sử dụng 3 trục tọa X, Y, Z Hoạt động theo nguyên tắc là biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của trục máy theo các hệ trục tọa độ nhờ trục vít me – đai ốc bi Tịnh tiến theo trục X, Y, Z là cơ cấu trượt bằng ổ bi lăn

Hình 2.13 Mô hình thiết kế 3 máy CNC

Hình 2.14.Cơ cấu trượt bằng ổ trượt bi

Hoạt động:

Sử dụng 3 trục tọa X, Y, Z Hoạt động theo nguyên tắc là biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của trục máy theo các hệ trục tọa độ nhờ trục vít me – đai ốc bi Tịnh tiến theo trục X, Y, Z là cơ cấu trượt bằng ổ bi trượt trên trên thanh sắt ti

Ưu điểm:

- Khung máy bằng sắt nên độ cứng vững cao

- Cơ cấu trượt là ổ bi trượt nên độ chính xác cao, dẫn hướng tốt, ma sát nhỏ, độ bền cao

- Mô hình gọn, tính thẩm mỹ cao

- Có thể canh, chỉnh độ đồng tâm của trục vít là nhờ vào cơ cấu dữ trục dẫn hướng

- Bàn máy được đặt cố định với khung dưới của máy Dễ dàng khi kẹp chi tiết gia công

- Dễ dàng tháo lắp và bảo dưỡng

- Dễ điều khiển, linh động

Nhược điểm:

- Giá thành cao, vật liệu khó tìm

- Cơ cấu chuyển động theo trục Z chưa được hoàn hảo

2.3.1.4 Kết luận

Theo ưu và nhược điểm của các phương án trên Phương án 3 là phương án được khắc phục từ nhược điểm của phương án 1 và 2 Phương án 3 là phương án được lựa chọn và thiết kế trong đồ án này của chúng em

2.3.2 Phân tích, lựa chọn động cơ và trục vít me

Các thông số của động cơ

xoắn(Nm)

Điện trở cuộn dây(ohm) Bước góc(độ)

Dòng/ pha (A)

– Hiệu suất làm việc cao

– Làm việc êm, không ồn

Nhược điểm:

– Giá thành cao, vít bi khó chế tạo, cần có đường dẫn hồi bi

– Khó tìm trên thị trường

c Kết luận:

Mô hình cần độ chính xác cao và tốc độ đáp ứng nhanh nên,làm việc êm, không

ồn, độ cứng vững dọc trục cao, Do đó đối với bộ truyền chúng em chọn bộ truyền vít

me – bi

2.3.2.2 Động cơ phay

a Động cơ xoay chiều

Ưu điểm:

– Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều

– Đa dạng và rất phong phú về chủng loại

Đối với đề tài này, chúng em hướng về phương án phay trên gỗ nên chọn động

cơ xoay chiều Loại động cơ này có tốc độ cao, momen lớn, phù hợp với việc phay gỗ

Hình 2.19.Động cơ phay

Động cơ có thông số như sau:

Tốc độ không tải(vòng trên phút) 30,000

2.3.3 Thiết kế, chế tạo phần cơ khí

2.3.3.1 Vật liệu chế tạo máy phay CNC

 Thép

Khung máy được chế tạo bởi các thép hình hộp chữ nhật kích thước 30x60 mm

và 20x20mm, được hàn cố dịnh với nhau tao thành các khung

Trục dẫn hướng trục Y là thép đặc φ 25mm, trục dẫn hướng trục X là thép đặc

φ16mm, trục dẫn hướng trục Z là thép đặc φ10mm

Thép là vật liệu điển hình thuộc nhóm vật liệu kim loại, được sử dụng nhiều trong các công trình cầu, đường sắt và công trình xây dựng Chúng có ưu điểm là cường độ chịu lực cao, lớn nhất trong các vật liệu xây dựng, nhưng dễ bị tác dụng ăn mòn của môi trường Thép là hợp kim sắt - các bon, hàm lượng các bon < 2%

Theo hàm lượng các bon chia ra:

– Thép các bon thấp : hàm lượng các bon ≤ 0,25%

– Thép các bon trung bình : hàm lượng các bon 0,25 - 0,6%

– Thép các bon cao : hàm lượng các bon 0,6 - 2%

– Khi tăng hàm lượng các bon, tính chất của thép cũng thay đổi: Độ dẻo giảm, cường độ chịu lực và độ giòn tăng Để tăng cường các tính chất kỹ thuật của thép có thể cho thêm những nguyên tố kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng

Theo tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào chia ra:

– Thép hợp kim thấp: Tổng hàm lượng nguyên tố kim loại khác ≤ 2,5% – Thép hợp kim vừa: Tổng hàm lượng nguyên tố kim loại khác 2,5-10% – Thép hợp kim cao: Tổng hàm lượng nguyên tố kim loại khác > 10%

Vì khung máy cũng ít chịu lực, tải trọng nặng nên ta chọn thép các cacbon trung bình làm vật liệu chế tạo khung máy phay CNC

Hình 2.20 Thép hình hộp

Trục dẫn động cần có độ cứng vững cao, chịu lực lớn, độ mài mòn cao trong quá trình làm việc vì thế ta chọn thép các bon cao để đảm bảo độ bền

Hình 2.21 Thép ống

 Que hàn

Que hàn nóng chảy là loại điện cực mà lõi làm bằng kim loại (thép, gang, dồng, nhôm, ) bên ngoài có một lớp thuốc bọc Khi hàn que hàn sẽ bổ sung kim loại và tăng cường một số tính chất đặc biệt cho mối hàn Que hàn nóng chảy có nhiều loại như que hàn thép các bon, que hàn thép inox, que hàn thép hợp kim, que hàn đồng, que hàn nhôm,

Yêu cầu:

Đảm bảo cơ tính của mối hàn, đảm bảo thành phần hoá học cần thiết của mối hàn, có tính công nghệ tốt dễ gây hồ quang, hồ quang cháy ổn định, nóng chảy đều, có khả năng hàn ở tất cả các vị trí trong không gian, mối hàn không có rổ, không nứt, xỉ nổi đều và dễ bong ra, không bắn toé nhiều Hệ số đắp cao Không sinh khí độc hại ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân Dễ dàng chế tạo và giá thành rẻ

Tác dụng của lớp thuốc bọc que hàn: kích thích hồ quang và làm cho hồ quang cháy ổn định, tạo khí và tạo xỷ để bảo vệ mối hàn Lớp xỷ có tác dụng làm cho muối hàn nguội chậm tránh hiện tượng tôi của mối hàn, khử oxy hoàn nguyên kim loại, tăng

cơ tính và một số tính chất đặc biệt của mối hàn

Hình 2.22 Que hàn

 Bulông – Đai ốc

Hình 2.23 Các loại bulông – đai ốc

Ưu điểm:

– Dễ tháo lắp, không làm hỏng các chi tiết lắp ghép

– Thuận tiện cho quá trình thay thế, sửa chữa nhanh chống, ít tốn thời gian – Có thể lắp ghép được nhiều chi tiết với nhau

Nhược điểm:

– Lắp ghép nặng nề, nhất trong trường hợp dùng nhiều bulông

 Ổ bi

Dùng để đỡ các trục quay, nhận tải trọng từ trục truyền đến giá đỡ Ổ lăn được

tiêu chuẩn hóa rất cao Dạng ma sát trong ổ lăn là ma sát lăn

Ưu điểm

– Hệ số ma sát nhỏ (0.0012 ÷ 0.0035) đối với ổ bi

– Ít sinh nhiệt trong quá trình làm việc

– Mức tiêu chuẩn hóa và tính lắp lẫn cao, do đó thay thế thuận tiện

– Hiệu suất làm việc cao