Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy khắc gỗ CNC di động

TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn này nghiên cứu thiết kế, chế tạo Máy CNC gia công gỗ khắc gỗ có kích thước nhỏ gọn, có thể sách tay di chuyển dễ dàng; máy có thể gia công trên các mặt phẳng lớ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHẮC GỖ CNC DI ĐỘNG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử

Mã số ngành: 60520114

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHẮC GỖ CNC DI ĐỘNG

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Bùi Thanh Luân

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 02 tháng 10 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

1 PGS.TS Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch

5 TS Ngô Hà Quang Thịnh Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: HUỲNH KIM HOÀNG Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 18 / 05 / 1967 Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử MSHV:1441840004

I Tên đề tài

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo Máy khắc gỗ CNC di động

II Nhiệm vụ và nội dung

1 T ng uan v ĩnh v c nghiên c u

2 Thiết kế kết cấu cơ khí máy

3 Mô phỏng ng suất và biến dạng bằng phần m m Ansys

4 Chế tạo, th c nghiệm và kết uận

III Ngày giao nhiệm vụ: (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong QĐ giao đề tài)

22/12/2015 (theo Quyết định giao đ tài số 3128/QĐ-ĐKC)

IV Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5/9/2016

V Cán bộ hướng dẫn: TS Bùi Thanh Luân

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS Bùi Thanh Luân

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Huỳnh Kim Hoàng

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình thực hiện Luận văn, ngoài việc tự nghiên cứu của bản thân, tôi

đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ Thầy hướng dẫn và các bạn bè, đồng nghiệp

Nhân đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới Thầy hướng dẫn - TS Bùi Thanh Luân – Khoa Cơ Điện, Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM đã rất nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện Luận văn

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại học

Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, cùng quý thầy, cô đã tận tình truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho lớp chúng tôi trong suốt quá trình học cao học

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn đã luôn động viên, chia sẽ kinh nghiệm và giúp đỡ tôi hoàn thành Luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên thực hiện Luận văn

Huỳnh Kim Hoàng

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn này nghiên cứu thiết kế, chế tạo Máy CNC gia công gỗ (khắc gỗ) có kích thước nhỏ gọn, có thể sách tay di chuyển dễ dàng; máy có thể gia công trên các mặt phẳng lớn đặt nằm ngang hoặc đứng như: các mặt bàn, mặt tủ, mặt giường (sopha), hay các bức tường, bức tranh ở vị trí nằm ngang, đứng hoặc nghiêng

- Máy có 3 trục X, Y, Z chuyển động độc lập, chi tiết gia công đứng yên Hành trình gia công X, Y, Z: 150, 200, 80;

- Máy dùng động cơ bước (Step motor) để quay 3 trục X, Y, Z

Nội dung Luận văn bao gồm các chương:

Chương 1: Tổng quan về l nh vực nghiên cứu

Chương 2: Chọn phương án, thiết kế kết cấu cơ khí

Chương 3: Thiết kế kết cấu cơ khí máy

Chương 4: Tính toán mô phỏng bằng phần mềm Ansys

Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài

ABSTRACT

This thesis is about researching, designing and manufacturing CNC machine, which fabricate wood (wood carving), in compact size and portable; the machine can process on a large flat surface horizontally or vertically as: the table, the cabinet, the bed (sofa), or the walls, paintings in horizontal position, vertical position or tilt position

- The machine have 3 axis X, Y, Z which have independent motions, stationary workpiece X, Y, Z axis working area: 150, 200, 80;

- The machines have step motor to control 3 axis X, Y, Z

- Spindle speed: 24,000 r/min;

- Ball screws system and square slider with precision drive system;

- Power source 220V;

- Blade diameter from  1 to  12mm;

- Accuracy:  0.1mm

- Weight: 40 kg

- The machines equipped with a separate controller on the body, no need for

a PC to transfer data and control Interface connection has USB, LCD monitor and visually buttons, a clear display of selected operations and the progress being made

Content of thesis:

Chapter 1: Overview

Chapter 2: Chosen embodiment, the mechanical structure design

Chapter 3: Designing a mechanical structure

Chapter 4: Calculation, simulation

Chapter 5: Manufacture and experiment

Chapter 6: Conclusions and development

MỤC LỤC

Lời cam đoan - i

Lời cám ơn - ii

Tóm tắt luận văn - iii

Abstract - iv

Mục lục - v

Danh mục các bảng - vii

Danh sách các hình ảnh - viii

1 Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 1.1 Đặt vấn đề - 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài, ý ngh a khoa học và thực tiễn của đề tài - 4

1.3 Nhiệm vụ của luận văn - 7

1.4 Giới hạn phạm vi thực hiện đề tài - 7

1.5 Phương pháp nghiên cứu - 7

2 Chương 2: Chọn phương án thiết kế kết cấu cơ khí 2.1 Giới thiệu sơ bộ về máy khắc gỗ CNC di động - 8

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu cơ khí - 10

2.3 Chọn động cơ dẫn động - 13

2.4 Tính toán lực cắt lớn nhất khi gia công gỗ - 16

2.5 Tính chọn động cơ - 19

2.6 Lựa chọn phương án truyền động các trục tọa độ - 19

2.7 Tính chọn bộ truyền vít me-đai ốc bi cho các trục X, Y, Z - 20

2.8 Kết luận lựa chọn động cơ - 24

2.9 Kết luận lựa chọn kết cấu cơ khí và hệ thống truyền động - 25

3 Chương 3: Thiết kế kết cấu cơ khí máy

3.1 Thiết kế trục X - 26

3.2 Thiết kế trục Y - 26

3.3 Thiết kế trục Z - 26

3.4 Thiết kế đế máy - 27

3.5 Thiết kế đế lắp trục X - 28

3.6 Thiết kế đế lắp trục Y - 29

3.7 Thiết kế đế lắp trục Z - 30

3.8 Thiết kế đế lắp thanh trược trục Z - 31

3.9 Thiết kế mặt bên trái - 32

3.10 Thiết kế mặt bên phải - 33

3.11 Bản vẽ lắp tổng thể - 34

4 Chương 4: Tính toán mô phỏng 4.1 Mô phỏng các chi tiết máy bằng phần mềm Ansys - 37

4.2 Kết luận kết quả mô phỏng tính toán ứng suất và biến dạng - 44

5 Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm 5.1 Một số hình ảnh của máy sau khi chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh - 45

5.2 Thực nghiệm - 51

5.3 Xác định sai số thực nghiệm so với mô phỏng - 58

6 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài 6.1 Kết luận - 62

6.2 Hướng phát triển của đề tài - 62

Tài liệu tham khảo - 63

Phụ lục luận văn (báo cáo kết quả phân tích Ansys) -

DANH MỤC CÁC BẢNG

trang Bảng 2.1: Tỷ suất lực cắt (K) khi phay ván dăm và lượng ăn dao (Uz) - 16 Bảng 2.2: Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ay - 16 Bảng 2.3: Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak - 16

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

trang

Hình 1.1: Máy phay CNC mini của Cty Letech - 2

Hình 1.2: Máy khắc CNC mini của hoanggiangcktd@yahoo.com - 2

Hình 1.3: Máy CNC Vmade 1224 - 3

Hình 1.4: Máy CNC của hãng Trend (Hoa Kỳ) - 3

Hình 1.5: Giá bán máy CNC của hãng Trend - 4

Hình 1.6: Máy CNC di động có thể gia công điêu khắc trên các sản phẩm - 5

Hình 1.7: Điêu khắc gỗ thủ công bằng tay - 6

Hình 1.8: Khắc chữ 2D trên gỗ bằng máy CNC - 6

Hình 2.1: Hệ trục tọa độ Descartes và quy tắc bàn tay phải - 10

Hình 2.2: Mô hình kết cấu cơ khí theo phương án 1 - 11

Hình 2.3: Mô hình kết cấu cơ khí theo phương án 2 - 12

Hình 2.4: Mô hình kết cấu cơ khí theo phương án 3 - 12

Hình 2.5: Động cơ bước (step motor) - 13

Hình 2.6: Mô tả chuyển động khi phay biên và phay bề mặt - 17

Hình 2.7: Mô tả dao phay gỗ loại 3D (có mũ) - 18

Hình 2.8: Sơ đồ xác định μ và l trục X - 20

Hình 2.9: Một số kích thước cơ bản của vít me bi – đai ốc - 21

Hình 2.10: Động cơ spindle Makita RT0700C - 24

Hình 3.1: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục X - 26

Hình 3.2: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục Y - 26

Hình 3.3: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục Z - 26

Hình 3.4: Đế máy (hình 3D - isometric view) - 27

Hình 3.5: Kích thước cơ bản của đế máy (top view) - 27

Hình 3.6: Hình 3D Đế lắp trục X (isometric view) - 28

Hình 3.7: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục X - 28

Hình 3.8: Hình 3D của Đế lắp trục Y (isometric view) - 29

Hình 3.9: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục Y (top view) - 29

Hình 3.10: Hình 3D của Đế lắp trục Z (isometric view) - 30

Hình 3.11: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục Z (front view) - 30

Hình 3.12: Hình 3D của Đế lắp thanh trược trục Z (lắp spindle) - 31

Hình 3.13: Kích thước cơ bản của Đế lắp thanh trược trục Z - 31

Hình 3.14: Hình 3D của khung máy – mặt bên trái (isometric view) - 32

Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên trái - 32

Hình 3.16: Hình 3D của khung máy – mặt bên phải (isometric view) - 33

Hình 3.17: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên phải - 33

Hình 3.18: Hình 3D – bản vẽ lắp mô hình - 34

Hình 3.19: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (isometric view) - 34

Hình 3.20: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ bên phải – right view) - 35

Hình 3.21: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía sau – back view) - 35

Hình 3.22: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía trên xuống –top view) 36 Hình 3.23: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía dưới lên –bottom view) 36 Hình 4.1: Ứng suất tác dụng trên dầm đỡ trục X - 37

Hình 4.2: Biến dạng của dầm đỡ trục X - 38

Hình 4.3: Ứng suất tác dụng trên đế trục Y - 39

Hình 4.4: Biến dạng của đế trục Y - 39

Hình 4.5: Ứng suất khi chịu lực tại trục chính - 40

Hình 4.6: Biến dạng khi chịu lực tại trục chính - 41

Hình 4.7: Ứng suất tác dụng lên bàn máy - 41

Hình 4.8: Độ biến dạng của bàn máy - 42

Hình 4.9: Ứng suất mặt bên trái - 43

Hình 4.10: Biến dạng mặt bên trái - 43

Hình 5.1: Hình tổng thể máy nhìn từ phía trước - 45

Hình 5.2: Máy nhìn từ mặt bên trái - 46

Hình 5.3: Máy nhìn từ mặt bên phải - 46

Hình 5.4: Máy nhìn từ mặt sau - 47

Hình 5.5: Máy nhìn từ trên xuống (top view) - 47

Hình 5.6: Cụm gá lắp spindle - 48

Hình 5.7: Cụm trục vít me-đai ốc bi trục Y - 49

Hình 5.8: Bo mạch điều khiển của máy - 49

Hình 5.9: Đế máy (back view) - 50

Hình 5.10: Thực nghiệm phay hình chữ nhật, chữ S trên gỗ - 51

Hình 5.11: Thực nghiệm phay đường tròn trên gỗ - 51

Hình 5.12: Kết quả thực nghiệm phay đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên gỗ 52 Hình 5.13: Thực nghiệm vẽ đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên giấy kẻ ô ly 52 Hình 5.14: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm - 53

Hình 5.15: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm - 53

Hình 5.16: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S - 53

Hình 5.17: Đường tròn dùng để dịch chương trình thực nghiệm - 54

Hình 5.18: Kết quả thử nghiệm vẽ hình tròn đường kính 80 mm - 54

Hình 5.19: Hình chữ nhật dùng để dịch chương trình thực nghiệm - 55

Hình 5.20: Kết quả thử nghiệm vẽ hình chữ nhật - 55

Hình 5.21: Hình chữ S dùng để dịch chương trình thực nghiệm - 56

Hình 5.22: Kết quả thử nghiệm vẽ hình chữ S - 56

Hình 5.23: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm trên giấy 57

Hình 5.24: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm vẽ trên giấy - 57

Hình 5.25: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S vẽ trên giấy - 57

Hình 5.26: Kết quả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy theo đường hình tròn - 58

Hình 5.27: Kết quả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy theo đường hình chữ nhật - 59

Hình 5.28: Kết quả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy theo đường hình chữ S - 60

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề

CNC là viết tắt của Computer Numerical Control là thuật ngữ chỉ những hệ

thống máy tiện, cắt, phay, … cơ khí được điều khiển bằng máy tính CNC được phát triển từ cuối thập niên 1940 - đầu 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của học viện MIT (Viện Công nghệ Massachusetts Institute of Technology, là một viện đại học nghiên cứu tư thục ở thành phố Cambridge, bang Massachusetts, Hoa Kỳ)

Với việc điều khiển bằng máy tính, máy CNC có thể cắt kim loại theo những đường cong dễ dàng như đường thẳng, thậm chí là đục rỗng bên trong khối phôi, tỉa những đường hoa văn chính xác Vì được lập trình và điều khiển bằng máy tính nên

độ chính xác của CNC được cho là tuyệt đối, tạo ra các sản phẩm được cắt gọt rất sắc sảo và đẹp mắt Máy CNC ph n loại ra nhiều loại: trục, 4 trục, 5 trục, phay 5 trục, tiện 5 trục; trong đó có trục cơ bản , Y, , các trục còn lại được hiểu là uay uanh trục X, trục Y, trục Z Các máy cắt decal, máy in c ng là một loại CNC, nhưng có khác là nó không tạo ra phoi

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, máy gia công cơ khí CNC ngày càng phát triển với ưu điểm là độ chính xác cao, tốc độ nhanh và hoạt động ổn định Các máy CNC đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia công chế tạo các thiết bị cơ khí, điêu khắc đá, gỗ, kim loại, …

Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam, các máy CNC được sử dụng phổ biến là những máy có kích thước lớn, đặt cố định Việc ứng dụng máy CNC vào gia công khắc gỗ (điêu khắc) chủ yếu thực hiện ở công đoạn gia công thô trước khi lắp ráp Nghĩa là người ta chế tạo bản điêu khắc hình ảnh xong rồi mới lắp ghép vào các sản phẩm hoàn thiện, kích thước của sản phẩm bị hạn chế bởi kích thước của máy CNC

Giới thiệu một số máy khắc gỗ CNC được chế tạo trong nước:

- Máy phay CNC mini của Công ty TNHH Chế tạo Thiết bị Công nghiệp Tự động hóa Letech Máy này chỉ gia công những sản phẩm có kích thước nhỏ

Hình 1.1: Máy phay CNC mini của Cty Letech

- Máy CNC khắc gỗ, mica, sản phẩm của người có nick mame irf540 trên iễn đàn Điện tử Việt Nam, email: hoanggiangcktd@yahoo.com:

Hình 1.2: Máy khắc CNC mini của hoanggiangcktd@yahoo.com

Các nghiên cứu về máy CNC gỗ di động ở nước ngoài:

- High-quality/high speed cnc router engraving advertising machine 1224 for wood acrylic pvc double color board (Fob price: US $2,500 - 3,000 / Set):

Hình 1.3: Máy CNC Vmade 1224

Hình 1.4: Máy CNC của hãng Trend (Hoa Kỳ)

Hình 1.5: Giá bán máy CNC của hãng Trend (£ 1,862.29 inc VAT)

Tóm lại:

Hiện nay, các máy CNC gia công gỗ do các nhà sản xuất trong nước chủ yếu là loại đặt cố định, các loại máy này có hạn chế là kích thước sản phẩm cần gia công bị hạn chế bởi kích thước của máy Chưa có công trình nào nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy CNC gia công gỗ loại di động

Máy CNC gia công gỗ di động do nước ngoài chế tạo có giá thành quá cao Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu chế tạo máy khắc gỗ CNC di động, có thể di chuyển đến bất cứ vị trí nào, từ mặt phẳng cho tới mặt dọc vuông góc 90 độ so với mặt đất (trường hợp mặt dọc vuông góc với mặt đất thì cần có d y treo máy lên) Máy

có kết cấu gọn và linh động

1.2 Tính cấp thiết của đề tài, n h a h a h c và th c ti n của đề tài

Việc nghiên cứu chế tạo máy CNC di động dùng để điêu khắc trên các sản phẩm gỗ, mica, nhôm, đồng, … đã được chế tạo thành sản phẩm sẽ góp phần cải tiến

và n ng cao chất lượng của các sản phẩm, làm tăng giá trị của sản phẩm, giảm giá thành gia công Ví dụ như ta có thể gia công cái bàn, cái tủ, bức tường, vách ngăn xong, sau đó mới dùng máy CNC di động để điêu khắc các bức tranh, hình vẽ hay khắc chữ lên sản phẩm

Việc nghiên cứu thành công sẽ cho ra đời sản phẩm máy CNC di động made in Việt Nam có chất lượng và độ bền tương đương với máy nhập từ nước ngoài, nhưng

có giá thành rẽ hơn nhiều (bằng 1/ so với giá máy nhập khẩu), ua đó góp phần giảm chi phí tiêu hao và tăng sức cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất trong nước

Với máy CNC di động, ta có thể hoàn thành một sản phẩm mỹ nghệ có kích thước lớn mà các máy CNC cố định không thể thực hiện được; ví dụ như ta có thể dùng máy CNC di động để thực hiện bức tranh lớn trên các mặt bàn rộng trên m, hoặc trên các bức tường dài hàng chục mét mà không cần phải lắp ghép từng phần

Về kinh tế, máy CNC di động theo đề xuất mô hình thiết kế trong luận văn này

có giá thành thấp hơn so với máy phay CNC gia công gỗ kích thước lớn

Hình 1.6: Máy CNC di động có thể gia công điêu khắc trên các sản phẩm

Hình 1.7: Với máy CNC di động ta có thể khắc các hoa v n lên sản phẩm gỗ

có kích thước lớn sau khi đã đóng hoàn chỉnh, năng suất cao hơn nhiều so với gia công thủ công bằng tay

Hình 1.8: Với máy CNC di động ta có thể khắc chữ hoặc hình 2D trên gỗ, mica, đồng, nhôm,… với năng suất cao hơn nhiều so với gia công thủ công bằng tay (Ảnh lấy từ nguồn: http://haiaudo.com/Uploads/images/khac-bang-hieu.jpg)

1.3 Nhiệm vụ của luận văn

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí máy khắc gỗ CNC di động Yêu cầu máy gọn nhẹ (khoảng 40 kg), có độ rung động nhỏ, tốc độ spidle cao để đảm bảo độ chính xác cao và độ bóng của sản phẩm

Nhiệm vụ của luận văn gồm 2 nội dung chính:

- Nội dung 1: thiết kế kết cấu cơ khí máy, mô phỏng ứng suất và biến dạng của máy

- Nội dung 2: chế tạo và thực nghiệm

1.4 Giới hạn phạm vi th c hiện đề tài

- Luận văn chỉ nghiên cứu thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí máy (phần bộ điều khiển và chương trình điều khiển không nằm trong giới hạn của luận văn này, phần này do Cty Cơ Điện Tử Hiệp Phát thực hiện)

- Các thông số tính toán thiết kế dùng cho vật liệu là gỗ cứng như Gõ, Hương, Lim, Trắc,

1.5 Phươn pháp n hiên cứu

- Tham khảo tài liệu (sách, báo và tạp chí khoa học trên internet)

- Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí theo nguyên lý chế tạo máy

- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Solidworks và Ansys để thiết kế và mô phỏng ứng suất, biến dạng của các chi tiết, bộ phận chính của máy

- Chế tạo máy và thực nghiệm

1.6 Tóm tắt các chươn của luận văn

Chương 1: Tổng uan về lĩnh vực nghiên cứu

Chương 2: Chọn phương án, thiết kế kết cấu cơ khí

Chương : Thiết kế kết cấu cơ khí máy

Chương 4: Tính toán mô phỏng

Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ

Quy trình thiết ế máy CNC ia côn ỗ:

- ác định nhiệm vụ thiết kế, yêu cầu đặt ra của đầu bài

- Lựa chọn phương án kết cấu cơ khí

- Lựa chọn cơ cấu truyền động

- Chọn dao lớn nhất gia công và vật liệu cứng nhất gia công được

- Tính lực cắt lớn nhất

- Tính toán lựa chọn động cơ

- Thiết kế kết cấu các bộ phận chính của máy trên phần mềm solid word

- Mô phỏng các chi tiết máy bằng phần mềm ansys để xác định ứng suất và biến dạng

- Xuất bảng vẽ chế tạo từ các yêu cầu kỹ thuật của bảng vẽ lắp

- Chế tạo máy

- Thực nghiệm

2.1 Giới thiệu sơ bộ về máy hắc ỗ CNC di độn

2.1.1 Giới thiệu sơ bộ máy khắc gỗ CNC di động, so sánh ưu và nhược điểm của máy khắc gỗ CNC di động với máy khắc gỗ CNC cố định:

Nghề điêu khắc gỗ được xem là nghề truyền thống của d n tộc Việt Nam, hiện nay, các làng nghề, doanh nghiệp điêu khắc gỗ vẫn tiếp nối và phát triễn nghề truyền thống uý báu này Tuy nhiên, hầu hết các làng nghề vẫn sử dụng phương pháp điêu khắc gỗ bằng tay hoặc bằng máy CNC cố định Việc gia công điêu khắc

gỗ bằng tay đòi hỏi tay nghề cao, sự tỉ mỉ cẩn thận của các nghệ nh n, năng suất thấp, sản phẩm không đồng đều Các máy CNC cố định chỉ gia công được các sản phẩm có kích thước hạn chế

Với xu hướng ngày càng nhiều người yêu thích và sử dụng sản phẩm gỗ điêu

khắc để tạo nên sự trang trọng và thẩm mỹ cho ngôi nhà, văn phòng; những vách ngăn với những bức tranh có kích thước lớn thì với máy khắc gỗ CNC cố định họ phải lắp ghép từ nhiều mãnh hợp thành, nhược điểm của phương pháp gia công này

là các sản phẩm có độ bền thấp, dễ cong vênh, năng suất thấp và giá thành cao

Với máy khắc gỗ CNC di động ta có thể gia công các bức tranh điêu khắc trên diện tích rộng và năng suất, chất lượng rất cao, có thể gia công ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng (ví dụ vách tường nhà, văn phòng)

Tóm lại: một số ưu điểm, nhược điểm của máy khắc gỗ CNC di động như

sau:

- Ưu điểm:

 Gia công được nhiều dạng sản phẩm gỗ ở các vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng với kích thước không hạn chế

 Độ chính xác cao, chất lượng sản phẩm cao

 Tốc độ cắt cao nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy

 Năng suất cao nhờ tốc độ và độ chính xác của máy cao

 Không phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người vận hành máy

- Nhược điểm:

 Giá thành của máy cao hơn máy công cụ truyền thống khác

 o yêu cầu phải gọn, nhẹ để dễ di chuyển nên máy đòi hỏi phải có độ rung thấp, độ ổn định cao và chỉ gia công với lực cắt nằm trong giới hạn

2.1.2 Yêu cầu cơ bản của máy khắc gỗ CNC di động:

Yêu cầu máy gọn nhẹ (khoảng 40 kg), có độ rung động nhỏ, độ chính xác gia công  0.1mm, tốc độ spidle cao để đảm bảo độ bóng của sản phẩm

2.1.3 Nhiệm vụ cơ bản của máy và yêu cầu thiết kế:

Nhiệm vụ cơ bản của máy là gia công bề mặt đạt độ chính xác cao, độ bóng cao trên các loại vật liệu gỗ cứng (Gõ, Hương, Lim, Trắc, ván dăm, )

Yêu cầu thiết kế:

Thiết kế máy dựa trên nền tảng là máy gia công phay CNC

Các chuyển động cắt gọt khi gia công chi tiết trên máy CNC phải nằm trong một hệ trục tọa độ escartes theo nguyên tắc bàn tay phải Một máy công cụ CNC trục thường được điều khiển bởi chuyển động tịnh tiến theo các trục , Y, và chuyển động uay A, B, C uay uanh trục tương ứng Một điểm trong không gian hệ tọa độ escartes được xác định tọa độ ua hình chiếu của nó lên trục ,

Y, Hình 2.1 mô tả hệ trục tọa độ escartes và uy tắc bàn tay phải

Hình 2.1: Hệ trục tọa độ escartes và uy tắc bàn tay phải

2.2 L a ch n phươn án thiết ế ết cấu cơ hí ch máy

Trong phần này, tác giả dựa trên nguyên tắc chuyển động của máy phay CNC trục , Y và (trong đó trục là trục mang spindle gắn dao phay), đưa ra các phương án thiết kế kết cấu cơ khí cho máy, từ đó ph n tích và lựa chọn phương

án tối ưu, đảm bảo đúng yêu cầu đề ra của luận văn

Trong các phương án thiết kế đều phải đảm bảo yêu cầu chi tiết gia công đứng yên (khung đế dưới của máy đứng yên, chi tiết gia công đứng yên), chỉ có phần trên của máy (bộ phận lắp đầu spindle) di chuyển

2.2.1 Phươn án 1

Trong phương án này, trục chuyển động phối hợp với trục theo phương ngang, trục Y chuyển động độc lập theo phương dọc Spindle (gắn dao phay) di chuyển (quét) theo trục (phương ngang) và đầu spindle di chuyển lên, xuống theo phương đứng (trục ), đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle) Cả khung máy (trong đó có cả trục và trục ) di chuyển dọc theo trục Y (xem hình 2.2)

Hình 2.2: Trục chuyển động (lên/xuống) phối hợp với trục , trục Y chuyển động độc lập

dọc, trục chuyển động độc lập theo phương ngang Spindle (gắn dao phay) di chuyển ( uét) theo trục Y (phương dọc) và đầu spindle di chuyển lên/xuống theo phương đứng (trục ), đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle) Cả khung máy (trong đó có cả trục Y và trục ) di chuyển ngang theo trục

Hình 2.3: Trục chuyển động (lên/xuống) phối hợp với trục Y, trục X chuyển động độc lập

2.2.3 Phươn án 3

Theo phương án này, trục (gắn

spindle) được lắp cố định, đầu spindle

(gắn dao phay) di chuyển lên/xuống theo

trục và dao phay xoay uanh trục

(spindle) Trục và trục Y chuyển động

phối hợp để di chuyển khung máy (xem

hình 2.4)

Hình 2.4: Phương án Trong phương án nêu trên, phương án có kết cấu phức tạp hơn; phương

án 1 và phương án 2 thực chất là giống nhau, chỉ khác nhau ở hướng di chuyển của spindle là di chuyển theo trục (phương ngang) hay trục Y (phương dọc)

Vì spindle (gắn trên trục ) chịu lực cắt, trong đó có lực theo phương trục vuông góc với trục (theo phương án 1) hoặc trục Y (theo phương án 2) Vì trục Y

dài hơn trục nên nếu ta chọn phương án 2 thì kết cấu cơ khí của máy lớn hơn phương án 1 o đó, ta chọn phương án 1 là phương án thiết kế kết cấu cơ khí

2.3 Ch n độn cơ dẫn độn

2.3.1 Sơ bộ về độn cơ bước (step m t r)

Hình 2.5: Động cơ bước (step motor) Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các loại động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng

bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc uay hoặc các chuyển động của Rotor và có khả năng cố định Rotor vào những vị trí cần thiết

2.3.2 Sơ bộ về độn cơ serv

Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu

ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ uay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động uay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác [12]

Động cơ servo trong công nghiệp đáp ứng được yêu cầu tốc độ nhanh, độ chính xác cao và sản sinh ra mô men lớn trong suốt dải hoạt động là dựa vào thiết

kế của động cơ điện một chiều không chổi than

(Trục của động cơ bước)

2.3.3 S sánh ưu điểm, nhược điểm của độn cơ bước và độn cơ servo:

Động cơ bước:

- Ưu điểm:

 Giá thành thấp

 Có thể điều khiển chính xác góc uay

 Có thể dùng cho điều khiển mạch hở vẫn đạt được độ chính xác

 Duy trì mômen rất tốt (không cần phanh)

 Không xảy ra hiện tượng đánh lửa (do không có chổi than)

 Chi phí bảo dưỡng thấp (do không có chổi than)

- Nhược điểm:

 Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn d y động cơ không thể tăng hoặc giảm trong lúc hoạt động o đó, nếu bị uá tải động cơ sẽ bị trượt bước g y sai lệch trong điều khiển

 Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số khi bị trượt bước

 Đông cơ bước g y ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo

 Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao

 Động cơ servo hoạt động không trùng khớp với lệnh điều khiển bằng động

cơ bước, do đó không làm việc ở chế độ mạch điểu khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi (hồi tiếp)

 Giá thành cao

 Khi dừng lại, động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng g y rung lắc, phải dùng phanh

 Bảo dưỡng tốn kém hơn (khi dùng động cơ có chổi than)

Như vậy, cả hai loại động cơ có những ưu khuyết điểm riêng, việc lựa chọn loại động cơ nào là tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể cho phù hợp

ưới đ y là bảng so sánh những đặc điểm cơ bản giữa hai loại động cơ:

Người dùng có thể chế tạo chúng

Mạch phức tạp

Thông thường người sử dụng phải mua mạch driver từ các nhà sản xuất

Hiện tượn trượt

Khó xảy ra (động cơ vẫn chạy trơn tru nếu tải đặt vào tăng)

5 pha HB: 0.72° (500 ppr) hoặc 0.36° (1000 ppr)

Phụ thuộc độ ph n giải của encoder Thông thường vào khoảng 0 6° (1000ppr) – 0.036° (10000ppr)

(ppr: Pulses per revolution)

2.3.4 Kết luận, l a ch n độn cơ dẫn độn

ựa vào ý tưởng thiết kế và ph n tích các ưu, khuyết điểm nêu trên Tác giả nhận thấy máy khắc gỗ CNC di động có kích thước nhỏ gọn nên mô men di chuyển các trục , Y, không uá lớn Vì gia công gỗ nên sai số 0.1mm là không cao lăm, do đó, để giá thành sản phẩm rẻ mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ,

tác giả lựa chọn động cơ dẫn động các trục , Y, là động cơ bước; bộ truyền động

vitme bi thanh trược vuông Động cơ chạy dao (lắp spindle) là động cơ servo

2.4 Tính t án l c cắt hi ia côn ỗ

2.4.1 Một số đặc điểm hi cắt t ỗ nhân tạ

Hầu hết các loại gỗ nh n tạo đều có keo dán nên tính cơ lý trên 2 bề mặt cao hơn nhiều ở phần t m, chiều thớ thay đổi, nhiều loại gỗ nh n tạo có cơ tính cao hơn

gỗ tự nhiên, ví dụ: ván dăm, ván vải sợi,

Các thông số khi phay ván dăm:

Theo tài liệu [13] Chương 9, khi phay ván dăm, để tính tỷ suất lực cắt cho từng trường hợp cụ thể, ta cần xét đến các yếu tố ảnh hưởng như sau:

- Tỷ suất lực cắt khi phay ván dăm theo lượng ăn dao (xem bảng 2.1)

Bảng 2.1: Tỷ suất lực cắt (K) khi phay ván dăm và lượng ăn dao (Uz)

- Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ay (bảng 2.2):

Bảng 2.2: Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ayKhối lượng thể tích ván (g/cm3) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

- Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak (bảng 2 ):

Bảng 2.3: Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak

- Trường hợp phay cạnh bên:

 Lượng ăn dao Uz = 0.2  0 mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể tích nhỏ hơn 0.7 g/cm3, lượng keo dưới 8%)

 Lượng ăn dao Uz = 0.5  0.7 mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể tích nhỏ hơn 0.7  0.9 g/cm3, lượng keo 8  12%)

 Lượng ăn dao Uz = 0.7  1 mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể tích lớn hơn 0.9 g/cm3, lượng keo lớn hơn 12%)

2.4.2 Tính l c cắt lớn nhất hi ia côn phay ỗ

Tốc độ cắt là một trong những yếu tố uan trọng của uá trình cắt gọt Tốc

độ cắt cao tạo điều kiện tăng tốc độ ăn dao, n ng cao năng suất Khi tăng tốc độ cắt tức là tăng tốc độ phá hủy các liên kết giữa các phần tử gỗ Quá trình cắt gọt xảy ra nhanh, các phần tử giữa dao và gỗ không kịp biến dạng, tạo điều kiện n ng cao chất lượng gia công Lượng ăn dao phụ thuộc vào vận tốc cắt và tốc độ uay của spindle

Trong các trường hợp phay biên và phay bề mặt thì trường hợp phay bề mặt

có lực cắt lớn nhất, do đó ta cần tính lực cắt ứng với trường hợp này để tính thiết kế kết cấu cơ khí và chọn động cơ

Hình 2.6: Mô tả chuyển động khi phay biên và phay bề mặt

ựa vào mô hình thiết kế đã đề xuất ở trên, với yêu cầu vật liệu gia công là

gỗ cứng (kể cả ván dăm) ta cần xác định lực cắt lớn nhất trong uá trình gia công để tính toán độ bền và công suất của các động cơ

Để xác định lực cắt lớn nhất, ta chọn các thông số tính toán như sau:

 Gỗ có độ cứng cao tương ứng với loại ván dăm có khối lượng thể tích ván

là 0.9 g/cm3 và hàm lượng keo 12%

 Tính lực cắt ứng với khi phay bề mặt

 ao cắt sử dụng loại dao có m , dao có 2 lưỡi cắt, đường kính chui

6, chiều rộng phần cắt 10 mm, góc m i 90 độ, độ rộng m i 0.2 mm (xem mô tả dao phay gỗ ở hình 2.27)

Hình 2.7: Mô tả dao phay gỗ loại (có m )

 Để xác định lực cắt lớn nhất, ta xác định lực cắt ở tốc độ cắt tương ứng với vận tốc di chuyển các trục , Y, là 2.5 m/ph, tốc độ uay của spindle là 12000 v/ph

Vận tốc di chuyển của các trục , Y, là 2,5 m/ph nên vận tốc cắt lớn nhất là: V = 2,5 m/ph (hay V = 42 mm/s)

Vận tốc quay spindle là 12000 v/ph (200 v/s), vận tốc cắt V = 2.5 m/ph, lượng ăn dao là: Uz = 0.21 mm

Tính tỷ suất lực cắt:

K = K1 x ay x ak (N/mm2) (1)Trong đó:

K1 = 450 N/mm2 là tỷ suất lực cắt theo lượng ăn dao (tra bảng 2.1);

ay = 1.84 là hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván (tra bảng 2.2)

ak = 1.27 là hệ số ảnh hưởng của hàm lượng keo (tra bảng 2 )

Thay các thông số vào công thức (1) ta được: K = 1052 N/mm2

Tính lực cắt:

Lực cắt: P = K.a.b (2)

Trong đó:

K = 1052 N/mm2 là tỷ suất lực cắt (đã tính ở trên);

a = 0.21 mm là bề dày phoi (tương ứng với lượng ăn dao);

b = 10 mm là chiều rộng phần cắt của dao phay đã chọn ở trên

Thay các thông số vào công thức (2) ta được: P = 2210 N

Vậy lực cắt lớn nhất để tính toán lựa chọn động cơ là:

Tính công suất động cơ:

Công suất cắt (Nc) thường chiếm 70  80% công suất động cơ điện nên ta tính được công suất động cơ điện theo công thức sau:

Để đáp ứng yêu cầu chính xác của máy và độ tinh xảo của sản phẩm cần gia công, đồng thời máy có giá thành vừa phải, tác giả chọn phương án truyền động các trục tọa độ , Y, là kiểu vít me đai ốc bi (kết hợp với động cơ bước như đã ph n tích lựa chọn ở mục 2.3) là sự lựa chọn hợp lý

Đối với trục và trục : đai ốc di chuyển theo trục vít me

Đối với trục Y: đai ốc cố định vào đế máy, vít me di chuyển kéo theo toàn bộ khung máy phía trên di chuyển dọc theo 2 thanh trược ở đế máy

2.7 Tính ch n bộ truyền vít me-đai ốc bi ch các trục X, Y, Z

2.7.1 Các thôn số đầu và để tính ch n bộ truyền vít me-đai ốc bi

Để đơn giản trong tính toán thiết kế, chế tạo (nhằm giảm giá thành sản phẩm) tác giả lựa chọn đồng nhất bộ truyền vít me đai ốc bi cho trục , Y, có đường kính và bước xoắn giống nhau Vì trục có chiều dài lớn nhất nên trong tính toán kiểm tra bền ta chọn trục để tính toán

- Lực dọc trục tác dụng lên đai ốc, Fa = 2P = 4420 N

Với P là lực cắt lớn nhất xác định ở 2.4.2 (P = 2210 N)

- Chiều dài làm việc của trục : l = 250 mm

- Vận tốc di chuyển (lớn nhất) của đai ốc: V = 2500 mm/ph

- Chọn vật liệu chế tạo trục vít: thép C45 (ch = 353MPa)

[k] là ứng suất kéo cho phép, [k] = ch/3 = 118 MPa ( 118 N/mm2)

Sơ đồ bố trí gối đỡ trục như hình 2.8:

Hình 2.8: Sơ đồ xác định μ và l trục

2.7.2 Các ích thước cơ bản của bộ truyền vít me đai ốc bi

Các kích thước hình học cơ bản của vít me được mô tả ở hình 2.9, trong đó:

d o là đường kính mặt trụ trung bình

d b là đường kính bi

d t là đường kính mặt trụ đi ua các điểm tiếp xúc giữa các bi với rãnh vít trên trục

2.7.2 Tính t án sơ bộ bộ truyền vít me-đai ốc bi

- ác định sơ bộ đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục vít (d1):

Theo [14], đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục vít (d1) xác định theo công thức sau:

 k a

x

F x x d





3.14

Với Fa = 4420 N là lực dọc trục tác dụng lên đai ốc, thay các giá trị vào công thức (5) ta được:

mm d

x

x x

11814.3

44203

.14

1

ựa vào [15] ta chọn trục vít me – đai ốc bi loại 16FSI5T3 (trang 53) của hãng Hiwin chế tạo, có các thông số như sau:

- Đường kính mặt trụ trung bình trục vít: do = 16 mm, bước vít p = 5 mm

- Đường kính của bi: db = 3.175 mm

- Tải động dọc trục danh nghĩa: Ca = 731 x 106 kgf

- Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa: Coa = 1331 x 106 kgf

- Đường kính mặt trụ đi ua các điểm tiếp xúc giữa các bi với rãnh vít trên trục: dt = d1 + db (1 – sinα) = 13.755 mm

- Góc tiếp xúc: α = 45O

- Số mối ren của trục vít (đầu mối của các đường xoắn vít), z = 1

- Bước xoắn vít λ (mm), được tính theo công thức λ = z.p

Vì z = 1 nên λ = p = 5 mm

2.7.3 Tính iểm tra bền bộ truyền vít me đai ốc bi

Vì trục , Y, có đường kính bằng nhau, nhưng do trục có chiều dài lớn nhất và chịu lực lớn nhất, do đó trong tính toán kiểm tra bền ta chỉ cần tính đối với trục

2.7.3.1 Tính iểm tra độ bền

Theo [14], kiểm tra điều kiện uốn dọc theo điều kiện ổn định Euler:

 o a

μ = 2 , là hệ số phụ thuộc phương pháp cố định các đầu trục vít me[14];

l = 250 mm, là chiều dài tính toán của trục vít me[14]

;

i là bán kính uán tính của tiết diện trục vít me, i được xác định như sau[14]:

2 125

J i



J là mô men uán tính của tiết diện trục vít me, xác định theo công thức:

d d

165.064

825.1214.36

.04.0

d d

J

825.1214.325.0

82825

53 2

250 2

2502

82821000014

.3

2 2

, vậy trục vít thỏa điều kiện ổn định

2.7.3.2 Tính iểm tra hả năn chịu tải độn

Theo [14], để đảm bảo khả năng chịu tải động, khả năng tải động tính toán của bộ truyền vít me bi cần đảm bảo: Cd  Ca (11)

Trong đó:

Ca là khả năng tải động cho phép của bộ truyền động vít me bi, được xác định bằng thí nghiệm, do hãng chế tạo cung cấp Theo [15], trục vít me – đai ốc bi loại 16FSI5T (trang 53) có Ca = 731 x 106 kgf ( 7168634 kN)

Cd là khả năng tải động tính toán của trục vít me (kN), Cd xác định như sau:

3 / 1

L

Q

Với Q là tải trọng tương đương được tính theo lực dọc trục (kN); L là tuổi thọ của trục vít me, tính bằng triệu chu kỳ chịu tải

Tải trọng tương đương Q được tính theo công thức: Q = Fa.kF (13)

Fa = 2210 N (được xác định ở 2.4 )

kF là hệ số tải trọng, theo [14], chọn kF = 1.5 (tải trọng có sự va chạm)

Thay các giá trị vào công thức (13) ta được: Q = 3315 N

Tuổi thọ L của trục vít me tính theo số giờ làm việc như sau:

n là số vòng uay của trục vít me (vòng/phút), n = 500 v/ph

Lh là số giờ làm việc của trục vít me (tính bằng giờ), chọn Lh = 72000 giờ Thay các giá trị vào công thức (14) ta được: L = 2160 (triệu chu kỳ)

Thay giá trị Q và L vào công thức (10) ta được: Cd = 42852 kN

Vậy Cd < Ca , trục vít đảm bảo khả năng chịu tải động

2.8 Kết luận l a ch n độn cơ

- Từ các tính toán, ph n tích ở trên, trên cơ sở các loại động cơ phổ biến (có sẵn) ở thị trường Việt Nam, tác giả chọn động cơ dẫn động các trục , Y, là Stepmotor size 57 có các thông số như sau:

Dòng (A)

Kháng (Ω)

Cảm (MH)

Trọng lượng (Kg)

Số Dây (Số)

Moment quán tính (Kg.cm²)

- Để đảm bảo phay được gỗ cứng (có

thể phay cả kim loại màu) và đảm bảo độ

bóng của sản phẩm, tác giả chọn động cơ dẫn

động trục chính (spindle) là động cơ servo

của hãng Makita Corporation, mã hiệu

RT0700C có công suất 710W, tốc độ vòng

quay 10000  30000 rpm

2.9 Kết luận l a ch n ết cấu cơ hí và hệ thốn truyền độn

- Kết cấu cơ khí:

Trục chuyển động độc lập phối hợp với trục theo phương ngang, trục Y theo phương dọc Spindle (gắn dao phay) di chuyển lên, xuống theo phương đứng (trục ), đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle) Cả khung máy (trong đó

có cả trục và trục ) di chuyển dọc theo trục Y

- Hệ thống truyền động:

Trục ,Y, là bộ truyền động vít me đai ốc bi, đường kính 16mm, bước 5mm có sẵn trên thị trường (có thể mua của hãng Hiwin, TBI, THK,…); thanh trược vuông (có thể mua của hãng Hiwin, TBI, THK,…) đảm bảo độ chính xác cao

Trục có đai ốc di chuyển dọc theo trục vít me (2 chiều), kèm theo đai ốc là cụm gá lắp trục chính (spindle) và trục ; 2 thanh trược bố trí 2 bên trục vít me

Trục có đai ốc di chuyển dọc theo trục vít me (2 chiều), kèm theo spindle

di chuyển (lên/xuống); 2 thanh trược bố trí 2 bên spindle

Trục Y có đai ốc cố định vào khung đế máy, trục vít me kèm theo toàn bộ khung máy phía trên di chuyển dọc theo trục Y (2 chiều), 2 thanh trược bố trí 2 bên khung đế máy (song song với trục Y)

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ MÁY3.1 Trục X (vật liệu: thép C45)

Hình 3.1: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục