Nghiên cứu và thiết kế máy cắt tấm kim loại bằng tia plasma điều khiển CNG

Trang 1

CHUYÍN NGĂNH CƠ TIN KỸ THUẬT ooÖOoo LUẬN ÂN TỐT NGHIỆP Đề Tăi: Tăi:

NGHIÍN i CUU VA THIET KE MAY CAT TAM KIM LOAI BANG TIA

Trang 2

BỘ GIÂO DỤC VĂ ĐĂO TẠO CỘNG HÒA XÊ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường ĐH DL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động - RoBot 0000000

NHIEM VU LUAN AN TOT NGHIEP

| Ho va Tĩn: LE MINH GIANG MSSV: DCT 032

HUYNH CHi DUNG MSSV: 10106026

Ngănh: CƠ TIN KỸ THUẬT

1 Đầu đề Luận Ân: |

NC & THIET KE MAY CAT TAM KIM LOAI

BANG TIA PLASMA DIEU KHIEN CNC

2 Nhiệm Vụ (yíu cầu về nội dung vă số liệu ban đầu): 1 Lựa chọn phương ân thiết kế

2 Thiết kế động học mây

3 _ Thiết kế kết cấu mây

4 _ Thiết kế điều khiển CNC cho mây

3 Ngăy giao nhiệm vụ Luận Ân: 15/10/2006 (02 bo /rowt)

4 Ngay hoan thanh: 15/1/2007

Họ vă Tín người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

Th.S Phùng Chđn Thănh KW OA 100%

Ngay © thang dena OCKHAY DONG-ROBOT

CHU NHIỆM KH6A GUGI HUGNG DAN CHINH

(Ký vă ghi rõ họ tín) (Ký vă ghi rõ họ tín)

Ẩ“Ỗu se Tu —

Trang 3

PHIẾU NHẬN XĨT LUẬN ÂN TỐT NGHIỆP

(Dănh cho cân bộ hướng dẫn)

1 Họvă Tín: LE MINH GIANG MSSV: ĐCT032

HUỲNH CHÍ DŨNG 10106026

Ngănh: CƠ TIN KỸ THUẬT -

2 Để tăi: NGHIÍN CỨU THIẾT KẾ MÂY CẮT TẤM KIM LOẠI

BẰNG TIA PLASMA ĐIỀU KHIỂN CNC

3 Tĩng quat vĩ ban thuyĩt minh:

Số trang: 43- Số chương: se Số bảng số liệu _ Sốhìnhvẽ: —

Số tăi liệu tham khảo: _ Phần mềm tính toân: _

Hiện vật (sản phẩm): Thuyết minh bằng mây tính: 4 Tổng quât về câc bản vẽ:

Tổng số bản vẽ:.J Bản A0: Bản A1: Bản A2: Bản Khổ khâc: Số bản vẽ tay: Số bản vẽ trín mây tính

5 Nội dung vă những ưu điểm chính của Luận An Tốt Nghiệp:

7 Đề nghị: Được bảo vệi Bổ sung thím để bảo vệ] Không được bảo vệE1

Ngay thang nam 2005

Thầy Cô Hướng Dẫn

(Ký vă ghi rõ họ tín)

Trang 4

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S PHÙNG CHĐN THĂNH

Lời đẳmdn — -~-~-~-~-~ ~-~=~~~~~==~~r il

Tóm tắt Dĩ tai: | - i2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN -~ -~~~~ -~~~-~=~=====z>====>===zz>======rr 1 1.1_ TỔNG QUAN NGHĂNH CẮT KIM LOẠI -~ - 1

1.2_ SO SÂNH GIỮA CÂC PHƯƠNG PHÂP CẮT KIMLOẠI - 2

1.3_ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÍN LÝ CẮT KIM LOẠI BẰNG TIA PLASMA -~ ~~~~~~~~~~~~=====~====>~~>> 8 1.3.1_ Nguyĩn ly phat tia plasma - 8

1.3.2_ Nguyín lý cắt kim loại bằng tia plasma( cắt thĩp tấm) - 10 1.3.3_ Câc thông số công nghĩ - 11

CHƯƠNG II: TIM HIỂU, PHĐN TÍCH, CÂC LOẠI MAY CAT PLASMA HIỆN NA Y -~~ -~~~~-~=======~=~====~~=~=========~=ree 14 2.1_ CÂC LOẠI MÂY CẮT PLASMA -~-~~ === 14

2.2_ GIÂ MỘT SỐ LOẠI ĐẦU PHUN VĂ MÂY PHÂT TIA oS | ~ Ó 17 2.2.1_ Giâ một số loại đầu phun - 17

2.2.2_ Giâ một số loại mây phât tia plasma - 18

2.3_ KHẢ NĂNG CẮT VĂ BỀ RỘNG RÊNH CẮTT -~- 22

2.3.1_ Khả nang cit - 22

2.3.2_ Bĩ rong ranh cit - 23

2.4_ UU VA NHUGC DIEM CUA MAY CAT KIM LOAI BANG

Trang 5

TIA PLASMA -~ ~7 =~~=-==~~2==~~===~=z====z==~~= 24 2.4.1_ Ưu điểm -~ ~~~-~~~~~-==<============z>=~=~~===z 24

2.4.2_ Nhude diĩm - 24

CHUONG III: YEU CAU VA CAC PHUONG AN THIET KE - 25

3.1_ YEU CAU THIET KE - 25

3.2_ CAC PHUONG AN THIET KE - 25

3.2.1_ Phuong an | - 25

3.2.2_ Phuong dn 2 - 26

3.2.3_ Phương ân 3 - 27

3.3_ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÂN THIẾT KẾ - 28

3.4 THIẾT KẾ CÂC CỤM MÂY CHO PHƯƠNG ÂN ĐÊ CHỌN (PHƯƠNG ÂN 2)_ -~-=-~-=~-=~~-=~==>>==~=~~=r~~~=~~>r 29 3.4.1_ 86 dĩ dĩng cho phuong 4n 2 - 29

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CÂC CỤM MÂY -~~ ~~~~- 30

4.1_ TÍNH TOÂN CUM DAN DONG THEO TRUC X - 30

4.1.1_ Chọn dong co - 30

4.1.2_ Tính va chon bang bi - 31

4.1.3_ Tính toân bộ truyền đai ring - 32

4.1.4_ Tính toân bộ truyền bânh răng thanh răng - 33

4,.1.5_ Tinh todn truc 1 - 34

4.1.6_ Chọn ổ bi -~ ~~~~~~-~~~~~~===========zzzzrrr=~~~r 42 4.1.7_ Cum dan dong truc x - 44

4.2_ TINH TOAN CUM DAN DONG THEO TRUC Y - 46

4.2.1_ Chon d6ng co - 46

Trang 6

4.2.2_ Tính vă chon bang bi - 47

4.2.3_ Tính toân bộ truyền bânh răng thanh răng - 48

4.2.4_ Tinh todn tric 2 - 49

4,2,5_ Chọn ổ bi — -< <=~=~<->e=z===rrr=xrr==rmm=rmee 57 4.2.6_ Xâc định chuyển vị vă ứng xuất cho thanh ngang 58 4.2.7_ Cụm din dĩng theo truc Y - 61

4.3_ TINH TOAN CUM DAN DONG THEO TRUC Z - 62

4.3.1_ Chon d6ng cd - 63

4.3.2_ Tính todn vit me dai 6c - 63

4.3.3_ Tinh toan va chon bang bi - 65

4,3.4_ Chon 6 bi - 65

4.3.5_ Chọn dai rang - 66

4.3.6_ Cum gitf dau phun (Truc Z) - 68

4.4_ TINH TOAN BO PHAN DO PHOI - 69

4.4.1_ Tính toân thanh đổ ngang - 69

4.4.2_ Dăn d6 phdi - 70

4.4.3_ Tính tôn đường kính bulơng thanh đỡ dọc - 72

4.5_ KHUNG MÂY -~~=====~=z>z>======x~>>rrmer 72 CHƯƠNG V : SƠ ĐỒ NGUYÍN LÝ VĂ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CỦA MÂY CẮT TIA PLASMA -~ ~~ ~===~==~== 71

CHƯƠNG VI: GIỚI THIỆU VỀ CARD PLC 832 -. -. -. -~~~== 82

6.1_ GIỚI THIỆU VỀ CARD PLC 832 -~ -~ -~ ~~ 82

1 Câc đặc điểm chung của plc 832 - 83 2 Ứng dụng -~-~~ -~~-~~========>========~~~=====~ 83

Trang 7

3 Cac dic diĩm chi tiĩt: - 83

4 Tinh ning chung - 84 6.2_ THIẾT KẾ PHẦN MỀM -~~ -~~=~======== 84 6.2.1_ Tính toân khi thay đổi hệ toạ độ chỉ tiết - §4 1 Ding trong lĩnh G92 - 84 2 Ta sử dụng hệ tọa độ tuyệt đối -~~~ 84 3.Dùng trong cdc lĩnh G54, G59: - 84

6.2.2_ Thuật giải tìm tđm cung tròn khi giữ liệu đầu văo, lă điểm đầu, điểm cuối vă bân kính R - 85

6.2.3_ Tính toân cung tròn khi biết tđm cung tròn vă chiều chạy dao - 89

6.2.4_ Tính toân khi chuyển sang toa độ cực - 92

6.2.5_ Tính toân nội suy đường thẳng theo lượng chạy i 6.2.6_ Di chuyển quêng đường dăi l(mm) trín một trục với lượng chạy dao F - 93

6.2.7_ Di chuyĩn quang dudng dai I( Ix,ly,lz) trĩn ba trục với lugng chay dao F - 95

Trang 8

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.§ PHÙNG CHĐN THĂNH

ừẳ Ẳ.Ắ ẰGra-Sraratunẳẵẳan

6.3.2.3.a_ Chạy đầu phun nhanh (G00) - 101

6.3.2.3.b_ Chạy đầu phun nội suy đường thẳng (G01) -~- 102

6.3.2.3.c_ Chạy đầu phun nội suy theo cung tròn 103

6.3.2.3.d_ Lệnh toạ độ tuyệt đối ( G02,G03) vă toạ d6 tuong dĩi (G90,G91) - 106 6.3.2.3.e_ Lệnh hệ inch vă hệ met (G20,G21) - 106 6.3.2.4_ Lĩnh hĩ toa d6 - 107 6.3.2.4.a_ Căi dat hĩ toa độ tuyệt đối (G92) - 107 6.3.2.4.b_ Mặt phẳng gia công ( G12, G18,G19) 107 6.3.2.4.c_ Lệnh tự động trở về điểm tham chiếu 107 6.4_ CÂC LỆNH PHỤ -~ ~-~~ -~~~~=====~=====~>==~~ 107 6.4, 1_ Lĩnh difng chuong trinh - 108

6.4 2_ Lĩnh kĩt thtic chuong trinh (M02) - 108

6.4 3_ Thi du lap trinh tong hop - 108

CHUGNG VII: HUGNG DAN SU DUNG MAY CAT PLASMA Manual MARCH 3 -~ -~~ ~~~==~=============z===xrr~r 110 7.1_ CÂC BƯỚC KIẾM TRA KHI VẬN HĂNH MÂY - 110

7.2_ THAO TÂC VẬN HĂNH MÂY (TẮT/MỞ) MÂY - 111

7.3_ GIAO DIEN MOT SO CHUC NANG CUA CHUONG TRINH DIEU KHIEN MAY CNC PLASMA CUTTER 112

7.4_LAM VIEC TRONG AUTOCAD - 123

7.5_ LĂM VIỆC TRONG MACH 3 -~ -~ ~~~~~~~~ 123

7.6_ MOT SO CACH KHAC PHUC SU C6 - 127

Trang 9

7.6.a_ Đầu cắt không di chuyển bằng tay được

chĩ d6 Jog) -+- 127

1 < 127

7.6.c_ L6i may cat - 128

CHUONG VIII: KY THUAT AN TOAN HAN & CAT BANG KHi PLASMA - 129

Trang 10

UR RELIES E LBL EGR LIEBE BARC BOE EIB EY SIRES ÔTAN (4000804104006 30400146 Sât 0040/44/2068 087A 6.0046/04.110/10/01/G00100/000UA100018/0080, 81021200108 7/40 REEL bE CE OE Ete ERE 168

288

LOI CAM ON

`

YY YY TY He He

Ching Em xin chin thinh cim on Shĩiy P, hing Chin Thanh Da rat bin wbi cing tiệc hing ngiy , 22% ấm dù, (lời goon gue bin

ctia mink hung din wit chĩ bio nhiing ®hướớu ĩl dĩ chiing em cb hE |

hom thimh tugn vin til “g0 mău

; ~ > , > „ý

Beng thor ching em cing xin cim On cc 2⁄2 Cĩ Khoa Ce Tin:

hoc hy Uhual we oie Thiy Co cia tuing BH Kg Thug Cong’ Nghĩ at nhiing gt 2> ( di touyĩn day cho ching em tong suĩt : 2/22 thing 12 g4 Ching ny Em cting xin cim on gia dinh vie be ban, ti nqguĩn ding wiĩn “4 ⁄ mM ¢ Re RASS Al ARR ARIE,

util lin che chting om hong nhiing thing ngay 6 guing diing Dee Hoc

Trang 11

TÓM TẮT ĐỀ TĂI iN mee oe —————='` 1 Tìm hiểu câc loại tia cắt kim loại trong nghănh cắt kim loại vă so sânh chúng

2 Tìm hiểu phđn tích, câc loại mây cắt plasma về giâ cả, về khả

năng tìm ưu vă nhược điểm của chúng

3 Lựa chọn phương ân Thiết kế vă thiết kế theo phương ân đê chọn vă tính toân từng chỉ tiết trong thiết kế

4 Thiết kế phần mềm tính toân chúng vă đưa gia thuật giải

5 Giới thiệu về phần mềm điều khiển mây cắt plasma

6 Biện phâp an toăn khi sử dụng mây cắt plasma

Trang 12

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN - œGG -

1.1_ TONG QUAN VỀ NGĂNH CẮT KIM LOẠI:

Trong những năm gần đđy, ngănh cơ khí Việt Nam đang trín đường phât triển vă gặp không ít những khó khăn, sản phẩm lăm ra không có khả năng cạnh tranh trín thị trường do chất lượng vă đầu tư công nghệ ở mức

thấp Đặc biệt cơ khí lă ngănh công nghiệp cơ sở cho tất cả câc ngănh

công nghiệp khâc mă trong đó ngănh cắt kim loại cũng chưa được đầu tư

đúng mức, công nghệ vẫn còn ở mức thấp

Trước tình hình nói trín , nhiều cân bộ khoa học đê đổi mới hoạt

động nghiín cứu, tập trung nghiín cứu, tạo ra câc sản phẩm cơ khí công

nghệ cao thích hợp với tự động hóa vă công nghệ phần mềm Đồng thời,

phải gắn nhiệm vụ nghiín cứu với thị trường, tạo ra câc sản phẩm khoa

học có giâ trị cao, phù hợp về chất lượng, giâ cả để phục vụ sản xuất theo

định hướng cơng nghiệp hô hiện đại hoâ mă Đảng vă nhă nước da dĩ ra

Gần đđy, Bộ khoa học vă công nghệ Việt Nam đê nghiín cứu, chế

tạo ra nhiễu sản phẩm cơ khí có tự động hoâ phục vụ cho ngănh công

nghiệp nước ta, trong đó có mây cắt kim loại tấm bằng tia Plasma điều

khiển CNC Tuy nhiín loại mây cắt năy lă kết quả của sự chuyển giao

công nghệ từ nước ngoăi chứ chưa lă do Bộ thiết kế vă chế tạo Hiện nay, trín thị trường Việt Nam có rất nhiều loại mây cắt kim loại dạng tấm

nhưng gía thănh rất cao Theo Bộ khoa học vă công nghệ, mây có khả

năng cắt 1,2x2,Im cắt thĩp dầy 25mm (thĩp ít cacbon) có giâ lă 1 tỷ đồng

Như vậy, đđy lă giâ quâ cao đối với câc công ty vừa vă nhỏ, mă câc công ty năy lại lă thế mạnh của ngănh công nghiệp Việt Nam trước quâ trình gia

nhập WTO Giâ thănh lă một vấn để nan giải mă câc công ty chế tạo mây cắt kim loại Việt Nam đang cố gắng giải quyết để có thể cạnh tranh với

câc công ty nước ngoăi

Trang 13

1.2_ SO SÂNH CÂC PHƯƠNG PHÂP CẮT KIM LOẠI :

Có nhều phương phâp cắt đứt kim loại như : cắt bằng khí

oxy_acetylen, tia lazer, tia plasma, tia nước Mỗi phương phâp đều có những ưu vă nhược điểm khâc nhau

Văo những năm đầu thập niín thứ nhất của thế kỉ XX, người ta chỉ

dùng ngọn khí Oxy_acetylen để cắt thĩp Sự kết hợp giữa khí cắt vă thĩp

có chứa sắt đê hình thănh lớp oxít sắt trín bể mặt kim loại lăm chất lượng

bĩ mat không tốt Quâ trình cắt bằng ngọn khí Oxy_acetylen như lă một

quâ trình phản ứng hóa học hơn lă sử dụng nhiệt để lăm nóng chảy kim

loại Tuy nhiín, với kim loại không chứa sắt thì không thể cắt với ngọn khí

Oxy_axetylen nín sau năy tia Lazer vă tia Plasma được ứng dụng cắt đứt

kim loại với năng suất rất cao

Về nguyín lý, cắt bằng tia Lazer vă tia Plasma lă như nhau, đều

dùng tâc dụng nhiệt để lăm nóng chảy vật liệu cần cắt Tuy nhiín, nguyín lý phât tia Lazer vă tia Plasma thì hoăn toăn khâc nhau Công tắc Oe Điện cực cò Ị ` + 25kv =~ mach dong Thanh Rubi Ong dẫn khí Xếnon l3 l| a Lg a: 5kw j ⁄ Thấu kính hội tự Mạch điện công suất NẾ/ Vatiieu bốc hơi Chỉ tiết,

Hinh1.1 Nguyín lý hoạt động Lazer-

Tia Lazer được tạo ra do đỉn phât xung phât văo thanh phản xạ (thường lă thanh hồng ngọc) sẽ phât ra câc nguyín tử Câc nguyín tử năy di chuyển qua lại trong môi trường quang học nhờ hệ thống gương phản xạ,

Trang 14

đến mức đủ năng lượng, chúng sẽ phât ra qua gương phản xạ bân phần rồi

năng lượng của chúng được tập trung lại nhờ thấu kính hội tụ Chùm ânh sâng có năng lượng cao năy (8000°C) sẽ lăm nóng chảy vật liệu cần gia công ` e 6 A \Nggg 7⁄1

Hình 1.2 Sơ đồ nguyín lý cắt plasma a) cắt bằng hồ quang plasma( trực tiếp); b) cắt bằng hồ quang plasma (giân tiếp);

Tia Plasma thì được tạo ra khi môi trường khí giữa 2 điện cực bị ion hoâ, dưới tâc động của hiệu điện thế, câc electron sẽ di chuyển về cực Anod,

còn proton sẽ di chuyển về cực Catod lăm xuất hiện đòng hỗ quang Dong hồ quang năy được tập trung lại nhờ văo vòi phun nhỏ tạo tia Plasma Tia Plasma có nhiệt độ cao năy sẽ lăm nóng chảy vật liệu cần cắt Do dùng nhiệt độ lăm nóng chảy vật liệu cần gia công nín bể mặt kim loại sau gia

công sẽ bị biến cứng

Khâc với cắt bằng tia Lazer vă tia Plasma, cắt bằng tia nước sẽ không lăm biến cứng lớp bể mặt kim loại sau gia công do cắt bằng tia nước

không có tâc dụng nhiệt

Trang 15

Nước Chi tiết Vòi phun Thu hồi nước LY \ Chỉ tiết

Hình1.3 Nguyín lý hoạt động tỉa nước

Nguyín lý cắt như sau : nước đầu văo có âp suất khoảng 4 bar được đưa qua bộ biến âp tạo ra dòng nước có âp suất khoảng 38000 bar Dòng nước có âp suất cao năy sẽ lăm ăn mòn kim loại cần gia công Tuy nhiín việc tạo ra dòng nước có âp suất cao như vậy lă rất khó vă hiệu suất cắt

không cao nín chỉ được ứng dụng khi câc phương phâp khâc khó hay không thực hiện được Do những hạn chế đó mă tia nước ít được sử dụng

hơn so với cắt bằng tia Lazer vă tia Plasma

Trang 16

GVHD : Th.S PHUNG CHAN THANH LUAN VAN TOT NGHIỆP

Người ta thực hiện việc so sânh giữa cắt kim loại bằng tia Lazer vă

tia Plasma, kết quả như sau :

Trang 17

- Về giâ thănh :

Giâ một mây phât tia Plasma trong khoản từ $2000 + $3000 trong

khi đó mây phât tia Lazer trín $6000 không kể hệ thống CNC

- Vĩ kha nang công nghệ :

Khả năng cắt kim loai cia tia Lazer va tia Plasma lă như nhau, tuy

nhiín tia Lazer có thể cắt được vật liệu không dẫn điện, còn Plasma chỉ có thể cắt được vật liệu dẫn điện

- Về độ chính xâc :

khi cắt đứt, độ chính xâc của 2 tia lă như nhau Khi cắt lỗ thông, tia

Plasma lăm lỗ bị côn, còn tia Lazer thì không Tuy nhiín khi dùng tia

Plasma để cắt lỗ đối với kim loại có bể dăy thấp thì độ côn năy sẽ không

đâng kể

- Như vậy, những so sânh trín cho ta thấy khi cắt bằng tia Plasma

cũng đạt được độ chính xâc gần như lă tia Lazer, nhưng giâ thănh của nó

thấp hơn nhiều so với mây phât tia Lazer, vì vậy mă tiô Plasma ngăy căng

được ứng dụng rộng rêi để cắt kim loại Chính vì những ưu điểm trín nín

chúng em nghiín cứu sử dụng tia Plasma để cắt kim loại thay vì

Oxy_axetylen hay tia Lazer

- Trước đđy việc cắt kim loại bang tia Plasma chỉ được thực hiện

bằng tay do đó năng suất vă độ chính xâc không cao Không những thế mă nó còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người lao động

- Vì vậy, chúng em đê thiết kế, chế tạo mây cắt tấm kim loại bằng

tia Plasma ứng dụng hệ thống CNC nhằm giảm tối thiểu về giâ thănh, an

toăn về lao động vă mức độ chính xâc khi gia công để phục vụ cho ngănh công nghiệp nước ta

~ĂẮĂ-._ _. .———— BD—ỲŸẼÏÊTÉẼƑỄPTẼỲẼŸẼÏễẼEẼEỄỄỆẼỄỄỄỄỄỄẼỄỄẼễCÊẼ

Trang 18

1.3_ NGUYÍN LÝ CẮT KIM LOẠI BẰNG TIA PLASMA

1.3.1_ Nguyĩn ly phat tia Plasma: (h1- 4)

Hình 1.4 Đầu phun plasma

Trong điều kiện thường, câc chất khí đều được tạo thănh từ câc

phđn tử trung hoă về điện(không mang điện) Khi đó, trong mỗi nguyín tử, số hạt Proton mang điện dương có hạt nhđn nguyín tử đúng bằng số điện

tử mang điện đm ở lớp vỏ, quay xung quanh hạt nhđn Do vậy tổng số điện

tích đm vă dương của nguyín tử trung hoă với nhau, tức lă luôn bằng nhau

Nếu cho một dòng điện (dòng câc điện tử tự do) chạy qua chất khí

thì tình trạng cđn bằng sẽ biến mất Câc điện tử tự do va chạm với nguyín

tử khí lăm cho câc điện tử ở lớp ngoăi của nguyín tử đó'bắn ra

Plasma lă hỗn hợp khí có chứa câc electron tự do, câc ion dương,

nguyín tử vă phđn tử Câc loại khí thường được dùng để tạo tia Plasma lă

Nitrogen, Argon, Hydrogen hay hỗn hợp câc khí năy Cắt kim loại bằng tia

Plasma lă dùng tia Plasma có nhiệt độ từ 11.000 + 30.000 °C lăm nóng

Trang 19

chảy cục bộ tại vị trí cắt vă dùng âp lực của dòng khí đẩy phần kim loại

nóng chảy ra khỏi vị trí đó

Quâ trình cắt Plasma được chỉ lăm 2 giai đoạn :

e_ Đầu tiín dòng khí lăm nóng chảy vă xuyín thủng vật liệu

e Kế đó dòng Plasma được dịch chuyển theo chương trình CNC đê lập

trình sẵn để cắt vật liệu

Gia công Plasma không phụ thuộc văo phản ứng hoâ học giữa khí

vă vật liệu gia công, không tổn tại lực cắt, chủ yếu sử dụng nhiệt độ của

tia Plasma

Chỉ gia công vật líu dẫn điện, gia công được hầu hết câc kim loại

kể cả kim loại không gia công được bằng tia Oxy_axetylen

Khi mơi trường bị ion hô, dưới tâc dụng của hiệu điện thế, câc

electron sẽ di chuyển về cực Anod, còn proton sẽ đi chuyển về cực Catod lăm xuất hiện dòng hồ quang

Dòng hổ quang được đưa đến miệng phun có tiết diện nhỏ để thu gọn hồ quang, lăm tập trung mật độ dòng hồ quang vă nhiệt độ cắt

Dòng hồ quang có nhiệt độ vă cường độ cao năy được đưa văo vùng

g1a công lăm nóng chảy vật liệu tại vùng gia công

Kim loại nóng chảy sẽ được lấy đi bởi dòng khí phât ra từ lỗ vòi Sự kết hợp giữa nhiệt cắt vă lực cắt của tia hồ quang tạo ra bể mặt có chất

lượng cao

Trang 20

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S PHUNG CHAN THANH

1.3.2_ Nguyín lý cắt kim loại bằng tỉa Plasma (cắt thĩp tấm) :

Phôi có dạng thĩp tấm phẳng, ta cần điều khiển đầu phun di chuyển theo biín dạng 2D cắt chi tiết có hình dạng như mong muốn Về mặt

nguyín lý : mây tạo chuyển động theo 2 phương x vă y , sự kết hợp chuyển động theo 2 phương x,y tạo ra biín dạng 2D Ta cũng có thể tạo chuyển

động theo phương Z bằng câch nđng hoặc hạ đầu phun sau khi cắt Vấn để

lă phải điều chỉnh câc thông số công nghệ mây phât tia plasma sao cho

thích hợp với câc kim loại khâc nhau vă câc kim loại có độ dăy khâc nhau

sơ đồ nguyín lý như sau:

1 6 sóng trượt dọc; 2 sóng trượt ngang; 3 vít me nđng hạ đầu phun theo

phương z; 4 sóng trượt đứng ; 5 đầu phun

Hình 1.5 Sơ đồ nguyín lý mây cắt kin loại dạng tấm

Trang 21

1.3.3 Câc thông số công nghệ:

1 Điện âp:

Hiệu điện thế hổ quang trong quâ trình gia công rất nhỏ, nó có thể tăng lín nhưng đến một giới hạn nhất định, thông thường không vượt quâ

180V Hiệu điện thế nguồn điện chạy không tải

2 Cường độ dòng điện:

Cường độ dòng điện trong nguồn quyết định hiệu quả kinh tế trong

quâ trình gia công bởi vì khi chọn đúng cường độ dòng điện thì ta giẩm được hao phí lăm điện cực Do đó khi chọn cường độ dòng điện thì ta phải dựa văo đường kính sơ bộ của cực đm (catod) hay đường kính miệng vòi

phun của đầu phât ra tia Plasma

Bảng 1.1 Mối quan hệ cường độ dòng điện với đường kính của

Catod vă đường kính của vòi phun Bảng 1.1:

Cường Đường kính (mm) Cường độ Đường kính (mm)

độ dòng ` Miệng | dòng điện Miệng vòi Catod 1 ‘ oe diĩn (A) are vòi phun (A) Catod phun 150 + 200 1.8 15+2 1400 + 500 3.5 3.5+4.5 200 + ; ; ; 250 2 2+2.5 | 500+600 4 455 250 + 300 2.5 2.5+3 | 600 +700 4.5 5+5.5

Chú ý : Cường độ dòng điện trong bảng níu trín lă cường độ dòng điện

trong mạch điện, còn cường độ trong câc điện cực thấp hơn rất nhiều

_—m=======—.—=—===ễễễEễễễễễễễ_ _— — — — _——— CC

SVTH: LE MINH GIANG , HUỲNH CHÍ DUNG Trang 11

Trang 22

3 Tốc độ di chuyển vòi phun :

Tốc độ di chuyển vòi phun phụ thuộc văo chiểu dăy gia công hay bể

đăy lớp cắt nếu bể dăy cắt nhỏ thì tốc độ cắt tăng lín vă ngược lại khi

tốc độ cắt giảm, lớp kim loại cắt tăng lín, đđy lă thời đặc điểm quan trọng trong quâ trình cắt bằng hĩ quang Plasma

Tốc độ cắt quyết định công suất gia công Khi tốc độ cắt cực đại thì năng suất cắt tăng lín vă hiệu quả kinh tế trong quâ trình gia công tăng lín, còn khi tốc độ cắt giảm, không những năng suất giảm mă còn ảnh hưởng chất lượng bề mặt gia công: giảm tốc độ cắt, lượng nhiệt tâc động

văo bể mặt chi tiết tăng lín, lăm ảnh hưởng xấu đến chất lượng bể mặt ,

chi tiết gia công bị cong vính Trường hợp năy thường gặp khi cắt đứt câc tấm thĩp mỏng

Tùy loại mây phât plasma mă thông số năy sẽ khâc nhau Bảng 1.2

Trang 23

F5 0.8 12598 40 3.6 2718 40 6 1194 Thĩp không gỉ 80 10 2108 80 12 1270 80 19 610 80 25 356 25 0.8 15494 25 1.5 6807 40 3.2 1930 Nhom 80 10 3073 80 12 1905 80 19 940

Hiệu điện thế đầu văo lă 200- 400V, dòng 3 pha, tần số 50/60Hz

Tốc độ cắt đạt được khâ cao Việc điều chỉnh khoảng câch giữa câc đầu

phun vă chi tiết gia công rất quan trọng Kích thước của rênh cắt sau gia công phụ thuộc rất nhiều văo việc điểu chỉnh câc thông số như mức năng

lượng, loại khí, tốc độ phun khí, tốc độ di chuyển của đầu phun

a

Trang 24

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU PHĐN TÍCH CÂC LOẠI

MÂY CẮT PLASMA HIỆN NAY

2.1_ CAC LOAI MAY CAT PLASMA: Burdox Burny 5 with 4 Oxyfuel, 1 Plasma and | Plate Marker Heath Burny 3 with 4 Oxyfuel Linde 250 Burny 10 with 2 Oxyfuel, 1 Plasma and 1 Plate Marker Airco Burny 3 with 4 Oxyfuel and 1 Plasma Linde CM-350 Burny 5 with 1 Plasma and 1 Oxyfuel Linde CM-56

Northrop Grumman Promotion, HL-8& and 6 Oxyfuel (This machine is completely Powder Coated)

Trang 26

Hình 2.4: Đầu phât tia plasma tốc độ cao 2.2_ GIÂ MỘT SỐ LOẠI ĐẦU PHUN VĂ MÂY PHÂT TIA PLASMA:

2.2.1_ Gía một số loại đầu phun:

SVTH : LÍ MINH GIANG, HUỲNH CHÍ DŨNG Trang 16

Trang 27

New! - PT-15XL Torch w/Cables Hình 2.5 Đầu phun Hình 2.6 Đầu phun — Thông tin giâ tham khảo của hêng Hyperfhem - USA A 8l torch

80 Amps @ 60% duty (with hf)

PA 180 6mtr Machine Torch — 3/8 Fitting $145.00 PA 181 6mtr Machine Torch — Central Adaptor $161.00

A 101 torch

Trang 28

AN TOTING GVHD : Th.S PHÙNG CHĐN THĂNH

140 Amps @ 60% duty (with hf)

PA 110 6mtr Machine Torch — M14 Fitting $145.00 PA 111 6mtr Machine Torch — Central Adaptor $166.75

A 141 torch

140 Amps @60% duty ( with hf)

PA 103 6mtr Machine Torch — M14 Fitting $137.75

PA 145 6mtr Machine Torch — Central Adaptor $159.50

CEBORA TYPE CB50 TORCH

50 Amps @ 60% duty

PA 1280 6mtr Machine Torch ~ 1/8 Fitting $123.25

CEBORA TYPE CB70 TORCH

7O Amps @ 60% duty

PA 1290 6mtr Machine Torch — 1/8 Fitting $130.50

2.2.2_ Giâ một số loại mây phât tỉa plasma:

TT

Hình 2.7 Mây phât tia Plasma

Giâ của một mây phât plasma dao động trong khoảng từ 800$ đến 2000$ tùy theo loại vă tùy theo khả năng cắt Thông tin sau của hêng

CyberWeld — USA

Bang 2.1

Trang 29

Powermax 190c - $1,095.00 (Manual torch only)

Compact unit 1/8" capacity unit with built-in air compressor ideal for portable use Operates on 115 or 230 volt current Output - 12 amps Weight - 46 Ibs

Standard Equipment:

Power Supply with built-in compressor PAC105 Torch with Lead 20' (6.1 m) Spare Consumables

Work Cable with Clamp 15° (4.5 m)

Primary Power Cable 10' (3 m)

Powermax 380 - $1,395.00

(Manual torch only)

Portable machine with recommended 1/4" capacity Operates on 115 or 230 voit current Output - 27 amps Weight - 55 Ibs Standard Equipment:

Power Supply

PAC110T Torch 20' (6.1 m) Spare Consumables and Air Fitting

Work Cable and Clamp 15° (4.6 m)

Powermax 600

price with 25' manual torch - $1,995.00

price with 25’ machine torch - $2,195.00

Portable unit with recommended 3/8"

capacity Operates on 230 voit current

Trang 30

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S PHÙNG CHĐN THĂNH Powermax 1000

price with 25° manual torch - $2,645.00 price with 25° machine torch - $3,185.00 Heavy duty machine with recommended 3/4" capacity Operates on 230 volt current Output - 60 amps Weight - 83 Ibs Standard Equipment: Power supply Quick-disconnect Torch with 25" cable Spare consumables Work cable with clamp 15 feet (4.5 m) Primary power cable Powermax 1250

price with 25° machine torch - $4,320.00

Heavy duty machine with recommended 7/8"

capacity Operates on 230 volt current

Trang 31

Powermax 1250

price with 25’ machine torch - $4,320.00

Heavy duty machine with recommended 7/8" capacity Operates on 230 volt current Output - 80 amps Weight - 96 Ibs Standard Equipment: Power supply Quick-disconnect Torch with 25' cable Spare consumables Work cable with clamp 15 feet (4.5 m) Primary power cable Powermax 1650

price with 26' manual torch - $4,795.00 price with 25' machine torch - $5,350.00 Extreme duty machine with recommended 1 1/4" capacity Operates on 3 phase current Output - 90 amps Weight - 128 Ibs Standard Equipment: Power supply Torch with 25" cable Spare consumables Work cable with clamp 15 feet (4.5 m)

2.3 KHA NANG CAT VA BE RONG RANH CAT: 2.3.1 Kha nang cat :

Trang 32

Bể rộng rênh cắt ngoăi việc phụ thuộc văo sự điểu chỉnh câc thông

số công nghệ, đường kính vòi phun mă còn phụ thuộc vă độ đăy của vật

liệu cắt Vật liệu cắt căng dăy thì bễ rộng rênh cắt căng lớn

Chẳng hạn khi dùng đầu phun PT - 20AMX của hêng Torchmate — USA để cắt thĩp gió thì bể rộng rênh cho trong bảng sau: Bảng 2.3

ă Khĩang Điện a Thời

dăy Âp suất câch đầu thế 'Tốc độ cắt vena 8 gian Dong

Trang 33

25 85 8 140 127 4 N.R 32 85 8 155 4 40 & 50 Amp Data 1.6 75 3 10 3810 1.2 0.25 40 3 75 3 110 40 2540 1.2 0.25 5 85 3 110 50 2540 1.6 0.25 6 85 5 120 1650 2 0.25 50 9.5 85 6 130 50 12 85 8 150 1016 ? 0.25 50 457 2.4 1.0 2.4_ UU VA NHUGC DIEM CUA CAT KIM LOAI BANG TIA PLASMA: 2.4.1 Ưu điểm :

Năng suất cắt cao do tốc độ cắt nhanh nín có tính kinh tế

Độ chính xâc cao do ứng dụng hệ thống điều kiển CNC

Có thể cắt theo biín dạng phức tạp

Tạo phôi gần giống với chi tiết nín giảm được thời gian gia

công cho câc nguyín công tiếp theo

Chất lượng bể mặt tương đối Để lại đường kính rênh cắt nhỏ

2.4.2 Nhược điểm:

Giâ thănh mây phât tia plasma tương đối cao

Cấu trúc bề mặt bị phâ hủy ( lă biến cứng lớp bể mặt)

Điện âp cao gđy nguy hiểm cho người sử dụng

Cần phải có biện phâp phòng trânh chây nổ

Trang 34

CHƯƠNG II :YÍU CẦU VĂ CÂC PHƯƠNG ÂN

THIET KE

3.1_ YEU CAU THIET KE :

Câc yíu cầu kỹ thuật của mây thiết kế : e Khả năng cắt của mây: 1,2m x 2,4m se _ Độ chính xâc yíu cầu: + 0,25mm e Bể rộng rênh <4mm se _ Bề dăy lớn nhất có thể cắt: I5mm 3.2_ CÂC PHƯƠNG ÂN THIẾT KẾ : Với yíu cầu kỹ thuật như trín ta có ba phương ân như sau: 3.2.1_ Phương ân l : MAY PHAT TIA PLASMA Ị MÂNG DẦY KHUNG MÂY S©O PHÔI BẦU PHUN CỤM DẪN ĐỘNG — 4 THEO LÍ TRỤC Y Hình 3.1 Phương ân 1

Với phượng ân trín, đầu phun di chuyển qua lại trín thanh ngang

(theo trục X ) Thanh ngang được lăm bằng thĩp chữ u hay thĩp chữ I Đầu phun di chuyển qua lại nhờ băng bi dẫn hướng vă chuyển động được nhờ

Trang 35

dẫn hướng bằng bi va được truyền động cả hai bín bằng hai motor riíng

biệt Phương ân năy có những ưu vă khuyết điểm sau:

a Ưu điểm :

Kết cấu dạng khung cổng nín chuyển vị trín thanh ngang lă rất nhỏ

hầu như không ảnh hưởng đến khoảng câch đầu phun vă chỉ tiết, do đó bể rộng rênh cắt sẽ đều nín có độ chính xâc cao

b Nhược điểm :

e© Do có dạng khung cổng nín sẽ khó đưa phôi lớn văo băn mây e Vì được dẫn động cả hai bín nín cần hai bộ truyền động để di

chuyển theo trục Y nín sẽ lăm tăng giâ thănh của mây

e_ Cần đảm bảo đồng bộ hai động cơ hai bín

e Thích hợp hơn cho câc mây cỡ lơâ 3.2.2_ Phương ân 2 : MAY PHAT TIA PLASMA MANG DAY BO DIEU KHIỂN KHUNG MÂY PHÔI CỤM DẪN ĐỒNG —— LJ ' L1 THEO TRUC Y Hình 3.2 Phương ân 2

Với phương ân năy, đầu phun di chuyển qua lại nhờ băng bi dan hướng vă được truyền động nhờ bộ truyền bânh răng_ thanh răng Thanh

ngang vẫn được đỡ cả hai bín như dạng khung cổng nhưng thanh ngang chỉ

Trang 36

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S PHUNG CHAN THANH

e Giống như phương ân 1, do có đạng khung cổng nín chuyển vị trín thanh ngang lă rất nhỏ, bể rộng rênh đều, độ chính xâc

cao

e Chỉ dẫn động ở một bín lăm kết cấu mây gon hơn vă giảm

được giâ thănh mây

b) Nhược điểm:

3.2.3_ Phương ân 3 :

MAY PHAT TIA

PLASMA [ MaKe nay | BỘ, ĐIỀU KHIỂN ‘THANH NGANG PHÔ ĐẦU PHƯN CỤM DẪN | ĐỘNG L—.| THEO TRUC y Hình 3.3 phương ân 3

Để có thể giảm giâ thănh của mây, phương ân năy ta không dùng vít

me truyền động mă thay vit me (cả trục X lẫn trục Y) bằng đai răng mă

vẫn có thể đảm bảo được độ chính xâc theo yíu cầu ** Ưu vă nhược điển của phương ân năy như sau:

a) ưu điểm :

se Kết cấu mây đơn giản

e Do có kết cấu dạng công_sôn nín dễ đưa phôi văo băn mây se Chỉ cần dẫn động ở một bín lăm kết cấu mây gọn hơn vă

giảm được giâ thănh mây so với hai phương ân trín

Trang 37

b) Nhược điểm :

ảnh hưởng đến khoảng câch giữa đầu phun vă chỉ tiết nín độ

chính xâc sẽ không cao

e Khả năng cắt bị hạn chế theo phương X do chiĩu dăi thanh

ngang lă có giới hạn

3.3_ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÂN THIẾT KẾ :

Với ba phương ân đê níu ra ở phần trín, mỗi phương ân đểu có những ưu vă nhược điểm khâc nhau mă tất cả đều có thể âp dụng cho mây

thiết kế Do vậy ta phải lựa chọn một phương ân thật tối ưu vă với mục

tiíu lă mây thiết kế ra phải có giâ thănh thật cạnh tranh mă vẫn có thể đảm bảo câc yíu cầu kỹ thuật

Ở phương ân thứ nhất vă phương thứ hai, khoảng câch giữa đầu phun

vă chi tiết sẽ được đảm bảo khi đầu phun di chuyển qua lại trín thanh ngang Ở phương ân thứ ba, do có kết cấu dạng công_sôn nín khi đầu phun

di chuyển qua lại trín thanh ngang thì khoảng câch đầu phun vă chỉ tiết sẽ

thay đổi Với yíu cầu mây có khả năng cắt 1,2m x 2,4m thì chuyển vị trín

thanh ngang sẽ rất lớn nín khó đảm bảo độ chính xâc vì vậy ta có thể thấy

phương ân một vă phương ân hai lă thích hợp hơn với yíu cầu thiết kế Tuy

nhiín ở phương ân hai chỉ dẫn động một bín ( giâ thănh sẽ giảm so với

dẫn động hai bín như phương ân một) thích hợp hơn cho câc mây cỡ vừa nín ta chọn phương ân hai Vì chỉ đê dẫn động một bín nín sẽ tao ra

Trang 38

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S PHÙNG CHĐN THĂNH 4 Cs ——— 3 N IIIIIEIHIHIEIHHMIIINHIIHNRIIHHHIINIEESSIIIINMIIHNMII _L l1 + 5 mann mm

1 Bộ truyền đai ; 2.Secvô Môtơ ; 3 secvo môtơ ; 4 Bộ truyền đai; 5 Con

chạy đứng; 6 Con chạy ngang ; 7 Thanh răng ngang; 8 Secvô mô tơ; 9.Thanh rang roc

Hình 3.4 Sơ đồ động cho phương ân 2

Trang 39

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÂC CỤM MÂY

4.1_ TINH TOAN CUM DAN DONG CHO TRUC X:

4.1.1 Chọn động cơ : ‘ Fy

10007

Tải trọng tâc dụng lă do khối lượng toăn bộ cụm giữ đầu phun vă

cụm thanh ngang gđy ra :

_ Khối lượng cụm giữ đầu phun : 11.65kg

_ Khối lượng băng bi ngang : 4.41 x 1.4= 6.174kg

_ Khối lượng thanh thĩp chữ U N°§ : 7.05 x 1.5 = 10.575kg

_ Khối lượng thanh răng vă chỉnh thanh răng : (4.71 + 1.57)x 1.32 = 8.29kg

_ Khối lượng mâng dđy : 2kg

_ Khối lượng thanh đỡ phụ : (1.5 x 5.5 x 25)x 7.85 = 1619g = 1.62kg

_ Khối lượng tấm liín kết thanh ngang với con chạy dọc :

(22 x 13 x 2)x 7.85 = 4490g = 4.49kg

_ Khối lượng 2 con chạy dọc : 2 x 1.04 = 2.08kg

_ Khối lượng sơ bộ bộ truyền đai răng vă câc bânh răng : 0.5kg

_ Khối lượng tấm gắn : (22 x 16 x 1) x 7.85 = 2763g = 2.763kg _ Khối lượng sơ bộ servo motor : 1.45kg

=> Ỉ_! toăn bộ =5], 6kg

Tải trọng tâc dụng : F = 51.6 x 9.81 = 506N

Trang 40

4.1.2_ Tính vă chọn băng bỉ :

Ta chon bang bi theo khả năng cắt (theo trục X) chiều dăi sơ bộ hai con chạy lă 250mm Khả năng cắt theo phương x lă 2400mm Do đó chiều dăi tối thiểu của băng bi lă 2400 + 250 = 2650mm Theo catalog hêng HIWIN(Taiwuan) ta chon bang bi LGH30CA_1T2760 cĩ L(n) = 2760(35)

Khi đó khả năng cắt thực tế lă :

2760 - 250 = 2510mm

Ta cần kiểm tra băng bi theo momen My như hình bín Momen năy xuất hiện khi có sự di chuyển theo phương dọc X

¢ Momen do cụm đầu phun gđy ra : 114,3 x 1,5 = 171,45Nm e Momen do cụm thanh gđy ra: (114,3 +10.575 +8.29)x9,81x1,5/2 = 245,6x1,5/2 = 184,2Nm e Momen can do ma sat lin khi cum thanh ngang di chuyĩn : (114.3 + 3 x 245.6) x 0.01 x 1.5 = 3.55Nm My toano = 171.45 + 184.2 + 3.55 = 359.2Nm

Tuy nhiín trín thực tế còn có thím Momen do quân tính (mặc dù

quân tính được giảm bớt do dùng sevor motor) vă câc yếu tố khâc, vì vậy

để đảm bảo an toăn ta có thể tính theo một câch gần đúng bằng câch cộng

Định dạng
Số trang	148
Dung lượng	3,67 MB