đồ án tốt nghiệp về máy laser mini với công suất nhỏ. bao gồm file cad,3d,mô phỏng. các bạn có thể liên hệ trưc tiếp với mình. giúp cho những bạn sinh viên năm cuối hay những bạn cần tìm hiều về để tài máy cắt khắc laser bao gồm phần thuyết minh,điều khiển
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục lục Lời nói đầu Chương Tổng quan công nghệ máy cắt Laser .7 1.1 Một vài vấn đề máy cắt Laser 1.1.1 Đặc điểm trình cắt Laser 1.1.2 Máy cắt Laser 10 1.1.3 Phân loại máy cắt Laser .36 1.1.4 Đặc điểm Laser .37 1.1.5 Khả ứng dụng Laser 37 1.1.6 Cơ chế gia công cắt gọt chùm tia Laser .37 1.2 Cơ tính Laser dùng để loại bỏ vật liệu 38 1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình cắt Laser 38 1.3.1 Ảnh hưởng thông số thiết bị cắt .39 1.3.2 Ảnh hưởng công nghệ cắt .41 1.4 Ứng dụng gia công CNC Laser 44 1.4.1 Máy cắt CNC Laser 44 1.4.2 Ứng dụng Laser ngành điêu khắc 45 1.4.3 Một số loại máy Laser thông dụng 46 Kết luận Chương .47 Chương Thiết kế chế tạo máy khắc Laser 48 Đặt vấn đề 48 2.1 Phân tích chọn kết cấu khung máy 49 2.1.1 Các phương án thiết kế 49 2.1.2 Thiết kế khung máy .50 2.1.3 Nguyên lý hoạt động máy gia công máy khắc Laser thiết kế 55 2.2 Hệ thống điều khiển 57 2.2.1 Hệ thống điều khiển khí 57 2.2.2 Hệ thống điều khiển điện tử 65 2.3 Tính tốn thiết kế số cấu 72 2.3.1 Chọn ổ lăn .72 2.3.2 Thiết kế gối đỡ trục .74 Chương Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết điển hình 76 3.1 Phân tích chức làm việc chi tiết 77 3.2 Phân tích tính cơng nghệ chi tiết 77 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.3 Xác định dạng sản xuất .78 3.4 Tính tốn chế độ cắt 80 3.4.1 Nguyên công 1: Cắt phôi 80 3.4.2 Nguyên công 2: Khỏa mặt đầu khoan tâm .81 3.4.3 Nguyên công 3:Tiện bậc trục Ø12, Ø8, tiện rãnh 85 3.4.4 Nguyên công 4:Tiện bậc trục Ø10, Ø8, tiện rãnh, tiện ren (đầu lại) 89 3.4.5 Ngun cơng 5: Gia cơng rãnh vít me bi 94 3.4.6 Nguyên công 6: Nhiệt luyện 97 3.4.9 Nguyên công 9: Mài cổ trục Ø8 103 3.4.10 Nguyên công 10: Kiểm tra 105 3.5 Xác định thời gian nguyên công .106 3.5.1 Nguyên công 2: Khỏa mặt đầu khoan tâm .106 3.5.2 Nguyên công : Tiện bậc trục Ø12, Ø8 tiện rãnh 107 3.5.3 Nguyên công : Tiện bậc trục Ø10, Ø8 tiện rãnh (đầu lại) 108 3.5.4 Nguyên công : Gia cơng rãnh vít me bi 109 3.5.5 Nguyên công : Mài rãnh vít me bi 109 3.5.6 Nguyên công : Mài cổ trục Ø10 Ø8 109 3.5.7 Nguyên công : Mài cổ trục Ø8 (đầu lại) 110 3.6 Tính tốn thiết kế đồ gá điển hình .111 3.6.1 Định vị kẹp chặt 111 3.6.2 Tính tốn lực kẹp 111 3.6.3 Chọn cấu kẹp 113 3.6.4 Tính sai số chế tạo đồ gá .114 Kết luận chung 116 Tài liệu tham khảo 120 Phụ lục 121 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Danh sách hình vẽ Hình 1.1: Nguyên lý hình thành Laser .7 Hình 1.2: Phương pháp đột biến nhiệt Hình 1.3: Phương pháp cắt “khoan” Hình 1.4: Phương pháp nóng chảy, đốt cháy thổi Hình 1.5: Phương pháp nóng chảy thổi Hình 1.6: Phương pháp bay Hình 1.7: Phương pháp “cắt nguội” Hình 1.8: Sơ đồ khối máy cắt Laser 10 Hình 1.9: Kết cấu trượt tròn bạc trượt bi 11 Hình 1.10: Kết cấu ray trượt bi .12 Hình 1.11: Bộ truyền đai 12 Hình 1.12: Mơ tả ăn khớp đai 13 Hình 1.13: Mơ hình ứng suất chân 13 Hình 1.14: Các loại biên dạng đai 14 Hình 1.15: Cách bố trí sợi cốt hướng xoắn sợi .15 Hình 1.16: Vitme đai ốc thường .16 Hình 1.18: Kết cấu truyền vit me - đai ốc bi .17 Hình 1.19: Cấu trúc truyền vít me bi 18 Hình 1.20: Hệ thống đai ốc tải kép 19 Hình 1.21: Động servo 21 Hình 1.22: Mặt cắt servo motor .22 Hình 1.23: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động bước .25 Hình 1.24: Sơ đồ nối dây động 27 Hình 1.25: Sơ đồ mạch động bước 28 Hình 1.26: Bộ điều khiển servo .30 Hình 1.27: Mạch vòng điều khiển 31 Hình 1.28: Đầu phát Laser khí CO2 33 Hình 1.29: Cấu tạo Laser Rubi .34 Hình 1.30: Ảnh hưởng công suất máy phát đến chiều sâu lỗ cắt .40 Hình 1.31: Quan hệ giưa chiều sâu lỗ với số xung 40 Hình 1.32: Sự phụ thuộc đường kính đầu mỏ cắt vận tốc cắt 41 Hình 1.33: Quan hệ tốc độ cắt chiều dày vật cắt 41 Hình 1.34: Phụ thuộc tiết diện rãnh cắt vào tốc độ cắt 42 Hình 1.35: Phụ thuộc hình dạng lỗ gia cơng chiều sâu lỗ vào vị trí đặt tiêu điểm chùm Laser .42 Hình 1.36 a,b: Hình dạng lỗ gia công chiều sâu lỗ phụ thuộc vào vị trí đặt tiêu điểm chùm Laser 43 Hình 1.37: Một số dạng mép cắt có sử dụng khí thổi .43 Hình 1.38: Sự phụ thuộc vào thành phần lớp sơn phủ bề mặt thép 45 đánh bóng 44 Hình 1.39: Sự phụ thuộc bán kính lỗ vào áp lực phản lực 44 Hình 1.40: Máy CNC Laser .45 Hình 1.41: Một số sản phẩm gia công máy Laser 45 Hình 1.42: Một số sản phẩm gia cơng máy Laser 46 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.1 Một số sản phẩm máy khắc laser .48 Hình 2.2: Mơ hình máy cắt Laser 50 Hình 2.3(a, b, c): Hình chiếu chiều hình khơng gian chiều 52 Hình 2.4: Khung máy mơ hình phân tích phần tử hữu hạn khung máy .53 Hình 2.5 Khung máy đỡ trục Y 54 Hình 2.6: Bàn máy mô Solidworks 2014 55 Hình 2.7: Sơ đồ khối máy khắc Laser .56 Hình 2.8: Sơ đồ lực tác lên trục trượt .58 Hình 2.9: Sử dụng phần mềm Solidworks để kiểm nghiệm độ bền trục 59 Hình 2.10: Biểu đồ quan hệ mơ men tốc độ động 60 Hình 2.11: Động bước 61 Hình 2.12: Hình ảnh khớp nối mềm .63 Hình 2.13 : Sơ đồ lực tác dung lên trục vít me bi 64 Hình 2.14: Bo mạch Microstep Driver P441 66 Hình 2.15 a: Hình vẽ đấu dây Microstep Driver P441 67 Hình2.15 b: Hình vẽ đấu nối mạch đệm driver P441 .68 Hình 2.15 c: Hình vẽ đấu nối đầu vào mạch đệm 68 Hình 2.16: Giao diện phần mềm Inkscape 72 Hình 2.17: Thơng số ổ lăn trục X 72 Hình 2.18: Kích thước ổ lăn trục X 73 Hình 2.19: Kích thước ổ lăn trục Y Z 73 Hình 2.20: Kích thước gối đỡ trục vít me X 74 Hình 2.21: Kích thước gối đỡ trục vít me Y Z 75 Hình 2.22: Kích thước gối đỡ trục trơn X .75 Hình 2.23: Kích thước gối đỡ trục trơn Y Z .76 Hình 2.24: Kích thước gối đai ốc vít me bi trục X 76 Hình 3.1 Ngun cơng 1: Cắt phôi 80 Hình 3.2 Ngun cơng 2: Khỏa mặt đầu khoan tâm 81 Hình 3.4 : Ngun cơng 4:Tiện bậc trục Ø10, Ø8, tiện rãnh, tiện ren (đầu lại) .89 Hình 3.5 Ngun cơng 5: Gia cơng rãnh vít me bi 94 Hình 3.6 Ngun cơng 6: Nhiệt luyện 97 Hình 3.7 Ngun cơng 7: Mài rãnh vít me bi 99 Hình 3.8 Nguyên công 8: Mài cổ trục Ø10 Ø8 .100 Hình 3.9 Nguyên công 9: Mài cổ trục Ø8 103 Hình 3.10 Nguyên công 10: Kiểm tra 105 Hình 3.11 Dưỡng kiểm tra vít me 106 Hình 4.2: Hình ảnh số sản phẩm gia cơng máy sau hồn thiện 117 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Danh sách bảng Bảng 1.1: Tiêu chuẩn Bước Góc động bước 26 Bảng 1.2: Cơ tính loại vật liệu điển hình cắt bẳng Laser…………………………38 Bảng 1.3: Năng lượng riêng cắt số vật liệu phi kim 39 Bảng 2.1: Thông số số động bước 61 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật điện ( thông số kỹ thuật ) .61 Bảng 2.3: Thông số khớp nối .63 Bảng 2.4: Thông số hoạt động (nhiệt độ môi trường 25oC) .67 Bảng 2.5: Thiết lập dòng điện 67 Bảng 3.1: Thành phần hóa học thép C45 77 Bảng 4.1 Bảng thông số kỹ thuật máy khắc laser .117 Bảng 4.2 Chế độ cắt máy khắc Laser số vât liệu 118 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lời nói đầu Ngày nay, nghành cơng nghiệp trang trí, điêu khắc vật liệu khác hình thành phát triển mạnh mẽ đòi hỏi cơng cụ máy móc gia cơng xác gia tăng xuất Nắm tầm quan trọng đó, nhóm em làm đề tài “ Thiết kế chế tạo máy cắt khắc Laser “ nhằm điều khiển máy giúp vẽ, khắc logo,… ngày trở nên đơn giản Những kiến thức học lực đạt trình học tập chúng em trường áp dụng vào việc thực Đồ án tốt nghiệp lần Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Hữu Phấn định hướng, hỗ trợ giúp đỡ chúng em suốt trình thưc đề tài Kết sản phẩm đạt ngày hôm không lớn lao thành năm học trường thành công chúng em trước trường Tuy nhiên, trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót sơ suất mong thầy cô thông cảm Cuối cùng, chúng em mong tiếp nhận ý kiến đóng góp chun sâu q thầy bạn Nhóm sinh viên GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MÁY CẮT BẰNG LASER 1.1 Một vài vấn đề máy cắt Laser 1.1.1 Đặc điểm trình cắt Laser a Nguyên lý trình cắt Laser (Light Amplifications by Stimulated Emission of Radiation) lượng chùm tia Laser tập trung vào phần nhỏ phôi nhờ hệ thống thấu kính làm cho phần vật liệu phơi bị nóng chảy cục (d5mm) Phần vật liệu nóng chảy bị đẩy khỏi vùng gia cơng dòng khí có áp lực cao, đồng trục với chùm tia Laser Đối với số loại vật liệu dòng khí làm tăng tốc q trình cắt tác động hóa học lý học Vùng vật liệu bị nóng chảy cục di chuyển dọc bề mặt chi tiết theo quỹ đạo sinh vết cắt Chuyển động thực cách di chuyển chùm tia Laser hội tụ nhờ hệ thống gương CNC chuyển động khí vật liệu theo hai phương X-Y bàn máy CNC Các hệ thống tự động hóa hồn tồn cho phép cắt hình dáng 3D Hình 1.1: Nguyên lý hình thành Laser [3] Trên hình 1.1 thấy, hộp cộng hưởng quang học (4) hai phía hai thấu kính phản chiếu (6 8) hai gương mơi trường hoạt tính (hay Laser), ngun tử mơi trường bị kích thích nguồn sáng có trạng thái ổn định Các proton phóng hướng vào trục quang học Laser Các proton va chạm với tiếp tục tạo proton khác, proton kết nối pha hướng Quá trình tiếp diễn proton chuyển động dọc theo trục quang học sau nhiều lần phản xạ proton có đủ lượng để rời khỏi Laser qua kính số 6, phần lại bị phản xạ GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP trở lại tiếp tục trình hình thành proton Khi tia sáng chiếu xuyên qua kính phản chiếu đầu hình thành chùm tia nối tiếp Chùm tia qua thấu kính hội tụ để tập trung lượng điểm, đặt vật cần gia công tiêu điểm nhiệt độ cục lên tới 8000ºC ms b Các phương pháp cắt Laser Để tiến hành cắt tiến hành theo phương pháp cắt sau [2]: - Phương pháp đột biến nhiệt (Năng lượng tương đương (NLTĐ) - lần): Đây phương pháp lợi dụng tập trung nhiệt đột ngột điểm nhỏ bề mặt vật cắt liên tục phát triển với tốc độ cao (cm/s), gây nên gẫy đột biến tạo nên rãnh cắt Phương pháp thường dùng cắt vật liệu dòn Hình 1.2: Phương pháp đột biến nhiệt [2] - Phương pháp cắt “khoan” ( NLTĐ lần): Cơ sở phương pháp dùng tia Laser khoan lỗ sâu khơng sâu, sau bẻ gẫy học Phương pháp thường dùng cắt vật liệu dòn Hình 1.3: Phương pháp cắt “khoan” [2] - Phương pháp nóng chảy, đốt cháy thổi (NLTĐ gấp 10 lần): Làm cho vật liệu nóng chảy, cháy sau thổi sản phẩm cháy đi,tạo nên rãnh cắt Trong q trình nóng chảy đồng thời xảy phản ứng cháy cung cấp nhiệt bổ sung nên lượng tương đương tăng lên nhiều (10 lần) so với khoan cắt Hình 1.4: Phương pháp nóng chảy, đốt cháy thổi [2] GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phương pháp nóng chảy thổi (NLTĐ gấp 20 lần): Nung nóng chảy vùng bị cắt dùng khí áp suất cao thổi chúng khỏi vùng cắt tạo nên rãnh cắt Hình 1.5: Phương pháp nóng chảy thổi [2] - Phương pháp bay (NLTĐ gấp 40 lần): Sử dụng nguồn nhiệt cao, tập trung làm cho vật liệu bay tạo nên rãnh cắt Hình 1.6: Phương pháp bay [2] - Phương pháp “cắt nguội” (NLTĐ gấp 100 lần): Dùng Laser có dải tần số vùng cực tím có lượng siêu cao để cắt Phương pháp dùng để cắt vật liệu platic, vi phẩu thuật Chất lượng mép cắt cao Hình 1.7: Phương pháp “cắt nguội” [2] c Đặc điểm q trình cắt Cắt Laser có nhiều ưu điểm vật liệu có chiều dày nhỏ với vật liệu phi kim loại kim loại Ưu điểm: - Chùm tia Laser có nguồn nhiệt tập trung với mật độ nhiệt cao Vì cắt tất loại vật liệu hợp kim - Rãnh cắt hẹp; sắc cạnh; độ xác cao - Có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong - Mép cắt đẹp, không cần bước gia cơng phụ thêm - Q trình cắt xảy nhanh chóng - Đây q trình cắt khơng tiếp xúc; cắt theo hướng khác - Có thể cắt vật liệu có từ tính khơng từ tính GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Khi cắt, tác dụng học nên tồn ảnh hưởng biến dạng trình cắt sau cắt Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, biến dạng nhiệt - Có suất cao; tăng suất sử dụng máy có điều khiển chương trình NC, CNC - Có thể khí hố tự động hố điều khiển q trình cắt; Cắt vật liệu phi kim loại chiếm tỷ lệ khoảng 70 % (ví dụ: cắt vật liệu ceramíc, kính, vật liệu compơzit đặc biệt vải loại giấy); phần lại khoảng 30% cắt kim loại Thời gian gia công chùm tia Laser tự động hố giảm từ xuống phút - Khơng gây ồn; điều kiện lao động tốt Ngồi điều kiện làm việc cơng nhân cải thiện nhiều lượng bụi so với phương pháp gia cơng khí - Chiều dày cắt hạn chế khoảng 10 - 20mm (phụ thuộc vào công suất nguồn Laser) Nhược điểm: - Giá thành thiết bị cao - Khó gia công lỗ sâu không thông - Không gia công lỗ sâu 50 mm - Để lại kim loại miệng hố gia công nên cần phải làm chúng 1.1.2 Máy cắt Laser Cấu tạo: Hình 1.8: Sơ đồ khối máy cắt Laser [3] Các thiết bị cắt Laser thường có cấu tạo gồm thành phần sau: 1.1.2.1: Cơ khí: GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP T0- thời gian gia công Tp- thời gian phụ với (Tp = (7% 10%)T0 Chọn TP = 10%T0 Tpv- thời gian phục vụ chỗ làm việc gồm: Thời gian phục vụ kỹ thuật Tpvkt = 8%T0 Thời gian phục vụ tổ chức Tpvtc = 2%T0 Ttn- thời gian nghỉ ngơi tự nhiên công nhân Ttn = 5%T0 Ttc = T0 +10% T0 +8% T0 + 2% + 5% T0 = 1,25.T0 3.5.1 Nguyên công 2: Khỏa mặt đầu khoan tâm Bước 1: Khỏa mặt đầu L: Chiều dài chi tiết L = 14( mm) L1: khoảng cách dao điểm đầu phôi L2: Chiều dài dao L2 = ( 2÷5 ) chọn L2 = ( mm ) Bước : Khoan lỗ tâm Ttc = 1,25.(0,085 + 0,2) = 0,37 (ph) 3.5.2 Nguyên công : Tiện bậc trục Ø12, Ø8 tiện rãnh Bước : Tiện trục Ø12 (mm) L = 191 (mm) Bước : Tiện thô trục Ø8 (mm) L = 13 (mm) GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bước : Tiện tinh trục Ø8 (mm) L = 13 (mm) Bước : Tiện rãnh 1,15x2 (mm) L1 = 0,5÷5 (mm) Chọn L1 = (mm) Bước : Tiện rãnh 2x2 (mm) L1 = 0,5÷5 (mm) Chọn L1 = (mm) Ttc = 1,25.(0,22 + 0,021 +0,036 +0,077 + 0,1) = 0,6 (ph) 3.5.3 Nguyên công : Tiện bậc trục Ø10, Ø8 tiện rãnh (đầu lại) Bước : Tiện thơ trục Ø10 (mm) L = 52 (mm) Bước : Tiện tinh trục Ø10 (mm) L = 52 (mm) Bước : Tiện trục Ø8 (mm) L = 15 (mm) GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bước : Tiện rãnh L1 = 0,5÷5 (mm) Chọn L1 = (mm) Bước : Tiện ren M10x1 L1 = L2 = (1÷3).1 = 1÷3 (mm) Chọn L1 =L2 = (mm) Ttc = 1,25.(0,073 + 0,12 + 0,02 + 0,09 + 0,12) = 0,53 (ph) 3.5.4 Nguyên cơng : Gia cơng rãnh vít me bi Bước : Phay thơ L1 = L2 = (1÷3).5 = 1÷15 (mm) Chọn L1 =L2 = 10 (mm) Bước : Phay tinh L1 = L2 = (1÷3).1 = 5÷15 (mm) Chọn L1 =L2 = 10 (mm) Ttc = 1,25.(1,2 + 0,5) = 2,13 (ph) 3.5.5 Nguyên cơng : Mài rãnh vít me bi L1 = L2 = (1÷3).5 = 1÷15 (mm) Chọn L1 =L2 = 10 (mm) Ttc = 1,25.3,96 = 4,95 (ph) GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.5.6 Nguyên công : Mài cổ trục Ø10 Ø8 Bước : Mài thô Ø10 h = 0,04 (mm) t = 0,02 (mm) nc = 90 (vg/ph) Bước 2: Mài tinh Ø10 h = 0,02 (mm) t = 0,01 (mm) nc = 150 (vg/ph) Bước 3: Mài thô Ø8 h = 0,04 (mm) t = 0,02 (mm) nc = 90 (vg/ph) Bước 4: Mài tinh Ø8 h = 0,02 (mm) t = 0,01 (mm) nc = 150 (vg/ph) Ttc = 1,25.(0,028 + 0,017 + 0,028 + 0,017) = 0,12 (ph) 3.5.7 Nguyên công : Mài cổ trục Ø8 (đầu lại) Bước : Mài thơ h = 0,04 (mm) t = 0,02 (mm) nc = 90 (vg/ph) Bước 2: Mài tinh h = 0,02 (mm) GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP t = 0,01 (mm) nc = 150 (vg/ph) Ttc = 1,25.(0,028 + 0,017) = 0,06 (ph) 3.6 Tính tốn thiết kế đồ gá điển hình Ta chọn thiết kế đồ gá cho nguyên công 2: Khỏa mặt đầu khoan tâm Ý nghĩa yêu cầu việc tính thiết kế đồ gá: Đồ gá trang thiết bị công nghệ thiếu q trình gia cơng máy kim loại Trong trình lắp ráp kiểm tra đồ gá có tác dụng lớn việc nâng cao suất lao động (giảm thời gian phụ, thời gian máy) nâng cao độ xác gia cơng giảm nhẹ sức lao động mở rộng khả công nghệ máy Việc tính tốn thiết kế đồ gá phải đảm bảo yêu cầu sau : - Đồ gá phải đảm bảo yêu cầu độ xác gia công - Kết cấu gọn gàng phù hợp với công dụng nó, phải giải vấn đề định vị kẹp chặt tháo phôi nhanh để giảm thời gian phụ có tăng suất gia cơng - Đồ gá phải sử dụng an tồn thuận tiện giảm sức lao động nặng nhọc công nhân 3.6.1 Định vị kẹp chặt Chi tiết định vị khối V ngắn, hạn chế bậc tự (TOy, QOz, QOy, TOz) Chi tiết kẹp chặt đòn kẹp 3.6.2 Tính tốn lực kẹp Các thành phần lực cắt hình vẽ: Hình 3.12 Sơ đồ lực cắt - Pz = 957,65 (N) Py: Là lực hướng kính, liên hệ với Pz sau : Py = (0,2 ÷0,4)Pz = (0,2÷0,4).957,65 = 288 (N) Ps: Là lực chạy dao PS = (0,3÷0,4)Pz = (0,3÷0,4).957,65 = 335 (N) PV: Là lực vng góc với lực chạy dao GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP py p h R pv Mx pz pz S PV = (0,85÷0,9)Pz = (0,85÷0,9).957,65 = 824 (N) Để đơn giản hóa q trình tính lực kép, ta cho có lực P S tác dụng lên chi tiêt Trong trường hợp lực kẹp chặt phải tạo lực ma sát P lớn PS : F = F1 + F2 =(W1 + W2).f = W.f ≥ PS.K Trong thực tế người ta thường cho thêm hệ số an toàn để tăng độ tin cậy : W= K PS f Trong đó: Wt : Là lực kẹp tổng PS : Là lực chạy dao f1 : Hệ số ma sát chi tiết với mỏ kẹp f = 0,1÷0,25 K : Hệ số an tồn K = k0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K0 = 1,5: Hệ số an toàn cho trường hợp K1 = 1,2: Hệ số tăng lực cắt độ bóng thay đổi (gia cơng thơ) K2 = 1,2: Hệ số tăng lực cắt dao mòn K3 = 1: Hệ số tăng lực cắt gia cơng gián đoạn K4 = 1,2: Hệ số tính đến sai số cấu kẹp chặt K5 = 1: Hệ só tính đến mức độ thuận lợi cấu kẹp chặt K6 = 1: Hê số tính đến làm quay chi tiết K = 1,5 1,2 1,2 1,2 = 2,59 Khi đó: W =2,59 = 4338,25 (N) - Ta sử dụng cấu kẹp ren vít- đòn kẹp, lực bulơng tạo là: GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.13 Sơ đồ lực kẹp bulong - Q = \f(, Trong đó: Q : lực bulơng tạo : hệ số có ích có tính đến ma sát đòn kẹp chốt tỳ điều chỉnh =0,95 Thông thường ta chọn l2 : l1 = 3: Q = \f(7,4\f(W.l1, = 4338,25 \f(7,4 \f(1, =7991,5 (N) 3.6.3 Chọn cấu kẹp Đường kính bulơng xác định theo độ bền kéo bulông : k k hay : 4Q 4Q k d k d Với : k - ứng suất kéo cho phép vật liệu làm bulông, chọn vật liệu làm bulông thép 45, tra bảng ta c = 360 N/mm2 k c n 36 240 01,5 N/mm2 n = 1,5 – hệ số an toàn vật liệu Ta : Chọn d = (mm) GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.6.4 Tính sai số chế tạo đồ gá Chi tiết định vị bậc tự do, kích thước lỗ 3 ta chọn mũi khoan Số chi tiết gia công đồ gá N= 3308 Sai số đồ gá ảnh hưởng đến sai số kích thước gia cơng phần lớn ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan bề mặt gia cơng bề mặt chuẩn Sai số đồ gá tiên ngoài, tiện trong, mài ngồi ảnh hưởng đến sai số vị trí tương quan bề mặt gia công bề mặt chuẩn chi tiết gia công không ảnh hưởng đến sai số hình dáng bề mặt gia cơng - Sai số chuẩn: εc chuẩn định vị không trùng với gốc kích thước gây εc =0 (Kích thước gia công phụ thuộc vào khoảng cách dao) - Sai số kẹp chặt: εk lực kẹp gây εk =0 (do phương lực kẹp vuông góc với phương kích thước gia cơng) - Sai số mòn: εm đồ gá bị mòn gây m = N (m) chọn =0,5 - Sai số điều chỉnh: εdc Là sai số sinh trình lắp ráp điều chỉnh đồ gá.Sai số điều chỉnh phụ thuộc vào khả điều chỉnh dụng cụ dùng để điều chỉnh lắp ráp.Trong thực tế tính tốn đồ gá ta lấy dc = 510 (m) ,lấy dc = 10(m) - Sai số gá đặt εgd Chọn: εgd = 60 (µm) - Sai số chế tạo cho phép đồ gá ct Chọn Yêu cầu kỹ thuật đồ gá: - Độ khơng vng góc chốt định vị mặt đế đồ gá 0.05mm 100 mm chiều dài GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Độ không song song tâm khối V đế đồ gá 0,05mm 100mm chiều dài GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết luận chung Đánh giá kết đạt Đồ án hoàn tất đạt kết đáng khích lệ sau: - Gia cơng hồn tồn tự động theo u cầu - Độ xác gia cơng tương sai số - Phần mềm điều khiển hoạt động tương đối ổn định đáp ứng yêu cầu đặt - Máy làm việc êm tiếng ồn Nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công công cụ hỗ trợ hiệu cho cắt khắc vật tia Laser đốt nóng Ứng dụng kiến thức học trường để tạo thành sản phẩm cụ thể, phục vụ cho sản xuất Ngoài đề tài góp phần làm sản phẩm CNC trở nên phổ biến tiến tự động hóa số khâu sản xuất phức tạp, lặp lại xuất cao Máy hồn thành: Hình 4.1: Máy khắc laser hoàn thiện GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông số kỹ thuật máy khắc laser thiết kế: Bảng 4.1 Bảng thông số kỹ thuật máy khắc laser Loại laser Công suất đầu laser Làm mát Kích thước máy Phạm vi làm việc Hệ thống điều khiển Laser rắn loại bán dẫn điot 2w Bằng quạt gió 758x470x665mm 380x200x130mm Phầm mềm Mach 3, Driver P441,máy tính Tốc độ khắc 0-1000mm/ph Độ xác Cấp xác 6-4 Điện áp 220v-50hz Độ rộng hình khắc tối thiểu 0.2mm Độ rộng nét khắc tối thiểu 0.05mm Môi trường hoạt động 15o-35o Các định dạng hỗ trợ PLT,DST,DXF,DWG,JPG… Trọng lượng máy 23 kg (cả động cơ) Một số sản phẩm thử gia cơng được: Hình 4.2: Hình ảnh số sản phẩm gia cơng máy sau hoàn thiện GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 4.2 Chế độ cắt máy khắc Laser số vât liệu Chiều sâu khắc Tốc độ khắc Mica (mm) 0,2 0,3 0,5 0,8 (mm/s) 12 16 Bìa cứng 14 1,2 0,8 1,2 10 16 10 Tên Gỗ Định hướng nghiên cứu hướng phát triển Trong trình thực đồ án, thời gian làm đồ án giới hạn vòng tuần kiến thức tay nghề hạn hẹp nhiều mặt Đồ án nhiều hạn chế nhiều vấn đề chưa giải Định hướng nghiên cứu Về thiết kế khí Do kinh nghiệm việc gia công khí, mà mơ hình máy cắt – khắc CNC lại có chi tiết đòi hỏi độ xác cao đặc biệt cấu vitme – đai ốc trượt, mơ hình chế tạo dừng lại độ xác tương đối, sử dụng làm mơ hình nghiên cứu mà chưa thể phát triển theo hướng ứng dụng thực tế Về điều khiển động Bộ điều khiển thực điều khiển động bước theo điều khiển vòng hở khơng thể tránh khỏi sai sót Để khắc phục nhược điểm nay, ta sử dụng động DC servo dùng cho điều khiển vị trí với điều khiển vòng kín để tăng độ xác độ tin cậy cho tồn máy Hướng phát triển đề tài: - Bằng việc thay đầu cắt Laser có cơng suất lớn sản phẩm ứng dụng vào ngành cơng nghiệp chế tạo khn mẫu xác cao - Có thể ứng dụng làm máy cắt plasma sử dụng đầu cắt plasma GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Sử dụng thành dụng cụ chuyên dùng, máy cuyên dùng để gia công lắp ráp chi tiết máy GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tài liệu tham khảo [1] McGraw Hill, Các phương pháp gia công tiên tiến (Advanced machining processes) [2] Nguyễn Minh Cảo, Nguyễn Văn Trọng, Laser ứng dụng, NXB TP.HCM, 1984 [3] Trần Đức Hân, Nguyễn Minh Hiển, Kỹ thuật Laser made, tập 1, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 1984 [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (T2), NXB Giáo dục 2003 [5] PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, Sổ tay thiết kế khí [6] PGS.TS Nguyễn Cơng Hiền, Mơ hình hóa hệ thống mơ [7] Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy, tập 1,2,3 [8] Bộ Mơn Cơng Nghệ,Khoa Cơ Khí, Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, ĐH Công Nghiệp Hà Nội [9] Lê Văn Uyển, Trịnh Chất , Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập 1,2 [10] Một số nguồn internet GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phụ lục Dưới đoạn G-code đuôi nc xuất File cho cắt Laser: G90 G21 G0 X103.7295 Y0.1206 M03 G1 F500.000000 G1 X103.7295 Y7.1913 G1 X105.1571 Y7.1913 G1 X105.1571 Y0.1206 G1 X103.7295 Y0.1206 M05 G0 X96.6395 Y0.1206 M03 G1 F500.000000 G1 X96.6395 Y7.1913 G1 X98.0671 Y7.1913 G1 X98.0671 Y4.4083 G1 X100.8646 Y4.4083 G1 X100.8646 Y7.1913 G1 X102.2922 Y7.1913 G1 X102.2922 Y0.1206 G1 X100.8646 Y0.1206 G1 X100.8646 Y3.2122 G1 X98.0671 Y3.2122 G1 X98.0671 Y0.1206 G1 X96.6395 Y0.1206 M05 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Phấn G0 X89.5157 Y0.1206 M03 G1 F500.000000 G1 X89.5157 Y7.1913 G1 X90.9434 Y7.1913 G1 X90.9434 Y4.0514 G1 X93.8276 Y7.1913 G1 X95.7472 Y7.1913 G1 X93.0848 Y4.4373 G1 X95.8919 Y0.1206 G1 X94.0446 Y0.1206 G1 X92.1009 Y3.4389 G1 X90.9434 Y2.2572 G1 X90.9434 Y0.1206 G1 X89.5157 Y0.1206 M05 119 ... NGHỆ MÁY CẮT BẰNG LASER 1.1 Một vài vấn đề máy cắt Laser 1.1.1 Đặc điểm trình cắt Laser a Nguyên lý trình cắt Laser (Light Amplifications by Stimulated Emission of Radiation) lượng chùm tia Laser. .. Thực tế, thường gặp máy có chức kết hợp máy Đột dập + Laser, Cắt Laser + Hàn Laser, máy này, hệ thống khí có kết cấu phức tạp hơn, trang bị đầy đủ phận cần thiết để máy thực nhiều chức gia công... kim loại miệng hố gia công nên cần phải làm chúng 1.1.2 Máy cắt Laser Cấu tạo: Hình 1.8: Sơ đồ khối máy cắt Laser [3] Các thiết bị cắt Laser thường có cấu tạo gồm thành phần sau: 1.1.2.1: Cơ