Nghiên cứu lý thuyết máy cắt Plasma

Nghiên cứu lý thuyết máy cắt Plasma Nghiên cứu lý thuyết máy cắt Plasma Nghiên cứu lý thuyết máy cắt Plasma luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC Trang Lời cam đoan …………………………………………………………………… Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………… Chương1 TỔNGQUAN …………………………………………………… Họ tên tác giả luận văn ĐẶNG QUỐC HƯNG 1.1 Tổng quan máy CNC ………………………………………………… 13 1.1.1 Khái niệm CNC…………………………………………… 13 1.1.2 Lịch sử phát triển máy CNC… 13 1.1.3 Định nghĩa máy trục máy………………………………………… 15 1.1.4 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ điều khiển số……… 15 1.1.5 Thành phần phần cứng máy CNC………………………… NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT MÁY CẮT PLASMA 1.1.6 Phần mềm CNC………………………………………………………… CƠ ĐIỆN TỬ 19 1.2 Tổng quan máy cắt thép Plasma………………………………… 22 ĐẶNG QUỐC HƯNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trang phụ bìa ……………………… - 13 20 1.2.1 Các phương pháp cắt kim loại sử dụng nhiệt…………………………… 22 1.2.2 Các loại máy cắt thép sử dụng nhiệt……………………………… 33 1.2.3 Các loại máy cắt sử dụng Viêt namTHẠC nay, ưu nhược LUẬN VĂN SĨ KHOA HỌC điểm…… 35 CƠ ĐIỆN 1.2.4 So sánh công nghệ cắt Hồ quang PlasmaTỬ với công nghệ khác… 39 1.2.5 Một số khó khăn tính tốn chế tạo máy CNC nước ta giai 47 đoạn nay…………………………………………………………………… KHOÁ 2011B Chương – THIẾT KẾ, TINH TOÁN KẾT CẤU CHO MÁY CẮT 49 CNC PLASMA CỠ NHỎ 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu máy……………………… 49 49 2.1.1 Một số mơ hình máy CNC Hà Nội – Năm 2013 2.1.2 Lựa chọn mơ hình kết cấu máy…………………………………… 53 2.1.3 Mơ hình động học theo trục máy CNC Plasma……………… 55 2.1.4 Lựa chọn truyền chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến… 56 sơ máy cắt……………… 2.2 Tính tốn, chọn thơng số kĩ thuật 58 2.2.1 Các thơng số kích thước:……………………………………… 58 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Họ tên tác giả luận văn ĐẶNG QUỐC HƯNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT MÁY CẮT PLASMA Chuyên ngành : CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN TRỌNG DOANH Hà Nội – Năm 2013 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa ……………………… Lời cam đoan …………………………………………………………………… Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………… Chương1 TỔNGQUAN …………………………………………………… 12 1.1 Tổng quan máy CNC ………………………………………………… 12 1.1.1 Khái niệm CNC…………………………………………… 12 1.1.2 Lịch sử phát triển máy CNC… 12 1.1.3 Định nghĩa máy trục máy………………………………………… 14 1.1.4 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ điều khiển số……… 14 1.1.5 Thành phần phần cứng máy CNC………………………… 18 1.1.6 Phần mềm CNC………………………………………………………… 19 1.2 Tổng quan máy cắt thép Plasma………………………………… 21 1.2.1 Các phương pháp cắt kim loại sử dụng nhiệt…………………………… 21 1.2.2 Các loại máy cắt thép sử dụng nhiệt……………………………… 32 1.2.3 Các loại máy cắt sử dụng Viêt nam nay, ưu nhược điểm…… 34 1.2.4 So sánh công nghệ cắt Hồ quang Plasma với cơng nghệ khác… 38 1.2.5 Một số khó khăn tính tốn chế tạo máy CNC nước ta giai 46 đoạn nay…………………………………………………………………… Chương – THIẾT KẾ, TINH TOÁN KẾT CẤU CHO MÁY CẮT 48 CNC PLASMA CỠ NHỎ 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu máy……………………… 48 48 2.1.1 Một số mơ hình máy CNC 2.1.2 Lựa chọn mơ hình kết cấu máy…………………………………… 52 2.1.3 Mơ hình động học theo trục máy CNC Plasma……………… 54 2.1.4 Lựa chọn truyền chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến… 55 2.2 Tính tốn, chọn thông số kĩ thuật sơ máy cắt……………… 57 2.2.1 Các thơng số kích thước:……………………………………… 57 2.2.2 Các thơng số khối lượng:……………………………………… 57 2.2.3 Các thơng số vận tốc:………………………………………… 57 2.3 Tính toán kết cấu hệ thống dẫn động máy………………………… 58 2.3.1 Xác định lực kéo phần thân máy ……………………………………… 58 2.3.2 Tính tốn động lực học máy, chọn động cơ, trục vit me………………… 60 2.3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống gối đđỡ 63 2.3.4 Tính tốn lựa chọn sống lăn………………………………………… 64 Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY CẮT 70 CNC PLASMA CỠ NHỎ 3.1 Cơ sở nguyên lý điều khiển………………………………………………… 70 3.1.1 Khái niệm chung nội suy………………………………………………… 71 3.1.2 Nhiệm vụ nội suy…………………………………………………… 72 3.1.3 Bộ nội suy trong, nội suy ngoài………………………………………… 72 3.1.4 Các dạng nội suy……………………………………………………………… 74 3.1.5 Phương pháp nội suy………………………………………………………… 3.1.6 Mơ q trình nội suy phần mềm Microsoft Visual Studio 78 3.2 Mạch điều khiển…………………………………………………………… 80 3.2.1 Sơ đồ kết nối điều khiển sử dụng phần mềm Mach3…………………… 80 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điện:……………………………………………… 80 3.2.3 Hệ thống CAD/CAM tích hợp để lập trình……………………………… 81 3.2.4 Giao tiếp máy máy tính 82 3.3 Phần mềm Mach3 Professional Controller vận hành máy………… 82 3.3 Giới thiệu phần mềm Mach Plasma……………………………… 82 3.3.2 Cách xác lập thông số phần mềm Mach3……………………… 86 KẾT LUẬN …………………………………………………………………… 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 97 PHỤ LỤC……………………………………………………………………… 98 LỜI CAM ĐOAN Tên Đặng Quốc Hưng, học viên lớp Cao học 11BCĐT.KH Sau gần năm học tập, nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa Hà nội, hướng dẫn giúp đỡ thầy cô giáo, đặc biệt giúp đỡ giáo viên hướng dẫn tốt nghiệp TS Nguyễn Trọng Doanh, đến cuối chặng đường để kết thúc khóa học Với Đề tài Luận văn tốt nghiệp là: “Nghiên cứu lý thuyết máy cắt Plasma” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Trong Doanh tham khảo tài liệu liệt kê, tơi khơng chép cơng trình cá nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Người Cam Đoan Đặng Quốc Hưng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1- Hai phương án chuyển động dụng cụ song song với hệ tục tọa độ Hình 1.2- Phương án chuyển động dụng cụ nghiêng góc 45o Hình 1.3- phương án chuyển động dụng cụ theo đường thẳng Hình 1.4- sơ đồ khối hệ điều khiển hở dùng động bước Hình 1.5-Sơ đồ khối hệ điều khiển kín Hình 1.6- Mối liên hệ PMC với cụm CNC máy Hình 1.7- Cấu trúc Post Processor Hình 1.8-Sơ đồ cắt khí Hình 1.9 - Sơ đồ cấu tạo mỏ hàn khí Hình 1.10 -Các trạng thái vật chất Hình 1.11-Các trạng thái vật chất Hình 1.12-Các trạng thái vật chất Hình 1.13-Các trạng thái vật chất Hình 1.14-Hình dáng mỏ cắt plasma Hình 1.15-Tia chớp, dạng plasma tự nhiên Hình 1.16-Nguyên lý cấu tạo đầu cắt plasma Hình 1.17 -Nguyên lý hoạt động đầu cắt plasma Hình 1.18 -Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị cắt plasma Hình 1.19 -Sơ đồ nguyên lý trình mồi hồ quang Hình 1.20 -Sơ đồ nguyên lý trình hình thành hồ quang mồi Hình 1.21-Sơ đồ nguyên lý trình hình thành hồ quang cắt Hình 1.22 Cắt Plasma Hình 1.23 Máy cắt Plasma loại nhỏ cắt thủ cơng Hình 1.24 Máy cắt CNC Plasma cắt loại lớn Hình 1.25 Máy cắt CNC Plasma cắt giao tuyến khơng gian Hình 1.26- cánh tay robot trang bị đầu cắt plasma CNC Hình 1.27 Máy cắt CNC cơng ty ESAB Hình 1.28 Máy cắt CNC cơng ty Kaiser Hill: Hình 1.29- máy cắt thơng thường Hình 1.30- máy cắt chép hình KT-74L Hình 1.31 - máy cắt CNC dạng nhỏ Đài loan Hình 1.32-Máy cắt CNC khổ lớn Hình 1.33- máy cắt plasma CNC cỡ trung bình Hình 1.34- máy cắt plasma CNC cỡ lớn với hành trình cắt 2,5x5m Hình 1.35- máy cắt CNC XF-3 dạng xách tay Hình 1.36- máy cắt CNC ACTECH dạng xách tay Hình 1.37-Máy cắt C.N.C viện Máy dụng cụ cơng nghiệp Hình 1.38 -Máy cắt CNC cơng ty AN HỊA Hình 1.39 Sơ đồ nguyên lý cắt tia nước Hình 2.1- máy cắt CNC dạng cầu trục Hình 2.2- máy cắt CNC dạng cầu trục lệch Hình 2.3- máy cắt dạng rùa cắt Hình 2.4- máy cắt dạng xe tự hành Hình 2.5a- máy cắt dạng hình hộp Hình 2.5b- máy cắt dạng hình hộp Hình 2.6- Máy cắt CNC Plasma Hình 2.7- Phần mềm điều khiển hệ thống máy cắt Plasma CNC Hình 2.8: Cấu trúc máy Hình 2.9: Kết cấu dẫn động theo trục X, Y Hình 2.10: Bộ truyền vít me- đai ốc bi Hình 2.11: Cơ cấu nối trục Hình 2.12- chiều moment tác dụng lên sống lăn Hình 2.13- lực tác dụng lên sống lăn Hình 2.14- Kết cấu thơng số kỹ thuật sống lăn Hình 3.1 Các điểm nội suy đường cong Hình 3.2: Nội suy tuyến tính nội suy vịng Hình 3.3 : Nội suy tuyến tính theo phương pháp DDA Hình 3.4: Nội suy vịng Hình 3.5 Giao diện load file Visual Studio Hình 3.6 Giao diện kết chạy mơ Máy cắt Plasma Hình 3.7 Sơ đồ kết nối điều khiển sử dụng phần mềm Mach3 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động Hình 3.9 Giao diện hệ thống CAD/ CAM PHẦN MỞ ĐẦU 1- Lý chọn đề tài Hiện nước ta thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nghành khí chế tạo, đóng tàu… trọng đầu tư phát triển nhu cầu máy cắt CNC, đặc biệt nhu cầu máy cắt CNC Plasma lớn, doanh nghiệp thiết kế máy nước đáp ứng phần nhỏ, chủ yếu phải nhập máy CNC từ nước ngồi Thực tế tình hình hội nhập với kinh tế giới với cạnh tranh gắt gao từ nhà sản xuất nước ngồi, điều địi hỏi nhà sản xuất nước cần phải nâng cao lực cạnh tranh sản phẩm cách cải tiến đầu tư máy móc, trang thiết bị an tồn, bảo vệ sức khỏe công nhân để phục vụ sản xuất Đặc biệt tình hình lao động nay, nguồn lao động có tay nghề ngành khí thiếu hụt trầm trọng Chính điều mà vấn đề đặt là: Để phát triển ngành sản suất khí nước việc trang bị máy móc tự động phục vụ phần cho cơng việc q trình sản xuất vơ quan trọng Ví dụ nhà máy đóng tàu nhỏ hay sở sản xuất cấu kiện thép muốn trang bi máy cắt phôi thép tự động cần phải đầu tư số tiền lớn Chính mà việc nghiên cứu, chế tạo máy cắt thép CNC dạng nhỏ với giá thành rẻ, kết cấu gọn, lắp ráp,đóng gói dễ dàng sử dụng dễ dàng cần thiết hữu ích Việc sử dụng sản phẩm nước làm cho ngành sản xuất, gia cơng khí nước phát triển, mặt khác cịn nhằm mục đích hưởng ứng vận động sử dụng hàng sản xuất nước Mặt khác trình cắt Plasma việc tiếp xúc trực tiếp chỗ làm việc nguy hiểm an toàn ảnh hưởng tới sức khỏe: Mơi trường bị nhiễm nặng (khói độc, xạ hồ quang, xạ điện từ,…) nguy hiểm cho mắt, da, phổi…Tai nạn kim loại nóng chảy văng ra, điện giật…Nên điều khiển CRobotTTSView::~CRobotTTSView() { } BOOL CRobotTTSView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs) { // TODO: Modify the Window class or styles here by modifying // the CREATESTRUCT cs cs.style|= WS_CLIPCHILDREN | WS_CLIPSIBLINGS;// cop return CView::PreCreateWindow(cs); } // CRobotTTSView drawing void CRobotTTSView::OnDraw(CDC* /*pDC*/) { CRobotTTSDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); if (!pDoc) return; // TODO: add draw code for native data here } // CRobotTTSView diagnostics #ifdef _DEBUG void CRobotTTSView::AssertValid() const { CView::AssertValid(); } void CRobotTTSView::Dump(CDumpContext& dc) const { CView::Dump(dc); } CRobotTTSDoc* CRobotTTSView::GetDocument() const // non-debug version is inline { ASSERT(m_pDocument->IsKindOf(RUNTIME_CLASS(CRobotTTSDoc))); return (CRobotTTSDoc*)m_pDocument; } #endif //_DEBUG // CRobotTTSView message handlers void CRobotTTSView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy) { CView::OnSize(nType, cx, cy); // TODO: Add your message handler code here maxx = cx; maxy = cy; } void CRobotTTSView::OnDestroy() 100 { CView::OnDestroy(); // TODO: Add your message handler code here if(wglGetCurrentContext() != NULL) wglMakeCurrent(NULL,NULL); if(m_hglrc != NULL) { wglDeleteContext(m_hglrc); m_hglrc = NULL; } KillTimer(IDC_CLOCK_TIMER); } int CRobotTTSView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) { if (CView::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) return -1; // TODO: Add your specialized creation code here // Mac dinh (khong quan tam) HWND hWnd; hWnd = GetSafeHwnd(); m_hdc = ::GetDC(hWnd); m.SetPixelOpenGL(m_hdc, m_hglrc); // Cai dat anh sang //GLfloat LightPos0[] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0}; //GLfloat LightPos1[] = {0.0, -1.0, -0.2, 0.0}; GLfloat LightPos0[] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0}; GLfloat LightPos1[] = {0.0, -1.0, -0.5, 0.0}; m.InitLight(LightPos0, LightPos1); // Mau cho background glClearColor(0.7,0.3,0.1,0.3); // Doc cac file STL ModelSTL(); //ReadFileText("motion.txt"); return 0; } void CRobotTTSView::OnPaint() { CPaintDC dc(this); // device context for painting // TODO: Add your message handler code here // Do not call CView::OnPaint() for painting messages UpdateData(); CString &s=(CString)""; s='5'; CMainFrame*p=(CMainFrame*)AfxGetApp()->m_pMainWnd; p->m_wndDlgBar.SetDlgItemText(IDC_EDIT_time,s); //m_dir=_wtof(s); //write(); //ReadFileText("RRR_angle.txt"); //ReadFileText(pathNameAngle); //pathNameAngle //WriteFileText("motion2.txt"); 101 //m_Run=TRUE; // tung=0; // hang=-1; // Bat dau bo timer //SetTimer(IDC_CLOCK_TIMER, 30, NULL); UpdateData(FALSE); DrawTTS(); } void CRobotTTSView::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent) { // TODO: Add your message handler code here and/or call default CMainFrame*p=(CMainFrame*)AfxGetApp()->m_pMainWnd; //pos=1000; float k; k=180.0/3.1415926535897932384626433832795; //k=1; if(pos=row_i) { pos =0; KillTimer(IDC_CLOCK_TIMER); } CView::OnTimer(nIDEvent); } void CRobotTTSView::ModelSTL() { m.ReadFileSTL("STL//khau0.STL",sannha); m.ReadFileSTL("STL//khau1.STL",Khau1_display); m.ReadFileSTL("STL//khau2_1.STL",Khau2_display); m.ReadFileSTL("STL//khau3.STL",Khau3_display); } void CRobotTTSView::DrawTTS(void) { CPaintDC dc(this); // device context for painting CClientDC pClient(this); m.ViewSetupGL(maxx,maxy); wglMakeCurrent(dc.m_ps.hdc,m_hglrc); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glEnable(GL_LIGHTING); DrawModelSTL(); 102 // Ve quy dao glFlush(); SwapBuffers(dc.m_ps.hdc); } void CRobotTTSView::DrawModelSTL() { glLoadIdentity(); // Ty le glScalef(m_ScaleX, m_ScaleY, m_ScaleZ); // Quay glRotatef(m_RotateX, 1.0, 0.0, 0.0); glRotatef(m_RotateY, 0.0, 1.0, 0.0); glRotatef(m_RotateZ, 0.0, 0.0, 1.0); //Vi tri glTranslatef(m_TranX, m_TranY, m_TranZ); DrawModelTTS(); } /* Ham thuc hien chuc nang DH*/ void CRobotTTSView::DHMatrix(float theta, float d, float a, float alpha) { glRotatef(-theta,0.0,0.0,1.0); glTranslatef(0.0,0.0,d); glTranslatef(0.0,a,0.0); glRotatef(-alpha,0.0,1.0,0.0); } /*********************************************************************** ***********************/ /*********************************************************************** ***********************/ /*ve san*/ void CRobotTTSView::DrawModelTTS(void) { //glRotatef(0,180,0,1);//chinh goc toa DrawDe(); } /* Ve Khau nen */ void CRobotTTSView::DrawDe(void) { GLfloat BaseMat[]={0.0, 0.0, 0,0}; glPushMatrix(); for(int i=0;iy,x thuan nguoc //chan4_robot_hexa:x,y->y,x thuan nguoc /*********************************************************************** ***********************/ /*********************************************************************** ***********************/ /* Doc file txt angle */ void CRobotTTSView::ReadFileText(string Filename) { FILE *f; float Temp; row_i=0; f = fopen(Filename.c_str(),"rt");//chuyen string sang char if(f==NULL){ MessageBox(_T("Can't find file you request"),MB_OK); ExitThread(0); } else { while(!feof(f)) { for(int j=0; j