Đang tải... (xem toàn văn)
Máy gia công bằng chùm tia laser (Light amplification by stumulated emission of radiation) được chế tạo vào năm 1960, ngày nay phương pháp gia công này được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong gia công cơ khí. Ứng dụng chùm tia laser có thể gia công được rất nhiều các loại vật liệu khác nhau như thép, kim loại màu, ceramic, các vật liệu phi kim như gỗ, mika, da...
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY CẮT KHẮC LASER ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CNC Giảng viên hướng dẫn: KS Nguyễn Văn Hào Sinh viên thực hiện: Đỗ Ngọc Đại Ngơ Khánh Tồn Nguyễn Văn Hiếu Lớp: Cơng nghệ chế tạo CK K57, K58 Tóm tắt: Máy gia cơng chùm tia laser (Light amplification by stumulated emission of radiation) chế tạo vào năm 1960, ngày phương pháp gia công ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đặc biệt gia công khí Ứng dụng chùm tia laser gia công nhiều loại vật liệu khác thép, kim loại màu, ceramic, vật liệu phi kim gỗ, mika, da …Hiện nay, phương pháp gia công sử dụng chùm tia laser phát triển hình thành nhiều cơng nghệ gia cơng khác Công nghệ gia công chùm tia laser ứng dụng công nghệ CNC tập trung nghiên cứu nhiều hướng tới gia cơng ứng dụng cơng nghệ 3D, 4D Từ khóa: Laser, CNC, 3D, 4D ĐẶT VẤN ĐỀ Gia công chùm tia laser q trình xử lý nhiệt tia laser dùng làm nóng chảy bốc vật liệu Bằng cơng nghệ khác gia công chi tiết dạng 2D, 3D Tia laser ứng dụng nhiều lĩnh vực y tế, xây dựng, điện – điện tử đặc biệt khí Trên giới, phương pháp gia cơng tia laser phát triển hình thành nhiều công nghệ gia công khác ứng dụng nhiểu lĩnh vực Hiện Việt Nam, máy gia công chùm tia laser chủ yếu nhập từ nước ngồi, nước chế tạo nhiên độ xác chưa cao, chưa chế tạo nguồn laser việc chế tạo thương mại hóa sản phẩm chưa cao Việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công tia laser ứng dụng công nghệ gia công tiên tiến cần thiết góp phần mở Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2019 77 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI rộng khả cơng nghệ tạo sản phẩm với thời gian ngắn xác phương pháp gia cơng truyền thống CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Phương pháp nghiên cứu Nhóm tác giả nghiên cứu lý thuyết, phần mềm điều khiển laser GRBL 2.8.40 kết hợp với thực hành chế tạo mơ hình dựa ngun lý chuyển động máy gia công CNC trục Máy nghiên cứu gia công máy cắt dây DK7732 kết hợp với thiết bị dụng cụ phịng thí nghiệm môn Công nghệ giao thông - 104A4, trường Đại học Giao thông vận tải 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Nguyên lý gia công chùm tia laser Hình Sơ đồ cấu tạo nguyên lý gia công tia laser Bộ cung cấp điều khiển điện Buồng phản xạ ánh sáng Đèn phát xung Thanh hồng ngọc Gương phản xạ toàn phần Gương phản xạ bán phần Thấu kính hội tụ Chi tiết Bàn gá 10 Tế bào quang điện Quá trình tác dụng của chùm tia laser vào vị trí gia cơng chia thành giai đoạn sau: - Một chùm tia lượng cao sinh máy phát laser tập trung lên bề mặt chi tiết gia cơng nhờ hệ thống thấu kính, vật liệu gia cơng chuyển lượng chùm tia laser thành nhiệt - Đốt nóng vật liệu gia cơng tới nhiệt độ phá hỏng vật liệu Giai đoạn ứng với trình truyền nhiệt vật rắn tuyệt đối bị giới hạn phía theo phương tác dụng chùm tia kể từ bề mặt tác dụng 78 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - há hỏng vật liệu gia công đẩy ch ng khỏi vùng gia công Giai đoạn ứng với trình truyền nhiệt mà bề mặt tác dụng ln ln thay đ i theo phương tác dụng chùm tia laser - Vật liệu gia công nguội dần sau chùm tia laser tác dụng xong 2.2.2 Nghiên cứu thiết kế máy khắc laser Bằng phần mềm solidwork 2016, nhóm tác giả tiến hành thiết kế mơ hình máy phần mềm (hình hình 3) Hình Mơ hình máy thiết kế phần mềm solidwork 2016 Hình Cơ cấu di chuyển máy 2.2.3 Chế tạo, lắp ráp máy Khung máy sử dụng vật liệu nhơm định hình kích thước 20x20 mm 20x40 mm, gia cơng máy cắt dây (hình 4) Hình Khung máy sau gia cơng lắp ráp Hình Lắp ráp hệ thống điện cài đặt phần mềm laser GRBL Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2019 79 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Tiến hành lắp ráp hệ thống điện cài đặt phần mềm điều khiển máy (hình 5) 2.2.4 Tiến hành vận hành hiệu chỉnh máy Máy lập trình điều khiển thơng qua phần mềm laser GRBL, tiến hành gia công thử hiệu chỉnh (hình hình 7) Hình Vận hành hiệu chỉnh máy Hình Gia cơng thử kiểm tra 2.3 Kết nghiên cứu bình luận Kết gia cơng kiểm tra độ xác thước cặp điện tử I 67 - MTO753-341 Độ xác đạt ± 0,1 mm Do máy thiết kế chế tạo phạm vi mô hình phịng thí nghiệm, cơng suất đầu phóng nhỏ nên độ cứng vững máy chưa cao, cấu di chuyển dạng mơ hình nên ảnh hưởng đến độ xác gia cơng KẾT LUẬN Nhóm tác giả nghiên cứu, tính tốn thiết kế chế tạo 01 mơ hình máy khắc laser cơng suất 2,5W gia cơng khắc vật liệu thép cắt khắc vật liệu gỗ, da mika Nghiên cứu lập trình, ứng dụng cơng nghệ điều khiển CNC thiết kế hệ thống điều khiển cho máy gia cơng với độ xác ± 0,1 mm Đề tài cịn tồn hạn chế kết dừng lại phạm vi mơ hình máy khắc laser cơng suất nhỏ, kết cấu máy có độ xác chưa cao máy gia cơng số vật liệu định mika, gỗ, da… 80 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Tài liệu tham khảo [1] Vũ Thị Hạnh: Máy lập trình CNC, Nhà xuất Hà Nội, Hà Nội, 2007 [2] TS Trần Đức Quý, TS hạm Văn B ng, ThS Nguyễn Xuân Chung, ThS Nguyễn Văn Thiện, ThS Hoàng Tiến Dũng, ThS Trịnh Văn Long: Công nghệ CNC, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2008 [3] GS.TS Trần Văn Địch, GS.TS Nguyễn Trọng Bình, GS.TS Nguyễn Thế Đạt, GS.TS Nguyễn Viết Tiếp, GS.TS Trần Xuân Việt: Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2019 81 ... hành thiết kế mơ hình máy phần mềm (hình hình 3) Hình Mơ hình máy thiết kế phần mềm solidwork 2016 Hình Cơ cấu di chuyển máy 2.2.3 Chế tạo, lắp ráp máy Khung máy sử dụng vật liệu nhơm định hình. .. hợp với thực hành chế tạo mơ hình dựa ngun lý chuyển động máy gia công CNC trục Máy nghiên cứu gia công máy cắt dây DK7732 kết hợp với thiết bị dụng cụ phòng thí nghiệm mơn Cơng nghệ giao thơng... phóng nhỏ nên độ cứng vững máy chưa cao, cấu di chuyển dạng mơ hình nên ảnh hưởng đến độ xác gia cơng KẾT LUẬN Nhóm tác giả nghiên cứu, tính tốn thiết kế chế tạo 01 mơ hình máy khắc laser cơng suất