Đang tải... (xem toàn văn)
Cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, máy móc có độ chính xác cao đang dần được đưa vào thay thế con người trong những công việc đòi hỏi sự chính xác như gia công vật liệu, chế tạo chi tiết máy,... Trên tiến trình phát triển và nâng cao công nghệ sản xuất, máy CNC ra đời để đáp ứng nhu cầu tự động hóa các công việc sản xuất (có tính lặp lại) các sản phẩm kim khí có độ chính xác cao. Ưu điểm của máy CNC là việc chạy tự động liên tục trong thời gian dài mà vẫn sản xuất ra các sản phẩm có độ chính xác cao. Quá trình tự động hóa trong sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về độ chính xác và chất lượng của sản phẩm. Từ khi máy CNC ra đời đã giúp giải phóng nhân lực, giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác.
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY CNC MINI KHẮC Mã số: S2022-01 Chủ nhiệm đề tài: Sinh viên Chu Văn Chung Thái Nguyên, tháng 02 năm 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY CNC MINI KHẮC Mã số: S2022-01 Xác nhận tổ chức chủ trì Chủ nhiệm đề tài (Ký, họ tên, đóng dấu) (Ký, họ tên) Chu Văn Chung Thái Nguyên, tháng 02 năm 2023 i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Kết nghiên cứu 3.1 Kết phương pháp luận .1 3.2 Các sản phẩm đề tài 3.3 Phân tích kết thực nghiệm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Giới thiệu chung máy CNC ba trục 1.2 Cấu tạo chung máy CNC ba trục 1.2.1 Phần khí 1.2.2 Phần điều khiển 1.3 Nguyên tắc hoạt động chung máy CNC 1.4 Ứng dụng máy CNC .7 1.5 Các loại máy CNC 1.5.1 Máy tiện CNC 1.5.2 Máy phay CNC 1.5.3 Máy mài CNC 1.5.4 Máy khoan CNC 1.5.5 Máy cắt CNC .8 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Phạm vi nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu .9 2.4 Phương pháp nghiên cứu 10 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 11 3.1 Thiết kế mơ hình máy CNC ba trục 11 3.1.1 Các thơng số cho mơ hình máy CNC ba trục 11 3.1.2 Bản vẽ thiết kế mơ hình 11 3.2 Xây dựng mơ hình máy CNC ba trục 12 ii 3.2.1 Các thành phần khí 12 3.3 Mơ hình thực tế 16 3.4 Xây dựng hệ thống điều khiển 17 3.4.1 Động bước – Step Motor .17 3.4.2 Mạch điều khiển GRBL control v1.0 19 3.4.3 Phần mềm điều khiển Grbl control 20 3.4.4 Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển 21 3.5 Kết đạt 24 3.6 Các thử nghiệm đánh giá mơ hình 28 3.6.1 Thử nghiệm 28 3.6.2 Thử nghiệm 28 3.6.3 Thử nghiệm 29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH Bảng 2.1 Các thơng số Trục vít me 12 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật động bước 42 17 Bảng 3.1 Các thơng số đặc tính kỹ thuật đo trực tiếp mơ hình 27 Bảng 3.2 Phím cứng điều khiển trục X-Y-Z 28Hình 1.1 Mơ hình trục máy CNC ba trục Hình 2.1 Bản thiết kế 3D mơ hình máy CNC ba trục 11 Hình 2.2 Bản thiết kế đế máy 13 Hình 2.3 Bản thiết kế vai máy 13 Hình 2.4 Nhơm định hình 2040 14 Hình 2.5 Thanh trượt trịn 15 Hình 2.6 Bản thiết kế bàn máy 15 Hình 2.7 Bản thiết kế trục Z máy CNC .16 Hình 2.8 Mơ hình máy CNC ba trục thực tế .16 Hình 2.9 Động bước 42 17 Hình 2.10 Mạch điều khiển động bước A4988 18 Hình 2.11 Mạch điều khiển GRBL control v1.0 .19 Hình 2.12 Giao diện phần mềm GRBL .20 Hình 2.13 Phần Service 21 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển .21 Hình 2.15 Giao diện phần mềm Aspire .22 Hình 2.16 Thêm file ảnh có định dạng BMP 22 Hình 2.17 Tạo biên dạng 3D cho hình 23 Hình 2.18 Chon loại dao phay phù hợp với chi tiết 23 Hình 2.19 Chạy mơ trực tiếp phần mềm Aspire 24 Hình 3.1 Mơ hình máy CNC ba trục hồn thành 24 Hình 3.2 Phần vai máy máy CNC 25 Hình 3.3 Phần động gắn vái máy CNC 25 Hình 3.4 Phần đế máy CNC 26 Hình 3.5 Phần trục Z máy CNC 26 iv Hình 3.6 Phần điện máy CNC 27 Hình 3.7 Sản phẩm mạch in phay máy CNC 29 Hình 3.8 Sản phẩm tranh gỗ phay máy CNC 29 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNC: Computer Numberical Control HSSV: Học sinh sinh viên PVC: Polivinyl Clorua MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, máy móc có độ xác cao dần đưa vào thay người cơng việc địi hỏi xác gia công vật liệu, chế tạo chi tiết máy, Trên tiến trình phát triển nâng cao cơng nghệ sản xuất, máy CNC đời để đáp ứng nhu cầu tự động hóa cơng việc sản xuất (có tính lặp lại) sản phẩm kim khí có độ xác cao Ưu điểm máy CNC việc chạy tự động liên tục thời gian dài mà sản xuất sản phẩm có độ xác cao Q trình tự động hóa sản xuất với máy CNC tạo nên phát triển đáng kể độ xác chất lượng sản phẩm Từ máy CNC đời giúp giải phóng nhân lực, giảm thiểu sai sót giúp người thao tác có thời gian cho cơng việc khác Chính lợi ích mà máy CNC đem lại, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy CNC nhiều trường kỹ thuật nước nước thực Chế tạo máy CNC đề tài phổ biến sinh viên chuyên ngành điều khiển tự động hóa Các đề tài nghiên cứu máy CNC ngày có tính sáng tạo, tính phức tạp bước chế tạo phần cứng hệ thống điều khiển Chính lý nên em định thực đề tài Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài thiết kế, chế tạo mơ hình máy CNC, tìm hiểu chế hoạt động, vi xử lý điều khiển thiết bị Kết nghiên cứu 3.1 Kết phương pháp luận Trên sở nghiên cứu lý luận thực tiễn việc sử dụng mơ hình q trình dạy học, đề tài xây dựng có tính mở cao Vì mơ hình sử dụng linh hoạt giảng thực hành lý thuyết tất lớp Trung cấp Cao đẳng ngành Công nghệ thông tin, ngành Cơng nghệ kỹ thuật Cơ khí 3.2 Các sản phẩm đề tài Mơ hình máy CNC mini thiết bị phục vụ học tập lý thuyết thực hành, giúp cho HSSV nâng cao tay nghề, bắt kịp với tình hình phát triển 3.3 Phân tích kết thực nghiệm - Về giáo dục đào tạo: + Thơng qua việc giảng dạy có mơ hình tạo môi trường học tập sinh động, hút HSSV phát huy tính tích cực sáng tạo người + Mơ hình giúp cho việc truyền tải kiến thức thầy trò việc lĩnh hội HSSV nhanh chóng dễ dàng + Giúp HSSV rèn luyện kỹ năng, mở rộng kiến thức nhờ việc tiếp xúc với nhiều công cụ, thiết bị việc kết hợp trí óc trân tay - Về kinh tế: Mơ hình chế tạo chắn, gọn gàng, đẹp, mang tính khoa học thẩm mỹ cao đặc biệt tính kinh tế hợp lý rẻ tiền CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Giới thiệu chung máy CNC ba trục Máy CNC (Computer Numberical Control) dạng máy điều khiển tự động máy tính Các thành phần máy lập trình để hoạt động nối tiếp nhằm tạo sản phẩm có hình dạng, kích thước cho trước Số lượng trục máy CNC thơng số xác định hoạt động phay, cắt mà máy làm, mức độ phức tạp tối đa chi tiết mà máy phay, cắt vị trí phơi mà dụng cụ cắt thao tác Máy CNC ba trục tức dụng cụ cắt máy chuyển động theo ba trục X-YZ hệ tọa độ Descartes Trong đó, trục X trục dọc, trục Y trục ngang trục Z độ sâu Hình mơ tả mơ hình máy CNC ba trục, dụng cụ cắt mơ hình CNC di chuyển theo ba trục: di chuyển hướng trái (X-), phải (X+) theo trục X; di chuyển hướng trước (Y-), sau (Y+) theo trục Y; di chuyển hướng lên (Z+), xuống (Z-) theo trục Z Vì dụng cụ cắt di chuyển theo ba trục nên máy CNC ba trục tạo sản phẩm 2D, 3D theo hoạt động trục Z Hinh 1.1 Mô hình trục máy CNC ba trục 1.2 Cấu tạo chung máy CNC ba trục Máy CNC ba trục gồm phần phần khí phần điều khiển 1.2.1 Phần khí 1.2.1.1 Đế máy Trong cấu tạo máy CNC đế máy quan trọng, có có cơng dụng giáp để bảo vệ máy Đế máy tảng trung tâm máy cần có độ nặng, kết cấu tốt chắn Đế máy chịu toàn khối lượng máy, đồng thời mặt phẳng ngang giúp trục máy hoạt động thẳng Khi hoạt động, tùy theo công suất máy CNC mà chuyển động trục làm rung lắc thân máy Vì vậy, đế máy có kết cấu chắn giúp giảm độ rung máy CNC hoạt động Thông thường, máy CNC có đế máy khối kim loại chắn 1.2.1.2 Trục Trục hay cịn gọi trục Spindle thành phần có tính định máy CNC Một trục ổn định hợp với điều khiển động với hệ thống bôi trơn nguồn điện cung cấp Đảm bảo độ xác đốn trước suất máy Trục nơi để gắn dụng cụ phay, cắt,… Tùy theo loại vật liệu mà trục mang dụng cụ cắt khác nhau, có tốc độ phay, cắt khác Vì vậy, mà trục định sản phẩm mà máy CNC thực được, chất lượng sản phẩm vật liệu sản phẩm máy phay, cắt 1.2.1.3 Khung máy Khung máy phận sở để lắp tất thiết bị phận khác bàn máy, trục chính,… lên tạo thành máy hồn chỉnh Khung máy cần có độ xác cao q trình chế tạo Máy CNC hoạt động xác an tồn có khung chắn xác Các trục máy CNC ba trục chuyển động theo phương thẳng vng góc nên khung máy cần phải xác để trục chuyển động xác Khung máy với đế máy phải chịu tất tải trọng tĩnh động tác động lực cắt rung động trình cắt khối lượng chi tiết phận lắp