Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thời đại hiện hiện nay, khi chất lượng cuộc sống của con người được nângcao, việc tạo ra các sản phẩm nhanh, có tính thẩm mỹ và mang lại tính kinh tế cao làđiều vô cùng cấp thiết. Một trong số những sản phẩm đó là kính tấm, dùng để phục vụcho nhu cầu xây dựng. Bởi kính tấm là loại vật liệu nhẹ, tạo hình nhanh, bền, đẹp và cótính kinh tế cao. Do đó việc thực hiện gia công (cắt) kính đạt yêu cầu kỹ thuật và kinhtế là yêu cầu vô cùng cấp thiết. Đề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính”nhằm tìm ra giải pháp nhằm giải quyết nhu cầu cấp thiết trên.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP TẠO HÌNH KÍNH TẤM 11 1.1 Ứng dụng Kính Tấm 11 1.2 Hai hình thức cắt kính 12 1.2.1 Cắt kính tay 12 1.2.2 Cắt kính máy 14 1.3 Các phương pháp tạo hình kính 17 1.3.1 Phương pháp cắt kính sử dụng tia laser 17 1.3.2 Phương pháp cắt kính tia nước có hạt mài 24 1.3.3 Phương pháp cắt kính sử dụng lưỡi cắt kim cương 28 CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP CẮT KÍNH SỬ DỤNG LƢỠI CẮT KIM CƢƠNG 30 2.1 Các yếu tố trình cắt 30 2.1.1 Chiều sâu cần thiết vết nứt 30 2.1.2 Rãnh chứa phoi 31 2.1.3 Hiện tượng phục hồi vết nứt 32 2.1.4 Ứng suất dư 32 2.1 Sự mở rộng vết cắt 32 2.1.6 Miền tiếp xúc, miền áp lực làm việc ảnh hưởng thông số lưỡi cắt 33 2.2 Các tiêu chất lượng 34 2.2.1 Yêu cầu chất lượng vết cắt: 34 2.2.2 Yêu cầu chất lượng mặt cắt sau tách 34 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cắt 34 2.3.1 Độ cứng vững hệ thống công nghệ 35 2.3.2 Kết cấu hệ thống đầu cắt 35 2.3.3 Áp lực đầu cắt thơng số hình học lưỡi cắt 38 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn 2.3.4 Chế độ gia công tinh lưỡi cắt 40 2.3.5 Tốc độ cắt - chế độ chăm sóc lưỡi cắt 41 2.3.6 Dung dịch cắt 42 2.3.7 Ứng suất dư 44 2.3.8 Tuổi thọ lưỡi cắt 45 2.4 Chọn chế độ cắt 46 CHƢƠNG III PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 47 3.1 Yêu cầu kỹ thuật máy 47 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế máy 49 3.2.1 Phương án 1- sử dụng cánh tay máy điều khiển đầu cắt 49 3.2.2 Phương án 2- Bàn máy di chuyển trục, đầu cắt đứng yên 50 3.2.3.Phương án 3- Đầu cắt di chuyển trục, bàn máy đứng yên 51 3.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý máy 52 3.3.1 Sơ đồ khối 53 3.3.2 Nguyên lý hoạt động máy 53 CHƢƠNG IV THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH 55 4.1 Phân tích hoạt động cụm chi tiết 55 4.1.1 Bàn máy 55 4.1.2 Trục X 55 4.1.3 Trục Y 56 4.1.4 Hệ thống đầu cắt 59 4.1.5 Các cụm chi tiết phụ 61 4.2 Thiết kế cụm trục X,Y 61 4.2.1 Phân tích chọn truyền 61 4.2.2 Phân tích chọn cấu dẫn hướng 68 4.2.3 Tính toán truyền đai 70 4.2.4 Tính tốn độ biến dạng trục 74 CHƢƠNG V THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 79 5.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều khiển 79 5.1.1 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống điều khiển 79 5.1.2 Hướng giải 81 5.2 Lý thuyết chung hệ thống điều khiển máy cắt kính 89 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn 5.2.1 Giải thuật PID 89 5.2.3 Enconder quang tương đối - Bộ điều xung 101 5.3 Thiết kế cụm điều khiển máy cắt kính 104 5.3.1 Điều khiển động Servo IC ATMEGA 16 104 5.3.2 Phương án lựa chọn vi điều khiển 110 5.3.3 Lựa chọn động encoder 115 5.4 Thiết kế thuật toán điều khiển lập trình phần mềm 119 5.4.1 Thuật toán nội suy đường thẳng 119 5.4 Thuật toán nội suy đường tròn 120 CHƢƠNG VI THỬ NGHIỆM MÁY CẮT KÍNH 123 6.1 Kiểm nghiệm thực tế 123 6.1.1 Thực chạy không trục máy cắt kính: 123 6.1.3.Thực cắt kính qua tọa độ (tự động): 128 6.2 Hướng dẫn sử dụng máy 129 6.3 Kiểm tra, bảo dưỡng bảo trì 130 KẾT LUẬN 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ : “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, số liệu Luận văn số liệu trung thực Hà Nội, Ngày tháng Năm 2012 Trần Quang Huy Học viên lớp CB2010B- Mã Học viên: CB101247 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ Hình 1.1.Dụng cụ cắt kính cầm tay 13 Hình 1.2.Máy cắt kính sử dụng tia laser 15 Hình 1.3.Máy cắt kính sử dụng tia nước có hạt mài 16 Hình 1.4.Máy cắt kính CNC sử dụng lưỡi cắt kim cương 16 Hình 1.5 Q trình cắt kính khơng chất làm lạnh 18 Hình 1.6 Mơ tả q trình cắt kính dùng tia laser 19 Hình 1.7 Sự phân bố nhiệt độ ứng suất bề mặt kính 21 Hình 1.8.Ứng suất kéo kính 22 Hình 1.9 Phương pháp tạo vết nứt tế vi (a), toàn chiều dày (b) 23 Hình 1.10.Mơ tả q trình cắt kính tia nước có hạt mài 26 Hình 2.1.Sự xuất vết nứt 31 Hình 2.2.Kết cấu hệ thống đầu cắt thông dụng 36 Bảng 2.1 Ảnh hưởng góc nghiêng lưỡi cắt áp suất nén đến vết cắt 40 Hình 2.3.Sự phân bố ứng suất bên kính 45 Hình 2.4.Vết cắt cắt lưỡi cắt 46 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý chung 47 Hình 3.2.Sơ đồ sử dụng cánh tay máy điều khiển đầu cắt 49 Hình 3.3.Sơ đồ di chuyển bàn máy 50 Hình 3.4.Sơ đồ di chuyển đầu cắt 51 Hình 3.5 Sơ đồ khối khí 53 Hình 4.1: Cụm chi tiết trục Y 57 Hình 4.3 : Các dạng đai 63 Hình 4.4 : Bộ truyền đai 63 Hình 4.5.Bộ truyền bánh răng- 65 Hình 4.6 Bộ truyền xích 67 Hình 4.7 Cơ cấu dẫn hướng dạng chữ V, dạng đuôi nén 69 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Hình 4.8 Dẫn hướng dạng trụ tròn 70 Hình 4.9 Sơ đồ bố trí trục Y 74 Hình 4.10 Sơ đồ dầm tương đương 75 Hình 4.11 Các biểu đồ mômen 76 Hình 4.12 Biểu đồ momem gây lực đơn vị Pk = 77 Hình 4.13.Bản vẽ máy 78 Hình 5.1 Lưu đồ thuật tốn cho hệ thống 80 Hình 5.2 Giải pháp thứ cho sơ đồ khối hệ thống 81 Hình 5.3 Giải pháp thứ hai cho sơ đồ khối hệ thống 83 Hình 5.4 Giải pháp thứ ba cho sơ đồ khối hệ thống 84 Hình 5.5 Giải pháp thứ tư cho sơ đồ khối hệ thống 86 Hình 5.6 Sơ đồ chi tiết hệ thống 88 Hình 5.6: Ví dụ điều khiển vị trí xe đường thẳng 89 Hình 5.7 Hệ tọa độ nội suy đường thẳng 93 Hình 5.8 Sơ đồ thuật tốn nội suy đường thẳng 93 Hình 5.9 Hệ tọa độ nội suy đường tròn 94 Hình 5.10 Sơ đồ thuật tốn nội suy đường tròn 95 Hình 5.11 Vi mạch MAX 99 Hình 5.12 Kết nối cổng COM với MAX 100 Hình 5.13 Encoder quang 101 Hình 5.14 Hai kênh A B lệch pha encoder 103 Hình 5.15 Tín hiệu hồi tiếp từ encoder 105 Hình 5.16 Biên dạng hình thang mẫu biểu diễn biên dạng vận tốc 106 Hình 5.17 Hoạt động đọc Byte trạng thái 108 Hình 5.18 Hoạt động ghi Byte lênh 108 Hình 5.19 Hoạt động đọc liệu 109 Hình 5.20 Hoạt động ghi liệu 109 Hình 5.21 Ngõ PWM LM629 với tần số hoạt động 8MHz 110 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Hình 5.22 Sơ đồ khối Atmega16 111 Hình 5.23 Cấu trúc chân AVR 112 Hình 5.24 Sơ đồ mạch điêu khiển động 117 Hình 5.25 Hình ảnh máy cắt kính 117 Hình 5.26 Lưu đồ thuật toán nội suy đường thẳng 119 Hình 5.27 Lưu đồ thuật tốn nội suy đường tròn 121 Hình 5.28 Một số hình ảnh giao diện 122 Bảng 6.1: Thử nghiệm không tải với U= 20V 124 Bảng 6.2: Thử nghiệm không tải với U= 24V 126 Bảng 6.3: Thử nghiệm sai lệch quãng đường với U= 24V 126 HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thời đại hiện nay, chất lượng sống người nâng cao, việc tạo sản phẩm nhanh, có tính thẩm mỹ mang lại tính kinh tế cao điều vơ cấp thiết Một số sản phẩm kính tấm, dùng để phục vụ cho nhu cầu xây dựng Bởi kính loại vật liệu nhẹ, tạo hình nhanh, bền, đẹp có tính kinh tế cao Do việc thực gia cơng (cắt) kính đạt u cầu kỹ thuật kinh tế yêu cầu vô cấp thiết Đề tài: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” nhằm tìm giải pháp nhằm giải nhu cầu cấp thiết Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Để nghiên cứu chế tạo mô hình máy cắt kính thành cơng, trước hết ta phải nắm rõ nguyên lý cắt kính Do vật liệu kính loại vật liệu đặc biệt khác hẳn với loại vật liệu gia công thông thường, nên phương pháp cắt kính khác hồn tồn Cắt kính cơng việc khó khăn cho người thợ cắt kính kính thường có kích thước lớn, khó vận chuyển dễ vỡ Bởi việc nghiên cứu cắt kính cơng việc khó khăn đầy thử thách Nó đòi hỏi tính kiên trì cao cẩn thận tuyệt đối công việc Sau nắm rõ nguyên lý cắt kính, ta phải thực thiết kế lựa chọn phương pháp nhằm thực tốt nguyên lý cắt kính Lựa chọn phương án chế tạo phần khí phần quan trọng nhằm đem lại thành cơng cho đề tài Do đòi hỏi người nghiên cứu phải hiểu tìm hiểu thêm kiến thức khí chế tạo máy như: Nguyên lý- chi tiết máy, máy cắt kim loại, máy công cụ công nghệ CNC HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, điều khiển dễ dàng việc tạo hệ thống điện tử hoạt động ổn định điều vô quan trọng Vậy nên cần đòi hỏi phải chọn phương án thiết kế modun điều khiển tối ưu Phƣơng pháp nghiên cứu Để trình nghiên cứu hướng đạt kết tốt việc kế thừa lại thành tựu khoa học cơng nghệ trước vơ quan trọng Máy cắt kính giới nghiên cứu đưa vào sản suất qng thời gian khơng ngắn Do máy cắt kính giới đạt yêu cầu tính cơng nghệ cao kết cấu tính mỹ thuật Có thể kể loại máy cắt kính dùng giới như: máy cắt kính laser YH 2000D, máy cắt tia nước hạt mài CNC TTP-380… Nhu cầu cắt kính nước ta tăng theo nhu cầu xây dựng nhà cao tầng cơng trình mang tính thẩm mỹ cao quốc gia Tuy nhiên chưa có nhiều nhà máy đáp ứng nhu cầu cấp thiết mang tính thập kỷ Còn sở nhỏ lẻ chủ yếu sử dụng dao cắt kính kim cương cầm tay với lực cắt phụ thuộc nhiều vào tay nghề người thợ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu Đề tài: “Thiết kế chế tạo mơ hình máy cắt kính” nhằm tăng thêm lựa chọn cho ngành cơng nghiệp gia cơng kính non trẻ Việt Nam Với điều kiện hạn hẹp người nghiên cứu đưa nguyên lý cắt kính mơ lại q trình chuyển động trục cắt kính Mơ hình máy cắt kính chưa thể đưa vào sản xuất phục vụ công nghiệp xây dựng nói chung Việt Nam đề tài đặt móng cho q trình tự xây dựng lắp ráp máy cắt kính mang thương hiệu Việt Nam HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Kết cấu Luận văn Luận văn xây dựng dựa trình nghiên cứu chế tạo mơ hình thực tế máy cắt kính Được hướng dẫn tận tình TS Lê Thanh Sơn, đề tài gồm chương, có kết cấu sau: Chương I: Chương II: Chương III: Chương IV: Chương V: Chương VI: Tổng quan phương pháp tạo hình kính Phương pháp cắt kính sử dụng lưỡi cắt kim cương Phân tích chọn phương án thiết kế máy Thiết kế cụm chi tiết Thiết kế hệ thống điều khiển Thử nghiệm Máy cắt kính HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 10 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Máy tính kiểm tra xem liệu có phù hợp với điều kiện X< 1000 Y < 900 không Nếu không thỏa mãn lỗi báo Nếu thảo mãn, liệu truyền xuống vi điều khiển, vi điều khiển truyền liệu xuống ATMEGA16 ATMEGA16 xuất xung điều khiển động quay đến vị trí cho trước Trong trình chạy vi điều khiển nhận tín hiệu cơng tắc hành trình xuất đóng ngắt tồn mạch điện 5.4 Thuật tốn nội suy đƣờng tròn Để đơn giản hóa việc nội suy đường tròn ta chia đường tròn thành góc phần tư Và nội suy theo hệ tọa độ tương gốc tọa độ tâm đường tròn Ta tiến hành nội suy góc phần tư đường tròn Như phần tính tốn nội suy đường tròn thực chất đa giác nội tiếp với cạnh n Ta đưa toán nội suy đường tròn tốn nội suy đường thẳng với đường thẳng cần nội suy cạnh đa giác Cho góc a cố định, với điểm bắt đầu cung tròn X0, Y0, điểm kết thúc Xn, Yn Ta tính góc cung tròn b Số cạnh đa giác n = b/a Từ có lưu đồ thuật tốn đây: Ban đầu ta phải load thông số điểm đầu, điểm cuối, tâm cung đường tròn vào PC PC kiểm tra liệu có phù hợp với hành trình máy hay không Nếu không báo lỗi Nếu PC tính tốn số cạnh đa giác (N) tính tốn vị trí động cần di chuyển tới PC load tham số cho vi điều khiển Vi điều khiển load tham số cho LM629 LM629 xuất xung điều khiển động Quá trình tiếp tục N = HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 120 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Start Nhập liệu X0, Y0, Xn, Yn, R, I PC kiểm tra liệu Tính tốn N False Lỗi If N> = 0, N = N-1 Vi điều khiển Khí nén ATMEGA16 Động CTHT Dừng Hình 5.27 Lưu đồ thuật tốn nội suy đường tròn Trong luận văn sử dụng terminal giao tiếp có sẵn code vision Một số hình ảnh giao diện: HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 121 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Hình 5.28 Một số hình ảnh giao diện Nhận xét đánh giá: Như ta hoàn thành nhiệm vụ đặt từ đầu chương nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển động trục hệ thống khí nén hoạt động chu trình HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 122 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn CHƢƠNG VI THỬ NGHIỆM MÁY CẮT KÍNH Ta phân tích tồn hệ thống máy cắt kính chương trước, bắt đầu phân tích thực tế, q trình làm việc máy cắt kính Cách bảo dưỡng, bảo trì sử dụng máy 6.1 Kiểm nghiệm thực tế Sau hoàn thành phận máy cắt kính ta cần phải tiến hành kiểm nghiệm phận riêng biệt, phận hoạt động theo yêu cầu tiếp tục kiểm tra tổng thể kiểm nghiệm máy 6.1.1 Thực chạy không trục máy cắt kính: Trước tiên ta phải kiểm tra tra phận khí, trục dẫn động truyền Bước 1: Kiểm tra tính an tồn máy(chế độ khơng tải) Để máy làm việc an tồn - khơng phá hỏng phần khí, khơng vượt q giới hạn hành trình bàn máy (Giới hạn trục Xmin= 0, Xmax= 1000 mm; Ymin= 0, Ymax= 900 mm) Ta phải thiết kế hệ thống hạn vị cho máy, hệ thống phải đáp ứng yêu cầu sau: Khi chuyển động theo trục X, đầu mang dao có khả di chuyển từ trái qua phải (đối với vị trí điều khiển) khơng vượt q Xmax, lúc hệ thống cho chuyển động theo chiều ngược lại tức từ phải qua trái Tương tự vậy, đầu mang dao di chuyển từ phải qua trái (đối với vị trí điều khiển) hệ thống phải dừng chuyển động X= Xmin chiều X kích hoạt chuyển động đầu mang dao di chuyển theo chiều ngược lại từ trái qua phải Khi chuyển động theo trục Y, đầu mang dao có khả di chuyển từ ngồi (đối với vị trí điều khiển) không vượt Ymax, HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 123 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn lúc hệ thống cho chuyển động theo chiều ngược lại tức từ vào Tương tự vậy, đầu mang dao di chuyển từ vào (đối với vị trí điều khiển) hệ thống phải dừng chuyển động Y= Ymin chiều Y kích hoạt chuyển động đầu mang dao di chuyển theo chiều ngược lại từ Bước 2: Kiểm tra khả chuyển động truyền theo dải tốc độ(chế độ không tải) Trong bước này, ta phải thực truyền hiệu điện theo dải khác để kiểm tra tốc độ trục Khi mạch thử nghiệm tốc độ liên kết với phần khí kết nối với PC, ta kích hoạt hệ thống mạch thay đổi hiệu điện từ ta dễ dàng đo tốc độ trục Do hệ số cản trục khác khác nên hiệu điện để điều khiển cho chúng tốc độ phải khác Cụ thể trục X có hệ số cản khối lượng lớn hơn, nên hiệu điện để điều khiển tốc độ chuẩn lớn Sau đo đạc ta có bảng kết sau: Thử nghiệm trục X hiệu điện không đổi 20V S (mm) T (s) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần 10 100 0.63 200 1.25 300 1.85 400 2.43 500 600 3.57 700 4.12 800 4.76 900 5.37 1000 Lần 800 3.66 Lần 900 4.13 Thử nghiệm trục Y hiệu điện không đổi 20V S (mm) T (s) Lần 100 0.48 Lần 200 0.96 Lần 300 1.42 Lần 400 1.87 Lần 500 2.31 Lần 600 2.75 Lần 700 3.2 Bảng 6.1: Thử nghiệm không tải với U= 20V Từ bảng ta thấy vân tốc trung bình trục X với hiệu điệu truyền vào U= 20 V 165,3 mm/s, vận tốc trung bình trục Y với hiệu điệu truyền vào U= 20 V 214,6 mm/s So sánh kết tính tốn ta nhận thấy vận tốc trục X, Y HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 124 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn cấp hiệu điện khác Do muốn hai trục có vân tốc ta phải cấp hiệu điện đầu vào cho động truyền động trục X lớn hiệu điện đầu vào động truyền động trục Y 1,3 lần Bước 3: Giới hạn dải tốc độ truyền theo lực cản thực tế(chế độ khơng tải) Khi tính tốn tỷ lệ chuẩn cho hai trục dẫn ta tiếp tục tính tốn hiệu điện nhỏ dẫn động trục Điều vô quan trọng, tạo đường cong ta phải tính tốn phối hợp chuyển động trục X trục Y cho biên dạng đường cong tạo thành trơn Ta tăng dần hiệu điện trục X Với số xuất phát từ 4V ta thấy U= 6,3V trục X bắt đầu chuyển động Giữ nguyên hiệu điện cho trục X chạy hết hành trình 1000 mm 30,25s tức đạt vận tốc 30,1 mm/s Làm tương tự với trục Y ta thấy trục Y bắt đầu khởi động hiệu điện UminY= 4,2V Ở hiệu điện đầu gá dao hết 900 mm vòng 29,7 s Như vận tốc nhỏ trục Y VminY= 30,2 mm/s So sánh hai tốc độ nhỏ với ta thấy chúng tương đồng Tuy nhiên hiệu điện cấp cho hai động phải thay đổi Điều phần khí chưa đạt độ xác theo yêu cầu Bước 4: Đo tốc độ cắt thực tế theo đường thẳng(chế độ không tải) Với chế độ làm việc thông thường cắt đường thẳng phải đạt yêu cầu chất lượng tính mỹ thuật cao Bên cạnh sản phẩm có dạng hình chữ nhật sử dụng nhiều nhất, chủ yếu phục vụ cho ngành công nghiệp xây dựng Do việc thử nghiệm cắt kính theo đường thẳng vơ quan trọng Tốc độ cắt kính theo đường thẳng phải đạt Vmax Ta trực tiếp thử với tốc độ Vmax tương ứng với áp vào 24 V (255 xung/ giây) Ta có kết sau: HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 125 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Thử nghiệm trục X S (mm) T (s) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần 10 100 0.54 200 1.07 300 1.58 400 2.08 500 2.57 600 3.05 700 3.52 800 4.07 900 4.59 1000 5.13 Lần 800 3.16 Lần 900 3.56 Thử nghiệm trục Y S (mm) T (s) Lần 100 0.41 Lần 200 0.83 Lần 300 1.23 Lần 400 1.61 Lần 500 1.99 Lần 600 2.37 Lần 700 2.75 Bảng 6.2: Thử nghiệm không tải với U= 24V Tốc độ lớn nhât đạt cấu trục X 293 mm/s, trục Y 249 mm/s Do tốc độ q trình cắt kính cao nên qn tính lớn, để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị ta dùng thêm cấu phanh điện Với đặc điểm động điện chiều xảy ngắn mạch hai đầu động cơ, động dừng nên ta tạo thêm cấu ngắn mạch đầu dao đến vị trí cần thiết Lúc ta thấy quán tính giảm thiểu tối đa Thử nghiệm trục X Sd (mm) St (mm) Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần 10 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 102 203 302 402 504 604 705 804 903 1000 Thử nghiệm trục Y Sd (mm) St (mm) Lần 100 Lần 200 Lần 300 Lần 400 Lần 500 Lần 600 Lần 700 Lần 800 Lần 900 103 204 304 405 505 604 703 803 900 Bảng 6.3: Thử nghiệm sai lệch quãng đƣờng với U= 24V HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 126 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Cụ thể đầu dao chạy vị trí cần dừng theo trục X từ 3- mm, theo trục Y từ 3- mm Đây điểm lưu ý ta thực cắt thật Bước 5: Đo tốc độ cắt thực tế theo đường cong(đại diện đường tròn) chế độ khơng tải Cắt kính theo đường cong (với đại diện đường tròn) bước khó khăn q trình tạo đường tròn máy phải thực đồng thời ba chuyển động Phối hợp chuyển động trục X trục Y để tạo thành đường tròn, chuyển động quay dao để đường sinh dao ln tiếp tuyến với đường tròn cần vẽ Theo ngun lý tạo hình đường tròn tạo thành nhiều phương pháp, trình điều khiển dễ dàng ta chọn phương án truyền số liệu theo đường gần (đa giác) Như góc quay dao trùng với cạnh đa giác Quá trình thử nghiệm tốc độ chia làm nhiều giai đoạn: Giai đoạn 1: Thử nghiệm với phối hợp chuyển động trục X Y để tạo thành đa giác 12 cạnh Ta tháo đầu mang dao thay viên phấn, thực truyền chuyển động cho hệ máy Lúc máy vẽ lên mặt bàn hình đa giác 12 cạnh khơng Bằng phương pháp tính tốn hình học ta nhận thấy đoạn trục hình tăng thêm (tạo độ méo hình hoa cúc) Ta hiệu chỉnh giảm hiệu điện đầu vào khu trục Cứ tiếp tục hiệu chỉnh hình đa giác tạo thành tương đối Giai đoạn 2: Thử nghiệm với phối hợp chuyển động để góc nghiêng dao trùng với cạnh đa giác Khi tạo hình đa giác tương đối ta tiếp tục thực tính tốn hình học cho góc nghiêng dao tương ứng với cạnh đa giác Sau liệu nạp ta cho chạy thử chương trình Lúc ta thấy động bước có HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 127 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn quán tính Ta tiếp tục phải thực phanh động bước, việc thực tương tự phanh động chiều Khi động bước thực theo mong muốn ta thực lại việc chạy thử với nhiều đường tròn có bán kính khác để tìm ổn định 6.1.2 Thực cắt kính Chương trình chia làm chế độ điều khiển riêng biệt: Cắt kính tay, cắt kính tự động Cắt kính tay: Trình tự phương pháp phải thực sau: Thực chạy vị trí ban đầu cho trục cách ấn nút SET0 Di chuyển đầu dao đến vị trí chờ cắt Hạ đầu dao xuống nhờ xi lanh thủy lực Truyền chuyển động theo hình vạch sẵn Kết thúc chương trình ta kiểm nghiệm lại chất lượng sản phẩm hình dáng hình học chất lượng vết cắt Cắt kính tự động: Trình tự phương pháp phải thực sau: Thực chạy vị trí ban đầu cho trục cách ấn nút SET0 Di chuyển đầu dao đến vị trí chờ cắt Cho chạy thử đầu dao chưa hạ xuống Thực lệnh hạ đầu dao xuống tạo áp lực cho kính Thực q trình cắt kính Với ý cắt tay cắt với hình vng 6.1.3.Thực q trình sốt lỗi khởi động lại không thực đƣợc việc cắt kính Khi kích hoạt lệnh cắt kính (bằng tay hay tự động) ta phải kích hoạt lệnh SET0, lệnh khơng có hiệu lực ta phải thực việc khởi động lại hệ thống cách sau: HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 128 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Cách 1: Kích vào nút Khởi động lại phần mềm Cách 2: Kích vào nút RESET cứng mạch điều khiển Cách 3: Khởi động lại máy tính, rút dây kết nối cắm lại (cách dùng cách dduocj thực mà khơng có hiệu quả) 6.2 Hƣớng dẫn sử dụng máy Máy cắt kính gồm phần chính: Phần cứng phần mềm Phần cứng gồm phần: Phần khí, phần mạch điều khiển Sau máy kê vào xưởng đảm bảo độ an toàn với máy (độ cân máy, đảm bảo khoảng không gian làm việc máy) ta bắt đầu thực thao tác chạy thử Truyền chuyển động cho trục X trục Y để đảm bảo hai truyền làm việc an toàn Tiếp theo ta thực truyền chuyển động cho trục C để đảm bảo việc quay đầu dao ổn định, êm Nếu trục bị kẹt, quay nặng ta cần phải tiến hành tra dầu mỡ vào vị trí khí có tạo ma sát chuyển động Mạch điều khiển mạch vi điện tử phân tích kỹ chương trước có kích thước nhỏ gọn nhiên làm việc chúng lại chịu rung chuyển động khí truyền sang, chịu nhiệt phải truyền điện cho động chiều Do mạch phải bảo quản vị trí thống mát, khơng ẩm phải có hệ thống chống rung Hệ thống chống rung ốc dầu, có tác dụng giảm rung động cưỡng Phần mềm: Phần mềm khởi động giao tiếp thông qua máy tính Trên máy tính có xuất giao diện tương đối đơn giản hiển thị đầy đủ tiếng Việt Do đó, cơng tác điều hành trở nên dễ dàng cho tất người Ta nhập thông số tọa độ vào ô nhớ kích hoạt nút CẮT Máy chạy theo quy trình lập sẵn HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 129 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Thực trình cắt kính Sau kính gá đặt chắn máy cắt kính, cho máy chạy khơng cách kích hoạt động chạy tay y trong, chạy tay y ngoài, chạy tay x trái, chạy tay x phải nhằm kiểm nghiệm lại trình gá đặt kính trước gia cơng cho hình dạng cần cắt phải nằm khơng gian làm việc máy Cúng cần thực chạy không tự động trước theo biên dạng cần cắt xem sai xót khơng Nếu hình kính khơng đáp ứng yêu cầu ta cần phải thực lại trình gá đặt Khi yêu cầu hồn thành lúc ta kích hoạt lệnh CẮT, hệ thống thực việc cắt kính Trong trường hợp máy chạy có cố, nhanh chóng kích nút NGỪNG KHẨN CẤP, tắt trực tiếp nguồn điện Sau thực phương án tắt trực tiếp nguồn điện, hệ thống báo lỗi Do muốn thực cắt kính tiếp ta cần phải khởi động lại mạch, khởi động lại máy tính phần mềm 6.3 Kiểm tra, bảo dƣỡng bảo trì Phần khí thiết kế chế tạo phân tích chương trước Đây phần xương máy cắt kính- phần khung có nhiệm vụ nâng đỡ toàn hệ thống nên cần phải kê cân xưởng phải thường xuyên kiểm tra mối lắp ráp để tránh tình trạng rung động gây sai hỏng sản phẩm phá hỏng kết cấu máy Phần gồm phần truyền chuyển động cho trục, chúng phần quan trọng bậc máy trình làm việc Bởi vậy, trình sử dụng máy phải thường xuyên tra dầu vào phận có sinh ma sát HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 130 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Sau thời gian làm việc cấu đai bị giãn nên cần kiểm tra độ căng đai thực căng lại đai thấy đai không đủ độ căng theo yêu cầu Dụng cụ cắt kính bánh xe kim cương nhân tạo, bị mòn q trình cắt kính Việc kiểm tra đầu dao trước sau thực hoạt động cắt nhằm đảm bảo trì suất máy Thay lưỡi dao thấy lưỡi cắt không đạt yêu cầu Máy cắt kính thực cắt kính nhờ máy khí nén truyền lực qua hệ thống khí nén tới cấu chấp hành (xi lanh khí nén) Do cần phải thường xuyên kiểm tra hệ thống khí nén bao gồm: máy nén khí, lọc khí nén, van an tồn, hệ thống ống dẫn khí, bình tích áp, van 5/3 điều khiển điện từ, cấu chấp hành (xi lanh khí nén điều khiển chiều) hệ thống giảm khí nén làm việc gây ồn Sau thực cắt kính xong ta cần phải vệ sinh máy để đảm bảo máy sẽ, tránh trường hợp mài mòn, cọ xước bột thủy tinh rơi trục truyền chuyển động HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 131 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn KẾT LUẬN Sau trình làm việc nỗ lực, luận văn thạc sĩ “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” hồn thành Đây đề tài mới, ứng dụng nhiều ngành công nghiệp xây dựng tương lai Những kính có kích thước xác, cắt có tính thẩm mỹ cao phần tạo nên vẻ đẹp tòa nhà cao tầng Như ta biết, trình cắt kính thủ cơng gây khơng nguy hiểm Do q trình cắt kính, người thợ khơng kiểm sốt lực cắt làm vỡ kính gây nguy hiểm cho thân gây lãng phí nguyên vật liệu Hoặc mệt mỏi người thợ cắt hỏng kính dẫn đến lãng phí chậm tiến độ cơng việc Do đó, đề tài giải toán nâng cao suất cho q trình tạo hình kính tấm, giảm thiểu rủi q trình cắt kính, giảm thiểu sai hỏng người thợ mệt mỏi… Qua thời gian thực đề tài, thu nhận thêm nhiều kiến thức cơng nghệ ngun lý cắt kính, tính tốn thiết kế máy, ứng dụng điều khiển khí nén dựng mạch, lập trình vi điều khiển Đây khối lượng kiến thức lớn cần cho cơng việc thân nói riêng đáp ứng nhu cầu điều kiện nói chung Tôi nhận thấy đề tài bổ ích, có tính thực tế cao Tuy nhiên với thời gian hạn chế với tầm hiểu biết thực tế chưa sâu nên đề tài thiếu sót Trong tương lai việc phát triển đề tài thực để đáp ứng nhu cầu làm việc hệ thống, hướng phát triển sau: Nâng cao độ xác độ tin cậy kết cấu khí Nâng cao khả gia cơng máy kích thước, biên dạng… Tối ưu hóa q trình tính tốn gia công HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 132 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Phát triển phần mềm có tính tương tác cao với người dùng, phần mềm linh hoạt dễ điều khiển Cuối xin chân thành cảm ơn thầy cô giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Cảm ơn công ty Tùng Linh cung cấp vật tư thiết bị đặc biệt cảm ơn Tiến sĩ Lê Thanh Sơn tận tình dạy để tơi hồn thành đề tài: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 133 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mơ hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohammed Naeem, Zero with glass cutting with CO2 laser [2] Nguyễn Tiến Lưỡng (2008), Tự động hóa thủy-khí máy công nghiệp, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội [3] Nguyễn Đức Thạch, Giáo trình Cơng nghệ vật liệu silicat [4] Hermanns, C.(2005), Laser separation of flat glass, Proceeding of the Third International WLT- Conference on Lasers (2005), Munich, pp 805- 807 [5] Quadrand Engineering Plastic Products, Laser beam and water jet cutting info [6] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển (2006), Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội [7] V.I Kondrashov, L.A Shitova, V.A Litvinov, V.V Surkov, Characteristics of cutting parameter and they effects on glass edge quality [8] V.I Kondrashov, L.A Shitova, V.A Litvinov, V.V Surkov, The effects of propping liquid on glass cutting process [9] Tài liệu từ website: http://www.freepatentsonline.com http://hypertextbook.com/facts/2005/steel.shtml http://shop.polybelt.com … HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 134 ... vật liệu tiết kiệm thân thiện với môi trường HV:Trần Quang Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 11 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” - GVHD: Lê Thanh... Huy – Lớp CB2010B –MSHV: CB101247 - Trường ĐH Bách Khoa HN 15 Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn Hình 1.3.Máy cắt kính sử dụng tia nước có hạt mài Hình