THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TÔI CNC CAO TẦN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.03 MB, 142 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TƠI CNC CAO TẦN
SVTH :
KHĨA :
LÊ TRUNG HIẾU
12143416
TRƯƠNG CÁT MẪN
12143427
VÕ HỒNG PHÚC
12143433
PHẠM THANH TÚ
12143441
TRÌNH NGỌC NAM
12143348
2012-2016
NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
GVHD :
ThS. NGUYỄN VĂN SƠN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TƠI CNC CAO TẦN
SVTH :
KHĨA :
LÊ TRUNG HIẾU
12143416
TRƯƠNG CÁT MẪN
12143427
VÕ HỒNG PHÚC
12143433
PHẠM THANH TÚ
12143441
TRÌNH NGỌC NAM
12143348
2012-2016
NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
GVHD :
ThS. NGUYỄN VĂN SƠN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng 8 năm 2016
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên Sinh viên: Lê Trung Hiếu ................................. MSSV: 12143416
Trương Cát Mẫn .............................. MSSV: 12143427
Võ Hồng Phúc ................................. MSSV: 12143433
Phạm Thanh Tú ............................... MSSV: 12143441
Trình Ngọc Nam………………….MSSV: 12143348
Chun ngành: Cơng Nghệ Chế Tạo Máy
Lớp: 12143CL1
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Sơn.
1. Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo máy tôi CNC cao tần.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Tài liệu, máy CNC.
- Máy tôi cao tần.
- Phần mềm Mach3
3. Nội dung thực hiện đề tài:
- Phương án thiết kế máy tôi CNC cao tần.
- Tôi tăng độ cứng cho bề mặt thép.
- Đánh giá, kết luận, hướng phát triển.
4. Sản phẩm:
-
Máy tôi CNC cao tần chạy bằng phần mềm Mach3.
Tấm thép được tôi tăng độ cứng bề mặt.
Trưởng ngành
Giáo viên hướng dẫn
Ths. Nguyễn Văn Sơn
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Lê Trung Hiếu ................................. MSSV: 12144174
Trương Cát Mẫn .............................. MSSV: 12144185
Võ Hồng Phúc ................................. MSSV: 12144161
Phạm Thanh Tú ............................... MSSV: 12144022
Trình Ngọc Nam……………….....MSSV: 12143348
Ngành: Công Nghệ Chế tạo máy
Lớp: 12143CL1
Đề tài: Thiết kế, chế tạo máy tôi CNC cao tần.
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Sơn.
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ:............................................................................ )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng 8 năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
ThS. Nguyễn Văn Sơn
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Lê Trung Hiếu ................................. MSSV: 12144174
Trương Cát Mẫn .............................. MSSV: 12144185
Võ Hồng Phúc ................................. MSSV: 12144161
Phạm Thanh Tú ............................... MSSV: 12144022
Trình Ngọc Nam………………….MSSV: 12143348
Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy.
Đề tài: Thiết kế, chế tạo máy tôi CNC cao tần.
Họ và tên giáo viên phản biện: PGS. TS. Đỗ Thành Trung
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ:............................................................................ )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng 8 năm 2016
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
PGS. TS. Đỗ Thành Trung
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí
Minh, chúng em nhận được nhiều sự giúp đỡ từ gia đình, nhà trường, quý thầy cô,
các bạn, và sau 3 tháng thực hiên đồ án với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn
Sơn, thầy Phạm Sơn Minh, thầy Trần Minh Thế Uyên, anh Minh, thầy Nhân đã
giúp chúng em hoàn thành đúng thời gian qui định.
Trong thời gian thự hiện đồ án tốt nghiệp này chúng em xin chân thành cảm ơn đến:
Thầy Nguyễn Văn Sơn, Phạm Sơn Minh, Trần Minh Thế Uyên người tận
tình hướng dẫn, truyền đạt, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho chúng em thực
hiện đồ án này.
Quý thầy cô khoa Chất Lượng Cao, Trung Tâm Công Nghệ Cao Trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã cung cấp cho chúng em những
kiến thức quý báu trong quá trình học tập tại trường.
Các bạn sinh viên đã giúp đỡ trao đổi kiến thức trong quá trình thực hiện đồ
án này.
Một lần nữa chúng em xin gởi lời cảm ơn đến tất cả mọi người đã giúp đỡ nhóm
hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Xin cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016
Nhóm sinh viên thực hiên
i
TĨM TẮT ĐỒ ÁN
“Thiết kế chế tạo máy Tơi CNC cao tần”
Mục tiêu chính của nhóm là ứng dụng cơng nghệ tự động hóa vào máy tơi cao
tần, thay thế việc sử dụng sức người bằng máy móc đồng thời nâng cao năng xuất
và chất lượng sản phẩm.
Cả nhóm phân chia tìm hiểu về động cơ, bộ điều khiển và bộ phận hiển thị
điều khiển phù hợp.
Giai đoạn cuối cùng của dự án là tiến hành chạy thử nghiệm tôi bề mặt thép,
làm tăng độ cứng cho thép để đảm bảo đúng yêu cầu của đề tài. Máy tôi CNC cao
tần sau khi chế tạo có kích thước hoạt động tối đa các trục là 750 x 450 x 200 mm,
có khả năng tơi các hình dạng lớn nhỏ.
Tuy nhiên, mơ hình cịn một số hạn chế như: rung động trong quá trình nội
suy, các mối lắp ghép máy chưa đạt độ thẩm mỹ.
ii
ABTRACT
“Manufacturing CNC high frequency induction heating machine”
The main aim of our group is applying the automatic technology to high
frequency induction heating machine, replacing labor - power use by machines, as
well as improving the productivity and quality of products
Our group focuses on learning about three main parts, including motors,
controllers and appropriate display control unit
The final stage of project is testing the surface hardening of steel, increasing
steel hardness to suit the project’s requirements. The maximum size of the shaft in
CNC high frequency induction heating machine after being manufactured is
750x450x200 mm respectively. Besides, it also has the ability of assembling
various shapes.
However, there are some drawbacks, including: vibration during interpolation;
the aesthetics of the machine joints is limited.
iii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...........................................................................1
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...........................................3
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ..............................................5
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT ĐỒ ÁN..................................................................................................... ii
ABTRACT ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vii
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN ..................................................................................1
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................................1
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .........................................1
KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC ............................................................................1
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................1
1.1.1
Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................1
1.1.2
Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC ..............2
GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .....................................................................................................2
CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................3
VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ MÁY CNC .........................................................................3
2.1.1
Vài nét về lịch sử ...........................................................................................3
2.1.2
Định nghĩa máy điều khiển số (NC-Numerical Control): .............................3
2.1.3
Máy CNC 3 trục thường gặp .........................................................................4
QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT THEO PHƯƠNG PHÁP CẢM ỨNG TỪ ......................5
2.1.4
Giới thiệu chung về phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ: .....................5
2.1.5
Hiệu suất bề mặt ............................................................................................7
2.1.6
Thiết kế của cuộn dây gia nhiệt (coil design) ................................................8
2.1.7
từ:
Một số đặc điểm nổi bật của quá trình gia nhiệt theo phương pháp cảm ứng
8
PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN .............................................................................9
iv
2.1.8
Khái niệm về nhiệt luyện ...............................................................................9
2.1.9
Nhiệt luyện bằng phương pháp tơi ..............................................................10
MÁY TƠI CAO TẦN ...............................................................................................11
CẤU TẠO MÁY CNC 3 TRỤC ...............................................................................12
2.1.10 Cấu tạo máy .................................................................................................12
2.1.11 Vitme – đai ốc..............................................................................................12
2.1.12 Thanh trượt bi ..............................................................................................14
2.1.13 Động cơ bước ..............................................................................................16
TỔNG QUAN VỀ NỘI SUY ....................................................................................25
2.1.14 Cơ sở lý thuyết nội suy phần cứng ..............................................................25
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH CỦA MÁY TÍNH CNC ...............32
2.1.15 Hệ điều khiển máy CNC ..............................................................................32
2.1.16 Khối chức năng PLC ...................................................................................34
CHƯƠNG 3.
QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ...........................................................36
XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG .........................................................36
3.1.1
Bàn máy di chuyển theo 2 phương X, Y – loại 1: .......................................36
3.1.2
Bàn máy di chuyển theo một phương Y – loại 2: ........................................37
3.1.3
Bàn máy đứng yên – loại 3: .........................................................................37
XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN CHỌN PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ............................38
3.1.4
Giới thiệu phần mềm mach3 .......................................................................38
CHỌN ĐỘNG CƠ ....................................................................................................40
Bảng 3.1 So sánh động cơ bước và động cơ servo ...................................................41
LỰA CHỌN VIT ME-DAI ỐC ................................................................................41
LỰA CHỌN BỘ TRUYỀN, KHỚP NỐI .................................................................43
LỰA CHỌN CƠ CẤU DẪN HƯỚNG.....................................................................45
LỰA CHỌN, TÍNH TỐN THANH TRƯỢT BI ....................................................47
TÍNH TỐN, LỰA CHỌN VÍT ME-ĐAI ỐC BI....................................................52
THIẾT KẾ TRỤC Y .................................................................................................58
THIẾT KẾ TRỤC X .................................................................................................61
v
THIẾT KẾ BÀN MÁY, KHUNG ĐỂ MÁY VÀ ĐỒ GÁ........................................63
LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG VÀ KIỂU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ.65
3.1.5
Lựa chọn kiểu điều khiển động cơ. .............................................................65
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY CNC 3 TRỤC: ................................ 65
3.1.6
Thiết kế bàn điều khiển và khối hiện thị: ....................................................65
3.1.7
Thiết kế, thi cơng tủ điện: ...........................................................................66
3.1.8
Vận hành phần mềm mach3 ........................................................................72
MƠ PHỎNG SIMULATION TRONG CREO 2.0 ...................................................75
GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT.....................................................................................77
CHƯƠNG 4.
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................ 84
4.1 VẬN HÀNH MÁY TÔI CNC CAO TẦN..........................................................84
4.2 TÔI BỀ MẶT PHẲNG .......................................................................................87
4.3
KẾT QUẢ, KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ ......................................................89
4.3.1
Tôi thép lần 1: ..............................................................................................89
4.3.2
Tôi thép lần 2 (tôi 3 đường).........................................................................92
4.3.3
Tôi thép lần 3 (tôi 1 đường 3 điểm) .............................................................95
4.3.4
Tôi thép lần 4 (tôi 1 đường 3 điểm) . ...........................................................99
...................................................................................................................................99
4.3.5
Tôi thép lần 5 (tôi 1 đường 3 điểm)...........................................................102
4.3.6
Tôi thép lần 6 (tôi 3 đường 9 điểm)...........................................................106
4.3.7
Tôi thép lần 7 (tôi 3 đường 9 điểm). .........................................................110
4.3.8
Tôi thép lần 8 (tơi 3 đường 9 điểm). .........................................................113
4.4
HÌNH ẢNH TỔNG QUAN MÁY CNC TÔI CAO TẦN ............................116
CHƯƠNG 5.
KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................117
5.1
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN ............................................117
5.2
KIẾN NGHỊ ..................................................................................................118
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Mơ hình khái qt của máy ..........................................................................3
Hình 2.2 Cấu tạo máy cnc ...........................................................................................4
Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ ............6
Hình 2.4 Dịng điện cảm ứng trong phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ ............7
Hình 2.5 Máy tơi cao tần ...........................................................................................11
Hình 2.6 Sơ đồ máy CNC 3 trục ...............................................................................12
Hình 2.7 Vít me bi .....................................................................................................12
Hình 2.8 Cấu tạo vitme bi và profin ren ...................................................................13
Hình 2. 9 Hồi bi theo lỗ khoan đai ốc .......................................................................13
Hình 2.10 Hồi bi kiểu ống .........................................................................................13
Hình 2.11 Khử khe hở bằng tấm đệm .......................................................................14
Hình 2.12 Khử khe hở bằng lị xo .............................................................................14
Hình 2.13 Khử khe hở bằng vành răng .....................................................................14
Hình 2.14 Thanh trượt bi mang cá ............................................................................15
Hình 2.15 Thanh trượt bi trịn ...................................................................................15
Hình 2.16 Động cơ bước từ trở biến đổi ...................................................................18
Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động của động cơ bước nam châm vĩnh cửu ..................18
Hình 2.18 Động cơ bước đơn và loại đơn cực 8 dây ................................................19
Hình 2.19 Động cơ bước lưỡng cực ..........................................................................20
Hình 2.20 Động cơ lưỡng cực loại 6 dây và 8 dây ...................................................20
Hình 2.21 Động cơ nhiều pha ...................................................................................21
Hình 2.22 Động cơ bước lai ......................................................................................21
Hình 2.23 Mạch cầu H ..............................................................................................22
Hình 2.24 Chế độ thuận AD ......................................................................................22
Hình 2.25 Mạch cầu H dùng BJT..............................................................................22
Hình 2.26 Mạch cầu H dùng mosfet .........................................................................22
Hình 2.27 Điều khiển cả bước ..................................................................................23
Hình 2.28 Điều khiển nửa bước ................................................................................23
Hình 2.29 Dịng điện qua 2 pha (lý tưởng) ...............................................................24
Hình 2.30 Dịng điện qua 2 pha (thực tế) ..................................................................24
Hình 2.31 Phương pháp tích phân DDA ...................................................................25
Hình 2.32 Bộ tích phân DDA ....................................................................................28
Hình 2. 33 Vịng trịn cần nội suy .............................................................................30
Hình 2.34 Bộ nội suy hồn thiện...............................................................................31
Hình 2.35 Cấu thành của hệ điều khiển CNC ...........................................................32
vii
Hình 2.36 Cấu thành của hệ thống CNC chuẩn ........................................................34
Hình 3.1 Mơ hình CNC bàn máy di chuyển theo 2 phương X,Y .............................36
Hình 3.2 Mơ hình CNC bàn máy di chuyển theo một phương Y .............................37
Hình 3.3 Mơ hình CNC bàn máy đứng n ..............................................................37
Hình 3.4 Wizard ........................................................................................................40
Hình 3.5 Vít me-đai ốc thường .................................................................................41
Hình 3.6 Vít me-đai ốc bi ..........................................................................................41
Hình 3.7 Quan hệ giữa hệ số ma sát và tốc độ (vít me thường và vít me bi) ...........42
Hình 3.8 Bộ truyền xích ............................................................................................43
Hình 3.9 Bộ truyền bánh răng ...................................................................................44
Hình 3.10 Bộ truyền đai ............................................................................................44
Hình 3.11 Khớp nối mềm ..........................................................................................44
Hình 3.12 Dẫn hướng bằng sống trượt mang cá .......................................................45
Hình 3.13 Ray trượt...................................................................................................46
Hình 3.14 Thanh trượt bi...........................................................................................46
Hình 3.15 Trục trơn ...................................................................................................46
Hình 3. 16 Bộ dẫn hướng ..........................................................................................47
Hình 3.17 Phác thảo mơ hình ....................................................................................47
Hình 3.18 Số lượng thanh trượt yêu cầu trong một mặt phẳng ................................ 48
Hình 3.19 Trích catalogue của thanh trượt bi hãng THK .........................................48
Hình 3.20 Lực, momen tác dụng lên thanh trượt ......................................................49
Hình 3.21 Khả năng chịu tải theo các hướng ............................................................49
Hình 3.22 Quy trình tính tốn ...................................................................................50
Hình 3.23 Lực tác dụng lên thanh trượt ....................................................................50
Hình 3.24 Kiểu lắp vít me fixed-fixed, fixed-free và fixed-support .........................53
Hình 3.25 Cách bố trí và thiết kế của trục Y.............................................................59
Hình 3.26 Lắp đặt trục Z lên trục Y ..........................................................................59
Hình 3.27 Bố trí các chi tiết lên trục Y .....................................................................60
Hình 3.28 Vị trí các chi tiết .......................................................................................62
Hình 3.29 Các chi tiết phía dưới bàn máy.................................................................62
Hình 3.30 Bàn máy ...................................................................................................63
Hình 3.31 Khung đỡ máy ..........................................................................................64
Hình 3.32 Đồ gá ........................................................................................................64
Hình 3.33 Bàn điều khiển..........................................................................................66
Hình 3.34 Tủ điện ngồi thực tế................................................................................67
Hình 3.35 Tủ điện .....................................................................................................69
viii
Hình 3.36 Tầng 1 hộp điện ........................................................................................70
Hình 3.37 Tầng 2 hộp điện ........................................................................................71
Hình 3.38 Hình tủ điện thiết kế .................................................................................72
Hình 3.39 Tủ điện thi cơng trong thực tế ..................................................................72
Hình 3.40 Trang Program Run ..................................................................................73
Hình 3.41 Giao diện trang MDI ................................................................................75
Hình 3.51 Mơ phỏng chuyển vị nhơm định hình 45x45 ...........................................76
Hình 3.52 Mơ phỏng chuyển vị thanh trượt trịn ......................................................77
Hình 3. 53 Danh sách các chi tiết cần gia cơng ........................................................83
Hình 4.1 Bề mặt tấm thép trước khi tơi lần 1............................................................87
Hình 4.2 Bề mặt tấm thép trước khi tơi lần 2............................................................88
Hình 4.3 Khu vực buồng tơi khi chưa hoạt động ......................................................88
Hình 4.4 Cận cảnh q trình tơi thép ........................................................................88
Hình 4.5 Phun nước làm nguội tấm thép ..................................................................89
Hình 4.6 Bề mặt tấm thép trước khi tơi lần 1............................................................89
Hình 4.7 Bề mặt thép sau tơi lần 1 ............................................................................90
Hình 4.8 Phân vùng tấm thép thứ 1 chuẩn bị đo độ cứng .........................................90
Hình 4.9 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 1 trên máy đo độ cứng điện tử ...................91
Hình 4.10 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tôi tấm thép C45 170x150 mm ...........92
Hình 4. 11 Bề mặt thép trước khi tơi lần 2................................................................ 92
Hình 4.12 Bề mặt thép sau khi tơi lần 2 ....................................................................93
Hình 4.13 Phân vùng tấm thép thứ 2 chuẩn bị đo độ cứng . .....................................93
Hình 4. 14 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 2 trên máy đo độ cứng điện tử ...............94
Hình 4.15 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tơi tấm thép C45 thứ 2 ........................95
Hình 4.16 Bề mặt tấm thép trước khi tơi lần 3..........................................................96
Hình 4.17 Bề mặt tấm thép sau khi tôi lần 3 .............................................................96
Hình 4.18 Phân vùng tấm thép thứ 3 chuẩn bị đo độ cứng ......................................97
Hình 4.19 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 3 trên máy đo độ cứng điện tử................97
Hình 4.20 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tôi tấm thép C45 thứ 3 ........................98
Hình 4.21 Bề mặt tấm thép sau tơi lần 4 ...................................................................99
Hình 4.22 Phân vùng tấm thép thứ 4 chuẩn bị đo độ cứng ....................................100
Hình 4.23 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 4 trên máy đo độ cứng điện tử..............100
Hình 4.24 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tôi tấm thép C45 thứ 4. .....................101
Hình 4.25 Bề mặt tấm thép sau tơi lần 5 .................................................................102
Hình 4.26 Phân vùng tấm thép thứ 5 chuẩn bị đo độ cứng ....................................103
Hình 4.27 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 5 trên máy đo độ cứng điện tử..............104
ix
Hình 4.28 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tơi tấm thép C45 thứ 5 ......................105
Hình 4.29 Bề mặt tấm thép sau tơi lần 6 .................................................................106
Hình 4.30 Phân vùng tấm thép thứ 6 chuẩn bị đo độ cứng ....................................107
Hình 4.31 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 6 trên máy đo độ cứng điện tử..............108
Hình 4.32 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tôi tấm thép C45 thứ 6 ......................109
Hình 4.33 Bề mặt tấm thép sau tơi lần 7 .................................................................110
Hình 4.34 Phân vùng tấm thép thứ 7 chuẩn bị đo độ cứng ....................................111
Hình 4.35 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 7 trên máy đo độ cứng điện tử..............111
Hình 4.36 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tơi tấm thép C45 thứ 7 ......................113
Hình 4.37 Bề mặt tấm thép sau tơi lần 8 .................................................................113
Hình 4.38 Phân vùng tấm thép thứ 8 chuẩn bị đo độ cứng .....................................114
Hình 4.39 Đo độ cứng tấm thép C45 thứ 8 trên máy đo độ cứng điện tử .............114
Hình 4.40 Biểu đồ hiển thị độ cứng sau khi tôi tấm thép C45 thứ 8 ......................115
Hình 5.1 Thiết kế hệ thống vách ngăn cho buồng tơi .............................................118
Hình 5.2 Hệ thống làm nguội ban đầu (Phương án 1) ............................................119
Hình 5.3 Hệ thống làm nguội ban đầu (Phương án 2) ............................................119
Hình 5.4 Hệ thống làm nguôi sau khi đã cải tiến (phương án cuối cùng được chọn)
.................................................................................................................................120
x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 So sánh động cơ bước và động cơ servo ...................................................41
Bảng 3.2 Trích bảng tra đường kính, chiều dài, bước ren của vít me bi...................52
Bảng 3.3 Bảng tra hệ số an toàn tĩnh ........................................................................56
Bảng 3.4 Bảng tra hệ số tải fa ....................................................................................57
Bảng 3.6 Danh sách các thiết bị của phần cứng hệ điều khiển .................................69
Bảng 4.1 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 1 ................................................................ 91
Bảng 4.2 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 2 . ..............................................................94
Bảng 4.3 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 3 ................................................................ 98
Bảng 4.4 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 4 ..............................................................101
Bảng 4.5 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 5. .............................................................104
Bảng 4.6 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 6 ..............................................................108
Bảng 4.7 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 7 ..............................................................112
Bảng 4.8 Bảng đo độ cứng tấm thép thứ 8 ..............................................................115
xi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC: Programmable Logic Control
NCK: Numerical Control Kernel
MMI: Man Machine Interface
CNC: Computer Numerical Control
NC: Numerical Control
DDA: Digital Differential Analyzer
BLU: Basic Length Unit
DNC: Direct Numerical Control
PCI: Peripheral Component Interconnect
TTL: Transistor Transistor Logic
xii
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Một trong những thành tựu lớn của tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự động hoá sản
xuất. Trong dây truyền sản xuất linh hoạt thì máy điều khiển số CNC đóng một
vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy CNC cho phép giảm khối lượng gia cơng
chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời cũng rút
ngắn được chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy hiện nay nhiều nước trên thế giới đã
và đang ứng dụng rộng rãi các máy CNC vào ngành cơ khí. Ở Việt Nam các
máy CNC đang được sử dụng rông rãi để chế tạo các chi tiết cơ khí, nghiên cứu
khoa học, giảng dạy. Do đó nhóm đã vận dụng sự tự động hóa để tiến hành
nghiên cứu, tính tốn, thiết kế và chế tạo một máy tôi cao tần có sử dụng hệ
thống điều khiển tự động.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
– Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao
năng suất lao động.
– Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất.
– Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động
sản xuất hiện đại.
– Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép thực hiện chun mơn hóa và
hốn đổi sản xuất.
– Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp
ứng điều kiện sản xuất.
KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
– Thiết kế, chế tạo được một máy tơi CNC cao tần có thể điều khiển tốc độ,
vị trí theo ý muốn thơng qua bàn điều khiển.
– Tôi bề mặt thép đạt được độ cứng trung bình 40 HRC.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.1.1 Đối tượng nghiên cứu
– Máy phay CNC 3 trục.
– Phần mềm điều khiển Mach3.
– Phần mềm thiết kế, tính tốn, mơ phỏng.
1
– Động cơ và phương pháp truyền động.
1.1.2
Phạm vi nghiên cứu
– Nghiên cứu và chế tạo máy tôi CNC cao tần đảm bảo các yêu cầu đặt ra
như sau:
– Không gian làm việc của máy lớn hơn: 750 x 450 x200 (mm).
– Sai số cho phép: 0.1(mm).
– Sau khi tôi, bề mặt thép tăng độ cứng.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
– Căn cứ vào những kiến thức đã có về máy CNC 3 trục và máy tơi cao tần
tiến hành phân tích, tìm ra giải pháp mới và chế tạo, thực nghiệm. Sau đó,
tiến hành tổng hợp, đánh giá giải pháp đã đề ra: tối ưu hay không tối ưu, tối
ưu trong trường hợp nào.
– Kết quả dự kiện: điều khiển máy CNC di chuyển với tốc độ tùy chỉnh, tôi
bề mặt tấm thép tăng độ cứng.
GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
– Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như kiến thức chuyên môn nên đồ
án chỉ tập trung thực hiện các vấn đề sau:
Thiết kế, chế tạo, lắp ráp hoàn chỉnh và vận hành máy tôi CNC cao tần.
Độ cứng trên mặt thép sau khi tôi chưa đồng đều.
2
CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
VÀI NÉT SƠ LƯỢC VỀ MÁY CNC
2.1.1 Vài nét về lịch sử
– Năm 1947, Parsons (Mỹ) là cha đẻ của ý tưởng áp dụng tín hiệu số cho các
máy gia công cắt gọt. Năm 1954, máy điều khiển theo chương trình số đầu
tiên được ra đời. Năm 1955, xuất hiện máy điều khiển số bằng bìa và băng
đục lỗ tại triển lãm máy công cụ tại Chicago. Kể từ đó, khi thấy được lợi
ích và tiềm năng của máy điều khiển số (Numerical Control –NC), nhiều
nước trên thế giới như Nhật, Anh, Đức,… đã nghiên cứu, phát triển, chế tạo
thành công nhiều loại máy CNC và phổ biến nhiều nơi trên thế giới.
– Cấu tạo chung và quy ước máy CNC:
Hình 2.1 Mơ hình khái qt của máy
2.1.2
Định nghĩa máy điều khiển số (NC-Numerical Control):
– Máy điều khiển số (NC – Numerical Control) là một quá trình tự động điều
khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá đặc
biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
– Định nghĩa máy điều khiển số có sự hổ trợ của máy tính (CNC – Computer
Numerical Control).
– Máy điều khiển số có sự hổ trợ của máy tính (CNC- Computer Numerical
Control) sử dụng máy tính thiết lập trực tiếp trên hệ điều khiển máy và
được điều khiển bởi các chỉ thị lưu trữ trên bộ nhớ máy tính để thực hiện
một phần hoặc tồn bộ các chức năng điều khiển số.
3
2.1.3
Máy CNC 3 trục thường gặp
– Kết cấu cơ bản máy CNC thường gặp là gồm có 2 phần chính:
– Phần điều khiển.
– Phần chấp hành.
Hình 2.2 Cấu tạo máy cnc
2.1.3.1 Phần điều khiển:
– Gồm chương trình điều khiển và các cơ cấu điều khiển.
Chương trình điều khiển: là tập hợp các tín hiệu để điều khiển máy, được mã
hóa dưới dạng chữ cái, chữ số và các kí hiệu khác như: dấu cộng, trừ, dấu
chấm…Chương trình này được ghi lên cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã
số (chẳng hạn mã nhị phân trong bộ nhớ máy tính).
Các cơ cấu điều khiển: nhận tín hiệu từ cơ cấu đọc chương trình, thực hiện các
phép biến đổi cần thiết để có được tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động của
cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chúng thơng qua các tín
hiệu gửi về từ các cảm biến liên hệ ngược. Bao gồm các cơ cấu đọc, giải mã, cơ
cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuếch
đại, cơ cấu đo hành trình, cơ cấu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị xuất nhập tín
hiệu.
4
2.1.3.2 Phần chấp hành
– Gồm máy cắt kim loại và một số cơ cấu phục vụ vấn đề tự động hóa như
các cơ cấu tay máy, ổ chứa dao, bơi trơn, vận chuyển phoi…
– Cũng như các máy cắt kim loại khác, đây là bộ phận cắt kim loại tạo hình
chi tiết. Tùy theo khả năng cơng nghệ của máy mà bao gồm các bộ phận:
hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trượt, bàn máy, trục chính, ổ
chứa dao, các tay máy…
– Kết cấu từng bộ phận chính như máy vạn năng thơng thường, tuy nhiên có
một vài khác biệt để đảm bảo cho quá trình điều khiển tự động được ổn
định, chính xác, năng suất và mở rộng khả năng công nghệ của máy.
– Hộp tốc độ: phạm vi điều khiển tốc độ lớn, thường là truyền động vơ cấp,
trong đó sử dụng các li hợp điện từ để thay đổi tốc độ được dễ dàng.
– Hộp chạy dao: có nguồn dẫn động riêng thường là động cơ bước, sử dụng
phương pháp khử khe hở của bộ truyền vitme- đai ốc bi…
– Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phoi, thay dao tự động,…
– Trong các máy CNC có thể sử dụng các dạng điều khiển thích nghi khác
nhau đảm bảo một hay nhiều thông số tối ưu như thành phần lực cắt, độ ồn,
độ rung, chế độ cắt…
QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT THEO PHƯƠNG PHÁP CẢM ỨNG TỪ
Giới thiệu về hệ thống gia nhiệt bằng cảm ứng từ. Ngoài ra, các nguyên lý cơ bản
và các đặc điểm nổi bật của phương pháp gia nhiệt này cũng sẽ được đề cập đến.
Hiện nay, phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ là một trong những phương
pháp mới, đang được phổ biến càng ngày càng phổ biến trong cơng nghệ phun ép
nhựa. Vì vậy, khả năng ứng dụng của phương pháp này cũng sẽ được đề cập đến.
2.1.4 Giới thiệu chung về phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ:
Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ thường được sử dụng trong quá trình gia
nhiệt cho các vật liệu sắt từ nhằm nâng cao nhiệt độ lên đến trạng thái lỏng (nóng
chảy), hoặc đến nhiệt độ chuyển đổi pha (q trình tơi cao tần).Hiện nay, trong
phương pháp gia công tiên tiến, phương pháp gia nhiệt này có ưu điểm vượt trội về tốc
độ gia nhiệt, độ ổn định, cũng như khả năng điều khiển quá trình gia nhiệt.Nhìn
chung, phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ thuộc nhóm phương pháp gia nhiệt
khơng tiếp xúc. Phương pháp này dựa trên ảnh hưởng của dòng nhiệt cao tần trong
5
