Đồ án Nghiên cứu hoàn thiện máy phay gỗ điều khiển số phục vụ sản xuất (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu hoàn thiện máy phay gỗ điều khiển số phục vụ sản xuất (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MÁY PHAY GỖ ĐIỀU KHIỂN SỐ PHỤC VỤ SẢN XUẤT GVHD: TS. PHẠM HUY TUÂN SVTH: NGUYỄN TRẦN BÁ THIÊN MSSV: 13143333 SVTH: PHẠM THÀNH TRUNG MSSV: 13143374 SVTH: VÕ TUẤN HIỆP MSSV: 13143111 SKL 0 0 4 9 0 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MÁY PHAY GỖ ĐIỀU KHIỂN SỐ PHỤC VỤ SẢN XUẤT” GVHD: TS. PHẠM HUY TUÂN SVTH : NGUYỄN TRẦN BÁ THIÊN 13143333 PHẠM THÀNH TRUNG 13143374 VÕ TUẤN HIỆP 13143111 Khóa: 2013 - 2017 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MÁY PHAY GỖ ĐIỀU KHIỂN SỐ PHỤC VỤ SẢN XUẤT” GVHD: TS. PHẠM HUY TUÂN SVTH : NGUYỄN TRẦN BÁ THIÊN 13143333 PHẠM THÀNH TRUNG 13143374 VÕ TUẤN HIỆP 13143111 Khóa: 2013 - 2017 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
4. KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: MSSV: Ngành: . Tên đề tài: Họ và tên giáo viên hƣớng dẫn: NHẬN XÉT: 1. Về nội dung của đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu 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 năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) 1
5. KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT: 1. Về nội dung của đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Câu hỏi phản biện (nếu có): 5. Đề nghị có cho bảo vệ hay không: 6. Đánh giá loại: 7. Điểm: (bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) 2
6. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TS. PHẠM HUY TUÂN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TRẦN BÁ THIÊN MSSV: 13143333 PHẠM THÀNH TRUNG MSSV: 13143374 VÕ TUẤN HIỆP MSSV: 13143111 1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN MÁY PHAY GỖ ĐIỀU KHIỂN SỐ PHỤC VỤ SẢN XUẤT 2. Số liệu ban đầu: Kích thƣớc phay sản phẩm thực tế gỗ tấm 400x400x20 mm, dùng 2 đầu dao để tăng năng suất. 3. Nội dung chính của đồ án: - Hoàn thiện kết cấu phần cơ khí. - Hoàn thiện hệ thống điều khiển và các chức năng hỗ trợ gia công. - Gia công thử nghiệm máy với nhiều chế độ để đánh giá độ ổn định. - Hoàn thiện giao diện. 4. Các sản phẩm dự kiến Hồ sơ bản vẽ thiết kế: - Bản vẽ lắp tổng thể máy. - Bản vẽ lắp cụm chi tiết. - Bản vẽ chi tiết. - Bản vẽ hệ thống điện - Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng máy. Máy gia công gỗ CNC hoàn chỉnh. 5. Ngày giao đồ án: 6. Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) 3
7. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu và hoàn thiện máy phay gỗ điều khiển số phục vụ sản xuất”. - GVHD: TS. PHẠM HUY TUÂN - Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN BÁ THIÊN MSSV: 13143333 PHẠM THÀNH TRUNG MSSV: 13143374 VÕ TUẤN HIỆP MSSV: 13143111 - Địa chỉ sinh viên: Đƣờng số 68, Khu phố 2, Phƣờng Hiệp Phú, Quận 9, TP.HCM. - Số điện thoại liên lạc: 01675614996 - Email: 13143333@student.hcmute.edu.vn. - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp ĐATN): / ./2017 Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Đại diện ký tên: 4
8. LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học tập và rèn luyện tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đƣợc sự dạy bảo và hƣớng dẫn của thầy cô giáo trong trƣờng đã giúp chúng em học hỏi và tiếp thu đƣợc nhiều kiến thức về khoa học kỹ thuật, hoạt động xã hội cũng nhƣ sự giúp đỡ của bạn bè và gia đình trong thời gian vừa qua. Nhờ vào những sự giúp đỡ này mà chúng em đi gần hết con đƣờng đại học để rồi đƣợc làm đồ án tốt nghiệp nhƣ ngày hôm nay. Chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Phạm Huy Tuân. Ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn chúng em thực hiện đồ án tốt nghiệp, góp ý vào những thiếu xót của nhóm. Chúng em đã học hỏi đƣợc rất nhiều kinh nghiệm từ thầy, một lần nữa chúng em chân thành cảm ơn đến thầy. Một lần nữa chúng em xin gởi lời cảm ơn đến tất cả mọi ngƣời đã giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt Đồ Án Tốt Nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực hiện 5
9. TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Nghiên cứu hoàn thiện máy phay gỗ điều khiển số phục vụ sản xuất” Từ bao đời nay những nghề thủ công mỹ nghệ là những ngành nghề truyền thống mang một bản sắc văn hóa riêng của đất nƣớc ta. Qua từng tác phẩm đƣợc điêu khắc trên gỗ, đá những vật tƣởng chừng nhƣ vô tri vô giác trở nên sống động và tinh tế nhờ bàn tay tài hoa của ngƣời nghệ nhân. Ngày xƣa, các sản phẩm làm ra chỉ đáp ứng nhu cầu cho một bộ phân ngƣời dân nhất định. Lƣợng sản phẩm làm chỉ đủ đáp ứng tại địa phƣơng. Các làng nghề chủ yếu làm thủ công cho nên thời gian để hoàn thành một sản phẩm hoàn chỉnh thƣờng mất rất nhiều thời gian và công sức. Sản phẩm làm ra không đủ đáp ứng nhu cầu thị trƣờng. Do đó sự ra đời của máy cnc chạm khắc gỗ giúp một phần giải quyết bài toán trên. Đề tài đƣợc tiến hành qua nhiều bƣớc: nghiên cứu, tìm hiểu nhu cầu thực tế (90% các sản phẩm bằng gỗ đều sử dụng máy cnc thay cho lao động truyền thống), phát triển ý tƣởng, giải pháp, triển khai thiết kế, tối ƣu hóa mô hình, tính toán và mô phỏng tính bền vững của hệ thống, thực hiện gia công các chi tiết cần thiết và lắp ráp thành một máy hoàn chỉnh. Sau đó, máy đƣợc chạy thử nghiệm, kiểm tra, chạy thử ở nhiều chế độ (vận tốc, gia tốc tiến bàn máy, chiều sâu khắc ) và hiệu chỉnh thông số máy để có thể đƣa vào sản xuất thục tế. Máy khắc phay gỗ CNC sau khi chế tạo có kích thƣớc 1360x965x1087 mm, có khả năng khắc gỗ với độ sâu 5 mm cho mỗi lần khắc. Độ chính xác cao về hình dạng và sai số kích thƣớc đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Tuy nhiên, máy cũng còn hạn chế nhƣ quá trình gia công phát ra tiếng ồn, nhiều bụi, máy chỉ hoạt động 3 trục, do thiếu kinh phí nên hiện tại máy chỉ gia công đƣợc 1 đầu dao. Nhóm hi vọng có thể phát triển hơn nữa máy CNC này bằng cách khắc phục các nhƣợc điểm trên và có thể phát triển máy với nhiều trục, nhiều đầu dao hơn nữa phù hợp hơn nữa với yêu cầu của khách hàng. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Bá Thiên Phạm Thành Trung Võ Tuấn Hiệp 6
10. ABSTRACT “Numerical control milling machine for wood production” For many generations, handicrafts have been the traditional fields of our country. The products sculpted in wood seemingly inanimate to become alive and delicate by the talented hands of artisans. In the past, products made only meet local needs. Craft villages should complete a finished product that takes a lot of time and effort. The product is not enough to meet the market demand. Therefore, the introduction of wood carving machines helped to solve the problem. The topic is carried out through a number of steps: research, understanding the practical needs (90% of wood products use cnc instead of traditional labor), develop ideas, solutions, design, model optimization, calculation and simulation of system sustainability, machining of the required components and assembly into a complete machine. Then, the machine was tested in many modes (velocity, table speed, depth of engraving ) and calibration parameters to be able to put into production. CNC wood engraving machine is 1360x965x1087 mm, capable of wood engraving with a depth of 5 mm per engraving. High precision of shape and size error meet the requirements of customers. However, the machine is limited as the operation produces noise, dust, machine only operate 3 axis, due to lack of funds so the machine is currently only 1 spindle. The group hopes to further develop this CNC machine by overcoming the disadvantages and can develop machines with multiple shafts and more knives more suited to the requirements of customers. 7
11. MỤC LỤC Trang BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN 1 BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3 LỜI CAM KẾT 4 LỜI CẢM ƠN 5 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 6 ABSTRACT 7 MỤC LỤC 8 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1.Tính cấp thiết của đề tài: 13 1.2.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 13 1.3.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 13 1.4.Tình hình chạm khắc đồ gỗ hiện nay: 14 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG ÁN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 16 2.1.Khái quát về máy cnc: 16 2.1.1.Khái niệm: 16 2.1.2.Phân loại: 16 2.1.3.Ƣu điểm máy cnc: 16 2.2.Chọn cơ cấu dẫn động cho các trục: 17 2.2.1.Sử dụng động cơ bƣớc: 17 2.2.2.Tính công suất động cơ trục X: 18 2.2.3.Tính công suất động cơ trục Y: 19 2.2.4.Tính công suất động cơ trục Z: 20 2.3.Cơ cấu truyền động: 22 2.4.Mạch nguồn: 24 2.5.Phần mềm điều khiển : 25 2.6.Chọn spindle trục chính : 26 2.7.Dụng cụ khắc (dao V Shaped Flat Bottom Cutters (Dao khắc 3D)): 30 CHƢƠNG 3: HOÀN THIỆN PHẦN KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA MÁY 31 8
12. 3.1.Tính toán kiểm bền phần cơ khí: 31 3.1.1.Kiểm bền đế khung máy và vai trục Y: 32 3.1.2.Kiểm bền vai trục X và thanh truyền động trục Y: 34 3.1.3.Kiểm bền giá đỡ spindle trục chính: 36 3.2.Lắp đặt hệ thống giải nhiệt và dây dẫn điện cho máy: 39 3.3.Lắp đặt bàn máy: 40 3.4.Kết cấu của máy: 41 3.4.1.Thiết kế và chế tạo các chi tiết máy điển hình: 42 CHƢƠNG 4 : HOÀN THÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC CHỨC NĂNG HỔ TRỢ GIA CÔNG 45 4.1.Giới thiệu về phần mềm mach 3: 45 4.2.Lựa chọn động cơ bƣớc: 49 4.3.Thông số mạch mach 3: 50 4.4.Thiết kế hệ thống điện: 51 4.4.1.Thiết kế tủ điện: 51 4.4.2.Sơ đồ đấu nối của toàn bộ hệ thống điều khiển: 53 4.5.Các chức năng hổ trợ khi gia công: 55 CHƢƠNG 5: GIA CÔNG THỬ NGHIỆM NHIỀU CHẾ ĐỘ ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH 58 5.1.Gia công mica để kiểm tra độ chính xác của máy: 58 5.2.Gia công thử trên gỗ mềm: 59 5.3.Gia công thử nghiệm trên các loại gỗ làm bàn ghế, tủ thờ 61 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN 63 6.1.Kết quả đạt đƣợc 63 6.2.Kết quả chƣa đạt đƣợc: 63 6.3.Mục tiêu phát triển đề tài: 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 66 Phụ lục 1:Cách sử dụng phần mềm jdpaint 66 Phụ lục 2: Cách Sử Dụng Phần Mềm Artcam: 78 Phụ lục 3: Cài đặt các thông số ban đầu của máy trong phần mềm Mach 3: 85 9
13. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 1. 1 Tranh khắc gỗ 14 Hình 1. 2 Một số máy phay gỗ CNC 15 Hình 2. 1 Động cơ bƣớc 17 Hình 2. 2 Điều khiển cả bƣớc 17 Hình 2. 3 Điều khiển nửa bƣớc 18 Hình 2. 4 Dòng điện qua 2 pha 18 Hình 2. 5 Trọng lƣợng trục X 19 Hình 2. 6 Trọng lƣợng trục y 20 Hình 2. 7 Trọng lƣợng trục z 21 Hình 2. 8 Động cơ bƣớc và driver 21 Hình 2. 9 Cấu tạo vitme - đai ốc bi 22 Hình 2. 10 Thanh trƣợt bi 23 Hình 2. 11 Cấu tạo ổ trƣợt. 23 Hình 2. 12 Các chân in – out của nguồn 25 Hình 2. 13 Giao diện phần mềm Mach 3 26 Hình 2. 14 Spindle trục chính 28 Hình 2. 15 Dao khắc 30 Hình 3. 1 Kết quả kiểm tra ứng suất khung đế máy và vai trục Y 33 Hình 3. 2 Kết quả chuyển vị khung đế máy và vai trục Y 34 Hình 3. 3 Kiểm tra ứng suất vai trục X và thanh truyền động trục Y 35 Hình 3. 4 Kết quả chuyển vị vai trục X và thanh truyền động trục Y 36 Hình 3. 5 Kiểm tra ứng suất giá đỡ spindle 37 Hình 3. 6 Kết quả chuyển vị giá đỡ spindle 38 Hình 3. 7 Sơ đồ hệ thống làm mát 39 Hình 3. 8 Xích nhựa 40 Hình 3. 9 Nhôm định hình làm bàn máy 40 Hình 3. 10 Xích nhựa 41 Hình 3. 11 Hình ảnh thực tế của máy 41 Hình 3. 12 Chân đế 42 Hình 3. 13 Giá đỡ trục X 43 Hình 3. 14 Giá đỡ spindle ( Nguồn: CNC24h.com) 43 Hình 3. 15 Giá đỡ trục 1 trục Z 44 Hình 3. 16 Giá đỡ 2 trục Z 44 10
14. Hình 4. 1 Giao diện Mach3 45 Hình 4. 2 Cổng song song (LPT) 46 Hình 4. 3 Sơ đồ chức năng từng chân của cổng máy in (LPT) 46 Hình 4. 4 Bảng hiệu chỉnh số chân tín hiệu LPT 48 Hình 4. 5 Driver điều khiển động cơ bƣớc cho trục x, trục z 49 Hình 4. 6 Driver điều khiển động cơ bƣớc DMA860H 50 Hình 4. 7 Board Mạch Mach 3 51 Hình 4. 8 Tủ điện 52 Hình 4. 9 Tủ điện đã đấu dây 52 Hình 4. 10 Sơ đồ tổng quát hệ thống điện điều khiển 53 Hình 4. 11 Sơ đồ kết nối mạch mach 3 với driver điều khiển động cơ bƣớc 54 Hình 4. 12 Sơ đồ kết nối mạch mach 3 với biến tần sunfar E300. 55 Hình 4. 13 Công tắc hành trình 56 Hình 4. 14 Nút estop 56 Hình 4. 15 Sơ đồ nối công tắc hành trình và nút Estop 57 Hình 5. 1 Tấm mica 58 Hình 5. 2 Gia công đƣờng tròn bán kính r = 20 (mm) 59 Hình 5. 3 Gỗ sồi 60 Hình 5. 4 Gia công con ngựa, (a) file BMP, (b) sản phẩm thật 60 Hình 5. 5 Gỗ căm xe 61 Hình 5. 6 Một số chi tiết gia công 62 11
15. DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2. 1 Bảng thông số tính toán 28 Bảng 2. 2 Thông số spindle 29 Bảng 4. 1 Thông số cổng LPT 47 12
16. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 .Tính cấp thiết của đề tài: Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, yêu cầu cùng với đó là tự động hóa sản xuất trong các dây chuyền mà máy điều khiển số CNC đóng một vai trò quan trọng. Với sự ra đời của các máy CNC hiện đại, lĩnh vực gia công cơ khí chính xác đã đạt đƣợc nhiều thành tựu, có khả năng gia công các chi tiết phức tạp, chính xác và nâng cao năng suất. Nhu cầu về máy CNC ở Việt Nam là rất lớn, tuy nhiên việc nhập khẩu các máy CNC ở các nƣớc phát triển nhƣ Đức, Nhật, Trung Quốc có chất lƣợng tốt nhƣng giá thành lại rất cao, khó bảo trì. Đó là yếu tố thúc đẩy một số ngƣời ham học hỏi, nghiên cứu, chế tạo các máy CNC nhỏ gọn, rẻ tiền nhƣng vẫn đáp ứng nhu cầu sản xuất. Tại Việt Nam, do tranh khắc gỗ và các đồ mỹ nghệ, vật dụng nội thất bằng gỗ có nhu cầu rất lớn (vật dụng nội thất trong nhà nhƣ bàn, ghế, tranh treo tƣờng cũng nhƣ các sản phẩm mỹ nghệ làm quà lƣu niệm cho khách du lịch nƣớc ngoài với mẫu mã đa dạng góp phần thu hút khách du lịch đến nƣớc ta).Vậy mà những sản phẩm ấy chỉ dựa vào tay nghề của ngƣời thợ, vì thế không thể đạt độ chính xác cao, năng suất thấp, sản phẩm lỗi. Vì thế, đề tài “nghiên cứu và hoàn thiện máy phay gỗ CNC điều khiển số để phục vụ sản xuất” là cần thiết và cấp thiết. 1.2 .Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu, chế tạo máy CNC đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng hợp về cơ khí, điện tử, tin học. Đây cũng là cơ hội cho họ tìm tòi, kiểm nghiệm, hiểu sâu rộng hơn về những máy CNC hiện đại để từ đó chế tạo ra máy CNC phù hợp với khả năng và nhu cầu sử dụng. Đề tài mà nhóm đang thực hiện sẽ giúp nhóm củng cố kiến thức và kỹ năng về mọi mặt. Sản phẩm sau khi hoàn thành có thể phục vụ sản xuất gia công trong ngành điêu khắc, trang trí, nội thất trong nhà bằng gỗ 1.3 .Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Hoàn thiện hệ thống điều khiển và các chức năng hỗ trợ gia công. Gia công thử nghiệm máy với nhiều chế độ để đánh giá độ ổn định. Hoàn thiện giao diện. Lập trình, điều khiển máy CNC trên để gia công ra sản phẩm và đạt độ chính xác theo yêu cầu. 13
17. 1.4 .Tình hình chạm khắc đồ gỗ hiện nay: Ở nƣớc ta chặm khắc gỗ là một nghề mang tính cổ truyền của nhân dân ta. Nó đƣợc hình thành và phát triển qua nhiều thời đại và kinh nghiệm đƣợc truyền từ đời này sang đời khác để chế tác các sản phẩm từ gỗ mang những nét đặc trƣng về văn hoá dân tộc, với việc sử dụng nguyên liệu, phƣơng pháp chạm khắc có tính truyền thống riêng. Trong nghề chạm khắc gỗ, phần lớ dụng cụ thủ công nhƣ chàng tách, các loại đục Tạo ra các bức hoa văn, phù điêu, lèo, bệ tủ chè, bệ sập, tƣợng ngƣời, con giống Cùng với sự phát triển của kinh tế - xã hội, nhu cầu về giá trị nghệ thuật của con ngƣời cũng tăng cao các vật dụng nhƣ tủ, giƣờng, bàn ghế cũng nhƣ các mặt hàng khác có giá trị văn hoá đang có xu hƣớng phát triển tƣơng đối mạnh tại một số làng nghề và nhiều cơ sở sản xuất trên cả nƣớc và hiện nay, tranh khắc gỗ của nƣớc ta rất đƣợc các khách du lịch trong và ngoài nƣớc ƣa chuộng. Hình 1. 1 Tranh khắc gỗ Từ những nhu cầu thực tế về số lƣợng đơn hàng lớn và mẫu mã cố định nhƣng đòi hỏi sản phẩm mộc chạm khắc ngày càng có nhiều nét cải tiến về đƣờng nét, hoa văn, kiểu dáng để phù hợp với yêu cầu và thị hiếu của ngƣời tiêu dùng thì máy CNC điêu khắc gỗ đã đƣợc ra đời nhằm đáp ứng mục tiêu đó. 14
18. Hình 1. 2 Một số máy phay gỗ CNC Những lợi ích nó mang lại là vô cùng lớn nhƣ: Tăng cao năng suất lao động: Cùng một thời gian, máy CNC khắc gỗ cnc giúp công suất làm việc tăng lên nhiều lần, lƣợng sản phẩm tạo ra trong ngày cao hơn rất nhiều so với việc làm thủ công nhƣ trƣớc. Tiết kiệm thời gian: máy khắc CNC giúp tận dụng tối đa thời gian hiện có của mình để thực hiện ƣớc mơ một cách nhanh nhất có thể. Tiết kiệm chi phí nhân công: Khi có máy khắc CNC thì không cần đến chi phí thuê thợ đục, đẽo nữa, và chi phí đó quả là rất lớn. Đảm bảo sức khỏe cho bản thân và gia đình: Điều này rất chính xác tại vì sử dụng máy CNC sẽ đi kèm thêm máy hút bụi công nghiệp cho máy CNC, hút hết bụi bẩn, mùn cƣa gỗ, từ đó ít gây ảnh hƣởng đến sức khỏe hơn. Giúp an toàn lao động đƣợc nâng cao: Ngành nghề nào cũng có nguy hiểm cả, đục đẽo cũng vậy, đục đẽo đồ gỗ cần đầm tay, khéo léo để tạo ra những sản phẩm tinh tế nhất. Với việc sử dụng chiếc máy CNC khắc gỗ này thì chúng ta không cần phải trực tiếp thao tác nữa vì vậy nó giúp tăng an toàn trong khi làm việc. Nắm đƣợc tầm quan trọng đó, nhóm đã chọn đề tài “nghiên cứu và hoàn thiện máy phay gỗ điều khiển số phục vụ sản xuất” bằng phần mềm MACH3 nhằm giúp việc gia công chạm khắc các chi tiết bằng gỗ nhanh và chính xác đặc biệt là các chi tiết 3D phức tạp làm thủ công rất tốn thời gian và không đạt độ chính xác cao. 15
19. CHƢƠNG 2: PHƢƠNG ÁN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Để làm bất cứ một sản phẩm gì thì trƣớc tiên chúng ta cần tìm hiểu nhu cầu thị trƣờng hiện nay nhƣ thế nào để xác định sản phẩm làm ra có phù hợp nhu cầu tiêu thụ hay không. Từ đó ta mới đƣa ra các phƣơng án khác nhau để thực hiện đề tài và từ các phƣơng án đƣa ra ta chọn phƣơng án thực hiện tối ƣu nhất, chất lƣợng sản phẩm làm đạt chất lƣợng cao, chi phí sản xuất thấp nhất có thể. Có nhƣ vậy sản phẩm của chúng ta làm ra mới đạt giá thành thấp và có tính cạnh tranh cao trên thị trƣờng so với các sản phẩm khác cùng loại. 2.1. Khái quát về máy cnc: 2.1.1. Khái niệm: Computer Numerical Control (CNC): Điều khiển chƣơng trình số bằng máy tính là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chƣơng trình viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác dƣới sự hỗ trợ của máy tính, trong đó các bộ phận tự động đƣợc lập trình để hoạt động theo các sự kiện tiếp nối nhau với tốc độ đƣợc xác định trƣớc để có thể tạo ra đƣợc chi tiết với hình dạng và kích thƣớc theo yêu cầu. 2.1.2. Phân loại: Dựa vào đặc điểm gia công và hình dạng, CNC có thế chia làm 3 nhóm: - Nhóm máy CNC phay - khoan - doa: có chuyển động chính là chuyển động vòng của dao cắt, và hình dạng của nó tƣơng tự nhƣ máy phay, khoan, doa ngang. - Nhóm CNC tiện - khoan hoặc tiện - phay: với chuyển động chính là chuyển động vòng của phôi, và hình dạng gần giống máy tiện. - Nhóm cuối cùng là nhóm CNC đặc biệt: với việc sử dụng các dạng gia công khác nhau (trừ nguyên công bào) và có hình dạng, kích thƣớc cũng rất khác nhau. 2.1.3. Ƣu điểm máy cnc: - So với các máy điều khiển công cụ bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của ngƣời điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung, chƣơng trình đƣợc đƣa vào máy. Ngƣời điều khiển chủ yếu theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy. - Độ chính xác làm việc cao. Thông thƣờng các máy CNC có độ chính xác máy là 0.001mm do đó có thể đạt đƣợc độ chính xác cao hơn. 16
20. 2.2. Chọn cơ cấu dẫn động cho các trục: 2.2.1 Sử dụng động cơ bƣớc: Hình 2. 1 Động cơ bƣớc  Các dạng điều khiển động cơ bƣớc: + Điều khiển cả bước: là phƣơng pháp điều khiển mà mỗi lần cấp xung, động cơ quay đƣợc một góc nhỏ nhất đúng bằng bƣớc góc ghi trên nhãn động cơ. Điều khiển cả bƣớc có 2 dạng sơ đồ cấp xung nhƣ dƣới đây. Dạng cấp xung lần lƣợt cho từng cuộn pha, tại mỗi thời điểm chỉ có một cuộn dây dẫn điện, kết quả mômen xoắn thu đƣợc nhỏ hơn so với thông số kĩ thuật. Dạng cấp xung thứ hai là tại mỗi thời điểm luôn có 2 cuộn dây có dòng điện chạy qua, loại này tạo ra mômen xoắn lớn, tận dụng tối đa mômen xoắn của động cơ. Hình 2. 2 Điều khiển cả bƣớc + Điều khiển nửa bước: là kiểu điều khiển kết hợp 2 dạng cấp xung của điều khiển đủ bƣớc, cấp điện lần lƣợt cho một cuộn dây và hai cuộn dây xen kẽ nhau (hình 2.3). Kết quả là bƣớc góc bằng một nửa so với điều khiển cả bƣớc, đồng thời momen xoắn cũng giảm đi khi chỉ có một cuộn dây đƣợc cấp điện. Tuy nhiên có thể tăng cƣờng độ dòng điện đi qua cuộn dây để bù lại sự giảm momen. 17
21. Hình 2. 3 Điều khiển nửa bƣớc + Điều khiển vi bước: cho phép các bƣớc quay của động cơ nhỏ hơn bằng việc dùng các dòng khác nhau qua hai đầu dây động cơ tại mỗi thời điểm. Hình 2. 4 Dòng điện qua 2 pha - Ƣu điểm: giá thành rẻ, có thể điều khiễn mạch hở, duy trì moment rất tốt, chi phí bảo dƣỡng thấp, không phải điều chỉnh các thông số điều khiển - Nhƣợc điểm: phạm vi ứng dụng là ở lĩnh vực công suất nhỏ và trung bình, kích cỡ hạn chế, làm việc ồn, momen giảm theo tốc độ, hiệu suất thấp hơn các loại động cơ khác. 2.2.2. Tính công suất động cơ trục X: - Trọng lƣợng các bộ phận trên trục vít me X, mx = 342 N (tính từ mô hình 3-D trong Solidworks) 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4