Đồ án Nghiên cứu phát triển thiết kế và hoàn thiện máy phay cnc 4 trục ứng dụng gia công nhôm và kim loại màu (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu phát triển thiết kế và hoàn thiện máy phay cnc 4 trục ứng dụng gia công nhôm và kim loại màu (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU GVHD: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH : LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV:12143350 CHÍ NGỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 S K L 0 0 4 4 9 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Type equation here. KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƯƠṆ G CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU SVTH : LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV:12143350 CHÍ NG ỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 Khoá : 2012-2016 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG MINH PHỤNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 (dòng 25) Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm bảo
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƯƠṆ G CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU SVTH : LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV:12143350 CHÍ NGỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 Khoá : 2012-2016 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD: Th.S ĐẶNG MINH PHỤNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 i (dòng 25) Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm
4. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 08 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV: 12143350 CHÍ NGỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Lớp: 12143CL2 Giảng viên hướng dẫn: Th.S ĐẶNG MINH PHỤNG ĐT: 0906814944 Ngày nhâṇ đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Kích thước máy: 862 x 912 x 1037 mm - Hành trình gia công: Trục X 400 mm, Trục Y 320 mm, Trục Z 300 mm - Phạm vi ứng dụng: gia công gỗ, vật liệu nhôm và kim loại màu 3. Nội dung thực hiện đề tài:  Giới thiệu đề tài  Tổng quan về máy CNC  Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan.  Ý tưởng và giải pháp thiết kế.  Thiết kế, tính toán từng cụm chi tiết.  Kết luận và đề nghị. 4. Sản phẩm: - Tập bản vẽ chi tiết - Tập bản vẽ lắp từng cụm - Bản vẽ lắp toàn máy 5. Chế tạo máy CNC 4 trục. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii
5. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV: 12143350 CHÍ NGỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S ĐẶNG MINH PHỤNG 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 năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii
6. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: LÊ ĐÌNH NGHĨA MSSV: 12143350 CHÍ NGỌC QUYỀN 12143367 HUỲNH TRỌNG VIỆT 12143578 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN MÁY PHAY CNC 4 TRỤC ỨNG DỤNG GIA CÔNG NHÔM VÀ KIM LOẠI MÀU Họ và tên Giáo viên phản biện : PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ 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 năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv
7. LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, được tiếp xúc với môi trường thực tế và áp dụng lý thuyết chuyên ngành vào việc làm ra sản phẩm của mình đã cho em không ít kinh nghiệm và kiến thức trong chuyên môn của mình. Có thể nói Đồ án tốt nghiệp là một cột mốc quan trọng đồng thời cũng là thành quả đánh dấu sự trưởng thành của sinh viên chúng em sau bốn năm học tập, rèn luyện tại trường đại học. Nhìn lại quãng thời gian chúng em làm đồ án tốt nghiệp thật đáng quý biết bao sự cổ vũ tinh thần, sự giúp đỡ tận tình từ phía gia đình, người thân, bạn bè và thầy cô. Đặc biệt, trong quá trình làm việc chung với thầy hướng dẫn Đặng Minh Phụng đã cho em không những kiến thức chuyên môn, thái độ làm việc, nghiên cứu mà còn định hướng về công việc tương lai. Nhờ vậy, chúng em có nhiều điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình. Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và giảng viên Khoa cơ khí chế tạo máy đã động viên, giúp đỡ chúng em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện Lê Đình Nghĩa Chí Ngọc Quyền Huỳnh Trọng Việt v
8. TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP “Nghiên cứu phát triển thiết kế và hoàn thiện máy phay CNC 4 trục ứng dụng gia công nhôm và kim loại màu” Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì máy móc hiện đại cũng ra đời ngày càng nhiều. Chỉ xét riêng lĩnh vực gia công cơ khí, hàng loạt máy CNC ra đời như máy CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục, máy CNC cao tốc nhờ đó mà năng suất sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao. Chính vì sự kì diệu của máy CNC (như gia công được những hình dạng phức tạp một cách nhanh chóng, tự động hóa sản xuất chỉ với một tập tin mã lệnh nhập cho máy), một bộ phận trí thức đã nghĩ đến việc chế tạo mô hình mô phỏng những hoạt động của máy CNC hiện đại, với kích thước nhỏ gọn và giá thành thấp hơn rất nhiều lần nhưng vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả, đáp ứng được nhu cầu học tập, giải trí cũng như sản xuất tại nhà. Đó cũng chính là lý do mà đề tài này được triển khai nghiên cứu. Đề tài được triển khai một cách khoa học qua nhiều bước tìm kiếm cơ sở dữ liệu, phát triển ý tưởng, giải pháp, triển khai thiết kế, tối ưu hóa mô hình, tính toán và mô phỏng tính bền vững của hệ thống, thực hiện gia công các chi tiết cần cải tiến. Bên cạnh đó nhóm cũng nghiên cứu, và phần mềm điều khiển cho mô hình máy CNC. Giai đoạn cuối cùng của dự án là tiến hành chạy thử nghiệm, kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình để đảm bảo đúng yêu cầu của đề tài. Máy CNC 4 trục sau khi chế tạo có kích thước 862 x 912 x 1037mm, có khả năng gia công các hình dạng phức tạp (phay, khoan, khắc) chủ yếu trên vật liệu nhôm, kim loại màu với độ chính xác cao về hình dạng và sai số kích thước đạt mức 0.02 mm. Tuy nhiên, mô hình còn một số hạn chế như không có cơ cấu thay dao tự động, trục chính của mô hình có công suất thấp. Nhóm hi vọng có thể phát triển hơn nữa mô hình này bằng cách khắc phục các nhược điểm trên và phát triển thành máy CNC 5 trục. Sinh viên thực hiện Lê ĐìnhNghĩa Chí Ngọc Quyền Huỳnh Trọng Việt vi
9. MỤC LỤC Trang phụ bìa i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ii PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv Lời cảm ơn v Tóm tắt đồ án tốt nghiệp vi Mục lục vii Danh mục các từ viết tắt ix Danh mục các bảng biểu x Danh mục các hình ảnh, biểu đồ xi Chương 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu 2 1.2.1. Thế giới 2 1.3. Kết quả dự kiến đạt được 4 1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 4 1.5. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. 4 1.6. Cách thức đề tài 5 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1.Các nội dung liên quan đề tài 6 2.1.1. Vài nét sơ lược về máy CNC 6 2.1.2. Cấu tạo chung và quy ước máy CNC 8 2.1 3.Các kiểu hệ thống điều khiển. 11 2.1.4. Cấu tạo máy phay CNC 4 trục. 12 Chương 3 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 13 vii
10. 3.1. Lựa chọn phương án di chuyển cho trục 4 13 3.2. Hoàn thiện trục A 14 3.2.1. Hộp số 15 3.2.2. Động cơ 16 3.2.3. Thiết kế và chế tạo ụ động 22 3.3 Lựa chọn, tính toán lại thanh trượt 25 3.4. Tính toán kiểm nghiệm lại vít me 38 3.5. Lựa chọn tính toán lại động cơ 45 3.6. Cố định đế trục Y 49 3.7. Thiết kế, chế tạo cover 50 3.8. Tủ điện và khí cụ điện. 55 Chương 4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 64 4.1. Hoàn thiện trục A 63 4.1.1. Tính toán và lựa chọn động cơ 63 4.2. Hoàn thiện đế máy 64 4.3. Thiết kế và chế tạo vỏ máy 64 4.4. Cải tiến hệ thống điện 65 4.5. Một số hình ảnh gia công thực tế 66 Chương 5 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 71 5.1. Kiểm nghiệm lại các trục 70 5.3 Khả năng công nghệ. 72 Chương 6 KẾ T LUÂṆ VÀ HƯỚ NG PHÁ T TRIỂ N 6.1. Kết luận 73 6.2. Hướng phát triển 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 viii
11. DANH MUC̣ CÁC TỪ VIẾ T TẮ T BOB: Breakout Board NC : Numerical Control CNC : Computeized Numerical Control CAD/CAM :Computer Aided Desgin / Computer Aided Manufacturing FMS : Flexible Manufacturing System CIM :Computer Intergraded Manufacturing DNC : Directe Numerical Control SP :Super Precision grade WAR :World Area Network M :Machine Zero Point R : Reference Point W : Workpiece Zero Point P : Programmed ix
12. DANH MUC̣ CÁC BẢNG BIỂ U Bảng 3.1: So sánh động cơ bước và động cơ servo 16 Bảng 3.2: Hệ số ma sát giữa các bề mặt 19 Bảng 3.3: Lựa chọn phương án Ụ động 24 Bảng 3.4: Lực tác dụng lên thanh trượt. 30 Bảng 3.5: Hệ số an toàn khuyến cáo của nhà sản xuất. 31 Bảng 3.6: Trích bảng tra đường kính, chiều dài, bước ren của vítme bi. 39 Bảng 3.7: Kiểu lắp vít me fixed-fixed, fixed-free và fixed-support. 39 Bảng 3.8: Bảng tra hệ số an toàn tĩnh. 43 Bảng 3.9: Bảng tra hệ số tải fw 43 Bảng 3.10: Các chi tiết Cover 53 Bảng 4.1: Trục A trước và sau cải tiến 63 Bảng 4.2: Ụ động trước và sau thiết kế 63 Bảng 4.3: Tấm đế thiết kế và chế tạo 64 Bảng 4.4: Cover thiết và bản chế tạo 64 Bảng 5.1: Đánh giá sai số chi tiết gia công trên trục A 71 Bảng 5.2: Khả năng công nghệ của máy CNC 4 trục 72 x
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Máy phay 4 trục FMB. . 1 Hình 1.2: Máy phay 5 trục M8Cube 1 Hình 1.3: Máy tiện cao tốc NLX .1 Hình 1.4: Máy tiện CNC TK36 . 1 Hình 1.5: Máy phay CNC ĐHBK HCM 3 Hình 1.6: Máy phay CNC ĐHBK HN 3 Hình 1.7: Máy CNC GDTX Quy Nhơn . . 4 Hình 1.8: Máy phay CNC gia công gỗ . 4 Hình 1.9: Máy tiện CNC ĐHBK Hà Nội 4 Hình 1.10: Máy cắt xốp . 4 Hình 2.1: Mô hình khái quát của máy CNC. 8 Hình 2.2: Hệ tọa độ máy CNC. 9 Hình 2.3: Qui tắc bàn tay phải. 10 Hình 2.4: Các điểm gốc và điểm chuẩn. 10 Hình 2.5: Các điểm gốc của chương trình P. 11 Hình 2.6: Điểm chuẩn gá dao T và điểm gá dao N. 11 Hình 2.7. Điều khiển vòng hở. 11 Hình 2.8: Điều khiển vòng kín. 12 Hình 2.9: Sơ đồ máy phay CNC 4 trục. 12 Hình 3.1: Các kiểu mô hình CNC 4 trục 13 Hình 3.2: Mô hình máy CNC 14 Hình 3.3: Cụm trục A. 14 Hình 3.4: Hình ảnh hộp số bi ( ball reducer) và 2 tấm bích 15 Hình 3.5: Hình ảnh trục A thiết kế 15 Hình 3.6: Hình ảnh trục A thực tế 15 xi
14. Hình 3.7: Động cơ bước 5 pha PK596BE 21 Hình 3.8: Đồ thị momen xoắn 22 Hình 3.9: Một số hình ảnh ụ động tham khảo 23 Hình 3.10: Ụ động chế tạo bằng phương pháp đúc và gia công cắt gọt 23 Hình 3.11. Một số loại thanh trượt trên thị trường 25 Hình 3.12. Lưu đồ lựa chọn thanh trượt 26 Hình 3.13. Vị trí lắp đặt cho thanh trượt. 26 Hình 3.14. Kí hiệu thanh trượt. 27 Hình 3.15. Số lượng thanh trượt yêu cầu trong một mặt phẳng. 27 Hình 3.16. Trích catalogue của thanh trượt bi hãng THK. 27 Hình 3.17. Lực, mômen tác dụng lên thanh trượt. 28 Hình 3.18. Thanh trượt dưới tác động của mômen. 28 Hình 3.19. Khả năng chịu tải theo các hướng. 29 Hình 3.20. Quy trình tính toán. 29 Hình 3.21. Lực tác dụng lên thanh trượt. 30 Hình 3.22. Hệ số an toàn khuyến cáo của nhà sản xuất. 31 Hình 3.23. Mô hình tính toán thanh trượt trục Y. 32 Hình 3.24. Quy trình lựa chọn vítme bi. 38 Hình 3.25. Trích bảng tra đường kính, chiều dài, bước ren của vítme bi. 39 Hình 3.26. Kiểu lắp vít me fixed-fixed, fixed-free và fixed-support. 39 Hình 3.26. Bảng tra hệ số an toàn tĩnh. 43 Hình 3.27. Bảng tra hệ số tải fw 43 Hình 3.28. Mô hình máy CNC. 44 Hình 3.28. Động cơ bước 5 pha UPH599H-B. 48 Hình 3.30 Bệ máy và đế trục Y 49 Hình 3.31 Bệ máy sau khi đặt tấm thép trung gian lên 49 Hình 3.32 Đế trục Y và bệ máy sau khi hoàn thiện 50 Hình 3.33 Máy phay CNC Warrior 3040 của Cty TNHH Cơ Điện Tử Hiệp Phát 50 Hình 3.34 Máy phay CNC VMC – 65 của Cty TNHH Cơ Điện Tử (BKMech) 51 xii
15. Hình 3.35: Hình ảnh thiết kế cover hoàn chỉnh 53 Hình 3.36: Cover sau khi chế tạo 54 Hình 3.37: Cover hoàn chỉnh 54 Hình 3.38. Tủ điện 55 Hình 3.39. Nút nhấn và đèn báo 56 Hình 3.40. CB và Contactor 56 Hình 3.41. Mạch nguồn 56 Hình 3.42 . Bộ lọc nhiễu 1 pha 57 Hình 3.43. Biến tần Yaskawa V1000 57 Hình 3.44. Máy biến áp 58 Hình 3.45. Quạt gió 58 Hình 3.46. Mạch Mach3 58 Hình 3.45. Driver UDX5128 59 Hình 3.46. Driver UDK5114VN 60 Hình 3.47. Các thiết bị trong tủ điện Error! Bookmark not defined. Hình 3.48: Sơ đồ đấu dây tủ điện Error! Bookmark not defined. Hình 3.48. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy CNC 61 Hình 3.49. Sơ đồ mạch điều khiển máy CNC 4 trục 62 Hình 4.1: Hình ảnh thiết kế cover hoàn chỉnh 66 Hình 4.2 Gia công thân ụ động 66 Hình 4.3: Gia công nòng ụ động 67 Hình 4.4: Lắp ráp các mặt của vỏ máy 67 Hình 4.5: Sơn bệ máy và thân máy 68 Hình 4.6: Sơn các chi tiết của vỏ máy 68 Hình 4.7: Nâng cấp và đấu dây tủ điện 69 Hình 4.8 Lắp ráp hoàn thiện cụm trục A 69 Hình 5.1: Kiểm tra độ song song của thanh trượt 70 xiii
16. Bảng 5.1: Đánh giá sai số chi tiết gia công trên trục A 71 Hình 5.3: Đo các cạnh của hình vuông 71 Hình 5.4 Đo góc của hình vuông 71 xiv
17. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, lĩnh vực gia công cơ khí chính xác đạt được nhiều thành tựu với sự ra đời nhiều loại máy CNC hiện đại có khả năng gia công được các chi tiết phức tạp, chính xác cao, nâng cao năng suất sản xuất. Hiǹ h 1.1: Máy phay 4 trục FMB. Hiǹ h 1.2: Máy phay 5 trục M8Cube. Hiǹ h 1.3: Máy tiện cao tốc NLX. Hiǹ h 1.4: Máy tiện CNC TK36. Máy móc càng hiện đại thì chi phí để trang bị cũng không hề nhỏ. Đây là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy một số người ham học hỏi, tìm tòi để chế tạo ra máy CNC nhỏ gọn, rẻ tiền mà vẫn đáp ứng được nhu cầu sản xuất của họ. Ngày nay, trên thế giới và cũng như ở Việt Nam, có rất nhiều người tham gia chế tạo máy CNC cỡ nhỏ để dùng tại nhà, tại các xưởng sản xuất nhỏ lẻ với chi phí thấp. Ở các trường đại học, cao đẳng cũng xuất hiện nhiều máy CNC mini do sinh viên chế tạo để phục vụ cho việc nghiên cứu, học tập tại trường. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu phát triển thiết kế và hoàn thiện máy CNC 4 trục” là cần thiết và cấp thiết. 1
18. 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu Nghiên cứu, chế tạo mô hình máy phay CNC 4 trục đòi hỏi người thực hiện phải có những am hiểu nhất định về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phay CNC hiện đại. Bên cạnh đó, một nguồn tư liệu giá trị khác chính là những máy CNC mini đã được chế tạo cả trong và ngoài nước, bằng cách tham khảo những nghiên cứu đó để làm cơ sở sáng tạo cho đề tài mà nhóm đang thực hiện. 1.2.1. Thế giới Xuất phát từ ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp, liên tục như các máy công cụ. Điều khiển số được thực hiện từ thế kỉ XIV. Khi ở châu Âu người ta dùng các chốt hình trụ để điều khiển các chuyển động của các hình trang trí trên đồng hồ lớn của nhà thờ. Năm 1808, Joseph M. Jacquard dùng những tấm tôn đục lổ để điều khiển tự động các máy dệt. Năm 1863, M. Fourneaux phát minh ra đàn Piano nỗi tiếng thế giới. Với băng giấy đục lỗ làm vật mang tin. Năm 1938, Claud E. Shannon trong khi làm luận án tiến sĩ đã đi đến kết luận rằng việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu có thể thực hiện bằng mã nhị phân. Từ năm 1949 đến 1952, Jonh Parsons và Học viện kỹ thuật Massachusett (Massachusett Institute Of Technology) đã thiết kế “Một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ, để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính, làm bằng chứng cho một chức năng gia công chi tiết” theo hợp đồng của không lực Hoa Kỳ. Cũng trong thời gian này, Parsons cùng với đồng nghiệp của ông đã đưa ra 4 tiên đề cơ bản sau: 1. Những vị trí được tính ra trên một biên dạng được ghi nhớ vào băng đục lỗ. 2. Các vị trí đục lỗ được đọc trên máy một cách tự động. 3. Những vị trí đã được đọc ra được liên tục truyền đi và được bổ sung thêm tính toán cho các giá trị trung gian nội tại. 4. Các động cơ servo (vô cấp tốc độ) có thể điều khiển được chuyển động các trục. Năm 1952, chiếc máy phay điều khiển số đầu tiên ra đời mang tên là “Cincinnate Hydrotel” có trục thẳng đứng do Học viện kỹ thuật Masssachusett cung cấp. Đơn vị điều khiển được lắp bằng các bóng đèn điện tử chân không, điều khiển 3 trục nhận dữ liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân. Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo được thiết bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên, nhưng vẫn còn dùng bóng đèn điện tử chân không. 2
19. Năm 1958, “Công cụ lập trình tự động G Code” (Automatically Programmed Tool) ra đời. Đánh dấu một bước phát triển mới về lập trình cho máy. 1.2.2. Trong nước Ở Việt Nam trước năm 1990 khi nhắc đến công nghệ NC, CNC quả là rất xa lạ và ít người biết đến nó. Bắt đầu từ năm 1991, thông qua một số dự án chuyển giao công nghệ, hợp tác với nước ngoài như: Dự án “Chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn mẫu”. Lúc đó các công nghệ CNC như: Máy phay CNC, máy tiện CNC, đo lường CNC, lần đầu tiên được giới thiệu và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà chuyên môn cũng như của các doanh nghiệp trong nước và liên doanh với nước ngoài. Mặc dù, công nghệ CNC du nhập vào Việt Nam trong một thời gian ngắn nhưng có thể nói công nghệ này đã có một chỗ đứng tại Việt Nam và tin chắc trong những năm tới đây công nghệ này sẽ được dùng nhiều trong các xí nghiệp, phân xưởng, nhà máy ở nước ta. Vì nó đem lại hiệu quả kinh tế rất cao. Đặc biệt trong điều kiện sản xuất hiện nay ở nước ta. Do vậy, việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ CNC là một nhu cầu cần thiết đối với các cơ sở sản xuất nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Hiện nay, một số trường ĐH, CĐ đã chú trọng vào việc chế tạo mô hình máy CNC phục vụ cho giảng dạy như mô hình máy phay CNC của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, ĐH Bách Khoa TPHCM, máy tiện CNC, phay CNC, máy cắt plasma, khoan mạch in của ĐH Bách Khoa Hà Nội, mô hình máy khắc chữ của ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, Hình 1.5: Máy phay CNC ĐHBK HCM. Hình 1.6: Máy phay CNC ĐHBK HN Bên cạnh các máy CNC được chế tạo với mục đích giảng dạy trong các trường học, một bộ phận sinh viên, kỹ sư chế tạo các máy CNC nhằm gia công gỗ, điêu khắc, cắt xốp, cắt kim loại bằng plasma 3
20. Hình 1.7: Máy CNC GDTX Quy Nhơn. Hình 1.8: Máy phay CNC gia công gỗ. Hình 1.9: Máy tiện CNC ĐHBK Hà Nội Hình 1.10: Máy cắt xốp. 1.3. Kết quả dự kiến đạt được Hoàn thiện được mô hình máy phay CNC 4 trục với: cover, tấm đế, hệ thống điện đã được cải tiến. 1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC trong sinh viên sẽ gợi mở ra nhiều giải pháp mới, phương hướng phát triển mới. 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 nghiên cứu phát triển máy phay CNC 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 cho dạy học hoặc gia công nhôm và kim loại màu dùng trong trang trí, đồ lưu niệm và có thể gia công các chi tiết lắp ráp không yêu cầu độ chính xác quá cao. 1.5. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. - Nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách truyền động, lập trình và điều khiển máy phay CNC. 4
21. - Vận dụng kiến thức để nghiên cứu phát triển và hoàn thiện mô hình máy phay CNC 4 trục. - Lập trình, điều khiển máy CNC trên để gia công ra sản phẩm và đạt độ chính xác theo yêu cầu. 1.6. Cách thức đề tài Căn cứ vào những kiến thức đã có về máy phay CNC 4 trục, tiến hành phân tích, tìm ra giải pháp mới và chế tạo, thực nghiệm. Sau đó, tiến hành tổng hợp, đánh giá giải pháp để đề ra tối ưu hay không tối ưu, tối ưu trong trường hợp nào. 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4