Báo cáo khoa học: Thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ 2D

Báo cáo khoa học: Thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ 2D đi sâu vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ nhằm ứng dụng vào giảng dạy, học tập và sản xuất một cách có hiệu quả.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: Thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ 2D Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHAY CNC TẠO CHỮ 2D DESIGN AND MANUFACTURE OF A MILLING MACHINE FOR MAKING LETTERS 2D SVTH: Trương Văn Hưng, Võ Huy Khoa , Trường Đại học Bách khoa GVHD: ThS. Trần Minh Chính Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách khoa TÓM TẮT Máy phay CNC là một trong những thành tựu của tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới. Nó ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí chính xác và tự động hóa. Sự ra đời của máy CNC đã giải quyết được những nhiệm vụ cấp bách hiện nay là tự động hoá quá trình sản xuất và nhất là sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất linh hoạt. Đề tài này đi sâu vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phay CNC tạo chữ nhằm ứng dụng vào giảng dạy, học tập và sản xuất một cách có hiệu quả. ABSTRACT CNC milling machine is one of the achievements of scientific breakthroughs in the world. It is applied more and more widely in mechanical manufacturing, especially in the precise machinery and automatic fields. Nowadays, CNC machines have resolved imperative needs such as automation in the manufacturing process and in particular small-scale mass manufacture, flexible manufacturing system. Therefore, the research will concentrate on the design and manufacturing of a CNC milling machine for making letters in order to be used for teaching, studying and manufacturing effectively. 1. Đặt vấn đề Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, thế giới cũng vừa trải qua cuộc khủng hoảng kinh tế trầm trọng đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến nền công nghiệp toàn cầu. Chính vì thế, việc ứng dụng các kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất, chất lượng cao, giá thành chấp nhận được ngày càng trở nên cấp thiết, đặc biệt đối với những nước đang phát triển. Ở Việt Nam, máy CNC đã được đưa vào sử dụng ở các xí nghiệp dân sự và quốc phòng nhưng chưa phổ biến. Gần đây, phong trào chế tạo máy CNC (Homemake CNC) đang được nhiều bạn sinh viên cũng như kỹ sư quan tâm. Tuy nhiên ở khu vực miền Trung – Tây Nguyên, vấn đề này còn gặp rất nhiều hạn chế. Do đó, để cập nhật được kiến thức, đồng thời giúp cho các sinh viên có cái nhìn hoàn thiện hơn về máy CNC,đề tài tập trung nghiên cứu và chế tạo một máy phay Mini CNC hoàn chỉnh, phục vụ cho công tác giảng dạy, học tập của trường, của khoa. 2. Nội dung 2.1. Khả năng công nghệ của máy Vật liệu gia công: Nhôm, hợp kim nhôm, mêca, gỗ… 55 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 Dụng cụ gia công: Dao phay ngón Dmax = 10 mm. Tốc độ trục chính: n = 1000 vòng/phút. Khoảng dịch chuyển bàn máy: Sd = 200 mm, Sn = 160 mm, Sd = 40 mm. 2.2. Thiết kế máy 2.2.1. Động cơ dẫn động trục chính a. Động cơ một chiều (DC Motor) Ưu điểm: – Momen khởi động lớn, dễ điều khiển tốc độ và chiều, giá thành rẻ. Nhược điểm: – Dải tốc độ điều khiển hẹp. – Phải có mạch nguồn riêng. b. Động cơ xoay chiều (AC Motor) Ưu điểm: – Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều. – Đa dạng và rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ. Nhược điểm: – Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và cơ cấu chấp hành để đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ. – Mạch điều khiển tốc độ phức tạp, thường sử dụng biến tần. c. Kết luận Ở đề tài này, ta chọn động cơ dẫn động trục chính là động cơ DC với thông số: Điện áp làm việc: 90VDC. Dòng điện khởi động: 1.6A. Tốc độ cực đại: 1000 vòng/phút. 2.2.2. Động cơ dẫn động các trục tọa độ a. Động cơ bước (Stepping Motor) Ưu điểm: – Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi. – Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC. Nhược điểm: – Giá thành cao, momen xoắn nhỏ. b. Động cơ một chiều (DC Motor) Ưu điểm: – Momen xoắn lớn, giá thành rẻ. Nhược điểm: – Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp. – Phải có mạch phản hồi thì mới có thể nâng cao độ chính xác. c. Kết luận Ta chọn động cơ bước làm động cơ dẫn động các trục tọa độ với các thông số: Loại động cơ đơn cực, hai pha. Điện áp làm việc: 5.7V. Dòng điện lớn nhất: 1.6A. Số bước trên 1 vòng quay: 200 bước/vòng (hay 1.8o/bước). 56 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010 2.3. Bộ truyền biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến 2.3.1. Bộ truyền vít me – đai ốc Ưu điểm: – Giá thành rẻ, dễ chế tạo. Nhược điểm: – Ứng suất tiếp xúc lớn, ma sát lớn, hiệu suất thấp. – Khó loại trừ được khe hở giữa vít me và đai ốc. 2.3.2. Bộ truyền vít me – đai ốc bi Ưu điểm: – Đã có sẵn kết cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu nhằm tăng độ cứng vững dọc trục, ma sát nhỏ, hiệu suất cao. Nhược điểm: – Giá thành cao, khó chế tạo. 2.3.3. Kết luận Động cơ bước có khuyết điểm là momen xoắn nhỏ, do đó đối với bộ truyền biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, ta chọn bộ truyền vít me - đai ốc bi. 2.4. Mạch điều khiển động cơ bước 2.4.1. Mạch sử dụng vi điều khiển Ưu điểm: – Đa năng, điều khiển được nhiều loại động cơ bước khác nhau. – Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ. Nhược điểm: – Vì điều khiển gián tiếp qua vi điều khiển nên đáp ứng chậm. – Cần phải lập trình cho vi điều ...