Báo cáo nghiên cứu khoa học: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHOAN CNC

Hiện nay, máy CNC, các thiết bị tự động đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Sử dụng các máy công cụ CNC sẽ giúp ta dễ dàng gia công được các bề mặt phức tạp hoặc các chi tiết yêu cầu về độ chính xác kích thước, hình dáng và vị trí tương quan cao đồng thời đạt năng suất và ổn định cao. Nhưng việc đầu tư chúng cũng gặp không ít khó khăn do giá thành quá cao c ộng với linh kiện thay thế khan hiếm do phải nhập ngoại....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: " NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHOAN CNC" TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2010 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHOAN CNC A RESEARCH ON THE DESIGN AND MANUFACTURE OF THE CNC DRILL MACHINE Trần Xuân Tùy, Nguyễn Thanh Hải Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Hiện nay, máy CNC, các thiết bị tự động đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Sử dụng các máy công cụ CNC sẽ giúp ta dễ dàng gia công được các bề mặt phức tạp hoặc các chi tiết yêu cầu về độ chính xác kích thước, hình dáng và vị trí tương quan cao đồng thời đạt năng suất và ổn định cao. Nhưng việc đầu tư chúng cũng gặp không ít khó khăn do giá thành ộng với linh kiện thay thế khan hiếm do phải nhập ngoại. Do đó việc nghiên cứu, quá cao c thiết kế và chế tạo các máy gia công tự động là vấn đề hết sức quan trọng, nhằm nâng cao trình độ nền cơ khí để đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa đất nước. Bài báo này xin trình bày phương pháp ch tạo máy khoan CNC đã được nghiên cứu, chế tạo và chạy thành công. Độ ế chính xác chế tạo và chi phí chấp nhận được, t ừ đó có thể cải tiến những máy công cụ truyền thống hay phát triển thành máy phay, máy cắt plasma …tự động để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp. ABSTRACT Nowadays, CNC machines and automatic equipment are being used widely in our country. With these tools, it becomes easier for us to process many complex surfaces and details that require high accuracy with their sizes, shapes and correlative positions and that obtain high stability and productivity. However, it is difficult to equip these tools in our factories due to their high cost and their rare imported spare parts. Therefore, it is important to investigate into the design and manufacture of automatic processing machines in view of improving the quality of the national mechanical sector to meet the needs of our country’s industrialization. This article deals with the manufacture of CNC drilling machines that have been successfully made and used with acceptable accuracy and cost. Accordingly, some other conventional machines can be improved and developed into automatic ones which meet the needs of these manufacturing factories. 1. Giới thiệu Không phải bất cứ một đơn vị hay doanh nghiệp nào cũng có khả năng đầu tư một chiếc máy CNC để phục vụ cho nhu cầu của mình, trong khi các sản phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm. Các linh kiện tự động, máy tính và phần mềm ngày càng phát triển và dễ dàng tìm kiếm với giá thành không phải quá cao. Điều này cho phép chúng ta ứng dụng để nghiên cứu cải tiến hay chế tạo mới các máy công cụ có khả năng gia công tự động giúp nâng cao độ chính xác, năng suất và tính ổn định của các sản phẩm. Với cách làm như trên chi phí sẽ giảm đi nhiều lần so với thiết bị nhập ngoại, đồng thời có thể làm chủ được thiết bị khi cần sửa chữa, thay thế hoặc nâng cấp. Báo cáo này giới thiệu cách giải quyết về vấn đề kỹ thuật khi thiết kế, chế tạo một máy CNC mới tại trường Đại học Bách khoa -ĐH Đà Nẵng. 67 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2010 2. Nội dung nghiên cứu Nội dung trình bày chủ yếu là giới thiệu các thành phần chính của máy và cách nối kết các cơ cấu chấp hành, thiết bị điều khiển và phần mềm để máy hoạt động như một khoan máy CNC. 2.1. Sơ đồ của một máy khoan CNC (hình 1) 1) Bộ phận xử lý vàđi ều khiển máy (Machine control unit): đây được coi là trái tim của máy công cụ điều khiển số. Nó có nhiệm vụ liên kết tất cả các chức năng để điều khiển máy, xử lý các chương trình gia công và xuất ra tín hiệu để điều khiển động cơ đồng thời nhận tín hiệu phản hồi từ các cảm biến để đưa tín Hình 1. Cấu trúc cơ bản của hệ điều khiển CNC. hiệu điều khiển phù hợp. 2) Tín hiệu điều khiển: tùy thuộc vào dạng động cơ điều khiển là động cơ biến tần, động cơ bước, động cơ servo hay động cơ thuỷ lực .. mà MCU sẽ xuất tín hiệu điều khiển phù hợp với loại động cơ đó. 3) Động cơ dẫn động: nhận tín hiệu từ bộ phận điều khiển để thực hiện dẫn động thông qua bộ truyền vít me - đai ốc bi để dịch chuyển bàn máy. 4) Bộ truyền vít me - đai ốc bi: được dùng dẫn động biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến, dịch chuyển bàn máy. Bộ truyền này đảm bảo được độ chính xác vị trí do có nhiều ưu điểm so với các bộ truyền cùng loại. 5) Bàn máy: dùng để kẹp và mang phôi trong suốt quá trình gia công 6) Bộ phận cảm biến vị trí: thường dùng cảm biến góc để xác định góc quay của động cơ từ đó xuất tín hiệu phản hồi về bộ phận MCU để xác định chính xác vị trí của chi tiết gia công trên bàn máy. 7) Tín hiệu phản hồi: dùng để phản hồi tín hiệu vị trí hiện tại của bàn máy, tín hiệu này được đưa về bộ xử lý MCU để so sánh và đưa ra tín hiệu điều khiển phù hợp với yêu cầu vị trí cần điều khiển 2.2. Nguyên lý dẫn động các trục X,Y và Z của máy khoan thiết kế (hình 2, hình 3) Hình 3. Động cơ bước Hình 2. Kết cấu cụm dẫn động theo 3 trục X,Y,Z 68 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009 1) Động cơ dẫn động: Trong máy khoan CNC, hai trục X, Y mang bàn máy trong quá trình dịch chuyển vị trí khi không thực hiện cắt gọt. Do đó để đơn giản ta dùng động cơ bước. Còn đ ối với trục Z nếu lực dẫn đông không cao (doa lỗ đã có sẵn, khoan các vật liệu mềm..) thì ta vẫn dùng động cơ bước, nếu lực khoan lớn ta có thể dùng động cơ servo, động cơ thuỷ lực..(khoan lỗ không thông, taro ren… vật liệu cứng). ...