Thiết kế, chế tạo mô hình máy phay CNC 2D

Máy phay CNC là một trong những thiết bị được sử dụng nhiều, dùng để gia công những chi tiết có độ chính xác cao, hình dáng phức tạp. Bài báo giới thiệu những thành công, các kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phay CNC 2D như một cơ sở ban đầu cho các nghiên cứu phức tạp hơn sau này. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết sau đây để biết thêm chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế, chế tạo mô hình máy phay CNC 2D TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 2D THE DESIGN AND MANUFACTURE OF THE 2D-CNC MILLING-MACHINE MODEL Phạm Đăng Phước Trường Đại học Phạm Văn Đồng TÓM TẮT Nghiên cứu các lĩnh vực công nghệ cao, nâng cao khả năng thiết kế các hệ thống điều khiển tự động, chế tạo các loại máy CNC (Computer Numerical Control) dùng trong sản xuất là yêu cầu cấp thiết đối với ngành cơ khí của nước ta, đặc biệt trong lĩnh vực đào tạo chuyên ngành này. Máy phay CNC là một trong những thiết bị được sử dụng nhiều, dùng để gia công những chi tiết có độ chính xác cao, hình dáng phức tạp. Bài báo giới thiệu những thành công, các kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phay CNC 2D như một cơ sở ban đầu cho các nghiên cứu phức tạp hơn sau này. Máy được thiết kế theo hướng ứng dụng công nghệ CAD/CAM, sử dụng phần mềm KCAM, lập trình tự động để gia công các biên dạng được vẽ trên máy tính. ABSTRACT Any researches into hi-tech areas such as improving the design of auto-control systems and manufacturing CNC tool machines are pressing requirements for Vietnam’s engineering branch, especially in the training of engineering. The CNC milling machine is one of the commonly used machines, which manufacture complicate-shaped details with high accuracy. This article presents the results of a research on the design and manufacture of the 2D-CNC milling machine as a preliminary base for later researches. This machine is designed to apply the CAD/CAM technology with the KCAM software and automatic programs to the processing of the paths drawn on the PC. 1. Mở đầu Máy CNC đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất ở nước ta. Trong ngành cơ khí, đặc biệt là lĩnh vực tự động hoá và cơ khí chính xác, việc nghiên cứu ứng dụng các máy CNC tạo điều kiện tự động hoá, linh hoạt hoá các dây chuyền sản xuất là rất quan trọng. Tuy nhiên ở Việt Nam, việc chế tạo các máy CNC còn rất hạn chế, các viện nghiên cứu, các trường đại học kỹ thuật cần đầu tư nhiều hơn đối với việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị CNC. Đây là lĩnh vực mới và khó, cần có những bước đi thích hợp từ đơn giản đến phức tạp để tiếp cận vấn đề. Theo hướng đó, trong các năm qua nhiều đề tài đã được thực hiện tại trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng như: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy khoan bo mạch điện tử”, “Thiết kế, chế tạo máy khoan CNC”, “Thiết kế, chế tạo máy cắt thép tấm CNC”… Việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy phay CNC 2D so với các nghiên cứu 76  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 trước có độ phức tạp lớn hơn về yêu cầu điều khiển và độ chính xác; kết quả nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập của sinh viên chuyên ngành, từng bước nâng cao năng lực thiết kế các loại máy CNC. 2. Nội dung 2.1. Thiết kế cơ khí Máy được thiết kế ở dạng mô hình nhưng đảm bảo các chuyển động chính xác của bàn máy trên cơ sở phối hợp chuyển động theo phương hai trục X, Y. Mục tiêu thiết kế là máy có thể đảm bảo được các chuyển động để gia công các đường thẳng, đường cong trong mặt phẳng nằm ngang, song song với mặt bàn máy; các đường gia công có thể được vẽ trên các phần mềm CAD, dữ liệu truyền trực tiếp đến máy thiết kế để gia công thông qua các lệnh G, M code. Máy được thiết kế với kiểu điều khiển 2D; với điều khiển 2D, hai trục X, Y có thể được điều khiển đồng thời Hình 1. Điều khiển 2D (Trục Z chuyển động độc lập). Mô hình máy thiết kế được mô phỏng trên phần mềm Inventor như hình 2: 1, 2: Các động cơ DC servo dẫn động trục X, Y. 3, 4: Các bộ truyền vít me – đai ốc bi. 5: Động cơ AC dẫn động trục chính. 6: Động cơ DC nâng hạ trục chính. 7: Bàn máy. 5 6 3 7 2 1 4 Hình 2. Mô hình máy phay 77  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(38).2010 Động cơ dẫn động trục chính: Dùng loại động cơ xoay chiều (AC Motor) vì nó có những đặc điểm sau: Ưu điểm: Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều, dễ tìm, động cơ có công suất lớn nhưng kích thước nhỏ, giá thành rẻ. Nhược điểm: Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và phần chấp hành để đảm bảo an toàn. Momen khởi động nhỏ; mạch điều khiển tốc độ phức tạp (do dùng bộ biến tần). Máy sử dụng động cơ dẫn động trục chính là động cơ xoay chiều không đồng bộ một pha với các thông số sau: + Loại động cơ: Kí hiệu: DY-902C + Số vòng quay: nmax =10.000 vòng/phút. + Công suất: N=150W + Nguồn điện: 200/250V + Dòng điện: 0,75A Động cơ dẫn động các trục toạ độ X, Y: Chọn động cơ Servo một chiều để dẫn động các trục tọa độ X, Y. Ưu điểm: Momen xoắn lớn, dễ điều chỉnh vô cấp, làm việc ổn định ở mọi cấp tốc độ (trong phạm vi điều khiển), 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, dải tốc độ điều khiển hẹp. Các thông số của động cơ: + Số vòng quay: nmax = 3000 vòng/phút. + Công suất: N= 35 W + Điện áp: 24 V + Encoder: 200 xung + Khối lượng: 700 g + Đường kính trục: dtr= 8 mm Chọn loại vít me cho cơ cấu chạy dao của mô hình thiết ...