zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

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

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

92
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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). 2) Bộ phận truyền động: Thực hiện biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy. Để truyền động chính xác vị trí trong máy CNC thường sử dụng bộ truyền vít me–đai ốc bi (hình 4). Loại động cơ này có hiệu suất cao, ma sát nhỏ và khử được khe hở dọc trục. Hình 4. Bộ truyền vít me - đai ốc bi 2.3. Nguyên lý của cụm dẫn động trục chính (hình 5) Trong máy khoan thiết kế, hệ thống dẫn động trục chính được lựa chọn là động cơ 1 chiều truyền đển trục chính thông qua bộ truyền đai răng. Hình 5. Kết cấu cụm dẫn động trục chính 2.4. Mạch điều khiển động cơ bước (hình 7) Thường sử dụng mạch điều khiển sử dụng vi điều khiển hoặc IC logic. Để đơn giản ta chọn mạch điều khiển sử dụng IC logic do khả năng đáp ứng nhanh (do máy vi tính có tốc độ xử lý cao), không cần phải lập trình đ ồng thời kết nối với máy tính dễ dàng. 69
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009 Tín hiệu vào VCC (Dir, step): đây là 2 RED chân đầu vào của DIR 14 4013 Q1 1 5 1 3 IRFZ44 VDD D Q mạch điều khiển, tín STEP 2 7 GND YELLOW 3 4030 CLK hiệu đầu vào có dạng Q2 4 R 6 2 IRFZ44 S Q xung. Chân Dir có ORANGE tác dụng điều chỉnh 4013 Q3 5 9 13 4 IRFZ44 D Q 6 chiều quay của động VCC BLUE 11 4030 CLK 14 VDD Q4 cơ. Chân Step có tác 10 GND R 8 12 IRFZ44 S Q dụng cấp xung để 7 điều khiển động cơ Hình 7. Mạch điều khiển động cơ bước sử dụng IC logic quay đúng số bước điều khiển. Tín hiệu ra: là 4 dây đấu vào để điều khiển động cơ. 2.5. Cổng giao tiếp với máy tính (hình 8) Thường sử dụng cổng nối tiếp (serial port hay com port) hoặc cổng song song (LPT) để kết nối với máy tính. Ta chọn cổng song song làm cổng kết nối với máy tính do việc truyền dữ liệu song song nên việc nội Hình 8. Cổng song song(LPT) suy dễ dàng và các phần mềm CAM hiện nay đều hỗ trợ kết nối qua cổng này. 2.6. Phần mềm điều khiển Hình 9. Giao diện phần mềm lập trình và điều khiểnKCAM Hiện có nhiều phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp cho phép ta vừa thiết kế và xuất ra các máy CNC để gia công như ProEngineer, MasterCAM…nhưng giá thành của chúng rất đắt và sử dụng chúng thành thạo không phải là một điều dễ dàng. Trong khi 70
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009 đó có một số phần mềm CAM đơn giản, có hỗ trợ điều khiển thông qua cổng LPT như KCam, CNCpro, Mach, Turbo CNC, EMC…chỉ cần đấu dây vào cổng LPT và khai báo đúng chân đã đ ấu để phần mềm xuất tín hiệu điều khiển chính xác cho động cơ đó là chúng ta có thể điều khiển động cơ một cách dễ dàng, công việc còn lại là lập trình mã G và cho máy chạy. Ở đây ta chọn phần mềm KCam dùng để điều khiển cho máy vì ngoài việc hỗ trợ lập trình mã G và mã M nó còn có nhiều tùy chọn nâng cao như nhập các tệp định dạng từ ứng dụng khác để chuyển sang mã G (nh t ệp DXF, HPGL…). Phần mềm có ư giao diện tương đối rõ ràng và dễ sử dụng. 2.7. Sơ đồ tổng thể hệ thống điều khiển và sơ đồ kết nối qua cổng LPT - Sơ đồ tổng thể hệ thống điều khiển 3 trục của động cơ (hình 10) Hình 10. Sơ đồ tổng thể hệ thống điều khiển 3 động cơ qua cổng LPT Sơ đồ kết nối qua cổng LPT (hình 11). Dựa vào sơ đồ ta có thể đấu các chân vào cổng LPT sau đó khai báo chính xác trong phần mềm để đảm bảo phần mềm xuất tín hiệu điều khiển được chính xác. Hình 12 là ảnh của máy khoan CNC ã ch ế tạo theo giới đ thiệu trên tại trường Đại học Bách khoa -Đại học Đà Nẵng 3. Kết luận CNC là một ĩnh v ực hết l sức mới, rộng nên đòi h ỏi phải đầu tư rất nhiều về con người và kinh phí mới có thể bắt nhịp với sự phát Hình 11. Sơ đồ kết nối chân qua cổng LPT 71
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 6(35).2009 triển của nền công nghiệp thế giới. Việc thiết kế chế tạo một chiếc máy CNC nói chung và máy khoan CNC nói riêng không phải là vấn đề quá khó khăn. Tuy nhiên chúng ta Hình 12. Ảnh của máy khoan CNC đã được chế tạo phải đầu tư và nỗ lực để có thể tạo ra một chiếc máy phù hợp với yêu cầu sử dụng. Các doanh nghiệp không thể đầu tư mua một máy mới với giá hàng tỷ đồng, trong lúc chỉ cần sử dụng một số chức năng và yêu cầu kỹ thuật nhất định. Với một hướng đi cụ thể trên thì việc tiếp cận để chế tạo một chiếc máy CNC đơn giản là hết sức cần thiết và hiệu quả, từ đó có hướng phát triển để chế tạo các máy có chất lượng tốt hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Douglas W. Jones, Control of Stepping Motors, 1995. [2] Jan Axelson, Parallel Port Complete: Programming, Interfacing & Using the PC'S Parallel Printer Port, 2000. [3] http://pminmo.com/ 72

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.