Thiết kế mô hình máy phay CNC

Chia sẻ: Mộ Dung Vân Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Thiết kế mô hình máy phay CNC" nhằm thiết kế máy phay CNC ứng dụng được vào các ngành nghề cơ khí gia công chế tạo, điêu khắc mỹ thuật,… Đáp ứng tốt về năng suất trong sản xuất, gia công chính xác, an toàn hơn so với các phương pháp gia công nguội trước đây. Cơ cấu chuyển động kết hợp nhịp nhàng của các trục XYZ để thực hiện gia công phay hoặc khoan. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mô hình máy phay CNC

THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC Nguyễn Quốc Bão*, Võ Đăng Sĩ, Nguyễn Hoàng Việt Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: Lê Hoài TÓM TẮT Đề tài thiết kế máy phay CNC ứng dụng được vào các ngành nghề cơ khí gia công chế tạo, điêu khắc mỹ thuật,… Đáp ứng tốt về năng suất trong sản xuất, gia công chính xác, an toàn hơn so với các phương pháp gia cộng nguội trước đây. Cơ cấu chuyển động kết hợp nhịp nhàng của các trục XYZ để thực hiện gia công phay hoặc khoan. Từ khóa: Phay cnc, mach3, cơ khí cnc 1. GIỚI THIỆU Máy phay CNC (Computer Numeric Controlled – điều khiển bằng máy tính) là dòng máy phổ biến trong gia công cơ khí nhờ sự chuyển động qua lại của các trục nhờ sự điều khiển của hệ thống CNC và sự quay quanh trục chính của dao cụ để gia công các chi tiết cơ khí. Công nghệ CNC được ra đời từ rất lâu và đã trải qua nhiều hình thái phát triển:  1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo  1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu  1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ  1940 – John Parsons thiết kế máy CNC hiện đại.  1952 – Ra đời máy công cụ NC điều khiển số đầu tiên  1959 – Ngôn ngữ APT được đưa vào sử dụng  1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC)  1963 – Đồ hoạ máy tính  1970s – Máy CNC được đưa vào sử dụng  1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng 2. PHƯƠNG PHÁP 2.1 Thiết kế cơ khí và nguyên lý hoạt động 2.1.1. Thiết kế cơ khí - Cơ cấu cụm trục X, Y: 133
Hình 1: Cụm trục X,Y - Cơ cấu cụm trục Z: Hình 2: Cụm trục Z 2.1.2. Điều khiển và nguyên lý hoạt động Điều khiển: - Vận hành và điều khiển máy bằng phần mềm Mach3 và mạch CNC BOB Mach3 USB. - Mạch CNC BOB Mach3 USB là phiên bản mới nhất sử dụng cổng USB thay vì cổng giao tiếp LPT như các phiên bản cũ, thông số kỹ thuật: + Giao tiếp với máy tính qua cổng USB. + Nguồn sử dụng: 5VDC USB. + Tần số xung tối đa: 100Khz. 134
+ Điều khiển 4 động cơ bước qua các trục X, Y, Z, A. + Số ngõ vào: 4 ngõ IN1, IN2 IN3, IN4 cách ly Opto. + Số ngõ ra: 4 ngõ OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 cách ly IC đệm. + Kích thước: 77x73mm Hình 3: Mạch CNC BOB MACH3 USB - Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft, ban đầu được thiết kế dành cho những người chế tạo máy cnc tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp. Dưới đây là một vài các chức năng và đặc điểm cơ bản được cung cấp bởi Mach3: + Biến một máy tính cá nhân PC thành một bộ điều khiển máy CNC 6 trục với đầy đủ các tính năng. + Cho phép import trực tiếp các file dxf, bmp, jpg và hpgl thông qua phần mềm LazyCam. + Hiển thị G-code trực quan. + Tạo ra G-code thông qua LazyCam hoặc Wizards. + Giao diện có thể tùy biến hoàn toàn theo ý thích người sử dụng. + Tùy biến M-code và Macro bằng cách sử dụng VBscript. + Điều khiển được tốc độ trục chính (Spindle). + Điều khiển được nhiều rơle đóng-cắt. + Có khả năng tạo ra xung điều khiển tốc độ động cơ bằng tay. + Hiển thị video khi máy chạy. + Có khả năng dùng được với màn hình cảm ứng. + Giao diện phần mềm có khả năng hiển thị ra toàn màn hình bất kỳ đang sử dụng. 135
Hình 4: Phần mềm Mach3 - Về động cơ, máy sử dụng động cơ bước Nema17 - Điều khiển động cơ bước bằng mạch điều khiển động cơ bước A4988 hoặc DRV8825 thông qua mạch mở rộng Arduino CNC shield V3 Hình 5: Mạch A4988 được cắm vào mạch mở rộng CNC Shiel v3 - Thông số kỹ thuật mạch A4988: + Công suất ngõ ra lên tới 35V, dòng đỉnh 2A. + Có 5 chế độ: Full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước + Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp, nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5 + Tự động ngắt điện khi quá nhiệt Nguyên lý hoạt động: - Máy tính chúng ta sẽ là bộ não của máy và xuất tín hiệu sang mạch Mach3, từ Mach3 sang các cơ 136
cấu chấp hành khác như công tắt hành trình, spindle, mạch điều khiển động cơ bước, … - Bước 1: Xuất File thiết kế CAD 2D/3D sau đó lập trình trên phầm mềm CAM để lên chương trình chạy dạo của máy. - Bước 2: Chương trình được đưa vào bộ xử lý sẽ biến chương trình CAM thành mã G -Code mà máy có thể đọc (có thể xuất file G-code từ các file định dạng ảnh bằng các phần mềm như JDpaint…). - Bước 3: Mã G-Code nạp vào qua phần mềm Mach3 - Bước 4: Sau đó, máy sẽ được đưa vào chế độ tự động khởi động và điều khiển tất cả các tính năng của máy như: di chuyển, tốc độ tiến dao, tốc độ trục chính, công cụ cắt...để gia công chi tiết. - Bước 5: Việc còn lại của người đứng máy là theo dõi quá trình vận hành nhằm đảm bảo máy hoạt động ổn định và xử lí khi có sự cố xảy ra. - Bằng sự kết hợp chuyển động nhịp nhàng của 3 trục XYZ sẽ tạo ra dạng mong muốn mà ta đã chuẩn bị sẳn trong file G-code 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả thiết kế cơ khí Hình 6: Máy phay CNC mini 3.2. Thảo luận Mô hình máy phay CNC mini được điều khiển bởi máy tính có nhiêu ưu việt phay thông thường hơn máy. Các thông số khi gia công, tình trạng máy hoạt động, chương trình gia công, quá trình gia công 137
được thông báo, hiển thị và mô phỏng trên màn hình vi tính. Hệ điều khiển với sự tham gia cûa máy tính cho phép thay đổi và hiệu chỉnh chương trình gia công chi tiết và chương trình hoạt động cûa máy. 4. KẾT LUẬN Mô hình máy phay CNC mini đã được tính toán thiết kế và chế tạo với hệ thống các phần được bố trí và lắp ráp hợp lý. Hệ thống dễ tháo lắp và có kết nối với máy tính, dễ vận hành khi gia công, phù hợp gia công CNC cũng như phù hợp để gia công các vật kiệu bằng nhôm, nhựa mica hoặc gỗ. Ngoài ra, ta có thể thay thế thay thế đầu spindle để phay bằng đầu laser và hiệu chỉnh để có thể biến thành máy khắc laser. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trịnh Chất và Lê Văn Uyển. 2000. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí I, Nhà xuất bản Giáo dục. 2. Trịnh Chất & Lê Văn Uyển. 2000. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí II, Nhà xuất bản Giáo dục. 3. Nguyễn Hữu Lộc. 1997. Cơ sở thiết kế máy I, Trường Đại học Quốc gia TPHCM. 4. Trần Hữu Quế. 2001. Vẽ kỹ thuật cơ khí I, Nhà xuất bản Giáo dục. 5. Trần Hữu Quế. 2001. Vẽ kỹ thuật cơ khí II, Nhà xuất bản Giáo dục. 6. Trần Hữu Quế. 2005. Bản vẽ kỹ thuật tiêu chuẩn quốc tế, Nhà xuất bản Giáo dục. 7. Ninh Đức Tốn. 2002. Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục. 138