Chương 2: Tính toán, thiết kế thiết bị cắt laser

ươ Ị Ắ Ế Ế Ế Ch ng 2. TÍNH TOÁN, THI T K  THI T B  C T LASER

ế ế ế ấ ơ 2.1. Tính toán, thi t k  k t c u c  khí

ế ế 2.1.1. Tính toán, thi t k  khung

ơ ồ ế ấ a. S  đ  k t c u máy

ệ ủ ừ ự ắ ượ ơ ồ ắ ư T  nguyên lý làm vi c c a máy c t laser, xây d ng đ c s  đ  l p nh  sau:

ơ ồ ắ ủ ắ Hình 2.1. S  đ  l p c a máy c t laser

ọ ế ấ b. Ch n k t c u khung

ả ả ố ớ ộ ứ ủ ắ ả ầ ữ Yêu c u đ i v i khung c a máy c t laser ph i đ m b o đ  c ng v ng cao đ

ế ế ị ự ươ ả ả ộ ắ l p các thi

ẩ t b  tr c ti p trên khung máy, đ m b o đ  chính xác t ỹ ậ ợ ế ạ ố ượ tính th m m , thu n l ể  ọ   ng quan hình h c, ầ   ứ c yêu c u

i cho quá trình ch  t o và cu i cùng là đáp  ng đ ậ ế ỹ ỉ ệ ả ­ k  thu t. ả làm vi c và đ m b o các ch  tiêu kinh t

ố ế ế ủ ầ ơ ệ ­  Các thông s  thi ồ t k  c a máy bao g m ph n c  và đi n:

ầ ố Thông s  yêu c u

ướ ệ ừ

Giá trị 445nm 50W

ạ ộ

t đ  ho t đ ng ạ ố ươ ự ng t

ế ệ ệ

ề ỉ

ả ề TT 1 2 3 4 5 6 7 8 B c sóng đi n t ấ Công su t bóng laser ệ ộ Vùng nhi ổ ạ Bi n đ i d ng s  sang d ng t ầ Đi n áp đ u vào ế ầ Đi n áp đ u ra đ n ộ ụ Kho ng cách h i t ắ Chi u sâu kh c TTL ho cặ  analog   5V Đi u ch nh 1­7mm

1

ầ ố Thông s  yêu c u

i đa

ố ộ ạ ố ộ ố ắ T c đ  kh c ệ Ph m vi làm vi c ụ ố ể T c đ  di chuy n các tr c t ộ ố i đa trên đ ng c  b S  vòng quay t ơ ướ c

ố ượ ố TT 9 10 11 12 13 Kh i l ng máy t i đa Giá trị 400mm 600mmx400mmx250mm 0.45m/s 3000v/p 35.5Kg

ọ ự ị ả ọ ế ấ ế ấ ươ

­ L a ch n ph ế ị ộ ắ ọ ớ t b  tuy nhiên v i máy c t laser t i tr ng chính cho ng án k t c u khung: Khung là k t c u ch u t   ế ự   ỏ ả i tr ng trên máy nh , do đó có th  l a toàn b  thi

ộ ọ ươ ế ế ch n m t trong hai ph ng án thi t k  sau:

ươ ự ọ ị Ph ng án 1: L a ch n khung thép đ nh hình

Ư ể ậ ợ ế ấ ộ +  u đi m: Thu n l i cho quá trình gia công k t c u, phôi có đ  chính xác cao,

nh .ẹ

ượ ể ơ + Nh c đi m: Giá thành phôi cao h n thép

ế ế ơ ộ ị Hình 2.2. Thi ủ t k  s  b  mô hình 3D c a khung nhôm đ nh hình

ươ ậ ấ ự ọ Ph ng án 2: L a ch n khung thép d p t m

Ư ể ậ ợ ẩ ả ả ỹ ệ

+  u đi m: Đ m b o tính th m m  vì thu n l ề ấ ệ ắ ệ ệ ụ ệ ề ả ạ ơ   i cho quá trình s n tĩnh đi n và ế   t

ậ d p li n t m t o đi u ki n cho vi c l p ráp các ph  ki n trên máy và b o v  các thi bị

ượ ậ ợ ể ế ạ ệ ế ạ ơ ỏ + Nh c đi m: Không thu n l ả   i cho vi c ch  t o đ n chi c, lo t nh  vì ph i

ẫ ớ ậ ấ ơ ớ ươ gia công khuôn d p, s n, d n t i giá thành tăng cao h n xo v i ph ng án 1.

2

ứ ư ượ ự ể ọ ươ ế ế ế ấ c đi m trên, l a ch n ph ng án thi t k  k t c u khung

Căn c  vào  u nh ị nhôm đ nh hình.

ế ế ơ ộ ậ ấ Hình 2.3. Thi ủ t k  s  b  mô hình 3D c a khung thép d p t m

ự ướ ế ấ ọ ­ L a ch n kích th c k t c u:

ệ ẩ ạ ọ ị Theo tiêu chu n, ch n lo i thép đ nh hình có ký hi u:

ờ ể ắ ệ ủ ạ ớ ồ V i ph m vi làm vi c c a máy là: 600mmx400mmx250mm, đ ng th i đ  l p

I

5 2 4

87

9

5 0 1

I TL10:1

7 2

20

5 7 5

0 2

294

294

105

643

775

ụ ệ ự ọ ướ ẽ ráp các ph  ki n trên máy l a ch n kích th c khung theo hình v  sau:

ướ ế ấ ị Hình 2.3. Kích th c k t c u khung nhôm đ nh hình

3

ể ệ ề c. Ki m nghi m b n cho khung

ả ả ế ấ ộ ề ộ ứ ướ ả

c, k t c u khung ph i đ m b o đ  b n, đ  c ng trong quá trình ể ệ ệ Kích th ề ả làm vi c, đo đó ph i ki m nghi m b n

ớ ệ ươ ệ

ậ V i h  thanh siêu tĩnh b c 3 vi c tính toán theo ph ề ầ ử ữ ử ụ ươ ể ạ ặ ố th ng g p nhi u khó khăn do đó s  d ng ph ng pháp ph n t ề   ng pháp truy n    h u h n(FEM) đ  tính

toán

ị ả ọ ­ Xác đ nh t ụ i tr ng tác d ng lên khung:

ả ọ ạ ự ọ ượ ế ấ ắ ủ + T i tr ng do ngo i l c là tr ng l ng c a các k t c u l p:

245(N)                                                             (2­1)

ả ọ ọ ượ ả + T i tr ng do tr ng l ng b n thân khung

ả ơ ướ ọ ộ ỏ ộ ị i tr ng dao đ ng (giá tr  nh ) do các đ ng c  b c trong quá trình

ỏ + B  qua t ệ làm vi c sinh ra

ố ượ ạ ­ T o các đ i t ng hình h c ọ  (Part or Assembly)

ế ậ ườ ­ Thi t l p môi tr ng (Simulation/ Static)

ộ ị ậ ệ ­ Xác đ nh các thu c tính v t li u (Specify materials properties)

­ Chia l iướ  (Create the mesh)

ề ệ ậ ị ­ Xác đ nh đi u ki n biên v t lý (Define physics boundary conditions)

ạ ­ Ch y mô ph ng ỏ  (Run simulation)

­ Truy xu tấ  k t quế ả (Postprocess results)

ậ ệ ậ ệ ặ ợ ­ Đ c tính v t li u v t li u h p kim nhôm 6063(T5),

ậ ệ ặ Hình 2.4. Đ c tính v t li u nhôm 6063

ế ả ượ ầ ử ứ K t qu  tính toán mô hình đ c chia thành 218476 ph n t t ớ  giác v i 352911

đ nhỉ

4

ướ Hình 2.5. Chia l i mô hình

ứ ế ả ấ Hình 2.6. K t qu  phân tích  ng su t

5

ế ả ể ị Hình 2.7. K t qu  phân tích chuy n v

ậ Nh n xét:

ấ ạ ị Ứ ấ ớ ầ ụ ớ ụ ị ­  ng su t phát sinh l n nh t t

ề ế ậ ả ả i v  trí đ u tr c x phía không có thanh ph  v i giá tr  . ệ ề K t lu n khung đ m b o đi u ki n b n

ấ ạ ị ị ớ ữ ế ể ả ậ ả ớ ị ­ Chuy n v  l n nh t t ề   i v  trí gi a x phía v i giá tr  . K t lu n khung đ m b o đi u

ệ ứ ki n c ng

ế ậ ế ế ả ề ộ ề ả ầ K t l n chung khung đã thi t k  đ m b o các yêu c u v  đ  b n.

ế ơ ơ ấ ề ộ 2.1.2. Thi t c  c  c u truy n đ ng

ọ ơ ấ ự ề ộ a. Phân tích l a ch n c  c u truy n đ ng

­ Đai d t:ẹ

ế ạ ả ấ ơ ượ ể Ư ể   u đi m: giá thành th p, ch  t o bánh đai d n gi n, nh c đi m h  s  tr ệ ố ượ   t

ệ ố ỏ ớ l n,nhanh mòn, h  s  kéo nh .

­ Đai thang:

Ư ể ệ ố ệ ẹ ặ ặ ơ ớ u đi m: H  s  kéo l n h n đai r t vì m t làm vi c là hai m t bên, nh ượ   c

ể ộ ộ ọ đi m đ  chính xác đ ng h c không cao, nhanh mòn

­ Đai răng:

Ư ể ệ ự ớ ủ ệ

u đi m: Quá trình làm vi c d a trên nguyên lý ăn kh p c a các răng do đó h ớ ọ ớ ộ ề ẹ ộ ơ ớ ộ ố s  kéo l n, đ  b n mòn và đ  chính xác đ ng h c l n h n xo v i đai d t và đai thang.

6

­ Vít me­ đai  c: ố

Ư ể ộ ề ớ ộ ọ ươ ố

ộ u đi m: Đ  b n l n, đ  chính xác đ ng h c t ị ệ ổ ủ ả ố ị ợ ng đ i cao(1/100mm), làm ể ượ ả vi c  n đ nh, kh  năng ch u nén c a vít me t t, giá thành h p lý, nh c đi m kh  năng

ế ố ị ch u u n kém n u vít me dài

ố ­ Vít me­ đai  c bi:

Ư ể ộ ề ớ ệ ổ ộ ọ ộ ị

u đi m: Đ  b n l n, đ  chính xác đ ng h c cao(1/1000mm), làm vi c  n đ nh, ể ắ ượ c đi m giá thành đ t. nh

ở ự ế ề ộ ứ ầ

Qua phân tích  ượ trên và căn c  vào yêu c u th c t ề ọ ơ ấ ụ ắ

ủ ả    v  đ  chính xác c a s n ộ   c gia công trên máy c t laser, ch n c  c u truy n đ ng cho các tr c x và y là ề ẩ ph m đ ộ ơ ấ ụ ề ề ộ ộ ố là b  truy n đai, c  c u truy n đ ng cho tr c z là b  truy n vít me đai  c.

ế ế ộ ụ ề b. Thi t k  b  truy n đai răng tr c x:

Trôc x

Puly ®ai

n

D©y ®ai

f

Q=m.g

MÆt dÉn h­ í ng

Bé phËn chuyÓn ®éng

L

ơ ồ ­ S  đ  tính toán

ơ ồ ế ế ộ ề Hình 2.8. S  đ  thi t k  b  truy n đai

ố ế ế ầ ­ Thông s  thi t k  ban đ u:

ậ ố ể ố ụ ủ +  V n t c di chuy n t i đa c a các tr c x là V=0.45m/s

ề ủ ộ ỉ ố ề + T  s  truy n c a b  truy n đai răng: u=1

ố ố ơ ướ + S  vòng quay t ủ ộ i đa c a đ ng c  b c: n=3000v/p

ố ượ ậ ộ ộ + Kh i l ể ng b  ph n chuy n đ ng: m=3.8kg

ệ ố ượ ữ ợ ớ ợ ồ + H  s  ma sát tr t gi a h p kim đ ng v i h p kim nhôm: f=0.18

ả ọ ổ ị ộ + T i tr ng  n đ nh ( ề ơ ả ), đ ng c  đ o chi u

ệ ủ ộ ấ ơ ­ Tính toán công su t làm vi c c a đ ng c :

7

Trong đó:

ấ +  công su t công tác:   ủ ấ ệ ệ ố

+ Hi u su t chung c a toàn h  th ng:  ơ ệ ủ ộ ấ ộ Công su t đ ng làm vi c c a đ ng c  là:

ộ c: ơ ướ SUMTOR 57HS5630A4 3A­1.2Nm­56mm

ọ            Ch n đ ng c  b ủ ộ ệ ẫ ề ậ ộ ơ

ọ ­ Mô đun c a b  truy n đai răng ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)  ch n m=4

c c a đai:

ề ộ ả ả ướ ủ ố ộ ộ ậ ậ ủ ộ

ị ộ ố

ế ấ ệ ỹ ậ h m vi làm vi c: 600mm và theo k t c u khung:

ả

ệ ẫ ậ ơ ộ ọ ­ Chi u r ng dây đai:  ch n B=25mm ơ ệ ẫ ­ Theo b ng ( theo 4.27­H  d n đ ng c  khí t p 1) b ơ ệ ẫ ­ Theo b ng (theo 4.29­H  d n đ ng c  khí t p 1): S  răng bánh đai ch  đ ng:  ; s  răng bánh đai b  đ ng:  ạ ầ ­ Theo yêu c u k  thu t p ụ ơ ộ Kho ng cách tr c s  b   ủ ơ ộ ố ­ Tính s  b  s  răng c a dây đai ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)

ẩ ọ Vì  do đó:             Theo tiêu chu n ch n:

ạ ả c: a=622.3mm

i kho ng cách tr c đ ố ề Tính l ả B ng các thông s  thi ụ ượ ế ế ộ t k  b  truy n đai:

ố Thông s  thi ế ế t k Giá trị

Ký hi uệ 270H075 B

ố ố ố ướ TT 1 1 2 3 4 5 ạ Lo i dây đai ề ộ Chi u r ng dây đai S  răng dây đai ủ ộ S  răng bánh đai ch  đ ng ị ộ S  răng bánh đai b  đ ng B c răng 25mm 114 răng 14 răng 14 răng 12. 7

ả ụ 6 Kho ng cách tr c a

ấ

ề ố ố 7 8 Công su t truy n đ ng S  vòng quay t ộ i đa n 622.3mm 3.02W 3000v/p

ậ ố ế ế ề ­ Nh p các thông s  thi ộ t k  lên b  truy n

8

ọ ố + Các thông s  hình h c(Design)

ề ộ ố ố Hình 2.9. Thông s  chi u r ng đai và s  răng dây đai

ủ ộ ố ủ Hình 2.10. Thông s  c a bánh đai ch  đ ng

9

ị ộ ố ủ Hình 2.11. Thông s  c a bánh đai b  đ ng

ệ ề ể Hình 2.12. Ki m nghi m b n

ộ ề ế ả ậ ả ộ ề K t lu n: B  truy n đ m b o đ  b n

10

ự ọ ủ ộ ố ộ ề Thông s  đ ng l c h c c a b  truy n:

TT Thông số Giá trị

Ký  hi uệ T

ủ ộ

1 Mô men xo nắ ự ề L c kéo c a b  truy n 2 ự L c ly tâm 3 ậ ố 4 V n t c dài v 0.01N.m 74.093N 73.794N 17.780m/p

ơ ả ủ ộ ề Hình 2.13. Mô hình c  b n c a b  truy n

ế ả K t qu  tính toán:

ế ế ộ ụ ề c. Thi t k  b  truy n đai răng tr c y:

ơ ồ ­ S  đ  tính toán

11

Trôc y

Puly ®ai

D©y ®ai

Q

MÆt dÉn h­ í ng

Bé phËn chuyÓn ®éng

L

ơ ồ ế ế ộ ề Hình 2.14. S  đ  thi t k  b  truy n đai

ố ế ế ầ ­ Thông s  thi t k  ban đ u:

ậ ố ể ố ủ +  V n t c di chuy n t ụ i đa c a các tr c y là V=0.5m/s

ề ủ ộ ỉ ố ề + T  s  truy n c a b  truy n đai răng: u=1

ố ố ơ ướ + S  vòng quay t ủ ộ i đa c a đ ng c  b c: n=3000v/p

ố ượ ậ ộ ộ + Kh i l ể ng b  ph n chuy n đ ng: m=5.6kg

ệ ố ượ ữ ợ ớ ợ ồ + H  s  ma sát tr t gi a h p kim đ ng v i h p kim nhôm: f=0.18

ả ọ ổ ị ộ + T i tr ng  n đ nh ( ề ơ ả ), đ ng c  đ o chi u

ệ ủ ộ ấ ơ ­ Tính toán công su t làm vi c c a đ ng c :

Trong đó:

ấ +  công su t công tác:

ệ ố ủ ệ ấ + Hi u su t chung c a toàn h  th ng:

ệ ủ ộ ấ ộ ơ Công su t đ ng làm vi c c a đ ng c  là:

ọ ộ c: ơ ướ SUMTOR 57HS5630A4 3A­1.2Nm­56mm

ệ ẫ ề ậ ộ ơ Ch n đ ng c  b ủ ộ ­ Mô đun c a b  truy n đai răng ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)

ọ ch n m=4

ề ộ ả ậ ộ ơ ướ ủ ọ ­ Chi u r ng dây đai:  ch n B=25mm ệ ẫ ­ Theo b ng ( theo 4.27­H  d n đ ng c  khí t p 1) b c c a đai:

12

ộ ả ệ ẫ ủ ộ ậ ố

ố ị ộ

ế ấ ệ ỹ ậ h m vi làm vi c: 400mm và theo k t c u khung:

ả

ệ ẫ ậ ơ ộ ơ ­ Theo b ng (theo 4.29­H  d n đ ng c  khí t p 1): S  răng bánh đai ch  đ ng:  ; s  răng bánh đai b  đ ng:  ạ ầ ­ Theo yêu c u k  thu t p ụ ơ ộ Kho ng cách tr c s  b   ủ ơ ộ ố ­ Tính s  b  s  răng c a dây đai ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)

ẩ ọ Vì  do đó:             Theo tiêu chu n ch n:

ạ ả c: a=546.1mm

i kho ng cách tr c đ ố ề Tính l ả B ng các thông s  thi ụ ượ ế ế ộ t k  b  truy n đai:

ố ế ế t k Thông s  thi Giá trị

Ký hi uệ 270H075 B

ố ố ố ướ 25mm 114 răng 14 răng 14 răng 12.7

546.1mm ả a

ấ

ố TT ạ 1 Lo i dây đai ề ộ 1 Chi u r ng dây đai 2 S  răng dây đai ủ ộ 3 S  răng bánh đai ch  đ ng ị ộ 4 S  răng bánh đai b  đ ng 5 B c răng 6 Kho ng cách tr c ụ ề 7 ố 8 Công su t truy n đ ng S  vòng quay t ộ i đa n 2.83W 3000v/p

ậ ố ế ế ề ­ Nh p các thông s  thi ộ t k  lên b  truy n

ố ọ + Các thông s  hình h c(Design)

13

ố ố ề ộ Hình 2.15. Thông s  chi u r ng đai và s  răng dây đai

14

ủ ộ ố ủ Hình 2.16. Thông s  c a bánh đai ch  đ ng

15

ị ộ ố ủ Hình 2.17. Thông s  c a bánh đai b  đ ng

ệ ề ể Hình 2.18. Ki m nghi m b n

ộ ề ả ả ậ ộ ề Nh n xét: B  truy n đ m b o đ  b n

ự ọ ủ ộ ố ộ ề Thông s  đ ng l c h c c a b  truy n:

TT Thông số Giá trị

Ký  hi uệ T

ủ ộ

1 Mô men xo nắ ự ề L c kéo c a b  truy n 2 ự L c ly tâm 3 ậ ố 4 V n t c dài v 0.009N.m 74.085N 73.974N 17.780m/p

16

ơ ả ủ ộ ụ ề Hình 2.19. Mô hình c  b n c a b  truy n tr c y

ớ ế ả ế ế ư ư ượ ế ấ ổ V i k t qu  thi ố t k  nh  trên, cu i cùng đ a ra đ c mô hình k t c u t ng th ể

ộ ả ư ể ề ẩ ắ ộ ổ ủ ệ ố c a h  th ng truy n đ ng và t ng th  toàn b  s n ph m máy c t laser nh  sau:

ế ấ ệ ẫ ụ ộ Hình 2.20. K t c u h  d n đ ng tr c x và y

ế ế ộ ụ ề d. Thi t k  b  truy n tr c z

­ Mô hình tính toán

17

ụ ề ộ Hình 2.21. Mô hình tính toán b  truy n đai tr c z

ố ế ế ầ ­ Thông s  thi t k  ban đ u:

ậ ố ể ố ủ ụ +  V n t c di chuy n t i đa c a tr c z là V=0.2m/s

ề ủ ộ ỉ ố ề + T  s  truy n c a b  truy n đai răng: u=1

ố ố ơ ướ + S  vòng quay t ủ ộ i đa c a đ ng c  b c: n=3000v/p

ố ượ ậ ộ ộ + Kh i l ể ng b  ph n chuy n đ ng: m=9.4kg

ả ọ ổ ị ộ + T i tr ng  n đ nh ( ề ơ ả ), đ ng c  đ o chi u

ệ ủ ộ ấ ơ ­ Tính toán công su t làm vi c c a đ ng c :

Trong đó:

ấ +  công su t công tác:

ệ ố ủ ệ ấ + Hi u su t chung c a toàn h  th ng:

ệ ủ ộ ấ ộ ơ Công su t đ ng làm vi c c a đ ng c  là:

18

ọ ộ c: ơ ướ SUMTOR 57HS5630A4 3A­1.2Nm­56mm

ệ ẫ ề ậ ơ ộ Ch n đ ng c  b ủ ộ ­ Mô đun c a b  truy n đai răng ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)

ọ ch n m=7

c c a đai:

ề ộ ả ả ướ ủ ố ộ ộ ậ ậ ủ ộ

ị ộ ố

ế ấ ệ ậ h m vi làm vi c: 250mm và theo k t c u khung:

ả

ơ ộ ố ệ ẫ ủ ậ ộ ơ ọ ­ Chi u r ng dây đai:  ch n B=50.8mm ơ ệ ẫ ­ Theo b ng ( theo 4.27­H  d n đ ng c  khí t p 1) b ơ ệ ẫ ­ Theo b ng (theo 4.29­H  d n đ ng c  khí t p 1): S  răng bánh đai ch  đ ng:  ; s  răng bánh đai b  đ ng:  ạ ỹ ầ ­ Theo yêu c u k  thu t p ụ ơ ộ ­ Kho ng cách tr c s  b   ­ Tính s  b  s  răng c a dây đai ( theo 4.28­H  d n đ ng c  khí t p 1)

ẩ ọ Vì  do đó:             Theo tiêu chu n ch n:

ạ ụ ượ ả Tính l i kho ng cách tr c đ c:

ả ố ế ế ộ ề B ng các thông s  thi t k  b  truy n đai:

ố Thông s  thi ế ế t k Giá trị

Ký hi uệ 270H075 B

ủ ộ

ố ố ố ướ TT 1 1 2 3 4 5 ạ Lo i dây đai ề ộ Chi u r ng dây đai S  răng dây đai S  răng bánh đai ch  đ ng ị ộ S  răng các bánh đai b  đ ng B c răng 50.8mm 102 răng 28 răng 28 răng 21.99

674.6mm ụ ụ ả Kho ng cách tr c theo tr c x 6 290.5mm ả ụ

ấ

ố 7 8 ụ Kho ng cách tr c theo tr c y ề Công su t truy n đ ng ố S  vòng quay t ộ i đa n 18.44W 3000v/p

ậ ố ế ế ề ­ Nh p các thông s  thi ộ t k  lên b  truy n

ố ọ + Các thông s  hình h c(Design)

19

ố ố ề ộ Hình 2.21. Thông s  chi u r ng đai và s  răng dây đai

ủ ộ ố ủ Hình 2.22. Thông s  c a bánh đai ch  đ ng

20

ị ộ ố ủ Hình 2.23. Thông s  c a bánh đai b  đ ng

21

ệ ề ể Hình 2.24. Ki m nghi m b n

ế ệ ề ề ề ả ậ ộ ả K t lu n: B  truy n đ m b o đi u ki n b n

ự ọ ủ ộ ố ộ ề Thông s  đ ng l c h c c a b  truy n:

TT Thông số Giá trị

Ký  hi uệ T

ủ ộ

1 Mô men xo nắ ự ề L c kéo c a b  truy n 2 ự L c ly tâm 3 ậ ố 4 V n t c dài v 0.59N.m 74.7N 73.974N 17.780m/p

ơ ả ủ ộ ụ ề Hình 2.25. Mô hình c  b n c a b  truy n tr c y

ụ ọ e. Tính ch n vít me tr c z

ề ầ ­ Đi u kiên ban đ u:

ả ọ ụ ọ + T i tr ng d c tr c:

ề ộ + Mô men truy n đ ng: T=0.059N.m=59N.mm

ơ ộ ườ ­ Tính s  b  đ ng kính trung bình:

Trong đó:

ệ ố ố ề + H  s  chi u cao đai  c:

22

ệ ố ề + H  s  chi u cao ren:

ấ + Áp su t cho phép:

V y: ậ

ọ Ch n d=10mm,

ậ ệ ế ạ ụ ậ ẩ ẩ ọ ­ Ch n v t li u ch  t o tr c vít me: Tiêu chu n Nh t là SS400 (theo tiêu chu n SAE là

ồ 1030) có mô đun đàn h i E=207000MPa

ề ị ­ Xác đ nh chi u dài hành trình: L=250mm

ề ọ ọ ố ­ Ch n chi u cao dày đai  c: H=1,2.10=12 ch n H=16

ộ ề ụ ệ ể ­ Ki m nghi m đ  b n cho tr c vít:

ụ ể ệ Hình 2.26. Ki m nghi m vít me tr c z

ề ế ệ ề ề ậ ả ộ ả K t lu n: B  truy n đ m b o đi u ki n b n

23

ế ả K t qu  tính toán:

ắ ố 1 2 3 4 5 6 7 8 ố   i Đai thang cân 10mm 6.7mm 8.5mm 3mm 250mm   16mm

9 ạ Biên d ng ren ườ ỉ Đ ng kính đ nh ren ườ Đ ng kính chân ren ườ Đ ng kính trung bình ướ B c ren ề Chi u dài ren Góc nâng ren ề Chi u   dày   đai   c   l p   t thi uể ệ ố H  s  an toàn 50.778

ớ ế ả ế ế ư ư ượ ế ấ ổ V i k t qu  thi ố t k  nh  trên, cu i cùng đ a ra đ c mô hình k t c u t ng th ể

ư ề ộ ủ ệ ố c a h  th ng truy n đ ng nh  sau

24

ộ ề Hình 2.26. Mô hình các b  truy n

ể ổ Hình 2.27. Mô hình t ng th  máy

25

ươ Ế Ạ Ị Ắ Ả Ằ Ế Ch ng 3. CH  T O THI T B  C T V I, DA B NG LASER

ế ạ ế ấ 3.1. Ch  t o k t c u khung

ể ắ ặ ệ ủ ế 3.1.1. Đ c đi m công ngh  c a ti n trình l p ráp k t c u ế ấ khung

ế ị ắ ả ằ ượ ợ K t c u t b  c t v i, da b ng laser đ nhôm

ế ạ ừ h p kim ộ ắ ế ấ khung thi ậ ệ ị đ nh hình IT20x20 v t li u 6063

ữ ử ụ ự ệ ồ c ch  t o t ả ả ả trong quá trình l p ráp ph i đ m b o đ  song song và   ạ    công th c hi n chính là hàn, s  d ng đ  gá hàn v n

ụ vuông góc gi a các thanh, nguyên ụ ụ năng, d ng c  ph  là ke vuông.

ế ấ ể ẳ ắ ạ Ba công đo n đ  gia công k t c u khung: C t khung nhôm, Hàn, Mài ph ng.

ượ ắ ự ứ ệ ệ   c th c hi n theo hình th c phân tán dung sai, tránh hi n

ượ ớ ạ Quá trình l p ráp đ ủ ng dung sai c a khâu khép v ượ t t quá gi i h n cho phép

ế ị Thi ệ t b  công ngh :

­ Máy c t: ắ Makita LS 1030 (1380W)

ế ị ­ Thi t b  hàn : Máy hàn Tig(OTC 300P)

ụ ụ ụ ạ ­ Đ  gáồ : Đ  gá ồ hàn v n năng, d ng c  ph  là ke vuông.

ụ ướ ặ ướ ụ ­ D ng c  đo: Th c c p 1/20 đài 1000mm, th c dây

ố Thông s  công ngh ệ:

ườ ộ ườ ồ C ng đ  dòng 142A, đ ng kính dây hàn g m 2 lo i: ạ 1.2 mm va 0.8̀

mm.

ơ ỡ ế ắ 3.1.2. Ti n trình l p ráp k t c u ế ấ c  khí khung đ  máy

I TL10:1

20

5 7 5

0 2

ướ T Tên b c công Hình vẽ T nghệ

I

105

294

294

643

775

1 Hàn khung m t ặ đế

26

I TL10:1

20

5 7 5

0 2

ướ T Tên b c công Hình vẽ T nghệ

I

105

643

775

I

5 2 4

87

9

I TL10:1

20

2 Hàn  khung   m tặ   trên

5 7 5

0 2

294

294

105

643

775

Hàn  thanh   xung 3 quanh

27

I

5 2 4

87

9

5 0 1

I TL10:1

7 2

20

ướ T Tên b c công Hình vẽ T nghệ

5 7 5

0 2

294

294

105

643

775

15

550

4 ế ấ ắ   Hàn k t c u l p ơ ụ ộ đ ng c  tr c z

ThÐp hép 20x10x1

ặ

5 ơ ụ

0 4

290.5

674.6

ấ   ế Đ t   k t   c u ắ   ộ khung đ ng ( l p ộ   đ ng   c   tr c   y, ạ ế ươ ng chi u x ) g

ắ

ệ ỉ 6 ệ   L p   ráp,   hi u ẫ     d n

ch nh   h ụ ộ đ ng tr c z

28

622.3

ướ Tên b c công T Hình vẽ nghệ T

ắ

7

.

1 6 4 5

ệ ẫ   L p  ráp   h   d n ụ ộ đ ng   tr c   x,   y,   ạ   ả ươ ng ph n x , g ỡ ố   ế ấ k t   c u   đ   ng

0 0 5

640

phóng laser

Z

Y

X

1115

ắ ỏ 8 L p ráp v  máy

29

ộ ố ế ạ ế ề ộ ơ ấ 3.2. Ch  t o m t s  chi ti t trên c  c u truy n đ ng

ắ ọ ế ệ 3.2.1. Gia công c t g t chi ti t trên máy ti n CNC

ủ ế ứ a. Phân tích ch c năng c a chi ti t:

ế ẩ ư ố ả

Ngoài các chi ti ộ ế t tiêu chu n hóa nh  puly đai răng, vít me đai  c  nh h ộ ộ ố ế ị ế ộ ự ế ủ ề tr c ti p đ n đ  chính xác truy n đ ng c a thi

t b  thì m t s  chi ti ộ ế ộ ọ ủ ề ả ọ ộ ưở ưở   ng ậ   t trên các b  ph n ế ị  t b truy n đ ng có vai trò quan tr ng ,  nh h ng đ n đ  chính xác đ ng h c c a thi

ư ụ nh  tr c puly đai

ầ ấ ố ớ ậ ọ ỹ ế ả ả ộ ụ ộ ồ   t là đ m b o đ  tr , đ  đ ng

0.012



1.25

1 1

6 k 2 1

Yêu c u k  thu t quan tr ng nh t đ i v i chi ti ữ ổ ụ tâm gi a 2 c  tr c.

2

3

55

56

84

yª u cÇu kü t huËt 1. VËt liÖu chÕ t¹o C45 2. C¸c kÝch th­ í c kh«ng ghi dung sai lÊy theo IT12/2

(cid:0) (cid:0)

ả ẽ ế ụ ủ ộ Hình 3.1. B n v  chi ti t tr c puly đai ch  đ ng

ẩ ị ệ ọ b. Ch n phôi , chu n gia công và trang b  công ngh

ọ ­ Ch n phôi thanh

ặ ụ ủ ẩ ọ ố ấ ­ Ch n chu n tinh th ng nh t là m t tr  ngoài c a phôi

ệ ­ Máy ti n CNC JG100

ấ ự ị ặ ồ ­ Đ  gá: Mâm c p 3 ch u t đ nh tâm

ụ ướ ặ ệ ử ồ ồ ụ ­ D ng c  đo: Th c c p đi n t , đ ng h  xo

ự ệ ế c. Xây d ng ti n trình công ngh

ế ộ ạ ớ ố ượ ơ ả ế ạ ả ộ tr cụ  c  b n, v i s  l ng 0 2 chi ti ấ   t thu c d ng s n xu t

Chi ti ỏ t thu c d ng  ớ ứ ậ ạ lo t nh , gia công v i hình th c t p chung nguyên công .

30

ƯỚ Ệ B CƯỚ B C CÔNG NGH

Ầ Ệ ụ Ặ TI N M T Đ U D ng c  c t: ụ ắ Dao T15­K6

có

1 ế ộ ắ Ch  đ  c t:

, S=0.2mm/vg, n=1000v/ph

ụ 2 TI NỆ  THÔ D ng c  c t: ụ ắ Dao T15­K6

có

31

ƯỚ Ệ B CƯỚ B C CÔNG NGH

ế ộ ắ Ch  đ  c t:

, S=0.15mm/vg,

n=1500v/ph

3 TI NỆ  TINH Máy: VMC 0641

ụ ắ ụ D ng c  c t: dao phay

ngón

32

ƯỚ Ệ B CƯỚ B C CÔNG NGH

ế ộ ắ Ch  đ  c t: ,

s=0.10mm/vg,

n=2500vg/ph

Ứ Ấ ụ TI NỆ  RÃNH TH  NH T ụ ắ D ng c  c t: dao ắ c t rãnh

B=1

4 ế ộ ắ Ch  đ  c t:

, s=0.05mm/vg,

n=550vg/ph

33

ƯỚ Ệ B CƯỚ B C CÔNG NGH

ụ TI NỆ  RÃNH TH  HAIỨ ụ ắ D ng c  c t: dao ắ c t rãnh

B=1

5 ế ộ ắ Ch  đ  c t:

, s=0.05mm/vg,

n=550vg/ph

Ắ Ứ ụ TI NỆ  C T Đ T ụ ắ D ng c  c t: dao ắ c t rãnh

B=3

34

ƯỚ Ệ B CƯỚ B C CÔNG NGH

ế ộ ắ Ch  đ  c t:

, s=0.05mm/vg,

n=550vg/ph

ươ c. Ch ng trình gia công

% O0022 G0 T0101 G18 G97 S1000 M03 G0 G54 X19.627 Z.993 G99 G1 X-1.6 F.22 G0 Z2.993 X19.627 Z.4 G1 X-1.6 G0 Z2.4 X19.627 Z0. G1 X-1.6 G0 Z2. M8 X12.4 Z4.5 G1 Z2.5 F.15 Z-84.8 X15.228 Z-83.386

35

M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0100 M01 G0 T0202 G18 G97 S2500 M03 G0 G54 X12. Z2. M8 G1 Z0. F.15 Z-84. X14.828 Z-82.586 M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0200 M01 G0 T0303 G18 G97 S500 M03 G0 G54 X14.828 Z-4.414 M8 G1 X12. Z-3. F.05 X11. G0 X14.828 Z-57.414 G1 X12. Z-56. X11. G0 X14.828 M9 G28 U0. V0. W0. M05 T0300 M01 G0 T0404 G18 G97 S550 M03 G0 G54 X20. Z-87. G1 X16. F.05 X-.6 X3.4 G0 X16. G28 U0. V0. W0. M05 T0400 M30 %

ắ ọ ế 3.2.2. Gia công c t g t chi ti t trên máy phay CNC

ủ ế ứ a. Phân tích ch c năng c a chi ti t:

ộ ắ ế ạ ỡ ụ ớ ổ

Đây là chi ti ậ ỹ ộ ụ ộ ồ ữ ả ầ ồ

t d ng h p l p ghép v i  ỗ ắ ổ  l p  ặ ẩ ẩ ớ ị ả    lăn đ  tr c puly đai, do đó ph i ờ ả   ả  lăn: Đ  tr , đ  đ ng tâm. Đ ng th i đ m đ m b o yêu c u k  thu t gi a 2 l ẩ ặ ả   b o v  trí v i m t đáy(chu n A); m t chu n A là chu n tinh chính trong quá trình gia

công.

36

13

30

A­A

10

5

10

A

0.02 0.04 B

h

9 1

B

1.25

1.25

0.025 A

1

.

0 ± 5 5

1.25

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

A

A

B­B

Ø10 Ø6

5 4

5 5

0 7

R3

R3

5 5

0 4

32

B

B

5 1

52

yª u c Çu kü t huËt 1. VËt liÖu chÕ t¹ o C45 2. C¸c kÝch th­ í c kh«ng ghi dung sai lÊy theo IT12/2

ả ẽ ố ỡ Hình 3.2. B n v  g i đ  puly đai

ẩ ị ệ ọ b. Ch n phôi , chu n gia công và trang b  công ngh

ọ ộ ượ ­ Ch n phôi h p 55x52x70 đã đ c gia công thô

ặ ặ ẩ ặ ẩ ọ ­ Ch n m t chu n là m t đáy (m t A) làm chu n tinh chính.

­ Máy: Trung tâm gia công đ ng ứ

ồ ừ ­ Đ  gá: Bàn t , êtô

ụ ướ ặ ệ ử ồ ồ ụ ­ D ng c  đo: Th c c p đi n t , đ ng h  xo

ự ươ ố c. Xây d ng ch ng trình gia công cao t c (HSM)

ộ ố ươ ộ ố Gia công t c đ  cao là ph

ụ ớ ượ ế ớ ướ ề ắ ị c ti n l n v i l

ố ộ ụ ớ ệ ề ể ả

tr c chính cao, b ế ợ k t h p v i h  đi u khi n CNC cao c p”. ở ầ ố ộ ể ể ấ ố ủ   ử ụ ng pháp gia công s  d ng t c đ  quay c a ỏ  ỏ ng d ch dao ngang nh , chi u sâu c t nh ấ  T c đ  tr c chính kho ng 8000 vg/ph   có th  là đi m kh i đ u cho gia công cao t c. T c đ  ăn dao trung bình ít nh t là

ố ộ ể ế 10m/s trong khi t c đ  di chuy n nhanh lên đ n 40m/ph.

37

ế ậ ố Hình 3.3. Thi t l p phôi và g c gia công

ế ậ ố ụ Hình 3.4. Thi ụ ắ t l p thông s  d ng c  c t

38

ế ậ Hình 3.5. Thi ế ộ ắ t l p ch  đ  c t

ế ậ ố ị Hình 3.6. Thi t l p thông s  v  trí

39

ế ậ Hình 3.7. Thi ắ ề t l p chi u sâu c t

: (PGM, NAME="1001") ; T1  D=6 CR=0.2 ­ ZMIN=­69.499 ­  BULLNOSE END MILL : G90 G40 G94 G17 G71 M26 ; ADAPTIVE .... X­12.186 Y13.123 Z­68.899 G0 Z15 M9 M26 G0 X0 Y0 M30 M2

ườ ạ Hình 3.8. Đ ng ch y dao 3D

40

ề ươ 3.2.3. Truy n ch ng trình gia công

ụ ấ ụ ắ a. Khai báo c u hình máy và d ng c  c t

ổ ươ

ố

­ Khai báo thông s  khi đ  ch

ng trình vào máy:

ệ

ặ 4800(ti n) ho c 9600(phay)

và    7/E/2

ả Trong b ng OfSet:

PARAMETER WRITE    =   0

TV CHECK                      =   0

PUNCH CODE                =   1

INPUT UNIT                   =   0

I/O CHANNEL                =   0

ẻ

(0,1: dùng cáp; 4: dùng th ; 7: dùng USB)

SEQUENCE NO.            =   0

TAPE FORMAT             =   0

SEQUENCE STOP         =   9999

SEQUENCE STOP         =   2000

MIRROR IMAGE      X  =   0

MIRROR IMAGE      Y  =   0

MIRROR IMAGE      Z  =   0

PARTS  TOTAL            = 722

PARTS  REQUIRED     = 722

PARTS  COUNT           = 722

ụ

ụ ắ ­ Khai báo d ng c  c t

ừ ế ố ố VD: Khai báo t dao s  1 đ n s  3

ở ặ B1. Khai báo T01 G54(ho c G55, G56…G59)

ỉ ầ B2. Khai báo T02: Ch  c n khai báo theo Z

ủ ặ ạ B3. Ch m dao T02 vào m t trên c a phôi

ấ ọ ộ ở B4. L y t a đ  Z(T02) Machine – Zt01(G54, G55…)

ở H2 = Z(T02) Machine – Zt01(G54, G55…) = A

ả ậ ị ạ ị ủ B5. Vào b ng Ofset nh p giá tr  A vào GEOM (H) t i v  trí c a dao T02(002)

ị ậ ả ấ ủ Chú ý: Nh p c  d u c a giá tr  A

ươ ự ở Khai báo T03 cũng t ng t : H3 =  Z(T03) Machine – Zt01(G54, G55…) = B

41

ươ ứ b. Ph ề ng th c truy n

ế ổ ­ Dùng c ng giao ti p RS232

ư ậ ờ ươ ề ạ ­ Đ a máy CNC v  tr ng thái ch  nh n ch ng trình

ứ Hình 3.9. Góc màn hình trung tâm gia công đ ng VMC

ậ ờ ươ ở ạ tr ng thái ch  nh n ch ng trình

ế ủ ặ ổ ề ầ ­ Cài đ t c ng giao ti p c a ph n m m Cimco edit

ự ề ọ ố ươ Hình 3.10. L a ch n thông s  truy n ch ng trình sang VMC0641

ố ầ ủ ộ ồ ớ ­ Đ ng b  thông s  đ u ra c a máy tính v i Cimco edit

42

ố ầ ự ọ Hình 3.11. L a ch n thông s  đ u ra máy tính

ố ầ ố ầ ộ ồ ặ ấ   ớ ­ Đ ng b  thông s  đ u vào máy CNC v i thông s  đ u ra máy tính. Cài đ t c u

hình máy CNC: (MDI/OFFSETSETTING/SETTING/0,1,4,7/INPUT)

ặ ấ Hình 3.12. Cài đ t c u hình  máy CNC

ể ươ ặ ạ ạ ­ Chuy n ch ng trình: d ng Text ho c d ng file

43

ự ế ươ ề Hình 3.13. Truy n tr c ti p ch ng trình gia công vào máy CNC

ệ ặ ắ ỉ 3.3. L p đ t và hi u ch nh thi ế ị t b

ế ấ ơ ệ ỉ ắ 3.3.1. Hi u ch nh l p ráp k t c u c  khí

ệ ặ ắ ỉ ế ị ướ ế ạ ệ ọ ế L p đ t và hi u ch nh thi t b  là b c quan tr ng trong vi c ch  t o thi ị t  b ,

ế ấ ệ ấ ắ ố trong quá trình gia công, l p ráp k t c u xu t hi n sai s .

ế ị ệ ệ ỉ ế ị ắ ậ ắ ể Đ  thi ặ   t b  c t laser t p chung vào l p đ t

ề ồ t b  làm vi c chính xác hi u ch nh thi ộ chính xác các b  truy n, g m

ụ ả kho ng cách tr c 622.3mm

ụ ộ 1 ề B  truy n tr c x

44

ụ ả kho ng cách tr c 546.1mm

ụ ộ 2 ề B  truy n tr c y

674.6mm ụ ả ươ kho ng cách tr c theo ph ng x

ụ ộ ề B  truy n tr c z 3

290.5mm ụ ả ươ kho ng cách tr c theo ph ng y

ệ ố ơ ị Do sai s  trong quá trình gia công c  và quá trình làm vi c dây đai b  giãn, s ử

ươ ấ ủ ộ ề ề ệ ả ả ỉ ụ d ng ph ụ ể ả ng án đi u ch nh kho ng cách tr c đ  đ m b o hi u xu t c a b  truy n

45

ơ ấ ụ ề ả ỉ Hình 3.14. C  c u đi u ch nh kho ng cách tr c theo y

ơ ấ ụ ề ả ỉ Hình 3.15. C  c u đi u ch nh kho ng cách tr c theo x

46

ơ ấ ụ ề ả ỉ Hình 3.16. C  c u đi u ch nh kho ng cách tr c theo x

ề ộ ệ ấ 3.3.2. Bù hi u su t truy n đ ng

ơ ị ổ ệ ề ệ ề ấ ộ ộ Bù hi u su t truy n đ ng c  b  t n hao qua b  truy n đai thông qua vi c tăng s ố

ự ế ủ ộ ớ ố ụ ơ vòng quay th c t c a đ ng c  trên các tr c xo v i s  vòng quay danh nghĩa:

ớ ụ ­ V i tr c x:

ớ ụ ­ V i tr c y:

ớ ụ ­ V i tr c x:

ự ế ủ ộ ụ ố S  vòng quay th c t ơ  c a đ ng c  trên các tr c:

ớ ụ ­ V i tr c x:

ớ ụ ­ V i tr c y:

ớ ụ ­ V i tr c x:

47

ự ươ ể ề 3.4. Xây d ng ch ng trình đi u khi n

48