Tải bản đầy đủ

máy phay rập CNC luận văn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ MÁY PHAY RẬP TỰ ĐỘNG
CHO NGÀNH MAY

TP.HCM, 2019


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy người đã tận
tình chỉ bảo em phương pháp nghiên cứu cũng như việc đặt vấn đề và giải quyết vấn đề.
Thầy luôn là người truyền động lực cho em để em có thể hoàn thành tốt nhất các mục tiêu
đề ra.
Em xin cảm ơn tất cả quý Thầy/Cô trong khoa cơ khí cũng như quý Thầy/Cô ở trường
Đại học Bách Khoa TP.HCM đã trang bị những kiến thức quý báu cũng như đã giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập tại trường.
Xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên đã giúp đỡ em nhiệt tình trong quá trình thực

hiện mô hình và hỗ trợ về mặt kiến thức để em có thể hoàn thành tốt luận văn.
Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp đã nhiệt tình giúp đỡ mình
trong quá trình học tập tại trường và làm luận văn.
Sau cùng, Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ và Em. Gia đình luôn là nguồn
động lực để con cố gắng trong suốt quá trình học tập và trên những con đường tiếp theo
trong cuộc sống.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ngành công nghiệp dệt may đang đóng một vai trò rất quan trọng trong sự phát triển
kinh tế quốc dân nhằm đảm bảo nhu cầu tiêu dùng trong và ngoài nước. Do đó yêu cầu tăng
năng suất và chất lượng sản phẩm đang được nhiều doanh nghiệp chú trọng. Một trong
những khâu quan trọng ảnh hưởng đến năng suất là chế tạo rập. Phương pháp hiện đang
được sử dụng tại nhiều công ty may mặc tại Việt Nam, đó là phay rập dùng bàn máy CNC
2 trục. Đề tài này chủ yếu giải quyết vấn đề thiết kế cơ khí, thiết kế hệ thống điện và điều
khiển cho một bàn máy phay rập. Qua đó giúp làm chủ công nghệ, giảm giá thành sản
phẩm, giảm chi phí bảo trì.
Luận văn gồm có 6 chương như sau:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG 6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ii


MỤC LỤC
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ............................................................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................ viii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 1
1.1 Giới thiệu chung ...................................................................................................... 1
1.2 Cấu tạo của một máy phay rập ................................................................................. 4
1.3 Một số máy đã có mặt trên thị trường .................................................................... 10
1.4 Mục tiêu của đề tài................................................................................................. 13
CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ................................................................... 14
2.1 Lựa chọn dạng kết cấu máy ................................................................................... 14
2.2 Lựa chọn hệ thống truyền động.............................................................................. 14
2.3 Lựa chọn động cơ truyền động............................................................................... 15
2.4 Lựa chọn ray trượt ................................................................................................. 15
2.5 Lựa chọn cảm biến ................................................................................................ 17
2.6 Lựa chọn phương án điều khiển ............................................................................. 18
CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ .................................................. 19
3.1 Lựa chọn động cơ trục chính.................................................................................. 19
3.2 Thống kê một số chi tiết máy ................................................................................. 22
3.3 Lựa chọn, tính toán thanh trượt .............................................................................. 23
3.4 Tính toán chọn bộ truyền .................................................................................... 35
3.5 Tính toán chọn động cơ AC servo .......................................................................... 41
3.6 Tính toán trục và ổ lăn ........................................................................................... 48
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................................. 54
4.1 Xây dựng sơ đồ khối chung của hệ thống .............................................................. 54

iii


4.2 Giới thiệu các thành phần của hệ thống điện .......................................................... 54
4.2.1 Giới thiệu về driver MR-J2S-20A .................................................................... 54
4.2.2 Kit STM32F407VG Discovery ........................................................................ 60
4.2.3 Động cơ AC servo HC-MFS23B ..................................................................... 61
4.2.4 Động cơ trục chính .......................................................................................... 62
4.2.5 Biến tần ........................................................................................................... 63
4.2.6 Công tắc hành trình ......................................................................................... 64
4.2.7 Bơm làm mát spindle ....................................................................................... 65
4.2.8 Relay ............................................................................................................... 65
4.2.9 Phần nguồn cấp cho hệ thống .......................................................................... 67
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ............................................................... 70
5.1 Giới thiệu về Visual Lisp ....................................................................................... 70
5.1.1 Giới thiệu về Visual Lisp IDE: ........................................................................ 70
5.1.2 Giải thuật xuất ra file Gcode ............................................................................ 75
5.1.3 Giải thuật chia đường đã cho thành nhiều đoạn thẳng nhỏ ............................... 77
5.2 Giới thiệu giải thuật nội suy ................................................................................... 78
5.3 Các phương pháp nội suy phần mềm ..................................................................... 78
5.3.1 Phương pháp xấp xỉ bậc thang ......................................................................... 79
5.3.2 Kết quả mô phỏng: .......................................................................................... 81
CHƯƠNG 6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................. 86
6.1 Giới thiệu hệ thống thực nghiệm ............................................................................ 86
6.2 Thực nghiệm xác định sai số gia công ................................................................... 86
6.3 Một số mẫu rập đã cắt được ................................................................................... 92
6.4 Hướng phát triển đề tài: ......................................................................................... 93

iv


TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 94

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Máy cắt rập cải tiến MC Template Cutter do Công ty TNHH công nghệ may
Anh Quốc phân phối. ........................................................................................................ 3
Hình 1.2 Máy phay rập Jingwei RC 1509 do công ty TNHH TMDV Tín Sơn .................. 3
Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc máy phay rập. ............................................................................ 4
Hình 1.4 Dạng bàn máy dịch chuyển. .............................................................................. 5
Hình 1.5 Dạng cầu công tác dịch chuyển. ........................................................................ 6
Hình 1.6 Bộ truyền vit me. ............................................................................................... 6
Hình 1.7 Bộ truyền đai. .................................................................................................... 7
Hình 1.8 Động cơ bước. ................................................................................................... 7
Hình 1.9 Động cơ servo. ................................................................................................. 8
Hình 1.10 Sơ đồ điều khiển điểm – điểm. ........................................................................ 8
Hình 1.11 Sơ đồ điều khiển biên dạng. ............................................................................ 9
Hình 1.12 Lưu đồ nhiệm vụ bộ điều khiển ....................................................................... 9
Hình 1.13 Hình máy MC Template Cutter trong thực tế. ............................................... 10
Hình 1.14 Hình ảnh thực tế của HB1510C. ................................................................... 11
Hình 1.15 Hình ảnh thực tế của máy Jingwei RC02-1509. ............................................ 12
Hình 2.1 Phương án kết cấu bàn máy. ............................................................................ 14
Hình 2.2 Bộ truyền đai. .................................................................................................. 14
Hình 2.3 Động cơ AC servo của Mitsubishi. .................................................................. 15
Hình 2.4 Ray trượt tròn. ................................................................................................ 15
Hình 2.5 Ray trượt vuông. ............................................................................................. 16
Hình 2.6 Ưu thế khi lắp dùng ray trượt tròn.................................................................... 17
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý các hệ thống truyền động của máy. ........................................ 19
Hình 3.2 Hình ảnh thực tế của động cơ GDZ-65-800A................................................... 21
Hình 3.3 Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên con trượt trục Z............................................... 25

v


Hình 3.4 Momen tĩnh tác dụng lên con trượt trục Z. ....................................................... 25
Hình 3.5 Lực tương đương tác dụng lên con trượt khi chịu tải MP. ................................. 26
Hình 3.6 Lực tương đương tác dụng lên con trượt khi chịu momen tải MY. .................... 27
Hình 3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên hai con trượt trục Y. ..................................................... 29
Hình 3.8 Momen tĩnh tác dụng lên con trượt trục Y. ...................................................... 29
Hình 3.9 Lực tương đương tác dụng lên con trượt khi chịu tải MR ................................. 30
Hình 3.10 Lực tương đương tác dụng lên con trượt khi chịu momen MP. ....................... 31
Hình 3.11 Hình lực tác dụng lên hệ thống trượt trục X ................................................... 33
Hình 3.12 Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên con trượt X ................................................... 33
Hình 3.13 Sơ đồ lực tác dụng lên trục vit me Z. ............................................................. 35
Hình 3.14 Sơ đồ các phương pháp gá đặt vit me thông dụng. ......................................... 36
Hình 3.15 Sơ đồ tăng/giảm tốc của động cơ trục Z. ........................................................ 42
Hình 3.16 Sơ đồ tăng/giảm tốc của động cơ trục Y......................................................... 45
Hình 3.17 Sơ đồ tăng/giảm tốc của động cơ trục X......................................................... 47
Hình 3.18 Sơ đồ lực tác dụng lên trục truyền động X. .................................................... 49
Hình 3.19 Biểu đồ momen tác dụng lên trục truyền động X. .......................................... 50
Hình 3.20 Kết cấu trục truyền động sơ bộ. ..................................................................... 51
Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống điện của máy. .................................................................. 54
Hình 4.2 Hình ảnh thực tê của driver MR-J2S-20A. ....................................................... 54
Hình 4.3 Sơ đồ đấu dây kiểu cực thu hở. ........................................................................ 56
Hình 4.4 Sơ đồ đấu dây kiểu vi sai. ................................................................................ 57
Hình 4.5 Sơ đồ đấu dây lấy đầu ra phase Z. .................................................................... 58
Hình 4.6 Sơ đồ đấu dây đọc phase Z theo kiểu vi sai. ..................................................... 58
Hình 4.7 Giải thuật hiệu chỉnh vòng điều khiển .............................................................. 59
Hình 4.8 Kit STM32F07VG Discovery. ......................................................................... 60
Hình 4.9 Động cơ HC-MFS23B. .................................................................................... 61
Hình 4.10 Sơ đồ đấu dây động cơ vào driver. ................................................................. 62
Hình 4.11 Động cơ trục chính Changsheng 800W. ......................................................... 62
Hình 4.12 Sơ đồ đấu dây giữa spindle và biến tần. ......................................................... 63

vi


Hình 4.13 Hình ảnh thực tế của biến tần Mitsubishi FR-E500. ....................................... 63
Hình 4.14 Công tắc hành trình Z-15GW255-B. .............................................................. 64
Hình 4.15 Hình ảnh thực tế của bơm LifeTech AP1300. ................................................ 65
Hình 4.16 Hình ảnh thực tế của relay: SRD-24VDC-SL-C và SRD-05VDC-SL-C. ........ 66
Hình 4.17 Sơ đồ chân của relay SRD-24VDC-SL-C. ..................................................... 67
Hình 4.18 Hình ảnh thực tế của bộ lọc nhiễu NAC-30-472. ........................................... 67
Hình 4.19 Sơ đồ mạch điện của bộ lọc nhiễu NAC. ...................................................... 68
Hình 4.20 Mạch giảm áp LM2596.................................................................................. 69
Hình 4.21 Nguồn tổ ong 24V-5A. .................................................................................. 69
Hình 5.1 Giao diện của Visual LISP Editor. ................................................................... 70
Hình 5.2 Giải thuật xuất mã Gcode ra file *.txt. ............................................................. 76
Hình 5.3 Giải thuật chia đường cong thành những đoạn thẳng nhỏ. ................................ 77
Hình 5.4 Hình mô tả giải thuật và sai số của phương pháp. ............................................ 80
Hình 5.5 Rập nắp túi ...................................................................................................... 81
Hình 5.6 Rập khổ áo ...................................................................................................... 81
Hình 5.7 Kết quả mô phỏng cho mẫu rập khổ áo ............................................................ 82
Hình 5.8 Sai số khi chạy cho khổ áo ............................................................................... 83
Hình 5.9 Kết quả mô phỏng cho nắp túi ......................................................................... 84
Hình 5.10 Sai số khi chạy nắp túi ................................................................................... 84
Hình 6.1 Hình ảnh 3D trên Solidwork hệ thống thực nghiệm. ........................................ 86
Hình 6.2 Hình ảnh thực tế của hệ thống thực nghiệm. .................................................... 86
Hình 6.3 Kích thước biên dạng thực nghiệm hình chữ nhật. ........................................... 87
Hình 6.4 Hình chữ nhật khi cắt thực tế. .......................................................................... 87
Hình 6.5 Kích thước biên dạng kiểm nghiệm hình tròn. ................................................. 89
Hình 6.6 Hình tròn khi cắt thực tế. ................................................................................. 89
Hình 6.7 Chi tiết rập nắp túi. .......................................................................................... 92
Hình 6.8 Chi tiết rập khổ áo. ......................................................................................... 92

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng so sánh các bộ điều khiển thường dùng. ................................................. 18
Bảng 3.1 Thông số KC của một số vật liệu. ..................................................................... 20
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của spindle. ........................................................................ 21
Bảng 3.3 Thống kế một số chi tiết trục Z. ....................................................................... 22
Bảng 3.4 Thống kê một số chi tiết trục Y. ...................................................................... 22
Bảng 3.5 Thống kê một số chi tiết trục X. ...................................................................... 23
Bảng 3.6 Độ chính xác của ray trượt hãng TBI Motion. ................................................. 24
Bảng 3.7 Bảng thông số của các mẫu ray trượt hãng TBI Motion. .................................. 26
Bảng 3.8 Chiều dài tối đa của vit me theo độ chính xác và đường kính vit me. ............... 37
Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật của động cơ AC servo HC-MFS series. .............................. 43
Bảng 4.1 Các dạng nhận xung của driver MR-J2S-20A. ............................................... 55
Bảng 4.2 Thông số cuộn coil của relay. .......................................................................... 66
Bảng 4.3 Thông số làm việc của tiếp điểm. .................................................................... 66
Bảng 4.4 Thông số dòng mà mạch cần. .......................................................................... 68
Bảng 5.1 Phân loại các phương pháp nội suy .................................................................. 78
Bảng 6.1 Bảng kết quả thực nghiệm hình chữ nhật 60 x 50 mm ..................................... 88
Bảng 6.2 Bảng kết quả thực nghiệm đường tròn đường kính 30 mm .............................. 89
Bảng 6.3 Bảng kết quả thực nghiệm kiểm tra sai số lặp lại ............................................. 90

viii


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung
Ngành công nghiệp dệt may đang có vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế
quốc dân nhằm đảo bảo nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, có điều kiện mở rộng
thương mại quốc tế và mang lại nhiều nguồn thu cho đất nước.
Trong những năm gần đây ngành dệt may đã đạt được những bước tiến vượt bậc. Tốc độ
tăng trưởng bình quân của ngành khoảng 14.5%/năm[1 ], chiếm 13.6% tổng kim ngạch
xuất khẩu. Vì nhu cầu sản xuất và xuất khẩu cao nên việc nâng cao năng suất và chất lượng
sản phẩm luôn được các doanh nghiệp quan tâm và chú trọng.
Trong thực tế đã có nhiều biện pháp được nghiên cứu và ứng dụng nhằm cải tiến năng suất
và nâng cao chất lượng như: cải tiến thao tác của công nhân, cải tiến thao tác và thiết bị
may, sử dụng đồ gá, sử dụng rập hỗ trợ, thay đổi thiết kế chuyền ….. Trong đó việc sử dụng
rập cải tiến là một trong những phương pháp đơn giản, chi phí thấp và dễ áp dụng đồng thời
hiệu quả kinh tế cao.
Trong ngành may thường có 2 loại rập:
 Rập mỏng:
Là loại rập được tạo ra trong quá trình thiết kế: dựa vào mẫu phát thảo sơ bộ trên giấy
hoặc mẫu thành phẩm có sẵn, chia tách mẫu ra từng bộ phận trên mặt phẳng giấy sao cho
khi lắp ráp chúng vào có thể tạo ra một sản phẩm đúng nguyên bản theo yêu cầu về hình
dáng và kích thước.
 Rập cứng:
Là rập được tạo ra bằng cách dùng bộ mẫu mỏng đã được thiết kế, sao lại trên giấy cứng.
Rập cứng có thể được sử dụng trong nhiều công đoạn, tùy thuộc nhu cầu của từng công
đoạn, ta có thể chia rập cứng thành 3 loại:


Mẫu thành phẩm

Là loại mẫu trên đó có các thông số kích thước mà ta có thể đo được trên sản phẩm sau
khi may xong.

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN


Mẫu bán thành phẩm

Là mẫu trên đó ngoài thông số kích thước thành phẩm còn có thêm các độ gia cần thiết
như: độ co giãn, độ cắt gọt, độ rộng đường may …


Mẫu hỗ trợ:

Bao gồm mẫu dấu đục, mẫu dấu bấm, mẫu vẽ lại, mẫu ủi…
Trong số các mẫu hỗ trợ có mẫu rập may dùng để hỗ trợ may nhanh và chính xác. Mẫu
này được dùng khi may, công nhân đặt rập lên trên vải điều chỉnh cho kim may đâm sát
cạnh rập và xoay chuyển trong suốt quá trình may sao cho đường may luôn lọt khe với
đường chu vi rập. Mẫu này cũng có thể dùng trong máy may tự động, lập trình đường may
theo yêu cầu. Do đó cho phép nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm may.
Để cắt rập cải tiến ta có thể sử dụng máy phay rập, một phương pháp khá phổ biến hiện
nay. Máy phay rập hoạt động dựa trên nền tảng là máy CNC 2 trục với các ưu điểm như[2]:


Tăng năng suất



Độ chính xác cao



Không đòi hỏi tay nghề từ người vận hành



Chi phí vận hành
Hiện nay trên thị trường Việt Nam có một số nhà phân phối máy phay rập như: Công ty

TNHH TMDV Tín Sơn, Công ty TNHH giải pháp tự động hóa TECHKING, Công ty
TNHH Công nghệ may Anh Quốc. Tuy nhiên hiện tại vẫn chưa có cơ quan hay tổ chức sản
xuất máy phay rập trong nước.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Một số hình ảnh về máy phay rập ngoại nhập trên thị trường:

Hình 1.1 Máy cắt rập cải tiến MC Template Cutter do Công ty TNHH công nghệ may
Anh Quốc phân phối.

Hình 1.2 Máy phay rập Jingwei RC 1509 do công ty TNHH TMDV Tín Sơn
Nếu sản xuất được máy phay rập sẽ nhận được một số lợi ích như:
 Chủ động về mặt công nghệ, dễ dàng trong quá trình sửa chữa, bảo trì.
 Giảm giá thành sản phẩm so với sản phẩm ngoại nhập hoặc có chức năng tốt
hơn nhưng giá cả là như nhau.
 Tăng tỉ lệ nội địa hóa, phát triển ngành công nghiệp phụ trợ cho nghề may.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.2 Cấu tạo của một máy phay rập
Một máy phay rập cũng giống như một máy CNC gồm có 6 bộ phận chính [2][3]:


Thiết bị đầu vào



Bộ điều khiển



Dụng cụ cắt



Hệ thống dẫn động



Thiết bị phản hồi



Thiết bị hiển thị
Sơ đồ cấu trúc của một máy phay rập:
Input
Device
Part
Program
Machine Control Unit
Data
Control
Processing Loop
Unit
Unit
Motion data

Display
Unit

Miscellaneous
Function

Driving
System

Feedback
Device
Machine Tool

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc máy phay rập.

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Về kết cấu bàn máy, trong thực tế thường có 2 dạng kết cấu [3]:


Dạng bàn máy dịch chuyển:
Với những ưu điểm như: Ổn định hơn, đảm bảo độ cứng vững cho đầu cắt. Hạn
chế rung động. Nhưng nhược điểm của kết cấu dạng này là: kích thước lớn gấp 2 lần
so với loại cầu công tác dịch chuyển, do đó đòi hỏi chi phí cao. Tải đặt lên bàn máy có
giới hạn, cần momen lớn.



Dạng cầu công tác dịch chuyển:
Với những ưu điểm như: Kích thước bàn máy nhỏ hơn so với loại bàn máy dịch
chuyển, do đó tiết kiệm chi phí. Có thể mang được phôi nặng hơn dạng bàn máy dịch
chuyển. Bên cạnh đó, vẫn có nhược điểm như: Đầu cắt dễ bị rung động, gây thiếu chính
xác trong quá trình cắt.

Hình 1.4 Dạng bàn máy dịch chuyển.

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.5 Dạng cầu công tác dịch chuyển.
Về hệ thống truyền động ở các trục, trong các máy CNC thường sử dụng là bộ truyền vit
me hoặc bộ truyền đai răng:
 Bộ truyền vit me: có ưu điểm là hiệu suất và độ tin cậy cao, momen khởi động nhỏ, hiệu
suất truyền động cao có thể lên đến 95%, tuổi thọ cao, dịch chuyển mịn trong suốt hành
trình. Tuy nhiên, vit me vẫn có những nhược điểm như: Yêu cầu bảo dưỡng định kỳ,
bôi trơn thường xuyên, tạp chất có thể giảm tuổi thọ của vit me. Chi phí lớn khi ứng
dụng đòi hỏi hành trình dài.
 Bộ truyền đai răng: Phù hợp với những ứng dụng tốc độ cao, hành trình dài, chi phí thấp
làm việc theo phương ngang. Kéo được tải nhẹ hơn so với vit me. Không có bảo vệ khi
quá tải.

Hình 1.6 Bộ truyền vit me.

6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.7 Bộ truyền đai.
Về động cơ của từng trục, thường dùng 2 loại chính [4]:
 Động cơ bước: với những ưu điểm như: giá rẻ, ít phải bảo trì, đáp ứng tốt lúc start/stop.
Nhược điểm của động cơ bước là giới hạn về mặt tốc độ, rung động và ồn khi chạy ở
tốc độ cao, trong lúc chạy quá tải sự mất đồng bộ bị mất.
 Động cơ servo: với những ưu điểm như cung cấp torque lớn, điều khiển vận tốc tốt hơn,
ít ồn, quay mượt ở tốc độ chậm. Tuy nhiên, động cơ servo có nhược điểm là: đắt, yêu
cầu phải hiệu chỉnh vòng điều khiển.

Hình 1.8 Động cơ bước.

7


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.9 Động cơ servo.
Về dạng điều khiển, có 2 dạng điều khiển [5]:


Điều khiển điểm- điểm: di chuyển dao cắt từ điểm này đến điểm khác và sau đó dụng
cụ cắt sẽ làm nhiệm vụ được yêu cầu.Tiếp theo dụng cụ cắt sẽ được di chuyển đến điểm
tiếp theo và một chu kì mới sẽ được lặp lại. Một số ứng dụng cho hệ thống loại này là
dùng trong máy khoan.



Điều khiển biên dạng: cho phép dụng cụ cắt chuyển động theo cả 2 trục để tạo ra một
biên dạng phức tạp, các chuyển động theo các trục có mối quan hệ hàm số ràng buộc
với nhau.

3

1

2
Hình 1.10 Sơ đồ điều khiển điểm – điểm.

8


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.11 Sơ đồ điều khiển biên dạng.
Về bộ điều khiển, nhiệm vụ của bộ điều khiển [6]:
CAD

Gcode

Real Time
Interpolation

Motor Controller

Hình 1.12 Lưu đồ nhiệm vụ bộ điều khiển
Ở đây bộ nội suy có chức năng đọc dữ liệu tuần tự từ bộ nhớ đệm trong, tính toán vị
trí và vận tốc cho mỗi trục và lưu kết quả trong bộ nhớ đệm cho bộ điều khiển tăng/giảm
tốc. Bộ nội suy tuyến tính và bộ nội suy đường tròn được sử dụng phổ biến trong các máy
CNC. Bên cạnh đó, còn có nội suy spline, nội suy parabol. Số xung tạo ra dựa vào chiều
dài của đoạn và tần số xung dựa trên vận tốc. Trong một hệ thống CNC, khoảng cách dịch

9


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
chuyển được trong một xung xác định độ chính xác. Ví dụ, nếu một trục có thể dịch chuyển
0.002mm/xung thì độ chính xác của máy là 0.002 mm. Thêm vào đó, máy CNC tạo ra
25000 xung cho một quãng đường đi 50mm và 8333 xung/s để di chuyển với tốc độ 1m/min.
1.3 Một số máy đã có mặt trên thị trường
-

Máy cắt rập cải tiến tốc độ cao: MC Template Cutter

Hình 1.13 Hình máy MC Template Cutter trong thực tế.
Một số thông số kỹ thuật:


Tương thích với mọi phần mềm thiết kế CAD (Gerber, Lectra, Corel, AutoCAD,
...)



Vùng làm việc: 1500 x 900 (mm)



Vận tốc cắt tối đa của đầu dao: 800 (mm/s)



Vật liệu cắt : Tất cả tấm nhựa như PVC board, acrylic board, PET board, polyme
composite …



Đầu cắt: 01 mũi phay( Mũi phay 3mm, 4mm, 5mm, 6mm) và 01 bút lông dầu.



Độ dày vật liệu: ≤ 10 mm



Sai số: ≤ 0.05 mm



Kết nối giao tiếp: Cổng USB
10


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

-



Ngôn ngữ giao tiếp: HP-GL



Hiển thị: Màn hình LCD – Nút điều khiển



Nguồn: 220VAC – 50Hz

Máy phay rập HB1510C

Hình 1.14 Hình ảnh thực tế của HB1510C.
Một số thông số kỹ thuật:


Tương thích với mọi phần mềm thiết kế CAD (Gerber, Lectra, Corel, AutoCAD,
...)



Vùng làm việc: 1500x1000 (mm)



Vận tốc cắt tối đa của đầu dao: 600 (mm/s)



Vật liệu cắt: Tất cả tấm nhựa như PVC board, acrylic board, PET board, polyme
composite….



Độ dày vật liệu cắt: ≤ 6mm



Sai số : ≤ 0,05 (mm)



Công suất động cơ trục chính: 400 (W)



Vận tốc vòng của động cơ: 24000 (rev/min)



Hiển thị: Màn hình LCD – Nút điều khiển
11


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

-

Nguồn cấp: 110/220 V – 50/60 Hz

Máy cắt rập cải tiến Jingwei RC02-1509

Hình 1.15 Hình ảnh thực tế của máy Jingwei RC02-1509.
Một số thông số kỹ thuật:


Model: RC02-1509



Tương thích với mọi phần mềm thiết kế CAD (Gerber, Lectra, Corel, AutoCAD,
…)



Vùng làm việc: 1500x900 (mm)



Vận tốc cắt tối đa của đầu dao: 500 (mm/s)



Vật liệu cắt: Tất cả tấm nhựa như PVC board, acrylic board, PET board, polyme
composite….



Độ dày vật liệu cắt: ≤ 4mm



Sai số : ≤ 0.05 mm



Ngôn ngữ: HPGL



Đường kính trụ phay: 3.175mm, 4mm, 6mm…



Hiển thị: Màn hình LCD – Nút điều khiển



Nguồn cấp: 110/220 V – 50/60 Hz
12


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Dựa vào mục tiêu nội địa hóa sản phẩm và các máy đã có trên thị trường, ta chọn
kích thước vùng làm việc của máy: 1500mm x 900 mm. Để có khả năng cạnh tranh
trên thị trường, ta chọn vận tốc cắt tối đa của đầu dao có thể đạt được là 600 mm/s, sai
số khoảng 0.05mm. Độ dày tối đa của vật liệu có thể cắt được: ≤ 10mm.
1.4 Mục tiêu của đề tài
Thiết kế và chế tạo máy phay rập có đặc điểm như sau:


Vùng làm việc: 1500 x 900 (mm).



Tốc độ cắt tối đa: 800 (mm/s).



Sai số: ≤ 0.05 (mm).



Độ dày cắt tối đa cho một nguyên công: ≤ 6 (mm).

13


CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2 CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.1 Lựa chọn dạng kết cấu máy
Dựa vào những máy đã có trong thực tế, ta chọn kết cấu cầu công tác di chuyển giúp
cho máy có kích thước nhỏ gọn với cùng kích thước vùng làm việc. Và vì đối với máy loại
này, lực cắt không quá lớn do đó sẽ đảm bảo cho cầu công công tác không bị rung lắc, đảm
bảo độ chính xác cho máy.

Hình 2.1 Phương án kết cấu bàn máy.
2.2 Lựa chọn hệ thống truyền động
Để đảm bảo máy chạy được ở tốc độ cao, hành trình dài và giảm giá thành của máy ta chọn
bộ truyền đai răng.

Hình 2.2 Bộ truyền đai.
14


CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.3 Lựa chọn động cơ truyền động
Để đảm bảo độ chính xác của máy ta chọn động cơ AC servo. Với loại động cơ này sẽ
đảm bảo cho máy tạo ra rập nhựa có chất lượng bề mặt đảm bảo do máy chạy êm, có vòng
điều khiển kín giúp hạn chế sai số gia công, tránh sai số do trượt bước như động cơ bước
tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng rập này cho máy may tự động.

Hình 2.3 Động cơ AC servo của Mitsubishi.
2.4 Lựa chọn ray trượt
Khi thiết kế một máy CNC, người thiết kế có 2 lựa chọn ray trượt: ray trượt tròn và ray
trượt vuông.

Hình 2.4 Ray trượt tròn.

15


CHƯƠNG 2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Hình 2.5 Ray trượt vuông.
Với sự ăn khớp của rãnh và bi trong con trượt, ray trượt vuông có diện tích tiếp xúc lớn
hơn, do đó có thể dùng trong những ứng dụng tải lớn hơn so với ray trượt tròn cùng kích
thước. Ray trượt vuông đặc biệt phù hợp với tải là momen hơn là ray trượt tròn.
Với sự tiếp xúc tốt của rãnh và cạnh, ray trượt vuông thường đạt được độ chính xác cao
hơn.
Đối với thanh trượt tròn, tốc độ có thể đạt được là 2 m/s. Do bị giới hạn bởi khả năng
điều khiển bi bởi chúng có thể di chuyển ra vào vùng chịu tải. Đối với ray trượt vuông, vận
tốc có thể đạt đến 5 m/s.
Ray tròn ít bị ảnh hưởng bởi bụi, mảnh vỡ, hơn là ray trượt vuông, thứ có sẵn trong một số
loại vật liệu, sơn.
Bởi vì vùng tiếp xúc giữa bi chịu tải và thanh trượt nhỏ hơn nên ray trượt tròn ít yêu
cầu bôi trơn hơn so với ray trượt vuông. Ray trượt tròn và ống lót bi là một trong số ít những
bộ phận tịnh tiến có thể đổi lẫn giữa các nhà sản xuất.
Ray trượt vuông cần đầy đủ công cụ để lắp đặt trên toàn bộ chiều dài. Ngược lại, ray
trượt tròn chỉ có gối đỡ ở 2 đầu cho độ dài lến đến 20 lần đường kính thanh trượt. Ray trượt
tròn không yêu cầu xử lý bề mặt khi lắp đặt, vì ống lót bi bù trừ sự mất cân đối, giúp giảm
chi phí cho thiết kế và chuẩn bị bề mặt lắp đặt.
16


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×