Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc

DỊCH VỤ VIẾT THUÊ ĐỀ TÀI TRỌN GÓI - ZALO / TEL:
0932.091.562 - luanvanpanda.com -
TẢI TÀI LIỆU – KẾT BẠN ZALO: 0932.091.562
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
---------------------------
HUỲNH KIM HOÀNG
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MÁY KHẮC GỖ CNC DI ĐỘNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
Mã số ngành: 60520114
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
---------------------------
HUỲNH KIM HOÀNG
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MÁY KHẮC GỖ CNC DI ĐỘNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
Mã số ngành: 60520114
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI THANH LUÂN
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Bùi Thanh Luân (Ghi
rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 02 tháng 10 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT Họ và tên Chức danh Hội đồng
1 PGS.TS. Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch
2 TS. Võ Tường Quân Phản biện 1
3 TS. Nguyễn Duy Anh Phản biện 2
4 TS. Võ Hoàng Duy Ủy viên
5 TS. Ngô Hà Quang Thịnh Ủy viên, Thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá sau khi Luận văn đã được sửa
chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày ..… tháng ….. năm 2016
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HUỲNH KIM HOÀNG Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 18 / 05 / 1967 Nơi sinh: TP.HCM
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử MSHV:1441840004
I. Tên đề tài
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo Máy khắc gỗ CNC di động
II. Nhiệm vụ và nội dung
1. T ng uan v ĩnh v c nghiên c u
2. Thiết kế kết cấu cơ khí máy
3. Mô phỏng ng suất và biến dạng bằng phần m m Ansys
4. Chế tạo, th c nghiệm và kết uận
III. Ngày giao nhiệm vụ: (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong QĐ giao đề tài)
22/12/2015 (theo Quyết định giao đtài số 3128/QĐ-ĐKC) ....................................
IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 5/9/2016 ..............................................................
V. Cán bộ hướng dẫn: TS. Bùi Thanh Luân
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
TS. Bùi Thanh Luân

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)
Huỳnh Kim Hoàng

ii
LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình thực hiện Luận văn, ngoài việc tự nghiên cứu của bản thân, tôi
đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ Thầy hướng dẫn và các bạn bè, đồng nghiệp.
Nhân đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới Thầy hướng dẫn -
TS. Bùi Thanh Luân – Khoa Cơ Điện, Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ
Tp.HCM đã rất nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu
thực hiện Luận văn.
Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại học
Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, cùng quý thầy, cô đã tận tình truyền
đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho lớp chúng tôi trong suốt quá trình
học cao học.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn đã luôn động viên, chia sẽ kinh nghiệm và
giúp đỡ tôi hoàn thành Luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Học viên thực hiện Luận văn
Huỳnh Kim Hoàng

iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn này nghiên cứu thiết kế, chế tạo Máy CNC gia công gỗ (khắc gỗ)
có kích thước nhỏ gọn, có thể sách tay di chuyển dễ dàng; máy có thể gia công trên
các mặt phẳng lớn đặt nằm ngang hoặc đứng như: các mặt bàn, mặt tủ, mặt giường
(sopha), hay các bức tường, bức tranh ở vị trí nằm ngang, đứng hoặc nghiêng.
- Máy có 3 trục X, Y, Z chuyển động độc lập, chi tiết gia công đứng yên. Hành
trình gia công X, Y, Z: 150, 200, 80;
- Máy dùng động cơ bước (Step motor) để quay 3 trục X, Y, Z.
- Tốc độ spindle 10.000 đến 24000 v/ph;
- Hệ thống vít me bi và thanh trượt vuông với hệ thống dẫn động chính xác;
- Nguồn 220V;
- Đường kính dao phay từ1 đến12mm;
- Sai số cho phép: 0.1mm
- Trọng lượng: khoảng 40 kg
- Máy được tích hợp một bộ điều khiển riêng trên thân máy, không cần máy tính
để truyền dữ liệu và điều khiển. Cổng kết nối cung cấp từ USB, màn hình LCD và
các nút bấm trực quan, hiển thị rõ ràng các thao tác chọn và các tiến trình đang được
thực hiện.
Nội dung Luận văn bao gồm các chương:
Chương 1: Tổng quan về l nh vực nghiên cứu
Chương 2: Chọn phương án, thiết kế kết cấu cơ khí
Chương 3: Thiết kế kết cấu cơ khí máy
Chương 4: Tính toán mô phỏng bằng phần mềm Ansys
Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài.

iv
ABSTRACT
This thesis is about researching, designing and manufacturing CNC machine,
which fabricate wood (wood carving), in compact size and portable; the machine
can process on a large flat surface horizontally or vertically as: the table, the
cabinet, the bed (sofa), or the walls, paintings in horizontal position, vertical
position or tilt position.
- The machine have 3 axis X, Y, Z which have independent motions,
stationary workpiece. X, Y, Z axis working area: 150, 200, 80;
- The machines have step motor to control 3 axis X, Y, Z.
- Spindle speed: 24,000 r/min;
- Ball screws system and square slider with precision drive system;
- Power source 220V;
- Blade diameter from 1 to 12mm;
- Accuracy: 0.1mm
- Weight: 40 kg
- The machines equipped with a separate controller on the body, no need for
a PC to transfer data and control. Interface connection has USB, LCD monitor and
visually buttons, a clear display of selected operations and the progress being made.
Content of thesis:
Chapter 1: Overview
Chapter 2: Chosen embodiment, the mechanical structure design
Chapter 3: Designing a mechanical structure
Chapter 4: Calculation, simulation
Chapter 5: Manufacture and experiment
Chapter 6: Conclusions and development.

v
MỤC LỤC
Tên đề mục luận văn Trang
Lời cam đoan ------------------------------------------------------------------------------- i
Lời cám ơn ---------------------------------------------------------------------------------- ii
Tóm tắt luận văn --------------------------------------------------------------------------- iii
Abstract -------------------------------------------------------------------------------------- iv
Mục lục --------------------------------------------------------------------------------------- v
Danh mục các bảng ------------------------------------------------------------------------- vii
Danh sách các hình ảnh ------------------------------------------------------------------- viii
1. Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
1.1. Đặt vấn đề ---------------------------------------------------------------------------- 1
1.2. Tính cấp thiết của đề tài, ý ngh a khoa học và thực tiễn của đề tài ----------- 4
1.3. Nhiệm vụ của luận văn -------------------------------------------------------------- 7
1.4. Giới hạn phạm vi thực hiện đề tài -------------------------------------------------- 7
1.5. Phương pháp nghiên cứu ----------------------------------------------------------- 7
2. Chương 2: Chọn phương án thiết kế kết cấu cơ khí
2.1. Giới thiệu sơ bộ về máy khắc gỗ CNC di động ---------------------------------- 8
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế kết cấu cơ khí ------------------------------------- 10
2.3. Chọn động cơ dẫn động ------------------------------------------------------------- 13
2.4. Tính toán lực cắt lớn nhất khi gia công gỗ --------------------------------------- 16
2.5. Tính chọn động cơ ------------------------------------------------------------------- 19
2.6. Lựa chọn phương án truyền động các trục tọa độ ------------------------------- 19
2.7. Tính chọn bộ truyền vít me-đai ốc bi cho các trục X, Y, Z -------------------- 20
2.8. Kết luận lựa chọn động cơ ---------------------------------------------------------- 24
2.9. Kết luận lựa chọn kết cấu cơ khí và hệ thống truyền động -------------------- 25

vi
3. Chương 3: Thiết kế kết cấu cơ khí máy
3.1. Thiết kế trục X ----------------------------------------------------------------------- 26
3.2. Thiết kế trục Y ----------------------------------------------------------------------- 26
3.3. Thiết kế trục Z ------------------------------------------------------------------------ 26
3.4. Thiết kế đế máy ---------------------------------------------------------------------- 27
3.5. Thiết kế đế lắp trục X --------------------------------------------------------------- 28
3.6. Thiết kế đế lắp trục Y --------------------------------------------------------------- 29
3.7. Thiết kế đế lắp trục Z ---------------------------------------------------------------- 30
3.8. Thiết kế đế lắp thanh trược trục Z ------------------------------------------------- 31
3.9. Thiết kế mặt bên trái ---------------------------------------------------------------- 32
3.10. Thiết kế mặt bên phải --------------------------------------------------------------- 33
3.11. Bản vẽ lắp tổng thể ------------------------------------------------------------------ 34
4. Chương 4: Tính toán mô phỏng
4.1. Mô phỏng các chi tiết máy bằng phần mềm Ansys ----------------------------- 37
4.2. Kết luận kết quả mô phỏng tính toán ứng suất và biến dạng ------------------ 44
5. Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm
5.1. Một số hình ảnh của máy sau khi chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh ----------------- 45
5.2. Thực nghiệm ------------------------------------------------------------------------- 51
5.3. Xác định sai số thực nghiệm so với mô phỏng ----------------------------------- 58
6. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài
6.1. Kết luận ------------------------------------------------------------------------------- 62
6.2. Hướng phát triển của đề tài --------------------------------------------------------- 62
Tài liệu tham khảo -------------------------------------------------------------------------- 63
Phụ lục luận văn (báo cáo kết quả phân tích Ansys) -------------------------------- --

vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
trang
Bảng 2.1: Tỷ suất lực cắt (K) khi phay ván dăm và lượng ăn dao (Uz) ---------- 16
Bảng 2.2: Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ay ------------------------ 16
Bảng 2.3: Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak ------------------------------------------ 16

viii
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
trang
Hình 1.1: Máy phay CNC mini của Cty Letech -------------------------------------- 2
Hình 1.2: Máy khắc CNC mini của hoanggiangcktd@yahoo.com ---------------- 2
Hình 1.3: Máy CNC Vmade 1224 -------------------------------------------------------- 3
Hình 1.4: Máy CNC của hãng Trend (Hoa Kỳ) ----------------------------------------- 3
Hình 1.5: Giá bán máy CNC của hãng Trend -------------------------------------------- 4
Hình 1.6: Máy CNC di động có thể gia công điêu khắc trên các sản phẩm ---------- 5
Hình 1.7: Điêu khắc gỗ thủ công bằng tay ----------------------------------------------- 6
Hình 1.8: Khắc chữ 2D trên gỗ bằng máy CNC ----------------------------------------- 6
Hình 2.1: Hệ trục tọa độ Descartes và quy tắc bàn tay phải ------------------------ 10
Hình 2.2: Mô hình kết cấu cơ khí theo phương án 1 -------------------------------- 11
Hình 2.5: Động cơ bước (step motor) -------------------------------------------------- 13
Hình 2.6: Mô tả chuyển động khi phay biên và phay bề mặt ---------------------- 17
Hình 2.7: Mô tả dao phay gỗ loại 3D (có mũ) ---------------------------------------- 18
Hình 2.8: Sơ đồ xác định μ và l trục X ------------------------------------------------ 20
Hình 2.9: Một số kích thước cơ bản của vít me bi – đai ốc ------------------------ 21
Hình 2.10: Động cơ spindle Makita RT0700C -------------------------------------- 24
Hình 3.1: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục X ------------------- 26
Hình 3.2: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục Y ------------------- 26
Hình 3.3: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục Z -------------------- 26
Hình 3.4: Đế máy (hình 3D - isometric view) --------------------------------------- 27
Hình 3.5: Kích thước cơ bản của đế máy (top view) -------------------------------- 27
Hình 3.6: Hình 3D Đế lắp trục X (isometric view) ---------------------------------- 28
Hình 3.7: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục X ------------------------------------- 28
Hình 3.8: Hình 3D của Đế lắp trục Y (isometric view) ----------------------------- 29
Hình 3.9: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục Y (top view) ------------------------ 29

ix
Hình 3.10: Hình 3D của Đế lắp trục Z (isometric view) --------------------------- 30
Hình 3.11: Kích thước cơ bản của Đế lắp trục Z (front view) --------------------- 30
Hình 3.12: Hình 3D của Đế lắp thanh trược trục Z (lắp spindle) ------------------ 31
Hình 3.13: Kích thước cơ bản của Đế lắp thanh trược trục Z ---------------------- 31
Hình 3.14: Hình 3D của khung máy – mặt bên trái (isometric view) ------------- 32
Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên trái --------------------- 32
Hình 3.16: Hình 3D của khung máy – mặt bên phải (isometric view) ------------ 33
Hình 3.17: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên phải -------------------- 33
Hình 3.18: Hình 3D – bản vẽ lắp mô hình -------------------------------------------- 34
Hình 3.19: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (isometric view) ----------------------- 34
Hình 3.20: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ bên phải – right view) ------ 35
Hình 3.21: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía sau – back view) ------ 35
Hình 3.22: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía trên xuống –top view) 36
Hình 3.23: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía dưới lên –bottom view) 36
Hình 4.1: Ứng suất tác dụng trên dầm đỡ trục X ------------------------------------ 37
Hình 4.2: Biến dạng của dầm đỡ trục X ---------------------------------------------- 38
Hình 4.3: Ứng suất tác dụng trên đế trục Y ------------------------------------------ 39
Hình 4.4: Biến dạng của đế trục Y ---------------------------------------------------- 39
Hình 4.5: Ứng suất khi chịu lực tại trục chính --------------------------------------- 40
Hình 4.6: Biến dạng khi chịu lực tại trục chính -------------------------------------- 41
Hình 4.7: Ứng suất tác dụng lên bàn máy -------------------------------------------- 41
Hình 4.8: Độ biến dạng của bàn máy ------------------------------------------------- 42
Hình 4.9: Ứng suất mặt bên trái -------------------------------------------------------- 43
Hình 4.10: Biến dạng mặt bên trái ----------------------------------------------------- 43
Hình 5.1: Hình tổng thể máy nhìn từ phía trước ------------------------------------- 45
Hình 5.2: Máy nhìn từ mặt bên trái ---------------------------------------------------- 46
Hình 5.3: Máy nhìn từ mặt bên phải -------------------------------------------------- 46
Hình 5.4: Máy nhìn từ mặt sau --------------------------------------------------------- 47
Hình 5.5: Máy nhìn từ trên xuống (top view) ---------------------------------------- 47

x
Hình 5.6: Cụm gá lắp spindle ---------------------------------------------------------- 48
Hình 5.7: Cụm trục vít me-đai ốc bi trục Y ------------------------------------------ 49
Hình 5.8: Bo mạch điều khiển của máy ----------------------------------------------- 49
Hình 5.9: Đế máy (back view) --------------------------------------------------------- 50
Hình 5.10: Thực nghiệm phay hình chữ nhật, chữ S trên gỗ ----------------------- 51
Hình 5.11: Thực nghiệm phay đường tròn trên gỗ ---------------------------------- 51
Hình 5.12: Kết quả thực nghiệm phay đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên gỗ 52
Hình 5.13: Thực nghiệm vẽ đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên giấy kẻ ô ly 52
Hình 5.14: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm ------------- 53
Hình 5.15: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm -------------------- 53
Hình 5.16: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S ------------------------------ 53
Hình 5.17: Đường tròn dùng để dịch chương trình thực nghiệm ------------------ 54
Hình 5.18: Kết quả thử nghiệm vẽ hình tròn đường kính 80 mm ----------------- 54
Hình 5.19: Hình chữ nhật dùng để dịch chương trình thực nghiệm --------------- 55
Hình 5.20: Kết quả thử nghiệm vẽ hình chữ nhật ----------------------------------- 55
Hình 5.21: Hình chữ S dùng để dịch chương trình thực nghiệm ------------------ 56
Hình 5.22: Kết quả thử nghiệm vẽ hình chữ S --------------------------------------- 56
Hình 5.23: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm trên giấy -- 57
Hình 5.24: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm vẽ trên giấy ------ 57
Hình 5.25: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S vẽ trên giấy --------------- 57
Hình 5.26: Kết quả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy theo
đường hình tròn ------------------------------------------------------------- 58
đường hình chữ nhật ------------------------------------------------------- 59
đường hình chữ S ----------------------------------------------------------- 60

1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề
CNC là viết tắt của Computer Numerical Control là thuật ngữ chỉ những hệ
thống máy tiện, cắt, phay, … cơ khí được điều khiển bằng máy tính. CNC được phát
triển từ cuối thập niên 1940 - đầu 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của
học viện MIT (Viện Công nghệ Massachusetts Institute of Technology, là một viện
đại học nghiên cứu tư thục ở thành phố Cambridge, bang Massachusetts, Hoa Kỳ).
Với việc điều khiển bằng máy tính, máy CNC có thể cắt kim loại theo những
đường cong dễ dàng như đường thẳng, thậm chí là đục rỗng bên trong khối phôi, tỉa
những đường hoa văn chính xác. Vì được lập trình và điều khiển bằng máy tính nên độ
chính xác của CNC được cho là tuyệt đối, tạo ra các sản phẩm được cắt gọt rất sắc sảo
và đẹp mắt. Máy CNC ph n loại ra nhiều loại: trục, 4 trục, 5 trục, phay 5 trục,
tiện 5 trục; trong đó có trục cơ bản , Y, , các trục còn lại được hiểu là uay uanh
trục X, trục Y, trục Z. Các máy cắt decal, máy in c ng là một loại CNC, nhưng có
khác là nó không tạo ra phoi.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, máy gia công
cơ khí CNC ngày càng phát triển với ưu điểm là độ chính xác cao, tốc độ nhanh và
hoạt động ổn định. Các máy CNC đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia
công chế tạo các thiết bị cơ khí, điêu khắc đá, gỗ, kim loại, …
Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam, các máy CNC được sử dụng phổ biến là
những máy có kích thước lớn, đặt cố định. Việc ứng dụng máy CNC vào gia công
khắc gỗ (điêu khắc) chủ yếu thực hiện ở công đoạn gia công thô trước khi lắp ráp.
Nghĩa là người ta chế tạo bản điêu khắc hình ảnh xong rồi mới lắp ghép vào các sản
phẩm hoàn thiện, kích thước của sản phẩm bị hạn chế bởi kích thước của máy CNC.
Giới thiệu một số máy khắc gỗ CNC được chế tạo trong nước:
- Máy phay CNC mini của Công ty TNHH Chế tạo Thiết bị Công nghiệp Tự
động hóa Letech. Máy này chỉ gia công những sản phẩm có kích thước nhỏ.

2
Hình 1.1: Máy phay CNC mini của Cty Letech
- Máy CNC khắc gỗ, mica, sản phẩm của người có nick mame irf540 trên
iễn đàn Điện tử Việt Nam, email: hoanggiangcktd@yahoo.com:
Hình 1.2: Máy khắc CNC mini của hoanggiangcktd@yahoo.com

3
Các nghiên cứu về máy CNC gỗ di động ở nước ngoài:
- High-quality/high speed cnc router engraving advertising machine 1224 for
wood acrylic pvc double color board (Fob price: US $2,500 - 3,000 / Set):
Hình 1.3: Máy CNC Vmade 1224
Hình 1.4: Máy CNC của hãng Trend (Hoa Kỳ)

4
Hình 1.5: Giá bán máy CNC của hãng Trend (£ 1,862.29 inc. VAT)
Tóm lại:
Hiện nay, các máy CNC gia công gỗ do các nhà sản xuất trong nước chủ yếu
là loại đặt cố định, các loại máy này có hạn chế là kích thước sản phẩm cần gia công
bị hạn chế bởi kích thước của máy. Chưa có công trình nào nghiên cứu thiết kế, chế
tạo máy CNC gia công gỗ loại di động.
Máy CNC gia công gỗ di động do nước ngoài chế tạo có giá thành quá cao.
Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu chế tạo máy khắc gỗ CNC di động, có thể di
chuyển đến bất cứ vị trí nào, từ mặt phẳng cho tới mặt dọc vuông góc 90 độ so với
mặt đất (trường hợp mặt dọc vuông góc với mặt đất thì cần có d y treo máy lên).
Máy có kết cấu gọn và linh động.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài, n h a h a h c và th c ti n của đề tài
Việc nghiên cứu chế tạo máy CNC di động dùng để điêu khắc trên các sản phẩm
gỗ, mica, nhôm, đồng, … đã được chế tạo thành sản phẩm sẽ góp phần cải tiến

5
và n ng cao chất lượng của các sản phẩm, làm tăng giá trị của sản phẩm, giảm giá
thành gia công. Ví dụ như ta có thể gia công cái bàn, cái tủ, bức tường, vách ngăn
xong, sau đó mới dùng máy CNC di động để điêu khắc các bức tranh, hình vẽ hay
khắc chữ lên sản phẩm.
Việc nghiên cứu thành công sẽ cho ra đời sản phẩm máy CNC di động made in
Việt Nam có chất lượng và độ bền tương đương với máy nhập từ nước ngoài, nhưng có
giá thành rẽ hơn nhiều (bằng 1/ so với giá máy nhập khẩu), ua đó góp phần giảm chi
phí tiêu hao và tăng sức cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất trong nước.
Với máy CNC di động, ta có thể hoàn thành một sản phẩm mỹ nghệ có kích
thước lớn mà các máy CNC cố định không thể thực hiện được; ví dụ như ta có thể
dùng máy CNC di động để thực hiện bức tranh lớn trên các mặt bàn rộng trên m,
hoặc trên các bức tường dài hàng chục mét mà không cần phải lắp ghép từng phần.
Về kinh tế, máy CNC di động theo đề xuất mô hình thiết kế trong luận văn
này có giá thành thấp hơn so với máy phay CNC gia công gỗ kích thước lớn.
Hình 1.6: Máy CNC di động có thể gia công điêu khắc trên các sản phẩm

6
Hình 1.7: Với máy CNC di động ta có thể khắc các hoa v n lên sản phẩm gỗ
có kích thước lớn sau khi đã đóng hoàn chỉnh, năng suất cao hơn nhiều so với gia
công thủ công bằng tay.
Hình 1.8: Với máy CNC di động ta có thể khắc chữ hoặc hình 2D trên gỗ, mica,
đồng, nhôm,… với năng suất cao hơn nhiều so với gia công thủ công bằng tay.
(Ảnh lấy từ nguồn: http://haiaudo.com/Uploads/images/khac-bang-hieu.jpg)

7
1.3. Nhiệm vụ của luận văn
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí máy khắc gỗ CNC di động. Yêu
cầu máy gọn nhẹ (khoảng 40 kg), có độ rung động nhỏ, tốc độ spidle cao để đảm
bảo độ chính xác cao và độ bóng của sản phẩm.
Nhiệm vụ của luận văn gồm 2 nội dung chính:
- Nội dung 1: thiết kế kết cấu cơ khí máy, mô phỏng ứng suất và biến dạng của
máy.
- Nội dung 2: chế tạo và thực nghiệm.
1.4. Giới hạn phạm vi th c hiện đề tài
- Luận văn chỉ nghiên cứu thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí máy (phần bộ điều
khiển và chương trình điều khiển không nằm trong giới hạn của luận văn này, phần
này do Cty Cơ Điện Tử Hiệp Phát thực hiện).
- Các thông số tính toán thiết kế dùng cho vật liệu là gỗ cứng như Gõ,
Hương, Lim, Trắc, ...
1.5. Phươn pháp n hiên cứu
- Tham khảo tài liệu (sách, báo và tạp chí khoa học trên internet).
- Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí theo nguyên lý chế tạo máy.
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Solidworks và Ansys để thiết kế và mô
phỏng ứng suất, biến dạng của các chi tiết, bộ phận chính của máy.
- Chế tạo máy và thực nghiệm.
1.6. Tóm tắt các chươn của luận văn Chương 1:
Tổng uan về lĩnh vực nghiên cứu Chương 2: Chọn
phương án, thiết kế kết cấu cơ khí Chương : Thiết
kế kết cấu cơ khí máy Chương 4: Tính toán mô
phỏng
Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài

8
CHƯƠNG 2
CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ
Quy trình thiết ế máy CNC ia côn ỗ:
- ác định nhiệm vụ thiết kế, yêu cầu đặt ra của đầu bài.
- Lựa chọn phương án kết cấu cơ khí.
- Lựa chọn cơ cấu truyền động.
- Chọn dao lớn nhất gia công và vật liệu cứng nhất gia công được.
- Tính lực cắt lớn nhất.
- Tính toán lựa chọn động cơ.
- Thiết kế kết cấu các bộ phận chính của máy trên phần mềm solid
word.
- Mô phỏng các chi tiết máy bằng phần mềm ansys để xác định ứng
suất và biến dạng.
- Xuất bảng vẽ chế tạo từ các yêu cầu kỹ thuật của bảng vẽ lắp.
- Chế tạo máy.
- Thực nghiệm.
2.1. Giới thiệu sơ bộ về máy hắc ỗ CNC di độn
2.1.1. Giới thiệu sơ bộ máy khắc gỗ CNC di động, so sánh ưu và nhược điểm
của máy khắc gỗ CNC di động với máy khắc gỗ CNC cố định:
Nghề điêu khắc gỗ được xem là nghề truyền thống của d n tộc Việt Nam,
hiện nay, các làng nghề, doanh nghiệp điêu khắc gỗ vẫn tiếp nối và phát triễn nghề
truyền thống uý báu này. Tuy nhiên, hầu hết các làng nghề vẫn sử dụng phương
pháp điêu khắc gỗ bằng tay hoặc bằng máy CNC cố định. Việc gia công điêu khắc
gỗ bằng tay đòi hỏi tay nghề cao, sự tỉ mỉ cẩn thận của các nghệ nh n, năng suất
thấp, sản phẩm không đồng đều. Các máy CNC cố định chỉ gia công được các sản
phẩm có kích thước hạn chế.

Với xu hướng ngày càng nhiều người yêu thích và sử dụng sản phẩm gỗ điêu

9
khắc để tạo nên sự trang trọng và thẩm mỹ cho ngôi nhà, văn phòng; những vách
ngăn với những bức tranh có kích thước lớn thì với máy khắc gỗ CNC cố định họ
phải lắp ghép từ nhiều mãnh hợp thành, nhược điểm của phương pháp gia công này
là các sản phẩm có độ bền thấp, dễ cong vênh, năng suất thấp và giá thành cao.
Với máy khắc gỗ CNC di động ta có thể gia công các bức tranh điêu khắc
trên diện tích rộng và năng suất, chất lượng rất cao, có thể gia công ở vị trí nằm
ngang hoặc thẳng đứng (ví dụ vách tường nhà, văn phòng).
Tóm lại: một số ưu điểm, nhược điểm của máy khắc gỗ CNC di động như
sau:
- Ưu điểm:
 Gia công được nhiều dạng sản phẩm gỗ ở các vị trí nằm ngang hoặc thẳng
đứng với kích thước không hạn chế.

 Độ chính xác cao, chất lượng sản phẩm cao.

 Tốc độ cắt cao nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy.

 Năng suất cao nhờ tốc độ và độ chính xác của máy cao.

 Không phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người vận hành máy.
- Nhược điểm:
 Giá thành của máy cao hơn máy công cụ truyền thống khác.

 o yêu cầu phải gọn, nhẹ để dễ di chuyển nên máy đòi hỏi phải có độ
rung thấp, độ ổn định cao và chỉ gia công với lực cắt nằm trong giới hạn.
2.1.2. Yêu cầu cơ bản của máy khắc gỗ CNC di động:
Yêu cầu máy gọn nhẹ (khoảng 40 kg), có độ rung động nhỏ, độ chính xác gia
công 0.1mm, tốc độ spidle cao để đảm bảo độ bóng của sản phẩm.
2.1.3. Nhiệm vụ cơ bản của máy và yêu cầu thiết kế:
Nhiệm vụ cơ bản của máy là gia công bề mặt đạt độ chính xác cao, độ bóng
cao trên các loại vật liệu gỗ cứng (Gõ, Hương, Lim, Trắc, ván dăm, ...).
Yêu cầu thiết kế:
Thiết kế máy dựa trên nền tảng là máy gia công phay CNC.

10
Các chuyển động cắt gọt khi gia công chi tiết trên máy CNC phải nằm trong
một hệ trục tọa độ escartes theo nguyên tắc bàn tay phải. Một máy công cụ CNC
trục thường được điều khiển bởi chuyển động tịnh tiến theo các trục , Y, và chuyển
động uay A, B, C uay uanh trục tương ứng. Một điểm trong không gian hệ tọa độ
escartes được xác định tọa độ ua hình chiếu của nó lên trục , Y, . Hình 2.1 mô tả hệ
trục tọa độ escartes và uy tắc bàn tay phải.
Hình 2.1: Hệ trục tọa độ escartes và uy tắc bàn tay phải.
Đề xuất mô hình:
- Máy có trục , Y, chuyển động độc lập, chi tiết gia công đứng yên. Hành
trình gia công X, Y, Z: 150, 200, 80;
- Máy dùng động cơ bước (Step motor) để uay trục , Y, .
- Tốc độ spindle 1000030000 v/ph;
- Hệ thống vít me bi và thanh trượt vuông với hệ thống dẫn động chính xác;
- Nguồn 220V;
- Đường kính dao phay từ2 đến12mm;
- Sai số cho phép: 0.1mm
- Trọng lượng: khoảng 40 kg
- Máy được tích hợp một bộ điều khiển riêng trên th n máy, không cần máy tính
để truyền dữ liệu và điều khiển. Cổng kết nối cung cấp từ USB, màn hình LCD và
các nút bấm trực uan, hiển thị rõ ràng các thao tác chọn và các tiến trình đang được
thực hiện.

11
2.2. L a ch n phươn án thiết ế ết cấu cơ hí ch máy
Trong phần này, tác giả dựa trên nguyên tắc chuyển động của máy phay
CNC trục , Y và (trong đó trục là trục mang spindle gắn dao phay), đưa ra các
phương án thiết kế kết cấu cơ khí cho máy, từ đó ph n tích và lựa chọn phương án
tối ưu, đảm bảo đúng yêu cầu đề ra của luận văn.
Trong các phương án thiết kế đều phải đảm bảo yêu cầu chi tiết gia công
đứng yên (khung đế dưới của máy đứng yên, chi tiết gia công đứng yên), chỉ có
phần trên của máy (bộ phận lắp đầu spindle) di chuyển.
2.2.1. Phươn án 1
Trong phương án này, trục chuyển động phối hợp với trục theo phương
ngang, trục Y chuyển động độc lập theo phương dọc. Spindle (gắn dao phay) di
chuyển (quét) theo trục (phương ngang) và đầu spindle di chuyển lên, xuống theo
phương đứng (trục ), đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle). Cả khung máy
(trong đó có cả trục và trục ) di chuyển dọc theo trục Y (xem hình 2.2).
Z
X
Y
Hình 2.2: Trục chuyển động (lên/xuống) phối hợp với trục , trục Y chuyển
động độc lập.

Trong phương án này, trục chuyển động phối hợp với trục Y theo phương

12
dọc, trục chuyển động độc lập theo phương ngang. Spindle (gắn dao phay) di
chuyển ( uét) theo trục Y (phương dọc) và đầu spindle di chuyển lên/xuống theo
phương đứng (trục ), đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle). Cả khung máy
(trong đó có cả trục Y và trục ) di chuyển ngang theo trục .
Z
Y
X
Hình 2.3: Trục chuyển động (lên/xuống) phối hợp với trục Y, trục X chuyển
động độc lập.
Theo phương án này, trục (gắn
spindle) được lắp cố định, đầu spindle
(gắn dao phay) di chuyển lên/xuống theo
trục và dao phay xoay uanh trục
(spindle). Trục và trục Y chuyển động
phối hợp để di chuyển khung máy (xem
hình 2.4).
Z
Y
X
Hình 2.4: Phương án
Trong phương án nêu trên, phương án có kết cấu phức tạp hơn; phương án 1
và phương án 2 thực chất là giống nhau, chỉ khác nhau ở hướng di chuyển của
spindle là di chuyển theo trục (phương ngang) hay trục Y (phương dọc).
Vì spindle (gắn trên trục ) chịu lực cắt, trong đó có lực theo phương trục
vuông góc với trục (theo phương án 1) hoặc trục Y (theo phương án 2). Vì trục Y

13
dài hơn trục nên nếu ta chọn phương án 2 thì kết cấu cơ khí của máy lớn hơn
phương án 1. o đó, ta chọn phương án 1 là phương án thiết kế kết cấu cơ khí.
2.3. Ch n độn cơ dẫn độn
2.3.1. Sơ bộ về độn cơ bước (step m t r)
(Trục của động cơ bước)
Hình 2.5: Động cơ bước (step motor)
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt
với đa số các loại động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng
bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp
nhau thành các chuyển động góc uay hoặc các chuyển động của Rotor và có khả
năng cố định Rotor vào những vị trí cần thiết.
2.3.2. Sơ bộ về độn cơ serv
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu
ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ uay, vận tốc và vị
trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản
chuyển động uay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt
được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt
được điểm chính xác [12]
.
Động cơ servo trong công nghiệp đáp ứng được yêu cầu tốc độ nhanh, độ
chính xác cao và sản sinh ra mô men lớn trong suốt dải hoạt động là dựa vào thiết
kế của động cơ điện một chiều không chổi than.

14
2.3.3. S sánh ưu điểm, nhược điểm của độn cơ bước và độn cơ servo:
Động cơ bước:
- Ưu điểm:
 Giá thành thấp.
 Có thể điều khiển chính xác góc uay.
 Có thể dùng cho điều khiển mạch hở vẫn đạt được độ chính xác.

 Duy trì mômen rất tốt (không cần phanh).

 Không xảy ra hiện tượng đánh lửa (do không có chổi than).

 Chi phí bảo dưỡng thấp (do không có chổi than).
- Nhược điểm:
 Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn d y động cơ không thể tăng hoặc giảm
trong lúc hoạt động. o đó, nếu bị uá tải động cơ sẽ bị trượt bước g y sai lệch trong
điều khiển.

 Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số khi bị trượt bước.

 Đông cơ bước g y ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo.

 Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao.
Động cơ servo:
- Ưu điểm:
 Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ điều khiển sẽ tăng dòng tới cuộn dây
động cơ giúp tiếp tục uay (tránh hiện tượng trượt bước như trong động cơ bước).
 Làm việc êm hơn, độ ồn giảm hơn so với động cơ bước.

 Có thể hoạt động ở tốc độ cao.
- Nhược điểm:
 Động cơ servo hoạt động không trùng khớp với lệnh điều khiển bằng động
cơ bước, do đó không làm việc ở chế độ mạch điểu khiển hở, yêu cầu phải có hệ
thống phản hồi (hồi tiếp).

 Giá thành cao.

15
 Khi dừng lại, động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng g y rung lắc,
phải dùng phanh.

 Bảo dưỡng tốn kém hơn (khi dùng động cơ có chổi than).
Như vậy, cả hai loại động cơ có những ưu khuyết điểm riêng, việc lựa chọn
loại động cơ nào là tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể cho phù hợp.
ưới đ y là bảng so sánh những đặc điểm cơ bản giữa hai loại động cơ:
Độn cơ bước Độn cơ serv
Mạch driver Đơn giản. Mạch phức tạp.
Người dùng có thể chế tạo Thông thường người sử dụng phải
chúng. mua mạch driver từ các nhà sản
xuất.
Nhi u và run
Tốc độ
Hiện tượn trượt
bước
Phươn pháp điều
hiển
Đáng kể Rất ít
Chậm (tối đa 1000-2000 rpm) Nhanh hơn (tối đa 000-5000 rpm)
Có thể xảy ra (nếu tải uá lớn)
Khó xảy ra (động cơ vẫn chạy trơn
tru nếu tải đặt vào tăng)
Vòng hở (không encoder) hoặc Vòng kín (có encoder)
vòng kín (nếu có lắp encoder)
Giá thành (Độn cơ Rẻ
+ driver)
Đắt
Độ phân iải 2 pha PM: 7.5° (48 ppr)
2 pha HB: 1.8° (200 ppr) hoặc
0.9° (400 ppr)
5 pha HB: 0.72° (500 ppr) hoặc
0.36° (1000 ppr)
Phụ thuộc độ ph n giải của encoder.
Thông thường vào khoảng 0. 6°
(1000ppr) – 0.036° (10000ppr)
(ppr: Pulses per revolution)
2.3.4. Kết luận, l a ch n độn cơ dẫn độn
ựa vào ý tưởng thiết kế và ph n tích các ưu, khuyết điểm nêu trên. Tác giả
nhận thấy máy khắc gỗ CNC di động có kích thước nhỏ gọn nên mô men di chuyển
các trục , Y, không uá lớn. Vì gia công gỗ nên sai số0.1mm là không cao lăm, do
đó, để giá thành sản phẩm rẻ mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu công nghệ, tác giả

lựa chọn động cơ dẫn động các trục , Y, là động cơ bước; bộ truyền động vitme bi
thanh trược vuông. Động cơ chạy dao (lắp spindle) là động cơ servo.

16
2.4. Tính t án l c cắt hi ia côn ỗ
2.4.1. Một số đặc điểm hi cắt t ỗ nhân tạ
Hầu hết các loại gỗ nh n tạo đều có keo dán nên tính cơ lý trên 2 bề mặt cao
hơn nhiều ở phần t m, chiều thớ thay đổi, nhiều loại gỗ nh n tạo có cơ tính cao hơn
gỗ tự nhiên, ví dụ: ván dăm, ván vải sợi, ...
Các thông số khi phay ván dăm:
Theo tài liệu [13] Chương 9, khi phay ván dăm, để tính tỷ suất lực cắt cho
từng trường hợp cụ thể, ta cần xét đến các yếu tố ảnh hưởng như sau:
- Tỷ suất lực cắt khi phay ván dăm theo lượng ăn dao (xem bảng 2.1)
Bảng 2.1: Tỷ suất lực cắt (K) khi phay ván dăm và lượng ăn dao (Uz)
Uz (mm) 0.2 0.25 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55
K (N/mm2
) 450 340 287 250 225 205 183
Uz (mm) 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.9 1
K (N/mm2
) 170 160 150 137 125 112 105
- Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ay (bảng 2.2):
Bảng 2.2: Hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván ay
Khối lượng thể tích ván (g/cm3
) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Hệ số ay 0.5 0.72 1 1.34 1.84
- Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak (bảng 2. ):
Bảng 2.3: Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ keo ak
Tỷ lệ keo (%) 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hệ số ak 0.84 0.87 0.91 0.95 1 1.05 1.13 1.2 1.27
Chế độ cắt khi phay ván dăm:
- Trường hợp phay bề mặt:
 Lượng ăn dao Uz = 0.4 0.6 mm (không phụ thuộc vào tính chất của ván
dăm).

17
- Trường hợp phay cạnh bên:
 Lượng ăn dao Uz = 0.2 0. mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể
tích nhỏ hơn 0.7 g/cm3
, lượng keo dưới 8%).

 Lượng ăn dao Uz = 0.5 0.7 mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể
tích nhỏ hơn 0.7 0.9 g/cm3
, lượng keo 8 12%).
 Lượng ăn dao Uz = 0.7 1 mm (đối với loại ván dăm có khối lượng thể
tích lớn hơn 0.9 g/cm3
, lượng keo lớn hơn 12%).
2.4.2. Tính l c cắt lớn nhất hi ia côn phay ỗ
Tốc độ cắt là một trong những yếu tố uan trọng của uá trình cắt gọt. Tốc độ
cắt cao tạo điều kiện tăng tốc độ ăn dao, n ng cao năng suất. Khi tăng tốc độ cắt tức
là tăng tốc độ phá hủy các liên kết giữa các phần tử gỗ. Quá trình cắt gọt xảy ra
nhanh, các phần tử giữa dao và gỗ không kịp biến dạng, tạo điều kiện n ng cao chất
lượng gia công. Lượng ăn dao phụ thuộc vào vận tốc cắt và tốc độ uay của spindle.
Trong các trường hợp phay biên và phay bề mặt thì trường hợp phay bề mặt
có lực cắt lớn nhất, do đó ta cần tính lực cắt ứng với trường hợp này để tính thiết kế
kết cấu cơ khí và chọn động cơ.
Hình 2.6: Mô tả chuyển động khi phay biên và phay bề mặt
ựa vào mô hình thiết kế đã đề xuất ở trên, với yêu cầu vật liệu gia công là
gỗ cứng (kể cả ván dăm) ta cần xác định lực cắt lớn nhất trong uá trình gia công để
tính toán độ bền và công suất của các động cơ.
Để xác định lực cắt lớn nhất, ta chọn các thông số tính toán như sau:

18
 Gỗ có độ cứng cao tương ứng với loại ván dăm có khối lượng thể tích ván
là 0.9 g/cm3
và hàm lượng keo 12%.
 Tính lực cắt ứng với khi phay bề mặt.
 ao cắt sử dụng loại dao có m , dao có 2 lưỡi cắt, đường kính chui6, chiều
rộng phần cắt 10 mm, góc m i 90 độ, độ rộng m i 0.2 mm (xem mô tả
dao phay gỗ ở hình 2.27).
Hình 2.7: Mô tả dao phay gỗ loại (có m )
 Để xác định lực cắt lớn nhất, ta xác định lực cắt ở tốc độ cắt tương ứng
với vận tốc di chuyển các trục , Y, là 2.5 m/ph, tốc độ uay của spindle là 12000
v/ph.
là:
Vận tốc di chuyển của các trục
V = 2,5 m/ph (hay V = 42 mm/s).
, Y, là 2,5 m/ph nên vận tốc cắt lớn nhất
Vận tốc quay spindle là 12000 v/ph (200 v/s), vận tốc cắt V = 2.5 m/ph,
lượng ăn dao là: Uz = 0.21 mm.
Tính tỷ suất lực cắt:
K = K1 x ay x ak (N/mm2
) (1)
Trong đó:
K1 = 450 N/mm2
là tỷ suất lực cắt theo lượng ăn dao (tra bảng 2.1);
ay = 1.84 là hệ số ảnh hưởng của khối lượng thể tích ván (tra bảng 2.2)
ak = 1.27 là hệ số ảnh hưởng của hàm lượng keo (tra bảng 2. )
Thay các thông số vào công thức (1) ta được: K = 1052 N/mm2
Tính lực cắt:
Lực cắt: P = K.a.b (2)

19
Trong đó:
K = 1052 N/mm2
là tỷ suất lực cắt (đã tính ở trên);
a = 0.21 mm là bề dày phoi (tương ứng với lượng ăn dao);
b = 10 mm là chiều rộng phần cắt của dao phay đã chọn ở trên.
Thay các thông số vào công thức (2) ta được: P = 2210 N Vậy
lực cắt lớn nhất để tính toán lựa chọn động cơ là:
P=2210N
2.5. Tính ch n độn cơ
Tính công suất cắt (Nc):
Nc = P.V = 2210 x 0.042 = 93 W (3)
Trong đó:
P = 2210N là lực cắt lớn nhất đã tính toán ở phần trên.
V = 0,042 m/s là vận tốc cắt lớn nhất (V = 2,5 m/ph)
Tính công suất động cơ:
Công suất cắt (Nc) thường chiếm 70 80% công suất động cơ điện nên ta
tính được công suất động cơ điện theo công thức sau:
Nđc
Nc

93
124W (4)
 0.75
2.6. L a ch n phươn án truyền độn các trục t a độ X, Y, Z
Độ chính xác gia công của máy CNC phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống
truyền động của máy.
Truyền động cho máy CNC có rất nhiều loại như: truyền động bằng động cơ
tuyến tính, truyền động bằng visme đai ốc, visme đai ốc bi, visme đai ốc sử dụng
công nghệ antiblacklash, …
Để đáp ứng yêu cầu chính xác của máy và độ tinh xảo của sản phẩm cần gia
công, đồng thời máy có giá thành vừa phải, tác giả chọn phương án truyền động các
trục tọa độ , Y, là kiểu vít me đai ốc bi (kết hợp với động cơ bước như đã ph n
tích lựa chọn ở mục 2.3) là sự lựa chọn hợp lý.

Đối với trục và trục : đai ốc di chuyển theo trục vít me.

20
Đối với trục Y: đai ốc cố định vào đế máy, vít me di chuyển kéo theo toàn bộ
khung máy phía trên di chuyển dọc theo 2 thanh trược ở đế máy.
2.7. Tính ch n bộ truyền vít me-đai ốc bi ch các trục X, Y, Z
2.7.1. Các thôn số đầu và để tính ch n bộ truyền vít me-đai ốc bi
Để đơn giản trong tính toán thiết kế, chế tạo (nhằm giảm giá thành sản
phẩm) tác giả lựa chọn đồng nhất bộ truyền vít me đai ốc bi cho trục , Y, có
đường kính và bước xoắn giống nhau. Vì trục có chiều dài lớn nhất nên trong tính
toán kiểm tra bền ta chọn trục để tính toán.
- Lực dọc trục tác dụng lên đai ốc, Fa = 2P = 4420 N
Với P là lực cắt lớn nhất xác định ở 2.4.2 (P = 2210 N)
- Chiều dài làm việc của trục : l = 250 mm
- Vận tốc di chuyển (lớn nhất) của đai ốc: V = 2500 mm/ph
- Chọn vật liệu chế tạo trục vít: thép C45 (ch = 353MPa)
[k] là ứng suất kéo cho phép, [k] =ch/3 = 118 MPa ( 118 N/mm2
)
Sơ đồ bố trí gối đỡ trục như hình 2.8:
Hình 2.8: Sơ đồ xác định μ và l trục
2.7.2. Các ích thước cơ bản của bộ truyền vít me đai ốc bi
Các kích thước hình học cơ bản của vít me được mô tả ở hình 2.9, trong đó:
do là đường kính mặt trụ trung bình.
db là đường kính bi.
dt là đường kính mặt trụ đi ua các điểm tiếp xúc giữa các bi với rãnh vít trên
trục.

21
dt = do – db.sinα
d1 : đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục
vít.
Có thể coi gần đúng:
d1 = do – db
dt = d1 + db (1 – sinα)
α : góc tiếp xúc
p : bước vít
Hình 2.9: Một số kích thước
cơ bản của vít me bi – đai ốc
2.7.2. Tính t án sơ bộ bộ truyền vít me-đai ốc bi
- ác định sơ bộ đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục vít (d1):
Theo [14], đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục vít (d1) xác định theo công
thức sau:
d1 
4 x1.3 x Fa
(5)
 x k
Với Fa = 4420 N là lực dọc trục tác dụng lên đai ốc, thay các giá trị vào
công thức (5) ta được:
d 4 x1.3 x 4420  d  7.9 mm
1
1
3.14 x 118
ựa vào [15] ta chọn trục vít me – đai ốc bi loại 16FSI5T3 (trang 53) của
hãng Hiwin chế tạo, có các thông số như sau:
- Đường kính mặt trụ trung bình trục vít: do = 16 mm, bước vít p = 5 mm.
- Đường kính của bi: db = 3.175 mm.
- Tải động dọc trục danh nghĩa: Ca = 731 x 106
kgf
- Tải tĩnh dọc trục danh nghĩa: Coa = 1331 x 106
kgf
Các thông số kích thước khác:
- Đường kính mặt trụ đi ua đáy ren trục vít: d1 = do – db = 12.825 mm

22
- Đường kính mặt trụ đi ua các điểm tiếp xúc giữa các bi với rãnh vít trên
trục: dt = d1 + db (1 – sinα) = 13.755 mm
- Góc tiếp xúc: α = 45O
- Số mối ren của trục vít (đầu mối của các đường xoắn vít), z = 1.
- Bước xoắn vít λ (mm), được tính theo công thức λ = z.p.
Vì z = 1 nên λ = p = 5 mm.
2.7.3. Tính iểm tra bền bộ truyền vít me đai ốc bi
Vì trục , Y, có đường kính bằng nhau, nhưng do trục có chiều dài lớn nhất và
chịu lực lớn nhất, do đó trong tính toán kiểm tra bền ta chỉ cần tính đối với trục .
2.7.3.1. Tính iểm tra độ bền
Theo [14], kiểm tra điều kiện uốn dọc theo điều kiện ổn định Euler:
So
F
th
So (6)
F
a
Trong đó:
So là hệ số an toàn tính toán về ổn định.
Fth là tải trọng tới hạn (N), xác định phụ thuộc vào hệ số mềm của vít λ.
Fa = 2210 N là tổng lực cắt (xác định ở mục 2.4.6 ở trên).
[So] = 2 4 , hệ số an toàn ổn định cho phép, chọn [So] = 3
- Độ mềm của vít λ:

 .l
(7)
i
Trong đó:
μ = 2 , là hệ số phụ thuộc phương pháp cố định các đầu trục vít
me[14]
; l = 250 mm, là chiều dài tính toán của trục vít me[14]
;
i là bán kính uán tính của tiết diện trục vít me, i được xác định như sau[14]
:
i
J
(8)
0.25 d 2
1
J là mô men uán tính của tiết diện trục vít me, xác định theo công thức:

23
d 4
 d
o

 1 
0.4 0.6  (9)
J
64

d1
  
Thay các giá trị vào các công thức (7), (8), (9) ta được:
d1
4
0.4 0.6do 3.1412.8254
 16  4
J 
     0.5   828 mm
  
64

 12.825 
 64

d
1  
i
J

828
 2.53mm
0.25 d1
2 0.25 x 3.1412.8252
 .l  2 x 250  197 100
i 2.53
- ác định tải trọng tới hạn Fth:
o λ > 100, theo [14],
F
th
2
EJ
(10)
 l2
Trong đó E = 2.1 x 105
N/mm2
là mô đun đàn hồi của thép làm trục vít.
Thay các giá trị vào công thức (10) ta được:
F 2
EJ  3.142
210000828  6857 N
th  l2
2 x 2502
Thay các giá trị vào công thức (6) ta được:
So
F
th
 6857  3.1So, vậy trục vít thỏa điều kiện ổn định.
F
a 2210
2.7.3.2. Tính iểm tra hả năn chịu tải độn
Theo [14], để đảm bảo khả năng chịu tải động, khả năng tải động tính toán
của bộ truyền vít me bi cần đảm bảo: Cd Ca (11)
Trong đó:
Ca là khả năng tải động cho phép của bộ truyền động vít me bi, được xác
định bằng thí nghiệm, do hãng chế tạo cung cấp. Theo [15], trục vít me – đai ốc bi
loại 16FSI5T (trang 53) có Ca = 731 x 106
kgf ( 7168634 kN).
Cd là khả năng tải động tính toán của trục vít me (kN), Cd xác định như sau:
Cd Q. L1/ 3
(12)

24
Với Q là tải trọng tương đương được tính theo lực dọc trục (kN); L là tuổi
thọ của trục vít me, tính bằng triệu chu kỳ chịu tải.
Tải trọng tương đương Q được tính theo công thức: Q = Fa.kF (13)
Fa = 2210 N (được xác định ở 2.4. )
kF là hệ số tải trọng, theo [14], chọn kF = 1.5 (tải trọng có sự va chạm)
Thay các giá trị vào công thức (13) ta được: Q = 3315 N
Tuổi thọ L của trục vít me tính theo số giờ làm việc như sau:
L = 60.10-6
.Lh.n (14)
n là số vòng uay của trục vít me (vòng/phút), n = 500 v/ph
Lh là số giờ làm việc của trục vít me (tính bằng giờ), chọn Lh = 72000 giờ.
Thay các giá trị vào công thức (14) ta được: L = 2160 (triệu chu kỳ).
Thay giá trị Q và L vào công thức (10) ta được: Cd = 42852 kN
Vậy Cd < Ca , trục vít đảm bảo khả năng chịu tải động.
2.8. Kết luận l a ch n độn cơ
- Từ các tính toán, ph n tích ở trên, trên cơ sở các loại động cơ phổ biến (có
sẵn) ở thị trường Việt Nam, tác giả chọn động cơ dẫn động các trục , Y, là
Stepmotor size 57 có các thông số như sau:
Bước góc Chiều Mô-men Dòng Kháng Cảm Trọng Số Moment
(°) dài xoắn tĩnh (A) (Ω) (MH) lượng Dây quán tính
L (mm) (Nm) (Kg) (Số) (Kg.cm²)
1.8 84 2.3 4.0 0.9 2.7 1.1 4 0,53
- Để đảm bảo phay được gỗ cứng (có
thể phay cả kim loại màu) và đảm bảo độ
bóng của sản phẩm, tác giả chọn động cơ dẫn
động trục chính (spindle) là động cơ servo
của hãng Makita Corporation, mã hiệu
RT0700C có công suất 710W, tốc độ vòng
quay 10000 30000 rpm.
Hình 2.10: Động cơ Makita RT0700C

25
2.9. Kết luận l a ch n ết cấu cơ hí và hệ thốntruyền độn
- Kết cấu cơ khí:
Trục chuyển động độc lập phối hợp với trục theo phương ngang, trục Y theo
phương dọc. Spindle (gắn dao phay) di chuyển lên, xuống theo phương đứng (trục ),
đồng thời dao phay uay uanh trục (spindle). Cả khung máy (trong đó có cả trục và
trục ) di chuyển dọc theo trục Y.
- Hệ thống truyền động:
Trục ,Y, là bộ truyền động vít me đai ốc bi, đường kính 16mm, bước 5mm
có sẵn trên thị trường (có thể mua của hãng Hiwin, TBI, THK,…); thanh trược
vuông (có thể mua của hãng Hiwin, TBI, THK,…) đảm bảo độ chính xác cao.
Trục có đai ốc di chuyển dọc theo trục vít me (2 chiều), kèm theo đai ốc là
cụm gá lắp trục chính (spindle) và trục ; 2 thanh trược bố trí 2 bên trục vít me. Trục
có đai ốc di chuyển dọc theo trục vít me (2 chiều), kèm theo spindle
di chuyển (lên/xuống); 2 thanh trược bố trí 2 bên spindle.
Trục Y có đai ốc cố định vào khung đế máy, trục vít me kèm theo toàn bộ
khung máy phía trên di chuyển dọc theo trục Y (2 chiều), 2 thanh trược bố trí 2 bên
khung đế máy (song song với trục Y).

26
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ MÁY
3.1. Trục X (vật liệu: thép C45)
Hình 3.1: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục
3.2. Trục Y (vật liệu: thép C45)
Hình 3.2: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục Y
3.3. Trục Z (vật liệu: thép C45)

Hình 3.3: Kích thước cơ bản của trục vít me đai ốc bi - trục

27
3.4. Đế máy (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.4: Đế máy (hình - isometric view)
Hình 3.5: Kích thước cơ bản của đế máy (top view)

28
3.5. Đế lắp trục X (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.6: Hình đế lắp trục (isometric view)
Hình 3.7: Kích thước cơ bản của đế lắp trục

29
3.6. Đế lắp trục Y (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.8: Hình 3D của đế lắp trục Y (isometric view)
Hình 3.9: Kích thước cơ bản của đế lắp trục Y (top view)

30
3.7. Đế lắp trục Z (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.10: Hình của đế lắp trục (isometric view)
Hình 3.11: Kích thước cơ bản của đế lắp trục (front view)

31
3.8. Đế lắp thanh trược trục Z (lắp spindle) (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.12: Hình của đế lắp thanh trược trục (lắp spindle)
Hình 3.13: Kích thước cơ bản của đế lắp thanh trược trục

32
3.9. Mặt bên trái (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.14: Hình của khung máy – mặt bên trái (isometric view)
Hình 3.15: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên trái

33
3.10. Mặt bên phải (vật liệu: hợp kim nhôm)
Hình 3.16: Hình của khung máy – mặt bên phải (isometric view)
Hình 3.17: Kích thước cơ bản của khung máy – mặt bên phải

34
3.11. Bản vẽ lắp tổn thể
Hình 3.18: Hình 3D – bản vẽ lắp mô hình
Hình 3.19: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (isometric view)

35
Hình 3.20: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ bên phải – right view)
Hình 3.21: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía sau – back view)

36
Hình 3.22: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía trên xuống –top view)
Hình 3.23: Hình 3D – bản vẽ lắp tổng thể (nhìn từ phía dưới lên –bottom view)

37
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG
4.1. Mô phỏn các chi tiết máy bằn phần mềm Ansys
Với điều kiện ban đầu được đặt ra là máy có thể chạy gia công trên gỗ cứng
như Gõ, Hương, Lim, Trắc, ván dăm, … với đường kính dao lớn nhất là12 mm.
Từ điều kiện này sau khi tính toán ta có các lực tương đương tác dụng lên th n máy
khi thiết kế lớn nhất là 00N ( 0kg). o đó, trong phần tính toán mô phỏng ở chương
này, ta tính mô phỏng các kết cấu của máy với tải 00N.
4.1.1. MÔ PHỎNG ĐẾ TRỤC X (Vật liệu: hợp im nhôm)
ỨNG SUẤT ĐẾ TRỤC X KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.1: Ứng suất tác dụng trên dầm đỡ trục
- Khi dao ăn xuống lực cắt đẩy lên và khi dao phay di chuyển ăn dao ngang
thì lực cắt đẩy theo ngược chiều di chuyển, lực cắt của dao khi quay thì tạo momen
xoắn làm cho trục chính bị quay tròn dẫn đến đồ gá và phẩn đỡ bị xoắn theo.

38
- Trên các biểu đồ ứng suất và biến dạng, chiều của véc tơ W là chiều tác
dụng của lực lên chi tiết máy; chiều của véc tơ và Y chiều khi dao phay di chuyển
ăn dao.
- Theo hình 4.1: ứng suất tác dụng lớn nhất lên đế trục X là 1MPa (ứng
với phần có màu vàng), nhỏ hơn nhiều so với ứng suất cho phép của hợp kim nhôm
là 280 MPa.
ĐỘ BIẾN DẠNG ĐẾ TRỤC X KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.2: Độ biến dạng của dầm đỡ trục khi chịu lực 00N
- Theo hình 4.2: độ biến dạng lớn nhất của đế trục X khi chịu lực 300N là:
0.0126 mm (ứng với phần màu đỏ trên hình). Ta thấy độ biến dạng của đế trục X
chấp nhận được với sai số cho phép của máy (0.1mm).
Các dữ liệu tính toán và kết uả tính toán mô phỏng được trình bày ở phụ lục
đính kèm luận văn.

39
4.1.2. MÔ PHỎNG ĐẾ TRỤC Y (Vật liệu: hợp im nhôm)
ỨNG SUẤT ĐẾ TRỤC Y KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.3: Ứng suất tác dụng trên đế trục Y
ĐỘ BIẾN DẠNG ĐẾ TRỤC Y KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.4: Độ biến dạng trên đế trục Y

40
- Theo hình 4.3: ứng suất tác dụng lớn nhất lên đế trục Y là 0.014MPa (ứng
với phần có màu xanh lá), nhỏ hơn nhiều so với ứng suất cho phép của hợp kim
nhôm là 280 MPa.
- Theo hình 4.4: độ biến dạng lớn nhất của đế trục Y khi chịu lực 300N là
rất nhỏ (2.0505e-6
mm ứng với phần màu đỏ trên hình).
4.1.3. MÔ PHỎNG ĐẾ TRỤC Z (lắp spindle) (Vật liệu: hợp im nhôm)
ỨNG SUẤT MÁY KHI CHỊU LỰC 300N TẠI TRỤC CHÍNH
Hình 4.5: Ứng suất khi chịu lực tại trục chính
- Theo hình 4.5: ứng suất tác dụng lớn nhất lên đế trục Z (bộ phận lắp
spindle) khi chịu lực 300N tại trục chính là: 8MPa (phần có màu vàng), nhỏ hơn
nhiều so với ứng suất cho phép của hợp kim nhôm là 280 MPa.
- Theo hình 4.6: độ biến dạng lớn nhất lên đế trục Z khi chịu lực 300N tại
trục chính là 0.05mm (ứng với phần màu xanh trên đế trục ) và độ biến dạng của bộ
phận lắp spindle là: 0.0935mm (phần màu đỏ trên hình). Ta thấy độ biến dạng chấp
nhận được với sai số cho phép của máy.

41
ĐỘ BIẾN DẠNG MÁY KHI CHỊU LỰC 300N TẠI TRỤC CHÍNH
Hình 4.6: Độ biến dạng khi chịu lực tại trục chính
4.1.4. MÔ PHỎNG BÀN MÁY (Đế máy) (vật liệu: hợp im nhôm 6061)
Hình 4.7: Ứng suất tác dụng lên bàn máy

42
- Theo hình 4.7: ứng suất tác dụng lớn nhất lên bàn máy khi chịu lực 300N
tại trục chính là: 0.008 MPa (ứng với phần có màu xanh lá), nhỏ hơn nhiều so với
ứng suất cho phép của hợp kim nhôm là 280 MPa.
ĐỘ BIẾN DẠNG BÀN MÁY KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.8: Độ biến dạng của bàn máy
- Theo hình 4.8: độ biến dạng lớn nhất lên bàn máy khi chịu lực 300N tại
trục chính là rất nhỏ (2.2469e-6
mm, ứng với phần màu đỏ trên hình).
4.1.5. MÔ PHỎNG MẶT BÊN TRÁI (vật liệu: hợp im nhôm)
- Theo hình 4.9: ứng suất tác dụng lớn nhất lên mặt bên trái khi chịu lực
300N tại trục chính là: 0.45 MPa (ứng với phần có màu xanh lá), nhỏ hơn nhiều so
với ứng suất cho phép của hợp kim nhôm là 280 MPa.
- Theo hình 4.10: độ biến dạng lớn nhất lên mặt bên trái khi chịu lực 300N
tại trục chính là: 0.0073442mm (ứng với phần màu đỏ trên hình). Ta thấy độ biến
dạng của mặt bên trái rất nhỏ so với sai số cho phép của máy.

43
ỨNG SUẤT MẶT BÊN TRÁI KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.9: Ứng suất mặt bên trái
ĐỘ BIẾN DẠNG MẶT BÊN TRÁI KHI CHỊU LỰC 300N
Hình 4.10: Biến dạng mặt bên trái
Vì mặt bên phải có kết cấu tương tự mặt bên trái nên không mô phỏng.

44
4.2. Kết luận ết quả mô phỏn tính t án ứn suất và biến dạn
Từ hình 4.1 đến hình 4.10 là kết uả mô phỏng lực tác dụng lên từng chi tiết
của máy và th n máy khi máy hoạt động. Với kết uả của các ứng suất và biến dạng
nhận được từ kết uả mô phỏng cho thấy máy được tính toán thiết kế đảm bảo độ
cứng vững khi hoạt động với lực cắt lớn nhất.
Chi tiết về các thông số tính toán và kết uả tính toán mô phỏng được trình
bày ở phần phụ lục đính kèm luận văn.

45
CHƯƠNG 5
CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM
5.1. Một số hình ảnh của máy sau khi chế tạ lắp ráp h àn chỉnh
Động cơ spindle Động cơ trục
Động cơ trục Trục
Bộ chương trình
điều khiển
Thanh trược Đế máy Đế khung máy
Hình 5.1: Hình tổng thể máy nhìn từ phía trước

46
Hình 5.2: Máy nhìn từ mặt bên trái
Hình 5.3: Máy nhìn từ mặt bên phải

47
Hình 5.4: Máy nhìn từ mặt sau
Hình 5.5: Máy nhìn từ trên xuống (top view)

48
Đế lắp thanh trược trục và spindle
Ổ bi (trục )
Đai ốc
trục Z
Trục Y
Thanh trược Cụm lắp spindle
Hình 5.6: Cụm gá lắp spindle

49
Trục Y Ổ bi (trục Y)
Đai ốc (trục Y)
Hình 5.7: Cụm trục vít me-đai ốc bi trục Y
Hình 5.8: Bo mạch điều khiển của máy

50
Tấm đệm Đế máy
M i dao phay gỗ
Hình 5.9: Đế máy (back view)

51
5.2. Th c n hiệm trên sản phẩm và hi lại ết quả th c n hiệm
Hình 5.10: Thực nghiệm phay hình chữ nhật, chữ S trên gỗ
Hình 5.11: Thực nghiệm phay đường tròn trên gỗ

52
Hình 5.12: Kết uả thực nghiệm phay đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên gỗ
Hình 5.13: Thực nghiệm vẽ đường tròn, hình chữ nhật, chữ S trên giấy kẻ ô

53
ùng thước kẹp có sai số 1/100 để kiểm tra kết uả thực nghiệm trên gỗ:
Hình 5.14: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm.
Hình 5.15: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm
Hình 5.16: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S

54
Hình 5.17: Đường tròn dùng để dịch chương trình thực nghiệm
Hình 5.18: Kết uả thử nghiệm vẽ hình tròn đường kính 80mm trên giấy kẻ ô

55
Hình 5.19: Hình chữ nhật dùng để dịch chương trình thực nghiệm
Hình 5.20: Kết uả thử nghiệm vẽ hình chữ nhật trên giấy kẻ ô

56
Hình 5.21: Hình S dùng để dịch chương trình thực nghiệm
Hình 5.22: Kết uả thử nghiệm vẽ hình chữ S trên giấy kẻ ô

57
ùng thước kẹp có sai số 1/100 để kiểm tra kết uả thực nghiệm trên giấy:
Hình 5.23: Kiểm nghiệm kích thước đường tròn đường kính 80mm trên giấy.
Hình 5.24: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật 70x50mm vẽ trên giấy.
Hình 5.25: Kiểm nghiệm kích thước hình chữ nhật S vẽ trên giấy.

58
5.3. Xác định sai số th c n hiệm
Để xác định sai số, tác giả dùng phần mềm Master Cam để vẽ hình tròn, hình
chữ nhật, chữ S; sau đó dịch sang file Gcode và coppy vào USB, cho vào máy chạy
vẽ hình trên giấy kẻ ô. Sau khi có kết uả như hình 5.18, 5.20, 5.22 tác giả scan các
hình này với tỷ lệ 1:1 để có file ảnh. Sau đó coppy file ảnh này bỏ vào phần
mềm Master Cam và chồng với hình vẽ ban đầu lên để so sánh kết uả thực
nghiệm so với lý thuyết. Lý do dùng giấy kẽ ô là vì nhờ giấy này mà khi gắn
lên máy ta dễ dàng xác định t m cho tờ giấy vẽ và điều chỉnh các trục song
song với đường kẽ trên tấm giấy.
y
80
70
60
50
40
30
20
10
2.5
O
Đường thực nghiệm
Đường mô phỏng
2.5 10 20 30 40 50 60 70 80 x
Hình 5.26: Kết uả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy

theo
đường
hình
tròn

59
y
70
60
50
40
30
20
10
2.5
O 2.5 10 20 30
40
50 x
Hình 5.27: Kết uả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy theo
đường hình chữ nhật

60
y
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
2.5
O
2.5 10 20 30 40
x
Hình 5.28: Kết uả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khi máy chạy
theo đường hình chữ S

61
S sánh ết quả th c n hiệm và mô phỏn
Từ hình 5.26, hình 5.27 và hình 5.28 ta có sai số của các hình vẽ của máy
chạy theo đường tròn, đường hình chữ nhật và đường hình chữ S.
Với hình 5.26 là sai số của đường tròn được máy vẽ với đường tròn mô
phỏng là rất nhỏ, kết uả được thực nghiệm trên giấy kẻ ô với mỗi ô là 1mm. Với kết
uả nhận được thì sai số lớn nhất nằm ở 4 góc của đường tròn do khe hở của vít me
khi đổi chiều uay, sai số lớn nhất của thực nghiệm so với mô phỏng nằm trong
khoảng ± 0.1mm.
Với hình 5.27 là sai số của đường hình chữ nhật được máy vẽ so với đường
hình chữ nhật mô phỏng trên giấy kẻ ô với mỗi ô là 1mm. Với kết uả nhận được thì
sai số rất nhỏ. Hai đường có lệch nhau tạo nên sai số do khe hở của vít me khi đảo
chiều uay trên 2 trục và Y. Sai số lớn nhất của thực nghiệm so với mô phỏng nằm
trong khoảng ± 0.1mm.
Với hình 5.28 là sai số của đường hình chữ S được máy vẽ so với đường chữ
S mô phỏng trên giấy kẻ ô với mỗi ô là 0.5mm. Với kết uả nhận được thì sai số rất
nhỏ. Hai đường gần như nằm trùng lên nhau. Sai số lớn nhất nằm ở các góc của
cung tròn do khe hở của vít me khi đảo chiều uay.

62
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
6.1. Kết luận
Máy CNC mini gia công gỗ được thiết kế, chế tạo đạt các yêu cầu đặt ra của
đề tài.
Máy có nhiều tính năng ưu điểm như:
- Gọn, nhẹ;
- ễ vận hành;
- Máy chạy rất êm, rung động rất ít;
- Sai số nhỏ, phù hợp với gia công gỗ mỹ nghệ;
- Giá thành tương đối thấp.
- Độ bền cao, độ cứng vững cao.
- Máy có thể ứng dụng để gia công được nhiều loại sản phẩm khác
nhau.
6.2. Hướn phát triển của đề tài
Đề tài có thể phát triển theo hướng n ng cao độ chính xác để gia công
các sản phẩm cần độ chính xác cao hơn như khắc logo, hình, chữ trên vật liệu
kim loại màu.
Có thể nghiên cứu giảm trọng lượng máy xuống còn khoảng 0kg, kèm
với phương án gắn thêm các núm hút ch n không ở đế máy để tăng độ chính
xác.

Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc

Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc

Similar to Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc (20)

More from DỊCH VỤ VIẾT ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO/ TEL: 0909.232.620

More from DỊCH VỤ VIẾT ĐỀ TÀI TRỌN GÓI ZALO/ TEL: 0909.232.620 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Nghiên Cứu Thiết Kế, Chế Tạo Máy Khắc Gỗ Cnc Di Động.doc