TÊN ĐỒ ÁN: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT DÙNG TIA LASER

Mã đồ án CKTN00000126
Dữ liệu: khodoankythuat.vn
Mô tả đồ án

     Đồ án có dung lượng 310MB. Bao gồm đầy đủ các file như: File bản vẽ cad 2D (Bản vẽ tổng thể máy cắt dùng tia laser, bản vẽ phương án thiết kế, bản vẽ sơ đồ nguyên lý, bản vẽ kết cấu cụm dẫn động trục y, bản vẽ kết cấu cụm dẫn động trục x, bản vẽ kết cấu cụm dẫn động trục z, bản vẽ chèn thuyết minh… ); file word (Bản thuyết minh… ). Ngoài ra còn cung cấp rất nhiều các tài liệu chuyên ngành, các tài liệu phục vụ cho thiết kế đồ án, thư viện chi tiết tiêu chuẩn........... THIẾT KẾ MÁY CẮT DÙNG TIA LASER.

Giá: 1,150,000 VND
Nội dung tóm tắt

MỤC LỤC

MỤC LỤC……1

LỜI MỞ ĐẦU.. 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.. 9

1.1. LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA LASER [5],[7] 9

1.2. NGUYÊN LÝ TẠO RA LASER [6] 11

1.2.2. Mô hình cấu tạo. 14

1.2.3. Nguyên lý hoạt động. 14

1.3.TÍNH CHẤT CỦA LASER [5],[6] 15

1.4. PHÂN LOẠI LASER [5] 16

1.4.1. Diod Laser. 16

1.4.2. Laser CO2 (laser khí). 17

1.4.3. Máy laser Fiber. 17

1.4.4. Máy laser nguồn tinh thể Nd:YAG, Nd:YVO.. 18

1.5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA LASER [5],[6],[8] 18

1.5.1. Ứng dụng laser trong y học. 18

1.5.2. Ứng dụng laser trong công nghiệp. 21

1.5.3. Ứng dụng laser trong khoa học. 22

1.5.4. Ứng dụng laser trong đời sống. 24

1.6. MÁY CẮT LASER.. 27

1.6.1. Nguyên lý cắt laser. 27

1.6.2. Cấu tạo. 27

1.6.3. Ưu điểm của máy cắt laser. 31

1.6.4. Một số loại máy trên thị trường. 31

1.7. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI. 33

1.7.1. Mục tiêu. 33

1.7.2. Nhiệm vụ. 33

1.7.3. Phạm vi đề tài 33

1.8. TỔ CHỨC LUẬN VĂN.. 34

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.. 35

2.1. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU MÁY.. 35

2.2. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN LASER.. 37

2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG.. 38

2.3.1. Truyền động vít me. 38

2.3.2. Truyền động đai răng. 38

2.4. ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG.. 40

2.4.1. Động cơ bước. 40

2.4.2. Động cơ servo. 41

2.5. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.. 42

2.6. TÓM TẮT. 43

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, CHỌN THIẾT BỊ HỆ DẪN ĐỘNG.. 44

3.1. TÍNH TOÁN CỤM TRỤC Z.. 47

3.1.1 Các thông số đầu vào. 47

3.1.2 Tính toán bộ truyền  vít me – đai ốc bi 47

3.1.3 Chọn, kiểm tra bền ổ lăn. 51

3.1.4 Tính toán và lựa chọn động cơ. 52

3.1.5 Chọn khớp nối 53

3.1.6 Thiết kế trục dẫn hướng. 54

3.2.TÍNH TOÁN CỤM TRỤC X.. 55

3.2.1. Các thông số đầu vào. 55

3.2.2. Tính toán cụm trục dẫn hướng. 55

3.2.3. Gối đỡ trục dẫn hướng. 57

3.2.4. Chọn con trượt của trục dẫn hướng. 58

3.2.5. Tính toán trục vít me – đai ốc bi 59

3.2.6. Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn trục vít. 61

3.2.7.Tính toán và lựa chọn động cơ. 63

3.2.8. Chọn khớp nối 63

3.3. TÍNH TOÁN CỤM TRỤC Y.. 64

3.3.1. Các thông số đầu vào. 64

3.3.2. Tính toán cụm trục dẫn hướng. 64

3.3.3. Chọn bộ ray trượt, con trượt. 67

3.3.4. Tính trục vít me. 67

3.3.5. Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn trục vít. 70

3.3.6. Tính toán và lựa chọn động cơ. 71

3.3.7. Chọn khớp nối 72

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.. 73

4.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG.. 73

4.2. GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN.. 74

4.2.1. Phần mềm Mach3. 74

4.2.2. Mạch điều khiển trung tâm... 74

4.3. CÁC YÊU CẦU CỦA PHẦN MỀM MACH3. 74

4.4. GIAO DIỆN VÀ MỘT SỐ CHỨC NĂNG CỦA MACH3. 75

4.4.1. Trang Program Run (Alt+l). 76

4.4.2. Trang MDI Alt+2 (Manual Data Input). 80

4.4.3. Trang ToolPath (Alt+4). 81

4.5. CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CỦA MACH3. 81

4.6. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO.. 86

4.7. TRÌNH TỰ VÀ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN CẮT MỘT ẢNH BẰNG MÁY.. 93

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MÔ HÌNH, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.. 101

5.1. THIẾT KẾ CƠ KHÍ. 101

5.1.1. Cơ cấu truyền động. 101

5.1.2. Động cơ. 101

5.1.3. Đầu laser. 102

5.2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS. 102

5.3. LẮP RÁP MÔ HÌNH.. 105

5.4. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.. 107

5.4.1.Cắt hình. 107

5.4.2. Khắc hình. 108

CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 110

6.1. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.. 110

6.2. NHỮNG HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC.. 110

6.2.1. Hệ thống cơ khí 110

6.2.2. Hệ thống điều khiển. 110

6.3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI. 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 111

LỜI MỞ ĐẦU

   Trong sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa, khoa học kỹ thuật đóng vai trò quan trọng và cần sự quan tâm lớn. Ngành như cơ khí, điện tử, tin học,… tạo ra các sản phẩm phục vụ các lĩnh vực khác nhau. Trong ngành cơ khí, việc sử dụng máy móc để thay thế sức lao động của con người là một xu hướng tất yếu để tăng năng suất lao động, tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao.

   Máy CNC là một tiến bộ phát triển vượt bậc của nền công nghiệp. Sự xuất hiện của máy CNC đã nhanh chóng làm thay đổi quá trình chế tạo. Các đường cong, các cấu trúc phức tạp 3 chiều được dễ dàng thực hiện và một lượng lớn các thao tác của con người được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất tạo nên sự chính xác và chất lượng ngày càng cao. Máy CNC phổ biến hiện nay như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt laser, máy cắt dây CNC,... Sự tiến bộ của kĩ thuật, trí thông minh nhân tạo, điều khiển số tạo ra những máy CNC có nhiều trục chính như 3,4,5,6 trục chính chuyển động ngày càng linh hoạt và khéo léo. Bài luận văn này sẽ trình bày về Máy cắt dùng tia laser có 3 trục chính.

   Luận văn này, nhóm em sẽ tìm hiểu về ứng dụng của tia laser, tính toán và thiết kế hệ thống dẫn hướng, truyền động máy cắt laser. Nhiệm vụ chính là tính toán thiết kế và lựa chọn hệ thống vít me bi, hệ thống ray dẫn hướng, ổ bi và động cơ điều khiển cho các trục X, Y, Z. Do kiến thức còn hạn hẹp và lần đầu thực hiện nên luận văn này khó tránh khỏi những thiếu xót, chúng em rất mong muốn có được sự góp ý của quí thầy cô.

   Lời cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy: ThS……………. bởi sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình để nhóm em hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp này.

                                                         Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                Sinh viên thực hiện

                                             …………..

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA LASER [5],[7]

Ngày nay Laser hiện diện ở nhiều nơi, nhưng khách quan mà nói, chúng ta hiểu về nó còn rất hạn chế. Laser phát triển mạnh vào những năm 1980 và bây giờ Laser phát triển rất nhanh, nó đã xâm nhập vào nhiều ngõ ngách của cuộc sống, vậy chúng ta hãy tìm hiểu kỹ thêm: Laser là gì? Laser xuất hiện như thế nào?  Những chặng đường phát triển của nó?

Laser là chữ viết tắt bằng cách kết nối bởi những chữ đầu tiên của cụm từ nói trên bằng tiếng Anh (Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation) nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức. Người ta nhớ lại rằng, vào năm 1916, sau khi được bầu vào Viên Hàn lâm Khoa học Đức, A.Einstein bằng tư duy trừu tượng cao, đã nêu thuyết: Nếu chiếu những nguyên tử bằng một làn sóng điện từ, sẽ có thể xẩy ra một bức xạ “được kích hoạt” và trở thành một chùm tia hoàn toàn đơn sắc, ở đó tất cả những photon (quang tử) phát ra sẽ có cùng một bước sóng.

Vì thế cả ba nhà khoa học nói trên đều được nhận giải Nobel vật lý vào năm 1964. Đạt tới việc khuếch đại các sóng cực ngắn rồi mà sao không dấn thêm vào các sóng phát sáng? Đó là sự tiếc nuối thốt lên từ C. Townes. Bởi sau thành công này ông được cấp trên giao cho trọng trách mới. Thực ra nhà khoa học Anthus Schawlow (là em rể của Townes) đã có nhiều công suy nghĩ để biến Maze thành Laser, nhưng mới trong phạm vi lý thuyết và tháng 8/1958 ông công bố phần lý thuyết đó trên tạp chí “Physical Review” rồi cũng dừng lại; để cho Theodora Maiman phát triển thêm lên. Theodora Maiman, là nhà khoa học của phòng thí nghiệm Hughes tại Malibu, bang California. Dựa vào lý thuyết và nền tảng thực nghiệm của Townes và Schawlow đã công bố, T. Maiman dành hơn hai năm đi sâu thêm, mở rộng thêm và trở thành người đầu tiên tìm ra tia Laser

1.2. NGUYÊN LÝ TẠO RA LASER [6]

1.2.1. Cơ sở lý thuyết

Chúng ta cần thêm một vài khái niệm nữa để hiểu rõ nguyên lý tạo ra Laser. Sự lượng tử hóa trong nguyên tử làm cho các nguyên tử có các mức năng lượng gián đoạn. Sự chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác phải xảy ra cùng với sự phát xạ ánh sáng.

Theo tiên đề Borh, nếu nguyên tử hay phân tử nằm ở trạng thái năng lượng cao hơn năng lượng ở trạng thái thấp nhất hay trạng thái cơ bản nó có thể tự phát rơi xuống mức năng lượng thấp hơn, mà không cần kích thích từ bên ngoài là phát xạ tự nhiên. Một kết quả có thể xảy ra với sự rơi làm giảm trạng thái năng lượng là giải phóng năng lượng dư thừa (ứng với hiệu hai mức năng lượng) dưới dạng một photon ánh sáng. Nguyên tử hay phân tử kích thích có một thời gian phát xạ đặc trưng, đó là thời gian mà chúng vẫn giữ được trạng thái năng lượng kích thích cao hơn trước khi chúng chuyển xuống mức năng lượng thấp hơn và sinh ra photon. Từ thời gian phát xạ của nguyên tử Einstein đã nghĩ ra một loại phát xạ mới: phát xạ cưỡng bức.

Vấn đề quan trọng nhất trong việc thu được phát xạ Laser cưỡng bức là dưới những điều kiện cân bằng nhiệt động lực học bình thường thì dân cư, số nguyên tử, hoặc phân tử ở mỗi mức năng lượng không thuận lợi cho việc phát xạ cưỡng bức. do các nguyên tử có xu hướng tự rơi xuống các mức năng lượng thấp hơn nên số nguyên tử hay phân tử ở mỗi mức sẽ giảm khi năng lượng tăng. Dưới những điều kiện bình thường thì năng lượng ứng với một quang electron điển hình (1 eV) thì tỉ số giữa các nguyên tử ở trạng thái kích thích mức cao với trạng thái cơ bản mức thấp vào khoảng 1017, hầu như tất cả các nguyên tử hay phân tử ở vào trạng thái cơ bản đối với sự chuyển mức năng lượng ánh sáng khả kiến. một lí do khiến sự phát xạ cưỡng bức khó thu được trở nên hiển nhiên khi xem xét các sự kiện có khả năng xảy ra quanh sự phân hủy của một electron từ một trạng thái kích thích với sự phát xạ ánh sáng sau đó và tự phát. Ánh sáng phát xạ có thể kích thích sự phát xạ từ các nguyên tử bị kích thích khác, nhưng một số có thể gặp phải nguyên tử ở trạng thái cơ bản và bị hấp thụ chứ không phải gây ra phát xạ.

Để tạo ra sự nghịch đảo dân cư cho cho hoạt động laser thì phải kích thích có chọn lọc các nguyên tử hay phân tử lên một mức năng lượng đặc biệt. Ánh sáng và dòng điện là cơ chế kích thích được chọn cho phần lớn Laser. Ánh sáng hoặc các electron có thể cung cấp năng lượng cần thiết để kích thích các phân tử hay nguyên tử lên các mức năng lượng cao được chọn. Sau đó sẽ rơi xuống mức Laser cao.

1.2.3. Nguyên lý làm việc

Lúc này các e đang ở trạng thái kích thích, chúng bức xạ cảm ứng phát ra photon, các photon đầu tiên kích thích các e khác bức xạ. Một photon  va chạm với các e của nguyên tử khác để rồi tạo ra hai photon, hai photon tạo ra bốn photon và cứ như thế số photon được nhân lên. Các photon sinh ra chuyển động theo các hướng khác nhau.

Một lượng lớn chúng thoát ra khỏi ống, một số còn lại di chuyển dọc theo trục ống. Khi đến hai đầu ống chúng bị hai gương phản xạ lại, va chạm với các e của các nguyên tử khác đang ở trạng thái kích thích và khởi phát thêm bức xạ cảm ứng. Số photon cứ như thế tăng lên không ngừng , tất cả các sự kiện này diễn ra với tốc độ kinh hoàng, trong vài phần triệu giây.

1.3. TÍNH CHẤT CỦA LASER [5],[6]

- Độ định hướng cao: tia LASER phát ra hầu như là chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn km mà không bị tán xạ. Chùm sáng laser không còn tính song song chỉ do các hiệu ứng nhiễu xạ. được quyết định bởi bước sóng của ánh sáng và khẩu độ lối ra.

- Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.

- Tính kết hợp: đoàn sóng Laser có thể dài tới cỡ vài trăm km điều này có nghĩa là các vân giao thoa vẫn có thể tạo thành khi chồng chất hai chùm sóng riêng biệt có hiệu quang lộ cỡ khoảng cách nói trên.

- Tính hội tụ: mật độ năng thông đối với chùm Laser cỡ 1016 W/cm2 là hoàn toàn có thể.

1.4. PHÂN LOẠI LASER [5]

Máy Laser trên thị trường khác nhau chủ yếu là loại nguồn Laser sử dụng. Chúng ta sẽ nói chủ yếu về laser CO2, lasers diot và laser sợi…. Mỗi loại Laser có riêng các ưu nhược điểm và phù hợp với các loại vật liệu khác nhau.

1.4.1.Diod Laser

Diod laser một loại laser có cấu tạo tương tự như một diod. Nó có môi trường kích thích là chất bán dẫn dạng p-n nối tiếp của diod. Diod laser hoạt động gần giống với diod là chất phát quang. Nó cũng được gọi là đèn diod nội xạ và được viết tắt là LD hay ILD.

1.4.2.Laser CO2 (laser khí)

Laser CO2 là laser khí và được kích hoạt bằng điện thế. Máy laser CO2 hoạt động dựa vào tác động của hỗn hợp khí carbon dioxide được kích thích điện. Với bước sóng 10,6 µm, loại nguồn laser này chỉ phù hợp để xử lý trên các vật liệu phi kim loại và trên các loại nhựa. Nguồn laser CO2 được trang bị chùm tia chất lượng và làm việc với năng xuất cao, do đó, máy laser CO2 hiện đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay so với các loại máy laser khác.

Nó phù hợp gia công các vật liệu : Gỗ, mika, thủy tinh, giấy, vải, các loại nhựa ,màng mỏng và phim , da, đá.

1.4.4. Máy laser nguồn tinh thể Nd:YAG, Nd:YVO

Cũng như máy laser Fiber, máy laser tinh thể cũng là dạng laser trạng thái rắn, được ứng dụng để khắc đánh dấu trên vật liệu bằng cách bơm laser trực tiếp từ đi ốt (Trước đây sử dụng đèn flash), trong đó các nguồn laser phổ biến nhất phải kể đến là nguồn YAG và Nd. Do có bước sóng cùng với nguồn laser Fiber là 1.064 micromet, nên máy laser nguồn tinh thể cũng phù hợp với các ứng dụng khắc ký mã trên kim loại và nhựa.

1.5. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA LASER [5], [6], [8]

1.5.1. Ứng dụng laser trong y học

Nghiên cứu ứng dụng laser trong y học cũng khá sớm từ những năm 1962–1963 của thế kỷ trước. Lúc đầu laser được dùng để điều trị bệnh bong võng mạc, từ đó laser đã được sử dụng rộng rãi trong y khoa, ứng dụng laser trong chẩn đoán và điều trị từ đó mở ra nhiều triển vọng trong chữa bệnh và làm đẹp cho con người.

Laser được ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị có bước sóng nằm trong khoảng từ 193 nm đến 10.6µm, thuộc vùng tử ngoại, khả kiến và hồng ngoại gần, có thể làm việc ở chế độ xung hay chế độ liên tục.Hiệu ứng quang đông (nhiệt) : bức xạ laser có năng lượng vừa đủ và được giải phóng trong thời gian thích hợp thì có thể làm nhiệt độ vùng tổ chức tăng lên khoảng 60-100°C. Khi đó tổ chức sinh học bị động kết dẫn đến hoại tử. Ứng dụng của hiệu ứng nhiều trong lĩnh vực nhãn khoa, như: quang đông võng mạc, quang đông điều trị tân mạch hắc mạc, quang đông phù điểm vàng,…

Hiệu ứng bóc lớp (quang cơ - phi nhiệt) : Chúng ta dùng các xung cực ngắn ( ns­- nanosecond­), công suất đỉnh cực cao, bước sóng vùng tử ngoại gần, chiếu vào tổ chức sinh học. Bức xạ laser vùng tử ngoại chỉ bị các phần tử hữu cơ hấp thụ, khi năng lượng hấp thụ đủ lớn, mạch hữu cơ bị đứt gãy, xảy ra các “vi nổ” từ đó nước bị đẩy ra khỏi tổ chức, cuối cùng tổ chức sinh học giống như bị “bóc từng lớp”.

* Triệt lông bằng Laser GYAG

- Loại laser YAG xung dài 1064 nm phù hợp triệt lông, xóa gân máu, và đặc biệt là ứng dụng mới trong việc căng da mặt, trẻ hóa da.

- Loại laser Erbium bước sóng 2940 nm công nghệ phát tia cực nhỏ Pixel phù hợp xóa sẹo mụn, trị nám… và một số loại máy với các bước sóng khác phù hợp chữa bạch biến, “vẩy nến”.

Về mức độ hiện đại thì một số loại laser thế hệ mới gần đây được thiết kế thêm hệ thống xịt lạnh đồng bộ với việc phát tia nên có thể đưa tia laser công suất rất cao qua da tăng mạnh hiệu quả trị liệu mà vẫn không làm hư da, không gây sẹo.

1.5.2. Ứng dụng laser trong công nghiệp

Sự kết hợp các pha cho phép hội tụ ánh sáng laser thành một điểm nhỏ có đường kính khoảng bằng bước sóng (10-4cm). Như vậy laser 1W có thể hội tụ để có một cường độ 108 W/cm2. Chính năng lượng hội tụ cao như vậy nên dùng laser công suất lớn để khoang, cắt, khắc hình ảnh lên kim loại với độ chính xác và tốc độ rất cao.

1.5.3. Ứng dụng laser trong khoa học

1.5.3.1. Đo khoảng cách bằng laser

Ánh sáng laser có tính định hướng nên chùm tia vẫn giữ được độ mảnh của nó trong suốt quá trình lan truyền trên những khoảng cách rất lớn. chùm laser có công suất chỉ vài oát cũng dễ dàng vượt qua khoảng cách Trái Đất và Mặt Trăng (384.000 km) rồi bị bề mặt Mặt Trăng phản xạ lại Trái Đất. Một chùm Tia Laser ban đầu có kích thước bằng cái bút chì thì khi lên Mặt Trăng nó có kích thước bằng một vòng tròn đường kính vài km. Sự loe rộng này của chùm laser chỉ bằng 0.001% khoảng cách Trái đất và Mặt Trăng.

1.5.3.2. Dùng laser tạo phản ứng nhiệt hạch

Laser được dùng để làm nóng vật chất lên các nhiệt độ rất cao để tạo ra năng lượng hạt nhân thông qua sự tổng hợp các proton, như trong tâm của các ngôi sao. Các nhà vật lý thường sử dụng đơtêri và triti đó là các đồng vị của hydro dễ dàng tổng hợp hơn hydro.

1.5.5. Ứng dụng laser trong quân sự

Một số cơ sở khoa học trong nước lắp ráp và cải tiến được máy laser như: Trung tâm công nghệ laser (Viện nghiên cứu công nghệ - Bộ KH&CN), Viện kỹ thuật quân sự - Bộ Quốc phòng...

1.6. MÁY CẮT LASER

1.6.1. Nguyên lý cắt laser

Nguyên lý cơ bản của quá trình cắt laser có thể được tóm tắt như sau:

1. Một chùm tìa năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát laser.

2. Chùm tia được tập trung trên bề mặt chi tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính.

3. Chùm tia này đốt nóng vật liệu tạo nên một vùng vật liệu nóng chảy cục bộ.

4. Phần vật liệu nóng chảy bị đẩy ra khỏi vùng gia công bởi một dòng khí áp lực cao, đòng trục với chum tia laser.

5. Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ di chuyển trên bề mặ chi tiết theo một quỹ đạo, từ đó tạo nên đường cắt.

1.6.2. Cấu tạo

Máy cắt laser thường có ba phần chính: kết cấu máy, nguồn laser và hệ thống điều khiển.

- Kết cấu máy: có hai dạng phổ biến là hệ thống Gantry (hệ thống chạy bàn máy) và hệ thống Galvo (hệ thống quét tia laser).

- Nguồn laser: là nơi cung cấp tia laser thay thế cho các đầu cắt truyền thống.

- Hệ thống điều khiển: Điều khiển hướng, tốc độ và cường độ tia laser thích hợp với vật liệu cắt.

Kết cấu máy:

Trên thị trường có rất nhiều loại máy cắt khác nhau nhưng phần lớn đều thuộc hai hệ thống Gantry và Galvo.

* Công nghệ cắt với hệ thống Gantry

Đầu cắt hoặc bàn máy di chuyển trên mặt phẳng XY, thiết bị khá cồng kềnh, tốc dộ trung bình. Do khoảng cách từ đầu cắt đến vùng gia công và góc tới của tia laser là không đổi nên chất lượng đường cắt ổn định, vùng gia công lớn.

* Công nghệ cắt với hệ thống Galvo:

Hoạt động bằng cách điều chỉnh hướng của chùm tia laser, thiết bị nhỏ gọn, tốc độ cao, dễ tự động hóa trong công nghiệp. Tuy nhiên vùng hoạt động lại nhỏ, kết cấu rất phức tạp.

B. Nguồn laser:

Cấu tạo của một nguồn phát laser gồm: nguồn nuôi, hệ dẫn quang và quan trọng nhất là buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser.

Phân loại: Ngày nay, chủng loại máy cắt laser rất đa dạng tuy nhiên vẫn được quy về ba loại chính dựa trên nguyên lý tạo ra nó: Đó là laser CO2, Nd: YAG laser và fiber laser.

1.6.3. Ưu điểm của máy cắt laser

Thiết bị laser dùng để gia công sản phẩm rất đa dạng và phổ biến so với các phương pháp khác vì:

- Là phương pháp không tiếp xúc nên dễ dàng gia công trên các bề mặt phức tạp, lồi lõm,…

- Tuổi thọ cao.

- Gá đặt dễ dàng.

- Có thể cắt hầu hết mọi vật liệu tùy thuộc vào công suất nguồn laser.

- Tốc độ nhanh, độ chính xác cao, đường cắt tinh xảo, chi phí thấp.

- Kích cỡ đường cắt nhỏ (0,3 - 0,8mm) dễ dàng cắt các chi tiết hình dạng phức tạp.

1.7. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI 

1.7.1. Mục tiêu

Mục tiêu của đề tài: Thiết kế máy cắt dùng tia Laser. Đây là một sản phẩm hoàn thiện sử dụng được, dùng để cắt Mica, da, giấy. Ngoài ra còn có thể dùng khắc kim loại, gỗ với đầu vào là một tập tin ảnh.

1.7.3. Phạm vi đề tài

- Phạm vi hoạt động 1500mm x 1000mm

- Vật liệu cắt: mica, giấy, vải, da, kim loại.

- Tốc độ cắt: 0,4 m/s

- Độ chính xác

1.8. TỔ CHỨC LUẬN VĂN

Để hoàn thành các nhiệm vụ trên thì luận văn được tổ chức thành 7 chương.

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Lựa chọn phương án

Chương 3: Tính toán, chọn thiết bị hệ dẫn động

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển

Chương 5: Thực nghiệm và đánh giá kết quả

Chương 6: Kết luận và định hướng phát triển

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

   Để thiết kế một máy cắt laser 2D ta cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính ổn định của 5 bộ phận chính: kết cấu bàn máy, động cơ, phương pháp truyền động, nguồn laser và hệ thống điều khiển.

   Với mục tiêu, phạm vi cùng với lượng thời gian nghiên cứu đề tài này, tiêu chí lựa chọn các phương án phải thiết thực, có tính ứng dụng, không quá phức tạp vì lượng thời gian không cho phép.

2.1. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU MÁY

Có hai hệ thống được sử dụng phổ biến là hệ thống Gantry và hệ thống Galvo.

Theo các nghiên cứu trong và ngoài nước, hệ thống Galvo thường được ứng dụng trong máy khắc laser vì ưu điểm tốc độ rất cao, kết cấu máy phức tạp, chi phí cao. Còn ở đây ta đang thiết kế máy cắt nên sử dụng hệ thống Gantry như đa số các hãng sản xuất và thương mại về máy cắt laser của thế giới vẫn thường dùng. Hệ thống này có các ưu điểm so với hệ thống khác:

- Vùng hoạt động lớn.

- Chất lượng cắt ổn định.

- Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt và điều khiển.

* Phương án 1: Đầu cắt đứng yên, bàn máy di chuyển theo cả 2 phương X và Y

* Phương án 2: Đầu cắt di chuyển theo phương X, bàn máy di chuyển theo phương Y

* Phương án 3: Đầu cắt di chuyển theo 2 phương X và Y,bàn máy đứng yên.

* Kết luận: Chọn phương án 3 - Đầu cắt di chuyển, bàn máy đứng yên. Phương án được đánh giá cao nhất vì cần động cơ có công suất không quá lớn nhưng có tốc độ cắt cao nhất, diện tích bố trí máy lại nhỏ nhất, có thể gia công chi tiết có kích thước và khối lượng lớn.

2.2. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN LASER

Lựa chọn nguồn laser theo tiêu chí:

- Mức độ phổ biến

- Tuổi thọ

- Chi phí thực tế

Kết luận: Với mục đích là cắt giấy, da, vải, kim loại thì laser CO2 là sự lựa chọn hợp lý.

2.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 

2.3.1. Truyền động vít me

Là cơ cấu trục vít gắn với đai ốc dùng để truyền chuyển động cho cơ cấu tịnh tiến dọc theo trục vít me. Trục vít me thường rất dài so với đường kính của nó (hàng chục hay hàng trăm lần), có ren hình thang để chịu lực cao.

Khi truyền động, thường thì trục vít quay làm cho đai ốc trên nó chuyển động tịnh tiến. Đôi khi cũng có cơ cấu ngược lại. Vít me bi có hệ số ma sát nhỏ hơn, độ chính xác cao hơn vít me thường.

2.3.2. Truyền động đai răng

Truyền động của đai răng là chuyển động giống như truyền động của đai nhưng sẽ không bị trượt. Chúng truyền momen xoắn và tốc độ giữa 2 trục, có thể truyền khoảng cách lớn hơn bộ truyền bánh răng.

* Kết luận: Với yêu cầu về độ chính xác và khả năng hoạt động ổn định trong thời gian dài, phương án vít me bi là sự lựa chọn hớp lý.

2.5. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Có hai thiết bị điều khiển được sử dụng rộng rải là vi điều khiển và PLC

Kết luận: Chọn phương án sử dụng vi điều khiển.

2.6. TÓM TẮT

Với các sự lựa chọn trên, ta khái quát cơ cấu máy như sau:

- Phương án kết cấu máy: đầu cắt di chuyển, bàn máy đứng yên.

- Phương án đầu cắt: Laser CO2.

- Phương án phương pháp truyền động: Vít me bi.

- Phương án động cơ truyền động: Động cơ servo.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, CHỌN THIẾT BỊ HỆ DẪN ĐỘNG

* Yêu cầu kỹ thuật:

- Kích thước: Dài x Rộng x Cao: 1500x1000x2000 (mm)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi cắt: vc=24 (m/phút) = 0,4 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi không cắt: v=60 (m/phút) = 1 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Sai số: ±0,05 (mm)

(Nguồn: http://www.raytools.net/product/20171013/54.html)

* Tính toán dung sai:

Để đảm bảo độ chính xác của máy sau khi được thiết kế, dung sai kích thước của các thành phần lắp ráp phải được đảm bảo. Theo yêu cầu thiết kế thì độ chính xác là ±0,05mm.Độ chính xác này là độ chính xác tương ứng với gốc tọa độ của máy đến vị trí của mỗi điểm cần gia công . Ở đây vị trí home (chuẩn) được thiết lập là vị trí cảm biến tiệm cận cuối hành trình. Do đó cần xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của máy trên các trục. Ta có chuỗi kích thước như hình vẽ với O là vị trí gốc tọa độ, A1 là chiều dài trục x, A2 là chiều dài trục y, A3 là vị trí điểm cuối cần điều khiển cũng là khâu khép kín cần có độ chính xác. Do đó khâu khép kín là .

Từ yêu cầu của khâu khép kín A3 tính ra dung sai của các khâu thành phần. Để thực hiện tính dung sai cho các khâu thành phần chúng ta thực hiện như sau:

-  Dựa vào chuỗi kích thước xác định khâu A1, A2 là khâu tăng

- Giả thiết tất cả các khâu thành phần được chế tạo ở cùng một cấp chính xác và hệ số cấp chính xác chung được tính: a1 = a2 .

Với những lý do trên ta sẽ cố gắng khắc phục bằng cách giảm thiểu sai số đến mức thấp nhất ở quá trình điều khiển, còn sai số trong quá trình gia công cơ khí và lắp ghép sẽ ở mức cao nhất

Chọn sai số trong quá trình gia công lắp ghép là ±0,04 mm, sai số trong quá trình điều khiển là ±0,01 mm.

Như vậy dung sai của khâu thành phần là: T1 =a1×T1 và T2 =a2×T2                              

Với i1 = i2= 3,89  [Tra bảng 9.1, trang 114, tài liệu 1] theo tài liệu ta được a1 = a2 = 10,28 μm  luận văn chọn cấp chính xác 7 làm cấp chính xác chung cho các khâu thành phần.

3.1. TÍNH TOÁN CỤM TRỤC Z

3.1.1. Các thông số đầu vào

* Khối lượng đầu cắt laser: 3,5(kg)

(Nguồn: http://www.raytools.net/product/20171013/54.html)

- Khối lượng sơ bộ trên trục Z: m=10(kg)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi cắt: vc=24 (m/phút) = 0,4 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi không cắt: v=60 (m/phút) = 1 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Thời gian đạt đến tốc độ tối đa: t=2(s)

- Gia tốc hoạt động lớn nhất:

- Chọn hệ số ma sát lăn:

- Chọn hệ số ma sát trượt:

- Thời gian làm việc: 2ca/ngày, 8h/ca, 300 ngày/năm, thời gian khấu hao7 năm. Vậy

3.1.2. Tính toán bộ truyền  vít me – đai ốc bi

Với: [s0] 4 < 4

Kết luận:  Vậy trục vít với đường kính đã chọn đủ độ ổn định.

* Chọn bộ vít me - đai ốc bi:

Dựa vào số liệu đã tính ở trên, ta chọn bộ vít me - đai ốc bi có ký hiệu SFU02004-4 có đường kính ngoài 20(mm).

3.1.3. Chọn, kiểm tra bền ổ lăn

Trong cơ cấu của trục Z, ổ lăn không chịu tác dụng của lực hướng tâm mà chỉ chịu tác dụng của lực dọc trục và dựa vào kết cấu của trục vít, ta chọn ổ bi đỡ chặn 1 dãy với đường kính trong d = 10(mm). Kí hiệu: 7200 BEP của hãng SKF (Thụy Điển).

- Khả năng tải động: C = 7,02 (kN)

- Khả năng tải tĩnh: C0 = 3,35 (kN)

- Số vòng quay tối đa: 30000 (vòng/phút)

4.1.4. Tính toán và lựa chọn động cơ

Từ momen xoắn của trục vít, ta tính ra momen xoắn trên trục động cơ: T =  692,32 (Nmm)

Công suất động cơ: P = 217,48 (W)

Kết luận: Chọn động cơ có kí hiệu 04ADA21 của hãng Yaskawa, có công suất 400(W), số vòng quay 4000 (vòng/phút)

3.1.6. Thiết kế trục dẫn hướng

- Trong cơ cấu này, trục dẫn hướng chịu lực không đáng kể nên ta sẽ không tính mà chọn theo đường kính ngoài của trục vít là 20mm.

- Gối đỡ trục dẫn hướng: SHF20

- Con trượt trục dẫn hướng: SCS20UU

3.2. TÍNH TOÁN CỤM TRỤC X

3.2.1. Các thông số đầu vào

- Khối lượng toàn bộ cụm trục Z: m=40(kg)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi cắt: vc=24 (m/phút) = 0,4 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi không cắt: v=60 (m/phút) = 1 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Thời gian đạt đến tốc độ tối đa: t=2(s)

3.2.2. Tính toán cụm trục dẫn hướng      

 Vì khối lượng toàn bộ cụm trục Z là 40(kg) nên mỗi trục dẫn của trục X chịu khối lượng là 20(kg). Lực tác dụng như nhau trên mỗi trục

- Trong bài toán tính trục ta bỏ qua tác dụng của lực dọc trục vì ít gây ảnh hưởng đến kết quả tính. Nên ta chỉ xét đến lực cắt.

- Phân tích lực:

- Ta đặt lực cắt tại trung điểm của thanh vì tại đây sẽ gây biến dạng cho thanh là lớn nhất.

Vậy đường kính trục ta chọn phải lớn hơn 34,49(mm). Chọn d=35(mm)

3.2.4. Chọn con trượt của trục dẫn hướng

Chọn con trượt có ký hiệu LMK35UU. Có đường kính lỗ là 35(mm)

3.2.5. Tính toán trục vít me - đai ốc bi

Đây là trục chuyển động ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước, hình dạng của sản phẩm sau khi gia công nên ta chọn bộ truyền vít me -  đai ốc bi với các thông số như sau:

Bước vít: ps=10mm, số mối ren z1=2

Kết luận: Vậy trục vít với đường kính đã chọn đủ bền.

Với: [s0] > 4

Kết luận:  Vậy trục vít với đường kính đã chọn đủ độ ổn định.

- Chọn bộ vít me - đai ốc bi

Dựa vào số liệu đã tính ở trên, ta chọn bộ vít me - đai ốc bi có ký hiệu SFU03206-4 có đường kính ngoài 32(mm).

3.2.6. Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn trục vít.

Dựa vào đường kính trục ta chọn ổ có ký hiêu FYJ20TF của hãng SKF (Thụy Điển)

Khả năng tải động: C = 12,7 (kN)

Khả năng tải tĩnh: C0 = 6,55 (kN)

Số vòng quay tối đa: 8500 (vòng/phút)

Kết luận: Chọn động cơ có kí hiệu 04ADA21 của hãng Yaskawa, có công suất 400(W), số vòng quay 4000 (vòng/phút)

3.2.8. Chọn khớp nối

Ta chọn khớp nối cứng D-D (14-20). Có đường kính ngoài 32(mm) và chiều dài 45(mm).

3.3. TÍNH TOÁN CỤM TRỤC Y

3.3.1. Các thông số đầu vào

- Khối lượng toàn bộ cụm trục Y: m=200(kg)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi cắt: vc=24 (m/phút) = 0,4 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Tốc độ di chuyển tối đa khi không cắt: v=60 (m/phút) = 1 (m/s) (tham khảo từ máy Laser Fiber TC-3015-T5 500W Trung Quốc)

- Thời gian đạt đến tốc độ tối đa: t=2(s)

3.3.2. Tính toán cụm trục dẫn hướng

Vì khối lượng toàn bộ cụm trục Z là 40(kg) nên mỗi trục dẫn của trục X chịu khối lượng là 100(kg). Lực tác dụng như nhau trên mỗi trục.

- Trong bài toán tính trục ta bỏ qua tác dụng của lực dọc trục vì ít gây ảnh hưởng đến kết quả tính. Nên ta chỉ xét đến lực cắt.

- Phân tích lực:

Ta đặt lực cắt tại trung điểm của thanh vì tại đây sẽ gây biến dạng cho thanh là lớn nhất.

3.3.3. Chọn bộ ray trượt, con trượt

Dựa vào hình dạng trục dẫn hướng, ta chọn ray trượt có mã số HGH45CA của hãng HIWIN.

3.3.4. Tính trục vít me

Đây là trục chuyển động ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước , hình dạng của sản phẩm sau khi gia công nên ta chọn bộ truyền vít me -  đai ốc bi với các thông số như sau:

- Bước vít: ps=10(mm), số mối ren z1=2

- Số vòng quay cần:

Với: [s0] > 4

Kết luận:  Vậy trục vít với đường kính đã chọn đủ độ ổn định.

- Chọn bộ vít me – đai ốc bi

Dựa vào số liệu đã tính ở trên, ta chọn bộ vít me – đai ốc bi có ký hiệu SFU05010-4 có đường kính ngoài 50(mm).

3.3.5. Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn trục vít.

Dựa vào đường kính trục ta chọn ổ có ký hiêu FYJ40TF của hãng SKF (Thụy Điển)

- Khả năng tải động: C = 30,7 (kN)

- Khả năng tải tĩnh: C0 = 19 (kN)

- Số vòng quay tối đa: 4800 (vòng/phút)

3.3.6. Tính toán và lựa chọn động cơ.

Kết luận: Chọn động cơ có kí hiệu 13A7A21 của hãng Yaskawa, có công suất 1300(W), số vòng quay 5000 (vòng/phút)

3.3.7. Chọn khớp nối

Ta chọn khớp nối cứng D-D (24-40). Có đường kính ngoài 60(mm) và chiều dài 70(mm)

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG

* Nhiệm vụ của từng khối :

- Máy tính-phần mềm: là trung tâm điều khiển, thiết kế của máy. sau khi thiết kế các sản phẩm, thông qua cổng máy in LPT máy tỉnh gửi tín hiệu điều khiển đến mạch trung tâm.

- Mạch điều khiển trung tâm: nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính, gửi các tín hiệu điều khiển tương ứng đến từng mạch drive.

- Động cơ bước và hệ truyền động: nhận tín hiệu từ mạch driver thực hiện chuyển động mang đầu cắt laser dịch chuyển tạo hình như mong muốn.

- Bộ phát tia Laser: nhận tín hiệu điều khiển thực hiện bật tắt, tạo năng lượng để đốt cháy, cắt sản phẩm.

4.2. GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN

4.2.1.Phần mềm Mach3

Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft, ban đầu được thiết kế dành cho những người chế tạo máy CNC tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp.

4.2.2. Mạch điều khiển trung tâm

Ta dùng bo mach TB6560 của Toshiba. Modul TB6560  sử dụng nguồn cấp 12-VDC or 24-VDC cấp cho động cơ bước hoạt động. Tạo ra điện áp 5-VDC cấp cho các khối còn lại.Gồm 6 chân: EN-, EN+,CW-, CW+, CLK-, CLK+,

4.3. CÁC YÊU CẦU CỦA PHẦN MỀM MACH3

Mach3 là phần mềm được đóng gói để chạy trên máy tính cá nhân nó rất hữu ích và thuận tiện để thay thế các bộ điều khiển máy. Để chạy Mach3 bạn cần chuẩn bị máy tính sử dụng hệ điều hành windown XP hoặc windown 2000 trở lên. Mach 3 giao tiếp qua cổng máy in ( DB25 ) tùy yêu cầu mà ta có thề chọn máy có một hoặc hai cổng máy in.

Driver điều khiển mỗi trục của máy phải chấp nhận một tín hiệu xung (pulses) và hướng (direction). Hầu như mỗi driver động cơ bước đều được làm giống vậy.

4.4.GIAO DIỆN VÀ MỘT SỐ CHỨC NĂNG CỦA MACH3

Nhấp đôi vào biểu tưởng Mach3 mill để chạy chương trình, màn hình sẽ hiện lên giao diện như bên dưới. Màn hình điều khiển Mach3 khi khởi động máy gồm có 6 trang màn hình.

+ Program Run (Alt-1)                  + Offesets (Alt-5)

+ MDI (Alt-2)                                 + Settings (Alt-6)

+ Tool Path (Alt-4)                        + Diagnostics (Alt-7)

Trong 6 trang màn hình điều khiển này được chia thành nhiều nhóm, mỗi nhóm hiển thị thông tin của nhóm và các nút điều khiển liên quan đến nhóm. Có nhóm xuất hiện trên nhiều trang cho phép ta dễ dàng quan sát và điều khiển nhanh chóng.

4.5. CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CỦA MACH3

* Bước 1: Cài đặt đơn vị đo.

- Từ màn hình giao diện MACH3 vào Config/Select Native Units

- Chọn đơn vị tính là mm

* Bước 2: Cài đặt các thông số phần cứng:

+ Từ màn hình giao diện MACH3 vào Config/ports and pins

Trong hộp thoại gồm 7 trang.

- Port setup and axis selection: cho phép thiết lập số cổng LPT.

- Motor output: tín hiệu xuất ra cho đông cơ như cho phép ta chọn chân xung và chân hướng di chuyển của mỗi trục.

- Input signals: cho phép thiết lập chân tín hiệu ngõ vào(như các tín hiệu cử hành trình …).

- Output signals: cho phép thiết lập chân tín hiệu ngõ ra (như đóng mỡ động cơ trục chính, bơm tưới nguội ...).

- Encoder/MPG’s: Cho phép thiết lập chân tín hiệu Handle.

- Spindle settup: cho phép cài đặt tín hiệu đóng mở trục chính, chọn chế độ tưới nguội…

- Mill option: Một số lựa chọn mở rộng của modul Mill như cài đặt khoảng cách an toàn cho trục Z….

* Bước 3: Cài đặt bước cơ sở cho bàn máy các trục, vận tốc, gia tốc, giảm tốc:

Một thông số quan trọng của máy CNC chính là Bước cơ sở của bàn máy. Để khai báo cho phần mềm biết được thông số này các bạn làm như hình.

- Ta vào mục Config/Motor Tuning và khai báo chính xác các thông số sau:

+ Steps Per: Số xung trên 1 mm (Đây chính là bước cơ sở của máy CNC)

+ Belocity: Vận tốc bàn máy tính theo mm/phút

+ Accelation: Gia tốc bàn máy tính theo mm/s2

4.7.TRÌNH TỰ VÀ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN CẮT MỘT ẢNH BẰNG MÁY

Nếu ảnh yêu cầu khắc là ảnh màu, cần sử dụng phần mềm CorelDraw để chuyển từ ảnh màu sang ảnh trắng đen file bitmap.

Sau khi khởi động phần mềm -> chọn New

Khi đã tạo được 1 trang mới -> chọn hệ đơn vị đo cần sử dụng là mm

Khi đã chọn được hình vào phần mềm -> chọn Bitmap -> Convert to bit map

Trong bảng hiện ra, ta chọn kích thước hình, trong Color mode chọn black and white

Xong lựa chọn thư mục lưu trữ và đặt tên cho file ảnh trắng đen đã hoàn thành

Sau khi đã chuyển đổi ảnh sang file bitmap, từ ảnh ta cần xuất ra các lệnh Gcode để máy có thể chạy, việc này cần đến phần mềm DotG.

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MÔ HÌNH, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

5.1. THIẾT KẾ CƠ KHÍ

5.1.1. Cơ cấu truyền động

Sử dụng đai cao su với các răng cưa ở mặt trong. Hai đầu của đai được đặt đăt cố định. Đoạn ở giữa được đặt theo bánh răng của động cơ. Sở dĩ nhóm chọn đai cao su sử dụng cho cơ cấu truyền động của mô hình vì một số ưu điểm sau:

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ.

- Truyền động êm dịu.

- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau và giữa các trục được bố trí thích hợp trong không gian.

5.1.2. Động cơ

Nhóm chọn động cơ bước có số hiệu TYPE KH42KM2RO15D:

- Dòng 1 chiều: 4,42V

- Cường độ dòng điện: 1,3A

- Góc quay mỗi bước 1,8

5.1.3. Đầu laser

Nhóm chọn mua đầu laser diode với công suất 2W. Có thể sử dụng để cắt giấy, vải,da và khắc lên gỗ,…

5.2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS

Một số hình ảnh vẽ bằng SolidWorks

5.3. LẮP RÁP MÔ HÌNH

Một số hình ảnh thực tế:

5.4. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

5.4.1. Cắt hình

5.4.2. Khắc hình 

CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

6.1. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Luận văn hoàn tất và đạt được những kết quả rất đáng khích lệ như sau:

- Gia công hoàn toàn tự động theo yêu cầu.

- Các bước lập trình gia công cho máy đơn giản.

- Phần mềm điều khiển hoạt động tương đối ổn định và đáp ứng được yêu cầu đề ra.

- Máy làm việc êm và ít tiếng ồn.

Nhóm chúng em đã thiết kế và chế tạo thành công một công cụ hỗ trợ hiệu quả cho việc cắt khắc vật bằng tia laser đốt nóng. Ứng dụng những kiến thức đã học được tại trường để tạo thành một sản phẩm cụ thể, phục vụ cho sản xuất. Ngoài ra đề tài còn góp phần làm các sản phẩm CNC trở nên phổ biến tiến tự động hóa một số khâu sản xuất phức tạp, lặp lại năng xuất cao.

6.2. NHỮNG HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC

Trong quá trình thực hiện đồ án, do thời gian làm đồ án chỉ giới hạn trong vòng 3 tháng và kiến thức cũng như tay nghề còn hạn hẹp về nhiều mặt. Đồ án vẫn còn nhiều hạn chế và còn nhiều vấn đề chưa giải quyết được.

6.2.1. Hệ thống cơ khí

Do còn ít kinh nghiệm trong việc gia công cơ khí, mà mô hình máy cắt – khắc CNC này lại có những chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao đặc biệt là cơ cấu truyền, do đó mô hình chế tạo được mới chỉ dừng lại ở độ chính xác khá thấp, chỉ có thể sử dụng làm mô hình nghiên cứu mà chưa thể phát triển theo hướng ứng dụng trong thực tế.

Để khắc phục được nhược điểm trên, cần có một bản thiết kế hoàn chỉnh toàn bộ các chi tiết của máy với dung sai đầy đủ và có thể đặt hàng gia công ở những cơ sở gia công cơ khí chính xác.

6.2.2. Hệ thống điều khiển

Bộ điều khiển thực hiện điều khiển động cơ bước theo điều khiển vòng hở do đó không thể tránh khỏi sai xót. Để khắc phục nhược điểm nay, ta có thể sử dụng động cơ DC servo dùng cho điều khiển vị trí với điều khiển vòng kín để tăng độ chính xác cũng như độ tin cậy cho toàn bộ máy.

6.3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

- Bằng việc thay thế đầu cắt Laser có công suất lớn hơn, ta có thể cắt được những sản phẩm có thể ứng dụng vào các ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu chính xác cao.

- Có thể thay đổi đầu cắt laser bằng đầu cắt plasma hoặc bút viết chữ để làm máy cắt plasma hoặc máy viết chữ.

- Sử dụng các bộ phận có độ chính xác cao và đồng đều để nâng cao độ chính xác của máy.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2015). Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. NXB Giáo dục Việt Nam

[2]. Nguyễn Hữu Lộc (2013). Cơ sở thiết kế máy. NXB Đại học Quốc gia TPHCM

[3]. Đỗ Kiến Quốc (2013). Giáo trình Sức bền vật liệu. NXB Đại học Quốc gia TPHCM

[4]. Ninh Đức Tốn (2014). Dung sai và lắp ghép. NXB Giáo dục Việt Nam

[5]. https://vi.wikipedia.org/wiki/Laser

[6]. http://www.fme-hcmute.com/news/baimoi

[7]. https://bacsinoitru.vn/f59/lich-su-phat-trien-laser-trong-y-hoc-6871.html

[8]. http://khoahoc.tv/14-11-1967-tia-laser-dau-tien-tren-the-gioi-duo-dang-ky-bang-sang-che-66848

[9]. https://toc.123doc.org/document/564290-li-ch-su-phat-trie-n-cu-a-tia-laser.htm

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"

hỗ trợ trực tuyến
doanchatluong.vn


"Doanchatluong.vn" lấy "chất lượng" làm thước đo của sự tồn tại và phát triển.
Chỉ những đồ án/tài liệu thực sự đảm bảo chất lượng chúng tôi mới đăng lên website.
Bản quyền thuộc về Đồ án chất lượng.vn