Chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống cnc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN NHIỀU TRỤC MÁY UỐN ỐNG CNC

GVHD: THS. HUỲNH ĐỖ SONG TỒN
SVTH: ĐẶNG HỒNG MINH
NGUYỄN THANH VĨ
TRỊNH PHI TRƯỜNG

SKL009593

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
NHIỀU TRỤC MÁY UỐN ỐNG CNC

SVTH :

Khóa

:

ĐẶNG HỒNG MINH

19143143

TRỊNH PHI TRƯỜNG

19143194

NGUYỄN THANH VĨ

19143200

2019 - 2023

Ngành :

Công Nghệ Chế Tạo Máy

GVHD :

ThS. HUỲNH ĐỖ SONG TỒN

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
NHIỀU TRỤC MÁY UỐN ỐNG CNC

SVTH :

Khóa

:

ĐẶNG HỒNG MINH

19143143

TRỊNH PHI TRƯỜNG

19143194

NGUYỄN THANH VĨ

19143200

2019 - 2023

Ngành :

Công Nghệ Chế Tạo Máy

GVHD :

ThS. HUỲNH ĐỖ SONG TỒN

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: Huỳnh Đỗ Song Toàn
Sinh viên thực hiện:

Đặng Hoàng Minh

MSSV: 19143143

Điện thoại: 0779950636

Trịnh Phi Trường

MSSV: 19143194

Điện thoại: 0984066814

Nguyễn Thành Vĩ

MSSV: 19143200

Điện thoại: 0365626232

1. Mã số đề tài: DT41
Tên đề tài:
Chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống CNC.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Tài liệu uốn, tạo hình ống, phương pháp điểu khiển uốn ống.
- Các thiết bị sẽ được sử dụng.
3. Nội dung chính của đồ án:
- Tổng quan về Cơng Nghệ tạo hình điều khiển ống.
- Thiết kế hệ thống điện điều khiển uốn.
- Tìm hiểu PLC Delta DVP-ES3 và các thiết bị.
- Đấu nối tủ điện.
- Viết code lập trình qua phần mềm ISP Soft.
- Điều khiển uốn bằng màn hình HMI.
4. Các sản phẩm dự kiến:
- Mơ hình máy thực tế.

- Tập bản vẽ.
- Báo cáo phân tích.
5. Ngày giao đồ án: 06/08/2022
6. Ngày nộp đồ án:
7. Ngơn ngữ trình bày:

Bản báo cáo:
Tiếng Anh
Trình bày bảo vệ:
Tiếng Anh
TRƯỞNG KHOA
TRƯỞNG BỘ MƠN
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)

Tiếng Việt
X
Tiếng Việt
X
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)

3


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
NGÀNH: Cơng Nghệ Chế Tạo Máy

CỘNG HÒA XÃ HỒI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----***----

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Sinh viên 1: Đặng Hoàng Minh

MSSV: 19143143

Sinh viên 2: Trịnh Phi Trường

MSSV: 19143194

Sinh viên 3: Nguyễn Thanh Vĩ

MSSV: 19143200

Tên đề tài: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống CNC.
Họ và tên giáo viên hướng dẫn: ThS. HUỲNH ĐỖ SONG TOÀN
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1.

2.

Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN:

2.1.

Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.................................................................................................................................
...............................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.2.

Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng
nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển).
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.3.

Kết quả đạt được:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.4.

Những tồn tại (nếu có):
................................................................................................................................
................................................................................................................................

4


3.

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Đánh giá:

STT

1.

Mục đánh giá

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục.

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

5

học xã hội…
2.

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá.

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

15

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển.

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10
100

4.

Kết luận:
 Được phép bảo vệ.

 Không được phép bảo vệ.
TP.HCM, ngày…tháng…năm 2022
Giảng viên hướng dẫn

HUỲNH ĐỖ SONG TOÀN
5


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỊA XÃ HỒI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

NGÀNH: Công Nghệ Chế Tạo Máy

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Sinh viên 1: Đặng Hoàng Minh

MSSV: 19143143

Sinh viên 2: Trịnh Phi Trường

MSSV: 19143194

Sinh viên 3: Nguyễn Thanh Vĩ

MSSV: 19143200

Tên đề tài: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống CNC
Họ và tên giảng viên phản biện: (Mã GV) .......................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1.

2.

Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN:

2.1.

Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.................................................................................................................................
...............................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.2.

Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng
nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.3.

Kết quả đạt được:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2.4.

Những tồn tại (nếu có):
................................................................................................................................

6


3.

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
Đánh giá:

STT

1.

Mục đánh giá

Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục.

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài.

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

5

học xã hội…
2.

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá.

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

15

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển.

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10
100

4.Kết luận:
 Được phép bảo vệ.
 Không được phép bảo vệ.
TP.HCM, ngày…tháng…năm 2022
Giảng viên phản biện
(ký, ghi rõ họ tên)

7


LỜI CẢM ƠN
Lời nói đầu tiên, nhóm em xin được chân thành cảm ơn đến quý Thầy/Cô của
trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM, đặc biệt là các thầy cô bộ môn khoa
Công nghệ chế tạo máy đã tận tuỵ truyền đạt những kiến thức bổ ích để giúp nhóm em
có thể hồn thành đồ án ngày hơm nay và cũng là nền tảng quan trọng giúp chúng em
có thể trở thành những kỹ sư trong tương lai.
Nhóm xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất:
- Thầy Huỳnh Đỗ Song Toàn đã trực tiếp hướng dẫn, tận tuỵ trong việc giúp
nhóm hồn thành đồ án. Thầy ln tích cực trả lời các câu hỏi của nhóm.
- Thầy Phạm Sơn Minh và thầy Trần Minh Thế Uyên mặc dù có nhiều cơng việc

nhưng vẫn dành thời gian để theo dõi góp ý chỉnh sửa để sản phẩm của chúng em được
hồn thiện hơn
Trong q trình học tập và nghiên cứu, nhóm em vẫn cịn chưa vững kiến thức
về chun ngành và kinh nghiệm cịn thiếu sót.
Cuối cùng nhóm xin được cảm ơn bạn bè và gia đình là ln bên cạnh động viên
và đồng hành cùng chúng em trong suốt 4 năm học vừa qua.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2022
Sinh viên thực hiện
Đặng Hoàng Minh
Trịnh Phi Trường
Nguyễn Thanh Vĩ

8


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Ngày nay, các hệ thống máy uốn ống CNC đã và đang được phát triển rộng rãi
trên thị trường với nhiều sản phẩm uốn đa dạng chất lượng cao.
Với đề tài: “Chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống
CNC” mang mục tiêu chế tạo một hệ thống điều khiển đơn giản, dễ sử dụng, hiện đại và
đặc biệt là có thể tùy chỉnh được tốc độc cũng như là các góc độ uốn khác nhau của ống
với chất liệu là Inox 304.
Phương án của nhóm là thiết kế một hệ thống điều khiển sử dụng 3 động cơ servo
được kết nối với 3 bộ điều khiển driver, trong đó 2 động cơ sẽ điều khiển việc lên xuống
hoặc qua lại của tấm uốn để tiến hành tạo biên dạng cho ống, động cơ còn lại sẽ tiến
hành việc đẩy ống đến tấm uốn.
Giới hạn của đề tài làm sao có thể điều khiển máy uốn ống inox 304 với bán kính
ống ∅19 với độ dày thành ống là 0.8mm và phải đảm bảo lắp đặt các hệ thống dừng an
toàn trên máy để tránh hư hỏng máy.

Sau 6 tháng thực hiện đề tài, nhóm em đã đạt được các kết quả sau:
- Hoàn thành việc phác thảo sơ đồ mạch điện để tiến hành đấu nối điện.
- Lắp đặt và đấu nối tủ điện hoạt động ổn định.
- Viết code lập trình hoạt động cho máy
- Thiết kế một màn hình cảm ứng dễ sử dụng và tối ưu nhất trong việc điều khiển
vận hành máy
- Lắp đặt hệ thống nút cơ trong trường hợp người dùng muốn sử dụng.
- Thiết lập thông số và vận hành máy theo mục tiêu đề ra ban đầu của nhóm.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2022
Sinh viên thực hiện
Đặng Hoàng Minh
Trịnh Phi Trường
Nguyễn Thanh Vĩ
9


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 8
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ...................................................................................................... 9
MỤC LỤC ................................................................................................................. 10
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... 12
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 12
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ............................................................. 14

1.1.

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài. ............................................................. 15

1.2.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. ................................................... 15

1.3.

Mục tiêu của đồ án. .................................................................................... 15

1.4.

Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài. .............................................. 16

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................... 17

2.1.

Cơ sở lý thuyết về công nghệ uốn kim loại. ................................................ 17

2.2.

Tổng quan về các thiết bị uốn trên thị trường. ............................................ 28

2.3.

Cơ sở lý thuyết về thiết bị phần cứng ......................................................... 38

2.4.

Cơ sở lý thuyết về phầm mềm .................................................................... 48

CHƯƠNG 3.

THIẾT KỂ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LẬP TRÌNH ........................... 51

3.1.

Yêu cầu hệ thống........................................................................................ 51

3.2.

Đề xuất quy trình uốn ................................................................................. 51

3.3.

Thiết kế phần cứng ..................................................................................... 51

3.4.

Lựa chọn động cơ cho hệ thống .................................................................. 55

3.5.

Các thiết bị trong hệ thống ......................................................................... 57

3.6.

Thiết kế hệ thống điện ................................................................................ 73

3.7.

Lập trình hệ thống điều khiển: .................................................................... 78

3.8.

Thiết kế phần mềm ..................................................................................... 80

3.9.

Thiết kế màn hình giám sát HMI: ............................................................... 84

3.10.

Lập trình hệ thống điều khiển. .................................................................... 91

CHƯƠNG 4.

GIA CƠNG THỬ NGHIỆM ........................................................... 98

CHƯƠNG 5.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................... 102
10


5.1.

Kết luận.................................................................................................... 102

5.2.

Hướng phát triển ...................................................................................... 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 105
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 106

11


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Các sản phẩm uốn ống .................................................................... 17
Hình 2.2. Các loại thiết bị uốn ống ................................................................. 18
Hình 2.3 Đồ thị tổng quan về các phương pháp uốn ....................................... 21
Hình 2.4 Giá trị nhỏ nhất các thơng số uốn..................................................... 21
Hình 2.5 Nguyên lý kiểu uốn kéo và quay. ..................................................... 22
Hình 2.6 Nguyên lý kiểu uốn nén (cố định). ................................................... 23
Hình 2.7 , 2.8 Nguyên lý uốn theo kiểu đùn ống............................................. 24
Hình 2.9. Nguyên lý uốn ép linh hoạt. ............................................................ 25
Hình 2.10 Nguyên lý uốn ống con lăn ............................................................ 26
Hình 2.11 Bán kính ống uốn........................................................................... 27
Hình 2.12 Thiết bị uốn ống bằng tay. ............................................................. 28
Hình 2.13. Máy uốn ống bán tự động (đùn ống). ............................................ 30
Hình 2.14 Máy uốn ống con lăn. .................................................................... 31
Hình 2.15 Máy uốn ống CNC......................................................................... 33
Hình 2.16: Bản vẽ phân rã khối định hình uốn theo 2 trục X và Y .................. 35
Hình 2.17 Trục đỡ .......................................................................................... 37
Hình 2.18 Các dạng lỗi thường gặp khi uốn ống trịn ..................................... 38
Hình 2.19: Mơ tả chức năng của PLC............................................................. 39
Hình 2.20 Sơ đồ điều khiển CAN ................................................................... 41

Hình 2.21: Thư viện điều khiển mạng CAN ................................................... 47
Hình 2.22: Các chức năng điều khiển của ISP Soft ......................................... 48
Hình 2.23: Biểu tượng trên destop của phần mềm ISPSoft ............................. 48
Hình 2.24: Biểu tượng trên desktop của phần mềm DOPSoft ......................... 49
Hình 2.25: Các kết nối của phần mềm ASDA-A2 .......................................... 49
Hình 2.26: Biểu tượng trên desktop của phần mềm ASDA V5.4.1.0 .............. 50
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ........................................................................ 52
Hình 3.2 : Bản thiết kế mơ tả mơ hình máy .................................................... 53
Hình 3.3: Cụm đẩy. ........................................................................................ 53
Hình 3.4: Bộ uốn phơi trục X ......................................................................... 54
Hình 3.5: Bộ uốn phôi trục Y ......................................................................... 54
12


Hình 3.6: Động cơ đẩy ống 2kw servo MODEL: ECMA-C11020CS ............. 57
Hình 3.7: Động cơ servo MODEL: ECMA-C20807RS .................................. 58
Hình 3.8: Driver ASD-A2-0721-M ................................................................ 59
Hình 3.9: Driver ASD-A2-2023-M ................................................................ 61
Hình 3.10 : Hộp giảm tốc NMRV 075 ............................................................ 63
Hình 3.11: Nguồn DC 24V............................................................................. 64
Hình 3.12: PLC Delta DVP32ES300T ........................................................... 65
Hình 3.13: Nguyên lý hoạt động của PLC ...................................................... 66
Hình 3.14: Màn hình HMI DOP-110CS ......................................................... 67
Hình 3.15 Aptomat NXB-63 C32 ................................................................... 69
Hình 3.16 Aptomat NXB-63 2P C20 .............................................................. 70
Hình 3.17 Cơng tắc hành trình z-15gw2-b ...................................................... 71
Hình 3.18 Nút nhấn dừng khẩn cấp LA38-11ZS............................................. 71
Hình 3.19 Nút nhấn LA38-11B ...................................................................... 72
Hình 3.20 Nút ấn CRF-F25M1R .................................................................... 72
Hình 3.21 Tủ điện thực tế (bên ngồi). ........................................................... 73

Hình 3.22 Tủ điện thực tế (bên trong). ........................................................... 74
Hình 3.23 Bản vẽ động lực của tủ điện. .......................................................... 74
Hình 3.24 Bản vẽ mạch điều khiển PLC. ........................................................ 74
Hình 3.25 Bản vẽ đấu dây Servo 3( Servo đẩy ống). ...................................... 77
Hình 3.26 Hệ quy chiếu của máy uốn ............................................................. 78
Hình 3.27 Lưu đồ chương trình chính ............................................................ 81
Hình 3.28 a),b),c) Lưu đồ các chương trình con ............................................. 83
Hình 3.29 Màn hình khởi động(trang 1) ......................................................... 84
Hình 3.30 Màn hình điều khiển chính (trang 2) .............................................. 85
Hình 3.31 Màn hình điều khiển chạy 3 trục (trang 3) ..................................... 87
Hình 3.32 a),b) Hệ thống nút nhấn cơ............................................................. 89
Hình 3.33 a),b),c) Hệ thống nút nhấn cơ......................................................... 90
Hình 3.34 a),b),c),d) Các đoạn code PLC ....................................................... 96

13


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.3 Thông số của mỗi phương pháp uốn ................................................ 20
Bảng 3.1 Thông số động cơ servo MODEL: ECMA-C11020CS .................... 58
Bảng 3.2 Bảng thông số động cơ cơ servo MODEL: ECMA-C20807RS ........ 59
Bảng 3.3 Bảng thông số driver ASD-A2-0721-M ........................................... 60
Bảng 3.4:Bảng thông số Driver ASD-A2-2023-M .......................................... 62
Bảng 3.5 Thông số nguồn DC 24V................................................................. 64
Bảng 3.6 Thông số PLC Delta DVP32ES300T............................................... 65
Bảng 3.7:Thơng số màn hình HMI DOP-110CS............................................. 68
Bảng 3.8 Thông số kĩ thuật aptomat NXB-63 C32 ......................................... 69
Bảng 3.9: Thông số kĩ thuật aptomat NXB-63 2P C20 ................................... 70
Bảng 4.1 Bảng cơ tính của inox 304 ............................................................... 98

14


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài.
Để các chi tiết ống có được hình dáng phù hợp với khơng gian sử dụng, hàn cắt

ngắn và nối lại vẫn là một trong những giải pháp phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, trong
nhiều trường hợp quan trọng, các liên kết trải qua quá trình hàn khơng thể đáp ứng các
u cầu kỹ thuật. Vì vậy, để chuyển từ thẳng sang các hình dạng khác, một phương pháp
uốn ống đã được phát triển.
Trong số các phương pháp uốn hiện có, phương pháp biến dạng tạo hình thành
cơng trong việc tạo ra các bộ phận dạng ống với các đặc tính đa dạng, chẳng hạn như
các hình dạng có bán kính uốn thay đổi nhanh chóng, dễ dàng đáp ứng các yêu cầu về
hình dạng của các thành phần ống trong không gian rất hạn chế; và vì khơng cần khn
nên nó phù hợp cho cả sản xuất hàng loạt và sản xuất đơn lẻ.
Căn cứ vào nhu cầu của sản xuất, nhóm em quyết định thực hiện đề tài: “Chế tạo
và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy uốn ống CNC (phần điều khiển)”,
chúng em mong muốn góp một phần sức nhỏ vào việc giảm tải thời gian sản xuất, sức
lực, đảm bảo an toàn lao động cũng như đáp ứng nhu cầu của khách hàng ngày một hiệu
quả.
1.2.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Trong quá trình nền kinh tế thị trường, cùng với sự hội nhập kinh tế khu vực và

quốc tế, cơng nghiệp nặng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế xã hội. Tự động hoá
quá trình sản xuất ngày càng được sử dụng rộng rãi cho các thành phần kinh tế. Cũng

chính vì thế nên các thiết bị máy móc ngày càng phổ biến và đa dạng theo yêu cầu nhanh
gọn, vận hành đơn giản, đảm bảo an toàn lao động, giảm bớt sức lao động cho con người,
giá cả phù hợp. Vì vậy việc chế tạo và thử nghiệm hệ thống điều khiển nhiều trục máy
uốn ống CNC hết sức cần thiết để phục vụ cho công nghiệp.
1.3.

Mục tiêu của đồ án.
Giúp cho việc sản xuất tiết kiệm thời gian, công sức nhân công, tiền bạc, nâng

cao chất lượng sản phẩm, an toàn lao động, nâng cao năng suất, giảm giá thành và nhân
công.
1.3.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
15


1.3.2. Đối tượng nghiên cứu.
Cơ chế uốn ống 2 trục X, Y. Điều khiển sao cho máy uốn được ống theo thông
số yêu cầu.
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu.
-

Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: thu thập tất cả các thơng tin,
cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài, lựa chọn lọc các thông tin
cần thiết.

-

Phương pháp giả thuyết khoa học: Phác thảo mạch điện, lập trình code
PLC trên máy tính và chạy thử sao cho đúng với yêu cầu ban đầu.

-

Phương pháp thực nghiệm khoa học: Đấu nối tủ điện. Đưa code từ máy
tính vào PLC. Chạy thực nghiệm, khảo sát bán kính uốn, tạo bảng hành
trình bán kính bạc uốn theo bán kính uốn.

1.4.

Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài.

1.4.1. Nhiệm vụ nghiên cứu.
-

Nghiên cứu cơng nghệ tạo hình ống 2 trục X, Y.

-

Uốn sản phầm ống Inox 304 với các bán kính khác nhau.

-

Thực nghiệm, thống kê số liệu.

1.4.2. Giới hạn của đề tài.
- Uốn được ống inox 304 với đường kính ống ∅19 với độ dày thành ống là 0.8mm

với yêu cầu ban đầu khoảng cách lệch tâm của 2 bạc phải nhỏ hơn bán kính ống.

- Tính tốn thơng số uốn cho phôi inox, điều khiển tự động quá trình uốn.

16


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Cơ sở lý thuyết về công nghệ uốn kim loại.

2.1.1. Khái niệm về uốn.
Uốn là phương pháp gia cơng tạo hình bằng biến dạng dẻo để các loại ống sắt,
thép, inox tạo thành một đường cong, góc chữ U hoặc một đoạn gấp khúc theo như mong
muốn. Những đường cong được tạo ra từ các phương pháp này đem lại một độ mềm mại
cao, không gây biến dạng nứt gãy ống.
Chính vì thế việc gia công uốn ống ngày càng phổ biến và được cải tiến trong
quá trình sản xuất đồ gia dụng để đem lại cho người tiêu dụng những sản phẩm uốn một
cách hồn thiện và chỉn chu nhất.

Hình 2.1. Các sản phẩm uốn ống
2.1.2. Lịch sử phát triển của máy uốn ống.
Hiện nay ống được sửa dụng rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp cũng như là
trong xây dựng, trang trí nội thất, hàng khơng, ơ tơ, cơ khí chế tạo… với nhiều sản phẩm
đa dạng về hình dáng, kích thước, đường kính cũng như sự đa dạng của vật liệu lầm ống,
thấy được tầm quan trọng của ống chính vì vậy việc máy uốn ống ra đời là rất cần thiết.
Hiện tại việc uốn ống rất đa dạng, có thể làm bằng tay, động cơ, NC hay CNC có thể
uốn ống đa dạng theo nhu cầu cuộc sống với độ chính xác và năng suất cao.
Máy uốn ống có nhiều loại nhằm đáp ứng nhu cầu của con người, được sử dụng
phổ biến trên thế giới trong đó có Việt Nam. Máy uốn ống có nhiều loại như máy uốn
ống bằng thuỷ lực, máy uốn ống bằng tay, máy uốn bằng điện năng, máy uốn ống 1 trục,
máy uốn ống 3 trục, máy uốn ống thuỷ lực bằng tay….
17

Máy uốn ống ngày càng được phát triển mạnh nhằm giảm sức lao động, nâng cao
năng suất. từ những sản phẩm uốn bằng tay dần phát triển lên uốn bán tự động, uốn tự
động.

a)

b)

c)
Hình 2.2. Các loại thiết bị uốn ống

18


2.1.3. Vật liệu phôi uốn ống.
Hầu hết các kim loại phổ biến đều có thể uốn nguội miễn là chúng có độ giãn đủ
để đạt được góc và bán kính mong muốn trước khi đạt ngưỡng chịu đựng. Vật liệu
thường được tạo hình dễ dàng và phổ biến. Tiêu biểu như:
- Thép tấm, thép hợp kim.
- Thép không gỉ: Tấm, láp tròn, ống đúc, ống hàn,...
- Thép ống đúc tiêu chuẩn.
- Thép hình ( U, I, V, H ).
- Nhơm tấm.
- Sắt.
- Đồng hợp kim.
- Inox.
Đối với sản phẩm inox, hiện thị trường hiện nay khơng có sẵn các mặt hàng theo
yêu cầu sử dụng của khách hàng, Ngoài ra, việc uốn Inox còn tạo ra được các sản phẩm

một cách nhanh chóng, chính xác, giảm sức lao động, thoải mãn nhu cầu khắt khe nhất
của khách hàng và giá cả hợp lý.
Trong q trình thực hiện gia cơng uốn, khu vực uốn cong sẽ cứng lại nhằm tăng
lượng áp lực cần thiết để hồn thành cơng đoạn uốn.
Các phương pháp uốn kim loại có thể được chia ra thành như sau:
-

Uốn dạng xoay-kéo (Rotary-draw bending).

-

Uốn nén ép (Compression bending).

-

Uốn vịng (Roll bending).

-

Định hình bằng kéo dãn.

Các kiểu uốn khác nhau sẽ cho ra các ưu nhược điểm uốn cũng khác nhau. Những
kiểu uốn trong thực tế với những góc độ lớn nhất để đáp ứng cho những nhu cầu xác
định sẽ được biểu thị trong bảng 2.3 sau:
19


Bảng 2.3 Thông số của mỗi phương pháp uốn
Lựa chọn quy trình uốn ống dựa vào 2 quy tắc sau:
+ Số lượng ống cần uốn và chất lượng tính tốn từ trước.

+ Kích thước đường kính, bề dày của thành ống và bán kính nhỏ nhất mà ống có
thể uốn được.
Hai đồ thị giúp tổng quan lại giữa các phương pháp uốn phù hợp với
khoảng đường kính ống cùng với độ dày ống ở đồ thị 2.2. Cũng như quan hệ giữa
độ dày của ống với bán kính uốn nhỏ nhất ở đồ thị 2.3.

20


Hình 2.3 Đồ thị tổng quan về các phương pháp uốn

Hình 2.4 Giá trị nhỏ nhất các thơng số uốn
2.1.4. Các phương pháp uốn phổ biến hiện nay
• KIỂU UỐN KÉO VÀ QUAY
Nếu như bạn muốn uốn ống mà không bị thay đổi đường kính của ống thì nên sử
dụng cách uốn này, vô cùng hiệu quả. Phôi sẽ được kéo qua 1 má uốn giữ chặt, cịn bán
kính thì được xác định từ đầu. Sau đó cứ thế mà uốn, sẽ ra được sản phẩm như ý người
uốn.
21


Phương pháp này phù hợp để uốn các tay vịn cầm, các ống thanh đỡ của các bộ
phận như khung gầm ô tô, xe lửa,... và các đồ mỹ nghệ.
Uốn kéo là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trên máy uốn kiểu quay, có
thể chạy bằng năng lượng (thủy lực, khí nén, điện / cơ khí), bằng tay hoặc điều khiển
bằng số. Các máy này xử lý khoảng 95% các hoạt động uốn ống.

Hình 2.5 Nguyên lý kiểu uốn kéo và quay
Khi uốn kéo, phôi được giữ chặt vào dạng uốn bằng khuôn kẹp uốn. Khi khuôn
uốn quay, nó kéo phơi dựa vào khn uốn và nếu cần để ngăn chặn sự xê dịch của thành,

qua một trục gá bên trong. Khn uốn có thể được giữ cố định hoặc di chuyển cùng với
phôi để loại bỏ ma sát khi tiếp xúc trượt.
Kéo uốn là phương pháp uốn linh hoạt. Có thể uốn đến 180 độ với trong một lần
uốn cũng như nhiều lần uốn hoặc uốn hỗn hợp bằng cách sử dụng những cơng cụ đặc
biệt (ví dụ như một trục đỡ chỗ uốn). Có thể uốn đến 180 độ với trong một lần uốn cũng
như nhiều lần uốn hoặc uốn hỗn hợp bằng cách sử dụng những cơng cụ đặc biệt (ví dụ
như một trục đỡ chỗ uốn).. Nó cũng cung cấp khả năng kiểm sốt chặt chẽ dòng chảy
kim loại cần thiết cho việc uốn ống có bán kính nhỏ và thành mỏng.
Giới hạn của phương pháp này là cần nhiều công cụ phức tạp cho các chỗ
uốn phức tạp cũng với việc phải làm cứng lại những điểm tiếp tuyến trong khoảng
uốn.

22


• KIỂU UỐN NÉN (CỐ ĐỊNH)
Uốn nén sử dụng một nhóm các cơng cụ rất giống với các dụng cụ được sử dụng
trong uốn kéo, ngoại trừ dạng uốn là cố định và một khuôn gạt uốn di động thay thế cho
khuôn uốn. Trong uốn nén, phôi được kẹp vào dạng tĩnh và guốc lau quay quanh dạng,
quấn vật liệu chống lại dạng uốn. Phương pháp này không thực tế để sản xuất các đoạn
uốn cần trục gá khi có nhiều hơn một đoạn uốn trên phôi. Trong một số trường hợp khi
hai hoặc nhiều chỗ uốn trong cùng một phơi gần nhau, phương pháp này có thể tránh
được các khuôn ghép sẽ được yêu cầu nếu sử dụng phương pháp uốn kéo. Tuy nhiên,
uốn nén khơng kiểm sốt dịng chảy của kim loại cũng như uốn kéo.

Hình 2.6 Nguyên lý kiểu uốn nén (cố định)
Máy uốn nén có thể chạy bằng điện hoặc vận hành bằng tay. Máy uốn chế độ
bằng tay vận hành có thể là kiểu kéo quay hoặc kiểu nén.
• UỐN THEO KIỂU ÉP ĐÙN VÀO ỐNG
Đây được xem là phương pháp đơn giản nhất và cũng là phương pháp được áp

dụng nhiều nhất. Đặc biệt, nó ít tốn kém nên nhiều người thường làm. Phơi sẽ được ép
chặt vào hai điểm cố định. Sau đó, bộ phận uốn sẽ chuyển động về giữa trục. Lúc này,
ống đã sẵn sàng được uốn.
Cách uốn này của máy uốn ống sẽ làm biên rạng ở mặt trong lẫn ngồi của ống,
cịn phơi thì bị biến thành hình ovan. Cách uốn này hồn tồn thích hợp để uốn các ống
dùng để lòn dây dẫn điện hoặc các dây nối.
23


.

Hình 2.7 , 2.8 Nguyên lý uốn theo kiểu đùn ống.

Máy uốn kiểu ép đùn sử dụng khuôn hoặc guốc tạo hình được gắn trên thanh
piston thủy lực của máy. Rãnh trong khuôn được gia công theo đường viền mong muốn
của ống và theo bán kính uốn cong của phần uốn cong được đề xuất. Các khuôn đỡ cũng
được tạo đường viền để phù hợp với bề mặt bên ngoài của ống. Các khuôn này xoay
hoặc xoay trên các chốt gắn của chúng để chúng đi theo ống và duy trì hỗ trợ bên ngồi
trong suốt q trình hoạt động. Phương pháp này khơng cần kẹp trong q trình uốn.
Khn tạo hình xác định bán kính uốn cong của chi tiết khi sử dụng tồn bộ hành
trình. Tuy nhiên, ống có thể được uốn cong đến bán kính uốn cong lớn hơn bằng cách
hạn chế phần trước của chày uốn và do đó đưa một lượng uốn cong nhỏ hơn vào bộ
phận. Sau đó, bộ phận này được đặt lại vị trí và chu trình hình thành lặp lại.
Tính đơn giản của việc uốn teo kiểu ép đùn hạn chế các loại cơng việc được xử
lý. Ống có thể được uốn cong qua các góc lên đến 120 độ; tuy nhiên, phương pháp này
không thể cung cấp các khúc cua với dung sai gần. Uốn ép đùn phù hợp nhất để uốn ống
24