ĐỒ án môn học đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài thiết kế hệ thống thay dao tự động cho phay CNC 3 trục

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ -    - ĐỒ ÁN Môn học: Đồ án thiết kế hệ thống điện tử Đề tài: Thiết kế hệ thống thay dao tự động cho phay CNC trục Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Phương Giang Sinh viên thực : Bùi Đức Linh MSSV : 20187465 Lớp : ME-NUT17 Hà Nội - 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MƠN HỌC:THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ I II Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Phương Giang Sinh viên thực hiện: Bùi Đức Linh Lớp : ME-NUT17 Mssv: 20187465 Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy phay CNC Số liệu cho trước : 1- Tay đỡ hệ thống 2- Động kèm hộp giảm tốc 3- Thanh đỡ di trượt 4- Cơ cấu Man 5- Vỏ bao che phía ngồi 6- Chi gắn dao 7- Vỏ bao che phía 8- Tay gạt (cơ cấu Man) 9- Tấm đỡ (liền với cấu 4) 10- Tay kẹp gắn dao 11- Xy lanh khí nén - Loại máy CNC: Phay Loại thay dao: Không tay máy Nguồn động lực di chuyển: Khí nén Nguồn động lực quay ổ chứa: Động điện Số lượng ổ chứa dao: N = 16 Loại côn gắn dao: BT30 Khối lượng dao tối đa : M=5 Kg Đường kính lớn dao : Dmax = 80 mm Thời gian thay dao gần : T1 = s Thời gian thay dao xa : T2 = 7s Không gian chứa cụm thay dao kích thước cụm trục (cho trước BV 2D) III Yêu cầu thiết kế: Phân tích nguyên lý thông số kỹ thuật - Nguyên lý hoạt động - Xác định thành phần hệ thống thay dao Mơ hình hóa hệ thống điều khiển - Mơ hình hóa cho trục chuyển động - Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển cho thay dao Thiết kế kế hệ thống điều khiển - Chọn phần tử hệ thống điều khiển - Xác định hàm điều khiển - Xây dựng vẽ mạch (1 Bản A1 A2) -Xây dựng chương trình điều khiển Mơ - Mơ hoạt động trục điều khiển - Mô lô gic hoạt động hệ thống - Mô chuyển động phần mềm có sẵn (Solidworks, Proengineer…) TT N BT M D T1 T2 Ghi 16 30 80 Bùi Đức Linh 16 40 80 16 50 80 16 30 120 16 40 120 24 50 120 7 24 30 80 24 40 80 9 24 50 80 10 24 30 120 11 24 40 120 12 24 50 120 13 32 30 80 14 32 40 80 15 32 50 80 16 32 30 120 17 32 40 120 18 32 50 120 19 12 30 80 20 12 40 80 21 12 50 80 22 12 30 120 23 12 40 120 24 12 50 120 25 12 50 10 100 26 16 40 10 100 27 24 30 10 100 28 32 30 10 100 29 16 50 80 30 24 30 100 10 31 32 40 10 120 32 12 50 80 10 33 16 30 100 34 24 40 120 10 35 32 30 80 36 12 40 100 10 Mục lục Lời Nói Đầu CHƯƠNG I: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG, TRÌNH BÀY SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu tổng quan máy CNC 1.1.1 Các phận máy CNC 1.2 Giới thiệu chung hệ thống thay đao tự động 11 1.2.1 Tổng quát 11 1.2.2 Các yêu cầu cần đạt hệ thống thay đao 11 1.2.3 Phân loại (theo mâm dao) 11 1.2.4 Các thành phần hệ thống thay dao 14 1.3 Xây dựng sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động 17 1.3.1 Khái niệm sơ đồ dộng 17 1.3.2 Sơ đồ động tồn hệ thơng thay đao tự động 18 1.3.3 Nguyên lý hoạt động 19 1.4 Trình bày sơ lược thiết kế hệ thống thay dao tự động 20 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN THAY DAO 22 2.1 Khái niệm sơ đồ khối thuật toán 22 2.2 Sơ đồ khối chương trình 22 2.2.1 Sơ đồ chính: 23 2.2.2 Sơ đồ trả dao 23 2.2.3 Sơ đồ lấy dao 25 2.2.4 Sơ đồ tìm dao 27 CHƯƠNG III: BẢN VẼ SƠ ĐỒ ĐIỆN, KHÍ NÉN 30 3.1 Sơ đồ khí nén 30 3.1.1 Các thành phân hệ thống khí nén 30 3.1.2: Bản vẽ khí nén 33 3.2 Sơ đồ điều khiển điện 36 3.2.1 Giới thiệu PLC 36 3.2.2 Các cảm biến 37 3.2.3 Sơ đồ điện điều khiển 39 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM SOLID WORKS 42 CHƯƠNG V: LẬP TRÌNH PLC 47 5.1 Cài đặt tham số 47 5.2 Lập trình PLC 50 5.2.1 Chương trình lấy dao 50 5.2.2 Chương trình trả dao 53 5.2.3 Chương trình tìm dao 56 5.2.4 OUTPUT 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Lời Nói Đầu Hiện khoa học kỹ thuật phát triển nhanh, mang lại lợi ích cho người tất lĩnh vực vật chất tinh thần Để nâng cao đời sống nhân dân hòa nhập với phát triển chung giới, Đảng nhà nước ta đề mục tiêu đưa đất nước lên thành nước cơng nghiệp hóa đại hóa Để thực điều ngành cần quan tâm phát triển ngành khí nói chung điện tử nói riêng đóng vai trị quan trọng việc sản xuất thiết bị cơng cụ (máy móc, robot…) ngành kinh tế quốc dân Muốn thực việc phát triển ngành khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán kĩ thuật có trình độ chun môn đáp ứng yêu cầu công nghệ tiên tiến, cơng nghệ tự động hóa theo dây chuyền sản xuất Máy công cụ điều khiển số CNC ngày sử dụng rộng rãi xí nghiệp cơng nghiệp nước ta Phát huy hiệu sử dụng, bảo dưỡng, vận hành máy CNC vấn đề đặc biệt quan tâm Muốn phát huy hiệu tối đa khả thiết bị cải tiến cho phù hợp với người Việt Nam địi hỏi phải có hiểu biết sâu sắc máy CNC Đồ án thiết kế khí nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo kĩ sư Cơ điện tử Đồ án giúp cho sinh viên hệ thống lại kiến thức môn học Đồng thời giúp chúng em học thêm số phần mềm thiết kế, mô cần thiết Solidworks, Auto CAD…Ngoài giúp chúng em làm quen với công việc thiết kế làm đồ án tốt nghiệp sau Dù cố gắng hoàn thành đồ án với hướng dẫn nhiệt tình cụ thể thầy cô môn, theo hiểu biết cịn hạn hẹp cộng với chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận góp ý thầy để em rút thêm kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức cho Cuối em xin chân thành cảm ơn quan tâm bảo thầy cô Viện Cơ Khí trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đặc biệt hướng dẫn tận tình Nguyễn Thị Phương Giang giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực BÙI ĐỨC LINH CHƯƠNG I: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG, TRÌNH BÀY SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu tổng quan máy CNC Máy CNC (computer numerical controlled) công cụ gia cơng kim loại tinh tế tạo tiết phức tạp theo yêu câu cơng nghệ đại Phát triển nhanh chóng với tiến máy tính, ta có thê bắt gặp CNC dạng máy tiện, máy phay, máy cắt laze, máy cắt tia nước có hạt mài, máy đột rập nhiêu công cụ công nghiệp khác Thuật ngữ CNC liên quan đến nhóm máy móc lớn sử dụng logic máy tính đề điều khiển chuyển động thực q trình gia cơng kim loại -Máy phay CNC loại máy móc gia cơng thông dụng công xưởng, từ quy mô nhỏ đến quy mơ lớn tồn quốc Máy phay CNClà loạimáy áp dụng công nghệ đại CNC (Computer Numerical Control) - điêu khiến tự động máy tính thơng -Ưu điểm: phương pháp suất độ xác cao dao phay có nhiều lưỡi cắt nên lâu mòn lưỡi, lượng chạy dao lớn Đây phương pháp gia cơng an tồn cho người thợ phoi đứt đoạn Bằng phương pháp phay, người dùng gia cơng nhiều bề mặt định hình khác nhau: mặt phẳng, mặt trụ mặt bậc, rãnh, rãnh then, trục then hoa, định hình phức tạp, cắt đứt, gia cơng mặt trịn xoay, phay bánh răng, cắt ren Khối lượng cơng việc phay có thẻ giải chiếm tới 20% tổng khối lượng gia cơng cắt gọt -Nhược điểm: phay va đập lưỡi cắt bề mặt gia công gây rung động, ảnh hưởng đến xác chí tiết chất lượng bê mặt, độ bóng không cao Tuy nhiên, loại máy phay CNC đại giải tốt vần đê 1.1.1 Các phận máy CNC a, Thân máy đế máy: Thường chế tạo tiết gang gang có độ bền nén cao gấp 10 lần so với thép kiểm tra sau đúc để đảm bảo khơng có khuyết tật đúc Bên thân máy chứa hệ thống điều khiển, động trục nhiều hệ thông khác Yêu câu thân đế máy phải có độ cứng vững cao, phải có thiết bị chống rung động, phải có độ ơn định nhiệt Từ đó, mục đích đặt phải đảm bảo độ xác gia cơng, đế máy để đỡ tồn máy tạo ôn định cân cho máy b, Bàn máy: Bàn máy nơi để gá đặt tiết gia cơng hay đỗ gá Nhờ có chuyển động linh hoạt xác bàn máy mà khả gia công máy CNC tăng lên cao có khả gia cơng tiết có biên dạng phức tạp.Đa số máy CNC hay trung tâm gia công biện đại bàn máy đạng máy xoay được, có ý nghĩa trục thứ 4, thứ máy Nó làm tăng tính vạn cho máy CNC.u câu bàn máy: Phải có độ ơn định, cứng vững điêu khiến chuyên động cách xác Hình 1.1 Bàn máy phay CNC c, Cụm trục chính: Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay trục sinh lực cắt để cắt gọt phơi q trình gia cơng Nguồn động lực điều khiên trục chính: Trục điêu khiến động Thường sử dụng động Servo theo chế độ vịng lặp kín, cơng nghệ số để tạo tốc độ điều khiển xác hiệu cao chế độ tải nặng Hệ thống điều khiển xác góc phần quay phần tĩnh động trục để tăng momen xoắn gia tốc nhanh Hệ thông điều khiển cho phép người sử dụng tăng tốc độ trục lên nhanh d, Băng dẫn hướng: Hệ thống trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho chuyên động ban theo X,Y chuyên động theo trục Z trục chính.Yêu cầu hệ thống trượt trượt phải thẳng, có khả tải cao độ cứng vững tốt, khơng có tượng dính, trơn trượt Hình 1.2 Thanh dẫn hướng e,Trục vít me, đai ốc: Trong máy công cụ điêu khiến số người ta thường sử dụng hai đạng vit me là: vít me đai ốc thường vít me đai ốc bí Vít me đai ốc thường: loại vít me đai ốc có dạng tiếp xúc mặt Vít me đai ốc bị: loại mà vít me đai ốc có dạng tiếp xúc lăn Hình 1.3 Trục vít me, đai ốc f, Ổ chứa dao: Dùng đề tích chứa nhiều đao phục vụ cho trình gia cơng Nhờ có tích đao mà máy CNC thực nhiêu ngun cơng cắt gọt khác liên tiếp với nhiều loại dao cắt khác Do q trình gia cơng nhanh mang tính tự động hố cao Hình 1.4 Ổ chứa dao 10 ... nghĩa sơ đồ động phân tích chuyển động cần thiết hệ thống thay dao CNC, với hình vẽ quy ước ta xây dựng nên sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động sau : Hình 1.14 Sơ đồ động hệ thống thay dao Trong... thay dao 14 1 .3 Xây dựng sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động 17 1 .3. 1 Khái niệm sơ đồ dộng 17 1 .3. 2 Sơ đồ động toàn hệ thông thay đao tự động 18 1 .3. 3 Nguyên lý hoạt động. .. hệ thống thay dao Mơ hình hóa hệ thống điều khiển - Mơ hình hóa cho trục chuyển động - Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển cho thay dao Thiết kế kế hệ thống điều khiển - Chọn phần tử hệ thống