HƯỚNG dẫn THIẾT kế hệ THỐNG cơ KHÍ tập i (hệ thống thay dao tự động dùng cho máy CNC)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Cơ Khí Bộ môn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Tập I (Hệ thống thay dao tự động dùng cho máy CNC) (Dùng cho sinh viên chuyên ngành Cơ Điện Tử) ThS Đinh Duy Khỏe TS Nguyễn Trọng Hải (Cập nhật 27/2/2017) i LỜI NĨI ĐẦU Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có vai trò quan trọng Nhận thức điều này, chiến lực cơng nghiệp hóa đại hóa kinh tế đất nước, công nghệ tự động ưu tiên đầu tư phát triển Ở nước có cơng nghiệp phát triển việc tự động hố ngành kinh tế, kỹ thuật có khí chế tạo thực từ nhiều thập kỷ trước Một vấn đề định tự động hố ngành khí chế tạo kỹ thuật điều khiển số công nghệ máy điều khiển số Các máy công cụ điều khiển số (NC CNC) dùng phổ biến nước phát triển Trong năm gần NC CNC nhập vào Việt Nam sử dụng rộng rãi viện nghiên cứu công ty liên doanh Máy công cụ điều khiển số đại (các máy CNC) thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành khí tự động Vậy để làm chủ cơng nghệ cần làm chủ thiết bị quan trọng điển hình Trong máy CNC việc sử dụng hệ thống thay dao tự động có tác dụng làm giảm thời gian thay dao nâng cao hiệu kinh tế nhà máy yếu tố quan trọng góp phần vào q trình tự động hố sản xuất việc sâu tìm hiểu hệ thống thay dao tự động cho phép ta chế tạo hệ thống thay dao tự động riêng cho máy phù hợp với q trình sản suất nhà máy, góp phần làm tăng hiệu việc sử dụng máy CNC, tăng xuất nhà máy nhu cầu cần thiết Quyển sách trình bày trình tính tốn, thiết kế hệ thống thay dao tự động dùng cho trung tâm gia công đứng Đây tốn điển hình giúp sinh viên tích lũy kiến thức máy điều khiển số, sử dụng kiến thức tổng hợp từ mơn học để vào giải tốn kỹ thuật Quyển sách viết dành cho sinh viên nghành Cơ Điện tử làm đồ án môn học trang bị kiến thước hệ thống thay dao tự động cho sinh viên ngành khí nói chung Để sách ngày hồn thiện hơn, chúng tơi mong nhận đóng góp độc giả Hà nội, tháng 01 năm 2017 (Các) tác giả ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC TRỤC VMC65 2.1 Kết cấu chung máy phay CNC trục 2.2 Hệ thống thay dao tự động máy VMC65 CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 3.1 Giới thiệu chung loại hệ thống thay dao tự động 3.1.1 Chức nhiệm vụ b Ưu nhược điểm thay dao tự động so với thao tác tay 3.1.2 Cơ cấu tích dụng cụ hệ thống thay dao tự động 3.2 Hệ Thống Dụng Cụ Trên Máy công cụ CNC 3.2.1 Các phận khác 3.2.2 Phần tử dụng cụ 3.3 Chức hệ thống quản lý dụng cụ 3.3.1 Danh mục dụng cụ 3.3.2 Nhận dạng dụng cụ 3.3.3 Điều chỉnh dụng cụ trước gia công 3.3.4 Quản trị dụng cụ hệ CNC CHƯƠNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG CHO MÁY PHAY CNC – VMC65 4.1 Quy trình thay dao tự động 4.2 Tính tốn kết cấu chí hệ thống thay dao tự động 4.2.1 Tính tốn, thiết kế đài gá dao hệ thống 4.2.2 Tính tốn động học cho đài dao CHƯƠNG TRÌNH TỰ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 5.1 Đồ án thiết kế hệ thống thay dao tự động máy phay CNC 5.2 Đồ án thiết kế hệ thống dẫn hướng TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A – KÍCH THƯỚC CHI DAO PHỤ LỤC B – MỘT SỐ KÝ HIỆU CỦA HỆ THỐNG THỦY KHÍ PHỤ LỤC C – CÁC QUY ƯỚC VỀ KÝ HIỆU TRONG ĐỒ ÁN iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2-1 Sơ đồ động học máy Hình 2-2 Mơ Hình 3D bánh nghiêng Hình 3-1 Sơ đồ thay dụng cụ, cấp phát tự động 10 Hình 3-2 Kết cấu đầu Revonve 11 Hình 3-3 Đầu Revonve dạng côn 12 Hình 3-4 Đầu Rovonve hình tang trống hãng Duplomatic 12 Hình 3-5 Phân loại ổ tích 13 Hình 3-6 Phân loại ổ tích dao 14 Hình 3-7 Phân loại cấu thay dao tự động 15 Hình 3-8 Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy 16 Hình 3-9 Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích 16 Hình 3-10 Kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích nhiều tầng 17 Hình 3-11 Kết cấu thay dao với hệ thay dao dạng tròn 18 Hình 3-12 Kết cấu tahy dao dạng đĩa trịn 19 Hình 3-13 Dạng điều khiển cho kết cấu thay dao với ổ tích dao ạng đĩa trịn 19 Hình 3-14 Các phận khác 20 Hình 3-15 Cấu tạo phần tự tiếp nhận dụng cụ 21 Hình 3-16 Các loại ổ tích dao 21 Hình 3-17 Cấu tạo dao tiện ghép 22 Hình 3-18 Điều chỉnh dụng cụ trước gia công 24 Hình 4-1 Trục mang dao i muốn thay dao j 26 Hình 4-2 Trục khơng mang dao muốn thay dao j 27 Hình 4-3 Đường kính lớn chuôi dao 28 Hình 4-4 Các đường kính lớn dao 28 Hình 4-5 Sơ đồ tính tốn kích thước hình học tang chứa dao 29 Hình 4-6 Quy trình kẹp dao 31 Hình 4-7 Sơ đồ tính kích thước chiều cao tang 32 Hình 4-8 Sơ đồ tính tốn cấu Maltese 33 Hình 4-9 Sơ đồ bố trí ổ lăn hệ thống thay dao 37 Hình 4-10 Sơ đồ phân bố lực 37 Hình 4-11 Kích thước ổ đĩa 38 Hình 4-12 Kết cấu tang chứa dao 39 Hình 4-13 Kích thươc ổ bi đỡ dãy 40 Hình 4-14 Sơ đồ bố trí lực trục đỡ ngang 41 Hình 4-15 Sơ đồ dẫn động quay đài dao 42 Hình 4-16 Sơ đồ tính tốn lực 43 Hình 4-17 Kích thước động điện 4A 45 Hình 4-18 Kích thước hình học then 46 Hình 4-19 Sơ đồ hệ thống khí nén dẫn động đài dao 47 Hình 4-20 Các vị trí đài dao so với trục 48 Hình 4-21 Kích thước Xilanh-Piston khí nén 50 Hình 4-22 Sơ đồ bố trí trục dẫn hướng hệ thống thay dao 51 Hình 4-23 Biểu đồ momen 52 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4-1 Thông số ổ đĩa côn 38 Bảng 4-2 Thông số ổ bi đỡ 40 Bảng 4-3 Thơng số hệ thống khí nén 50 v GIỚI THIỆU CHƯƠNG GIỚI THIỆU KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC TRỤC VMC65 CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC TRỤC VMC65 2.1 Kết cấu chung máy phay CNC trục Để có kiến thức kết cấu máy CNC, Máy phay CNC - VMC65 loại máy phay cao tốc trục điều khiển số lấy làm thí dụ điển hình để nghiên cứu Đây máy CNC sản xuất nước công ty BKMECH vào năm 2007 Các phận máy mơ tả – Ray dẫn hướng trục Z – Cột đứng máy phay Các thơng số kỹ thuật máy bao gồm: – Gối đỡ vít me bi kèm gá động trục X – Ray dẫn hướng trục X Hành trình theo trục X, X = 650 (mm) Hành trình theo trục Y, Y = 400 (mm) Hành trình theo trục Z, Z = 480 (mm) – Thân máy – Vít me bi trục X – Gối đỡ vít me bi trục Y – Ray dẫn hướng trục Y – Bán Y 10 – Bàn X ( đặt chi tiết gia cơng) 11 – Cụm trục 12 – Cụm trục Z 13 – Vít me bi trục Z Hình 2-1 Sơ đồ động học máy Khoảng cách từ mặt bàn tới lỗ trục chính: 120÷600 (mm) Khoảng cách từ tâm trục tới mặt ray dẫn hướng: 430 (mm) Thơng số bàn máy: Kích thước bàn: 770×400 (mm) Kích thước rãnh chữ T: 3×18T×120 Khối lượng phơi lớn nhất: M = 300 (kg) Vận tốc lớn chạy không: V1 = 20 (m/ph) Vận tốc lớn gia công: V2 = 15 (m/ph) 2.2 Hệ thống thay dao tự động máy VMC65 Số dao Z=24( dao), khối lượng trung bình dao 7÷10(kg), đường kính lớn dao D = 120 mm, loại chuôi dao BT40 Cấu tạo hệ thống thay dao tự động trình bày Hình 2-2 Mơ Hình 3D bánh nghiêng 1-giá đỡ ; 2-xilanh khí nén 3-động dẫn động đài dao 4-chuôi dao 5- chi tiết kẹp dao 6-cơ cấu man 7-tang đài chứa dao Xilanh làm nhiệm vụ dịch đài dao sang trái phải Động dẫn động đài dao quay tròn để thực thay dao CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 3.1 Giới thiệu chung loại hệ thống thay dao tự động 3.1.1 Chức nhiệm vụ a Nhiệm vụ hệ thống thay dao Là cất trữ số lượng dao cần thiết đưa nhanh dao vào vị trí làm việc có u cầu Các máy CNC đại thường trang bị hệ thống thay dao tự động theo chương trình Automatic Tool Changer – ATC b Ưu nhược điểm thay dao tự động so với thao tác tay - Ưu điểm : Rút ngắn thời gian đổi dụng cụ Tránh lỗi thao tác Tránh số rủi ro tai nạn Có khả tự động hóa cấp độ cao Nhược điểm : + Vốn đầu tư lớn + Tăng chi phí cho lắp đặt ban đầu c Các yêu cầu hệ thống thay dao tự động + + + + + Ổ chứa phải có dung lượng đủ lớn + Dụng cụ phải giữ ổ với độ tin cậy cao + Dụng cụ phải giữ chặt tay máy thay tự động + Chuôi dao đài gá dao phải định vị xác vào vị trí gia cơng + Khoảng cách ổ tích dụng cụ tới vị trí công tác ngắn + Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải bố trí cho khơng chạm vào phôi thay dụng cụ + Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải có độ tin cậy làm việc cao + Tránh làm bẩn bề mặt lắp ráp chuôi vào đài gá dụng cụ + Sử dụng bảo dưỡng tiện lợi, đáp ứng yêu cầu an toàn + Quản lý thay đổi xác dao theo chương trình + Thay nhanh để giảm thời gian chờ Hình 3-1 Sơ đồ thay dụng cụ, cấp phát tự động 3.1.2 Cơ cấu tích dụng cụ hệ thống thay dao tự động 3.1.2.1 Chức Dùng để chứa nhiều dao phục vụ cho q trình gia cơng Nhờ có ổ tích dụng cụ mà máy CNC thực nhiều nguyên công cắt gọt khác liên tiếp với nhiều loại dao khác lần gá đặt Do q trình gia cơng nhanh mang tính tự động hóa cao 3.1.2.2 Phân loại cấu tích dụng cụ 10 ... 4-chu? ?i dao 5- chi tiết kẹp dao 6 -cơ cấu man 7-tang đ? ?i chứa dao Xilanh làm nhiệm vụ dịch đ? ?i dao sang tr? ?i ph? ?i Động dẫn động đ? ?i dao quay tròn để thực thay dao CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG... ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 3.1 Gi? ?i thiệu chung lo? ?i hệ thống thay dao tự động 3.1.1 Chức nhiệm vụ a Nhiệm vụ hệ thống thay dao Là... THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 3.1 Gi? ?i thiệu chung lo? ?i hệ thống thay dao tự động 3.1.1 Chức nhiệm vụ b Ưu nhược ? ?i? ??m thay dao tự động so v? ?i thao