ĐỒ án đề tài TÍNH TOÁN, THIẾT kế hệ THỐNG THAY DAO tự ĐỘNG DÙNG CHO máy PHAY CNC 3 TRỤC

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ ********************** BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY PHAY CNC TRỤC Giảng viên hướng dẫn: GS.TS.GVCC Nguyễn Đức Toàn Mã học phần: ME4504 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Long Nhật MSSV: 20184570 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT MỤC LỤC GIỚI THIỆU CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC TRỤC VMC65 1.1 Kết cấu chung máy CNC trục 1.2 Hệ thống thay dao tự động máy VMC65 CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 2.1 Giới thiệu chung loại hệ thống thay dao tự động 2.1.1 Chức nhiệm vụ 2.1.2 Cơ cấu tích dụng cụ hệ thống thay dao tự động 2.2 Hệ thống dụng cụ máy công cụ CNC 20 2.2.1 Các phận khác 21 2.2.2 Phần tử dụng cụ 22 2.3 Chức hệ thống quản lý dụng cụ 23 2.3.1 Danh mục dụng cụ 23 2.3.2 Nhận dạng dụng cụ 23 2.3.3 Điều chỉnh dụng cụ trước gia công 25 2.3.4 Quản trị dụng cụ hệ CNC 26 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG CHO MÁY PHAY CNC – VMC65 28 3.1 Quy trình thay dao tự động 28 3.2 Tính tốn kết cấu khí hệ thống thay dao tự động 29 3.2.1 Tính tốn, thiết kế đài gá dao hệ thống 29 3.2.2 Tính tốn động học cho đài dao 49 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 2-1 Sơ đồ động học máy 2-2 Mơ hình 3D hệ thống thay dao 3-1 Sơ đồ thay dụng cụ cấp phát tự động 3-2 Kết cấu đầu Revonve 10 3-3 Đầu Revonve dạng côn 11 3-4 Đầu Revonve dạng tang trống 11 3-5 Phân loại ổ tích dao 13 3-6 Phân loại kết cấu thay dao tự động 14 3-7 Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy 15 3-8 Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích 16 3-9 Kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích nhiều tầng 17 3-10 Kết cấu thay dao với hệ thống thay dao dạng tròn 18 3-11 Kết cấu thay dao dạng đĩa tròn 19 3-12 Dạng điều khiển cho kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng đĩa trịn 19 3-13 Các phần khác 21 3-14 Cấu tạo phần tự tiếp nhận dụng cụ 22 3-15 Các loại ổ tích dao 22 3-16 Cấu tạo dao tiện ghép 23 3-17 Điều chỉnh dụng cụ trước gia công 26 4-1.Trục mang dao i muốn thay dao j 28 4-2 Trục khơng mang dao muốn thay dao j 29 4-3 Kích thước chi dao 30 4-4 Kích thước dao 30 4-5 Sơ đồ tính tốn kích thước hình học tang chứa dao 31 4-6 Sơ đồ khe hở tay kẹp 32 4-7 Tay kẹp chốt định vị 34 4-8 Quy trình kẹp dao kiểm tra hở kẹp mở 34 4-9 Sơ đồ tang chứa dao 35 4-10 Sơ đồ tính chiều cao tang 35 4-11 Sơ đồ tính tốn cấu Man 37 4-12 Thơng số hình học đĩa Man 39 4-13 Thơng số hình học cần quay Man 39 4-14 Sơ đồ tính tốn thay dao 41 4-15 Biểu đồ phụ thuộc vận tốc góc gia tốc góc đĩa Man vào góc ψ 43 4-16 Sơ đồ bố trí ổ lăn hệ thống thay dao 44 4-17 Sơ đồ phân bố lực 44 4-18 Kích thước ổ đũa 46 4-19 Kích thước ổ bi đỡ dãy 47 4-20 Mô hình trục đỡ tang 48 4-21 Sơ đồ dẫn động quay đài dao 49 4-22 Sơ đồ phân bố lực cấu Man 50 4-23 Thông số động – HGT loại 90YS90GV22 52 4-24 Kích thước động – HGT loại 90YS40GV22 52 4-25 Kích thước hình học then 53 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Hình Hình Hình Hình Hình NGUYỄN LONG NHẬT 4-26 Thơng số vịng bi trượt LMF30 53 4-27 Sơ đồ hệ thống khí nén dẫn động đài dao 54 4-28 Kích thước Xilanh – Piston khí nén 57 4-29 Sơ đồ bố trí trục dẫn hướng hệ thống thay dao tự động 59 4-30 Biểu đồ Momen lực trục dẫn hướng 60 DANH MỤC BẢNG Bảng 4-1 Bảng ổ lăn phụ thuộc vào loại cỡ ổ 45 Bảng 4-2 Bảng hệ số tải trọng hướng tâm dọc trục 45 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT GIỚI THIỆU Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học công nghệ thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có vai trị quan trọng Nhận thức điều này, chiến lực công 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 hoá ngành kinh tế, kỹ thuật có khí chế tạo thực từ nhiều thập kỷ trước Một vấn đề định tự động hoá 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 công 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 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 trình sản suất nhà máy, góp phần làm tăng hiệu việc sử dụng máy CNC, tăng xuất nhà máy nhu cầu cần thiết Phần thuyết minh trình bày q trình tính tốn, thiết kế hệ thống thay dao tự động dùng cho máy phay CNC trục đứng Đây toán điển hình cung cấp kiến thức máy điều khiển số, sử dụng kiến thức tổng hợp từ mơn học để vào giải tốn kỹ thuật Lần đầu tham gia nghiên cứu thiết kế tính tốn lình vực nên em cịn nhiều bỡ ngỡ khơng tránh khỏi thiếu sót q trình tính tốn thiết kế kính mong thầy giáo tham gia xét duyệt đồ án xem xét đóng góp ý kiến chỉnh sửa cho em hoàn thiện tốt cho đồ án Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Toàn tận tình tham gia hướng dẫn, trực tiếp thơng duyệt, đánh giá, nhận xét cho em thêm phần hoàn thiện cho đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nhật Nguyễn Long Nhật Hà Nội, ngày , tháng , năm 2022 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT CHƯƠNG KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC TRỤC VMC65 1.1 Kết cấu chung máy 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: – Ray dẫn hướng trục Z – Cột đứng máy phay – Gối đỡ vít me bi kèm gá động trục X – Ray dẫn hướng trục X – 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 công) 11 – Cụm trục 12 – Cụm trục Z 13 – Vít me bi trục Z Hình 1-1 Sơ đồ động học máy Các thơng số kỹ thuật máy bao gồm: Hành trình theo trục X, X = 650 (mm) Hành trình theo trục Y, Y = 400 (mm) Hành trình theo trục Z, Z = 480 (mm) Khoảng cách từ mặt bàn tới lỗ côn trục chính: 120÷600 (mm) Khoảng cách từ tâm trục tới mặt ray dẫn hướng: 430 (mm) Thông 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) 1.2 Hệ thống thay dao tự động máy VMC65 Số dao Z=16 dao, khối lượng trung bình dao 7÷10 (kg), đường kính lớn dao D = 80 mm, loại chuôi dao BT40 Cấu tạo hệ thống thay dao tự động sau: download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Hình 1-2 Mơ hình 3D hệ thống thay dao 1-giá đỡ 4-chuôi dao 7-tang đài chứa dao 2-xilanh khí nén 5- chi tiết kẹp dao 3-động dẫn động đài dao 6-cơ cấu man Xilanh làm nhiệm vụ dịch đài dao sang trái phải Động dẫn động đài dao quay tròn để thực thay dao download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT CHƯƠNG CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 2.1 Giới thiệu chung loại hệ thống thay dao tự động 2.1.1 Chức nhiệm vụ 2.1.1.1 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 Chaner – ATC 2.1.1.2 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 lắp đặt ban đầu 2.1.1.3 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 cơng tác ngắn - Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải bố trí cho khơng chạm vào phơi 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 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Hình 2-1 Sơ đồ thay dụng cụ cấp phát tự động 2.1.2 Cơ cấu tích dụng cụ hệ thống thay dao tự động 2.1.2.1 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 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT 2.1.2.2 Phân loại cấu tích dụng cụ Phân loại cấu tích dụng cụ Đầu revonve Ổ tích dao Đầu revonve dạng Đầu revonve dạng chữ thập Đầu revonve dạng tang trống Ổ tích dao dạng dài Ổ tích dao dạng vịng Ổ tích dao dạng Ổ tích dao dạng băng xích Hình 2-2 Kết cấu đầu Revonve 10 download by : skknchat@gmail.com Ổ tích dao dạng đĩa trịn Ổ tích dao nhiều tầng Ổ tích dao dạng ... THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG CHO MÁY PHAY CNC – VMC65 28 3. 1 Quy trình thay dao tự động 28 3. 2 Tính tốn kết cấu khí hệ thống thay dao tự động 29 3. 2.1 Tính. .. phải thay dao ta khơng cần dừng máy để thay dao tay mà hệ thống tự động thay dao theo chương trình lập trình sẵn Một số cấu thay dao tự động thường dùng máy CNC: a Cơ cấu thay dao dạng tay máy. .. thay dao với ổ tích dao dạng xích 16 3- 9 Kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích nhiều tầng 17 3- 10 Kết cấu thay dao với hệ thống thay dao dạng tròn 18 3- 11 Kết cấu thay dao