Thiết kế chế tạo mô hình máy phay cnc điều khiển hai trục

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHAY CNC ĐIỀU KHIỂN HAI TRỤC Đà Nẵng - 2009 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC ĐIỀU KHIỂN HAI TRỤC Sinh viên thực Lớp Giáo viên hướng dẫn : Phùng Văn Duy : : Đào Phú Khánh 04C1B TS Nguyễn Văn Yến ThS Nguyễn Đắc Lực Giáo viên duyệt : Đà Nẵng – 2009 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Phùng Văn Duy Đào Phú Khánh Lớp : 04C1B Khóa : 2004-2009 Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Văn Yến ThS Nguyễn Đắc Lực Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình máy phay CNC điều khiển hai trục Các số liệu ban đầu Căn theo số liệu máy chuẩn máy phay điều khiển số PC MILL 155 để tính toán thiết kế máy phay CNC 2D thiết kế chế tạo mơ hình để mơ q trình hoạt động Nội dung tính tốn thiết kế thiết minh - Phần 1: Các vấn đề chung máy CNC đặc điểm kinh tế kỹ thuật - Phần 2: Thiết kế phần truyền động máy phay - Phần 3: Thiết kế hệ thống dẫn động tang dao - Phần 4: Cơ cấu gá kẹp phôi - Phần 5: Sử dụng, bảo quản vận hành máy - Phần 6: Lập trình gia cơng Các vẽ thiết kế : : : Mơ hình máy phay CNC 2D Cán hướng dẫn Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ Th.S Nguyễn Đắc Lực / 2009 / 2009 Thông qua môn Ngày tháng năm 2009 Tổ trưởng môn Chủ tịch hội đồng Cán hướng dẫn Ngày tháng năm 2009 Sinh viên hoàn thành nộp toàn đồ án cho môn Ngày tháng năm 2009 Ngày tháng năm 2009 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian dài, ngành khí tập trung nghiên cứu để giải vấn đề tự động hóa xí nghiệp có quy mơ sản xuất lớn (hàng loạt hàng khối) Nhưng thực tế, xí nghiệp máy có quy mơ sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ lại phổ biến Việt Nam Do đó, địi hỏi xí nghiệp phải nâng cao hiệu sản xuất suất lao động; dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao dây chuyền sản xuất Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển chương trình số kỹ thuật vi xử lý CNC - sử dụng sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ tạo điều kiện linh hoạt hoá tự động hoá dây chuyền gia công Đồng thời làm thay đổi phương pháp nội dung chuẩn bị cho sản xuất Trong năm gần máy NC CNC nhập vào Việt Nam hoạt động số nhà máy, viện nghiên cứu công ty liên doanh Cũng nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC nhiều nhà kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam theo đuổi Để tổng kết lại kiến thức học để làm quen với công việc thiết kế người cán kỹ thuật ngành khí sau Em nhận đề tài "Thiết kế máy phay CNC 2D“ dựa máy chuẩn PC MILL155 Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng thể, hướng dẫn thầy Nguyễn Đắc Lực không tránh khỏi bỡ ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho cơng việc thiết kế cịn q ít, thời gian thực đề tài khơng nhiều, khả cịn hạn chế nên q trình thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót Nên mong giúp đỡ bảo thầy cô Sau thời gian tháng làm đề tài tốt nghiệp nổ lực thân hướng dẫn thầy Nguyễn Đắc Lực, thầy cô giáo giúp đỡ bạn sinh viên khác khoa em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp thời gian qui định Một lần cho phép em gởi đến quí thầy bạn lịng biết ơn sâu Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2003 Sinh viên thực Đào Phú Khánh Phùng Văn Duy MỤC LỤC MỤC LỤC Phần CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY CNC ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT .5 Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CNC 1.1 1.2 1.3 1.4 Khái niệm điều khiển điều khiển số Khái niệm .5 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ .5 Điều khiển theo kiểu truyền thống Điều khiển số 2.1 2.2 2.3 Quá trình phát triển máy CNC Quá trình phát triển Thực trạng ứng dụng máy CNC Việt Nam .11 Sự giống khác máy phay truyền thống máy phay CNC 12 Các hệ điều khiển số dạng điều khiển số 14 3.1 Các hệ điều khiển số .14 3.2 Các dạng điều khiển máy .16 4.1 4.2 4.3 Hệ tọa độ máy CNC điểm chuẩn 18 Hệ tọa độ máy CNC .18 Hệ tọa độ loại máy phay 19 Các điểm gốc điểm chuẩn 19 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Những khái niệm lập trình gia cơng máy CNC 21 Quĩ đạo gia công 21 Cách ghi kích thước chi tiết 21 Lập trình cho máy cơng cụ CNC 22 Các phương pháp lập trình cho hệ điều khiển .25 Chương trình chương trình 27 6.1 6.2 6.3 Quy trình cơng nghệ, chủng loại tính cơng nghệ chi tiết 27 Đặc điểm qui trình cơng nghệ gia cơng máy CNC 27 Chọn chủng loại chi tiết gia công máy CNC 28 Yêu cầu công nghệ chi tiết 29 Phương pháp thực nguyên công máy CNC 29 7.1 Phân loại nguyên công máy CNC 29 7.2 Các nguyên công phay 30 Chương CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC 35 1.1 1.2 1.3 Hệ thống đo chuyển vị máy công cụ CNC .35 Hệ thống đo theo kiểu quang học 35 Hệ thống đo chuyển vị theo số đo tuyệt đối 36 Nguyên tắc cảm ứng .36 Hệ thống tự động điều chỉnh vị trí 37 2.1 Điều khiển vị trí thước mã mã góc 37 2.2 Điều khiển vị trí số với hệ thống đo dịch chuyển gia số 38 2.3 Điều khiển vị trí số nhờ hệ thống đo dịch chuyển tương tự có tính chất chu kỳ 38 Bộ so sánh .39 3.1 Bộ so sánh kiểu gia số 39 3.2 Bộ so sánh kiểu tuyệt đối 39 Đo máy CNC 39 4.1 Đo chi tiết máy máy CNC 39 4.2 Đo dao máy CNC 40 Chương CÁC ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT 41 Phần THIẾT KẾ PHẦN TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY PHAY 43 Chương THƠNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH VÀ SƠ LƯỢC MÁY CHUẨN PC MILL-155 43 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Thơng số kỹ thuật máy PC MILL- 155 43 Vùng làm việc (Working area) .43 Bàn máy (Milling table) .43 Hộp tốc độ (Milling spindle drive) .43 Hộp chạy dao (Feed drive) 43 Hệ thống dao cụ (Tool System) 44 Sơ lược máy chuẩn 44 Chương HIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 45 Vận tốc cắt lượng chạy dao giới hạn 45 Thiết kế đường truyền tốc độ 47 2.1 Chọn động biến tầng .47 2.2 Thiết kế động học truyền đai 48 3.1 3.2 3.3 3.4 Thiết kế đường truyền chạy dao 48 Vài nét truyền động bước 48 Đặc điểm yêu cầu kỹ thuật đường truyền chạy dao 49 Tính tốn thiết kế đường truyền động chạy dao (Sử dụng động bước) .49 Tính chọn cơng suất động chạy dao ( Động bước) 51 Chương THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY 52 Xác định chế độ làm việc giới hạn 52 1.2 Chế độ cắt cực đại: 52 2.1 2.2 2.3 Xác định lực tác dụng gia công .53 Lực cắt 53 Thành phần lực cắt (Hình2.8) 53 Các phương pháp xác định thành phần lực 54 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Thiết kế động lực học đường truyền tốc độ trục 56 Chọn loại đai 56 Xác định đường kính bánh đai 57 Khoảng cách trục A chiều dài đai .57 Xác định tiết diện đai 57 Xác định chiều rộng B bánh đai .57 Tính lực căng lực tác dụng lên trục 58 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Thiết kế động lực học đường truyền chạy dao 58 Thiết kế truyền bánh trụ-răng thẳng cấp nhanh 58 Thiết kế truyền trụ thẳng cấp chậm 63 Tính tốn thiết kế trục then .68 Thiết kế truyền vítme- đai ốc bi .80 Thiết kế gối đỡ trục .85 Chương CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT CỦA MÁY 91 Cơ cấu cấp thay dụng cụ .91 Cơ cấu gá kẹp phôi (Đồ gá) 91 2.1 Phân tích dạng cấu sinh lực 91 2.2 Tính tốn sơ hệ thống sinh lực khí nén 93 Hình4.4: Sơ đồ hệ thống kẹp chặt khí nén 94 Phần SỬ DỤNG BẢO QUẢN VẬN HÀNH MÁY 96 1.1 1.2 1.3 Sử dụng chế độ truy nhập liệu .96 Sử dụng 96 Các chế độ vận hành máy .97 Các chế độ truy nhập liệu 97 2.1 2.2 2.3 Bảo quản máy .98 Đặt máy 98 Sửa chữa máy .99 Nội dung hệ thống sửa chữa dự phòng theo kế hoạch 101 Bôi trơn máy .104 Phần LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG .106 Cấu trúc chương trình NC 106 Lập trình gia cơng máy tay 106 Các chức dịch chuyển chu trình .108 3.1 Các chức dịch chuyển 108 3.2 Các chu trình .111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 Phần CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY CNC ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CNC Khái niệm điều khiển điều khiển số 1.1 Khái niệm Điều khiển phương pháp hiệu chỉnh dòng từ nguồn cấu chấp hành qui trình cơng nghệ để đạt kết mong muốn 1.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ Người ta chia hệ thống điều khiển máy công cụ thành hai loại: • Điều khiển theo kiểu truyền thống • Điều khiển số 1.3 Điều khiển theo kiểu truyền thống Hệ thống điều khiển (HTĐK) theo kiểu gồm: điều khiển cam, điều khiển theo quảng đường, điều khiển theo thời gian, điều khiển theo chu kì, Nhìn chung loại điều khiển có chung đặc điểm sau đây: • Điều khiển máy có tham gia phần lớn người vận hành từ khâu cấp phôi, gá phôi, hiệu chỉnh dụng cụ khâu kiểm tra sản phẩm • Các thao tác HTĐK thường khó thay đổi (chính xác khơng thay đổi được) Do vậy, khơng thích ứng với thay đổi sản phẩm • Nếu khơng có tham gia người vận hành cấu máy thực chu trình làm việc liên tục máy tự động Với loại máy không thay đổi muốn thay đổi phức tạp Do vậy, khuynh hướng phát triển chung người ta muốn có HTĐK mà dễ dàng thích nghi với thay đổi sản phẩm Nhìn chung, HTĐK theo kiểu truyền thống lúc cải thiện tuỳ theo mức độ khí hố, tự động hố nhà máy sản chưa thực đáp ứng nhu cầu thực tế 1.4 Điều khiển số 1.4.1 Bản chất điều khiển số Khi gia cơng máy cơng cụ chi tiết dụng cắt thực chuyển động tương Những chuyển động lặp lặp lại nhiều lần gia công chi tiết gọi chu kỳ gia công 10