Máy CNC là một tiến bộ phát triển vượt bậc của nền công nghiệp. Sự xuất hiện của máy CNC đã nhanh chóng làm thay đổi quá trình sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng được dễ dàng thực hiện và một lượng lớn các thao tác của con người được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất tạo nên sự chính xác và chất lượng ngày càng cao. Máy CNC phổ biến hiện nay như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt laze, máy cắt dây CNC,... Sự tiến bộ của kĩ thuật, trí thông minh nhân tạo, điều khiển số tạo ra những máy CNC có nhiều trục chính như 3, 6 trục chính chuyển động ngày càng linh hoạt và khéo léo. Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử này, em sẽ tìm hiểu và thiết kế hệ thống thay dao trên máy phay CNC. Nhiệm vụ chính là xây dựng sơ đồ động của toàn hệ thống thay dao, sơ đồ khối thuật toán điều khiển thay dao; sử dụng phần mềm máy tính mô phỏng hoạt động của máy
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LỜI MỞ ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa, phát triển khoa học kĩ thuật vấn đề quan trọng cần quan tâm lớn Mỗi ngành khí, điện tử, tin học có tảng khoa học vững tạo sản phẩm đặc trưng riêng Tuy nhiên, yêu cầu thời đại đặt yêu cầu cao cách hoạt động máy móc, yêu cầu máy móc cần phải gọn nhẹ hơn, linh động hơn, uyển chuyển thơng minh Việc sử dụng máy móc để thay sức lao động người xu hướng tất yếu để tăng suất lao động, tạo nhiều sản phẩm chất lượng cao Máy CNC tiến phát triển vượt bậc công nghiệp Sự xuất máy CNC nhanh chóng làm thay đổi q trình sản xuất cơng nghiệp Các đường cong thực dễ dàng đường thẳng, cấu trúc phức tạp chiều dễ dàng thực lượng lớn thao tác người giảm thiểu Việc gia tăng tự động hóa q trình sản xuất tạo nên xác chất lượng ngày cao Máy CNC phổ biến như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy cắt laze, máy cắt dây CNC, Sự tiến kĩ thuật, trí thơng minh nhân tạo, điều khiển số tạo máy CNC có nhiều trục 3, trục chuyển động ngày linh hoạt khéo léo Đồ án thiết kế hệ thống điện tử này, em tìm hiểu thiết kế hệ thống thay dao máy phay CNC Nhiệm vụ xây dựng sơ đồ động toàn hệ thống thay dao, sơ đồ khối thuật toán điều khiển thay dao; sử dụng phần mềm máy tính mơ hoạt động máy Do kiến thức cịn hạn hẹp lần đầu tìm hiểu đồ án, báo cáo khó tránh khỏi thiếu xót nên em mong muốn có góp ý thầy cô ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MỤC LỤC PHẦN 1: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG, QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG Xây dựng sơ đồ khối cho toàn hệ thống thay dao tự động 1.1 Khái niệm sơ đồ động: 1.2 Sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động: 1.3 Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động 1.4 Xác định gốc tính tốn cho hệ thống thay dao Thiết kế khí hệ thống thay dao tự động 2.1 Tính tốn Tang chứa dao 2.2 Tí nh tốn cấu Man cho Tang chứa dao 2.3 Tính tốn lựa chọn ổ .19 2.4 Tính trục đỡ tang động 22 2.5 Tính toán cấu culit 23 PHẦN 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN TRẢ DAO/ LẤY DAO Khái niệm sơ đồ khối thuật toán Sơ đồ khối thuật tốn trả dao/ lấy dao (q trình thay dao) Chương trình định hướng trục Chương trình trục đến điểm chờ thay dao Chương trình tìm hốc dao gần xoay đài dao PHẦN 3: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM SOLID WORKS 2014 ……………….35 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………42 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ PHẦN I: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG, QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG Xây dựng sơ đồ khối cho toàn hệ thống thay dao tự động 1.1 Khái niệm sơ đồ động Sơ đồ động máy hình vẽ quy ước biểu diễn ác truyền, cấu liên kết với tạo nên xích truyền động, xác định chuyển động cần thiết máy Đồng thời cịn rõ cơng suất số vịng quay động điện, đường kính bánh đai, số bánh răng, số đầu mối trục vít, số bánh vít 1.2 Sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động: Từ định 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: Tay kẹp dao Động cơ-HGT Chốt Mantit Đĩa Mantit Động cơ-HGT Dẫn hướng Tay quay Trục Rãnh dẫn hướng 10 Thân máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mô tả hoạt động: Khi có lệnh thay dao, trục (9) xuống vị trí thay dao Tay quay (4) đẩy cụm chứa dao phía trục chính; Khi tới cảm biến hành trình cb1_2 (5), xylanh (7) ra; tới cảm biến hành trình cb2_2 (8) Trục (11) lên Động điện (10) quay phân độ đĩa (1) để xác định dao cần thay cảm biến quang (9) Trục (11) xuống, Kẹp dao (2) cách xylanh (7) về; tới cảm biến hành trình cb2_1 (6), xi lanh 1(4) thu Cảm biến hành trình cb1_1 (3), trục (10) lên, kết thúc trình thay dao ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.3 Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động Các liệu đầu vào Z: số lượng dao ổ chứa dao, Z=20 Dmax: đường kính lớn dao Dmax= 65mm BT30: loại chuôi dao M: khối lượng dao m=6 kg Dtrc: đường kính trục Dtrc= 120mm Xác định gốc tính tốn cho hệ thống Kết cấu thân đỡ hệ thống thay dao Kiểm tra độ an tồn hình học : - Kiểm tra đường kính trục vào thay dụng cụ -Kiểm tra lượng mở tay kẹp Kết cấu thân đỡ hệ thống thay dao Vị trí đường tâm Tang Xác định bán kính Tang Xác định chiều cao Tang Kết cấu phận chứa dao : -kết cấu Tang Kiểm nghiệm độ bền trục Cơ cấu điều khiển-cơ cấu Man -tính tốn cấu kẹp dao Tính tốn lựa chọn ổ đĩa để đỡ Tang Lựa chọn ổ bi để đỡ trục Lựa chọn bố trí trục dẫn hướng xác định bán kính vịng trịn chứa dao Tính tốn lựa chọn động quay phân độ Tang chứa dao Tính tốn hệ thống dẫn động Tang vào thay dao – hệ thống xylanh khí nén Bản vẽ kết cấu hệ thống thay dao tự động ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.4 Xác định gốc tính tốn cho hệ thống thay dao Để đảm bảo trình thay dao với độ an toàn cao ta cần phải xác định điểm chuẩn cho hệ thống thay dao, điểm trùng với điểm gốc trục máy CNC trình thay dao Điểm phải đảm bảo cho đường tâm trục đường tâm dụng cụ gọi thay phải trùng phải đảm bảo hành trình thay dao trục L trục = 130mm hành trình dẫn hướng cấu culit L = 250mm không xảy va đập Để tính tốn hệ thay dao ta cần phải xác định điểm gốc tính tốn cho hệ thống Từ điểm chuẩn thay dao hành trình cấu culit L = 250mm, điểm gốc tính tốn cho hệ thống thay dao cách điểm chuẩn thay dao 250mm Thiết kế khí hệ thống thay dao tự động 2.1 Tính tốn Tang chứa dao a_ Bán kính từ tâm dao đến tâm Tang chứa dao R0 xác định : R0> C 2π C : Chu vi đa giác chứa dao xác định: C = 2.Rmax N = 2.32.20 = 1300 (mm) Rmax : bán kính lớn dao Rmax= Dmax = 65 = 32,5 mm N : số dao ổ chứa N = 20 dao Vậy : R0 > 1330 2π = 206,9 (mm) Để dao có Rmax có khoảng cách ta lấy R0 = 250 mm Khi chu vi vòng tròn chứa dao la: C = 2.π.R0 = 2.3,14.250= 1570,8 (mm) b_Xác định khoảng cách dao gần Tang : Khoảng cách hai tâm dao xác định gần : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ L= C 1570,8 = = 78,5 N 20 (mm) Khoảng cách dao có đường kính lớn xác định gần : L’= L – 2.Rmax = 78,5 – 2.32,5 = 13,5 (mm) c_Kiểm tra độ an tồn trục vào thay dao Để đảm bảo an tồn q trình thay dao ta cần kiểm tra xem trục vào thay dao số có bị va chạm với đài dao số đài dao số 20 hay khơng Đường kính lớn trục :∅max= 120(mm) Đường kính lớn độ côn đài dao BT30 là:∅C = 31,75(mm) Khoảng cách tâm đài dao L = 78,5 (mm) Ta xác định khoảng cách từ tâm đài dao số đến độ côn đài dao số đài dao số 20 la LT L− LT= ∅c = 78,5 - 31.75 =62,63 (mm) Để trục khơng va chạm vào đài dao xung quanh phải thoả mãn điều kiện sau : 120 = ∅ Trc < LT 60 18 theo chiều kim đồng hồ • ổ dao hướng với trục mặt phẳng thay dao tạo với vị trí T thành đường thẳng vị trí ổ dao thứ I (Tx) • dao cần lấy vị trí ổ dao thứ J (Ty) • C: kí hiệu việc quay đài dao ngược chiều kim đồng hồ từ Ty->Tx sơ đồ khối thuật toán toán tối ưu • D: kí hiệu việc quay đài dao chiều kim đồng hồ từ Ty-> Tx sơ đồ khối thuật toán toán tối ưu Start ổ dao vị trí thay dao I 32 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Tx=Ty(I=J) I −J =9 N I − J =9 Y N I-J I 0.1 0.2 End =1 IStart =1 Động quay T2 > 33 ... đồ động: 1.2 Sơ đồ động toàn hệ thống thay dao tự động: 1.3 Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động 1.4 Xác định gốc tính tốn cho hệ thống thay dao Thiết kế khí hệ thống thay dao tự động. ..ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MỤC LỤC PHẦN 1: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG, QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG Xây dựng sơ đồ khối cho toàn hệ thống thay dao tự động 1.1 Khái niệm sơ đồ. .. thay dao hệ thống :3/7 (s) Trong : - T = (s) thời gian thay dao nhanh hệ thống dao cần thay gần vị trí thay dao 16 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ T = (s) thời gian thay dao lâu hệ thống dao