Chủ đề : Hệ thống cấp dụng cụ tự động cho máy phay CNC DNM400 Thông số kí thuật và đặc tính kĩ thuật của máy: - Hành trình trục X,Y,Z ( 762,435,510) - Kích thước bàn máy 920x435 - Bộ điều khiển FANUC0iMC - Công suất trục chính lớn nhất 20Hp - Tốc đọ trục chính tối đa cho phép 8000v/phút - Mômen xoắn tối đa cho phép trên trục 106 Nm - Độ côn trục chính BT40 - Chiều dài dao lớn nhất 300 mm - Ap lực khí dầu vào 5÷7 kgf/〖cm〗^2 - Trọng lượng dao lớn nhất 8kgf - Đường kính dao lớn nhất 125 mm - Tốc đọ chạy bàn nhanh X,Y,Z ( 36,36,30m/phút) - Tốc độ thay dao 1,3 (giây) Trọng lượng máy 5500 kg * Kích thước 1 số loai dao cắt trên máy :
BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất LỜI MỞ ĐẦU Để phục vụ cho việc cải tiến nâng cao chất lượng sản phẩm khí, việc đề quy trình cơng nghệ thích hợp có hiệu vấn đề quan trọng Ngồi ra, để đảm bảo yêu cầu lắp ráp, tăng thêm hiệu sử dụng cơng nghệ đạt tính cơng nghệ cao, sản phẩm làm sử dụng rộng rãi, việc đề phương pháp sản xuất thích hợp công việc phải ưu tiên hàng đầu Việc thiết kế cơng nghệ thích hợp cịn giúp người cơng nhân giảm thời gian gia công, tăng suất, làm giảm giá thành sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường Mỗi dạng sản xuất khác có ứng dụng sản xuất khác nhau, việc thiết kế q trình sản xuất thích hợp chọn mơn Tự Động Hóa Q Trình Sản Xuất, đảm bảo u cầu chất lượng, giá thành, thời gian Các số liệu thơng số tính tốn tham khảo tài liệu hướng dẫn kinh nghiệm Tuy khơng tránh khỏi cá sai sót q trình trình bày.Chúng em mong thầy bạn góp ý, bổ sung để chúng em hồn thiện tốt hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ,ngày tháng 12 năm 2012 Nhóm sinh viên GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP DAO TRÊN MÁY PHAY CNC DNM400 Ngày nay, việc sử dụng dây chuyền, hệ thống tự động khơng cịn điều mẻ quốc gia giới Đối với nước có cơng nghiệp phát triển hệ thống gia công đầu tư thiết kế, trang bị đầy đủ vơ đại, có kết cấu khí xác, robot dây chuyền linh hoạt Và đặc biệt, công việc điều khiển dây chuyền đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạt động dây chuyền để cấp dụng cụ cho máy điều khiển số Quy trình hoạt động hệ thống chu trình liên tục khép kín, từ ngun cơng tháo lắp dụng cụ nguyên công bảo dưỡng dụng cụ tự động hóa Với Việt Nam quốc gia có cơng nghiệp phát triển, cố gắng học hỏi, tiếp cận, kế thừa công nghệ cao giới Hiện tại, nước ta máy gia cơng xác NC, CNC… công ty, trung tâm gia công đưa vào để thay máy gia công truyền thống Do điều kiện kinh tế, sở vật chất, trình độ người cịn thấp nên dây chuyền sản xuất tự động công nghệ cao, dây chuyền gia cơng tích hợp CIM, chưa sử dụng rộng rãi Vì chúng cịn tương đối mẻ, xa lạ với học sinh, sinh viên trung tâm gia công, công ty chế tạo Do việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống cấp dụng cụ tự động máy điều khiển số cần thiết Trong phạm vi đề tài này, chúng em giới thiệu hệ thống cấp dụng cụ máy phay Với số lượng dao 10 dụng cụ : Dao phay mặt đầu ,dao phay ngón ,dao phay rãnh chữ T ,dao khoan,dao taro GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Chủ đề : Hệ thống cấp dụng cụ tự động cho máy phay CNC DNM400 Thông số kí thuật đặc tính kĩ thuật máy: - Hành trình trục X,Y,Z ( 762,435,510) - Kích thước bàn máy 920x435 - Bộ điều khiển FANUC0iMC - Công suất trục lớn 20Hp - Tốc đọ trục tối đa cho phép 8000v/phút - Mômen xoắn tối đa cho phép trục 106 Nm - Độ côn trục BT40 - Chiều dài dao lớn 300 mm - Ap lực khí dầu vào 5÷7 kgf/ - Trọng lượng dao lớn 8kgf - Đường kính dao lớn 125 mm - Tốc đọ chạy bàn nhanh X,Y,Z ( 36,36,30m/phút) - Tốc độ thay dao 1,3 (giây) Trọng lượng máy 5500 kg * Kích thước số loai dao cắt máy : GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Ngun lý hoạt động Tín hiệu vào ( lệnh mã hoa G-code nhập vào tử hình) Xử lý tín hiệu (mã lệnh xử lý sang tín hiệu để nhận biết vị trí dao ) Cặp dao cần thay từ trục vá dao thay ổ chứa dao( robot) Tay quay robot quay 180 độ dảo ngược vị trí Các dao tay robot Tín hiệu làm trục cặp dao dao cũ đưa vào ổ chứa dao ổ vị trí dao Tay quay robot trỏ vị trí ban đầu Kết thú qúa trình thay dao 2.Các thành phần hệ thống cấp dụng cụ máy phay CNC Phân loại cấu cấp phát kẹp chặt dụng cụ tự động Thơng thường ,q trình gia công chi tiết thực nhiều dụng cụ khác Do ,trên thiết bị tự động hóa ,yêu cầu dụng cụ tương ứng lắp đặt điều chỉnh sẵn đài dao chuôi côn chuyên dung Việc gá đặt dụng cụ cắt vào cấu công tác máy (trục đài gá dao ),kẹp chặt lấy chúng bị mịn thực ta tự động Khi gá đặt tay ,quá trình điều chỉnh lắp đặt dụng cụ phụ chuôi dao côn ,đài dao ,bạc trung gian ,mâm cặp tiến hành trực tiếp GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất máy Cịn thay dụng cụ phương pháp tự động ,việc điều chỉnh lắp đặt dụng cụ với dụng cụ phụ tiến hành bên máy nhờ dụng cụ chuyên dung Phương pháp dùng phổ biến máy điều khiển số (CNC ) bao gồm giai đoạn hình sau với cơng việc sau : Để đảm bảo yêu cầu hệ thống cấp dụng cụ tự động, có nghĩa phải đảm bảo việc cung cấp đủ số lượng dụng cụ cho máy công tác để hệ thống hoạt động cách liên tục có tính đến lượng dự trữ, cấp dụng cụ thời điểm với độ xác vị trí định hướng khơng gian với độ tin cậy cao Hệ thống cấp dụng đầy đủ cần phải có thành phần sau đây: • Tiếp nhận dụng cụ • Cơ cấu chọn dụng cụ cần thiết từ ổ dụng cụ để chuẩn bị thay • Dụng cụ • Ổ tích dụng cụ GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất • Trang bị/đồ gá thay đổi dụng cụ - Một số yêu cầu CPDCTĐ: Ổ trữ phải có dung lượng đủ lớn ; Dụng cụ phải giữ ổ với độ tin cậy cao; Thời giant hay dụng cụ nhất; Dụng cụ phải giữ chặt tay máy thay tự động; Chuôi dao đài gá định vị xác vào vị trí cơng tác ; Khoảng cách ổ dụng cụ tới vị trí cơng tác ngắn ; Hệ thống CPDCTĐ phải thiết kế bố trí cho khơng chạm - vào phơi thay dụng cụ tự động ; Hệ thống CPDCTĐ phải có độ tin cậy làm việc cao ; Tránh làm bẩn bề mặt lắp ráp chuôi đài gá dụng cụ ; Sử dụng ,bảo dưỡng tiện lợi ,đáp ứng yêu cầu an toàn Cấu tạo Tiếp nhận dụng cụ Để lắp dụng cụ vào trục máy cơng cụ - Là phần tử quan trọng hệ dụng cụ - Để lắp dụng cụ trục cảu máy phay - Kết cấu chưa thực tạo sụ thồng phạm vi quốc tế GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Yêu cầu phận tiếp nhận dụng cụ : - Để thay đổi dụng cụ, dùng trung tâm gia cơng, nhanh an tồn cần phải đảm bảo cho dụng cụ có phần tiếp nhận dụng cụ Kết cấu phần tử tiếp nhận dụng cụ tạo lập theo hướng sau : A) Tương ứng với lỗ côn tiếp nhận dụng cụ trục máy cơng cụ B) Tương ứng với rãnh khía để ngàm kẹp cặp vào dùng cho cấu thay đổi dụng cụ tự đông, kể vạch chuẩn để mặc định hướng dụng cụ C) Tương ứng với loại hệ thống kẹp mà với phần tử tiếp nhận dụng cụ giữ chặt lực vào trục máy gia công để truyền lực an tồn - Để giảm chi phí phần tử tiếp nhận dụng cụ, sử dụng nhiều trung tâm gia công cần phải dùng phần tử tiếp nhận dụng cụ có kết cấu thống GVHD :Nguyễn Việt Hùng BTL mơn học Tự động hóa trình sản xuất Bộ phận tiếp nhận dụng cụ : Dưới sơ đồ tổ hợp dụng cụ phụ cho máy phay CNC GVHD :Nguyễn Việt Hùng 10 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất GVHD :Nguyễn Việt Hùng 15 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất Dụng cụ kẹp vào trục đài dao nhờ dụng cụ phụ có kết cấu đa dạng than dao ,bạc ,mâp căp,đài gá …Cơ cấu thực kẹp chặt dụng cụ phụ máy định kết cấu chuôi côn bề mặt chuawnr Kết cấu bề mặt thống hóa sửa dụng cho nhiều loại máy Để chỉnh kích thước vị trí dụng cụ cắt chi người t ta sử dụng thích ứng trung gian Thông thường dụng cụ phụ thống hóa dùng chung nhóm máy định Dưới dụng cụ phụ hãng Sandvik Coromant (Thụy Điển) dùng cho máy điều khiển số trung gia công Các dụng cụ phụ phải đắp ứng số yêu cầu sau : - Số lượng chủng loại giá thành phải hợp lý ; GVHD :Nguyễn Việt Hùng 16 BTL môn học - Tự động hóa q trình sản xuất Đảm bảo gá đặt dụng cụ cắt xác ,có độ cứng vững khả chống rung làm việc với cường độ cao ; - Phục vụ thuận lợi ,tác động nhanh,kết cấu đơn giản ; - Trọng lượng dụng cụ phụ khơng q lớn gây khó khăn cho trình thay ; - Các bề mặt lắp chuôi côn đế dao phải chế tạp xác Dưới sơ đồ phân loại dụng cụ phụ cho máy phay CNC : GVHD :Nguyễn Việt Hùng 17 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất Catalog dụng cụ Hệ dụng cụ tổ hợp dụng cụ quản lý theo mã hiệu phân loaị Các liệu lưu trữ thành catalog dạng tờ rời có cấu trúc theo ngơn ngữ lập trình chun dùng tương thích với máy CNC Mã hiệu chứa đựng liệu phương pháp gia công, máy gia công, cách gá đặt dụng cụ, ổ tích dụng cụ, thân dao, lưỡi cắt dao Mã hiệu phải phù hợp với hệ thống mã hiệu dùng xí nghiệp Nhận dạng dụng cụ - - Nhận dạng dụng cụ cách tin cậy Cung cấp liệu ứng với dụng cụ cách xác khơng nhầm lẫn dụng cụ Tuỳ theo khả hệ dụng cụ mà cần phải cung cấp liệu sau: Kiểu dụng cụ Số hiệu dụng cụ Dụng cụ dự bị để thay Vị trí dụng cụ ổ tích dao Trong lượng dụng cụ Lượng tiến dao mô men quay tối đa Tuổi bền dụng cụ/ Tuổi bền lại Giới hạn vỡ dao Bán kính dao Bán kính lưỡi cắt Chiều dài dụng cụ Chiều dài va đập Mã hiệu dụng cụ đặc biệt Giá trị hiệu chỉnh dụng cụ GVHD :Nguyễn Việt Hùng 18 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Hệ thống nhận dạng điện tử tốt chip nhớ liệu điện tử gắn cứng dụng cụ: liệu đọc nhờ đầu đọc phù hợp Quá trình trao đổi liệu , chip liệu hệ điện tử trước thực thông qua tiếp điểm Tiếp điểm mòn bẩn gây sai số đọc liệu Ngày nay, thiết bị cảm ứng không tiếp xúc sử dụng nâng cao độ an toàn đọc liệu Hai nguyên lý nhận dạng liệu Hệ thống đọc Hệ thống đọc-ghi Hệ thống đọc - Sử dụng vật mang tin với mã hiệu nhận dạng có bốn vị trí (ký tự) ví dụ liên tục từ 0001 tới 9999 - Các đầu đọc gắn khoang dụng cụ, máy điều chỉnh dụng cụ máy gia công tương ứng với dụng cụ - Các đầu đọc hoạt động mối quan hệ với máy tính trung tâm dùng cho dụng cụ Máy tính có chức lưu giữ quản trị liệu dụng cụ - Vật mang mã hiệu cung cấp mã hiệu nhận dạng cho máy tính dụng cụ máy tính xếp liệu cho trước theo dụng cụ tương ứng với mã hiệu nhận dạng định - Hệ CNC máy gia công tự động nhận liệu mã hiệu nhận dạng nhận biết nhờ đầu đọc dụng cụ đưa vào ổ tích dao Hệ thống đọc, ghi - Sử dụng vật mang tin có dung lượng nhớ lớn lưu trữ tới 256 byte liệu dụng cụ GVHD :Nguyễn Việt Hùng 19 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Dung lượng đủ để lưu giữ liệu quan trọng như: số hiệu dụng cụ, kiểu dụng cụ, chiều dài, đường kính, tuổi bền, nhóm trọng lượng… - Dụng cụ ln mang liệu khơng cần phải có quan hệ với máy tính dùng cho dụng cụ dụng cụ đưa vào máy gia công - Các liệu truy cập, bổ xung thay đổi thời điểm nhờ đầu đọc ghi Tự động cập nhật tuổi bền lại, hiệu chỉnh/bù lượng mòn Ổ tích dụ n g cụ : Có c lư u giữ c ác dụng c ụ cần th iết cho qu trình gia cơng Có chức n - ă ng lưu trữ c ác dụng c ụ cần thiết c h o trìn h gia cơng Có thể tha - y đổi dao trực tiếp thông qua cấu thay dao tự động GVHD :Nguyễn Việt Hùng 20 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Ổ tích dao Có chức lưu giữ dụng cụ cần thiết cho trình gia cơng - Thường dùng máy phay CNC trung tâm gia cô ng phay/khoan - Cần kết hợp với cấu thay dao tự động có yêu cầu thay dao - Kết cấu chứa nhiều dao (một số loại tới 100 nhiều hơn) Các loại ổ tích dao - Ổ tích dao dài Nhiều dụng cụ cắm treo thành nhiều hàng bên cạnh - Ổ tích dao dạng đĩa tròn Nhiều dụng cụ cắm phân bố chu vi đĩa - Ổ tích dao vịng Nhiều dụng cụ cắm nhiều vịng tích dao bố trí đồng tâm nhau, vịng tích dao có khả quay độc lập - Ổ tích dao dạng băng xích Nhiều dụng cụ cắm chiều dài băng xích, có kết cấu đơn kép, nới rộng tuỳ nhu cầu sử dụng - Ổ tích dao nhiều tầng Các dạng ổ tích dao : GVHD :Nguyễn Việt Hùng 21 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất Trang bị/đồ gá thay đổi dụng cụ Có chức thay đổi dụng cụ, kể tiếp nhận/gá đặt dụng cụ, vị trí làm việc vị trí ổ tích dụng cụ - Có chức thay đổi dụng cụ, kể tiếp nhận/gá đặt dụng cụ, vị trí làm việc vị trí ổ tích dụng cụ - Có chức thay đổi dụng cụ kể tiếp nhận/gá đặt dụng cụ vị trí làm việc ổ tích dụng cụ Có kết cấu phổ biến dạng tay tóm GVHD :Nguyễn Việt Hùng 22 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Thay kẹp chặt cấu công tác Thay dụng cụ tự động máy cắt CNC thực theo phương pháp sau: -Thay đổi vị trí(quay) ổ chưa dụng (đầu revolver) -Chuyển dụng cụ từ ổ chứa vào trục qua ổ phụ (quay đầu có nhiều vị trí) -Thay trực tiếp dụng cụ từ ổ chứa vào trục -Đưa dụng cụ từ ổ chứa vào trục nhờ tay máy Cách tay hai bàn tay gá trục then hoa ổ lăn thân Tay máy quay dich chuyển tương đối theo phương dọc trục so với trục Chuyển động quay thực nhờ xi lanh thủy lực 2, tương ứng với goc 180o 90o thông qua piston truyền bánh tăng Dịch chuyển tương đối dọc trục tay máy so với trục thực GVHD :Nguyễn Việt Hùng 23 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất xilanh 10 Piston gắn cứng với đĩa gạt nằm rãnh trịn mặt bích tay máy Khi tay máy dịch chuyển dọc phía trước làm cho kéo chuyển dộng theo kéo bánh khỏi ăn khớp bánh dẫn động quay 90o nối với cấu quay 180o Khi tay máy dịch chuyển dọc trục trở vị trí bán đầu piston bị ép 11 dịch chuyển phía trước đồng thời ép lị xo lại giải phóng chốt hãm chuyển động quay 12 đầu dụng cụ.Dưới sơ đò kết cấu tay máy cấu thay dao tự động máy phay CNC GVHD :Nguyễn Việt Hùng 24 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất Để cầm nắm chi gá dụng cụ tay máy người ta sử dụng nhiều dạng bàn tay khác GVHD :Nguyễn Việt Hùng 25 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Kết cấu cấu tay dạng kìm có cấu hãm Ở hình a mà kẹp thay có propin hình thang gá đòn thực kẹp chặt Trục quay địn lắp chặt thân q trình kẹp thực nhờ nối gá đị bạc có loxo bạc piston xilanh thủy lực khí nén lùi phia sau Tháo chuôi kép dụng cụ thực nhờ chuyển động piston phía trước Hình b kết cấu tay kiểu quai kẹp Chuôi dụng cụ kẹp chặt nhờ má kẹp hình chữ V đặt cánh tay hãm có propin propin má kẹp Má kẹp gá đòn có khả quay tương đối so với cánh tay Khi kẹp chặt chuôi cấu hãm ép chặt vào chuôi nhờ trục tác động lò xo 4.Tháo kẹp chặt thực thời gian thân máy tay máy tiến gần đên đầu trục máy ổ chứa dụng cụ trục tỳ vào rãnh chuyên dùng chặc di động cấu đẩy cách tay.Dưới kết cấu bàn tay tay máy * Tính thời gian chuyển động tay máy: Thời gian chuyển động tay máy xác định theo công thức: T= + Trong : GVHD :Nguyễn Việt Hùng 26 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất + l chiều dài chuyển động tổng cộng cua tay máy + gia tốc giảm với + hệ số vận tốc = Gia tốc tăng = + v vận tốc chuyển động ( v = 0,4÷1,2 m/s ) Ta thấy giá trị danh nghĩa gia tốc phụ tuộc vào mức độ dao động cấu Để giảm dao động thời gian giảm tôc t phải lớn chu kì dao động riêng dẫn động t nhiều.Thường = 0,02÷1004 giây ; = 0,08÷10,1 giây ; l = 0,15÷10,3 m để đảm bảo điều kiện = 5÷16 Khi l = 0,7÷10,8 m =10÷12 - Trong trường hợp ta có: =8 ; = ;= V = m/s => = = = 0,577 = =1 => t = + = 5,866 (giây) * Mômen không cân với tay máy có trục nằm thăng đứng xác định theo cơng thức: = (-).g.r Trong : + , trọng lượng chuôi dụng cụ + g : gia tốc trọng trường GVHD :Nguyễn Việt Hùng 27 BTL môn học Tự động hóa q trình sản xuất + r : khoảng cách tâm tâm quay tay máy chi dụng cụ + : góc vị trí tay máy * Moomen công suất cực đại động , xác định theo cơng thức: = Trong : + : mơmen qn tính động tổn cộng động cấu so với trục + : mơmen qn tính động + m : trọng lượng cấu chấp hành + góc quay trục động + hệ só tải trọng theo mơmen động = + t = tìm biểu đồ vận tốc * Dịch chuyển đần hồi tác động lực hướng kínhN điểm đặt khoảng cách a từ cuối trục chính: Y = + a Trong : + : góc quay mối lắp côn = ( a.) = ( 2a.) Bỏ qua sai số mối lắp côn = + c : hệ số mềm dẻo tiếp xúc ( C = 0,2 ; ,, : hệ số = = 1,35 ; =1 + a : khoảng cách (cm) tuef đầu trục đến điểm đặt lực N + N : lực tác động lên chuôi dụng cụ + D : đường kính chi GVHD :Nguyễn Việt Hùng 28 BTL mơn học Tự động hóa q trình sản xuất Nếu khơng tính đến sai số chế tạo xác định độ cứng vững = = 20 * Lực dọc trục để định vị kẹp chặt chi tiêt: = p (D-l.).l Với : + p : áp lực riêng bề mặt côn + : góc sơn + : góc ma sát + D : đường kính chi + l : chiều dài phần lỗ Để thỏa mãn = (1,5÷2,6)MPa Trục gá kẹp chặt trục nhờ lò xo 14 nhả kẹp xilanh thủy lực 13 trục dịch chuyển đuôi đẩy chấu đàn hồi làm bóp lại hặc giải phóng má kẹp khỏi chuôi dụng cụ Chấu GVHD :Nguyễn Việt Hùng 29