Thiết kế hệ thống thay dao tự động máy CNC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ MỤC LỤC MỤC LỤC ……………………………………………………………… ĐỀ TÀI ……………………………………………………………… LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………….3 CHƯƠNG 1: Tìm hiểu hệ thống thay dao tự động kiểu tang trống máy phay đứng CNC 1.1, Tổng quát ……………………………………………………………3 1.2, Chức nhiệm vụ hệ thống thay giao…………………… 1.3, Ưu nhược điểm hệ thống thay dao tự động………………… 1.4, Các yêu cầu hệ thống thay dao tự động……………………… 1.5, Cấu tạo hệ thống…………………………………………………6 1.6 Chu trình làm việc hệ thống thay dao tự động……………… .13 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1……………………………………………….17 CHƯƠNG 2: Các thiết bị cảm biến cấu chấp hành cần sử dụng để thực chu trình thay dao tự động 2.1 Tổng quát cảm biến dùng hệ thống…………………18 2.2 , Vị Trí chức cảm biến dùng hệ thống thay dao tự động ……………………………………………………………………………25 2.3 Các cấu chấp hành hệ thống thay dao tự động…………… 28 2.4 Bộ điều khiển cho hệ thống thay dao tự động……………………….37 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2……………………………………………….42 CHƯƠNG 3: Xây dựng vẽ đồ điều khiển điện khí nén cho hệ thống thay dao tự động 3.1, Sơ đồ kết nối PLC biến tần…………………………………43 3.2, Sơ đồ kết nối plc cảm biến………………………………….44 Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 3.3, Sơ đồ PLC với van khí nén ……………………………………… 45 3.4, Sơ đồ tổng mạch điện điều khiển……………………………….46 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3……………………………………………….48 CHƯƠNG 4: Lập trình PLC cho hệ thống KẾT LUẬN …………………………………………………………….84 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….85 Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, mà khoa học công nghệ ngày phát triển với tốc độ chóng mặt, hơm tận hưởng công nghiệp thực đại đầy tiện ích, năm sau, tháng sau, hay ngày mai thôi, công nghệ trở thành dĩ vãng lạc hậu Nền công nghiệp chế tạo khơng nằm ngồi quy luật đó, máy móc ngày trở nên tinh tế, nhỏ gọn, tối ưu hoạt động hiệu Khả tự động máy móc thực làm kinh ngạc Chính vậy, tự động hóa cho máy hệ thống cơng nghiệp tất yếu Cũng nằm khn khổ đó, đồ án thiết kế hệ thống điện tử nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo kĩ sư Cơ Điện Tử Đề tài em thực là: “Thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống thay dao tự động” với mong muốn tìm hiểu hệ thống PLC, kiến thức điều khiển điện tử làm quen việc thiết kế hệ thống điều khiển củng cố kiến thức học trước Dù cố gắng hồn thành đồ án với hướng dẫn nhiệt tình thầy với hiểu biết cịn hạn hẹp cộng với chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận góp ý thầy cô để em rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức cho Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy người tận tình hướng dẫn, góp ý, giúp đỡ em nhiều từ ngày đầu tiếp cận hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề Tài :Thiết kế hệ thống điều khiển thay dao tự động máy CNC Số liệu cho trước : Hệ thống thay dao cho máy phay đứng Loại hệ thống thay dao: kiểu tang trống Nguồn lực tháo kẹp dao: khí nén Nguồn lực di chuyển cụm chứa dao chạy đến trục chính: Khí nén Nguồn lực quay cụm chứa dao: Động không đồng xoay chiều pha Số lượng ổ chứa dao: N=24 Nội dung: Tìm hiểu hệ thống thay dao tự động kiểu tang trống thường dùng cho máy phay đứng CNC Phân tích cụm cấu chu trình làm việc hệ thống Phân tích thiết bị cảm biến cấu chấp hành cần sử dụng để thực chu trình thay dao tự động Yêu cầu làm rõ: loại cảm biến/cơ cấu chấp hành, nguyên lý làm việc, vị trí, chức (và lưu ý cần thiết khác) Xây dựng vẽ sơ đồ điều khiển điện khí nén cho hệ thống thay dao tự động Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Lập trình giản đồ hình thang (PLC) để thực chu trình thay dao tự động: 4.1 Đặt tên lập bảng tín hiệu vào/ra logic cho hệ thống thay dao tự động 4.2 Lập trình giản đồ thình thang Chương 1:Tìm hiểu hệ thống thay dao tự động kiểu tang trống máy phay đứng CNC 1.1, Tổng quát Trong trình hoạt động sản xuất khí có nhiều loại máy móc tân tiến đời làm tăng suất chất lượng Trong có máy CNC CNC lập trình tự động bán tự động để gia công , chế tạo sản phẩm, sản phẩm máy tạo có độ xác cao, đạt suât cao gấp nhiều lần so với gia công thủ cơng giảm nhiều nhân cơng chi chí thời gian sản xuát 1.2, Chức nhiệm vụ hệ thống thay giao Trước hết hệ thống thay dao có nhiệm vụ cất giữ lưu trữ số lượng dao định để phục vụ cho trình gia cơng sản phẩm máy CNC Số lượng dao tối đa tích trữ hệ thống phụ thuộc vào yêu cầu số dao/ số nguyên cơng mà chương trình gia cơng cần gọi đến Sản phẩm phức tạp số lượng dao cần đến lớn Kích thước hệ thống thay dao tự động lớn theo để đảm bảo mang dc số dao cần thiết Tiếp theo hệ thống phải có nhiệm vụ lấy dao cũ từ trục đưa dao gọi vào vị trí thay dao có lệnh thay dao từ chương trình gia cơng 1.3, Ưu nhược điểm hệ thống thay dao tự động a, Ưu điểm Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Quá trình thay dao thực nhanh chuẩn xác công đoạn thay tính tốn cụ thể lập trình chạy máy Điều giúp đảm bảo độ an tồn cao, khơng phụ thuộc vào yếu tố người giúp tăng suốt chất lượng sản phẩm Ngoài cịn đảm bảo tính chun nghiệp, mang tính tự động hóa cao thích hợp với thời kì cơng nghệ mới.Hơn cịn tiết kiệm nhân lực, thời gian chi phí sản xuất b, Nhược điểm Đi với ưu điểm kể hệ thống thay dao tự động có số nhược điểm cụ thể chi phí đầu tư lớn cấu tạo tương đối phức tạp phải đảm bảo tính đồng lắp ráp với máy gia cơng chỉnh Ngồi cịn phải đảm bảo u cầu bảo dưỡng định kì, mơi trường làm việc đơi có cố hỏng hóc máy móc cần chi phí sửa chữa lớn 1.4, Các yêu cầu hệ thống thay dao tự động - Số ổ chứa phải có dung lượng lớn - Dụng cụ phải kẹp chặt ổ tích dao - Chi dao đài gá dao phải định vị xác vào vị trí gia cơng - Khoảng cách ổ tích dao tới vị trí gia cơng ngắn - Hệ thống cấp phát tự động phải có độ tin cậy xác cao - Khơng làm bẩn bề mặt với bề mặt ăn khớp trục - Bảo dưỡng tiện lợi, an toàn - Thay dao nhanh Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.5, Cấu tạo hệ thống Hình 1: Hệ thống thay dao kiểu tang trống 1.5.1, Trục chính, loại đầu kẹp dao dao Trong máy CNC, trục trục quay máy, thường thuật ngữ để xác định khả máy Một số máy CNC chuyên sản xuất cho sản phẩm hàng loạt lớn có nhóm gồm 4,6 nhiều đầu dao Chính gọi máy nhiều đầu.Trục khơng khác trục xoay, động cho phép dao Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ gắn vào lấy ra; bàn di chuyển, hệ thống điều khiển chuyển động trục, phần mềm tính tốn phần cịn lại Các thơng số kỹ thuật trục trung tâm gia công CNC : tốc độ trục tối đa, cơng suốt động trục mơ-men xoắn tối đa động trục Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hình 2: Hình ảnh cụm trục - Hệ thống có nhiệm vụ nhả kẹp dao trục trả dao cho đài dao kẹp dao trục lấy dao từ đài dao Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ - Nguồn lực dẫn động: Dùng xi lanh khí nén - Nguyên lý: + Khi trục cần trả dao: khí nén vào buồng xi lanh đẩy pistong chuyển động xuống, thông qua trục kẹp ép đĩa lò xo làm mỏ kẹp mở đấm dao đẩy dao khỏi trục + Khi trục kẹp chặt dao: dao sau đặt vị trí trục chính, khí nén đưa vào buồng xi lanh đẩy pistong lên, hệ thống lò xo đĩa đẩy trục kẹp lên, kéo hệ thống mỏ kẹp chuyển động theo lên trên, gặp cữ chặn mỏ kẹp bị thu hẹp góc kẹp lại kẹp chặt chuôi dao kéo lên Các loại collet (kẹp dao) : Collet thiết bị giữ gá chặt dạo, tạo lực kẹp mạnh siết chặt, sử dụng để giữ phôi dụng cụ Một collet bên dạng ống với bề mặt bên hình trụ bề mặt bên ngồi hình nón Collet ép với phù hợp, cách bề mặt bên co lại với đường kính giữ dao (BT40, BT50, ) ép dụng cụ phơi để giữ an tồn ER collets : hệ thống kẹp sử dụng rộng rãi giới Các kích thước tiêu chuẩn ER-8, ER-11, ER-16, ER-20, ER-25, ER-32, ER-40, ER-50 “ER” xuất phát từ chữ “E” nối thêm chữ “R” cho “Rego-Fix”, nhà sản xuất Số đường kính collet bên ngồi tính milimet ER col cho phép giữ thân trịn Collets R8 : Collets R8 phát triển Bridgeport Machines, Inc để sử dụng máy phay Các collets R8 vừa với đầu dao cụ có độ R8 riêng biệt gắn trực tiếp R8 phát triển phép thay đổi Trang 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 79 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 80 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 81 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 82 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 83 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 84 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 85 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 86 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 87 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 88 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 89 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 90 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Trang 91 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Kết Luận Trên tồn kết đồ án Thơng qua đó, đồ án cung cấp nguyên lý hoạt động hệ thống thay dao tự động sử dụng máy phay đứng CNC, lựa chọn thiết bị cảm biến, cấu chấp hành điều khiển Đồ án lần giúp nắm vững vấn đề sau: Thành thạo trọng việc sử dụng công cụ thiết kế 2D, đặc biệt AutoCAD AutoCAD Electrical Sử dụng phần mềm TIA Portal V15 để lập trình chương trình PLC S71200 Siemen Biết sử dụng phần mềm Automation Studio để thiết kế, mơ hệ thống khí nén hệ thống thay dao tự động cho máy phay đứng CNC Lụa chọn thiết bị cảm biến, cấu chấp hành hệ thống thay dao tự động Có thêm kinh nghiệm thiết kế mơ hệ điện tử để phục vụ cho công việc sau Xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn bảo tận tình để hồn thành đồ án Trang 92 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Tài liệu tham khảo [1] Nguyến Ngọc Phương, “Hệ thống điều khiển khí nén”, Nhà xuất Giáo dục, 1999 [2] Nguyễn Thành Trí, “Điều khiển khí nén tự động hóa kỹ nghệ”, Nhà xuất Đà Nẵng [3] Tài liệu PLC S7-1200, Trung tâm Đào tạo tự động hóa cơng nghiệp IATC [4].PLC S7-1200 CPU 1214C 6ES7214-1AG40-0XB0, https://mall.industry.siemens.com/mall/en/WW/Catalog/Product/6ES7214-1AG400XB0 [5] SM 1232 analog output modules 6ES7232-4HB32-0XB0, https://mall.industry.siemens.com/mall/en/se/Catalog/Product/6ES7232-4HB32- 0XB0 [6] Khóa học lập trình PLC Youtube https://www.youtube.com/playlist? list=PLbOMO9XSIe_Chpc0T8fM6Z9ag1nWhXWX4 Trang 93 ... cảm ơn! Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề Tài :Thiết kế hệ thống điều khiển thay dao tự động máy CNC Số liệu cho trước : Hệ thống thay dao cho máy phay đứng Loại hệ thống thay dao: kiểu tang... Trang 14 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Bảng điều khiển : nơi thực giao diện ( thao tác) người với máy 1.6 Chu trình làm việc hệ thống thay dao tự động Hình 5: sơ đồ động hệ thống thay dao tự động. .. tồn - Thay dao nhanh Trang THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.5, Cấu tạo hệ thống Hình 1: Hệ thống thay dao kiểu tang trống 1.5.1, Trục chính, loại đầu kẹp dao dao Trong máy CNC, trục trục quay máy,