Nghiên cứu, thiết kế mô phỏng hệ thống mâm dao trung tâm gia công CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MÃ SỐ: T2014-88 SKC005471 Tp Hồ Chí Minh, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC Mã số: T2014-88 Chủ nhiệm đề tài: GVC- ThS Hồ Ngọc Bốn TP HCM, – 11/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC Mã số: T2014-88 Chủ nhiệm đề tài: GVC- ThS Hồ Ngọc Bốn TP HCM, – 11/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC Mã số: T2014-88 Chủ nhiệm đề tài: GVC- ThS Hồ Ngọc Bốn Tp Hồ Chí Minh – 11/2014 MỤC LỤC TỔNG QUAN – MỤC TIÊU ĐỀ TÀI NỘI DUNG I NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG 1.1 1.2 1.3 II TÍNH TỐN KIỂM TRA BỀN 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 III MÔ PHỎNG IV KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo Phụ lục Phụ lục TỔNG QUAN Máy gia công kiểu “trung tâm gia công cắt gọt kỹ thuật số” xuất vào năm 1958 từ đến phát triển rộng rãi Trung tâm gia cơng cắt gọt có khả thực ngun cơng khác cho sản phẩm Ví dụ trung tâm gia công cắt gọt kỹ thuật số MC FHC80 MC FVH80 thực nguyên công phay, khoan, doa cắt ren bề mặt đơn giản phức tạp theo [6] Đƣợc dùng sản xuất chi tiết bán tự động với chế độ sản xuất hàng loạt nhỏ đơn Nếu đánh giá trung tâm cắt gọt theo quan điểm cơng nghệ, khẳng định phần lớn thiết bị gia cơng sản phẩm từ nhiều phía với lần định vị kẹp chặt, ví dụ loại dao cắt khác Điều cho phép đạt đƣợc độ xác kích thƣớc bề mặt hình học cao hơn, giảm thời gian tổn thất ngun cơng Trung tâm cắt gọt làm việc nhiều chu kỳ khác Hiện hầu hết trung tâm đƣợc trang bị hệ thống điều khiển cho phép làm việc với chu kỳ hoàn chỉnh, đồng thời giải việc chuyển động tƣơng đối dụng cụ cắt chi tiết theo 3, 4, trục Tại Việt nam, trang thiết bị công nghệ gia công tiên tiến xuất ngày nhiều, đáp ứng yêu cầu phát triển cơng nghiệp hội nhập Quốc tế, máy cơng cụ CNC chiếm vai trị quan trọng Một số sở công nghiệp, chẳng hạn nhà máy Cơ khí tự động Tiến Tuấn, nhà máy Cơ khí Trung Hậu khu công nghiệp Tân tạo…, sử dụng loại máy CNC, hiệu MAZAC nhập từ Nhật Bản, có máy phay CNC đƣợc trang bị mâm dao tay gắp thay dao tự động Sự tự động hố máy bao gồm tự động tách phơi, tự động đổi dao, tự động định vị… với hệ thống điều khiển riêng Bộ thay dao tự động đƣợc lắp đặt với chứa dao ( gọi mâm chứa dao) hệ thống điều khiển, chủ yếu cấu thủy lực, chuyển động đổi dao thƣờng gồm hai chu kỳ: - Tìm dao theo mã số chuyển dao đến vị trí thay đổi Đổi dao, phải việc lắp dao hộp dao, đƣa dao đến đầu định vị dao kẹp chặt dao Hệ thống cần đƣợc chỉnh sửa cải tiến nhằm tăng tính linh hoạt, giảm thời gian thay dao Để đạt đƣợc điều cần nghiên cứu thêm động học, động lực học mô hoạt động tay gắp thay dao máy tính Sự phát triển cơng nghệ máy tính phần mềm ứng dụng kỹ thuật mở nhiều biện pháp giải tốn kỹ thuật hồn chỉnh đạt hiệu cao đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế mô mâm chứa dao trung tâm gia công CNC” dựa theo ý tƣởng MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Để thiết kế chế tạo thiết bị đó, việc phải thực nghiệm nguyên lý, sau chế tạo chạy thử Các cơng việc mơ trƣớc máy tính, tìm chỗ chƣa đạt yêu cầu, sữa chữa mô hình Thơng qua việc xây dựng mơ hình mơ cảm nhận trực quan Trên đoạn phim mơ xem nhiều lần để phân tích kỹ q trình đó, nhằm bỏ bớt cơng nghệ không cần thiết, bổ sung khiếm khuyết trƣớc gia công, rút ngắn thời gian thực Mâm chứa dao phận cần thiết để đổi dao tự động trung tâm cắt gọt CNC, có nhiều dạng máy gia công cắt gọt giới Tuy nhiên đề tài nghiên cứu mâm chứa dao máy phay CNC có Việt nam Xây dựng mơ hình dựa thực tế đồng thời thu thập thông tin từ tài liệu liên quan đến việc nghiên cứu tay gắp nƣớc - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động chứa dao CNC - Nghiên cứu đông học đông lực học số cấu - Thiết kế mơ hoạt động chứa dao máy phay CNC máy tính NỘI DUNG Mơ hình khái quát máy CNC : Máy gồm hai phần : a Phần điều khiển : gồm chƣơng trình điều khiển cấu điều khiển - Chƣơng trình điều khiển : Là tập hợp tín hiệu (gọi lệnh) để điều khiển máy, đƣợc mã hóa dƣới dạng chữ cái, số số ký hiệu khác nhƣ dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng… Chƣơng trình đƣợc ghi lên cấu mang chƣơng trình dƣới dạng mã số (cụ thể mã thập – nhị phân nhƣ băng đục lỗ, mã nhị phân nhƣ nhớ máy tính) - Các cấu điều khiển : Nhận tín hiệu từ cấu đọc chƣơng trình, thực phép biến đổi cần thiết để có đƣợc tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra hoạt động chúng thơng qua tín hiệu đƣợc gửi từ cảm biến liên hệ ngƣợc Bao gồm cấu đọc, cấu giải mã, cấu chuyển đổi, xử lý tín hiệu, cấu nội suy, cấu so sánh, cấu khuyếch đại, cấu đo hành trình, cấu đo vận tốc, nhớ thiết bị xuất nhập tín hiệu Đây thiết bị điện – điện tử phức tạp, đóng vai trị cốt yếu hệ thống điều khiển máy CNC b Phần chấp hành : Gồm máy cắt kim loại số cấu phục vụ vấn đề tự động hoá nhƣ cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tƣới trơn, hút thổi phoi, cấp phôi… Cũng nhƣ loại máy cắt kim loại khác, phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết Tuỳ theo khả công nghệ loại máy mà có phận: Hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trƣợt, bàn máy, trục chính, ổ chứa dao, tay máy… Kết cấu phận chủ yếu nhƣ máy vạn thơng thƣờng, nhƣng có vài khác biệt nhỏ để đảm bảo trình điều khiển tự động đƣợc ổn định, xác, suất đặc biệt mở rộng khả công nghệ máy Hộp tốc độ : Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, thƣờng truyền động vô cấp, sử dụng ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ đƣợc dễ dàng Hộp chạy dao : Có nguồn dẫn động riêng, thƣờng động bƣớc Trong xích truyền động sử dụng phƣơng pháp khử khe hở truyền nhƣ vitme – đai ốc bi… Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phoi, tƣới trơn, dễ thay dao tự động Nhiều máy có ổ chứa dao, tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chỉnh dao bị mòn… Trong máy CNC sử dụng dạng điều khiển thích nghi khác đảm bảo nhiều thông số tối ƣu nhƣ thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ƣu, độ ồn, độ rung… Các trung tâm gia công CNC với ổ thay dao tự động có thị trƣờng Việt Nam Hình 1: Máy Phay CNC với ổ thay dao tự động dạng xích Hình 2: Máy phay CNC với ổ thay dao tự dộng dạng mâm I NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT: Số lƣợng ổ dao chứa mâm dao: 21, côn dao SA 50, áp suất p = 6Mpa Đƣờng kính ổ dao: 100mm, đƣờng kính mâm dao: 827mm Tốc độ chu trình 10s 1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: 1.2.1 Nguyên lý hoạt động mâm chứa dao : a Sơ đồ động: 1: Động thủy lực 2: Bộ truyền bánh trụ cấp nhanh 3: Bộ truyền bánh rang trụ cấp chậm 4: Cam hở 5: Đĩa lệch tâm 6: Cơng tắc hành trình Hình 3: Sơ đồ truyền động mâm dao 41 PHỤ LỤC BẢNG KÊ CHI TIẾT MÂM DAO Vị trí Ký hiệu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 44 PHỤ LỤC BẢNG KÊ CHI TIẾT KẸP DAO Vị trí 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 47 1) Vị trí ban đầu 2) Hai má kẹp chặt ổ dao 3) Ngàm kẹp trượt đoạn thẳng 50mm 4) Ngàm kẹp quay 90 5) Tay gắp vào vị trí gắp dao 6) Tay gắp gắp dao 7) Tay gaép quay 180 8) Tay gaép thay dao vào trục ổ dao 9) Tay gắp quay 90 10) Ngàm quay 90 11) Chuyển động thẳng lên 50mm (lắp ổ dao vào mâm) 12) Hai má kẹp nhả ổ dao Sơ đồ hành trình bước thủy lực Motor S1 Piston Tay gắp R1 Y1 Hình : Sơ đồ thuỷ lực ... PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC Mã số: T2014-88 Chủ nhiệm đề tài: GVC- ThS Hồ... HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MÂM DAO TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC Mã số: T2014-88 Chủ nhiệm đề tài: GVC- ThS Hồ... Jerry Craig” Một số kết nhận đƣợc sau: MÔ PHỎNG MƠ HÌNH LẮP 37 MƠ PHỎNG MÂM DAO VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 38 MÔ PHỎNG BỘ PHẬN KẸP DAO 39 KẾT LUẬN:  Thiết kế chế tạo mâm thay dao tự động để phục