CHƯƠNG 1. KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC 3 TRỤC VMC65 1. Kết cấu chung của máy CNC 3 trục Để có được những kiến thức cơ bản về kết cấu máy CNC, Máy phay CNC - VMC65 là loại máy phay cao tốc 3 trục điều khiển số được lấy làm thí dụ điển hình để nghiên cứu. Đây là một trong những máy CNC đầu tiên được sản xuất trong nước tại công ty BKMECH vào năm 2007.Các bộ phận chính của máy: 1 – Ray dẫn hướng trục Z 2 – Cột đứng máy phay 3 – Gối đỡ vít me bi kèm gá động cơ trục X 4 – Ray dẫn hướng trục X 5 – Thân máy 6 – Vít me bi trục X 7 – Gối đỡ vít me bi trục Y 8 – Ray dẫn hướng trục Y 9 – Bán Y 10 – Bàn X ( đặt chi tiết gia công) 11 – Cụm trục chính 12 – Cụm trục Z 13 – Vít me bi trục Z Hình 1-1.
Sơ đồ động học máy Các thông số kỹ thuật chính của máy bao gồm: Hành trình theo trục X, X = 650 (mm). Hành trình theo trục Y, Y = 400 (mm). Hành trình theo trục Z, Z = 480 (mm). Khoảng cách từ mặt bàn tới lỗ côn trục chính: 120÷600 (mm).
Khoảng cách từ tâm trục chính tới mặt ray dẫn hướng: 430 (mm) Thông số bàn máy: Kích thước bàn: 770×400 (mm). Kích thước rãnh chữ T: 3×18T×120. Khối lượng phôi lớn nhất: M = 300 (kg). Vận tốc lớn nhất khi chạy không: V1 = 20 (m/ph).
Vận tốc lớn nhất khi gia công: V2 = 15 (m/ph) 1. Hệ thống thay dao tự động của máy VMC65 Số dao Z=16 dao, khối lượng trung bình dao 7÷10 (kg), đường kính lớn nhất của dao D = 80 mm, loại chuôi dao là BT40. Cấu tạo của hệ thống thay dao tự động như sau: 6 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Hình 1-2. Mô hình 3D hệ thống thay dao 1-giá đỡ 2-xilanh khí nén 3-động cơ dẫn động đài dao 4-chuôi dao 5- chi tiết kẹp dao 6-cơ cấu man 7-tang của đài chứa dao Xilanh 2 làm nhiệm vụ dịch đài dao sang trái hoặc phải.
Động cơ 3 dẫn động đài dao quay tròn để thực hiện thay dao. 7 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT CHƯƠNG 2. CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 2. Giới thiệu chung về các loại hệ thống thay dao tự động 2.
Chức năng và nhiệm vụ 2. Nhiệm vụ của hệ thống thay dao Là cất trữ được một số lượng dao cần thiết và đưa nhanh mỗi dao vào vị trí làm việc khi có yêu cầu. Các máy CNC hiện đại thường được trang bị hệ thống thay dao tự động theo chương trình Automatic Tool Chaner – ATC. Ưu nhược điểm của thay dao tự động so với thao tác bằng tay Ưu điểm: - Rút ngắn thời gian đổi dụng cụ - Tránh được lỗi khi thao tác - Tránh được một số rủi ro tai nạn - Có khả năng tự động hóa ở cấp độ cao Nhược điểm: - Vốn đầu tư lớn - Tăng chi phí lắp đặt ban đầu 2.
Các yêu cầu đối với hệ thống thay dao tự động - Ổ chứa phải có dung lượng đủ lớn - Dụng cụ phải được giữ trong ổ với độ tin cậy cao - Dụng cụ phải được giữ chặt trong tay máy khi thay thế tự động - Chuôi dao và đài gá dao phải được định vị chính xác vào vị trí gia công - Khoảng cách giữa ổ tích dụng cụ tới vị trí công tác là ngắn nhất - Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải bố trí sao cho không chạm vào phôi khi thay thế dụng cụ - Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải có độ tin cậy làm việc cao - Tránh làm bẩn các bề mặt lắp ráp của chuôi vào đài gá dụng cụ - Sử dụng bảo dưỡng tiện lợi, đáp ứng yêu cầu an toàn - Quản lý và thay đổi chính xác dao theo chương trình - Thay nhanh để giảm thời gian chờ 8 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Hình 2-1. Sơ đồ thay thế dụng cụ cấp phát tự động 2. Cơ cấu tích dụng cụ của hệ thống thay dao tự động 2. Chức năng Dùng để chứa nhiều dao phục vụ cho quá trình gia công.
Nhờ có ổ tích dụng cụ mà máy CNC có thể thực hiện được nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau liên tiếp với nhiều loại dao khác nhau trong cùng 1 lần gá đặt. Do đó quá trình gia công nhanh hơn và mang tính tự động hóa cao. 9 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT 2. Phân loại cơ cấu tích dụng cụ Phân loại cơ cấu tích dụng cụ Đầu revonve Ổ tích dao Ổ tích dao dạng dài Đầu revonve Ổ tích dao dạng dạng sao đĩa tròn Ổ tích dao dạng vòng Đầu revonve dạng chữ thập Ổ tích dao Ổ tích dao dạng côn nhiều tầng Đầu revonve Ổ tích dao dạng dạng tang trống băng xích Ổ tích dao dạng sao Hình 2-2.
Kết cấu đầu Revonve 10 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Đặc điểm của các cơ cấu tích dụng cụ a. Đầu Rêvonve Đầu Revonve thường được dùng trên máy tiện, các trung tâm gia công CNC và đôi khi dùng cho máy phay. Các dao thường được lắp trên mặt đầu hoặc mặt ngoài của đĩa quay. Tạo điều kiện thay đổi dao nhanh trực tiếp ( sau một nguyên công, đầu Rêvonve tự động xoay dần thêm 1 vị trí cho tới khi tìm được dụng cụ yêu cầu, các vị trí không lắp dụng cụ sẽ được nhảy qua).
Có động cơ truyền động riêng và được điều khiển theo chương trình đã lập trình sẵn Kết cấu dầu Rêvonve chứa được ít dao, khoảng từ 6-18 dao để tránh va đập giữa dụng cụ và phôi, thời gian thay dụng cụ trung bình khoảng 1-4 giây. Máy lớn có thể chứa 2 – 3 đài dao b. Các loại đầu Rêvonve Hình 2-3. Đầu Revonve dạng côn Hình 2-4.
Đầu Revonve dạng tang trống a – Hình dáng tổng thể b – Phay rãnh cong c – Khoan lỗ nghiêng d, e – Cắt ren và khoan lỗ trên mặt bích 11 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT f – Phay rãnh m – Phay rãnh trên mặt đầu n – Phay lục giác c. Ổ tích dao Ổ tích dao thường được dùng trên máy phay CNC và các trung tâm gia công phay/khoan. Cần kết hợp với cơ cấu thay dao tự động khi có yêu cầu thay dao. Kết cấu Ổ tích chứa được nhiều dao, có loại lên tới 100 dao hoặc nhiều hơn.
Các loại ổ tích dao: - Ổ tích dao dạng dài: nhiều dụng cụ được cắm hoặc treo thành một hoặc nhiều hàng bên cạnh nhau. Kết cấu chứa được nhiều dao, số lượng dao tùy thuộc vào số hàng mà ta phân bố. - Ổ tích dao dạng đĩa tròn: nhiều dụng cụ được cắm phân bố trên chu vi của đĩa. Trục của ổ tích dao dạng đĩa tròn có thể thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy theo kết cấu của máy.
Đây là kết cấu thông dụng rất hay được dùng, sức chứa từ 12 đến 40 dụng cụ. - Ổ tích dao vòng: nhiều dụng cụ được cắm trên nhiều vòng tích dao bố trí đồng tâm nhau. Các vòng tích dao có khả năng quay độc lập với nhau. Sức chứa từ 24 đến 100 dao.
- Ổ tích dao dạng băng xích: nhiều dụng cụ được cắm trên chiều dài của băng xích. Băng xích kết cấu đơn hoặc kép, có thể nới rộng tùy theo yêu cầu sử dụng. Sức chứa của ổ tích có thể lên tới 140 dao. - Ổ tích dao nhiều tầng: nhiều dụng cụ được cắm trên các hàng xếp thành tầng với nhau.
Các tầng này có khả năng quay độc lập nhau. Sức chứa trung bình khoảng từ 40 đến 100 dao - Ổ tích dao dạng côn: các dao được bố trí trên bề mặt của hình côn. Kết cấu này cho phép thay dao một cách dễ dàng. - Ổ tích dao dạng sao: các dao được bố trí trên bề mặt trụ của cơ cấu.
Kết cấu này ít được dùng vì khi số lượng dao lớn kéo theo kích thước đường kính lớn, chiếm không gian máy. 12 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Hình 2-5. Phân 13loại ổ tích dao download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT 2. Cơ cấu thay dao tự động Cơ cấu thay dao tự động có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng cụ giữa vị trí làm việc và ổ tích dụng cụ.
Trong đó kết cấu phổ biến dạng tay tóm. Cơ cấu thay dao tự động Kết cấu dạng tay tóm: Kết cấu dạng không tay tóm: 1. Trục chính di chuyển về vị trí Home 1. Trục chính di chuyển về vị trí HOME 2.
Ổ tích quay đến vị trí dao cần thay(gá 2. Ổ tích di chuyển đến vị trí thay dao và đặt). xác định vị trí dao cần thay (gá đặt) 3. Tay tóm di chuyển và kẹp dụng cụ cần 3.
Trục chính di chuyển lên xuống thực thay(gá đặt) hiện quá trình thay (gá đặt) dụng cụ 4. Thực hiện qua trình thay ( gá đặt) dụng Ưu điểm: cụ. - Kết cấu và thuật toán đơn giản Ưu điểm: - Dễ điều khiển - Sử dụng trong trường hợp ổ tích dao Nhược điểm: nằm xa trục chính. - Chỉ sử dụng được trong những hệ - Quỹ dạo đường dịch chuyển thống thay giao đơn giản.
tương đối phức tạp, gồm nhiều - Đường dịch chuyển ngắn, quỹ đạo khâu dịch chuyển. dịch chuyển đơn giản Nhược điểm: - Kết cấu và thuật toán điều khiển tương đối phức tạp. Phân loại kết cấu thay dao tự động 14 download by : skknchat@gmail.com ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ NGUYỄN LONG NHẬT Cùng với ổ tích dao, cơ cấu thay dao tự động giúp cho việc thay dao được thực hiện chính xác và nhanh gọn, nâng cao tính tự động hóa. Trong quá trình gia công khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác cần phải thay dao thì ta không cần dừng máy để thay dao bằng tay mà hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương trình đã lập trình sẵn.
Một số cơ cấu thay dao tự động thường dùng trong các máy CNC: a. Cơ cấu thay dao dạng tay máy Hình 2-7. Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy 15 download by : skknchat@gmail.