Đồ Án: Thiết Kế Mô Đun Cấp Dao Hệ Thống Thay Dao Tự Động CNC

Đồ án môn học thiết kế mô đun cấp dao cho hệ thống thay dao tự động cơ điện tử. Tìm hiểu quy trình, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Nguyễn Anh Đức
• Người hướng dẫn: Lê Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Mô Đun Cấp Dao Tự Động CNC
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. 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 của toàn hệ thống thay dao tự động :
• 1.3. Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động với 16 đài dao:
• 1.4. Quy trình tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động:
• 1.5. Tính toán Đĩa tích dao :
• 1.6. Xác định các thông số hình học của Đĩa tích dao :
• 1.7. Tính toán cơ cấu Man cho Tang chứa dao
• 1.8. Tính toán và lựa chọn ổ lăn
• 1.9. Tính toán trục đỡ Tang
• 1.10. Tính toán hệ thống dẫn động cho cơ cấu thay dao
• 2. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN TRẢ DAO/ LẤY DAO
• 2.1. Khái niệm sơ đồ khối thuật toán :
• 2.2. Sơ đồ khối thuật toán trả dao/lấy dao(thay dao).
• 3. PHẦN 3: BẢN VẼ SƠ ĐỒ ĐIỆN ,KHÍ NÉN PHÙ HỢP VỚI YÊU
• 3.1. Sơ đồ điện điều khiển.
• 4. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MÊM SOLIDWORKS.
• TÀI LIỆU THAM KHẢO.
• LỜI NÓI ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Module Cấp Dao Tự Động CNC Lợi Ích

Module cấp dao tự động CNC (ATC CNC) là một thành phần quan trọng trong các máy công cụ CNC hiện đại. Chức năng chính của nó là tự động thay đổi dụng cụ cắt trong quá trình gia công, giúp giảm thời gian dừng máy, tăng năng suất và độ chính xác. Thay vì phải dừng máy và thay dao thủ công, hệ thống thay dao tự động CNC cho phép máy tiếp tục hoạt động liên tục, cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất. Một ATC CNC thường bao gồm một ổ chứa dao (tool magazine), một cơ cấu chuyển dao (tool changer mechanism), và hệ thống điều khiển. Ổ chứa dao có thể có nhiều dạng khác nhau, như dạng đĩa, dạng tang trống, hoặc dạng tay máy, tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Cơ cấu chuyển dao thực hiện việc lấy dao từ ổ chứa và lắp vào trục chính của máy, đồng thời tháo dao cũ và trả về ổ chứa. Hệ thống điều khiển đảm bảo quá trình thay dao diễn ra chính xác và an toàn. Việc ứng dụng module cấp dao tự động CNC mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho các nhà máy sản xuất, bao gồm giảm thời gian gia công, tăng năng suất, giảm sai sót do thao tác thủ công, và cải thiện điều kiện làm việc cho người vận hành. Hơn nữa, ATC CNC cho phép máy thực hiện các quy trình gia công phức tạp, đòi hỏi nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau, một cách dễ dàng và hiệu quả. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô, và sản xuất khuôn mẫu, nơi mà độ chính xác và năng suất là yếu tố then chốt. Theo tài liệu tham khảo, thiết kế hệ thống thay dao tự động cần xem xét nhiều yếu tố, bao gồm số lượng dao, kích thước dao, loại chuôi dao, và thời gian thay dao.

1.1. Các Loại Hệ Thống Thay Dao Tự Động CNC Phổ Biến

Có nhiều loại ATC CNC, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu khác nhau. Các loại phổ biến bao gồm ATC dạng tay, ATC dạng đĩa, và ATC dạng tang trống. ATC dạng tay sử dụng một tay máy để gắp dao từ ổ chứa và lắp vào trục chính. Loại này thường được sử dụng cho các máy phay CNC nhỏ và vừa. ATC dạng đĩa có một đĩa chứa dao xoay quanh trục chính, cho phép thay dao nhanh chóng và hiệu quả. ATC dạng tang trống có một tang trống chứa dao xoay quanh trục, cung cấp khả năng chứa nhiều dao hơn và phù hợp với các máy gia công phức tạp. Việc lựa chọn loại ATC CNC phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm số lượng dao cần thiết, kích thước và trọng lượng của dao, không gian lắp đặt, và ngân sách.

1.2. Ưu Điểm Của Việc Sử Dụng Module Cấp Dao Tự Động CNC

Việc sử dụng module cấp dao tự động CNC mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với việc thay dao thủ công. Thứ nhất, nó giúp giảm đáng kể thời gian dừng máy, do đó tăng năng suất và hiệu quả sản xuất. Thứ hai, nó cải thiện độ chính xác của quá trình gia công, do loại bỏ sai sót do thao tác thủ công. Thứ ba, nó giảm nguy cơ tai nạn lao động, do người vận hành không phải tiếp xúc trực tiếp với các dụng cụ cắt sắc nhọn. Thứ tư, nó cho phép máy thực hiện các quy trình gia công phức tạp, đòi hỏi nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau, một cách dễ dàng và hiệu quả. Ngoài ra, việc sử dụng ATC CNC còn giúp giảm chi phí lao động và tăng tính linh hoạt của quy trình sản xuất.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế ATC CNC Độ Chính Xác

Thiết kế module cấp dao tự động CNC là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức cơ khí, điện tử, và điều khiển. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống. Độ chính xác ATC là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm gia công. Bất kỳ sai sót nào trong quá trình thay dao đều có thể dẫn đến sai lệch kích thước, hình dạng, hoặc vị trí của chi tiết. Do đó, các nhà thiết kế phải sử dụng các kỹ thuật và công nghệ tiên tiến để đảm bảo độ chính xác ATC cao nhất. Một thách thức khác là giảm thời gian thay dao. Thời gian thay dao ATC ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của máy công cụ. Các nhà thiết kế phải tìm cách tối ưu hóa cơ cấu chuyển dao, hệ thống điều khiển, và phần mềm lập trình để giảm thiểu thời gian thay dao ATC. Ngoài ra, việc đảm bảo an toàn trong quá trình thay dao cũng là một vấn đề quan trọng. Nguyên lý hoạt động ATC CNC cần đảm bảo rằng không có bất kỳ nguy cơ nào cho người vận hành hoặc máy móc trong quá trình thay dao. Các nhà thiết kế phải tích hợp các tính năng an toàn như cảm biến, khóa liên động, và hệ thống phanh để ngăn ngừa tai nạn. Chi phí thiết kế và sản xuất ATC CNC cũng là một yếu tố cần xem xét. Các nhà thiết kế phải tìm cách giảm chi phí mà không ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Chính Xác Của ATC CNC

Độ chính xác của ATC CNC bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm độ chính xác của cơ cấu chuyển dao, độ cứng vững của hệ thống, độ chính xác của hệ thống điều khiển, và chất lượng của các linh kiện. Cơ cấu chuyển dao phải được thiết kế và chế tạo với độ chính xác cao để đảm bảo dao được lắp vào trục chính đúng vị trí. Độ cứng vững của hệ thống cũng quan trọng để giảm thiểu rung động và biến dạng trong quá trình thay dao. Hệ thống điều khiển phải có khả năng điều khiển chính xác các động cơ và xi lanh khí nén để đảm bảo quá trình thay dao diễn ra theo đúng trình tự. Chất lượng của các linh kiện, như cảm biến, van, và động cơ, cũng ảnh hưởng đến độ tin cậy và độ chính xác của ATC CNC.

2.2. Giải Pháp Nâng Cao Độ Chính Xác Của Hệ Thống Thay Dao Tự Động

Để nâng cao độ chính xác của hệ thống thay dao tự động CNC, có thể áp dụng nhiều giải pháp khác nhau. Thứ nhất, sử dụng các cơ cấu chuyển dao có độ chính xác cao, như cơ cấu cam hoặc cơ cấu bánh răng. Thứ hai, tăng cường độ cứng vững của hệ thống bằng cách sử dụng vật liệu có độ cứng cao và thiết kế kết cấu vững chắc. Thứ ba, sử dụng hệ thống điều khiển có độ phân giải cao và khả năng bù sai số. Thứ tư, sử dụng các linh kiện chất lượng cao và tuân thủ các quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt. Thứ năm, thực hiện mô phỏng ATC và phân tích phần tử hữu hạn để tối ưu hóa thiết kế và phát hiện các vấn đề tiềm ẩn. Ngoài ra, việc bảo trì và sửa chữa ATC CNC định kỳ cũng quan trọng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống.

III. Phương Pháp Thiết Kế Mô đun Cấp Dao Tự Động CNC Hiệu Quả

Thiết kế mô-đun cấp dao tự động CNC hiệu quả đòi hỏi một quy trình tiếp cận có hệ thống, bao gồm các bước sau: xác định yêu cầu, thiết kế cơ cấu, lựa chọn linh kiện, lập trình điều khiển, và kiểm tra thử nghiệm. Đầu tiên, cần xác định rõ các yêu cầu của ứng dụng, bao gồm số lượng dao, kích thước và trọng lượng của dao, thời gian thay dao, độ chính xác yêu cầu, và điều kiện làm việc. Sau đó, thiết kế cơ cấu chuyển dao phù hợp với các yêu cầu đã xác định. Cơ cấu này phải đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy, và tốc độ thay dao cao. Tiếp theo, lựa chọn các linh kiện phù hợp, như động cơ, xi lanh khí nén, cảm biến, và van. Các linh kiện này phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và đảm bảo hoạt động ổn định. Sau đó, lập trình hệ thống điều khiển để điều khiển quá trình thay dao. Phần mềm lập trình phải đảm bảo quá trình thay dao diễn ra theo đúng trình tự và an toàn. Cuối cùng, thực hiện kiểm tra và thử nghiệm để đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo yêu cầu. Phần mềm thiết kế ATC và thiết kế 3D ATC có vai trò quan trọng trong quá trình này.

3.1. Lựa Chọn Cơ Cấu Chuyển Dao Phù Hợp Với Ứng Dụng

Việc lựa chọn cơ cấu chuyển dao phù hợp là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế module cấp dao tự động CNC. Có nhiều loại cơ cấu chuyển dao khác nhau, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu khác nhau. Ví dụ, cơ cấu cam phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và tốc độ thay dao nhanh, trong khi cơ cấu bánh răng phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tải trọng lớn và độ bền cao. Cơ cấu tay máy phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt cao và khả năng thay dao trong không gian hẹp. Khi lựa chọn cơ cấu chuyển dao, cần xem xét các yếu tố như độ chính xác, độ tin cậy, tốc độ thay dao, tải trọng, kích thước, và chi phí. Cần thực hiện phân tích kỹ thuật và so sánh các lựa chọn khác nhau để đưa ra quyết định tốt nhất.

3.2. Tối Ưu Hóa Hệ Thống Điều Khiển Cho Module Cấp Dao

Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quá trình thay dao diễn ra chính xác và an toàn. PLC điều khiển ATC thường được sử dụng để điều khiển các động cơ và xi lanh khí nén, đồng thời giám sát các cảm biến và tín hiệu. Việc tối ưu hóa hệ thống điều khiển có thể giúp giảm thời gian thay dao, tăng độ chính xác, và cải thiện độ tin cậy. Các kỹ thuật tối ưu hóa bao gồm sử dụng thuật toán điều khiển tiên tiến, giảm thiểu thời gian trễ, và bù sai số. Cần thực hiện lập trình ATC CNC một cách cẩn thận và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo yêu cầu. Sử dụng biến tần ATC cũng có thể cải thiện hiệu suất và độ ổn định của hệ thống.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Module Cấp Dao Tự Động CNC Hiệu Quả

Module cấp dao tự động CNC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, sản xuất khuôn mẫu, và gia công cơ khí chính xác. Trong ngành hàng không vũ trụ, ATC cho máy phay CNC được sử dụng để gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao, như cánh máy bay và thân máy bay. Trong ngành ô tô, ATC cho máy tiện CNC được sử dụng để gia công các chi tiết động cơ và hệ thống truyền động. Trong ngành sản xuất khuôn mẫu, ứng dụng ATC CNC giúp tạo ra các khuôn mẫu phức tạp với độ chính xác cao và thời gian gia công ngắn. Trong gia công cơ khí chính xác, ATC CNC được sử dụng để gia công các chi tiết máy móc với dung sai chặt chẽ và bề mặt hoàn thiện cao. Việc ứng dụng ATC CNC giúp các nhà máy sản xuất tăng năng suất, giảm chi phí, và nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc tích hợp tự động hóa quy trình CNC thông qua ATC là xu hướng tất yếu để nâng cao năng lực cạnh tranh.

4.1. Nghiên Cứu Trường Hợp Ứng Dụng ATC Trong Ngành Sản Xuất Ô Tô

Trong ngành sản xuất ô tô, ATC CNC đóng vai trò quan trọng trong việc gia công các chi tiết động cơ, hệ thống truyền động, và các chi tiết khung gầm. Các máy CNC được trang bị hệ thống thay dao tự động CNC có thể thực hiện các quy trình gia công phức tạp với nhiều loại dụng cụ cắt khác nhau, như phay, tiện, khoan, và doa. Việc sử dụng ATC CNC giúp giảm thời gian gia công, tăng độ chính xác, và giảm chi phí lao động. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy việc sử dụng ATC CNC trong gia công chi tiết động cơ có thể giảm thời gian gia công lên đến 30% và tăng năng suất lên đến 20%. Hơn nữa, ATC CNC còn giúp cải thiện điều kiện làm việc cho người vận hành, do loại bỏ các thao tác thủ công nguy hiểm.

4.2. Ảnh Hưởng Của Module Cấp Dao Tự Động Đến Năng Suất CNC

Hiệu quả trực tiếp nhất của module cấp dao tự động CNC là nâng cao năng suất CNC. Việc giảm thời gian dừng máy CNC để thay dao giúp máy hoạt động liên tục hơn, từ đó tăng số lượng chi tiết được gia công trong một đơn vị thời gian. Ngoài ra, ATC CNC còn giúp giảm giảm thời gian dừng máy CNC do sai sót trong quá trình thay dao thủ công. Việc sử dụng ATC CNC cho phép các nhà máy sản xuất đáp ứng các yêu cầu sản xuất ngày càng khắt khe và duy trì lợi thế cạnh tranh. Theo các chuyên gia, việc đầu tư vào ATC CNC là một quyết định sáng suốt cho các nhà máy sản xuất muốn cải thiện năng suất và hiệu quả sản xuất.

V. Bảo Trì Sửa Chữa Module Cấp Dao Tự Động CNC Lưu Ý

Để đảm bảo module cấp dao tự động CNC hoạt động ổn định và tin cậy, cần thực hiện bảo trì và sửa chữa định kỳ. Việc bảo trì bao gồm các công việc như vệ sinh, bôi trơn, kiểm tra các linh kiện, và thay thế các linh kiện hao mòn. Việc sửa chữa bao gồm các công việc như chẩn đoán lỗi, thay thế các linh kiện hỏng hóc, và điều chỉnh lại hệ thống. Cần tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất và sử dụng các phụ tùng chính hãng để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy. Bảo trì ATC CNC thường xuyên giúp kéo dài tuổi thọ ATC và giảm thiểu lỗi thường gặp ATC CNC. Nếu gặp các lỗi thường gặp ATC CNC, cần tìm đến các chuyên gia có kinh nghiệm để được tư vấn và sửa chữa kịp thời.

5.1. Các Lỗi Thường Gặp Ở Hệ Thống Thay Dao Tự Động CNC

Có nhiều lỗi thường gặp ATC CNC có thể xảy ra trong quá trình vận hành. Một số lỗi phổ biến bao gồm kẹt dao, dao không được lắp đúng vị trí, hệ thống điều khiển bị lỗi, và các linh kiện cơ khí bị hỏng hóc. Kẹt dao có thể do bụi bẩn, mạt kim loại, hoặc các vật lạ xâm nhập vào cơ cấu chuyển dao. Dao không được lắp đúng vị trí có thể do cơ cấu chuyển dao bị mòn hoặc hệ thống điều khiển bị lỗi. Hệ thống điều khiển bị lỗi có thể do phần mềm bị lỗi, các cảm biến bị hỏng, hoặc các kết nối điện bị lỏng. Các linh kiện cơ khí bị hỏng hóc có thể do hao mòn, quá tải, hoặc va chạm. Việc chẩn đoán và khắc phục các lỗi này đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế.

5.2. Hướng Dẫn Bảo Trì Sửa Chữa ATC CNC Đơn Giản

Việc bảo trì module cấp dao tự động CNC có thể được thực hiện theo các bước sau: vệ sinh cơ cấu chuyển dao và ổ chứa dao thường xuyên để loại bỏ bụi bẩn và mạt kim loại; bôi trơn các bộ phận chuyển động để giảm ma sát và hao mòn; kiểm tra các cảm biến và van để đảm bảo hoạt động chính xác; kiểm tra các kết nối điện để đảm bảo không bị lỏng; và thay thế các linh kiện hao mòn theo định kỳ. Khi sửa chữa ATC CNC, cần tuân thủ các hướng dẫn của nhà sản xuất và sử dụng các phụ tùng chính hãng. Nếu không có kinh nghiệm, nên tìm đến các chuyên gia để được tư vấn và sửa chữa.

VI. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Vận Hành Module Cấp Dao CNC Xu Hướng

Việc tối ưu hóa ATC CNC là một quá trình liên tục, nhằm nâng cao hiệu suất, độ tin cậy, và tuổi thọ của hệ thống. Các kỹ thuật tối ưu hóa bao gồm sử dụng vật liệu nhẹ và bền, thiết kế cơ cấu chuyển dao có độ chính xác cao, sử dụng hệ thống điều khiển thông minh, và áp dụng các phương pháp mô phỏng ATC và phân tích phần tử hữu hạn. Việc tối ưu hóa ATC CNC giúp giảm thời gian thay dao, tăng độ chính xác, giảm chi phí bảo trì, và kéo dài tuổi thọ của hệ thống. Các nhà sản xuất ATC chất lượng cao luôn tìm cách cải tiến thiết kế và quy trình sản xuất để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

6.1. Các Tiêu Chuẩn Quan Trọng Trong Thiết Kế Module Cấp Dao

Khi thiết kế module cấp dao tự động CNC, cần tuân thủ các tiêu chuẩn ATC CNC liên quan đến an toàn, hiệu suất, và độ tin cậy. Các tiêu chuẩn này giúp đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và hoạt động an toàn. Các tiêu chuẩn quan trọng bao gồm tiêu chuẩn về an toàn điện, tiêu chuẩn về chống rung, tiêu chuẩn về độ chính xác, và tiêu chuẩn về độ bền. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp giảm nguy cơ tai nạn, cải thiện hiệu suất, và kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

6.2. Xu Hướng Phát Triển Của Công Nghệ Thay Dao Tự Động CNC

Công nghệ thay dao tự động CNC đang phát triển nhanh chóng với nhiều xu hướng mới. Một số xu hướng quan trọng bao gồm sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa ATC CNC và dự đoán lỗi, sử dụng hệ thống cảm biến thông minh để giám sát tình trạng hoạt động của hệ thống, sử dụng vật liệu composite để giảm trọng lượng và tăng độ bền, và phát triển các cơ cấu chuyển dao có độ linh hoạt cao để thay dao trong không gian hẹp. Các nhà cung cấp ATC CNC đang tích cực nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Sự phát triển của tự động hóa quy trình CNC sẽ thúc đẩy sự đổi mới trong công nghệ thay dao tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC:THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mã HP:ME4336 Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện: Lớp : MSSV: I. Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế mô đun cấp dao cho hệ thống thay dao tự động II. Số liệu cho trƣớc : 1. Hệ thống thay dao cho máy phay đứng 2.

Hệ thống tháo và kẹp dao: dùng xi lanh chuyển đổi khí nén – thủy lực 3. Loại thay dao (TP): KTM (Không tay máy) 4. Nguồn lực di chuyển cụm chứa dao chạy đến trục chính (PO1): KN(Khí nén) 5. Nguồn lực quay cụm chứa dao(PO2):ĐC(Động cơ điện) 6.

Số lượng ổ chứa dao : N =16 7. Loại côn gắn chuôi dao :BT40 8. Khối lượng một con dao:M=7 Kg 9. Đường kính lớn nhất của một con dao : Dmax = 80 mm 10.

Thời gian thay dao gần nhất : T1 = 3 s 11. Thời gian thay dao xa nhất : T 2 = 7s III. Xây dựng sơ đồ động của toàn hệ thống thay dao tự động,trình bày sơ lược về quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động(có thể tham khảo đồ án CĐT1 và lấy công thức tính toán từ đó) 2. Xây dựng sơ đồ khối thuật toán điều khiển trả dao / lấy dao 3.

Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện,khí nén(hoặc thủy lực) phù hợp với yêu cầu của đầu bài 4. Mô phỏng hoạt động của hệ thống thay dao tự động bằng phần mềm máy tính (tự chọn phần mềm) 5. Lập trình PLC trên 1 hệ thống điều khiển CNC cụ thể (không bắt buộc) Hà Nội ,ngày …. năm 2012 Giáo viên hƣớng dẫn Mục lục Contents LỜI NÓI ĐẦU.Xây dựng sơ đồ khối cho toàn hệ thống thay dao tự động:.Khái niệm sơ đồ động:.Sơ đồ động của toàn hệ thống thay dao tự động :.Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động với 16 đài dao:.Quy trình tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động:.Tính toán Đĩa tích dao :.1 Xác định các thông số hình học của Đĩa tích dao :.

Tính toán cơ cấu Man cho Tang chứa dao. Tính toán và lựa chọn ổ lăn. Tính toán trục đỡ Tang. Tính toán hệ thống dẫn động cho cơ cấu thay dao.

XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN TRẢ DAO/ LẤY DAO 27 2.Khái niệm sơ đồ khối thuật toán :.2 Sơ đồ khối thuật toán trả dao/lấy dao(thay dao). 30 PHẦN 3: BẢN VẼ SƠ ĐỒ ĐIỆN ,KHÍ NÉN PHÙ HỢP VỚI YÊU.Sơ đồ điện điều khiển.MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MÊM SOLIDWORKS. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO.50 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kĩ thuật đang phát triển rất nhanh,mang lại nhưng lợi ích cho con người về tất cả những lĩnh vực vật chất và tinh thần.Để nâng cao đời sống nhân dân và hòa nhập với sự phát triển chung của thế giới,Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu đưaa đất nước đi lên thành một nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.Để thự hiện điều đó thì một trong những ngành cần quan tâm phát triển đó là ngành Cơ khí nói chung và ngành Cơ điện tử nói riêng vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuấ ra các thiết bị công cụ(máy móc,robot…) của mọi ngành kình tế quốc dân.Muốn thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyên môn đáp ứng được yêu cầu của công nghệ tiên tiến,công nghệ tự động hóa theo dây chuyền trong sản xuất. Tính toán thiết kế hệ thống Cơ điện tử là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ điện tử.Đồ án môn học này giúp cho sinh viên có thể hệ thống hóa lại các kiến thức của môn học như : Chi tiết máy,Vẽ kĩ thuật,Cơ học kĩ thuật,Nguyên lỹ máy,Sức bền vật liệu,…Đồng thời cũng giúp chúng em học thêm một số phần mềm cần thiết cho việc thiết kế ,mô phỏng cần thiết như Catia,.ngoài ra giúp chúng em làm quen với công việc thiết kế và làm đồ án tốt nghiệp sau này.

Dù đã có cố gắng hoàn thành đồ án này với cường độ làm việc cao,cùng sự hướng dẫn nhiệt tình và cụ thể của các thầy trong bộ môn,nhưng do hiểu biết còn hạn chế cộng với chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này không tránh khỏi được khả năng thiếu sót và bất cập.Vì vậy em rất mong sự sữa chữa và góp ý của các quý thầy cô để em rút kinh nghiệm và bổ sung thêm kiến thức cho mình. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các thầy cô trong Viện Cơ Khí trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Thanh Sơn đã giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Anh Đức 1.Xây dựng sơ đồ khối cho toàn hệ thống thay dao tự động: 1.Khái niệm sơ đồ động: Sơ đồ động của máy là những hình vẽ quy ước biểu diễn các bộ truyền,các cơ cấu liên kết với nhau tạo nên các xích truyền động,xác định những chuyển động cần thiết của máy.Đồng thời trên đó còn chỉ rõ công suất và số vòng quay của động cơ điện,đường kính bánh đai,số răng của bánh răng ,số đầu mối của trục vít,số răng của bánh vít 1.Sơ đồ động của toàn hệ thống thay dao tự động : Từ định nghĩa sơ đồ động như trên và phân tích các chuyển động cần thiết của hệ thống thay dao CNC ,cùng với các hình vẽ quy ước ta xây dựng nên sơ đồ động của toàn hệ thống thay dao tự động bằng Cad như sau : 1.Quy trình thiết kế hệ thống thay dao tự động với 16 đài dao: 1.Quy trình tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động: Các dữ liệu đầu vào N: số lượng dao của ổ chứa dao N=16 Dmax:đường kính lớn nhất của dao Dmax= 80mm BT40: loại chuôi dao M: khối lượng 1 con dao m=7kg Dt rc: đường kính trục chính Dt rc=120mm H: hành trình vào lấy dụng cụ của trục chính H=130mm Tính toán Đĩa tích dao Tính toán hệ dẫn động cho cơ cấu thay dao Xác định các thông số hình học của Đĩa tích dao Tính toán trục dẫn hướng a) Bán kính từ tâm dao đến tâm Đĩa tích dao R0 b) Khoảng cách giữa các dao gần nhau trong Tính toán và lựa chọn xy lanh khí nén Đĩa tích dao a) Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khí c) Kiểm tra độ an toàn khi trục chính vào thay nén dao b) Tính toán hệ dẫn động khí nén d) Lựa chọn cơ cấu kẹp trên Đĩa e) Tính toán các thông số hình học của Đĩa Tính toán cơ cấu Malte cho Đĩa tích dao a) Tính toán các thông số hình học của Malte b) Tính toán động học của Malte c) Tính toán động lực học của Malte d) Tính toán và lựa chọn động cơ Tính toán trục đỡ Đĩa tích dao Tính toán và lựa chọn ổ lăn a) Lựa chọn loại ổ lăn b) Chọn sơ bộ kích thước ổ c) Tính và kiểm nghiệm khả năng tải của ổ d) Lựa chọn ổ bi lăn 1.Tính toán Đĩa tích dao : 1.1 Xác định các thông số hình học của Đĩa tích dao : Các thông số ban đầu: - Tính toán hệ thống với số lượng dao N = 16 dao - Đường kính lớn nhất của dao: max= 80 mm {Lấy theo đường kính lớn nhất của dao phay mặt đầu} - Chuôi dao BT40 - Đường kính của trục chính: max= 120 mm - Hành trình của trục chính trong quá trình vào thay đổi dụng cụ Ltd= 130 mm Để đảm bảo an toàn trong quá trình thay dao ta cần tính toán cho cơ cấu sao cho kết cấu của hệ thống phải gọn nhẹ,phải có độ chính xác cao,không xảy ra va đập khi trục chính vào thay dụng cụ. Để Tang chứa dao chứa đủ 16 dao mà vẫn đảm bảo cho quá trình thay dao không xảy ra sự cố thì trước tiên ta đi tính toán bán kính từ tâm dao đến tâm trục ổ chứa dao : Hình 1.

Sơ đồ tính toán kích thước hình học của Tang a. Bán kính từ tâm của dao đến tâm của Tang chứa dao R0 được xác định : C R0> 2 Trong đó: C : Chu vi của đa giác chứa dao được xác định: C= 2.16 = 1280 (mm) D R : bán kính lớn nhất của dao R = max = 80 = 40 mm max max 2 2 N : số dao của ổ chứa N = 16 dao Vậy : 1280 R0> = 203. Khi đó chu vi của vòng tròn chứa dao la: C = 2.Xác định khoảng cách giữa các dao gần nhau trong Tang : Khoảng cách giữa hai tâm của dao có thể xác định gần đúng : L= C  1884 = 117.75 (mm) N 16 Khoảng cách giữa các dao có đương kính lớn nhất có thể xác định gần đúng : L’= L – 2.Kiểm tra độ an toàn khi trục chính vào thay dao Hình 2. Sơ đồ trục chính tham gia vào thay dụng cụ Để đảm bảo an toàn trong quá trình thay dao ta cần kiểm tra xem khi trục chính vào thay dao số 1 có bị va chạm với các đài dao số 2 và đài dao số 16 hay không Đường kính lớn nhất của trục chính :max= 120(mm) Đường kính lớn nhất của độ côn đài dao BT40 là:C = 44,45(mm) Khoảng cách giữa tâm các đài dao L = 117.75(mm) Ta đi xác định khoảng cách từ tâm đài dao số 1 đến độ côn của các đài dao số 2 và đài dao số 16 la LT.525(mm) Để trục chính không va chạm vào các đài dao xung quanh thì phải thoả mãn điều kiện sau :  Trc L => 120  95.525  Vậy thoả mãn điều kiện.Lựa chọn cơ cấu kẹp dao trên Tang Để trục chính tham gia vào thay dao được chính xác thì dao cần có một vị trí xác định trên Tang chứa dao.Vậy ta cần hạn chế 5 bậc tự do của dao trên Tang.

Để kẹp dao lên Tang ta có thể dùng hệ thống kẹp dao của hệ thống thay dao tự động của trung tâm gia công CNC_V30.Hệ thống kẹp dao gồm :Tay kẹp trái,Tay kẹp phải,Chốt định vị và một loxo tạo ra lực kẹp dao. Các thông số của tay kẹt Các thông số hình học tấm định vị Hình 4. Thông số hình học của tấm định vị Dao sẽ có khoảng cách xác định so với đường tâm của Tang mang dao nhờ tấm đi vị hạn chế 1 bậc tự do theo phương ngang và cơ cấu kẹp tự định tâm. Quá trình kẹp dao: o1 B o1 A o2 o2 VÞ trÝ ban ®Çu dao tiÕn vµo tay kÑp o 1 o 2 VÞ trÝ cuèi Hình 5.