Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động với 32 đài dao 1.1 Lập quy trình tính toán hệ thống thay dao tự động 1.1.1 Cấu tạo chung máy CNC_V30 a Cấu tạo máy CNC-V30 : Hình 1 Cấu tạo chung máy CNC-V30 Bảng 1 Các phận máy STT Các phận máy Cột máy ụ trước trục Trục Bàn máy Băng máy Đế máy Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Màn hình điều khiển Thành phần chuyển động trục nắp lồng Tủ điện Bảng Các thông số kỹ thuật máy CNC - V30 Kích cỡ máy: Chiều dài 2250 mm Chiều rộng 2100 mm Chiều cao 2368 mm Trọng lượng 4500 kg Bàn máy: Kích thước bàn 840 x 400 mm Chiều cao bàn 780 mm Tải trọng lớn 300 kg Hành trình: Hành trình trục X/Y/Z 760/ 410/ 520 Khoảng cách từ tâm trục 438 mm đến cột 130  540 mm Khoảng cách từ đỉnh trục đến mặt bàn Trục chính: Động trục 7.5 kW Tốc độ trục 80  80000 vòng/phút Tỉ số truyền 1:1 Động chạy dao: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Kiểu động trục X/Y/Z AC - 6/ AC - / AC - 12 Công suất động 1.0 kW/ 1.0 kW/ 2.1 kW Tốc độ chạy dao Tốc độ chạy dao ngang 20000 / 15000 mm/ phút Tốc độ cắt 5000 mm / phút Hệ thống thay dao tự động: Dạng ATC Hình tang trống Dạng chuôi dao BT- 40 Số lượng dao 20/24 Đường kính lớn dao 100 mm Chiều dài lớn dao 250 mm Khối lượng lớn dao kg Độ xác: Độ xác vị trí  0.001 mm/toàn hành trình Khả lặp xác  0.005 mm Công suất yêu cầu 25 KVA b Kết cấu thân máy trục máy CNC Để thiết kế hệ thống thay dao tự động ta cần biết thông số đường kính trục trc= 120mm, hành trình thay dao trục máy Ltrc= 130mm, khoảng cách đường tâm trục tới thân máy L = 505 mm,kích thước thân máy : a x b = 400 x 360 mm Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Hình Hình vẽ 2D máy Kết cấu thân máy trục vị trí kẹp dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Hình 3a Hình vẽ 3D máy Với kết cấu thân máy ta thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy có dạng tang trống với tâm quay nằm thẳng đứng Hệ thống thay dao gá giá đỡ lắp thân máy phía bên trái thân máy c Kích thước đài dao với chuôi BT30 [ ] Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Hình Bản vẽ đài dao Hình Mô hình đài dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Mô hình 3D đài dao với độ côn 7/24 Taper Các dụng cụ cắt lắp ghép lên đài dao Với đường kính lớn dao : max= 120 mm Trọng lượng dao kg 2.1.2 Các bước thay dụng cụ máy Quá trình thay dụng cụ trục có chứa dụng cụ Sau có lệnh gọi thay dao (M06 T01) chuyển động chay dao dừng dó trình thay dao qua bước sau : 1.2: Nguyên lý thay dao tự động Sau gọi lệnh Txx-M06 hệ thống thay dao thực bước để thay dao sau: Lưu đồ bước thay dao Bước 1: Trục mặt phằng thay dao, xoay định hướng góc then Bước 2: Ổ chứa dao tự hành vào kẹp dao trục Bước 3: Hệ thống khí nén kích hoạt để thực xy lanh mở chấu kẹp đầy dao không mút vào mặt côn trục Bước 4: Trục lên hết chiều cao đài dao Bước 5: Ổ chứa dao quay phân độ đưa dao cần thay vào miệng trục Bước 6: Trục xuống mặt phằng thay dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Bước 7: Giải phóng khí nén để hồi xy lanh kẹp kẹp dao lực đàn hồi lò xo Bước 8: Ổ chứa dao hồi vị trí ban đầu 2.1.3 Xác định gốc tính toán cho hệ thống thay dao Để đảm bảo cho trình thay dao với độ an toàn cao ta cần phải xác định điểm chuẩn cho hệ thống thay dao điểm trùng với điểm gốc trục máy CNC trình thay dao Điểm phải đảm bảo cho đường tâm trục đường tâm dụng cụ gọi thay phải trùng phải đảm bảo hành trình thay dao trục L trc = 130 mm, hành trình dẫn hướng xylanh Lxl= 250 mm không xảy va đập Vậy điểm điểm chuẩn xác định: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Hình Sơ đồ biểu diễn điểm chuẩn thay dụng cụ Sơ đồ phân bố điểm chuẩn thay dao Để tính toán cho hệ thống thay dao ta cần phải xác định điểm gôc tính toán cho hệ thống Từ điểm chuẩn thay dao hành trình xylanh là: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Lxl = 250 mm Vậy điểm gốc tính toán cho hệ thống thay dao cách điểm chuẩn thay dao 250 mm 2.1.4 Lập quy trình tính toán hệ thống thay dao Với dư liệu đầu vào - Số dao đài dao chứa : 32 - Đường kính lớn dao : 120(mm) Lấy theo đường kính dao phay mặt đầu - Loại chuôi dao : BT30 - Chiều cao chuôi dao : 85(mm) - Khối lượng dao : kg - Đường kính lớn cụm trục :max = 120 mm - Khoảng cách từ tâm trục trính đến thân máy Ltrc = 505 mm - Kích thước thân máy 360x400mm - Hành trình dân đài mang dao L = 250 mm Lập quy trình tính toán: Từ điểm gốc hệ thống thay dao với nguyên lý thay dao ta lập qui trình tính toán sau: - Xác định tâm đường tròn chứa dao vị trí đài dao đường tròn - Kết cấu tay kẹp dụng cụ định vị - Tính toán Tang chứa dụng cụ - Tính toán cấu quay phân độ _ cấu Man - Tính toán lựa chọn động cho cấu quay phân độ - Tính toán lựa chọn ổ lăn - Tính toán loxo tạo lực kẹp dao - Lựa chọn trục dẫn hướng 10 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 1.4.2 Sơ đồ lấy dao: Start T@M06 Định hướng trục Tìm hốc chứa dao Xoay đài dao Đài dao di chuyển A → B Trục → điểm T Trục kẹp dao Đài dao → A Trục → home End 41 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 1.4.3 Sơ đồ kết hợp lấy dao trả dao: Start T@M06 Định hướng trục Tìm hốc chứa dao cần trả Xoay đài dao Đài dao di chuyển A → B Trục nhả dao Trục → home Tìm dao gọi, xoay đài dao Trục → điểm T Đài dao di chuyển B → A 42 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Trục → home End 1.4.4Sơ đồ thuật toán chương trình a )Định hướng trục chính: Start I6=0 Động dẫn động trục T116 Y Động quay ngược chiều kim đồng hồ Động quay thuận chiều kim đồng hồ T3>10s T3>10s Y N N i >16+j Y Động quay thuận chiều kim đồng hồ Động quay ngược chiều kim đồng hồ T3>10s N T3>10s Y Y N Y N I5=1 I5=1 I5=1 I5=1 C5=1 C5 =1 C5=1 C5=1 Rx=Rx +1 Rx=Rx -1 Rx=Rx -1 Rx=Rx +1 Rx=i Rx=i Rx=i Rx=i Dừng Dừng Lưu vào I066 Lưu vào I066 Dừng Dừng Lưu vào I066 Lưu vào I066 Báo lỗi M003 47 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Bảng biến Tên biến Ý nghĩa I1 Sensor cữ hành trình bên trái đài dao Giá trị ban đầu I2 Sensor cữ hành trình bên phải đài dao I3 Sensor nhận biết đấm bên I4 Sensor nhận biết đấm bên I6 Sensor định hướng trục T1 Timer đếm thời gian định hướng trục T2 Timer đếm thời gian di chuyển đài dao A→B T3 Timer đếm thời gian quay chọn đài dao đâì dao Giá trị đếm 5(s) Giá trị đếm 5(s) Giá trị đếm 10(s) I5 Sensor đếm lần dụng cụ qua trả tín hiệu Rx Giá trị đếm mà I5 trả ghi vào Rx I064 I067 Tín hiệu dừng trục lưu vào I064, đầu vào chương trình Tín hiệu trục →T lưu vào I065 Tín hiệu đầu vào cho chương trình Lưu tín hiệu dừng quay đài dao Tín hiệu bắt đầu ch chương trình sau Lưu tín hiệu đài dao di chuyển đến B I068 Lưu tín hiệu trục nhả dao M001 Lỗi thời gian dẫn động trục M002 Lỗi thời gian di chuyển đài dao M003 Lỗi thời gian quay đài dao I065 I066 48 0 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC M004 Lỗi thời gian di chuyển xi lanh K1,K2 cuộn hút để điều khiển van đảo chiều Y1,Y2 Nam châm hút trượt cuộn K1, K2 có điện T37 Timer đếm thời gian di chuyển xi lanh I , I9 sensor cữ bên trái, phải xi lanh C5 Count đếm khí nhận tín hiệu từ I5 i Dao cần lấy j Dao vị trí chờ thay dao 49 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện ,khí nén : 2.1 Bản vẽ sơ đồ khí nén : Sơ đồ nguyên lí chương trình điều khiển 50 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 2.2 Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện : Điều khiển động quay đài dao dùng PLC : Sơ đồ điều khiển động quay đài dao Điều khiển động dẫn động trục ( điều khiển NC) 51 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 3) Mô hệ thống : Dưới trình bày quy trình mô trình lấy dao Motion Study phần mềm Solidworks,quy trình mô thay dao trả dao làm tương tự: Bước 1: Chuẩn bị file lắp ghép,chuyển trục home  chọn New Motion Study: Bước 2: Tạo chuyển động quay đài dao đến vị trí dao cần lấy: - Một cửa sổ tạo  cuối hình bảng thuộc tính chuyển động,chúng ta kéo thời gian chọn s đài dao chuyển động quay tìm dao cần lấy: - Chọn đĩa man,giữ chuột trái,kéo cho đĩa man quay đến dao cần lấy có trục trùng với hốc trục chính(nhín theo hứng song song với trục chính),sau thả chuột ra: Bước 3: Tạo chuyển động tịnh tiến cụm đài dao: - Thực kéo giá đỡ động di chuyển tịnh tiến bước với thời gian s: 52 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Bước 4: Tạo chuyển động trục động từ vị trí home vể vị trí thay dao: - Tương tự ta kéo trục xuống vị trí thay dao s bước Bước 5: Tạo chuyển động vể cụm đài dao vị trí gốc dao lấy bị giữ lại trục chính: - Chọn đài dao lấy,sau ẩn liên kết đài dao tay kẹp dao đi: - Tạo liên kết đài dao chọn với trục để trục giữ dao lại: - Chọn đài vừa tạo liên kết  vào tab thuộc tính chuyển động ta kéo thuộc tính liên kết vừa tạo đến thời gian bắt đầu thực liên kết 8(s): Chọn giá đỡ động đài dao vào kéo vị trí gốc ta cho chuyển động Bước 6: Tạo chuyển động trục động vị trí gia công: - Chọn trục động vào kéo xuống vị trí gia công ta tạo chuyển động từ giây thứ 10 đến giây thứ 12 : Bước 7: Xuất video mô phỏng: - Nhấn vào biểu tượng xuất video hình dưới: 53 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC - Chọn tỉ lệ hình xuât video 16:9,chọn save để lưu Quá trình tạo video bắt đầu,trong trình tạo video quay lăn chuột để phóng to,thu nhỏ để thu video theo mong muốn: Tài liệu tham khảo toán thiết kế hệ dẫn động khí T1,T2, Trịnh Chất, Lê Uyển Standard cylinders DNG, DNGL, DNGZK, DNGZS, ISO 15552 - FESTO 54 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC Motion control servo motor - SIEMENS Geneva well Mechanism http://www.maritool.com/Tool-Holders/c23/index.html Optimization of kinematic characteristic of geneva mechanism by genetic algorithm, M.heidari, M.Zahiri, and H.Zohoor 55 [...]... thân máy L t = 505 mm H : hành trình vào lấy dụng cụ của trục chính H = 130 mm Kết cấu thân máy CNC Ltd : Hành trình của hệ thống thay dao 250 mm Cơ cấu kẹp dao ( tay kẹp trái-tay kẹp phải-tấm định vị 'h' ) Ttd : thời gian thay dao T td = 7,5 s Xác định gốc tính toán cho hệ thống L1 : khoảng cách từ gốc tính toán đến thân máy L2 : khoảng cách từ gốc tính toán đến trục chính Kết cấu của thân đỡ Hệ thống. .. đừơng kính trục chính khi vào thay dụng cụ Kiểm tra lựơng mở của tay kẹp Kết cấu của bộ phận chứa dao Kết cấu của Tang Tính toán cơ cấu kẹp dao Kết cấu của thân đỡ hệ thống thay dao Tính toán và lựa chọn ổ đũa côn để đỡ Tang Lựa chọn ô bi để giữa trục Lựa chọn và bố trí trục dẫn hứơng Kiểm nghiệm độ bền của trục Tính toán hệ thống dẫn động Tang vào thay dao ( Hệ thống dẫn động bằng xylanh khí nén) Lxl... 30 Tính toán và lựa chọn động cơ quay phân độ Tang chứa dao nđc : số vòng của động cơ Nđc : công suất động cơ Bản vẽ kết cấu của hệ thống Thay dao tự động Hỡnh 1 7 S quỏ trỡnh tớnh toỏn h thng thay dao t ng 11 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC 1.2 Tớnh toỏn Tang cha dao 1.2.1 Xỏc nh cỏc thụng s hỡnh hc ca Tang Cỏc thụng s ban u: Tớnh toỏn h thng vi s lng dao. .. K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Vi thi gian thay dao h thng l : 5/9 (s) Trong ú : - T = 5 (s) l thi gian thay dao nhanh nht ca h thng khi dao cn thay gn v trớ thay dao nht - T = 9 (s) l thi gian thay dao lõu nht ca h thng khi dao cn thay xa v trớ thay dao nht Thi gian thay dao ca h thng gm : T = Txl + Ttrc + Tt + Ttr= 5 (s) Txl = 2,5 (s) thi gian hnh trỡnh xylanh vo thay dng... cho Tang cha dng c thc hin quỏ trỡnh thay dao, ta dựng hai trc lp trờn thõn dn hng S b trớ 2 trc dn hng trờn h thng thay dao: 34 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Hỡnh 1 21 S b trớ trc dn hng trờn h thng thay dao S b trớ trc dn hng trờn h thng thay dao Vi h thng thay dao ũi hi chớnh xỏc cao, trc dựng dn hng Tang cha dao tin vo trc chớnh ca mỏy thay dao. .. Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC - Tớnh toỏn v la chn h thng xylanh khớ nộn dn ng i dao - Kim tra bn cho h thng thay dao các dữ liệu đầu vào N : Số lựơng dao của ổ chứa dao N=16 Dmax : đừơng kính lớn nhất của dao D max = 100 mm BT40 : loại chuôi dao (r bán kính cổ của đài dao) m : khối lựơng lớn nhất của dao 7 8 kg Dtrc: đừơng kính trục chính máy CNC D trc = 120mm Lt... C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Hỡnh 1 10a Cỏc thụng s ca tay kp 17 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Hỡnh 2 11b Mụ hỡnh ca tay kp Cỏc thụng s hỡnh hc ca tm nh v: Hỡnh 1 12a Thụng s hỡnh hc ca tm nh v 18 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Hỡnh 2 13b Mụ hỡnh ca tm nh v Dao s cú khong cỏch xỏc nh so vi ng tõm ca Tang mang dao nh... theo phng ngang v c cu kp t nh tõm Quỏ trỡnh kp dao: 19 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC o o 1 1 B A o o 2 2 dao tiến vào tay kẹp Vị trí ban đầu o 1 o 2 Vị trí cuối Hỡnh 2 14 Quy trỡnh kp dao Mụ hỡnh 3D kp dao 20 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Tớnh toỏn khe h gia cỏc tay kp dao Ta cú th xỏc nh gn ỳng theo cụng thc hỡnh... Khong cỏch gia cỏc dao cú ng kớnh ln nht cú th xỏc nh gn ỳng : L= L 2.Rmax = 123,6 2.60 = 3,6 (mm) c_Kim tra an ton khi trc chớnh vo thay dao 14 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao T ng Thit K C Khớ Cho Mỏy Phay CNC Hỡnh 1 9 S trc chớnh tham gia vo thay dng c m bo an ton trong quỏ trỡnh thay dao ta cn kim tra xem khi trc chớnh vo thay dao s 1 cú b va chm vi cỏc i dao s 2 v i dao s 32 hay khụng... cu kp dao trờn Tang trc chớnh tham gia vo thay dao c chớnh xỏc thỡ dao cn cú mt v trớ xỏc nh trờn Tang cha dao. Vy ta cn hn ch 5 bc t do ca dao trờn Tang kp dao lờn Tang ta cú th dựng h thng kp dao ca h thng thay dao t ng ca trung tõm gia cụng CNC_ V30.H thng kp dao gm :Tay kp trỏi_Tay kp phi_Cht nh v_v mt loxo to ra lc kp dao Cỏc thụng s hỡnh hc ca tay kp: 16 n 3: Tớnh Toỏn Thit K H Thng Thay Dao