Tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy phay CNC

Dưới đây trình bày quy trình mô phỏng quá trình lấy dao bằng Motion Study trong phần mềm Solidworks,quy trình mô phỏng thay dao và trả dao chúng ta làm tương tự: Bước 1: Chuẩn bị file lắp ghép,chuyển trục chính về home  chọn New Motion Study: Bước 2: Tạo chuyển động quay của đài dao đến vị trí dao cần lấy: - Một cửa sổ mới được tạo ra  ở cuối màn hình là bảng thuộc tính chuyển động,chúng ta kéo thanh thời gian chọn 4 s để cho đài dao chuyển động quay tìm dao cần lấy: - Chọn đĩa man,giữ chuột trái,kéo cho đĩa man quay đến khi dao cần lấy có trục trùng với hốc trục chính(nhín theo hứng song song với trục chính),sau đó thả chuột ra:

pdf56 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 5570 | Lượt tải: 16download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy phay CNC, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đề tài Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Cho Máy Phay CNC Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 1 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 của máy CNC_V30 a. Cấu tạo của máy CNC-V30 : Hình 1. 1. Cấu tạo chung máy CNC-V30 Bảng 1. 1. Các bộ phận của máy STT Các bộ phận chính của máy 1 Cột máy 2 ụ trước trục chính 3 Trục chính 4 Bàn máy 5 Băng máy 6 Đế máy Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 2 7 Màn hình điều khiển 8 Thành phần chuyển động của 3 trục và các nắp lồng 9 Tủ điện Bảng 1. 2. Các thông số kỹ thuật của máy CNC - V30 Kích cỡ máy: Chiều dài. Chiều rộng. Chiều cao. Trọng lượng. 2250 mm 2100 mm. 2368 mm. 4500 kg. Bàn máy: Kích thước bàn. Chiều cao bàn. Tải trọng lớn nhất. 840 x 400 mm. 780 mm. 300 kg. Hành trình: Hành trình trục X/Y/Z. Khoảng cách từ tâm trục chính đến cột. Khoảng cách từ đỉnh trục chính đến mặt bàn. 760/ 410/ 520. 438 mm. 130  540 mm. Trục chính: Động cơ trục chính. Tốc độ trục chính. Tỉ số truyền. 7.5 kW 80  80000 vòng/phút. 1:1 Động cơ chạy dao: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 3 Kiểu động cơ trục X/Y/Z. Công suất động cơ. Tốc độ chạy dao. Tốc độ chạy dao ngang. Tốc độ cắt. AC - 6/ AC - 6 / AC - 12. 1.0 kW/ 1.0 kW/ 2.1 kW. 20000 / 15000 mm/ phút. 5000 mm / phút. Hệ thống thay dao tự động: Dạng ATC. Dạng chuôi dao. Số lượng dao. Đường kính lớn nhất của dao. Chiều dài lớn nhất của dao. Khối lượng lớn nhất của dao. Hình tang trống. BT- 40. 20/24. 100 mm. 250 mm. 7..8 kg. Độ chính xác: Độ chính xác vị trí. Khả năng lặp chính xác. Công suất yêu cầu.  0.001 mm/toàn bộ hành trình.  0.005 mm. 25 KVA. b. Kết cấu của thân máy và trục chính của máy CNC. Để thiết kế hệ thống thay dao tự động ta cần biết các thông số về đường kính trục chính trc= 120mm, hành trình thay dao của trục chính máy là Ltrc= 130mm, khoảng cách giữa đường tâm trục chính tới thân máy là L = 505 mm,kích thước của thân máy là : 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 4 Hình 1. 2. Hình vẽ 2D của máy Kết cấu thân máy và trục chính đang ở 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 5 Hình 1. 3a. Hình vẽ 3D của máy Với kết cấu của thân máy như trên ta sẽ thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy có dạng tang trống với tâm quay nằm thẳng đứng. Hệ thống thay dao sẽ được gá trên một giá đỡ được lắp trên thân máy ở phía bên trái của thân máy . c. Kích thước đài dao với chuôi BT30 [ 5 ]. Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 6 Hình 1. 4. Bản vẽ đài dao Hình 1. 5. 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 7 Mô hình 3D của đài dao với độ côn 7/24 Taper Các dụng cụ cắt được lắp ghép lên các đài dao. Với đường kính lớn nhất của dao là : max= 120 mm. Trọng lượng của dao là 5 kg. 2.1.2. Các bước thay thế dụng cụ trên máy Quá trình thay thế dụng cụ khi trục chính có chứa dụng cụ. Sau khi có lệnh gọi thay dao (M06 T01) thì các chuyển động chay dao sẽ dừng khi dó quá trình thay dao sẽ qua các bước sau : 1.2: Nguyên lý thay dao tự động Sau khi gọi lệnh Txx-M06 thì hệ thống thay dao sẽ thực hiện các bước để thay dao sau: Lưu đồ 8 bước thay dao Bước 1: Trục chính về mặt phằng thay dao, xoay định hướng góc then. Bước 2: Ổ chứa dao tự hành đi vào kẹp dao trên trục chính. Bước 3: Hệ thống khí nén được kích hoạt để thực hiện xy lanh mở chấu kẹp và đầy dao không mút vào mặt côn của trục chính Bước 4: Trục chính đi lên hết chiều cao của đài dao Bước 5: Ổ chứa dao quay phân độ đưa dao cần thay vào miệng trục chính Bước 6: Trục chính đi xuống về 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 8 Bước 7: Giải phóng khí nén để hồi xy lanh kẹp và kẹp dao bằng lực đàn hồi của lò xo Bước 8: Ổ chứa dao hồi về vị trí ban đầu 2.1.3. Xác định gốc tính toán cho hệ thống thay dao Để đảm bảo cho quá trình thay dao với độ an toàn cao ta cần phải xác định một điểm chuẩn cho hệ thống thay dao đó là điểm trùng với điểm gốc của trục chính máy CNC trong quá trình thay dao. Điểm này phải đảm bảo sao cho đường tâm của trục chính và đường tâm của dụng cụ được gọi ra thay phải trùng nhau và phải đảm bảo hành trình thay dao của trục chính Ltrc = 130 mm, và hành trình dẫn hướng của xylanh Lxl= 250 mm không xảy ra va đập. Vậy điểm điểm chuẩn đó được xác định: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 9 Hình 2. 6. 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 thì ta cần phải xác định một điểm gôc tính toán cho hệ thống. Từ điểm chuẩn thay dao và hành trình của xylanh là: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 10 Lxl = 250 mm. Vậy điểm gốc tính toán cho hệ thống thay dao cách điểm chuẩn thay dao là 250 mm. 2.1.4. Lập quy trình tính toán hệ thống thay dao Với các dư liệu đầu vào - Số dao đài dao chứa : 32 - Đường kính lớn nhất của dao : 120(mm) Lấy theo đường kính của dao phay mặt đầu - Loại chuôi dao : BT30 - Chiều cao chuôi dao : 85(mm) - Khối lượng dao : 5 kg - Đường kính lớn nhất của cụm trục chính :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 của hệ thống thay dao cùng với nguyên lý thay dao ta có thể lập qui trình tính toán như sau: - Xác định tâm của đường tròn chứa dao và vị trí của các đài dao trên đường tròn. - Kết cấu tay kẹp dụng cụ và tấm định vị - Tính toán Tang chứa dụng cụ - Tính toán cơ cấu quay phân độ _ cơ cấu Man - Tính toán và lựa chọn động cơ cho cơ cấu quay phân độ - Tính toán và lựa chọn ổ lăn - Tính toán loxo tạo ra lực kẹp dao - Lựa chọn trục dẫn hướng Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 11 - Tính toán và lựa chọn hệ thống xylanh khí nén dẫn động đài dao - Kiểm tra độ bền cho hệ thống thay dao Hình 1. 7. Sơ đồ quá trình tính toán hệ thống thay dao tự động Lùa chän vµ bè trÝ trôc dÉn hø¬ng KiÓm nghiÖm ®é bÒn cña trôc B¶n vÏ kÕt cÊu cña hÖ thèng Thay dao tù ®éng KiÓm tra ®é an toµn vÒ h×nh häc KiÓm tra ®õ¬ng kÝnh trôc chÝnh khi vµo thay dông cô KiÓm tra lù¬ng më cña tay kÑp TÝnh to¸n hÖ thèng dÉn ®éng Tang vµo thay dao ( HÖ thèng dÉn ®éng b»ng xylanh khÝ nÐn) Lxl : Hµnh tr×nh lµm viÖc cña xylanh D : ®õ¬ng kÝnh piston d : ®õ¬ng kÝnh cÇn TÝnh to¸n vµ lùa chän æ ®òa c«n ®Ó ®ì Tang Lùa chän « bi ®Ó gi÷a trôc KÕt cÊu cña th©n ®ì hÖ thèng thay dao TÝnh to¸n vµ lùa chän ®éng c¬ quay ph©n ®é Tang chøa dao n®c : sè vßng cña ®éng c¬ N®c : c«ng suÊt ®éng c¬ KÕt cÊu cña bé phËn chøa dao KÕt cÊu cña Tang TÝnh to¸n c¬ cÊu kÑp dao .n 30 cos R® C¬ cÊu ®iÒu khiÓn - C¬ cÊu Man Lm = kho¶ng c¸ch gi÷a t©m cÇn vµ ®Üa Man n : sè vßng quay cña cÇn X¸c ®Þnh ® ,® VÞ trÝ ®õ¬ng t©m cña Tang : l1 : kho¶ng c¸ch ®Õn th©n m¸y = L1 l2 : kho¶ng c¸ch ®Õn t©m trôc chÝnh = R X¸c ®Þnh b¸n kÝnh Tang : RT = R - r - h X¸c ®Þnh chiÒu cao Tang HT : lÊy b»ng chiÒu cao cña ®µi dao tõ cæ 2 N 4 .  Dmax . N X¸c ®Þnh b¸n kÝnh vßng trßn chøa dao : R  VÞ trÝ c¸c dao cã gãc ph©n ®é :  X¸c ®Þnh gèc tÝnh to¸n cho hÖ thèng L1 : kho¶ng c¸ch tõ gèc tÝnh to¸n ®Õn th©n m¸y L2 : kho¶ng c¸ch tõ gèc tÝnh to¸n ®Õn trôc chÝnh KÕt cÊu cña th©n ®ì HÖ thèng thay dao N : Sè lù¬ng dao cña æ chøa dao N=16 Dmax : ®õ¬ng kÝnh lín nhÊt cña dao Dmax = 100 mm BT40 : lo¹i chu«i dao (r b¸n kÝnh cæ cña ®µi dao) m : khèi lù¬ng lín nhÊt cña dao 7..8 kg Dtrc: ®õ¬ng kÝnh trôc chÝnh m¸y CNC D trc = 120mm Lt : kho¶ng c¸ch tõ t©m trôc chÝnh ®Õn th©n m¸y L t = 505 mm H : hµnh tr×nh vµo lÊy dông cô cña trôc chÝnh H = 130 mm KÕt cÊu th©n m¸y CNC Ltd : Hµnh tr×nh cña hÖ thèng thay dao 250 mm C¬ cÊu kÑp dao ( tay kÑp tr¸i-tay kÑp ph¶i-tÊm ®Þnh vÞ 'h' ) Ttd : thêi gian thay dao Ttd = 7,5 s c¸c d÷ liÖu ®Çu vµo Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 12 1.2. Tính toán Tang chứa dao 1.2.1. Xác định các thông số hình học của Tang Các thông số ban đầu:  Tính toán hệ thống với số lượng dao N = 32 dao  Đường kính lớn nhất của dao: max= 120 mm {Lấy theo đường kính lớn nhất của dao phay mặt đầu}  Chuôi dao BT30  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 32 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 : Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 13 Hình 1. 8. 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 : R0 > 2 C Trong đó: C : Chu vi của đa giác chứa dao được xác định: C = 2.Rmax . N = 2.60.32 = 3840 (mm) Rmax : bán kính lớn nhất của dao Rmax= 2 maxD = 2 120 = 60 mm N : số dao của ổ chứa N = 36 dao Vậy : R0 > 2 3840 = 611,15 (mm) Để giữa các dao có Rmax có khoảng các ta lấy R0 = 630 (mm). Khi đó chu vi của vòng tròn chứa dao la: C = 2..R0 = 2.3,14.630 = 3956,4(mm) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 14 b_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 = 32 4,3956  N C = 123,6 (mm) Khoảng cách giữa các dao có đương kính lớn nhất có thể xác định gần đúng : L’= L – 2.Rmax = 123,6 – 2.60 = 3,6 (mm) c_Kiểm tra độ an toàn khi trục chính vào thay dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 15 Hình 1. 9. 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 32 hay không. Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 16 Đường kính lớn nhất của trục chính :max= 120(mm) Đường kính lớn nhất của độ côn đài dao BT30 là:C = 31,75(mm) Khoảng cách giữa tâm các đài dao L = 123,6(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 32 la LT. LT= 7,107 2 75,31 6,123 2    CL (mm) Để trục chính không va chạm vào các đài dao xung quanh thì phải thoả mãn điều kiện sau : T Trc L  2 7,107 2 120   Vậy thoả mãn điều kiện. d_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 hình học của tay kẹp: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 17 Hình 1. 10a. Các thông số của tay kẹp Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 18 Hình 2. 11b. Mô hình của tay kẹp Các thông số hình học của tấm định vị: Hình 1. 12a. Thông số hình học của tấm định vị Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 19 Hình 2. 13b. Mô hình của tấm định vị Dao sẽ có khoảng cách xác định so với đường tâm của Tang mang dao nhờ tấm định vị hạn chế 1 bậc tự do theo phương ngang và cơ cấu kẹp tự định tâm. Quá trình kẹp dao: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 20 Hình 2. 14. Quy trình kẹp dao Mô hình 3D kẹp dao o1 o2 o1 o2 A B o2 o1 VÞ trÝ ban ®Çu dao tiÕn vµo tay kÑp VÞ trÝ cuèi Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 21 Tính toán khe hở giữa các tay kẹp dao Ta có thể xác định gần đúng theo công thức hình học C = N.(2r + 2h + L) Trong đó : C : chu vi vòng tròn từ tâm dao đến đường tâm của Tang : C = 3956,4 (mm) r : bán kính cổ đài dao : r = 875,15 2 75,31 2  C (mm) h : chiều dày kẹp dao : h = 23 (mm) L : khe hở cần tính để tránh va đập giữa các tay kẹp N : số dao kẹp Tang có thể chứa  88,4823.2875,15.2 32 4,3956 22  hr N C L (mm) Kiểm tra khi tay kẹp mở Khi thay dao tay kẹp sẽ xoay quanh điểm O1một góc  = 5 o vậy lượng mở thêm của tay kẹp ứng với bề dầy nhất là : Lk 83.tg  83.tg5 o  7,26 < 48,88 (mm) Vậy các tay kẹp không bị va chạm vào nhau trong quá trình thay dao. e_Tính toán các thông số hình học của Tang  Tính bán kính vòng ngoài của Tang R1: R1 = R0 – h – Rmaxd Trong đó : R0 : bán kính từ tâm dao đến đường tâm Tang R0=630(mm) h : Lượng nhô ra của tấm định vị so với Tang h = 16 (mm) Rmaxd: bán kính lớn nhất của đài dao Rmaxd= 23 2 46 2 max   d (mm) R1= 630 – 16 – 23 = 591 (mm) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 22 Lấy R1= 590 (mm).  Bán kính vòng trong của Tang R2: Để có không gian cho tay kẹp di chuyển va lắp ghép lò xo để tạo ra lực kẹp ta cần phải xác định bán kính vòng trong của Tang R2 R2 < R1 - Lk - L L : khoảng cách từ chốt tay kẹp đến vòng tròn ngoài của Tang L = 16 (mm) Lk : Chiều dài chuôi tay kẹp Lk= 58 (mm) R2 < 590 –58 – 16 = 516 (mm) Lấy R2= 500 (mm)  Tính kích thước chiều cao Tang Chiều cao của đài dao h =75 mm Với chiều cao của dao ta có thể lấy chiều cao của Tang gần bằng chiều cao của dao.Ta lấy H = 65 mm  Vậy kết cấu hình học của đĩa Man : 1.2.2. Tính toán cơ cấu Man cho Tang chứa dao [4,6] a. Tính toán các thông số hình học của cơ cấu Man Nguyên lý hoạt động của cơ cấu Man : Cơ cấu Mante là cơ cấu dùng để biến chuyển động quay liên tục của đĩa O2 thành chuyển động quay gián đoạn của đĩa O1. Chuyển động gián đoạn của đĩa O1 chính là chuyển động quay phân độ các vị trí của các đài dao tham gia vào vị trí thay dao.Thường số rãnh trên đĩa Man là Z = 4,6,8,...,16,18,20,22,24... Với hệ thống thay dao gồm có 24 đài dao vậy ta cần tính cơ cấu Man với số rãnh là : Z = 32 Với kết cấu của đài Tang mang dao ta đi tính toán cơ cấu Man với bán kính của đĩa là R=520(mm) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 23 Hình 1. 15a. Sơ đồ tính toán cơ cấu Man Hình 1. 16. Sơ đồ tính toán cơ cấu Man     Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 24 Điều kiện bắt buộc để chống va đập là :  +  = 90o Trong đó góc  được xác định theo số rãnh của đĩa Man là Z = 32 rãnh: 625,5 32 180  o Z  Do đó : 375,84 32 180 2 180 2  oo Z  Khi thiết kế góc 2T thực tế nhận được là tích số của góc 2 đã cho trước với tỷ số truyền động i của cơ cấu Man : 2T = 2..i ở đây 2T là góc quay thực tế. Khi quay góc 2T sau một thời gian tT thì thời gian của cơ cấu Man tm sau một góc 2 có thể tính : i t t Tm  Ta có tỷ số giữa thời gian quay của đĩa Man tm và thời gian không quay của nó to là : 2 2    Z Z t t o m Khi cần Man quay với tốc độ đều  = const thì thời gian quay đúng một vòng là : n T 60  giây Trong đó n : số vòng quay/phút của cần chính là số vòng quay của động cơ bước. Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 25 Ta có : Z Z T tm 2 2    nZ Z T Z Z tm 60 . 2 2 . 2 2     mtZ Z n 30 . 2  (vòng/phút) Các thông số hình học của cơ cấu Man được xác định : Khoảng cách giữa trục cần và trục đĩa Man L : 52,522 625,5cos 520 cos   R L (mm) Lấy L = 525 (mm) Chiều dài của rãnh đĩa Man : h = L(sin + cos - 1) + r h = 525.(sin5,625 o + cos5,625 o - 1) + 18 = 67 (mm) Lấy h = 70 (mm) Bán kính quỹ đạo cần : Rc = L.sin = 525.sin5,625o. = 51,45(mm). b. Tính toán động học của cơ cấu Man Xác định góc  của đĩa Man khi cần quay được một góc  :    cos1 sin.  tg Trong đó :  sinsin.  L L L Rc Vậy Tốc độ của đĩa Man có thể viết : Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 26     . cos21 )(cos cos1 sin 2          arctg dt d dt d d   . sincossin21 )sin(cossin 2  d Với  = 5,625o thì:   . cos196,001,1 )098,0(cos098,0   d Gia tốc của đĩa Man : 2 22 2 2 2 . )cos21( sin)1(      dt d d 2 22 2 . )sincossin21( sin.cos.sin     d Khi bắt đầu và kết thúc thì  = /2 -  : đ= 0   tgd .. )sinsinsin21( cos.sin 22 22 3     Gia tốc lớn nhất của đĩa Man xảy ra khi 362,0 4 1 2 4 1 cos 2 2 2                 = 68,78 Vận tốc góc lớn nhất khi  = 0o    sin1 .sin  d (rad/s) Vậy khi cần Man quay đều với vận tốc góc  thì đĩa Man sẽ quay không đều với vận tốc góc đ và có gia tốc là đ,và có vận tốc lớn nhất khi  = 0 o và gia tốc lớn nhất khi  = 68,78o khi đó  = 5,416o Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 27 Với thời gian thay dao hệ thống là : 5/9 (s) Trong đó : - T = 5 (s) là thời gian thay dao nhanh nhất của hệ thống khi dao cần thay ở gần vị trí thay dao nhất. - T = 9 (s) là thời gian thay dao lâu nhất của hệ thống khi dao cần thay ở xa vị trí thay dao nhất. Thời gian thay dao của hệ thống gồm : T = Txl + Ttrc + Tt + Ttr= 5 (s) Txl = 2,5 (s) thời gian hành trình xylanh vào thay dụng cụ Ttr = 0,5 (s) thời gian truyền tín hiệu Ttrc = 0 (s) thời gian hành trình trục chính vào thay dụng cụ Tt = tm+to= 0.5 (s) thời gian thay đồi một vị trí của Tang Ta đi tính gia tốc góc và vận tốc góc cho đĩa Man. 88,0 232 232 2 2        Z Z t t o m 5.0 mo tt  tm = 0,23(s) ; to = 0,27(s) Số vòng/phút của cần được xác định : 122,28 0,23 30 . 16 15 t 30 . Z 2Z n m    (vòng/phút) Vận tốc góc của cần c : 8,12 30 28,122.14,3 30 .  n (rad/s 2 ) Vận tốc và gia tốc góc ở vị trí bắt đầu và kết thúc của đĩa Man : đ= 0 15,1625,11.49,12. 22  od tgtg (rad/s 2 ) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 28 Gia tốc lớn nhất của đĩa Man xảy ra khi 326.0 4 1 2 4 1 cos 2 2 2                 = 68,78 o 84,168,12. )625,5sin78,68cos625,5sin21( 78,68si.625,5c s.,si 2 22 2     ooo ooo d (rad/s 2 ) Vận tốc góc lớn nhất khi  = 0o 39,1 625,5sin1 8,12.625,5sin    o o d (rad/s) c. Tính toán động lực học của cơ cấu Man Khối lượng của Tang chứa dụng cụ : GT= GĐ+32.GK+32+.GD+G Trong đó: GĐ: khối lượng của đĩa man là : 75 (kg) GK: khối lượng của cơ cấu kẹp dao :GK= 2.GT+GC GK= 2.0,35 + 0,1 = 0,8 (kg) GD: khối lượng của một đài dao : 7 (kg) G : khối lượng của các chi tiết phụ lấy = 10 (kg) GT= 75 + 32.0,8 + 32.7 + 10 = 334,6 (kg) Xét các lực tác dụng lên đĩa Man trong quá trình làm việc Vậy trọng lượng của Tang chứa dụng cụ là : PT = G.g = 334,6.9,81 = 3282,426 (N) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 29 Hình 1. 17. Sơ đồ tính động lực học cơ cấu Man Sơ đồ phân bố lực trên cơ cấu Man Trong đó : Pđ : Lực do cần khi quay tác dụng lên rãnh của đĩa Man Pms: Lực masát tạ ổ côn do trọng lượng của Tang tạo ra Pms= PT.f = 3282,426.0,02 = 65,65 N f = 0,02 Hệ số ma sát của ổ đũa côn đỡ chặn P : Lực của cần Ro: Bán kính trung bình của ổ côn = 95 mm Phương trình cân bằng momen với đĩa Man ứng với lúc đĩa Man có gia tốc lớn nhất : J.đmax= Pđ.E – Pms.Ro Với :    Pms   const     ® P P® Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 30 J : Mômen quán tính do khối lượng của một dụng cụ với đường tâm của Tang J = Jdc + d 2 .Gdc = 8,1.10 3 + 670 2 .8 = 3150400 (kg.mm 2 ) = 3150.10 -3 (kg.m 2 ) g : gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2 d : khoảng cách từ tâm dụng cụ đến tâm của Tang chứa dao là 670 mm max= 16,84 rad/s 2 gia tốc góc lớn nhất của đĩa Man khi  = 68,78o 47,513cos...2 22  rrLLE  (mm).  Pđ = 3318,5 (N) Mômen tác lên trục của cần gạt : M = Pc.r = 3318,5.29,26 .10 3 = 97099,31 (Nmm) Công suất lớn nhất trên cần : 24.1 10.55,9 28,122.31,97099 10.55,9 . 66  nM N (kW) = 1240 W 1.2.3. Tính toán và lựa chọn ổ lăn. Với kết cấu của hệ thống thay dao ta dùng một ô lăn dạng ổ bi đỡ một dãy và một ổ lăn dạng ổ đũa côn. ổ bi chỉ chịu tác dụng của lực hướng tâm, còn ổ côn chịu tác dụng của lực hướng tâm và lực dọc trục. ở đây lực hướng tâm không lớn lắm so với lực dọc trục nên ta chỉ tính toán cho ổ côn còn ổ bi ta lấy theo kích thước của ổ côn. Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 31 Hình 1. 18a. Sơ đồ bố trí ổ lăn trên hệ thống thay dao a. Lựa chọn loại ổ lăn : Với kết cấu của cơ cấu chứa dao ta thấy ổ lăn chỉ phải chịu tác dụng của lực dọc trục, còn lực hướng khá nhỏ nên ta có thể bỏ qua.Vậy ta dùng ổ đũa côn đỡ chặn. b. Chọn sơ bộ kích thước ổ : Với kết câu của Tang chứa dao ta lựa chọn ổ đũa côn cỡ đặc biệt nhẹ 2007114 ( theo GOST 333-71 ) với các thông số : đường kính trong d1= 75 mm ; đường kính ngoài D = 115 mm , khả năng tải động C = 120 kN , khả năng tải tĩnh Co= 108,8 kN c. Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ : ổ chỉ chịu tác dụng của trọng lượng của Tang và dụng cụ được gá đặt trên Tang. Với hệ thống thay dao tự động không hoạt động liên tục, Tang quay với vận tốc lớn nhất là  = 3,5 rad/s, số vòng quay n = 8,6 vòng/phút,với mỗi lần Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 32 hoạt động Tang chi quay 1 đến 2 vòng , nên ta chỉ kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh cho ổ . Hình 2. 19. Sơ đồ ph n bố lực Sơ đồ bố trí lực trên ổ Trong đó : G = 3282,426 N : trọng lượng của Tang Fổ : phản lực tại ổ. Ta kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ theo điều kiện sau : QT  Co Với QT : Tải trọng tĩnh được tính theo công thức : QT= Xo.Fr+ Yo.Fa. Xo , Yo: Hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục Xo = 0,5 ; Yo= 0,22.cotg = 0,22.cotg14,08 o = 0,877 Fr : lực hướng tâm  0 Fa : lực dọc trục Fa = G = 1898 N QT= 0,5.0 + 0,877.3282,426 = 2878,7 N < 108,8.10 3 N Vậy ổ lăn đủ bền. d. Lựa chọn ổ bi lăn : Với các thông số của ổ côn : d1= 75 mm , D = 115 mm G Fæ Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 33 Ta lựa chọn ổ bi đỡ một dãy loại 115 (theo GOST 8338-75) với các thông số của ổ d = 75 mm , D = 115 mm , B = 20 mm , C = 30,4 kN , Co = 24,6 kN. 1.2.4. Tính toán trục đỡ Tang [1] a) Đường kính trục đỡ Tang được lấy theo đường kính trong của ổ lăn và bằng : D = 75 mm Ta đi kiểm nghiệm độ bền của trục : Trục đỡ Tang chỉ chịu tác dụng của lực dọc trục do khối lượng của Tang và dụng cụ là PT =3724(N). Vậy ta chỉ đi kiểm nghiệm độ bền kéo của trục. Hình 1. 20. Sơ đồ bố trí lực trên trục đỡ Tang Vật liệu của trục là thép CT5 có giới hạn bền là b = 550 MPa , giới hạn chảy là ch = 280 MPa. Để kiểm nghiệm độ bền của trục ta tính theo công thức : PT Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 34    F PT k Với  2 275 34 3509,9 4 F    mm 2 = 35,099 cm 2 280106.0 099.35 10.3724 3   k MPa Vậy trục thoả mãn điều kiện bền. Biến dạng dài của trục l được tính theo công thức : 10.36,9 099,35.10.2 8,19.10.426,3282 . . 4 3   FE LP l T cm = 9,26.10 -4 mm Trong đó: L =198 mm : chiều dài trục E = 2.10 4 kN/cm 2 : môđun đàn hồi của thép 1.3. Tính toán hệ thống dẫn động cho cơ cấu thay dao 1.3.1. Tính toán trục dẫn hướng [1] Để dẫn hướng cho Tang chứa dụng cụ thực hiện quá trình thay dao, ta dùng hai trục lắp trên thân đỡ để dẫn hướng. Sơ đồ bố trí 2 trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 35 Hình 1. 21. Sơ đồ bố trí trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao Sơ đồ bố trí trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao Với hệ thống thay dao đòi hỏi độ chính xác cao, trục dùng để dẫn hướng Tang chứa dao tiến vào trục chính của máy để thay dao thông qua các bạc. Vậy ta có thể coi trục chỉ chịu tác dụng của trọng lượng của Tang chứa dụng cụ, Động cơ để truyền chuyển động quay phân độ Tang và thân đỡ Tang. Ta chọn vật liệu của trục là C45. Đường kính trục dẫn hướng được tính theo hai chỉ tiêu là độ bền uốn vào độ võng lớn nhất cho phép. Đầu vào là khối lượng của hệ thống tang chứa dụng cụ, và khoảng các giữa hai gố ổ cố định được lấy gần bằng hành trình dịch chuyển của tang. Đầu vào: + Lực của Tang và dụng cụ tác dụng lên trục dẫn hướng PT = 3282,426(N). Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 36 + Vật liệu thép C45 với các thông số như sau: b = 600 (MPa), ứng suất xoắn cho phép   =12 20(MPa). + Chiều dài trượt: Ltd= 130 mm Tính đường kính trục dựa trên độ bền uốn. Kết quả tính toán trong trường hợp Tang và dụng cụ nằm tại vị trí giữa của trục dẫn hướng. Khi đó lực tác dụng lên 2 ổ đỡ sẽ là PT/2. Như vậy mô men lớn nhất là tại vị trí giữa của trục có độ lớn M = PT/2.Ltđ.   3 0,1. tdMd   , Mtđ = 3282,426.130/2=2213357,69 (N.mm) d ≥ 3 600.1,0 69,213357 =15,26(mm) Chọn đường kính trục nhỏ nhất dmin = 25 mm Kiểm tra độ võng lớn nhất của trục bằng phương pháp nhân biểu đồ Vêrêsaghin. Xây dựng các biểu đồ mô men Mp và Mk. Hình 1. 22. Biểu đồ mô men Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 37 3 3 5 4 .1 1 1862.130 . . . . 0,12 . 2 2 4. 4.2, .10 .0, 5.30 T tdT td td td P LP f L L L mm E J EJ     1.3.2. Tính toán và lựa chọn xylanh khí nén cho chuyển động của đài dao [2] Trong quá trình thay dao tự động ta cần thực hiện chuyển động tịnh tiến của Tang về phía trục chính.Với tải trọng của Tang và dụng cụ không lớn, chỉ thực hiện quá trình chuyển động thẳng nên để tạo ra chuyển động của Tang về phía trục chính ta dùng hệ thống xylanh khí nén a. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khí nén Hình 1. 23. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động khí nén Nguyên lý hoạt động : Khi có lệnh thay dao, tín hiệu sẽ được truyền xuống động cơ khí nén sẽ hoạt động. Khi đó bơm khí nén 2 sẽ hút không khí từ ngoài qua van lọc thô 1 và đầy với áp suất pb được đo trên đồng hồ đo áp 3 qua hệ thống van lọc tinh 4, van điều Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 38 áp 5 và van tra dâu 6 với áp suất p1. Dòng khí sẽ qua van đảo chiều 4/3 được điều khiển bằng điện từ qua đường ống dẫn khí lên xylanh-piston 8 tạo ra chuyển động đài dao tiến vào và lui ra xa trục chính. Quá trình chuyển động của piston được điều chỉnh nhờ van đảo chiều 5. Khi van đảo chiểu ở vị trí (a) nguồn khí nén sẽ từ cửa P của van đi qua cửa A và dẫn lên buồng A của xylanh với áp suất p đầy piston di chuyển sang phái với vận tốc vo, dòng khí bên buồng B sẽ truyền qua các ống dân khí về của B của van đảo chiều và qua của T của van ra ngoài. Piston di chuyển với hành trình Lxl= 250 mm được đo bởi hai cảm biến vị trí. Sau khi piston di chuyển với hành trình Lxl tín hiệu từ cảm biến vị trí sẽ được xử lý và truyền về van đảo chiều, van đảo chiều chuyển sang vị trí (o) khi đó piston sẽ đứng im, ở vị trí này nguôn khí nén không được dẫn động nên xylanh-piston. Khi đó hệ thống thay dao thực hiên quá trình quay phân độ dụng cụ vào vị trí thay dụng cụ và quá trình trục chính di chuyển vào kẹp dụng cụ. Sau khi thực hiện qúa trình thay dụng cụ ở trục chính, tin hiệu được truyền về van đảo chiều, van đảo chiều chuyển sang vị trí (b). Khi đó dòng khí nén từ nguồn khí truyền từ cửa P sang cửa B của van và được dẫn lên buồng B của xylanh với áp suất p, đẩy piston di chuyển sang trái. Dòng khí từ buồng A của xylanh được dẫn về cửa A và qua cửa T của van đảo chiều ra ngoài. Piston di chuyển với hành trình Lxl được đo bằng cảm biến vị trí, tín hiệu từ cảm biến sẽ qua xử lý và truyền về dừng động cơ. Quá trình dẫn động khí nén kết thúc. Trong hệ thống dẫn động khí nén, van lọc có tác dụng tách các phần tử chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén. Van điều áp có tác dụng giữ cho áp suất lên xylanh được điều chỉnh không đổi ở áp suât p. Van tra dầu có tác dụng giảm lực ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén. Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 39 b. Tính toán hệ thống dẫn động khí nén Các dữ liệu ban đầu: - Hành trình xylanh Lxl = 250 mm - Thời gian dẫn động T = 0.5 (s) - Đường kính cần piston d = 32 mm - Tải trọng đáp ứng: PT = 3282,426(N) Dùa vµo c¸c th«ng sè ®Ço vµo gåm hµnh tr×nh xy lanh, ®•êng kÝnh piston, tra b¶ng trªn catalogue cña h·ng festo sÏ chän ®•îc xy lanh khÝ nÐn cã tªn phï hîp víi c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 40 1.4 Sơ đồ khối thuật toán điều khiển trả dao ,lấy dao ,các chương trình con 1.4.1: Sơ đồ trả dao Chương trình con 1: Chương trình con 2: Chương trình con 3: Chương trình con 4: Chương trinh con 5: Start T@M06 Định hướng trục chính Trục chính → điểm T Tìm đúng hốc chứa dao Xoay đài dao Đài dao di chuyển A → B Trục chính nhả dao Trục chính → home ổ dao → A End Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 41 1.4.2 Sơ đồ lấy dao: Trục chính → home Đài dao → A Trục chính → điểm T Đài dao di chuyển A → B Tìm đúng hốc chứa dao Xoay đài dao Trục chính kẹp dao Định hướng trục chính T@M06 Start End Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 42 1.4.3 Sơ đồ kết hợp lấy dao và trả dao: Start T@M06 Định hướng trục chính Tìm đúng hốc chứa dao cần trả Xoay đài dao Đài dao di chuyển A → B Trục chính → điểm T Trục chính → home Trục chính nhả dao Tìm dao được gọi, xoay đài dao Đài dao di chuyển B → A Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 43 1.4.4Sơ đồ thuật toán các chương trình con a )Định hướng trục chính: End Trục chính → home Start I6=0 Động cơ dẫn động trục chính I6→1 T1<5s Quay trục chính C1=3 Dừng Lưu vào I064 Báo lỗi M001 Kết thúc Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 44 b) Trục chính → T: I064 C58=0 Động cơ dẫn hướng trục C58→1 Dừng Lưu vào I065 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 45 c) Đài dao di chuyển A→B: I066 I1=1 I2=0 Xi lanh khí nén I1→0 T2<5s I2→1 Dừng Lưu vào I067 Báo lỗi M002 Kết thúc Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 46 d) Trục chính nhả dao: I067 I3=1 I4=0 Động cơ khí nén hoạt động I3→0 I4→1 Dừng Lưu vào I068 Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 47 e) Tìm đúng hốc chứa dao, quay đài dao: I065 Rx=j J >16 T3>10s i >16+j i >j-16 Động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ Động cơ quay thuận chiều kim đồng hồ Động cơ quay thuận chiều kim đồng hồ Động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ N N N Y Y Y I5=1 Rx=Rx +1 N C5=1 C5 =1 C5=1 Rx=i Dừng Lưu vào I066 T3>10s I5=1 Rx=Rx -1 Rx=i Dừng Lưu vào I066 T3>10s I5=1 Rx=Rx -1 C5=1 Rx=i Dừng Lưu vào I066 T3>10s I5=1 Rx=Rx +1 Rx=i Dừng Lưu vào I066 N N N Báo lỗi M003 Y Y Y Y Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 48 Bảng biến Tên biến Ý nghĩa Giá trị ban đầu I1 Sensor cữ hành trình bên trái đài dao 1 I2 Sensor cữ hành trình bên phải đài dao 0 I3 Sensor nhận biết quả đấm bên trên 1 I4 Sensor nhận biết quả đấm bên dưới 0 I6 Sensor định hướng trục chính 0 T1 Timer đếm thời gian định hướng trục chính Giá trị đếm 5(s) T2 Timer đếm thời gian di chuyển đài dao A→B Giá trị đếm 5(s) T3 Timer đếm thời gian quay chọn đài dao của đâì dao Giá trị đếm 10(s) I5 Sensor đếm một lần dụng cụ đi qua nó sẽ trả tín hiệu về Rx Giá trị đếm mà I5 trả về sẽ ghi vào Rx I064 Tín hiệu dừng trục chính lưu vào I064, cũng là đầu vào của chương trình tiếp theo 0 I065 Tín hiệu trục chính →T lưu vào I065 Tín hiệu đầu vào cho một chương trình tiếp theo 0 I066 Lưu tín hiệu dừng quay đài dao Tín hiệu bắt đầu ch chương trình sau 0 I067 Lưu tín hiệu đài dao di chuyển đến B 0 I068 Lưu tín hiệu trục chính nhả dao 0 M001 Lỗi quá thời gian dẫn động trục chính M002 Lỗi quá thời gian di chuyển đài dao M003 Lỗi quá thời gian quay đài dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 49 M004 Lỗi quá thời gian di chuyển xi lanh K1,K2 2 cuộn hút để điều khiển van đảo chiều Y1,Y2 Nam châm hút con trượt khi cuộn K1, K2 có điện T37 Timer đếm thời gian di chuyển xi lanh I8, I9 2 sensor cữ bên trái, phải của xi lanh C5 Count sẽ đếm khí nhận được tín hiệu từ I5 i Dao cần được lấy j Dao đang ở vị trí chờ thay dao Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 50 2 Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện ,khí nén : 2.1 Bản vẽ sơ đồ khí nén : Sơ đồ nguyên lí và chương trình điều khiển Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 51 2.2 Bản vẽ sơ đồ điều khiển điện : Điều khiển động cơ quay đài dao dùng PLC : Sơ đồ điều khiển động cơ quay đài dao Điều khiển động cơ dẫn động trục chính ( điều khiển NC) Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 52 3) Mô phỏng hệ thống : Dưới đây trình bày quy trình mô phỏng quá trình lấy dao bằng Motion Study trong phần mềm Solidworks,quy trình mô phỏng thay dao và trả dao chúng ta làm tương tự: Bước 1: Chuẩn bị file lắp ghép,chuyển trục chính về home  chọn New Motion Study: Bước 2: Tạo chuyển động quay của đài dao đến vị trí dao cần lấy: - Một cửa sổ mới được tạo ra  ở cuối màn hình là bảng thuộc tính chuyển động,chúng ta kéo thanh thời gian chọn 4 s để cho đài dao chuyển động quay tìm dao cần lấy: - Chọn đĩa man,giữ chuột trái,kéo cho đĩa man quay đến khi dao cần lấy có trục trùng với hốc trục chính(nhín theo hứng song song với trục chính),sau đó thả chuột ra: Bước 3: Tạo chuyển động tịnh tiến của cụm đài dao: - Thực hiện kéo giá đỡ động di chuyển tịnh tiến như bước 1 với thời gian 2 s: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 53 Bước 4: Tạo chuyển động của trục chính động từ vị trí home vể vị trí thay dao: - Tương tự ta kéo trục chính xuống vị trí thay dao trong 2 s như bước 1 Bước 5: Tạo chuyển động vể của cụm đài dao về vị trí gốc và dao được lấy bị giữ lại trên trục chính: - Chọn đài dao được lấy,sau đó ẩn liên kết giữa đài dao và tay kẹp dao đi: - Tạo liên kết đài dao được chọn với trục chính để trục chính giữ dao lại: - Chọn đài dào vừa tạo liên kết  vào tab thuộc tính chuyển động ta kéo 2 thuộc tính liên kết vừa tạo đến thời gian bắt đầu thực hiện liên kết là 8(s): - Chọn giá đỡ động của đài dao vào kéo nó về vị trí gốc và ta cho nó chuyển động trong 2 Bước 6: Tạo chuyển động của trục chính động về vị trí gia công: - Chọn trục chính động vào kéo nó xuống vị trí gia công ta tạo được chuyển động của nó từ giây thứ 10 đến giây thứ 12 : - Bước 7: Xuất video mô phỏng: - Nhấn vào biểu tượng xuất video như hình dưới: Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 54 - Chọn tỉ lệ màn hình xuât video 16:9,chọn save để lưu Quá trình tạo video bắt đầu,trong quá trình tạo video chúng ta quay con lăn của chuột để phóng to,thu nhỏ để thu được video theo mong muốn: Tài liệu tham khảo 1. toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí T1,T2, Trịnh Chất, Lê Uyển 2. Standard cylinders DNG, DNGL, DNGZK, DNGZS, ISO 15552 - FESTO Đồ Án Đề 3: Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thay Dao Tự Động Thiết Kế Cơ Khí Cho Máy Phay CNC 55 3. Motion control servo motor - SIEMENS 4. Geneva well Mechanism 5. 6. Optimization of kinematic characteristic of geneva mechanism by genetic algorithm, M.heidari, M.Zahiri, and H.Zohoor

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfdo_an_thaydaotudongii_8692.pdf
Luận văn liên quan