Đồ Án Thiết kế máy phay CNC 2D

LỜI NÓI ĐẦU


Trong một thời gian khá dài, ngành cơ khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyết vấn đề tự động hóa ở các xí nghiệp có quy mô sản xuất lớn (hàng loạt và hàng khối). Nhưng trong thực tế, các xí nghiệp máy có quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ lại là phổ biến ở Việt Nam. Do đó, đòi hỏi các xí nghiệp này phải nâng cao về hiệu quả sản xuất năng suất lao động; đều này đã dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao trong các dây chuyền sản xuất.
Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển bằng chương trình số và kỹ thuật vi xử lý CNC - đã được sử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ đã tạo điều kiện linh hoạt hoá và tự động hoá dây chuyền gia công. Đồng thời làm thay đổi phương pháp và nội dung chuẩn bị cho sản xuất.
Trong những năm gần đây các máy NC và CNC đã được nhập vào Việt Nam và hiện nay đang hoạt động trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh. Cũng chính vì thế nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC đã được nhiều
nhà kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam đang theo đuổi
Để tổng kết lại những kiến thức đã học cũng như để làm quen với công việc thiết kế của người cán bộ kỹ thuật trong ngành cơ khí sau này. Em đã được nhận đề tài "Thiết kế máy phay CNC 2D" dựa trên máy chuẩn PC MILL155. Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng thể, mặc dù được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Đắc Lực nhưng cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ. Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho công việc thiết kế còn quá ít, thời gian thực hiện đề tài không nhiều, khả năng còn hạn chế nên chắc trong quá trình thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Nên rất mong được sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy cô.
Sau thời gian 3 tháng làm đề tài tốt nghiệp bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Đắc Lực, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong khoa em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này đúng thời gian qui định. Một lần nữa cho phép em gởi đến quí thầy cô cùng các bạn lòng biết ơn sâu nhất.

MỤC LỤC


MỤC LỤC .1
Phần 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY CNC .5 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT 5 Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CNC .5

1.
1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
2.
2.1. 2.2. 2.3.

Khái niệm cơ bản về điều khiển và điều khiển số 5
Khái niệm .5 Phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ 5 Điều khiển theo kiểu truyền thống .5 Điều khiển số 5
Quá trình phát triển của máy CNC .8
Quá trình phát triển .8 Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam .11 Sự giống và khác nhau giữa máy phay truyền thống và máy phay CNC 11

3. Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số 13
3.1. Các hệ điều khiển số .13 3.2. Các dạng điều khiển của máy .15

4.
4.1. 4.2. 4.3.
5.
5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.
6.
6.1. 6.2. 6.3.

Hệ tọa độ trên máy CNC và các điểm chuẩn .18
Hệ tọa độ trên máy CNC 18 Hệ tọa độ của các loại máy phay 19 Các điểm gốc và điểm chuẩn 19
Những khái niệm cơ bản về lập trình gia công trên máy CNC 20
Quĩ đạo gia công .20 Cách ghi kích thước chi tiết 21 Lập trình cho máy công cụ CNC 22 Các phương pháp lập trình cho hệ điều khiển 24 Chương trình con và chương trình chính .27
Quy trình công nghệ, chủng loại và tính công nghệ của chi tiết 27
Đặc điểm của qui trình công nghệ gia công trên máy CNC .27 Chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC 28 Yêu cầu đối với công nghệ của chi tiết 28




1


Thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC điều khiển hai trục


7. Phương pháp thực hiện nguyên công trên máy CNC .29 7.1. Phân loại nguyên công trên các máy CNC .29 7.2. Các nguyên công phay .30
Chương 2 CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC .34
1. Hệ thống đo chuyển vị trên máy công cụ CNC 34
1.1. Hệ thống đo theo kiểu quang học .34 1.2. Hệ thống đo chuyển vị theo số đo tuyệt đối .35 1.3. Nguyên tắc cảm ứng .35
2. Hệ thống tự động điều chỉnh vị trí .36
2.1. Điều khiển vị trí bằng thước mã hoặc bộ mã góc .36 2.2. Điều khiển vị trí bằng số với hệ thống đo dịch chuyển bằng gia số 37
2.3. Điều khiển vị trí bằng số nhờ hệ thống đo dịch chuyển tương tự có tính chất
chu kỳ 37
3. Bộ so sánh .38
3.1. Bộ so sánh kiểu gia số 38 3.2. Bộ so sánh kiểu tuyệt đối .38
4. Đo trên máy CNC .38
4.1. Đo chi tiết máy trên máy CNC .38 4.2. Đo dao trên máy CNC 39
Chương 3 CÁC ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT .40 Phần 2 THIẾT KẾ PHẦN TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY PHAY 42
Chương 1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH VÀ SƠ LƯỢC MÁY CHUẨN PC
MILL-155 42

1.
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.
2.

Thông số kỹ thuật chính của máy PC MILL- 155 42
Vùng làm việc (Working area) 42 Bàn máy (Milling table) 42 Hộp tốc độ (Milling spindle drive) 42 Hộp chạy dao (Feed drive) 42 Hệ thống dao cụ (Tool System) .43
Sơ lược máy chuẩn .43

Chương 2 HIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 44
1. Vận tốc cắt và lượng chạy dao giới hạn .44



2

Thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC điều khiển hai trục


2. Thiết kế đường truyền tốc độ .46 2.1. Chọn động cơ và bộ biến tầng 46 2.2. Thiết kế động học bộ truyền đai .47

3.
3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

Thiết kế đường truyền chạy dao .47
Vài nét về truyền động bước 47 Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của đường truyền chạy dao 48 Tính toán thiết kế đường truyền động chạy dao (Sử dụng động cơ bước) .48 Tính chọn công suất động cơ chạy dao ( Động cơ bước) .50

Chương 3 THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY 51
1. Xác định chế độ làm việc giới hạn .51
1.2. Chế độ cắt cực đại: .51

2.
2.1. 2.2. 2.3.
3.
3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.
4.
4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

Xác định lực tác dụng khi gia công 52
Lực cắt 52 Thành phần của lực cắt (Hình2.8) 52 Các phương pháp xác định thành phần lực 53
Thiết kế động lực học đường truyền tốc độ trục chính 55
Chọn loại đai .55 Xác định đường kính bánh đai .56 Khoảng cách trục A và chiều dài đai 56 Xác định tiết diện đai 56 Xác định chiều rộng B của bánh đai .56 Tính lực căng và lực tác dụng lên trục .57
Thiết kế động lực học đường truyền chạy dao .57
Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ-răng thẳng cấp nhanh 57 Thiết kế bộ truyền răng trụ răng thẳng cấp chậm .62 Tính toán thiết kế trục và then 67 Thiết kế bộ truyền vítme- đai ốc bi 79 Thiết kế gối đỡ trục 85

Chương 4 CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT CỦA MÁY .90
1. Cơ cấu cấp và thay thế dụng cụ 90
2. Cơ cấu gá kẹp phôi (Đồ gá) 91
2.1. Phân tích các dạng cơ cấu sinh lực .91 2.2. Tính toán sơ bộ hệ thống sinh lực bằng khí nén .93



3

Thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC điều khiển hai trục


Hình4.4: Sơ đồ hệ thống kẹp chặt bằng khí nén .93
Phần 3 SỬ DỤNG BẢO QUẢN VẬN HÀNH MÁY 95

1.
1.1. 1.2. 1.3.
2.
2.1. 2.2. 2.3.
3.

Sử dụng và các chế độ truy nhập dữ liệu 95
Sử dụng .95 Các chế độ vận hành máy .96 Các chế độ truy nhập dữ liệu 97
Bảo quản máy .98
Đặt máy 98 Sửa chữa máy 99 Nội dung của hệ thống sửa chữa dự phòng theo kế hoạch .101
Bôi trơn máy .104

Phần 4 LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG 106
1. Cấu trúc của chương trình NC 106 2. Lập trình gia công trên máy bằng tay .106
3. Các chức năng dịch chuyển và các chu trình .108
3.1. Các chức năng dịch chuyển 108 3.2. Các chu trình. .111
TÀI LIỆU THAM KHẢO 112