Đồ án thiết kế hệ thống khoan lỗ tự động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
MỤC LỤC
MỤC LỤC :
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1 : Tổng quan về gia công tự động và nguyên công khoan lỗ
1.1.Giới thiệu về gia công tự động và tự động hóa sản xuất
1.1.1.Các khái niệm cơ bản
1.1.2.Dây chuyền sản xuất tự động hóa
1.1.3.Vai trò của gia công tự động trong nền sản xuất hiện nay
1.1.4.Một số ví dụ minh họa về hệ thống sản xuất tự động
1.2.Giới thiệu về hệ thống khoan lỗ tự động
1.2.1.Giới thiệu mục tiêu đề tài
1.2.2.Sơ đồ nguyên lý
1.2.3.Nguyên lý hoạt động của hệ thống khoan
Chương 2: Tính toán thiết kế các cơ cấu của hệ thống
2.1.Thiết kế băng tải
2.2.Thiết kế cơ cấu đẩy phôi
2.3.Cơ cấu khoan lỗ
2.4. Tính toán chế độ cắt…
Chương 3: Thiết kế phần điều khiển
3.1.Hệ thống điều khiển khí nén
3.1.1 Van đảo chiều…………………………………………………
3.1.2 Van chắn
3.1.3 Van tiết lưu
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
3.1.4 Cơ cấu chấp hành

3.1.5 Các loại đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng hai chiều
3.2. Rơ le
3.3. Công tắc hành trình :
3.4. Bộ đếm sản phẩm……………………………………………………
3.4.1. Cảm biến………………………………………………………
3.4.2.Hiển thị sản phẩm…………………………………
3.5. Thiết bị điều khiển
3.5.1. Phương án chọn thiết bị điều khiển cho hệ thống………………
3.5.2. Giới thiệu tổng quan về PLC
3.5.3. Phân loại PLC
3.5.4. Ưu điểm của PLC
3.5.5. Phương thức thực hiện chuơng trình trong plc……………….
3.5.6.Vai trò của plc trong tự động hóa……………………………
Chương 4: Lập trình cho hệ thống…………………………………………… …
Chuơng 5: Kết luận và huớng phát triển …………………………………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1- Máy CNC dùng trong công nghiệp.
Hình 1.2- Máy phay CNC.
Hình 1.3- Máy khắc CNC.
Hình 1.4- Máy khoan gỗ vi tính.
Hình 1.5- Máy khoan trong công nghiệp.
Hình 1.6- Máy khoan CNC.
Hình 1.7- Khoan chi tiết hình vuông bốn lỗ.
Hình 1.8- Khoan chi tiết hình vuông bốn lỗ.
Hình 1.9-Khoan chi tiết hình tròn bốn lỗ.

Hình 1.10- Khoan chi tiết hình tròn bốn lỗ.
Hình 1.11- Sơ đồ bố trí hệ thống.
Hình 1.12-Cơ cấu cấp gỗ.
Hình 1.13- Cơ cấu khoan.
Hình 1.14- Cơ cấu xả phôi.
Hình 2.1-Băng tải đai.
Hình 2.2-Băng tải xích.
Hình 2.3-Sơ đồ bố trí băng tải.
Hình 2.4- Động cơ servo.
Hình 2.5 Động cơ bước.
Hình 2.6-Động cơ KM-3448A
Hình 3.1- Các thiết bị điều khiển.
Hình 3.2- Ký hiệu chuyển đổi của nòng van.
Hình 3.3- Ký hiệu van xả khí.
Hình 3.4 –Ký hiệu các cửa nối của van đảo chiều.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Hình 3.5- Các loại van đảo chiều.
Hình 3.6- Van tiết lưu một đầu.
Hình 3.7- Van tiết lưu có tiết diện thay đổi.
Hình 3.8 - Van tiết lưu có tiết diện thay đổi
Hình 3.9-Van tiết lưu có tiết diện thay đổi.
Hình 3.10- Xi lanh.
Hình 3.11 Xi lanh tac dung đơn.
Hình 3.12 Lực tác động lên xi lanh.
Hình 3.13 Xi lanh màng.
Hình 3.14 Xi lanh tác động 2 chiều.
Hình 3.15 Xi lanh tác dụng 2 chiều không có giảm chấn.

Hình 3.16 Các loại kết cấu đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng 2 chiều.
Xilanh tác dụng hai chiều có giảm chấn .
Hình 3.17 - Xilanh tác dụng hai chiều có cụm chi tiết giảm chấn
điều chỉnh được ở cuối khoảng chạy.
Hình 3.18 - Xi lanh có tác dụng kép
Hình 3.19 - Relay OMRON 8C-24VDC và sơ đồ chân của nó.
Hình 3.20 - Một số loại công tắc hành trình tiêu biểu.
Hình 3.22 Cảm biến quang E3F-DS30P1
Hình 3.23 Cảm biến hồng ngoại dùng led phát thu phát
Hình 3.2Sơ đồ nguyên lí mạch cảm biến hồng ngoại
Hìnhh3.24-LED 7 đoạn
Hình 3.25-PLC hãng SIEMENS
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, có thể nói một trong
những tiêu chí để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức độ tự động hóa
trong các quá trình sản xuất mà trước hết là năng suất sản xuất và chất lượng sản
phẩm làm ra.Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử, công nghệ thông
tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho
sự phát triển tương xứng trong lĩnh vực tự động hóa.
Ở nước ta, mặc dù là nước chậm phát triển nhưng trong những năm gần đây
cùng với đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc
áp dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật mà đặc biệt là sự tự động hóa các quá trình
sản xuất đã có bước phát triển mới tạo ra những sản phẩm có hàm lượng chất xám
cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức.
Ngày nay tự động hóa các quá trình sản xuất đã đi sâu vào trong từng ngõ
ngách của nền kinh tế, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm. Một
trong những ứng dụng đó là hệ thống khoan lỗ tự động. Dưới sự hướng dẫn tận tình

của thầy Th.s NGÔ T‡N THỐNG, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án “Thiết kế
và chế tạo mô hình hệ thống khoan lỗ tự động”.
Trong quá trình thực hiện đồ án, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
hướng dẫn và các bạn, nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án này.Tuy nhiên do kiến
thức và thời gian có hạn nên không thể tránh được những thiếu sót trong quá trình
thực hiện, vì vậy rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn.

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015
SV: -Nguyễn Công Chính
-Nguyễn Văn Thắng
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CẮT GỌT KIM LOẠI
1.1.GIỚI THIỆU CẮT GỌT KIM LOẠI VÀ TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT:
1.1.1. Các khái niệm cơ bản:
1.1.1.1.Cơ khí hóa:
Để tạo ra sản phẩm yêu cầu, các quá trình sản xuất thực hiện việc biến đổi
vậtchất, năng lượng và thông tin từ dạng này sang dạng khác. Các quá trình biến
đổi vật chất thường bao gồm hai dạng sau :
1.Các quá trình chính .
2.Các quá trình phụ.
Các quá trình chính là các quá trình liên quan trực tiếp đến việc thay đổi tính
chất cơ lí hóa, hình dáng hình học ban đầu của phôi liệu để tạo ra sản phẩm yêu
cầu . Còn các quá trình phụ là các quá trình cần thiết cho các quá trình chính thực
hiện được. Hầu hết các quá trình sản xuất cơ khí đều có mục đích cuối cùng là
làm biến đổi trạng thái cơ lýtính và hình dáng hình học ban đầu của phôi liệu để
tạo ra chi tiết (sản phẩm yêu cầu).

Trong quá trình chính để thực hiện việc biến đổi, tất cả các thiết bị sản xuất
cơ khí phải thực hiện được hai dạng chuyển động cơ bản là chuyển động chính và
chuyển động phụ.
Trên các máy tiện gỗ cổ điển, chuyển động quay của chi tiết là chuyển động chính
và được thực hiện bằng lực đạp chân của công nhân. Khi thực hiện cơ khí hóa,
người ta tiến hành thay lực đạp chân bằng động cơ điện. Các chuyển động còn lại
của dao vẫn do công nhân thực hiện bằng tay .
Như vậy,  chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người
khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng
máy.
1.1.1.2 .Tự động hóa chu kỳ gia công.
Để gia công hoàn chỉnh một bề mặt hay một số bề mặt, phải tiến hành một
hoặc nhiều chu kỳ gia công khác nhau. Máy vạn năng không thể tự động thực
hiện được nhiệm vụ đó.
Tự động hoá các chu kỳ gia công là giai đoạn phát triển tiếp theo của nền sản
xuất cơ khí hoá. Nó sẽ thực hiện phần công việc mà cơ khí hóa không thể đảm
đương được đó  và thực hiện tự động các chuyển động phụ.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
 là một quá trình sử dụng thông tin để tạo ra các tác động cần thiết
tới cơ cấu chấp hành, đảm bảo cho một quá trình vật lí hoặc thông tin nào đó xảy
ra theo mục đích định trước. Với những quá trình sản xuất và công nghệ phức tạp,
khi mà số lượng các thông số tham gia vào quá trình lớn và có giá trị thay đổi liên
tục theo thời gian, thì khả năng hoàn thành nhiệm vụ của người thợ thực hiện
nhiệm vụ điều khiển sẽ bị suy giảm đáng kể. Vì vậy cần giao nhiệm vụ đó cho
máy.
1.1.1.3 Tự động hóa máy:
Với các máy bán tự động kể trên, muốn chuyển sang gia công một chi tiết

mới, con ngưới phải giúp máy tháo chi tiết và gá đặt một phôi mới.
Mức độ cao hơn của tự động hóa máy là trang bị hệ thống cấp phôi cho máy.
Hệthống này tự động tháo chi tiết khi máy gia công xong và thay thế phôi mới,
đồng thời khởi động một chu kỳ gia công của chi tiết mới.
Sự ra đời của kỹ thuật số trong những năm 1955-1956 đã giúp cho tự động
hóa phát triển lên một trình độ mới. Các máy NC, CNC và các MRP
(Manufacturing ResoureesPlanning) ra đời trong giai đoạn này đã đặt nền móng
cho sự xuất hiện trong những năm1985-1990 một hình thức sản xuất mới – sản
xuất tích hợp. Trong nền sản xuất tích hợp (đôi khi còn được gọi là 
), toàn bộ các công đoạn và nguyên côngcủa quá trình sản xuất, từ phôi
liệu tới các công đoạn kết thúc như kiểm tra, đóng gói v.v , đều được tự động
hóa.
1.1.2.Dây chuyền sản xuất tự động hóa:
1.1.2.1.Khái niệm :
Dây chuyền sản xuất tự động hóa có các đặc điểm sau đây:
- Là một hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định
với sảnlượng lớn.
- Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy
trình công nghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra.
- Nguyên liệu hay bán thành phẩm lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị
trí giacông này đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó
(nghĩa là khó thay đổi nhịp thời gian và nhịp không gian).

Trên các dây chuyền tự động người ta thường gia công các chi tiết dạng hộp
lớn vàcác chi tiết có hình dáng phức tạp với yêu cầu phải gia công qua nhiều
bước. Các chi tiếtđó là: các vỏ động cơ ôtô, máy kéo, vỏ hộp tốc độ, vỏ hộp chạy
dao, vỏ máy bơm, nắp vòng bi, trục khuỷu, vỏ động cơ điện, các loại bánh răng
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

.
dẫn động, giá đỡ, động cơ điện,các loại ống nối, các bánh xích v…v. Phần lớn các
chi tiết trên đây đều được chế tạo trên các dây chuyền tự động trong các nhà máy
chế tạo ôtô, máy kéo, động cơ và các nhà máychế tạo phụ tùng.
Tất cả các nguyên công được thực hiện trên các máy riêng lẻ đều có thể thực
hiện trên các dây chuyền tự động. Trong những năm gần đây, người ta đã chế tạo
thêm nhiều dây chuyền tự động có thêm những máy chuốt mặt phẳng và máy cán
lỗ cho một chi tiết nhất định.
Theo lịch sử phát triển tự động hóa, các dây chuyền sản xuất tự động đã có
trong thực tế là:
1- Dây chuyền gồm các máy vạn năng cải tiến.
2- Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng.
3- Dây chuyền gồm các máy tổ hợp.
4- Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa.
5- Dây chuyền gồm các máy NC, CNC.
1.1.2.2.Cơ cấu vận chuyển phôi trên dây chuyền:
Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng
các cơ cấu sau:
- Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy.
- Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy.
- Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp
- Cơ cấu đẩy thủy lực.
- Băng tải, xích tải
1.1.2.3.Đinh vị chi tiết trên dây chuyền tự động:
Hình dáng, kích thước và độ chính xác vị trí tương quan của các bề mặt
chi tiết quyết định việc vận chuyển trên dây chuyền tự động hoặc phải gá đặt trên
các đồ gá vệ tinh. Phương pháp tối ưu là di chuyển chi tiết trực tiếp trên dây
chuyền tự động (di chuyển giữa các máy), tuy nhiên điều này chỉ cho phép khi
chi tiết gia công có bề mặt đảm bảo vị trí ổn định khi di chuyển và sai số chuẩn
của chi tiết ở mỗi vị trí phải nhỏ hơn sai số gia công cho phép. Tất cả các bề mặt

có khả năng đảm bảo độ ổn định của chi tiết khi di chuyển phải có mối liên hệ
chặt chẽ với mặt chuẩn. Các chi tiết gia công được di chuyển trực tiếp trên dây
chuyền tự động thường làcác chi tiết dạng hộp như xilanh, hộp tốc độ, hộp chạy
dao v…v. Đối với các chi tiết này chuẩn được chọn là mặt phẳng đáy và hai lỗ
được gia công với độ chính xác đường kínhvà vị trí tương quan nhất định.
1.1.3.Vai trò của gia công tự động trong nền sản xuất hiện nay:
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao
năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều
khiển theo các quy luật kinh tế. Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Không một sản phẩm nào có
thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại, có
tính năng tương đương với các hãng khác. Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải
đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo
và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương
pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm. Mặt khác nhu cầu nâng cao chất
lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công. Khối lượng
các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều. Chi phí cho đào
tạo công nhân và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăng theo. Đây là động
lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất.
Cácquá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ
giấc, về chất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều
hành và quản lý sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các
nhược điểm trên. Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện
điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có
tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và

lao động chân tay.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản
xuất hiện đại. Với các loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ cái trong một năm)
như đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v v.thì không thể sử dụng các quá trình sản
xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và
hoán đổi sản xuất. Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạọ hoàn toàn
bởi một nhà sản xuất. Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung
cấp các bộ phận riêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản
phẩm tổng thể. Các sảnphẩm phức tạp như ôtô, máy bay.v…v nếu chế tạo theo
phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm. Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các
sản phẩm của mình . Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng
chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn. Sản xuất của
các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối. Do một nhà thầu
tham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai
trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa
sản phẩm là rất cao. Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc một trong
các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo
các sản phẩm phức tạp, số lượng ít. Tuy nhiên, cũng không nên quá đề cao tầm
quan trọng của tiêu chuẩn hoá. Không có tiêu chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể
gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất định, làm tăng tiêu tốn thời
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làm cho các
quá trình này không thể thực hiện được. Có thể nói tự động hóa giữ một vai trò
quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động
hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay
đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp
ứng điều kiện sản xuất. Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự
động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất. Đối với sản phẩm phức tạp như tàu
biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số
lượng sẽ rất ít. Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm. Khối lượng lao
động rất lớn. Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp là không
hiệu quả và không nên. Mặt khác các sản phẩmnhư bóng đèn điện, ôtô, các loại
dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn, nhưng
lại được rất nhiều hãng chế tạo. Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng của một
đơn vị sản phẩm là rất bé. Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn trên các dây
chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu
quả kinh tế cao. Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong
nhữngtrường hợp này là rất cần thiết. Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích
thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thị trường. Cạnh tranh sẽ loại bỏ
các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao. Cạnh
tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa các
quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn. Có rất nhiều ví dụ về
các nhà sản xuất không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ và áp
dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thị trường.
1.1.4.Một số ví dụ minh họa về các loại máy tự động hóa
a.Máy CNC dùng trong công nghiệp
Hình 1.1 Máy CNC dùng trong công nghiệp
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
b.Máy phay CNC
Hình 1.2 Máy phay CNC
c.Máy khắc CNC
Hình 1.3 Máy khắc CNC

SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.

1.2.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHOAN LỖ TỰ ĐỘNG:
1.2.1.Giới thiệu mục tiêu đề tài:
Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất dần đi sâu vào từng
ngõ ngách,vào trong các khâu của quá trình sản xuất.Một trong những ứng dụng đó
là công nghệ khoan tự động.
Khoan đóng vai trò quan trọng trong cơ khí chế tạo cũng như một số nghành
khác trong nền kinh tế.
 là quá trình tạo ra một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có
kích thước chiều sâu định trước.
Bên cạnh các máy móc cơ khí khác như máy doa,máy bào,máy tiện,máy
phay…dần dần được tự động hóa theo 1 dây chuyền hiện đại,thì những phương
pháp khoan truyền thống dần được thay thế bởi hệ thống khoan tự động theo dây
chuyền hiện đại nhằm đạt được những mục đích như:
• Nâng cao năng suất
• Nâng cao độ chính xác
• Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân.
• Rút ngắn được thời gian làm việc cho nguyên công khoan lỗ
• Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm….
Trước những yêu cầu thực tế đó,chúng em đã đi vào nghiên cứu và thiết kế mô
hình hệ thống khoan lỗ tự động.
Trong việc thiết kế và chế tạo, tự động hóa điều khiển được thể hiện qua 2
quá trình sau:
+Tự động hóa đưa vật thể cần khoan vào vị trí định trước (xác định vị trí lỗ
khoan)
+Tự động hóa đưa mũi khoan vào khoan vật thể sau đó tự động lùi về vị trí

cũ để thực hiện chu trình tiếp theo
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
+Sau đây một số loại máy khoan tự động
Hình 1.4 Máy khoan gỗ vi tính
Hình 1.5 Máy khoan trong công nghiệp
Hình 1.6 Máy khoan CNC
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
+Một số sản phẩm cần khoan lỗ tự động :
Hình 1.7 Khoan chi tiết hình vuông bốn lỗ
Hình 1.8 Khoan chi tiết hình vuông nhiều lỗ
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Hình 1.9 Khoan chi tiết hình tròn bốn lỗ
Hình 1.10 Khoan chi tiết hình trò nhiều lỗ
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Thực hiện đề tài này những mục tiêu chính được đặt ra như sau:
+ !":
-Thiết kế hệ thống khoan lỗ với giá hợp lý nhất.
-Năng suất làm việc phải đảm bảo.

+ !#$:
-Phải đạt được các giải pháp thiết kế tổng hợp về cơ khí-truyền động, điện-điện
tử,…
-Hoạt động nhịp nhàng, ổn định.
-Đạt được độ chính xác gia công, không bị sai lệch các lỗ khoan.
-Đảm bảo an toàn lao động và thay thế tốt cho người công nhân.
Từ những mục tiêu kĩ thuật trên nhóm đã quyết định thiết kế khoan tự động với
sản phẩm là hình 2.1
1.2.2.Sơ đồ nguyên lý:
1.2.2.1.Sơ đồ bố trí hệ thống:
HOP
CAP
PHOI
ÐONG
CO 2
ÐONG
CO 3
BANG TAI
ÐE
XOAY
PITTONG 1
PITTONG 2
SP KHOAN
4 LO
ÐONG
CO 1
CTHT3
CTHT2
V1
V2

ÐONG
CO 4
CTHT1
Hình 1.11- Sơ đồ bố trí hệ thống.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Hệ thống gồm có 3 cơ cấu sau:cơ cấu cấp gỗ,cơ cấu khoan gỗ,cơ cấu gạt gỗ.
a.Cơ cấu cấp gỗ:
Cơ cấu cấp gỗ gồm một hình chữ nhật giữ gỗ và cơ cấu đẩy phôi tự động.
Cơ cấu này có nhiệm vụ cung cấp khối gỗ có kích thước 60x60x20mm cho hệ
thống hoạt động. Cơ cấu cấp phôi tự động cho hệ thống, pít tông có nhiệm vụ dịch
chuyển khối gỗ đến vị trí bàn khoan.

Hình 1.12- Cơ cấu cấp gỗ.
c.Cơ cấu khoan lỗ:
Khối gỗ sau khi được pít tông đặt đúng vào vị trí bàn khoan thì động cơ
mang cơ cấu khoan đi xuống, đồng thời động cơ khoan khởi động để thực hiện việc
khoan lỗ.Khi dàn khoan đi xuống khoan xong rồi lùi về nhờ việc đảo chiều động cơ
mang cơ cấu khoan đi lên khi chạm vào công tắt hành trình 2.
Cơ cấu khoan được bố trí như hình vẽ.
Hình 1.13- Cơ cấu khoan.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
d.Cơ cấu x! phôi:
Đây là công đoạn sau cùng của quá trình khoan.
Cơ cấu này có nhiệm vụ gạt khối gỗ xuống băng tải thông qua sự tác động của

Pittông.

Hình 1.14- Cơ cấu xả phôi.
1.2.3.Nguyên lý hoạt động của hệ thống khoan:
Khởi động hệ thống, pittong 1cấp phôi gạt phôi lên đế xoay, sau đó pittong1
trở về > lúc này động cơ mang cơ cấu khoan xoay thuận đưa động cơ đi xuống
khoan 1lỗ sau đó gặp công tắc hành trình 1 động cơ mang cơ cấu khoan xoay
ngược đi lên >sau đó gặp công tắc hành trình 2>đế xoay ¼ vòng mang cơ cấu mang
khoan đi xuống khoan lỗ>gặp công tắc hành trình 1>động cơ mang khoan đảo
chiều đi lên >gặp công tắc hành trình 2>đế xoay ¼ vòng >hệ thống mang khoan
xoay thuận đi xuống khoan lỗ thứ 2>gặp công tắc hành trình 1> động cơ mang
khoan đảo chiều đi lên >gặp công tắc hành trình 2> đế xoay ¼ vòng >hệ thống
mang khoan xoay thuận đi xuống khoan lỗ thứ 3> gặp công tắc hành trình 1>>
động cơ mang khoan đảo chiều đi lên >gặp công tắc hành trình 2> đế xoay ¼
vòng> hệ thống mang khoan xoay thuận đi xuống khoan lỗ thứ 4> gặp công tắc
hành trình 1> động cơ mang khoan đảo chiều đi lên >gặp công tắc hành trình 2>lúc
này pittong2 hoạt động đẩy phôi từ đế xoay ra băng tải và trở về sau đó đế xoay
thêm ¼ vòng trở về vị trí ban đầu nhận phôi tiếp theo.Chu trình được lặp lại
CHƯƠNG 2
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CỦA HỆ THỐNG
2.1.THẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI:
2.1.1.Giới thiệu về công dụng và phân loại băng tải:
Băng tải thường được sử dụng để di chuyển các vật liệu đơn chiếc và vật liệu
rời rạc theo phương ngang và theo phương nghiêng.trong các dây chuyền sản
xuất,thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các
cấu kiện nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng , than đá, các

loại xỉ lò; trên các trạm thủy điện thì dùng để vận chuyển nhiên liệu. Trên các kho
bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bao kiện, vật liệu hạt, hoặc một số sản
phẩm khác.Trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất
thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các
công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không
dùng được…
Băng tải có ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển các sản
phẩm rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang và nghiêng, vốn đầu tư không
cao, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc không ồn ào, năng suất cao
và tiết kiệm năng lượng so với những máy vận chuyển khác.
Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế do độ dốc cho phép của
băng tải không cao và không đi theo đường cong được.

2.1.2.Lựa chọn phương án:
Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại dùng để tải những vật liệu khác nhau.Tùy
mục đích sử dụng và vật cần tải mà ta chọn băng tải cho phù hợp.
1.Đối với sản phẩm rời rạc thì ta dùng băng tải con lăn hoặc băng tải đai
2.Đối với sản phẩm là chất lỏng ta dùng băng tải kênh dẫn.
Hình 2.1-Băng tải đai
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.

Hình 2.2-Băng tải con lăn
Trong nhiệm vụ đồ án băng tải có nhiệm vụ cung cấp phôi gỗ đến bàn khoan
để thực hiện việc khoan lỗ. Do yêu cầu là sản phẩm ở dạng rời rạc nên ta chọn
phương án dùng băng tải đai là phù hợp yêu cầu đặt ra.Sở dĩ ta chọn băng tải đai là
vì những lý do sau:
• Phôi được dẫn trực tiếp trên băng tải.

• Tải trọng của băng tải không cần lớn.
• Dễ thiết kế, dễ chế tạo
• Giá thành rẻ
• Vật liệu dễ tìm.
2.1.3.Thiết kế băng tải:
2.1.3.1.Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.3-Sơ đồ bố trí băng tải.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
%&'
Động cơ quay kéo con lăn chủ động thông qua bộ truyền xích, khi đó con lăn
bị động cũng được kéo quay theo cùng tốc độ với con lăn chủ động thông qua
chuyển động của đai vải. Hành trình của đai vải sẽ kéo khối gỗ đến vị trí làm việc
thực hiện nguyên công khoan lỗ.
2.1.3.2.Tính toán thiết kế băng tải:
2.1.3.2.1.Chọn động cơ cho cụm dẫn động:
Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC. Ta có 3 loại động cơ được đưa ra
để lựa chọn đó là:
• Động cơ bước:
+Ưu điểm:
- Điều khiển vị trí tốc độ chính xác,không cần mạch phản hồi.
-Thường được sử dụng trong các loại máy CNC.
+Nhược điểm:Giá thành cao, moment xoắn nhỏ.
• Động cơ servo:
+Ưu điểm:
-Nếu tải đặt vào động cơ tăng thì bộ điều khiển sẽ tự tăng dòng đến cuộn dây
động cơ giúp động cơ tiếp tục quay.Tránh được hiện tượng trượt bước.

-Có thể hoạt động được ở tốc độ cao.
+Nhược điểm:
-Giá thành cao.
-Khi dừng động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng gây rung lắc
• Động cơ một chiều:
+ưu điểm:-Moment xoắn lớn, giá thành rẻ.
+Nhược điểm:
-Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.
-Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Hình 2.4-Động cơ servo Hình 2.5-Động cơ bước
Với yêu cầu khá đơn giản của băng tải như là:
+Chỉ cần vận chuyển khối gỗ trên băng tải
+Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhỏ.
+Giá thành rẻ, dễ điều khiển.
Từ những yêu cầu trên ta chọn động cơ điện một chiều để dẫn động cho băng
tải. Động cơ được chọn yêu cầu phải có moment lớn do yêu cầu làm việc của băng
tải có tải trọng.Và băng tải chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta chọn động cơ có tốc
độ thấp nhưng phải đảm bảo yêu cầu về tốc độ cũng như tải. Vì thế chọn động cơ
KM-3448A là thích hợp nhất. Động cơ KM-3448A được thiết kế tích hợp bộ giảm
tốc bên trong nên có thể tải với tải trọng khá lớn.
()*+,-KM-3448A
Động cơ có các thông số như sau:
Nguồn 24VDC, tốc độ 48 vòng/phút ,công suất 17w.Momen xoắn cực đại 2.5N.m.
Khối lượng 250g, đường kính trục 6mm. Hệ số giảm tốc là 50:1.Nhông bằng
thép,tuyệt đối không có hiện tượng bị bể nhông. Không có hiện tượng bị gãy cùi.
2.1.3.2.2.Chọn bộ truyền cho cụm dẫn động:

Theo như chúng ta được biết thì trong truyền động cơ khí có rất nhiều
phương án để lựa chọn bộ truyền.Ví dụ như có những phương án chọn bộ truyền
như sau:
1. Bộ truyền bánh răng
2. Bộ truyền trục vít-bánh vít
3. Bộ truyền vít me-đai ốc
4. Bộ truyền xích
5. Bộ truyền đai
……………………………….
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Từ nhu cầu thực tế của đồ án, ta chọn bộ truyền đai để truyền động kéo băng
tải bởi vì bộ truyền đai có những ưu điểm sau:
+Khả năng chịu tải lớn, lực tác dụng lên ổ nhỏ.
+Vật liệu mô phỏng nhẹ
+Hiệu suất cao.
+Truyền chuyển động giữa 2 trục gần nhau
+Khuôn khổ kích thước nhỏ
Sau đây là một số bộ truyền động cơ khí :
2.1.3.2.3.Tính toán bộ
truyền đai:
Chọn bộ truyền
đai với những thông
số sau:
Đường kính buli 1= 40mm
Đường kính buli 2= 40mm
Khoảng cách giữa 2 trục a=130mm
+Vận tốc trung bình của đai: V=

Với n = n
đc
= 140 (vòng/phút)
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
Khi đó v= = 0.29 (m/s)
+Tỉ số truyền: u = = = = 1
2.1.3.2.4.Tính toán băng tải:
Hình 2.8- Sơ đồ băng tải.
Ta chọn đường kính con lăn d = 35 mm
Chiều rộng băng tải B = 80 mm
+Từ CT tỉ số truyền u = = 1 suy ra
Có tốc độ tang n
tang
= n
2
=n
1
=n
dc
.Vì vậy n
tang
=140 (vòng/phút)
+Vận tốc băng tải: v = = = 0,25 (m/s)
2.2. THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐẨY VÀ KẸP CHẶT:
2.2.1. Phương án lựa chọn:
Để thiết kế cơ cấu đẩy và kẹp chặt ta có thể sử dụng các phương án sau:
.+/012345'

+Ưu điểm:
-Êm ái , cơ cấu chấp hành nhệ nhàng , ít giật cục gây ứng suất động.
-Kích thước nhỏ gọn.Biến mô , biến tốc thuận lợi.
-Tuổi thọ cao.
-Ít tiêu hao do ma sát khi truyền động.
-Thiết kế đảo chiều dễ dàng.
-Chịu quá tải tốt.
+Nhược điểm:
-Chế tạo đòi hỏi chính xác cao.
-Hiệu suất không cao do sự rò rỉ khí , mất mát từ ống dẫn khí.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH
.
-Có thời gian trễ lớn hơn cơ khí.
-Kinh phí lắp đặt cao.
-Mức độ an toàn không đảm bảo khi vận hành.
*+/0345'
+Ưu điểm:
-Mức độ thất thoát năng lượng không đáng kể.
-Chế tạo không phức tạp.
-Kinh phí thấp.
-An toàn khi sử dụng.
-Thời gian trễ nhỏ.
+Nhược điểm:
-Kích thước hơi cồng kềnh.
-Chuyển động gây tiếng ồn do ma sát sinh ra.
-Tuổi thọ không cao do bị mài mòn.
-Kinh phí lắp đặt cao.

* Phân tích những phương án đó ta nhận thấy phương án 1 là thích hợp . Bởi vì
như ta biết hệ thống động cơ kích thước cồng kềnh, tuổi thọ thấp, kinh phí
lắp đặt cao.
2.2.2.Thiết kế cơ cấu đẩy phôi:

()*+6-783"+ ()*+.91:
Cơ cấu này gồm có: Gắn vào đầu Pittong tay kẹp như hình vẽ, đầu kẹp này
có tác dụng dẫn hướng cho khối gỗ nằm yên trong khi khoan.
Hoạt động của cơ cấu: Phôi đã đến vị trí chuẩn bị đưa vào bàn khoan van khí
kẹp phôi hoạt động làm xilanh chuyển động tịnh tiến tới, và đầu kẹp sẽ tiếp xúc với
khối gỗ đẩy khối gỗ vào bàn khoan.
SVTH : - NGUYỄN CÔNG CHÍNH
- NGUYỄN VĂN THẮNG Trang 25