Tính toán thiết kế hệ thống thay dao cho máy CNC

Thit k h thng thay dao t ng

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

Mục lục
Lời Nói đầu...............................................................................5
Chơng I : Giới thiệu chung về hệ thống...................................6
thay dao tự động.....................................................................6
1. 1. Những đặc điểm chung của hệ thống thay dao tự
động.........................................................................................6
1.1.1. Phân loại các cơ cấu cấp phát và kẹp chặt dụng cụ
tự động.................................................................................6
1.1.2. ổ chứa dao và vận chuyển dụng cụ khi cấp phát tự
động...................................................................................10
1.1.3. Thay thế dụng cụ và kẹp chặt dụng cụ tự động
trong cơ cấu công tác.............................................................15
1.1.4. Một số trang bị ổ tích dụng cụ của một số nớc......21
1.1.5. Hệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC......................22
1.1.6. Nhận dạng dụng cụ...................................................26
1.1.7. Quản trị dụng cụ trong hệ CNC..............................29
1.2. Tìm hiểu cơ cấu thay dao tự động của máy CNC_V30
của hãng LEADWELL................................................................34
1.2.1. Giới thiệu................................................................34
1.2.2. Nguyên lý hoạt động của bộ thay dao tự động....35

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

1

Thit k h thng thay dao t ng

Chơng II : Tính toán thiết kế hệ thống thay dao..................37
tự động với 16 đài dao...........................................................37
2.1. Lập quy trình tính toán hệ thống thay dao tự động. 37
2.1.1. Cấu tạo chung của máy CNC_V30..........................37
2.1.2. Các bớc thay thế dụng cụ trên máy.........................41
2.1.3. Xác định gốc tính toán cho hệ thống thay dao. . .42
2.1.4. Lập quy trình tính toán hệ thống thay dao.........44
2.2. Tính toán Tang chứa dao..............................................46
2.2.1. Xác định các thông số hình học của Tang...........46
2.2.2. Tính toán cơ cấu Man cho Tang chứa dao [4,6].....53
2.23. Tính toán và lựa chọn ổ lăn [1]..............................61
Sơ đồ bố trí lực trên ổ...................................................63
2.2.4. Tính toán trục đỡ Tang [1].....................................64
2.3. Thit k hp gim tc....................................................66
2.3.1.Thiết kế bộ truyền bánh răng cho hộp giảm tốc....67
2.3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng................................68
2.3.3.Tổng kết các thông số bánh răng...........................70
2.4. Tính toán hệ thống dẫn động cho cơ cấu thay dao...71
2.4.1. Tính toán trục dẫn hớng [1].....................................71
2.4.2. Tính toán và lựa chọn xylanh khí nén cho chuyển
động của đài dao [2].........................................................74
Tài liệu tham khảo.................................................................77

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

2

Thiết kế hệ thống thay dao tự động

GVHD : PGS. TS. Bùi Văn Hạnh

3


Thit k h thng thay dao t ng

Phụ lục hì
Hỡnh 1. 1. Sơ đồ sử dụng dụng cụ cắt bằng phơng pháp thay
thế tự động.................................................................................7
Hỡnh 1. 2. Sơ đồ phân loại hệ thống thay dao tự động............9
Hỡnh 1. 3. Kết cấu của đầu Rơvônve.......................................11
Hỡnh 1. 4.

Cấu trúc tổng thể của bàn dao nghiêng có đầu

rơvônve.....................................................................................12
Hỡnh 1. 5. Sơ đồ thay dao tự động trên đầu rơvônve của hãng
Okuma........................................................................................12
Hỡnh 1. 6. Trung tâm gia công với đầu rơvônve......................13
Hỡnh 1. 7. Các kiểu đầu rơvônve trên máy phay CNC và trung
tâm gia công.............................................................................13
Hỡnh 1. 8. Các phơng án câu trúc của ổ chứa.........................15
Hỡnh 1. 9. Tuần t các bớc thay thế dụng cụ trên trung tâm... .16
Hỡnh 1. 10. Cơ cấu thay thế dụng cụ tự động trên máy tiện. . .17
Hỡnh 1. 11. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ trên trung tâm...17
Hỡnh 1. 12. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ tự động với.........19
Hỡnh 1. 13. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ khi ổ chứa.........19

Hỡnh 1. 14. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ trên máy có trục
chính thẳng đứng....................................................................20
Hỡnh 1. 15. Các kích thớc chủ yếu của giá đơ dụng cụ (mm)...25
Y
Hỡnh 2. 1. Cấu tạo chung máy CNC-V30.....................................37
Hỡnh 2. 2. Hình vẽ 2D của máy.................................................40
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

4


Thit k h thng thay dao t ng

Hỡnh 2. 3. Hình vẽ 3D của máy.................................................40
Hỡnh 2. 4. Bản vẽ đài dao..........................................................41
Hỡnh 2. 5. Sơ đồ biểu diễn điểm chuẩn thay dụng cụ...........43
Hỡnh 2. 6. Sơ đồ quá trình tính toán hệ thống thay dao tự
động..........................................................................................45
Hỡnh 2. 7. Sơ đồ tính toán kích thớc hình học của Tang........47
Hỡnh 2. 8. Sơ đồ trục chính tham gia vào thay dụng cụ.........48
Hỡnh 2. 9. Các thông số của tay kẹt..........................................50
Hỡnh 2. 10. Thông số hình học của tấm định vị....................50
Hỡnh 2. 11. Quy trình kẹp dao..................................................51
Hỡnh 2. 12. Sơ đồ tính toán cơ cấu Man..................................54
Hỡnh 2. 13. Biểu đồ sự phụ thuộc vận tốc góc và gia tốc góc
của đĩa man vào góc ............................................................59
Hỡnh 2. 14. Sơ đồ tính động lực học cơ cấu Man...................60
Hỡnh 2. 15. Sơ đồ bố trí ổ lăn trên hệ thống thay dao............62
Hỡnh 2. 16. Sơ đồ phân bồ lực...............................................63
Hỡnh 2. 17. Sơ đồ bố trí lực trên trục đỡ Tang..........................65

Hỡnh 2. 18. Sơ đồ bố trí trục dân hớng trên hệ thống thay dao
...................................................................................................72
Hỡnh 2. 19. Biểu đồ mô men.....................................................73
Hỡnh 2. 20. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động khí nén......74

Danh mục bả
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

5


Thit k h thng thay dao t ng

Bng 1. 1 Các kích thớc chủ yếu của giá đỡ dụng cụ (chuôi)
theo tiêu chuẩn ISO....................................................................25
Y
Bng 2. 1. Các bộ phận của máy................................................37
Bng 2. 2. Các thông số kỹ thuật của máy CNC - V30...............38

Lời Nói đầu
úng gúp vo s phỏt trin nhanh chúng ca khoa h c v cụng ngh trong
thi gian gn õy, t ng húa úng vai trũ rt quan trng. Vỡ v y, cn ph i
cú chin lc cụng nghip húa v hin i húa nn kinh t t n c, cụng
nghip t ng cn c u tiờn v phỏt trin.
Cỏc mỏy cụng c iu khin s (NC v CNC) c dung ph bin cỏc
nc phỏt trin. Trong nhng nm gn õy cỏc mỏy ny ó c du nh p
vo Vit Nam ta v c s dng rng rói ti cỏc cụng ty v tr ng d y
hc Mỏy cụng c iu khin s hin i (CNC) l cỏc thi t b i n hỡnh
cho sn xut t ng, c trng cho ngnh c khớ t ng. V y lm ch
c cụng ngh cn lm ch c cỏc thit b iu khin.

Trong cỏc mỏy CNC, thỡ mong mun cỏc quỏ trỡnh c th c hi n m t
cỏch t ng hon ton gim thiu thao tỏc ca con ngi. Trong ú,
vic s dng h thng thay dao t ng l mt ti nghiờn c u r t ng
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

6


Thiết kế hệ thống thay dao tự động

dụng. Nó nâng cao công suất lao động và hiệu quả kinh tế. Vi ệc đi sâu tìm
hiểu hệ thống thay dao tự động cho phép ta có th ể chế tạo h ệ th ống thay
dao tự động riêng cho phù hợp với từng máy, góp ph ần tăng hiệu qu ả c ủa
việc sử dụng máy CNC. Việc Tăng năng suất của máy là một nhu c ầu c ần
thiết.
Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này, cùng v ới sự nhiệt tình và h ướng
dẫn cụ thể của các thầy trong bộ môn, nhưng do hiểu biết và kinh nghi ệm
thực tế còn kém nên không tránh khỏi sai sót. Rất mong đ ược sự góp ý và
giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn để trang bị thêm được nhiều kiến
thức.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các th ầy
cô trong viện và đặc biệt là sự hướng dẫn của th ầy PGS.TS. Bùi Văn H ạnh
đã giúp em hoàn thành đồ án này.

GVHD : PGS. TS. Bùi Văn Hạnh

7


Thit k h thng thay dao t ng

Chơng I : Giới thiệu chung về hệ thống
thay dao tự động
1. 1. Những đặc điểm chung của hệ thống thay dao tự
động
1.1.1. Phân loại các cơ cấu cấp phát và kẹp chặt dụng cụ
tự động
Thông thờng, quá trình gia công các chi tiết đợc thực hiên
tuần tự bằng nhiều dụng cụ khác nhau. Do đó,trên các thiết bị
tự động hoá, yêu cầu dụng cụ tơng ứng đã đợc lắp và điều
chỉnh sẵn trong các đài dao hoặc chuôi côn chuyên dùng. Việc
gá đặt dụng cụ vào cơ cấu công tác của máy (trục chính hoặc
đài gá dao) kẹp chặt lấy dụng cụ và khi bị mòn có thể thực
hiện thay bằng tay hoặc thay thế tự động. Khi gá đặt bằng
tay, quá trình điều chỉnh và lắp đặt dụng cụ phụ nh chuôi
côn, đài dao, bạc trung gian, mâm cặp đợc tiến hành trực tiếp
trên máy. Còn khi thay dụng cụ bằng phơng pháp tự động, việc
điều chỉnh và lắp đặt dụng cụ phụ đợc tiến hành bên ngoài
máy nhờ các dụng cụ chuyên dùng, phơng pháp này dùng phổ
biến trên các máy điều khiển số CNC, bao gồm các giai đoạn
chính sau :

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

8


Thit k h thng thay dao t ng

Chọn dụng cụ chính

và dụng cụ phụ

Lắ
p dụng cụ và đ
iều
chỉ
nh kích thứơc
Kho chứa dụng cụ đ
ơn
lẻ và dụng cụ đ
ã lắ
p
ráp,đ
iều chỉ
nh sẵ
n

-Tháo dao dã mòn ra
khỏi trục chính.
-Tách dụng cụ chính ra
khỏi dụng cụ phụ.
-Mài lại dụng cụ chính
hoặ
c thay thế.

Chọn và ghép thành
bộ và các dụng cụ đ
ã
đ
iều chỉ

nh sẵ
n.

ổchứa dụng
cụ.

Cơcấu công
tác.

Máy
CNC
hoặ
c
máy
tự
đ
ộng.

Hỡnh 1. 1. Sơ đồ sử dụng dụng cụ cắt bằng phơng pháp thay
thế tự động
- Ghép bộ và lắp ráp dụng cụ lấy ra từ kho dụng cụ
- Điều chỉnh kích thớc của dụng cụ trên các thiết bị
chuyên dùng.
- Nhập kho các bộ dụng cụ đã lắp và điều chỉnh.
- Chọn dụng cụ phù hợp, thay thế và kẹp chúng tự động.
- Tháo kẹp dụng cụ và đa nó về ổ dao.
- Đa dụng cụ về kho sau khi đã gia công xong cả loạt chi
tiết hoặc tháo dỡ để mài lại.
Quá trình chọn dụng cụ phù hợp trong ổ chứa để gia công chi
tiết, gá đặt và kẹp chặt dụng cụ tự động tháo dụng cụ ra khỏi

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

9


Thit k h thng thay dao t ng

cơ cấu công tác và đa về ổ chứa đợc thực hiện nhờ hệ thống
cấp phát và kẹp chặt tự động .
Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động bao gồm các bộ phận cơ
bản sau:
- ổ chứa dụng cụ, trên các máy tiện NC có thể có từ 1 đến 3
đầu rơvônve thực hiện chức năng của các ổ dụng cụ
- Cơ cấu chọn dụng cụ cần thiết từ ổ dụng cụ để chuẩn bị
dụng cụ thay thế.
- Tay máy để thay thế dụng cụ (trong trờng hợp máy CNC_V30
không cơ cấu này).
- Cơ cấu kẹp chuôi côn hoặc đài gá dao trong cơ cấu công
tác.

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

10


Thit k h thng thay dao t ng

Hệ t hống t ha y t hế dụ ng
c ụ t ự độ ng

Đ ầu rơvônve
nhiều vịtrí

Dù ng
cho các
máy tiện
CNC
Đ ầu
rơvônve
vớ i các
dụng cụ
và không
có dẫn
động
riêng
Đ ầu
rơvônve
vớ i các
dụng cụ
và có
dẫn
động
riêng

ổchứa dụng cụ ( vớ i các
dụng cụ đơn chiếc )

Dù ng cho
máy phay

CNC và trung
tâ
m gia công

Vớ i hai và
nhiều đầu
rơvônve
( có hoặc
không có
tay máy)

Đ ầu
rơvônve
có trục
chính tại
mỗi vị
trí

Vớ i tay
máy

Không có
tay máy

Đ ầu
rơvônve
chỉcó
trục
chính tại
vịtrí

công tác

Chuyển động
cấp thực hiện
vớ i cả đầu
rơvônve

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

Chuyển động
cấp chỉthực
hiện vớ i trục
chính

11

ổchứa dụng cụ ( cho
các đầu nhiều trục
chính )

Có đầu quay
nhiều vịtrí

Có ổchứa
dụng
cụ và tay máy


Thiết kế hệ thống thay dao tự động

Hình 1. 2. S¬ ®å ph©n lo¹i hÖ thèng thay dao tù ®éng

GVHD : PGS. TS. Bùi Văn Hạnh

12


Thit k h thng thay dao t ng

Những yêu cầu cơ cấu cơ bản đối với cơ cấu cấp phát dụng
cụ tự động (CPDCTĐ)
- ổ chứa phải có dung lợng đủ lớn.
- Dụng cụ phải đợc giữ trong ổ với độ tin cậy cao.
- Thời gian thay thế dụng cụ là ít nhất .
- Dụng cụ phải đợc giữ chặt trong tay máy khi thay thế
tự động.
- Chuôi dao và đài gá dao phải đợc định vị chính xác
vào vị trí công tác.
- Khoảng cách giữa ổ dụng cụ tới vị trí công tác là ngắn
nhất.
- Hệ thống CPDCTĐ phải đợc thiết kế bố trí sao cho nó
không chạm vào phôi khi thay thế dụng cụ.
- Hệ thống CPDCTĐ phải có độ tin cậy làm việc cao.
- Tránh làm bẩn các bề mặt lắp ráp của chuôi vào đài
gá dụng cụ.
- Sử dụng và bảo dỡng tiện lợi, đáp ứng yêu cầu an toàn.
1.1.2. ổ chứa dao và vận chuyển dụng cụ khi cấp phát
tự động
ổ chứa dao dùng để lu giữ các dụng cụ cần thiết cho quá
trình gia công các chi tiết nhất định của một máy cụ thể. Khi

thay thế dụng cụ bằng tay, ổ chứa đợc gắn cứng với máy ở vị
trí thuận tiện cho ngời thao tác. Còn khi thay thế dụng cụ tự
động, ngời ta sử dụng nhiều loại ổ chứa dụng cụ khác nhau. Với
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

13


Thit k h thng thay dao t ng

loại máy tiện thờng, ổ chứa dụng cụ chính là các đầu rơvônve
có 4, 6, 8 hoặc 16 vị trí gá đặt dụng cụ . Có thể có đến 3
đầu rơvônve trên một máy. Trên các trung tâm gia công, ngời
ta sử dụng các loại ổ chứa dạng đĩa, tang trống hoặc băng
xích chứa từ 10140 dụng cụ.
a. Chứa và vận chuyển dụng cụ bằng đầu rơvônve
Đầu rơvônve có thể đặt thẳng đứng, nằm ngang hay
nghiêng. Thay dụng cụ đợc thực hiện nhờ quay đâu rơvônve tới
vị trí yêu cầu rồi cố định nó lại. Thời gian thay dụng cụ trung
bình khoảng 1 4 giây.
Đầu rơvônve chính là cơ cấu công tác tiếp nhận trực tiếp lực
cắt của máy. Do đó nó có độ bền, độ cứng vững và độ chính
xác vị trí rất cao. Các dụng cụ để gia công mặt ngoài và trong
trên đầu rêvônve không đợc cản trở nhau. Hai kiểu đầu
rơvônve hay đợc sử dụng trên máy tiện CNC :

Hỡnh 1. 3. Kết cấu của đầu Rơvônve
a_Kiểu đế dao 4 vị trí ; b_Kiểu sao
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

14


Thit k h thng thay dao t ng

Trên các máy tiện CNC hiện đại ngày nay hay đợc sử dụng các
đầu rơvônve gá trên bàn trợt nghiêng. Cấu trúc tổng thể của
các đầu rơvônve dạng này đợc thể hiện bằng hình sau :

Hỡnh 1. 4. Cấu trúc tổng thể của bàn dao nghiêng có đầu
rơvônve
Trên máy tiện CNC có thể gia công nhiều loại bề mặt khác
nhau nh các mặt tiện khoan lỗ đồng tâm, song song, các lỗ
không đồng tâm, hớng kính; phay các mặt cạnh, rãnh then. Để
thực hiện các công việc trên, các đầu rơvônve cần đợc trang
bị các dụng cụ có chuyển động quay nh mũi khoan, dao, phay
v...v. Dẫn động quay cho các dụng cụ này đợc thực hiện nhờ
một động cơ gá trong đầu rơvônve.
Kết cấu đầu rơvônve 1 và ổ chứa dụng cụ 3 của hãng Okuma
(Nhật Bản).Tay máy 2 thực hiện thay dụng cụ trong đầu
rơvônve 1.

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

15


Thit k h thng thay dao t ng

Hỡnh 1. 5. Sơ đồ thay dao tự động trên đầu rơvônve của hãng

Okuma
1. Đầu rơvônve ; 2. Tay máy ; 3. ổ chứa dụng cụ.
Trên một số máy phay CNC và trung tâm gia công khi số lợng
dụng cụ không lớn, ngời

ta sử dụng các ổ chứa dạng đầu

rơvônve :

Hỡnh 1. 6. Trung tâm gia công với đầu rơvônve
a. Bàn máy chữ thập ; b. Bàn máy treo
Các kết cấu này cho phép giảm thời gian thay dao. Tuy nhiên,
chúng cũng có một số nhợc điểm nh mỗi vị trí cần một trục
chính. Độ chính xác vị trí của dụng cụ bị giảm khi quay và
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

16


Thit k h thng thay dao t ng

hãm đầu rơvônve.Số vị tí trong đầu rơvônve tăng không chỉ
làm phức tạp kết cấu, mà còn làm giảm chiều dài hành trình l 1
của đầu nh hình a và hình b :

Hỡnh 1. 7. Các kiểu đầu rơvônve trên máy phay CNC và trung
tâm gia công
l1 : chiều dài hành trình của đầu rơvônve
Điều kiện gia công đợc cải thiện và kết cấu đơn giản hơn
nếu sử dụng đầu với trục gá nghiêng nh (hình c). Lúc này chỉ

có một trục chính 3 đợc lần lợt nối với trục gá 4 của đầu tại vị
trí công tác. Chuyển động chạy dao thực hiện nhờ dịch
chuyển ụ trục chính 2 cùng toàn bộ đầu rơvônve. Tuy vậy hành
trình l1 vẫn bị hạn chế.
Hình d là sơ đồ nguyên lý của ổ chứa dụng cụ kiểu đầu
rơvônve của hãng Olivetti (Italy). Kết cấu này có u điểm là
hành trình công tác l1 không bị hạn chế vì chuyển động chạy
dao không do ụ trục chính thực hiện mà do ống đỡ dụng cụ của
trục chính 3 thực hiện. Khi ống đỡ dụng cụ hạ xuống, nó sẽ tóm
lấy trục gá cùng dụng cụ và đẩy chúng tới khoảng cách l 1 yêu cầu
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

17


Thit k h thng thay dao t ng

khi đầu 1 cố định. Tuy nhiên kết cấu này có độ cứng vững
thấp.
b. Lu giữ và vận chuyển dụng cụ trong ổ chứa
Các phơng án cấu trúc của các ổ chứa dụng cụ :
Các ổ chứa tang trống (hình a, b) có sức chứa từ 12 đến 40
dụng cụ rất thông dụng và hay đợc dùng hơn cả. Chúng có kết
cấu gọn, dễ gá trên trụ đứng hoặc trục tiếp trên ụ trục chính
của máy. Trờng hợp này cho phép giảm thời gian thay dao,nhng
lại làm tăng trọng lợng của khối di động. Thông thờng phơng án
trên hình a đợc sử dụng với phơng án gá bên cạnh, giữa trụ
đứng :
Phơng án trên hình b thờng đợc sủ dụng trên máy CNC có trục
chính nằm ngang.

Kết cấu ổ chứa dạng đĩa ( hình c) ít dùng, vì khi số lợng lớn
sẽ kéo theo kích thớc đờng kính rất lớn. Các ổ chứa hình côn
(hình d và e) cho phép thay dao dễ dàng. Các ổ chứa dạng
xích tải (hình f) đợc sử dụng khi số dụng cụ chứa lớn (tới 140
dụng cụ)

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

18


Thit k h thng thay dao t ng

Hỡnh 1. 8. Các phơng án câu trúc của ổ chứa
a, b : Với tâm quay nằm ngang và thẳng đứng ;
c

: Dạng hình sao với trục quay thẳng đứng ;

d, e : Dạng côn với trục quay thẳng đứng và
nghiêng ;
f, m : Dạng xích tải
n

: Dạng thẳng

1.1.3. Thay thế dụng cụ và kẹp chặt dụng cụ tự động
trong cơ cấu công tác
Thay thế dụng cụ tự động trên các máy cắt CNC có thể thực
hiện theo các phơng pháp sau :

1. Thay thế vị trí (quay) ổ chứa dụng cụ (đầu
rơvônve) ;
2. Chuyển dụng cụ từ ổ chứa chính vào các trục chính
qua ổ phụ (quay đầu có 2 hoặc nhiều vị trí);
3. Thay thế trục tiếp dụng cụ từ ổ chứa vào trục chính;

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

19


Thit k h thng thay dao t ng

4. Đa dụng cụ từ ổ chứa vào trục chính nhờ tay máy
Với phơng án thứ nhất, quá trình thay thế dụng cụ tự động
đợc thực hiện nhờ quay đầu rơvônve tới vị trí yêu cầu, thời
gian thay dao rất ít.
Khi sử dụng đầu rơvônve nhiều vị trí, một trục chính trên
các trung tâm gia công, quá trình thay thế dụng cụ đợc thực
hiện nhờ quay đầu rơvônve. Thời gian thay lớn hơn phơng án
thứ nhất vì phải thực hiện các công đoạn nhả kẹp trục gá dụng
cụ 1 (hình a), lùi trục chính 2 ra (hình b), quay và hãm đầu 3
(hinh c,d), đa trục chính 4 vào vị trí và kẹp dụng cụ mới (hình
e).

Hỡnh 1. 9. Tuần t các bớc thay thế dụng cụ trên trung tâm
gia công một trục chính của hãng Mandelli
a, b : tháo kẹp trục gá 1 và lùi trục chính 2
c, d :quay và hãm đầu rơvônve 3

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

20


Thit k h thng thay dao t ng

e

: đa trục chính 4 vào vị trí và kẹp trục gá với

dụng cụ mới.
Thời gian thay thế bé (1- 2 giây) có thể đạt đợc với kết cấu
phức tạp nhờ sử dụng phơng pháp thứ 2 với các đầu quay 2 vị
trí có ổ chứa dụng cụ kèm theo. Trong trờng hợp này, thời gian
thay dao đúng bằng thời gian tháo kẹp, quay và hãm đầu. Quá
trình chọn dụng cụ trong ổ chứa, gá chúng vào vị trí chờ của
đầu, đợc thực hiiện trong khi máy đang gia công nh hình dới :

Hỡnh 1. 10. Cơ cấu thay thế dụng cụ tự động trên máy tiện
CNC của hãng Heyligentaedt (Đức)
a. Sơ đồ thay dụng cụ cho đầu quay;

b . Đầu

quay hai vị trí
1.ổ chứa dao ; 2. đầu quay ; 3. tay máy
Các dụng cụ gá trong đế dao và trong ổ chứa dụng cụ 1 đợc
đa tuần tự vào đầu quay 2 nhờ tay máy 3. Khi bớc công nghệ
kết thúc, đầu 2 sẽ quay đi 180o. Dụng cụ mới sẽ đợc lắp đặt

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

21


Thit k h thng thay dao t ng

trên vị trí công tác sau 1,5 giây. Trong khi máy thực hiện gia
công phôi, tay máy sẽ lấy dụng cụ đã sử dụng ra khỏi vị trí 2 đa về ổ chứa và chọn dụng cụ mới theo chơng trình để gá vào
vị trí chờ.
Trên một số máy CNC ngời ta sử dụng phơng án 3 khi thay thế
dụng cụ cắt bằng phơng pháp tự động :

Hỡnh 1. 11. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ trên trung tâm
gia công của hãng Mandelli
a. Đa ụ trục chính tới ổ chứa và gá dụng cụ vào
vị trí tháo dỡ
1_ ổ chứa dụng cụ ; 2_ ụ trục chính
b. Nhả kẹp trục gá, lùi trục chính, quay ổ chứa;
c. Lắp đặt trục gá mới vào trục chính ;
d. Đa ụ trục chính về vị trí gia công ;
Qúa trình thay thế dụng cụ thực hiện nhờ chuyển động tơng đối có chu kỳ của ụ trục chính 2 so với ổ chứa dụng cụ 1.
Mặc dù kết cấu của cơ cấu thay thế dụng cụ tự động đợc đơn
giản hơn do không cần tay máy, nhng thời gian thay thế lại tăng
lên. Do vậy trên các trung tâm gia công, phơng pháp thay thế
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

22

Thit k h thng thay dao t ng

dụng cụ thứ 4 là thông dụng hơn cả. Phơng pháp này sử dụng
tay máy, nên mặc dù kết cấu phức tạp hơn, nhng bù lại chúng có
thời gian thay thế nhỏ nhờ dụng cụ đã đợc chọn sơ bộ từ ổ
chứa dụng cụ khi máy đang gia công. Cơ cấu thay thế dụng cụ
có kết cấu và bố trí phụ thuộc vào vị trí của ổ chứa dụng cụ
trên máy. Để giảm thời gian thay thế dụng cụ, ổ chứa nên đặt
gần trục chính, tốt nhất là đặt trực tiếp ttrên trục chính. Tuy
nhiên, phơng án này sẽ làm tăng trọng lợng của trục chính. Vì
vậy, thờng ngời ta bố trí ổ chứa dụng cụ bên hông phải hoặc
trái của trụ đứng.
Tuy thuộc vào vị trí của ổ chứa dụng cụ trên máy, ngời ta sử
dụng nhiều loại tay máy với chu kỳ chuyển động khác nhau.
Hình dỡi là tuần tự của quá trình thay thế dụng cụ trong trục
chính 3 bằng tay máy 2 từ ổ chứa dụng cụ 1

Hỡnh 1. 12. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ tự động với
ổ chứa đặt phía trên trụ đứng
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

23


Thit k h thng thay dao t ng

a, b, c : trục gá có vị trí thẳng đứng ;
d

: trục gá có vị trí nằm ngang ;

ổ chứa dụng cụ 1 bố trí phía trên trụ đứng. Máy có ụ trục
chính nằm ngang, còn trục gá bố trí thẳng đứng. Kết cấu tay
máy sẽ đơn giản hơn nếu trục gá có vị trí nằm ngang (hình
d). Với ổ chứa dụng cụ bố trí bên cạnh ụ trục chính, trụ đứng
máy hoặc có cấu trúc nh một cụm riêng bên cạnh máy khi thay
thế dụng cụ tự động, ngời ta sử dụng kết cấu nh hình dới :

Hỡnh 1. 13. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ khi ổ chứa
bố trí bên cạnh của máy
a : Sơ đồ chọn dụng cụ trong ổ chứa: 1,4.dụng cụ ; 2.giá treo
tay máy ; 3.tay máy
b : Sơ đồ thay thế dụng cụ trong trục chính: 1,3.dụng cụ ;
2 .tay máy
Trong giai đoạn đầu (hinh a),tiến hành chọn dụng cục cần
thiết 4 và đa nó về vị trí thay thế bằng cơ cấu dịch chuyển
dụng cụ trong ổ chứa. Tiếp theo, tay máy quay 90 o để tóm lấy
dụng cụ 4 rồi chuyển động theo phơng dọc trục để đa dụng
cụ ra khỏi lỗ chứa. Sau khi dụng cụ 1 đã gia công xong, giá treo
GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

24


Thit k h thng thay dao t ng

2 của tay máy (hình b) sẽ quay và dùng bàn tay còn lại tóm lấy
dụng cụ cần thay 1 nằm trong trục chính. Nhờ chuyển động
dọc trục của mình, tay máy 2 sẽ lấy dụng cụ 1 ra khỏi trục
chính rồi quay 180o để đa dụng cụ 3 vào lỗ lắp ráp của ụ trục

chính. Dụng cụ 3 sẽ đợc kẹp chặt lại. Sau đó tay máy sẽ quay
90o về vị trí ban đầu (hình a) rồi nhả dụng cụ vào lỗ chứa của
ổ dụng cụ.
Sơ đồ thay thế dụng cụ trên các trung tâm gia công có trục
chính thẳng đứng 3 và tay máy 2 từ ổ chứa dụng cụ 1 đợc
trình bày ở hình dới :

Hỡnh 1. 14. Tuần tự các bớc thay thế dụng cụ trên máy có trục
chính thẳng đứng

GVHD : PGS. TS. Bựi Vn Hnh

25