Thiết kế, chế tạo hệ thống gá phôi nhanh trên máy phay CNC

Từ đó, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống gá phôi nhanh trên máy phay CNC” với mục tiêu giảm thời gian gá đặt, nâng cao năng suất và giảm sức lao động của công nhân.. DỰ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM ĐĂNG PHƯỚC

Đà Nẵng – Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN!

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn

Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019

Học viên

Võ Văn Thanh

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN

MÁY PHAY CNCHọc viên: Võ Văn Thanh Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Với định hướng phát triển về lĩnh vực gia công cơ khí và đáp ứng các công nghệ về sản xuất Khuôn cùng với gia công cơ khí chính xác Công ty Sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải đã đầu tư nhiều thiết bị gia công CNC hiện đại với nhiều kích cỡ và độ chính xác cao Với việc đầu

tư nhiều thiết bị nhưng một số phương pháp sản xuất chủ yếu thực hiện thủ công tốn nhiều thời gian gia công và sức lao động dẫn đến chưa đáp ứng được năng lực sản xuất cũng như khai thác tối đa năng lực của thiết bị Từ đó, tôi đã nhận diện được phương pháp gá đặt hiện tại tốn khá nhiều thời gian, việc dừng máy để thực hiện gá đặt khá nhiều dẫn đến năng suất sản xuất chưa cao Từ đó, tôi đã lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống gá phôi nhanh trên máy phay CNC” với mục tiêu giảm thời gian gá đặt, nâng cao năng suất và giảm sức lao động của công nhân Với thiết kế này đề tài mang lại nhiều ý nghĩa lớn trong lĩnh vực gia công Khuôn mẫu và gia công cơ khí chính xác đáp ứng quá trình gia công và giảm chi phí sản xuất.

Từ khóa: Đồ gá cơ khí, Phương pháp gá đặt nhanh trên máy phay CNC.

DESIGN AND MANUFACTURE OF QUICK DELUXE SYSTEM ON

CNC MILLING MACHINEAbstract

With the development orientation in the field of mechanical processing and meet the technology of mold production along with precision mechanical processing Chu Lai - Truong Hai Mold Manufacturing Company has invested in many modern CNC machining equipment with various sizes and high precision With the investment in many equipment, but some of the main production methods that are done manually, it takes a lot of processing time and labor force, resulting in not meeting the production capacity as well as making the most of the equipment's capacity were Since then, I have realized that the current mounting method is quite time-consuming, stopping the machine to make a lot of installation leads to low productivity Since then, I have chosen the topic "Designing and manufacturing fast workpiece mounting system on CNC milling machine" with the goal of reducing setting time, improving productivity and reducing labor force of workers With this design, the

project brings a lot of great meanings in the field of mold processing and precision

mechanical processing to meet the machining process and reduce production costs Key words: Mechanical jigs, Quick fix method on CNC milling machine.

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN! i

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC 3

1.1 Tổng quan về máy phay CNC 3

1.1.1 Khái niệm máy CNC 3

1.1.2 Cấu tạo 7

1.1.3 Chức năng: 8

1.2 Tổng quan về đồ gá 9

1.2.1 Giới thiệu chung các loại đồ gá thường dùng trên máy phay CNC 11

1.2.2 Đồ gá kẹp cơ khí 12

1.2.3 Đồ gá kẹp thủy lực và khí nén 16

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GÁ ĐẶT THEO PHƯƠNG ÁN MỚI 23

2.1 Thực trạng phương pháp sản xuất tại Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải 23

2.2.1 Phương pháp gia công hiện tại: 23

2.2.2 Phương pháp gá đặt trên máy: 25

2.2 Giới thiệu phương pháp gá đặt mới 27

2.2.1 Nguyên lý tổng quát cho hệ thống gá phôi nhanh: 28

2.2.2 Phương án đề xuất cho hệ thống gá phôi nhanh: 29

2.3 Đề xuất phương án 31

2.3.1 Bất cập khi gia công theo phương pháp cũ : 31

2.3.2 Đề xuất gá đặt theo phương pháp mới: 32

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GÁ PHÔI NHANH TRÊN MÁY PHAY CNC 34

3.1 Tính toán thiết kế bàn gá đặt bên ngoài máy 34

3.1.1 Thống kê các chi tiết sử dụng được sử dụng trên hệ thống 34

3.1.2 Tính toán kích thước tổng thể bàn gá đặt 39

3.1.3 Tính toán pallet gá trên bàn gá đặt 40

3.2 Tính toán thiết kế bàn gá đặt bên trong máy 44

3.2.1 Phương án đưa phôi vào và ra để gia công trên máy 44

3.2.2 Tính toán hệ thống định vị và kẹp chặt giữa pallet ngoài với bàn máy 46

CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 51

4.1 Mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống gá đặt mới 51

4.2 Gia công hệ thống theo bản vẽ thiết kế 2D 53

4.2.1 Thiết kế bản vẽ 2D gia công 53

4.2.2 Thực tế gia công lắp đặt 55

4.3 Thử nghiệm và đánh giá thực tế hệ thống mang lại so với phương pháp cũ 58

4.3.1 Khả năng sử dụng và năng xuất sản xuất 58

4.3.2 Thời gian gá đặt: Được thực hiện đánh giá qua quá trình quay video thực tế của phương pháp mới so với phương pháp cũ 59

4.3.3 Chi phí đầu tư hệ thống mới và hiệu quả mang lại từ hệ thống gá đặt: 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Máy tính được gắn liền với máy CNC thành một khối 4

Hình 1.2 Máy tiện 4

Hình 1.3 Kết cấu máy phay 5

Hình 1.4 Dao phay 9

Hình 1.5 Các loại đồ gá khi gia công cơ khí 10

Hình 1.6 Đòn kẹp và gối đỡ 13

Hình 1.7 Đòn kẹp, gối đỡ và gối tựa 13

Hình 1.8 Tấm kẹp mỏng 13

Hình 1.9 Đầu phân độ với mâm xoay 14

Hình 1.10 Cấu tạo của ê tô cơ khí 15

Hình 1.11 Ê tô hình sine 15

Hình 1.12 Một số loại Ê tô máy 17

Hình 1.13 Lực kẹp trong Ê tô máy 17

Hình 1.14 Cơ cấu Ê tô thủy lực 18

Hình 1.15 Phương pháp tạo lực kẹp 18

Hình 1.16 Các hướng tạo lực kẹp phôi 19

Hình 1.17 Cơ cấu chi tiết các phương pháp kẹp phôi 19

Hình 1.18 Kẹp phôi bằng khí nén, chân không (kẹp màng) 20

Hình 1.19 Kẹp chân không 20

Hình 1.20 Kẹp phôi bằng khí nén và chân không (kẹp phía trong) 21

Hình 1.21 Kẹp phôi bằng khí nén và chân không (kẹp cân bằng) 21

Hình 1.22 Bàn từ tính 22

Hình 1.23 Bàn từ thực tế 22

Hình 2.4 Lựa chọn gốc gia công theo yêu cầu bản vẽ 25

Hình 2.5 Gia công chi tiết sau khi gá đặt 25

Hình 2.6 Chêm giữ kẹp và phôi với bề mặt chi tiết đã gia công tinh hoàn thiện 26

Hình 2.7 Chêm bảo vệ bề mặt bàn máy từ phôi thô 26

Hình 2.8 Phôi được hỗ trợ dưới kẹp 27

Hình 2.9 Kẹp chân giữ phôi chặt trên bàn 27

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống gá phôi nhanh 28

Hình 2.11 Cấu tạo bàn gá đặt bên ngoài máy 29

Hình 2.12 Xe vận chuyển phôi đến vị trí máy gia công 30

Hình 2.13 Kết cấu hệ thống gá phôi trong máy 31

Hình 2.14: Phương án phân chia khu vực tại Công ty sản xuất Khuôn 32

Chu Lai – Trường Hải 32

Hình 2.15 Đường vận chuyển phôi gia công tại công ty sản xuất Khuôn 33

Chu Lai – Trường Hải 33

Hình 3.1 Tổng thể mô hình bàn gá đặt trung tâm 39

Hình 3.2 Kết cấu tổng thể pallet trên bàn gá đặt 40

Hình 3.3 Sơ đồ định vị pallet với bàn gá đặt 40

Hình 3.4 Kết cấu gá đặt chi tiết chi tiết trên pallet bàn máy 43

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý chung bàn gá đặt trên máy 45

Hình 3.8 Kết cấu tổng thể cơ cấu lắp với máy CNC 46

Hình 3.9 Kết cấu tổng thể các kệ để pallet gá đặt 47

Hình 3.10 Cơ cấu giữ tấm pallet với kệ đỡ 47

Hình 3.11 Kết cấu pallet trong bàn máy và pallet gá đặt 48

Hình 3.12 Kết cấu dẫn hướng chốt trụ định vị 49

Hình 3.13 Kết cấu chốt trụ định vị pallet gá đặt 50

Hình 4.1 Tổng thể quá trình hoạt động của hệ thống gá phôi 51

Hình 4.2 Tổng thể cơ cấu gá đặt tại máy gia công CNC 53

Hình 4.3 Cơ cấu gá kệ đỡ tại vị trí máy CNC 54

Hình 4.5 Cơ cấu kệ đỡ sau khi lắp ráp 55

Hình 4.6 Cơ cấu kệ đỡ sau quá trình gia công 56

Hình 4.7 Rà gá để định vị chuẩn bàn gá đặt trong bàn máy 57

Hình 4.8 Lắp đặt hệ thống gá phôi cho máy CNC 58

Hình 4.9 Tổng thể cơ cấu gá đặt sau khi lắp ráp tại máy CNC 58

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CNC: Control Numerical Computer

ATC: Automatic Tool Change

CAD: Computer Aided Design

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

- Công ty Sản xuất khuôn Chu Lai - Trường Hải đã thành lập được 2 năm.Lĩnh vực hoạt động chủ yếu của nhà máy là gia công khuôn mẫu và gia công cơkhí chính xác Hiện tại nhà máy chủ yếu sử dụng các máy CNC để gia công và

đa số là các máy phay Nhưng việc thực hiện gá đặt và cấp phôi cho quá trìnhgia công chủ yếu là bằng tay, tốn nhiều thời gian và sức lao động Phát sinhnhiều chi phí trong quá trình gia công

- Xuất phát từ lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống gá

phôi nhanh trên máy phay CNC” cho Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai –

Trường Hải làm luận văn tốt nghiệp.

- Đáp ứng năng lực sản xuất và chất lượng sản phẩm

- Tiết kiệm thời gian gá đặt chi tiết

- Giảm chi phí gia công

- Giảm cường độ lao động của công nhân

- Linh hoạt trong quá trình sản xuất tiến đến khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu:

- Hệ thống cấp phôi và gá đặt chi tiết gia công trên máy phay CNC

2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu các công đoạn gá đặt và cấp phôi trên máy phay CNC để thiết

kế, chế tạo đồ gá

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thựcnghiệm

1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về gá đặt trên máy phay CNC (các trang thiết bịcông nghệ, các phương pháp gá đặt,…)

2 Phương pháp thực nghiệm:

- Khảo sát quá trình vận chuyển phôi và gá đặt thực tế

- Mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống gá đặt nhanh.

 Từ kết quả theo dõi quá trình gá đặt theo phương pháp cũ và mô phỏng quátrình hoạt động của hệ thống gá đặt mới theo thực tế, dựa trên cơ sở lý thuyết vàtính toán đánh giá sơ bộ quá trình hoạt động của hệ thống

Ứng dụng cho việc gá đặt trong quá trình gia công trên máy phay CNC Giảm thiểu

thời gian gá đặt, tiết kiệm chi phí và sức lao động của công nhân vận hành máy

VI DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Một hệ thống cấp phôi cho máy phay CNC gồm các nội dung thiết kế, bộ bản vẽ

và hình ảnh sản phẩm sau khi chế tạo

VII CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Gồm:

Phần mở đầu

Chương I: Tổng quan đồ gá trên máy phay CNC

Chương II: Khảo sát thực trạng và đề xuất gá đặt theo phương án mới

Chương III: Tính toán và thiết kế hệ thống gá phôi nhanh trên máy phay CNC.Chương IV: Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC

1.1 Tổng quan về máy phay CNC

Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất côngnghiệp Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phứctạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện và một lượng lớn các thao tác do con người thựchiện được giảm thiểu

Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự pháttriển đáng kể về chính xác và chất lượng Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các saisót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác Ngoài ra còn cho phéplinh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc đểsản xuất các linh kiện khác

Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp gọi

là cell để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy CNC ngày nay được điều

khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, MACH3,… vì thế một bộ phận haylắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từngchi tiết Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức làchúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao các sản xuất (trong tầm giới hạn)

1.1.1 Khái niệm máy CNC

CNC được viết tắt Computer Numerical Control (điều khiển bằng máy tính) – đề

cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc, thiết bị với mục đích sản xuất (cótính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụngcác chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi

là mã G Vì thế, bộ não của máy CNC là máy tính Đây không phải là máy tính bìnhthường mà là máy tính với công suất tính toán cực nhanh Hệ điều hành mà nó sử dụng

là Fanuc, Fargor hoặc Mazak, chứ không phải là Windows hay Mac như các máy tính(computer) mà chúng ta thường dùng hàng ngày (H1.1)

Máy tính – Bộ nãocủa máy CNC

Hình 1.1: Máy tính được gắn liền với máy CNC thành một khối

Máy tính này sẽ điều khiển các bộ phận cơ khí để cắt gọt kim loại Chương trìnhđược viết sẵn và được tự động thi hành khi bạn nhất nút Start Chương trình này đượcdịch ra một thứ ngôn ngữ để máy tính có thể hiểu được Sau đó, máy tính chuyển lệnh

từ các chương trình qua các mạch điện tử đến điều khiển các bộ phận cơ khí

CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệmServomechanism của trường MIT

Hình 1.2 Máy tiện

Hình 1.3 Kết cấu máy phay

1.1.1 Ưu nhược điểm máy CNC (theo trang web maycnc.com)

Ưu điểm:

 So với các máy công cụ điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của máy CNCkhông phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển Người điều khiểnmáy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy

 So với các máy tự động theo chương trình cứng (dùng cam, dưỡng, cữ chặn,công tắc hành trình,…), máy công cụ CNC có tính linh hoạt cao trong công việclập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy vi tính, tiết kiệm được thời gian chỉnhmáy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ

 Ưu điểm chỉ có trong máy CNC đó là phương thức làm việc với hệ thống xử

lý thông tin “điện tử – số hóa”, cho phép nối ghép các hệ thống xử lý trong phạm

vi quản lý của toàn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hóa toàn bộ quá tŕnhsản xuất, ứng dụng các kỹ thuật hiện đại thông qua mạng liên thông cục bộ (LAN)hay mạng liên thông toàn cầu (WAN)

 Các máy ứng dụng kỹ thuật CNC đạt tốc độ dịch chuyển lớn Trong lĩnh vựcgia công cắt gọt, máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời giangia công, do mức tự động hoá nâng cao vượt bậc.

 Máy công cụ CNC có thể dễ dàng thay đổi chương tŕnh gia công, thiết thựcvới các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹ thuật tại khuvực làm việc giảm đáng kể Thời gian thay dao được thực hiện nhanh chóng, chínhxác có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổ tích dao chuyên dùnggắn trên máy

 Máy điều khiển kỹ thuật số có thể thực hiện một lúc nhiều chuyển độngkhác nhau, tự động điều chỉnh sai sót dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết

và qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết

 Máy công cụ CNC gia công được loạt chi tiết nhỏ, phản ứng một cách linhhoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điểm quan trọng nhất là việc lập trình giacông có thể thực hiện được ngoài máy, trong văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuậttin học thông qua các thiết bị vi tính, vi xử lý,…

 Đa số các máy CNC đều có thể thực hiện một số lượng lớn các nguyên côngkhác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết

 Độ chính xác lập lại đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình đảmbảo chất lượng gia công cao, là ưu việt tuyệt đối của các máy điều khiển kỹ thuật số

 Bản thân nguyên tắc điều khiển theo chương trình số là đảm bảo cơ bản của

độ chính xác gia công trên máy Ngoài ra máy CNC còn ưu điểm khai thác tối đacác chế độ cắt gọt, các nguyên lý cắt và phương án gá đặt, đảm bảo độ chính xáccao, ổn định chất lượng sản phẩm

Tóm lại sự lựa chọn thế hệ máy CNC ngày nay trở thành một đặc tính cần thiết cótầm quan trọng, quyết định đối với các xí nghiệp công nghiệp Vì nó có thể đem lại lợinhuận, khả năng tái sản xuất và nó có những tính năng cao mà máy công cụ thôngthường chưa đạt được

Nhược điểm:

 Giá thành chế tạo máy cao hơn

 Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn

 Vận hành máy phức tạp hơn

 Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn

1.1.2 Cấu tạo

Máy phay CNC được chia thành 2 loại: Máy phay đứng và máy phay ngang Máyphay CNC được cấu tạo với các phần chính sau:

ATC - Bộ thay dao tự động:

Đây là một bộ phận quan trọng để ATC thay đổi dụng cụ trong phạm vi trục chínhđược càng nhanh càng tốt Bằng chính sự thích ứng của quá trình điều khiển động cơ,ATC sẽ đưa được dao ra một cách chính xác ra khỏi trục chính Khả năng làm tăngnăng suất và giảm thời gian dừng máy phụ thuộc vào hệ thống ATC hoạt động tốt

Động cơ – Bộ điều kiển – Encoder:

Máy phay CNC được thiết kế, xây dựng từ những động cơ điện và điều khiểnđiện Quá trình điều khiển được hệ thống Encoder cung cấp phản hồi để tạo sự đồng

bộ giữa hệ thống điều khiển và động cơ tạo ra hiệu quả tốt nhất cho quá trình sản xuất

Vỏ máy:

Còn gọi là khung sườn của máy, càng cứng cáp thì độ chính xác càng cao và ổnđịnh Khi đề máy là nền tảng của một máy trung tâm, nó càng nặng hơn, chắc chắnhơn và tốt hơn Giá của nó có thể cao hơn nhưng sự chịu lực và độ bền sẽ làm giảmrung động Quá trình rung động sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Với một máy

có kết cấu vững chắc, nó sẽ hấp thụ những dao động này, đảm bảo máy sẽ thực hiệnvới công suất và độ chính xác cao nhất

Hệ điều khiển:

Hệ điều khiển là thành phần trung tâm của máy công cụ Nó điều khiển quá trìnhchuyển động, vị trí của các thành phần chuyển động trên máy, sao cho đạt được chínhxác tối ưu thời gian cắt, tốc độ và chiều sâu cắt cần thiết Sự kết hợp của dòng điện vớicác thông số kỹ thuật sẽ đưa ra sự điều khiển toàn diện từ nguồn cung cấp, thực hiệngia công chi tiết từ dữ liệu CAD nhanh chóng, dễ dàng với độ chính xác được nângcao và kết thúc quá trình gia công với chi phí nhỏ nhất

Bàn xe dao:

Các nhà cung cấp máy công cụ phải tạo ra một bàn xe dao phù hợp với mỗi máy và

có lợi nhất về mặt công suất cũng như thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại mà không ảnhhưởng đến độ chính xác khi gia công Độ cứng vững của bàn xe dao sẽ làm cho công suấtcủa quá trình cắt kim loại đươc được tăng lên Những nhà chế tạo thiết kế các bàn xe

dao cho phép chúng chỉ điều khiển đài dao và chức năng phay Thêm nữa, nếu cácthành phần khác chuyển động thì thành phần nào điều khiển chúng một cách tốt nhất.

Nguồn (Năng lượng):

Nguồn (năng lượng) của một máy CNC đảm bảo chắc chắn quá trình giao tiếpchính xác giữa bộ điều khiển và động cơ cùng sự tự điều chỉnh của các thành phần cótrong hệ thống mang đến sự phối hợp tốt giữa các bộ phận máy với nhau

Holder(cán dao)

Mũi dao

Đầu BT, HSK

Hình 1.4 Dao phay

Thông thường, quá trình gia công được tiến hành bằng một trong 2 cách sau:

- Phôi quay và tịnh tiến theo trục z, dao tịnh tiến theo trục z hoặc trục x hoặc trục y

- Dao quay (thường là drill_khoan), phôi tịnh tiến hoặc đứng yên

1.2 Tổng quan về đồ gá.

Nói đến đến gia công cơ khí là nói đến máy móc và các phương pháp để gia công

một chi tiết , cụm chi tiết

Để giải quyết các vấn đề công nghệ đưa ra chúng ta cần quan tâm khả năng công nghệ của máy, sau đó là chi tiết được gá đặt như thế nào?

Từ đó đồ gá có thể được phát biểu như sau:

Đồ gá là một trong những trang bị công nghệ để thực hiện các bước, các nguyên công công nghệ trên máy

Vai trò đồ gá:

- Dùng để xác định nhanh chóng và chính xác vị trí của chi tiết gia công trên máy

- Dùng để dẫn hướng dụng cụ cắt trong máy Khoan , Khoét , Doa

- Có thể tạo ra những chuyển động mà trên máy công cụ không có hoặc làm việc không hiệu quả

- Đảm bảo yêu cầu năng suất và giảm nhẹ sức lao động

- Nâng cao tốc độ cơ khí hoá , tự động hoá của sản xuất

- Mở rộng năng suất công nghệ của máy công cụ.

Phân loại:

- Phân loại theo nhóm:

+ Đồ gá trên máy tiện, máy tiện rơvonve

+ Đồ gá trên máy phay

+ Đồ gá trên máy bào

+ Đồ gá trên máy mài

+ Đồ gá trên máy khoan

+ Đồ gá trên máy doa

+ Đồ gá trên máy chuốt

a) Đồ gá sử dụng trên máy phay b) Đồ gá sử dụng trên máy mài

c) Đồ gá sử dụng trên máy tiện d) Đồ gá sử dụng trên máy khoan

Hình 1.5 Các loại đồ gá khi gia công cơ khí

- Phân loại theo mức độ chuyên môn hóa:

+ Đồ gá văn năng thông dụng

+ Đồ gá vạn năng điều chỉnh

+ Đồ gá chuyên môn hóa điều chỉnh

+ Đồ gá chuyên dùng

+ Đồ gá tổ hợp

1.2.1 Giới thiệu chung các loại đồ gá thường dùng trên máy phay CNC

Như chúng ta đã biết để gia công chính xác được các chi tiết trên máy CNC cũngnhư trên các máy gia công thông thường thì vấn đề định vị và kẹp chặt chi tiết đóngvai trò rất quan trọng

Để định vị và kẹp chặt được tốt yêu cầu các loại đồ gá phải chính xác, tháo lắpnhanh phù hợp với tốc độ làm việc của máy và đảm bảo tính kinh tế

Một số loại đồ gá chính thường được dùng trên máy phay CNC:

Kẹp bằng bàn từ

1 Vị trí của chi tiết trên bànmáy có thể được xác địnhmột cách tự do

2 Các chi tiết kẹp phải cótính từ tính

Kẹp bằng Modul gá

1 Vị trí của chi tiết trên bànmáy có thể thay đổi

2 Các phần tử kẹp có thể xácđịnh như là một modul Vịtrí kẹp do người sử dụngxác định

Các rãnh T trên bàn máy phay là cơ sở để kẹp chi tiết gia công Phụ thuộc vàochi tiết gia công được kẹp theo dạng và cách thức như thế nào, có thể phân biệt đồ

gá trên máy phay CNC theo các thiết bị kẹp như sau:

Hình 1.6 Đòn kẹp và gối đỡ

Để đỡ các chi tiết gia công người ta thường sử dụng các gối đỡ

Hình 1.7 Đòn kẹp, gối đỡ và gối tựa

Dùng những tấm kẹp mỏng để kẹp những chi tiết gia công mỏng và bề mặt của

nó tránh được khi dao vào gia công

Hình 1.8 Tấm kẹp mỏng

1.2.2.2 Đầu phân độ

Với sự hỗ trợ của đầu phân độ với mâm xoay, các chi tiết có thể được gia côngnhanh chóng các cạnh đối xứng khác nhau Cũng có thể gá mâm cặp lên đầu phân

độ để gia công chính xác các chi tiết có dạng tròn xoay

Hình 1.9 Đầu phân độ với mâm xoay

1.2.2.3 Ê tô

Ê tô là loại đồ gá rất thích hợp trong việc kẹp chặt và định vị chi tiết có dạng hộptrong quá trình gia công hoặc lắp ráp Trong máy CNC, người ta dùng ê tô giữ cácchi tiết theo dãy để hỗ trợ chu trình gia công Êtô gồm một thân và hai hàm kẹp(một cố định và một di động) để giữ và kẹp chi tiết gia công Êtô thực hiện lực kẹpbằng tay quay, vít - đai ốc, bằng bánh lệch tâm, bằng khí nén, bằng thuỷ lực

Hình 1.10 Cấu tạo của ê tô cơ khí

- Được tinh luyện từ thép hợp kim cứng có độ cứng khoảng 50-60 HRC

- Tay quay thường được làm từ chất Chromed, chống gỉ sét

Ê-tô đa năng có thể quay ngang hoặc thẳng đứng để tạo ra các góc nghiêng thuậntiện gia công các bề mặt nghiêng của chi tiết Lực kẹp được tạo ra thường bằng tay, tuynhiên có một số Ê-tô tạo ra lực kẹp bằng thủy lực và khí nén

Hình 1.11 Ê tô hình sine

Đặc điểm của ê tô hình sine:

Cung cấp 1 cách chính xác , nhanh chóng những chi tiết có bề mặt nghiêng choquá trình mài và kiểm tra

Thêm một rãnh trung tâm có góc sẽ cung cấp thêm khả năng kẹp

Được làm từ thép với độ cứng 58-60 HRC.

Chắc chắn và là một khối thống nhất

Mỏ cặp di động có thể kéo vào trong mặt đáy 1 góc từ 45 đến 600 để đảm bảo loạiSV-37 có những góc hình V thẳng đứng và nằm ngang mỏ cặp di động có thể di chuyểnđược, 1 máy bánh cóc với những cái ổ khắc hình chữ V và 1 cái đòn kéo nguyên khối.Sau đây ta xét đặc tính và thông số kĩ thuật của một số loại Ê tô của hãng Kitagawa:

VC series:

Rất thích hợp cho máy khoan và cắt ren loại nhỏ

Bề mặt ê tô rộng, định vị chính xác chi tiết gia công

Má kẹp được chế tạo bằng hợp kim

động nhỏ nên không thể đạt được lực kẹp lớn Để tạo ra lực kẹp lớn ta dùng thiết bịkẹp thủy lực, có thiết bị điều chỉnh áp lực để tạo ra lực kẹp theo yêu cầu.

Một số thiết bị kẹp khí nén, chân không và thủy lực:

Ê-tô máy sử dụng dễ dàng và chắc chắn, được dùng để kẹp những chi tiết nhỏ Việc

căn chỉnh chi tiết thứ nhất diễn ra với sự hỗ trợ của đồng hồ so.

Hình 1.12 Một số loại Ê tô máy Quá trình kẹp ở Ê-tô máy được diễn ra trong hình sau.

Hình 1.13 Lực kẹp trong Ê tô máy

Cấu tạo của một Ê-tô thủy lực được minh họa trong hình sau

1 Bàn kẹp cố định

4 Phần thân di động

7 Thân Ê-tô

Bộ phận kẹp phôi dựa trên qui tắc của một số chi tiết cơ bản Để kẹp phôi có thể

sử dụng xylanh khí nén kết hợp với đòn bẩy theo qui tắc đòn bẩy

Hình 1.15 Phương pháp tạo lực kẹp

a) Tác động lực nghiêng trực tiếp b) Kẹp bằng chêm c) Vấu kẹp nghiêng d) Kẹp chêm

Hình 1.16 Các hướng tạo lực kẹp phôi

a) Kẹp lệch tâm b) Kẹp trực tiếp

c) Kẹp chéo d) Kẹp kết hợp đòn bẩy cong

Hình 1.17 Cơ cấu chi tiết các phương pháp kẹp phôi

Hình 1.18 Kẹp phôi bằng khí nén, chân không (kẹp màng)

Hình 1.19 Kẹp chân không

Hình 1.20 Kẹp phôi bằng khí nén và chân không (kẹp phía trong)

Hình 1.21 Kẹp phôi bằng khí nén và chân không (kẹp cân bằng)

1.2.4 Đồ gá kẹp bằng từ tính.

Chi tiết gia công bằng thép có thể được kẹp bằng bàn từ tính Chi tiết được hút

vào bàn kẹp sau khi dòng điện được mở và có thể lấy chi tiết một cách dễ dàng sau khitắt dòng điện

Hình 1.22 Bàn từ tính

Tuy nhiên nhược điểm của bàn gá từ tính là chỉ có thể gá đặt được các chi tiết

có tính từ tính Còn với những chi tiết như nhôm, hợp chất nhôm hay vật liệu phi kimthì bàn gá này không thể gá đặt được

Hình 1.23 Bàn từ thực tế

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GÁ ĐẶT THEO

PHƯƠNG ÁN MỚI 2.1 Thực trạng phương pháp sản xuất tại Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai – Trường Hải.

Phương pháp gá đặt sử dụng hiện tại để gia công các chi tiết tuân theo phương pháp gá đặt thông thường

2.2.1 Phương pháp gia công hiện tại:

Việc triển khai gia công hiện tại của Công ty sản xuất Khuôn Chu Lai TrườngHải được thực hiện theo các bước sau:

Sau khi gia công công nhân thực hiện chuẩn bị phôi và gá đặt phôi tiếp theo như

sau:

Bước 1: Công nhân sử dụng cẩu trục, xe nâng vận chuyển phôi từ nơi tập kết

đến máy được sử dụng để gia công

a) Khu vực tập trung phôi gia công b) Vận chuyển phôi đến vị trímáy gia công Hình 2.1 Vận chuyển phôi đi máy gia công

Bước 2: Cố định phôi trên bàn máy

Hình 2.1 Gá chi tiết lên bàn máy và kẹp chặt sơ bộ

Bước 3: Canh chỉnh kích thước phôi

Hình 2.3 Dùng đồng hồ so rà các kích thước phôi

Bước 4: Kẹp chặt chi tiết và lựa chọn gốc gia công theo yêu cầu bản vẽ.

Hình 2.4 Lựa chọn gốc gia công theo yêu cầu bản vẽ

Đưa chi tiết đã lập trình vào máy, gắn đầu so tâm và chọn gốc gia công cho theo bản vẽ yêu cầu

Bước 5: Cài đặt thông số và nhập chương trình gia công đã lập trình sẳn để giacông chi tiết

Hình 2.5 Gia công chi tiết sau khi gá đặt

Bước 6: Tháo chi tiết và vận chuyển sản phẩm sau khi gia công đến khu vực bán thành phẩm để chờ gia công cho công đoạn tiếp theo

Bước 7: Công nhân tiếp tục vận chuyển phôi để gia công cho sản phẩm tiếp theo và quy trình được lặp lại

2.2.2 Phương pháp gá đặt trên máy:

Hiện tại phôi được gá đặt tuân theo các quy định sau:

- Đa số các bộ kẹp phay có sẵn để bắt chặt phôi trực tiếp lên bàn máy và luôntuân thủ các qui định về kẹp chặt Vặn bu lông có đầu hoặc bu lông vào trong đai

ốc chữ T phù hợp với bàn máy

- Ren đai ốc kẹp nên được vặn khớp hết phần trên bu lông có đầu Xác định vịtrí bu lông có đầu hoặc bu lông kẹp càng gần phôi càng tốt và sắp xếp các khối hỗtrợ kẹp sao cho áp lực kẹp được áp dụng trên phôi

- Xác định vị trí kẹp của phôi

- Các khối hỗ trợ kẹp phải có chiều cao bằng phôi Không được sử dụng cá khối

hỗ trợ kẹp thấp hơn phôi Các khối bậc điều chỉnh rất hữu ích cho việc gá kẹp phôi

và chiều cao của thanh kẹp có thể được điều chỉnh để đảm bảo lực kẹp tối đa

- Để bảo vệ bề mặt mềm hoặc bề mặt đã gia công từ những tổn hại do lực kẹp gây

ra, đặt chêm giữa kẹp và phôi (Hình 2.1) Nếu đang gia công thô một phôi đúc hoặcphôi hàn (Hình 2.2) để bảo vệ bàn máy tránh bị hư hại bằng cách sử dụng các khối

song song hoặc dùng chêm dưới phôi Giấy, gỗ dán hoặc kim loại tấm là những vậtliệu thường sử dụng để làm chêm cho phôi

Hình 2.6 Chêm giữ kẹp và phôi với bề mặt chi tiết đã gia công tinh hoàn thiện

Hình 2.7 Chêm bảo vệ bề mặt bàn máy từ phôi thô

Giải pháp khi kẹp phôi:

- Phôi có thể dễ dàng bị bóp méo, vỡ hoặc bị hư hỏng khi kẹp quá mức hoặc khôngđúng cách Một giải pháp cho vấn đề này là sử dụng vít kích để hỗ trợ phôi (Hình 2.3).Các loại kích nên được đặt trực tiếp dưới kẹp.Thay vì một vít kích, khối rắn có kíchthước chuẩn được sử dụng cho cả hai hỗ trợ phôi và hỗ trợ kẹp

Hình 2.8 Phôi được hỗ trợ dưới kẹp

- Trong vận hành gia công, phần cắt thô khá phức tạp,đỉnh kẹp đơn có thể không

đủ để kẹp chặt phôi Một khối kẹp hãm trên bàn máy sẽ được bù áp lực cắt và ngănchặn sự trượt của các phần được gia công Kẹp chân (Hình 2.4) có thể được dùng đểđảm bảo phôi trực tiếp trên bàn máy Bởi vì phôi được kẹp từ mặt bên, Mặt trên hoàntoàn có thể được gia công toàn bộ Một lợi thế của những kẹp này là chúng tạo áp lựctrên cả hai chiều đi xuống và phương ngang Quá trình kẹp là độc lập với việc gắn kẹp.Cho phép phôi được kẹp hoặc tháo mà không thực sự di chuyển bản thân các kẹp

Hình 2.9 Kẹp chân giữ phôi chặt trên

bàn 2.2 Giới thiệu phương pháp gá đặt mới

Với quá trình gá đặt phôi theo phương pháp cũ thì thời gian dừng máy để phục vụ vậnchuyển phôi và gá đặt quá nhiều dẫn đến năng suất gia công chưa cao Từ đó tôi đã đềxuất phương án tận dụng thời gian chạy máy công nhân sẽ vận chuyển phôi và gá đặt chitiết ở bên ngoài trước Sau khi gia công xong thì công nhân chỉ việc kéo chi tiết đã giacông xong ra, đẩy phôi đã gá đặt trước vào và tiếp tục gia công với chi tiết tiếp theo

Sau đây tôi sẽ trình bày cụ thể phương pháp gá đặt mới giúp năng suất sản xuất trong qúa trình ga công:

2.2.1 Nguyên lý tổng quát cho hệ thống gá phôi nhanh:

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống gá phôi nhanh

o Nguyên lý:

Bước 1: Phôi được gá đặt ở vị trí

Bước 2: Bàn gá đặt được chuyển từ vị trí đến vị trí nhờ xe đẩy phôi hay cầu trục Phôi và bàn gá đặt được lưu giữ tại vị trí này

Bước 3: Khi gia công xong phôi và bàn gá được vận chuyển ra rồi di chuyển đến

vị trí Sau đó vận chuyển phôi và bàn gá từ vị trí đã lắp gá đặt sẵn vàomáy Bước 4: Cài đặt thông số và tiếp tục gia công chi tiết mới Còn bàn gá đãgia công chuyển ra ngoài thì chi tiết sẽ được chuyển đến vị trí thành phẩm sau

đó tiếp tục gá đặt chi tiết gia công mới tại trung tâm gá đặt

2.2.2 Phương án đề xuất cho hệ thống gá phôi nhanh:

a Trung tâm gá đặt (bàn gá đặt ngoài máy):

Để phục vụ cho việc rà gá và lấy gốc chuẩn cho quá trình gia công ở bàn gáđặt bên ngoài máy cần có cơ cấu có thể rà gá và định vị phôi ban đầu trước khi vậnchuyển đến máy gia công

Hình 2.11 Cấu tạo bàn gá đặt bên ngoài máy

Yêu cầu:

- Bàn gá có khả năng định vị chi tiết với các kích thước khác nhau

- Hệ thống đồng hồ so để rà gá bề mặt sản phẩm

→ Giúp hạn chế thời gian dừng máy để gá đặt

b Vận chuyển phôi từ trung tâm gá đặt đến máy gia công:

Sử dụng cầu trục để vận chuyển phôi đến bàn máy tốn khá nhiều thời gian vàsức lực của công nhân để chuẩn bị Để thuận tiện trong việc vận chuyển bàn gá đặtđến vị trí gia công nên đề xuất phương án sử dụng xe để vận chuyển bàn gá đặt vàcác dụng cụ