Đồ án tốt nghiệp xây dựng chương trinhg postprocessor trên cơ sở phần mềm SolidCAM

Trong thực tiễn hiện nay, tất cả các hệ thống đều quan tâm đếnđiều đó bằng cách hoặc là sử dụng một chương trình đơn duy nhất, hoặc là bằngcách sử dụng hai chương trình hai công đoạn riê

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 6

1.1 Đặt vấn đề 6

1.2 Mục đích của đồ án 7

1.3 Phạm vi nghiên cứu 8

1.4 Bố cục đồ án 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC 5 TRỤC 9

2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC 9

2.1.1 Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục 9

2.1.2 Cấu hình máy CNC 5 trục 10

2.1.3 Lập trình gia công trên máy CNC 5 trục 14

2.1.4 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy CNC 5 trục 16

2.2 POSTPROCESSOR CHO MÁY 5 TRỤC 18

2.2.1 Giới thiệu chung 18

2.2.2 Vai trò, vị trí của Postprocessor 19

2.2.3 Chức năng của Postprocessor 21

2.2.3 Các bài toán trong Postprocessor 23

2.2.4 Các phương pháp xây dựng bộ Postprocessor 24

2.3.3 Công cụ tạo Postprocessor của phần mềm SolidCAM 25

CHƯƠNG 3: TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27

3.2 CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM 31

3.2.1 Các mô-đun chính của phần mềm SolidCAM 31

3.2.2 Các chiến lược gia công đồng thời 5 trục 38

3.3 CÔNG CỤ GPPTOOL CỦA SOLIDCAM 48

3.3.1 Giới thiệu 48

3.3.2 Các thành phần của Pre-processor và Post-processor 48

3.3.3 Internal Fast Post- Processor 62

3.4 TẠO POSTPROCESSOR TRÊN PHẦN MỀM SOLIDCAM 62

3.4.1 Tìm hiểu cấu hình máy DMU 100 monoBLOCK 63

3.4.2 Tìm hiểu cấu trúc mã NC cho bộ điều khiển iTNC530 65

3.4.3 Chỉnh sửa tập tin [machine.PRP] 68

3.4.4 Tạo tập tin [machine.VMID] 70

3.4.3 Chỉnh sửa tập tin [machine.GPP] 74

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM 83

4.1 MÔ HÌNH CHI TIẾT CẦN GIA CÔNG 83

4.2 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 86

4.2.1 Phân tích chi tiết gia công 86

4.2.2 Chọn vật liệu gia công 86

4.2.3 Xác định phương pháp chế tạo phôi 86

4.2.4.Thiết kế tiến trình công nghệ 88

4.2.5 Xác định lượng dư gia công 88

4.2.6 Thiết kế các nguyên công 89

4.3 LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG CHẠY DAO 91

4.3.1 Nguyên công 1 91

4.3.2 Nguyên công 2 92

4.4 MÔ PHỎNG, KIỂM TRA QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT MÃ

NC TRÊN PHẦN MỀM SOLIDCAM 102

4.4.1 Các chế độ mô phỏng đường chạy dao 102

4.4.2 Mô phỏng gia công trên máy 104

4.4.6 Xuất chương trình NC 119

4.5 MÔ PHỎNG KIỂM TRA CHƯƠNG TRÌNH NC TẠO BẰNG BỘ POSTPROCESSOR VỚI PHẦN MỀM VERICUT 120

4.5.1 Mô hình hóa máy CNC trên Vericut 120

4.5.2 Thiết lập các thành phần của chương trình mô phỏng 123

4.5.3 Mô phỏng và kiểm tra quá trình gia công 127

KẾT LUẬN 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

PHỤ LỤC 134

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp họá hiện đại hoá để từng bướcbắt kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và thế giới, điều đó đòi hỏichúng ta phải có một nền khoa học, công nghệ tiên tiến Chính vì vậy, việcnghiên cứu, ứng dụng và phát triển những lĩnh vực công nghệ mới đang là một

ưu tiên trong chính sách khoa học, công nghệ của nước ta hiện nay Cùng với

đó, các trang thiết bị công nghệ cao được nước ta nhập về ngày càng nhiều nhưmáy CNC, EDM,… đặt ra nhu cầu bức thiết về đào tạo cán bộ chuyên môntrong lĩnh vực Cơ điện tử

Là sinh viên được đào tạo đúng chuyên nghành tôi tự thấy có trách nhiệmphải cố gắng góp phần vào sự phát triển chung của ngành Cơ điện tử nước nhà

Để thực hiện được hoài bão này, chúng tôi không ngừng tìm tòi, học hỏi, gắn lýluận với thực tiễn nhằm trau dồi chuyên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễnnhư khai thác hiệu quả hệ thống CAD/CAM/CNC Hệ thống CAD/CAM/CNCđang được triển khai ngày càng rộng rãi, tuy nhiên hiệu quả khai thác các hệthống này ở nước ta chưa cao Một trong những nguyên nhân của tình trạng này

là sự đầu tư thiếu đồng bộ các hệ thống CAD/CAM/CNC Do thiếu kinh nghiệm

mà nhiều nhà sản xuất sẵn sàng bỏ ra nhiều tỷ để mua các phần mềmCAD/CAM và các máy CNC đắt tiền lại không để ý đến cầu nối giữa chúngchính là các bộ Postprocessor Và rồi họ đã phải bỏ ra khoản tiền lớn để mua bổsung Postprocessor mặc dù giá trị thực của nó vốn không lớn nếu đặt mua ngay

từ đầu Postprocessor là một bộ phận không thể thiếu được trong hệ thốngCAD/CAM và CNC Nếu không có Postprocesor thì hầu như giá trị của CNC 5trục chỉ tương đương với các máy CNC 3 trục Đã có nhiều đề tài nghiên cứucác phương pháp xây dựng Postprocessor cho máy CNC nhiều trục với mongmuốn nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống CAD/CAM/CNC và giảm thiểu chiphí đầu tư thiết bị Cũng với mong muốn đó, tôi đã nhận đồ án: “Tạo bộPostprocessor cho máy CNC 5 trục trên cơ sở phần mềm SolidCAM”

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng

do hạn chế về kiến thức, tài liệu và thiết bị nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót.Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô cùngcác bạn để đồ án của tôi hoàn thiện hơn Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy côtrong khoa Hàng không – Vũ trụ đặc biệt là TS Trần Đức Tăng và KS TrầnXuân Trung đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành đồ án

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 22 tháng 12 năm 2012

Học viện thực hiện Nguyễn Ngọc Bình

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, nhu cầu chế tạo các sản phẩm có kết cấu và hình dáng phức tạpngày càng gia tăng, đặc biệt trong các ngành: Hàng không vũ trụ, chế tạo vũ khí,sản xuất ôtô, tàu thủy,… Để gia công các chi tiết phức tạp này, các tổ hợp CNCnhiều trục luôn là lựa chọn đem lại hiệu quả cao Máy CNC 5 trục là loại máycông cụ điều khiển số có khả năng nội suy đồng thời 5 trục chuyển động vì vậy

nó có khả năng gia công những chi tiết phức tạp với độ chính xác kích thước vàhình dạng cao, năng suất đảm bảo Về mặt công nghệ, gia công trên trung tâmgia công CNC 5 trục là công nghệ có tính tập trung nguyên công rất cao, linhhoạt, hiệu suất khai thác máy lớn, và năng suất sản phẩm vượt trội

Các chương trình gia công trên máy CNC ngày càng được chuẩn hóa và

có thể được tạo lập tự động nhờ công cụ CAD/CAM

Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập chươngtrình gia công CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau trong các gói phầnmềm được gọi là các hệ thống CAD/CAM Một số hệ thống CAD/CAM điểnhình hiện nay như MasterCAM, Catia, Pro/ Engineer, Delcam, Cimaton

Phương pháp sử dụng CAD/CAM để xuất chương trình gia công một cách

tự động đã và đang được coi là phương pháp hiệu quả nhất Đặc biệt là trườnghợp gia công trên máy CNC nhiều trục (từ 4 trục trở lên)

Các phần mềm CAM là phần mềm máy tính chuyên dùng có nhiệm vụcung cấp chương trình điều khiển các thiết bị sản xuất, trước hết là các máyCNC (chương trình NC) Yêu cầu cơ bản đối với một chương trình NC là phảihoàn toàn tương thích với máy mà nó phục vụ, xét cả về ngôn ngữ lẫn cấu trúc,tính năng của máy

Các phần mềm CAM thương mại phải có 2 chức năng:

- Chức năng xử lý hình học và công nghệ chung, là chức năng cơ bản và

do mô-đun cơ sở gọi là Processor thực hiện

- Chức năng thứ 2 (hậu xử lý) đảm bảo chương trình NC tương thích vớimáy CNC cụ thể, do một mô-đun gọi là Postprocessor thực hiện

Postprocessor là một mô-đun đặc biệt của phần mềm CAM vạn năng, giữvai trò giao diện hay cầu nối giữa CAM và CNC

Các phần mềm CAD/CAM có đầy đủ chức năng rất đắt (cỡ vài chục ngànđến hàng trăm ngàn USD), có khi đắt hơn cả máy CNC, nhưng chỉ đảm bảochức năng xử lý Nhờ có bộ hậu xử lý mà người ta dùng chung được các phầnmềm CAD/CAM đắt tiền cho nhiều máy CNC Giải pháp sử dụng Postprocessormang lại hiệu quả kinh tế và tiện ích sử dụng lớn cho các phần mềmCAD/CAM

Các bộ hậu xử lý thường do các nhà sản xuất phần mềm CAM cung cấptheo đặt hàng riêng của các nhà sản xuất, hoặc đôi khi do chính người sử dụngmáy CNC Tuy nhiên, có nhiều lý do dẫn đến việc các cơ sở sử dụng máy phải

tự tạo Postprocessor cho riêng mình Do vậy, tôi được giao nhiệm vụ thực hiện

đồ án: “Xây dựng Postprocessor cho máy CNC 5 trục dựa trên cơ sở phần mềmSolidCAM”

1.2 Mục đích của đồ án

Mục tiêu của đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu tổng quan về máy CNC 5 trục

- Tìm hiểu phần mềm SolidCAM

- Tạo bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục trên cơ sở phần mềmSolidCAM

- Lập trình gia công và mô phỏng thử nghiệm với bộ Postprocessor vừatạo được.

- Mô phỏng kiểm tra trên phần mềm Vericut

- Phân tích, đánh giá kết quả

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Trong khuân khổ đồ án, tôi tập trung giải quyết một số nội dung sau:

- Phần lý thuyết giới thiệu tổng quan và phương pháp tạo Postprocessortrên cơ sở phần mềm SolidCAM cho các máy CNC 5 trục

- Áp dụng lý thuyết để tạo một bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục cụthể (trong đồ án này lựa chọn máy DECKEN MAHO DMU 100 monoBLOCK)

và lập trình gia công, mô phỏng thử nghiệm trên máy đó

1.4 Bố cục đồ án

Bản thuyết minh đồ án được chia thành 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan về máy CNC 5 trục và Postprocessor cho máy CNC

5 trục

Chương 3: Tạo bộ Postprocessor trên cơ sở phần mềm SolidCAM

Chương 4: Lập trình gia công và mô phỏng thử nghiệm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ

POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC 5 TRỤC

2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC

2.1.1 Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục

Các trục trên máy CNC được xác định như sau:

Hình 2.1: Hệ trục tọa độ trên máy CNC

Trục Z: trục Z luôn song song với trục chính của máy

Trục X: Trục X là trục nằm trên mặt bàn máy và thông thường nó đượcxác định theo phương nằm ngang Chiều của trục X được xác định theo quy tắcbàn tay phải (ngón cái chỉ chiều dương của trục X)

Trục Y: Sau khi xác định được các trục X, Z ta xác định trục Y theo quytắc bàn tay phải (ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y).

Các trục quay quanh các trục X,Y,Z được ký hiệu là A,B,C Chiều quaydương là chiều quay theo chiều của kim đồng hồ nếu nhìn theo chiều dương củacác trục X,Y,Z

Các trục tịnh tiến song song với trục X,Y,Z được ký hiệu là U,V,W.Khi nói đến máy CNC 5 trục là nói đến các máy CNC 5 bậc tự do: 3 trụctịnh tiến ký hiệu là X, Y, Z (ký hiệu là TTT) và 2 trục quay A, B hoặc A, C hoặc

là BC (ký hiệu là RR) Với các trục như vậy, có thể thực hiện đa dạng các kỹthuật cắt như cắt bằng dao cầu, dao đầu phẳng và dao đầu phẳng bo tròn Dovậy, quá trình cắt sẽ linh hoạt hơn, độ chính xác cao hơn và thời gian gia cônggiảm, đặc biệt khi gia công các chi tiết phức tạp như tuabin áp lực, khuân dập vỏôtô,

Các tổ hợp máy CNC có khá nhiều cấu hình khác nhau Dựa vào cách bốtrí các trục quay của máy có thể phân loại được máy CNC 5 trục

2.1.2 Cấu hình máy CNC 5 trục

Dựa vào vị trí các trục quay, người ta có thể phân loại cấu hình CNC 5trục như sau:

- Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính

- Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy

- Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục chính

a) Cấu hình 1: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính

 Ưu điểm:

- Có thể gia công các phôi có kích thước khá lớn

- Nếu thay đổi vị trí gá đặt phôi, chỉ cần hiệu chỉnh chương trình gia côngbằng một phép biến đổi đơn giản: chuyển đổi vị trí điểm zero khi bắt đầu gia

công Khi đó, các giá trị tọa độ máy X, Y, Z trong chương trình NC chỉ phụthuộc chiều dài dao.

 Các ứng dụng quan trọng của loại này:

- Tất các các loại phôi có diện tích rất rộng như cánh máy bay

Hình 2.2: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính

b) Cấu hình 2: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy

- Việc bù chiều dài dao xảy trong suốt thời gian gia công như máy 3 trục

 Nhược điểm:

- Kích thước phôi giới hạn

- Không gian làm việc thường nhỏ hơn so với máy 3 trục

- Việc chuyển đổi các giá trị tọa độ (X,Y,Z,I,J,K) trong hệ tọa độ Đề-cáccủa vị trí dao cụ sang hệ tọa độ máy (X,Y,Z,A,B hoặc C) phụ thuộc vào vị trítương đối của phôi trên bàn máy Nghĩa là, ứng với các vị trí gá đặt khác nhaucủa phôi với bàn máy, thì bộ hậu xử lý (postprocessor) buộc phải tính toán lại từđầu để sinh ra mã G tương ứng

 Các ứng dụng

- Gia công điện cực cho các máy EDM,

- Gia công các phôi chính xác,

- Gia công các cánh tua bin và profin cho lốp xe, với phôi có hình dángkích thước nhất định quay theo chu kỳ các góc nào đó, cùng một chương trìnhgia công sẽ được lặp đi lặp lại sau khi phôi tự động xoay đi một góc nhất định

c) Cấu hình 3: Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục chính

Kết hợp được ưu điểm của 2 loại trên

Hình 2.3: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy

Hình 2.4: Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục

chính

2.1.3 Lập trình gia công trên máy CNC 5 trục

a) Lập trình bằng tay

Đối với máy CNC 5 trục, việc lập trình bằng tay rất khó khăn, thường chỉ

áp dụng cho chi tiết đơn giản

Người lập trình căn cứ vào bản thiết kế và viết chương trình gia côngCNC Trong nhiệm vụ này, bản vẽ thiết kế kỹ thuật được gắn vào một hệ trụctọa độ Đề-các Hệ tọa độ này gọi là hệ tọa độ vật gia công Sau đó người lậptrình sẽ thiết lập quy trình gia công, lựa chọn dụng cụ, xác định chế độ cắt, Ngày nay, trên các tổ hợp gia công hiện đại, các bộ điều khiển còn cung cấp cáccông cụ soạn thảo (edition tools), giao diện (interface), trợ giúp (help) để hỗ trợlập trình bằng tay (lập trình trực tiếp trên máy) Người dùng có thể gõ trực tiếpcác câu lệnh trên bàn phím với sự trợ giúp của phần mềm hệ thống đi kèm

b) Lập trình tự động

Các nguyên công 5 trục thường là khá phức tạp, nên việc tạo lập chúngphải nhờ đến sự hỗ trợ của các hệ thống lập trình dưới sự trợ giúp của máy tính.Trước đây thì đặc điểm này được xem là một điểm yếu của CNC 5 trục Tuynhiên, hiện nay ngày càng nhiều kỹ thuật CAD/CAM hiện hữu trợ giúp lập trình

và gia công CNC cả 3 trục và 5 trục để vượt qua trở ngại này

Quá trình tạo chương trình NC trên máy CNC với sự trợ giúp của máytính được thể hiện ở hình 2.5

Quá trình này thực hiện qua các bước như sau:

- Bước 1, hình dạng hình học được phác thảo với sự trợ giúp của chương

trình CAD

- Bước 2, lập trình viên tạo lập đường chạy dao (Toolpath) từ hình dạnghình học đã có Phần này được gọi là CAM Kết quả là dữ liệu toolpath theođịnh dạng chung được tạo lập Tập tin này gọi là CL-File, với định dạng theotiêu chuẩn ISO (ISO 3592 và ISO 4343) CL-File chứa dữ liệu mô tả Toolpath

mà dụng cụ sẽ phải chuyển động theo khi gia công tạo hình Với mọi thời điểm

các giá trị XYZ là vị trí của mũi dao (Tooltip) và cosin chỉ phương IJK của trụcdụng cụ Bên cạnh đó, CL-File cũng chứa các thông tin về công nghệ, như tốc

độ trục chính và lượng tiến dao

Hình 2.5: Các bước lập trình gia công với trợ giúp của hệ thống CAD/CAM

- Bước 3, biến đổi CL-File sang chương trình NC cho máy CNC cụ thểnào đó Quá trình này hầu hết được thực hiện bởi một chương trình đặc biệtđược gọi là chương trình hậu xử lý Trong trường hợp máy phay CNC 3 trục nóđơn giản chỉ là việc biến đổi dữ liệu đường chạy dao thành định dạng chươngtrình yêu cầu của máy Các vị trí điểm CL luôn được mô tả tương quan trong hệtoạ độ tham chiếu cố định trên phôi

Ở máy phay CNC 3 trục có thể thấy rằng, mối quan hệ giữa hệ toạ độ phôi

và điểm không của máy chính là bù điểm không Các chương trình CNC 5 trụckhông có đặc điểm này CNC 5 trục yêu cầu các giá trị điều khiển trục phải đượctính toán số phi tuyến Các giá trị cosin chỉ phương IJK và vị trí mũi dao XYZ

từ CL-File được sử dụng để biến đổi thành các giá trị điều khiển trục XYZAB.Quá trình tính toán này phụ thuộc vào cấu hình các trục của máy Thông thườngviệc thiết đặt vị trí ban đầu của phôi trên máy và chiều dài dao cụ là các thông số

yêu cầu Sự đa dạng về cấu hình CNC 5 trục đòi hỏi sự phát triển của các bộPostprocesor cụ thể.

- Bước 4, là thực hiện chương trình gia công sau khi hậu xử lý Dữ liệuđược gửi trực tiếp từ máy tính tới máy CNC qua kết nối DNC Việc thực hiệnchương trình CNC 3 trục có thể được mô phỏng trên máy do đó có thể phát hiệnđược các lỗi Mô phỏng và kiểm soát va chạm các chương trình CNC 5 trục yêucầu các gói phần mềm chuyên dụng riêng biệt Hiện nay có hàng chục hệ thốngCAD/CAM trên thị trường để hỗ trợ lập trình CNC 5 trục

2.1.4 Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy CNC 5 trục

Máy CNC 5 trục có nhiều ưu điểm hơn so với máy 3 trục

Tuy nhiên có một vài nhược điểm như sau:

- Giá máy CNC 5 trục cao

- Cần bộ điều khiển CNC đủ mạnh

- Việc thêm trục quay là nguyên nhân của việc gia tăng thêm sai số vị trí

- Tốc độ cắt cao hơn với cùng lượng tiến dao

- Việc lập trình chỉ có thể thực hiện được với sự hỗ trợ của hệ thống cáccông cụ lập trình đặc biệt

Hiện nay, lập trình gia công trên máy CNC 5 trục vẫn vô cùng phức tạp

Mô phỏng gia công, vận hành và phát hiện va chạm vẫn còn là các vấn đề rất

khó Khi mua máy CNC 5 trục cần phải tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng phạm vicủa sản phẩm cần phải gia công Bởi vì cấu trúc của mỗi một nhóm máy CNC 5trục cụ thể chỉ phù hợp nhất với một dải sản phẩm cần gia công cụ thể náo đó.Chẳng hạn các máy có bàn quay rất phù hợp để gia công các phôi tròn xoay nhưmáy ép Tuy nhiên đối với việc sản xuất các kết cấu lớn trong công nghiệp khíđộng lực học, thì kiểu máy có một trục quay trên trục chính thường được ưathích hơn.

CNC 5 trục ứng dụng để gia công các chi tiết phức tạp Một số chi tiết giacông bằng máy CNC 5 trục

Tua-bin (Turbine) Bộ biến đổi (Converter)

Bơm (Pump) Giá đỡ (Bracket)

Hình 2.6: Một số sản phẩm gia công trên máy CNC 5 trục

2.2 POSTPROCESSOR CHO MÁY 5 TRỤC

2.2.1 Giới thiệu chung

Postprocessor (bộ hậu xử lý) là một phần mềm có chức năng thông dịchchương trình NC sao cho tương thích với từng máy CNC cụ thể Nói cách khác,Postprocessor là một mô-đun của phần mềm CAM vạn năng, giữ vai trò giaodiện giữa CAM và CNC

CAM là phần mềm máy tính chuyên dụng có nhiệm vụ cung cấp chươngtrình điều khiển cho các thiết bị sản xuất là các máy CNC Yêu cầu cơ bản đốivới một chương trình NC là nó phải tương thích với máy mà nó phục vụ Sựtương thích ở đây bao gồm cả về ngôn ngữ lẫn cấu trúc, tính năng của máy Nóichung, các thông tin chứa trong chương trình NC gồm 2 loại: Loại thứ nhất chỉliên quan đến các yếu tố nội tại của quá trình gia công, gồm quỹ đạo chuyểnđộng tương đối của lưỡi cắt sao với phôi, các thông số công nghệ như: dụng cụ,lượng tiến dao, tốc độ trục chính, đảm bảo chất lượng và tính kinh tế của quátrình Loại thứ 2 liên quan đến đặc tính kỹ thuật của máy công cụ, như kiểu bộđiều khiển (mỗi bộ điều khiển chỉ có thể hiểu và xử lý được chương trình có cấutrúc và cú pháp nhất định), cấu trúc cơ khí của máy công cụ (số lượng và loại

trục điều khiển, giới hạn các thông số công nghệ, ) Bất kỳ phần mềm CAMnào cũng phải thỏa mãn yêu cầu trên, có 2 giải pháp kỹ thuật cho vấn đề này:

Một là tạo ra phần mềm CAM duy nhất, chuyên dụng để trực tiếp xuấtchương trình gia công cho mỗi máy CNC cụ thể Giải pháp này kém hiệu quả vìmỗi nhóm máy đòi hỏi một phần mềm CAM cho riêng mình

Hai là tách phần mềm CAM thành 2 mô-đun Mô-đun thứ nhất gọi là bộ

xử lý (Processor), có nhiệm vụ xuất một chương trình trung gian, dùng chungchỉ mô tả quỹ đạo của dao và dùng một ngôn ngữ chung, chưa cần quan tâm đếncấu trúc, tính năng của máy và bộ điều khiển cụ thể Mô-đun thứ hai gọi là bộhậu xử lý (Postprocessor) thông dịch chương trình trung gian sang dạng tươngthích với máy CNC cụ thể Khi gặp một bộ máy CNC mới, ta chỉ việc tạo ra mộtPostprocessor tương ứng

Các phần mềm CAD/CAM có đầy đủ chức năng rất đắt, nhưng chỉ đảmbảo chức năng xử lý Nhờ có bộ hậu xử lý mà ta có thể dùng chung phần mềmCAD/CAM cho nhiều máy CNC

2.2.2 Vai trò, vị trí của Postprocessor

Bất kỳ một chương tình máy tính nào được thiết kế để chuẩn bị cácchương trình NC cho các máy CNC phải quan tâm đến cả hai yếu tố: yếu tố hìnhhọc của sản phẩm gia công và yếu tố về các yêu cầu chuyên biệt khác nhau củacác máy công cụ Trong thực tiễn hiện nay, tất cả các hệ thống đều quan tâm đếnđiều đó bằng cách hoặc là sử dụng một chương trình đơn duy nhất, hoặc là bằngcách sử dụng hai chương trình (hai công đoạn riêng rẽ) để chia sẻ gánh nặngtrong quá trình tạo lập các chương trình gia công:

i) Quá trình xử lý đưa ra kết quả chung

ii) Quá trình hậu xử lý đưa ra kết quả riêng biệt

Quá trình xử lý đưa ra xuất kết quả chung sẽ sinh ra dữ liệu vị trí qui ướccủa dụng cụ (CL-data) Thông thường, CL-data không phụ thuộc vào các máy

CNC riêng biệt Về mặt bản chất, CL-data là một tập hợp các bộ giá trị toạ độ X,

Y, Z của vị trí mũi dao (Tooltip), các phần tử của tập hợp được sắp xếp tuần tựtheo trình tự di chuyển của dụng cụ theo quĩ đạo hình học Các câu lệnh đặc biệttrong chương trình gia công (ví dụ như tốc độ trục chính, lượng tiến dao, thayđổi dụng cụ, đổi phôi, ) chỉ có thể được xử lý bởi Postprocessor

Các hãng sản xuất máy công cụ khác nhau hoàn toàn có thể đưa ra các cấutrúc máy công cụ với các bộ điều khiển CNC khác nhau Có những bộ điềukhiển yêu cầu các vị trí chạy dao phải được tính toán sao cho gia tốc của các trụctrong chuyển động chạy dao không được vượt quá giá trị tối đa cho phép Tuynhiên, hầu hết các hệ thống khác hiện nay, có tích hợp với các mạch điện tử, chophép giải quyết vấn đề này Do vậy, cần thiết phải tiến hành các tính toán đặcbiệt sao cho chương trình gia công tương thích được với mỗi tổ hợp máy công

cụ và bộ điều khiển cụ thể Với các ngôn ngữ lập trình gia công đưa ra kết quảchung, ví dụ như: APT, ADAPT, EXAPT, v.v , việc xây dựng các phép tínhtoán khác nhau phụ thuộc vào các tổ hợp máy khác nhau trong một chương trình

là cần thiết, chương trình đó được gọi là Postprocessor

Các hệ thống CAD/CAM ngày nay làm cho các ngôn ngữ lập trình xử lýkết quả chung trở lên lỗi thời, việc tính toán đường chạy dao là một nhiệm vụcủa các phần mềm CAD/CAM này Đối với các phần mềm như vậy, người sửdụng tiến hành gia công trên màn hình đồ hoạ (graphic machining), thôngthường, các phần mềm CAD/CAM cũng sử dụng cùng kiểu các câu lệnh (menulệnh) với các ngôn ngữ lập trình kể trên Phần CAM của các hệ thống thực hiệncác phép tính hoàn toàn tương tự để đưa ra đường chạy dao giống như các ngônngữ lập trình NC đưa ra kết quả chung khác Đường chạy dao có thể được hiểnthị trên màn hình đồ hoạ tuỳ thuộc vào người sử dụng Điều này cho phép kiểmtra, đánh giá chương trình gia công không cần chạy máy trước khi sử dụng

Các hệ thống CAD/CAM cũng thường bao gồm các công cụ để phát triểnPostprocessor Tuy nhiên rất nhiều hệ thống CAD/CAM không đưa ra kết nốitrực tiếp với CL-data tiêu chuẩn (độc lập với với các máy CNC) Phần

Postprocessor phát triển trong các môi trường khép kín như thế này sẽ rất khóhoặc không thể sử dụng được cùng với các hệ thống khác Một vài hệ thốngCAD/CAM có thể sinh ra các mã chương trình gia công theo mô hình hình họchoặc thậm chí cả chương trình gia công hoàn chỉnh Các mã chương trình nàysau đó phải được xử lý thêm nhờ bộ xử lý ngôn ngữ hoặc bộ Postprocessor chocác máy CNC cụ thể Thực ra không nhất thiết phải quá đề cao, nhưng thôngthường đây là một giải pháp tiện lợi cho các công ty, trong điều kiện họ sử dụngcác phần mềm đưa ra kết quả chung và có nhiều hiểu biết về các bộPostprocessor hiện hành Tuy nhiên, nếu dữ liệu trung gian CL-data theo cùngtiêu chuẩn thì bộ chương trình xử lý đưa ra kết quả chung có thể trở lên lỗi thời.

2.2.3 Chức năng của Postprocessor

1) Đọc dữ liệu CL được bộ xử lý kết quả chung hoặc hệ thống CAD/CAMđưa ra

2) Chuyển đổi sang hệ toạ độ máy

3) Chuyển đổi sang dạng toạ độ tuyệt đối hoặc tương đối

4) Kiểm tra các giới hạn của máy

- Giới hạn dịch chuyển của các trục

- Sự tương quan giữa dao cụ, phôi và máy

- Lượng tiến dao và tốc độ trục chính cho phép

- Các chức năng khác của máy:

+ Trơn nguôi

+ Thay dao

+ Thay phôi

+ Đo kiểm

5) Tính toán lượng tiến dao và tốc độ trục chính

6) Tính toán các lệnh dịch chuyển kể đến máy và bộ điều khiển

7) Tính toán nội suy

8) Đưa ra chương trình CNC theo đúng định dạng

9) Đưa ra các trợ giúp cho người lập trình.

10) Đưa ra các chẩn đoán trong trường hợp bị lỗi

11) Các nhiệm vụ khác như:

- Tính toán thời gian gia công cho chi tiết

- Yêu cầu bộ nhớ cho chương trình

- Các chi phí

- Các mẫu yêu cầu, v.v

Postprocessor hoặc là duy nhất đối với một tổ hợp máy CNC và bộ điềukhiển hoặc nó được tổng quát hoá cho cả một dòng máy CNC nào đó Trước đâycác bộ Postprocessor thường được viết bằng ngôn ngữ lập trình FORTRAN,nhưng ngày nay bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào cũng có thể được sử dụng chomục đích này Tuy nhiên ngôn ngữ Pascal và ngôn nhữ C là phổ dụng nhất Các

bộ Postprocessor thường thường bao gồm khoảng từ 1000 đến 5000 dòng lệnh,chủ yếu là các câu lệnh xử lý dữ liệu (phần tính toán số thường là khá nhỏ).Những nỗ lực bỏ ra khi viết một bộ Postprocessor thường trong phạm vi khoảng

từ ba đến sáu tháng, đối với các dạng máy CNC đơn giản, còn đối với các máyCNC nhiều trục thì khoảng chừng một năm

Các bộ Postprocessor là thành phần cần thiết và quan trọng của các hệCAM nói chung Mặc dù nó rất nhỏ bé so với bộ xử lý chung đưa ra dữ liệu CL,song chi phí phát triển chúng có thể rất cao Đáng chú ý là mỗi tổ hợp CNC với

bộ điều khiển và máy tính yêu cầu một bộ Postprocessor riêng hoặc ít nhất một

bộ Postprocessor được mô-đi-phê Với một số lượng lớn các bộ Postprocessor

đã được phát triển cho đến nay, chắc chắn phải có những có gắng vượt bậc đểvượt qua những khó khăn như:

- Sự đa dạng trong ứng dụng thực tiễn của các máy CNC

- Thiếu tiêu chuẩn hoá giữa các bộ điều khiển

- Thiếu tiêu chuẩn hoá trong thiết kế các bộ Postprocessor

2.2.3 Các bài toán trong Postprocessor

a Động lực học máy CNC

Đối với các hệ điều khiển theo dạng đường liên tục Bộ postprocessor phảitính đến động lực học của chuyển động để tránh sai số vị trí

b Sự thay đổi vận tốc quĩ đạo

Các Servo sử dụng trong các máy CNC cũng có các sai số do trễ vận tốc.Nếu quĩ đạo chạy dao là tuyến tính hoặc cung tròn bán kính lớn, và đáp ứng củacác Servo là như nhau, thì các sai số này là không đáng kể Các sai số tỷ lệ thuậnvới vận tốc

c Duy trì tốc độ cắt không đổi cho các máy tiện CNC

Để thu được tốc độ cắt không đổi, Postprocessor phải chia nhỏ quĩ đạodao, sau đó sẽ tính toán tốc độ trục chính, lượng tiến dao tương ứng với cácđoạn quĩ đạo

d Phép biến đổi hình học đối với các máy CNC nhiều trục

Trong quá trình sinh ra đường chạy dao (toolpath generation), trên cácmáy CNC nhiều trục đòi hỏi một quá trình xử lý tính toán sự định vị của trụcdụng cụ (tool axis orientations) Trong trường hợp này, quá trình tính toánchung sẽ sinh ra dữ liệu CL, trong đó mỗi bản ghi của dữ liệu này chứa đựngthông tin theo dạng X Y Z I J K Các giá trị X Y Z là giá trị tọa độ của các điểmmũi dao trên quĩ đạo chạy dao trong hệ tọa độ phôi, và các giá trị I J K là cáccôsin chỉ phương của véc tơ trục dụng cụ tương ứng với các vị trí của dao kểtrên trong cùng một hệ tọa độ Do vậy, các bộ Postprocessor cho các máy CNCnhiều trục phải có khả năng chuyển đổi các giá trị X Y Z I J K của CL data sangcác dịch chuyển của các trục của mỗi máy CNC có cấu hình cụ thể

e) Bài toán phi tuyến trong chế độ gia công nhiều trục

Khi yêu cầu tái định vị trục dụng cụ, thì cần thiết phải dịch chuyển cáctâm quay trong khi quay một hoặc cả hai trục quay một cách đồng thời Nếu các

dịch chuyển tịnh tiến và dịch chuyển góc này là có ở trong cùng một câu lệnhgia công trong bộ điều khiển CNC, thì các dịch chuyển tuyến tính và dịchchuyển góc sẽ đồng thời diễn ra theo gia số thời gian Kết quả là, quĩ đạo củađiểm mũi dao sẽ tuân theo một đường cong nào đó có quan hệ với phôi gia công.Việc hiệu chỉnh sai lệnh giữa các đường cong này và các đoạn tuyến tính như

mô tả trong CL data là trách nhiệm của phần Postprocessor Trong thực tế, các

bộ Postprocessor hiện hành mới chỉ đảm bảo được rằng sai lệch của quĩ đạo thựccủa điểm mũi dao nằm trong giới hạn có thể nào đó so với quĩ đạo mong muốn

Hình 2.7:Sai số Toolpath phi tuyến

Lẽ tự nhiên, quĩ đạo phi tuyến của điểm mũi dao luôn có nhu cầu đượctuyến tính hóa Khi độ cong của quĩ đạo dao xấp xỉ với độ cong của bề mặt giacông, thì có thể cho phép Postprocessor sát nhập một số các câu lệnh cắt thẳngthành một câu lệnh đơn Điều này cho phép nâng cao chất lượng bề mặt gia công

và hiệu suất làm việc của máy

2.2.4 Các phương pháp xây dựng bộ Postprocessor

a Tạo từ đầu Postprocessor

Về nguyên tắc, người ta có thể tự tạo một bộ Postprocessor chuyên dùng,tuy nhiên có một số khó khăn gặp phải:

- Không đủ thông tin về hệ mã dùng trong CL-File

- Không đủ thông tin về máy, nhất là bộ điều khiển Các nhà cung cấp bộđiều khiển không bao giờ công bố rộng rãi các phương pháp xử lý thông tin, cácthuật toán điều khiển.

- Để có một bộ Postprocessor tốt thì phải sử dụng thuật toán rất phức tạp

Vì vậy phương pháp này thường chỉ tạo ra các Postprocessor đơn giản vớichức năng thông dịch về ngôn ngữ là chính

b) Dùng công cụ phát triển chuyên dùng để tạo postprocessor

Các nhà sản xuất CAD/CAM chuyên nghiệp thường cung cấp các công cụphát triển (Development Kit) cho phép khách hàng của mình tạo ra bộPostprocessor một cách dễ dàng, mềm dẻo và có chất lượng Phương pháp này

có nhiều ưu điểm:

- Dễ dàng sử dụng, người dùng dường như chỉ cần hiểu cấu trúc, giao diệncủa công cụ và khai báo thuộc tính của bộ điều khiển, các máy và các yêu cầucông nghệ

- Postprocessor tương thích với phần mềm CAD/CAM cơ sở

- Mềm dẻo để có thể thích ứng với sự đa dạng và sự phát triển của kỹthuật CAD/CAM/CNC

- Giảm thời gian chi phí phát triển

2.3.3 Công cụ tạo Postprocessor của phần mềm SolidCAM

Như đã trình bày ở trên, trong đề tài này sử dụng phương pháp tạoPostprocessor nhờ công cụ phát triển chuyên dùng (Development Kit) trên cơ sởphần mềm SolidCAM Phần mềm SolidCAM cung cấp một thư việnPostprocessor cho nhiều dòng máy khác nhau và một công cụ GPPT (GeneralPre- and Post-Processor Tool) cho phép tạo ra các bộ Postprocessor cho từngmáy CNC riêng biệt

Không giống như hầu hết các phần mềm CAM hiện nay, SolidCAMkhông tính toán trực tiếp ra CL-File.Thay vào đó, SolidCAM sử dụng một loại

mã bên trong riêng biệt là “Parameter code” hay “P-code” Nó đạt hiệu quả cao

hơn sử dụng CL-File Postprocessor của SolidCAM được phát triển trong môitrường khép kín, không đưa ra kết nối trực tiếp với dữ liệu CL tiêu chuẩn.

Kết luận chương 2:

Chương 2 đã giải quyết được các vấn đề sau:

- Phân loại cấu hình máy CNC 5 trục và phương pháp lập trình trên máyCNC 5 trục

- Vai trò, vị trí, chức năng, các bài toán trong Postprocssor và phươngpháp xây dựng Postprocessor

Đây là cơ sở để nghiên cứu phương pháp xây dựng bộ Postprocessor trênphần mềm SolidCAM trong chương 3

CHƯƠNG 3: TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM

SOLIDCAM

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SOLIDCAM

3.1.1 Các tính năng nổi bật của phần mềm SolidCAM

 SolidCAM là một phần mềm CAM tích hợp cho SolidWorks, là cuộccách mạng trong phay CNC với iMachining, tiết kiệm 70% thời gian gia côngCNC

Phần mềm SolidCAM là nhịp cầu kết nối giữa thiết kế và chế tạo vớinhững tính năng mạnh mẽ, dễ sử dụng Ưu điểm nổi bật của phần mềmSolidCAM là dễ dàng kết hợp với các tính năng mạnh mẽ của CAM (hỗ trợ giacông bằng máy tính) với khả năng tuỳ biến xử lý dữ liệu, tạo ra các chương trình

NC để thực hiện trên máy CNC SolidCAM được sử dụng rộng rãi đặc biệt trongcác nghành gia công cơ khí, chế tạo ôtô, máy bay, điện tử, làm các khuôn đúc vàdập, tạo mẫu nhanh…

 SolidCAM được tích hợp và liên kết toàn diện với SolidWorks

Với khả năng tích hợp một cửa sổ của SolidCAM trong phần mềm thiết kếSolidWorks, tất cả các hoạt động chuẩn bị cho máy CNC đều có thể được địnhnghĩa, tính toán và hiệu chỉnh mà không cần thoát khỏi môi trường củaSolidworks Tất cả các tham số hình học 2D và 3D được sử dụng cho quá trìnhgia công đều liên kết đầy đủ với mô hình thiết kế của SolidWorks Khi các tham

số hình học sử dụng để định nghĩa các thao tác của máy được thay đổi trongSolidWorks thì chương trình SolidCAM sẽ cho phép người sử dụng tự độngđồng bộ hoá tất cả các thao tác của máy với các tham số hình học được cập nhật.Tính liên kết toàn bộ đối với mô hình thiết kế SolidWorks giúp giảm thiểu lỗitrong quá trình tạo chương trình cho máy CNC khi mô hình thay đổi

 Nâng cao tính thông minh

SolidCAM được trang bị tính năng tự động nhận ra thành phần và tínhnăng tự động mô-đun hoá quá trình gia công chi tiết (machining – AFRM) vớimáy khoan đa trục và các lỗ phức tạp SolidCAM tự động nhận ra tất cả cácthành phần của lỗ trên một mô hình đặc và tạo ra quỹ đạo của mũi khoan chomáy bằng việc sử dụng những dữ liệu của máy được lưu trữ trong một hệ thống

cơ sở dữ liệu Việc gia công có thể được tự động hoá và tất cả những ngườitham gia đều được lợi từ kinh nghiệm của những người lập trình, người đã tạo ra

cơ sở dữ liệu kiến thức cho máy Trong khi cung cấp việc tự động hoá việc lậptrình CNC đến người sử dụng, thì công nghệ AFRM vẫn tiếp tục cung cấp chongười sử dụng khả năng điều khiển tối ưu thông qua các tham số chạy máy

 Tính năng hiển thị và tính lượng gia công trong quá trình gia công

Mô hình gia công có thể được định nghĩa bằng một số đường viền 2D, từ

mô hình 3D hoặc có thể nhận chúng một cách tự động từ mô hình chi tiết Lựachọn này cho phép người sử dụng gia công một cách hiệu quả các chi tiết đúchoặc chi tiết mới được chế tạo thô SolidCAM sử dụng sự khác biệt giữa môhình phôi ban đầu và mô hình hoàn chỉnh để tính toán các thao tác gia công trên

mô hình 3D Sau mỗi bước gia công thành công, lượng dư gia công sẽ được cậpnhật tự động Tại bất kỳ giai đoạn nào của quy trình gia công, SolidCAM cũngcung cấp các tính năng mạnh mẽ để hiển thị, phân tích và gia công đối với lượng

dư gia công

3.1.2 Quy trình lập trình gia công và tạo chương trình NC trên phần mềm SolidCAM

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu các chức năng của phần mềmSolidCAM trước hết cần nắm được quy trình lập trình gia công và tạo mã NCbằng phần mềm này Quy trình này tương đối khác so với các một số phần mềmCAM khác như Pro/E hay Unigraphics NX Quy trình này thực hiện theo sơ đồhình 3.1

Hình 3.1: Quy trình lập trình gia công và tạo chương trình NC trên SolidCAM

Như vậy, quy trình gồm 5 bước:

Bước 1: Chuẩn bị

- Chuẩn bị mô hình CAD của chi tiết cần gia công

- Chuẩn bị Preprocessor và Postprocessor cho máy được sử dụng để giacông Preprocessor và Postprocessor bao gồm 3 tập tin là: [machine.VMID],

[machine.PRP], [machine.GPP] Nội dung cụ thể về Preprocessor vàPostprocessor được trình bày trong mục 3.3.

Bước 2: Thiết lập các thông số ban đầu

- Chọn máy, Preprocessor và Postprocessor

- Định nghĩa các hệ tọa độ

- Định nghĩa phôi, mô hình đối tượng gia công

- Các thiết lập khác

Bước 3: Lập trình gia công và tính toán đường chạy dao

Ở bước này, căn cứ vào quy trình công nghệ gia công chi tiết để sử dụngcác chiến lược chạy dao phù hợp Sau khi thiết lập đầy đủ các tham số của 1nguyên công nào đó, ta sẽ lựa chọn tính toán đường chạy dao Khi này,SolidCAM sẽ sử dụng dữ liệu từ tập tin [machine.VMID] và [machine.PRP]cùng với chiến lược gia công được chọn để tính toán ra các đường chạy dao Khitính toán xong, ta có được các tham số của quá trình chạy dao (bao gồm cả tham

số liên quan đến vị trí các trục trên máy CNC) Dữ liệu này được lưu riêng biệt.Không giống như các phần mềm CAM khác, SolidCAM không tạo ra CL-Filetheo tiêu chuẩn Chính vì thế, dữ liệu sau khi tính toán đường chạy dao chỉ sửdụng được cho phần mềm SolidCAM

Bước 4: Mô phỏng gia công

Với dữ liệu được tạo ra sau bước 3, có thể mô phỏng quá trình gia côngvới nhiều chế độ khác nhau như 2D, 3D, HostCAD, Solid Verify, Với các dữliệu về vị trí các trục máy, SolidCAM cho phép mô phỏng gia công trên máy ảo(Machine Simulation) mà không cần chương trình NC Quá trình này cho phépkiểm tra các va chạm (collide) trong quá trình gia công như: va chạm giữa daokhi chạy dao không và phôi, giữa các thành phần của máy và kiểm tra cả việc

cắt lẹm trong quá trình gia công Từ đó ta có phương án thay đổi chiến lượcchạy dao để tránh các lỗi trên.

Bước 5: Xuất chương trình NC.

SolidCAM sẽ sử dụng dữ liệu được tạo ra sau bước 3 và sử dụng[machine.GPP] để tạo ra mã NC phù hợp Điều chỉnh việc xuất mã NC cho phùhợp với bộ điều khiển máy CNC cụ thể sẽ được thực hiện thông qua việc thayđổi chương trình được viết trong tập tin [machine.GPP] Chính vì thế, không cầnquan tâm đến một số bài toán như đã đề cập ở chương 2 trong quá trình xâydựng Postprocessor Các việc này đã được bản thân phần mềm SolidCAM giảiquyết Ở đây, chỉ quan tâm đến việc sử dụng các dữ liệu được tính toán để xuất

ra mã NC cho phù hợp

Như vậy, có thể thấy quá trình lập trình gia công và xuất chương trình NCcủa phần mềm SolidCAM là một quá trình khép kín Từ việc lập trình gia côngđến tạo ra mã NC đều được thực hiện trên phần mềm SolidCAM Không thể sửdụng dữ liệu chạy dao của SolidCAM để tạo ra mã NC thông qua một bộPostprocessor riêng biệt Việc không tạo ra CL-File làm hạn chế khả năng traođổi dữ liệu với các phần mềm khác Việc này có thể đem lại một số khó khăntrong quá trình sử dụng SolidCAM

Việc điều khiển quỹ đạo dao cắt một cách đầy đủ với một giải thuật đủmạnh có thể đảm bảo cho người sử dụng gia công theo cách mà họ muốn Cácthao tác có thể được dễ dàng sắp xếp lại trật tự, di chuyển, xoay và lấy đối xứng.

SolidCAM là một phần mềm đã được kiểm nghiệm trong sản xuất thực tế

và đã được sử dụng thành công bởi hàng ngàn công ty cũng như các xưởng giacông

Hình 3.1: Phay 2.5D trên SolidCAM

2 Phay 3D (3D Milling)

Tính năng phay 3D của SolidCAM có thể được sử dụng cho tất cả các chitiết hình trụ và các mô hình 3D phức tạp Với các chi tiết hình trụ, SolidCAM sẽphân tích mô hình và tự động phát hiện ra các lỗ cũng như các đường viền đểmáy cố định toạ độ Z trong chiến lược gia công

Đối với khuôn, chi tiết thuộc nghành điện cũng như phôi ban đầu,SolidCAM cung cấp các tính năng gia công 3D mạnh mẽ bao gồm chiến lượcnâng cao năng xuất gia công tích hợp với việc tối ưu hoá lượng dư gia công.

Cho dù mô hình thiết kế có phức tạp đến cỡ nào, SolidCAM cũng cungcấp một lối tiếp cận tối ưu và một chiến lược gia công với các tính năng giacông 3D cao cấp ứng dụng cho khuôn đúc và khuôn dập

Hình 3.2: Phay 3D trên SolidCAM

3 Gia công tốc độ cao HSM (High Speed Machining)

Các mô-đun HSM của SolidCAM làm trơn các đường dao của cácchuyển động cắt và lùi dao tại bất cứ vị trí nào có thể duy trì một cách liên tụcchuyển động, dụng cụ cắt với yêu cầu cần thiết để duy trì tốc độ cắt cao và hạnchế thời gian dùng máy

Với mô-đun HSM của SolidCAM, giữ cho các mức của toạ độ Z được giữ

ở mức tối thiểu Ở những nơi góc cạnh và những nơi được làm trơn bằng cáccung tròn không chạy dao với tốc độ cần thiết Như vậy làm giảm tối đa việcchạy dao trong không gian và giảm thiểu thời gian gia công

Chương trình HSM rất hiệu quả, đường chạy dao trơn và linh hoạt Điềunày dẫn đến khả năng gia tăng chất lượng của bề mặt, giảm thiểu sự mài mòncủa dụng cụ cắt và tăng tuổi thọ của máy công cụ

Hình 3.3: HSM trên SolidCAM

4 Gia công nhiều mặt 3+2 trục ( 3+2 Axis Multi-Sided Machining)

Với SolidCAM, việc lập trình và gia công các chi tiết nhiều mặt trên cáctrung tâm gia công 4, 5 trục đạt hiệu quả cao SolidCAM quay mô hình

SolidWorks để người dùng định nghĩa bề mặt gia công và tự động tính toán tất

cả sự thay đổi và sự nghiêng cho các hệ tọa độ gia công 3D

Hình 3.4: Gia công nhiều mặt 3+2 trục trên SolidCAM

5 Gia công đồng thời 5 trục (Simultaneous 5-Axis Machining)

Việc gia công đồng thời 5 trục đã trở nên ngày càng phổ biến nhờ nhu cầugiảm bớt thời gian gia công, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, kéo dài tuổithọ của dụng cụ cắt SolidCAM sử dụng tất cả các ưu thế của việc gia công đồngthời 5 trục và cùng với việc điều khiển va đập và mô phỏng gia công nó cungcấp các khối đặc cơ bản cho các giải pháp công nghệ gia công 5 trục

Các chiến lược gia công thông minh và mạnh mẽ bao gồm việc cắt, xéncủa SolidCAM để gia công các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp như làkhuôn lõi, các lỗ hốc các chi tiết hàng không, các dụng cụ cắt, các đầu mặt trụ,

các cánh tua-bin, các cánh quạt SolidCAM cung cấp việc mô phỏng thực toàn

bộ máy công cụ Có khả năng kiểm tra sự va chạm giữa dụng cụ và các thànhphần của máy

Hình 3.5: Mô phỏng gia công đồng thời 5 trục trên SolidCAM

6 Tiện ( Turning)

SolidCAM tạo ra năng xuất tối đa và giảm thiểu thời gian lập trình chomáy tiện CNC Việc tiện với các công cụ hướng dẫn tạo thuận lợi cho việc giacông các rãnh SolidCAM hỗ trợ một số lượng lớn dạng dụng cụ, bao gồm cả hỗtrợ đặc biệt cho quá trình gia công nâng cao của dòng dụng cụ ISCARs Turn –Groove

7 Phay tiện kết hợp ( Mill –Turn)

Việc tích hợp Mill- Turn cho phép hệ điều hành tiện và phay được lậptrình trong môi trường như nhau SolidCAM cung cấp các hỗ trợ cho các máyCNC Mill- Turn lên tới 5 trục (XYZCB)

Hình 3.6: Tiện trên SolidCAM

Hình 3.7: Phay- tiện kết hợp trên SolidCAM

8 Gia công tia lửa điện 2/4 trục (2/4 Axis Wire –EDM)

SolidCAM gia công bằng tia lửa điện xử lý các đường bao mặt cắt cũngnhư các đường viền của máy 4 trục Các thuật toán thông minh của SolidCAM

sẽ ngăn ngừa hiện tượng mảnh phôi bị rơi xuống bằng quá trình xử lý tự độngcác hốc Chương trình SolidCAM cung cấp đầy đủ cho người sử dụng điềukhiển các điểm dừng và các điều kiện cắt dây tại bất kỳ điểm nào trên đườngbao mặt cắt hoặc đường vê cong nhọn

Hình 3.8: Gia công bằng tia lửa điện trên SolidCAM

3.2.2 Các chiến lược gia công đồng thời 5 trục

SolidCAM cung cấp cho ta nhiều chiến lược gia công phục vụ cho từngkết cấu cụ thể của chi tiết

1 Parallel cuts:

Các đường chạy dao được sinh ra song song với các đường khác Vớichiến lược gia công này, yếu tố hình học cần được định nghĩa là:

- Bề mặt làm việc (Drive surface).

Hình 3.9: Chiến lược gia công Parallel cuts

2.Parallel to curves

Các đường chạy dao sinh ra song song với 1 đường dẫn được định nghĩa.Với chiến lược gia công này, yếu tố hình học cần được định nghĩa là:

- Bề mặt làm việc (Drive surface)

- Đường cong chọn làm đường dẫn (Edge curve)

Hình 3.10: Chiến lược gia công Parallel to curves

3 Parellel to surface

Các đường chạy dao sinh ra trên bề mặt làm việc song song với bề mặtcho trước Với chiến lược gia công này, yếu tố hình học cần được định nghĩa là:

- Bề mặt làm việc (Drive surface)

- Bề mặt định hướng (Edge surface)