Microsoft Word Bia ISO doc BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2007 Tên đề tài “Nghiªn cøu x©y dùng phÇn mÒm chuyÓn ®æi d÷ liÖu ®o cñ[.]
BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CP B NM 2007 Tờn ti: Nghiên cứu xây dựng phần mềm chuyển đổi liệu đo máy đo toạ độ 3D QM333 MitutUyo thành liệu thiết kế tự động phục vụ thiết kế chi tiÕt 3D” Ký hiệu : 05.07.RD.BS/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản : Cơ quan chủ trì đề tài : Chủ nhiệm đề tài : Bộ Công Thương Viện Nghiên cứu Cơ khí Nguyễn Đăng Hiếu 6822 28/4/2008 Hà Nội - 2007 BỘ CƠNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CP B NM 2007 Tờn ti: Nghiên cứu xây dựng phần mềm chuyển đổi liệu đo máy đo toạ độ 3D QM333 MitutUyo thành liệu thiết kế tự động phục vụ thiết kế chi tiÕt 3D” Ký hiệu : 05.07.RD.BS/HĐ-KHCN Thủ trưởng đơn vị (Ký tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Đăng Hiếu Hà Nội - 2007 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA LỜI NÓI ĐẦU Chương I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống thiết bị đo nước 1.2.Tình hình nghiên cứu hệ thống thiết bị đo nước 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Giới hạn đề tài Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Giới thiệu chung máy đo 3D QM333 Mitutoyo 10 2.1.1 Cấu tạo: 10 2.1.2 Một số hình ảnh tính tiến hành đo máy 3D: 11 2.2 Phần mềm CAD/CAM ngôn ngữ lập trình 11 Chương III PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 13 3.1 Thu thập liệu 13 3.2 Chuyển đổi liệu thực gia công 13 Chương IV KẾT QUẢ 15 4.1 Thu thập liệu 15 4.2 Chuyển đổi liệu làm trơn mơ hình 15 4.2.1 Chuyển đổi liệu 15 4.2.2 Làm trơn mơ hình 21 4.3 Thực gia công 22 4.4 Nhận xét, đánh giá 35 Chương V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 39 P.1 Kết đo 39 P.2 Chương trình máy tính 48 P.3 Bản vẽ 03 chi tiết đo thử 51 LỜI CẢM ƠN 52 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA Học hàm, học vị, TT Họ tên Nguyễn Đăng Hiếu Kỹ sư Cơ Tin Viện NARIME Lê Quốc Hưng Thạc sĩ kỹ thuật Viện NARIME Nguyễn Văn Miên Tiến sĩ kỹ thuật Viện NARIME Nguyễn Lâm Tuấn Anh Thạc sĩ kỹ thuật Viện NARIME Nguyễn Khắc Truyền Kỹ sư động lực Viện NARIME chun mơn Cơ quan cơng tác LỜI NĨI ĐẦU Ngày với hội nhập kinh tế quốc tế nước ta có nhiều hội tiếp cận với nhiều cơng nghệ máy móc đại giới… Chúng ta q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước, ngành cơng nghiệp thiết kế chế tạo sản xuất sản phẩm ngày phát triển Tuy nhiên việc nghiên cứu thiết kế nước ta chủ yếu làm theo mẫu nước phát triển, đòi hỏi nắm bắt cơng nghệ thiết kế chế tạo Trong trình thiết kế theo mẫu, việc lấy mẫu chi tiết có hình dạng phức tạp vấn đề nhiều doanh nghiệp, viện nghiên cứu quan tâm Hiện trạng kinh tế nước ta nghèo nên việc đầu tư mua máy móc lấy mẫu chi tiết 3D đại nhiều hạn chế, chủ yếu đơn vị nghiên cứu chủ yếu đầu tư máy móc lấy mẫu có giá trị nhỏ, đơn giản máy 3D QM333 phạm vi nghiên cứu đề tài Việc nghiên cứu để cải thiện tính dòng máy vấn đề cần thiết để nâng cao tính máy cải thiện, nâng cao trình thiết kế chế tạo gia cơng chi tiết Nhóm nghiên cứu viện nghiên cứu khí xây dựng, hồn thiện phần mềm chuyển đổi liệu đo máy đo toạ độ 3D QM333 Mitutuyo thành liệu thiết kế tự động phục vụ thiết kế chi tiết 3D CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống thiết bị đo nước Ở nước công nghiệp phát triển, máy đo 3D công nghệ tạo mẫu nhanh (tự động thiết kế) trở thành phổ biến ứng dụng nhiều lĩnh vực cơng nghiệp khn mẫu, tạo việc lấy mẫu sản xuất Ơtơ, xe máy, cánh Tuabin… Trên giới có nhiều hãng quan tâm cho đời nhiều hệ máy đo 3D tự động thiết kế chi tiết đo gia công trung tâm gia cơng CNC Dưới kể số hãng tiếng chuyên cung cấp thiết bị đo đồng như: Mitutoyo, CAT3D… Ta liệt kê số thiết bị đo theo thứ tự phiên hãng Mitutoyo-Nhật Bản 1.1.1 Máy đo toạ độ 3D QM333 Mitutoyo Đây máy đo phạm vi nghiên cứu đề tài Máy đo có số tính đặc điểm: Đơn giản, dễ sử dụng, độ xác cao tới 3µm, kết nối PC, khơng có tích hợp phần mềm 1.1.2 Máy đo toạ độ 3D Crysta-Plus M Ngồi tính máy QM333 máy đo 3D Crysta-Plus M cịn có số tính như: Có thể cập nhật tới máy CNC kết nối PC tích hợp phần mềm MCOSMOS, ngược lại máy khó sử dụng độ xác từ 3,5-4,5µm 1.1.3 Máy đo toạ độ CNC Crysta-Apex C Có khả tích hợp cao dải đo rộng, nhanh, độ xác cao 1,7µm, tích hợp PC, CNC phần mềm MCOSMOS 1.1.4 Máy đo toạ độ CNC 3D LEGEX Ngồi tính máy CNC Crysta-Apex C, máy đo có độ xác cao tới 0,35μm, có khả đo nhanh tới 200mm/s nhiên có nhược điểm độ mềm dẻo khơng cao Tích hợp PC phần mềm MCOSMOS 1.1.5 Máy đo toạ độ 3D CNC CARBapex CARBstrato a Hình ảnh dịng máy CNC CARBapex b Hình ảnh dịng máy CARBstrato Loại máy CARBapex CARBstrato dòng máy đặc chủng chuyên dụng dùng để lấy mẫu chi tiết có kích thước lớn, lấy mẫu vỏ xe Ơt, xe máy…Hệ thống có 02 cánh tay đo (đầu đo) điều khiển đồng bộ, độ xác cao Phần mềm điều khiển đại, nhiều hàm chức thích hợp vị trí đầu rị, thích ứng cho việc đo cạnh góc, lỗ hổng khơng tiếp xúc vật mẫu (CAD_compare) hỗ trợ cơng nghệ camera CCD…Tuy nhiên kích thước lớn nên độ xác khơng cao từ 25-50µm Tích hợp PC phần mềm MCOSMOS Các máy đo có tích hợp phần mềm MOSMOS máy đo cơng nghệ cao, đắt tiền, có nước tiên tiến giới có điều kiện khai thác sử dụng 1.2.Tình hình nghiên cứu hệ thống thiết bị đo nước Trong năm gần nước ta đẩy mạnh tiến trình cơng nghiệp hoá đại hoá đất nước Việc thiết kế, lấy mẫu chi tiết 3D trở nên cần thiết ngành khuôn mẫu…Phần lớn đơn vị sản xuất chi tiết 3D thực việc lấy mẫu chi tiết 3D theo phương pháp thủ cơng (lấy mẫu tay) Một số đơn vị tiên phong nghiên cứu thiết kế, chế tạo Viện NARIME, tập đoàn Hoà Phát trang bị cho máy đo lấy mẫu 3D QM333 Mitutoyo để phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo Trong thiết bị đo hãng Mitutoyo máy đo QM333 máy đơn giản có tính Hiện trạng máy đo thực việc đo liệu dạng text in từ máy dạng toạ độ in giấy Nếu giữ nguyên dạng liệu này, việc gia công chi tiết trung tâm gia công CNC dựa liệu đo khó khăn gần khơng thể thực đặc biệt chi tiết có hình dạng phức tạp Do muốn tận dụng kết đo máy đo để lập chương trình gia cơng chi tiết trung tâm gia công CNC cần thiết phải xây dựng hệ thống CAD/CAM tích hợp để chuyển đổi liệu từ máy đo QM333 thành chương trình gia cơng trung tâm gia cơng CNC tính đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài Với phân tích trên, để khai thác cách có hiệu máy đo QM333 trình thiết kế chế tạo chi tiết khí, đề tài thực với mục tiêu sau: - Nghiên cứu quy trình chuyển đổi liệu máy đo - Xây dựng phần mềm chuyển đổi liệu máy đo sang dạng sở liệu thiết kế - Xây dựng chương trình thiết kế tự động dựa sở liệu chuyển đổi - Ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế thiết kế Viện NARIME Củ thể để thực mục tiêu đề tài thực việc: Thiết lập phần mềm chuyên dụng để chuyển đổi liệu đo từ máy đo thành liệu vẽ CAD Sử dụng phần mềm sẵn có để chuyển đổi liệu CAD thành liệu phần mềm CAM để thực gia công máy gia công CNC Đo thử gia công chế thử chi tiết theo phương pháp a Giao diện chương trình - Chức Open Data File: Mở hộp thoại đọc tệp - Chức Read Data: Mở hộp thoại đọc liệu hiển thị liệu từ tệp chọn - Chức Draw: Vẽ biên dạng - Chức Exit: Thốt khỏi chương trình b Form Chọn tệp liệu Chức năng: Lựa chọn tệp liệu chứa liệu đo 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 23 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 24 d Vẽ Biên dạng Biên dạng chi tiết vẽ chương trình 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 25 4.2.2 Làm trơn mơ hình Nếu số lượng điểm đo lớn, việc lựa chọn cơng thức thực nghiệm khó khăn Nếu điểm đo dẫn đến sai lệch mơ hình lớn Việc thực q nhiều điểm đo mơ hình khơng thuận lợi cho việc phân tích xử lý số liệu Để phân tích cần xử lý khử nhiễu loạn, đảm bảo tính chân thực vật mẫu Việc lấy mẫu thực theo trình tự mặt cắt chi tiết mẫu Làm trơn liệu thực bảng liệu file *.txt phạm vi biến toạ độ điểm không thay đổi Vẽ biên dạng mô hình thực lệnh polyline ACAD, làm trơn mơ hình thực lệnh pedit-> spline, lệnh có sẵn thuật tốn chương trình Autocad 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 26 4.3 Thực gia cơng Để có mơ hình hình học sử dụng phần mềm MasterCAM 8.0 ta phải chuyển liệu vẽ phần CAD sang Do phần mềm MasterCAM 8.0 không đọc liệu vẽ từ CAD dạng *.DWG nên ta phải dùng dạng tệp trung gian để chuyển đổi liệu Để đảm bảo chất lượng chuyển đổi liệu từ phần mềm CAD sang phần mềm CAM, ta liệu chuyển đổi trung gian có dạng *.IGS (iges file) Các liệu hình học vẽ ACAD cất giữ dạng tệp *.IGS Xây dựng chương trình gia công phần mềm MasterCAM Phần mềm MasterCAM cho phép ta tạo chương trình gia cơng trung tâm gia cơng CNC cho mơ hình hình học vẽ nhập vào từ phần mềm CAD khác 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 27 Nhập tệp *.igs vào MasterCAM - Khởi động MasterCAM - Truy nhập vào Main menu > File > Converters > IGES > Read file - Chọn tệp *.igs chứa thơng tin mơ hình gia cơng 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 28 b Định đường chạy dao chế độ cắt Phần mềm MasterCAM cho phép ta thực gia công đường biên dạng (contour) 2D 3D Phần mềm cung cấp đầy đủ công cụ cho phép định nghĩa chế độ cắt tương ứng với phơi mơ hình cần gia cơng Bước 1: Gia cơng thơ Phơi gia cơng theo hình dạng biên dạng bánh cycloid lượng dư gia công để lại 0.5mm Dao cắt: dùng dao phay ngón có đường kính 10mm Bước 2: Gia cơng tinh Sau gia công thô, Phôi tiếp tục gia cơng theo biên dạng xác bánh cycloid, lượng dư gia công để lại mm 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 29 i Lựa chọn dụng cụ cắt * Cắt thô: - Truy nhập vào Main menu > Toolpaths > Contour > Chain Chọn đường profile biên dạng cycloid (chú ý đến hướng mũi tên phương) 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 30 ii Đặt thơng số gia cơng khác Các thơng số đặt bao gồm: - Giá trị bù đường kính dao: Dia offset = 0mm - Giá trị bù chiều dài dao: Len offset = 0mm - Tốc độ cắt ngang: Feed rate = 30 mm/ph - Tốc độ cắt dọc: 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 31 ii Mơ trình cắt 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 32 Sau kiểm tra đường chạy dao, đảm bảo yêu cầu sản phẩm tiến hành xuất chương trình gia cơng để gia công trung tâm gia công CNC d Hậu xử lý (Postproccesor) – Tạo chương trình gia cơng trung tâm gia công FANUC * Chọn chức hậu xử lý cho trung tâm gia công CNC tương ứng - Trung tâm gia công CNC dùng để gia công bánh Cycloid sử dụng điều khiển hãng FANUC Nhật đo ta phải chọn hậu xử lý tương ứng cho trung tâm gia công - Truy nhập vào Main menu > NC utils > Post proc > Change 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 33 e Chương trình gia cơng (theo G code) Các chương trình gia cơng thơ gia cơng tinh xuất để đảm bảo gia công tự động chi tiết trung tâm gia công CNC Mã chương trình gia cơng tạo theo chuẩn ISO (G code) phù hợp với hầu hết trung tâm gia công sử dụng Tuy nhiên, cần thiết phải chuyển sang dạng mã khác (ví dụ TNC Heidenhein) chương trình hồn tồn đáp ứng 4/28/2008 VIỆ VIỆN NGHIÊN CỨ CỨU CƠ KHÍ KHÍ (NARIME) 34 4.4 Nhận xét, đánh giá Quá trình thu thập liệu q trình dùng đầu dị máy đo để thu nhận giá trị toạ độ điểm đo Các giá trị đo lưu lại sử dụng trình chuyển đổi Quá trình chuyển đổi trình đọc liệu từ tệp gán giá trị đọc vào lệnh AutoCAD hồn tồn khơng có sai số cơng đoạn Tuy nhiên, trình đo, điểm toạ độ gián đoạn, độ xác bề mặt nhận phụ thuộc vào khoảng cách điểm lấy mẫu Bề mặt chi tiết đo nhiều điểm đảm bảo xác Hơn độ xác xác định theo thuật tốn nội suy phần mềm Do chi tiết có độ phức tạp cao, số lượng điểm đo phải thực lớn Quá trình chuyển đổi từ CAD sang CAM CNC có sai số thuật tốn nhỏ