Luận văn thạc sĩ xây dựng post processor cho máy phay cnc 5 trục dmu 50

i MỤC LỤC BẢN CAM ĐOAN .i TÓM TẮT LUẬN VĂN .iv DANH MỤC HÌNH VẼ .v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Mục đích luận văn .3 Phạm vi nghiên cứu Bố cục luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC TRỤC 1.1 Tổng quan máy CNC trục 1.1.1 Hệ trục tọa độ máy CNC trục 1.1.2 Cấu hình máy CNC trục 1.1.3 Lập trình gia cơng máy CNC trục 1.1.4 Ưu điểm, nhược điểm ứng dụng máy CNC trục 11 1.2 Postprocesor cho máy trục 14 1.2.1 Giới thiệu chung .14 1.2.2 Chức Postprocessor 16 1.2.3 Các toán Postprocessor .17 1.2.4 Các phương pháp xây dựng Postprocessor 19 1.2.5 Công cụ tạo Postprocessor phần mềm SolidCAM 20 Chương TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM 21 2.1 Giới thiệu chung phần mềm SolidCAM .22 2.1.1 Các tính bật phần mềm SolidCAM .22 2.2 Chức phần mềm SolidCAM 29 2.2.1 Các chiến lược gia công đồng thời trục 29 2.2.2 Công cụ GPPTool SolidCAM 34 2.3 Tính tốn động học ngược cho máy DMU50 36 2.3.1 Động học thuận động học ngược 36 2.3.2 Máy DMU50 .36 2.3.3 Động học thuận 40 ii 2.3.4 Động học ngược .46 2.4 Tạo postprocessor phần mềm SolidCAM 49 2.4.1 Xây dựng tập tin [machine.PRP] .49 2.4.2 Tạo tập tin [machine.VMID] 55 2.4.3 Xây dựng tập tin [machine.GPP] .63 Chương LẬP TRÌNH VÀ GIA CƠNG THỬ NGHIỆM TRÊN MÁY CNC TRỤC DMU-5072 3.1 Mơ hình hóa chi tiết cần gia công 72 3.2 Lập quy trình cơng nghệ 74 3.2.1 Phân tích chi tiết gia cơng 74 3.2.2 Lựa chọn phôi chế tạo phôi 74 3.2.3.Thiết kế tiến trình công nghệ 75 3.2.5 Xác định lượng dư gia công .75 3.2.6 Thiết kế nguyên công 76 3.3 Lập trình gia cơng tính tốn đường chạy dao .77 3.3.1 Nguyên công 77 3.3.2 Nguyên công 78 3.4 Mô phỏng, kiểm tra q trình gia cơng xuất chương trình phần mềm SolidCAM 86 3.5 Thực gia công máy CNC 89 3.5.1 Thực nguyên công máy tiện COMPACT 330 89 3.5.2 Thực nguyên công máy phay DMU-50 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 Kết luận 92 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 PHỤ LỤC 95 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Hệ trục tọa độ máy CNC Hình 2.2: Máy trục với trục quay bố trí trục Hình 2.3: Máy trục với trục quay bố trí bàn máy Hình 2.4: Máy trục với trục quay bàn máy trục quay trục .8 Hình 2.5: Các bước lập trình gia công với trợ giúp hệ thống CAM 11 Hình 2.6: Một số sản phẩm gia cơng máy CNC trục .13 Hình 2.7: Vai trị vị trí postprocessor hệ thống CAD/CAM/CNC 14 Hình 2.8:Sai số Toolpath phi tuyến 19 Hình 3.1: Quy trình lập trình gia cơng tạo chương trình NC SolidCAM .26 Hình 3.2: Chiến lược gia cơng Parallel cuts .29 Hình 3.3: Chiến lược gia công Parallel to curves 30 Hình 3.4: Chiến lược gia công Parallel to surface .31 Hình 3.5: Chiến lược gia cơng Perpendicular to curve 31 Hình 3.6: Chiến lược gia công Morph between two boundary curves 32 Hình 3.7: Chiến lược gia cơng Morph between two adjacent surfaces 32 Hình 3.8: Chiến lược gia công Projection 33 Hình 3.9: Các kỹ thuật gia công máy trục .33 Hình 3.10: Giao diện Machine Id Editor 36 Hình 3.11: Máy phay DMU50 37 Hình 3.12: Sơ đồ chuỗi động học máy DMU50 38 Hình 3.13: Mơ hình 3D máy DMU-50 39 Hình 3.14: Hình 2D bàn máy trục 40 Hình 3.15: Giao diện cơng cụ Machine Id Editor 55 Hình 3.16: Các thơng số ban đầu máy 56 Hình 3.17: Các thơng số trục máy .56 Hình 3.18: Thêm trục X .57 Hình 3.19: Các thơng số trục X 58 Hình 3.20: Các thơng số trục Y 59 Hình 3.21: Các thơng số trục Z 60 Hình 3.22: Các thơng số trục B 61 Hình 3.23: Các thơng số trục C 62 Hình 3.24: Xác định thứ tự trục 62 Hình 3.25: Cấu hình máy DMU 50 .62 iv Hình 3.26: NC tạo thủ tục line_5x 68 Hình 3.27: G-code tạo thủ tục move _5x 70 Hình 3.28: Một đoạn chương trình NC hoàn chỉnh 70 Hình 4.2: Biên dạng bánh 72 Hình 4.3: Đường côn xoắn 73 Hình 4.4: Tạo bề mặt côn .73 Hình 4.5: Chi tiết hoàn chỉnh .74 Hình 4.6: Kích thước phơi 75 Hình 4.6: Tiện biên dạng 77 Hình 4.7: Lựa chọn chi tiết để lập trình gia cơng .78 Hình 4.8: Định nghĩa tham số ban đầu 79 Hình 4.9: Định nghĩa tham số hình học .79 Hình 4.10: Định nghĩa tham số dao .80 Hình 4.11: Định nghĩa tham số mức gia công .80 Hình 4.12: Định nghĩa tham số cơng nghệ 81 Hình 4.13: Định nghĩa hệ tọa độ gia cơng 82 Hình 4.15: Định nghĩa tham số daol 83 Hình 4.16: Xác định thông số mức gia công 83 Hình 4.17: Lựa chọn tham số đường chạy dao 84 Hình 4.19: Định nghĩa tham số góc trục dao 85 Hình 4.20: Đường chạy dao .85 Hình 4.21: Các chế độ mô .86 Hình 4.22: Các bảng thơng báo trạng thái q trình gia cơng .87 Hình 4.23: Xuất mã NC .87 Hình 4.25: Gia cơng máy tiện .89 Hình 4.26: Chi tiết sau ngun cơng .89 Hình 4.27: Phay thô 90 Hình 4.28: Phay tinh 90 Hình 4.29: Sản phẩm 91 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CAD CAM CNC NC Computer Aided Drawing (Thiết kế có trợ giúp máy tính) Computer Aided Manufacturing (Sản xuất có trợ giúp máy tính) Computer Numberical Control (Điều khiển số tích hợp máy tính) Numberical Control (Điều khiển số) MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện nay, nhu cầu chế tạo sản phẩm có kết cấu hình dáng phức tạp ngày gia tăng, đặc biệt ngành: Hàng không vũ trụ, chế tạo vũ khí, sản xuất ơtơ, tàu thủy,… Để gia công chi tiết phức tạp này, tổ hợp CNC nhiều trục lựa chọn đem lại hiệu cao Máy CNC trục loại máy công cụ điều khiển số có khả nội suy đồng thời trục chuyển động có khả gia công chi tiết phức tạp với độ xác kích thước, hình dạng cao suất cao Về mặt công nghệ, gia công trung tâm gia cơng CNC trục cơng nghệ có tính tập trung nguyên công cao, linh hoạt, hiệu suất khai thác máy lớn, suất sản phẩm vượt trội Các chương trình gia cơng máy CNC ngày chuẩn hóa tạo lập tự động nhờ cơng cụ CAD/CAM Do có mối liên hệ chặt chẽ việc tạo lập vẽ thiết kế lập chương trình gia cơng CNC, CAD CAM thường kèm với gói phần mềm gọi hệ thống CAD/CAM Một số hệ thống CAD/CAM điển hình MasterCAM, Catia, Pro/ Engineer, Delcam, Cimaton Phương pháp sử dụng CAD/CAM để xuất chương trình gia cơng cách tự động coi phương pháp hiệu Đặc biệt trường hợp gia công máy CNC nhiều trục (từ trục trở lên) Các phần mềm CAM phần mềm máy tính chun dùng có nhiệm vụ cung cấp chương trình điều khiển thiết bị sản xuất, trước hết máy CNC (chương trình NC) Yêu cầu chương trình NC phải hồn tồn tương thích với máy mà phục vụ, xét ngơn ngữ lẫn cấu trúc, tính máy Các phần mềm CAM thương mại phải có chức năng: - Chức xử lý hình học cơng nghệ chung, chức mô-đun sở gọi Processor thực - Chức thứ (hậu xử lý) đảm bảo chương trình NC tương thích với máy CNC cụ thể, mô-đun gọi Postprocessor thực Postprocessor mô-đun đặc biệt phần mềm CAM vạn năng, giữ vai trò giao diện hay cầu nối CAM CNC Postprocessor tổ hợp máy CNC điều khiển tổng qt hố cho dịng máy CNC Trước Postprocessor thường viết ngơn ngữ lập trình FORTRAN, ngày ngơn ngữ lập trình sử dụng cho mục đích Tuy nhiên ngôn ngữ Pascal ngôn nhữ C phổ dụng Các Postprocessor thường thường bao gồm khoảng từ 1000 đến 5000 dòng lệnh, chủ yếu câu lệnh xử lý liệu (phần tính toán số thường nhỏ) Những nỗ lực bỏ viết Postprocessor thường phạm vi khoảng từ ba đến sáu tháng, dạng máy CNC đơn giản, máy CNC nhiều trục khoảng chừng năm Các phần mềm CAD/CAM có đầy đủ chức đắt (cỡ vài chục ngàn đến hàng trăm ngàn USD), có đắt máy CNC, đảm bảo chức xử lý Nhờ có hậu xử lý mà người ta dùng chung phần mềm CAD/CAM đắt tiền cho nhiều máy CNC Giải pháp sử dụng Postprocessor mang lại hiệu kinh tế tiện ích sử dụng lớn cho phần mềm CAD/CAM Các hậu xử lý thường nhà sản xuất phần mềm CAM cung cấp theo đặt hàng riêng nhà sản xuất, đơi người sử dụng máy CNC Tuy nhiên, có nhiều lý dẫn đến việc sở sử dụng máy phải tự tạo Postprocessor cho riêng Ngồi việc sử dựng postprocessor khơng chuẩn xác cịn dẫn đến làm hư hỏng máy gây thiệt hại lớn đến người sử dụng máy, máy CNC trục đắt tiền Từ yêu cầu thực tế trên, việc tạo postprocessor mang lại hiệu qua kinh tế mà đáp ứng yêu cầu kỹ thuật công nghệ Do vậy, lựa chọn thực luận văn này: “Xây dựng Postprocessor cho máy phay CNC trục DMU-50” Mục đích luận văn Mục đích luận văn là: - Xây dựng postprocessor cho máy CNC trục DMU 50 trường ĐH Công nghệ GTVT dựa sở phần mềm SolidCAM Phạm vi nghiên cứu Trong khuân khổ luận văn, tập trung giải số nội dung sau: - Phần lý thuyết trình bày áp dụng cho loại máy phay CNC trục - Áp dụng xây dựng Postprocessor cho cấu hình máy CNC trục cụ thể (Máy DMU50 trường ĐH Công nghệ GTVT) Bố cục luận văn Bản thuyết minh luận văn chia thành chương: Mở đầu Chương 1: Tổng quan máy CNC trục Postprocessor cho máy CNC trục Chương 2: Tạo postprocessor sở phần mềm solidcam cho máy CNC trục DMU-50 Chương 3: Lập trình gia cơng thử nghiệm máy CNC trục DMU-50 Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC TRỤC 1.1 Tổng quan máy CNC trục 1.1.1 Hệ trục tọa độ máy CNC trục Các trục máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động cấu máy dụng cu cắt Chúng xác định sau: Hình 2.1: Hệ trục tọa độ máy CNC Trục Z: trục Z có phương trùng với phương trục máy chiều dương chiều dao tiến xa chi tiết Trục X: Trục X trục nằm mặt bàn máy chiều dương hướng sang bên phải nhìn từ trục vào chi tiết Trục Y: Sau xác định trục X, Z ta xác định trục Y theo quy tắc bàn tay phải (ngón tay trỏ chiều dương trục Y) Các trục quay quanh trục X,Y,Z ký hiệu A,B,C Chiều quay dương xác định theo quy tắc bàn tay phải Các tổ hợp máy CNC có nhiều cấu hình khác Dựa vào cách bố trí trục quay máy phân loại máy CNC trục 1.1.2 Cấu hình máy CNC trục Dựa vào cách bố trí trục quay, người ta phân chia máy phay trục làm loại sau: a) Máy trục với trục quay bố trí trục chính( Head/Head) Loại máy tất chuyển động quay, xoay đầu trục máy máy phay đứng máy phay ngang *) Ưu điểm - Gia cơng phơi có kích thước trọng lượng lớn - Khi thay đổi vị trí điểm zero phải thực phép dịch đơn giản, tọa độ chuyển đổi phụ thuộc vào chiều dài dao *) Nhược điểm - Dẫn động trục phức tạp - Độ cứng vững hệ thống công nghệ thấp hạn chế việc truyền lực qua trục quay chuỗi mang dao - Thường không thực nội suy cung tròn mặt phẳng ngẫu nhiên chu trình khoan với góc định vị phơi