ứng dụng phần mềm esprit trong gia công chết tạo cnc

Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 1 Đồ Án Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT CAD: Computer Aided Design CAM: Computer Aided Manufacturing CNC: Computer Numerical Control EDM: Electrical Discharge Machine CMM: Coordinate Measuring Machine QTCN: Quy trình công nghệ WEDM: Wire EDM GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 2 Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM-CNC 1.1 Lịch sử phát triển CAD/CAM Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính và kỹ thuật đồ họa tương tác. Cuối năm 1950 CAD/CAM đã có những bước phát triển đáng kể, khởi đầu có thể nói là tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) với ngôn ngữ lập trình cho máy tính APT (Automatically Programmed Tools). Mục đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó được coi như là một bước đột phá để tự động hóa quá trình sản xuất. Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống CAD có tên là TURNKEY được thương mại hóa, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên máy tính có bộ nhớ khổng lồ và máy tính loại nhỏ.Tuy nhiên khả năng xử lý thông tin, bộ nhớ của chúng còn hạn chế nên các hệ thống CAD/CAM thời kỳ này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ được sử dụng trong một số ít lĩnh vực. Năm 1983 máy IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lý tưởng về khả năng xử lý thông tin, bộ nhớ, đồ họa cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ CAD/CAM phát triển rất nhanh. Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt những thành tựu đáng kể, rất nhiều phần mềm đồ sộ được tung ra thị trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của nhiều nghành công nghiệp. 1.2 Định nghĩa CAD/CAM/CNC CAD (Computer Aided Design) thiết kế với sự trợ giúp của máy tính. CAM (Computer Aided Manufacturing) sản xuất với sự trợ giúp của máy tính.Chúng được ghép nối với nhau thành một loại hình công nghệ cao, một lĩnh vực khoa học tổng hợp của liên nghành vật liệu – cơ khí – điện tử - tự động hóa. CNC (Computer Numberical Control): Là điều khiển số với sự trợ giúp của máy tính. Điều khiển các máy móc khác bằng máy tính với mục đích sản xuất( có tính lặp lại) 1.3: Mối quan hệ giữa CAD/CAM Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống Trong công nghệ truyền thống, các mặt cong 3D phức tạp được gia công trên máy GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 3 Đồ Án Tốt Nghiệp vạn năng theo phương pháp chép hình sử dụng mẫu hoặc dưỡng. Do vậy qui trình thiết kế và gia công bao gồm có 4 giai đoạn phân biệt: Hình 1.1 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống 1. Tạo mẫu sản phẩm, 2. Lập bản vẽ kỹ thuật, 3. Tạo mẫu chép hình, 4. Gia công chép hình. Qui trình này có những hạn chế: - Khó đạt được độ chính xác gia công, chủ yếu do quá trình chép hình, - Dễ dàng làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai vì phải xử lý một số lớn dữ liệu, - Năng suất thấp do mẫu được thiết kế theo phương pháp thủ công và qui trình được thực hiện tuần tự: tạo mẫu sản phẩm - lập bản vẽ chi tiết - tạo mẫu chép hình - phay chép hình. b, Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM. Sự phát triển của phương pháp mô hình hoá hình học cùng với thành tựu của công nghệ thông tin, công nghệ điện tử, kỹ thuật điều khiển số đã có những ảnh hưởng trực tiếp đến công nghệ thiết kế và gia công tạo hình: GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 4 Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 1.2: Quy trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM - Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ và tạo bản vẽ với sự trợ giúp của máy vi tính. - Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu 3D. - Mẫu chép hình được thay thế bằng mô hình toán học - mô hình hình học lưu trữ trong bộ nhớ máy vi tính và ánh xạ trên màn hình dưới dạng mô hình khung lưới. - Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số (CAM). Về công nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu bằng mô hình hoá hình học. Kết quả là mẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình hình học số (Computational Geometric Model - CGM) và gia công điều khiển số. Mặt khác khả năng kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp (gia công thô, bán tinh và tinh). Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống được khắc phục vì rằng: • Bề mặt gia công đạt được chính xác và tinh xảo hơn. • Khả năng nhầm lẫn do chủ quan bị hạn chế đáng kể. • Giảm được nhiều tổng thời gian thực hiện qui trình thiết kế và gia công tạo hình. GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 5 Đồ Án Tốt Nghiệp 1.4: Các phần mềm CAD/CAM - Ngày nay các phần mềm CAD/CAM rất phong phú và đa dạng: + Các phần mềm CAD: AutoCAD, Solidworks + Các phần mềm CAM: Mechanical Desktop, Pro/ENGINEER, Catia, Unigraphics-NX, Cimatron, Mastercam, … 1.5: Lý do chọn đề tài Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp cơ khí chính xác đóng một vai trò quan trọng. Trong lĩnh vực cơ khí, năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm là yếu tố hàng đầu trong quá trình sản suất. Việc ra đời các máy gia công CNC góp phần nâng cao năng suất và độ chính xác gia công sản phẩm cơ khí. Để lập trình tự động nhằm điều khiển các máy phay, máy tiện CNC, nhiều gói phần mềm khác nhau đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường như: Pro/Engineer, MasterCam, Hypermill, Catia, Cimatron, … Các phần mềm nói trên đều cho phép mô phỏng quá trình gia công trên máy tính, kết xuất ra mã G-M nhằm điều khiển các máy CNC. Hiện nay trên thị trường, một số hãng thiết bị bắt đầu ứng dụng phần mềm ESPRIT vào việc lập trình gia công chi tiết trên máy CNC. Phần mềm ESPRIT là phần mềm chuyên dụng cho gia công chi tiết của Hãng DP Technology Corp, và tự hào là thế hệ mới của công nghệ CAD/CAM. Việc ứng dụng phần mềm ESPRIT hỗ trợ lập trình trên máy CNC hiện nay là vấn đề được nhiều người quan tâm. Việc áp dụng công nghệ này trong việc lập trình, gia công các chi tiết phức tạp nhằm góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong gia công cơ khí. Đặc biệt phần mềm ESPRIT áp dụng hiệu quả nhằm lập trình gia công trên các máy CNC 4, 5 trục. Nhằm góp phần vào việc khai thác có hiệu quả phần mềm ESPRIT trong việc lập trình gia công trên các máy CNC, góp phần tháo gỡ khó khăn cho người kỹ thuật trong việc lập trình khi viết chương trình gia công cho máy phay CNC, góp phần vào việc đào tạo sinh viên các trường, học viên các trường Dạy nghề, nắm bắt nhanh các phần mềm CAD/CAM mới ra đời, việc nghiên cứu khai thác các ứng dụng của phần mềm ESPRIT là một vấn đề cần thiết. Chính vì lý do đó, tôi mạnh dạn nghiên cứu khai thác phần mềm ESPRIT để hỗ trợ cho việc lập trình gia công trên các máy phay CNC đa trục và chọn đề tài nghiên cứu: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ESPRIT ĐỂ GIA CÔNG CÁC GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 6 Đồ Án Tốt Nghiệp BỀ MẶT CONG PHỨC TẠP” 1.6: Mục đích chọn đề tài Mục tiêu chính của đề tài này bao gồm: - Nghiên cứu xây dựng các bề mặt 3D trên phần mềm ESPRIT. - Nghiên cứu khai thác các ứng dụng của phần mềm ESPRIT vào việc lập trình gia công tự động các chi tiết có độ phức tạp cao trên các máy CNC. - Nghiên cứu việc kết xuất chương trình gia công nhằm điều khiển các máy phay CNC. - Xây dựng các bài thực hành mẫu trên phần mềm ESPRIT nhằm gia công các công đoạn khác nhau của một số chi tiết có hình dạng phức tạp phục vụ công tác đào tạo tại Trường Cao Đẳng Nghề Bách Khoa Hà Nội, cũng như trường cao đẳng, đại học trong cả nước. GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 7 Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG II: GIỚI THIỆUPHẦN MỀM ESPRIT 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM ESPRIT - Esprit là một phần mềm CAM , có khả năng mạnh về mô phỏng toàn bộ quá trình gia công như Phay, tiện, Gia công cắt dây Có khả năng mô phỏng phay từ 2 đến 5 trục, tiện từ 2-22 trục. Esprit có thể gia công được các bề mặt dưới dạng surface, khối và dưới dạng khung dây. 1.1. Giao diện chính và cách khởi tạo phần mềm ESPRIT Khởi động chương trình nhấp đúp vào biểu tượng trên màn hình. Hoặc vào: C:\ProgramFiles\D.P.Technology\ESPRIT\Prog\esprit.exe. Màn hình khởi tạo chương trình có giao diện như trên Hình 2.1 GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 8 Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 2.1: Giao diện chính màn hình ESPRIT Nhấn OK. 1.2 Vùng làm việc và thanh công cụ - Vùng 1: Thanh menu chính - Vùng 2: Hiển thị gia công - Vùng 3: Hiển thị lệnh hoặc câu lệnh được chọn - Vùng 4: Các chế độ hiển thị của chi tiết làm việc như tọa độ, hình thức gia công tiện, phay, cắt dây, lưới bắt điểm - Vùng 5: Thể hiện một menu danh sách ngắn các bước gia công. Sử dụng View/Project Manager hoặc nhấn phím F2. - Vùng 6: Thể hiện các đặc tính về chi tiết gia công như: tọa độ của tâm chi tiết, thông số về máy, thể tích chi tiết… Nếu vùng này chưa xuất hiện trên màn hình vào View/Property hoặc nhấn phím Alt+Enter. Hình 2.2: Vùng làm việc 2. CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM ESPRIT 2.1. Chọn và hiệu chỉnh mặt phẳng làm việc (Work Planes) 2.1.1. Chọn mặt phẳng làm việc Công cụ View giúp chúng ta hiển thị các đặc tính trên màn hình UVW axis : Hiện thị hệ trục tọa độ UVWa. Trên phần mềm Esprit có 2 kiểu trục là UVW và XYZ. Hệ trục tọa độ UVW có thể thay đổi được. GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 9 Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 2.3: Mặt phẳng làm việc 2.1.2. Hiệu chỉnh mặt phẳng làm việc Chọn Edit Work Plane xuất hiện thanh công cụ với các chức năng hiệu chỉnh. + Công cụ Edit -Work Plane : sẽ làm xuất hiện các thanh công cụ có tác dụng dịch chuyển các trục tọa độ UVW. Với các công cụ này sẽ giúp chúng ta di chuyển hệ trục tọa độ để thiết lập các tọa độ gia công. Công Cụ Rotate : Giúp quay quanh trục U,V,W GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 10 [...]... cho gia công tiện : Tạo thực thể biên dạng nội suy hay ngoại suy của bánh răng : CAM đặc tính biên dạng của CAM 3 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY TRỤC CHI TIẾT TRÊN PHẦN MỀM ESPRIT 3.1 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG PHAY CƠ BẢN GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 12 Đồ Án Tốt Nghiệp Để gia công các chi tiết có bề mặt cần gia công đơn giản (bề mặt của chi tiết có dạng 2D), ta chỉ cần lập trình gia công. .. phôi trong lần gia công GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 22 Đồ Án Tốt Nghiệp 3.1.5 Phay Phần Dư ( Rest Machining) Click Machining/ SolidMill traditional/ Rest Machining Khi đã có một chi tiết gia công hệ thống sẽ hiện ra bảng sau: a) General (phần thiết lập chung) Tool ID : lựa chọn dao gia công Trong mục Clearance (khai báo) Full Clearance: Cao độ an toàn của dao Clearance: Cao độ (an toàn) chuẩn bị gia. .. dạng bao ngoài hoặc biên dạng hốc Phần tạo phôi và lựa chọn dụng cụ cắt thì như những phần khác Sau khi đã tạo được phôi và lựa chọn xong dụng cụ cắt thì sẽ tạo biên dạng cắt bằng các công cụ tạo Profile Xong chúng ta chọn Machining => SolidMill Traditional => Contouring GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 20 Đồ Án Tốt Nghiệp a) General : cũng giống như với phay Pocket và các phần khác b) Common GVHD: Th.s... tỷ lệ loại bỏ (phoi) cố định Trong phần Depths (chiều sâu gia công) Incremental Depth: chiều sâu một lát cắt Retract for IDepth: rút lại chiều sâu của dụng cụ Phần Miscellaneous (phần thiết lập mở rộng, đa dạng) Rapid above partial: nhanh chóng trên một bộ phận Corner Slow Down: tới góc quẹo làm chậm dao lại Rest Material: vật liệu dư thừa, (chưa gia công hết) Common: phần cài đặt chế độ cắt Cutting... Cutting Angle :Tối ưu góc cắt + Yes: Phần mềm esprit tự động tối ưu góc cắt + No : Góc cắt được xác định theo ý của bạn - Step Over % of Diameter : Bước dịch chuyển của hai đường chạy dao gần nhất - Overhang % of Tool : Khoảng cách của dụng cụ cắt và mép biên chi tiết - Machining Priority : Phần ưu tiên gia công +Region + Z level : Ưu tiên chạy theo vùng : Ưu tiên gia công theo lớp GVHD: Th.s Bùi Long... chamfer diameter: sử dụng dường kính vát mép Full clearance: đặt cao độ an toàn cao nhất Clearance: đặt cao độ chuẩn bị gia công Return plane: mặt trở lại 3.2 VÍ DỤ VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG PHAY Trong ví dụ này sẽ sử dụng cả ba phương pháp đã nêu ở trên để vào phay chi tiết có hình dạng như hình vẽ : Hình 2.5: Biên Dạng Chi tiết +Biên Dạng 1 sử dụng phay Wrap Contouring +Biên dạng 2 sử dụng phay Wrap Pocketing... sẽ sử dụng toàn bộ là dao dưới dạng End Mill.Chúng ta sẽ sử dụng 3 con dao -Một con dao sử dụng để cắt Biên Dạng 1 có đường kính Φ25mm - Còn để cắt Biên dạng 2 ta tiến hành sử dụng hai con dao có đường kính Φ20mm để cắt thô Và con dao có đường kính Φ 10mm để cắt tinh GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 30 Đồ Án Tốt Nghiệp • Tạo Biên dạng phay + Tạo biên dạng phay 1: Để tạo biên dạng phay 1 ta sử dụng công. .. Chain Trên thanh công cụ Select ta chọn biên dạng lựa chọn là Curve Sau đó nhấn chuột vào biểu tượng Auto Chain sẽ tạo ra được biên dạng của phay contouring GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 31 Đồ Án Tốt Nghiệp + Tạo biên dạng 2 phay Pocketing Để tạo biên dạng 2 ta sử dụng công cu Face Profiles để tạo biên dạng 2 Ta nhấn vào biểu tượng Face Profiles trên thanh công cụ sau đó lựa mặt cần tạo biên dạng Lựa... sẽ tạo thành một dây lỗ + Face Profiles + Pocket : Tạo biên dạng mặt phẳng để phay mặt phẳng : Tạo hốc khi chọn thực thể hốc biên dạng nổi bên trong hốc(Internal Islands) sẽ tạo thành những biên dạng kín + Feature Parameters : Chọn lỗ, chương trình sẽ tự động chọn các lỗ có cùng đường kính + Part Profile : Biên dạng được tạo ra là giao của chi tiết với mặt phẳng UV + Turning Profile + Gear + : Tạo. .. Pocketing Cũng giống như phần trên sau khi đưa chi tiết vào môi trường của phần mềm ESPRIT thì bước đầu tiên ta phải tiến hành tạo phôi cho chi tiết Hình dạng của phôi sẽ có hình dạng như hình vẽ : GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 29 Đồ Án Tốt Nghiệp Để tạo phôi cho phay ta vào Tool => Simulation rồi chọn vào Solids Nhớ chọn Add và Update Rồi nhấn OK • Thiết lập Dụng cụ cắt Để chọn dụng cụ cắt cho quá trình . Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC GVHD: Th.s Bùi Long Vịnh Trang 1 Đồ Án Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT CAD:. Trang 2 Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM-CNC 1.1 Lịch sử phát triển CAD/CAM Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính và kỹ thuật đồ họa. tin, bộ nhớ, đồ họa cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ CAD/CAM phát triển rất nhanh. Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt những thành tựu đáng kể, rất nhiều phần mềm đồ sộ được