Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược, công nghệ phay cnc 5 trục phục vụ thiết kế, gia công chính xác bề mặt phức tạp

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM BÁO CÁO NGHIỆM THU Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược, công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia cơng xác bề mặt phức tạp” Chủ nhiệm: PGS.TS Đoàn Thị Minh Trinh THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 4/2009 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC ii TÓM TẮT ĐỀ TÀI iv DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT vii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài Mục tiêu Nội dung Sản phẩm đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU CHƯƠNG II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Xây dựng phương pháp thiết kế ngược bề mặt phức tạp Nội dung 2: Xây dựng phương pháp lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp Nội dung 3: Làm chủ vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS-VF2 10 11 Nội dung 4: Thực nghiệm thiết kế ngược – đánh giá kết 11 Nội dung 5: Thực nghiệm lập trình CNC – đánh giá kết 12 Nội dung 6: Thực nghiệm gia công CNC – đánh giá kết 13 Nội dung 7: Biên soạn tài liệu: “Ứng dụng phần mềm CAD/CAM, thiết bị CMM, trung tâm phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt xoắn” ii 13 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nội dung 1: Xây dựng phương pháp thiết kế ngược bề mặt phức tạp Nội dung 2: Xây dựng phương pháp lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp Nội dung 3: Làm chủ vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS-VF2 14 14 17 19 Nội dung 4: Thực nghiệm thiết kế ngược – đánh giá kết 20 Nội dung 5: Thực nghiệm lập trình CNC – đánh giá kết 21 Nội dung 6: Thực nghiệm gia công CNC – đánh giá kết 23 Nội dung 7: Biên soạn tài liệu: “Ứng dụng phần mềm CAD/CAM, thiết bị CMM, trung tâm phay CNC trục phục vụ 24 thiết kế, gia công xác bề mặt xoắn” CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 27 Tóm tắt đánh giá kết nghiên cứu 27 Đánh giá phạm vi sử dụng thiết bị kiến nghị 30 Kiến nghị hướng phát triển nghiên cứu 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 PHỤ LỤC 38 iii TĨM TẮT ĐỀ TÀI I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài Mã số Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược, công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp Dạng đề tài Nghiên cứu triển khai Thời gian thực hiện: 12 tháng (Từ tháng 4/ 2008 tháng 4/2009) Cấp quản lý TP HCM Kinh phí 340.000 ngàn đồng, đó: Nguồn Tổng số (ngàn đồng) 340.000 - Từ Ngân sách nghiệp khoa học TP - Từ nguồn khác (ghi rõ nguồn cấp) Thuộc Chương trình (ghi rõ tên chương trình) – Chương trình Nghiên cứu Tự động hóa Tự đề xuất Chủ nhiệm đề tài Họ tên: Đoàn Thị Minh Trinh Năm sinh: 1959 Học vị: Tiến só Nam/Nữ: Nữ Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo Chức danh khoa học: PGS Năm đạt học vị: 1987 Chuyên ngành: Cơ khí năm phong chức danh: 2002 Chức vụ (nếu có): Phó Trưởng Ban Đại học Sau Đại học Tên quan công tác: Đại học Quốc gia TP TCM Địa quan: Phường Linh Trung, Q Thủ Đức Điện thoại quan: 7242160 Fax: 7242057 Địa nhà riêng: 233/13 Lý Thường Kiệt, P.15, Q Tân Bình, TP.HCM Điện thoại nhà riêng: 8652732 DTDĐ: 0918337557 E-mail: dtmtrinh@vnuhcm.edu.vn Cán phối hợp nghiên cứu - Phòng Thí Nghiệm CAD/CAM, Khoa Cơ Khí, Trường ĐHBK TP.HCM, (PTN CAD/CAM): ThS Nguyễn Văn Thành - KS Lê Quang Bình - KS Nguyễn Hoàng Uy - KS Đặng Tiến Đạt - KS Nguyễn Văn Đức iv - Trung tâm Thiết kế, chế tạo thiết bị (NEPTECH), Sở KH&CN TP HCM: KS Lê Hoài Vũ - KS Huỳnh Thanh Tùng - Công ty TNHH Cơ khí Phú Vinh, Số Đường Song Hành, KCN Tân Tạo, H Bình Chánh, TP.HCM: KS Lê Duy Linh 10 Cơ quan chủ trì quản lý đề tài 10.1 Tên quan chủ trì đề tài (và quan chủ quản có): Đại học Quốc gia TP HCM Điện thoại: 7242160 Fax: 7242057 E-mail: sdh@vnuhcm.edu.vn Website: www.vnuhcm.edu.vn Địa : Phường Linh Trung, Q Thủ Đức Số tài khoản: 932.90.00.00024 Ngân hàng kho bạc: Kho Bạc Nhà nước TP HCM 10.2 Cơ quan quản lý đề tài: Sở Khoa học Công nghệ TP HCM II TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Kết nghiên cứu đề tài Sản phẩm Bộ Tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp, gồm phần: - Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” Phần II: Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp” Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC truïc HAAS -VF2” Phim Video: Thực nghiệm lấy mẫu thiết bị CMM Zeiss Contura G2; Gia công mẫu chân vịt ca nô Trung tâm phay CNC trục HAAS- VF2 Các Tài liệu bao gồm nội dung lý thuyết phương pháp, quy trình thiết kế; hướng dẫn vận hành thiết bị; thực nghiệm thiết kế ngược phay CNC trục gia công mẫu chân vịt canô - bề mặt phức tạp dạng xoắn, nhóm nghiên cứu đúc kết tổng hợp từ việc nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Các tài liệu có ý nghĩa tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu đào tạo Thiết kế ngược, Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục, Vận hành khai thác sử dụng thiết bị CMM, Vận hành khai thác sử dụng trung tâm phay CNC trục v Kiến nghị qui mô đối tượng áp dụng kết nghiên cứu: Trong phạm vi giới hạn thực đề tài, kết nghiên cứu chuyển giao cho đơn vị phối hợp tham gia đề tài - Trung tâm Thiết kế, chế tạo thiết bị (NEPTECH), Sở KH&CN TP HCM, Do kiến nghị mở rộng triển khai cho đơn vị khác có nhu cầu vi DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT CAD (Computer Aided Design) : Thiết kế với trợ giúp máy tính CAM (Computer Aided Maufacturing) : Chế tạo với trợ giúp máy tính CMM (Coordinate Measuring Machine) : Máy đo tọa độ CNC (Computer Numerical Control) : Điều khiển số máy tính NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) : B-Spline khơng hữu tỷ RE (Reverse Engineering) : Kỹ thuật thiết kế ngược vii PHẦN MỞ ĐẦU Tên đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược, công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia cơng xác bề mặt phức tạp” Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Đồn Thị Minh Trinh Cơ quan chủ trì: Đại học Quốc gia TP.HCM Thời gian thực đề tài: 12 tháng, từ tháng 4/2008 đến tháng 4/2009 Kinh phí duyệt: 340.000.000 đ Kinh phí cấp: 240.000.000, theo TB số : 37/TB-SKHCN ngày 26 / /2008; 70.000.000 đ, theo TB số: 261/TB-SKHCN ngày 12/12/2008 Mục tiêu: a Nghiên cứu làm chủ sử dụng công nghệ thiết bị mới: - Thiết bị CMM Carl Zeiss CONTURA G2 Công nghệ phay CNC trục (5 axis CNC Milling) Lập trình phay CNC trục (5 axis CNC Milling Programming) Trung tâm phay CNC trục HAAS-VF2 để đổi đại hóa công nghệ thiết kế, gia công xác loại chi tiết có hình dạng phức tạp, đặc biệt loại sản phẩm có bề mặt chức xoắn cánh tuabine, chi tiết thủy động học, khí động học, nhằm nâng cao khả cạnh tranh cho sản phẩm khí chế tạo liên quan doanh nghiệp VN b Đào tạo khai thác sử dụng công nghệ thiết bị Nội dung: a Xây dựng phương pháp thiết kế ngược bề mặt phức tạp: - Nghiên cứu sở lý thuyết mơ hình hóa hình học bề mặt phức tạp - Nghiên cứu làm chủ sử dụng công nghệ thiết bị: CMM Carl Zeiss CONTURA G2 Chức thiết kế xử lý hình học mặt cong phần mềm CAD/CAM - Xây dựng phương pháp lấy mẫu bề mặt phức tạp thiết bị CMM - Xây dựng phương pháp xử lý liệu lấy mẫu, tái tạo mô hình phần mềm CAD/CAM đảm bảo độ xác hình học b Xây dựng phương pháp lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp: - Nghiên cứu sở lý thuyết phay CNC trục - Nghiên cứu làm chủ sử dụng công nghệ phay CNC trục phần mềm CAD/CAM - Xây dựng phương pháp lập trình phay CNC trục gia cơng bề mặt phức tạp đảm bảo dung sai gia công c - Nghiên cứu làm chủ vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS-VF2: Làm chủ vận hành cấu máy Làm chủ sử dụng lệnh điều khiển máy Làm chủ truyền thông liệu CNC Làm chủ cân chỉnh dụng cụ cắt d Thực nghiệm thiết kế ngược gia công bề mặt xoắn - Thiết kế ngược: Phân tích đặc điểm hình học – xác định chuẩn lấy mẫu – lấy mẫu chi tiết Xử lý liệu lấy mẫu – tái tạo mô hình phần mềm CAD/CAM Đánh giá độ xác hình học - Lập trình phay CNC trục: Lập QTCN gia công Lập trình phay CNC - Gia công CNC trục: Chuẩn bị phôi dụng cụ gia công Gia công chi tiết Đánh giá độ xác gia công e Biên soạn tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp” Sản phẩm TT Tên sản phẩm Báo cáo tổng kết (toàn văn tóm tắt) Phương pháp thiết kế hình học lấy mẫu bề mặt phức tạp thiết bị CMM Yêu cầu khoa học, kinh tế Ghi Khoa học đầy đủ nội dung đăng Tài liệu, đĩa ký CD Nội dung phương pháp bao gồm: - Cơ sở lý thuyết mơ hình hóa hình học bề mặt phức tạp - Phương pháp lấy mẫu bề mặt phức tạp thiết bị CMM đảm bảo độ xác hình học - Thực nghiệm Phương pháp thiết kế hình học xử lý liệu lấy mẫu bề mặt phức tạp tái tạo mơ hình phần mềm CAD/CAM Phương pháp thiết kế cơng nghệ lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp Tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia cơng xác bề mặt phức tạp” bao gồm nội dung : - Phương pháp thiết kế hình học lấy mẫu bề mặt phức tạp thiết bị CMM - Phương pháp thiết kế hình học xử lý liệu lấy mẫu bề mặt phức tạp tái tạo mơ hình phần mềm CAD/CAM - Phương pháp thiết kế cơng nghệ lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp - Hướng dẫn vận hành thiết bị CMM Carl Zeiss CONTURA G2 - Hướng dẫn lập trình phay CNC trục phần mềm CAD/CAM - Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS VF-2 Nội dung phương pháp bao gồm: - Phương pháp xử lý liệu lấy mẫu, tái tạo mơ hình phần mềm CAD/CAM đảm bảo độ xác hình học - Thực nghiệm Nội dung phương pháp bao gồm: - Cơ sở lý thuyết phay CNC trục - Phương pháp lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp đảm bảo dung sai gia công - Thực nghiệm Các phương pháp thiết kế hình học cơng nghệ xác lập sở: - Lý thuyết mơ hình hóa hình học; lý thuyết phay CNC trục - Khả xử lý loại thiết bị công nghệ cao liên quan tiếng giới: +Thiết bị CMM Carl Zeiss CONTURA G2 (Mỹ) +Trung tâm phay CNC trục HAASVF2 (Mỹ) +Phần mềm CAD/CAM DELCAM (Anh) (xem Mục 4.2, Chương 4, Tài liệu “Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp”) Kết thực nghiệm bao gồm: - Sản phẩm gia công Thảo luận: Qua thực nghiệm gia công chân vịt trung tâm phay CNC trục, rút số đánh sau: - Kết mô phần mềm trung thực xác - Hướng trục dao ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt gia công - Trục dao nghiêng phía chuyển động cho chất lượng bề mặt tốt phía ngược lại - Khi lập trình nên tránh trường hợp trục dao gần song song với bề mặt gia công biên dạng bề mặt gia công không xác - Khi gia công tinh cánh nên phay nghịch để giảm va đập cánh mỏng, độ cứng vững thấp - Đối với trung tâm phay HAAS VF2, nên chạy chương trình độc lập thay dao tay, không nên thay dao tự động dễ va chạm vào bàn máy - Đồ gá lắp bàn máy cần có chốt định vị để chống xoay trình gia công NỘI DUNG Biên soạn tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp” Kết - Sản phẩm nghiên cứu: Tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp” thiết kế thành Phần: 24 - Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” - Phần II: Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp” - Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2” a Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” Tích hợp kết nghiên cứu đề tài liên quan đến thiết kế ngược, bao gồm: - Chương - Giới thiệu kỹ thuật thiết kế ngược - Chương - Cơ sở mô hình hóa hình học bề mặt phức tạp - Chương - Phương pháp quy trình lấy mẫu bề mặt phức tạp - Chương - Phương pháp xử lý liệu lấy mẫu xây dựng mơ hình CAD - Chương - Hướng dẫn vận hành thiết bị CMM Carl Zeiss CONTURA G2 - Chương - Thực nghiệm thiết kế ngược bề mặt xoắn chân vịt canơ b Phần II: Tài liệu “Lập trình phay CNC trục gia cơng bề mặt phức tạp” Tích hợp kết nghiên cứu đề tài liên quan đến lập trình CNC trục, bao gồm: - Chương 1- Tổng quan phay CNC trục - Chương 2- Công nghệ gia công phần mềm PowerMILL - Chương 3- Phương pháp lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp - Chương 4- Thực nghiệm lập trình gia cơng bề mặt phức tạp c Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2” Tích hợp kết nghiên cứu đề tài liên quan đến vận hành Trung tâm phay CNC trục HAAS VF-2, bao gồm: - Phần A- Hướng dẫn vận hành máy CNC trục HAAS VF-2TR, bao gồm chương Cấu trúc máy nguyên tắc an toàn; Các chức bảng điều khiển; Trình tự vận hành máy 25 - Phần B - Hướng dẫn lập trình hệ điều khiển HAAS, bao gồm chương Lập trình hệ điều khiển HAAS; Cấu trúc chương trình; Các lệnh khai báo đầu chương trình; Các lệnh di chuyển dao; Các chu trình gia công lỗ; Chu trình gia công lỗ - trục - Phần C- Hướng dẫn thực hành gia công, bao gồm tập lập trình gia công nhóm nghiên cứu biên soạn Thảo luận: Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” - Nội dung tài liệu tổng hợp từ kết trình nghiên cứu tài liệu liên quan; trình thực tiễn khai thác sử dụng thiết bị CMM Carl Zeiss CONTURA G2, phần mềm thao tác đo xử lý liệu đo Calypso, phần mềm CAD để thiết kế ngược dạng chi tiết phức tạp chân vịt canô - Với nội dung bao hàm lý thuyết thực hành thiết kế, Tài liệu sử dụng tài liệu tham khảo phục vụ thiết kế nói chung, tài liệu giảng dạy thiết kế CAD cho sinh viên đại học ngành khí Phần II: Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia cơng bề mặt phức tạp” - Nội dung tài liệu tổng hợp từ kết trình nghiên cứu tài liệu (tài liệu hướng dẫn sử dụng, tài liệu đào tạo khai thác sử dụng phần mềm PowerMILL; tài liệu khác liên quan); đúc kết trình thực tiễn khai thác sử dụng phần mềm PowerMILL để lập trình gia cơng; thực nghiệm gia công chân vịt canô trung tâm phay CNC trục HAAS VF-2 - Với nội dung phân tích thực hành sâu cơng nghệ gia công CNC trục, Tài liệu không phù hợp cho việc nghiên cứu khai thác sử dụng phần mềm Delcam PowerMILL nói riêng mà cịn hữu ích cho việc nghiên cứu giảng dạy công nghệ gia cơng CNC trục nói chung 26 Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC truïc HAAS VF2” - Nội dung tài liệu tổng hợp từ kết trình nghiên cứu tài liệu (tài liệu vận hành, lập trình trung tâm gia công CNC phay CNC trục HAAS -VF2; tài liệu lập trình CNC liên quan); trình thực tiễn khai thác sử dụng trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2 để gia công chi tiết phức tạp chân vịt canơ với kết lập trình gia cơng trình bày Phần II Bộ tài liệu nêu - Ngoài việc phục vụ khai thác sử dụng trung tâm phay trục HAAS VF-2TR; phục vụ lập trình theo hệ điều khiển HAAS; Tài liệu phù hợp cho việc khai thác sử dụng loại máy CNC sử dụng hệ điều khiển FANUC Có thể sử dụng Tài liệu tài liệu tham khảo lập trình vận hành máy CNC, tài liệu giảng dạy cho sinh viên ngành khí IV Kết luận kiến nghị (Tóm tắt kết nội dung thực hiện) Tóm tắt đánh giá kết nghiên cứu Sản phẩm nội dung thực Bộ Tài liệu “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược; công nghệ phay CNC trục phục vụ thiết kế, gia công xác bề mặt phức tạp, gồm phần: - Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” - Phần II: Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp” - Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC truïc HAAS VF2” Tài liệu bao gồm nội dung lý thuyết phương pháp, quy trình thiết kế; hướng dẫn vận hành thiết bị; thực nghiệm thiết kế ngược phay CNC trục gia công mẫu chân vịt canô - bề mặt phức tạp dạng xoắn, nhóm nghiên cứu đúc kết tổng hợp từ việc nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Các tài liệu có ý nghĩa 27 tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu đào tạo Thiết kế ngược, Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục, Vận hành khai thác sử dụng thiết bị CMM, vận hành khai thác sử dụng trung tâm phay CNC trục a Đối với sản phẩm nghiên cứu Nội dung ứng dụng kỹ thuật thiết kế ngược Kết nghiên cứu tổng hợp phần I Bộ Tài liệu - Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp”, bao gồm phương pháp lấy mẫu hợp lý với dạng bề mặt phức tạp; tiêu chuẩn mật độ phân bố điểm đảm bảo độ xác lấy mẫu u cầu; phương pháp tái tạo mơ hình phương pháp nội suy NURBS đảm bảo độ xác tái tạo mơ hình; quy trình thiết kế ngược bề mặt phức tạp; hướng dẫn vận hành khai thác sử dụng thiết bị CMM; sản phẩm thực nghiệm thiết kế ngược chân vịt canơ theo quy trình thiết kế đề nghị Mơ hình tái tạo phần mềm CAD thực theo quy trình thiết kế đề nghị đảm bảo độ xác thiết kế yêu cầu Nội dung ứng dụng công nghệ phay CNC trục Kết nghiên cứu tổng hợp phần II Bộ Tài liệu - Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp”, bao gồm việc phân tích động học máy phay CNC trục; phân tích, tổng hợp cơng nghệ gia cơng phần mềm Delcam PowerMILL; kỹ thuật lập trình phay CNC trục gia cơng bề mặt phức tạp; quy trình lập trình gia cơng phần mềm PowerMILL; chi tiết sản phẩm thực nghiệm lập trình gia cơng CNC 3+2 trục, CNC trục gia công mẫu chân vịt canơ theo quy trình lập trình gia cơng đề nghị Khơng tính sai số hệ thống, độ xác bề mặt gia cơng phụ thuộc vào sai số hình học dao, độ xác gá đặt cần đánh giá cho vùng bề mặt gia công Thực nghiệm tiến hành với thiết bị công nghệ khai thác sử dụng lần đầu có hạn chế khơng lường trước: phải thu nhỏ mơ hình mẫu đo kích thước mẫu đo vượt phạm vi gia công máy trục; phải thực nghiệm gia công nhiều phôi (từ phôi nhựa, đến phôi nhôm đúc, nhôm cán) để cắt thử 28 kiểm tra đường chạy dao tốn nhiều thời gian chi phí; đồ gá bị xoay q trình gia cơng cánh chân vịt; việc gia cơng tiến hành hồn chỉnh cho mặt cánh chân vịt làm cho phôi bị rung Do điều kiện hạn chế nêu trên, nên đánh giá sai số mẫu gia công so với mẫu đo ban đầu Tuy chưa đánh giá việc kiểm tra kích thước gia công so với mẫu ban đầu (do lý khách quan), nhóm nghiên cứu làm chủ cơng nghệ gia công phần mềm Delcam PowerMILL, làm chủ kỹ thuật lập trình phay CNC trục gia cơng bề mặt phức tạp dạng xoắn, đặc biệt làm chủ kỹ thuật lập trình hướng trục dao – yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến xuất chất lượng bề mặt gia công Nội dung vận hành trung tâm phay CNC trục Kết nghiên cứu tổng hợp phần III Bộ Tài liệu - Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2”, bao gồm nội dung hướng dẫn vận hành máy CNC trục HAAS VF2; hướng dẫn lập trình hệ điều khiển HAAS; hướng dẫn thực hành gia coâng Đánh giá đáp ứng mục tiêu nghiên cứu b Đánh giá đáp ứng mục tiêu nghiên cứu Nội dung tài liệu tổng hợp từ kết trình nghiên cứu tài liệu vận hành, lập trình trung tâm gia công CNC phay CNC trục HAAS -VF2; tài liệu lập trình CNC liên quan); trình thực tiễn khai thác sử dụng trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2 để gia công chi tiết phức tạp chân vịt canô với kết lập trình gia cơng trình bày Phần II Bộ tài liệu nêu Đáp ứng mục tiêu đặt với đề tài Nghiên cứu làm chủ sử dụng công nghệ thiết bị để đổi đại hóa công nghệ thiết kế, gia công xác loại chi tiết có hình dạng phức tạp, đặc biệt loại sản phẩm có bề mặt chức xoắn cánh tuabine, chi tiết thủy động học, khí động học, nhằm nâng cao khả cạnh tranh cho sản phẩm khí chế tạo liên quan doanh nghiệp VN; Đào tạo khai thác sử dụng công nghệ thiết bị 29 Đánh giá phạm vi sử dụng thiết bị kiến nghị Đối tượng thiết bị nghiên cứu khai thác sử dụng bao gồm thiết bị trình bày Bảng Qua việc thực đề tài, phạm vi sử dụng thiết bị đánh sau: a Đối với thiết bị phục vụ thiết kế ngược - Thiết bị CMMCarl Zeiss Contura G2 Phần mềm Calypso đáp ứng yêu cầu quét lấy mẫu, đo kích thước kiểm tra thơng số hình học cho mẫu đo phức tạp - Thiếu phần mềm chuyên dùng xử lý liệu lấy mẫu (xử lý nhiễu, lọc điểm) tự động tái tạo mơ hình CAD từ liệu số hóa, nhóm nghiên cứu phải sử dụng phần mềm CAD thông thường để tái tạo mơ hình CAD – thao tác thủ cơng khơng xác b Đối với phần mềm lập trình CNC trục So với phần mềm lập trình CNC trục khác, phần mềm Delcam PowerMILL cung cấp đầy đủ chức gia công tinh trục doa lỗ trục, đặc biệt có chức chuyên dùng gia cơng cánh tuabin Ngồi phần mềm Delcam PowerMILL cho phép kiểm tra thay đổi thông số đường chạy dao cách trực quan giúp lựa chọn phương án chạy dao hợp lý c Đối với Trung tâm phay CNC trục HAAS-VF2 - Có khả gia cơng trục đồng thời - Hành trình chuyển động phạm vi nhỏ phù hợp với loại chi tiết cỡ nhỏ - Cơ cấu ATC dạng tay gắp xoay không gian làm việc nhỏ, cần lưu ý tránh va chạm thay dao Kiến nghị: - Để tự động hóa, đảm bảo độ xác, độ tin cậy cho việc xử lý tái tạo mơ hình CAD từ liệu lấy mẫu - Để thực việc kiểm tra, so sánh kết thiết kế ngược – mơ hình CAD với mẫu đo 30 cần trang bị thêm phần mềm chuyên dùng xử lý liệu lấy mẫu (xử lý nhiễu, lọc điểm) tự động tái tạo mơ hình CAD từ liệu số hóa, thí dụ mơđun CopyCAD phần mềm CAD/CAM Delcam Bảng TT Thiết bị Đặc tính kỹ thuật TB1 CMMCarl Zeiss - Điều khiển CNC Contura G2 - Hành trình: 1.000 x1.600 x 600 - Độ phân giải: 0.0001 mm - Trục xoay ñònh vò A, B: 3600 TB2 Phần mềm Calypso TB3 Phần mềm CAD/CAM Delcam - PowerSHAPE: 3D Modelling TB4 Trung tâm phay CNC trục HAASVF2 - trục xoay liên tục A, B: A= ± 1200; B= ± 3600 - CNC trục đồng thời - Hành trình: 762 x 406 x 508 - Tốc độ: 7.500 v/ph - ATC - Độ xác: ±0.0051 - PowerMILL: Multi – Axis Machining Phạm vi sử dụng Đo với góc nghiêng - Điều khiển thiết bị CMM - Hỗ trợ thao tác đo liệu - Thiết kế CAD - Lập trình CNC đa trục - Postprocessor trục, trục Chi tiết gia công cỡ nhỏ Kiến nghị hướng phát triển nghiên cứu Qua việc thực nội dung nghiên cứu trước việc khai thác sử dụng loại thiết bị mẻ trình độ sản xuất nước, nhóm nghiên cứu đề nghị hướng phát triển nghiên cứu bao gồm: Về nghiên cứu ứng dụng: Mở rộng nghiên cứu áp dụng cho loại chi tiết hình dạng phức tạp yêu cầu độ xác cao Về nghiên cứu bản: Nghiên cứu lập trình hướng trục dao đảm bảo độ xác độ nhấp nhô bề mặt gia công số bề mặt gia cơng điển hình 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO (Phục vụ nội dung Kỹ thuật thiết kế ngược) [1] Adam Woźniak Simple method of 3D error compensation of triggering probes on coordinate measuring machine, Warsaw University of Technology [2] Carl Zeiss Business Group (2006) Calyso Basics, Industrial Metrology Ltd [3] Charles W Anderson and Steward Crawford-Hines Fast Generation of NURBS Surfaces from Polygonal Mesh Models of Human Anatomy [4] C-K Song and S-W Kim Reverse : Autonomous digitization of free-form surface on CNC coordinate measuring machine [5] Đoàn Thị Minh Trinh Công nghệ CAD/CAM, 1998 [6] Dr Gyula Hermann AI techniques in the programming of coordinate measuring machines [7] F.-J Shiou, Y.-F Lin and K.-H Chang Determination of the Optimal Parameters for Freeform Surface [8] Feng, C-X Computer-Aided Reverse Engineering Department of Industrial & Manufacturing Engineering & Technology, Bradley University, Peoria, Illinois, 61625, U.S.A, 1999 [9] Fredrik Andersson Bezier and B-spline Technology [10] G Greiner, Geometric Modelling [11] Green, Phillip An Integrated Reverse Engineering System for Error Modeling and Compensation of Sculptured Surfaces, Dept of Mechanical Engineering, University of Illinois, Urbana, IL, 1994 [12] Gregory P.Neff Computer aided kinematics analysis of flat plate disk cams: a reverse engineering approach, ASEE Conference,1995 [13] H J Pahk, M Y Jung, S W Hwang, Y H Kim, Y S Hung and S G Kim Integrated Precision Inspection System for Manufacturing of Moulds having CAD Defined Features 32 [14] H.Hagen A survey of parametric scattered data fitting using trangular interpolation [15] Halim Setan and Mohd Sharuddin Ibrahim Close Range measuremet and 3D Modeling, Malaysia [16] Helmut Pottmann, Stefan Leopoldseder and Michael Hofer Approximation with Active B-Spline Curves and Surfaces, Vienna University of Technology [17] Helmut Pottmann, Stefan Leopoldseder, Michael Hofer Approximation with Active B-spline Curves and Surfaces [18] Hong Qin, Physics Based Geometric Design Department of Computer Science, University of Toronto [19] Hui-Chin Chang Alan C Lin Automatic inspection of turbine blades using a 3-axis CMM together with a 2-axis dividing head [20] I.Ainsworth, M.ristic and D.Brucger CAD-Based Measurement Path Planning For Free-Form Shapes [21] John Fisher, John Lowther and ChingKuang Shene Curves and Surfaces Iterpolation and Approximation : Knowledge Unit and Software Tool, Department of computer Science, Michigan Technological University [22] Joris S.M Vergeest Reverse engineering for shape synthesis in industrial engineering, Delft University of Technology, The Netherlands [23] Jung-Hoon Hwang, Ronald C Arkin, Dong-Soo Kwon Mobile robots at your fingertip:Bezier curve on-line trajectory generation for supervisory control Department of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon, Korea [24] Karthik Bindiganavle Nurbs from B-splines [25] Kristin L.Wood and Kevin N.Otto A Reverse Engineering Design Methodology, The University of Texas [26] Kikuo Fjimura Shape Recontrucstion from Planar Contour using Isotopic Deformation, The Ohio State University 1998 33 [27] Kip M.McCurdy Reverse Engineering : From Solid Object to CAD model, Computer Aided Design Term Paper, Virginia Tech University 1997 [28] Kyu-Yeul Lee, Doo-Yeoun Cho and Tae-Wan Kim Interpolation of the Irregular Curve Network of Ship Hull Form Using Subdivision Surfaces [29] Les A Piegl, Khairan Rajab and Volha Smarodzinava High Fidelity Conversion of NURBS Curves for Data Exchange [30] Les Piegl and Wayne Tiller (1997) Nurbs book Design and Production Heidelberg [31] Lisheng Li, Jong-Yun Jung, Choon-Man Lee and Won-Jee Chung Compensation of Probe Radius in Measuring Free-Formed Curves and Surfaces [32] Marcus Syn.“Reverse Engineering Triumps”, The Engineering Journal For Manufacturing Automation & Quality Control [33] M K Lam, S F Lee, P Iovenitti and S H Masood A Cost-Effective Thickness Measurement Technique for Engine Propellers [34] M.-W Cho and T.-I Seo Inspection Planning Strategy for the On-Machine Measurement Process Based on CAD/CAM/CAI Integration [35] Nguyễn Đăng Cường Thiết kế lắp ráp thiết bị tàu thủy, NXB Khoa học Kĩ Thuật [36] Nguyễn Hữu Lộc Mơ hình hóa hình học, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM [37] Nguyễn Thắng Thịnh Nghiên cứu chế tạo mẫu chân vịt tàu cá từ thông số thiết kế máy phay CNC, Luận văn cao học – Đại Học Nha Trang [38] Pablo A Bilbao A THESIS [39] Rafiq Noorani Rapid Prototyping : Principle and Applications [40] Ronald L Aman A minimal surface perturbation method for global surface registration of unstructured point cloud data [41] Sangkun Park, Kunwoo Lee, Jongwong Kim and Jongwoo Park A System for Rapid Design and Manufacturing Of Custom – Tailored Shoes 34 [42] T.A Clarke, S Robson, & J Chen A comparison of three methods for the 3-D measurement of turbine blades [43] Thái Thị Thu Hà, Trần Tuấn Đạt, Tơ Hồng Minh Ứng dụng Reverse Engineering việc thiết kế bề mặt khuôn mẫu phức tạp, Tạp chí Phát triển, tập 5, số 3&4/2002 Tr 25-30 [44] Tor Dokken Aspects of Intersection Algorithms and Approximation University of Oslo for the doctor philosophiae degree, Defended July 1997 [45] Trần Công Nghị “Lý thuyết tàu – Thiết bị đẩy tàu”, Đại học Giao thông Vận tải [46] Vũ Mộng Long, Thiết kế phom giày kỹ thuật ngược, Luận văn cao học [47] Vũ Tiến Đạt, Nghiên cứu thiết kế bề mặt xoắn hình học phức tạp, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, Trường ĐHBK TP.HCM, 2004 [48] William B.Thompson Feature Based Reverse Engineering of Mechanical Part, IEEE Transactions on Robotic and Automation, Vol 15, 1999 [49] Y.T.Lee Accurate Modelling of Complex Functional Surfaces for Mechanical Design Using Freeform Surfaces School of Mechanical and Production Engineering, Nanyang Technological University, 2000 [50] Z.-C Lin and J.-J Chow Near Optimal Measuring Sequence Planning and Collision-FreePath Planning with a Dynamic Programming Method [51] Zhenhua Xiong, Zexiang Li Probe Radius Compensation of Workpiece Localization 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO (Phục vụ nội dung Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục ) [1] B K Choi and J W Park, and C S Jun Cutter-Location Data Optimization in 5-axis Surface Machining Computer Aided Design, vol 25, no 6, pp 377386, June 1993 [2] Chuangguo hu, Dinghua zhang (2006) Research of axis machining of Blisk Northwestern Polytechnical University, China [3] Delcam plc (2007) Powermill 8.0 USA [4] [5] Delcam plc (2006) Powershape 7080 Training Course USA Gershon Elber Accessibility in 5-Axis Milling Environment Department of Computer Science Technion, Israel Institute of Technology Haifa 32000, Israel, February 28, 1997 Gershon Elder & Russ Fish 5-Axis Freeform Surface Milling using Piecewise Rules Surface Approximation Department of Computer Science University of Utah Salt Lake City, UT 84112 USA, March 2000 [6] [7] Matt Culen, Jon Linard, Amy Moise, Karsten Tessarzik (2006) Multi Axis Machining [8] “Methods Machine Tools Fanuc Robodrill 5-Axis Impeller Blade” [9] http://youtube.com/watch?v=fXWMDN5amzE, Modern Application News, September 2006 Impeller Production [10] Nguyễn Thắng Thịnh Nghiên cứu chế tạo mẫu chân vịt tàu cá từ A Compelling Pick for thông số thiết kế máy phay CNC Luận văn thạc só, Trường Đại học [11] Nha Trang “Reasons To Use 5-Axis Machining” MMS Onlinehttp://mmsonline.com/articles/090407a.html, [12] Trương Quang Vũ Nghiên cứu đề xuất giải pháp sửa chữa chân vịt có đặc điểm hình học không phù hợp với tàu thiết kế máy phay CNC Luận [13] văn thạc só, Khoa kỹ thuật tàu thủy, Trường Đại học Nha Trang Waurzyniak, Patrick Five Axis Programming Manufacturing Engineering April 2007 [14] http://numeryx.com/cnc/HBRC.htm [15] http://numeryx.com/cnc/AC6.htm [16] http://cncci.com/resources/resources.htm 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO (Phục vụ nội dung Vận hành trung tâm phay CNC trục HAAS -VF2) [1] Đoàn Thị Minh Trinh - Nguyễn Ngọc Tâm : Công nghệ - Lập trình gia công điều khiển số NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 [2] GE Fanuc Automation, Operator's Manual, GFZ-63534EN/02, June 2002 [3] HAAS Automation Inc (2007) Mill Operator’s Manual HAAS Automation’s Service Center, California 93030-8933 USA [4] POU YUEN TECHNOLOGY CORP., LNC-M500 Series Milling Controller Program Manual, 2004/6 37 Phụ lục Phụ lục 1: Phần I: Tài liệu “Thiết kế ngược bề mặt phức tạp” Phụ lục 2: Phần II: Tài liệu “Cơng nghệ Lập trình phay CNC trục gia công bề mặt phức tạp” Phụ lục 3: Phần III: Tài liệu “Hướng dẫn vận hành trung tâm phay CNC truïc HAAS -VF2” 38