Nghiên ứu, phân tíh và ứng dụng phần mềm huyên dùng để thiết kế hương trình đào tạo lập trình gia ông trên máy tiện cnc tại á trường ao đẳng kỹ thuật

Truyền chương trình gia công bằng cáp nối qua cổng RS232 bằng các Trang 7 CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTNC Number Control – Điều khiển sốCNC Computer Numerical Control – Điều khiển số có

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐINH THỊ BÍCH HẠNH

NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHUYÊN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO

L ″″″″″ ẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC TẠI CÁC ″″″″″

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

HÀ NỘI - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐINH THỊ BÍCH HẠNH

NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM

L ″″″″″ ẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC TẠI CÁC ″″″″″

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT.

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

L ỜI CAM ĐOAN

Hà N i Ngoài ph n tài li u tham kh ộ ầ ệ ảo đã liệ t kê, các số ệ li u và kế t qu ả th c ự

Tác giả

Đinh Thị Bích H ạ nh

LỜI CẢM ƠN

và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và Viện đào tạo Sau đại học, Viện ơ khíC của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản Luận văn này

Cao đẳng Công nghiệp Quốc Phòng đã giúp đỡ tác giả thực hiện thí nghiệm tại trung tâm công nghệ cao của trường

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Đinh Thị Bích H nh ạ

3.5.3 Truyền chương trình gia công bằng cáp nối qua cổng RS232 bằng các

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính CAD (Computer Aided Design) Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính –

CAM (Computer Aided Manufacturing) Chế tạo có sự trợ giúp của máy tính –

CIM ( Computer Integrated Manufacturing ) – Gia công tích hợp

APT ( Automatically Programed Tools) – Máy công cụ được lập trình tự động

CRT (Cathode Ray Tube ) – Ống tia Catốt

IGES (Initial Graphics Exchange Specification ) – Kỹ thuật mô hình khung dây

DNC (Direct Numerical Control) Hệ điều khiển DNC-

FMS (Flexible Manufacturing System ) Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS-

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Hình 3.1 Máy tiện CNC FEELER FTC- 10U 54

Hình 3.9 Giao diện của phần mềm CIMCO EDITU 76

38TU

Hình 3.10 Thiết lập cấu hình truyền dữ liệuU 76

Hình 3.15 Khai báo trục X 80U 38TU

Hình 4.1 Hộp thoại Stock setup 87U 38TU

Hình 4.2 Khai báo biên dạng phôiU38T 87

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ trên tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ phức tạp trong kết cấu và mức độ tự động hoá cao trong sản xuất

Vì vậy ngành cơ khí đòi hỏi phải có nguồn nhân lực có tay nghề cao trong việc lập trình cũng như việc vận hành máy CNC để gia công các sản phẩm có kết cấu phức tạp và độ chính xác cao ngày càng nhiều Đây là một yêu cầu cấp bách đối với đào tạo kỹ thật hiện nay

Trong chương trình quốc gia phát triển công nghệ cao (CNC) năm 2010 có mục tiêu đến năm 2020 hình thành và phát triển khoảng 500 doanh nghiệp (DN) sản xuất sản phẩm, khoảng 200 DN nông nghiệp ứng dụng CNC tại các vùng kinh tế trọng điểm, đồng thời cung ứng dịch vụ CNC thuộc danh mục sản phẩm CNC được khuyến khích phát triển Chương trình còn đặt mục tiêu ứng dụng CNC nhằm tăng giá trị sản xuất công nghiệp CNC đạt khoảng 30% tổng giá trị sản xuất công nghiệp (đến năm 2015) Mục tiêu này đến 2020 là 40% và tỷ trọng giá trị sản xuất nông nghiệp ứng dụng CNC cũng tăng gấp đôi so với năm 2015, tạo ra các dịnh vụ mới

có giá trị gia tăng cao, giải quyết các nhiệm vụ chủ chốt trong các lĩnh vực kinh tế -

xã hội, an ninh, quốc phòng

Để thực hiện các nhiệm vụ của Chương trình, sẽ bồi dưỡng nghiệp vụ và nâng cao trình độ chuyên môn cho 500 lãnh đạo chủ chốt của các dự án sản xuất sản phẩm CNC, 10.000 kỹ sư và những người làm công tác nghiên cứu để đáp ứng yêu cầu của các dự án sản xuất sản phẩm CNC

Nhằm hiện thực hóa mục tiêu trên, các doanh nghiệp cơ khí và các cơ sở đào tạo trong nước đã và đang đầu tư ngày càng nhiều các máy công cụ hiện đại Tuy nhiên việc khai thác và sử dụng sao cho có hiệu quả về cả về khía cạnh kinh tế cũng như kỹ thuật đang gặp nhiều khó khăn do thiếu đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có trình

độ cao về công nghệ, có khả năng tiếp cận, làm chủ và khai thác có hiệu quả các máy CNC trong gia công cơ khí.

đầu tư một số máy CNC và xây dựng một chương trình đào tạo để phục vụ cho việc đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên có kiến thức và kỹ năng đáp ứng nhu cầu xã hội Với phương châm gắn đào tạo với thực tế sản xuất trong các doanh nghiệp, việc xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm gia công trên các máy cắt gọt CNC sát với thực tế, sát với điều kiện sản xuất công nghiệp và phù hợp với điều kiện giảng dạy trong nhà trường Đây là một vấn đề rất khó khăn nhưng vô cùng cấp thiết nếu , giải quyết tốt vấn đề này thì sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trường có thể thích nghi

và đảm nhiệm tốt công việc tại các nhà máy, xí nghiệp

Xuất phát từ những lý do trên tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu phân tích và ứng dụng phần mềm chuyên dùng để thiết kế chương trình đào tạo “ Lập trình gia công trên máy tiện CNC tại các trường Cao đẳng kỹ thuật ” ”

làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của mình

2 Mục đích đối tượng , và phạm vi nghiên cứu.

2 1 Mục đích nghiên cứu.

- Nghiên cứu về phần mềm Mastercam và kỹ thuật lập trình trên máy tiện FEELER FTC-10 x, ây dựng các bài thực hành thí nghiệm lập trình và gia công trên ,

cao chất lượng đào tạo tại rường Cao đẳng Công nghiệp Quốc PhòngT

2 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu:

- Chương trình đào tạo trên máy tiện CNC FEELER FTC-10, lập trình NC máy tiện

máy ti FEELER Fện TC-10 với hệ điều khiển FANUC Series Oi Mate- M

* Phạm vi nghiên cứu:

- Nghiên cứu thiết kế ản phẩm dạng 2D, 3D trên modul Design s

- Nghiên cứu trình tự, phương pháp gia công tiện MASTERCAM Lathe

- Xây dựng hệ thống bài tập thực hành ứng dụng phần mềm MASTERCAM thực hiện trên máy tiện FEELER FTC-10, phục vụ môn học thực hành CNC tại trường Cao đẳng Công nghiệp Quốc Phòng

3 N ội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về phần mềm Mastercam thiết kế 2D và gia công trên modul MASTERCAM Lathe

- Giới thiệu về máy và lập trình gia công trên máy tiện FEELER FTC-10

- Viết tài liệu hướng dẫn thực hành trên máy tiện FEELER FTC-10

- Xây dựng hệ thống bài tập thực hành trên máy tiện FEELER FTC-10

- Truyền chương trình gia công dạng G code từ máy tính sang máy CNC

4 Phương pháp nghiên cứu.

Đề tài được th c hi n b nự ệ ằ g phương pháp nghiên cứu lý thuy t k t h p v i ế ế ợ ớ

thực nghiệm:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuy t ế

- Tiến hành thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM – CNC 1.1 Giới thiệu về CAD/CAM - CNC

1.1.1 Giới thiệu về CAD/CAM

Hai lĩnh vực ứng dụng tin học trong ngành cơ khí chế tạo máy này có nhiều điểm giống nhau bởi chúng đều dựa trên cùng một chi tiết cơ khí và ứng dụng dữ liệu tin học chung đó là các nguồn đồ thị và dữ liệu quản lý

Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau và được phân biệt bởi kết quả của nó

- Kết quả của CAD: Là một bản vẽ xác định, trên đó biểu diễn đầy đủ các hình chiếu và kích thước hình học của chi tiết cơ khí với các điều kiện về dung sai, độ nhám bề mặt, và các yêu cầu kỹ thuật

Bao gồm 3 bước cơ bản:

+ Tổng hợp ( Xây dựng mô hình và mô phỏng động học của kết cấu )

+ Phân tích và tối ưu hoá ( Phân tích kỹ thuật )

+ Trình bày thiết kê ( Tự động ra bản vẽ )

- Kết quả của CAM: Cụ thể đó là chi tiết cơ khí, trong CAM không đưa ra sự biểu diễn hình học của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể:

+ Gia công cắt gọt vật liệu

+ Công suất của trang thiết bị

+ Các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất

+ Việc tối ưu hoá đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

c ủa chi tiết cơ khí

Công cụ điện tử tin học dùng trong nghiên cứu thiết kế là các phần mềm vẽ ( Computer Aided Drawing- CAD) và các phần mềm thiết kế (Computer Aided

Từ bản vẽ thiết kế triển khai chế tạo có các phần mềm ứng dụng đó là các

Khi tích hợp trên máy tính điện tử các hoạt động thiết kế và chế tạo sản phẩm được thực hiện tập hợp các đặc trưng của hoạt động CAD/CAM được gọi là CIM (Computer Integrated Manufacturing – CIM)

Do vậy CIM biểu diễn các hoạt động tương ứng với thiết kế, vẽ, chế tạo và kiểm tra sản phẩm của một sản phẩm cơ khí

1.1.2 Giới thiệu về CNC

1.1.2.1 Định nghĩa về điều khiển số:

trình tự động điều khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.

- Máy theo nghĩa rộng bao gồm: Các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi và chi tiết gia công

- Dữ liệu số được mã hoá bao gồm: Các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số

ký tự đặc biêt

- Các chữ số và ký tự đặc biệt biểu hiện đặc tính gia công như: kích thước của chi tiêt, dụng cụ được yêu cầu, dung dịch trơn nguội, tốc độ vòng quay, tốc độ chạy dao được tổng hợp thành câu lệnh.

Điều khiển số trong máy công cụ là một phương thức của tự động hoá, trong

đó các chức năng khác nhau của máy được điều khiển bởi các chữ số, và các ký hiệu

- Dữ liệu đầu vào bao gồm:

+ Các thông tin hình học: Là hệ thống thông tin điều khiển các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết gia công, liên qua trực tiếp đến quá trình tạo hình bề n mặt

+ Các thông tin công nghệ: Là hệ thống các thông tin điều khiển các chức năng vận hành máy như: Đóng mở trục chính máy, đóng mở dung dịch trơn nguội, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều sâu cắt…

- Phương pháp truyền thông tin đầu vào: Những thông tin cần thiết để gia công chi tiết được mã hoá và tập hợp một cách thống nhất thành chương trình gia công có thể truyền vào bằng:

+ Thông qua các vật mang tin như băng đục lỗ, giấy đục lỗ

+ Được soạn thảo và lưu trữ trong vật mang tin ( băng từ, đĩa từ, đĩa CD ) được đưa vào hệ điều khiển số qua cửa nạp tương thích

qua

+ Được truyền trực tiếp từ bộ nhớ của máy tính điều hành chủ sang hệ điều khiển số của từng máy gia công ( phương thức truyền DNC )

- Phương pháp mã hoá thông tin: Con người giao tiếp với máy thông qua một ngôn ngữ, ngôn ngữ này phải được mã hoá để máy có thể đọc và hiểu được và thực thi chương trình đó

+ Mã thập phân: Cơ sở của hệ (mã) thập phân là cơ số 10 ký tự: 0, 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9 Hệ này ra đời do lịch sử tính toán phát triển trên 10 ngón tay

Theo hệ này một số bất kỳ được viết như sau:

54378,29 = 5.104+4.103+3.102+7.101+8.100+2.10-1+9.10-2

+ Mã nhị phân: Cơ sở của mã nhị phân là số 2 Bất kỳ một số nào trong mã nhị phân đều là tổng của nhiều số mà số hạng của nó là số 2 với cấp số mũ khác nhau Các số trong hệ nhị phân là tổ hợp của các số 1 và 0.

+ Mã ISO:

Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu để thống nhất các ngôn ngữ lập trình Công việc này do hội đồng tiêu chuẩn hoá quốc tế ( Internation Standart Ogranization – ISO ) chỉ đạo và được gọi là ngôn ngữ ISO Ngôn ngữ ( mã ) phải đạt được những yêu cầu sau:

Số ký hiệu là nhỏ nhất

Chữ số đồng nhất

Nghiên cứu đơn giản

Số lượng tín hiệu đầy đủ

Hầu hết các máy CNC hiện nay đều dùng mã ISO

1.1.2.2 Chương trình CNC

Chương trình CNC đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công

nó là một mắt xích của quá trình chuẩn bị sản xuất

Vị trí của chương trình CNC được thể hiện trong sơ đồ sau:

Hình 1.1 Vị trí của chương trình CNC

Chương trình CNC bao gồm chuỗi chỉ thị di chuyển dao, đóng gắt các phụ trợ cần thiết để điều khiển máy tự động thực hiện chương trình gia công Công việc xác lập tiến trình di chuyển dao cùng các chỉ thị lập trình cụ thể và lưu trữ các thong tin này vào hệ điều khiển hay trên thiết bị mang tin dưới dạng mã lệnh phục vụ cho quá trình đọc dữ liệu tự động bởi hệ điều khiển gọi là lập trình CNC

Máy công cụ CNC

Lập trình CNC

Hình 1.2 Các bước lập trình gia công thử

Chạy khô ( chạy không dụng cụ )

Đo kiểm tra chi tiết

sau gia công

Xác định quy trình và

dụng cụ cắt

Xác định máy gia công

Gá phôi lắp dụng cụ

Nạp, kiểm tra chương trình

Thực trạng máy hiện

có của công ty

Nghiên cứu chi tiết

Xác định chương trình chuẩn cho SX

Xác định tốc độ cắt,

chiều sâu cắt, tốc độ

trục chính

Cấu trúc của chương trình CNC đã được tiêu chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc

tế ( ISO CODE )

Theo tiêu chuẩn ISO các địa chỉ lệnh và ý nghĩa của chúng được ký hiệu như sau:

Hai chức năng quan trọng của mã ISO dùng trong các hệ điều khiển CNC là chức năng dịch chuyển hình học G ( Geometric Function ) và chức năng phụ M (Miscellaneous Function )

* Đặc trưng và ưu điểm của máy điều khiển số CNC:

- Tính linh hoạt cao ( thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, thích nghi với sản xuất loạt nhỏ ).

- Tập trung nguyên công cao ( gia công nhiều nguyên công trong một lần gá phôi )

- Chuẩn bị công nghệ khác với máy thường là phải lập trình điều khiển máy ( chương trình gia công )

- Máy công cụ CNC có giá trị kinh tế lớn

1.1.3 Lịch sử phát triển của CAD/CAM và CNC

1.1.3.1 Lịch sử phát triển của CAD/CAM

Lịch sử phát triển của CAD/CAM liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ họa máy tính, tuy nhiên CAD/CAM bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ họa máy tính Lịch sử phát triển của CAD/CAM có thể chia làm 4 thời kỳ chính sau đây:

- Thập niên 50:

+ Khởi đầu thời kỳ tương tác đồ hoạ máy tính, những hình ảnh đơn giản đầu

Ống tia Catốt )

+ Dự án triển khai ngôn ngữ APT tại học viện Massachusetts vào giữa thập

kỷ 50 đánh dấu cho sự ra đời của kỹ thuật điều khiển số NC

- Thập niên 60:

+ Những nghiên cứu có tính chất đột phá về kỹ thuật đồ hoạ máy tính

+ Dự án hệ thống Sketchpad của Ivan Sutherland vào năn 1962, hệ thống ra đời làm trấn động thế giới khi có thể vẽ và làm thay đổi vật thể tương tác trên màn hình CRT

+ Năm 1965 hãng Lockheed Aircraft khởi động hệ thống CAD/CAM đầu tiên

- Thập niên 70:

+ Những nỗ lực nghiên cứu về đồ họa máy tính trước đó đã bắt đầu đơm hoa

+ Năm 1974 hội nghị quốc gia Mỹ về đồ hoạ máy tính được tổ chức ở Boulder, Colorado

+ Năm 1979 ra đời khái niệm IGES trong kỹ thuật đồ hoạ ( Initial Graphics Exchange Specification ), kỹ thuật mô hình khung dây

- Thập niên 80:

+ Kỹ thuật mô hình khối rắn

+ Những năm dẫn đầu về nghiên cứu tích hợp công nghệ CAD/CAM, nhiều lý thuyết và thuật toán mới ra đời

- Thập niên 90:

+Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật phần mềm và phần cứng của máy tính Đánh dấu sự trưởng thành về kỹ thuật tự động thiết kế và chế tạo

1.1.3.2 Lịch sử phát triển của điều khiển số:

- 1938: Claude E Shannon ( Viện công nghệ Massachusetts Institute Technolory – MIT ) tính toán và chuyển giao nhanh dữ liệu ở dạng nhị phân có vậndụng lý thuyết đại số và xác nhận công tắc điện tử nền tảng cơ sở của máy tính ngày nay

- 1952; Viện MIT cho ra đời máy công cụ điều khiển số đầu tiên

- 1958: Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên ( APT ) được giới thiệu trong quan hệ liên kết với máy tính IBM704

- 1960: Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các hệ thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử

- 1965: Các giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công

- 1970: Giải pháp thay bệ gá phôi tự động

-1972: Hệ điều khiển số CNC đầu tiên ra đời

-1976: Một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC với sự góp mặt của kỹ thuật

vi xử lý

-1993: Xuất hiện các trung tâm gia công ( Manufacturing Center – MC )

1.2 Vai trò và chức năng của CAD/CAM trong nền sản xuất hiện đại

Xu thế phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo là liên kết các thành phần của qui trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp điều khiển bởi máytính điện tử

Công việc chuẩn bị sản xuất bao gồm:

- Chuẩn bị về mặt thiết kế ( thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy…)

- Chuẩn bị về mặt công nghệ ( đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập quy trình công nghệ )

- Thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ

- Kế hoạch hoá quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian yêu cầu

CAD/CAM là lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế

và chế tạo trong máy tính được sử dụn để thực hiện một số chức năng nhất định.g

CAD/CAM tạo ra hai dạng hoạt động: Thiết kế và chế tạo

Vai trò của CAD/CAM được thể hiện ở 2 sơ đồ sau:

Kế hoạch hoá QTSX

Kiểm tra chất lượng

Sản xuất sản phẩm

Lập biểu đồ

SX

Hình 1.4 Sơ đồ chu trình sản xuất theo công nghệ CAD/CAM

Quan sát hai sơ đồ ta thấy CAD/CAM chi phối hầu hết các dạng hoạt động

và chức năng của chu trình sản suất

CAD quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở

dữ liệu trung tâm, vì vậy CAD có khả năng hỗ trợ các chức năng kỹ thuật ngay từ giai đoạn phát triển sản phẩm cho đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất ( hỗ trợ điều khiển các thiết bị sản xuất bằng điều khiển số )

Hệ thống CAD được đánh giá có đủ khả năng để thực hiện chức năng yêu cầu hay không, phụ thuộc chủ yếu vào chức năng sử lý của các phần mềm thiết kế Ngày nay những bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công khuôn mẫu có khả năng thực hiện các chức năng sau:

+ Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều ( 3D ) những hình dạng phức tạp

TĐHthiết kế

Sản xuất sản phẩm

Lập biểu đồ

SX

Nhu cầu TTB mới

+ Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D chi tiết để lấy dữ liệu hình học rồi dựng chi tiết 3D xuất bản vẽ.

+ Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp ghép

+ Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động: có khả năng liên kết các bản vẽ 2D với mô hình 3D và ngược lại

+ Mô phỏng động học để kiểm tra sự làm việc đúng của cơ cấu và sản phẩm, phát hiện sự giao thoa tương tác giữa các chi tiết của cơ cấu

+ Nội suy hình học biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

+ Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ hoạ chuẩn

+ Xuất dữ liệu đò hoạ 3D dưới dạng tập tin để giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

Những ứng dụng của CAD trong ngành chế tạo máy:

+ Thông qua giao dữ liệu với thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

+ Giảm đáng kể thời gian mô phỏng hình học bằng cách tạo mô hình hình học theo cấu trúc mặt cong rừ dữ liệu số

+ Chức năng mô phỏng hình học mạnh, có khả năng mô tả những hình dáng phức tạp nhất

+ Khả năng mô hình hoá cao cho các phương pháp phân tích, cho phép lựa chọn những giải pháp tối ưu

1.2.4 Quá trình thiết kế và gia công tạo hình

Các dạng thiết kế và gia công tạo hình bao gồm:

+ Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

+ Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp CIM

1.2.4.1 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

Hình 1.5 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

Ta thấy theo công nghệ truyền thống các đường cong 2D hay mặt cong phức tạp 3D được gia công trên máy vạn năng theo phương pháp chép hình sử dụng mẫu hoặc dưỡng

Những hạn chế của quy trình gia công truyền thống:

+ Khó đạt được độ chính xác gia công cao, do quá trình chép hình

+ Dễ dàng làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai vì phải xử lý một số lượng lớn

dữ liệu đặc biệt với chi tiết 3D

+ Chế tạo đồ gá phức tạp

1.2.4.2 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

Sự phát triển của phương pháp mô hình hoá cùng với thành tựu của công nghệ thông tin, kỹ thuật điều khiển số đã có những ảnh hưởng trực tiếp đến công nghệ thiết kế và gia công tạo hình

+ Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ, mô phỏng thiết kế và tạo bản vẽ với sự trợ giúp của máy tính

+ Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu số hóa 3D.

lưu trữ trong bộ nhớ máy 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

Hình 1.6 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

Về công nghệ điểm khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo phương pháp 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

công điều khiển số ( Computer Numerical Control – CNC ) Với khả năng kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp

Vì vậy công nghệ gia công CAD/CAM đã giải quyết hầu hết các khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống như:

- Bề mặt gia công đạt độ chính xác và tinh sảo hơn

- Khả năng nhầm lẫn do yếu tố chủ quan bị hạn chế đáng kể.

- Năng suất cao do giảm được nhiều tổng thời gian thực hiện quy trình thiết

kế và gia công

1.2.4.3 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp CIM

CIM ( Computer Integrated Manufacturing )

Theo công nghệ tích hợp CIM công việc mô hình hoá hình học vẽ tạo bản - -

vẽ được tích hợp trong CAD, kết quả mọi thông tin về hình dáng được lưu lại dưới dạng CGM và được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu trung tâm Có khả năng hỗ trợ thực hiện toàn bộ quy trình thiết kế và chế tạo theo công nghệ tích hợp

Hình 1.7 Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp CIM

- Cho phép thiết lập mô hình hình học số CGM trực tiếp từ ý tưởng về hình dáng

Ý tưởng

Mô hình FEM Bản vẽ kỹ thuật

CAD

Mẫu sản phẩmMàn hình đồ hoạ

CAM

CAPP ( Computer Aided Process Planning )

Mô hình số học CGM

- Được trợ giúp bởi thiết bị đồ hoạ mạnh và công nghệ tô mầu và tạo bóng hiện đai.

- Có khả năng thực hiện các chức năng phân tích kỹ thuật liên kết các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể, lập trình chế tạo, điều khiển quá trình gia công số, lập quy trình lắp ráp, tạo phôi

Kết luận chương :

mà còn ở Việt Nam hiện nay vì xu hướng sản xuất tự động hóa, trên cơ sở các máy điều khiển số CNC và các trung tâm CNC

- Giải pháp CAD/CAM/CNC cho phép điều khiển vận hành có hiệu quả các máy CNC được kết hợp với nhau và tạo thành mạng lưới sản xuất linh hoạt FMS, trên cơ sở tích hợp Robot công nghiệp

- Với sự trợ giúp của các phần mềm CAD/CAM công nghệ CNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các danh nghiệp thích ứng với các thay đổi nhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng Đặc biệt trong công nghiệp quốc phòng khi sửa chữa thay thế và phục hồi các trang thiết bị vũ khí đặc thù

mà họ cung cấp sẵn , hoặc có thể sử dụng các công cụ tiên tiến của MasterCam để tạo ra dòng máy theo các tùy chỉnh riêng của người sử dụng.

Hình 2.1 MasterCam X3

Theo thống kê từ CimData thì MasterCam hiện đang dẫn đầu và tạo khoảng cách khá xa so với đối thủ gần nhất về kết quả bình chọn phần mềm CAM được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới.

Hình 2.2 K ết quả bình chọn phần mềm CAM

2 2 Các môđul ứng dụng của MasterCAM:

MasterCAM có 4 môđul cơ bản là:

- MasterCAM Lathe: Gia công tiện

- MasterCAM Wire: Gia công cắt dây

2.2.1 Màn hình của MasterCAM

Sau khi khởi động màn hình MasterCAM sẽ hiển thị 5 phân vùng làm việc chính như sau:

Hình 2.3 Màn hình chính của MasterCam X3

1- Vùng màn hình hiển thị đồ hoạ

2- Vùng quản lý quá trình gia công

Vùng thanh menu và các thanh công 3- cụ

Vùng hỏi đáp của chương trình 4-

5- Thanh menu phụ

2.2.1.1 Vùng hiển thị đồ hoạ

Đây là vùng làm việc liên quan đến đồ hoạ, nơi các mô hình hình học số của đối tượng được thiết lập hoặc được gọi ra để chỉnh sửa

2.2.1.2 Vùng quản lý quá trình gia công

Vùng này để quản lý các thao tác gia công, các kiểu đường chạy dao được chọn từ menu Toopaths Mỗi một nguyên công bao gồm các thiết lập về tham số công nghệ liên quan, kiểu hình học của đường chạy dao

Menu bar nằm bên trên của màn hình, menu bar được sử dụng để chọn các chức năng của MasterCAM như: Creat, modifi, toolpaths Tất cả các lệnh được

5

1

2

2.2.1.4 Vùng hỏi đáp

Đây là vùng hiển thị trạng thái liên quan khi cần vẽ thiết kế đồ hoạ, một hoặc hai dòng văn bản ở dưới hay trên cùng của màn hình sẽ mô tả hoạt động của các lệnh Đây là nơi mà nhận được các lời nhắc của chương trình

2.2.1.5 Thanh Menu phụ

Thanh menu phụ nằm phía dưới của màn hính được sử dụng để thay đổi các thông số hệ thống của chương trình ví dụ: độ sâu Z, mầu sắc là những chức năng thường xuyên được người sử dụng thay đổi

Hình 2.5 Các lựa chọn mặt phẳng vẽ

Isometric Gview : Quan sát trong không gian

: Điểm cuối: Điểm giữa: Các giao điểm: Bắt tọa độ các điểm tại phần tư đường tròn: Tọa độ một điểm

2.3.4.Chọn đối tượng

Minh họa phương pháp

Chain Xác định đường cong phù hợp bằng một chiều hay

nhiều đối tượng liên kết

Window Xác định các đối tượng hoàn chỉnh phía trong cửa sổ

Polygon Xác định các đối tượng hoàn chỉnh phía trong đa giác

Single Xác định một đường cong chỉ là các đối tượng đơn

Point Xác định là đường cong bắt đầu từ một điểm xác định

Vector Xác định đường cong là 1 vector

Partial Xác định đường cong là

End Chain Kết thúc việc xác định đối tượng liên kết

Reverse Đảo ngược vị trí hướng đã xác định

2.3.5 Vẽ phác

Các chức năng vẽ phác tạo ra các bản vẽ 2D nhanh theo ý đồ thiết kế sản phẩm Với chức năng này các nét vẽ tự động được tạo thành một chuỗi liên tiếp để tạo bản vẽ 3D

2.3.5.1 Thiết kế 2D

Để thiết kế chi tiết dạng 2D, trong MasterCAM sử dụng lệnh Create trên menu lệnh

Có thể sử dụng các lệnh Create trên thanh công cụ:

Các lệnh Create dùng để tạo các đoạn thẳng, đường tròn, cung tròn, hình chữ nhật, elip, đa giác… Để tạo nên bản vẽ 2D của chi tiết

2.3.5.2 Hiệu chỉnh bản vẽ 2D

Việc thực hiện hiệu chỉnh bản vẽ thiết kế được thực hiện trên menu Create với các chức năng: Trim, extend, Fillet, Chamfer…

Bản vẽ trước khi Fillet

Bản vẽ sau khi Fillet

Hình 2.8 Chức năng hiệu chỉnh 2D

Các lệnh hiệu chỉnh 2D giúp cho người thiết kế thay đổi nhanh sản phẩm, thể hiện tính công nghệ trong kết cấu sản phẩm và hiệu chỉnh thiết kế từ các hình đơn giản

2.3.6 Lệnh Solids tạo biên dạng 3D

Trong MasterCAM để tạo sản phẩm 3D sử dụng trong menu Solids với các chức năng: Extrude, Revolve, Loft

Hình 2.9 Các lệnh tạo khối 3D

Hoặc có thể sử dụng các lệnh Solids trên thanh công cụ

Chức năng Solids để tạo các khối cơ bản như trụ, hộp cầu, nón…các phương pháp tạo khối 3D từ biên dạng 2D như đùn khối, quay, kéo đối tượng theo đường

Thiết kế bề mặt trong MasterCAM có thể sử dụng trong menu Create/ Surface

Hoặc có thể sử dụng các lệnh Surfaces trên thanh công cụ

Chức năng Surfaces để tạo các bề mặt phức tạp mà chức năng Solids không thiết kế được như: Draft, Ruled, lofted, 3 – Surface Blend, Sweep…

Hình 2.12 Các lệnh hỗ trợ vẽ

Có thể sử dụng các lệnh Xform trên thanh công cụ:

Các lệnh hỗ trợ vẽ giúp cho người thiết kế thay đổi nhanh sản phẩm

Bản vẽ trước khi Mirro

Bản vẽ sau khi Mirro

Trước khi Rotate

Sau khi Rotate

Hình 2.13 Chức năng hỗ trợ vẽ

2.5 Lập trình gia công tiện trên MasterCAM

2.5.1 Chu trình tiện mặt đầu

- Lựa chọn : Toolpaths / Lathe Face Toolpath sẽ xuất hiện bảng tham số Parameter

- Chọn dao và nhập các tham số cần thiết ở mục lựa chọn Toolpath Parameter và Face Parameter như :

- Tool number : Dao thứ (VD: dao thứ 1)

- Offset number : Số hiệu dao trong bộ nhớ máy

- Feed rate : tốc độ tiến dao

- Spindle speed : tốc độ trục chính (CSS : m/ph ; RPM : vg/ph)

- Max spindle speed : Tốc độ lớn nhất của trục chính

- Coolant : Thiết lập chế độ làm mát

- Roungh stepover : Lượng dịch dao ngang cho lần gia công thô

- Finish stepover : Lượng dịch dao ngang cho lần gia công tinh

- Overcut amount : Lượng cắt quá

- Retract amount : Khoảng rút dao an toàn

- Compensation direction : Hướng bù dao

- Lead In/Out : Thiết lập vào /ra của dao

- Select Points : Lựa chọn hai điểm giới hạn của vùng cần gia công

Hình 2.14 Hộp thoại của chu trình tiện mặt đầu