Nghiên ứu ứng dụng phần mềm adam masteramx trong thiết kế và gia ông ơ khí 2d, 3d trên máy tiện và máy phay cnc

Song song với sự phát triển của công nghê thông tin, CAD/CAM đã đợc ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, vì nó là công cụ trợ giúp cho các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu qu

Tình hình nghiên cứu trong nớc và ngoài nớc

Tình hình nghiên cứu trong nớc

Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển rất nhanh chóng Nó đã tạo ra sự lên thông từ quá trình thiết kế

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí Xu thế hiện nay của các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp Nh ng ph n mữ ầ ềm CAD/CAM tích đợc sử dụng phổ biến hiện nay nh: Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron, Catia, Pro/engineer, Hypercam

Phần mềm Mastercam có đợc nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều trờng đại học, cao đẳng trong cả nớc và các doanh nghiệp.

Tình hình nghiên cứu ngoài nớc

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tợng, phạm vi nghiên cứu

+Nghiên cứu, ứng dụng module Lathe và Mill trên phần mềm Mastercam để thiết kế, gia công và lập trình trên máy tiện CAK6136V/750 , trung tâm gia công VMC0641

+ Truyền chơng trình gia công từ máy tính sang máy CNC và ngợc lại qua ®êng truyÒn RS232

+ Xây dựng bài tập trên máy tiện và máy phay

+ Làm tài liệu tham khảo cho môn học công nghệ CNC, CAD/CAM

- Đối tợng, phạm vi nghiên cứu

+ Nghiên cứu tổng quan về phần mềm MasterCam

+ Các lệnh gia công phay

+ Các lệnh gia công tiện

+ Xây dựng bài tập trên máy tiện và máy phay CNC

+ Truyền dữ liệu chơng trình gia công từ máy tính sang máy CNC

Phơng pháp nghiên cứu

Tổng quan về công nghệ

1.1.1 Khái niệm về CAD, CAM, CAE, CNC

- Cad ( Computer Aided Design): Có nghĩa là quá trình thiết kế hình học với sự hỗ trợ của máy tính Trớc đây để thiết kế bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp ngời ta phải thiết kế bằng tay rất phức tạp và khó khăn, nhng với sự phát triển mạnh mẽ của các phần mềm CAD, đặc biệt là CAD 3D thì quá trình thiết kế đã dễ dàng hơn với sự hỗ trợ mạnh mẽ của máy tính CAD còn đợc mở rộng tới những công việc nh: mô hình hoá thực thể ở dạng đặc (Solid Modeling), hình động (Animation), và phép phân tích phần tử hữu hạn (FEM: Finite Element Method) Ngoài ra còn có sự trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống CAD/CAM và sự tích hợp về tự động hoá CAD/CAM đợc thiết lập với sự ấn định chung về trao đổi dữ liệu Nh vậy với những tiến bộ về máy tính đã có tác dụng làm đẩy mạnh quá trình thiết kế và quá trình tự động hoá trong công nghiệp

Kể từ khi ra đời, CAD đợc coi nh là một cuộc cách mạng về công nghiệp vì CAD cã nhng u ®iÓm sau:

+ Tăng độ chính xác và chất lợng các bản vẽ

+ Các bản vẽ CAD có thể truy cập, lu trữ, truyền tải qua các bộ chứa và lu thông tin

+ Làm giảm mức độ mơ hồ và trừu tợng của bản vẽ

+ Tiết kiệm đợc không gian và thời gian

+ Có khả năng giao diện trực tiếp với những ứng dụng kỹ thuật khác nh CAE, CAM

+ Có thể làm tăng năng suất và lợi nhuận với giải pháp phù hợp

Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn của nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí, các phần mềm CAD là các công cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và đợc gọi chung là các phần mềm thiết kế

Nền tảng của các hệ thống phần mềm CAD là KERNEL (hệ thống hạt nhân đồ hoạ) Hiện tại có một số định dạng KERNEL chính mà ngời ta dựa vào đó để viết các phần mềm CAD đó là PARASOLID, ACIS, DESIGNBASE của hãng RICOH PARASOLID là KERNEL dựng cho Unigraphics-NX,

Cadmeister, Solid Edge và MasterCam …, ACIS đợc dựng cho

AutoCad, MDT…, Design Base đợc dựng cho các phần mềm CAD hạng trung Riêng CATIA thì sử dụng một KERNEL riêng của DASSAULT SYSTEMES cải biên lại từ định dạng ACIS, do đó các dữ liệu đợc xuất ra của CATIA tơng thích dễ dàng với các phần mềm sử dụng ACIS cũng nh khá tơng thích với các dữ liệu của PARASOLID Về độ chính xác của CAD thì KERNEL ACIS không chính xác bằng PARASOLID, do đó xu hớng chuyển đổi từ CATIA sang UNIGRAPHICS trong các hãng thiết kế ôtô ngày càng gia tăng

CAM (Computer Aided Manufacturing): Có nghĩa là quá trình gia công với sự hỗ trợ của máy tính Sau khi thực hiện xong quá trình thiết kế hình học, các dữ liệu CAD đợc xuất ra dới dạng các định dạng file dữ liệu trung gian nh STEP, SAT, IGES … và đợc nhập vào phần mềm CAM dới các định dạng này Chơng trình CAM sẽ nhận dữ liệu CAD qua các định dạng trung gian đó và ngời chạy chơng trình cần phải thiết lập các điều kiện tính toán cho quá trình gia công nh các chiến lợc gia công, thông số công nghệ và thông số dụng cụ cắt, chơng trình sẽ tự động chạy và xuất các chơng trình NC dới dạng các mã lệnh G-M code hoặc dới dạng ngôn ngữ APT Các chơng trình NC dới dạng mã lệnh này sẽ đợc

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy truyền trực tiếp từ máy CNC bằng ổ đĩa hoặc qua các bộ điều khiển DNC (Direct Numerical Control)

Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến dụng cụ cắt, vật liệu dao, vật liệu gia công, chế độ cắt, máy … Các điều kiện sản xuất cụ thể sẽ quyết định đến năng suất, chất lợng và hiệu quả kinh tế

CAE (Computer Aided Engineering): có nghĩa là ứng dụng công nghệ thông tin để hỗ trợ cho quá trình kỹ thuật nh: quá trình phân tích, mô phỏng, lập kế hoạch sản xuất và sửa chữa bảo trì Các lĩnh vực của CAE bao gồm:

- Phân tích ứng suất trong kết cấu và các mối lắp ghép

- Phân tích chuyển động của các dòng khí và chất lỏng

- Phân tích các quá trình mô phỏng cơ khí nh: đúc, cắt gọt, biến dạng.

- Phân tích lời giải và xử lý các kết quả trong quá trình tính toán cơ khí.

CNC (Computerized Numerical Control): Điều khiển số bằng máy tính Công nghệ CNC đợc ra đời và phát triển vào những năm 1940-1950 tại phòng thí nghiệm SERVOMECHANISM của học viện kỹ thuật MASSACHUSETTS điều khiển bằng các chơng trình chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D dới dạng các mã lệnh G-

M code hoặc ngôn ngữ APT

Sự ra đời của công nghệ CNC đã làm thay đổi mạnh mẽ ngành cơ khí, từ nền sản xuất cơ khí thuần tuý chuyển sang sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử Quá trình gia công phức tạp trở nên dễ dàng hơn, các đờng cong đợc thực hiện dễ dàng nh đờng thẳng, các cấu trúc phức tạp 3D cũng dễ dàng đợc thực hiện và một lợng lớn các thao tác do con ngời đợc giảm thiểu Việc ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất đã tạo ra đợc những sản phẩm cơ khí có độ

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy chính xác cao, giảm thiểu đợc sai sót, giảm sức lao động của con ngời …, công nghệ CNC cung cấp các sản phẩm đảm bảo tin cậy, một chơng trình đã qua kiểm tra và đợc đa vào sản xuất, hàng loạt các chi tiết cùng loại sẽ đợc tạo ra một cách chính xác và ổn định

Hiện nay có nhiều hãng sản xuất máy CNC nh: MORI SEIKI, MAKINO, DECKEL MAHO, HEIDENHAIN, SIEMENS, …

DNC (Direct Numerical Control): Là một máy tính trung tâm đợc cài đặt phần mềm truyền dữ liệu đến các hệ thống điều khiển của các máy CNC trong một xởng gia công (hình 1.1)

Khi đã có chơng trình NC, chơng trình này đợc tải đến hệ điều khiển CNC Mặc dù ngời vận hành có thể nhập trực tiếp vào hệ điều khiển, nhng với những chơng trình dài thì sẽ rất khó khăn Chơng trình NC có đợc qua hệ thống CAM đang ở dạng file văn bản trên máy tính, còn nếu lập bằng tay có thể nhập vào máy tính bằng chơng trình sử lý văn bản thông thờng, với chơng trình đang ở dạng file văn bản muốn chuyển đến hệ điều khiển máy CNC cần phải có một hệ thống DNC Một hệ thống DNC cho phép máy tính có thể nối mạng với nhiều máy CNC thông qua cổng RS232C, cổng mạng hoặc Data Server đợc dùng để truyền chơng trình

1.1.2 Tích hợp công nghệ CAD/CAM-CNC

Trên thế giới hiện nay công nghệ CAD/CAM CNC đang phát triển hết sức - mạnh mẽ với sự ra đời của rất nhiều phần mềm CAD/CAM có tính năng u việt Có hai hớng mà các nhà sản xuất phần mềm đa ra, thứ nhất là đi theo hớng tích hợp các lĩnh vực CAD, CAM, CAE thành một phần mềm đa chức năng, thứ hai là đi theo hớng chuyên môn hoá trong từng lĩnh vực một, nghĩa là có xu hớng tách rời phần thiết kế, gia công và tính toán mô phỏng thành các phần mềm riêng biệt

Hiện nay một số phần mềm đợc định dạng để trung chuyển dữ liệu CAD với nhau hay giữa dữ liệu CAD và CAM ở dới dạng STEP AP203, 203E, AP214 thay vì dới dạng SAT, IGES … STEP đợc ứng dụng rộng rãi hơn IGES, bởi vì khi xuất sang định dạng IGES thờng hay gặp phải lỗi bề mặt

Kết quả của quá trình CAD không chỉ là cơ sở dữ liệu để thực hiện phân tích kỹ thuật, lập trình chế tạo, gia công điều khiển số mà chính là dữ liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số nh các loại máy công cụ, rôbôt, tay máy công nghiệp …

Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng trong việc hình thành bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào Công việc này bao gồm:

- Chuẩn bị thiết kế: thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp …

- Chuẩn bị công nghệ: 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.

Phơng pháp chế tạo các sản phẩn cơ khí ứng dụng công nghệ CAD/CAM CNC.–

1.2.1 Quá trình thiết kế ứng dụng công nghệ CAD/CAM - CNC

Các nhiệm vụ liên quan đến một hệ CAD hiện đại có thể chia ra làm bốn lĩnh vc nh sau:

1.2.1.1 Mô hình hoá hình học

Trong CAD, mô hình hoá hình học tơng ứng với giai đoạn tổng hợp, đòi hỏi mô tả hình dáng hình học của một đối tợng dới dạng toán học theo cách máy tính có thể xử lý đợc Mô hình toán học cho phép hình ảnh của đối tợng có thể hiển thị và thao tác trên màn hình máy tính thông qua tín hiệu lấy từ CPU của hệ CAD Phần mềm đồ hoạ phải đợc thiết kế sao cho thuận tiện và có hiệu quả với máy tính và ngời sử dụng (hình 1.12)

Hình 1.12 ng dụng máy tính vào quá trình thiết kế ứ

Trong lĩnh vực mô hình hoá hình học, ngời thiết kế xây dựng những hình ảnh đối tợng trên màn hình máy tính bằng ba loại lệnh:

Loại 1: Là loại lệnh tạo nên những yếu tố hình học cơ bản nh điểm, đờng thẳng, đờng cong

Loại 2: Là loại lệnh thực hiện những phép biến đổi nh dịch chuyển, thu nhỏ, phãng to, quay

Loại 3: Là loại lệnh làm cho các yếu tố hình học liên kết lại thành một hình dạng mong muốn

Trong quá trình này máy tính chuyển đổi các lệnh này thành những mô hình toán học tơng ứng rồi lu trữ mô hình toán học đó vào các tệp dữ liệu của máy tính và hiển thị nó thành một hình ảnh trên màn hình CRT hoặc LCD Mô hình toán nói trên cuối cùng có thể gọi ra từ các tệp dữ liệu để xem xét lại, phân tích hoặc sửa đổi

Các phơng pháp để biểu diễn đối tợng thành mô hình hình học:

Mô hình hoá hình học Xác định vấn đề

Phân tích và tối u hóa

Rà soát và đánh giá

Mô hình khung dây: Đây là dạng cơ bản để thể hiện đối tợng Theo phơng pháp thể hiện này, vật thể đợc hiển thị trên màn hình thành những nét liền liên kết với nhau Mô hình khung dây đợc chia thành ba loại tuỳ theo khả năng của hệ ICG (Interative Computer Graphics - Đồ hoạ máy tính tơng tác):

- 2D hay đồ hoạ hai chiều dùng cho đối tợng hai chiều.

- 2,5D Thể hiện những đối tợng ba chiều đơn giản nh trụ, lập phơng

- 3D hay đồ hoạ ba chiều thể hiện những đối tợng ba chiều phức tạp

Mô hình đặc: Là cách thể hiện tốt nhất mô hình ba chiều Phơng pháp này sử dụng những hình dáng hình học đặc gọi là các nguyên thể để dựng lên đối tợng Đồ hoạ màu: là khả năng rất tốt mà ngày nay gần nh hệ CAD nào cũng có

Nhờ có màu mà hình ảnh đợc hiển thị trên màn hình mang nhiều nội dung thông tin hơn, nó giúp cho các chi tiết trong một bản vẽ lắp trở nên dễ phân biệt, làm nổi bật những kích thớc quan trọng hoặc những bộ phận chủ chốt và nhiều lợi ích khác n÷a

Khi triển khai một đề án thiết kế kỹ thuật thờng cần đến một sự phân tích nào đó tuỳ theo loại công trình, nh về ứng suất, biến dạng, truyền nhiệt hoặc mô tả sự ứng xử động học của hệ thống Máy tính có thể giúp thực hiện các nhiệm vụ này một cách nhanh chóng và có hiệu quả. Đối với những bài toán thiết kế cụ thể, nhóm phân tích kỹ thuật có thể tự viết lấy phần mềm chuyên biệt để sử dụng trong nội bộ, còn đối với những bài toán có tính chất phổ thông thì thờng đợc giải quyết bởi các gói phần mềm mua ở thị trêng

Các hệ CAD/CAM phổ biến thờng bao gồm các phần mềm phân tích kỹ thuật hoặc có thể giao diện với các phần mềm này

Phân tích thuộc tính khối lợng: Diện tích bề mặt, trọng lợng, thể tích, trọng tâm, mômen quán tính đối với một mặt phẳng hoặc tiết diện ngang của một vật thể nó còn cho ta biết cả chu vi, diện tích và các thuộc tính quán tính

Phân tích phần tử hữu hạn: Là một trong những khả năng mạnh nhất của một hệ CAD Với kỹ thuật này vật thể đợc chia thành nhiều phần tử với số lợng hữu hạn tuỳ ý Mỗi phần tử là một ô chữ nhật hay ô tam giác, tất cả tạo nên một mạng lới gồm các nút Nhiều hệ CAD có khả năng tự động phân chia các nút và thông số cần thiết cho mô hình phần tử hữu hạn rồi hệ CAD sẽ làm các công việc tính toán tiếp theo

1.2.1.3 Rà soát và đánh giá thiết kế

Rà soát: Là công việc đợc tiến hành sau khi thiết lập xong bản vẽ nhằm kiểm tra độ chuẩn xác thiết kế và sự đúng đắn của công việc lựa chọn kết cấu, mối ghÐp

Việc kiểm tra độ chuẩn xác thiết kế nếu đợc thực hiện trên màn hình đồ hoạ thì rất thuận tiện và có hiệu quả Các khả năng của phần mềm về tự động ghi kích thớc và cho dung sai ở những nơi ngời ta thiết kế yêu cầu khiến cho những sai sót trong việc ghi kích thớc trên bản vẽ đợc giảm đi rất nhiều Ngời thiết kế cũng có thể thu nhỏ hay phóng to một chi tiết nào đó để xem xét cận cảnh Đánh giá: Nhằm xem xét sản phẩm nếu đợc chế tạo theo bản thiết kế thì có thể đạt đựơc các chỉ tiêu về động học, thao tác, vận hành nh ban đầu đã đề ra hay không Nếu đặc trng của các hệ CAD hiện đại là khả năng đánh giá động học, là khả năng hoạt hoá chuyển động của các cơ cấu trong bản thiết kế nh khớp treo, các khâu truyền động, đồng thời giúp ngời thiết kế kiểm tra độ lấn của các phần tử khi chuyển động

Vẽ tự động là dùng máy tính để tạo bản vẽ kỹ thuật trên giấy, trực tiếp từ cơ sở dữ liệu của hệ CAD Khi giá thành của một hệ CAD còn khá cao thì việc một

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy phòng thiết kế có vẽ tự động là còn phải cân nhắc, nhng khi giá thành đó hạ xuống thì việc vẽ tự động ngày càng trở nên phổ biến ở các cơ sở thiết kế

Một hệ CAD thờng cho phép tăng năng suất trong khâu xuất bản vẽ lên gấp năm gấp mời lần so với vẽ thủ công Hơn thế nữa, nó còn có nhiều u điểm về xử lý đồ hoạ tự động, ghi kích thớc và mặt cắt, thu phóng bản vẽ, đặc tả từng phần bản vẽ hoặc quay vật thể theo một góc tự chọn Nó còn cho phép chuyển đổi hình chiếu, chẳng hạn từ chiếu song song sang hình chiếu phối cảnh

Trong phép chiếu trực giao, hầu hết các hệ CAD đều có khả năng tạo ra sáu hình chiếu tơng đơng với sáu mặt phẳng chiếu nếu thấy cần Ngoài ra các hệ CAD còn cho phép ngời thiết kế lập trình bổ xung để đa ra những tiêu chuẩn riêng của hãng đó

1.2.1.5 Phân loại và ghi mã các chi tiết máy:

Ngoài bốn chức năng nêu trên, các hệ CAD còn tạo ra một hệ cơ sở dữ liệu riêng để tiến hành xây dựng một hệ thống phân loại và ghi mã cho các chi tiết máy hoặc chi tiết kết cấu công trình Việc phân loại và ghi mã có liên quan tới việc nhóm các bản vẽ thiết kế của những chi tiết máy giống nhau thành từng loại và dùng hệ thống sơ đồ mã để liên kết các đặc điểm tơng đồng lại với nhau Ngời thiết kế có thể sử dụng hệ thống phân loại và ghi mã để gọi những bản vẽ chi tiết máy hay kết cấu công trình ra sử dụng chứ không phải thờng xuyên thiết kế lại những chi tiết máy mới Trong giai đoạn chế tạo, những hệ thống nh vậy cũng rất cần thiết và có nhiều ứng dụng trong công nghệ nhóm, là một công nghệ thuộc lĩnh vực CAM

1.2.1.6 Tạo ra cơ sở dữ liệu để sản xuất

KÕt luËn

Vậy có thể kết luận rằng công nghệ CAD/CAM CNC là một bớc nhảy vọt - trong ngành công nghiệp cơ khí, nó làm thay đổi về chất của nền sản xuất cơ khí khi

Luận văn Thạc sỹ Bộ môn chế tạo máy nó có bổ trợ của công nghệ thông tin và điện tử Rõ ràng khi có sự bổ trợ này thì tính tự động hoá trong thiết kế và gia công đợc nâng lên rất nhiều giúp tăng hiệu quả kinh tế và giảm thiểu đợc sức lao động Để nắm bắt đợc công nghệ CAD/CAM - CNC thì ngoài những kiến thức rất tốt về công nghệ còn cần phải khai thác sâu về phần mềm thiết kế và gia công Với tốc độ phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp cơ khí nh hiện nay đòi hỏi ngời làm công nghệ không chỉ nắm vững đợc những kiến thức cơ bản mà còn phải liên tục cập nhập những kiến thức mới Chính vì vậy việc nắm bắt công nghệ CAD/CAM - CNC là một nhu cầu hết sức quan trọng, nhất là trong hoàn cảnh nớc ta đang trong giai đoạn tiếp cận với nền sản xuất hiện đại

Môi trờng MasterCAM X

Sau khi vào MasterCAM, hệ thống sẽ hiển thị màn hình làm việc của MasterCAM với 4 phân vùng chính sau: vùng màn hình đồ hoạ, vùng thanh công cụ, vùng menu màn hình và vùng hỏi đáp của chơng trình (System response area)

Vùng thanh công cụ (toolbar)

Hình 2.2 Màn hình làm việc MasterCAM

Vùng đồ hoạ: Đây là vùng làm việc, nơi các mô hình hình học số của đối tợng đợc thiết lập hoặc đợc gọi ra và chỉnh sửa

Vùng các thanh công cụ (Toolbar):

Thanh công cụ là một hàng các nút nằm ngang phía trên cùng của màn hình Mỗi nút này có một icon hoặc con số để nhận biết

Vùng này nằm ở bên trên của màn hình, chứa menu bar Menu bar đợc sử dụng để chọn các chức năng của MasterCAM

Tại đây, một hoặc hai dòng văn bản ở dới cùng của màn hình sẽ mô tả hoạt động của các lệnh Đây là nơi bạn nhận đợc các lời nhắc của chơng trình

Menu đầu tiên xuất hiện trên MasterCAM là Menu bar nh trên hình 2.1 Một vài menu lệnh có các menu phụ đổ xuống khi các menu này đợc kích hoạt Bảng dới mô tả chi tiết các lệnh của menu chính và menu phụ xem bảng 2.1 và 2.2

Vùng điều khiển chạy dao

STT Thành phần của menu bar

1 Analyze Hiện thị toạ độ và thông tin cơ sở dữ liệu của đối tợng đợc lựa chọn ví dụ nh điểm, đoạn thẳng, cung tròn, bề mặt …hoặc kích thớc lên màn hình Điều này thuận tiện cho việc nhận dạng các đối tợng đã đợc tạo ra trớc đó, ví dụ: xác định góc của một một đoạn thẳng đang tồn tại, hay là bán kính của một vòng tròn xác định

2 Create Tạo ra một đối tợng hình học (trong cơ sở dữ liệu và trên vùng màn hình đồ hoạ) Các đối tợng hình học bao gồm: đoạn thẳng, cung, vòng tròn, hình chữ nhật …v.v

3 File Các thao tác xử lý với file: save, open (mở file), save as

(chuyển đổi định dạng tệp tin), Export directory (truyền dữ liệu đi), hoặc Import directory (nhận dữ liệu đến)

4 Edit Chỉnh sửa đối tợng hình học trên màn hình, gồm các lệnh: fillet, trim, break và join

5 Xform Thay đổi những đối tợng hình học đã tạo bằng các lệnh:

Mirror, rotate, scale và offset

6 Screen Vẽ hoặc in bản vẽ, quan sát các hình vẽ, chỉ ra số lợng các đối tợng hình vẽ, phóng to, thu nhỏ, thay đổi khung nhìn và định dạng cấu hình hệ thống

7 Solids Thiết lập mô hình hình học số của đối tợng theo phơng pháp dựng hình của môi trờng Solid Modeling

8 Toolpaths Tạo ra các đờng chạy dao sử dụng theo các chức năng khoan (drill), đờng contour và pocket …

9 View Lệnh phóng to thu nhỏ theo các kiểu (Zoom window,

Zoom target, Zoom in/out )

10 Machine type Chọn các kiểu dạng chạy dao (Mill, Lathe, Router,

11 Settings Thiết lập cấu hình của MasterCAM

12 Help Chức năng hỗ trợ hớng dẫn

STT Thành phần của menu phụ Mô tả

1 Hiển thị và thay đổi độ sâu làm việc hiện tại

4 Đặt thuộc tính cho độ dày của nét vẽ và kiểu nét vẽ layer làm việc, và dạng hiển thị của điểm, màu của đối tợng

5 Đặt mặt phẳng ban đầu cho quá trình dựng hình

Thay đổi hớng nhìn trên màn hình đồ hoạ Chú ý rằng, hớng nhìn của màn hình đồ hoạ có thể không phụ thuộc vào mặt phẳng dựng hình

2.1.2.Sử dụng các lệnh động trong MasterCAM (MasterCAM Navigation commands)

Giá trị mặc định - Default Values:

Trong MasterCAM, các giá trị mặc định đợc cài đặt bởi chơng trình ( hoặc là ngời sử dụng trớc đó) đợc chỉ ra trong vùng hỏi đáp Ví dụ:

Cơ sở xây dựng hình học 2D

Các phần hình học và dạng vật liệu của đối tợng gia công cần phải đợc nhận dạng trong chơng trình CAD/CAM Những file hình học sau đó đợc dùng trong chơng trình CAM để tạo ra các đờng dẫn dao thực hiện quá trình gia công Một mô hình hình học hoàn chỉnh và chính xác rất cần thiết cho bất cứ một phần mềm CAM/CAM nào trong quá trình tạo ra các chơng trình ứng dụng Điểm chủ yếu của chơng này là chỉ ra cho ngời kỹ s biết cách sử dụng các lệnh của MasterCAM để tạo ra các mô hình hình học 2D Các lệnh đó sẽ đợc lần lợt trình diễn trong chơng này bao gồm: POINT, LINE, ARC,

Menu khởi tạo ( create menu )

MasterCAMX quản lý các lệnh để xây dựng mô hình hình học số trong menu Create Để tạo ra các thực thể hình học chúng ta phải tuân theo các quy tắc tuần tự trên thanh menu bar Trong thanh menu create là những thanh công cụ cụ thể cần thiết Phần này sẽ chỉ cho bạn biết công dụng của từng lệnh có trên menu create hoặc các biểu tợng trên thanh Sketcher

Cơ sở xây dựng hình học 3D

MasterCAM X cung cấp một nhóm các thông số công cụ để tạo ra các hình khối 3D Sử dụng các công cụ 3D để tao ra các bề mặt phôi có dạng 3D khác nhau Trong chơng này giới thiệu các công cụ tạo bề mặt 3D MasterCAM X sẽ cung cấp cho các bạn các công cụ của môđun này: Solid Extrude, Solid Revolve, Solid Sweep, Solid Loft …

Công cụ Extrude đợc sử dụng để tạo khối, nó có chức năng kéo một đối tợng vẽ phác 2D thành vật thể khối (cũng có thể làm tăng hoặc giảm thể tích khối của vật thÓ)

- Tạo đối tợng 2D bằng các công cụ 2D trên MasterCAM

+ Create Body: tạo vật thể khối

+ Cut Body: cắt khối vật thể đó có sẵn

Ghép các khối vật thể

+ Extrude by specified distance: chiÒu dÇy vËt thÓ

+ Extend to point: tạo khối vật thể tới một điểm

+ Vector: tạo khối vật thể theo toạ độ vectơ

+ Re select: - Thay đổi hớng kéo của vật thể Ta có thể tuỳ chọn thay đổi bằng công cụ để đợc hớng thích hợp

+ Reverse direction: Đổi hớng kéo dài theo chiều ngợc lại

+ Both direction: tạo về 2 phía của đối tợng 2D

+ Draft: Tạo khối vát với một góc cho trớc:

+Thin Wall: Tạo vật thể rắn có thành mỏng:

+ Thicken Inward: hớng dịch chuyển của thành mỏng đi vào

+ Thicken Outward: hớng dịch chuyển của thành mỏng đi ra

+ Thicken Both Directions:hớng dịch chuyển của thành mỏng đi về 2 phía Đối tợng 2D gốc Đối tợng 2D gốc Đối tợng 2D gốc

Công cụ Revolve đợc sử dụng để tạo khối, nó có chức năng xoay một đối tợng vẽ phác 2D quanh 1 đờng thẳng nào đó thành vật thể tròn xoay

- Mặt phẳng vẽ phác chứa biên dạng gốc và đờng Centerline phải đợc kíck hoặt và trên đó có chứa một biên dạng gốc và một Centerline duy nhất

- Biên dạng gốc không đợc cắt qua đờng Centerline Các bớc thực hiện nh sau: +Tạo 2 đối tợng vẽ phác 2D bằng các công cụ vẽ 2D trong MasterCAM X

+Click chọn menu Solids >Solids Revolve: Click chọn đối tợng 2D cần xoay rối nhấn Enter, sau đó chọn đợc thẳng làm trục Xuất hiện hộp thoại Revoleve Chain

+ Create Body: tạo vật thể khối tròn xoay

+ Cut Body:Cắt khối vật thể đó có săbx theo biên dạng tròn xoay ghÐp vËt thÓ khèi víi métvËt thÓ khèi trô xoay

+ Start angle:góc bắt đầu quá trình xoay

+ End angle:góc kết thúc quá trình xoay

+ Re select:- thay đổi hớng xoay của vật thể Ta có thể tuỳ chọn thay đổi bằng các công cụ để đợc hớng thích hợp

Thin Wall: Tạo vật thể rắn tròn xoay có thành mỏng cũng giống nh tạo vật thÓ khèi Extrude:

+ Thicken Inward: hớng dịch chuyển của thành mỏng đi vào

+ Thicken Outward: hớng dịch chuyển của thành mỏng đi ra

+ Thicken Both Directions: hớng dịch chuyển của thành mỏng đi về 2 phÝa

- Tạo khối dọc theo biên dạng

Công cụ Sweep tạo ra các khối cơ sở, khối dựng đứng, khoét bằng phơng pháp duy chuyển biên dạng trên mặt vẽ phác dọc theo một đờng dãn

- Biên dạng phải kín với hình khối, đối với mặt thì có thể là biên dạng kín hoặc hở

- Các đờng dẫn có thể kín hoặc hở, đờng dấn không đợc cẳt chính nó và đẳm bảo sao cho mô hình đợc tạo ra thì bề mặt của nó không đợc giao nhau

- Điểm bắt đầu của đờng dẫn phải đi qua hoặc nằm trong biên dạng

Các bớc thực hiện nh sau:

- Vẽ một biên dạng kín, không giao nhau, trên một mặt phẳng

- Tạo một đờng dẫn đi qua biên dạng trong mặt phẳng chứa biên dạng, cũng có thể đờng dẫn là cạnh của mô hình

- Kích chọn menu Solids>Solids Sweep chọn một biên dạng, ấn Enter sau đó chọn ®êng d©nc, Ên Enter

- Xuất hiện bảng tuỳ chọn nh hình 3.6

Trong đó có 3 tuỳ chọn:

+Create body: tạo vật thể khối mới

+Cut body: cắt một thể có sẵn theo biên dạng của vật thể mới tạo ra

+Add Boss: ghép một vật thể mới với vật thể đó đã có sẵn

- Tạo các mô hình phức tạp

Công cụ Loftcho phép tạo các mô hình có dạng phức tạp bằng cách nối các biên dạng trên các mặt phẳng Nó không hạn chế số biên dạng vẽ phác Nhng chú ý các biên dạng phải đợc sắp xếp sao cho khi tạo vật thể thì bề mặt của vật thể không đợc giao nhau Khi sử dụng công cụ Loft thì các biên dạng không đợc cùng nằm trên một mặt phẳng Công cụ Loft là công cụ phức tạp, do đó nó có nhiều cách sử dụng khác nhau

Công cụ Fillet có chức năng vê tròn các cạnh hoặc các đỉnh của đối tợng

Có hai lựa chọn cho đối tợng Fillet là theo đờng, mặt với mặt Các bớc thực hiện nh sau:

Kích chọn menu Solids>Fillet>Solids Fillet…sau đó kích chọn đờng cần

Fillet rồi ấn Enter Xuất hiện bảng thông số ta nhập các thông số

+Fillet theo mặt với mặt

Kích chọn menu Solids>Fillet>Face face fillet- Sau đó kích chọn các mặt cần fillet rồi ấn Enter Xuất hiện bẳng thông số nh hình 3.9 và ta nhập các thông số

Vát mép các đỉnh hoặc các cạnh

Công cụ này có chức năng gần giống công cụ Chamfer trong 2D, nhng ở trong mô hình 3D thì các cạnh (Edge) hoặc các đỉnh (Vertex) bị vát mép

2.4 Các lệnh gia công tiện

2.4.1 Lệnh Face ý nghĩa tiện mặt đầu

- Chọn Vertify select operations: chạy mô phỏng

- Dạng lệnh: Toolpath/Lathe Rough toolpath

- Toolpath Parameter: Chọn thông số dao

-Click vertifu selected operations: Chạy mô phỏng

- nghĩa: Gia công tinh bề mặt ý

- Dạng lệnh: Lathe Finish Toolpath

- ýnghĩa: Dùng để tiện rãnh

- Dạng lệnh: Toolpaths/ Lathe Groove Toolpath

Groove Definition: Định nghĩa rãnh cần tiện

- Hiển thị hộp thoại: Lathe Groove Properties

+ Toolpath parameters: Chọn các thông số dao

+ Groove shape parameters: Chọn thông số hình học của rãnh

+ Groove rought parameters: Chọn các thông số tiện thô

+ Groove finish parameters: Chọn các thông số tiện tinh

+ Mô phỏng quá trình gia công nh hình vẽ:

- Dạng lệnh: Toolpaths / Lathe Drill Toolpath

Toolpath parameters: Chọn các thông số dao khoan, khoét, doa

- Dạng lệnh: Toolpaths/ Lathe Thread Toolpath

+ Toolpath parameters: Chọn các thông số dao tiện ren

+ Thread shape parameters: các thông số hình học của ren

+Thread cut parameters: các thông số cắt

+ Mô phỏng quá trình cắt ren

Các lệnh gia công phay

2.5.1 Lệnh FACE ý nghĩa: Gia công bề mặt

+ Toolpath paramaters: Các thông số của dao

2.5.2 Lệnh POCKET: Gia công hốc

- Nhập tên nguyên công: OK

- Chọn biên dạng hốc cần gia công :

Truyền dữ liệu chơng trình gia công máy tính sang máy cnc

2.6.1 Khởi động phần mềm Wincom

2.6.2 Thiết lập các tham số truyền

Thiết đặt cấu hình truyền dữ liệu từ máy tính vào máy CNC: Setting/setting communtion (F4)

- Hiện lên giao diện nh hình :

2.6.3 Truyền dữ liệu từ máy tính vào máy CNC: Work/Send (F1)

Tìm đờng dẫn đến th mục lu file dạng*.NC (Chơng trình gia công cần truyền vào máy công cụ)

Click "send" để truyền dữ liệu đến máy CNC

- Nhấn phím [PROGRAM] trên bàn phím điều khiển

Ho n th nh truyền dữ liệu à à

2.6.4 Xuất dữ liệu từ máy CNC sang máy tínnh: Work/ Receive (F2)

- Nhập tên file c n l u vầ ư ào trong th m c c a mỏy tớnh ư ụ ủ

- Nhấn phím [PROGRAM] trên bàn phím điều khiển

Thiết kế và chạy chơng trình gia công chi tiết 2d, 3d bằng phần mềm Mastercam và thực hiện quá trình gia công trên máy tiện CAK6136V/750 Và máy phay Vmc0641

Thiết kế và chạy chơng trình gia công chi tiết 2D, 3D bằng phần mềm

Hình 3.1 Bản vẽ chi tiết

3.1.2 Gia công chi tiết trục

Thành phần hoá học: %C = 0,45 ; %Mn(max) = 1,65 ; %Si(max) = 0,6;

Thép 45 có độ bền, độ cứng, độ dai va đập ở mức trung bình, độ cứng sau nhiệt luyện 60 - 64 HRC, tính gia công cắt gọt tốt, dùng để chế tạo trục và bánh răng, chất lợng bề mặt sau khi gia công tốt

Thí nghiệm tại Trờng Đại Học Sao đỏ Chí linh Hải dơn- - g

Machine Type/Lathe/ Lathe 2-axis slant bed.lmd

Hiển thị hộp thoại: Machine Group Properties

+ Stock setup: Chọn thông số phôi, mâm cặp, mũi chống tâm

+Stock: Chọn thông số phôi stock/parameters:

OD: nhập đờng kính phôi

ID: nhập đờng kính lỗ (phôi rỗng)

Length: nhập chiều dài phôi

+Chuck: chọn thông số mâm cặp

Hiển thị hộp thoại: Chuck Jaw khai báo thông số và kiểu kẹp chi tiết-

+Tool Settings: Chọn vật liệu phôI + Safety Zone:

1 Thông số máy tiện CNC gia công:

Bảng 3.1 Thông số máy tiện CAK6136V/750

Máy tiện CAK6136V/750 - Trung Quốc

Fanuc truyền dữ liệu nối tiếp qua cổng

Hành trình lớn nhất 210 1000 mm

Smax 3000 vòng/ph ổ dụng cụ 4 Hốc

Hình 3.2Máy tiện CNC CAK 6136V/750

Hình 3.3 Bộ điều khiển của máy tiện CNC CAK 6136V/750

2 Thông số dụng cụ cắt:

Bảng 3.2 Thông số dao tiện thô h b l1 f1 l3 Ký hiệu dao Hãng

Bảng 3.3 Thông số dao tiện tinh h b l1 f1 l3 Ký hiệu dao Hãng

Bảng 3.4 Thông số dao tiện rãnh h b l1 f1 l3 Ký hiệu dao Hãng

Bảng 3.5 Thông số dao tiện ren h b l1 f1 l3 Ký hiệu dao Hãng

3.1.3.4 Thông số gia công chi tiết trục nối

Dữ liệu NC đợc chạy từ chơng trình CAM của MasterCAM đợc xuất ra dới dạng mã lệnh M - G Code và đợc truyền đến bộ điều khiển Fanuc của máy tiện CNC qua công RS232C bằng hệ điều khiển trực tiếp DNC dùng phần mềm truyền dữ liệu là Wincom Chơng trình có thể sửa đổi trực tiếp trên máy DNC hoặc trong bộ điều khiển của máy sao cho phù hợp với điều kiện gia công của máy Các bớc gia công nh sau:

Bảng 3.6 Thông số gia công chi tiết trục nối trên máy tiện CNC

Chế độ bôi trơn Vật liệu

2 Chơng trình gia công:

Chơng trình gia công đợc xuất ra dới định dạng file Text theo mã G – M code Do chơng do chơng trình tơng đối dài nên tác giả chỉ trình bày một đoạn của chơng trình NC

O0011 (GIA CONG TREN MAY TIEN)

(OUTIL TOURNAGE EXTERIEUR TU_EXTE-LX06C2D-BT25)

3.1.3.5 Kết quả chạy mô phỏng trên MasterCAM:

Hình 3.4 Hình ảnh tiện thô và tinh chi tiết trục

Hình 3.5 Hình ảnh tiện cắt rãnh chi tiết trục

Hình 3.6 Hình ảnh tiện ren chi tiết trục

Hình 3.7 Hình ảnh tiện cắt đứt chi tiết trục

Hình 3.8 Chi tiết trục nối sau khi gia công trên máy tiện CNC

Kết quả đo độ nhám:

(Đo tại phòng Đo lờng – Khoa Cơ Khí – Trờng Đại Học Sao Đỏ Chí Linh –

Hình 3.9 Máy đo độ nhám bằng phơng pháp tiếp xúc Mitutoyo

Bảng 3.7 Kết quả đo độ nhám. Đoạn trục φ25

Kết quả thí nghiệm đạt đợc, thoả mãn với yêu cầu về độ nhám, hình dáng hình dáng hình học cũng nh dung sai các kích thớc

Thiết kế và chạy chơng trình gia công chi tiết 2D, 3D bằng phần mềm

Hình 3.10 Bản vẽ chi tiết

Thí nghiệm tại Trờng Đại Học Sao đỏ - Chí linh - Hải dơng.

1 Thông số máy gia công:

Bảng 3.8 Thông số máy phay VMC 0641

Thông số máy Đơn vị

Bộ điều khiển Fanuc truyền dữ liệu nối tiếp qua cổng RS232C

Theo trôc x Theo trôc y Theo trôc z mm

Theo trôc x Theo trôc y Theo trôc z

Smax 8000 Vòng/ph ổ dụng cụ 16 Hốc

Hìn h 3 13 Bộ điều khiển của máy phay VMC 0641

2 Thông số dụng cụ cắt:

Dụng cụ dùng để gia công gồm các loại dao sau của hãng Nachi - Nhật Bản + Dao phay ngãn D16R2 + Dao cÇu D3R1,5

+ Dao phay ngãn D8R2 + Mòi khoan φ10,5

Dữ liệu NC đợc chạy từ chơng trình CAM của MasterCAM đợc xuất ra dới dạng mã lệnh M G Code và đợc truyền đến bộ điều khiển Fanuc của máy - tiện CNC qua công RS232C bằng hệ điều khiển trực tiếp DNC dùng phần mềm truyền dữ liệu là WinCom Chơng trình có thể sửa đổi trực tiếp trên máy DNC hoặc trong bộ điều khiển của máy sao cho phù hợp với điều kiện gia công của máy Các bớc gia công nh sau:

Bảng 3.9 Thông số gia công chi tiết phay trên máy phay VMC 0641

- Phay mặt phẳng bằng dao trụ D16

- Phay hốc vuông bằng dao trụ D8

- Phay thô chỏm cầu bằng dao cầu D8

- Phay tinh chỏm cầu bằng dao cầu D3

Phay mặt phẳng bằng dao trô D16

Phay hèc vuông bằng dao D8

Phay thô chám cầu bằng dao cÇu D8

Phay tinh chám cÇu bằng dao D3

Thông số dụng cụ cắt

3.2.2.4 Chơng trình gia công:

Chơng trình gia công đợc xuất ra dới định dạng file Text theo mã G – M code Do chơng do chơng trình quá dài nên tác giả chỉ trình bày một đoạn của chơng trình NC

1 Phay mặt phẳng bằng dao trụ D16

(PROGRAM NAME - PHAY MAT PHANG )

(DATEMM-YY - 26-10-10 TIME=HH:MM - 10:05 )

( TOOL - 2 DIA OFF - 2 LEN - 2 DIA - 16 )

2 Phay thô hốc vuông bằng dao trụ D

( TOOL - 2 DIA OFF - 2 LEN - 2 DIA - 7.5 )

( TOOL - 5 DIA OFF - 5 LEN - 5 DIA - 8.5 )

(PROGRAM NAME - TARO REN 4 LO M10 )

5 Phay tinh chỏm cầu bằng dao cầu D3

(PROGRAM NAME - PHAY TINH CHOM CAU DAO D3 )

3.2.2.5 Kết quả chạy mô phỏng

Hình 3.14 Hình ảnh phay mặt phẳng , hốc

Hình 3.15 Hình ảnh sau khi phay hốc cầu

Hình 3.16: Hình ảnh khi phay tinh hốc

Hình 3.17 Hình ảnh chi tiết sau khi gia công trên máy phay VMC 0641

Kết quả đo độ nhám:

(Đo tại phòng Đo lờng – Khoa Cơ Khí – Trờng Đại học Sao Đỏ Chí Linh – Hải Dơng).

Hình 3.18 Máy đo độ nhám bằng phơng pháp tiếp xúc Mitutoyo

Bảng 3.10 Kết quả đo độ nhám.

Chơng IV Kết quả và bàn luận

1 Kết luận và kiến nghị

Công nghệ CAD/CAM – CNC là một bớc nhảy vọt trong ngành công nghiệp cơ khí, nó mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật to lớn, giúp giảm thiểu sức lao động Nhng để có thể đạt đợc hiệu quả này lại đòi hỏi một trình độ sản xuất rất cao đối với các kỹ s và công nhân đứng máy Tuy công nghệ này đã có những bớc phát triển khá mạnh mẽ ở các nớc có nền công nghiệp phát triển, nhng ở nớc ta thì việc ứng dụng công nghệ này còn nhiều bất cập do điều kiện về thiết bị và lực lợng lao động Đứng trớc nhu cầu nh vậy, tác giả đã đề xuất và thực hiện đề tài Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC trong thiết kế và gia công cơ khí Nội dung của luận văn nêu ra những tổng hợp, những phân tích, thiết kế, tính toán và thực hiện thí nghiệm nhằ đa ra đợc các kết quả cho những nhận định và đề xuất ban ®Çu

Dựa trên những nghiên cứu và hiểu biết về phần mềm CAD/CAM – MasterCam, tác giả đã trình bày các module, công dụng của mỗi module trong phần mềm, u nhợc điểm của phần mềm này với các phần mềm khác Những ứng dụng để thiết kế và chạy chơng trình gia công cho máy CNC, cụ thể là chi tiết dạng trục điển hình và chi tiết phay điển hình : Chạy, xuất chơng trình và thực hiện gia công trên máy tiện và máy phay CNC Phân tích các kết quả thí nghiệm và đánh giá kết quả

Do điều kiện về máy móc thiết bị và thời gian trong phạm vi của một luận văn thạc sỹ nên tác giả đã không thể giới thiệu sâu về các module còn lại, nhng tác giả hy vọng rằng những kết quả trong luận văn tạo điều kiện cho sinh viên làm quen và tiếp cận với phần mềm này và làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo

Tiêu đề	Nghiên Cứu Ứng Dụng Phần Mềm CAD/CAM – MasterCAMX Trong Thiết Kế Gia Cố Nguyên Khí 2D, 3D Trên Máy Tiện Và Máy Phay CNC
Tác giả	Lấ Văn Chiến
Người hướng dẫn	TS. Lấ Văn Chiến
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Công Nghệ Cơ Khí
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	120
Dung lượng	10,29 MB