Nghiên cứu xây dựng chương trình mô phỏng gia công trên máy CNC 3 trục bridgeport VMC 2216 XV

1 LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi cam đoan những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do chúng tôi tự nghiên cứu và xây dựng dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Văn Tường, không sao chép tài liệu của bất kì cá nhân hay tổ chức nào. Nếu vi phạm bản quyền của tác giả nào chúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật. Nha Trang, ngày 2 tháng 1 năm 2011 Sinh viên thực hiện 1. Nguyễn Đăng Bình 2. Đỗ Văn Học 2 MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ Trang LỜI CAM ĐOAN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6 DANH MỤC CÁC BẢNG 7 DANH MỤC CÁC HÌNH 8 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 12 1. 1 MÁY BRIDGEPORT VMC 2216 XV 12 1.1.1 Mô tả chung 12 1.1.2 Các thông số kĩ thuật. 14 1.1.3.1 Khung máy 15 1.1.3.2 Trục chính 16 1.1.3.3 Hệ thống chạy dao 17 1.1.3.4 Sống trượt 18 1.1.4 Hệ thống động lực 18 1.1.5 Hệ thống thay dao và chuôi kẹp dao 18 1.1.6 Hệ thống điều khiển 20 1.2 GIA CÔNG ẢO 20 1.2.1 Ý nghĩa của gia công ảo 20 1.2.2 Nhiện vụ của đề tài 21 1.2.3 Những công việc cần thực hiện 22 1.3 Lựa chọn các phần mềm dùng cho mô hình hóa và mô phỏng gia công 22 1.3.1 Lựa chọn phần mềm mô hình hóa 22 1.3.2 Lựa chọn phần mềm mô phỏng gia công 23 CHƯƠNG 2: TẠO MÔ HÌNH LẮP RÁP CAD 3D CỦA MÁY 26 2.1. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA VIỆC TẠO MÔ HÌNH 26 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO MÔ HÌNH 26 2.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 27 2.3.1 Xác định các chi tiết thành phần 27 2.3.2 Xác định hệ tọa độ chung 28 2.3.3 Đo đạc kích thước các chi tiết thành phần 28 2.3.3.1 Kích thước bàn X 28 2.3.3.2 Kích thước bàn Y 29 2.3.3.3 Kích thước bàn Z 30 2.3.3.4 Kích thước bệ máy 30 2.3.3.5 Kích thước trục chính 31 2.3.3.6 Kích thước vỏ máy 31 2.3.3.7 Kích thước đế máy 32 3 2.4. XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH 3D BẰNG PRO/ENGINEER 4.0 VÀ XUẤT SANG FILE STL 32 2.4.1 Xây dựng mô hình bàn X 32 2.4.2 Xây dựng mô hình bàn Y 33 2.4.3 Xây dựng mô hình bàn Z 34 2.4.4 Xây dựng mô hình trục chính 35 2.4.5 Xây dựng mô hình bệ máy 36 2.4.6 Xây dựng mô hình đế máy 37 2.4.7 Xây dựng mô hình vỏ máy 38 2.5.8 Xây dựng mô hình mâm chứa dao 39 2.5 TẠO LẮP RÁP TRONG VERICUT 40 2.5.1 Tạo 1 file mới 40 2.5.2 Hiển thị các hệ tọa độ 41 2.5.3 Tải file cấu hình điều khiển Fanuc 21im 41 2.5.4 Hiển thị Component tree 41 2.5.5 Thêm trục “Z” vào “ Base” 42 2.5.6 Thêm trục chính “ Spindle” vào trục “Z” và “ Tool” vào Spindle” 42 2.5.7 Thêm trục “Y” vào “ Base” và trục “X” vào trục “Y” 42 2.5.8 Cắt Attach(0, 0, 0) và dán vào X(0, 0, 0) 43 2.5.9 Thêm mâm chứa dao vào “BASE” 43 2.5.10 Thêm “Enclosure”vào “BASE” và thêm “Door” vào “Enclosure” 44 2.5.11 Lưu File máy với tên Bridgeport 2216.mch 44 2.5.12 Thêm mô hình “ Base” 44 2.5.13 Thêm mô hình bàn Y 45 2.5.14 Thêm mô hình bàn X 45 2.5.15 Thêm mô hình bàn Z 46 2.5.16 Thêm mô hình Spindle 46 2.5.17 Thêm mô hình Tool Chain 47 2.5.18 Thêm đế máy vào “BASE” 47 2.5.19 Thêm mô hình “ Enclosure” 47 2.5.20 Xác định lại điểm “0” cho máy 48 2.5.21 Kiểm tra vị trí ban đầu mới cài đặt lại cho máy 49 2.5.22 Lưu vào File máy Bridgeport 2216.mch 49 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT THỂ VÀ LẬP 50 3.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT THỂ 50 3.2 LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 52 3.2.1 Tạo File gia công mới 52 3.2.2 Tạo Manufacturing Model 52 3.2.2.1 Lắp Model tham chiếu lên hệ thống 52 3.2.2.2 Tạo phôi 53 3.2.2.3 Tạo gốc tọa độ gia công 53 3.2.3 Thiết lập nguyên công 54 3.2.3.1 Chọn máy CNC 54 4 3.2.3.2 Xác định gốc tọa độ gia công 54 3.2.3.3 Xác định mặt phẳng Retract 54 3.2.4 Thiết lập các bước công nghệ 55 3.2.4.1 Thiết lập các thông số cho quá trình phay phá mặt trên của phôi 55 3.2.4.2 Thiết lập các thông số cho quá trình gia công đường biên 56 3.2.4.3 Thiết lập các thông số cho quá trình gia công túi rỗng 58 3.2.4.4 Thiết lập các thông số cho quá trình gia công các lỗ 59 3.2.5 Mô phỏng toàn bộ chương trình 62 CHƯƠNG 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH HẬU XỬ LÝ 63 4.1 TẠO OPTION FILE MỚI 64 4.1.1 Mở File gia công. 64 4.1.2 Mở cửa sổ Options 64 4.1.3 Gọi Modul Gpost 64 4.1.4 Mở cửa sổ Option File Generator 65 4.1.5 Tạo một File mới 65 4.1.6 Tạo máy phay 65 4.1.7 Xác định tên cho Option file là uncx01.p01 66 4.1.8 Xác định dạng khởi tạo 66 4.1.9 Đặt tên cho Option File 67 4.1.10 Thiết lập máy phay 3 trục 67 4.1.11 Lưu option File 67 4.2. HIỆU CHỈNH CÁC THIẾT LẬP CHO FILE OPTION. 68 4.2.1 Chọn đơn vị đo theo hệ Mét (Metric) 68 4.2.2 Chèn dấu chấm phẩy ( ; ) vào cuối mổi câu lệnh 69 4.2.3 Chèn số hiệu chương trình 69 4.2.4 Chèn mã an toàn ở đầu chương trình NC 70 4.2.5 Tách các địa chỉ trong câu lệnh với nhau 70 4.2.6 Để mã lệnh được xuất ra dùng 2 ký tự số 71 4.2.7 Thiết lập lượng tăng số hiệu câu lệnh 72 4.2.8 Bỏ M05 cuối chương trình 72 4.2.9 Chèn M30 ở cuối chương trình 73 4.2.10 Xác định dạng thông tin kết quả điều hành 73 4.2.11 Xác định kiểu File MCD được xuất ra 74 4.3 HIỆU CHỈNH THIẾT LẬP CHO CÁC LỆNH DI CHUYỂN DAO 74 4.3.1 Đối với nội suy cung tròn 75 4.3.2 Xắp sếp lại các mã lệnh theo đúng thứ tự 75 4.4 HIỆU CHỈNH THIẾT LẬP CHO CÁC LỆNH TỐC ĐỘ TRỤC CHÍNH VÀ LỆNH THAY DAO 76 4.5 HIỆU CHỈNH CÁC THIẾT LẬP CHO CHU TRÌNH PHAY 76 4.5.1 Xác định các lệnh xuất ra cho các chu trình 77 4.5.2 Khai báo địa chỉ bước Q. 78 4.5.3 Đăng ký giá trị bước P 79 4.5.4 Di chuyển Q về sau R, P về sau Q và K về sau F . 79 5 4.5.5 Chỉ định địa chỉ Q thành đầu ra cho chu trình DEEP cycle 80 4.6 HIỆU CHỈNH MỘT SỐ THIẾT LẬP KHÁC 80 4.6.1 Lệnh bù trừ dao 80 4.6.2 Thiết lập tốc độ ăn dao lớn nhất và nhỏ nhất 81 4.6.3 Thiết lập tốc độ trục chính lớn nhất và nhỏ nhất 82 4.6.4 Thiết lập bán kính lớn nhất sẽ được xuất ra trong tập file 82 4.7 Lưu các thiết lập 82 4.8 XUẤT CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG 83 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG GIA CÔNG TRÊN MÁY 86 5.1 KHỞI ĐỘNG VERICUT 6.2 86 5.2 THÊM MÔ HÌNH FIXTURE 86 5.3 THÊM MÔ HÌNH “ STOCK ” 87 5.4 THÊM MÔ HÌNH “ TOOL ” 88 5.5 TẢI CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG NC PROGRAM 88 5.6 XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ GIA CÔNG 89 5.7 CHẠY THỬ 92 5.8 LƯU FILE 93 5.9 KIỂM TRA LỖI 93 5.9.1 Kiểm tra lỗi gia công 93 5.9.2 Kiểm tra tình trạng gia công 96 5.9.3 Cách tìm các lỗi xuất hiện 98 5.9.4 Kiếm tra va chạm với các bộ phận của máy 99 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 104 6.1 KẾT LUẬN 104 6.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1. CAD: Computer Aided Design () 2. CAM: Computer Aided Manufacturing () 3. CNC: Computer Numerical Control () 4. NC: Numerical Control () 7 DANH MỤC CÁC BẢNG TÊN BẢNG TRANG Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy Bridgeport VMC 2216 XV. 14 Bảng 3.1. Thông số gia công phay mặt trên của phôi. 55 Bảng 3.2. Thông số gia công đường biên. 57 Bảng 3.3. Thông số gia công túi rỗng. 59 Bảng 3.4. Thông số gia công lỗ Ø 10. 60 Bảng 4.1. Các lệnh di chuyển dao. 74 Bảng 4.2. Cấu trúc lệnh tốc độ trục chính. 76 Bảng 4.3. Cấu trúc lệnh chu trình phay. 78 8 DANH MỤC CÁC HÌNH TÊN HÌNH TRANG Hình 1.1. Hình dáng bên ngoài máy phay CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV. 12 Hình 1.2. Cấu tạo của máy phay CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV khi b ỏ vỏ che. 13 Hình 1.3. Cấu tạo khung máy 15 Hình 1.4. Cấu t ạo trục chính máy phay CNC Bridgeport. 16 Hình 1.5. Bản vẽ lắp hệ thống chạy dao máy phay CNC Bridgeport. 17 Hình 1.6. Mặt cắt ngang sống trượt phẳng. 18 Hình 1.7. Mâm chứa dao máy Bridgeport VMC 2216 XV. 18 Hình 1.8. Tay kẹp và giữ dao trong mâm chứa dao kiểu Carousel máy phay CNC Bridgeport. 19 Hình 1.9. Các kiểu chuôi dao tiêu chuẩn thường dùng cho các máy phay CNC. 19 Hình 1.10. Hình dáng bên ngoài của điều khiển GE Fanuc 21i. 20 Hình 2.1. Tọa độ tham chiếu của máy CNC. 28 Hình 2.2. Kích thước bàn X. 29 Hình 2.3. Kích thước bàn Y. 29 Hình 2.4. Kích thước bàn Z. 30 Hình 2.5. Kích thước bệ máy. 30 Hình 2.6. Kích thước trục chính. 31 Hình 2.7. Kích thước vỏ máy. 31 Hình 2.8. Kích thước đế máy. 32 Hình 2.9 – 2.12. Các hình minh họa xây dựng mô hình bàn X. 33 9 Hình 2.13 – 2.15. Các hình minh họa xây dựng mô hình bàn y. 34 Hình 2.16 – 2.19. Các hình minh họa xây dựng mô hình bàn Z 35 Hình 2.20 – 2.21. Các hình minh họa xây dựng mô hình trục chính. 36 Hình 2.22 – 2.25. Các hình minh họa xây dựng mô hình bệ máy. 36 - 37 Hình 2.26 – 2.27. Các hình minh họa xây dựng mô hình đế máy. 37 Hình 2.28 – 2.32. Các hình minh họa xây dựng mô hình vỏ máy. 38 - 39 Hình 2.33. Mâm chứa dao. 40 Hình 2.34 – 2.52. Các hình minh họa tạo lắp ráp trong Vericut. 40 - 49 Hình 3.1 – 3.9. Các hình minh họa xây dựng mô hình vật thể. 50 - 52 Hình 3.10 – 3.25. Các hình minh họa lập trình gia công chi tiết. 53 - 62 Hình 4.1 – 4.10. Các hình minh họa tạo Option File mới. 64 - 68 Hình 4.11 – 4.23. Các hình minh họa hiệu chỉnh thiết lập cho File Option. 68 - 74 Hình 4.24 – 4.25. Các hình minh họa hiệu chỉnh các thiết lập cho lệnh di chuyển dao. 75 Hình 4.26. Hiệu chỉnh thiết lập cho lệnh tốc độ trục chính và lệnh thay dao. 76 Hình 4.27 – 4.31. Các hình minh họa hiệu chỉnh thiết lập cho chu trình phay. 77 - 80 Hình 4.32 – 4.35. Các hình minh họa hiệu chỉnh một số thiết lập khác. 81 - 82 Hình 4.36 – 4.44. Các hình minh họa khi xuất chương trình gia công. 83 - 85 Hình 5. – 5.13. Các hình minh họa mô phỏng gia công trên máy bằng phần mềm Vericut. 86 - 93 Hình 5.14 – 5.17. Các hình minh họa kiểm tra lỗi gia công. 94 - 95 Hình 5.18 – 5.20. Các hình minh họa kiểm tra tình trạng gia công. 96 - 97 Hình 5.21 – 5.22. Các hình minh họa cách tìm các lỗi xuất hiện 98 - 99 10 Hình 5.23 – 5.26. Các hình minh họa kiểm va chạm với các bộ phận của máy. 100 - 103 [...]... gá trên máy tính nhưng nếu cho xung đột thật trên máy CNC thật thì có thể gãy dao và hỏng máy 1.2.2 Nhiện vụ của đề tài Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu xây dựng chương trình mô phỏng gia công trên máy CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV 22 1.2 .3 Những công việc cần thực hiện - Tìm hiểu cấu hình máy và hệ điều khiển kèm theo máy - Tạo mô hình lắp ráp CAD 3D của máy - Viết chương trình hậu xử lý - Xây. .. Simulator, CNC WinUnisoft,…có khả năng mô phỏng gia công trên máy công cụ CNC Bước gia công ảo này giúp các kỹ sư thử chương trình gia công trước khi cho gia công thật nhằm phát hiện lỗi có thể có trong chương trình gia công và và tối ưu hóa chương trình NC Nhằm từng bước áp dụng khả năng mạnh mẽ của công nghệ CAD/CAM vào dạy và học ở Đại học Nha Trang, chúng tôi chọn đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xây dựng chương. .. phím nhập dữ liệu và điều khiển máy, có màn hình hiển thị các thông tin và dữ liệu vào ra cũng như các hình vẽ đồ họa và phần vận hành gia công trên máy Hình dáng bên ngoài và cấu tạo bên trong của máy được thể hiện trên hình 1.1 và và 1.2 Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài máy phay CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV  13 Hình 1.2 Cấu tạo của máy phay CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV khi bỏ vỏ che 14 1.1.2 Các... nhân chính dẫn đến các lỗi trên là do sai sót trong quá trình lập trình gia công Từ thực tế trên cho thấy để giảm thiểu tối đa rủi ro trong sản xuất, cũng như nâng cao năng suất gia công thì việc mô phỏng gia công (gia công ảo) trên máy có vai trò vô cùng quan trọng Tương tự, để việc học tập và giảng dạy gia công trên máy CNC được thuận tiện và hiệu quả hơn thì việc áp dụng gia công ảo càng có ý nghĩa... kế Một khi mô hình chi tiết được tạo ra, nó có thể được dùng để lắp ráp và vị trí của nó có thể là cố định, hay di động, và có thể tạo ra các hình chiếu khác nhau trên bản vẽ 2D 1 .3. 2 Lựa chọn phần mềm mô phỏng gia công Để thực hiện gia công ảo chúng ta cần sử dụng một số phần mềm chuyên dụng cho phép mô phỏng toàn bộ quá trình gia công máy công cụ CNC trên máy vi tính Phần mềm mô phỏng máy CNC cho phép... này - Vericut mô phỏng trung thực quá trình gia công trên các máy tiện, phay, trung tâm gia công CNC vì Vericut xem xét tất cả những yếu tố có liên quan: gia công một trục, nhiều trục, chuyển động chạy dao, thay dao, kiểm tra va chạm với đồ gá, đầu dao, hình dạng dao cụ phức tạp, động học máy CNC - Nếu như các phần mềm CAM khác chỉ có thể mô phỏng chương trình gia công trong lúc lập trình thì Vericut... bàn Z 2 .3. 3.4 Kích thước bệ máy Hình dáng và kích thước của bệ máy được thể hiện trên hình 2.5 Hình 2.5 Kích thước bệ máy 31 2 .3. 3.5 Kích thước trục chính Hình dáng và kích thước của trục chính được thể hiện trên hình 2.6 Hình 2.6 Kích thước trục chính 2 .3. 3.6 Kích thước vỏ máy Hình dáng và kích thước của vỏ máy được thể hiện trên hình 2.7 Hình 2.7 Kích thước vỏ máy 32 2 .3. 3.7 Kích thước đế máy Hình... nhiều mô hình máy CNC đang được sử dụng rộng rãi hiện nay, mà còn cho phép chúng ta tự xây dựng mô hình máy CNC của mình Một mô hình máy CNC được xây dựng từ các mô hình thành phần lắp ghép lại với nhau Giữa các mô hình thành phần này có mối liên kết và chuyển động tương đối với nhau, tổng hợp các chuyển động tương đối này tạo nên chuyển động mô phỏng của máy Có 2 phương pháp xây dựng các mô hình máy: ... công việc sau: - Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công 24 - Kiểm tra lỗi và va chạm với các bộ phận của máy - Tối ưu hóa chương trình NC để tiết kiệm thời gian và tạo ra bề mặt chất lượng cao - Kiểm tra chất lượng sản phẩm Hiện nay có rất nhiều phần mềm mô phỏng gia công trên máy công cụ CNC như Vericut, Simulator, CNC WinUnisoft, Các phần mềm này đang được sử dụng rộng rãi và tất cả đều có thể mô phỏng. .. máy - Viết chương trình hậu xử lý - Xây dựng mô hình vật thể và lập trình gia công chi tiết - Mô phỏng gia công trên máy - Kết luận và đề xuất ý kiến 1 .3 Lựa chọn các phần mềm dùng cho mô hình hóa và mô phỏng gia công 1 .3. 1 Lựa chọn phần mềm mô hình hóa Hiện nay thị trường phần mềm đồ họa trên thế giới rất đa dạng Việc lựa chọn phần mềm nào để phục vụ tốt cho công việc thực sự là một điều khó khăn Tuy . 2.4.1 Xây dựng mô hình bàn X 32 2.4.2 Xây dựng mô hình bàn Y 33 2.4 .3 Xây dựng mô hình bàn Z 34 2.4.4 Xây dựng mô hình trục chính 35 2.4.5 Xây dựng mô hình bệ máy 36 2.4.6 Xây dựng mô hình. thống 52 3. 2.2.2 Tạo phôi 53 3. 2.2 .3 Tạo gốc tọa độ gia công 53 3. 2 .3 Thiết lập nguyên công 54 3. 2 .3. 1 Chọn máy CNC 54 4 3. 2 .3. 2 Xác định gốc tọa độ gia công 54 3. 2 .3. 3 Xác định. bệ máy 30 2 .3. 3.5 Kích thước trục chính 31 2 .3. 3.6 Kích thước vỏ máy 31 2 .3. 3.7 Kích thước đế máy 32 3 2.4. XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH 3D BẰNG PRO/ENGINEER 4.0 VÀ XUẤT SANG FILE STL 32