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

Do tính phức tạp của việc lập trình gia công, gá lắp dao và chi tiết và hiệu chỉnh dao, quá trình gia công có thể xảy ra các lỗi như dụng cụ di chuyển không theo ý muốn, tạo ra phế phẩm

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

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

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

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

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

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 ()

Hình 1.4 Cấu tạo trục chính máy phay CNC Bridgeport 16

Hình 1.6 Mặt cắt ngang sống trượt phẳng 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 2.13 – 2.15 Các hình minh họa xây dựng mô hình bàn y 34

Hình 4.11 – 4.23 Các hình minh họa hiệu chỉnh thiết lập cho File

Hình 5.23 – 5.26 Các hình minh họa kiểm va chạm với các bộ phận

của máy

100 - 103

MỞ ĐẦU

Những tiến bộ mới nhất về mô hình hóa hình học, công nghệ phần mềm, đặc biệt kỹ thuật đồ họa đã được các nhà sản xuất phầm mềm CAD/CAM ứng dụng nhanh chóng, cho ra đời các thế hệ phần mềm mỗi ngày một thông minh hơn Hiện nay có nhiều phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp thiết kế và gia công cơ khí như

hệ thống phần mềm Cimatron, Pro/ENGINEER, Unigraphic,… Các phần mềm này

có khả năng xử lý gia công bề mặt phức tạp với độ chính xác cao Bên cạnh đó, các phần mềm như Vericut, 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 trình mô phỏng gia công trên máy CNC 3 trục Bridgeport VMC

2216 XV ” Hy vọng rằng những kết quả đạt được từ đồ án này sẽ giúp ích cho việc

dạy và học một số học phần liên quan đến công nghệ CAD/CAM và CNC tại trường Đại học Nha Trang

Mặc dù nguồn tài liệu tham khảo chủ yếu là tiếng Anh, nhưng với tinh thần tích cực và nỗ lực hết mình, đến nay chúng tôi đã hoàn thành đồ án Tuy nhiên do thời gian và trình độ còn có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp tận tình của Quý thầy cô và các bạn để đồ án của chúng tôi được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày 2 tháng 1 năm 2011

Sinh viên thực hiện

1 Nguyễn Đăng Bình

2 Đỗ Văn Học

có một số đặc điểm cấu tạo riêng Nó có bộ điều khiển bằng máy tính, có bàn 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

Hình 1.2 Cấu tạo của máy phay CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV

khi bỏ vỏ che

1.1.2 Các thông số kĩ thuật

Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy Bridgeport VMC 2216 XV được thể hiện trên bảng bảng 1.1

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy Bridgeport VMC 2216 XV

Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục X&Y m/ph 18

Tốc độ dịch chuyển nhanh của trục Z m/ph 18

Trọng lượng phôi lớn nhất bàn máy chịu

1.1.3 Một số bộ phận thuộc hệ thống cơ khí của máy

1.1.3.1 Khung máy

Khung máy làm chi tiết cơ sở để lắp tất cả các thiết bị và bộ phận khác lên nó tạo thành máy hoàn chỉnh Khung máy phải chịu tất cả các tải trọng tĩnh cũng như động do tác động của lực cắt, do rung động trong quá trình cắt và do khối lượng của các chi tiết và bộ phận lắp lên nó cũng như trọng lượng bản thân của nó Do vậy khung máy cần phải thỏa mãn hai yêu cầu chính sau nhằm đảm bảo độ chính xác gia công của máy:

+ Phải đảm bảo đủ độ cứng vững

+ Phải có khả năng chống và hấp thu rung động

Với các lý do trên, khung máy được chế tạo bằng gang đúc, có hình khối rỗng, nhiều gân chịu lực và có kết cấu vững chắc

Hình 1.3 Cấu tạo khung máy

1.1.3.3 Hệ thống chạy dao

Hệ thống chạy dao tạo ra các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết Nó bao gồm cơ cấu vitme đai ốc và bộ truyền từ động cơ điện đến trục vitme Xem hình 1.6

Hình 1.5 Bản vẽ lắp hệ thống chạy dao máy phay CNC Bridgeport

1.1.5 Hệ thống thay dao và chuôi kẹp dao

Máy công cụ CNC có thể tự động thực hiện nhiều nguyên công khác nhau một cách liên tục, mỗi nguyên công thường sử dụng một hay nhiều dao, vì vậy chúng phải có khả năng tự động thay dao cắt thông qua sự điều khiển CNC Đối với máy phay CNC Bridgeport VMC 2216 XV sử dụng mâm chứa dao kiểu Carousel

có thể chứa tối đa 22 dao

Hình 1.7 Mâm chứa dao máy Bridgeport VMC 2216 XV

Hình 1.8 Tay kẹp và giữ dao trong mâm chứa dao kiểu

Carousel máy phay CNC Bridgeport

Chuôi kẹp dao trên máy phay CNC có nhiều loại khác nhau và được tiêu chuẩn hóa Chuôi dao có phần côn để rút vào lỗ trục chính Hai loại chuôi dao phổ biến là loại có gờ kiểu CV và loại có gờ kiểu BT Đầu dưới của chuôi dao có lỗ côn

để lắp san-ga là một bạc côn xẻ rãnh để kẹp chặt chuôi dao bằng lực ma sát khi ta vặn đai ốc hãm bóp chặt san-ga Đầu trên chuôi kẹp dao có một lỗ ren để lắp núm dùng để giữ chặt chuôi kẹp dao vào trong lỗ trục chính

Hình 1.9 Các kiểu chuôi dao tiêu chuẩn thường dùng cho máy phay CNC

1.1.6 Hệ thống điều khiển

Máy Bridgeport VMC 2216 XV được trang bị bộ điều khiển GE Fanuc 21i Trên hình 1.10 là hình dáng bên ngoài của bộ điều khiển GE Fanuc 21i Bộ điều khiển này sử dụng màn hình tinh thể lỏng đơn sắc 7,2 inch

Hình 1.10 Hình dáng bên ngoài của điều khiển GE Fanuc 21i

1.2 GIA CÔNG ẢO

1.2.1 Ý nghĩa của gia công ảo

Ngày nay, để phát triển trên thị trường cạnh tranh toàn cầu, phần lớn các nhà sản xuất chế tạo đều áp dụng các giải pháp tự động hóa Ở các nước công nghiệp phát triển và đang phát triển như ở Việt Nam thì gia công cơ khí trên máy công cụ CNC ngày càng phổ biến và đem lại những lợi ích rất lớn về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế

Nhu cầu sử dụng các loại máy công cụ CNC, ngày càng tăng ở các cở sở sản xuất chế tạo, đã tạo nên nhu cầu pháp triển về đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có kiến thức chuyên sâu về công nghệ lập trình gia công điều khiển số, và có khả năng điều hành toàn bộ quy tình sản xuất chế tạo theo công nghệ CAD/CAM/CNC Nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế sản xuất, môn học CAD/CAM/CNC và nhiều môn học khác liên quan đã được phát triển và đưa vào giảng dạy ở các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật, cơ sở dạy nghề

Tuy nhiên, hầu hết các loại máy móc thiết bị này đều hiện đại và đắt tiền

Do tính phức tạp của việc lập trình gia công, gá lắp dao và chi tiết và hiệu chỉnh dao, quá trình gia công có thể xảy ra các lỗi như dụng cụ di chuyển không theo ý muốn, tạo ra phế phẩm hoặc xảy sự va chạm giữa dao với các bộ phận của máy và

đồ gá Điều này rất nguy hiểm Nếu xảy ra va chạm thì nhẹ cũng ảnh hưởng lớn đến

độ chính xác của máy, nặng hơn có thể sẽ làm hư máy và chúng ta cần nhiều thời gian và tiền bạc để sửa chúng Một trong những nguyên 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 thiết thực khi mà số lượng máy CNC ở hầu hết các cơ sở giáo dục là rất ít và

số lượng sinh viên lại lớn

Việc thực hiện gia công ảo sẽ được tiến hành trên máy tính Cấu hình các máy tính cá nhân thông thường hiện nay đều đáp ứng được yêu cầu đồ họa của gia công ảo Như vậy với số lượng máy tính đủ lớn, mỗi học viên có thể tự trải nghiệm gia công ảo trước khi được hướng dẫn gia công thật trên máy Nhờ đó mà giảm tiêu tốn thời gian cho việc kiểm tra chương trình và chạy thử trên máy, giảm áp lực cho

cơ sở đào tạo

Gia công ảo cũng mô tả trực quan và sinh động các chuyển động y như thật của hệ thống công nghệ Do đó gia công ảo giúp quá trình truyền đạt từ người dạy

và người học được dễ dàng hơn Thậm chí có thể sử dụng gia công ảo để giảng dạy một số phần mà không thể thực hiện trong thực tế được ví dụ như có thể mô phỏng xung đột xảy ra giữa dao và đồ 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

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 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 nhiên, có năm chỉ tiêu cần biết khi chọn phần mềm là:

- Pro/ENGINEER là phần mềm của hãng Prametric Technology Corp Một phần mềm tiên phong trong thiết kế theo tham số, có nhiều tính năng rất mạnh trong lĩnh vực CAD/CAM

- Pro/ENGINEER có một lợi thế là giá rẻ nên đã chiếm lĩnh các thị trường hạng trung và cao

- Hiện nay, số người sử dụng Pro/ENGINEER trên thế giới rất nhiều, kể cả ở Việt Nam (chiếm trên 75%, theo khảo sát trên các diễn đàn về CAD/CAM) nên

chúng ta sẽ có cơ hội học hỏi, trao đổi lẫn nhau những vấn đề liên quan đến CAD/CAM với thế giới bên ngoài

Phần mềm Pro/ENGINEER có các đặc điểm sau:

- Mô hình khối: Phần lớn các mô hình do Pro/ENGINEER tạo ra là ở dạng khối, vì thế máy tính hiểu được đâu là đặc và đâu là rỗng Dựa trên tính chất vật liệu, mô hình có thể tích, khối lượng, diện tích và các đặc tính cơ học khác

- Tính năng cơ sở: Việc xây dựng model giống như trong khi chế tạo, lúc thêm vào lúc lấy đi vật liệu, phối hợp giữa chúng để tạo nên những chi tiết phức tạp

- Thiết kế tham số: Pro/ENGINEER là phần mềm thiết kế mang tính tham số hoàn toàn, nghĩa là khi xây dựng mô hình các kích thước được gán cho chi tiết, về sau khi sữa chữa người thiết kế có thể thay đổi và cập nhật dễ dàng Điều này đặc biệt hữu ích khi lắp ráp, khi một chi tiết thay đổi thì tất cả sẽ thay đổi theo Người thiết kế cũng có thể thiết lập mối quan hệ giữa các chi tiết

- Quan hệ cha con: Mối quan hệ cha con giữa các phần tử được hình thành

tự nhiên trong quá trình thiết kế Khi dựng một phần tử mới ta phải dựa trên những phần tử có trước, và nếu phần tử cha bị thay đổi thì các phần tử con cũng thay đổi theo Việc chọn phần tử nào làm cha có ý nghĩa quan trọng nói lên ý đồ thiết kế của chúng ta

- Tính liên kết: Tính liên kết giữa các modul của hệ thống được thể hiện ở chỗ là khi có sự thay đổi nào trong một modul thì modul kia cũng thay đổi theo

- Mô hình chi tiết trung tâm: Model chi tiết trung tâm của nguồn thông tin thiết 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 thực hiện các công việc sau:

- Mô phỏng toàn bộ quá trình gia công

- 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 được quá trình gia công nhưng việc sử dụng Vericut vẫn mang lại hiệu quả cao hơn bởi những lí do sau đây :

- Chức năng mô phỏng, kiểm tra trong các phần mềm CAM thường được phát triển bởi một hãng phần mềm khác do đó các công việc hỗ trợ kĩ thuật khi sử dụng, phát hiện, xử lí lỗi, phát triển sản phẩm sẽ không thể hiệu quả bằng Vericut một phần mềm độc lập được hãng CGTech phát triển để ứng dụng trong lĩnh vực 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 có khả năng làm được điều này ngay trên các file G-Codes điều này có hai ưu điểm:

+ Thứ nhất, Vericut kiểm tra được chương trình gia công viết tay hoặc biên dịch từ các phần mềm CAM bất kì

+ Thứ hai, giúp việc kiểm tra các chương trình gia công chính xác hơn vì ngoài việc mô phỏng như các phần mềm CAM khác, nó còn phát hiện được những lỗi có thể phát sinh trong quá trình biên dịch

- Ngoài mô phỏng, Vericut còn có những tính năng cao cấp khác để hỗ trợ tốt nhất công việc gia công CNC nói riêng và toàn bộ quá trình sản xuất nói chung như tối ưu hóa tốc độ chạy dao, so sánh chi tiết đã gia công với mẫu thiết kế, quản lí quá trình gia công …

- Hãng PTC mua một số mô đun của Vericut và tích hợp chúng trong phần mềm Pro/ENGINEER Do đó, những người đã tiếp cận với Pro/ENGINEER đã quen với giao diện và cách sử dụng một số lệnh cơ bản của Vericut

- Cuối cùng, công ty TT DATA Việt Nam là đại diện của hãng CGTech về phân phối, hỗ trợ sản phẩm VERICUT tại khu vực Đông Á Do đó, sử dụng Vericut

sẽ có nhiều thuận lợi hơn nhờ có hỗ trợ kỹ thuật từ công ty này

CHƯƠNG 2: TẠO MÔ HÌNH LẮP RÁP CAD 3D CỦA MÁY

2.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA VIỆC TẠO MÔ HÌNH

Mục đích của việc tạo mô hình lắp ráp CAD 3D của máy là để tạo một môi trường gia công ảo dựa vào máy thật Trong môi trường này các bộ phận cơ bản của máy sẽ được thể hiện bao gồm hình dáng bên ngoài về kết cấu cơ bản của không gian gia công Khi được gán các chuyển động tạo hình cho máy và mô phỏng bóc vật liệu, kết quả đồ họa nhận được sẽ ở dạng “sao chép” quá trình gia công “như thật” của máy

Các mô hình chi tiết thành phần phải được sao chép tương đối chính xác (về kích thước và hình dáng) từ các đối tượng thật tương ứng Để việc hiển thị đồ họa được trơn tru và nhạy, mô hình lắp ráp 3D của máy phải có dung lượng bé Do đó, các mô hình chi tiết thành phần phải được đơn giản hóa hết mức Để đạt được điều này, chỉ nên thể hiện các bộ phận cơ bản của máy, nhất là vùng gia công và phải lược bỏ các tiểu tiết trên các chi tiết như các góc lượn, các góc vát,…

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO MÔ HÌNH

Vericut là phần mềm mô phỏng máy CNC chuyên nghiệp Không những đã được tích hợp sẵn rất 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:

- Thứ nhất: Xây dựng trực tiếp các mô hình thành phần và mô hình lắp ráp bằng phần mềm Vericut với cách này thì việc xây dựng các mô hình thành phần gặp

nhiều khó khăn, đòi hỏi phải có kiến thức chuyên sâu về Vericut

- Thứ hai: Xây dựng mô hình lắp ghép trong Vericut từ các mô hình STL được tạo sẵn từ trước bằng Pro/ ENGINEER hoặc phần mềm thiết kế 3D khác có hỗ trợ xuất sang File STL

Ta chọn cách thứ hai vì việc thiết kế các mô hình trong Pro/ENGINEER sẽ đơn giản hơn Sau khi xây dựng xong các mô hình thành phần ta tiến hành chuyển các mô hình sang file STL để lắp ráp trong Vericut

2.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Các bước thực hiện tạo mô hình lắp ráp CAD 3D của máy như sau:

1 Xác định các chi tiết thành phần

2 Xác định hệ tọa độ chung

3 Đo đạc kích thước của các chi tiết thành phần

4 Xây dựng mô hình CAD 3D của các chi tiết và chuyển sang định dạng STL

5 Tạo lắp ráp trong môi trường Vericut

Trong mục này sẽ trình bày các bước từ 1 đến 3 Các bước 4 và 5 sẽ được trình bày riêng ở hai mục tiếp theo

2.3.1 Xác định các chi tiết thành phần

Để xây dựng mô hình mô phỏng máy, trước tiên ta phải chia máy thành các khâu, khớp riêng biệt sau đó xác định hình dạng và kích thước của từng khâu, khớp qua đó xây dựng mô hình 3D của từng khâu, khớp và từ các mô hình 3D đó ta xây dựng được mô hình lắp ráp 3D

Vị trí tương đối giữa các khâu, khớp với nhau được xác định dựa trên một hệ tọa độ tham chiếu Do đó để xây dựng mô hình của máy trước hết ta cần chọn một điểm trên máy để đặt hệ tọa độ tham chiếu qua đó xác định vị trí của các khâu, khớp

và khi xây dựng các mô hình chi tiết trong Pro/ ENGINEER thì các mô hình chi tiết đều phải xây dựng trên cùng một hệ tọa độ tham chiếu

Như đã đề cập ở trên, do yêu cầu các mô hình thành phần phải ở mức độ đơn giản hóa với độ chính xác tương đối Vì thế ta không cần phải xây dựng tất cả mô hình của các chi tiết mà ta gộp các chi tiết có cùng chuyển động và được ghép cứng với nhau thành 1 khâu, sau đó xác định kích thước phủ bì của các khâu đó và xây dựng mô hình các khâu theo kích thước phủ bì Cụ thể ta chia máy thành các cụm chi tiết chính sau: Đế máy, bệ máy, bàn X, bàn Y, bàn Z, trục chính, và vỏ máy

2.3.2 Xác định hệ tọa độ chung

Đặt gốc tọa độ tham chiếu trên mặt trên của bàn làm việc, trục Z đi qua tâm của bàn làm việc Mặt XY đồng phẳng với mặt trên của bàn làm việc Di chuyển bàn X và bàn Y về vị trí trục Z trùng với trục chính của máy và trục chính của máy

đi qua tâm của bàn X và bàn Y như hình 2.1

Hình 2.1 Tọa độ tham chiếu của máy CNC

2.3.3 Đo đạc kích thước các chi tiết thành phần

2.3.3.1 Kích thước bàn X

Hình dáng và kích thước của bàn X được thể hiện trên hình 2.2

Hình 2.2 Kích thước bàn X

2.3.3.2 Kích thước bàn Y

Hình dáng và kích thước của bàn Y được thể hiện trên hình 2.3

Hình 2.3 Kích thước bàn Y

Khởi động Pro/Wildfire bằng cách click double vào biểu tượng ( ) trên

màn hình desktop ,hoặc có thể vào theo đường dẫn sau: Start/programs/PTC/Pro

Engineer

2.4.1 Xây dựng mô hình bàn X

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là banX.prt và bỏ dấu kiểm ở mục

Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude để tạo khối 838x356x140 (Hình 2.9)

Bước 3: Dùng lệnh Extrude Cut để tạo rãnh dẫn hướng và rãnh chữ T (

Hình 2.10 )

Bước 4: Dùng lệnh Pattern để tạo 3 rãnh chữ T mỗi rãnh cách nhau 105

mm từ 1 rãnh chữ T đã tạo ở bước trên (Hình 2.11)

Bước 5: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn: Type

= STL ( *.stl)  OK Như hình 2.12

2.4.2 Xây dựng mô hình bàn Y

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là banY.prt và bỏ dấu kiểm ở mục

Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude để tạo khối 1344x425x200 ( Hình 2.13) Bước 3: Dùng lênh Extrude và Extrude Cut để tạo ray dẫn hướng và rãnh

dẫn hướng của bàn dao Y (Hình 2.14)

Bước 4: Dùng lệnh Mirror để tạo rãnh dẫn hướng thứ 2 đối xứng với rãnh

đã tạo ở bước trên nqua mặt RIGHT.( Hình 2.15)

Hình 2.15

Bước 5: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn: Type

= STL ( *.stl)  OK

2.4.3 Xây dựng mô hình bàn Z

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là banZ.prt và bỏ dấu kiểm ở mục

Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude để tạo khối có tiết diện như hình 2.16 và chiều

cao là 670mm kết quả ta được như hình 2.17

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là trucchinh.prt và bỏ dấu kiểm ở

mục Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Revolve.để tạo khối như hình 2.20

Bước 3: Dùng lệnh Extrude Cut và lệnh Mirror để tạo 2 mặt vát đối xưng

nhau qua mặt RIGHT như hình 2.21

Hình 2.20 Hình 2.21

Bước 4: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn: Type

= STL ( *.stl)  OK

2.4.5 Xây dựng mô hình bệ máy

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là bemay.prt và bỏ dấu kiểm ở mục

Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude tạo khối 1120x691x460 như hình 2.22

Bước 3: Dùng lệnh Extrude và Mirror để tao 2 thanh ray dẫn hướng cho

bàn Y như hình 2.23

Bước 3: Dùng lệnh Extrude để tạo khối 550x280x1518 trên mặt trên của

khối tạo ở trên nhủ hình 2.24

Bước 4: Dùng lệnh Extrude và lệnh Mirror để tạo ray dẫn hướng của bàn Z

như hình 2.25

Hình 2.24 Hình 2.25

Bước 5: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn: Type

= STL ( *.stl)  OK

2.4.6 Xây dựng mô hình đế máy

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là demay.prt và bỏ dấu kiểm ở mục

Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude để tạo khối 2500x1300 410 như hình 2.26 Bước 3: Dùng lệnh Extrude Cut để cắt khối đã tạo trên thành khối như hình

2.4.7 Xây dựng mô hình vỏ máy

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là vomay.prt và bỏ dấu kiểm ở mục Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ mét

Bước 2: Dùng lệnh Extrude tạo khối 2500x1300x1500 như hình 2.28 Bước 3: Dùng lệnh SHELL để tạo vỏ mỏng 5mm như hình 2.29

Hình 2.32

Bước 8: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn: Type

= STL ( *.stl)  OK

2.5.8 Xây dựng mô hình mâm chứa dao

Bước1: Chọn File-New, đặt tên chi tiết là mamchuadao.prt và bỏ dấu kiểm ở mục Use default template chọn mmns_part_solid để xác định đơn vị đo theo hệ

mét

Bước 2: Dùng lệnh Revolve và Extrude Cut đễ vẽ vỏ của mâm dao

Bước 3: Dùng lệnh Extrude để tạo khối tròn có đường kính 730mm dầy

20mm

Bước 4: Dùng lệnh Extrude Cut và Pattern theo trục để tạo 22 ổ chứa dao

trên mâm dao

Bước 5 : Dùng lệnh Extrude để vẽ trục và gờ trượt của mâm dao

Kết quả cuối cùng ta được như hình 2.33

Hình 2.33 Mâm chứa dao

Bước 6: Chọn File  Save a copy trong cửa sổ Save a copy lựa chọn:

Type = STL ( *.stl)  OK

2.5 TẠO LẮP RÁP TRONG VERICUT

2.5.1 Tạo 1 file mới

Bước 1: Khởi động VERICUT: Click đúp chuột lên biểu tượng VERICUT

6.2 trên màn hình máy tính hoặc StartProgramsCGTech VERICUT 6.2 VERICUT 6.2

Bước 2: File  New Chọn hệ đơn vị Milimeter ( Hình 2.34)

Bước 3: Tạo thư mục làm việc tạm thời : File Working Directory  Trong cửa sổ Working Directory chỉ dẫn đến thư mục D:\model bridgepoet 2216 (

Hình 2.35 )

Hình 2.34 Hình 2.35