Bài Giảng CAD/CAM-CNC

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BÀI GiẢNG CAD/CAM-CNC TS Nguyễn Huy Ninh Email: cam@mail.hut.edu.vn 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI MỞ ĐẦU  1- Vị trí vai trò CAD/CAM-CNC Nằm lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, thực nhiệm vụ thiết kế mô hình hình học sản phẩm, lập chương trình gia công, quy trình công nghệ nhờ trợ giúp điều khiển số, kỹ thuật máy tính  2- Đối tượng nghiên cứu môn học: Liên quan đến liệu hình học trình thiết kế đặc trưng hình học bề mặt gia công Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật số máy tính vào việc thực trình công nghệ gia công  3- Nội dung nghiên cứu môn học:     PHẦN I: Thiết kế sản phẩm với trợ giúp máy tính-CAD_ Giới thiệu phần mềm MasterCam X14 Giới thiệu phần mềm SolidWorks 2011 Giới thiệu phần mềm Catia R21 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI MỞ ĐẦU  Phần II : Công nghệ CNC  Chương 1: Khái niệm    1.1 Các hệ thống điều khiển số: 1.2 Các hệ thống DNC 1.3 Các hệ thống gia công linh hoạt  Chương 2: Một số đặc trưng máy CNC    2.1 Các trục toạ độ chiều chuyển động 2.2 Qui định trục toạ độ máy 2.3 Độ xác gia công máy CNC (đảm bảo thông qua hệ thống đo dịch chuyển đo góc)  Chương Các dạng điều khiển số  3.1 Điều khiển theo điểm  3.2 Điều khiển theo đường thẳng  3.3 Điều khiển theo công tua (2D, D, 3D, 4D, 5D)  Chương Những khái niệm lập trìmh gia công máy CNC 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI MỞ ĐẦU     41 Các khái niệm 4.2 Quỹ đạo gia công 4.3 Cách ghi kích thước tuyệt đối tương đối 4.4 Các câu lệnh G _code  Chương 5: Kỹ thuật lập trình CNC      5.1 Cấu trúc chương trình 5.2 Lập chương trình NC hệ điều hành FANUC series 21: - EMCO win NC GE series Fanuc TB 21 - EMCO win NC GE series Fanuc MB 21 5.3 Ngôn ngữ lập trình tự động APT  Chương 6: Ứng dụng phần mềm thiết kế gia công tiên tiến  6.1 Giới thiệu phần mềm MasterCam MCU  6.2 Giới thiệu phần mềm SolidWorks để thiết kế gia công khuôn 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI MỞ ĐẦU  PHẦN III THỰC HÀNH:  Cho vẽ thiết kế chi tiết, yêu cầu: +Lập quy trình công nghệ để gia công chi tiết máy CNC + Ứng dụng phần mềm điều khiển máy CNC để lập trình mô trình gia công chi tiết  Bài tập lớn: Thiết kế sản phẩm nhựa, lòng, lõi khuôn lập chương trình gia công chúng  TÀI LIỆU THAM KHẢO:  Các tài liệu CAD/CAM-CNC  Các tài liệu cung cấp từ chương trình đào tạo dự án EMCO:  + EMCO win NC GE series Fanuc TB 21  + EMCO win NC GE series Fanuc MB 21 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI PHẦN I: Thiết kế sản phẩm với trợ giúp máy tính-CAD I Giới thiệu phần mềm SolidWorks 2011 I Giới thiệu phần mềm MasterCam X14 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI Phần II : Công nghệ CNC Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ CNC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC  1938 Claude Shannon bảo vệ luận án tiến sỹ viện công nghệ MIT nội dung tính toán chuyển giao liệu dạng nhị phân - tảng sở máy tính ngày  1946 tiến sỹ John W Mauchly cung cấp máy tính số điện tử có tên ENIAC cho quân đội Mỹ 1952 Viện MIT cho đời máy công cụ điều khiển số (CINCINNATI HYDROTEL) gồm nhiều đèn điện tử với chức nội suy đường thẳng đồng thời theo trục nhận liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI - 1957 Không quân Mỹ trang bị máy NC xưởng - 1958 Ngôn ngữ lập trình tự động hoá (APT) giới thiệu quan hệliên kết với máy tính IBM 704 - 1960 Kỹ thuật bán dẫn thay cho hệ thống điều khiển xung rơle, đèn điện tử - 1965 Giải pháp thay dụng cụ tự động ATC ( Automatic Tool Changer) - 1968 Kỹ thuật mạch tích hợp IC đời có độ tin cậy cao - 1972 Hệ điều khiển NC có lắp đặt máy tính nhỏ… - 1976 Hệ vi xử lý tạo cách mạng kỹ thuật CNC 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI  - 1978 Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) tạo lập  - 1979 Những giải pháp kết nối liên hoàn CAD/CAM xuất  - 1985 Trung tâm gia công (MC) khí Máy có tên"Milwaukee Magic" Công ty Carney & Treker (Mỹ) sản xuất  - 1986/1987 Giải pháp tích hợp tự động hoá sản xuất (CIM)  - 1994 Khép kín chuỗi trình CAD/CAM-CNC  Ngày máy công cụ CNC hoàn thiện với tính vượt trội gia công hoàn chỉnh chi tiết máy gia công, với số lần gá đặt Đặc biệt chúng gia công chi tiết có bề mặt phức tạp 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ 2.1 Điều khiển theo phương pháp truyền thống: + Điều khiển cam + Điều khiển theo cữ hành trình + Điều khiển theo thời gian (tang trống quay theo t) + Điều khiển theo chu kỳ, kêt hợp theo quãng đường thời gian (Máy giặt ĐK cơ) 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 10  G12.1/G13.1: Nội suy theo tọa độ độc cực  N… G12.1 Bắt đầu nội suy theo tọa độ độ cực  N… G13.1 Kết thúc nội suy theo tọa độ độ cực  Hệ tọa độ độc cực thích hợp để gia công mặt đầu chi tiết tiện  Các lệnh lập trình chuyển sang hệ tọa độ Đêcac thành chuyển động thẳng trục X (chuyển động dụng cụ) chuyển động quay trục C (chuyển động chi tiết) để điều khiển dao 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 86  Chú ý: Dữ liệu dụng cụ: Trong trình cài đặt thông số bù dao cho dao phay cài đặt phần thông số hình học X -20 Z (chiều dài theo trục Z) R (bán kính dao phay) T (loại dao 0)  Ở chế độ G12.1 hệ thống tọa độ thay đổi  Các lệnh G12.1 G13.1 phải lập trình khối lệnh riêng, không kết hợp với lệnh  Bán kính cung tròn hệ tọa độ độc cực (G02 G03) lập trình với địa R lập trình theo tọa độ I, J 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 87  G17-G19: Chọn mặt phẳng gia công  G20: Chu trình tiện dọc N… G20 X(U)…Z(W)…F… (thẳng) N… G20 X(U)…Z(W)…R…F (côn) X(U), Z(W): Tọa độ điểm K R[mm]: Tham số độ côn theo trục X (+/-)  Ví dụ: N100 G91 N110 G20 U-4 W-66 F0.18 N115 U-8 N120 U-12 N125 U-16 N130 G00… 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 88  G24: Chu trình khỏa mặt đầu N… G24 X(U)… Z(W)… F… (tiện thẳng) N… G24 X(U)… Z(W)… R…F… (tiện côn) R: Tham số côn theo trục Z 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 89  G28: Trở lại điểm tham chiếu N… G28 X(U)… Z(W)… X, Z… Nội suy theo tọa độ tuyệt đối U, W… Nội suy theo tọa độ tương đối Đầu tiên dịch chuyển tới tọa độ X(U) Z(W), sau chuyển động tới điểm tham chiếu Cả hai chuyển động chạy dao nhanh (G00) Bù bán kính dụng cụ Trong trình đo dụng cụ, kích thước xác định điểm (tiếp xúc với trục Z X) Khi xảy chuyển động theo hai trục tọa độ (tiện côn, tiện tròn) vị trí dụng cụ theo lý thuyết không trùng với vị trí thực dụng cụ có sai số kích thước xuất chi tiết 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 90 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 91  Khi không bù sai số lưỡi cắt, sai số lớn xảy đường chuyển động dao lệch 450 so với trục tọa độ Bán kính lưỡi cắt nằm khoảng (0,4-0,6mm), đường chuyển động thực dao cách đường lập trình khoảng >=0.16mm0,24mm theo trục X Z Nếu có bù bán kính lưỡi cắt, sai số kích thước tự động tính toán bù hệ điều khiển Để bù bán kính lưỡi cắt, bạn phải nhập bán kính lưỡi cắt vị trí cắt phần liệu offset dụng cụ 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 92  Lệnh G40 - Xoá bù bán kính dụng cụ  Lệnh G41 Bù trái bán kính dụng cụ  Lệnh G42 - bù phải bán kính dụng cụ  Lệnh G70/G71 - đơn vị đo theo INCH/MM  Lệnh G90/91 - Lập trình theo hệ toạ độ tuyệt đối/tương đối  Lệnh G92 - Giới hạn tốc độ trục N G92 S ; (giới hạn tốc độ trục chính) 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 93  G92 Thiết lập hệ toạ độ  N G92 X Z ; (thiết lập hệ toạ độ)  N G92 U W ; (dịch gốc toạ độ) không xoá lệnh M30 RESET  Lệnh G94 - Lượng chạy dao theo phút  Lệnh G95 - lượng chạy dao theo vòng  Lệnh G96 - tốc độ cắt không đổi (đơn vị m /ph)  Lệnh G97 - Số vòng quay trục (đơn vị V /ph) 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 94  Lệnh G72 - Chu trình tiện tinh N G72 P Q ; P - Số thứ tự câu lệnh bắt đầu khai báo bề mặt tiện tinh Q" kết thúc  Lệnh G73 - Chu trình gia công thô chạy dao dọc N G73 U1 R ; N G73 P Q U2+/- W F S T ;  Chú ý: - F, S, T P Q bị bỏ qua - Điểm C phải nằm biên dạng 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 95           Lệnh G74 – Chu trình gia công thô chạy dao ngang Lệnh G75 - Chu trình tiện theo biên dạng Lệnh G77 - chu trình cắt rãnh (hình 5.34) N G77 R1 ; N G77 X(U) Z(W) P Q R2 F ; + R1[mm] - lượng rút dao để bẻ phoi + X(U), Z(W) - toạ độ tuyệt đối (hoặc gia số) điểm K + P [µ m] - chiều sâu lần ăn dao theo phương X + Q [µ m] - lượng mở sau lát cắt F - lượng chạy dao 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 96  Lệnh G78 - Tiện ren N G78 P1… Q1 R1 ; N G78 X(U) Z(W) R2 P2 Q2 F ; + P1 kèm theo số tham số chia làm cặp số sau: Hai số Pxxxxxxchỉ số lát cắt tinh Hai số Pxxxxxx lượng ren cạn, Hai số cuối Pxxxxxx góc ren 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 97 + Q1[µ m] - chiều sâu cắt nhỏ theo gia số + R1 - lượng cắt tinh [mm] + X(U), Z(W) - toạ độ tuyệt đối (hoặc tương đối) điểm K + R2 [mm] - độ dốc ren côn (có dấu) R=0 ren trụ + P2 [µ m ] - chiều sâu ren (luôn dương) + Q2 [µ m] - chiều sâu ren cho lát cắt (theo bán kính) + F [mm] - bước ren  Lệnh phương pháp cắt G98/G99  Lệnh G80 - xoá chu trình 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 98  Lệnh G83 - Chu trình khoan N G98 (G99) G83 X0 Z(W) (R ) Q P F M ; + G98 (G99) quay mặt phẳng bắt đầu (hoặc mặt phẳng lùi dao) + X0 - vị trí lỗ theo phương X (luôn Zê rô) + Z(W) - chiều sâu tuyệt đối (hoặc gia số) lỗ khoan + R[mm] - giá trị theo gia số mặt phẳng lùi dao so với điểm bắt đầu theo phương Z + Q[µ m] - chiều sâu lần khoan + P[ms] - thời gian dừng cuối lỗ khoan + F - lượng chạy dao + M - chiều quay trục + K - Số lần lặp chu trình 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 99  Lệnh G84 - Chu trình ta rô N G98 (G99) G84 X0 Z(W) (R ) F M ;  P - [ms] thời gian dừng đáy lỗ 02/23/16 VIỆN CƠ KHÍ-ĐHBK HÀ NỘI 100