LẬP TRÌNH GIA CÔNG NC TRONG CIMATRON E8.5

LẬP TRÌNH GIA CÔNG NC, TRONG CIMATRON E8.5

1

MỤC LỤC

Lời nói đầu 3

Giới thiệu 4

Chương I: GIỚI THIỆU GIA CÔNG NC TRONG CIMATRON E8.5 15

Chương II: CÁC BƯỚC CƠ BẢN THỰC HIỆN MỘT BÀI LẬP TRÌNH PHAY TRONG CIMATRON E8.5 19

I Tải đối tượng 19

II Chọn dụng cụ cắt 21

III Chọn số trục máy gia công 28

IV Tạo phôi 31

V Chọn các phương pháp gia công 35

VI Mô phỏng 36

VII Xuất file 38

Chương III: CÁC THÔNG SỐ VÀ THUẬT NGỮ CƠ BẢN TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG NC CIMATRON E8.5 40

I Approach & Retract 40

II Clearance 41

III Entry & End points 41

IV Tolerance & Surface Offset 42

V Boundary Offset 42

VI Tool Trajectory 42

VII Machine Parameters 43

VIII Geometry 44

Chương IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN MÁY 2.5 TRỤC 45

I Pocket – Stock Spiral 45

II Pocket – Parallel Cut 54

III Pocket – Spiral Cut 57

IV Pocket – Finish Walls 58

2

V Profile Open/Close Contour 60

Chương V: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN MÁY PHAY 3 TRỤC 61

I Chu trình gia công thô- Volume Milling 61

II Chu trình khoan Drill 70

III Chu trình gia công tinh bề mặt- Surface Milling 75

IV Chu trình Remachine 92

3

LỜI NÓI ĐẦU

Qua gần 2 tháng thực hiện môn đồ án CAD/CAM-CNC, dưới sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Thầy Nguyễn Văn Sơn, chúng em đã học được nhiều điều từ môn học này như kỹ năng làm một bài báo cáo đồ án, khả năng làm việc theo nhóm và đặc biệt là biết được thêm những phần mềm mới, điều mà giúp ích rất nhiều cho chúng em trong công việc sau này Một lần nữa chúng em xin chân thành cám ơn thầy

Về nội dung bài báo cáo, gồm có tất cả 5 chương:

Chương I: GIỚI THIỆU GIA CÔNG NC TRONG CIMATRON E8.5

Chương II: CÁC BƯỚC CƠ BẢN THỰC HIỆN MỘT BÀI LẬP TRÌNH PHAY TRONG CIMATRON E8.5

Chương III: CÁC THÔNG SỐ VÀ THUẬT NGỮ CƠ BẢN TRONG LẬP

TRÌNH GIA CÔNG NC CIMATRON E8.5

Chương IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN MÁY 2.5 TRỤC Chương V: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN MÁY PHAY 3 TRỤC

Sinh viên thực hiện

LÊ MINH TRÍ TRẦN VĂN SÁNG

4

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM CIMATRON

Trên thế giới hiện nay có nhiều hệ CAD và hệ CAM Nổi tiếng nhất của hệ CAD mà ở Việt Nam đã ứng dụng khá rộng rãi là AutoCAD, Solid Egde, Solid Works, Autodesk Inventor

Riêng hệ CAM gồm các phần mềm như: Nelpt, Autopit, Fmill… đặc biệt hiện nay xuất hiện nhiều phần mềm tích hợp CAD/CAM như: Cimatron, Pro/ENGINEER, Catia,

EdgeCAM… luôn đáp ứng những nhu cầu phát triển không ngừng của ngành cơ khí nói riêng và ngành khác nói chung Đất nước ta với ngành công nghệ thông tin đang phát triển nhưng lại còn rất lạc hậu so với các nước trong khu vực và trên thế giới Hiện tại chúng ta chưa đủ kinh phí và nhân lực để đầu tư nghiên cứu và phát triển các phần mềm thiết kế lớn, cho nên việc nghiên cứu các phần mềm thiết kế sẵn có để ứng dụng là rất cần thiết Do vậy, chúng ta phải biết ứng dụng những thành quả kỹ thuật của thế giới vào điều kiện thực tiễn của đất nước mình để ngành Cơ khí có thể phát triển một cách nhanh chóng và theo kịp trình độ phát triển của khu vực và thế giới

Phần mềm Cimatron của hãng CIMATRON CO, LTD được đánh giá là phần mềm tích hợp CAD/CAM dùng cho lĩnh vực thiết kế gia công Cơ khí hàng đầu của thế giới Phần mềm Cimatron do nhóm chuyên gia Nhật Bản và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990 Phiên bản Cimatron IT ra mắt lần đầu rất nổi tiếng trong lĩnh vực công nghệ CAM và chế tạo khuôn mẫu Tiếp nối thành công đó, năm 2003 phiên bản Cimatron E ra đời và chạy trên môi trường Windows

Các ứng dụng chính Phần mềm Cimatron E

5

Modeling: Trang bị đầu đủ các công cụ để xây dựng các mô hình nhƣ Wire Frame, Surface, Solid… cho phép ta tạo ra một mô hình đơn giản đến phức tạp mà ta nghĩ ra

6

Data Interface: Chuyển đổi dữ liệu thiết kế từ hầu hết tất cả phần mềm CAD/CAM như Catia, UG, Pro/ENGINEER, Solid Works v.v sang Cimatron với độ chính xác cao, khả năng sửa đổi lại các bề mặt bị hỏng khi nhập dữ liệu với dung sai do người thiết kế quy định

Assembly: Sử dụng trình ứng dụng Cimatron E’s Assembly, chúng ta có thể tạo ra một cơ cấu hoàn chỉnh từ những cơ cấu khác với các ràng buộc hình học phong phú Giao diện đồ họa và thanh công cụ bố trí khoa học giúp thao tác lắp ráp chi tiết một cách nhanh chóng

Complex Mold Project: Đặc biệt với Modul hỗ trợ Complex Mold Project này người

Kỹ sư dễ dàng thiết kế các kênh làm nguội, hệ thống lói, hệ thống trượt v.v một cách tối ưu và dễ dàng Hỗ trợ các phụ kiện làm khuôn trong các thư viện sẵn có theo tiêu chuẩn Hasco, Erowa v.v

9

NC: Đảm nhận việc điều khiển quá trình gia công từ mô hình đã tạo ra trên cơ sở thông tin bề mặt đã được xây dựng ở phần Modeling, máy tính sẽ tính chính xác các đường dao và tạo ra một cơ sở dữ liệu chỉ ra toạ độ của dao ở mỗi thời điểm phục vụ cho việc điều khiển các trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục được hỗ trợ rất mạnh bằng những lựa chọn chạy dao phong phú và tối ưu nhất

Electrode: Hỗ trợ thiết kế điện cực và mô phỏng gia công EDM

10

Phần mềm Cimatron là phần mềm CAD/CAM mà mối liên kết giữa thiết kế và chế tạo giúp ta có khả năng giải quyết từ khâu đầu đến khâu cuối việc chế tạo ra một sản phẩm công nghiệp một cách chính xác và hiệu quả Đầu tiên Cimatron hỗ trợ cho người kỹ sư thiết kế mẫu sản phẩm Trong quá trình thiết kế, phần mềm Cimatron E rất linh động cho phép người thực hiện thiết kế tiến hành các thao tác thật dễ dàng và nhanh chóng bằng giao diện đồ hoạ rất trực quan, so với các phiên bản Cimatron IT (chạy trên môi trường DOS) trước đây, tính năng và công cụ hỗ trợ thiết kế rất phong phú không thua kém các phần mềm CAD nổi tiếng như Pro/Engineer, Solid Egde, Solid Words,

Autodesk Inventor, AutoCAD… cho đến các phần mềm chuyên dùng cho cơ khí như phần mềm Mechanical Desktop

Sau khi đã hoàn chỉnh thiết kế mô hình hình học, sản phẩm thiết kế có thể là chi tiết nhựa, kim loại hoặc các chi tiết để gia công dập hay uốn Cimatron E cung cấp Modul

11

thiết kế khuôn như khuôn ép nhựa, đúc áp lực hay khuôn dập kim loại… giúp người kỹ

sư thiết kế hoàn thành xuất sắc được nhiệm vụ thiết kế khuôn của mình với độ chính xác rất cao

Để hoàn thiện khâu thiết kế, Cimatron E giúp người thiết kế lắp ráp các chi tiết lại với nhau trong phần Assembly Qua đó người thiết kế nhận biết mối quan hệ trong không gian của các chi tiết trong một cụm các chi tiết, một sản phẩm nào đó Hỗ trợ tạo bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp một cách nhanh chóng chỉ vài cái click chuột

12

Cuối cùng, người kỹ sư phải thực hiện công việc chế tạo khuôn Đây lại là một thế mạnh của phần mềm Cimatron E Trong phần lập trình ứng dụng NC, với rất nhiều chu trình

13

gia công phay, tiện, EDM (cắt dây) hỗ trợ cho quá trình tự động lập trình gia công từ các

bề mặt 2D đơn giản đến những bề mặt 3D phức tạp nhất, có khả năng tạo ra quỹ đạo chạy dao điều khiển cho các máy CNC từ 3 trục đến máy 5 trục phức tạp, hiện đại nhất Phần mềm Cimatron E đáp ứng tất cả những yêu cầu kỹ thuật của công việc lập trình gia công CNC với phương thức lập trình NC Guide đơn giản nhưng rất chặt chẽ Sau khi lập trình xong có thể thực hiện việc mô phỏng kiểm tra quá trình gia công trên máy CNC một cách dễ dàng trên phần mềm nhờ được hỗ trợ thêm phần Verify, Simulation và Simulation Machine Đặc biệt là Simulation Machine, biểu diễn mô hình máy các CNC

3 trục đến 5 trục để thấy di chuyển của quỹ đạo dao, bàn máy, trục quay A, B, C máy 5 trục và cảnh báo sự cố va chạm khi gia công

Trên màn hình Window sẽ xuất hiện:

Click vào biểu tƣợng New Document trên thanh công cụ hoặc vào File/ New Document

Hộp thoại xuất hiện:

16

Môi trường Part: Thiết kế chi tiết 2D và 3D;

Môi trường Drawing: Thiết kế bản vẽ kĩ thuật;

Môi trường Assembly: Lắp ráp chi tiết;

Môi trường NC: Gia công

Từ menu click chuột vào biểu tượng NC và chọn OK

Trên màn hình xuất hiện:

17

Giới thiệu một số biểu tượng trong môi trường gia công NC:

Bật môi trường CAM và nó chỉ được đưa ra khi đang trong môi trường CAD, sau khi quay trở lại từ môi trường CAM

Quay trở lại môi trường CAD để chèn thêm đối tượng

Chọn hoặc tạo UCS

Quay lại Wizard Mode

Quay lại Advance Mode

Tạo ra các sets thông tin trong môi trường NC

Hiển thị các thông tin về M-View trong môi trường NC

Tải đối tượng để gia công

Chọn dụng cụ cắt

18

Chọn đường chạy dao

Tạo khối

Tạo các thủ tục gia công

Xóa các thủ tục/ đường chạy dao

Thực hiện đường chạy dao hoặc thủ tục

Xem khối vật liệu còn lại sau mỗi thủ tục thành công

Thực hiện quá trình mô phỏng

Tạo phôi ban đầu

Chọn phương pháp gia công

Mô phỏng Xuất sang

file NC

19

Chương II: CÁC BƯỚC CƠ BẢN THỰC HIỆN MỘT BÀI LẬP TRÌNH PHAY TRONG CIMATRON E8.5

I Tải đối tượng:

Click chuột chọn biểu tượng Load Model , hộp thoại xuất hiện:

Chọn đối tượng gia công( đối tượng có thể là Part hoặc Assembly), nhấn Select để tải đối tượng vào môi trường NC:

Kết quả trên màn hình xuất hiện:

20

Sử dụng để nhận gốc UCS.(gốc tọa độ gia công)

Trong hộp thoại ta chọn Select options and pick references để dịch chuyển tọa độ chi tiết đến điểm muốn xác định trước

Chọn OK để kết thúc thao tác

Hệ tọa độ được xác định như trên hình:

23

và Cutter Tip:

Ứng với mỗi sự lựa chọn;có các kiểu dụng cụ cắt tương ứng:

24

25

II.3 Thay đổi thông số dụng cụ cắt:

Thay đổi thông số dao trong phần Cutter:

Thay đổi thông số máy cắt trong phần Machine Parameters:

26

Thay đổi về dịch chuyển trong Motion Parameters:

Thay đổi đầu kẹp dụng cụ cắt trong Holder Geometry:

VD: Chọn một dụng cụ cắt mới:

27

Khi tạo xong dụng cụ cắt nhấp chuột vào để gán dụng cụ cắt vào chương

trình gia công:

Tùy theo điều kiện gia công mà thay đổi các thông số cắt trong các phần Machine

Parameters và Motion Parameters

Khi chọn xong dụng cụ cắt mà không muốn sử dụng nữaclick chọn dụng cụ cắt vừa tạochọn nút Delete OK

II.4 Tải dụng cụ cắt từ thư viện:

III Chọn số trục máy gia công:

Click chuột chọn biểu tƣợng Toolpath trên thanh công cụ đứng xuất hiện hộp thoại Create Toolpath:

29

Trong hộp thoại Create Toolpath:

Toolpath Type: Lựa chọn số trục máy để gia công, có tất cả 4 loại: phay 2,5 trục; phay 3 trục, phay 4 trục và phay 5 trục Trong chương trình, mặc định sẵn là phay 3 trục

Toolpath UCS: Lựa chọn tọa độ gia công, có thể sử dụng các gốc tọa độ có sẵn để sử dụng hoặc sử dụng chuột để lựa chọn

33

Stock được sử dụng để mô tả vật liệu tạo nên sản phẩm được hình thành sau khi thực hiện xong các chu trình gia công Stock được sử dụng để mô phỏng( Simulation) và kiểm tra( Verify)

Các bước thực hiện: Click chuột chọn biểu tượng Stock trên thanh công cụ đứng xuất hiện hộp thoại Initial Stock

Phôi ban đầu có thể là một khối hoặc theo biên dạng của các bề mặt

Trong phần Stock Type, chương trình mặc định kiểu phôi ban đầu là Bounding Box( giới hạn đến biên dạng ngoài của đối tượng gia công)

VD: Sau khi chọn lựa tạo phôi trong phần Initial Stock với hình dạng phôi là Bounding Box kết quả sẽ như hình:

34

Khi muốn thiết lập phôi ban đầu là dạng khối bao trùm chi tiết nhưng có lượng dư; làm như

sau: chọn Bounding Box chọn Calculate  quay trở lại Stock Type chọn Box Khi

đó sẽ hiển thị tọa độ của 2 góc hình khối Thực hiện thêm bớt lượng dư cho phôi bằng các giá trị cộng thêm hoặc trừ đi vào các giá trị tọa độ đó

VD: cục phôi trên hình có kích thước: xyz=(130,90,15); khi muốn tăng lượng dư cho cục phôi đó lên 5 ở tất cả các kích thước  nhập thêm kích thước vào phần Second Corner các kích thước x,y,z 5 đơn vị xyz=(135,95,11)

Kết quả phôi sau khi tạo sẽ được như hình bên:

35

Nhấp chọn Calculate and Close để chấp nhận phôi vừa tạo

V Chọn các phương pháp gia công: Procedure

Một chu trình gia công phay Procedure chứa các đường chạy dao được tạo nên từ các chu trình gia công phay Một hoặc nhiều chu trình phay có thể từ một hay nhiều đường chạy dao được hình thành trong chu trình gia công đó

Để thực hiện được một chu trình gia công phay, cần phải trải qua nhiều bước sau:

38

VII Xuất file:

Click chuột chọn biểu tƣợng Post Process trên thanh công cụ đứng xuất hiện hộp thoại Post Process

40

Chương III: CÁC THÔNG SỐ VÀ THUẬT NGỮ CƠ BẢN TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG NC CIMATRON E8.5

I Approach & Retract:

Contour Approach Type: kiểu đường chạy dao vào contour

Contour Retract Type: kiểu đường chạy dao ra contour

Có 2 lựa chọn cho 2 kiểu này là: Normal và Tangent

 Normal: đường chạy dao của dụng cụ cắt khi vào và ra sẽ vuông góc với

41

II Clearance:

Clearance Plane: nhập vào giá trị tọa độ Z để miêu tả vị trí cụng cụ cắt khi bắt đầu

một đường chạy dao

UCS Name: chọn gốc tọa độ làm chuẩn

III Entry & End points:

Ramp Angle: góc tạo bởi dụng cụ cắt khi chuyển động thẳng xuống đến vật liệu gia công Khi góc này bằng 90 tức là dụng cụ cắt chuyển động thẳng xuống theo phương trục

Z Nếu góc này bé hơn 90 thì dụng cụ cắt chuyển động theo hình xoắn ốc và khi đó sẽ xuất hiện thêm 2 thông số nữa là: Min Plunge Size và Max Ramp Radius

IV Tolerance & Surface Offset:

42

Part Surfaces Wall Offset: lượng dư cho các thành đứng

Part Surfaces Floor Offset: lượng dư cho các thành ngang

V Boundary Offset:

Cutter Location: vị trí dao cắt so với đường contour Có 3 vị trí:

 On: nằm trên đường contour

 In: nằm trong đường contour

 Out: nằm ngoài đường contour

Contour Offset: lượng dư còn lại so với đường contour

VI Tool Trajectory:

Các tham số thiết lập cho đường chạy dao Tùy từng chu trình mà có các lựa chọn tham

số khác nhau

44

VIII Geometry:

Boundaries: định nghĩa diện tích mà dao đƣợc di chuyển

Part Surfaces: định nghĩa bề mặt đƣợc phay

45

Chương IV: LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN MÁY 2.5 TRỤC

Chu trình 2.5 Axes gồm có các kĩ thuật phay như sau:

Pocket – Stock Spiral

Pocket – Parallel Cut

Pocket – Spiral Cut

Pocket – Finish Walls

Profile Open Contour

Profile Close Contour

I Pocket – Stock Spiral:

Chu trình Stock Spiral là chu trình thực hiện phay lớp thể tích vật liệu từ các đường giới hạn của contour và các đảo

Quỹ đạo chạy dao khi nhìn từ phương Z xuống chi tiết có dạng hình xoắn ốc

Các bước thực hiện chu trình phay Stock Spiral: (gia công một chi tiết đơn giản)

Bước 1: Mở chương trình NC:

File new NC OK

46

Bước 2: Tải đối tượng: Load Model

Click chuột chọn Load Model tải đối tượng vào môi trường làm việc NC

Bước 3: Tạo thư viện dao cho quá trình gia công: Cutters

Click chuột chọn Cutters  tạo các loại dao thích hợp cho quá trình gia công (đã trình bày ở phần trên) Đối với chi tiết này, các loại dao cần cho quá trình gia công là: FLAT10, FLAT20 (gia công mặt đầu)

Bước 5: Tạo Stock, Part: (phôi ban đầu)

Click chuột chọn biểu tượng Part  OK để kết thúc

48

Click chuột chọn biểu tượng Stock , nhập thêm vào giá trị Z 5 đơn vị để phay mặt đầu chi tiết OK để kết thúc

Bước 6: Tạo Procedure:

49

Click chuột chọn biểu tượng Procedure  trong phần Subselection: chọn

Tiến hành phay mặt đầu: các thông số cần phải nhập như sau:

Trong phần Boundary Settings:

Trong phần Tool Trajectory:

 Z-Top: Giá trị chiều cao theo phương Z nơi mà dụng cụ cắt bắt đầu thực hiện gia công cắt gọt (phôi ban đầu kích thước chiều cao Z = 57)

 Z-Bottom: Giá trị Z thấp nhất giới hạn cho gia công phay, đây là giá trị

Z còn lại của phôi sau khi gia công.(Z=52 là chiều cao thực của phôi bắt đầu gia công)

 Down Step: Khoảng cách theo phương đứng giữa các lớp cắt

 Side Step: Kích thước bước nhảy giữa 2 tâm dụng cụ cắt của 2 lần cắt

kề nhau

Trong phần Cutters and Holders:

chọn con dao FLAT20 vừa tạo khi nãy trong phần Cutters

Điều chỉnh tốc độ máy, trục chính trong phần Machine Parameters:

Spin= 800 vòng/ phút;

Feed= 300mm/min