Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp mastercam x3 trong thiết kế gia công chi tiết cơ khí 2d, 3d trên máy CNC

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI PHM NGC NH NGHIấN CU, NG DNG PHN MM TCH HP CAD/CAM MASTERCAM X3 TRONG THIT K GIA CễNG CHI TIT C KH 2D, 3D TRấN MY CNC Chuyờn ngnh : Cụng ngh ch to mỏy LUN VN THC S KHOA HC CễNG NGH CH TO MY NGI HNG DN KHOA HC : PGS.TS TRN XUN VIT H Ni Nm 2010 Mục lục Trang I MụC LụC Lời cam đoan IV Lời mở đầu V DANH MụC CáC CHữ VIếT TắT VII DANH MụC CáC BảNG VIII IX DANH MụC CáC HìNH Vẽ Chơng Tổng quan công nghệ cad/cam cnc Phơng pháp chế tạo sản phẩm khí ứng dụng công nghệ cad/cam cnc 1.1 Tổng quan công nghệ cad/cam - cnc 1.1.1 Khái niệm CAD, CAM, CNC 1.1.2 Tích hợp công nghệ CAD/CAM CNC 1.1.3 Vai trò CAD/CAM CNC chu kỳ sản xuất 1.1.4 Các mức tiếp cận CAD/CAM 1.1.5 Giao diện CAD/CAM CNC 10 1.1.6 Một số phần mềm CAD/CAM đợc sử dụng nay, u nhợc điểm phần mềm 15 1.1.7 Tình hình ứng dụng công nghệ CAD/CAM CNC nớc ta 21 1.2 Phơng pháp chế tạo sản phẩm khí ứng dụng công nghệ cad/cam cnc I 1.2.1 Quá trình thiết kế ứng dụng công nghệ CAD/CAM CNC 23 1.2.2 Quá trình gia công ứng dụng công nghệ CAD/CAM CNC 28 1.3 Kết luận 39 Chơng Tổng quan phần mềm mastercam x 2.1 giới thiệu chung. 40 2.1.1 Giao diện 41 2.1.2 Mặt phẳng vẽ 42 2.1.3 Mặt phẳng quan sát 43 2.1.4 Bắt điểm 43 2.1.5 Chọn đối tợng 44 2.2 Các chức ý nghĩa mục chọn menu 45 Chơng MÔ PHỏNG QUá TRìNH GIA CÔNG CHI TIếT DạNG TRụC BằNG PHầN MềM MASTERCAM X3 Và THựC HIệN QUá TRìNH GIA CÔNG TRÊN MáY TIệN CNC emco concept turn 450 3.1 BảN Vẽ CHI TIếT 72 3.2 Gia công chi tiết 73 3.2.1 Vật liệu phôi 73 3.2.2 Các bớc gia công 73 3.2.3 Thông số máy tiện CNC gia công 73 3.2.4 Thông số dụng cụ cắt 75 3.2.5 Chế độ cắt chơng trình gia công chi tiết trục 78 3.2.6 Kết trình mô gia công MasterCam 81 3.3 KếT QUả THí NGHIệm 83 II Chơng MÔ PHỏNG QUá TRìNH GIA CÔNG CHI TIếTBằNG PHầN MềM MASTERCAM X3 Và THựC HIệN QUá TRìNH GIA CÔNG TRÊN MáY PHay CNC mcv - 410 4.1 BảN Vẽ CHI TIếT 84 4.2 gia công CHI TIếT 85 4.2.1 Vật liệu phôi 85 4.2.2 Thông số máy CNC gia công 85 4.2.3 Thông số dụng cụ cắt 87 4.2.4 Thông số gia công 87 4.2.5 Chơng trình gia công 88 4.2.6 Kết chạy mô 94 4.3 Kết thí nghiệm 96 Kết luận kiến nghị 97 Tài liệu tham khảO 98 III LI CAM OAN Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM MasterCam X3 thiết kế, gia công chi tiết khí 2D, 3D máy CNC đợc hoàn thành tác giả Phạm Ngọc ánh, học viên lớp Cao học Công nghệ Chế tạo máy, khoá 2008 2010, Viẹn Cơ khí Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan áđây l công trình nghiên cứu riêng Tất số liệu nghiên cứu l trung thực v cha đợc công bố, trừ số liu từ ti liu tham khảo ghi rõ lun H Ni, ngy 25 tháng 10 nm 2010 Tác gi lun Phm Ngc nh IV LI M U Ngnh công nghip khí với xuất hin ca công ngh CNC to bớc nhảy vọt khả sản xuất với suất cao, khả gia công chi tiết phức tạp tit kim đợc sức lao động lớn Máy CNC thực việc gia công bng phơng pháp tự động chạy dao theo quỹ đạo chơng trình NC bng cách lp chơng trình trực tiếp máy CNC hoc thông qua điều khiển DNC Khi gia công chi tiết có bề mặt phức tạp việc lập trình nhiều thời gian hay khó khăn vic lp trình Công ngh CAD/CAM đời đánh dấu bớc ngoặt lớn việc tự động hoá hoá xuất khí v to ợc mt hệ thống hon chnh từ qúa trình thiết gia công sn phm Công ngh CAD/CAM khắc phục đợc khó khn vic lp trình bng tay lp trình gia công chi tit phức tạp v giảm thiểu đợc sai sót qúa trình lập chơng trình gia công Trong nhu cu phát trin ca công ngh CAD/CAM CNC nớc ta, tác gi đề xuất v thực hin đề ti lun thc sỹ vi tên đề ti : Nghiên cu, ng dng phn mm tích hp CAD/CAM MasterCAM X3 thit k v gia cụng chi tit c khí 2D , 3D máy CNC Nội dung lun văn đề cập chi tiết đến các phần mềm CAD/CAM đợc ứng dụng rộng rãi giới v đa giải pháp thiết kế v gia công ứng dụng công nghệ CAD/CAM Luận văn đợc chia lm chơng : Chơng I : Tổng quan công nghệ CAD/CAM CNC phơng pháp chế tạo sản phẩm khí ứng dụng công nghệ CAD/CAM CNC V Chng II: Tổng quan phần mềm MasterCAM X3 Chng III: Mô trình gia công chi tiết dạng trục phần mềm MasterCamX3 thực trình gia công máy CNC EMCO CONCEPT TURN 450 Chng IV : Mô trình gia công chi tiết phần mềm MasterCAM X3 thực trình gia công máy phay CNC MCV 410 Tác giả xin chân thành cảm ơn hớng dẫn giúp đỡ tận tình PGS.TS.Trần Xuân Vịêt thầy cô môn Công Nghệ chế tạo máy Viện khí Trờng Đại Học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn Trong trình thực văn tránh khỏi sai sót, tác giả mong ý kiến đống góp, phê bình thầy cô bạn đồng nghiệp H Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Tác giả VI DANH MC CC CH VIT TT CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CNC Computerized Numerical Control DNC (Direct Numerical Control) CAE Computer Aided Engineering CIM (Computer Intergrated Manufacturing) PHICS Programers Hierarchica Graphic System TOP Technical and Office Protocol MAP Manufacturing Automation Protocol CLDATA Cutter Location Data GKS 3D Graphic Kernel System APT Automatically Programmed Tools IRDATA Industrial Robot Data CGI Computer Graphic Interface CAD NT CAD Normteile STEP Standard for Exchange of Product Model Data PDES Produce Data Exchange Specification SET Standard Exchange Transport IGES Initial Graphic Exchange Specification VDAFS VAD Flachenschnitt CGM Computer Graphic Metafile VII H THNG DANH MC CC BNG Bảng 1.1 Một số lệnh tơng đơng file APT lệnh mã G M 30 Bảng 3.1 Thông số máy tiện CNC Emco Concept Turn 450 gia công 74 Bảng 3.2 Thông số dao tiện thô 76 Bảng 3.3 Thông số dao tiện tinh 76 Bảng 3.4 Thông số dao tiện rãnh 77 Bảng 3.5 Thông số dao tiện ren 78 Bảng 4.1 Thông số máy phay CNC mcv 410 85 Bảng 4.2 Thông số gia công chi tiết phay máy phay MCV 410 88 VIII H THNG DANH MC CC HìNH V Hình 1.1 Hệ thống DNC Hình 1.2 Sơ đồ chu kỳ sản xuất cha ứng dụng CAD/CAM CNC Hình 1.3 Sơ đồ chu kỳ sản xuất ứng dụng CAD/CAM CNC Hình 1.4 Mức tiếp cận Hình 1.5 Mức tiếp cận Hình 1.6 Mức tiếp cận Hình 1.7 Mức tiếp cận 10 Hình 1.8 Mức tiếp cận 10 Hình 1.9 Các giao diện lĩnh vực khí 12 Hình 1.10 Quá trình truyền dẫn liệu qua hai hệ CAD/CAM A B 14 Hình 1.11 ứng dụng máy tính vào trình thiết kế 23 Hình 1.12.Mối liên hệ sở liệu với CAD/CAM 27 Hình 1.13 Sơ đồ trình gia công 30 Hình 1.14 Điều khiển điểm - điểm 33 Hình 1.15.Điều khiển đoạn thẳng 33 Hình 1.16.Điều khiển 2D máy phay 34 Hình 1.17.Điều khiển 3D máy phay 35 Hình 1.18 Điều khiển2,5D 35 Hình 1.19 Điều khiển 4D 5D 36 Hình 1.20 Hệ toạ độ máy CNC chuyển động trục 37 Hình 3.1 Bản vẽ chi tiết trục 71 Hình 3.2 Bản vẽ 3D chi tiết trục môi trờng MasterCam X3 72 Hình 3.3 Máy tiện CNC Emco Concept Turn 450 73 Hình 3.4 Bộ điều khiển máy tiện CNC Emco Concept Turn 450 74 Hình 3.5 Hình ảnh tiện thô tiện tinh chi tiết 80 IX Hình 4.2 Bản vẽ 3D chi tiết phay môi trờng MasterCam 4.2 gia công CHI TIếT 4.2.1 Vật liệu phôi Phôi thép C45 kích thớc 100x100x30 4.2.2 Thông số máy CNC gia công Chi tiết đợc gia công máy phay CNC mcv - 410 Xuất xứ: Nhật Bản Máy phay CNC mcv - 410 Thông số máy Đơn vị Bộ điều khiển Fanuc truyền liệu nối tiếp qua cổng RS232C Hành trình lớn Theo trục x Theo trục y Theo trục z 1000 410 410 Theo trục x Theo trục y Theo trục z 10 000 10 000 10 000 Bớc tiến lớn Fmax Tốc độ hành trình tối đa Smax mm mm/phút 5000 vòng/phút 16 Hốc ổ dụng cụ Bảng 4.1 Thông số máy phay CNC mcv - 410 84 Hình 4.3 Máy phay CNC mcv - 410 Hình 4.4 Bộ điều khiển máy phay CNC mcv - 410 85 4.2.3 Thông số dụng cụ cắt Dụng cụ gia công gồm loại dao sau: - Dao chíp D32R5 - Dao trụ D16 - Mũi khoan 6,8 - Mũi tarô M8 4.2.4 Thông số gia công Dữ liệu NC từ chơng trình CAM MasterCAM xuất dới dạng mã lệnh M G Code, đợc truyền đến điều khiển Fanuc máy phay CNC qua cổng RS232C hệ điều khiển trực tiếp TNC Chơng trình sửa đổi trực tiếp máy TNC tronh điều khiển máy cho phù hợp với điều kiện gia công máy Các bớc gia công nh sau: - Phay mặt phẳng dao chíp D32R5 Các bớc - Phay hốc vuông dao trụ D16 gia công - Khoan lỗ 6,8 - Gia công ren M8 Thông số gia công Phay thô Bớc cắt (mm) Phay tinh Phay mặt phẳng hốc vuông hốc vuông Khoan lỗ Gia công dao chíp D32R5 dao dao 6,8 ren M8 trụ D16 trụ D8 0,5 1,5 1 1,25 0,1 0,05 0,05 0,03 1,25 80 20 100 30 - Lợng chạy dao (mm/v) Tốc độ cắt 86 (m/p) Số vòng quay trục 2000 350 2500 650 - Dung dịch Dung dịch Dung dịch Dung dịch trơn nguội trơn nguội trơn nguội trơn nguội Bôi trơn Dung dịch trơn nguội Thông số dụng cụ cắt Hãng Phay mặt phẳng NACHI Dao chíp D32 Phay thô Phay tinh Khoan hốc vuông hốc vuông lỗ 6,8 Dao trụ D16 Gia công ren M8 Mũi Dao trụ D8 khoan Tarô M8 6,8 Bảng 4.2 Thông số gia công chi tiết phay máy phay mcv 410 4.2.5 Chơng trình gia công Chơng trình NC gia công đợc xuất dới dạng file Text theo mã G M code Phay mặt phẳng dao chíp D32R5 O100 (PHAY MAT PHANG) N10 G17 G40 G80 N20 G0 G90 G54 Z100 N30 X0 Y0 N40 S2000 M3 N50 G0 X0.Y0 N60 Z50 87 N550 Y-15 N560 X120 N570 Y-15 N580 X-120 N590 Y-15 N600 X120 N610 G0Z50 N620 M5 N630 M30 % Phay thô hốc vuông dao trụ D16 O200 (PHAY THO HOC VUONG) N10 G17 G40 G80 N20 G0 G90 G54 Z100 N30 X0 Y0 N40 S350 M3 N50 G0 X-58.2 Y-70 N60 Z50 N70 G1 Z0.F1000 N80 G1 Z-1.F100 N90 Y58.2 N100 X58.2 N110 Y-58.2 N120 X-70 N130 G0 Z10 N140 G0 X-58.2 Y-70 N150 Z-1.5 88 N160 G1 Z-2.5 F100 N170 Y 58.2 N180 X 58.2 N190 Y-58.2 N200 X-70 N210 G0 Z10 N220 G0 X-58.2 Y-70 N230 Z-3 N240 G1 Z-4.F100 N250 Y58.2 N260 X58.2 N270 Y-58.2 N280 X-70 N290 G0 Z10 N300 G0 X-58.2 Y-70 N310 Z-4.5 N320 G1 Z-5.5 F100 N330 Y 58.2 N340 X 58.2 N350 Y-58.2 N360 X-70 N370 G0 Z10 N380 G0 X-58.2 Y-70 N390 Z-6 N400 G1 Z-7.F100 N410 Y 58.2 N420 X 58.2 N430 Y-58.2 89 N440 X-70 N450 G0 Z10 N460 G0 X-58.2 Y-70 N470 Z-7.5 N1130 Y58.2 N1140 X58.2 N1150 Y-58.2 N1160 X-70 N1170 G0Z10 N1180 G0X-58.2Y-70 N1190 Z-21 N1200 G1Z-22.F100 N1210 Y58.2 N1220 X58.2 N1230 Y-58.2 N1240 X-70 N1250 G0Z50 N1260 M5 N1270 M30 N1280 % 90 Phay tinh hốc vuông dao trụ D8 O300 (PHAY Tinh HOC VUONG) N10 G17G40G80 N20 G0G90G54Z100 N30 X0Y0 N40 S2500M3 N50 G0X-53.95Y-70 N60 G0Z50 N70 G1Z0.F1000 N80 G1Z-1.F150 N90 Y53.95F200 N100 X53.95 N110 Y-53.95 N120 X-70 N130 Z10 N140 G0X-53.95Y-70 N790 Z-18 N800 G1Z-19.F150 N810 Y53.95F200 N820 X53.95 N830 Y-53.95 N840 X-70 N850 Z10 N860 G0X-53.95Y-70 91 N870 Z-20 N880 G1Z-21.F150 N890 Y53.95F200 N900 X53.95 N910 Y-53.95 N920 X-70 N930 G0Z50 N940 M5 N950 M30 % Khoan lỗ 6,8 O400 (khoAN LO 6,8 ) N10 G17G40G80 N20 G0G90G54Z100 N30 X0Y0 N40 S650M3 N50 G0X0.Y-0 N60 Z50 N70 G83X0.Y0.Z-35.R-8.Q1.F100 N80 Y82 N90 X82 N100 Y0 N110 G80 N120 G0Z50 N130 M5 N140 M30 % 92 Tarô ren M8 O500 (TARO REN M8) N10 G17G40G80 N20 G0G90G54Z100 N30 X0Y0 N40 S20M3 N50 G0X0.Y-0 N60 Z50 N70 G84X0.Y0.Z-35.R-8.F1500 N80 Y82 N90 X82 N100 Y0 N110 G80 N120 G0Z50 N130 M5 N140 M30 % 4.2.6 Kết chạy mô Hình 4.5 Hình ảnh phay mặt phẳng 93 Hình 4.6 Hình ảnh khoan lỗ Hình 4.7 Hình ảnh phay hốc vuông 94 4.3 Kết thí nghiệm Hình 4.8 Hình ảnh chi tiết sau gia công máy phay CNC mcv - 410 Hình 4.8 Hình ảnh chi tiết sau gia công 95 Kết luận kiến nghị Trong ngành công nghiệp khí, công nghệ CAD/CAM CNC mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật to lớn, góp phần tăng suất giải phóng sức lao động ngời Nhng để đạt đợc hiệu này, cần đội ngũ đông đảo kỹ s trình độ cao, công nhân đứng máy lành nghề, trang thiết bị sản xuất nh nhà xởng đại nớc phát triển, CAD/CAM CNC đạt đợc nhiều thành tựu to lớn, nhng nớc ta việc ứng dụng nhiều hạn chế, dẫn tới hiệu sản xuất cha cao, cha đáp ứng đủ yêu cầu cần thiết trang thiết bị lực lợng lao động Trớc thực tế đó, tác giả đề xuất thực luận văn với đề tài Nghiên cứu ứng dụng phần mềm tích hợp Master CAM X3 thiết kế gia công chi tiết khí 2D, 3D máy CNC Luận văn nêu tổng hợp, phân tích, thiết kế, tính toán, thực thí nghiệm, từ đa đợc kết cho nhận định đề xuất ban đầu Dựa hiểu biết nghiên cứu phần mềm Master CAM X3, tác giả trình bày nhìn tổng quan phần mềm này; ứng dụng thiết kế gia công chi tiết máy CNC; cụ thể thiết kế xuất chơng trình NC gia công chi tiết dạng trục điển hình máy tiện, chi tiết có bề mặt phức tạp máy phay; kiểm định đánh giá kết thí nghiệm Do hạn chế thời gian hoàn thành luận văn điều kiện máy móc thiết bị, nên tác giả cha thể sâu giới thiệu khía cạnh đa dạng phần mềm Hy vọng kết luận văn tạo điều kiện cho bạn sinh viên làm quen sâu khai thác phần mềm nữa, làm tiền đề cho nghiên cứu 96 Tài liệu tham khảo Trịnh Chất, Trịnh Đồng Tính (2005), Tự động hoá thiết kế khí, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Vũ Hoài Ân (2003), Nền sản xuất CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch, Vũ Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2006), Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt (2006), Lê Văn Nhang, Nguyễn Trọng Doanh (2001), Tự động hoá trình sản xuất, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Địch (2007), Công nghệ CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Vĩnh Hng, Trần Ngọc Hiền, (2007), MasterCam Phần mềm thiết kế công nghệ CAD/CAM điều khiển máy CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Tăng Huy, (2002), Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, (2007), Sổ tay công nghệ chế tạo máy (3 tập), Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tạ Duy Liêm (1999), Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Phan Hữu Phúc, (2006), Điều khiển số CAM sản xuất chế tạo có máy tính trợ giúp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Nguyễn Thế Tranh, (2007), Giáo trình công nghệ CAD/CAM, Trờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng 97 12 Trần Xuân Việt, Thiết kế công nghệ khí linh hoạt ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM CNC (bản thảo), Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 13 Catalog NACHI, LTD, Japan 14 Mike Lynch, Me Graw, (2000), Computer Numerical Control for machining, Hill Book Publishing Company, USA 98 ... sỹ Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM MasterCam X3 thiết kế, gia công chi tiết khí 2D, 3D máy CNC đợc hoàn thành tác giả Phạm Ngọc ánh, học viên lớp Cao học Công nghệ Chế tạo máy, ... gia công chi tiết dạng trục phần mềm MasterCamX3 thực trình gia công máy CNC EMCO CONCEPT TURN 450 Chng IV : Mô trình gia công chi tiết phần mềm MasterCAM X3 thực trình gia công máy phay CNC MCV... PHỏNG QUá TRìNH GIA CÔNG CHI TIếT DạNG TRụC BằNG PHầN MềM MASTERCAM X3 Và THựC HIệN QUá TRìNH GIA CÔNG TRÊN MáY TIệN CNC emco concept turn 450 3.1 BảN Vẽ CHI TIếT 72 3.2 Gia công chi tiết 73 3.2.1