Giáo trình Mastercam X5

Giáo trình với các nội dung: tổng quan về công nghệ CAD/CAM; phần mềm Mastercam X5; lập trình gia công chi tiết trên phần mềm Mastercam X5. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để nắm chắc kiến thức.

Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CAD/CAM 1.1 VAI TRỊ VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÔNG NGHỆ CAD/CAM TRONG NỀN SẢN XUẤT HIỆN ĐẠI 1.1.1 Giới thiệu CAD/CAM hay CAO/FAO Thiết kế chế tạo có tham gia máy vi tính (CAD/CAM hay CAO/FAO) thường trình bày gắn liền với Thật vậy, hai lĩnh vực ứng dụng tin học ngành khí chế tạo có nhiều điểm giống chúng dựa chi tiết khí sử dụng liệu tin học chung: nguồn đồ thị hiển thị liệu quản lý Thực tế, CAD CAM tương ứng với hoạt động hai trình hỗ trợ cho phép biến ý tưởng trừu tượng thành vật thể thật Hai trình thể rõ công việc nghiên cứu (bureau d’étude) triển khai chế tạo (bureau des méthodes) Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế mơ hình mẫu thể vẽ biễu diễn chi tiết Từ vẽ chi tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập trình chế tạo chi tiết vấn đề liên quan đến dụng cụ phương pháp thực Hai lĩnh vực hoạt động lớn ngành chế tạo máy thực liên tiếp phân biệt kết * Kết CAD vẽ xác định, biểu diễn nhiều hình chiếu khác chi tiết khí với đặc trưng hình học chức Các phần mềm CAD dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế phần mềm vẽ * Kết CAM cụ thể, chi tiết khí Trong CAM khơng truyền đạt biểu diễn thực thể mà thực cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất trang thiết bị, điều kiện sản xuất khác có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá dụng cụ cắt nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi tiết khí Nhằm khai thác cơng cụ hữu ích, ứng dụng tin học chế tạo không hạn chế phần mềm đồ hoạ hiển thị quản lý mà sử dụng việc lập trình điều khiển máy công cụ điều khiển số, đòi hỏi thực phải nắm vững kiến thức kỹ thuật gia công Trong chế tạo, việc sử dụng liệu tin học phải lưu ý đến nhiều mối quan hệ ràng buộc Các ràng buộc nhiều thiết kế Việc cắt gọt vật liệu máy công cụ điều khiển số hay máy công cụ vạn thông Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 thường nhau, hai trường hợp vật liệu không thay đổi tính chất Trong liệu tin học có mơi trường cơng nghiệp có xưởng gia cơng Các nguồn liệu cải thiện kỹ thuật chế tạo, chuyển đổi phương pháp dẫn đến thay đổi quan trọng cơng việc hồn thành lập qui trình cơng nghệ vị trí làm việc Ngồi cơng việc cho phép điều khiển số nguyên công gia công, việc thiết lập liệu tin học mang lại nhiều cải thiện kết cấu liên quan đến cấu trúc máy đồ gá, phương pháp chế tạo kiểm tra sản phẩm, thiết kế dụng cụ cắt cấu tự động khác Mặt khác, ứng dụng tin học cho phép khai thác tốt khả máy dụng cụ Ngày việc chuyển biến từ ý tưởng trừu tượng thành sản phẩm thực tế theo q trình hồn tồn chi phối máy tính điện tử Ta phân biệt hai loại dụng cụ tin học nghiên cứu thiết kế: - Các phần mềm vẽ có tham gia máy tính điện tử (Dessin Assisté par Ordinateur-DAO hay Computer Aided Drawing - CAD) - Các phần mềm thiết kế có tham gia máy tính điện tử (Conception Assistée par Ordinateur-CAO hay Computer Aided Design-CAD) Trong tiếng Anh ta sử dụng từ CAD chung cho hai phần mềm Trong triển khai chế tạo sản phẩm từ vẽ thiết kế, ngày có phần mềm ứng dụng phần mềm chế tạo có tham gia máy tính điện tử ( Fabrication Assistée par Ordinateur - FAO hay Computer Aided Manufacturing - CAM) Khi tích hợp máy tính điện tử cho hoạt động thiết kế chế tạo thực hiện, tức việc thực trực tiếp dựa vào liệu số tạo việc thiết kế, tập hợp hoạt động đặc trưng CAD/CAM mô tả khái niệm chế tạo tích hợp máy tính điện tử ( Fabrication Intégrée par Ordinateur - FIO hay Computer integrated Manufacturing - CIM) Do CIM biểu diễn hoạt động tương ứng với thiết kế, vẽ, chế tạo kiểm tra chất lượng sản phẩm khí 1.1.2 Đối tượng phục vụ CAD/CAM Xu phát triển chung ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến liên kết thành phần qui trình sản xuất hệ thống tích hợp điều khiển máy tính điện tử (Computer Integrated Manufacturing - CIM) Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Các thành phần hệ thống CIM quản lý điều hành dựa sở liệu trung tâm với thành phần quan trọng liệu từ trình CAD Kết q trình CAD khơng sở liệu để thực phân tích kỹ thuật, lập qui trình chế tạo, gia cơng điều khiển số mà liệu điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số loại máy công cụ, người máy, tay máy công nghiệp thiết bị phụ trợ khác Cơng việc chuẩn bị sản xuất có vai trò quan trọng việc hình thành sản phẩm khí Cơng việc bao gồm: - Chuẩn bị thiết kế ( thiết kế kết cấu sản phẩm, vẽ lắp chung sản phẩm, cụm máy.v.v ) - Chuẩn bị cơng nghệ (đảm bảo tính cơng nghệ kết cấu, thiết lập qui trình công nghệ) - Thiết kế chế tạo trang bị công nghệ dụng cụ phụ v.v - Kế hoạch hố q trình sản xuất chế tạo sản phẩm thời gian yêu cầu Hiện nay, qua phân tích tình hình thiết kế ta thấy 90% thời lượng thiết kế để tra cứu số liệu cần thiết mà có 10% thời gian dành cho lao động sáng tạo định phương án, cơng việc thực máy tính điện tử để vừa tiết kiệm thời gian vừa đảm bảo độ xác chất lượng CAD/CAM lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo hệ thống tự động thiết kế chế tạo máy tính điện tử sử dụng để thực số chức định CAD/CAM tạo mối quan hệ mật thiết hai dạng hoạt động: Thiết kế Chế tạo Tự động hoá thiết kế: dùng hệ thống phương tiện tính tốn giúp người kỹ sư thiết kế, mơ phỏng, phân tích tối ưu hoá giải pháp thiết kế Tự động hố chế tạo: dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều khiển kiểm tra nguyên công gia công Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 1.1.3 Vai trò CAD/CAM chu kỳ sản xuất s Rõ ràng CAD/CAM chi phối hầu hết dạng hoạt động chức chu kỳ sản xuất Ở nhà máy đại, công đoạn thiết kế chế tạo, kỹ thuật tính tốn ngày phát huy tác dụng nhu cầu thiếu Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 1.1.4 Chức CAD Khác biệt với qui trình thiết kế theo công nghệ truyền thống, CAD cho phép quản lý đối tượng thiết kế dạng mơ hình hình học số sở liệu trung tâm, CAD có khả hỗ trợ chức kỹ thuật từ giai đoạn phát triển sản phẩm giai đoạn cuối trình sản xuất, tức hỗ trợ điều khiển thiết bị sản xuất điều khiển số Hệ thống CAD đánh giá có đủ khả để thực chức yêu cầu hay không, phụ thuộc chủ yếu vào chức xử lý phần mềm thiết kế Ngày phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế gia cơng khn mẫu có khả thực chức sau: - Thiết kế mơ hình học chiều (3D) hình dạng phức tạp - Giao tiếp với thiết bị đo, quét toạ độ 3D thực nhanh chóng chức mơ hình học từ liệu số - Phân tích liên kết liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp ghép - Tạo vẽ ghi kích thước tự động: có khả liên kết vẽ 2D với mơ hình 3D ngược lại - Liên kết với chương trình tính tốn thực chức phân tích kỹ thuật: tính biến dạng khn, mơ dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt độ, độ co rút vật liệu, - Nội suy hình học, biên dịch kiểu đường chạy dao xác cho công nghệ gia công điều khiển số - Giao tiếp liệu theo định dạng đồ hoạ chuẩn - Xuất liệu đồ hoạ 3D dạng tập tin STL để giao tiếp với thiết bị tạo mẫu nhanh theo cơng nghệ tạo hình lập thể Những ứng dụng CAD ngành chế tạo máy: - Tạo mẫu nhanh thông qua giao tiếp liệu với thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể (đo quét toạ độ) - Giảm đáng kể thời gian mơ hình học cách tạo mơ hình hình học theo cấu trúc mặt cong từ liệu số - Chức mơ hình học mạnh, có khả mơ tả hình dáng phức tạp - Khả mơ hình hố cao cho phương pháp phân tích, cho phép lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 1.2 THIẾT KẾ VÀ GIA CƠNG TẠO HÌNH Theo lịch sử hình thành phát triển ta phân biệt cơng nghệ thiết kế gia cơng tạo sau: - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM - Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ tích hợp CIM 1.2.1 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống Trong công nghệ truyền thống, mặt cong 3D phức tạp gia công máy vạn theo phương pháp chép hình sử dụng mẫu dưỡng Do qui trình thiết kế gia cơng bao gồm có giai đoan phân biệt: - Tạo mẫu sản phẩm - Lập vẽ kỹ thuật - Tạo mẫu chép hình - Gia cơng chép hình Qui trình có hạn chế: - Khó đạt độ xác gia cơng, chủ yếu q trình chép hình, - Dễ dàng làm sai nhầm lẫn hay hiểu sai phải xử lý số lớn liệu, - Năng suất thấp mẫu thiết kế theo phương pháp thủ cơng qui trình thực tuần tự: tạo mẫu sản phẩm - lập vẽ chi tiết - tạo mẫu chép hình - phay chép hình Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 1.2.2 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ CAD/CAM Sự phát triển phương pháp mơ hình hố hình học với tựu cơng nghệ thơng tin, công nghệ điện tử, kỹ thuật điều khiển số có ảnh hưởng trực tiếp đến cơng nghệ thiết kế gia cơng tạo hình: - Bản vẽ kỹ thuật tạo từ hệ thống vẽ tạo vẽ với trợ giúp máy vi tính - Tạo mẫu thủ công thay mô hình hố hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu 3D - Mẫu chép hình thay mơ hình tốn học - mơ hình hình học lưu trữ nhớ máy vi tính ánh xạ hình dạng mơ hình khung lưới - Gia cơng chép hình thay gia cơng điều khiển số (CAM) Về công nghệ, khác biệt gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống cơng nghệ CAD/CAM thay tạo hình theo mẫu mơ hình hố hình học Kết mẫu chép hình cơng nghệ gia cơng chép hình thay mơ hình hình học số (Computational Geometric Model - CGM) gia công điều khiển số Mặt khác khả kiểm tra kích thước trực tiếp khả lựa chọn chế độ gia công thích hợp (gia cơng thơ, bán tinh tinh) Theo cơng nghệ CAD/CAM phần lớn khó khăn q trình thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ truyền thống khắc phục rằng: - Bề mặt gia cơng đạt xác tinh xảo - Khả nhầm lẫn chủ quan bị hạn chế đáng kể Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 - Giảm nhiều tổng thời gian thực qui trình thiết kế gia cơng tạo hình 1.2.3 Thiết kế gia cơng tạo hình theo cơng nghệ tích hợp (CIM) Từ cơng nghệ CAD/CAM ta dễ dàng thực ý tưởng liên kết thành phần hệ thống tích hợp Theo cơng nghệ tích hợp, cơng việc mơ hình hố hình học - vẽ - tạo vẽ tích hợp CAD; kết thơng tin hình dáng lưu lại dạng CGM, lưu trữ sở liệu trung tâm Cơng nghệ tiên tiến có khả hỗ trợ thực tồn qui trình thiết kế chế tạo theo cơng nghệ tích hợp: - Cho phép thiết lập mơ hình hình học số CGM trực tiếp từ ý tưởng hình dáng - Được trợ giúp thiết bị đồ hoạ mạnh cơng nghệ tơ màu, tạo bóng đại Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 CHƯƠNG PHẦN MỀM MASTERCAM X5 2.1 CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM MASTERCAM X5 2.1.1 Cấu trúc hình làm việc 2.1.1.1 Khởi đợng phần mềm Có hai cách để khởi động chương trình MasterCam X5 mơi trường Window: Cách 1: Nếu bạn tạo biểu tượng - shortcut hình, Double Click vào Cách 2: Trên taskbar, Click vào nút Start\ All Programs\ MasterCam X5 \ MasterCam X5 2.1.1.2 Cấu trúc hình làm việc Sau vào MasterCam X5, hệ thống hiển thị hình làm việc với phân vùng sau: vùng menu hình, vùng cơng cụ, vùng hỏi đáp chương trình (System response area), vùng điều khiển chạy dao vùng hình đồ hoạ Vùng điều khiển chạy dao Vùng hình đồ hoạ Màn hình làm việc phần mềm MasterCam X5 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Vùng menu hình Vùng cơng cụ Vùng hỏi đáp chương trình Vùng điều khiển chạy dao a Vùng đồ hoạ: Đây vùng làm việc, nơi mơ hình hình học số đối tượng thiết lập gọi chỉnh sửa Vùng công cụ (Toolbar): Thanh công cụ hàng nút nằm ngang phía hình Mỗi nút có icon số để nhận biết Ngồi cần mơ tả rõ nút đó, cần di trỏ chuột đến nút đó, bạn cung cấp menu đổ xống mơ tả rõ nút Muốn thực lệnh tương ứng với nút (Icon Command), cần click vào nút yêu cầu thực b Vùng Menu: Vùng nằm bên hình, chứa menu bar Menu bar sử dụng để chọn chức MasterCAM, ví dụ : Creat, modify, toolpaths Còn menu phụ nằm phía hình sử dụng để thay đổi thông số hệ thống chương trình, ví dụ: Độ sâu Z, màu sắc… chức thường xuyên người sử dung thay đổi Tất lệnh dùng MasterCAM chọn từ vùng Menu c Vùng hỏi đáp: 10 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Nhấn apply để chạy mô Nguyên công Gia công tinh Tương tự nguyên công thô bạn chọn Toolpaths/Lathe Finish toolpaths kích chuột phải lên Operations bar chọn Lathe toolpaths chọn Finish bạn chọn chaining tiện thô Bảng chế độ lien quan đến gia công tinh bảng sau: 41 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Cũng tương tự tiện thô, tiện tinh có hai thẻ : Thẻ Toolpaths Parameters Thẻ Finish parameters 42 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Nguyên công 3: Gia công rãnh Chọn Toolpaths / Lathe Groove toolpaths Nhấn 2Point để chọn hai điểm theo biên dạng rãnh.nhấn apply -> tick chuột theo hai điểm hướng dẫn sau: 43 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Sau chọn điểm nhấn Enter xác nhận trình tiện rãnh ( Groove) Điền vào thông số công nghệ ( lựa chọn bạn tham khảo them tài liệu MasterCam X Lathe có mạng, với kinh nghiêm tơi chọn thông số vừa đủ phù hợp với máy CNC sử dụng 44 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Nhấn chuột vào khoanh tròn xanh để xác nhận tất chương trình cần gia cơng để mơ hay post sang code Nhấn apply tất chương trình để xác nhận nguyên công Chạy mô Post sang code G 45 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 2.5 TẠO ĐƯỜNG CHẠY DAO GIA CÔNG PHAY 2.5.1 Chọn kiểu máy CNC gia công Chọn máy vào Machine Type < Mill< Defautl 2.5.2 Cài đặt gia cơng – Jobsetup Kích vào stock setup cài đặt phơi Cài đặt lượng dư gia công theo trục X,Y,Z 46 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 2.5.3 Tạo đường chạy dao, cài đặt chế độ gia công Bước 1: Phay mặt đầu Vào toolpaths < face xuất bảng chọn đường chạy dao 47 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Chọn thông số dao chế độ cắt 48 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 2.5.4 Quản lý các quá trình gia cơng – Operation manager Ta đường chạy dao hình 49 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Bước 2: phay biên dạng Tương tự chọn đường dao chạy hình 50 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Chọn thông số dao chế độ cắt Chọn chiều sâu cắt số lát cắt MasterCAM dùng tham số sau để xác định chiều sâu cắt: 51 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 Z – depth parameter, Depth cuts, Stock to leave, Multipasses, Compénations, Lead in/out Z – depth parameter (tham số chiều sâu cắt) Tổng chiều sâu phần kim loại cần phải cắt xác định tham số: Top of stock Depth Nó tổng yếu tố Depth cuts chiều sâu cắt tham số số lần gia công gia công tinh để chiều sâu cắt mong muốn Nó cho phép tác động vào xác định lượng cắt lần gia công, gia công tinh Vậy tổng lượng chạy dao theo hướng Z chiều sâu cắt mong muốn: Clearance Xác định khoảng cách an toàn cho lần bắt đầu chạy dao: Retract Xác định hủy bỏ hoạt động dao sau kết thúc gia công: Feed plane Xác định khoảng cách dao bắt đầu hoạt động: Top of stock Xác định tọa độ Z đỉnh phôi: Depth Xác định chiều sâu gia công Ta chọn lượng chạy dao nhanh: 52 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 2.5.5 Mô phỏng Post sang code G Mơ q trình gia cơng: 53 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 54 Cao Tuấn Trung – Trường Cao Đẳng KTCN 0912676426 55 ... CHƯƠNG PHẦN MỀM MASTERCAM X5 2.1 CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM MASTERCAM X5 2.1.1 Cấu trúc hình làm việc 2.1.1.1 Khởi đợng phần mềm Có hai cách để khởi động chương trình MasterCam X5 mơi trường... Programs MasterCam X5 MasterCam X5 2.1.1.2 Cấu trúc hình làm việc Sau vào MasterCam X5, hệ thống hiển thị hình làm việc với phân vùng sau: vùng menu hình, vùng cơng cụ, vùng hỏi đáp chương trình. .. 2.3.7 Sao chép đối tượng Chọn menu: Xform  Translate CHƯƠNG LẬP TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT TRÊN PHẦN MỀM MASTERCAM X5 3.1 LẬP TRÌNH GIA CƠNG TIỆN Chuẩn bị cơng nghệ Đọc vẽ, phân tích ngun cơng