Ứng dụng nội suy nurbs xử lý trơn láng đường chạy dao phay tốc độ cao

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG VÕ NHỊ ANH ỨNG DỤNG NỘI SUY NURBS XỬ LÝ TRƠN LÁNG ĐƯỜNG CHẠY DAO PHAY TỐC ĐỘ CAO Chuyên ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy Mã số ngành : 2.01.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐOÀN THỊ MINH TRINH Cán chấm nhận xét : GS.TS NGÔ KIỀU NHI Cán chấm nhận xét : PGS.TS PHÙNG RÂN Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2005 LỜI CÁM ƠN –––––––W±X––––––– Xin chân thành cám ơn: PGS.TS ĐOÀN THỊ MINH TRINH nhiệt tình hướng dẫn Học viên hoàn thành luận văn Các Thầy, Cô Hội đồng chấm luận văn dành nhiều thời gian q báo để đọc góp ý cho luận văn Các Cô Quản lý Thư viện tạo điều kiện tốt cho việc tìm kiếm tài liệu cho luận văn Các bạn lớp Cơ khí CK97 hết lòng giúp đỡ truyền đạt kinh nghiệm gia công khuôn mẫu Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2005 DƯƠNG VÕ NHỊ ANH i TÓM TẮT Luận văn trình bày phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao phay tốc độ cao (TĐC) nhằm nâng cao suất chất lượng trình gia công Phương pháp đề nghị ứng dụng nội suy B-spline hữu tỷ không (NONUNIFORM RATIONAL B-SPLINE – NURBS) bậc ba điều kiện liên tục bậc hai C2 để xử lý trơn láng dùng tiêu vận tốc gia tốc để đánh giá độ trơn láng đường chạy dao Phương pháp xử lý trơn láng ứng dụng cho đường chạy dao gia công biên dạng góc đường chạy dao chuyển lớp cắt SUMMARY The thesis presents a method for fairing of High Speed Machining toolpaths to improve efficiency and quality of machining process The proposed method has adopted the cubic Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) interpolation and C2- condition for tool paths fairing; and a criteria of velocity and acceleration variation to estimate a smoothing of the tool paths Proposed method was applied to generate the tool paths for fairing tool paths for machining corners regions and connecting tool paths machining layers of machining part ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i Tóm tắt ii Muïc luïc iii Lời nói đầu v Chương 1: Phân Tích Đường Chạy Dao Phay Tốc Độ Cao (TĐC) 1.1 Giới thiệu gia công tốc ñoä cao 1.2 Phân tích đường chạy dao gia công biên dạng góc 1.3 Yêu cầu tính liên tục đường chạy dao Chương 2: Đánh Giá Các Chức Năng Phay TĐC Của Phần Mềm CAD/CAM Cimatron 2.1 Mã lệnh noäi suy NURBS (G6.2) 2.1.1 Cấu trúc mã lệnh 11 2.1.2 Phạm vi sửû dụng mã lệnh G6.2 12 2.2 Ưu điểm hạn chế kiểu chạy dao phay TĐC 12 2.2.1 Kiểu chạy dao tốc độ cao tạo vòng vị trí góc (ALL CORNORS LOOP) 12 2.2.2 Kiểu chạy dao tốc độ cao liên kết đường chạy dao song song 15 2.2.3 Kiểu chạy dao tốc độ cao liên kết lớp cắt 18 2.3 Kết luận đề xuất 21 Chương 3: Lý Thuyết Đường Cong Nội Suy NURBS 3.1 Mô hình đường cong 23 iii 3.2 Tính chất đường cong 23 3.3 Đạo hàm đường cong 25 3.3.1 Đạo hàm 25 3.3.2 Điều kiện liên tục 27 3.4 Lý thuyết noäi suy NURBS 27 3.4.1 Lý thuyết nội suy 27 3.4.2 Qui trình tính toán nội suy 28 Chương 4: Đề Xuất Phương Pháp Cải Thiện Đường Chạy Dao Phay TĐC 4.1 Xử lý trơn láng đoạn đường chạy dao 32 4.2 Xử lý trơn láng điểm kết nối đường chạy dao 33 4.2.1 Xử lý trơn láng đường chạy dao gia công biên dạng góc 33 4.2.2 Xử lý trơn láng đường chạy dao chuyển lớp cắt 36 Chương 5: Ứng Dụng Xử Lý Trơn Láng Đường Chạy Dao Phay TĐC 5.1 Yêu cầu xử lý 40 5.2 Dùng nội suy NURBS xử lý trơn láng đường chạy dao 41 5.2.1 Xử lý trơn láng đoạn đường chạy dao 41 5.2.2 Xử lý trơn láng điểm kết nối đường chạy dao 49 5.3 Xuất mã lệnh G6.2 cho đường chạy dao 62 Kết luận 64 Tài liệu tham khảo 66 iv LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trước ngưỡng cửa hội nhập kinh tế toàn cầu, đòi hỏi doanh nghiệp phải cải tiến công nghệ, phải sản xuất lúc, sản xuất nhanh đáp ứng yêu cầu ngày khắt khe thị trường Từ cho thấy rằng, tiêu suất chất lượng trở nên vô quan trọng cần quan tâm kịp thời Riêng ngành khí chế tạo, cụ thể lónh vực chế tạo khuôn mẫu, ngày nhiều công nghệ nhằm tăng suất, chất lượng chế tạo áp dụng như: công nghệ tạo mẫu nhanh, công nghệ tạo khuôn nhanh, gia công tốc độ cao… Tuy nhiên, yêu cầu ngày cao suất chất lượng chế tạo mục tiêu để nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu để tìm giải pháp ngày hoàn thiện Trong xu hướng chung đó, luận văn tìm giải pháp xử lý trơn láng đường chạy dao phay tốc độ cao (TĐC), để trình gia công trì tốc độ chạy dao mà không làm thay đổi đột ngột động lực học, nhằm bảo đảm suất chất lượng gia công Giải pháp mà luận văn đề xuất ứng dụng nội suy NURBS bậc ba xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Giải pháp ứng dụng cụ thể để tạo đường chạy dao trơn láng cho trường hợp gia công biên dạng góc chuyển lớp cắt Nội dung giải phạm vi luận văn bao gồm vấn đề sau: Chương 1: Phân tích ảnh hưởng yếu tố hình học đường chạy dao đến động lực học trình gia công Từ đề nghị phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao cho phay TĐC Chương 2: Phân tích đánh giá phương thức chạy dao phay TĐC phần mềm CAD/CAM Cimatron Từ đề xuất giải pháp cải thiện đường chạy dao Chương 3: Tóm tắt vấn đề lý thuyết đường cong NURBS để làm sở xử lý trơn láng đường chạy dao Chương 4: Đề xuất phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao gia công biên dạng góc đường chạy dao chuyển lớp cắt Chương 5: Ứng dụng phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao cho trường hợp gia công biên dạng góc trường hợp chuyển lớp cắt v Chương 1: Phân tích đường chạy dao phay TĐC Chương 1: PHÂN TÍCH ĐƯỜNG CHẠY DAO PHAY TỐC ĐỘ CAO (TĐC) 1.1 Giới thiệu phay tốc độ cao 1.2 Phân tích đường chạy dao gia công biên dạng góc 1.3 Yêu cầu tính liên tục đường chạy dao Nội dung chương phân tích ảnh hưởng yếu tố hình học đường chạy dao đến động lực học trình gia công Từ đề nghị phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao cho phay tốc độ cao 1.1 Giới thiệu phay tốc độ cao Công nghệ phay TĐC phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao suất gia công, đặc biệt chất lượng bề mặt bước gia công tinh Phay TĐC dạng gia công điều khiển số, có tốc độ trục lớn 7000 vòng/phút tốc độ chạy dao (feed rate) lớn 100 mét/phút [5] Do gia công với tốc độ trục tốc độ chạy dao lớn, phay TĐC thích hợp cho chế độ gia công tinh (có chiều sâu cắt nhỏ) Đặc biệt, tốc độ gia công cao, chiều sâu cắt nhỏ, rung động sinh trình gia công thấp Do đó, Phay TĐC gia công chi tiết thành mỏng (hình 1.1) mà phương pháp gia công có phoi truyền thống hay gia công biến dạng dẻo không làm [4] Hình 1.1: Gia công chi tiết thành mỏng Chương 1: Phân tích đường chạy dao phay TĐC 1.2 Phân tích đường chạy dao gia công biên dạng góc (a) (b) Hình 1.2: Phay biên dạng góc với đường chạy dao gấp khúc (a) Đường chạy dao gấp khúc, tốc độ chạy dao cố định (b) Đường chạy dao gấp khúc, tốc độ chạy dao thay đổi Xét trường hợp gia công biên dạng góc có đường chạy dao đường gấp khúc ABC Nếu trì tốc độ chạy dao v (hình 1.2a) dao chạy từ A đến B, B phải dừng dao đột ngột, tạo nên lực quán tính Fqt1 Tiếp theo, chạy dao từ B tới C, thay đổi trạng thái chuyển động tạo nên lực quán tính Fqt Tổng hợp lực quán tính Fqt1 Fqt lực F1 Như lực tổng hợp F tác dụng lên dao tổng hợp lực F1 F2 (lực di chuyển dao từ B đến C ) Lực tổng hợp F có phương lệch góc α so với đường chạy dao Như gia công biên dạng góc với đường chạy dao gấp khúc ABC, trì tốc độ chạy dao v phát sinh lực quán tính làm cho động lực học trình gia công không ổn định lực tổng hợp tác dụng lên dao (F) lệch hướng so với tiếp tuyến q đạo chạy dao (góc α ) Trong trường hợp gia công truyền thống, để tránh phát sinh lực quán tính, phương pháp giải giảm dần tốc độ chạy dao tiếp cận vị trí góc; dừng hẳn vị trí thay đổi hướng chuyển động (góc B); sau tăng dần tốc độ thoát dao khỏi vị trí góc (hình 1.2b) Phương thức chuyển động có hạn chế không bảo đảm suất gia công Chương 1: Phân tích đường chạy dao phay TĐC Với trường hợp phay TĐC, tốc độ trục lớn áp dụng phương thức chạy dao trên, tức giảm tốc độ chạy dao trì tốc độ trục (tốc độ cắt) làm tăng ma sát dẫn đến sinh nhiệt lớn vùng gia công Hậu gây hóa cứng bề mặt, mòn dao, chí mẻ dao Sự hóa cứng bề mặt gây khó khăn cho bước gia công tiếp theo, tượng mòn dao dẫn đến số khuyết tật minh họa hình 1.3 (a) Cắt lẹm góc (Flank wear) (b) Mẻ góc (Crater wear) (c) Biến dạng góc (Plastic-deformation) (d) Đùn vật liệu (Built-up edge) (e) Rạn nứt nhiệt (Thermal Cracks) (f) Bể góc (Chipping) Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Đạo hàm cấp C2(u) đường cong NURBS C2'(u) tương ứng với điểm điều khiển sau: Điểm điều khiển C2'(u) tính theo công thức (3.9) Qi = p 2 ( Pi +1 − Pi ) ui + p +1 − ui +1 Véctơ nút U' Bảng 5.18 u0' u1' u2' u3' 0,302 ⎧ 2 ⎪Q0 = 0,302 ( P1 − P0 ) ⎪ 2 ⎪ ⎪Q1 = 0,5 ( P2 − P1 ) ⎪ ⎪Q = ( P − P ) ⎪⎪ 0,698 ⎨ ⎪Q = ( P − P ) ⎪ 0,698 ⎪ ⎪Q4 = ( P4 − P3 ) ⎪ 0,5 ⎪ ⎪Q5 = ( P5 − P4 ) 0,302 ⎩⎪ u4' 0,5 u5' 0,698 u6' u7' u8' ⎧Q0 = (52,252;16,391) ⎪ ⎪Q1 = (58,980;69,840) ⎪ ⎪Q2 = (−64,857;51,060) Suy ra: ⎨ ⎪Q3 = (−64,857;−51,060) ⎪ ⎪Q4 = (58,980;−69,840) ⎪Q = (52,252;−16,391) ⎩ Đạo hàm cấp hai C2(u) đường cong NURBS C2"(u) tương ứng với điểm điều khiển véctơ nút sau: Điểm điều khiển C2"(u) tính theo công thức (3.10) Ki = p 2 (Qi +1 − Qi ) u 'i + p +1 −u 'i +1 Véctơ nút U" Bảng 5.19 u0" u1" u2" 0,302 u3" 0,5 u4" 0,698 u5" 54 u6" Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC ⎧ 2 ⎪ K = 0,302 (Q1 − Q0 ) ⎪ ⎪ 2 ⎪ K1 = 0,5 (Q2 − Q1 ) ⎪ ⎪ 2 (Q3 − Q2 ) ⎨K = 0,387 ⎪ ⎪ 2 2 (Q4 − Q3 ) ⎪K = 0,5 ⎪ ⎪ 2 2 (Q5 − Q4 ) ⎪K = 0,302 ⎩ ⎧ 2 ⎪ K = 0,302 (Q1 − Q0 ) ⎪ ⎪ 2 ⎪ K1 = 0,5 (Q2 − Q1 ) ⎪ ⎪ 2 Suy ra: ⎨ K = (Q3 − Q2 ) 0,387 ⎪ ⎪ 2 2 (Q4 − Q3 ) ⎪K = 0,5 ⎪ ⎪ 2 2 (Q5 − Q4 ) ⎪K = 0,302 ⎩ ⎧ K = (44,556;353,967) ⎪ ⎪ K1 = (−495,348;−75,120) ⎪ ⎨ K = (0;−515,758) ⎪ ⎪ K = (495,348;−75,120) ⎪ K = (−44,556;353,967) ⎩ Thông qua bước nội suy trên, đường chạy dao bước có dạng sau sau: Hình 5.6: Đường chạy dao thô gồm ba đường cong C1(u), C2(u), C3(u) 55 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC b Phân tích vận tốc gia tốc đường chạy dao bước một: Theo phân tích chương thấy thay đổi đạo hàm bậc r& , đạo hàm bậc hai &r& đường chạy dao ảnh hưởng đến vận tốc, gia tốc động lực học trình gia công Để thấy rõ thay đổi r& , &r& dùng đồ thị đạo hàm bậc bậc hai qũi đạo chạy dao Hình 5.7: Đạo hàm bậc đường chạy dao bước Hình 5.7 đồ thị đạo hàm bậc C1(u), C2(u) C3(u) Đồ thị cho thấy r& không liên tục hai điểm kết nối Điểm thứ C1(u), C2(u) tương ứng bước nhảy vận tốc Q21Q02 điểm thứ hai C2(u), C3(u) tương ứng bước nhảy vận tốc Q52Q03 đồ thị Hình 5.8: Đạo hàm bậc hai của đường chạy dao bước 56 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Hình 5.8 đồ thị đạo hàm bậc hai C1(u), C2(u) C3(u) ba đoạn đường chạy dao tương ứng với ba đường cong C1(u), C2(u), C3(u) Đồ thị cho thấy &r& không liên tục hai điểm kết nối Điểm thứ C1(u), C2(u) tương ứng bước nhảy gia tốc K11K02 điểm thứ hai C2(u), C3(u) tương ứng bước nhảy gia tốc K42K03 đồ thị Qua hai đồ thị hình 5.7 hình 5,8 thấy r& , &r& điểm kết nối không liên tục, suy đường chạy dao không thỏa điều kiện liên tục C2 Kết làm cho vận tốc, gia tốc điểm kết nối đoạn đường chạy dao không dẩn đến động lực học đường chạy dao thay đổi đột ngột Kết luận đường chạy dao không liên tục c Xử lý trơn láng điểm kết nối: Qua hai đồ thị thấy vận tốc gia tốc đoạn đường chạy dao chưa chưa điểm kết nối Cho nên cần ràng buộc điều kiện liên tục C2 điểm để có đường chạy dao liên tục, trơn láng Điều kiện liên tục bậc C2 C1(u), C2(u) C3(u) - Từ (3.14) ta có: ⎧C ' (1) = C ' (0) ⎪ ⎪C ' (1) = C ' (0) ⎨ ⎪C " (1) = C " (0) ⎪C " (1) = C " (0) ⎩ ⎧C ' (1) = C ' (0) Từ: ⎨ ⎩C ' (1) = C ' (0) *2 ⎧ 1 ⎪1 − u ( P3 − P2 ) = u ( P1 − P0 ) ⎪ Suy ra: ⎨ ⎪ ( P − P *2 ) = ( P − P ) ⎪⎩1 − u6 u4 ⎧⎪ P1*2 = 0,302( P31 − P21 ) + P0 Suy ra: ⎨ ⎪⎩ P5*2 = −0,302( P13 − P0 ) + P6 ⎧⎪ P1*2 = (7,604;4,753) Suy ra: ⎨ *2 ⎪⎩ P5 = (−7,604;4,753) 57 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Với: P1*2, P5*2 điểm hiểu chỉnh cuûa P12, P52 ⎧C " (1) = C " (0) Từ: ⎨ ⎩C " (1) = C3 " (0) ⎧ 1 2 ( ) (Q1 − Q0 ) − = Q Q ⎪1 − u ' u3 ' ⎪ Suy ra: ⎨ ⎪ (Q − Q ) = (Q − Q ) ⎪⎩1 − u5 ' u3 ' 3 ⎧ 1 *2 *2 *2 ⎪⎪6( P3 − P2 + P1 ) = 6,623[ 0,5 ( P2 − P1 ) − 0,302 ( P1 − P0 )] ⎨ *2 *2 *2 3 ⎪6,623[ ( P6 − P5 ) − ( P5 − P4 )] = 6( P2 − P1 + P0 ) ⎪⎩ - 0,698 − 0,5 ⎧⎪ P1 * = ( , 604 ; , 753 ) Với: ⎨ * ⎪⎩ P5 = ( − , 604 ; , 753 ) ⎧⎪ P2*2 = (26,047;9,116) Suy ra: ⎨ *2 ⎪⎩ P4 = (−26,047;9,116) Với: P2*2, P4*2 điểm hiểu chỉnh P22, P42 Vậy thông qua ràng buộc C2 ta tìm điểm điều khiển đường cong C2(u), là: ⎧ P1*2 = (7,604;4,753) ⎪ *2 ⎪ P2 = (26,047;9,116) ⎨ *2 ⎪ P4 = (−26,047;9,116) ⎪ *2 ⎩ P5 = (−7,604;4,753) Lúc đường cong C2(u) biến thành đường cong C*2(u), có chuỗi điểm điều khiển là: 58 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC ⎡ P0 ⎤ ⎡ 0 ⎤ ⎢ *2 ⎥ ⎢ 4,753 ⎥⎥ ⎢ P1 ⎥ ⎢ 7,604 ⎢ P2*2 ⎥ ⎢ 26,047 9,116 ⎥ ⎢ 2⎥ ⎢ ⎥ *2 P = ⎢ P3 ⎥ = ⎢ 25,170⎥ ⎢ P *2 ⎥ ⎢− 26,047 9,116 ⎥ ⎢ 4*2 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ P5 ⎥ ⎢ − 7,604 4,753 ⎥ ⎢ 2⎥ ⎢ 0 ⎥⎦ ⎣ P6 ⎦ ⎣ Đạo hàm cấp hai C2*(u) Đạo hàm cấp C2(u) đường cong NURBS C2'(u) tương ứng với điểm điều khiển sau: ⎧Q0 = (75,540;47,220) ⎪ ⎪Q1 = (110,658;26,178) ⎪ ⎪Q2 = (−111,950;69) ⎨ ⎪Q3 = (−111,950;−69) ⎪ ⎪Q4 = (110,658;−26,178) ⎪Q = (75,540;−47,220) ⎩ Véctơ nút U' Bảng 5.20 u0' u1' u2' u3' 0,302 u4' 0,5 u5' 0,698 u6' u7' u8' Đạo hàm cấp hai C2(u) đường cong NURBS C2"(u) tương ứng với điểm điều khiển véctơ nút sau: ⎧ K = (232,620;−139,320) ⎪ ⎪ K1 = (−890,432;171,288) ⎪ ⎨ K = (0;−696,970) ⎪ ⎪ K = (890,432;171,288) ⎪ K = (−232,620;−139,320) ⎩ 59 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Véctơ nút U" Bảng 5.21 u0" u1" u2" 0,302 u3" 0,5 u4" 0,698 u5" u6" Thông qua bước xử lý trơn láng ta có đường chạy dao bước trơn láng sau: Hình 5.9: Đường chạy dao bước hai gồm C1(u), C2*(u), C3(u) Hình 5.10: Tiếp tuyến chung điểm kết nối 60 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC d Phân tích vận tốc gia tốc cuả đường chạy dao bước Thông qua bước ta có đạo hàm bậc bậc hai đường chạy dao bước (hình 5.9) sau: Hình 5.11: Đạo hàm bậc đường chạy dao bước Hình 5.12: Đạo hàm bậc hai đường chạy dao bước Hình 5.11 5.12 đồ thị đạo hàm bậc bậc hai đường chạy dao bước hai Hai hình cho r& , &r& thay đổi liên tục toàn đường chạy dao, Suy 61 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC đường chạy dao thỏa điều kiện liên tục C2 Cho nên vận tốc, gia tốc đoạn đường chạy dao điểm kết nối Từ kết luận đường chạy dao liên tục trơn láng 5.3 Xuất mã lệnh G6.2 cho đường chạy dao a Đoạn đường cong C1(u): Đoạn đường cong C1(u) có chuổi điểm điều khiển véctơ nút là: − 70 ⎤ ⎡ − 40 ⎢ − 11,59 − 54,70⎥ ⎥ P=⎢ ⎢− 25,18 − 15,74 ⎥ ⎢ ⎥ ⎦ ⎣ U={0; 0; 0; 0; 1; 1; 1; 1} Tương ứng với khối lệnh sau: G6.2P4K0.0X - 40.000Y - 70.000Z0.000 ⎫ ⎪ K0.0X - 11.590Y - 54.700Z0.000 ⎪ ⎪ K0.0X - 25.180Y - 15.740Z0.000 ⎪ K0.0X0.000Y0.000Z0.000 ⎪ ⎬ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎪ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎭ noäi suy NURBS bậc ba cho đoạn chạy dao C1(u), tương ứng với điểm điều khiển b Đoạn đường cong C2(u): Đoạn đường cong C*2(u) có chuổi điểm điều khiển véctơ nút là: ⎡ P0 ⎤ ⎡ 0 ⎤ ⎢ *2 ⎥ ⎢ 4,753 ⎥⎥ ⎢ P1 ⎥ ⎢ 7,604 ⎢ P *2 ⎥ ⎢ 26,047 9,116 ⎥ ⎢ 22 ⎥ ⎢ ⎥ *2 P = ⎢ P3 ⎥ = ⎢ 25,170⎥ ⎢ P *2 ⎥ ⎢− 26,047 9,116 ⎥ ⎢ 4*2 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ P5 ⎥ ⎢ − 7,604 4,753 ⎥ ⎢ 2⎥ ⎢ 0 ⎥⎦ ⎣ P6 ⎦ ⎣ U={0; 0; 0; 0; 0,302; 0,5; 0,698, 1, 1, 1, 1} Tương ứng với khối lệnh sau: 62 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC G6.2P4K0.0X0.000Y0.000Z0.000 ⎫ ⎪ K0.0X7.604Y4.753Z0.000 ⎪ ⎪ K0.0X26.047Y9.116Z0.000 ⎪ K0.0X0.000Y25.170Z0.000 ⎪ ⎪ K3020X - 26.047Y9.116Z0.000 ⎪ K5000X - 7.604Y4.753Z0.000 ⎬ ⎪ K6980X0.000Y0.000Z0.000 ⎪ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎪ K10000 ⎭ nội suy NURBS bậc ba cho đoạn chạy dao C*2(u), tương ứng với điểm điều khiển c Đoạn đường cong C3(u): Đoạn đường cong C2(u) có chuổi điểm điều khiển véctơ nút là: ⎤ ⎡ ⎢25,18 − 15,74 ⎥ ⎥ P=⎢ ⎢11,59 − 54,70⎥ ⎢ ⎥ − 70 ⎦ ⎣ 40 U={0; 0; 0; 0; 1; 1; 1; 1} Tương ứng với khối lệnh sau: G6.2P4K0.0X0.000Y0.000Z0.000 ⎫ ⎪ K0.0X25.180Y - 15.740Z0.000 ⎪ ⎪ K0.0X11.590Y - 54.700Z0.000 ⎪ K0.0X40.000Y - 70.000Z0.000 ⎪ ⎬ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎪ K10000 ⎪ ⎪ K10000 ⎭ noäi suy NURBS bậc ba cho đoạn chạy dao C3(u), tương ứng với điểm điều khiển 63 Kết luận KẾT LUẬN Trong phay TĐC tốc độ chạy dao, tốc độ trục lớn không chạy dao phương pháp truyền thống Nếu chạy gia công biên dạng góc, chuyển đường chạy dao chuyển lớp cắt (đường chạy dao gãy khúc) dao phải giảm tốc độ tiếp cận góc, dừng hẳn góc tăng tốc khỏi góc Như dẫn đến giảm suất chất lượng gia công Thông qua phân tích đường chạy dao gia công biên dạng góc, đường chạy dao chuyển đường chạy dao, đường chạy dao chuyển lớp cắt gia công truyền thống kiểu đường chạy dao phay TĐC hệ phần mềm CAD/CAM Cimatron Luận văn đề xuất phương pháp cải thiện đường chạy cho phay TĐC Đó ứng dụng nội suy NURBS bậc ba xử lý đường chạy dao gãy khúc thành đường chạy dao trơn láng Đường chạy dao liên tục, trơn láng giúp trì tốc độ chạy dao cố định mà bảo đảm ổn định mặt động lực học Do bảo đảm suất mà bảo đảm chất lượng gia công cao Tóm lại, gia công tốc độ cao cần đường chạy dao liên tục, trơn láng nội suy NURBS bậc ba nội suy đường chạy dao liên tục, trơn láng Thông qua nội dung Luận văn hoàn thành như: Phân tích ảnh hưởng yếu tố hình học đường chạy dao đến động lực học trình gia công Từ đề nghị phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao cho phay TĐC Phân tích đánh giá phương thức chạy dao phay TĐC phần mềm CAD/CAM Cimatron Từ đó, đề xuất giải pháp cải thiện đường chạy dao Đề xuất phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao gia công biên dạng góc, đường chạy dao chuyển lớp cắt Ứng dụng phương pháp xử lý trơn láng đường chạy dao cho trường hợp gia công biên dạng góc, đường chạy dao chuyển lớp cắt Luận văn thực yêu cầu đề tài "Ứng dụng nội suy NURBS xử lý trơn láng đường chạy dao phay tốc độ cao" Mặc dù có nhiều cố gắng 64 Kết luận chắn nội dung luận văn nhiều thiếu sót Kính mong nhận góp ý quý Thầy, Cô Đề xuất hướng phát triển cho luận văn: Nội suy NURBS công cụ hiệu quả, không dùng xử lý trơn láng đường chạy dao phay tốc độ cao, mà mở rộng để xử lý trơn láng đường chạy dao cho công nghệ tiện, cho qũi đạo chuyển động khâu tác động cuối Robot (thí dụ qũi đạo hàn Robot hàn) 65 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách chuyên khảo : [1] ĐOÀN THỊ MINH TRINH, Công Nghệ CAD/CAM, NXB Khoa Học Kỹ Thuaät, 1998 [2] Kunwoo Lee, Seoul National University: CAD/CAM/CAE, Addison-Wesley [3] Piegl, L., Tiller, W., The NURBS Book Springer, 1997 [4] SANDVIK Coranant, Application Guide Die & Mould Making, SANDVIK Coranant Bài báo : [5] Unigraphics Solutions, High-Speed Machining (HSM) Using NURBS Technology, Unigraphics Solutions White Paper, Unigraphics Solutions, 2001 [6] Erik LJ Bohez: Computer Control of Manufacturing, Asian Institude of Technology Computer Intergrated Manufacturing Laboratory, 1996 [7] Hongcheng Wang &ø James A Stori, A Metric-Based Approach to 2D ToolPath Optimization for High-Speed Machining, Illinois University, 2003 [8] John Fisher, John Lowther &ø King-Kuang Shene, If You Know B-Spline Well, You Also Know NURBS, Michigan University, SIGCSE’04, 2004 [9] Soren Larsson, Johan Kjellander, Implementation of NURBS Curves into The VARKON CAD System, OREBRO University, 2003 [10] Djordje Brujic, Mihailo Ristic, Measurement-Based Modification of NURBS Surfaces, Computer-Aided Design 34 (2002) 173-183 [11] Soichi Ibaraki, Iwao Yamaji, Yoshiaki Kakino, Tool Path Planning Using Trochoid Cycles For Hardened Steel in Die and Mold Manufacturing, ICAM, 2003 [12] Michael Bieterman, Mathematics in Manufacturing: New Approach Cuts Milling Costs, SIAM, Volume 34, Number 66 Tài liệu tham khảo [13] John Fisher, John Lowther &ø King-Kuang Shene, If You Know B-Spline Well, You Also Know NURBS, ACM 35th Annual SIGCSE Technical Symposium, 2004, pp 343-347 [14] J L Lowther, C.-K Shene, Teaching B-spline Is Not Difficult!, ACM 34th Annual SIGCSE Technical Symposium, 2003, pp 381-385 [15] Y.Zhao, J L.Lowther, C.-K Shene, A Tool for Teaching Curve Design, ACM 30th Annual SIGCSE Technical Symposium, 1999, pp 222-226 [16] Part Sang-bong &ø To Ba Van, The state and outlook at high speed machining technology for mould and die making, Dongeui Institute of Technology, Korea Luận văn : [17] Yuan Zhao, Problems in Surface Intersection Representation and Generation, MA thesis, Michigan Technological University, 1998 [18] Yan Zhou, Surface Interpolation and Approximation, MA thesis, Michigan Technological University, 1999 Hướng dẫn sử dụng phần mềm : [19] Cimatron Ltd., Cimatron Israel: Modeling CAD/CAM Solution, Integrated Technology Version 13.0, 2002 [20] Cimatron Ltd., Cimatron Israel: Numerical Control Machining CAD/CAM Solution, Integrated Technology Version 13.0, 2002 Phần mềm : [21] Cimatron Ltd., Cimatronit, Version 13.0 [22] John Fisher, John Lowther, King-Kuang Shene, NURBSvis, 2004 [23] John Fisher, John Lowther, King-Kuang Shene, DMcurve0210, 2004 Tài liệu truy cập mạng : [24] http://www.icam.com [25] http://www.ugsolutions.com [26] http://www.vx.com/quickmill.cfm [27] http://www.moldmakermag.com/cover8.html [28] http://www.mmsonline.com/articles/109704.html [29] http://www.mmsonline.com/articles/119603.html 67 Tài liệu tham khảo [30] http://www.mmsonline.com/articles/109604.html [31] http://www.mmsonline.com/articles/069804.html [32] http://www.mmsonline.com/articles/020004.html [33] http://www.mmsonline.com/articles/079901.html [34] http://www.math.uga.edu/~mjlai/nurbs/chui.html [35] http://www.rhino3d.com/nurbs.htm [36] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/spline/Bezier/intro html [37] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/spline/Bspline/bspline-ex-1.html [38] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/spline/Bspline/bspline-basis.html [39] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/spline/Bspline/bspline-property.html [40] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/spline/Bspline/bspline-curve-coef.html [41] http://www.cs.mtu.edu/~shene/COURSES/cs3621/NOTES/curves/continuity.h tml [42] http://www.maintenanceresources.com/referencelibrary/ezine/nurbs.htm [43] http://www.geindustrial.com/cwc/products?pnlid=2&famid=9&catid=120&id= nurbs&lang=en_US [44] http://www.makino.com/news_and_events/news_archive/articles.asp?id=320 &title=NURBS+Slashes+Mold+Cycle+Time&news=True 68 ... Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC 5.2 Dùng nội suy NURBS xử lý trơn láng đường chạy dao 5.2.1 Xử lý trơn láng đoạn đường chạy dao Xử lý trơn láng đoạn đường chạy dao dùng nội suy. .. thuật xử lý trơn láng đường chạy dao gia công biên dạng góc đường chạy dao chuyển lớp cắt 39 Chương 5: Ứng dụng xử lý trơn láng đường chạy dao phay TĐC Chương 5: ỨNG DỤNG XỬ LÝ TRƠN LÁNG ĐƯỜNG CHẠY... ; nội suy đường thẳng, chạy dao tới điểm A nội suy đường tròn, chạy dao tới điểm B nội suy đường thẳng, chạy dao tới điểm C nội suy đường tròn, chạy dao tới điểm D nội suy đường thẳng, chạy dao