Nghiên cứu ứng dụng các phần mềm CAD CAM vào việc lập chương trình gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay CNC 3 4 5 trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN NGỌC KIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM CAD/CAM VÀ0 VIỆC LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CƠNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC 3,4,5 TRỤC Chuyên ngành: CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRƯƠNG HỒNH SƠN HÀ NỘI – 2014 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - LỜI CAM ĐOAN Tôi : Nguyễn Ngọc Kiên Chuyên ngành : Cơ Điện Tử Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc lập chương trình gia cơng bề mặt phức tạp máy phay CNC 3,4,5 trục Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tôi, nội dung luận văn tập hợp từ nhiều nguồn tài liệu liên hệ thực tế viết ra, không chép nội dung từ luận văn trước đó, sai tơi hồn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả NGUYỄN NGỌC KIÊN DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH, TỪ VIẾT TẮT Tool ID : Số hiệu dao Coolant : Chế độ làm mát Clearance : Khoảng cách rút dao so với bề mặt gia công Total Depth : Tổng chiều sâu gia công Incremental Depth : Chiều sâu cắt Stock Allowance : Lượng dư sau gia công Stock Allowance Floors : Lượng dư mặt sàn Stock Allowance Walls : Lượng dư mặt sườn Cut Speed : Tốc độ cắt Cut Speed RPM, SPM : Tốc độ cắt tính theo số vịng/phút, mét/phút XY Feedrate : Tốc độ di chuyển dao mặt phẳng XY Z Feedrate : Tốc độ di chuyển dao theo trục Z Compensations : Bù dao Strategy : Kiểu chạy dao Step Over : Khoảng cách lần chạy dao Overhang : Khoảng cách dao vùng giới hạn phôi Entry Mode : Thiết lập chế độ ăn dao Exit Mode : Thiết lập chế độ thoát dao PTOP : point to poit – đường thuộc tính điểm đến điểm MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giao diện 1.2 Tạo lưu trữ tệp tin 1.3 Lựa chọn đối tượng 10 1.4 Cách hiển thị đối tượng 14 1.5 Các đường thuộc tính 17 1.6 Thiết lập chế độ gia công 22 1.7 Cở sở liệu - KnowledgeBase 25 CHƯƠNG II : TẠO RA CÁC ĐƯỜNG THUỘC TÍNH PHAY 28 2.1 Thay đổi cách hiển thị vùng làm việc 28 2.2 Thiết lập Loại chi tiết gia công phần sở liệu KnowledgeBase 29 2.3 Tạo đường thuộc tính lệnh Face Profiles 30 2.4 Thay đổi tên đường thuộc tính 31 2.5 Thay đổi chiều cao đường thuộc tính Face Island 32 2.6 Tạo đường thuộc tính khoan cho lỗ phay Milled Hole 33 2.7 Thay đổi đường di chuyển dao đường thuộc tính CounterSink 34 CHƯƠNG III : PHAY CHI TIẾT CƠ BẢN 36 3.1 Tạo hình chi tiết phần mềm SolidWorks 36 3.2 Thiết lập gốc tọa độ 37 3.3 Thiết lập phôi 39 3.4 Phay bề mặt cắt đường biên chi tiết 42 3.4.1 Phay bề mặt – lệnh Facing 43 3.4.2 Phay theo đường khung dây – Lệnh Wire Frame Milling .46 3.4.3 Cắt thô cắt tinh theo đường biên – Lệnh Contouring 48 3.5 Phay hốc 49 3.6 Gia công lỗ 51 3.6.1 Khoan phay lỗ - lệnh Drilling lệnh Spiraling 51 3.6.2 Gia cơng lỗ theo chu trình – lệnh Process Manager 53 CHƯƠNG IV : PHAY CHI TIẾT VỚI TRỤC QUAY 54 4.1) PHAY THEO ĐƯỜNG BIÊN CONTOUR 54 4.1.1 Xác định trục quay 55 4.1.2 Thực lệnh Wrap Contouring 57 4.2 PHAY HỐC 59 4.2.1 Căt thô hốc – lệnh Wrap Pocketing 59 4.2.2 Phay tinh hốc 61 4.2.3 Sao chép xử lý 63 CHƯƠNG V : PHAY CHI TIẾT CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP 66 5.1) CẮT THÔ BỀ MẶT 66 5.2) PHAY TINH BỀ MẶT 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật năm gần có bước tiến nhanh chóng nhờ vào phát triển cơng nghệ thông tin Bước tiến quan trọng tự động hóa sản xuất với phương thức sản xuất linh hoạt dựa máy điều khiển số CNC Sử dụng máy công cụ điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ xác gia cơng hiệu kinh tế, đồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất Hiện giới nhiều nước ứng dụng rộng rãi máy điều khiển số vào lĩnh vực khí chế tạo Cùng với đó, phát triển phần mềm CAD/CAM hỗ trợ việc lập trình máy CNC Các phần mềm CAD/CAM công cụ giúp thiết kế chế tạo sản phẩm có hiệu để tăng suất lao động, giảm cường độ lao động, tự động hóa q trình sản xuất, nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm Chính vậy, để góp phần vào tiến công nghệ sản xuất, việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc lập chương trình gia công máy CNC quan trọng cần thiết Nhằm mục đích học tập khai thác phần mềm mới, mong muốn áp dụng vào thực tế sản xuất công nghệ cao CNC, tác giả thực luận văn tìm hiểu phần mềm ESPRIT phạm vi ứng dụng máy phay CNC Nội dung luận văn gồm chương chính: Chương : Tổng quan phần mềm ESPRIT Chương : Thiết lập đường thuộc tính phay ESPRIT Chương : Lập trình gia cơng phay chi tiết Chương : Lập trình gia cơng phay chi tiết với trục quay Chương : Lập trình gia cơng phay chi tiết có bề mặt phức tạp Phương pháp nghiên cứu thực hành thử nghiệm rút kết luận xử lý chương trình Sau nhiều tháng hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Trương Hồnh Sơn với việc tham khảo số tài liệu có liên quan, theo u cầu đặt tơi hồn thành luận văn giao Tuy nhiên trình nghiên cứu khó tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến góp ý quý Thầy, quý Cô bạn bè, đồng nghiệp Một lần nữa, tơi xin chân thành cảm ơn TS Trương Hồnh Sơn, q Thầy, q Cơ Viện khí, Viện đào tạo Sau Đại Học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Người viết NGUYỄN NGỌC KIÊN CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG Esprit phần mềm CAM tập đoàn DP Technology Corp Mỹ phát triển từ năm 1985, có khả lập trình gia cơng phay 2-5 trục, tiện 2-22 trục, cắt dây EDM 2-5 trục, gia công đa chức tiện phay, gia công với trục B gia công phay tốc độ cao… Phần mềm Esprit có khả nhập chuyển đổi liệu CAD xác, đầy đủ từ hầu hết phần mềm CAD, CAD/CAM có hệ thống xuất chương trình gia công “post processors” chuyên dụng, công nhận nhiều hãng hãng máy lớn Moriseiki, Mazak, DMG, Emco, Hass, Citizen, Tonos, Agie Charmilles, Sodick, Fanuc … 1.1 Giao diện Cửa sổ phần mềm Esprit bao gồm có thực đơn, cơng cụ mặc định, vùng đồ họa làm việc để quan sát công việc, trạng thái cuối cửa sổ trình bày thơng tin chi tiết gia cơng, câu lệnh hành hoăc hoạt động Hình 1.1.1 : Giao diện chương trình Menus and Toolbars: Thanh thực đơn công cụ Chúng ta lựa chọn lệnh từ thực đơn từ công cụ Sử dụng công cụ linh hoạt cho phép hiển thị ẩn công cụ Esprit sở công việc thực Graphic Work Area : Vùng đồ họa Theo mặc định hướng nhìn ban đầu thiết lập Top (nhìn từ xuống với trục XYZ hiển thị Trục X nằm ngang, trục Y thẳng đứng, trục Z hướng phía người lập trình Để thay đổi góc nhìn khác, sử dụng lệnh View cơng cụ phía bên phải hình Để thể làm ẩn trục XYZ, lựa chọn XYZ thực đơn View Prompt Area : Vùng nhắc lệnh Vùng nhắc lệnh vùng quan trọng hình Nó nhắc bạn làm Status Area : Vùng trạng thái Cho biết thông tin chung môi trường làm việc Cửa sổ thuộc tính : Esprit cung cấp cửa sổ để cung cấp thông tin chi tiết làm cung cấp cách thức để quản lý công việc Bao gồm cửa sổ Project Manager Property Browser Project Manager : Vùng quản lý đối tượng Cửa sổ chứa đựng thiết lập bao gồm danh sách q trình gia cơng, đường thuộc tính, dụng cụ cắt nhiệm vụ, cho phép quản lý, xếp thay đổi chi tiết Cửa sổ dụng cụ cắt với tệp tin cắt dây EDM Để quan sát cửa sổ Project Manager, nhấn F2 click chọn thực đơn View Property Browser : Vùng thuộc tính đối tượng Cửa sổ thể thông tin đối tượng chọn vùng làm việc vùng quản lý trình cơng nghệ Có thể quan sát thay đổi thuộc tính cho đối tượng chọn Để Xem cửa sổ Property Browser, click vào lệnh thực đơn View nhấn Alt+Enter 1.2 Tạo lưu trữ tệp tin Khi bắt đầu nhiệm vụ ESPRIT tạo tệp tin mới, lựa chọn bắt đầu với tệp tin trống tệp tin dựa công việc làm trước lưu dạng tệp tin mẫu Hình 1.2.1 : Hộp thoại tạo tệp tin Blank Document : Tệp tin Tùy chọn Blank Document mở tệp tin mặc định Một tệp tin mẫu (template file) chứa thiết lập từ trước người lập trình tạo Tệp tin template file tạo bao gồm dụng cụ cắt, thiết lập máy, thiết lập chế độ mơ phỏng, đường hình học, thiết lập sở liệu chung Khi làm quen với Esprit, tạo template file công việc dễ dàng nhanh chóng Tạo tệp tin – Creating New Files Nhấp vào lệnh New để bắt đầu tạo tệp tin Nếu có thay đổi công việc với tệp tin làm, Esprit nhắc lưu trữ trước đóng tệp tin Lệnh tạo tệp tin thực đơn File từ biểu tượng cơng cụ Mở tệp tin Hình 4.2.2 : Trang thiết lập công nghệ cho phay thô hốc Bước : Nhấp OK để hoàn thành lệnh 4.2.2 Phay tinh hốc Tiếp theo bạn tạo xử lý cắt tinh với đường dao, sử dụng dao đường kính 10mm Dụng cụ cắt đường chạy dao định nghĩa trang công nghệ Wall Finish Bước : Vẫn chọn đường thuộc tính Chain Bước : Chọn lệnh Wrap Pocketing Bước : Mở tệp tin 3-WrapPocketing_Finish.prc cho thiết lập trang công nghệ 61 Hình 4.2.3 : Trang thiết lập cơng nghệ cho phay tinh hốc Bước : Chọn lệnh OK 62 Hình 4.2.4 : Kết thúc lệnh phay hốc 4.2.3 Sao chép xử lý Bạn có xử lý thơ tinh cho hốc phay Bạn chép nhanh xử lý đến vị trí hốc khác Trong trường hợp trục quay mặc định UVW sử dụng làm trục quay Bước : Lựa chọn xử lý cắt Wrap Pocketing việc nhấn giữ phím Ctrl 63 Hình 4.2.5 : Lựa chọn đối tượng Bước : Trên thực đơn Edit, chọn lệnh Copy Bước : Thiết lập dạng thực lệnh Set transformation Type Rotate, Chọn Copy Hình 4.2.6 : Tùy chọn chép 64 Bước : Đặt giá trị số lượng chép Bước : Đánh dấu vào ô Use Origin for Rotation Axis Bước : Chọn OK Hình 4.2.7 : Sau thực chép phay hốc Hình 4.2.8 : Q trình mơ sau gia công 65 CHƯƠNG V : PHAY CHI TIẾT CĨ BỀ MẶT PHỨC TẠP 5.1) CẮT THƠ BỀ MẶT Mở tệp tin Trên thực đơn File, chọn lệnh Open Tìm đến tệp tin : Milling – Surface/ mold_core.esp Trên công cụ Smart, chọn lệnh SolidMill FreeForm để hiển thị cơng cụ Hình 5.1.1 : Chi tiết gia công Thực lệnh cắt thô với trục z thay đổi Variable-Z Roughing Xử lý sử dụng di chuyển dao kiểu xoắn ốc Trochoid Với chiều sâu ăn dao cho lần 4mm, ESPRIT tạo đường xoắn ốc lớn để gia công bảo đảm khả chịu tải dao ổn định Khi đường xoắn ốc đạt đến giá trị lớn nhất, phần thừa đường chạy dao cắt với đường cong nhỏ 66 cho phù hợp với biên dạng cắt Khi này, thông số khảo sát mặt phẳng Search Factor đặt Bước : Chọn lệnh Variable-Z Roughing Bước : Chuột phải trang công nghệ Technology chọn lệnh Open Bước : Mở tệp tin Milling – Surface/Technology/1-Variable-Z.prc Hình 5.1.2 : Trang thiết lập cơng nghệ cho phay thô Bước : Nhấp OK để thực lệnh Bước : Lựa chọn chi tiết gia công vùng đồ họa 67 Bước : Chọn lệnh Cycle Stop để kết thúc lệnh Variable-Z Roughing Hình 5.1.3 : Đường chạy dao cho phay thơ Có thể làm ẩn đường chạy dao (màu đỏ) dễ quan sát cách : Chọn tab Operation Chuột phải lệnh gia công thô chọn Hide 68 Hình 5.1.4 : Thao tác làm ẩn đường chạy dao 5.2) PHAY TINH BỀ MẶT Bước phay tinh bề mặt Bạn thực việc xử lý : Xử lý vùng gần dốc đứng vùng gần nằm ngang Lệnh Z-Level Finishing Lệnh Z-Level Finishing cho phép kết hợp kiểu đường chạy dao xử lý lệnh để gia cơng bề mặt Có thể tùy chọn gia cơng riêng rẽ cho kiểu đường chạy dao đừng ngang Kiểu đường chạy dao chọn dựa góc dốc mà định nghĩa cho mặt phẳng Khi tạo xử lý Z-Level Finishing, có tùy chọn gia cơng tồn chi tiết gia cơng vùng nằm ngang hay dốc đứng Khi gia cơng tồn chi tiết, lựa chọn cắt với dao khác Tùy chọn cho gia công vùng dốc đứng thiết lập trang cơng nghệ Z-Level Finish, cịn tùy chọn gia cơng vùng nằm ngang thiết lập trang công nghệ Floor Finish 69 Gia công vùng gần dốc đứng Lượng dư phơi cịn lại bước gia cơng 0.4 mm Đường vào dao thoát dao đặt Tiếp tuyến theo bán kính Tangent Radius, bán kính tiếp tuyến với đường chạy dao 10mm Chiều sâu ăn dao cho mức cao z 1mm Những vùng nằm ngang không gia công Bước : Chọn lệnh Z-level Finish Bước : Thiết lập trang công nghệ gia cơng file : 2-Z-Level_Vertical.prc Hình 5.2.1 : Thiết lập trang công nghệ cho phay tinh Bước : Chọn OK 70 Bước : Chọn Yes có hộp thoại nhắc lựa chọn bề mặt (bề mặt chọn mặc định theo bước gia cơng trước đó) Bước : Chọn lệnh Cycle Stop để kết thúc lệnh 71 Hình 5.2.2 : Đường chạy dao cho phay tinh lần Gia công vùng gần nằm ngang Xử lý sử dụng bán kính tiếp xúc vào dao ăn dao bán kính mm Lượng dư lần cuối 0.4 mm Trên trang Floor Finish, thiết lập góc nghiêng cho bề mặt 15 độ Điều nghĩa gia cơng với vùng có độ dốc 15 độ Khi thiết lập Only, thiết lập cho trang Z-Level Finish khơng có hiệu lực Bước : Chọn lệnh Z-Level Finish Bước : Chọn tệp tin 3-Zlevel_Horizontal.prc Bước : Chọn lệnh OK Bước : Khi có nhắc lệnh chọn bề mặt trước đó, chọn Yes Bước : Chọn lệnh Cycle Stop để kết thúc thực lệnh 72 Hình 5.2.3 : Đường chạy dao cho phay tinh lần 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Sau khoảng thời gian học tập nghiên cứu hướng dẫn tận tình thầy giáo, đặc biệt thầy giáo TS Trương Hoành Sơn, tác giả hoàn thành nội dung với kết đạt sau: - Trình bày mơi trường làm việc phần mềm ESPRIT - Xây dựng ví dụ cụ thể trình thực hành, tạo hình chi tiết phần mềm CAD Solidworks, lập trình gia cơng phần mềm ESPRIT - Mơ q trình gia cơng máy tính cá nhân - Xây dựng tài liệu tham khảo đào tạo CAD/CAM-CNC, hướng dẫn kỹ thuật cho kỹ thuật viên sử dụng phần mềm ESPRIT Đề xuất hướng phát triển đề tài : Nghiên cứu tìm hiểu phương pháp gia cơng tiện, phương pháp gia công cắt dây với phần mềm Esprit 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.dptechnology.com Get started with ESPRIT 2009 GS TS Trần Văn Địch, PGS TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS TS Trần Xuân Việt Công nghệ chế tạo máy Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2003 TS Phạm Văn Hùng, PGS TS Nguyễn Phương Cơ sở máy công cụ Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 GS TS Trần Văn Địch Giáo trình cơng nghệ CNC Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2009 75 ... hóa trình sản xuất, nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm Chính vậy, để góp phần vào tiến công nghệ sản xuất, việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/ CAM vào việc lập chương trình gia cơng máy. .. 53 CHƯƠNG IV : PHAY CHI TIẾT VỚI TRỤC QUAY 54 4.1) PHAY THEO ĐƯỜNG BIÊN CONTOUR 54 4.1.1 Xác định trục quay 55 4. 1.2 Thực lệnh Wrap Contouring 57 4. 2 PHAY. .. Hiện giới nhiều nước ứng dụng rộng rãi máy điều khiển số vào lĩnh vực khí chế tạo Cùng với đó, phát triển phần mềm CAD/ CAM hỗ trợ việc lập trình máy CNC Các phần mềm CAD/ CAM công cụ giúp thiết