ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG CÔNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN đối TƯỢNG ảo BẰNG CÁC CHƯƠNG TRÌNH NC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP -o0o - BÀI TẬP NHĨM ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG CƠNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN ĐỐI TƯỢNG ẢO BẰNG CÁC CHƯƠNG TRÌNH NC GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Phúc SVTH: Trần Đăng Định Đào Minh Ký MSSV: 1913117 MSSV: 1913894 Phạm Huỳnh Bích Loan MSSV: 1913980 Bùi Huỳnh Đức Trung Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2021 MSSV: 1915678 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP -o0o - BÀI TẬP NHÓM ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG CƠNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN ĐỐI TƯỢNG ẢO BẰNG CÁC CHƯƠNG TRÌNH NC GVHD: TH.S Nguyễn Hữu Phúc SVTH: Trần Đăng Định Đào Minh Ký MSSV: 1913117 MSSV: 1913894 Phạm Huỳnh Bích Loan MSSV: 1913980 Bùi Huỳnh Đức Trung Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2021 I MSSV: 1915678 LỜI CẢM ƠN Kết thúc mơn học Ứng dụng máy tính công nghiệp, trước tiên em xin gửi đến Thầy lời cảm ơn chân thành sâu sắc Qua môn học, nhóm em có thêm kiến thức hiểu rõ tầm quan trọng việc vận dụng thành thạo cơng cụ hỗ trợ máy tính vào giải vấn đề, toán việc hỗ trợ định Từ trang bị cho cá nhân nhóm kỹ sử dụng thành thạo phần mềm chuyên ngành Kỹ thuật hệ thống cơng nghiệp, giúp ích cho thân cơng việc Trong trình nghiên cứu làm báo cáo khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận đóng góp Thầy bạn Cơng việc hỗ trợ phần khoản tài trợ chiến lược POSDRU/88/1.5/S/50783, Dự án ID50783 (2009), đồng tài trợ Quỹ Xã hội Châu Âu - Đầu tư vào Con người, Chương trình Hoạt động Ngành Phát triển Nguồn nhân lực 2007-2013 Chúng em xin chân thành cảm ơn! TPHCM, tháng năm 2021 Sinh viên thực Trần Đăng Định Đào Minh Ký Phạm Huỳnh Bích Loan Bùi Huỳnh Đức Trung II TÓM TẮT Sự đời máy điều khiển số máy tính (CNC) thay đổi hồn tồn ngành cơng nghiệp sản xuất ưu điểm nó: sản xuất nhanh hơn, độ xác cao độ lặp lại Với cơng nghệ này, người ta thiết kế sản xuất sản phẩm mà cách vài năm dường Do phát triển công nghệ, máy CNC điều khiển trực tiếp từ tệp tạo phần mềm CAD, mơ hình ảo từ thiết sản xuất mà không thời gian [1] Chuỗi thiết sản xuất điển hình chuỗi bao gồm phần mềm CAD mơ hình ảo tạo ra, phần mềm CAM nơi mơ hình đưa từ chương trình NC kết đầu Điều xử lý phần mềm máy CNC, sử dụng liệu điều khiển số, cơng cụ cắt tương thích phụ trợ, để tạo sản phẩm cuối Bài báo trình bày phương pháp mơ hình hóa đối tượng ảo so sánh với kỹ thuật Reverse Engineering, nghĩa mơ hình tham số thực cách sử dụng thông tin nhận từ chương trình NC Chương trình NC chứa thông tin chiến lược sử dụng để chế tạo chi tiết, thông số công nghệ (tiến dao cắt, tốc độ cắt), loại đặc tính dao điều quan trọng vấn đề - đường chạy dao Tất thông tin hữu ích cho người vận hành máy CNC giai đoạn sản xuất, sử dụng số thơng tin số để tạo mơ hình ảo Từ khóa: Chương trình NC, phần mềm CAD/CAM, mơ hình ảo, máy CNC, kỹ thuật mơ hình hóa, đường chạy dao III MỤC LỤC TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH HÌNH ẢNH v DANH SÁCH BẢNG BIỂU vi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vii NỘI DUNG BÁO CÁO 1 Giới thiệu Công thức vấn đề 3 Giải pháp vấn đề Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A MẪU LUẬN VĂN HOÀN CHỈNH PHỤ LỤC B CÁC LƯU Ý KHI THỰC HIỆN IV DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1 Từ mơ hình ảo đến phần vật lý cách sử dụng Phần mềm CAD / CAM Hình Cách đề xuất để có khn mẫu Hình Chương trình NC nhập CAD Hình Phay bề mặt Hình Đường chạy dao với hai chu kỳ khoan V DANH SÁCH BẢNG VI DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt CNC CAD CAM NC Ý nghĩa Computer Numerical Control Computer-Aided Design Computer-Aided Manufacturing Numerical Control VII NỘI DUNG BÁO CÁO Giới thiệu Trong hệ thống CNC đại, thiết kế thành phần đầu cuối tự động hóa cao cách sử dụng chương trình CAD / CAM Các chương trình tạo tệp máy tính thơng dịch để trích xuất lệnh cần thiết để vận hành máy cụ thể, sau tải vào máy CNC để sản xuất Sự gia tăng CNC dẫn đến nhu cầu tiêu chuẩn CNC [2] Hoạt động máy công cụ CNC điều khiển chương trình viết ngơn ngữ lập trình mã G gọi NC chương trình phận Một chương trình NC chứa chuỗi khối có thứ tự, lệnh xác định chi tiết chuyển động máy cắt thực hoạt động phụ trợ (ví dụ: bật / tắt trục chính, tốc độ trục tốc độ tiến dao) để máy CNC thực máy phận xác định Khi chương trình thực thi, điều khiển gặp lệnh chương trình; thực nó, sau chuyển sang lệnh thứ hai Điều khiển thực lệnh theo thứ tự gặp G M có nguyên hàm phụ thuộc vào số có hai chữ số sau Các chức tiêu chuẩn hóa thường gọi '' mã G M '' Nói chung, mã G, đặt tên mã chức chuẩn bị, xác định loại chuyển động chế độ hoạt động mã M, đặt tên mã chức khác, bật / tắt hoạt động khác (ví dụ: dòng nước làm mát, trục xoay, v.v.) [5 ] Các yếu tố chương trình NC là: a Chức chuẩn bị: đơn vị, nội suy, lập trình tuyệt đối tăng dần, mặt phẳng nội suy tròn, bù dao cắt, v.v.; b Tọa độ: ba phép tịnh tiến ba trục quay; c Các thông số gia công: thức ăn tốc độ; d Kiểm sốt dao: đường kính dao, số dao tiếp theo, thay dao; e Chức chu kỳ: chu kỳ khoan, chu kỳ doa, chu kỳ khoan, chu kỳ máy nghiền mặt phẳng thơng quan; f Kiểm sốt chất làm mát: bật / tắt chất làm mát, lũ lụt, sương mù; g Điều khiển khác: bật / tắt trục chính, cuộn băng, hướng quay trục chính, thay đổi pallet, điều khiển kẹp, v.v.; h Bộ nội suy: tuyến tính, nội suy trịn Bước việc tạo chương trình NC lập kế hoạch cho tất điểm khác mà công cụ phải qua để tạo hình dạng mong muốn, gọi đường chạy dao Mục tiêu quan trọng lĩnh vực sản xuất máy tính phát triển kết hợp máy phát đường chạy dao vào hệ thống CNC, dựa phương pháp dò đường cong hiệu xác, có khả đáp ứng nhu cầu công nghiệp ngày tăng gia công phận có hình dạng phức tạp Ví dụ, mơ hình rắn, cạnh tạo mà mặt liền kề mơ hình rắn giao đường cong ba chiều (3D) Trong giai đoạn gia công, nội suy hiệu cần thiết để truyền động công cụ cắt dọc theo đường không gian tương tự [3] Cho đến thập kỷ trước, có vẽ 2D có sẵn để chuyển đổi hình học phần đúc thành mơ hình vỏ 3D Cần phải có tiền xử lý để chuyển đổi hình học theo cách thích hợp loại bỏ hình tam giác phẳng, tuyến tính - gọi mạng phần tử hữu hạn Ở trình độ cơng nghệ đó, việc chuyển đổi hình dạng cho thùng xếp chồng khoảng thời gian tương đương với việc biên soạn chế độ xem phát triển giấy Tuy nhiên, hình học biên soạn máy tính, lượng thời gian quan trọng khác dành để tính tốn biến thể kiểm tra khác để tối ưu hóa Với phát triển hệ thống CAD, giao diện dần trở nên sẵn có để trao đổi liệu hình học, chẳng hạn IGES VDA-FS, giúp đơn giản hóa việc xử lý hình học Máy tính đóng vai trị quan trọng trình này, đặc biệt nhà thiết kế sử dụng nhiều tiền lệ để sử dụng cho thiết kế có sưu tập lớn tiêu chuẩn truy cập từ nhớ máy tính mà khơng cần phải vẽ lại nhiều lần, từ phận đơn giản đến cụm lắp ráp phức tạp Ngày nay, thơng thường để sản xuất mơ hình vật lý máy CNC, bắt đầu xây dựng mô hình ảo phần mềm CAD cách nhập mơ hình 3D phần mềm CAM, chúng tơi thu chương trình NC mã G ngơn ngữ lập trình khác (hình 1) Hình 1 Từ mơ hình ảo đến phần vật lý cách sử dụng Phần mềm CAD / CAM 2 Công thức vấn đề Mục tiêu báo chứng minh với hiểu biết đắn chương trình NC số kiến thức phần mềm CAD tạo mơ hình ảo Các mã G tọa độ tạo thành đường chạy dao với thông tin loại công cụ đặc điểm hướng dẫn nhà thiết kế tạo mơ hình 3D ảo Giải pháp vấn đề Sau phần giải thích chúng tơi ứng dụng bổ trợ để sử dụng phần mềm CAD Làm việc miền Reverse Engineering [4], chúng tơi đề xuất thuật tốn để có mơ hình ảo từ chương trình NC nhập phần mềm CAD (hình 2) Hình Cách đề xuất để có khn mẫu NC Import for SolidWorks phần bổ trợ nhập tệp chương trình Numeric Control NC (.nc) cho SolidWorks Mơ-đun bổ trợ cung cấp cho SolidWorks khả nhập liệu đường chạy dao từ tệp chương trình NC [6] Máy CNC toàn giới sử dụng tệp Điều khiển Số (.tap, nc, ncc cnc) để chuyển đổi lệnh lập trình thành chuyển động dao Các chương trình NC bao gồm chuỗi mã với liệu tham số để đưa mơ tả xác đường chạy dao Ứng dụng đọc tệp chương trình NC tạo lại đường chạy dao Các chuyển động cơng cụ lập trình tệp NC chuyển đổi thành đối tượng đường thẳng, đường cong spline, cung tròn đường tròn tương ứng thêm vào tài liệu hoạt động dạng 3D Sketch phận cụm Để tạo mơ hình ảo, cần biết loại dụng cụ đường kính, thơng tin chương trình NC cung cấp Trong phần sau trình bày loạt mảnh có chứa túi, đảo đùn, hình dạng tự lỗ khoan Trong hình 3a đường chạy dao tạo với trợ giúp tệp NC trình bày dạng 3D Sketch chứa đường cong spline Từ chương trình, thấy giai đoạn hồn thiện ngun cơng phay thực cách sử dụng dao phay có đường kính mm khơng có bù dao (G41 G42), có nghĩa trục dao vng góc đường chạy dao để tạo độ xác đường bao mơ hình, phải tạo độ lệch mm so với đường dẫn dao Như hình, thấy mặt phẳng Front, Top Right đặt tự động vào gốc chi tiết, điểm gốc trùng với điểm chọn cho ngun cơng phay Mơ hình 3D tạo cách sử dụng mặt phẳng Top để phác thảo đường viền thực; phần thân phận ép đùn lên điểm (đỉnh) từ đường dẫn nhập, tạo độ dày phận; theo cách mà túi thực hiện, cuối mơ hình ảo (hình b.) Hình a) Chương trình NC nhập CAD b) Mơ hình ảo với kích thước kết Giai đoạn tạo lại dạng tự từ chương trình sử dụng chiến lược phay bề mặt, kiểu số đặc điểm - máy nghiền mũi bi có đường kính mm (hình 4) Trong trường hợp này, phần tạo cách sử dụng bề mặt phác thảo chứa đường cong spline thực tế từ đường dẫn nhập sau hợp chúng để tạo phần thân rắn Hình Phay bề mặt Tiếp theo thử nghiệm xem chương trình có hiểu chu trình khoan G81 hay khơng Chương trình NC cài đặt thực giai đoạn hoàn thiện, khoan sáu lỗ đường kính 5,4 mm sáu lỗ đường kính 4,2 mm, sâu mm (hình 5a.) Hình 5: a) Đường chạy dao với hai chu kỳ khoan b) Mơ hình ảo với kích thước kết Nếu xem xét kích thước kết quả, thấy số vấn đề với bán kính góc có nghĩa R9,976 mm; vấn đề điều gì? Trong q trình xay xát, máy nghiền có phương tiếp tuyến vật liệu, nhập chuyển động xuất dạng đường cong spline với nhiều điểm (hình 6) thay bán kính bình thường Bởi gần này, chúng tơi nhận thứ nguyên nêu Kết luận Bài báo trình bày phương pháp mơ hình hóa đối tượng ảo so sánh với kỹ thuật Reverse Engineering, nghĩa mơ hình tham số tạo cách sử dụng thông tin nhận từ chương trình NC Bây nhà thiết kế có thể: thiết kế từ đầu '' tìm kiếm tiền lệ phù hợp tệp NC liên quan Chúng chứa thơng tin có giá trị chiến lược sản xuất sử dụng để chế tạo chi tiết, thông số công nghệ (tiến dao cắt, tốc độ cắt), loại đặc tính dụng cụ điều quan trọng vấn đề - đường chạy dao Kỹ thuật viên thực thay đổi để xác định công cụ tốt để sử dụng, thực hiệu chỉnh định đường chạy dao thích hợp cho cấu hình cụ thể phận Sau hồn thành ngun tắc, chương trình khác sử dụng để kiểm tra khu vực chọn (tấm, hốc, v.v.) độ bền vật lý để kiểm tra với chương trình khác hiệu mong đợi việc lấp đầy hốc khn, [7], vị trí kích thước cổng, người chạy kích thước, bố cục làm mát, [8], v.v TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Vinoda, G Gurusamyb, C Sasikumara, Design and analysis of power failure detector module for control of axis runaway in CNC machines during unprecedented power failures, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 46 (2006) p.1610–1616 [2] Sotiris L Omiroua, Andreas C Nearchoub, A CNC machine tool interpolator for surfaces of cross-sectional design, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 23 (2007) p.257– 264 [3] Sotiris L Omirou, Antigoni K Barouni, Integration of new programming capabilities into a CNC milling system, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 21 (2005) p.518– 527 [4] Cosma C., Tulcan A., Dume A., Iclanzan T., Reverse Engineering for Active Mould Parts, Academic Journal of Manufacturing Engineering - AJME, Vol.7, issue 1/2009, p.12-18, ISSN 1583-7904 [5] Peter Smid, A Comprehending Guide to Practical CNC Programming, Industrial Press Inc., 2003 [6] www.sycode.com, about NC Import for SolidWorks, trial license [7] I Postolache, C Fetecau, F Stan, Study of the polymer flow through tubular runner, Materiale Plastice, 46, 4/2009, p 458-461 [8] D Nedelcu, C Fetecau, C Ciofu, D Mindru, Aspects regarding the use of FEM for calculus at the injection moulding of a high accuracy part, Materiale Plastice, 46, 3/2009, p 269-273 PHỤ LỤC A A1 A2 PHỤ LỤC B B1 B2 ... máy CNC để sản xuất Sự gia tăng CNC dẫn đến nhu cầu tiêu chuẩn CNC [2] Hoạt động máy công cụ CNC điều khiển chương trình viết ngơn ngữ lập trình mã G gọi NC chương trình phận Một chương trình NC. .. chạy dao từ tệp chương trình NC [6] Máy CNC tồn giới sử dụng tệp Điều khiển Số (.tap, nc, ncc cnc) để chuyển đổi lệnh lập trình thành chuyển động dao Các chương trình NC bao gồm chuỗi mã với liệu... hình ảo từ chương trình NC nhập phần mềm CAD (hình 2) Hình Cách đề xuất để có khn mẫu NC Import for SolidWorks phần bổ trợ nhập tệp chương trình Numeric Control NC ( .nc) cho SolidWorks Mô-đun