Biên soạn tài liệu tham khảo mastercam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM MÃ SỐ: SV2020-39 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM SV2020 - 39 Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN NGỌC TÂN TP Hồ Chí Minh, 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM SV2020 - 39 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: NGUYỄN NGỌC TÂN Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16144CL5, Khoa Đào tạo Chất lượng cao Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Cơng nghệ Kỹ Thuật Cơ khí Người hướng dẫn: ThS ĐẶNG MINH PHỤNG TP Hồ Chí Minh, 10/2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lãnh vực nghiên cứu 1.1.1 Ngoài nước 1.1.2 Trong nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục đích đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết máy công cụ phay - tiện CNC .6 2.1.1 Máy phay CNC .6 2.1.2 Máy tiện CNC 2.2 Một số khái niệm thuật ngữ gia công phay - tiện CNC 2.2.1 Gia công phay CNC 2.2.2 Gia công tiện CNC 10 2.4 Công nghệ CAD/CAM-CNC .12 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN 14 3.1 Phác thảo ý tưởng 14 3.2 Mối quan hệ thực nghiệm phương pháp luận 14 3.3 Các phương án biên soạn tài liệu giảng 17 CHƯƠNG HƯỚNG DẪN CƠ BẢN PHẦN MỀM MASTERCAM 2020 18 4.1 Giới thiệu .18 4.2 Tổng quan giao diện phần mềm 18 4.3 Làm việc Managers (Bộ quản lý) 20 4.4 Tổng quan khám phá Backstage (Hậu trường) .21 4.5 Làm việc với tập tin cấu hình 23 4.6 Tùy chỉnh Mastercam 23 4.7 Làm việc với tập tin .24 4.8 Làm việc với cửa sổ đồ họa 25 4.9 Hiển thị xem chi tiết 26 4.10 Làm việc với Levels (Phân cấp) 26 4.11 Hiểu hướng nhìn mặt phẳng .26 CHƯƠNG KHỞI TẠO ĐƯỜNG CHẠY DAO PHAY CNC TRÊN MASTERCAM 2020 .34 5.1 Các thiết lập tổng thể 34 5.2 Đường chạy dao 2D .35 5.2.1 2D Contour 35 5.2.2 2D Pocket 35 5.2.3 Facing 36 5.2.4 2D High Speed Blend Mill 36 5.2.5 2D High Speed Peel Mill 36 5.2.5 Circle Mill .36 5.3 Đường chạy dao 3D .37 5.3.1 Surface Rough Pocket 37 5.3.2 Area Roughing 37 5.3.3 Surface Contour 37 5.3.4 Surface Finish Scallop 37 5.3.5 Surface Parallel .38 5.4 Công nghệ chuyển động Dynamic .38 5.4.1 Dường chạy dao 2D Dynamic .38 5.4.2 Dynamic Opti-rough 39 5.5 Đường chạy dao đa trục - Blade Expert .40 Case Study #2 Khởi tạo đường chạy dao phay CNC 44 Chương KHỞI TẠO ĐƯỜNG CHẠY DAO TIỆN CNC TRÊN MASTERCAM 2020 .61 6.2 Tiện mặt, tiện thơ tiện tinh mặt ngồi .61 6.2.1 Tiện mặt chi tiết 61 6.2.2 Tiện thơ đường kính ngồi 63 6.2.3 Tiện tinh 68 6.2.4 Backplot đường chạy dao .70 6.3 Tiện rãnh tiện ren 72 6.3.1 Tiện rãnh đường kính ngồi 72 6.3.2 Tạo đường chạy dao tiện ren 76 6.4 Tiện cắt đứt lập trình đảo phôi 79 6.4.1 Tiện cắt đứt chi tiết .80 6.4.2 Lập trình đảo phôi 82 6.5 Khoan lỗ tiện móc lỗ mặt 85 6.5.1 Khoan lỗ đường kính 85 6.5.2 Tiện thô tinh đường kính 87 6.6 Xuất hiệu chỉnh chương trình NC 89 6.6.1 Đánh số lại dao .89 6.6.2 Posting 90 6.7 Công nghệ chuyển động Dynamic .91 Case Study #3 Khởi tạo đường chạy dao tiện CNC 93 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY CNC TRỤC KIỂU TABLE/TABLE .110 7.1 Thông số máy .110 7.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Mach3Mill điều khiển máy .110 7.3 Thao tác vận hành máy an toàn lao động 112 Case Study #4 Vận hành, điều khiển gia công CNC phay máy 113 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MÁY TIỆN CNC ANTON 1987 - TRỤC 116 8.1 Thông số máy .116 8.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Mach3Turn điều khiển máy 116 8.3 Thao tác vận hành máy an toàn lao động 117 Case Study #5 Vận hành, điều khiển gia công CNC tiện máy 117 CHƯƠNG KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 123 9.1 Kết luận 123 9.2 Kiến nghị 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Ngọc Tân Mã số SV: 16144154 - Lớp: 16144CL5 Khoa: Đào tạo Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Lê Quốc Trí MSSV Khoa 15144250 Cơ khí Chế Tạo máy - Người hướng dẫn: Ths Đặng Minh Phụng Mục tiêu đề tài: Biên soạn tập tài liệu tham khảo lập trình gia công CNC ứng dụng phần mềm CAM Mastercam 2020 hãng CNC Software Biên soạn tập giảng thực hành lập trình, vận hành gia cơng CNC tương ứng với 02 máy: Máy tiện CNC Anton 1987 - trục cải tiến Máy phay CNC trục kiểu Table/Table tự thiết kế - chế tạo Xưởng CAD/CAM-CNC, Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, Khoa Cơ khí Chế tạo máy Tính sáng tạo: Sử dụng phương pháp nghiên cứu qua Case Study Kết nghiên cứu: Biên soạn tài liệu hồn chỉnh Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Bộ tài liệu hỗ trợ giảng dạy môn học CAD/CAM/CNC Ngày tháng 10 năm 2020 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày tháng 10 năm 2020 Người hướng dẫn (kí, họ tên) CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lãnh vực nghiên cứu 1.1.1 Ngoài nước Máy gia công CNC ứng dụng nhiều ngành sản xuất, chế tạo máy Hơn nữa, khả điều khiển đồng thời nhiều trục chuyển động linh hoạt máy gia công CNC nên máy khám phá phát triển cho nhiều ngành sản xuất khác thiết bị cơng nghiệp nặng, khn mẫu, y sinh, dầu khí, dệt may… Dựa theo phân tích Technavio, thị trường máy CNC tồn cầu dự đốn tăng trưởng với tốc độ ổn định đạt tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) gần 6.8% giai đoạn dự báo, đạt 100.9 tỷ USD đến năm 2025 Thị trường chứng kiến thay đổi lớn từ máy truyền thống sang trung tâm gia công CNC đa trục, kết hợp tất chu trình phay, khoan, khỏa mặt tiện máy để tăng suất giảm thời gian gia cơng Các phương pháp gia cơng tiện ren ngồi, ren, ren trong, rãnh móc lỗ số chức khác mà thực tích hợp máy phay để giảm việc gá đặt chi tiết nhiều lần Với tính tích hợp công cụ tiện, mà lần nữa, thúc đẩy trình chuyển đổi từ máy truyền thống vài năm tới Trong bối cảnh này, khả lập trình gia cơng CNC ứng dụng CAM trở nên hấp dẫn hết doanh nghiệp vừa nhỏ Với mục đích mở rộng cho nhiều doanh nghiệp số tham gia vào thị trường đa trục, hãng sản xuất chế tạo máy cơng cụ lớn kể đến DMG Mori, Mazak, Hass Automation, Okuma… phát triển đưa thị trường trung tâm gia công CNC đa trục, kèm với giải pháp phần mềm CAD/CAM-CNC cho gia công đa trục Mastercam, BobCAD-CAM, Hypermill, Powermill, Vericut… Có thể nói, đề tài máy gia công CNC, giải pháp gia công CNC, yếu tố vật lý ảnh hướng đến gia công CNC quan tâm nghiên cứu nhiều ngành Kỹ thuật Cơ khí, có kể số đề tài sau: X Li Robert B Jerard thực hiện, đăng tải tạp chí Computer-Aided Design Sản phẩm đề tài việc cho thấy gia công trục tối ưu so với trục truyền thống vấn đề liên quan đến khời tạo đường chạy dao cho gia cơng trục Trang Hình 7.6 Tắt nguồn máy 7.3 Thao tác vận hành máy an toàn lao động Nhờ có an tồn lao động mà vị trí làm việc, người, máy móc, thiết bị tránh tai nạn, hư hỏng Về điều kiện kỹ thuật đảm bảo an toàn lao động máy công cụ CNC tương tự máy thông thường, xếp chúng theo tiêu chí sau: • Tránh nguy hiểm – Các thiếu sót máy thiếu sót trang thiết bị cần thiết cho công việc phải thông báo – Lối hiểm phải ln để trống – Khơng mang vật bén nhọn quần áo người – Tháo đồng hồ nhẫn làm việc Trang 112 Hình 7.7 An tồn lao động vận hành máy • Che chắn đánh dấu vị trí nguy hiểm – Tất thiết bị an toàn biển dẫn không phép tháo bỏ bị tê liệt – Các phận chuyển động giao vào phải che chắn • Phịng ngừa nguy hiểm – Phải mặc quần áo bảo hộ lao động để tránh tia lửa – Để bảo vệ mắt phải đeo kính bảo hộ mặt nạ bảo hộ – Các dây cáp điện bị hỏng, hở không phép sử dụng Case Study #4 Vận hành, điều khiển gia công CNC phay máy CS4.1 Vận hành xác định chuẩn phôi tâm chi tiết (X,Y) - Bước 1: Xác định chuẩn X Trang 113 Gắn dao vào đầu dao (máy có đầu dao nên không cần gọi câu lệnh MDI để thay dao) Di chuyển dao tới cạnh trái phơi [sử dụng chế độ JOG] Quay trục chính: S_M3 enter [MDI] (Giá trị S khai báo) Cho dao tiếp xúc với cạnh trái phơi (dùng giấy thấm ướt) Sau nhấn Zero X nhấn nút zero X bảng điều khiển Hình 7.8 CS4.1-1 Nhấc dao lên qua mặt chi tiết di chuyển sang cạnh phải phôi [JOG] Di chuyển dao xuống chạm cạnh phải phơi [JOG] Đọc giá trị có ô Zero X lấy số chia đơi (thủ cơng) Hình 7.9 CS4.1-2 Nhấc dao lên qua mặt chi tiết [JOG] 10 Di chuyển trục X giá trị vừa chia đôi, lúc dao nằm chi tiết, ta nhấn nút Zero X để xét gốc chi tiết - Bước 2: Xác định chuẩn Y tương tự xác định chuẩn X CS4.2 Thực hành gia công chi tiết máy phay 02CNC1 (Thực hành theo hướng dẫn trực tiếp đào tạo viên nội dung Case Study) Trang 114 Hình 7.10 CS4.2-1 Trang 115 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MÁY TIỆN CNC ANTON 1987 TRỤC 8.1 Thông số máy Hình 8.1 Máy tiện ANTON 1987 Kích thước máy 1400 × 700 × 1400 mm Đường kính tiện tối đa Ø50mm Chiều dài tiện tối đa 100mm Kích thước mâm cặp Ø125 Đường kính kẹp tối đa Ø80mm Hành trình trục X 60 mm Hành trình trục Z 200 mm Số dao Kích thước ổ chứa dao 10 x 10 mm Bảng 8.1 Thông số kỹ thuật máy tiện ANTON 1987 8.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm Mach3Turn điều khiển máy - Bước 1: Nối máy vào nguồn điện, bật CP Sau gạt CP máy kêu tiếng “tách” chứng tỏ máy có điện vào máy - Bước 2: Gạt nút hông bên phải để khởi động hệ thống điện - Bước 3: Bật nút CPU hộp phía sau bàn phím Trang 116 - Bước 4: Sau máy khởi động xong nhấp đúp vào biểu tượng Mach3 turning Hình 8.2 Khởi động phần mềm Mach3Turn - Các chức bản: - Manual: chức điều khiển tay - Chức tương tự chức MDI (Manual Data Input) Thực lệnh theo người vận hành nhập vào, tối đa lần block Manual dùng để xét chuẩn, kiểm tra vị trí,… - AUTO: chạy tự động theo code - TOOLTABLE: xét chuẩn phôi - DIAGS: Kiểm tra thiết bị ngoại vi (cảm biến, cơng tắc hành trình, encoder,…) 8.3 Thao tác vận hành máy an toàn lao động Tham khảo mục 7.3 Case Study #5 Vận hành, điều khiển gia công CNC tiện máy CS5.1 Vận hành xác định vị trí chuẩn chi tiết máy tiện CNC - Xét chuẩn phôi (lấy chuẩn tâm mặt đầu phôi trụ) Trang 117 - Chiều dài phôi nên lấy giá trị chiều dài sản phẩm theo phương Z cộng thêm 40mm để đảm bảo an tồn gá khơng gian dao chạy - Vào chế độ Manual - Kiểm tra nút Emergy Stop kích hoạt hay chưa bảng đèn thơng báo góc bên phải (đèn đỏ cơng tắc nhấn) Hình 8.3 CS5.1-1 - Sau nút Emergy Stop kéo ra, phải đưa bàn dao chuẩn cách nhấp vào Set Home X Set Home Z - Sau bàn dao chuẩn tiến hành đưa dao quay chuẩn(pg up down để điều khiển dao) - Nhập S300 M3 vào ô lệnh nhấn Enter S300M3 Hình 8.4 CS5.1-2 - Dùng phím mũi tên bàn phím để di chuyển bàn dao - Cho dao chạm vào mặt đầu phơi (vị trí chuẩn theo phương Z) - Nhấn Quit mode (góc bên trái) chuyển qua mục Tooltable Trang 118 Hình 8.5 CS5.1-3 - Ở Current Tool chọn vị trí dao xét chuẩn (VD: xét chuẩn dao nhập Enter) - Nhấp vào touch Z để lấy vị trí chuẩn Khi Axis Coordinates giá trị Z - Nếu chương trình có chu trình tiện mặt đầu lấy giá trị Z offset trừ cho bề dày tiện mặt lấy giá trị nhập vào Z offset Lấy chuẩn xong đưa dao xa phôi theo trục Z trước - Trục X làm tương tự trục Z nhiên khác chỗ Khi ô Axis Coordinates giá trị X 0, chưa phải tâm phơi Để đưa chuẩn tâm phôi ta lấy giá trị X offset trừ cho đường kính phơi dao chạm, sau nhập giá vào X offset nhấn Enter Lấy chuẩn xong đưa dao xa phôi theo phương X trước - Chú ý: + Để thoát khỏi Tooltable nhấp Quit mode + Cẩn thận xét X (dễ sai phần này) + Sau xét chuẩn xong phải kiểm tra chuẩn + VD: G90 G01 X (GIÁ TRỊ ĐƯỜNG KÍNH PHƠI+6) Z0 F300 Trang 119 G90 G01 X0 Z6 F300 CS5.2 Load G-Code, kiểm tra, chỉnh sửa gia công + Sau hoàn tất kiểm tra chuẩn tiến hành chạy code tự động + Vào chế độ AUTO Hình 8.6 CS5.2-1 - Nhấp vào Load => chọn thư mục chứa code => nhấp đúp code cần chạy => chọn CYCLE để vào chế độ chuẩn bị Trang 120 Hình 8.7 CS5.2-2 - Cycle Start: Khởi động chu trình tiện - Feedhold: dùng chương trình (kết hợp với Stop để dừng trục chính) - Spindle: quay spindle - Coolant: bật tới nguội (nếu có) - Stop: dừng trục - Single: chạy khối lệnh (block) (kết hợp với nút Cycle Start) - Tool Adjust: chỉnh sửa dụng cụ, offset,… - Edit: chỉnh sửa chương trình (chỉ dùng chương trình dừng) - Rewind from here: không nên dụng đến bạn không am hiểu Mach3 ❖ Chú ý: kiểm tra code trước nạp vào Mach3 Hình 8.8 CS5.2-3 Trang 121 Trang 122 CHƯƠNG KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 9.1 Kết luận Thông qua việc thực đề tài, nhóm tác giả nhận thấy vấn đề thiết thực, bên cạnh việc đào tạo giảng dạy chương trình lý thuyết cho kỹ sư, kỹ thuật viên việc ứng dụng vào công nghệ phần mềm để giúp cho công việc nhanh, hiệu đem lại giá trị kinh tế hiệu đóng vai trị quan trọng sản xuất Các hướng dẫn viết cụ thể, trực tiếp để người đọc, soạn case study giúp người đọc tự rèn luyện phát triển kỹ chuyên môn Hơn nữa, ứng dụng vào việc phát triển sản phẩm ngày có độ phức tạp cao Công nghệ đa trục (Multi-Axis) Hình 9.1 Sản phẩm gia cơng thực tế ứng dụng tài liệu Trong q trình tìm hiểu, nhóm tác giả nhận thấy Mastercam phần mềm CAM toàn diện, mang đến nhiều lợi ích cho ngành gia cơng chế tạo máy CNC, mà hãng phần mềm đề tiêu chí mang giá trị tích cực phát triển Hình 9.2 Các cơng nghệ ý tưởng tích cực từ hãng CNC Software Mastercam Trang 123 9.2 Kiến nghị Về tầm nhìn tại, nhóm tác giả mong mỏi tài liệu thử nghiệm giảng dạy kèm tài liệu tham khảo môn học CAD/CAM-CNC Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường ĐH SPKT TP.HCM tổ chức Như vậy, tài liệu nhận phản hồi đánh giá mang tính kết để cập nhật tái tốt Về tầm nhìn tương lai, nhóm tác giả hy vọng có phát triển mặt công nghệ máy công cụ CNC nghiên cứu • Đối với máy phay 02CNC1, máy phát triển thành đồng thời 05 trục so với gia cơng 3+2 • Đối với máy tiện ANTON 1987, máy có cấu đảo phơi để tang độ linh hoạt gia công Trang 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Susan X Li, Robert B Jerard (1994) “5-axis machining of sculptured surfaces with a flat-end cutter” Computer-Aided Design Volume 26, Issue 3, March 1994, Pages 165-178 [2] Isamu Nishida, Ryuta Sato, Keiichi Shirase (2016) “Process planning system of 5-axis machining center considering constraint condition” 2016 International Symposium on Flexible Automation (ISFA) INSPEC Accession Number 16544284 [3] Chul-Woo Park, Hyun-Jin Choi Jung-Hee Lim (2018) “Structure design of 5-axis cutting system for machining of automobile’s light-weight material” Proceedings of the International Conference of Manufacturing Technology Engineers (ICMTE) 2018 2018.10, 37-37 (1 page) [4] Changqing Liu, Yingquang Li, Xin Jiang, Wenyao Shao (2019) “Five-axis flank milling tool path generation with curvature continuity and smooth cutting force for pockets” Chinese Journal of Aeronautics [5] Vũ Hoài Ân (2008) “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy CNC trục” Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Viện Máy Dụng cụ Công nghiệp (IMI) 11-2018, KC 03.02/06-10 [6] Nguyễn Quốc Dũng, Bùi Lê Ngôn (2013) “Ứng dụng cơng nghệ CAD/CAM tạo hình bề mặt xoắn vít Arsimet máy CNC trục” Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Số 17 (9-2013), trang 61-67 [7] Nguyễn Thanh Bình, Nguyễn Huy Ninh, Hồng Tiến Dũng (2015) “Khảo sát ảnh hưởng chế độ cắt đến độ nhám bề mặt phay cao tốc máy trục UCP600” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 53 [8] Bùi Long Vịnh (2018) “Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng trục dao chế độ cắt đến suất nhám bề mặt gia công mặt cầu lồi trung tâm CNC trục” Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội [9] Phạm Thị Thiều Thoa, Tô Văn Hùng, Bùi Xn Chỉnh, Nguyễn Cơng Minh, Bùi Đình Vinh, Nguyễn Việt Anh (2018) “Nghiên cứu thiết kế mơ hình máy trung tâm phay CNC trục” Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 47.2018 Trang 125 ... tài “BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM 2020” 1.3 Mục đích đề tài Biên soạn tập tài liệu tham khảo lập trình gia cơng CNC ứng dụng phần mềm CAM Mastercam 2020 hãng CNC Software Biên soạn tập... 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: BIÊN SOẠN TÀI LIỆU THAM KHẢO MASTERCAM. .. dẫn: Ths Đặng Minh Phụng Mục tiêu đề tài: Biên soạn tập tài liệu tham khảo lập trình gia công CNC ứng dụng phần mềm CAM Mastercam 2020 hãng CNC Software Biên soạn tập giảng thực hành lập trình,