4.3.1. Các thiết lập ban đầu
- Vào môi trường Module gia công: Từ Menu của phần mềm, vào: Start > Machining, rồi lựa chọn hình thức gia công.
- Chọn loại máy CNC: Tiện, phay 3,4,5 trục. Thiết lập hệ toạ độ gốc phôi. Nhập chi tiết, phôi.
- Sau khi vào môi trường của các Module gia công. Bên trái cửa sổ màn hình có cây phả hệ Specification Tree chứa các đối tượng kỹ thuật khi tạo chu trình gia công.
- Click đúp vào Part Operation.1 trên cây phả hệ. Một hộp thoại hiện ra như hình 4.5 :
Hình 4.5. Hộp thoại thiết lập Part Operation
- Click nút để chọn loại máy sẽ dùng để gia công. Một hộp thoại hiện ra để chọn các loại máy và thiết lập các thông số cho máy như trục chính Spindle; Dụng cụ cắt Tooling; Mã NC sử dụng cho máy đó Numerical Control.
- Click nút để thiết lập hệ toạ độ gia công sẽđược dùng là hệ toạ độ gốc phôi cho khi sinh mã gia công. Với Icon
- Click nút . Một trình duyệt hiện ra và ta chọn chi tiết cần gia công, sau đó nhập vào màn hình đồ hoạ.
- Click nút Design Part để chọn hình dạng chi tiết ban đầu trên màn hình đồ hoạ.
- Chọn Select Stock và chọn phôi trên màn hình đồ hoạ cho quá trình gia công. Phôi này có thể là một phôi thiết kế sẵn nhập vào cùng với chi tiết. Hoặc là phôi được tạo ngay trong môi trường Module gia công. Nếu không chọn cái này thì CATIA sẽ tự tạo phôi hình chữ nhật bao lấy chi tiết.
- Chọn Fixture để chọn đồ gá (đòn kẹp, đồ gá gá đặt…) trên màn hình đồ hoạ phục vụ cho việc mô phỏng và tạo chu trình gia công.
4.3.2. Chu trình gia công tiện thô
Click nút Lathe Roughing ICon. Hộp thoại hiện ra và chọn kiểu Roughing Mode mong muốn trong Machining Parameter Strategy Tab Page .
Hình 4.6. Hộp thoại lựa chọn các kiểu tiện thô
Có 3 kiểu Roughing Mode là:
+ Longitudinal: Tiện với các đường chạy dao cắt theo từng lớp dọc theo cho toàn bộ chiều dài của Profile chi tiết từ ngoài cùng vào trong.
+ Face: Tiện với các đường chạy dao cắt theo từng lớp kim loại theo chiều ngang hướng kính.
+ Parallel Contour: Tiện với đường chạy dao hớt đi các lớp kim loại song song với đường Profile biên dạng của chi tiết.
1. Lựa chọn biên dạng phôi và chi tiết
Click vào các vùng màu đỏđể chọn các Profile Stock và Profile Part cũng như chọn mặt giới hạn đường chạy dao. Khi chọn các Profile Stock và Profile Part thì thanh công cụ Edge Selection Toolbar xuất hiện để trợ giúp chọn ra các Profile.
Hình 4.7. Hộp thoại lựa chọn bề biên dạng phôi và chi tiết
Khi muốn chọn tựđộng chọn lựa một cách liên tục các đường Profile tiếp nối, Click vào nút Options để hiện ra hộp thoại Options và chọn kiểm kết nối liên tục Link Types.
2. Thiết lập thông số gá thân dao vào bàn xe dao
Hình 4.8. Hộp thoại lựa chọn thông số thân dao và bàn xe dao
+ Setup Angle: Góc gá thân dao so với trục hướng kính trên bàn xe dao. 00 là gá thẳng; ≠ 00 là gá nghiêng.
Góc nghiêng = 00 Góc nghiêng = 450
+ Set X; Set Y; Set Z: Định nghĩa thành phần tổng chiều dài thiết lập cho Tool Assembly.
+ Tool Inverted: Định nghĩa nếu muốn dụng cụ cắt đảo chiều.
Invert No Check Invert Check
+ Number of Component: Định ra số của các thành phần của Tool Assembly. + Pref. output point 1; 2; 3: Định ra điểm Output ưu tiên đầu tiên. Có 10 giá trị lựa chọn. P1; P2; P3; P4; P5; P6; P7; P8; P9; P9R.
Thiết lập các thông số hình học của thân dao và tạo các kiểu dao như: dao tiện ngoài; dao tiện trong; dao tiện rãnh ngoài; dao tiện rãnh trong ..v.v. Ví dụ như dao tiện ngoài gồm các thông số như sau:
+ Hand Style: gồm Left Hand; Right Hand ; Neutral.
+ Holder Capability: Định nghĩa khả năng của cán dao gồm có mặt ngoài của dao Surface; Mặt ngang của dao Traverse; Mặt ngắn nhất Shortest.
+ Cutting Edge Angle (Kr):Định nghĩa góc phía cạnh cắt của dao.
Hình 4.9. Hộp thoại thiết lập thông số hình học kiểu dao
Hình 4.10. Hộp thoại thiết lập thông số chế độ gia công 4.3.3. Chu trình gia công dạng xoắn vít
- Vào môi trường gia công, chọn module gia công “Advanced machining”. Chọn kiểu gia công “Mutil-axis Helix machining ”
Hình 4.11. Hộp thoại Machining Parameter Strategy và Geometry Tab
- Machining Parameter Strategy : Thiết lập các thông số công nghệ: + Machining Tab: Thiết lập hướng gia công và độ chính xác gia công. + Radian tab: Thiết lập thông số cắt hình học theo chiều hướng kính. + Tool Axis: Thiết lập góc nghiêng của dụng cụ
- Geometry Tab : Định nghĩa thông số hình học cho chu trình gia công. Kick vào các vùng màu đỏ và lựa chọn chi tiết, điểm đầu cuối biên dạng .v.v.
- Tool Tap : Lựa chọn, thiết lập dụng cụ cắt.
Hình 4.12. Hộp thoại Tool Tap
- Feeds & Speeds Tab : Lựa chọn các thông số công nghệ gia công.
Hình 4.13. Hộp thoại Feeds & Speeds Tab và Macros
- Macros : Định nghĩa di chuyển dao khi vào và ra dao của đường chạy dao theo Macro.
4.3.4. Mô phỏng quá trình gia công
- Chọn chu trình gia cụng và Click nút Replay hoặc Right Click vào chu trình gia cụng trong phần Process > Part Operation.i trên cây phả hệ Specification
Tree và chọn Replay trong Menu ngữ cảnh. Hộp thoại Replay hiện ra như hình 4.14:
Hình 4.14. Hộp thoại các công cụ mô phỏng quá trình gia công
Trên hình 4.14 có các lựa chọn như sau:
Toolpath phụ thuộc vào người dùng nhập.
- Replay mode : Dao chạy liên tục từđầu đến cuối chu trình gia công. - Visualization mode :Dụng cụ cắt chỉ xuất hiện tại các vị trí cuối cùng. - Color mode : Hiển thịđường dụng cụ Toolpath với cùng màu.
- Point display mode :Đường đi của các điểm liên kết được hiển thị. - Holder Visibility Options : Hiển thị tùy chọn hiển thị dụng cụ
- Video from Last Saved Result : Tiếp tục mô phỏng sự hớt vật liệu của nguyên công lựa chọn từ chi tiết (đã được mô phỏng) còn lại sau khi mô phỏng từ các nguyên công trước (sự mô phỏng các nguyên công trước này phải được ghi nhớ);
- Full Video : Mô phỏng tất cả các nguyên công theo thứ tự kể cả nguyên công lựa chọn lẫn các nguyên công khác trong chương trình.
- Mixed Photo/Video : Hiển thị kết quả gia công của tất cả các chu trình gia công trước chu trình gia công lựa chọn muốn mô phỏng của chương trình Machining (thường dùng khi chưa mô phỏng các chu trình gia công trước đó lần nào và chỉ muốn mô phỏng chu trình gia công lựa chọn nhưng lại muốn biết kết quả
của tất cả các chu trình gia công kể cả chu trình gia công lựa chọn), sau đó mô phỏng chu trình gia công lựa chọn.
- Associate Video Result to Machining Operation : Kết hợp kết quả của chu trình gia công. Tương tự như Save kết quả của Video mô phỏng các chu trình gia công đó để sử dụng cho mô phỏng một chu trình gia công khác nhưng khuông muốn phải mô phỏng lại từđầu mà chỉ mô phỏng chu trình gia công lựa chọn. Lệnh này kết hợp với lệnh Video From last Saved Result.
- Video Collisions Report : Tạo báo cáo các va chạm dụng cụ cắt khi gia công.
- Photo : Hiển thị kết quả gia công thực. Tại mọi thời điểm, có thể dùng chuột Kick vào bất cứ vị trí nào trên Photo và một hộp thoại hiện ra sẽ báo cho bạn biết các thông tin vềđiểm Kick đó
- Video Options : Điều chỉnh khi mô phỏng.
- Start Machine Toolpath Simulation : Bắt đầu mô phỏng với máy VNC. - Analisys : Phân tích các thông số liên quan đến mô phỏng.
4.3.5. Xuất chương trình gia công sang mã NC
- Chọn Manufacturing Program trong cây phả hệ Specification Tree, sau đó chọn Generate NC Code Interactively ICon trên thanh công cụ. Hoặc cũng có thể Right Click và chọn nó trong Menu ngữ cảnh. Hộp thoại Generate NC Output Interactively xuất hiện như trên hình 4.15
- Phụ thuộc vào việc tạo mã NC Code cho từng loại máy mong muốn sẽ có các thủ tục khác nhau để lựa chọn. Trong phần NC Data Type trên hộp thoại, có thể chọn tạo loại mã:
+ Tạo mã APT Source Code. + Tạo mã Clfile Code. + Tạo mã NC Code.
+ Tạo Video Result in CAPTproduct
Hình 4.15. Hộp thoại Generate NC Output Interactively
- Click nút Execute để tạo dữ liệu NC data.
2.5. Thiết kế trục vít có bước thay đổi
Trục vít có bước thay đổi là một chi tiết có biên dạng tương đối phức tạp vì vậy có nhiều cách có thể thiết kếđược khi sử dụng phần mềm CATIA. Ởđây, luận văn sử dụng phương pháp kết hợp và chuyển đổi qua lại giữa hai môi trường làm việc là: Generative Shape Design và Part Design để thiết kế mô hình 3D của chi tiết. Chi tiết trục vít thiết kế có các thông số cơ bản như sau:
- Đường kính: D=50mm - Đoạn vít làm nhiệm vụ cấp liệu: L1=625mm, H1=6mm, t1=50mm - Đoạn vít dùng nén ép (vùng chuyển tiếp): L2= 125mm, H2=3÷5, t2=50÷55mm - Đoạn vít dùng định lượng: L3=100mm, H3 =3; t3=50 - Chiều rộng cánh vít: e=6mm - Góc nghiêng Φ =27° - Chiều dài phần làm việc của trục vít: L=850mm - Chiều dài phần lắp ghép: 180mm
- Chiều dài trục then hoa: 60mm, số răng 6, bề rộng 6mm, đường kính ngoài
38 =
φ , đường kính trong φ=32mm
- Chiều dài chi tiết L= 1120mm
Hình 4.16. Thông số trục vít thiết kế
Quá trình thiết kế có rất nhiều thao tác, ởđây Luận văn chỉ đưa ra một số bước chính:
* Bước 1. Tạo đường xoắn Helix theo dạng xoắn của trục vít:
Tạo 1 môi trường làm việc trong môi trường Generative Shape Design. Sử dụng công cụ Helix tạo đường xoắn vít theo biên dạng của trục vít. Đường xoắn này được chia thành 3 đoạn với các thông số cơ bản như hình 4.16
- Tạo đường dẫn của đường xoắn vít L1; L2; L3 trong mặt phẳng Oyz
Hình 4.17. Tạo đường dẫn để sử dụng lệnh Helix
- Tạo đường xoắn vít tương ứng với 3 đường dẫn
Hình 4.18. Tạo đường xoắn vít L2 có bước thay đổi
* Bước 2. Sử dụng công cụ Join để liên kết 3 đoạn xoắn vít: Do đoạn xoắn vít được xây dựng bằng 3 đường có bước và kích thước khác nhau, vì vậy để có thể sử dụng lệnh Sweep tạo biên dạng theo đường xoắn vít này thì phải sử dụng công cụ Join để liên kết tạo thành một đường.
Hình 4.19. Công cụ Join liên kết 3 đường xoắn vít * Bước 3. Tạo biên dạng xoắn từ đường xoắn vít:
- Tạo biên dạng rãnh xoắn vít trong mặt phẳng Oyz
Hình 4.20. Tạo profin của rãnh vít
- Xây dựng bề mặt xoắn vít: Sử dụng công cụ Sweep tạo biên dạng xoắn từ đường Helix, và biên dạng rãnh xoắn vít đã xây dựng
Hình 4.21. Tạo biên dạng xoắn vít bằng công cụ Sweep * Bước 5. Tạo bề mặt trục vít
- Tạo một Sketch mới trong mặt phẳng xOy, vẽ hình tròn có đường kính 50 mm. Sử dụng lệnh Extrude tạo bề mặt khối trụ.
Hình 4.22. Tạo bề mặt khối trụ Φ=50mm
- Sử dụng các lệnh Split cắt đi các phần thừa tạo thành bề mặt trụ vít
Hình 4.23. Công cụ Split
* Bước 6. Tạo phần thoát dụng cụ khi gia công: Sử dụng lệnh sweep tạo mặt và lệnh Split giới hạn đường chạy dao
Hình 4.24. Tạo mặt giới hạn thoát dụng cụ
Hình 4.25. Lệnh Split tạo phần thoát dụng cụ
* Bước 7. Liên kết các bề mặt tạo biên dạng chi tiết: Sử dụng lệnh Join liên kết các bề mặt ở các bước trên tạo thành bề mặt chi tiết.
Hình 4.26. Lệnh Join liên kết các bề mặt
* Bước 8. Tạo khối và hoàn thành chi tiết: Chuyển sang môi trường làm việc “Part Design”; Sử dụng công cụ “Close surface” để tạo khối. Trong môi trường này, sử dụng một số công cụ khác để tạo then hoa, vai trục, lỗ ren.
Hình 4.27. Lệnh Close surface tạo khối
- Sử dụng lệnh Extrude tạo đoạn trục dẫn hướng 180mm và đoạn cổ trục 30mm
Hình 4.28. Lệnh Extrude tạo trục dẫn hướng và cổ trục
- Sử dụng lệnh Extrude Tạo đoạn trục then hoa, Groove tạo lỗ ren M24
Hình 4.29. Tạo trục then hoa
2.6. Lập trình mô phỏng gia công trục vít có bước thay đổi
Lập trình và mô phỏng quá trình gia công trục vít trên máy tiện CNC được thực hiện qua một số thao tác chính như sau:
- Vào môi trường gia công, chọn module gia công “Advanced machining”. Chọn kiểu gia công “Mutil-axis Helix machining” và thiết lập cấu trúc máy, phôi, hệ trục tọa độ máy..v.v.
Hình 4.33. Thiết lập các thông số cơ bản của máy
Với loại chi tiết trục vít có bước thay đổi, chọn loại máy tiện 3 trục có bàn quay (3-axis With Rotary Table Machine).
- Lựa chọn và thiết lập dụng cụ cắt: Chọn 2 loại dao có đường kính 10 và 12 mm.
- Thiết lập đường chạy dao: Vì chi tiết có biên dạng phức tạp, nên phải thiết lập nhiều đường chạy dao với các lượng dư cắt khác nhau. Tuy nhiên do thời gian và điều kiện mô phỏng có giới hạn nên Luận văn chỉ thiết lập 7 đường chạy dao mô phỏng quá trình cắt (không đặt lượng dưđể cắt thô , bán tinh và tinh)
Hình 4.35. Thiết lập các đường chạy dao - Sử dụng công cụ Tool Animation mô phỏng quá trình gia công
- Kết quả sau khi mô phỏng và xuất chương trình gia công sang mã NC
Hình 4.37. Kết quả mô phỏng quá trình gia công phần cấp liệu
Hình 4.39. Kết quả mô phỏng quá trình gia công phần định lượng
- Xuất chương trình gia công: Sử dụng công cụ Genarate Output Interactively với lựa chọn kiểu dữ liệu là NC Code
Hình 4.40. Công cụ xuất sang chương trình gia công
- Ví dụ Một đoạn chương trình NC xuất ra từ phần mềm N1 G17 ( Mặt phẳng xOy)
N2 G90 ( Lập trình tuyệt đối) N3 G96 ( Tốc độ cắt m/ph)
N4 M3 ( Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ) ……
N9 T002 M06 ( Thay dao T002)
N10 G00 X0 Y0 Z0 A0. C0. ( Chạy dao nhanh đến X0Y0Z0, trục A0, C0)
N11 G01 G40 X836.62 Y21.86 Z2.44 A141.129 C-63.4807 F1000 (Tốc độ F=1000 mm/ph)
N12 X835.48 Y21.3 Z5.52 A119.887 C-50.7046 (Di chuyển trục dao đến tọa độ X835.48 Y21.3 Z 5.25, trục A quay một góc 119.887, C quay -50.7046 )
N13 X834.35 Y20.3 Z8.49 A103.207 C-41.741 N14 X833.33 Y19.05 Z11. A89.983 C-35.2563 N15 X832.08 Y17.09 Z13.86 A74.944 C-28.4593 N16 X831.06 Y15.19 Z15.92 A63.441 C-23.6087 N17 X829.93 Y12.77 Z17.92 A51.045 C-18.6554 N18 X828.79 Y10.09 Z19.55 A39.001 C-14.0582 N19 X827.78 Y7.52 Z20.67 A28.422 C-10.1524 N20 X826.52 Y4.18 Z21.6 A15.516 C-5.5025 N21 X825.5 Y1.39 Z21.96 A5.131 C-1.8146 N22 X824.37 Y-1.74 Z21.93 A-6.405 C2.2658 N23 X823.23 Y-4.85 Z21.46 A-18.042 C6.4054 N24 X822.22 Y-7.53 Z20.67 A-28.435 C10.1573 N25 X820.96 Y-10.7 Z19.23 A-41.605 C15.0368 N26 X819.95 Y-13.05 Z17.71 A-52.396 C19.1833 ….. N2831 X0 Y-58.23 Z37.01 C33.3184 N2832 M05 (Dừng trục dao) N2833 M02 (Dừng chương trình) N2834 M30 (Kết thúc và trở lại đầu chương trình)
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Trên cơ sở của những nghiên cứu khi ứng dụng phần mềm CATIA để thiết kế, lập trình và mô phỏng gia công chi tiết trục vít có bước thay đổi trên máy tiện CNC,