NC studio là một phần mềm điều khiển máy CNC trên máy tính và thi hành các lệnh nhƣ các phần mềm điều khiển khác
Hình 2. 28.Mô tả giao diện chính và các phím chức năng
- (1) Nút chúc năng Reset: Trong quá trình vận hành, sau khi sử lý xong lỗi nhấn
nút Reset hay nhấn (Ctrl+F12) để phần mềm trở về trạng thái ban đầu.
- (2) Resume: tiếp tục chạy
- (3) Stop Dừng hẳn => khi máy đang chạy nhấn thì máy sẽ dừng hẳn. - (4) Pause Tạm dừng chƣơng trình .
- (5) Play Bắt đầu chạy chƣơng trình.
- (6) Chạy mô phỏng => chạy xem trƣớc chƣơng trình khi bắt đầu chạy thật.
- (7) Tự động về gốc tọa độ =>khi mũi dao ở bất kỳ vị trí nào click ,hay nhấn
(Ctrl+F7) Máy sẽ tự động di chuyển về gốc mà ta đặt .
- (8) Nút chọn gốc tọa độ (0,0,0) - (9) Khuc vực báo gốc tọa độ máy
- (10) Khu vực báo gốc tọa độ đang làm việc.
- (11) Vùng báo và điều chỉnh tốc độ di chuyển máy.
- (12) Vùng báo ,tắt mở và điều chỉnh số vòng quay động cơ trục chính . - (13) Khu vực báo các mã lệnh trong chương trình hiện có.
Vận hành thao tác máy trên phần mềm NC studio:
Mở Phần mền điều khiển Ncstudio có giao diện nhƣ sau:
- Các Menu chứa các lệnh của chƣơng trình ở các menu này chúng ta chú ý nhất là Menu Operation (Là menu quản lý chính các hoạt động của máy)
- Một số lệnh đƣợc đƣa ra ngoài bằng các nút bấm trên thanh công cụ.
+ Lệnh di chuyển về gốc tọa độ của máy (Move to Reference Point) ,cho phép máy tự động dò tìm ,di chuyển về gốc của máy mà nhà sản xuất đã thiết lập
+ Lệnh chạy nâng cao : Lệnh tắt (Ctrl+F9) là 1 lệnh cho phép ta chạy ở bất kỳ dòng lệnh nào đến dòng nào mà ta muốn,không nhƣ lệnh Start (F9) chỉ cho phép ta chạy từ đầu chƣơng trình đến cuối mà thôi
Khi Máy dừng hay bị gãy dao ,và bị mất điện .mà ta đang chạy sản phẩm thì máy nó lƣu lại số dòng lệnh mà đã chạy trên vùng báo và điều chỉnh tốc độ di chuyển máy hoặc trong bảng hộp thoạichạy nâng cao chú ý trƣớc khi chạy ta phải giảm tốc độ chạy và giảm bớt số dòng lệnh cần chạy xuông . Mục đích kiểm tra vị trí chạy, và khi chạy hạn chế có vết dao .Nhập số dòng lệnh bấm OK máy sẽ di chuyển thẳng đến vị trí vừa dừng và chạy tiếp tục
Các cửa sổ làm việc
1 –Tab IO stale là cửa sổ báo trạng thái ra vào của tín hiệu khi hiển thị màu xanh báo cho ta biết đang có tín hiệu đƣợc điều khiển ra hay có tín hiệu đang vào ,còn màu đỏ là ko có tín hiệu nào cả
2- Tab Edit là cửa sổ dùng để sạo thảo mã G cho chƣơng trình điều khiển có phần mở rộng là *NC,TAP..
Trên thị trƣờng hiện có rất nhiều phần mềm CAD/CAM hỗ trợ công việc thiết kế và lập trình đƣờng chạy dao để gia công sản phẩm. Trong số đó có những phần mềm chuyên thiết kế và lập trình đƣờng chạy dao cho các sản phẩm cắt, khắc gỗ, mika, nhựa, đá,… nhƣ Artcam, JDPaint, Top SolidCam Wood, V-Crave, modul Art trong Mastercam,… Mỗi phần mềm có một ƣu điểm riêng, tùy thuộc vào yêu cầu của ngƣời thiết kế để lựa chọn. Artcam là phần mềm khá thân thiện, lập trình nhanh và là sự lựa chọn tuyệt vời cho gia công sản phẩm gỗ.
Artcam Pro là một phần mềm CAD/CAM độc đáo của hãng DELCAM, nó cho phép các nghệ nhân tạo ra các sản phẩm 3D có chất lƣợng cao một cách nhanh nhất và hiệu quả nhất từ các từ các hình vẽ hoặc hình chụp 2D. ARTCAM Pro biến ý tƣởng thành hiện thực một cách nhanh chóng hơn so với phƣơng pháp truyền thống bằng cách xây dựng một mô hình đa lớp hoặc sử dụng các vector tùy biến. Nếu ai đã từng sử dụng các phần mềm chỉnh sửa hình ảnh bằng Photoshop hay Photoeditor,… sẽ nhận thấy khả năng tạo hình bằng ARTCAM là số một. Không những thế, ARTCAM Pro còn cung cấp các công cụ mô hình 3D tiên tiến và chiến lƣợc gia công linh hoạt để cho ra các giải pháp hoàn chỉnh cho mọi nhu cầu gia công CNC nhƣ: làm huy hiệu nổi, chế biến đồ gỗ, khắc và làm khuôn 3D để sản xuất thiệp cƣới, sản xuất khuôn bánh kẹo, đúc tiền, đóng gói,…Với máy điêu khắc CNC, những công việc mất nhiều thời gian ngày xƣa bây giờ có thể thực hiện một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Hình 2.29 Sản phẩm đƣợc thiết kế trên Artcam * Giao diện phần mềm Artcam:
Hình 2. 30.Hình mô tả giao diện phần mềm ArtCAM
* Các khái niệm về vector, bitmap và relief:
đƣợc làm ra từ các điểm và đƣợc nối với nhau bởi các đƣờng thẳng và đƣờng cong. Vector cực kỳ mềm dẻo và có thể xử lý dễ dàng, chính xác.
Lƣợng dữ liệu cần cho việc hiển thị tất cả các tính chất của vector rất nhỏ vì thế các hình vẽ có kích thƣớc nhỏ. Khi vật thể trở nên phức tạp thì kích thƣớc cũng tăng.
Dữ liệu vector là lý tƣởng để tạo ra những đƣờng cong trơn láng. Một vector không chỉ xác định hình ảnh chính xác hơn so với bitmap, mà còn đƣợc dùng để dẫn dụng cụ cắt khi gia công, có thể cho chất lƣợng bề mặt cao hơn.
Ảnh nghệ thuật dạng vector đƣợc vẽ trong các lớp vector và đƣợc dùng để tạo hình 3D trên lớp Relief hay đƣờng chạy dao để gia công các vật thể 2D.
b) Bitmap:
Dữ liệu bitmap là một tập hợp các giá trị màu của các pixel tạo nên hình ảnh. Dữ liệu bitmap đƣợc đặc trƣng bởi độ phân giải và chiều sâu bít. Độ phân giải liên quan đến chi tiết của ảnh và đƣợc xác định bởi lƣợng điểm trên một inch(dpi) hoặc lƣợng pixel trên một inch. Độ phân giải càng cao thì khả năng mô tả càng cao, càng chính xác và chi tiết hơn. Chiều sâu bít liên quan đến số lƣợng màu mà ảnh có thể hiển thị. Byte là một block nhị phân. Ảnh đen trắng là 1 bít, nghĩa là nó có thể bật hoặc tắt, đen hoặc trắng. Chiều sâu bít càng tăng càng hiển thị nhiều màu.
Không giống nhƣ dữ liệu vector, dữ liệu bitmap lớn hơn. Thí dụ một chữ đơn giản nhƣ “What is vector” nếu là vector có 32838 bít, nhƣng nếu là bitmap thì có 40078 bít. Ảnh nhỏ thì không sao, nhƣng nếu gặp ảnh lớn thì việc tăng dữ liệu sẽ ảnh hƣởng đáng kể đến thời gian gia công. Artcam cho phép tạo hình 3D từ dữ liệu bitmap ở trong các lớp bitmap.
c) Relief:
Relief là hình 3D đƣợc tạo ra trong Artcam Pro, mặc dù có hai khái niệm khác nhau là Relief layer và Composite relief.
Relief layer chứa một hoặc nhiều hình 3D. Mỗi một hình 3D đƣợc xây dựng từ ảnh vector hay bitmap 2D bằng cách chọn một phƣơng pháp tính toán. Mỗi phƣơng pháp tính toán kiểm soát sự xuất hiện ảnh tùy theo lớp relief đƣợc chọn. Tập hợp các relief layer tạo nên Composite relief. Cần bao nhiêu lớp để tạo nên một Composite relief tùy thuộc vào cách phối hợp giữa các lớp và sự xuất hiện của lớp relief.
Composite relief có thể đƣợc xây dựng từ một trong hai tầng model, một tầng là mặt trƣớc, một tầng là mặt sau. Mặc dù bạn có thể thay đổi lớp cho nhau bất cứ lúc nào, song bạn không thể thấy composite relief cùng một lúc trên cả hai lớp.
Relief – tạo hình nổi trên dữ liệu Vector hoặc Bitmap
Các lệnh cơ bản trên phần mềm artCAM
- Tạo hình nổi từ các hình bitmap:
Bƣớc 1: Tạo bitmap
Là quá trình tạo nên hình ảnh ban đầu của chi tiết gia công, các hình ảnh này sẽ có độ phân giả càng cao khi dung lƣơng bit càng cao.
Bƣớc 2: Tạo hình nổi Relief
Là quá trình tạo nên hình nổi 3D từ hình ảnh của bƣớc 1. Ví dụ nhƣ hình dƣới
Hình 2. 30.Mô tả cách tạo hình nổi từ các vectơ 2D
- Tạo mặt người từ ảnh chụp:
Một trong những khả năng của Artcam Pro là có thể tạo mặt ngƣời nhìn nghiêng từ ảnh chụp. Đó là tùy chọn Face Wizard. Ví dụ:
Hình 2. 31.Mô tả cách tạo mặt ngƣời từ ảnh chụp
Hình 2. 32.Mô tả cách tạo hình nổi từ ảnh Bitmap 3D
Gia công hình ảnh 3D
Là quá trình thiết lập các thông số, chế độ cắt, lựa chọn các thông số hình học của dụng cụ cắt nhằm gia công đƣợc chi tiết gia công
Xử lý hình ảnh
Từ ảnh trên artcam của công trình cần trùng tu ở Chùa Kim Liên:
Hình 2. 34.Mô tả hình ảnh mẫu
- Phân tích hình ảnh đƣợc chụp bằng máy ảnh:
Bước 1: Đưa ảnh vào Autocad
+ Dùng các công cụ vẽ của phần mềm ta vẽ lại các hoa văn của bức ảnh cần xử lý – tạo dữ liệu Vector.
+ Chú ý các biên dạng của hoa văn phải là đƣờng khép kín.
+ Để dễ dàng chỉnh sửa ta đặt màu, layer khác nhau cho các đƣờng nét.
Hình 2. 35.Hình mô tả ảnh mẫu trên Autocad
Bước 2: Tạo file mới Artcam
Tạo file mới Artcam với kích thƣớc rộng 297 x cao 210 mm.Chọn file import > vector data > chọn file *.dxf vừa vẽ ở trên.
Hình 2. 36.Hình mô tả ảnh mẫu trên ArtCAM
Bước 3: Dùng các lệnh tạo hình
Dùng các lệnh tạo hình (Shape) của Artcam để làm nổi hình
Xuất file NC
Tại thanh toolpath operation chọn save toolpath , bảng save toolpath hiện ra ta chọn nguyên công cần save, kích spool directory để chọn nơi lƣu rồi chọn save % :1248 N20G91G28X0Y0Z0 N30G40G17G80G49 N40T1M6 Hình 2. 37.Mô tả cách ảnh đã qua xử lý
Quan sát đƣờng chạy dao phay thô:
Hình 2. 38.Hình mô phỏng đƣờng chạy dao phay thô
Kết quả phay thô:
- Chọn nguyên công phay tinh. Kết quả gia công:
Hình 2. 40.Hình mô tả kết quả phay tinh
2.4. Kết luận Chƣơng II
Nội dung chương II luận văn đi nghiên cứu tổng quan về máy CNC nói chung và máy Phay gỗ CNC BKRW2014, qua đó tìm hiểu được bản chất quá điều khiển và lập trình gia công trên máy CNC. Mặt khác luận văn cũng nghiên cứu quá trình xử lý một hình ảnh mẫu để xuất thành một chương trình gia công (chương trình NC), gia công trực tiếp trên máy. Như vậy với nội dung của chương II giúp luận văn định hướng được quá trình gia công trên máy phay gỗ CNC BKRW2014
bề mặt chi tiết, thời gian …), từ đó học viên có thể tổng hợp và kết luận về một số chế độ gia công giới hạn và tối ƣu trên máy phay gỗ CNC BKRW2014.
3.1. Yêu cầu xác định thông số công nghệ cho máy Phay gỗ CNC BKRW2014 BKRW2014
Để có thể tiến hành thử nghiệm quá trình gia công trên máy phay gỗ CNC BKRW2014, tác giả đã xác định các thông số đầu vào bao gồm:
- Chương trình gia công :
Sau khi hình ảnh mẫu đƣợc chụp lại và đƣợc xử lý trên Autocad, hình ảnh đƣợc đƣa vào phần mềm ArtCAM, tại đây dựa vào biên dạng và kết cấu của hình ảnh, ngƣời lập trình sẽ thiết lập các thông số công nghệ gia công chi tiết, nhƣ : Chế độ cắt, thông số hình học của dụng cụ cắt…Sau đó phần mềm sẽ tự động tạo nên một chƣơng trình gia công tối ƣu nhất và từ đó xuất ra chƣơng trình NC. Chƣơng trình này đƣợc coppy vào máy tính của máy BKRW 2014. Thông qua phần mềm điều khiển NCStudio, máy sẽ gia công chi tiết mẫu đúng theo hình mẫu ban đầu
- Vật liệu gia công
Mỗi loại vật liêu gỗ có tính chất và kết cầu khác nhau(Gỗ cứng, mềm, dai …);, trong phạm vi luận văn, tác giả sử dụng loại gỗ Dổi (đại diện cho nhóm gỗ dai) gỗ dai là loại gỗ có kết cấu phức tạp nhất, từ đó tác giả muốn đánh giá khả năng gia công của máy.
- Vật liệu dụng cụ cắt
Dụng cụ cắt sử dụng trong gia công gỗ thƣờng có hai loại chính là hợp kim cứng và thép gió, với loại gỗ dai, tác giả sẽ sử dụng loại dao phổ biến nhất đó là dao khắc dạng nhọn (vật liệu hợp kim cứng)
- Thông số công nghệ (Vận tốc cắt, chiều sâu cắt, lƣợng tiến dao, khoảng
chồng lát cắt…). Đây là những thông tin mà qua đó ngƣời vận hành máy có thể xác định đƣợc các chế độ cắt phù hợp cho từng yêu cầu kỹ thuật khác nhau
Và các thông số đầu ra bao gồm: Chất lượng bề mặt gia công; Năng suất
(so với gia công thủ công); Thông số công nghệ giới hạn đảm bảo an toàn
3.2. Gia công thực nghiệm
Trong phần này luận văn sẽ giới thiệu về : Dụng cụ cắt, Phôi gia công, máy gia công, chế độ cắt và quá trình thiết kế gia công.
3.2.1. Dao (Dao khắc dạng nhọn)
Sử dụng dao khắc dạng nhọn vật liệu hợp kim, đây là loại dao đƣợc dùng phổ biến nhất trong quá trình gia công gỗ trên các máy khắc gỗ, thông số hình học của dao:
Bảng 3. 1.Thể hiện các thông số hình học của dao khắc dạng nhọn
Thông số dao Loại dao
Đƣờng kính mũi dao
Góc mũi dao Chiều dài dao
Dao khắc dạng
nhọn 0,4mm 30
0 60mm
3.2.2. Phôi (Gỗ Dổi – gỗ dai)
Phôi dạng tấm phẳng, thuộc loại gỗ Dổi (thuộc nhóm III)tuổi thọ 20 năm, gỗ dổi có thớ dai, mịm và chắc. Kích thƣớc phôi 1200x400x30mm
Hình 3. 1.Mô tả phôi gôc thử nghiệm
Trƣớc khi gia công, phôi gỗ đƣợc tính toán phù hợp về kích thƣớc, đƣợc gá trực tiếp trên bàn máy thông qua các bộ bulong – bích kẹp. Trong trƣờng hợp này phôi đƣợc gá sao cho dao sẽ cắt ngang thớ gỗ(trục X)
3.2.3. Máy gia công:
Máy gia công là máy phay gỗ CNC 3 trục có các thông số công nghệ nhƣ sau:
Bảng 3. 2.Thể hiện các thông số kỹ thuật của máy phay gỗ CNC BKRW2014
stt Nội dung Thông số Đơn vị
1 + Kích thƣớc khuân khổ máy: 2200x1100 mm
2 + Kích thƣớc phôi gỗ gia công: 3,5x2,3x1,8 m 3 + Hành trình chạy dao tối đa theo trục
X, Y, Z:
2400x1300x230 mm
4 + Tốc độ quay trục chính: nmax = 24000 vg/ph
5 + Tốc độ cắt lớn nhất: Vmax = 60 m/ph
6 + Tốc độ chạy dao : Smax = 4 m/ph
7 + Độ chính xác làm việc: 0.1 mm
8 + Khả năng kết nối: USB, Rs 232, mạng LAN
9 + Ổ tích dao: 8 dao
10 + Động cơ: 3 kW
3.2.4. Chế độ cắt
Tại các TN(thực nghiệm) luận văn sử dụng 3 cấp tốc độ cắt là: V1=20(m/phút), V2=40(m/phút) và V3=60(m/phút), lƣợng chạy dao S = 3000
(mm/phút), khoảng chồng lát cắt Sc1 = 30%, Sc2 = 60%, Sc3 = 80%, chiều sâu cắt tối đa tmax =12mm
Bảng 3. 3.Bảng tổng hợp các chế độ cắt của từng thực nghiệm Thông số cắt TN 1 TN 2 TN 3 TN 4 TN 5 TN 6 TN 7 TN 8 TN 9 S(mm/phút) 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 V(m/phút) 20 20 20 40 40 40 60 60 60 Tmax(mm) 12 12 12 12 12 12 12 12 12 Sc(%) 30 60 80 30 60 80 30 60 80
3.2.5. Quá trình thiết kế & gia công chi tiết mẫu [6]
Quá trình này đƣợc bắt đầu từ các hình ảnh mẫu
Hình 3. 2. Mô tả hình ảnh mẫu
3.5.2.1. Phân tích hình ảnh được chụp bằng máy ảnh:
Ảnh chụp – là dạng ảnh Bitmap 2D. Có thể dùng công cụ Relief tạo ảnh nổi từ file bitmap. File này có thể đƣa trực tiếp vào phần mềm Artcam để xử lý. Nhƣng nhƣợc điểm là ảnh chụp bitmap đồng mầu với ảnh tạo nổi nên khó tạo đƣợc chiều sâu nhƣ ý muốn, không đảm bảo đƣợc độ nét nhƣ ảnh thực. Ảnh nổi dùng theo cách này không đƣợc trơn, các đƣờng nét sẽ bị vỡ, sẽ không đúng với thực tế.
tiếp trên Artcam hoặc Autocad, Photoshop, Corel draw,… Nhƣng với biên dạng phức tạp nhiều đƣờng cong trơn nếu vẽ trên Artcam sẽ khó khăn và tốn nhiều thời