Chi tiết được lập trình để gia công là : Trục dẫn hướng
Phôi Kích thước: φ95 x 150 mm Vật liệu: nhôm
Dao T1 Dao tiện thô 350 R0.8 T2 Dao tiện tinh 350 R0.4 T3 Dao tiện rãnh 3mm R0.1 T4 Dao tiện ren T5 Dao phay ngón D8mm T6 Mũi khoan tâm D5mm T7 Mũi khoan xoắn D5mm T8 Dao cắt đứt 3mm
Chương trình gia công GUIDE_SHAFT.WPD Chương trình chính GUIDE_SHAFT.MPF TCP T1 D1 ; Roughing tool 350 R0.8 G96 S230 LIMS=3000 M4 M8 G18 G90 G54 G0 X100 Z0.2 G1 X-2 F0.32 G0 Z2 CYCLE95("CONTOUR",2,0,0,0.2,0.25,0.15,0.001,1,0,0,0) TCP T2 D1 ; Finishing tool 350 R0.4 G96 S300 LIMS=3000 M4 M8 G18 G90 G54 G0 X50 Z0 G1 X-2 F0.1 G0 X40 Z2 G0 G42 Z1 CONTOUR G0 G40 X110 TCP T3 D1 ; Recessing tool 3mm R0.1 G96 S180 LIMS=3000 M4 M8 G90 G18 G54 G0 X74 Z2 F0.05 CYCLE93(60,-67,4.2,4,0,15,15,1,1,1,1,0,0,3,0,1,0) G0 X80
TCP T4 D1 ; Threading tool G96 S200 LIMS=3000 M3 M8 G90 G18 G54 G0 X50 Z5 CYCLE97(0,48,0,-20,48,48,5,3,0.92,0.1,0,0,4,1,3,1,0) G0 X54 TCP T5 D1 ; End mill D8mm G94 G90 G64 G54 TMCON G95 S1000 M3 G0 X0 Y0 Z7 POCKET1(2,0,1,-3,0,23,23,4,0,0,0,80,200,3,2,0,1,0,0,0) G0 Z2 TMCOFF SETMS(1) TCP G94 G90 G64 G54 T6 D1 ; Center drill D5mm TMCON S1000 M3 G0 X16 Y0 G0 Z7 F600 MCALL CYCLE81(2,0,1,-2.75,0) POSITION MCALL
G0 Z5 TMCOFF SETMS(1) TCP G94 G90 G64 G54 T7 D1 ; Twist drill D5mm TMCON S1000 M3 TMCON G0 X16 Y0 Z7 F140 MCALL CYCLE83(2,0,1,-12,0,-4,0,3,0,0,1,1,1,1,0,0,0) POSITION MCALL G0 Z5 TMCOFF SETMS(1) TCP
T8 D1 ; Parting off tool 3mm G96 S200 LIMS=3000 M4 M8 G18 G90 G54 G0 X98 Z-103 G1 X94 F0.05 X-1.5 G0 X110 TCP M30
Chương trình con CONTOUR.SPF G18 G90 DIAMON G1 Z1 X40 Z-3 X48 Z-18.477 RND=4 G2 Z-55.712 X60 K=AC(-35) I=AC(80) RND=4 G1 Z-75 RND=6 Z-80 X90 RND=4 Z-110 X110 M17 Chương trình con TCP.SPF G0 G18 G40 G500 G90 G95 X250 Z250 S300 T0 D0 M4 M9 M17
Chương trình con POSITION.SPF
G0 X16 Y0 G0 X0 Y16 G0 X-16 Y0 G0 X0 Y-16 M17
Chương 3
Gia công sản phẩm có bề mặt phức tạp
3.1. Các dạng bề mặt có thể gia công được trên máy
Như trong chương 1 đã phân tích, với trung tâm tiện phay XYZC thì với mức độ linh hoạt của 4 trục, có thể gia công được nhiều dạng bề mặt phức tạp khác nhau kết hợp tiện và phay. Khả năng gia công các bề mặt phức tạp được quyết định bởi trục C và trục Y. Do điều khiển được trục C nên có khả năng phay được các bề mặt phức tạp. Sự kết hợp giữa chuyển động chạy dao X, Z với chuyển động quay của trục C được điều khiển đã tạo nên các bề mặt phức tạp. Với trục Y thì sẽ mở rộng thêm khả năng gia công các bề mặt phức tạp hơn.
Dưới đây là một số dạng các bề mặt phức tạp gia công được trên máy.
Với các bề mặt không quá phức tạp thì có thể dế dàng lập trình trực tiếp trên máy, nhưng với các bề mặt phức tạp thì việc lập trình này trở nên rất khó khăn, đôi khi là không thể lập trình trực tiếp được. Giải pháp ởđây là dùng một phần mềm CAM đề lập trình rồi xuất chương trình sang máy để gia công.
Hiện nay có rất nhiều phần mềm CAM hỗ trợ lập trình gia công như: MasterCAM, WorkNC, PowerMill, Hypermill, Cimatron, Delcam, Esprit, ProE, Catia, NX…
3.2. Giới thiệu về phần mềm Unigraphics NX
Unigraphics NX được phát triển bởi Siemens PLM Software của tập đoàn Siemens. Unigraphics NX là một tổng thể các giải pháp CAD/CAM/CAE linh hoạt, tối ưu, đồng bộ, mạnh mẽ. Giúp các doanh nghiệp có thể giải quyết mọi vấn đề khó khăn nhất trong lĩnh vực CAD/CAM/CAE. Liên tục đổi mới, tích hợp công nghệ và thêm vào các tính năng mới, hổ trợ tối ưu cho công việc,… thêm vào việc mua đứt I-DEAS (một trong tứ đại CAD/CAM) … giúp cho Unigraphics NX từ một phần mềm sinh sau đẻ muộn đã vươn lên thành đại gia số một trong lĩnh vực CAD/CAM.
Phục vụ thiết kế, mô phỏng, lập trình gia công…, cho các ngành công nghiệp sản xuất hàng gia dụng và dân dụng (balo, dày dép), máy công cụ, máy công nghiệp, ôtô, xe máy, đóng tàu cho tới các các ngành công nghiệp hàng không thiết kế máy bay, công nghệp vũ trụ….Nhờ vào giải pháp tổng thể, linh hoạt và đồng bộ của mình mà NX được các tập đoàn lớn trên thế giới ( Boeing, Suzuki, Nissan, Nasa…) sử dụng.
Đặc biệt ở Nhật bản, Đức, Mỹ và Ấn Độ thì Unigraphics NX có thị phần lớn nhất so với tất cả các phần mền CAD/CAM khác . Với 51 triệu license đã được phát hành với hơn 51.000 khách hàng trên toàn thế giới . NX không chỉ đứng đầu về mặt công nghệ
mà còn đứng đầu về lượng license đã được phát hành. Vì vậy nắm bắt tốt phần mền này sẽ có lợi thế lớn khi muốn làm việc cho những tập đoàn lớn. Sựđầu mạnh từ các công ty đến từ Mỹ, Nhật bản vào Việt Nam như hiện nay và trong thời gian tới sẽ thúc
đẩy thị phần của NX, cũng như số lượng các license phát hành ở Việt Nam tăng mạnh trong thời gian tới.
Phiên bản mới nhất NX7.5 được phát hành vào năm 2010 mang thêm những tính năng mới, tạo nên bước đột phá trong lĩnh vực thiết kế, mô phỏng và gia công.… Bốn điểm nổi bật trong NX7.5:
- Tính linh hoạt: NX cung cấp cho người dùng tính linh động mới, tự do tự tại trong
thiết kế được tăng lên bởi kỹ thuật Synchronous giúp dể dàng hơn trong việc thiết kế, chỉnh sữa trực tiếp trong quá trình xây dựng mô hình. Sự tự do trong thiết kế trên nền Direct Modeling kết hợp kỹ thuật mới Synchronous này giúp cho việc thiết kế nhanh hơn hàng chục lần lần so với trước đây.
- Sức mạnh: NX xử lý được những bài toán cực kỳ phức tạp thông qua hệ thống toàn
diện CAD/CAM/CAE. NX Advanced Simualation giải quyết mọi thách thức về CAE, làm giảm bớt 30% công việc tạo mẩu thử nghiệm trước khi sãn xuất. CAM EXPRESS giải quyết mọi thánh thức trong lập trình gia công các trung tâm gia công 5 trục, 4 trục, 3 Trục,…cho đường chạy dao tối ưu, rút ngắn thời gian gia công, và chất lượng sản phẩm tốt nhất
- Phối hợp: Với giải pháp tổng thể CAD/CAM/CAE, phương thức xử lý và quản lý
thống nhất cho phép quá trình phối hợp phát triển sản phẩm diễn ra nhanh hơn và xử lý nhanh hơn gấp nhiều lần, rút ngắn thời gian sản xuất.
- Năng suất: NX giúp cho các kỹ sư và chuyên gia thiết kế nâng cao năng suất trong
việc cải tiến các mẩu thiết kế củ giảm tới 40% thời gian. Và tận dụng được nhiều dử
liệu CAD từ các phần mềm khác trong thiết kếđể cải tiến và phát triển mới.
Các modul chính
1. Modeling: Thiết kế Solid và Suface kết hợp: Người thết kế có thể tự do tự tại dùng
khối được và tựđộng tạo ra mối quan hệ thiết kế. Phối hợp với suface và solid để tạo ra các chi tiết có độ phúc tạp cao, và thiết kế nhanh hơn.
2. Shape Studio: là một bộ công cụ mô giúp hình hóa bề mặt và phân tích bề mặt, tạo
nên các kiểu dáng, bề mặt phức tạp trong công nghiệp. Kết hợp với bộ công cụ Body Design (thiết kế vỏ xe hơi) và General Packaging (tối ưu không gian lái và góc quan sát cho người lái xe hơi) tạo nên một bộ công cụ thiết kế xe hơi tuyệt vời.
Hình 3.3. Modeling và Shape Studio.
3.Sheet Metal: bao gồm 3 modul con: NX Sheet Matal. Earospace Sheet Metal và
Forming/Flatting. Đều là thiết kế tấm nhưng mổi mudul lại cho một úng dụng trong từng lĩnh vực chuyên biệt:
NX Sheet Matal trong công nghiệp hàng tiêu dùng, công nghiệp phụ trợ. Earospace Sheet Metal trong công nghệp hàng không.
4. Assembly: Lắp ráp, kiểm tra.
Hình 3.5. Assembly.
5.Synchronous modeling: Bộ công cụ giúp hiệu chỉnh, thay đổi kích thước, kết cấu
body…từ các file định dạng step, igs… hoặc các file được biên dịch từ các phần mềm khác qua bộ công cụ translator của NX một cách nhanh chóng và mạnh mẽ. Đây là kỹ thuật mới được hãng Siemens nghiên cứu và tích hợp vào NX. Với nghiên cứu mới này đã tạo ra sự thay đổi đáng kể trong tư duy thiết kế và trao đổi dử liệu giữa các phần mềm. Tạo ra một hy vọng mới trong nổ lực tái sử dụng các thiết kế cũ và các thiết kế từ nhiều phần mềm CAD khác nhau. Với công cụ này người thiết kế không còn phụ thuộc vào thông sốở mổi feature và chỉ phụ thuộc vào sự sáng tạo của bản thân
6.Drafting và PMI: Tạo bản vẽ kỹ thuật hiện nay NX đang hướng tới một tiêu chuẩn mới trong việc tạo bản vẽ kỹ thuật, Với công nghệ phát triển giờđây để cung cấp thông tin về sản phẩn và thông tin cho sản xuất, sẽ chuyển sang xu hướng dữ liệu 3D. Các thông số về kích thước, yêu cầu kỹ thuật… sẽđược thể hiện và biểu diển trên mô hình 3D theo tiêu chuẩn ASME Y 14.41 (tài liệu American Society of Mechanical Engineers. Tiêu chuẩn cho định nghĩa các sãn phẩm 3D: ASME Y 14.41 )
Hình 3.7. Drafting và PMI.
7.Mold Wizard: Thiết kế khuôn ép nhựa. tích hợp bộ công cụ Mold Zizard bao gồm
các thư viện, công cụ nâng cao hổ trợ thiết kế.
8.Progressive Die Wizard:Thiết kế khuôn dập, dập liên hợp.
Hình 3.9. Progressive Die Wizard.
9. Routing Electrical: Thiết kế mạch điện.
10. PCB.Xchange: Thiết kế mô hình bo mạch CPU.
11. Routing Mechanical: Thiết kếđường ống cơ khí.
12.NX Human:Tạo mô hình cơ thể người, hỗ trợ mô phỏng xe hơi….
Hình 3.10. NX Human.
13.Weld Assistant:công nghệ hàn, hổ trợ tính toán thiết kế mối hàn.
15. NX Advanced Simulation: Phân tích CAE.
Hình 3.11. NX Advanced Simulation.
16. NX Motion Simulation: Mô phỏng chuyển động.
17.Manufacturing:Lập trình gia công CNC,dễ dàng trong thiết lập chương trình, nhiều chiến lược giúp tối ưu đường chạy dao,… hỗ trợ Machine Tool Simulation giúp mô phỏng gia công bằng mô hình máy thực, giúp chúng ta kiểm soát tốt hơn và hạn chếđược nguy cơ va đập xảy ra khi gia công. Thư viện possproceser có nhiều post của các bộđiều khiển nổi tiếng và thông dụng.
3.3. Ứng dụng phần mềm NX trong thiết kế, phân tích, gia công
Sử dụng một trong các modul thiết kếđể tạo chi tiết, phân tích rồi hiệu chỉnh hoàn thiện chi tiết với modul phân tích (Motion Simualtion, Advanced Simulation).
Với những sản phẩm khuôn đúc thì sử dụng modul làm khuôn (Mold Wizard, Progressive Die Wizard). Dùng MoldFlow Part Advisor để phân tích sản phẩm, hỗ trợ
cho việc hoàn thiện khuôn ( vị trí miệng phun tối ưu, phát hiện đường hàn, lỗ khí…). Sau khi đã có sản phẩm thì sử dụng modul gia công (NX Manufacturing) để lập trình rồi xuất chương trình sang máy để gia công.
Trong phần này chỉ nói về modul gia công để lập trình cho sản phẩm, và dùng các modul khác liên quan để tối ưu việc gia công cũng như hỗ trợ phân tích mô phỏng quá trình gia công (ISV).
3.3.1. Sử dụng NX Manufacturing để lập trình gia công
Khi đã có chi tiết thiết kế thì chọn Start Æ Manufacturing để vào modul gia công. Trong cửa sổ xuất hiện, với máy từ 4 trục trở lên ta chọn mill_multi-axis.
Giao diện môi trường Manufacturing xuất hiện.
Thiết đặt các tham sốđầu vào trong MCS và WORKPIECE: phôi, chi tiết, đồ gá, vật liệu. chọn dao (Create Tool). Chọn phương pháp gia công (Create Operation), thiết đặt các tham số gia công cần thiết trong Path Setting.
Một vấn đề cần lưu ý với việc lập trình gia công 4 trục trong trường hợp gia công các bề mặt phức tạp có dạng quay quanh trục chính: trục quay C được điều khiển cho nên khi lập trình cho chuyển động này để kết hợp với các chuyển động của dao theo X, Y, Z tạo nên các bề mặt phức tạp. Ta phải thiết đặt trục dao (Tool Axis) với lựa chọn là Away from line (để cho trục dao vuông góc với trục quay C).
Hình 3.15. Mô phỏng Tool Path chi tiết gia công.
Quá trình gia công sẽđược tối ưu hơn nhờ vào chức năng tựđộng thiết đặt tốc độ tối ưu (tốc độ trục chính, tốc độ chạy dao, tốc độ quay của dao) dựa trên vật liệu chi tiết, vật liệu dao, phương pháp gia công (thô, bán tinh, tinh).
Từ thanh menu bar chọn:
Preferences Æ Manufacturing Æ Operation Æ Automatically Set in Operation
Tiếp theo chọn Verify để mô phỏng đường chạy dao.
Sau đó chọn Post Process để xuất chương trình tương ứng với bộđiều khiển
3.3.2. Tổng quan về mô phỏng và kiểm tra (ISV)
Modul mô phỏng và kiểm tra (Integrated Simulation And Verification) hay gọi tắt là ISV. Cho phép mô phỏng một máy CNC với kích thước thật. Quá trình mô phỏng chĩnh xác các chuyển động của máy, bao gồm cả các chức năng tính toán của bộđiều khiển và cấu hình máy.
ISV có kiểm tra va chạm, phát hiện va chạm giữa các phần của máy, đồ gá, dao, chi tiết và trong quá trình gia công. Có thể quan sát các chức năng của bộ điều khiển như các macro, chương trình con, lệnh chu trình và các chức năng lệnh G, M.
ISV cải thiện chất lượng của quá trình gia công bởi sự so sánh giữa chi tiết được thiết kế với chi tiết được gia công trên máy thực. Dẫn đến giảm giá thành sản phẩm bởi loại trừ được quá trình chạy thử (dry run), giảm sự can thiệp bằng tay của người vận hành máy, giảm sự cố hư hại với máy, dao, đồ gá, chi tiết bởi loại trừđược va chạm.
ISV bao gồm các phần sau: Visualize, Simulation, Advanced Simulation, Machine Tool Builder, Machine Tool Driver, Setup Configurator.
Visualize
- Mô phỏng các đường chạy dao. - Không mô phỏng động học máy.
- Có kiểm tra sựăn sâu (gouge) và va chạm (collision). - Hiển thị vật liệu bị gỡ bỏở dạng 2D.
Simulation
- Mô phỏng các đường chạy dao.
- Mô phỏng cơ bản động học máy bao gồm dao và đồ gá. - Thư viện máy và bộđiều khiển thông thường.
- Có kiểm tra sựăn sâu (gouge) và va chạm (collision).
Advanced Simulation
- Mô phỏng hoàn toàn động học máy với mô hình máy thực xây dựng được. - Có kiểm tra sựăn sâu (gouge) và va chạm (collision).
- Có nhiều tùy chỉnh mô phỏng khác nhau. - Có thể liên kết với Post Builder.
- Mô phỏng chính xác máy với các lệnh của máy (G, M)
Machine Tool Builder
- Dùng để xây dựng một cấu hình máy.
- Sử dụng các đối tượng hình học được liên kết trong Assembly.
- Xây dựng các động học của các bộ phận máy, các chuyển động của các trục. - Thiết đặt mô hình đồ gá.
Machine Tool Driver
Hình 3.17. Sơđồ các mối liên hệ trong ISV.
Machine Tool Driver (MTD) hay còn gọi là bộđiều khiển NC ảo. Tạo chương trình CNC để mô phỏng bộ điều khiển CNC. Khởi tạo các chuyển động tương ứng với cấu hình của máy được xây dựng. Các chuyển động của máy được điều khiển bởi MTD. MTD được viết bởi ngôn ngữ Tcl dùng trong NX, nhưng còn có thể được viết bởi các ngôn ngữ cấp cao hơn (C++). MTD có thể mô phỏng các chu trình đặc biệt, các sự kiện (User Defined Events – UDE), các macro, các chức năng của bộ điều khiển mà nhà cung cấp có thể không hỗ trợ.
3.3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng máy tiện phay 4 trục
Trong NX, chọn Start Æ All Applications Æ Machine Tool Builder
Thiết lập các bộ phận của máy.
Thiết lập các trục chuyển động tương ứng X, Y, Z, C.
Hình 3.18. Sơđồ máy tiện phay 4 trục.
3.3.4. Xây dựng Post Processor cho bộđiều khiển