Ta thấy vật liệu chế tạo chi tiết Hợp kim nhôm AI-Si- Mg làm khuôn , do đó sử dụng phƣơng án thiết kế CAD/CAM và gia công CNC. Ở đây, do lòng khuôn có hình dáng tƣơng đối phức tạp để đảm bảo độ chính xác giảm thiểu sai số ta nên:
-Xây dựng bản vẽ 3D dùng phần mềm solidworks.
-Lập chƣơng trìng dùng phần mềm Mastercam chạy mô phỏng -Gia công trên máy CNC
-Kiểm tra độ chính xác và chất lƣợng bề mặt.
Nhƣ vậy, từ sản phẩm mẫu do khách hàng cung cấp, ta tiến hành phân tích, lấy mẫu để xây dựng chi tiết thông qua phần mềm Solidworks trình tự sau:
-Dựng bản vẽ phác 2D của chi tiết (bằng tay hoặc bằng AutoCad). -Tiến hành dựng bản vẽ 3D của chi tiết trên Solidworks.
-Xuất bản vẽ 3D đã dựng ra dạng 2D để kiểm tra.
3.1.3. Các bước dựng chi tiết khuôn thổi vỏ chai bằng phần mềm solidworks.
- Từ File chọn New chọn ứng dụng Part Solid để tiến hành dựng hình lòng khuôn
Hình 3.2. Tạo một file part mới và save
- Sử dụng lệnh Boss Extrude1 tiến hành dựng khối hộp
- Dựng chóp bằng lệnh Loft1
- Dựng 1 nửa dùng lệnh Mirro1
- Mirro1
- Vát cạnh cổ chai
3.2 Ứng dụng phần mềm Mastercam6 để lập trình gia công
- Từ File chon New sau đó chọn ứng dụng Manufacturing NC Assembly
Name đặt tên chƣơng trình gia công của mình là Gia_cong rồi OK thì sẽ thấy ứng dụng Manufacture xuất hiện
Hình 3.1.Tạo một file gia công mới.
- Chọn Setup Units Milimeter Newton Second (mmNs) Set OK để thiết
lập đơn vị đo theo millimeter. Chọn Done để trở về Menu Manufacture.
- Chọn Mfg Model Assemble Ref Model lúc này hộp thoại Open sẽ hiện ra yêu cầu ta chọn chi tiết đƣợc thiết kế theo dạng Part. Khi đó ta sẽ chọn chi tiết khuôn thổi vỏ chai vừa vẽ ở trên để làm chi tiết gia công. Tiến hành chọn Done/Return để hoàn tất công đoạn này và trở về màn hình chính để chuẩn bị các bƣớc cho quá trình gia công chi tiết.
3.2.1 Tạo phôi cho cả quá trình gia công (Workpiece)
- Bây giờ ta dựa theo mẫu vẽ vừa đặt vào ở công đoạn trƣớc để tạo phôi phục vụ cho quá trình gia công.
- Ta thấy khuôn thổi vỏ chai là dạng khuôn ghép 2 nửa khuôn với nhau có dạng hình hộp chữ nhật nên ở đây ta nên chọn phôi có hình hộp chữ nhật để tiết kiệm đƣợc phôi gia công đồng thời giảm thời gian gia công thô.
- Chọn Mfg Model Create Workpiece Enter Part Name : Phoi_GC
- Nhấp chọn Solid Protrusion Extrude Solid Done
- Ta tiến hành vẽ hình dạng của phôi là hình khối chữ nhật chiều dài đúng bằng chiều dài của chi tiết là 216,6 x150x70 (mm).
Hình 3.2. Tạo phôi cho quá trình gia công.
- Nhƣ vậy, ta đã tạo xong phôi để gia công, phôi sẽ là một khối Solid màu xanh lá cây và bao lấy mẫu gia công, điều này đảm bảo đủ lƣợng dƣ để gia công đƣợc chi tiết.
3.2.2Thiết lập máy, hệ toạ độ và mặt phẳng an toàn cho quá trình gia công
- Ở đây ta tiến hành đặt tên của chƣơng trình gia công trong mục Operation Name, rồi tiến hành chọn loại máy gia công trong mục NC Machine. Tuỳ theo loại máy mà mình định gia công mà ta tiến hành nhập các tham số về máy, bộ điều khiển, dao cụ trong hộp thoại Machine Tool Setup.
- Để thiết lập gốc toạ độ của chƣơng trình ta chọn vào mục Machine Zero Select
lúc đó sẽ xuất hiện khi đó ta tiến hành chọn gốc gia công của chƣơng trình. Gốc toạ độ này có thể chọn theo gốc có sẵn hoặc có thể tạo ra tuỳ theo ý tƣởng gá đặt và gia công của từng ngƣời. Điều này hết sức quan trọng vì toàn bộ quá trình gia công sau này đều dựa vào gốc toạ độ chuẩn này.
Hình 3.3. Thiết lập hệ toạ độ cho quá trình gia công.
- Tiếp tới ta mục Retract Surface lúc này hộp thoại Retract Surface Options sẽ
xuất hiện ta chọn Along Z Axis Enter Depth tiến hành nhập chiều cao của mặt
phẳng an toàn vào, ở đây vì chiều cao lớn nhất của phôi là 70 (mm) nên ta nhập gia giá trị của chiều cao này là 75 (mm).
Hình 3.4. Thiết lập mặt phẳng an toàn cho quá trình gia công
- Tiếp theo ta chọn Done/Return để trở về của sổ chính
- Nhƣ vậy, kết thúc giai đoạn này ta đã thiết lập đƣợc thông tin về máy, hệ trục toạ độ gốc và mặt phẳng an toàn để chuẩn bị quá trình gia công chi tiết.
3.3.Tiến hành làm các chƣơng trình gia công bề mặt chi tiết
- Vì bề mặt chi tiết có hình dạng khá phức tạp, lƣợng dƣ của các bề mặt gia công không đồng đều, yêu cầu về độ bóng các bề mặt khá cao nên việc gia công tinh ngay các bề mặt chi tiết là không thể đƣợc.
Do đó ở đây ta phải tiến hành thành nhiều bƣớc nhƣ sau:
- Gia công thô với dao phay trụ 32 để lại lƣợng dƣ gia công là 0.2 (mm). - Gia công bán tinh với dao cầu 12 để lại lƣợng dƣ gia công là 0.1 (mm). - Gia công tinh với dao cầu 6.
- Sau khi tiến hành khai báo phôi và gốc chƣơng trình gia công nhƣ ở trên, ta tiến hành làm chƣơng trình gia công nhƣ sau:
3.3.1.Chương trình gia công thô với dao trụ 32
- Name: Ta đặt tên cho quá trình phay thô với dao trụ 32 là: T01
- Tools: Tiến hành định nghĩa thông số của dao bằng cách điền các giá trị vào hộp
thoại vừa xuất hiện.
- Sau khi khai báo xong chọn OK để hoàn thành bƣớc định nghĩa dao gia công. - Ở đây ta phải xác định các thông số công nghệ và điền vào bảng của hộp thoại.
Hình 3.6. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công.
- Chú ý một sô thông số:
+ Cut Feed: tốc độ tiến dao trong gia công (mm/phút): 80.
+ Max Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt lớn nhất theo phƣơng Z: 2. + in Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt nhỏ nhất: Lấy giá trị mặc định. + Step Over: Bƣớc dịch dao theo phƣơng XY: 2.
+ Rough Stock Allow: Lƣợng dƣ để lại của nguyên công: 0.2 + Spindle Speed: Tốc độ quay trục chính: 800.
+ Kiểu làm mát: Có + Khoảng an toàn: 5.
- Sau khi nhập xong các thông số chọn Done để kết thúc nhập thông số. - Kiểm tra quá trình gia công thô chọn Verify Play.
Hình 3.7. Kiểm tra đƣờng chạy dao của quá trình gia công.
3.3.2. Chương trình gia công bán tinh với dao cầu 12
- Ở đây do việc làm chƣơng trình gia công thô và bán tinh gần nhƣ nhau nên cách làm tƣơng tự nhau, chỉ khác cách khai báo thông số dao là dao cầu 12.
- Trong Menu Toolpaths Sure Finish Rough Contour 3 Axis Done.
- Name: Ta đặt tên cho quá trình phay bán tinh với dao cầu 12 là: T02
- Tools: Tiến hành định nghĩa thông số của dao bằng cách điền các giá trị vào hộp
thoại vừa xuất hiện.
Hình 3.9. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công bán tinh - Chú ý một sô thông số:
Cut Feed: tốc độ tiến dao trong gia công (mm/phút): 120.
Max Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt lớn nhất theo phƣơng Z: 0.2.
- in Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt nhỏ nhất: Lấy giá trị mặc định.
- Step Over: Bƣớc dịch dao theo phƣơng XY: 0.2.
- Rough Stock Allow: Lƣợng dƣ để lại của nguyên công: 0.2
- Spindle Speed: Tốc độ quay trục chính: 1500 v/p.
- Kiểu làm mát: Có
- Khoảng an toàn: 5.
- Sau khi thiết lập toàn bộ các thông số gia công ta chọn Done để kết thúc . - Kiểm tra mô phỏng quá trình gia công bán tinh chọn Verify Play
3.3.3. Chương trình gia công tinh với dao cầu 6
- Sau khi tiến hành làm các chƣơng trình gia công thô và gia công bán tinh, cuối cùng ta tiến hành làm chƣơng trình gia công tinh toàn bộ bề mặt chi tiết khuôn thổi vỏ chai với dao cầu 6.
- Ở đây do việc làm chƣơng trình gia công bán tinh và gia công tinh gần nhƣ nhau nên cách làm tƣơng tự nhau, chỉ khác cách khai báo thông số dao là dao cầu 6. - Trong Menu Toolpaths Sure Finish Rough Contour 3 Axis Done.
- Name: Ta đặt tên cho quá trình phay tinh với dao trụ 6 là: T02
- Tools: Tiến hành định nghĩa thông số của dao bằng cách điền các giá trị vào hộp
thoại vừa xuất hiện.
Hình 3.10. Thiết lập các thông số cho quá trình gia công tinh
Chú ý một sô thông số:
- Cut Feed: tốc độ tiến dao trong gia công (mm/phút): 100.
- Max Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt lớn nhất theo phƣơng Z: 0.1.
- in Step Depth: Chiều sâu mỗi lát cắt nhỏ nhất: Lấy giá trị mặc định.
- Step Over: Bƣớc dịch dao theo phƣơng XY: 0.1.
- Rough Stock Allow: Lƣợng dƣ để lại của nguyên công: 0
- Spindle Speed: Tốc độ quay trục chính: 2000 v/p.
- Kiểu làm mát: Có
Hình 3.11. Thiết lập các thông số dao cho quá trình gia công tinh. - Sau khi thiết lập toàn bộ các thông số gia công ta chọn Done để kết thúc . - Kiểm tra mô phỏng quá trình gia công tinh chọn Verify Play
3.4. Tạo chƣơng trình gia công NC
- Sau khi thực hiện các công đoạn ở trên thì các dữ liệu mới chỉ đƣợc lƣu trong file mô hình gia công. Cần phải xuất dữ liệu này ra CL Data File độc lập, để từ đó có thể tạo ra file dữ liệu điều khiển máy CNC (chƣơng trình NC). Muốn tạo ra chƣơng trình NC, phải có Post-Processor. Phần mềm Solidworks chuẩn có thể tạo ra CL Data File dƣới dạng ngôn ngữ APT.
- Trong Menu Manager, chọn Manufacture Machine CL Data Output
Select Set Creat tên Operation hoặc tên NC Sequence.
- Mở menu Create Set chọn các nguyên công cần xuất rồi chọn Done Sel.
- Tiếp đó chọn tên chƣơng trình mình vừa đặt rồi chọn File. Trong menu Output Type, đánh dấu CL File và Interactive Done. Trong hộp thoại Save As ta gõ đặt
tên cho file dữ liệu rồi chọn OK. Kết quả ta sẽ đƣợc một file chƣơng trình có dạng: *.NCL
- Tiếp đó ta quay lại CL Data Post Process rồi chọn file *.NCL mà ta vừa tạo xong rồi chọn. Trong menu PP Options ta đánh dấu chọn Verbose, và Trace. Khi đó menu PP List sẽ xuất hiện, ta chọn loại code phù hợp với loại máy định gia công thì Mastercam sẽ sinh ra một file chƣơng trình gia công có dạng *.tap. Đó chính là file để gia công chi tiết trên máy CNC. (Có thể mở file để kiểm tra dƣới dạng Notepad). Một đoạn chƣơng trình gia công:
% O1000 G54G90G00X0.Y0. S2000M03 M08 G00 X-91.757 Y-72.663 Z5. Z2. G01 Z-1.2 F240 G03 X-91.821 Y-71.25 R1. F800 G01 X-92. Y-71.087 Y-71.25
G02 X-74.44 Y-64.866 R84.012 ……… ……… ……… ……… ……… ……… X60.264 Y-41.015 X60.247 Y-41.011 X60.229 Y-41.019 X59.545 Y-41.622 X58.86 Y-42.257 X58.759 Y-42.352 G90G00Z0.M09 G91G28Z0.M05 G90G00X0.Y0. M06 M30 %
3.5. Kết luận chƣơng III
- SOLIDWORKS là một phần mềm CAD/CAM/CNC rất mạnh. Dựa trên những chức năng của nó ta có thể thiết kế và xây dựng đƣợc các mô hình 3D của chi tiết, đồng thời tiến hành xuất ra bản vẽ 2D,3D để kiểm tra và ngƣợc lại.
- Dựa trên mô hình 3D đã xây dựng đƣợc, MASTERCAM6 giúp ta dễ dàng lập chƣơng trình gia công và kiểm tra các chƣơng trình gia công chi tiết (từ gia công thô, bán tinh, đến gia công tinh), đồng thời nó cũng giúp ta chủ động lựa chọn cũng nhƣ có thể tạo mới các post processor để phù hợp với từng loại máy gia công.
Chƣơng 4
KẾT QUẢ IA C N V ĐÁN IÁ C UN VỀ SẢN P ẨM 4.1. Gia công sản phẩm trên máy CNC
4.1.2. Máy gia công
Việc gia công đƣợc thực hiện trên máy phay CNC của Trung tâm thực hành trƣờng Cao Đẳng Nghề Công nghệ-Đông Anh- Hà Nội
4.1.3. Một số thông số chính của máy:
Kiểu máy Trung tâm gia công
Hệ điều khiển Fanuc
Số trục 3 (X, Y, Z) Hành trình của trục X 710 (mm) Hành trình của trục Y 510 (mm) Hành trình của trục Z 460 (mm) Đài gá dao 30 Trục chính 1
Công suất của máy 11 (Kw)
Tốc độ lớn nhất của trục chính 12000 (vòng/phút)
4.1.4. Một số thông số chính về công nghệ và dao cụ
TT Nguyên
Công Dao v (mm/ph) S (v/ph) F (mm/ph)
1 Thô Dao trụ 32,
4 răng 150 2000 800
2 Bán tinh Dao cầu 12 120 3200 1000
Hình 4.2. Dao trụ 32 ghép mảnh VP15TF, hãng Mitsubishi
4.1.5. Sản phẩm
Sau khi gia công và làm sạch ta đƣợc sản phẩm khuôn thổi vỏ chai:
Hình 4.5. Sản phẩm khuôn thổi vỏ chai đã gia công
4.2. Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng nhƣ chất lƣợng bề mặt của chi tiết sau khi gia công lƣợng bề mặt của chi tiết sau khi gia công
4.2.1.Đo độ nhám của bề mặt sản phẩm.
Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt): Độ nhám bề mặt là tập hợp tất cả những
bề mặt lồi, lõm với bƣớc cực nhỏ và quan sát đƣợc trên một khoảng ngắn tiêu chuẩn.
Độ nhám bề mặt chi tiết máy đƣợc đánh giá chủ yếu dựa trên hai đại lƣợng sau:
Sai lệch trung bình số học của prôfin Ra: Là trung bình cộng của các giá trị
chiều cao h tính từ đƣờng trung bình trong phạm vi chiều dài chuẩn.
n i i l x a h n dx h l R 1 0 1 1
Với:
l: Chiều dài chuẩn
hx: Chiều cao nhấp nhô tính từ đường chuẩn n: Số nhấp nhô được đo
Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm Rz: Là trị số trung bình của
tổng các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh cao nhất và chiều sâu 5 đáy thấp nhất của prôfin trong giới hạn chiều dài chuẩn.
5 5 1 min 5 1 max i i z H H R
Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám đƣợc chia thành 14 cấp, trong đó thấp nhất là cấp 1 và cao nhất là cấp 14. Rz đƣợc dùng cho trƣờng hợp độ nhám từ cấp 1-5, cấp 13, 14. Còn từ cấp 6-12 thì sử dụng Ra.
Ký hiệu độ nhám ghi trên các bản vẽ kỹ thuật: Ghi theo Rz:
Ghi theo Ra:
Cấp độ nhám
Ra(m) Rz(m) Chiều dài chuẩn l (mm) Không lớn hơn 1 2 3 84 40 20 320 150 80 8 4 5 10 5 40 20 2,5 6 7 8 2,5 1,25 0,63 10 6,3 3,2 0,8 9 10 11 12 0,32 0,16 0,08 0,04 1,6 0,8