MasterCAM cung cấp 3 nhóm của môđun đường chạy dao để tạo ra đường chạy dao: môđun 2D, môđun 3D, và môđun nhiều trục. Ta sử dụng môđun 2D để tạo ra đường chạy dao 2D cho gia công phôi có mặt phẳng dạng 2D. Ta sử dụng môđun 3D để tạo ra đường chạy dao 3D cho nhiều loại mặt 3D khác nhau và cho môđun nhiều trục cho gia công các phần phức tạp. Trong bài này giới thiệu môđun chạy dao 2D. MasterCAM sẽ cung cấp cho bạn 5 đường chạy dao của môđun này: contour, pocket, drill, face và engraving.
Bảng dưới đây sẽ tổng kết nét đặc trưng và ứng dụng của các môđun đường chạy dao 2D trên:
Các loại môĐun
Mô tả môđun ứng dụng Hình minh Họa
Contour Tạo ra đường chạy dao dọc theo các đối tượng liên kết như một đường contour. Bao gồm các nhóm hình học: Line, arc hoặc spline Gia công bên trong hoặc bên ngoài biên dạng
Pocket Tạo đường chạy dao để cắt các phần kim loại trong đường contour đóng. Bao gồm các nhóm hình học: biên giới đóng Gia công các loại hộp. Gia công nhiều bề mặt lớn
Drill Tạo các đường chạy dao
thực hiện khoan, tiện trong, taro. Bao gồm các
nhóm hình học: point
Khoan, Tiện trong, Taro
Face Tạo các đường chạy dao
thực hiện cắt các phần kim loại theo bề mặt
Gia công bên trên bề mặt chi tiết
Engraving Tạo các đường chạy dao thực hiện cắt khắc, trổ, chạm trên bề mặt Gia công bề mặt chi tiết 2.5.2.4.Chức năng biên dịch 3D
Trong Mastercam, ta phải lựa chọn đường chạy dao thô (Surface Rough) hoặc cắt tinh (Surface finish). Ở mỗi lựa chọn ta cũng có nhiều dạng đường chạy dao có thể sử dụng như sau:
b. Parallel Steep: thường dùng sau 1 finish Parallel
c. Radial: Cắt theo đường cắt từ 1 điểm tâm ra ngoài
d. Project: tạo đường chạy dao trên bề mặt chi tiết từ một đường chạy dao ở trên bề mặt đó.
e. Flowline: Cắt theo một dòng chảy
f. Contour: Cắt từng lớp theo biên dạng
h. Pencil: Cắt theo các giao tuyến của các bề mặt
i. Leftover: Cắt các phần còn sót lại
k. Blend: Cắt theo từng lát cắt dọc theo contour
Ngoài ra, Mastercam còn có chức năng biên dịch chương trình gia công cho máy 4D, 5D. Ở đây, trong giới hạn thực nghiệm của mình tôi chỉ trình bày đến chức năng biên dịch cho máy 3D.
2.6. Kết luận chương II
Ngày nay do nhu cầu đòi hỏi của thị trường và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các hệ thống công nghệ CAD/CAM đã được phát triển rộng. Các hệ thống này đã được ứng dụng trong rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khoa học phục vụ đời sống ngày càng cao của con người.
Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều modul khác nhau trong một hệ thống nhất. Mỗi modul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế chế tạo. Các hệ thống này có ưu điểm là các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu, tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi. Ngoài
ra một ưu điểm nổi bật là khả năng kiểm tra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết. Khi điều chỉnh thì các chi tiết liên quan sẽ tự động cập nhật điều chỉnh theo.
Với những tính năng đã giới thiệu ở trên cho thấy: “Inventor là một phần mềm CAD rất mạnh, có khả năng mô hình hóa các chi tiết phức tạp như các loại máy xúc, máy đào đất, ô tô, các biên dạng vỏ tàu thủy… khả năng lắp ráp lớn và rất tối ưu trong thiết kế”.Thêm vào đó, việc kết hợp với phần mềm Mastercam giúp ta từ việc thiết kế, lắp ráp, làm các chương trình gia công cũng như tối ưu hoá các chương trình đó
Từ sự phân tích trên, có thể nhận thấy rằng sự kết hợp giữa Inventor và Mastercam là sự kết hợp rất hợp lý, thuận lợi trong việc thiết kế các chi tiết, biên dịch chương trình gia công. Do vậy, tôi lựa chọn sử dụng hai phần mềm này để xây dựng bản vẽ thiết kế và làm các chương trình gia công cho các sản phẩm trong đề tài nghiên cứu của mình.
Chương 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR VÀ MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ BIÊN DỊCHCHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP
Trong đề tài nghiên cứu này, tôi tập trung xây dựng bản vẽ 3D và biên dịch chương trình, gia công chày của bộ khuôn ép vỏ trước điều khiển ti vi Samsung. Đây là sản phẩm do công ty Samsung Việt Nam đặt làm mới để thay thế cho chày cũ đã bị hỏng. Đây là một sản phẩm hội tụ đầy đủ các tiêu chí nghiên cứu trong đề tài của tôi: từ thiết kế bản vẽ sản phẩm, biên dịch chương trình NC và gia công trên máy CNC.
Hình 3.1. Sản phẩm cần chế tạo
3.1. Giới thiệu tổng quan về sản phẩm nghiên cứu
Sản phẩm là chày khuôn ép vỏ trước chiếc điều khiển ti vi của công ty Samsung Việt Nam. Vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, có độ bền nhiệt khi làm việc.
Thông số sản phẩm:
- Dạng sản phẩm: chày ép. Là dạng chày kép, có 2 vị trí làm việc. - Kích thước lớn nhất: 250x220x30
- Số lượng: 01 cái (Sản phẩm sửa chữa theo đơn đặt hàng)
3.2. Phân tích công nghệ sản xuất
- Sản phẩm là một chi tiết với nhiều bề mặt cong phức tạp. Công nghệ gia công truyền thống chắc chắn sẽ không thể chế tạo được sản phẩm này. Sản phẩm này có thể gia công trên máy phay CNC 3 trục, với dụng cụ cắt là các loại dao phay ngón.
- Khi sản xuất đồng bộ, việc thiết kế bản vẽ được tiến hành theo trình tự: vẽ thiết kế sản phẩm, từ bản vẽ sản phẩm sẽ tách khuôn thành cối và chày. Tuy nhiên, đây là việc gia công sửa chữa, làm chày theo cối đã có sẵn nên việc xây dựng bản vẽ phải theo trình tự của việc gia công sửa chữa: đo kích thước cối, xây dựng bản vẽ thích hợp.
3.3. Các bước dựng mô hình 3D của chi tiết trên phần mềm Inventor
- Mở phần mềm Inventor, chọn chức năng tạo bản vẽ của Inventor (Part) theo tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuật của Việt Nam (Standard mm)
Hình 3.2. Lựa chọn khi mở phần mềm Inventor để vẽ - Tạo khối hộp chữ nhật có kích thước 250x220x20 làm đế chày. - Tạo bản vẽ 2D của sản phẩm:
+ Chọn mặt trên của khối đế
+ Click chuột phải, chọn New Sketch. + Vẽ và ràng buộc kích thước
Hình 3.3. Vẽ 2D trên phần mềm Inventor - Tạo khối cơ sở của sản phẩm:
+ Click chuột phải -> Finish Sketch
+ Chọn lệnh Extrude, cho chiều dày của phần cối là 10mm + Sử dụng lệnh Sweep để tạo mặt cong ở mặt trên của cối.
Hình 3.4. Bản vẽ bề mặt sản phẩm 3D - Tạo các lỗ phím bấm trên chày:
+ Tạo mặt làm việc ở bên trên mặt cong của chi tiết: Chọn Work Plan -> Offset Plan, chọn mặt trên của đế khuôn, nhập khoảng cách là 10mm
+ Chọn mặt Work Plan vừa tạo làm mặt phẳng vẽ: chọn mặt Work Plan - > New Sketch.
Hình 3.5. Vẽ các lỗ đúng vị trí và kích thước - Dùng lệnh Extrude để tạo các lỗ trên chày:
Hình 3.6. Sản phẩm sau khi đã tạo lỗđầy đủ - Emboss mặt cong sâu 1mm:
+ Chọn mặt làm việc vẫn là mặt Work Plan đã tạo ở trên + Vẽ biên dạng mặt cong:
Hình 3.7. Biên dạng mặt cong cần tạo chìm lên bề mặt sản phẩm + Sử dụng lệnh Emboss để cắt mặt vừa vẽ lên mặt cong sản phẩm
Hình 3.8. Bản vẽ sản phẩm sau khi đã thực hiện lệnh Emboss
- Vẽ thêm 2 phần trụ 6 để tạo lỗ trên vỏ điều khiển (lỗ lắp bóng điều khiển)
3.4. Dịch các chương trình gia công chi tiết trên phầm mềm Mastercam 3.4.1. Mở bản vẽ - Chọn máy 3.4.1. Mở bản vẽ - Chọn máy
- Đưa bản vẽ vào Mastercam: để Mastercam có thể đọc được bản vẽ, sau khi vẽ xong trong Inventor, ta phải lưu Part vừa vẽ ở dạng đuôi .dwg.
Hình 3.9. Đưa bản vẽ vào phần mềm biên dịch Mastercam
- Di chuyển gốc phôi về gốc tọa độ: Chọn Xform -> Move to Origin, click chuột vào điểm cần chọn làm gốc phôi
- Chọn máy gia công: Machine type -> chọn loại máy cần dung (ở đây ta sử dụng máy Mill, 3-Axis)
3.4.2. Tạo phôi cho cả quá trình gia công (Stock setup)
Mở Properties trong Operation Manager chọn Stock: lựa chọn như trong phần
biên dịch từ bản vẽ 2D (như hình minh họa sau)
3.4.3. Dịch chương trình gia công thô
Dịch chương trình gia công thô chi tiết bằng dao phay ngón 16
- Lựa chọn đường chạy dao
Vào toolpaths, chọn surface rough (gia công thô bề mặt cong), chọn Pocket để tiến hành bước gia công thô hốc
Hình 3.11. Chọn đường chạy dao phay thô
- Select drive surfaces (chọn các bề mặt cần gia công). Trên chi tiết gia công của chúng ta có những bề mặt không cần gia công nên ta không cần phải chọn.Nhớ là chọn đầy đủ các bề mặt của hốc chi tiết, nếu thiếu MasterCAM sẽ loại trừ bề mặt đó và không tính toán gia công cho bề mặt đó. Sau khi lựa chọn xong ấn Enter để qua bước tiếp theo.
- Chọn Conteinment, chọn đường bao (hình chữ nhật lớn nhất bao chi tiết), rồi Enter, sau đó OK.
Hình 3.12. Chọn giới hạn cho hốc hở - Thiết lập dao và các thông số công nghệ
Hình 3.13. Chọn dao và nhập các thông số công nghệ + Click chuột phải chọn Create New tool, tạo dao 16 đầu bằng + Spindle speed: nhập tốc độ quay trục chính
+ Spindle direction: chọn hướng quay trục chính + Feed rate: nhập bước tiến ngang
+ Plunge rate: bước tiến dọc
+ Retract rate: tốc độ lùi dao (có thể chọn đánh dấu vào Rapid retract để lùi dao theo tốc độ chạy nhanh của máy)
Hình 3.14. Các bề mặt làm việc của máy
- Xác định các thông số cắt thô: Chọn sang thẻ Rough parameters + Chiều sâu mỗi lát cắt: nhập tại ô Maximum Stepdown + Các thông số khác xem hình vẽ
Hình 3.15. Các thông số cắt thô - Xác định kiểu hốc: chọn sang thẻ Pocket parameters
Hình 3.16. Thông số cắt hốc
3.4.4. Dịch chương trình gia công bán tinh
- Chọn đường chạy dao: Toolpaths -> Rough Finish -> Parallel -> chọn khối cần gia công
- Tạo và sử dụng dao đầu tròn 8. Các thông số công nghệ thiết lập như hình sau:
Hình 3.17. Thông số công nghệ gia công bán tinh
- Tại thẻ Finish Parallel Parameter thiết lập chiều sâu cắt lớn nhất tại ô Max. stepover
3.4.5. Dịch chương trình gia công tinh
- Chọn đường chạy dao: Toolpaths -> Rough Finish -> Parallel -> chọn khối cần gia công
- Tạo và sử dụng dao đầu tròn 4. Các thông số công nghệ thiết lập như hình sau:
Hình 3.18. Thông số công nghệ gia công tinh
- Tại thẻ Finish Parallel Parameter thiết lập chiều sâu cắt lớn nhất tại ô Max. stepover
3.4.6. Tạo chương trình gia công NC
- Trước khi tạo chương trình NC, cần chạy mô phỏng để kiểm tra:
+ Đánh dấu vào chương trình cần mô phỏng (chọn cả 3 chương trình)
+ Chọn biểu tượng: để mô phỏng chương trình. Thực hiện chạy mô phỏng được kết quả như sau:
Hình 3.19. Kết quả mô phỏng chương trình gia công - Xuất chương trình NC:
+ Click chọn biểu tượng
+ Nhập tên file để lưu (lưu ý chọn đuôi file để máy CNC có thể đọc được, thông thường các file đã mặc định đuôi .NC)
Hình 3.20: Chương trình NC được dịch ra
3.5. Tổng kết chương III
- Inventor là một phần mềm CAD rất mạnh. Dựa trên những chức năng của nó ta có thể dễ dàng xây dựng được các mô hình 3D của chi tiết, lắp ghép kiểm tra khả năng hoạt động của chi tiết trong thực tế, kiểm tra độ bền của chi tiết khi tác động lực, đồng thời có thể tiến hành xuất ra bản vẽ 2D để kiểm tra và ngược lại. - Dựa trên mô hình 3D đã xây dựng được, phần mềm Mastercam với các chức
năng biên dịch và mô phỏng quá trình gia công cho phép chúng ta biên dịch chương trình, kiểm các chương trình gia công chi tiết (từ gia công thô đến gia công tinh).
Chương 4
KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM
4.1. Gia công sản phẩm trên máy CNC 4.1.1. Máy gia công
Việc gia công được thực hiện trên máy phay CNC của Trung tâm thực hành trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Hình 4.1. Máy phay CNC GV503.
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 610 (mm) Hành trình của trục Y 510 (mm) Hành trình của trục Z 460 (mm)
Trục chính 1
Công suất của máy 11 (Kw)
Tốc độ lớn nhất của trục chính 12000 (vòng/phút)
4.1.2. Một số thông số chính về công nghệ và dao cụ
TT Nguyên Công Dao v (m/ph) S (v/ph) F (mm/ph) 1 Thô Dao phay ngón 16 40 800 100
2 Bán tinh Dao cầu8 25 1000 100
3 Tinh Dao cầu 4 20 1500 100
Hình 4.2. Dao phay ngón 16, hãng Sumitomo
Hình 4.3. Dao cầu 8 (Super Carbide Tool), hãng Sumitomo
Hình 4.4. Dao cầu 4 , hãng Sumitomo
4.1.3. Sản phẩm
Hình 4.5. Sản phẩm chày ép đã gia công
4.2. Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng như chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi gia công chất lượng 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 CTM là tập hợp tất cả những bề lồi, lõm với bước cực nhỏ và quan sát được trên một khoảng ngắn tiêu chuẩn.
- Độ nhám bề mặt chi tiết máy được đánh giá chủ yếu dựa trên hai đại lượng sau: - Sai lệch trung bình số học của prôfin Ra: Là trung bình cộng của các giá
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 được chia thành 14 cấp, trong đó thấp nhất là cấp 1 và cao nhất là cấp 14. Rz được dùng cho trường 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 Rz40 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 0,4 0,2 0,25 13 14 0,02 0,01 0,1 0,05 0,08 Bảng 4.1. Các cấp độ nhám.
- Việc đo độ bóng sau khi gia công được thực hiện bằng máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 tại phòng thí nghiệm cơ khí chính xác tại trường đại học Công nghiệp. Hình dáng bên ngoài của máy đo như hình 4.6.