3. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA đỀ TÀI
4.2. Lựa chọn và thiết lập chương trình gia công trên máy CNC
4.2.1. Phương pháp lập trình
để thiết lập gia công trên máy CNC có nhiều phương án.
Căn cứ vào mức ựộ tự ựộng hóa, các phương tiện hỗ trợ lập trình, các phương tiện hỗ trợ ựiều khiển và kiểm tra, các công việc lập trình ựược chia thành hai loại: lập trình trong khu vực sản xuất và lập trình trong khu vực chuẩn bị sản xuất.
Lập trình trong khu vực sản xuất là chương trình ựược xây dựng bằng cách cấp lệnh bằng tay tại máy công cụ ựiều khiển số.
Lập trình trong khu vực chuẩn bị sản xuất có ba dạng: Lập trình bằng tay, lập trình bằng máy, lập trình tự ựộng.
Lập trình bằng tay có sự trợ giúp của máy tắnh theo ngôn ngữ lập trình phù hợp bằng cách gõ các phắm trên máy tắnh ựể soản thảo chương trình gia công. Quá trình này ựòi hỏi người lập trình phải có kiến thức về hình học và công nghệ gia công,phải biết chắnh xác về dao cụ và kar năng sự dụng dao trên máy công cụ CNC.
Lập trình tự ựộng bằng máy là quá trình từ dữ liệu thiết kế (CAD) chuyển giao có khâu gia công (CAM) nhờ hệ tắch hợp liên hoàn theo các bước sau: Vẽ mô hình chi tiết bằng các phần mềm CAD, tạo chương trình gia công dạng lệnh G- code bằng các phần mềm CAM tương thắch với dữ liệu mô hình và kết hợp với mô phỏng quá trình gia công trên máy tắnh.
Lập trình bằng tay có nhược ựiểm tốn nhiều thời gian, dễ nhầm lẫn ựặc biệt là các chi tiết phức tạp. Phương pháp lập trình bằng tay ựược ứng dụng cho lập trình các chi tiết ựơn giản hay hiểu chỉnh các chương trình có sẵn.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
84
không cần phải thực hiện các phép tắnh bằng tay, chỉ cần truy nhập một số liệu nhưng có thể tạo ra một số lượng lớn dữ liệu cho các tắnh toán cần thiết, ựồng thời hạn chế ựược các lỗi lập trình. Ngôn ngữ lập trình là thống nhất cho các phương án gia công khác nhau. Tiết kiểm thời gia khi mô tả chi tiết và quá trình gia công cần thiết. thực hiện bằng các ựồ họa các mô phỏng ựộng học và hình học của chi tiết trong quá trình cắt, có thể mô phỏng dao cắt và kiểm tra chương trình dễ dàng. Chương trình gia công ựược lưu giữ rất thuận tiện cho việc chuyển tin trực tiếp tới máy gia công thông qua mạng nội bộ hoặc gián tiếp thông qua các vật mang tin. Có thể áp dụng các giải pháp CAD/CAM-CNC tắch hợp - liên thông- khép kắn từ thiết kế chi tiết, lập trình gia công NC ựến gia công NC trên các máy công cụ.
Khi lập trình bằng mấy tắnh thì máy tắnh phải có hai chương trình là chương trình xử lý ( Processor) và chương trình hậu xử lý (Postprocessor).
Processor có nhiệm vụ thực hiện tắnh toán hình học và công nghệ. Các dữ liệu của bộ chương trình xử lý là CL Data, ựã ra giải pháp chung về gia công mà không phụ thuộc vào máy gia công.
Postprocessor có nhiệm vụ dịch các dữ liệu CL Data thành các mã ựể ựiều khiển CNC có thể hiểu và thực hiện quá trình ựiều khiển máy gia công.
4.2.2. Lựa chọn phần mềm CAD/CAM
Những năm gần ựây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng ựược phổ biến ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM ựã ựược ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, vì nó là công cụ giúp các thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả ựể tăng năng suất lao ựộng, giảm cường ựộ lao ựộng, tự ựộng hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tắch hợp ựược phát triển rất nhanh chóng. Nó ựã tạo lên sự liên thông từ quá trình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
85
thiết kế cho ựến chế tạo trong lĩnh vực cơ khắ. Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu hệ thống CAD/CAM tắch hợp. Những phần mềm CAD/CAM tắch hợp ựược sử dụng phổ biến hiện nay như: Master CAM, Pro Engineer, Cimatron, CATIA...
Trong thực tế việc lựa chọn phương pháp lập trình gia công CNC phụ thuộc vào kết cấu của chi tiết gia công. Nếu chi tiết gia công có kết cấu phức tạp thì việc lập trình ựiều khiển CNC chỉ có thế thực hiện ựược nhờ các phần mềm CAD/CAM.
Trong các phần mềm CAM ựang ựược sử dụng hiện nay thì mastercam là phần mềm ựược dùng phổ biến nhất cho các công việc lập trình tự ựộng do tắnh thân thiện với người lập trình và khả năng tương thắch với các hệ ựiều khiển khác nhau cũng như khả năng liên kết với các phần mềm thiết kế.
Phần mềm Mastercam là phần mềm hoàn chỉnh từ khâu thiết kế tới tạo lập G-code và mô phỏng trên máy tắnh, cuối cùng là ựiều khiển máy gia công. Với chức năng chắnh: thiết kế chi tiết, tự dộng thiết lập chương trình gia công, có thể soản thảo chương trình trực tiếp ựánh vào máy, có khả năng vẽ chi tiết gia công trên hệ tọa ựộ không gia 3 chiều. ựặc biệt là từ các phiên bản Mastercam X ựã hỗ trợ nhiều hơn về ựồ họa, nó có ựầy ựổ chức năng AutoCAD, giúp cho việc thiết kế dễ dàng như dùng các phần mềm thiết kế khác.
Phần mềm Mastercam có 4 modul:
- Phần mêm thiết kế / MasterCAM Design;
- Phần mềm cho công nghệ tiện / Master CAM Lathe; - Phần mềm cho công nghệ phay / Master CAM Mill; - Phần mềm gia công cắt dây / MasterCAM Wire.
4.2.2.1. Phần mêm thiết kế / Mastercam Design
- Cung cấp toàn bộ các giải pháp về thiết kế chi tiết;
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
86
máy từ 2 trục trở lên;
- Có thể tạo ra nhãn, dấu và kắch thước trong các mặt phẳng hình chiếu; - Có ựầy ựủ các chức năng phóng to, thu nhỏ, tạo ra các góc nhìn khác nhau tùy theo người sử dụngẦ
4.2.2.2. Phần mềm cho công nghệ tiện / Mastercam Lathe
- Là modul tắch hợp CAD/ CAM;
- Cung cấp các giải pháp về tạo hình các chi tiết gia công trên máy tiện. - Sau khi tạo hình chi tiết, có thể tạo lập các ựường cắt của dụng cụ cắt, chế ựộ công nghệ và ựiều kiện gia công: Dụng cụ gia công, vật liệu gia công, phương pháp gia công, tự ựộng lập trình tạo ra chương trình gia công.
- Có thể kết nối với các phần mềm và máy tiện khác.
4.2.2.3. Phần mềm cho công nghệ phay / Master CAM Mill
- Là modul tắch hợp CAD/ CAM.
- Cung cấp các giải pháp về tạo hình các chi tiết gia công trên máy khoan, phay, xung ựiệnẦ
- Sau khi tạo hình chi tiết, có thể tạo lập các ựường cắt của dụng cụ cắt, chế ựộ công nghệ và ựiều kiện gia công: Dụng cụ gia công, vật liệu gia công, phương pháp gia công, tự ựộng lập trình tạo ra chương trình gia công.
- Có thể kết nối với các phần mềm và máy khác nhau. Với modul cắt dây cũng tương tự.
Từ trên thấy ứng dụng phần mềm Master CAM ựể gia công chi tiết là rất phù hợp, và mang lại hiệu quả cao.
4.2.3. Lập chương trình gia công chi tiết trên máy CNC
4.2.3.1. Chuẩn bị lập trình
- Những yêu cầu ựối với người lập trình
Ngoài yêu cầu người lập trình phải có kiến thức về gia công ựể viết chương trình, người lập trình phải tuân thủ các yêu cầu sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
87
+ Có hiểu biết về lý thuyết cắt gọt.
+ Có kiến thức về ựồ gá, phôi ựể quyết ựịnh ựược phương pháp gia công và ựảm bảo ựược quá trình hoạt ựộng an toàn và chắnh xác.
+ Chọn ựược dụng cụ cắt thắch hợp trên cơ sở phân tắch các ựiều kiện gia công: ỘHình dáng, vật liệu phôi, tốc ựộ quay, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, chiều rộng cắtỢ ựể tránh các sự cố trong quá trình gia công.
+ Hiểu rõ khả năng gia công của máy ựang sử dụng.
+ Biết các thiết bị an toàn và chức năng khoá liên ựộng của máy. + Hiểu các chức năng của máy liên quan tới việc lập trình.
- Các bước cần thiết khi lập một chương trình + Kiểm tra bản vẽ ựể xác ựịnh yêu cầu gia công.
+ Phân tắch các phần gia công, xác ựịnh ựồ gá và dụng cụ cắt cần thiết.
+ Xác ựịnh các bước gia công trên cơ sở thông tin và kắch thước ghi trên bản vẽ. + để lập một chương trình, ựầu tiên hãy viết nháp ra giấy. Chương trình bao gồm các chữ số và ký tự
+ Sau khi hoàn thành, cẩn thận kiểm tra lại nội dung chương trình trước khi ựưa vào hoạt ựộng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
88
Hình 4.1. Sơ ựồ nhập chương trình vào máy
địa chỉ Ý nghĩa
B Xác ựịnh vị trắ trên trục B (lệnh tuyệt ựối)
C Chỉ ựịnh góc quay của trục chắnh(lệnh tuyệt ựối)
F Tốc ựộ tiến dao
G Phương pháp gia công và chuyển ựộng của các trục trong mỗi khối
lệnh thuộc chương trình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
89
I Một thành phần của lệnh nội suy ựường tròn, tương ứng với lượng
di chuyển theo trục X
J Một thành phần của lệnh nội suy ựường tròn, tương ứng với lượng
di chuyển theo trục Y
K Một thành phần của lệnh nội suy ựường tròn, tương ứng với lượng
di chuyển theo trục Z
M điều khiển các chức năng ON/OFF của máy
N Số thứ tự
O Số chương trình
P đặt thời gian dừng và gọi chương trình con
Q Chiều sâu cắt mỗi lát khi sử dụng chu trình gia công lỗ
R Giá trị bán kắnh trong lệnh nội suy cung tròn
S Tốc ựộ quay trục chắnh
T Số dụng cụ
U Vị trắ trên trục X (lệnh gia số) và lệnh thời gian trong chức năng dừng
W Vị trắ trên trục Z (lệnh gia số) và lệnh thời gian trong chức năng dừng
X Vị trắ trên trục Y (lệnh gia số) và lệnh thời gian trong chức năng dừng
Z Vị trắ trên trục Z (lệnh tuyệt ựối)
Hình 4.2. Các dạng mã lệnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
90
O0001;ẦẦẦẦẦẦẦ..
Tên chương trình (Dòng lệnh này chỉ ựược ựưa ra một lần vào thời ựiểm bắt ựầu chương trình)
N1;ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ
Số thứ tự (dòng lệnh này chỉ ựược ựưa ra một lân
Bắt ựầu cho nguyên công hay bước mới)
G90G00G54X____Y____;ẦẦ.. G43Z____H____S____T____(M08); M03; G00Z____(M09); G91G28Z0M05; M01; M06
Chạy dao nhanh ựến X_Y theo toạ ựộ tuyệt ựối
điểm gốc phôi ựược xác ựịnh bởi G54 và G59.
Di chuyển dao ựến toạ ựộ Z gọi giá trị bù dao H theo chiều Z của nó và gọi dụng cụ tiếp theo (T) tới vị trắ thay dao
đặt tốc ựộ trục chắnh quay với vận tốc S và lệnh bật dung dịch tới nguội (M08)
Chú ý: M08 có thể ựược bỏ ựi nếu không cần tưới nguội
Quay trục chắnh theo chiều thuận
Rút dụng cụ trở về, tắt dung dịch làm nguội Trở về ựiểm gốc máy, dừng trục chắnh Dừng tạm thời
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
91
N2ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
M30;
Kết thúc chương trình, quay về dòng ựầu chương trình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
92
Hình 4.4. Cú pháp của chương trình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
93
Bản vẽ chi tiết và trình tự các nguyên công ựã trình bày ở trên. Với các nguyên công ựơn giản như tiện trụ trơn, phay mặt phẳngẦcó thể gia công trên các máy công cụ vạn năng thông thường. Ở ựây sẽ trình bày các phương án gia công mặt cầu và rãnh trượt bi trên vở cầu.
Bề mặt lõi cầu và bề mặt rãnh trượt bi, bề mặt này chắnh là mặt gia công khuất dao ựiển hình. để gia công bề mặt này như ựã trình bày ở phần cơ sở lý thuyết ta tiến hành phay trên trung tâm gia công 3 trục, với phần mềm CAD/ CAM hỗ trợ là Mastercam.
4.3.1. Máy gia công
Trung tâm gia công 3 trục. *) Dụng cụ gia công:
Mũi khoan ử20, dao phay ngón ử10, dao phay bán cầu ử10,và dao phay cầu ử10.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
94
Hình 4.5. Dao phay cầu
Hình 4.6. Bảng thông số dao phay Chi tiết vỏ khớp cầu như hình vẽ:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
95
Hình 4.7. Chi tiết vỏ khớp cầu
Trình tự các hiểu chỉnh gia công bằng phần mềm Mastercam X5.
Khởi ựộng chương trình Mastercam X5: Click vào biểu tưởng Mastercam X5 trên màn hình destop. Vào open chọn foder có chứa chi tiết, chi tiết xuất hiện trên mà hình kiểm tra các chỉnh sửa cần thiết.
Chọn máy, thiết lập phôi.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
96
Hình 4.8. Chọn máy gia công
Click vào stock setup ựể thiết lập phôi. Chọn Cylindrical, chọn trục Z, chọn
Bounding box
Hình 4.9. Thiết lập phôi Bước 1: Phay thô mặt cầu R25
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
97
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
98
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
99
Hình 4.11. Thiết lập ựường chạy dao Bước 2: Phay tinh mặt cầu R25
Click vào Toolparth type chọn Suface Finish chọn Contour
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
100
Hình 4.12. Chọn kiểu chạy dao surface finish contour
Chọn Check kiểm tra giới hạn bề mặt gia công. Ta chọn hai mặt xuất hiện màu vàng.
Hình 4.13. Chọn giới hạn bề mặt phay
Trong mục Tool parth Parameter chọn dụng cụ cắt ở ựây chọn dao phay cầu ựường kắnh 10, chọn tốc ựộ quay trục chắnh, chọn bước tiến dao.
Hình 4.14. Chọn dao phay
Trong mục finish contour parameter chọn kiểu oneway, Broken, entry/exit arc/line
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
101
Hình 4.15. Thiết lập chế ựộ cắt
Hình 4.16. Mô phỏng ựường chạy dao Bước 3: Phay tinh 6 rãnh trượt bi.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
102
Click vào Toolparth type chọn Suface Finish chọn Contour
Hình 4.17. Chọn kiểu chạy dao
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
103
Hình 4.18. Chọn bề mặt gia công
Hình 4.19. Giới hạn vùng gia công
Trong mục Tool parth Parameter chọn dụng cụ cắt ở ựây chọn dao phay cầu ựường kắnh 10, chọn tốc ựộ quay trục chắnh, chọn bước tiến dao.
Hình 4.20. Chọn dao gia phay
Trong mục finish contour parameter chọn kiểu oneway, Broken, entry/exit arc/line
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..