Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Phần III: CAM trong Pro/ ENGINEER Chơng 1: lm quen với Pro/NC Pro/NC là một modul của tạo ra các dữ liệu cần thiết để điều khiển máy CNC gia công một chi tiết của Pro/E. Nhiệm vụ của nó là: - Xuất phát từ mô hình thiết kế và các dữ liệu công nghệ, tính toán quỹ đạo của dao, xuất ra file dới dạng ASCII (CL Data file). Ngôn ngữ dùng trong File này có dạng ngôn ngữ APT, cha thể dùng để điều khiển máy CNC. - Mô phỏng để kiểm tra quá trình cắt trên màn hình (NC Check). - Cho phép sửa chữa file đờng chuyển dao. - Dùng Post-prossesor thích hợp (modul tuỳ chọn) để tạo ra chơng trình điều khiển máy (Machine Control Data - MCD File). File MCD thờng đợc gọi là chơng trình NC. Cấu trúc và ngôn ngữ dùng trong chơng trình NC phải tơng tích với bộ điều khiển lắp trên máy. Tuỳ theo yêu cầu của khách hàng, PTC có thể cung cấp các modul sau: - Pro/NC-MILL: Phay 2,5 hoặc 3 trục, gia công lỗ. - Pro/NC-TURN: Tiện 2 trục hoặc 4 trục và khoan tâm. - Pro/NC-WEDM: Cắt dây từ 2 đến 4 trục. - Pro/NC-ADVANCE: Phay 2,5 đến 5 trục, tiện 2 đến 4 trục, phay tiện trên trung tâm phay/tiện, cắt dây 2 đến 4 trục. 1.1. Các khái niệm 1.1.1. Các khái niệm về quá trình gia công Machining Process (Quá trình gia công): Quá trình gia công là quá trình trực tiếp biến đổi phôi (Workpice) thành chi tiết máy (Part). Trong tài liệu này, quá trình gia công là quá trình cắt gọt. Operation (Nguyên công): Một phần cơ bản của quá trình gia công. Nguyên công đợc thực hiện trên một thiết bị (Workcell), một phôi với một hệ toạ độ xác định. NC Sequence (Bớc): Một phần của nguyên công, thực hiện cắt gọt trên một bề mặt hay một tổ hợp các bề mặt với một dao và một bộ thông số công nghệ xác định. Tool Path (Đờng chuyển dao): Đó là đờng hình học mô tả quỹ đạo của dao trên mô hình gia công. Nhờ đờng chuyển dao, có thể kiểm tra bằng hình học quá trình cắt. Đó cũng là cơ sở hình thành CL Data File. 1 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 1.1.2. Các thành phần của mô hình gia công Design Model (Mô hình thiết kế): là chi tiết thiết kế, sản phẩm nhận đợc sau gia công, đợc dùng làm cơ sở hình thành các nguyên công. Các Feature, mặt, cạnh của mô hình thiết kế đợc chọn để sinh ra đờng chạy dao. Giữa Design Model và phôi có mối liên kết. Các thay đổi từ chi tiết có thể cập nhật vào các nguyên công. Part, Assembly, Sheermetal part có thể đợc dùng làm Design Model. Hình 1: Mô hình thiết kế Hình 1 minh hoạ mô hình thân van, đợc dùng làm Design Model. Trên thân van có các lỗ khoan 1 và các bề mặt cần phay 2. Workpice (Phôi): Đó là phôi ban đầu, sẽ đợc gia công. Việc định nghĩa phôi là không bắt buộc, nhng tạo các thuận lợi cho các bớc sau, nh mô phỏng gia công hoặc khảo sát phần vật liệu bị cắt. Phôi có thể đợc biểu hiện dới dạng thanh hay vật đúc. Nó có thể đợc dễ dàng tạo ra từ Design Model bằng cách thay đổi kích thớc để tạo lợng d gia công, hoặc xoá, ẩn (Delete/Suppres) các Feature. Hình 2 minh hoạ phôi đúc thân van, đợc thiết lập từ mô hình chi tiết bằng cách cho ẩn các lỗ (tại vị trí 1), tăng (vị trí 2) hoặc giảm kích thớc (vị trí 3). Hình 1: Phôi gia công Mô hình gia công (Manufacturing Model): Mô hình gia công gồm chi tiết (còn đợc gọi là "Reference Part") và một phôi lắp ghép với nhau. Mô hình gia công cho phép thể hiện lợng d gia công và mô phỏng gia công. Thờng thì sau khi đợc gia công, phôi sẽ trùng khít với chi tiết. Hình 3 minh hoạ mô hình gia công thân van. Mô hình gồm có chi tiết (màu đen) và phôi (màu xanh). Nếu không quan tâm đến lợng d gia công thì bạn không cần định nghĩa phôi. Khi đó mô hình gia công chỉ gồm có chi tiết. 2 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Nếu muốn, bạn có thể lắp thêm vào mô hình gia công các phụ kiện khác, nh cơ cấu kẹp hay bàn quay. Tuy nhiên, chúng sẽ không ảnh hởng gì đến quá trình gia công. Sau khi thiết lập mô hình gia công, các file sau sẽ đợc tạo ra: - Tiến trình gia công (.mfg) - Cụm lắp gia công (.asm) - Design Model (.prt) - Phôi (.prt). Cần phân biệt 2 loại mô hình gia công, là Part Machining và Assembly Hình 2: Mô hình gia công Machining. Giữa chúng có sự khác nhau về thủ tục gia công. Đặt cấu hình cho Pro/NC Quá trình gia công Operations Workcells Fixtures Hệ toạ độ Tiến trình gia công Mặt hồi dao Xuất, nhập dữ liệu gia công Xác lập thông số dao Thông số công nghệ Gia công Phay 3 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Chơng 2: Một số bi tập thực hnh Bi tập 1: Lập trình gia công chi tiết có biên dạng, hốc v lỗ (hình 4) Hình 4: Bản vẽ chi tiết Trong Pro/E, gia công Manufacture là một chức năng quan trọng, cho phép tạo ra, kiểm tra (mô phỏng), sửa đổi dữ liệu về đờng chạy dao gia công. Dữ liệu này có thể đợc ghi ra file. Nếu có modul hậu xử lý (Post-Processor) thích hợp, từ dữ liệu đờng chạy dao có thể tạo ra chơng trình NC để điều khiển máy gia công. Trớc khi thực hiện bài thực hành, cần phải hiểu một số khái niệm thờng dùng trong Pro/E. 1. Một số khái niệm 1.1. Quá trình gia công (Machining Process) Quá trình thực hiện các thao tác công nghệ cần thiết để biến phôi ban đầu thành chi tiết. Quá trình gia công gồm quá trình công nghệ, trong đó có sự trực tiếp tơng tác giữa dao và phôi để thay đổi kích thớc, hình dáng, tính chất cơ lý của đối tợng và quá trình không công nghệ, nh đo, vận chuyển, . đối tợng. 1.2. Nguyên công (Operation) Một phần của quá trình công nghệ, đợc đặc trung bởi một máy (ví dụ máy phay 3 trục hay máy tiện), một chi tiết, một phôi và một hệ trục toạ độ xác định. 1.3. Bớc gia công (NC Sequence) Một phần của nguyên công, đợc đặc trng bởi một hay một nhóm bề mặt gia công (các feature), một dao và một chế độ công nghệ xác định. Một bớc gắn liền với một đờng chạy dao. 4 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 1.4. Đờng chạy dao (Tool Path) Là đờng biểu diễn quỹ đạo di chuyển của dao trong quá trình gia công. Trong Pro/E, đờng chạy dao đợc biểu diễn bằng một đờng màu đỏ và mũi tên chỉ hớng di chuyển của dao. 1.5. Các yếu tố của quá trình gia công Trong Pro/E, các yếu tố vật chất của quá trình gia công đợc thể hiện dới dạng các mô hình và thờng đợc lu thành các file. Trong trờng hợp này, có thể hiểu yếu tố là mô hình hay là file. Pro/E dùng các file sau: Ref.Model.prt (Design Model) = Mô hình cuối cùng phải hoàn thành (kết quả gia công). Ta có thể gọi tắt là chi tiết. Workpiece (Stock) = Phôi ban đầu để gia công để nhận đợc Ref.Model. Manufacture.asm = Mô hình lắp ráp (Assembly) của phôi và chi tiết. Phôi và chi tiết có thể đợc lu thành 2 file riêng biệt hoặc đợc tạo trong cùng một file Manuacture.Mfg. Manufacture.Mfg = File chứa mô hình lắp Manufacture.asm và các dữ liệu công nghệ. 1.6. Nhiệm vụ của bài thực hành Tạo một phôi bao quanh một chi tiết (Ref.Model) cho trớc. Tạo hệ toạ độ phôi. Gia công một profile. Gia công một hốc. Khoan một loạt lỗ. File mô hình chi tiết gia công: Bai1.prt. 2. Trình tự thực hiện 2.1. Tạo mô hình gia công Mô hình gia công chứa chi tiết, phôi đợc lắp với nhau và các thông số công nghệ liên quan. Bắt đầu tạo mô hình gia công bằng cách chọn menu New từ menu File và chọn Manufacture NC Assembly nh trong hình 5. Gõ vào tên file, ví dụ Bai1. Pro/E sẽ tạo ra file Bai1.Mfg trống, sẵn sàng nhận các thông tin hình học và công nghệ gia công. Thông tin đầu tiên phải đa vào là mô hình chi tiết gia công. Đó là file mô hình chi tiết dạng *.PRT. File mô hình dùng cho bài thực 5 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt hành này là Bai1.Prt. Hình 5: Hộp thoại New, tạo file Từ Menu Manager chọn MFG Model Assemble REF.Model. Trong danh sách file hiện ra, chọn Bail.prt. Chọn Done/Return. Mô hình chi tiết xuất hiện nh trong hình 6. Thông tin kế tiếp đợc đa vào mô hình gia công là phôi (Workpiece). Hình 6: Mô hình chi tiết (Ref.model, Design model) Về bản chất, phôi cũng là một chi tiết nhng chứa dữ liệu hình học ban đầu. Trải qua quá trình gia công, các lớp vật liệu của phôi sẽ đợc hớt đi để hình thành chi tiết. Dữ liệu phôi có thể đợc chứa trong file .Prt độc lập hoặc đợc tạo ngay trong file mô hình gia công. Trong bài này ta dùng phơng pháp thứ hai. Từ Menu Manager chọn MFG Model Create Workpeace. Pro/E nhắc nhập tên phôi. Hãy gõ Bai1-W làm tên phôi. Menu Feature quen thuộc để tạo mô hình chi tiết xuất hiện. Chọn Solid Prostrusion Extrude Solid Done. Mở bảng nhập Extrude, chọn Placement, Define Pro/E nhắc chọn Sketch Plane. Chọn mặt đáy của mô hình, Flip để đổi chiều mũi tên, chọn OK. Chọn LEFT, chọn một trong các mặt bên của mô hình. Từ thanh công cụ Sketcher, chọn ( hoặc từ Hình 7: Tạo Sketch cơ sở của phôi menu Sketcher, Edge, Use) và chọn lần lợt tất cả các cạnh biên của đế chữ nhật (hình 7). Sử dụng tuỳ chọn "Edge use", kích thớc đáy của phôi sẽ trùng khít với đáy của chi tiết. Sau khi chọn tất cả các cạnh đáy của chi tiết, làm thành chu vi khép kín, chọn biểu tợng trên thanh công cụ Sketcher. Quay lại bảng nhập tham số Extrude, để xác định khoảng kéo, nhập giá trị 50 vào trong hộp text . Khối hộp biểu diễn phôi xuất hiện với màu xanh lá cây (hình 8). Ta đã tạo ra đợc mô hình lắp ráp chi tiết lồng phôi. 6 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Trong bớc tiếp theo chúng ta sẽ hoạch định tiến trình công nghệ. Chi tiết này sẽ đợc gia công bằng 1 nguyên công. Đó là nguyên công Phay, đợc thực hiện trên máy phay đứng CNC 3 trục. Nguyên công sẽ gồm 4 bớc: 1. Phay biên dạng ngoài để tạo hình khối chữ "D" phía trên. Vậy NC Sequence đầu tiên lấy tên là Profile. Hình 8: Mô hình lắp chi tiết lồng phôi 2. Phay hốc chữ nhật. Đặt tên NC Sequence là Pocket. 3. Khoan 6 lỗ 10. Đặt tên NC Sequence là Drill1. 4. Khoan lỗ 15. Đặt tên NC Sequence là Drill2. Các thông số công nghệ chính đợc cho trong bảng sau. Các quan hệ sau đã đợc sử dụng: Tốc độ cắt: )/( 1000 phv D v S ì = Lợng chạy dao: S z ì Z ì S (mm/ph). Lợng chạy dao răng S z lấy cho thép không hợp kim là 0.06 mm/r. TT Tên bớc Dao v (m/ph) S (v/ph) F (mm/ph) Sơ đồ 1 Profile Ngón đầu bằng D30, 4 răng 150 1500 360 2 Pocket Ngón đầu bằng D10, 2 răng 150 4500 540 3 Drill1 Ruột gà D10 100 3000 150 4 Drill2 Ruột gà D15 100 2000 100 2.2. Tạo nguyên công Trong bớc này chúng ta phải chọn máy gia công, xác định toạ độ gốc phôi, mặt phẳng thoát dao. Quá trình gia công chỉ qua một nguyên công. Vì vậy chúng ta chỉ phải thực hiện bớc này một lần. Trong Menu Manager chọn Mfg Setup mở hộp thoại Operation Setup để chọn máy, xác định gốc toạ độ của phôi và mặt phẳng thoát dao: 1. Operation Name: Đặt tên nguyên công. Gõ PHAY1. 2. NC Machine: Xác định loại máy gia công. Loại máy cần dùng là máy phay 3 trục. Chọn Mill 3 Axis và nhập các tham số về máy, bộ điều khiển, dao cụ 7 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt trong hộp thoại Machine Tool Setup. Tab Comments sử dụng nhập lời mô tả nguyên công, ví dụ "Bai thuc hanh so 1" trong hộp thoại vừa hiện ra. Sau đó chọn OK. 3. Mach Zero: Định nghĩa hệ toạ độ phôi (thờng gọi là điểm Zero phôi). Phải chỉ định gốc toạ độ và phơng các trục X, Y, Z. Hiện tại cha có hệ toạ độ nào trong mô hình gia công nên cần phải tạo một hệ toạ độ mới. Hình 9: Hộp thoại Operation Setup Chọn nút sau đó chọn Create chọn phôi (để gắn hệ toạ độ). Mở hộp thoại COORDINATE SYSTEM. Với mong muốn các trục toạ độ hớng theo 3 cạnh khối hộp của phôi, chúng ta chọn 3 mặt phẳng kề nhau của phôi. Sau khi chọn, 3 mũi tên xuất hiện ở góc phôi. Trục z hớng lên trên hai trục x và y hớng vào trong phôi, nếu cần sử dụng nút Flip trong tab Orientation để chọn hớng phù hợp. Hình 10: Các mũi tên biểu diễn hệ toạ độ phôi 8 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Phơng các trục toạ độ phôi phải đúng với hệ trục toạ độ trên máy, nếu không thì khi gia công sẽ bị sai kích thớc. Đặc biệt, chiều dơng của trục Z phải hớng ra khỏi phôi, nếu không thì sẽ nguy hiểm. Dùng các lệnh nói trên để định hớng các mũi tên và gán trục nh trong hình 11. Chỉ cần gán 2 trục. Trục còn lại sẽ tự đợc xác định theo quy tắc bàn tay phải. Sau khi xác định xong các trục toạ độ, menu MACH CSYS biến mất. Biểu tợng hệ toạ độ thay thế cho 3 mũi tên. Hình 11: Hệ toạ độ trên phôi 4. Retract: Mặt phẳng an toàn, xác định vị trí dao trớc và sau khi thực hiện một bớc gia công. Mặt này phải nằm ngoài phôi và cách mặt phôi một khoảng nhất định. Trong trờng Retract tại vùng Surface chọn nút để định nghĩa mặt phẳng an toàn. Trong hộp thoại (hình 12), chọn Surface Along Z Axis, gõ khoảng cách theo trục Z, ví dụ 20 vào ô Enter Z Depth OK. Nguyên công PHAY1 vừa định nghĩa xong còn rỗng, mới chỉ chứa các thông số chung, cha có lệnh gia công nào. Sau bớc này chúng ta phải định nghĩa các bớc công nghệ để gia công các bề mặt cụ thể. Hình 12: Hộp thoại Retract Selection Để kết thúc định nghĩa nguyên công, chọn OK Done/Return. 2.3. Tạo các bớc (NC Sequences) 1. Phay biên dạng (Profiling) Trong bớc này chúng ta sẽ lập trình phay theo biên dạng ngoài của khối hình chữ "D". 9 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Phơng pháp này dùng để phay thô hoặc phay tinh một bề mặt thẳng đứng hoặc xiên. Một đờng chạy dao theo Profile sẽ đợc tạo ra, có bù bán kính dao để đảm bảo kích thớc yêu cầu. Trong Menu Manager, chọn Machining NC Sequence Machining Profile, 3 Axis Done. Trong hộp thoại (hình 13-a), đánh dấu các ô Name, Comments, Tool, Parameters và Surface, sau đó chọn Done. Nhập các thông tin theo yêu cầu để tạo ra NC Sequence. (a) (b) Hình 13: Hộp thoại để chọn NC Sequence (a) và định nghĩa dao (b) 1. Name: Gõ "Profile" để đặt tên cho NC Sequence <CR>. 2. Comments: Gõ lời chú giải, ví dụ "Phay mat ngoai", xong bấm OK. 3. Tool: Định nghĩa thông số dao bằng cách điền các giá trị vào hộp thoại vừa xuất hiện nh hình sau (hình 13-b). Chọn trang Geometry, gõ 4 vào ô Number of teech (số răng dao). chọn Apply. Quan sát sự thay đổi hình học của dao. Sau khi định nghĩa dao xong, chọn OK. 4. Parameters: Chọn Set trong Menu Manager để mở hộp thoại Param tree (hình 14). Xác định các thông số công nghệ và điền vào bảng của hộp thoại. ý nghĩa của các thông số nh sau: 10 [...]... sẽ nhìn thấy dao chạy và đờng quỹ đạo dao đợc vẽ ra dới dạng khung dây Để mô phỏng dới dạng Solid, 23 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt chọn NC Check Run Trong hình 36 là kết quả Play Path và NC Check bớc gia công thô lòng khuôn (Nếu khi chọn NC Check để mô phỏng chơng trình báo lỗi thi ta phải vào Tools Options và thay đổi giá trị của tuỳ chọn nccheck_type là nccheck) Hình 36 : Kết quả gia công thô... Play Done Ta sẽ nhìn thấy dao chạy và đờng quỹ đạo dao dới dạng khung dây Để mô phỏng Solid, chọn NC Check Run Trong hình 53 là kết quả Play Path và NC Check nguyên công Mill, sau khi sắp xếp lại thứ tự các bớc Chúng ta thấy dao đang gia công tinh bề mặt đã đợc gia công thô Hình 53: Kiểm tra kết quả sắp xếp lại bớc gia công 35 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 2 .3 Ghi và sử dụng CL Data file Cho đến đây,... 20 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 2 NC Machine: Chọn nút để mở hộp thoại Machine Tool Setup để xác định loại máy gia công Loại máy cần dùng là máy phay 3 trục, đặt tên máy và các thông số về máy trong hộp thoại 3 Machine zero: Định nghĩa hệ toạ độ phôi hiện tại cha có hệ toạ độ nào trong mô hình gia công nên cần phải tạo một hệ toạ độ mới Click vào biểu tợng và chọn Creat để tạo gốc toạ độ, click vào... Operation Setup Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Menu Manager MACH SYS Creat chọn phôi và mở hộp thoại COORDINATE SYST chọn 3 mặt phẳng để định nghĩa gốc toạ độ phôi Sau khi kết thúc nhấn OK Với mong muốn các trục toạ độ hớng theo 3 cạnh khối hộp của phôi, chúng ta chọn 3 mặt phẳng kề nhau của phôi Chú ý cho trục X hớng sang phải, Z (mũi tên đỏ) Hình 43 Toạ độ phôi hớng lên trên nh trong hình 43 5 Retract:... vào 3 mặt phẳng trên phôi rồi chọn OK trong hộp thoại COORDINATE SYSTEM Hình 31 : Hộp thoại Operation Setup và Machine Setup Với mong muốn các trục toạ độ hớng theo 3 cạnh khối hộp của phôi, chúng ta chọn 3 mặt phẳng kề nhau của phôi Chú ý cho trục X hớng sang phải, Z hớng lên trên (sử dụng tab Oriention và nút Flip để chọn hớng các trục) nh hình 32 Hình 32 : Hệ toạ độ trên phôi 21 Bộ môn cơ điện tử & CTM. .. Screen Play Done Ta sẽ nhìn thấy dao chạy và đờng quỹ đạo dao dới dạng khung dây Để mô phỏng Solid, chọn NC Check Run Trong hình 51 là kết quả Play Path và NC Check gia công thô Hình 51: Kết quả gia công tinh lòng khuôn theo bề mặt Nếu chấp nhận kết quả thì chọn Done/Return Done Sequ để nhận NC Sequence vừa tạo và kết thúc 34 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 3 Sắp xếp lại các bớc (Reoder) Chúng ta... Param tree (Hình 34 -b) Xác định các thông số công nghệ và điền vào bảng của hộp thoại Chú ý các thông số: MAX_STEP_DEEPTH: Chiều sâu một lớp cắt lớn nhất nhập giá trị 3 MIN_STEP_DEEPTH: Chiều sâu lớp cắt nhỏ nhất, nhập giá trị mặc định (-) 22 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt ROUGH_STOCK_ALLOW: Lợng d để lại theo bề mặt Vì cần để lại 1 mm để gia công tinh nên nhập giá trị 1 (a) (b) Hình 34 : Hộp thoại để... hành gồm Tạo mô hình gia công từ một phôi và một chi tiết chứa trong 2 file độc lập Tạo nguyên công phay (Mill) Gia công tinh lòng khuôn (Finish) Gia công thô lòng khuôn (Rough) Sắp xếp lại các bớc (Reoder) Ghi CL Data ra fìle và đọc dữ liệu từ file 26 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt File chứa mô hình chi tiết gia công có tên là Bai3.prt Chi tiết (hình 39 ) là một nửa khuôn Lòng khuôn đợc hình... hình học và công nghệ gia công Trớc hết nạp mô hình phôi gia công trong file Bai3-W.prt Từ Menu Manager chọn MFG Model Assemble Workpeace Trong danh sách file hiện ra, chọn Bai3W.prt Tiếp theo, nạp thông tin về chi Hình 40: Hộp thoại New, tạo file tiết (REF.Model) Từ Menu Manager chọn MFG Model Assemble Ref Model Trong danh sách file hiện ra, chọn Bai3.prt 27 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt Ta... cạnh thì cắt nối để tránh va chạm Khi phay hốc thờng chọn 4 kiểu đầu, nghĩa là TYPE_1, TYPE_2 TYPE_ 3và TYPE_SPIRAL Sau khi điền hết các thông số chọn menu File, Save trên hộp thoại, sau đó chọn File Exit để ra ngoài 13 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt 5 Sufaces: Chọn các bề mặt hình thành hốc, gồm các thành và đáy Xong, chọn Model Done Add, chú ý dùng Query Sel, xong chọn Done Sel Done Done Return . máy phay 3 trục. Chọn Mill 3 Axis và nhập các tham số về máy, bộ điều khiển, dao cụ 7 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt trong hộp thoại Machine Tool. công nghệ và điền vào bảng của hộp thoại. ý nghĩa của các thông số nh sau: 10 Bộ môn cơ điện tử & CTM đặc biệt CUT_FEED: Lợng chạy dao, nhập 36 0 (mm/ph)