Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN CÔNG CHÍNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC - ARMONI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN CÔNG CHÍNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC - ARMONI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. TRẦN VĂN ĐỊCH THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH 3 MỞ ĐẦU 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 6 1.1. Khái quát máy công cụ thông thƣờng và máy công cụ CNC 6 1.1.1. Đặc điểm máy cắt kim loại CNC 6 1.1.2. Cấu tạo của máy công cụ CNC 9 1.2 . Hệ thống điều khiển CNC 19 1.2.1 Kết cấu và chức năng điều khiển CNC 19 1.2.2. Phần cứng – Máy tính 20 1.2.3. Các dạng điều khiển hình học trên máy công cụ CNC 20 1.3. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC 25 1.3.1. Dao phay ngón 25 1.3.2.Dao phay mặt đầu 27 1.4. Khái quát về phƣơng pháp lập trình gia công trên máy công cụ CNC 28 1.4.1 Ngôn ngữ lập trình CNC. 28 1.4.2. Cơ sở hình học của lập trình 32 1.5. Các hình thức tổ chức lập trình gia công CNC. 41 1.5.1. Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC 42 1.5.2. Lập trình bằng tay trên cụm CNC khác 42 1.5.3. Lập trình bằng tay trong chuẩn bị sản xuất. 42 1.5.4. Lập trình với sự trợ giúp của máy tính. 42 CHƢƠNG 2 MÁY PHAY CNC - ARMONI VÀ PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG. 43 2.1. Giới thiệu chung về máy phay CNC – ARMONI 43 2.2. Đặc tính kỹ thuật máy phay CNC – ARMONI 45 2.3. Phần mềm điều khiển và tập lệnh gia công trên máy 45 2.3.1. Các chuyển động chạy dao. 45 2.3.2. Các lệnh gia công dịch chuyển ( mã G) 46 2.3.3. Các lệnh gia công theo chu trình (từ G81 đến G89) 48 2.3.4. Các lệnh phụ trợ (M) 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 2.3.5. Cấu trúc của các lệnh gia công 49 2.4. Quy trình thao tác máy 68 2.5. Các chƣơng trình làm việc trong hệ điều khiển 68 2.5.1. Chức năng của các menu chính 68 2.5.2. Thao tác sử dụng các menu chính 70 CHƢƠNG 3 PHẦN MỀM MASTERCAM VÀ KHẢ NĂNG TỰ ĐỘNG TẠO LẬP CHƢƠNG TRÌNH GIA CÔNG 86 3.1. phần mềm Master CAM 86 3.1.1. MasterCAM Design 86 3.1.2. MasterCAM Mill 99 3.2. phƣơng pháp Lập trình gia công và khả năng tự động tạo lập chƣơng trình gia công trong MasterCAM 105 3.2.1 . Thiết kế bản vẽ chi tiết gia công 105 3.2.2. Chọn phôi 106 3.2.3. Chọn dụng cụ cắt 106 3.2.4. Tự động tạo lập chương trình gia công trong MasterCAM 106 CHƢƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƢƠNG TRÌNH NC ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC - ARMONI. 109 4.1. Chi tiết gia công 109 4.2. Trình tự các bƣớc gia công chi tiết 110 4.2.1. Thiết đặt các tham số phôi 110 4.2.2. lập các bước để gia công chi tiết 111 4.3. Chƣơng trình gia công 115 4.3.1. Chương trình gia công phay hạ bậc đường tròn ngoài 116 4.3.2. Chương trình gia công phay thô hạ bậc mặt trên 117 4.3.3. Chương trình gia công phay tinh hạ bậc mặt trên 119 4.3.4. Chương trình gia công phay chữ và hình các hình elips 120 KẾT LUẬN 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cấu tạo máy phay thông thường và máy phay CNC 8 Hình1.2: Bộ truyền chạy dao với trục vít me - đai ốc - bi 10 Hình 1.3: Kết cấu chính khe hở vít me đai ốc bi 11 Hình 1.4: Rãnh dẫn hướng 12 Hình 1.5: Các phương thức đo 14 Hình 1.6: Đài dao 16 Hình 1.7: Magazin dụng cụ 17 Hình 1.8: Sơ đồ thay thế dao động 18 Hình 1.9: Hệ thống điều khiển CNC 19 Hình 1.11: Các dạng chạy dao trong điều kiện điểm - điểm. 21 Hình 1.12: Điều khiển đường thẳng 22 Hình 1.13: Điều khiển theo contour 23 Hình 1.14: Điều khiển contour 24 Hình 1.16: Dao phay ngón chuôi trụ và dao phay ngón chuôi côn 26 Hình 1.17: Một số kết cấu đặc biệt của dao phay ngón 27 Hình 1.18: Một số loại dao phay mặt đầu 28 Hình 1.19a: Hệ 2 trục ( phẳng ) 32 Hình 1.20: Hệ toạ độ cực 33 Hình 1.21: Hệ trục toạ độ của máy CNC 34 Hình 1.23: Hệ toạ độ của máy CNC khi chi tiết chuyển động thay cho dụng cụ cắt 36 Hình 1.24: Điểm M của máy khoan cần (a) và của máy phay đứng (b) 36 Hình 1.25: Một điểm W (a) và nhiều điểm W (b) 37 Hình 1.27: Điểm chuẩn của dao 39 Hình 1.28: Điểm của giá dao T 39 Hình 2.1: Dịch chuyển dao theo lệnh G01 49 Hình 2.2: Dịch chuyển dao theo lệnh G02 50 Hình 2.3: Dịch chuyển dao theo lệnh G03 51 Hình 2.4: Dịch chuyển dao theo lệnh G08 51 Hình 2.5: Dịch chuyển dao theo lệnh G09 52 Hình2.6: Dịch chuyển dao theo lệnh G11, G12, G13 1 Hình 2.7: Lựa chọn mặt phẳng làm việc theo G17, G18, G19. 53 Hình 2.8: Dịch chuyển dao theo lệnh G33 54 Hình 2.9:Dịch chuyển dao theo lệnh G36 55 Hình 2.11: Dịch chuyển dao theo lệnh G38 1 Hình 2.12: Dịch chuyển dao theo lệnh G39 56 Hình 2.13: Lệnh bù trái G41 1 Hình 2.14: Dịch chuyển dao theo lệnh G41 57 Hình 2.15: Lệnh bù phải G42 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Hình 2.16: Dịch chuyển dao theo lệnh G42 58 Hình 2.17: Toạ độ zê rô của các điểm offset 58 Hình 2.18: Dịch chuyển dao theo lệnh G73 59 Hình 2.19: Chu trình khoan lỗ - lệnh G81 60 Hình 2.20: Chu trình khoan lỗ G81 kết hợp với lệnh G93 60 Hình 2.21: Chu trình khoan lỗ sâu G83 61 Hình 2.23: Chu trình ta rô với lệnh G84 63 Hình 2.24: Chu trình khoét lỗ với lệnh G85 63 Hình 2.25: Chu trình doa với lệnh G86 64 Hình 2.26: Chu trình doa với lệnh G86 64 Hình 2.29: Các chức năng sử dụng phần mềm 68 Hình 2.30: Lựa chọn chương trình đã có sẵn hoặc tạo file mới 70 Hình 2.31: Soạn thảo hoặc sửa đổi chương trình 72 Hình 2.32: Các thông tin trợ giúp 73 Hình 2.33: Cấu trúc câu lệnh phay hốc hình chữ nhật 1 Hình 2.34: Đặt giá trị giữa các câu lệnh 75 Hình 2.35: Các chức năng trong chương trình mô phỏng 77 Hình 2.36: Hộp hội thoại khai báo kích thước phôi 78 Hình 2.37: Các chức năng của chế độ gia công trên máy công cụ 79 Hình 2.38: Lựa chọn chiều quay của trục chính 80 Hình 2.39: Chọn % lượng chạy dao 80 Hình 2.40 : Các chức năng điều khiển theo chế độ bằng tay 81 Hình 2.41: Các chức năng dịch chuyển 81 Hình 2.41: Các chức năng thay đổi lượng chạy dao 82 Hình 2.42: Các chức năng thay đổi trục chính 82 Hình 2.43: Bảng ghi giá trị toạ độ các trục X,Y,X sau khi rà. 84 Hình 3.1: Giao diện của MasterCAM 86 Hình 4.1: Mô hình lô gô trường Đại học sư phạm kỹ thuật Nam Định 109 Hình 4.2: Bước phay hạ bậc đường bao ngoài 113 Hình 4.3: Bước phay thô hạ bậc mặt trên 114 Hình 4.4: Bước phay tinh hạ bậc mặt trên 115 Hình 4.5: Bước phay chữ và các hình elip 115 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 MỞ ĐẦU Công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang đặt ra yêu cầu hết sức cấp thiết đối với ngành cơ khí chế tạo máy. Đó là phải xây dựng cho được nền công nghiệp cơ khí chế tạo máy hiện đại đủ khả năng chế tạo ra các thiết bị máy móc cho các ngành kinh tế khác [1], [3], [8] đáp ứng yêu cầu công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Bên cạnh việc đầu tư các thiết bị máy móc hiện đại, ứng dụng công nghệ cao cho ngành cơ khí chế tạo máy thì một vấn đề vô cùng quan trọng là đầu tư khai thác có hiệu quả hệ thống máy móc hiện đại và công nghệ cao đó [3], [7] , [8] . Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định là một trung tâm đào tạo cán bộ kỹ thuật và giáo viên dạy nghề, đáp ứng yêu cầu sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Trong những năm qua Nhà trường luôn quan tâm chú trọng đầu tư hệ thống thiết bị máy móc hiện đại cho các phòng thí nghiệm, xưởng thực tập nhằm đáp ứng ngày càng cao yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo - nghiên cứu khoa học - chuyển giao công nghệ của trường trong giai đoạn đổi mới giáo dục. Xưởng Cơ khí thuộc Bộ môn Cơ khí Chế tạo máy có nhiệm vụ thực hiện đào tạo công nghệ và tay nghề cho các sinh viên. trong những năm qua được sự quan tâm của Nhà trường đầu tư nhiều thiết bị máy móc hiện đại. Xưởng Cơ khí đã được nhà trường trang bị một máy phay CNC - ARMONI [12] nhằm đáp ứng yêu cầu đào tạo công nghệ và tay nghề cho sinh viên trong giai đoạn mới. Máy phay CNC - ARMONI đã được xưởng cơ khí khai thác rất có hiệu quả trong những năm vừa qua. Song cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu ngày càng cao của công tác đào tạo công nghệ và tay nghề thì việc xây dựng môđun đào tạo và ứng dụng các công nghệ CAD/CAM [4], [10], [11] tiên tiến để gia công các chi tiết trên máy phay CNC – ARMONI là một vấn đề rất khoa học và thiết thực để mở rộng khả năng công nghệ của máy, nâng cao hiệu quả khai thác máy. Ngoài ra, đây còn là kênh thông tin hữu ích cho các sinh viên là các giáo viên tương lai trong việc tìm hiểu, thực hành về công nghệ CNC cũng như xây dựng môđun đào tạo cho các đối tượng khác nhau khi ra trường [2], [10]. Nhưng cho đến nay chưa có một đề tài nào nghiên cứu về vấn đề trên. Nhận thức được điều đó, tôi đã mạnh dạn đặt vấn đề " Ứng dụng phần mềm Mastercam tạo lập chương trình gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC – ARMONI ". Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 1.1. Khái quát máy công cụ thông thƣờng và máy công cụ CNC 1.1.1. Đặc điểm máy cắt kim loại CNC Máy cắt kim loại CNC cho phép tập trung nguyên công ở mức độ cao nhất, do máy có khả năng công nghệ cao, trên máy có thể thực hiện các nguyên công như: Tiện, Phay, Khoan, Doa, Ta rô Quá trình thay dao thực hiện tự động nhờ vào cơ cấu thay dao Tốc độ trục chính và tốc độ chạy dao được điều chỉnh vô cấp do vậy việc lựa chọn chế độ cắt rất hợp lý Kết cấu cơ khí máy CNC gọn nhẹ hơn máy vạn năng cùng loại, Máy CNC cho độ chính xác gia công cao, nó thực hiện lượng dịch chuyển chính xác tới 0,001 mm. Đối với các máy công cụ thông thường để thực hiện gia công chi tiết người công nhân thường dùng tay để điều khiển máy (có một số chuyển động cắt và chuyển động chạy dao do máy thực hiện). Người công nhân căn cứ vào phiếu công nghệ để thực hiện gia công chi tiết đạt các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Đối với máy công cụ thông thường năng suất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế nhưng các máy công cụ thông thường hiện nay vẫn còn được sử dụng rất rộng rãi với lý do là vốn đầu tư thấp và phù hợp với nền sản xuất cơ khí nhỏ. Đối với các máy công cụ NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bằng các chương trình đã lập sẵn. Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử. Thông tin vào chứa trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối chưa kết thúc, máy đọc tiếp các khối lệnh tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, chức năng dọc theo băng. Các máy NC không có chức năng lưu trữ chương trình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 Máy công cụ CNC là bước phát triển cao từ máy NC. Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công máy tính đưa các lệnh điều khiển máy. Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nào. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ. Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính. Các chương trình lập ra có thể được lưu trữ trong đĩa cứng hoặc đĩa mềm. Hình 1.1 cho thấy sự khác nhau về mặt cấu tạo giữa máy công cụ thông thường và máy công cụ CNC . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 Hình 1.1. Cấu tạo máy phay thông thường và máy phay CNC - Những đặc trưng khác nhau về mặt cấu tạo như bảng sau: Máy công cụ truyền thống Máy công cụ CNC Truyền động chính Động cơ AC Động cơ AC hoặc DC, động cơ servo Truyền động chạy dao - Thủ công (máy phay). - Truyền động qua hộp số. - Truyền động vít me - đai ốc - Động cơ AC hoặc DC, động cơ servo tịnh tiến bước. - Truyền động vít me - đai ốc bi. Điều khiển - Thủ công- vô lăng. - CNC - Về các chức năng cơ bản giữa máy công cụ thường và máy công cụ NC, CNC như bảng sau: Máy công cụ truyền thống Máy công cụ NC Máy công cụ CNC Dữ liệu vào: Chỉnh thủ công máy công cụ theo bản vẽ, kẹp phôi, dụng cụ và sắp xếp tương quan giữa chúng Dữ liệu vào: Chương trình NC truyền vào bộ điều khiển thông qua bảng giao diện của máy. Dữ liệu vào: Chương trình NC nhập vào bộ điều khiển qua bàn phím, đĩa hoặc giao diện dữ liệu ( Serial, bus). Một số chương trình NC được lưu ở bộ nhớ trong. Điều khiển thủ công: Công nhân đặt thủ công các giá trị công nghệ (số vòng quay, lượng ăn dao, lượng chạy dao), điều khiển bằng các vô lăng tay gạt. Điều khiển NC: Bộ điều khiển NC xử lý thông tin về tốc độ, lượng chạy dao hành trình của chương trình và truyền các tín hiệu điều khiển tương ứng tới các thành phần tương ứng của máy NC. Điều khiển CNC: Cụm vi tính tích hợp trong bộ điều khiển CNC và phần mềm tương ứng quản lý tất cả các chức năng điều khiển của máy CNC. Các bộ nhớ trong được sử dụng để lưu chương trình, dữ liệu về thiết bị, dụng cụ; số liệu bù dao; chu kỳ tự do và chu kỳ cố định. Phần mềm kiểm lỗi được tích hợp trong bộ điều khiển [...]... dng gia cụng cỏc khuụn mu, gia cụng cỏc chi tit cú b mt khụng gian phc tp z y b z Contour - c gia công có contour c gia kích th-ớc a . TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN CÔNG CHÍNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC - ARMONI LUẬN. công trong MasterCAM 106 CHƢƠNG 4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƢƠNG TRÌNH NC ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC - ARMONI. 109 4.1. Chi tiết gia công 109 4.2. Trình tự. http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN CÔNG CHÍNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM TẠO LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ BỀ MẶT PHỨC