Ứng dụng phần mềm Mastercam tạo lập chương trình để gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC - Arimony
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (582.44 KB, 27 trang )
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
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
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
1
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
2
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
3
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
4
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
5
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
6
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
7
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
Truyền
động Động cơ AC
chính
Truyền
động - Thủ công (máy phay).
chạy dao
- Truyền động qua hộp số.
- Truyền động vít me - đai ốc
Điều khiển
- Thủ công- vô lăng.
Máy công cụ CNC
Động cơ AC hoặc DC, động cơ
servo
- Động cơ AC hoặc DC, động cơ
servo tịnh tiến bước.
- Truyền động vít me - đai ốc bi.
- 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 Máy công cụ NC
Máy công cụ CNC
thống
Dữ liệu vào: Chỉnh thủ Dữ liệu vào: Chương Dữ liệu vào: Chương trình NC
công máy công cụ theo trình NC truyền vào bộ nhập vào bộ điều khiển qua bàn
bản vẽ, kẹp phôi, dụng điều khiển thông qua phím, đĩa hoặc giao diện dữ
cụ và sắp xếp tương bảng giao diện của máy.
liệu ( Serial, bus). Một số
quan giữa chúng
chương trình NC được lưu ở bộ
nhớ trong.
Điều khiển thủ công: Điều khiển NC: Bộ điều Điều khiển CNC: Cụm vi tính
Công nhân đặt thủ công khiển NC xử lý thông tin tích hợp trong bộ điều khiển
các giá trị công nghệ về tốc độ, lượng chạy dao CNC và phần mềm tương ứng
(số vòng quay, lượng ăn hành trình của chương quản lý tất cả các chức năng
dao, lượng chạy dao), trình và truyền các tín điều khiển của máy CNC. Các
điều khiển bằng các vô hiệu điều khiển tương bộ nhớ trong được sử dụng để
lăng tay gạt.
ứng tới các thành phần lưu chương trình, dữ liệu về
tương ứng của máy NC.
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
