Báo cáo thí nghiệm CAD_CAM_CNC: Quy trình gia công trên phần mềm NX

LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………………………..
NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM………………………………………………………………….
CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU TỔNG QUAN HỆ THỐNG…………….............................................
1. Lịch sử hình thành ...........................................................................................................
2.Ứng dụng ..........................................................................................................................
3. Phân loại ..........................................................................................................................

CHƯƠNG 2. LẬP TRÌNH GIA CÔNG………………………………………………………….
1. Đề bài …………………………………………………………………………………………..
2. Thiết kế sản phẩm trên phần mềm NX………………………………………………………
3. Mô phỏng gia công trên phần mềm NX……………………………………………………..
3.1. Gia công thô………………………………………………………………………………….
3.2. Gia công tinh mặt cầu trong………………………………………………………………..
KẾT LUẬN ………………………………………………………………………………………..

1


LỜI NÓI ĐẦU
Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ trong
thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có một vai trò quan trọng. Nhận thức
được điều này, trong chiến lược công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế đất
nước, công nghiệp tự động được ưu tiên đầu tư và phát triển.
Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, việc tự động hóa các ngành kinh
tế-kỹ thuật trong đó có cơ khí đã được thực hiện từ nhiều thập kỷ trước. Một trong
những vấn đề quyết định của việc tự động hóa ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật
điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số.
Các máy công cụ điều khiển số ( NC và CNC ) đã được dùng phổ biến ở
các nước phát triển. Trong những năm gần đây máy NC và CNC đã được nhập
vào Việt Nam và được sử dụng rộng rãi tại các viện nghiên cứu và các công ty
liên doanh. Máy công cụ điều khiển số hiện đại (Các máy CNC) là các thiết bị

điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí tự động.
Trong quá trình thí nghiệm, em đã được tiếp xúc với máy phay và máy tiện CNC. Nhờ có sự chỉ
bảo, hướng dẫn của các thầy và đặc biệt là thầy Vũ Trần Hoàng mà em đã nắm bắt được những kiến
thức bổ ích về máy CNC, các bước để thiết kế một sản phẩm trên phần mềm và gia công sản phẩm
đó. Do thời gian và hiểu biết có sự hạn chế nên báo cáo em làm không tránh được thiếu sót. Rất
mong nhận được sự góp ý từ các thầy để báo cáo được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 1 tháng 5 năm 2019

2


CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU TỔNG QUAN HỆ THỐNG
1.Lịch sử hình thành
Khái niệm: CNC viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led)
(điều khiển bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy
móc khác với mục đích sản xuất( có tính lặp lại) các bộ phận kim khí( hay các vật
liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên
biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G. CNC được phát triển cuối thập
niên 1940 đầu thập niên 1950 ở trong phòng thí nghiệm Servomechanism của
trường Massachusetts Institute of Technology( MIT).
Năm 1947, không lực Hoa Kì cho rằng sự phức tạp trong thiết kế và hình
dạng của các chi tiết máy bay, như cánh quạt trực thăng hay các chi tiết của đầu
phóng tên lửa chính là nguyên nhân khiến cho các nhà sản xuất giao hàng không
đúng hẹn. Khi đó John Parsons, Parsons Corporation đã bắt đầu nghiên cứu với
ý tưởng về 1 chiếc máy công cụ có thể thao tác ở mọi góc độ, sử dụng dữ liệu số
để điều khiển chuyển động của máy. Năm 1949, USAMC đã giao cho Parsons 1
hợp đồng phát triển NC và phương pháp tăng tốc trong sản xuất. Parsons sau đó
đã chuyển lại cho phòng thí nghiệm Servomechanism – trường MIT. Năm 1952,

họ thành công với chiếc máy có đầu cắt chuyển động 3 chiều. Rất nhanh sau đó
hầu hết các nhà sản xuất máy công cụ đều cho ra máy NC. Hầu hết các máy này
đều có điểm giống hau ở nguyên tắc điều khiển vị trí điểm – điểm. Nguyên lý của
máy NC được thiết lập một cách vững chãi.
Từ đây máy NC được cải tiến nhanh chóng trong công nghiệp điện tử để
phát triển các sản phẩm mới. Các bộ điều khiển trở nên nhỏ hơn, đáng tin cậy và

3


rẻ hơn. Sự phát triển của các máy công cụ, các bộ điều khiển cho chúng được sử
dụng nhiều hơn.
Đến năm 1976, những máy NC điều khiển hoàn toàn tự động theo chương
trình mà các thông tin viết dưới dạng số đã được sử dụng rộng rãi.cũng vào năm
đó, người ta đưa 1 máy tính nhỏ vào hệ thống điều khiển máy NC nhằm mở rộng
đặc tính điều khiển và mở rộng bộ nhớ của máy, các máy này được gọi là máy
CNC (Computer Numerical Control). Và sau đó, các chức năng trợ giúp cho quá
trình gia công ngày càng phát triển. Vào năm 1965, hệ thống chạy dao tự động
được đưa vào sử dụng, năm 1975 thì hệ thống CAD – CAM – CNC ra đời. Năm
1984, đồ họa máy tính phát triển, được ứng dụng để mô phỏng quá trình gia công
trên máy công cụ điều khiển số.
Năm 1994, Hệ NURBS giao diện phần mềm CAD cho phép mô phỏng
được xác bề mặt nội suy phức tạp trên màn hình, đồng thời nó cho phép tính toán
và đưa ra các phương trình toán học mô phỏng các bề mặt phức tạp, từ đó tính
toán chính xác đường nội suy với độ mịn, độ sắc nét cao.
Các máy CNC hiện đại hoạt động bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin
được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính chương trình. Để đặt thông tin này vào bộ
nhớ, nhân viên lập trình tạo ra một loạt lệnh mà máy có thể hiểu được. Chương
trình có thể bao gồm các lệnh “mã hóa”, như “M03” – hướng dẫn bộ điều khiển
chuyển trục chính tới một vị trí mới hay “G99” – hướng dẫn bộ điều khiển đọc

một đầu vào phụ từ một quá trình nào đó trong máy. Các lệnh mã hóa là phương
thức phổ biến nhất để lập trình một công cụ máy CNC. Tuy nhiên, sự tiến bộ
trong máy tính đã cho phép các nhà sản xuất công cụ máy tạo ra “lập trình hội
thoại”. Trong lập trình hội thoại, lệnh “M03” được nhập đơn giản như “MOVE”
và “G99” là “READ”. Kiểu lập trình này cho phép đào tạo nhanh hơn và nhân
viên lập trình không phải nhớ nhiều ý nghĩa của mật mã. Tuy nhiên, cần phải lưu
ý rằng hầu hết các máy sử dụng lập trình hội thoại vẫn đọc các chương trình mã

4


hóa, do đó ngành công nghiệp vẫn đặt nhiều niềm tin vào dạng lập trình này.
Bộ điều khiển cũng giúp nhân viên lập trình tăng tốc độ sử dụng máy. Ví
dụ, trong một số máy, nhân viên lập trình có thể đơn giản chỉ cần nhập dữ liệu về
vị trí, đường kính và chiều sâu của một chi tiết và máy tính sẽ lựa chọn phương
pháp gia công tốt nhất để sản xuất chi tiết đó dưới dạng phôi. Thiết bị mới nhất
có thể chọn một mẫu kỹ thuật được tạo ra từ máy tính, tính toán tốc độ dao cụ, đường vận chuyển
vật liệu vào máy và sản xuất chi tiết mà không cần bản vẽ hay một chương trình.
Cho đến ngày nay, người ta còn ứng dụng công nghệ nano vào hệ thống
điều khiển cho máy CNC. Năm 2001, hãng FANUC đã chế tạo hệ điều khiển
nano cho máy CNC, mở ra một trang mới về công nghệ chế tạo máy công cụ.

2.Ứng dụng
Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc
phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con
người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản
xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kĩ
thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian
cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản

phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác.
Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi
là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được
điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp
ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng
chi tiết. Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp,
tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới
hạn).
Ngày nay các máy sử dụng kỹ thuật CNC được sử dụng rất nhiều trong các
5


lĩnh vực khác nhau. Được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là trong gia công kim loại:
. Phay
. Khoan và các nguyên công tương tự
.Tiện trong
. Tiện
.Mài
. Cắt dây
Một vài ví dụ về ứng dụng của máy CNC:

Hình 1.1: Ứng dụng máy phay CNC

3. Phân loại
Các loại máy CNC phổ biến hiện nay gồm có:

6


Hình 1.2: Máy tiện CNC

Hình 1.3: Máy khoan CNC

Hình 1.4: Máy phay CNC

Hình 1.5: Máy cắt CNC

7


Hình 1.6: Trung tâm gia công CNC

CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH GIA CÔNG
1.Đề bài
Thiết kế và lập trình gia công chi tiết sau

8


2.Thiết kế sản phẩm trên phầm mềm NX
+ Khởi động phần mềm NX
+ Vào phần thiết kế bằng cách chọn File => New => Model , chọn đơn vị Millimeters rồi nhấn OK như
hình

9


+ Vào phần thiết kế 2D: Chọn Sketch => chọn mặt XOY

+ Dựng hình chữ nhật bất kỳ : Chọn Rectangle => dựng hình chữ nhật

+ Ràng buộc kích thước: Chọn Rapid Dimension => chọn 2 cạnh rồi nhập kích thước = 50 => Ta được
hình vuông kích thước 50*50

10


+ Chọn Finish Sketch để quay về thiết kế 3D

+ Dựng khối hộp kích thước 50*50*21: Chọn Extrude => Select Curve chọn hình vuông mới dựng,
Distance nhập chiều cao là 21

11


+ Chọn mặt trên khối hộp để thiết kế 2D: Chọn Sketch => chọn mặt trên

+ Dựng 2 đường tròn đường kính lần lượt là 42 và 36 và dựng 1 đường thẳng qua tâm đường tròn để
làm tâm quay rồi ấn Finish Sketch để quay về thiết kế 3D

12


+ Dựng trụ trong đường kính 42: Extrude => Select Curve chọn 2 mặt tròn D36 và D42, Distance nhập
3mm, Boolean chọn Subtract

+ Dựng mặt cầu trong D36: Revolve => Select Curve chọn đường tròn D36, Specify Vector chọn
đường thẳng qua tâm làm tâm quay, Boolean chọn Subtract

13

+ Chọn những đường viền, hệ trục tọa độ rồi Ctrl + B để ẩn đi ta được kết quả như hình sau:

14


3. Mô phỏng gia công trên phần mềm NX
3.1. Gia công thô
- Vào phần gia công bằng cách chọn Application => Manufacturing
- Trong phần CAM Setup to Create chọn Mill_Contour
-Bước 1: Khai báo phôi
+ Kích chuột phải vào khoảng trống phía dưới phần Path rồi chọn Geometry View

+ Khai báo gốc phôi: Kích đúp vào MCS_MILL rồi chọn gốc phôi như hình vẽ
15


+ Khai báo phôi: Kích đúp vào WORKPIECE:

•

Phần Specify Part chọn chi tiết mong muốn đạt được sau gia công

16


•

Phần Specify Blank ta tạo phôi hình hộp bằng cách chọn Bounding Block

-Bước 2: Khai báo dao:
+ Nhấp chuột phải dưới phần Part chọn Machine Tool View
+ Chọn Create Tool
+ Chọn dao loại MILL
+ Chọn đường kính dao Diameter (D) =12
+ Tool number: 1
17


+ Adjust Register: 1

-Bước 3: Khai báo phương pháp gia công
+ Chọn Create Operation
+ Chọn kiểu chạy dao ZLEVEL_PROFILE
+ Program: NC_ PROGRAM
+ Tool: MILL
+ Geometry: WORKPIECE
+ Method: MILL_ROUGH

18


+ Phần Specify Cut Area chọn các mặt cần gia công

+ Phần Maximum Distance (chiều sâu tối đa mỗi lát cắt) chọn 0.1 mm
+ Phần Cutting Parameters:
•

Chọn lượng dư 0.5mm

•

Chọn góc xuống dao 3 độ

19


+ Phần Non Cutting Moves chọn thông số như hình vẽ

+ Phần Feeds and Speeds chọn tốc độ cắt như hình vẽ

20


-Bước 4: Mô phỏng trên phần mềm

-Bước 5: Xuất code: Chọn Post Process => MILL_3_AXIS (kiểu máy) ta được code
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T01 M06
21


N0040 G00 G90 X-.237 Y.2362 S1500 M03
N0050 G43 Z.3937 H01
N0060 Z.1142
N0070 G01 Z-.0039 F9.8 M08
N0080 X-.3346

N0090 G03 X-.5709 Y0.0 I0.0 J-.2362
N0100 I.5709 J0.0 F39.4
N0110 G01 X-.5706 Y-.0188 Z-.0049
N0120 X-.5696 Y-.0375 Z-.0059
N0130 X-.5681 Y-.0563 Z-.0069
N0140 X-.5659 Y-.0749 Z-.0079
N0150 G03 X-.5709 Y0.0 I.5659 J.0749
N0160 G01 X-.5706 Y-.0188 Z-.0089
N0170 X-.5696 Y-.0375 Z-.0098
N0180 X-.5681 Y-.0563 Z-.0108
N0190 X-.5659 Y-.0749 Z-.0118
N0200 G03 X-.5709 Y0.0 I.5659 J.0749
N0210 G01 X-.5706 Y-.0188 Z-.0128
N0220 X-.5696 Y-.0375 Z-.0138
N0230 X-.5681 Y-.0563 Z-.0148
N0240 X-.5659 Y-.0749 Z-.0157
N0250 G03 X-.5709 Y0.0 I.5659 J.0749
N0260 G01 X-.5706 Y-.0188 Z-.0167
N0270 X-.5696 Y-.0375 Z-.0177
N0280 X-.5681 Y-.0563 Z-.0187
N0290 X-.5659 Y-.0749 Z-.0197
N0300 G03 X-.5709 Y0.0 I.5659 J.0749

22


N0310 G01 X-.5706 Y-.0188 Z-.0207
N0320 X-.5696 Y-.0375 Z-.0217
…
…

N8250 G00 Z.3937
N8260 Y.0145
N8270 Z-.6378
N8280 G01 Z-.6417 F9.8
N8290 G03 I0.0 J-.0145 F39.4
N8300 G01 Z-.5236
N8310 G00 Z.3937
N8320 M02
%
3.2 Gia công tinh mặt cầu trong
Làm tương tự như gia công thô với :
+ Dao cầu đường kính 6mm

+ Mặt gia công : Mặt cầu trong

23


+ Lượng dư 0 mm

+ Hình ảnh mô phỏng

24


+ Xuất code:
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T02 M06

N0040 G00 G90 X-.4482 Y.1181 S1500 M03
N0050 G43 Z.3937 H01
N0060 Z-.1024
N0070 G01 Z-.2205 F9.8 M08
N0080 X-.4635
N0090 G03 X-.5816 Y0.0 I0.0 J-.1181
N0100 I.5816 J0.0 F39.4
N0110 G01 X-.5814 Y-.0094 Z-.221
N0120 X-.5811 Y-.0188 Z-.2215
N0130 X-.5807 Y-.0281 Z-.2219
N0140 X-.5801 Y-.0375 Z-.2224
N0150 X-.5793 Y-.0469 Z-.2229
N0160 X-.5784 Y-.0562 Z-.2234
25