1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 6 1.1. Đặt vấn đề 6 1.2. Mục đích của đồ án 7 1.3. Phạm vi nghiên cứu 8 1.4. Bố cục đồ án 8 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC 5 TRỤC 9 2.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC 9 2.1.1. Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục 9 2.1.2. Cấu hình máy CNC 5 trục 10 2.1.3. Lập trình gia công trên máy CNC 5 trục 14 2.1.4. Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy CNC 5 trục 16 2.2. POSTPROCESSOR CHO MÁY 5 TRỤC 18 2.2.1. Giới thiệu chung 18 2.2.2. Vai trò, vị trí của Postprocessor 19 2.2.3. Chức năng của Postprocessor 21 2.2.3. Các bài toán trong Postprocessor 23 2.2.4. Các phương pháp xây dựng bộ Postprocessor 24 2.3.3. Công cụ tạo Postprocessor của phần mềm SolidCAM 25 CHƯƠNG 3: TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27 3.2. CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM 31 2 3.2.1. Các mô-đun chính của phần mềm SolidCAM 31 3.2.2. Các chiến lược gia công đồng thời 5 trục 38 3.3. CÔNG CỤ GPPTOOL CỦA SOLIDCAM 48 3.3.1. Giới thiệu 48 3.3.2. Các thành phần của Pre-processor và Post-processor 48 3.3.3. Internal Fast Post- Processor 62 3.4. TẠO POSTPROCESSOR TRÊN PHẦN MỀM SOLIDCAM 62 3.4.1. Tìm hiểu cấu hình máy DMU 100 monoBLOCK 63 3.4.2. Tìm hiểu cấu trúc mã NC cho bộ điều khiển iTNC530 65 3.4.3. Chỉnh sửa tập tin [machine.PRP] 68 3.4.4. Tạo tập tin [machine.VMID] 70 3.4.3. Chỉnh sửa tập tin [machine.GPP] 74 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM 83 4.1. MÔ HÌNH CHI TIẾT CẦN GIA CÔNG 83 4.2. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 86 4.2.1. Phân tích chi tiết gia công 86 4.2.2. Chọn vật liệu gia công 86 4.2.3. Xác định phương pháp chế tạo phôi 86 4.2.4.Thiết kế tiến trình công nghệ 88 4.2.5. Xác định lượng dư gia công 88 4.2.6. Thiết kế các nguyên công 89 4.3. LẬP TRÌNH GIA CÔNG VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG CHẠY DAO 91 4.3.1. Nguyên công 1 91 4.3.2. Nguyên công 2 92 3 4.4. MÔ PHỎNG, KIỂM TRA QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ XUẤT MÃ NC TRÊN PHẦN MỀM SOLIDCAM 102 4.4.1. Các chế độ mô phỏng đường chạy dao 102 4.4.2. Mô phỏng gia công trên máy 104 4.4.6. Xuất chương trình NC 119 4.5. MÔ PHỎNG KIỂM TRA CHƯƠNG TRÌNH NC TẠO BẰNG BỘ POSTPROCESSOR VỚI PHẦN MỀM VERICUT 120 4.5.1. Mô hình hóa máy CNC trên Vericut 120 4.5.2. Thiết lập các thành phần của chương trình mô phỏng 123 4.5.3. Mô phỏng và kiểm tra quá trình gia công 127 KẾT LUẬN 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 PHỤ LỤC 134 4 LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp họá hiện đại hoá để từng bước bắt kịp sự phát triển của các nước trong khu vực và thế giới, điều đó đòi hỏi chúng ta phải có một nền khoa học, công nghệ tiên tiến. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng và phát triển những lĩnh vực công nghệ mới đang là một ưu tiên trong chính sách khoa học, công nghệ của nước ta hiện nay. Cùng với đó, các trang thiết bị công nghệ cao được nước ta nhập về ngày càng nhiều như máy CNC, EDM,… đặt ra nhu cầu bức thiết về đào tạo cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực Cơ điện tử. Là sinh viên được đào tạo đúng chuyên nghành tôi tự thấy có trách nhiệm phải cố gắng góp phần vào sự phát triển chung của ngành Cơ điện tử nước nhà. Để thực hiện được hoài bão này, chúng tôi không ngừng tìm tòi, học hỏi, gắn lý luận với thực tiễn nhằm trau dồi chuyên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn như khai thác hiệu quả hệ thống CAD/CAM/CNC. Hệ thống CAD/CAM/CNC đang được triển khai ngày càng rộng rãi, tuy nhiên hiệu quả khai thác các hệ thống này ở nước ta chưa cao. Một trong những nguyên nhân của tình trạng này là sự đầu tư thiếu đồng bộ các hệ thống CAD/CAM/CNC. Do thiếu kinh nghiệm mà nhiều nhà sản xuất sẵn sàng bỏ ra nhiều tỷ để mua các phần mềm CAD/CAM và các máy CNC đắt tiền lại không để ý đến cầu nối giữa chúng chính là các bộ Postprocessor. Và rồi họ đã phải bỏ ra khoản tiền lớn để mua bổ sung Postprocessor mặc dù giá trị thực của nó vốn không lớn nếu đặt mua ngay từ đầu. Postprocessor là một bộ phận không thể thiếu được trong hệ thống CAD/CAM và CNC. Nếu không có Postprocesor thì hầu như giá trị của CNC 5 trục chỉ tương đương với các máy CNC 3 trục. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu các phương pháp xây dựng Postprocessor cho máy CNC nhiều trục với mong muốn nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống CAD/CAM/CNC và giảm thiểu chi phí đầu tư thiết bị. Cũng với mong muốn đó, tôi đã nhận đồ án: “Tạo bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục trên cơ sở phần mềm SolidCAM” 5 Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do hạn chế về kiến thức, tài liệu và thiết bị nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng các bạn để đồ án của tôi hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Hàng không – Vũ trụ đặc biệt là TS Trần Đức Tăng và KS Trần Xuân Trung đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành đồ án. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 22 tháng 12 năm 2012 Học viện thực hiện Nguyễn Ngọc Bình 6 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay, nhu cầu chế tạo các sản phẩm có kết cấu và hình dáng phức tạp ngày càng gia tăng, đặc biệt trong các ngành: Hàng không vũ trụ, chế tạo vũ khí, sản xuất ôtô, tàu thủy,… Để gia công các chi tiết phức tạp này, các tổ hợp CNC nhiều trục luôn là lựa chọn đem lại hiệu quả cao. Máy CNC 5 trục là loại máy công cụ điều khiển số có khả năng nội suy đồng thời 5 trục chuyển động vì vậy nó có khả năng gia công những chi tiết phức tạp với độ chính xác kích thước và hình dạng cao, năng suất đảm bảo. Về mặt công nghệ, gia công trên trung tâm gia công CNC 5 trục là công nghệ có tính tập trung nguyên công rất cao, linh hoạt, hiệu suất khai thác máy lớn, và năng suất sản phẩm vượt trội. Các chương trình gia công trên máy CNC ngày càng được chuẩn hóa và có thể được tạo lập tự động nhờ công cụ CAD/CAM. Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập chương trình gia công CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau trong các gói phần mềm được gọi là các hệ thống CAD/CAM. Một số hệ thống CAD/CAM điển hình hiện nay như MasterCAM, Catia, Pro/ Engineer, Delcam, Cimaton Phương pháp sử dụng CAD/CAM để xuất chương trình gia công một cách tự động đã và đang được coi là phương pháp hiệu quả nhất. Đặc biệt là trường hợp gia công trên máy CNC nhiều trục (từ 4 trục trở lên). Các phần mềm CAM là phần mềm máy tính chuyên dùng có nhiệm vụ cung cấp chương trình điều khiển các thiết bị sản xuất, trước hết là các máy CNC (chương trình NC). Yêu cầu cơ bản đối với một chương trình NC là phải hoàn toàn tương thích với máy mà nó phục vụ, xét cả về ngôn ngữ lẫn cấu trúc, tính năng của máy. Các phần mềm CAM thương mại phải có 2 chức năng: 7 - Chức năng xử lý hình học và công nghệ chung, là chức năng cơ bản và do mô-đun cơ sở gọi là Processor thực hiện. - Chức năng thứ 2 (hậu xử lý) đảm bảo chương trình NC tương thích với máy CNC cụ thể, do một mô-đun gọi là Postprocessor thực hiện. Postprocessor là một mô-đun đặc biệt của phần mềm CAM vạn năng, giữ vai trò giao diện hay cầu nối giữa CAM và CNC. Các phần mềm CAD/CAM có đầy đủ chức năng rất đắt (cỡ vài chục ngàn đến hàng trăm ngàn USD), có khi đắt hơn cả máy CNC, nhưng chỉ đảm bảo chức năng xử lý. Nhờ có bộ hậu xử lý mà người ta dùng chung được các phần mềm CAD/CAM đắt tiền cho nhiều máy CNC. Giải pháp sử dụng Postprocessor mang lại hiệu quả kinh tế và tiện ích sử dụng lớn cho các phần mềm CAD/CAM. Các bộ hậu xử lý thường do các nhà sản xuất phần mềm CAM cung cấp theo đặt hàng riêng của các nhà sản xuất, hoặc đôi khi do chính người sử dụng máy CNC. Tuy nhiên, có nhiều lý do dẫn đến việc các cơ sở sử dụng máy phải tự tạo Postprocessor cho riêng mình. Do vậy, tôi được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án: “Xây dựng Postprocessor cho máy CNC 5 trục dựa trên cơ sở phần mềm SolidCAM”. 1.2. Mục đích của đồ án Mục tiêu của đề tài bao gồm: - Tìm hiểu tổng quan về máy CNC 5 trục. - Tìm hiểu phần mềm SolidCAM - Tạo bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục trên cơ sở phần mềm SolidCAM. 8 - Lập trình gia công và mô phỏng thử nghiệm với bộ Postprocessor vừa tạo được. - Mô phỏng kiểm tra trên phần mềm Vericut. - Phân tích, đánh giá kết quả. 1.3. Phạm vi nghiên cứu Trong khuân khổ đồ án, tôi tập trung giải quyết một số nội dung sau: - Phần lý thuyết giới thiệu tổng quan và phương pháp tạo Postprocessor trên cơ sở phần mềm SolidCAM cho các máy CNC 5 trục. - Áp dụng lý thuyết để tạo một bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục cụ thể (trong đồ án này lựa chọn máy DECKEN MAHO DMU 100 monoBLOCK) và lập trình gia công, mô phỏng thử nghiệm trên máy đó. 1.4. Bố cục đồ án Bản thuyết minh đồ án được chia thành 4 chương: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan về máy CNC 5 trục và Postprocessor cho máy CNC 5 trục. Chương 3: Tạo bộ Postprocessor trên cơ sở phần mềm SolidCAM. Chương 4: Lập trình gia công và mô phỏng thử nghiệm. 9 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC 5 TRỤC 2.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC 2.1.1. Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục Các trục trên máy CNC được xác định như sau: Hình 2.1: Hệ trục tọa độ trên máy CNC Trục Z: trục Z luôn song song với trục chính của máy. Trục X: Trục X là trục nằm trên mặt bàn máy và thông thường nó được xác định theo phương nằm ngang. Chiều của trục X được xác định theo quy tắc bàn tay phải (ngón cái chỉ chiều dương của trục X). 10 Trục Y: Sau khi xác định được các trục X, Z ta xác định trục Y theo quy tắc bàn tay phải (ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y). Các trục quay quanh các trục X,Y,Z được ký hiệu là A,B,C. Chiều quay dương là chiều quay theo chiều của kim đồng hồ nếu nhìn theo chiều dương của các trục X,Y,Z. Các trục tịnh tiến song song với trục X,Y,Z được ký hiệu là U,V,W. Khi nói đến máy CNC 5 trục là nói đến các máy CNC 5 bậc tự do: 3 trục tịnh tiến ký hiệu là X, Y, Z (ký hiệu là TTT) và 2 trục quay A, B hoặc A, C hoặc là BC (ký hiệu là RR). Với các trục như vậy, có thể thực hiện đa dạng các kỹ thuật cắt như cắt bằng dao cầu, dao đầu phẳng và dao đầu phẳng bo tròn. Do vậy, quá trình cắt sẽ linh hoạt hơn, độ chính xác cao hơn và thời gian gia công giảm, đặc biệt khi gia công các chi tiết phức tạp như tuabin áp lực, khuân dập vỏ ôtô, Các tổ hợp máy CNC có khá nhiều cấu hình khác nhau. Dựa vào cách bố trí các trục quay của máy có thể phân loại được máy CNC 5 trục. 2.1.2. Cấu hình máy CNC 5 trục Dựa vào vị trí các trục quay, người ta có thể phân loại cấu hình CNC 5 trục như sau: - Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính. - Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy. - Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục chính. a) Cấu hình 1: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính  Ưu điểm: - Có thể gia công các phôi có kích thước khá lớn. - Nếu thay đổi vị trí gá đặt phôi, chỉ cần hiệu chỉnh chương trình gia công bằng một phép biến đổi đơn giản: chuyển đổi vị trí điểm zero khi bắt đầu gia [...]... cứu phương pháp xây dựng bộ Postprocessor trên phần mềm SolidCAM trong chương 3 27 CHƯƠNG 3: TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SOLIDCAM 3.1.1 Các tính năng nổi bật của phần mềm SolidCAM SolidCAM là một phần mềm CAM tích hợp cho SolidWorks, là cuộc cách mạng trong phay CNC với iMachining, tiết kiệm 70% thời gian gia công CNC Phần mềm SolidCAM là nhịp... - Postprocessor tương thích với phần mềm CAD/CAM cơ sở - Mềm dẻo để có thể thích ứng với sự đa dạng và sự phát triển của kỹ thuật CAD/CAM/CNC - Giảm thời gian chi phí phát triển 2.3.3 Công cụ tạo Postprocessor của phần mềm SolidCAM Như đã trình bày ở trên, trong đề tài này sử dụng phương pháp tạo Postprocessor nhờ công cụ phát triển chuyên dùng (Development Kit) trên cơ sở phần mềm SolidCAM Phần mềm. .. tạo chương trình NC trên phần mềm SolidCAM Để thuận tiện cho việc nghiên cứu các chức năng của phần mềm SolidCAM trước hết cần nắm được quy trình lập trình gia công và tạo mã NC bằng phần mềm này Quy trình này tương đối khác so với các một số phần mềm CAM khác như Pro/E hay Unigraphics NX Quy trình này thực hiện theo sơ đồ hình 3.1 29 Hình 3.1: Quy trình lập trình gia công và tạo chương trình NC trên. .. đã được bản thân phần mềm SolidCAM giải quyết Ở đây, chỉ quan tâm đến việc sử dụng các dữ liệu được tính toán để xuất ra mã NC cho phù hợp Như vậy, có thể thấy quá trình lập trình gia công và xuất chương trình NC của phần mềm SolidCAM là một quá trình khép kín Từ việc lập trình gia công đến tạo ra mã NC đều được thực hiện trên phần mềm SolidCAM Không thể sử dụng dữ liệu chạy dao của SolidCAM để tạo... thiệu chung Postprocessor (bộ hậu xử lý) là một phần mềm có chức năng thông dịch chương trình NC sao cho tương thích với từng máy CNC cụ thể Nói cách khác, Postprocessor là một mô-đun của phần mềm CAM vạn năng, giữ vai trò giao diện giữa CAM và CNC CAM là phần mềm máy tính chuyên dụng có nhiệm vụ cung cấp chương trình điều khiển cho các thiết bị sản xuất là các máy CNC Yêu cầu cơ bản đối với một chương. .. việc xây dựng các phép tính toán khác nhau phụ thuộc vào các tổ hợp máy khác nhau trong một chương trình là cần thiết, chương trình đó được gọi là Postprocessor Các hệ thống CAD/CAM ngày nay làm cho các ngôn ngữ lập trình xử lý kết quả chung trở lên lỗi thời, việc tính toán đường chạy dao là một nhiệm vụ của các phần mềm CAD/CAM này Đối với các phần mềm như vậy, người sử dụng tiến hành gia công trên. .. dụng CL-File Postprocessor của SolidCAM được phát triển trong môi trường khép kín, không đưa ra kết nối trực tiếp với dữ liệu CL tiêu chuẩn Kết luận chương 2: Chương 2 đã giải quyết được các vấn đề sau: - Phân loại cấu hình máy CNC 5 trục và phương pháp lập trình trên máy CNC 5 trục - Vai trò, vị trí, chức năng, các bài toán trong Postprocssor và phương pháp xây dựng Postprocessor Đây là cơ sở để nghiên... công được chọn để tính toán ra các đường chạy dao Khi tính toán xong, ta có được các tham số của quá trình chạy dao (bao gồm cả tham số liên quan đến vị trí các trục trên máy CNC) Dữ liệu này được lưu riêng biệt Không giống như các phần mềm CAM khác, SolidCAM không tạo ra CL-File theo tiêu chuẩn Chính vì thế, dữ liệu sau khi tính toán đường chạy dao chỉ sử dụng được cho phần mềm SolidCAM Bước 4: Mô phỏng... để tạo ra mã NC thông qua một bộ Postprocessor riêng biệt Việc không tạo ra CL-File làm hạn chế khả năng trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác Việc này có thể đem lại một số khó khăn trong quá trình sử dụng SolidCAM 3.2 CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM 3.2.1 Các mô-đun chính của phần mềm SolidCAM 1 Phay 2.5D ( 2.5D Milling) Các mô hình thiết kế của Solidworks với các thành phần có dạng như đường cắt tròn,... các cánh tua-bin, các cánh quạt SolidCAM cung cấp việc mô phỏng thực toàn bộ máy công cụ Có khả năng kiểm tra sự va chạm giữa dụng cụ và các thành phần của máy Hình 3.5: Mô phỏng gia công đồng thời 5 trục trên SolidCAM 6 Tiện ( Turning) SolidCAM tạo ra năng xuất tối đa và giảm thiểu thời gian lập trình cho máy tiện CNC Việc tiện với các công cụ hướng dẫn tạo thuận lợi cho việc gia công các rãnh SolidCAM . mềm SolidCAM 25 CHƯƠNG 3: TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SOLIDCAM 27 3.2. CÁC CHỨC NĂNG CỦA PHẦN MỀM 31 2 3.2.1. Các mô-đun chính của phần. hiện đồ án: Xây dựng Postprocessor cho máy CNC 5 trục dựa trên cơ sở phần mềm SolidCAM . 1.2. Mục đích của đồ án Mục tiêu của đề tài bao gồm: - Tìm hiểu tổng quan về máy CNC 5 trục. - Tìm hiểu phần. bộ Postprocessor cho máy CNC 5 trục trên cơ sở phần mềm SolidCAM 5 Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do hạn chế về kiến thức, tài liệu và thiết bị nên đồ án