BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC HÀNH GIA CÔNG CẮT GỌT TRÊN TRUNG TẬP PHAY ĐỨNG VMC0641, PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG ĐH SAO ĐỎ NGUYỄN VĂN CHIẾN Người hướng dẫn Luận văn: TẠ DUY LIÊM Hà Nội, 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Tạ Duy Liêm Ngoài phần tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu kết thực nghiệm trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội ngày 26 tháng 10 năm 2010 Người thực Nguyễn Văn Chiển MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm Topsolid 1.2 Tình hình nghiên cứu nước ngồi nước 4 14 CHƯƠNG XÂY DỰNG ĐỐI TƯỢNG 2D, 3D 2.1 Tạo mặt phẳng vẽ mặt phẳng quan sát 2.2 Lệnh Curve tạo biên dạng 2D 2.3 Lệnh Shape tạo khối 3D 2.4 Lệnh Surface thiết kế bề mặt 2.5 Lệnh Assembly lắp ráp chi tiết 18 18 20 22 24 26 CHƯƠNG GIA CÔNG TRÊN MODULE TOPSOLID’SCAM 3.1 Lựa chọn máy gia công 3.2 Lựa chọn phương pháp gá kẹp phôi 3.3 Phương pháp tạo phôi cho chi tiết 3.4 Chọn điểm gốc W chi tiết 3.5 Lựa chọn biện pháp gia công mô máy 3.6 Gia công máy 2D - 2D Milling 3.7 Gia công máy 3D - 3D Milling 3.8 Giới hạn vùng gia công 3.9 Xuất chương trình gia cơng dạng G code 3.10 Truyền chương trình gia cơng từ máy tính sang máy CNC 27 28 29 30 31 35 43 45 46 48 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ TRUNG TÂM PHAY ĐỨNG VMC0641 4.1 An toàn vận hành trung tâm phay đứng 4.2 Giới thiệu trung tâm phay đứng VMC0641 4.3 Các lệnh chuẩn sử dụng trung tâm gia công VMC0641 4.4 Hệ thống điều khiển vận hành máy VMC0641 56 56 58 61 64 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC HÀNH TRÊN TRUNG TÂM PHAY ĐỨNG VMC0641 5.1 Giới thiệu chương trình đào tạo 5.2 Hệ thống tập thực hành 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 76 78 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNC: Computer Numerical Control Điều khiển số có trợ giúp máy tính CAD: Computer Aided Design Thiết kế với trợ giúp máy tính CAM: Computer Aided Manufacturing Gia cơng với trợ giúp máy tính VMC: Vertical Machine Center Trung tâm gia công đứng 3D: Dimension chiều DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các phương pháp tạo mặt phẳng làm việc Bảng 4.1 Đặc tính kỹ thuật trung tâm VMC0641: Bảng 4.2 Chức mã lệnh G Bảng 4.3 Chức mã lệnh M Trang 18 58 61 63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Giao diện phần mềm Topsolid Hình 1.2 Các cơng cụ ứng dụng thiết kế Hình 1.3 Giao diện Topsolid'sCam Hình 1.4 Các menu lệnh gia cơng máy phay Hình 1.5 Tạo đường phân khn mặt phân khn Hình 1.6 Các tiêu so sánh Topsolid với đối thủ cạnh tranh Hình 2.1 Các phương pháp tạo mặt phẳng vẽ Hình 2.2 Các lệnh thiết kế 2D Hình 2.3 Chức hiệu chỉnh vẽ 2D Hình 2.4 Một số sản phẩm thiết kế 3D Hình 2.5 Các chức hiệu chỉnh vẽ 3D Hình 2.6 Một số sản phẩm thiết kế chức Surface Hình 2.7 Một số sản phẩm trước sau hiệu chỉnh bề mặt Hình 2.8 Cụm chi tiết máy trước sau lắp ráp Hình 3.1 Trung tâm phay đứng VMC Hình 3.2 Các phương pháp gá kẹp phơi Hình 3.3 Điểm gốc W chi tiết Hình 3.4 Lựa chọn biện pháp gia cơng phay Hình 3.5 Lựa chọn biện pháp gia công tiện Hình 3.6 Q trình mơ gia cơng máy Hình 3.7 Các chức làm việc mơi trường 2D Milling Hình 3.8 Các chức gia cơng contour Hình 3.9 Các chức gia cơng pocket Hình 3.10 Các chức gia cơng theo chu trình Hình 3.11 Các chức làm việc môi trường 3D Milling Hình 3.12 Các chi tiết 3D khác gia cơng Topsolid'sCam Hình 3.13 Chi tiết gia cơng sản phẩm sau gia cơng thơ Hình 3.14 Các phương pháp ăn dao khác gia công tinh Hình 3.15 Giới hạn vùng gia cơng Hình 3.16 Kết nối RS232 Hình 3.17 Sơ đồ cao chân RS232 Hình 3.18 Sử dụng thẻ nhớ Memory card truyền chương trình Hình 4.1 Điểm gốc M hệ trục tọa độ trung tâm VMC0641 Trang 10 11 13 17 18 21 22 23 24 25 26 27 29 29 31 33 33 34 35 38 40 42 43 43 44 45 45 49 49 55 60 Hình 4.2 Màn hình bàn phím máy VMC Hình 4.3 Bảng điều khiển máy VMC Hình 4.4 Hệ điều khiển FANUC VMC0641 Hình 4.5 Màn hình hiển thị bàn phím Hình 4.6 Bảng vận hành máy VMC0641 Hình 4.7 Khai báo trục Z Hình 4.8 Khai báo trục X Hình 4.9 Khai báo trục Y Hình 4.10 Khai báo bù đường kính dao Hình 4.11 Khai báo bù chiều dài dao Hình 5.1 Xuất chương trình gia cơng dạng G code Hình 5.2 Đọc chương trình qua cổng RS232 Hình 5.3 Khai báo điểm W Hình 5.4 Khai báo bù dao phay Hình 5.5 Gá kẹp phơi lên bàn máy Hình 5.6 Khai báo điểm W chi tiết Hình 5.7 Mơ gia cơng máy VMC Hình 5.8 Sản phẩm gia cơng trung tâm VMC0641 Hình 5.9 Vận hành trung tâm phay VMC0641 Hình 5.10 Quá trình truyền chương trình qua cổng RS232 64 64 65 65 68 72 73 73 74 75 80 82 82 83 89 89 90 92 93 93 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ tất lĩnh vực sản phẩm khí ngày có u cầu cao chất lượng sản phẩm, mức độ phức tạp kết cấu mức độ tự động hóa cao sản xuất Do địi hỏi nguồn nhân lực có tay nghề cao lĩnh vực lập trình vận hành máy CNC gia cơng sản phẩm có kêt cấu phức tạp độ xác cao ngày nhiều, yêu cầu đào tạo kỹ thuật Để góp phần đào tạo nguồn lao động có tay nghề cao lĩnh vực vận hành máy CNC gia công sản phẩm khí, hướng dẫn PGS TS Tạ Duy Liêm, tác giả thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Topsolid xây dựng hệ thống tập thực hành gia công cắt gọt trung tâm phay đứng VMC0641, phục vụ chương trình đào tạo trường Đại học Sao Đỏ ” Trong thời gian thực đề tài, tác giả nhận quan tâm lớn nhà trường, Khoa, Phịng, Ban chức năng, thầy giáo đồng nghiệp Tác giả xinh chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Viện đào tạo sau đại học, Viện khí, giáo viên giảng dạy trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho người viết hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Tạ Duy Liêm, Viện khí, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn trình thực luận văn Tác giả lấy làm cảm kích trước ý kiến đóng góp thầy giáo thuộc khoa Cơ khí bạn đồng nghiệp trường Đại Học Sao Đỏ tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thời gian thực luận văn Mặc dù cố gắng, song kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên chác chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Người thực Nguyễn Văn Chiển NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN f Xuất chương trình gia công dạng G code: - Click right moses / ISO Process - Chương trình gia cơng sau: % O0909(BAI TAP 9) ( T1 | | H1 ) ( T2 | | H2 ) ( T3 | | H3 ) ( T4 | | H4 ) ( T5 | | H5 ) ( T6 | | H6 ) ( T7 | | H7 ) N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 M8 N106 T1 M6 N108 G0 G90 G54 X-22 Y79.998 S1909 M3 N110 G43 H1 Z27 N112 Z7 N114 G1 Z1 F381.8 N116 X142 F763.6 86 N118 G0 Z26 N120 X-22 Y66.665 N1416 G0 G90 G54 X33 Y56 S4583 M3 N1418 G43 H7 Z25 N1420 G99 G81 Z-15 R25 F1099.9 N1422 Y40 N1424 Y24 N1426 G80 N1428 M5 N1430 G91 G28 Z0 N1432 G28 X0 Y0 N1434 M30 % Truyền chương trình gia cơng sang máy CNC qua cổng RS232: - Sử dụng phần mềm Wincom: F1 / Send - Edit / PROG: nhập tên chương trình / Read để đọc liệu chương trình Khai báo W, bù dao vận hành trung tâm phay VMC0641: a Khai báo điểm W OFFSET SETTING / WORK: G54 b Bù dao OFFSET SETTING/ SETTING: bù đường kính bù chiều dài dao c Vận hành máy VMC0641 Auto: Chọn chế độ gia công tự động hay gia công câu lệnh Cycle Start: khởi động máy gia công sản phẩm B HƯỚNG DẪN THƯỜNG XUYÊN - Hướng dẫn, giám sát sinh viên thiết kế sản phẩm 3D - Theo dõi, giám sát sinh viên gia công Topsolid'sCam - Hướng dẫn, giám sát sinh viên thao tác khai báo điểm W, bù dao, vận hành máy 87 C GIAO NHIỆM VỤ VỀ NHÀ CHO SINH VIÊN Thiết kế lập trình gia cơng chi tiết theo vẽ sau: BTP7 ; BTP10; BTP12 Bài Lập trình gia cơng khuôn ép nhựa (TS: 12; TL: 06; TH: 06) A HƯỚNG DẪN MỞ ĐẦU I Mục tiêu học Về kiến thức - Biết cách lựa chọn dụng cụ cắt đồ gá phù hợp - Thiết kế sản phẩm 3D, gia công Topsolid'sCam xuất mã lệnh G code đạt yêu cầu vẽ - Khai báo bù dao, khai báo điểm W trung tâm phay - Truyền chương trình gia cơng vận hành máy gia công sản phẩm Khuôn ép nhựa 01 đạt yêu cầu vẽ Về kỹ - Rèn luyện kỹ thiết kế 2D, 3D gia công 2D Milling, 3D Milling Topsolid'sCam - Lựa chọn gá đặt dụng cụ cắt khai báo điểm W quy định Về thái độ - Tuân thủ trình tự thao tác vận hành máy - Đảm bảo an toàn luyện tập II Điều kiện luyện tập Bản vẽ Khuôn ép nhựa Phôi liệu Khuôn ép nhựa: 200 x 150x 32 Vật liệu: Thép 45 Dụng cụ T1: dao phay ngón ∅32 T2: mũi khoan ∅10 T3: dao phay cầu ∅8 T4: dao phay cầu ∅9.5 T5: dao tarô M10 Thiết bị Trung tâm phay đứng VMC0641 III Trình tự thực Thiết kế sản phẩm 2D, 3D - Thiết kế vẽ 2D: Xem vẽ BTP16 [Phụ lục A: Hệ thống tập vẽ 2D] 88 - Thiết kế vẽ 3D: Xem vẽ BTP16 [Phụ lục B Hệ thống tập vẽ 3D] Gia cơng Topsolid'sCam xuất chương trình G code a Lựa chọn máy gia công: Select a machine: HAAS / OK b Phương pháp kẹp phôi tạo phơi: Hình 5.5 Gá kẹp phơi lên bàn máy c Chọn điểm W chi tiết: Hình 5.6 Khai báo điểm W chi tiết - Chọn biện pháp gia công chế độ công nghệ: 2D Milling: gia công 2D 3D Milling: gia công pocket dạng cầu 89 - Mơ gia cơng: Hình 5.7 Mơ gia cơng máy VMC - Xuất chương trình gia cơng dạng G code: Truyền chương trình gia cơng sang máy CNC qua cổng RS232: - Sử dụng phần mềm Wincom: F1 / Send - Edit / PROG: nhập tên chương trình / Read 90 để đọc liệu chương trình - Chương trình gia cơng: % O1616(BAI TAP 16) ( T1 | | H1 ) ( T2 | | H2 ) ( T3 | | H3 ) ( T4 | | H4 ) N100 G21 N102: G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104: M8 N106: T1 M6 N108: G0 G90 G54 X-135.2 Y74.998 S1193 M3 N110: G43 H1 Z27 N112 : Z7 N114: G1 Z1 F238.6 N116: X135.2 F477.2 N118: G0 Z26 N120: X-135.2 Y53.57 N122: Z6 N126: X.868 Y-7.352 Z-18.439 N128: X1.785 Y-7.481 Z-18.321 N130: X2.008 Y-7.512 Z-18.282 N132: X2.776 Y-7.62 Z-18.113 N134: X3.3 Y-7.694 Z-17.97 N136: X1.871 Y-8.17 N138: X.951 Y-8.057 Z-18.112 N140: X0 Y-7.94 Z-18.202 N142: X-.924 Y-7.826 Z-18.232 N144: X-1.84 Y-7.714 Z-18.207 N146: X-2.769 Y-7.6 Z-18.124 N148: X-3.727 Y-7.482 Z-17.984 N150: X-3.794 Y-7.474 Z-17.97 N152: G0 Z-12.97 N154 :Z7.03 N156: M5 N158: G91 G28 Z0 N160: G28 X0 Y0 N162: M30 91 % Khai báo W, bù dao vận hành trung tâm phay VMC0641: a Khai báo điểm W OFFSET SETTING / WORK: G54 b Bù dao OFFSET SETTING/ SETTING: bù đường kính bù chiều dài dao c Vận hành máy VMC0641 Auto: Chọn chế độ gia công tự động hay gia công câu lệnh Cycle Start: khởi động máy gia cơng sản phẩm Hình 5.8 Sản phẩm gia công trung tâm VMC0641 92 Hình 5.9 Vận hành trung tâm phay VMC0641 93 Hình 5.10 Quá trình truyền chương trình qua cổng RS232 B HƯỚNG DẪN THƯỜNG XUYÊN - Hướng dẫn, giám sát sinh viên thiết kế sản phẩm 3D - Theo dõi, giám sát sinh viên gia công Topsolid'sCam - Hướng dẫn, giám sát sinh viên thao tác khai báo điểm W, bù dao, vận hành máy C GIAO NHIỆM VỤ VỀ NHÀ CHO SINH VIÊN Thiết kế lập trình gia công chi tiết theo vẽ sau: BTP15 ; BTP14; BTP13 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở hệ thống máy thiết bị gồm: Trung tâm phay đứng VMC0641, dụng cụ cắt, phần mềm tích hợp quyền Topsolid trường Đại học Sao Đỏ tài liệu liên quan, hướng dẫn tận tình PGS.TS Tạ Duy Liêm tác giả thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Topsolid xây dựng hệ thống tập thực hành gia công cắt gọt trung tâm phay đứng VMC0641, phục vụ chương trình đào tạo trường Đại học Sao Đỏ ” Sau tháng thực đến đề tài hoàn thành giải vấn đề sau: - Nghiên cứu, ứng dụng module Topsolid'sDesign Topsolid'sCam phần mềm TopSolid để thiết kế, lập chương trình điều khiển gia cơng trung tâm phay đứng VMC0641 - Truyền chương trình gia cơng từ máy tính sang máy CNC ngược lại qua đường truyền RS232 - Xây dựng tập thực hành phục vụ cho môn học Thực hành công nghệ CNC ( Công nghệ CNC, Máy CNC, CAD/CAM ) gia công trung tâm phay đứng VMC 0641 - Làm tài liệu tham khảo cho môn học Máy CNC, công nghệ CNC, CAD/CAM phục vụ giáo viên, sinh viên học sinh - Giảm thời gian lập trình gia cơng máy CNC làm tăng xuất gia công - Giúp sinh viên bước đầu tiếp cận với máy cơng nghệ cao đáp ứng u cầu địi hỏi nguồn lao động có tay nghề cao Với kết đề tài hoàn thành đạt mục tiêu đề Tuy nhiên, vận hành máy CNC gia công cắt gọt kim loại không thực máy phay, trung tâm phay mà thực máy tiện, trung tâm tiện Và khả cơng nghệ phần mềm Topsolid cịn thực thiết kế khuôn mẫu, gia công máy 4D, 5D phục vụ cho lĩnh vực thiết kế ôtô, máy bay tàu vũ trụ, vấn đề Việt Nam chưa tập trung nghiên cứu nhiều chưa có tài liệu tiếng việt Mặt khác trình độ tác giả cịn hạn chế thời gian thực luận văn có hạn khơng tránh khỏi thiếu sót Cụ thể tác giả tập trung nghiên cứu phần vận hành trung tâm phay đứng mà chưa ý đến nội dung khác để khai thác hết khả phần mềm quyền Topsolid - Hệ thống tập trung tâm phay giảng dạy lớp cao đẳng năm học 2009-1010 95 Kiến nghị Trong tương lai, tác giả dự định tiếp tục phát triển nội dung khác mà luận văn chưa tập trung giải quyết: phương pháp tạo hình bề mặt 3D, suface phức tạp gia cơng máy 4D, 5D Vì tác giả mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy cố giáo bạn đồng nghiệp, để đề tài hoàn thiện áp dụng giảng dạy trường Đại học Sao Đỏ Xin chân trọng cảm ơn! 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội PGS.TS Tạ Duy Liêm (2001), Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc-Tăng Huy (2000), Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Ngọc Phương-Trần Thế San (2006), Sổ tay lập trình CNC, NXB Đà Nẵng, Đà Nẵng Ph.A Barơ bosốp-Người dịch: Trần Văn Địch (1999), Kỹ thuật phay, NXB Thanh Niên, Hà Nội FANUC (2006), FANUC Series oi-MC OPERATION'S MANUAL NANGJING SWANSOFT (2007), SWAN NC Simulation Software Fanuc System instraction of operation and programming, China Nangjing Swansoft (2010), www.swansc.com, China Missler Topsolid (2009), www.topsolid.com, paris 10 Korloy inc (2010), Korloy cutting tool, Seocho-Gu, Seoul, Korea 11 Seco (2006), Seco section 2006, BELGIUM, Sweden 97 BTP1 BTP2 BTP3 BTP4 BTP5 BTP6 BTP7 BTP8 BTP9 BTP10 BTP11 BTP12 BTP13 BTP15 BTP16 BTP14 ... tác giả thực đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Topsolid xây dựng hệ thống tập thực hành gia công cắt gọt trung tâm phay ? ?ứng VMC0641, phục vụ chương trình đào tạo trường Đại học Sao Đỏ ” Trong... phần mềm Topsolid thực trung tâm phay ? ?ứng VMC0641 phục vụ môn học Thực tập công nghệ CNC trường Đại học Sao Đỏ Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan phần mềm Topsolid thiết kế 2D, 3D gia công. .. Topsolid xây dựng hệ thống tập thực hành gia công cắt gọt trung tâm phay ? ?ứng VMC0641, phục vụ chương trình đào tạo trường Đại học Sao Đỏ ” Tên tiếng Anh đề tài: “ Research application of Topsolid