NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CIMATRON TRONG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CIMATRON TRONG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC , CAD, file 2D, 3D thuyết minh....,file báo cáo, nguyên lý vận hành khuôn, tháo lắp, và cách bảo quản khuôn....
Đề tài:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CIMATRON TRONG CÔNG NGHỆ CAD/ CAM – CNC.
1. Số liệu cho trước:
- Phần Help Cimatron
- Các tài liệu khác liên quan.
2. Nội dung:
- Tìm hiểu các chu trình gia công phần NC của phần mềm Cimatron E 5.0.
- Tìm hiểu và tạo chương trình điều khiển máy CNC.
- Soạn bài tập một số chu trình gia công cơ bản.
PHẦN 1 CÔNG NGHỆ CAD/ CAM - CNC
- Tổng quan về công nghệ CAD/ CAM
Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD /CAM đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết kế chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp. CAD (Computer Aided Design)là thiết kế trợ giúp bằng máy tính. CAM (Comptuter Aided Manufactuer) là sản xuất với sự trợ giúp của máy tính. Hai loại hình này đã nối ghép với nhau đã trở thành một loại hình công nghệ cao, một lãnh vực tổng hợp của liên nghành Cơ Khí-Tin Học- Điện Tử- Tự Động Hoá. Cùng với sự phát triển của khoa học máy tính CAD/CAM đã được nhận thức và chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp vì nó là hạt nhân chính để sáng tạo và sản xuất sản phẩm, để tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động, và tự động hoá quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệu quả cao.
Computer–Aided–Design (CAD) và Computer–Aided–Manufacturing (CAM) đã làm một cuộc cách mạng về thiết kế và các phương pháp sản xuất. Người thiết kế không cần phải tính toán các phương trình toán học phức tạp về các vấn đề như tiếp tuyến, giao tuyến, các vị trí tâm hoặc các bề mặt phức tạp. Việc sử dụng máy vi tính để thiết kế hình dáng hình học và phát sinh ra chương trình điều khiển số (NC) với công cụ mô phỏng sẽ cho ta nhìn trước kết quả gia công. Công nghệ CAD/CAM tiết kiệm thời gian và giá thành sản phẩm nhờ vào hiệu quả và sự chính xác của nó.
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành bất kỳ sản phẩm cơ khí nào. Công việc này bao gồm các khâu chuẩn bị thiết kế, chuẩn bị công nghệ thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ … kế hoạch hoá quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian ấn định.
Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão đòi hỏi người kỹ sư phải không ngừng nâng cao lượng công nghệ thông tin trong tất cả các khâu của quá trình sản xuất. Theo các nhà khoa học đã phân tích thì tình hình thiết kế hiện nay cho thấy 90% khối lượng thời gian thiết kế là để tra cứu số liệu cần thiết cho việc tính toán, chỉ có 10% lao động sáng tạo và quyết định. Cho nên khoảng 90% khối lượng công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử hoặc máy vẽ tự động. Việc này vừa chính xác hơn, vừa chất lượng hơn.
CAD/CAM là một lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra hệ thống tự động thiết kế và chế tạo. Nó dùng máy tính điện tử để thực hiện một chức năng nhất định để thiết kế và chế tạo sản phẩm. Tự động hoá là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hoá, điều khiển quá trình sản xuất, điều khiển quá trình cắt gọt kim loại và kiểm tra nguyên công gia công.
CAD/CAM kết nối với nhau tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động là thiết kế và chế tạo mà lâu nay người ta coi là khác nhau và không phụ thuộc vào nhau. Tự động hoá thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người kỹ sư để thiết kế mô phỏng, phân tích và tối ưu hoá giải pháp thiết kế. Phương tiện bao gồm máy tính điện tử và các máy vẽ,máy in thiết bị đục lỗ băng … phương tiện lập trình bao gồm chương trình máy cho phép đảm bảo giao tiếp với máy vẽ và các chương trình ứng dụng để thực hiện chức năng thiết kế.
Mỗi một hãng, viện nghiên cứu hoặc cơ sở sản xuất có những tập hợp chương trình ứng dụng khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất…
Hệ thống CAD/CAM là một sản phẩm của CIM (Computer Integrated Enufacturing). Hệ thống này được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung tâm, hệ thống còn được dùng để lập kế hoạch, biểu đồ, đưa ra các chỉ dẫn và thông tin đảm bảo mục đích kế hoạch sản xuất của nhà máy …. Mô hình hệ thống như sau:
............................................................
- NC (Numerical Control): Điều khiển bằng số.
- CNC (Numerical Control with integrated computer): Điều khiển bằng số với sự tích hợp của máy tính.
- FFS (Flexible manufacturing system): Hệ thống sản xuất linh hoạt.
- CAD (Computer Aided Design): Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử.
- CIM (Computer Intergnated Manufacturing): Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính với chức năng lập kế hoạch, thiết kế và tự động sản xuất
- Định nghĩa các công cụ CAD/CAM
- Định nghĩa công cụ CAD
Để tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh cần thực hiện hai công đoạn chính là: thiết kế và chế tạo.
Ơ công đoạn thiết kế trên cơ sở thu thập thông tin, xử lý kết hợp với khả năng sáng tạo của người thiết kế phân tích toàn bộ tập hợp các phương án và chọn ra một phương án tối ưu.
Đối với sản phẩm có cấu trúc phức tạp, đòi hỏi những chỉ tiêu cao về thông số kỹ thuật cũng như kinh tế, để đạt được giải pháp tối ưu, trong nhiều trường hợp công việc thiết kếvà chế tạo không thể thực hiện một cách hoàn chỉnh bởi những phương pháp và công cụ thông thường .
Thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính điện tử - CAD là sự ứng dụng có hiệu quả các phương tiện công nghệ của kỹ thuật tin học , điện tử…để giải quyết các công việc liên quan tới công việc thiết kế.
Quá trình thiết kế nói chung bao gồm việc xác định và mô tảcác giải pháp kỹ thuật cụ thể thỏa mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật tin học. Chỉ tiêu kinh tế và có thể phân chia làm 6 giai đoạn chính.
Việc sử dụng công cụ tin học và điện tử trong việc thết kế với sự trợ giúp của máy tính điện tử ( CAD ) có thể chia thành bốn công đoạn chính bao gồm:
- Mô hình hoá học.
- Tính toán kỹ thuật.
- Thiết kế tối ưu.
-
Lập tài liệu kỹ thuật tự động từ mô hình đã được thiết kế.
Giai đoạn chuẩn bị công nghệ, nghĩa là thiết kế quy trình công nghệ và lập biểu đồ sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử. Ngoài ra máy tính điện tử còn có thể áp dụng điều khiển quá trình chế tạo chi tiết dùng tay máy, các máy điều khiển theo chương trình số (CNC). Công đoạn cuối cùng là kiểm tra thử nghiệm cũng có thể tự động hoá nhờ máy tính điện tử.
Qua đây ta thấy hệ thống CAD/CAM đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất hiện đại trong tương lai, và đặc biệt là các lĩnh vực chuyên môn hoá cao, chẳng hạn việc thiết kế và chế tạo các bản mạch in thì kiểu liên kết này sử dụng ngày càng mạnh. Từ hình trên rõ ràng CAD/CAM bao trên hầu hết các dạng hoạt động và chức năng của quá trình sản xuất. Trong công đoạn thiết kế và chế tạo ở các nhà máy hiện đại, kỹ thuật tính tóan phải phát huy tác dụng và là nhu cầu không thể thiếu đựơc.
- Tổng quan về máy công cụ điều khiển bằng chương trình số (máy CNC)
Ơ các máy cắt thông thường, việc điều khiển các chuyển động cũng như thay đổi vận tốc của các bộ phận máy đều được thực hiện bằng tay. Với cách điều khiển này, thời gian phụ quá lớn, nên không thể nâng cao năng suất lao động.
Để giảm thời gian phụ, cần thiết tiến hành tự động hoà quá trình điều khiển. Trong sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn, từ xưa ngưới ta dùng phương pháp gia công tự động với phương pháp gia công tự độngvới việc tự động hoá quá trình đều khiển bằng các vấu tỳ, bằng mẫu chép hình, bằng cam trên trục phân phối… Đặc điểm của các loại máy tự động này là rút ngắn được thời gian phụ , nhưng thời gian chuẩn bị sản xuất quá dài (như thời gian thiết kế và chế tạo cam, thời gian điều chỉnh máy…).Nhược điểm của phương pháp này là không đáng kể nếu như sản xuất với khối lượng lớn. Trái lại, với sản xuất nhỏ, mặt hàng thay đổi thường xuyên, loại máy tự động này trở nên không kinh tế. Do đó cần phải tìm ra phương pháp điều khiển mới. Yêu cầu này được thực hiện với việc điều khiển theo chương trình số.
Đặc điểm quan trọng của việc tự động hoá quá trình gia công trên máy CNC là đảm bảo cho máy có tính vạn năng cao. Điều đó cho phép gia công nhiều loại chi tiết, phù hợp với dàng sản xuất hàng loạt nhỏ và hàng loạt vừa, mà trên 70% sản phẩm của ngành chế tạo máy được chế tạo trong điều kiện đó.
Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số viết tắt là máy NC (Numerical Control) là máy tự động điều khiển (vài hoạt động hoặc toàn bộ hoạt động), trong đó các hành động điều khiển được sản sinh trên cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng: LỆNH, các lệnh hợp thành chương trình làm việc. Chương trình làm việc này được ghi lên một cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã số. Cơ cấu mang chương trình có thể la: băng đột lỗ, băng từ, hoặc chính bộ nhớ máy tính .
Các thế hệ đầu, máy NC còn sử dụng các cáp logic trong hệ thống. Phương pháp điều khiển theo điểm và đoạn thẳng , tức là không có quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo toạ độ. Việc điều khiển còn mang tính “cứng” nên chương trình đơn giản như gia công lỗ, gia công các đường thẳng song song với các chuyển động mà máy có.
Các thế hệ sau, trong hệ thống điều khiển của máy NC đã được cài đặt các cụm vi tính, các bộ vi sử lý và việc điều khiển lúc này phần lớn hoặc hoàn toàn “mềm”. Phương pháp điều khiển theo đường biên, tức là có mối quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo hướng các toạ độ. Các máy NC này được gọi là CNC (Computer Numerical Control). Chương trình này được soạn tỷ mỉ hơn và có thể gia công được những chi tiết có hình dáng phức tạp. Hiện nay các máy CNC được dùng rất phổ biến.
- Lịch sử phát triển của máy CNC
Năm 1947, John Parsons nảy ra ý tưởng áp dụng điều khiển tự động vào quá trình chế tạo cánh quạt máy bay trực thăng ở Mỹ. Trước đó, việc gia công và kiểm tra biên dạng cánh quạt phải dùng các mẫu chép hình, sử dụng dưỡng, do đó rất lâu và không kinh tế. Y định dùng bìa xuyên lỗ để doa các lỗ bằng cách cho tính hiệu để điều khiển hai bàn dao, đã giúp Pasons phát triển hệ thống Digital của ông.
Với kết quả này , năm 1949 ông ký hợp đồng với USAF (US air Force) nhằm chế tạo một loại máy cắt theo biên dạng tự động. Pasons yêu cầu trợ giúp để sử dụng phòng thí nghiệm điều khiển tự động của viện Công nghệ Massachusetts (M.I.T) nơi được chính phủ Mỹ tài trợ để chế tạo một loại máy phay 3 toạ độ điều khiển bằng chương trình số.
Trong những năm 60, thời gian chín mùi cho việc phát triển và đã sản sinh ra thế hệ máy mới (CNC) cho phép phay các biên dạng phức tạp, tạo hình với hai, ba hoặc bốn và năm trục (ba tịnh tiến và hai quay).
Các nước Châu Au và Nhật bản phát triển có chậm hơn một vài năm, nhưng cũng có những đặc điểm riêng, chẳng những về mặt kỹ thuật, mà cả về kết cấu như kết cấu trục chính, cơ cấu chứa dao, hệ thống cấp dao v.v…
Từ đó đến nay, hàng loạt máy CNC ra đời với đủ chủng loại và phát triển không ngừng. Sự phát triển đó dựa vào thành tựu của các ngành: máy tính điện tử, điện tử công nghiệp và điều khiển tự động … Nhất là trong thập niên 90, máy CNC đã đổi mới nhanh chóng chưa từng có trong lĩnh vực tự động .
- Đặc trưng cơ bản của máy CNC
- Tính năng tự động cao
Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động được nâng cao vượt bậc. Tuỳ từng mức độ tự động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, tự động tưới nguội, tự động rút phôi ra khỏi khu vực cắt…
- Tính năng linh hoạt cao
Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích ứng với các loại chi tiết khác nhau. Do đó rút ngắn được thời gian phụ và thời gian chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hoá sản xuất hàng loạt nhỏ.
Bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có chương trình. Vì thế không cần phải sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chương trình của chi tiết đó.
Máy CNC gia công được những chi tiết nhỏ, vừa phản ứng một cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của tin học thông qua các thiết bị vi tính, vi xử lý…
- Tính năng tập trung nguyên công
Đa số máy CNC có thể thực hiện được số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết. Từ khả năng tập trung các nguyên công, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm gia công CNC.
- Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng
Giảm được hư hỏng do con người. Đồng thời cũng giảm được cường độ chú ý của con người khi làm việc.
Có khả năng gia công chính xác hàng loạt. Độ chính xác lặp lại, đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC .
Máy CNC với hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết chính xác cả về hình dáng lẫn kích thước. Những đặc điểm này thuận tiện cho việc lắp lẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
- Gia công biên dạng phức tạp
Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính xác và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt 3 chiều.
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao
- Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối ưu. Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và các phụ tùng khác.
- Giảm phế phẩm.
- Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng năng suất gia công cao hơn.
- Sử dụng lại chương trình gia công.
- Giảm thời gian sản xuất.
- Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy.
- Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất.
- CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại chi tiết khác với thời gian chuẩn bị thấp nhất.
Tuy nhiên máy CNC không phải không có những hạn chế. Dưới đây là một số hạn chế:
- Sự đầu tư ban đầu cao: Nhược điểm lớn nhất trong việc sử dụng máy CNC là tiền vốn đầu tư ban đầu cao cùng với chi phí lắp đặt.
- Yêu cầu bảo dưỡng cao: Máy CNC là thiết bị kỹ thuật cao và hệ thống cơ khí, điện của nó rất phức tạp. Để máy gia công được chính xác cần thường xuyên bảo dưỡng. Người bảo dưỡng tinh thông cả về cơ và điện.
- Hiệu quả thấp với những chi tiết đơn giản.
-
Mô hình khái quát hoá của một máy CNC
Máy gồm hai phần chính:
- Phần điều khiển: gồm chương trình điều khiển và cơ cấu điều khiển.
- Chương trình điều khiển: là tập hợp các tín hiệu (gọi là lệnh) để điều khiển máy, được mã hoá dưới dạng chữ cái, số và một số ký hiệu khác như dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng… Chương trình này được ghi trên cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã số (cụ thể là mã thập – nhị phân như băng đục lỗ, mã nhị phân như bộ nhớ của máy tính).
- Các cơ cấu điều khiển: Nhận tín hiệu từ cơ cấu đọc chương trình, thực hiện các phép biến đổi cần thiết để có được phép tính phù hợp với điều kiện hoạt động của cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chúng thông qua các tín hiệu được gởi về từ các cảm biến liên hệ ngược. Bao gồm các cơ cấu đọc, cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuyếch đại, cơ cấu đo hành trình, cơ cấu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị xuất nhập tín hiệu.
Đây là thiết bị điện – điện tử rất phức tạp, đóng vai trò cốt yếu trong hệ thống điều khiển của máy NC. Việc tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của các thiết bị này đòi hỏi có kiến thức từ các giáo trình chuyên ngành khác, cho nên ở đây chỉ giới thiệu khái quá.
- Phần chấp hành: Gồm máy cắt kim loại và một số cơ cấu phục vụ vấn đề tự động hoá như các cơ cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tưới trơn, hút thổi phoi, cấp phôi…
Cũng như các loại máy cắt kim loại khác, đây là bộ phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết. Tuỳ theo khả năng công nghệ của loại máy mà có các bộ phận hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trượt, bàn máy trục chính, ổ chứa dao, các tay máy…
Kết cấu từng bộ phận chính chủ yếu như máy vạn năng thông thường, nhưng có một vài khác biệt nhỏ để đảm bảo quá trình điều khiển tự động được ổn định, chính xác, năng suất và đặc biệt là mở rộng khả năng công nghệ của máy.
- Hộp tốc độ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, thường là truyền động vô cấp, trong đó sử dụng các ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ được dể dàng.
- Hộp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường là các động cơ bước. Trong xích truyền động, sử dụng các phương pháp khử khe hở của các bộ truyền như vít me – đai ốc bi …
- Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phoi, tưới trơn, dễ thay dao tự động. Nhiều máy có chứa ổ dao, tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chỉnh khi dao bị mòn…
Trong các máy CNC có thể sử dụng các dạng điều khiển thích nghi khác nhau bảo đảm một hoặc nhiều thông số tối ưu như các thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ồn , độ rung…
PHẦN 3
MILLING – LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN ỨNG DỤNG NC CỦA
PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0
- Giới thiệu chung giao diện đồ hoạ phần NC
- Khởi động chương trình:
Sau khi khởi động phần mềm Cimatron E 5.0 bằng cách vào Menu Start \ Program \ Cimatron E 5.0 , hoặc Double Click chuột vào biển tượng Cimatron E 5.0 trên màn hình Desktop. Để tạo một ứng dụng cho phần lập trình gia công phay NC, ta tiếp tục chọn File \ New Decument hay Ctrt+N, sau đó chọn vào biểu tượng NC trong hộp thoại New Decument và chọn hệ đơn vị ở dòng lựa chọn Units of measure rồi chọn OK.
- Main menu:
Trên thanh Menu chứa tất cả các lệnh cho phần trình ứng dụng NC, bao gồm các lệnh như: File Menu, NC Planning, NC Utilities, NC Edit, NC Enviroment…
File Menu
- New Document: dọn sạch màn hình đồ hoạ, sẵn sàng tạo một lập trình gia công phay mới .
- Open Documents: mở một đối tượng đã được lưu trước đó.
- Save: lưu một đối tượng đã có tên trước đó.
- Save As: lưu một đối tượng với tên khác, hay để lưu đối tượng lần đầu tiên.
- Save All: lưu tất cả các đối tượng hiện tại đang được mở trên màn hình đồ hoạ.
- Export: xuất một file Cimatron E đã được định dạng sang môi trường khác.
- Send: chuyển một file Cimatron E đã được định dạng sang một máy tính khác.
- Receive: chuyển một file từ máy tính khác sang máy tính mình đang thực hiện.
- Get From Catalog: khôi phục lại hệ thống từ danh sách trong mục Cimatron E Explorer.
- Plot: cài đặt các thông số về đường nét, màu sắc và xuất đối tượng sang máy in.
- Print Preview: xem trước đối tượng trước khi in.
- Print: In kết quả thiết kế.
- WireEDM: lưu và xuất kết quả thiết kế sang Cimatron WireEDM.
- Exit: kết thúc việc thiết kế và thoát khỏi ứng dụng Cimatron E 5.0
Edit
- Undo, Redo: hủy bỏ thao tác đang thực hiện và quay lại các bước đã thực hiện trước.
- Select: lựa chọn hoặc huỷ bỏ các đối tượng hình học đang lựa chọn.
- Hide, Show: hiển thị hoặc dấu các đối tượng hình học.
- Update: thay đổi, hiệu chỉnh lại các đối tượng hình học.
Display
Đây là Menu bao gồm các thao tác màn hình đồ họa như tô bóng vật thể (Shape), hiển thị vật thể ở chế độ khung dây (Wireframe), phương nhìn (Pictures), thuộc tính về vật liệu (Attribute) v.v.
NC-Planning
Trên thanh menu NC-Planning bao gồm các lệnh thực hiện lập trình gia công như:
- Load Model: chuyển tập tin dữ liệu thiết kế từ môi trường Part sang môi trường lập trình gia công phay NC.
- Create Part: Part là thủ tục mà sử dụng để ta có thể so sánh sản phẩm khi ta thiết kế với sản phẩm cuối cùng được tạo ra sau khi lập trình gia công. Part dược sử dụng để thực hiện việc kiểm tra (Verifier).
- Create Stock: : tạo phôi cho quá trình gia công. Phôi này được sử dụng cho quá trình mô phỏng (Simulation) quá trình gia công.
- Create Toolpath: tạo các dữ liệu để làm cơ sở cho quá trình hình thành nên các đường chạy dao.
- Create Procedure: lựa chọn các chu trình gia công phay để tạo ra các chuyển động chạy dao (Toolpath).
- Create from Template: tạo các chu trình gia công phay, các đường chạy dao từ các thông số có sẵn (Template) trong chương trình, hoặc do người lập trình đã tạo ra trước đó.
- Mill & Drill Cutters: định nghĩa dụng cụ cắt thích hợp được sử dụng trong quá trình gia công phay hoặc gia công khoan.
- NC Setup: định nghĩa lại toạ độ chuẩn của máy phay (MACSYS).
NC-Utilities
- Execute Procedure / Toolpath: thực hiện tính toán các chu trình gia công phay, các đường chạy dao.
- Post Process: thực hiện việc tính toán và chuyển các chu trình gia công phay, các đường chạy dao sang mã G-Codes cho máy phay CNC.
- NC-Setup Report: tạo một cơ sở dữ liệu chi tiết về chu trình gia công, đường chạy dao và các thông số công nghệ… của quá trình gia công đang thực hiện.
- Save as Template: lưu một chu trình gia công hoặc một đường chạy dao vào một tập tin để sử dụng sau.
- Motions Editor: hiệu chỉnh lại các chuyển động đường chạy dao.
- Simulator and Verifier: thực hiện mô phỏng và kiểm tra quá trình gia công.
- NC Tmpl Modify: thay đổi đặc tính các chu trình phay khi lưu trong Template.
- Change Comment: thay đổi chú thích của các chu trình gia công phay hoặc đường chạy dao.
- Change Cutter: thay đổi dụng cụ cắt cho các chu trình gia công.
- Clear Relations: thay đổi các thông số hiện tại đã bị hiệu chỉnh sang các giá trị mặc định của hệ thống.
- TP List: tạo một file ASCII từ các chu trình gia công phay.
NC-Display
- Show Motions: hiển thị các đường chạy dao trên màn hình đồ hoạ.
- Hide Motions: dấu các đường chạy dao trên màn hình đồ hoạ.
- Toggle Motions Display: hiển thị lại các dường chạy dao đã bị dấu.
- Refresh TP: làm tươi lại các chuyển động chạy dao trên màn hình làm việc.
- Information Bar: hiển thị lại các thông số chu trình phay trong khi tiến hành tính toán.
- NC Process Manager: hiển thị hộp thoại Process Manager.
NC-Edit
- Select All Procedures/TP's: chọn lựa tất cả các hệ thống trong hộp thoại Process Manager.
- Expand All TP's: hiển thị tất cả các đường chạy dao trong hộp thoại Process Manager.
- Collapse All TP's: huỷ bỏ hoặc dấu tất cả các hệ thống trong hộp thoại Process Manager.
- Cut Procedure/TP: thực hiện cắt một chu trình gia công phay hoặc một đường chạy dao.
- Copy Procedure/TP: Copy một chu trình gia công hoặc là một đường chạy dao.
- Paste Procedure/TP: Paste một chu trình gia công hoặc là một đường chạy dao.
- Delete Procedure/TP: xoá đi một chu trình gia công hoặc là một đường chạy dao.
- Edit Toolpath Parameters: hiệu chỉnh thông số của một đường chạy dao hiện hành.
- Edit Procedure Parameters: hiệu chỉnh các thông số, sự tối ưu của chu trình gia công hiện hành.
- Delete Motions: xoá các chu trình gia công hiện thời.
- Divide Procedure by Cutter: nếu có nhiều dụng cụ cắt được sử dụng cho một chu trình gia công, ta có thể thực hiện công việc chia chu trình ra thành nhiều chu trình nhỏ hơn và riêng biệt, mỗi chu trình ta sử dụng một dụng cụ cắt thích hợp.
- Move TP Trajectory: di chuyển các đường chạy dao trong một chu trình gia công từ nơi này đến một nơi khác.
- Copy TP Trajectory: sao chép lại các đường chạy dao trong chu trình gia công phay.
NC-Environment
- CAD: bật chế độ Part Enviroment.
- CAM: trở lại NC Environment.
Tools
- Sets: định nghĩa Sets cho các đối tượng hình học.
- Measuring Tool: công cụ đo thể tích (Volume), khoảng cách (Distance), khối lượng (Mass), xác định toa độ… của các đối tượng hình học được chọn trên màn hình làm việc.
- Dynamic Section: công cụ tạo mặt cắt cho đối tượng hình học, vì vậy có thể quan sát các đối tượng che khuất bên trong nhờ các mặt cắt này.
- Run Script: soạn thảo hoặc chạy một chương trình thực hiện các lệnh đặc biệt sử dụng ngôn ngữ lập trình Javascript hay Vbscript trong phần mềm Cimatron E 5.0 .
Curves
- Sketcher: mở chế độ Sketcher để tạo các đối tượng hình học mới.
Environment
- Plane: tạo mặt phẳng.
- UCS: tạo góc toạ độ.
Window
Menu Window chứa các chức năng hiệu chỉnh và xắp xếp các cửa sổ làm việc.
Help
Hướng dẫn sử dụng phần mềm Cimatron E 5.0
................................................................................................................................................................................................................
TÓM TẮT – KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ
- Tóm tắt
Trải qua hơn ba tháng tìm hiểu và nghiên cứu phần mềm Cimatron E 5.0 cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Hoài Nam. Người thực hiện đề tài đã hoàn thành với các nội dung cơ bản như sau:
Công nghệ CAD/CAM – CNC
Gới thiệu về phần mềm Cimatron E 5.0
Milling – Lập trình gia công phay.
Trong đó nội dung chủ yếu được tập trung phần “Milling – Lập trình gia công phay” gồm các nội dung chính:
Các bước thực hiện lập trình gia công phay trong phần mềm Cimatron E 5.0 : giới thiệu tổng quát trình tự thực hiện lập trình gia công phay một chu trình cho một chi tiết cần gia công sau khi thiết kế.
Thuật ngữ và thông số phần lập trình gia công NC phần mềm Cimatron E 5.0 : liệt kê và giải thích các thông số thiết lập dao phay, thông số máy phay, thông số chế độ cắt… trong chu trình của phần mềm Cimatron E 5.0
Chu trình gia công phay trong phần mềm Cimatron E 5.0 : Trình tự để thực hiện mỗi chu trình gia công trong phần mềm Cimatron E 5.0. Gải thích các thông số cơ bản đặc trưng cho chu trình gia công đó.
Bài tập chu trình gia công phay và phương pháp thực hiện: bao gồm 11 bài tập cơ bản của các chu trình phay được áp dụng để lập trình gia công, sự khác nhau giữa các Option trong một chu trình gia công. Các bài tập trên có nêu yêu cầu thực hiện gia công, các thông số cơ bản để tham khảo. Tất cả các chu trình thực hiện đều được ghi vào đĩa CD nộp kèm theo đề tài.
- Kết luận
Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu phần mềm Cimatron E 5.0 người thực hiện đề tài có một số nhận xét sau:
Phần mềm Cimatron là phần mềm CAD/CAM mà mối liên kết giữa thiết kế và chế tạo giúp ta có khả năng giải quyết từ khâu đầu đến khâu cuối việc chế tạo ra một sản phẩm công nghiệp một cách chính xác và hiệu quả. Đầu tiên Cimatron hỗ trợ cho người kỹ sư thiết kế mẫu sản phẩm. Trong quá trình thiết kế, phần mềm Cimatron E 5.0 rất linh động cho phép người thực hiện thiết kế tiến hành các thao tác thật dễ dàng và nhanh chóng bằng giao diện đồ hoạ rất trực quan so với các phiên bản Cimatron IT trước đây, tính năng công cụ hỗ trợ thiết kế rất phong phú như các phần mềm CAD nổi tiếng như Solid Egde, Solid Words, Autodesk Inventer, AutoCAD… cho đến các phần mềm chuyên dùng cho cơ khí như phần mềm Mechanical Desktop.
Sau khi đã hoàn chỉnh khả năng thiết kế, sản phẩm thiết kế có thể là tiết nhựa, kim loại hoặc các chi tiết để gia công dập hay uốn .v.v. thì Cimatron E 5.0 cũng dẫn ta qua công đoạn thiết kế khuôn để ép nhựa, đúc áp lực hay khuôn dập kim loại… trong khâu này người kỹ sư thiết kế với phần mềm Cimatron E 5.0 sẽ hoàn thành xuất sắc được nhiệm vụ thiết kế khuôn của mình với độ chính xác rất cao.
Cuối cùng, khi đã hoàn tất toàn bộ công việc thiết cho bộ khuôn tạo ra sản phẩm. Người kỹ sư phải thực hiện công việc chế tạo. Đây lại là một thế mạnh của phần mềm Cimatron E 5.0. Trong phần trình ứng dụng NC, với rất nhiều chu trình gia công phay hỗ trợ cho quá trình lập trình gia công tự động từ các bề mặt 2D đơn giản đến những bề mặt 3D phức tạp nhất, có khả năng tạo ra quỹ đạo chạy dao điều khiển trên các máy CNC 3 trục đến máy 5 trục phức tạp, hiện đại nhất. Người kỹ sư lập trình NC với trong tay phần mềm Cimatron E 5.0 hỗ trợ điều có khả năng thực hiện tất cả một cách nhanh nhất, hiệu quả và chính xác nhất. Phần mềm Cimatron E 5.0 đáp ứng tất cả những yêu cầu của kỹ thuật người lập trình gia công với với phương thức lập trình NC Guide đơn giản nhưng rất chặc chẽ. Sau khi lập trình xong có thể hực hiện việc mô phỏng kiểm tra quá trình gia công một cách dễ dàng trên máy CNC trên phần mềm nhờ được hỗ trợ thêm phần Verify và Simulation. Phương pháp lập trình đơn giản và hiệu quả cũng là thế mạnh ứng dụng so với như các phần mềm tích hợp CAD/CAM khác như: MasterCAM, Pro/ENGINEER, Catia, EdgeCAM, AnphaCAM, SurfCAM, MillCAM, LatherCAM…
Cimatron E 5.0 còn trợ giúp người thiết kế lắp ráp các chi tiết lại với nhau trong phần trình ứng dụng Assembly. Qua đó người thiết kế nhận biết sự khớp hay không khớp của các chi tiết trong một cụm các chi tiết, một sản phẩm hay một máy móc nào đó để có thể điều chỉnh kích thước một cách chính xác, nhanh chóng. Đó cũng chỉ là những khả năng nhỏ trong nhiều khả năng mênh mông mà phần mềm Cimatron E 5.0 mang lại.
Hiện nay, trên thế giới nói chung và riêng ở Việt Nam thì số lượng máy CNC đang phát triển cả về số lượng và xu hướng chất lượng hoá của các công ty, doanh nghiệp và các cơ sở cơ khí hằng ngày đang từng bước đổi mới công nghệ gia công để nâng cao độ chính xác và đẩy chất lượng sản phẩm cao hơn, bền hơn, đẹp hơn… Do vậy, người làm việc trong lĩnh vực cơ khí phải tìm cơ hội nắm bắt phần mềm này.
- Đề nghị
Với những tính năng mạnh mẽ mà phần mềm Cimatron E 5.0 đã và đang được ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều khu công nghiệp, nhiều doanh nghiệp và các công ty hiện đại chuyên sản xuất các sản phẩm cơ khí đòi hỏi có độ chính xác cao. Trường Đại Học......, với thế mạnh đào tạo ngành giáo viên kỹ thuật, những kỹ sư cơ khí có chuyên môn và tay nghề vững vàng để phục vụ cho công việc xây dựng đất nước ngày càng phát triển. Các thầy cô khoa Cơ khí chế tạo máy đã và đang đưa vào chương trình giảng dạy một cách rất hiệu quả và bài bản nhiều môn học CAD/CAM-CNC cho các sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp ra trường nhiều phần mềm tích hợp CAD/CAM nổi tiếng như: Pro/ENGINEER, MasterCAM… Sau khi tìm hiểu, khai thác phần mềm Cimatron E 5.0 dưới sự hướng dẫn thật tận tình của thầy T.S ....., người thực hiện đề tài nhận thấy phần mềm Cimatron E 5.0 là phần mềm CAD/CAM có tính ứng dụng thực tiễn cao và nếu như được đưa vào chương trình giảng dạy của ngành cơ khí nhằm mục đích trang bị cho sinh viên một lượng kiến thức nhất định để mai sau ra trường có khả năng tiếp cận với những công nghệ và những yêu cầu của doang nghiệp, công ty.
Qua hơn gần ba tháng tìm hiểu, nghiên cứu phần mềm Cimatron E 5.0 với sự hướng dẫn rất tận tình của quý thầy cô, mặc dù người thực hiện rất cố gắng hết khả năng nhưng do những hạn chế về chuyên môn cũng như tài liệu vì đây là phiên bản mới, do vậy đề tài nghiên cứu chủ yếu thực hiện bằng phương pháp dịch và tham khảo phần hướng dẫn được trích ra từ phần Help Cimatron. Trong quá trình thực hiện chắc chắn không thể không tránh khỏi những sai sót trong cách sử dụng từ ngữ chuyên ngành, những thiếu sót trong phần nội dung nghiên cứu… Vì những hạn chế trên, người thực hiện đề tài luôn luôn cảm ơn các quý thầy cô có ý kiến đóng góp, phê bình những thiếu sót của đề tài, để mai sau đề tài ngày càng hoàn thiện hơn.
Do thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp là có hạn, người thực hiện đề tài chỉ có thể nghiên cứu và khai thác phần lập trình gia công phay trong trình ứng dụng NC của phần mềm Cimatron E 5.0. Người thực hiện đề tại luôn luôn mong quý thầy cô cũng như các bạn sinh viên yêu thích phần mềm Cimatron tiếp tục nghiên cứu các phần còn lại như: LATHER, WIRE EDM, WIRE CUT, MOLD DESIGN … nhằm đóng góp và bổ sung thêm......................................
MỤC LỤC
-----&-----
PHẦN I
CÔNG NGHỆ CAD/CAM- CNC........................................................................................ 1
-
Tổng quan về CAD / CAM–CNC....................................................................... 1
- Lịch sử phát triển của CAD/CAM.............................................................. 3
- Định nghĩa các công cụ CAD/CAM ........................................................... 4
-
Tổng quan về máy công cụ điều khiển bằng chương trình số ........................... 10
- Lịch sử phát triển của máy CNC............................................................... 10
- Các đặc trưng cơ bản của máy CNC......................................................... 11
- Mô hình khái quát hoá của một máy CNC................................................ 12
- Ưu điểm của máy CNC.............................................................................. 13
- Yêu cầu khi vận hành máy CNC............................................................... 14
PHẦN 2
GỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0.......................................................... 15
- Giới thiệu chung về phầm mềm Cimatron E 5.0 .............................................. 15
- Lịch sử ra đời............................................................................................. 15
- Yêu cầu cấu hình máy tính và cách thức cài đặt phần mềm...................... 15
- Các ứng dụng chính phần mềm Cimatron E 5.0 ....................................... 18
- Giao diện đồ hoạ phầm mềm Cimatron E 5.0 ................................................... 19
- Main menu................................................................................................. 19
- Toolbar....................................................................................................... 19
- Graphic Area.............................................................................................. 19
- Message Area............................................................................................. 19
- Các thao tác khi sử dụng Cimatron E 5.0 ......................................................... 19
- Khởi động phần mềm Cimatron E 5.0 ...................................................... 19
- Tạo ứng dụng mới trong phần mềm Cimatron E 5.0 ................................ 20
- Cách sử dụng chuột trong phần mềm ....................................................... 20
- Sử dụng bàn phím...................................................................................... 22
- Làm việc với các tham số ......................................................................... 23
- Phương pháp sử dụng Menu trong phần mềm Cimatron E 5.0 ................ 23
- Thuộc tính màn hình đồ hoạ...................................................................... 24
PHẦN 3
MILLING – LẬP TRÌNH GIA CÔNG PHAY................................................................. 29
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN ỨNG DỤNG NC CỦA
PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0....................................................................................... 29
- Giới thiệu chung giao diện đồ hoạ phần NC..................................................... 29
- Main Menu................................................................................................. 30
- Toolbar....................................................................................................... 34
- NC Guide.................................................................................................. 35
- Process Manager........................................................................................ 36
- Graphic Area.............................................................................................. 38
- Lưu và xuất dữ liệu trong phần mềm Cimatron E 5.0....................................... 39
- Lưu dữ liệu................................................................................................ 39
- Nhập và xuất dữ liệu trong phần mềm Cimatron E5.0.............................. 39
- Quan hệ giữa hai môi trường CAD và CAM ................................................... 40
CHƯƠNG 2
CÁC BƯỚC THỰC HIỆN LẬP TRÌNH GIA CÔNG
PHAY TRONG PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0 ........................................................... 41
- Tổng quan về các bước thực hiện lập trình gia công phay................................ 41
- Quá trình thực hiện............................................................................................ 42
- Load Model............................................................................................... 42
- Cutter......................................................................................................... 43
- New TP Folder.......................................................................................... 46
- Creat Part................................................................................................... 48
- Creat Stock................................................................................................ 50
- Creat Procedure......................................................................................... 56
- Execute...................................................................................................... 58
- Simulation.................................................................................................. 59
- Post............................................................................................................ 59
CHƯƠNG 3
THUẬT NGỮ VÀ THÔNG SỐ PHẦN LẬP TRÌNH
GIA CÔNG NC PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0........................................................... 60
- Approach / Retract Parameters.......................................................................... 60
- Contour Approach/Retract........................................................................ 60
- Kiểu Normal.............................................................................................. 60
- Kiểu Tangent............................................................................................. 62
- Start / End Check...................................................................................... 62
- Clearance Plane Parameters............................................................................... 62
- Clearance Plane.......................................................................................... 62
- Internal Clearance ..................................................................................... 63
- UCS Name................................................................................................. 64
- Entry and End Point Parameters....................................................................... 64
- Entry Points............................................................................................... 64
- Ramp Angle............................................................................................... 64
- Min. Plunge Size........................................................................................ 65
- Max Ramp Radius..................................................................................... 66
- DZ / Feed Start.......................................................................................... 68
- Offset and Tolerance Parameters....................................................................... 70
- Part Surface Offset.................................................................................... 70
- Cutter Location.......................................................................................... 70
- General Contour Offset............................................................................. 71
- Approximation Method............................................................................. 71
- Part Surface Tolerance............................................................................... 72
- Thông số về sự tối ưu........................................................................................ 73
- Thông số về máy gia công................................................................................. 74
CHƯƠNG 4
CHU TRÌNH GIA CÔNG PHAY
TRONG PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0....................................................................... 79
- Chu trình khoan – Drilling................................................................................. 79
- Khái niệm................................................................................................... 79
- Cách thực hiện chu trình Drilling và các thông số..................................... 79
- Chu trình Volume.............................................................................................. 86
- Stock Spiral................................................................................................ 87
- Parallet Cut.............................................................................................. 102
- Spiral Cut................................................................................................. 106
- Chu trình Zcut ........................................................................................ 110
- Chu trình Rough ..................................................................................... 117
- Chu trình Plunge Mill ............................................................................. 119
- Chu trình Contour Cutting.............................................................................. 123
- Contour Cutting - Pocket........................................................................ 123
- Contour Cutting - Profile......................................................................... 126
- Contour Cutting - CurveMX................................................................... 135
- Chu trình Surface Milling................................................................................ 140
- Surface Milling - Stock Spiral Cutting.................................................... 140
- Surface Milling - Parallel Cutting...................................................... 141
- Surface Milling - Radial Cutting........................................................ 144
- Surface Milling - 3D Step........................................................................ 145
- Surface Milling - By Layers..................................................................... 148
- Surface Milling - Finish........................................................................... 149
- Chu trình Cleanup............................................................................................ 159
- Cleanup - Along Contour.................................................................... 160
- Cleanup - Parallel Cut ........................................................................ 167
- Cleanup - Spiral Cut ............................................................................... 172
- Cleanup - Only Vertical Area ............................................................ 173
- Cleanup - QCleanup ............................................................................ 174
- Chu trình Pencil Milling .................................................................................. 176
- Pencil Milling – Pencil ........................................................................ 177
- Pencil Milling – QPencil ..................................................................... 178
- Chu trình Flow Line ....................................................................................... 179
- Flow Line - Aiming Surface ................................................................... 180
- Flow Line - Part Surface ......................................................................... 186
- Flow Line - Ruled Surface...................................................................... 189
CHƯƠNG 5
HIỆU CHỈNH CHU TRÌNH GIA CÔNG PHAY
TRONG PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0..................................................................... 193
- Hiệu chỉnh chu trình gia công ......................................................................... 193
- Hiệu chỉnh chuyển động chạy dao .................................................................. 194
- Cutting Motion........................................................................................ 196
- Projecting Motions................................................................................... 197
- Moving Motions by Delta........................................................................ 198
- Copy chu trình gia công................................................................................... 199
- Kiểu Single.............................................................................................. 199
- Linear Array............................................................................................. 202
- Radial Array............................................................................................ 204
- Mirror....................................................................................................... 205
CHƯƠNG 6
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG
TRONG PHẦN MỀM CIMATRON E 5.0 .................................................................... 207
- Simulation – Mô phỏng gia công..................................................................... 207
- Cách thức thực hiện mô phỏng gia công................................................. 207
- Giao diện phần mềm mô phỏng Cimatron’s Simulator............................ 209
- Verifier – Kiểm tra........................................................................................... 216
- Cách thực hiện......................................................................................... 216
- Giao diện Cimatron’s Verify................................................................... 217
CHƯƠNG 7
BÀI TẬP CHU TRÌNH GIA CÔNG PHAY
VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN................................................................................ 223
- Chu trình Volume............................................................................................ 223
- Chu trình phay Stock Spiral..................................................................... 223
- Chu trình Stock Spiral-2D....................................................................... 224
- Chu trình Parallel Cut.............................................................................. 225
- Chu trình Piral Cut................................................................................... 226
- Chu trình Rough...................................................................................... 228
- Chu trình Rerough................................................................................... 229
- Chu trình Contour............................................................................................ 230
- Chu trình Pocket Milling......................................................................... 230
- Chu trình Profile Milling.......................................................................... 232
- Chu trình phay Profile Close By Plane.................................................... 233
- Chu trình Surface............................................................................................. 234
- Chu trình phay Stock Spiral Cutting....................................................... 234
- Chu trình Parallel Cutting........................................................................ 235
- Chu trình phay 3D Step........................................................................... 236
- Chu trình phay Layer............................................................................... 237
- Chu trình Finish Mill All.......................................................................... 238
- Chu trình Cleanup............................................................................................ 240
- Chu trình phay Along Contour................................................................ 240
- Chu trình phay QCleanup........................................................................ 243
- Chu trình Pencil Milling................................................................................... 244
- Chu trình Flow Line........................................................................................ 246
- Chu trình phay Aming Surface................................................................ 246
- Chu trình phay Part Surface.................................................................... 249
- Chu trình phay Ruled Surface 5x............................................................ 250
Bảng thông số gia công .......................................................................................... 252
TÓM TẮT – KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ............................................................................ 258
- Tóm tắt............................................................................................................. 258
- Kết luận........................................................................................................... 258
- Đề nghị............................................................................................................ 259