TIỂU LUẬN CAD CAM CIM và PHƯƠNG PHÁP tạo HÌNH CHO bề mặt CAD CAM

Giới thiệu ngôn ngữ APT APT là ngôn ngữ tổng quát dùng để lập trình gia công những chi tiết phức tạp, chủ yếu là chuẩn bị các dữ liệu để gia công chi tiết có bề mặt hình học 3 chiều và đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

-oo0oo -TIỂU LUẬN CAD/CAM/CIM VÀ PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH CHO BỀ MẶT CAD/CAM

GVHD: PGS TS ĐẶNG THIỆN NGÔN HVTH: HUỲNH DUY PHƯỚC

MSHV:

TPHCM – 09/2014

LẬP TRÌNH GIA CÔNG BẰNG STEP-NC

1 Phân tích tạo hình bề mặt

1.1 Đánh số các đường/mặt

1.2 Phân tích các loại đường mặt cho từng bề mặt

Biên dạng của bề mặt 1 được giới hạn bởi đường bao chi tiết và đường tạo hình gồm

có các đường thẳng và cung tròn nối tiếp nhau thông qua các điểm F1(1,1); F2(1,28); F3(16,49); F4(21,49); F5(41,28); F6(41,1)

Phương trình toán:

- Đoạn thẳng F1F2: x = 1

- Đường thẳng F2F3: 1 28

15 21

x  y

- Đoạn thẳng F3F4: y = 49

- Cung tròn F4F5:

- Đoạn thẳng F5F6: x = 41

- Đoạn thẳng F6F1: y = 1

Biên dạng của bề mặt 2 là mặt phẳng tạo bởi các đường thẳng nối tiếp nhau qua các điểm P1(0,0), P2(0,40), P3(6,40), P4(6,0)

Biên dạng của bề mặt 3 là mặt phẳng tạo bởi các đường thẳng nối tiếp nhau qua các điểm E1(30,0), E2(30,40), E3(49,40), E4(19,0)

7 6

Biên dạng của bề mặt 4,5 gồm có các đường thẳng và cung tròn nối tiếp nhau thông qua các điểm P1(78,22); P2(90,22); P3(90,48); P4(78,48)

Biên dạng của bề mặt 6,7 gồm có các đường thẳng và cung tròn nối tiếp nhau thông qua các điểm P1(78,22); P2(90,22); P3(90,48); P4(78,48)

Biên dạng của bề mặt 8 là đường tròn

Biên dạng của bề mặt 9 là cung tròn

2 CAD/CAM/CIM

2.1 Bản vẽ chi tiết

2.2 Phương án gia công chi tiết

 Các đặc trưng gia công

Căn cứ theo bản vẽ ta thấy chi tiết có các đặc trưng gia công sau:

- Biên dạng (1)

- Mặt phẳng (2)

- Hai rãnh bậc (3)

- Lỗ bậc (4)

- Rãnh cong (5)

 Xây dựng các nguyên công

Kích thước phôi: 50x42x35 dung sai ±0.1

- Nguyễn công 1: Phay đường bao

- Nguyễn công 2:

 Phay mặt phẳng chữ T

 Phay 2 rãnh bậc

- Nguyễn công 3:

 Phay lỗ bậc Ø8x4 và Ø4x8

 Phay rãnh cong

 Sơ đồ định vị và kẹp chặt cho từng nguyên công:

- Nguyễn công 1:

- Nguyễn công 2:

- Nguyễn công 3:

 Tính toán chế độ cắt cho các nguyên công:

- Nguyên công 1: Phay đường bao để tạo hình biên dạng (1)

Chọn dao phay ngón Ø16, vận tốc cắt phay thô v = 30m/ph, phay tinh v =

35m/ph

Số vòng quay trục chính n 1000v 1000x30 600(vg / ph)

d 3.1416x16



Số vòng quay trục chính n 1000v 1000x35 700(vg / ph)

d 3.1416x16

 Chiều sâu cắt phay thô: 29.5mm

Lực kẹp

Chiều sâu cắt phay tinh là 0.5mm

Lượng chạy dao: 0.2mm/vg

- Nguyên công 2:

o Phay mặt phẳng bậc hình chữa T

Chọn dao phay ngón Ø12, vận tốc cắt v = 30m/ph cho phay thô và 35m/ph cho phay tinh

Số vòng quay trục chính phay thô: n 1000v 1000x30 800(vg / ph)

d 3.1416x12



Số vòng quay trục chính phay tinh: n 1000v 1000x35 930(vg / ph)

d 3.1416x12

 Chiều sâu cắt phay thô: 39.5mm

Chiều sâu cắt phay tinh là 0.5mm

Lượng chạy dao: 0.1mm/vg

o Phay 2 rãnh dài bề rộng 8mm

Chọn dao phay ngón Ø8, vận tốc cắt v = 30m/ph cho phay thô và 35m/ph cho phay tinh

Số vòng quay trục chính phay thô: n 1000v 1000x30 1200(vg / ph)

d 3.1416x8



Số vòng quay trục chính phay tinh: n 1000v 1000x35 1400(vg / ph)

d 3.1416x8

 Chiều sâu cắt phay thô: 2.5mm

Chiều sâu cắt phay tinh là 0.5mm

Lượng chạy dao: 0.1mm/vg

o Phay 2 rãnh dài bề rộng 4mm:

- Chọn dao phay ngón Ø4, vận tốc cắt v = 30m/ph cho phay thô và 35m/ph cho phay tinh

- Số vòng quay trục chính phay thô: n 1000v 1000x30 2400(vg / ph)

d 3.1416x4



- Số vòng quay trục chính phay tinh: n 1000v 1000x35 2800(vg / ph)

d 3.1416x4



- Chiều sâu cắt phay thô: 4.5mm

- Chiều sâu cắt phay tinh là 0.5mm

- Lượng chạy dao: 0.1mm/vg

- Nguyên công 4:

o Khoan lỗ Ø4

Chọn vận tốc cắt là 30m/ph

Số vòng quay trục chính: n 1000v 1000x30 2400(vg / ph)

d 3.1416x4



o Phay hốc tròn Ø8

- Chọn dao phay ngón Ø8, vận tốc cắt v = 30m/ph cho phay thô và 35m/ph cho phay tinh

- Số vòng quay trục chính phay thô: n 1000v 1000x30 1200(vg / ph)

d 3.1416x8



- Số vòng quay trục chính phay tinh: n 1000v 1000x35 1400(vg / ph)

d 3.1416x8



- Chiều sâu cắt phay thô: 3.5mm

- Chiều sâu cắt phay tinh là 0.5mm

- Lượng chạy dao: 0.1mm/vg

o Phay rãnh cong bề rộng 4mm

- Chọn dao phay ngón Ø4, vận tốc cắt v = 35m/ph

- Số vòng quay trục chính phay tinh: n 1000v 1000x35 2800(vg / ph)

d 3.1416x4



- Chiều sâu cắt phay thô: 8.5mm

- Lượng chạy dao: 0.1mm/vg

Chi tiết được gia công trên máy phay với quy trình gia công như sau:

Nguyên công Dao

Vận tốc cắt (V)

Vòng quay trục chính (n)

Chiều sâu cắt (t)

Lượng chạy dao (s)

Ghi chú Nguyên công 1: Phay biên dạng 1

Phay thô Ø16 30m/ph 600v/ph 29.5 mm 0.2mm/vg

Phay tinh Ø16 35m/ph 700v/ph 0.5 mm 0.2mm/vg

Nguyên công 2:

Bước 1: Phay hình chữ T Ø12 30m/ph 800v/ph 39.5mm 0.1mm/vg

Bước 2: Phay tinh Ø12 35m/ph 930v/ph 0.5mm 0.1mm/vg

Bước 3: Phay rãnh rộng

Bước 4: Phay tinh Ø8 35m/ph 1400v/ph 0.5mm 0.1mm/vg

Bước 5: Phay rãnh rộng Ø4 30m/ph 2400v/ph 4.5mm 0.1mm/vg

Bước 6: Phay tinh Ø4 35m/ph 2800v/ph 0.5mm 0.1mm/vg

Nguyên công 3:

Nguyên công 4:

Bước 1: Khoan lỗ Ø4 Ø4 30m/ph 2400v/ph 0.05mm/vg

Bước 2: Phay hốc tròn Ø4 Ø4 30m/ph 1200v/ph 3.5mm 0.05mm/vg

Bước 3: Phay tinh hốc Ø4 35m/ph 1400v/ph 0.5mm 0.05mm/vg

Bước 4: Phay rãnh cong

3 Lập trình gia công chi tiết bằng ngôn ngữ APT

3.1 Giới thiệu ngôn ngữ APT

APT là ngôn ngữ tổng quát dùng để lập trình gia công những chi tiết phức tạp, chủ yếu

là chuẩn bị các dữ liệu để gia công chi tiết có bề mặt hình học 3 chiều và điều khiển quỹ đạo dao cắt liên tục Các chi tiết cơ bản được lập trình bằng ngôn ngữ APT là dưỡng và mẫu chính xác, khuôn đúc, đồ gá, các khuôn dập đơn giản cũng như phức tạp

Từ điển APT có hơn 400 từ lệnh và được chỉ rõ một cách chi tiết các nguyên tắc và khả năng sử dụng Bộ từ lệnh này có thể chia thành các nhóm chính:

 Từ lệnh hình học

 Từ lệnh công nghệ

 Từ lệnh chuyển động

 Từ lệnh phụ

3.2 Cấu trúc ngôn ngữ APT

Từ lệnh hình học: dùng để xác định kích thước hình học của chi tiết gia công và quỹ đạo của dao Lệnh tổng quát có dạng:

Ký hiệu = Dạng hình học/thông tin

Khi viết từ lệnh hình học cần lưu ý:

 Khi sử dụng ký hiệu làm thông tin mô tả, thì ký hiệu đó phải được xác định từ trước

 Mỗi ký hiệu chỉ được sử dụng một lần

 Cùng một đối tượng chỉ có cùng một ký hiệu

3.2.1 Từ lệnh tọa độ

ZSURF/z

Ở đây z là tọa độ trên trục Z được xác định trong mặt phẳng song song với mặt phẳng X – Y và cách mặt phẳng này một khoảng z Những thông tin về bề mặt Z dùng

để xác định các điểm riêng lẽ hoặc tập hợp điểm Nó được xác định một lần và có giá trị cho tất cả các điểm và tập hợp điểm kế tiếp cho đến khi nào có lệnh ZSURF mới Như ta đã biết trục chính của máy là trục Z tọa độ Chương trình gia công chi tiết không phụ thuộc vào máy gia công, nên hệ thống tọa độ của máy và chi tiết cần được dịch chuyển với lệnh

TRANS/x, y, z

Ở đây x, y, z là tọa độ điểm O của chi tiết trong hệ thống tọa độ máy

 Lệnh của điểm

- Dạng lệnh của một điểm riêng lẽ

Ký hiệu = POINT/x, y, z

x, y, z là tọa độ của các trục tọa độ X, Y, Z tương ứng

- Lệnh điểm cắt của 2 đường tròn C1, C2

Ký hiệu = POINT/YLARGE(YSMALL), INTOF, C1, C2

- Lệnh điểm cắt của đường thẳng và đường (L1) tròn (C2)

Ký hiệu = POINT/Y(X)LARGE, INTOF, L1, C2

- Lệnh tâm đường tròn (C2)

Ký hiệu = POINT/CENTER, C2

- Lệnh điểm cắt của hai đường thẳng (L1), (L2)

Ký hiệu = POINT/INTOF, L1, L2

 Lệnh đường thẳng

Để xác định đưởng thẳng đi qua điểm và góc ta dùng các lệnh sau đây:

Ký hiệu = LINE/x1, y1,x2, y2

Ký hiệu = LINE/P1,P2

Ký hiệu = LINE/P1, ATANGL , a

Trong đó: x1,y1; x2, y2 là tọa độ điểm thứ nhất v à điểm thứ hai

P1, P2 ký hiệu các điểm

a trị số góc giữ đường thẳng và trục X

 Lệnh đường tròn: dùng để xác định đường tròn trong mặt phẳng X-Y với những cách như sau:

- Lệnh tọa độ tâm và bán kính: Ký hiệu = CIRCLE/x, y, r

- Lệnh tâm và bán kính: Ký hiệu = CIRCLE/CENTER, P1, RADIUS, r

- Lệnh tâm và tiếp tuyến: Ký hiệu = CIRCLE/CENTER, P1 TANTO, L1

- Lệnh 3 điểm trên đường tròn: Ký hiệu = CIRCLE/P2, P3, P4

3.2.2 Từ lệnh công nghệ

Từ lệnh công nghệ bao gồm các từ lệnh về phương pháp gia công, các lệnh liên quan đến máy, dụng cụ cắt, lệnh chế độ cắt

 Lệnh phương pháp gia công

Lệnh phương pháp gia công được viết với những từ chính, và được chi tiết hóa với những từ phụ Loại lệnh này có thể cho để thực hiện một nguyên công riêng rẽ, hoặc để thực hiện một chu kỳ gia công

Đối với các nguyên công riêng rẽ, thì chỉ thực hiện lệnh đã cho Các nguyên công sơ

bộ (khoan trước khi tarô) cần phải lập trình riêng Nếu lập trình cho một chu kỳ gia công thì chỉ viết nguyên công cuối Các nguyên công sơ bộ được xác định tự động với bộ xử lý Các từ chính về phương pháp gia công gồm:

 CDRILL = Centre Drilling = Khoan định tâm

 DRILL = Drilling = Khoan

 REAM = Reaming = Doa

 SISINK = Spiral Sinking = Khoét với mũi khoét xoắn

 SINK = Sinking = Khỏa mặt đầu

 CONSINK = Counter Sinking = Khoét lỗ côn

 TAP = Tapping = Tarô

 BORE = Boring = Doa (tiện rộng)

 MILL = Milling = Phay

 MAKE = Make = Nguyên công khác

 Các từ chính trên có thể dùng với các từ phụ (biến thể như):

 DIAMET, d trong đó: d – đường kính

 DEPTH, : t – độ sâu

 TOOL, e, f : e – số dao cắt; f – số đầu revôlve

 FEED, s : s – lượng chạy dao

 SPEED, v : v – vận tốc cắt

 PITCH, h ; h – bước ren

 SO ; nguyên công riêng rẽ khác

Với các từ trên ta có thể viết từ lệnh cho nguyên công riêng rẽ:

Ký hiệu = Từ chính/SO, từ phụ

 Lệnh cho chu kỳ gia công (chỉ viết cho nguyên công cuối cùng)

Ký hiệu = Từ chính/từ phụ

 Lệnh liên quan đến máy và dụng cụ cắt

 Lệnh máy: MACHIN/Ký hiệu máy

 Lệnh trục chính (SPINDL) được viết với vận tốc yêu cầu theo thứ nguyên v/f (RPM) và chiều quay

Ký hiệu = SPINDL/n, RPM, CLW|CCLW

 Lệnh dụng cụ cắt (CUTTER): dùng để xác định đường kính dao

CUTTER/R,r

 Lệnh dao

TOOL/

 Lệnh số dao

TOOLNO/e, f

Trong đó e: số ký hiệu dao

f: vị trí dao

 Lệnh quay trục dao

TLAXIS/I, J, K

 Lệnh trục dao thẳng góc với mặt phẳng gia công

TLAXIS/NORMPS

 Lệnh chế độ cắt

 Lệnh lượng chạy dao

FEDRAT/s; nếu lượng chạy dao s là mm/v

FEDRAT/s, PERMIN; nếu lượng chạy dao s là mm/f

 Lệnh chạy dao nhanh

RAPID

3.2.3 Từ lệnh chuyển động

Từ lệnh chuyển động dùng để xác định vị trí cuối cùng của cơ cấu chấp hành sau khi thực hiện chuyển động Kết thúc chuyển động, đỉnh dao phải nằm ở vị trí được chỉ ra trong lệnh

Dạng tổng quát của lệnh chuyển động là:

Lệnh chuyển động/Thông tin

Lệnh điểm đầu chuyển động: FROM

Ở điểm đầu chuyển động không thực hiện gia công Dạng tổng quát của lệnh:

FROM/x, y, z hoặc FROM/P

Lệnh chuyển động từ một điểm đến một điểm

Dùng từ chính là GO cùng các từ phụ như: TO, ON, PAST

GOTO/x, y, z, v hoặc GOTO/P, v

Trong đó: P là ký hiệu một điểm hay một tập hợp điểm

v vận tốc Lệnh chuyển động tới một đường

GO/TO (ON, PAST), đường cần đến

3.2.4 Lệnh từ phụ

 Lệnh tắt mở dung dịch làm nguội

COOLNT ON OFF

 Nếu phun dung dịch (FLOOD) hoặc dạng phun sương (MIST)

COOLNT/FLOOD hoặc COOLNT/MIST

 Lệnh dừng máy

END – dừng máy để thay dao, muốn khởi động lại phải dùng lệnh FROM

STOP – dừng máy

FINI – kết thúc chương trình, sử dụng sau lệnh STOP

 Lệnh bắt đầu chương trình

PARTNO/Ký hiệu chi tiết

 Lệnh ghi chú

REMARK/Vật liệu, phôi, ngôn ngữ,…

3.3 Chương trình gia công theo nguyên công

1 Phay biên dạng

PARTNO <PLANE 1>

SETPT1/-20,-40,50

F1=POINT/1,1,0

F2=POINT/1,28,0

F3=POINT/16,49,0

F4=POINT/21,49,0

F5=POINT/41,28,0

F6=POINT/41,1,0

L1=LINE/F1,F2

L2=LINE/F3,F4

L3=LINE/F4,F5

L4=LINE/F5,F6

L5=LINE/F6,F1

C1= CIRCLE/CENTER,9,29,RADIUS,20

XYPLANE=PLANE/F1,F2,F3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,4.5

START

LOADTL/1

CUTTER/16,3

SPINDC/600

COOLNT/ON

COOLNT/FLOOD

FEDRAT/0.2

FROM/SETPT1

GO/TO,L1 TO,ZSURF,ON,L2

GOFWD/L2,TO,L3

GOLFT/L3TO,C1

GOFWD/C1,TO,L4

GOLFT/L4,TO,L5

GODOWN/0.5

INDEX/1

GO/TO,L1

SAME

RAPID

GOTO/SEPPT1

SPINDC OFF

COOLNT OFF

FINI

2 Phay biên dạng hình chữ T

PARTNO <CHU_T>

SETPT1/-20,-40,50

P1=POINT/0,0,0

P2=POINT/0,40,0

P3=POINT/11,40,0

P4=POINT/11,0,0

E1=POINT/30,0,0

E2=POINT/30,40,0

E3=POINT/19,40,0

E2=POINT/19,0,0

L1=LINE/P1,P2

L2=LINE/P2,P3

L3=LINE/P3,P4

L4=LINE/P4,P1

L5=LINE/E1,E2

L6=LINE/E2,E3

L7=LINE/E3,E4

L8=LINE/E4,E1

XYPLANE=PLANE/F1,F2,F3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,4.5

START

LOADTL/2

CUTTER/12

SPINDC/800

COOLNT/ON

COOLNT/FLOOD

FEDRAT/0.1

FROM/SETPT1

GO/TO,L1 TO,ZSURF,ON,L2

GOFWD/L2,TO,L3

GOLFT/L3,TO,L4

GOFWD/L4,TO,L1

GO/TO,L1 TO,ZSURF,ON,L5

GOFWD/L5,TO,L6

GOFWD/L7,TO,L5

GODOWN/1

INDEX/40

GO/TO,L1

SAME

RAPID

GOTO/SEPPT1

SPINDC OFF

COOLNT OFF

FINI

3 Phay rãnh rộng 8mm

PARTNO <RANH_8MM>

SETPT1/-20,-40,50

H1=POINT/6,7,0

H2=POINT/6,34,0

H3=POINT/24,34,0

H4=POINT/24,0,0

XYPLANE=PLANE/F1,F2,F3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,45

START

LOADTL/3

CUTTER/8

SPINDC/1200

COOLNT/ON

FEDRAT/0.1

FROM/SETPT1

GO/ ON,H1

GOTO/H2

GO/TO,H2 TO,ZSURF,ON,L5

GO/ ON,H3

GOTO/H4

GODOWN/1

INDEX/3

GO/TO,L1

SAME

RAPID

GOTO/SEPPT1

SPINDC OFF

COOLNT OFF

FINI

4 Phay rãnh 4mm

PARTNO <RANH_4MM>

SETPT1/-20,-40,50

H1=POINT/6,7,0

H2=POINT/6,34,0

H3=POINT/24,34,0

H4=POINT/24,0,0

XYPLANE=PLANE/F1,F2,F3

START

LOADTL/4

CUTTER/4

SPINDC/2400

COOLNT/ON

COOLNT/FLOOD

FEDRAT/0.1

FROM/SETPT1

GO/ ON,H1

GOTO/H2

GO/TO,H2 TO,ZSURF,ON,L5

GO/ ON,H3

GOTO/H4

GODOWN/1

INDEX/9

GO/TO,L1

SAME

RAPID

GOTO/SEPPT1

SPINDC OFF

COOLNT OFF

FINI

5 Phay hốc tròn Ø8

PARTNO <HOC_TRON_8MM>

K1 = POINT/8,28,0

K2 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, 40

K3 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, -30

START

XYPLANE=PLANE/K1,K2,K3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,15

LOADTL/3

CUTTER/6.8

COONLT/ON

COONLT/FLOOD

FEDRAT/0.1

FROM/SEPPT1

GO/ON,H1

GODOWN/1

INDEX/9

RAPID/SETPT1

COOLNT/OFF

FINI

6 Khoan lỗ tròn Ø4

PARTNO <KHOAN_LO>

K1 = POINT/8,28,0

K2 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, 40

K3 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, -30

START

XYPLANE=PLANE/K1,K2,K3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,15

LOADTL/4

CUTTER/4

SPINDC/2400

COONLT/ON

COONLT/FLOOD

FEDRAT/0.05

FROM/SEPPT1

GO/ON,K1

GODOWN/1

INDEX/9

RAPID/SETPT1

COOLNT/OFF

7 Phay rãnh cong 4mm

PARTNO <CHU_T>

SETPT1/-20,-40,50

K1 = POINT/8,28,0

K2 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, 40

K3 = POINT/PTHETA, XYPLAN, 15, -30

C=

XYPLANE=PLANE/K1,K2,K3

ZSURF=PLANE/PARALEL,XYPLANE,ZSMALL,4.5

START

LOADTL/3

CUTTER/4

SPINDC/2400

COOLNT/ON

COOLNT/FLOOD

FEDRAT/0.1

FROM/SETPT1

GO/TO,K1

GOFWD/K1,TO,L3

GOLFT/L3,TO,L4

GOFWD/L4,TO,L1

GO/TO,L1 TO,ZSURF,ON,L5

GOFWD/L5,TO,L6

GOLFT/L6,TO,L7

GOFWD/L7,TO,L5

GODOWN/1

INDEX/40

GO/TO,L1

SAME

RAPID

GOTO/SEPPT1

SPINDC OFF

COOLNT OFF

FINI