Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CADCAM CNC vào việc thiết kế và gia công răng của bánh răng trụ

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự ra đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là máy CNC, đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mớ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc

thiết kế và gia công răng của bánh răng trụ

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ TẠO MÁY

Phần gáy bìa

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGUYỄN DŨNG THẠCH

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế

và gia công răng của bánh răng trụ

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

Mã số : 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN

Hà Nội – 2014 LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từngđược ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác, trừ những phần tham khảo đã được ghi

rõ trong luận văn

Tác giả

Nguyễn Dũng Thạch

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan

MỞ ĐẦU 4

Chương 1TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 6

1.1 Tổng quan về các nghiên cứu 6

1.1.1 Tổng quan về CNC 6 1.1.2 Tổng quan về CAD/CAM 9 1.2 Giới hạn nghiên cứu của đề tài 16

1.3 Kết luận chương I 17

Chương 2CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 18

2.1 Thế nào là bề mặt phức tạp 18

2.2 Quá trình thiết kế và gia công các bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền thống 19 2.3 Quá trình thiết kế và gia công các bề mặt phức tạp có sử dụng các phần mềm CAD/ CAM/CNC 20

2.4 Phần mềm Mastercam 21

2.4.1 Giới thiệu chung 21 2.4.2 Các khái niệm trong Mastercam 29 2.4.3 Liên kết tham số và mục đích thiết kế 30 2.4.4 Chức năng trợ giúp sản xuất CAM của Mastercam 34 2.5 Kết luận chương II 35

Chương 3ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG RĂNG BÁNH RĂNG TRỤ 37

3.1 Giới thiệu tổng quan về sản phẩm nghiên cứu 37

3.2 Phân tích công nghệ sản xuất và lấy mẫu dựng hình chi tiết 38

3.3 Các bước dựng chi tiết bánh răng 39

3.4 Làm các chương trình gia công chi tiết trên phầm mềm Mastercam 46

3.4.1 Tạo phôi cho cả quá trình gia công (Workpiece) 47

3.4.2 Thiết lập máy, hệ toạ độ và mặt phẳng an toàn cho quá trình gia công

48 3.4.3 Tiến hành làm các chương trình gia công bề mặt chi tiết 50

3.4.3.1 Chương trình gia công tiện thô 50

3.4.3.2 Chương trình gia công tiện tinh 54

3.4.3.3 Chương trình gia công cắt dây 55

3.4.4 Tạo chương trình gia công NC 58 3.5 Tổng kết chương III 59

Chương 4KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 60 4.1 Gia công sản phẩm trên máy CNC 60

4.1.1 Máy gia công60 4.1.2 Một số thông số chính về công nghệ và dao cụ 61 4.1.3 Sản phẩm 62 4.2 Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng như chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi gia công 62

4.2.1 Đo độ nhám của bề mặt sản phẩm.62 4.2.2 Kiểm tra độ chính xác của sản phẩm 63 4.2.2.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ chính xác gia công trên máy CNC 63 4.2.2.2 Kiểm tra và đánh giá độ chính xác của chi tiết 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

LỜI CẢM ƠN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự ra đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là máy CNC, đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại

Hầu hết các nhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp ở nước ta hiện nay ít nhiều đềuđược bố trí các máy công cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm các loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, 5 Nhưng các cơ sở sản xuất hầu như chưa biết cách khai thác hết khả năng gia công trên máy Lý do chủ yếu là trình độ lập trình của cán bộ kỹ thuật Việt Nam còn yếu, các chương trình điều khiển máy CNC được người lập trình viết bằng tay, chưa biết sử dụng các phần mềm hỗ trợ để lập trình Trong khi đó nhu cầu chế tạo các sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp ngày càng gia tăng, đặc biệt trong một số lĩnh vực như ngành da giầy, ngành dệt, sản xuất hàng tiêu dùng, chế tạo khuôn mẫu

Vì vậy, ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC là vấn đề được nhiều người quan tâm, bởi công nghệ này không chỉ phục vụ trong sản xuất hiện đại,

mà còn góp phần nâng cao năng suất chế tạo sản phẩm gia công cơ khí Chất lượng của một sản phẩm gia công cơ khí không chỉ là vấn đề về độ bền, độ bóng bề mặt, mà còn baohàm cả độ chính xác về vị trí tương quan, độ chính xác hình dáng hình học của chi tiết gia công, thời gian, giá thành gia công chi tiết Để chế tạo được những sản phẩm cơ khí có

đủ những tính năng như vậy thì các trung tâm gia công CNC nhiều trục luôn là lựa chọn hiệu quả, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thời gian gia công

Qua những phân tích trên ta thấy được việc nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm CAD/CAM vào việc xây dựng và lập chương trình gia công cho các bề mặt phức tạp trên máy công cụ CNC là điều rất cần thiết

Với định hướng như vậy tôi đã chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung

“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế và gia công răng của bánh răng trụ” Nội dung của luận văn gồm:

- Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu liên quan đến đề tài trong và ngoài nước vàgiới hạn nghiên cứu.

- Chương 2: Công nghệ CAD/CAM/CNC trong việc gia công các bề mặt phức tạp

- Chương 3: Ứng dụng phần mềm Mastercam để xây dựng và làm chương trình giacông một số bề mặt phức tạp

- Chương 4: Kết quả gia công và đánh giá chung về sản phẩm

T NG QUAN V NGHIÊN C U LIÊN QUAN Đ N Đ TÀI TRONG VÀ ỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ Ề NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ ỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ ẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ Ề NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ

NGOÀI N ƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU C VÀ GI I H N NGHIÊN C U ỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU ẠN NGHIÊN CỨU ỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ Tổng quan về các nghiên cứu

T ng quan v CNC ổng quan về CNC ề CNC

Mặc dù máy tiện chế biến gỗ đã được sử dụng từ rất lâu nhưng chiếc máy tiện gia côngkim loại thực tế đầu tiên mới được Henry Maudslay phát minh vào năm 1800 Nó chỉ đơngiản là một công cụ máy giữ mẩu kim loại đang được gia công (hay phôi) trong một bàn kẹphay trục quay và quay mẩu kim loại đó, và một công cụ cắt có thể gia công bề mặt theođường mức mong muốn Công cụ cắt này được nhân viên vận hành thông qua việc sử dụngmột cái tay quay hay vô lăng Độ chính xác về kích cỡ được nhân viên vận hành điều khiểnbằng cách quan sát đĩa chia độ trên vô lăng và di chuyển công cụ cắt theo số lượng hợp lý.Mỗi chi tiết được sản xuất ra đòi hỏi vận hành viên phải lặp lại những cử động trong cùngtrình tự và với cùng kích thước

Chiếc máy phay đầu tiên được vận hành theo cách thức tương tự như vậy, ngoại trừcông cụ cắt được đặt ở trục chính đang quay Phôi được lắp trên bệ máy hay bàn làm việc và

di chuyển theo công cụ cắt, qua việc sử dụng vô lăng để gia công đường mức của phôi Chiếcmáy phay này do Eli Whitney phát minh năm 1818 Những chuyển động được sử dụng trongcác công cụ máy được gọi là trục và đề cập đến 3 trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y”(trước ra sau) và “Z” (trên và dưới) Bàn làm việc cũng có thể được quay theo mặt ngang haydọc, tạo ra trục chuyển động thứ tư Một số máy còn có trục thứ năm, cho phép trục quay theomột góc

Một trong những vấn đề của dòng máy ban đầu này là chúng đòi hỏi nhân viên vậnhành phải sử dụng vô lăng để tạo ra mỗi chi tiết Ngoài tính nhàm chán và gây mệt mỏi về thểchất, khả năng chế tạo các chi tiết của vận hành viên cũng bị hạn chế Chỉ một khác biệt nhỏtrong vận hành sẽ dẫn đến những thay đổi trong kích thước và khi đó, tạo ra những chi tiếtkhông phù hợp Tỉ lệ phế phẩm được tạo ra từ những hoạt động như vậy là khá cao, gây lãngphí nguyên liệu và thời gian lao động Khi số lượng sản xuất tăng lên thì tỉ lệ phế phẩm cũngtăng cao, do đó điều cần thiết ở đây là một phương tiện vận hành các chuyển động của máymột cách tự động Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” các hoạt động này là sử dụng một

loạt Cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua những liên kết (linkage) Khi Cam quay,một liên kết lần theo bề mặt của mặt Cam (cam face), di chuyển công cụ cắt hay phôi qua mộtdãy các chuyển động Mặt Cam được định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liênkết và tốc độ, còn Cam quay điều khiển tốc độ cấp dao Một số máy vẫn còn tồn tại cho tớingày nay và được gọi là máy “Swiss” (máy kiểu Thụy Sĩ), một cái tên đồng nghĩa với giacông chính xác

Thiết kế máy CNC hiện đại bắt nguồn từ tác phẩm của John T Parsons cuối nhữngnăm 1940 và đầu những năm 1950, John Parsons quản lý một hãng sản xuất hàng không ởthành phố Traverse, Michigan Sau Thế chiến II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy baytrực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp Đối mặtvới tính phức tạp ngày càng cao của hình dạng chi tiết và những vấn đề về toán học và kỹthuật như vậy, Parsons đã tìm ra những biện pháp để giảm chi phí kỹ thuật cho công ty Ông

đã xin phép International Business Machine sử dụng một trong những chiếc máy tính vănphòng trung ương của họ để thực hiện một loạt các phép toán cho một cánh máy bay trựcthăng mới Cuối cùng, ông đã dàn xếp với Thomas J Watson, chủ tịch huyền thoại của IBM,nhờ đó IBM sẽ làm việc với tập đoàn Parsons để tạo ra một chiếc máy được điều khiển bởicác thẻ đục lỗ Như vậy, thông qua việc sử dụng máy tính IBM thời kì đầu, ông đã có thể tạo

ra những thanh dẫn đường mức chính xác hơn nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay và sơ

đồ Dựa trên kinh nghiệm này, ông đã giành được hợp đồng phát triển một “máy cắt đườngmức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay Đó là hợp đồng với AirForce để sản xuất một chiếc máy được điều khiển bằng thẻ hay băng từ có khả năng cắt cáchình dạng đường mức giống như những hình trong cánh quạt và cánh máy bay Sử dụng mộtđầu đọc thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servomotor) chính xác, chiếcmáy được chế tạo cực kì lớn, phức tạp và đắt đỏ Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự động

và sản xuất các mặt cong với độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp máybay Sau đó, Parsons đã đến gặp các kĩ sư ở phòng thí nghiệm thuộc Viện Công nghệMassachusetts (MIT) nhờ hỗ trợ dự án Các nhà nghiên cứu MIT đã thí nghiệm nhiều kiểuquá trình khác nhau và cũng đã làm việc với các dự án Air Force từ thời Thế chiến II Phòngthí nghiệm MIT đã nhận thấy đây là một cơ hội tốt để mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực điềukhiển và cơ cấu phản hồi Việc phát triển thành công các công cụ máy CNC đã được các nhà

nghiên cứu của trường đại học đảm trách với mục tiêu đáp ứng nhu cầu của các nhà bảo trợquân đội.

Như vậy ý tưởng dùng nguyên lý điều khiển số vào máy công cụ xuất hiện do nhu cầucủa quân đội đã được hiện thực hóa Đến những năm 1960, giá thành và tính phức tạp củanhững chiếc máy tự động giảm đến một mức độ nhất định để có thể ứng dụng trong cácngành công nghiệp khác Những chiếc máy này sử dụng các động cơ truyền động điện mộtchiều để vận hành vô lăng và vận hành dao cụ Các động cơ này nhận chỉ dẫn điện từ một đầuđọc băng từ — đọc một băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục một hàng lỗ Vị trí vàthứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất ra những xung điện cần thiết để quay động cơ với thờigian và tốc độ chính xác, trong thực tế nó điều khiển máy giống như nhân viên vận hành Cácxung điện được quản lý bởi một máy tính đơn giản không có bộ nhớ Chúng thường được gọi

là NC hay máy điều khiển số Một nhà lập trình sản xuất băng từ trên một máy giống nhưmáy đánh chữ, hay chính xác hơn là những “băng giấy” được sử dụng ở những máy tính thời

kì đầu, sử dụng như một “chương trình” Kích cỡ của chương trình được xác định bởi độ dàicủa băng cần phải đọc để sản xuất ra một chi tiết cụ thể Các bộ điều khiển số đầu tiên dùngđèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng Việc sử dụngchúng cũng rất khó khăn, như chương trình được chứa trong các băng và bìa đục lỗ, khó hiểu

và không sửa chữa được Giao tiếp giữa người và máy rất khó khăn vì không có màn hình,bàn phím Sau khi các linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thì máynhỏ gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn, nhưng tính năng sử dụng củamáy NC vẫn chưa được cải thiện đáng kể cho đến khi có sự ứng dụng của máy tính

Sự xuất hiện IC (1959), LSI (1965), vi xử lý (1974) và các tiến bộ kỹ thuật về lưu trữ

và xử lý số liệu đã làm nên cuộc cách mạng trong kỹ thuật điều khiển số máy công cụ Các bộphận điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp máy tính và thuật ngữ CNC (ComputerNumerical Control) được sử dụng từ đầu thập kỷ 70

Máy CNC ưu việt hơn máy NC thông thường về nhiều mặt như tốc độ xử lý cao, kếtcấu gọn…nhưng ưu điểm quan trọng nhất của chúng là ở tính năng sử dụng, giao diện vớingười dùng và các thiết bị ngoại vi khác Các máy CNC ngày nay có màn hình, bàn phím vànhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với người dùng Nhờ màn hình người dùng đượcthông báo thường xuyên về tình trạng của máy, cảnh báo các lỗi, có mô phỏng để kiểm tratrước quá trình gia công…Máy CNC có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác

như robot, băng tải, thiết bị đo…trong hệ thống sản xuất Áp dụng điều khiển số và côngnghệ thông tin vào điều khiển máy công cụ đã tạo ra cuộc cách mạng trong công nghệ chế tạo

cơ khí, nhờ đó các sản phẩm được chế tạo ra ngày càng chính xác hơn, đẹp hơn, giá thànhthấp hơn

T ng quan v CAD/CAM ổng quan về CNC ề CNC

Lịch sử phát triển của CAD/CAM liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máytính Đương nhiên CAD/CAM bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ hoạ máy tính, song hệ

đồ hoạ máy tính viết tắt là ICG (Interative Computer Graphics) là bộ phận cơ bản của CAD.Lịch sử phát triển của đồ hoạ máy tính diễn biến qua nhiều thời kỳ:

- Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự ántriển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ Massachusetts vào giữa thập kỷ 50 APT làchữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là "máy công cụ đượclập trình tự động" Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương phápthuận tiện để thông qua máy tính xác định các yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máycông cụ điều khiển số Mặc dù sự phát triển của APT là một cột mốc quan trọng trong lĩnhvực đồ hoạ máy tính, nhưng việc sử dụng ngôn ngữ APT trước đây lại ít liên quan với đồ hoạmáy tính

- Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là "bút quang" Ý tưởng

về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý dữ liệu ra đa của một dự án quốc phòng gọi

là SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system) Mục đích của dự án này là triểnkhai một hệ thống phân tích dữ liệu rađa và làm rõ mục đích được coi là máy bay địch trênmàn hình CRT (Catode Ray Tube - ống phóng chùm tia âm cực) Để tiết kiệm thời gian vàoviệc hiển thị máy bay đánh chặn của chủ nhà chống lại máy bay địch, người ta nghĩ ra bútquang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí

cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc

- Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, chophép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian thực trên màn hành CRT

- Nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, ItekCorp, Mc Ponell, v.v đã bắt đầu thực hiện những dự án về đồ hoạ máy tính từ những năm

60 Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập, trong

đó phải kể đến hãng Calma vào năm 1969 Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá

trao tay, trong đó gồm có hầu hết hoặc toàn bộ phần cứng và phần mềm theo yêu cầu củakhách hàng Một số hãng khác phát triển theo hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãngPat Hanratti mà công ty thành viên của nó là MCS đã cho ra đời AD 2000 (với phiên bản sau

đó là ANVIL 4000), được coi là gói phần mềm CAD phổ dụng

Như vậy, khái niệm CAD (Computer Aided Design) có nghĩa là: Thiết kế với sự trợgiúp của máy tính Mục tiêu của lĩnh vực CAD là: Tự động hoá từng bước, tiến tới tự độnghoá cao trong quá trình thiết kế sản phẩm Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sựbiểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học vàchức năng

Khái niệm CAM (Computer Aided Manufacturing) có nghĩa là: Sản xuất với sự trợgiúp của máy tính Mục tiêu của lĩnh vực CAM là: Mô phỏng quá trình chế tạo, lập trình chếtạo sản phẩm trên các máy CNC Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí TrongCAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể côngviệc Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất củatrang thiết bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ

gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí

1950

NC

CNC

FMS CIM

CAM

CAD/CAM

CAD/CAM/CAECAD

Như vậy, khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được pháttriển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộphận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gần đây, hai kháiniệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM, biểu diễn mộtphương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế

và sản xuất Cụ thể trong khâu thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữliệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết

và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính baotrùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp

Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết

kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất Chuỗi các bước được tiến hành với việctạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việc chuyểncác dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu

và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer – AidedEngineering) và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM Mục đích của côngnghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tính hóa mà còn nâng cao nănglực của con người để phát minh các ý tưởng và những sản phẩm mới

Việc sử dụng các hệ thống CAD/CAM đã làm thay đổi một cách căn bản quy trìnhthiết kế, gia công Hệ thống CAD/CAM với mô đun CAD sẽ cung cấp một công cụ để thiết

kế mô hình hình học, phân tích và tối ưu hóa nó Việc kết nối của thiết kế và gia công thôngqua một cơ sở dữ liệu dùng chung

Hình 1.2 Liên kết dữ liệu giữa CAD và CAM

Nhờ có sự kết nối này mà những thay đổi của bản thiết kế nhanh chóng được cập nhậtvào trong cơ sở dữ liệu và truyền tới quá trình gia công và ngược lại người thiết kế cũng dễdàng nhận được các thông tin phản hồi từ quá trình gia công

Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập chương trình giacông CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau trong các gói phần mềm (sorfware), được

gọi là các hệ thống CAD/CAM Một số hệ thống CAD/CAM điển hình hiện nay như:Mastercam, Solid Work, Cimatron, Catia, Pro/Engineer, Unigrafic…

Phương pháp sử dụng hệ thống CAD/CAM để xuất chương trình gia công một cách tựđộng đã và đang được coi là phương pháp hiệu quả nhất Đặc biệt là trong trường hợp giacông trên máy CNC nhiều trục (từ 3 trục trở lên) Hầu hết các đơn vị sản xuất có trang bị máyCNC thì đều có hệ thống CAD/CAM đi kèm

Tài liệu thiết kế

Thiết kế sản phâm

Phân tích tính toán

Mô hình hình học

Phản hồi

khách hàng Thiết bị

Qui trình gia công Dữ liệu

Vật liệu Chương

trình CNC

Kế hoạch tiến độ sx

Các tiêu chuẩn sx

Máy CNC

Sản phẩm

Robot &

thiết bị vc

Kiểm định chất lượng Thị

trường

Như vậy, lợi ích của CAD/CAM có nhiều, song chỉ có một số trong đó là có thể địnhlượng được Một số lợi ích khác khó có thể lượng hoá được mà chỉ thể hiện ở chỗ chất lượngcông việc được nâng cao, thông tin tiện dụng, điều khiển tốt hơn v.v Một số ưu điểm chínhcủa hệ tích hợp CAD/CAM:

a, Nâng cao năng suất thiết kế

Năng suất cao giúp cho vị thế cạnh tranh của một hãng được nâng lên vì giảm được yêu cầunhân lực của một đồ án, dẫn tới hạ giá thành và thời gian xuất xưởng của một sản phẩm Tổngkết một số đơn vị có sử dụng hệ CAD cho thấy năng suất có thể tăng từ 3 – 10 lần so vớicông nghệ thiết kế cũ, thậm chí còn cao hơn, tuỳ theo các yếu tố sau đây :

- Độ phức tạp của bản vẽ kỹ thuật

- Mức độ tỉ mỉ của bản vẽ

- Mức độ lặp đi lặp lại của chi tiết hay bộ phận được thiết kế

- Mức độ đối xứng của bộ phận được thiết kế

- Tính dùng chung của các chi tiết để lập thư viện

b, Giảm thời gian chỉ dẫn

Thiết kế với hệ CAD nhanh hơn thiết kế theo cách truyền thống, đồng thời nó cũng đẩy nhanhcác tác vụ lập biểu bảng và báo cáo (lập các bảng liệt kê cụm lắp ghép chẳng hạn) mà trướcđây phải làm bằng tay Do vậy, một hệ CAD có thể tạo ra một tập bản vẽ cuối cùng về các chitiết máy và các báo cáo, biểu bảng kèm theo một cách nhanh chóng Thời gian chỉ dẫn trongthiết kế được rút ngắn dẫn đến kết quả là làm giảm thời gian kể từ khi nhận đơn đặt hàng đếnkhi giao sản phẩm

d, Giảm sai sót thiết kế

Các hệ CAD vốn có khả năng tránh các sai sót về thiết kế, vẽ và lập hồ sơ tư liệu, thuyếtminh kỹ thuật Do vậy các lỗi vào (input) và di chuyển dữ liệu thường xảy ra khi lập liệt kêchi tiết và làm dự trù vật liệu bằng cách thủ công thì ở đây đều bị loại bỏ Sở dĩ có thể chínhxác như vậy chủ yếu là do khi đã có bản vẽ ban đầu rồi thì các thông tin về nó không còn phảiquản lý bằng cách thủ công nữa Mặt khác, các công việc lặp đi lặp lại, tốn nhiều thời giansau khi có bản vẽ nói trên như di chuyển nhiều ký hiệu hay hình vẽ, sắp xếp theo khu vực haytheo chi tiết cùng loại v.v đều được thực hiện nhanh chóng với kết quả chính xác và nhấtquán Nhờ khả năng tương tác người - máy, các hệ CAD còn có khả năng đặt câu hỏi xem dữliệu đưa vào có mắc lỗi không Đương nhiên các khả năng kiểm tra việc vào dữ liệu loại nàytuỳ thuộc vào ý định của các nhà thiết kế hệ CAD muốn đặt câu hỏi cho dữ liệu đầu vào nào

và hỏi cái gì để người thiết kế tự kiểm tra lại xem mình vào đã đúng chưa

e, Các phép tính thiết kế có độ chính xác cao hơn

Độ chính xác toán học trong hệ CAD là 14 con số có nghĩa sau dấu chấm thập phân Đặc biệt

độ chính xác khi thiết kế các đường và mặt ba chiều thì cho đến nay chưa có phương pháptính tay nào so sánh được Độ chính xác do sử dụng các hệ CAD còn thể hiện ở rất nhiềuphương diện Chẳng hạn các chi tiết được đặt tên và đánh số như thế nào thì chúng vẫn đượcbảo toàn trong trong toàn bộ các bản vẽ Hoặc nếu có môt sự thay đổi nào của một chi tiết thì

sự thay đổi ấy vẫn được bảo toàn trong toàn bộ gói hồ sơ và tác động tới tất cả các bản vẽ có

sử dụng chi tiết ấy Độ chính xác do hệ CAD mang lại còn làm cho việc lập tiên lượng và dựtoán công trình được chính xác hơn, tiến độ mua sắm vật tư được sít sao hơn

f, Các lợi ích trong giai đoạn chế tạo

Cơ sở dữ liệu của hệ CAD/CAM được dùng cho cả giai đoạn thiết kế và việc lập kế hoạch vàđiều khiển sản xuất Các lợi ích trong giai đoạn chế tạo bao gồm:

- Thiết kế đồ gá và dụng cụ cắt để chế tạo sản phẩm

- Lập trình NC

- Lập quy trình công nghệ bằng máy tính

- Liệt kê bản vẽ lắp (do hệ CAD lập) để sản xuất

- Dò khuyết tật bằng máy tính

- Lập kế hoạch tay máy người máy

- Lập công nghệ nhóm

Giới hạn nghiên cứu của đề tài

Ngày nay, do nhu cầu đòi hỏi của thị trường và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ,các hệ thống công nghệ CAD/CAM đã được phát triển rộng rãi Các hệ thống này đã đượcứng dụng trong rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khoa học phục vụ đời sống ngàycàng cao của con người

Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều modul khác nhau trongmột hệ thống nhất Mỗi modul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế, chế tạo Các

hệ thống này có ưu điểm là các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu, tạo điều kiệncho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi Ngoài ra một ưu điểm nổi bật là khả năng kiểmtra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện cáchiệu chỉnh cần thiết Khi điều chỉnh thì các chi tiết liên quan sẽ tự động cập nhật điều chỉnhtheo

Hiện nay, trên thị trường xuất hiện rất nhiều các phần mềm về CAD/CAM, mỗi mộtloại đều có những ưu, nhược điểm riêng nên việc lựa chọn và sử dụng thế nào để có thể pháthuy tối đa những tiện ích của chúng cũng là một vấn đề đáng được quan tâm

Trong giới hạn của đề tài này tôi sẽ trình bày việc nghiên cứu ứng dụng phần mềmCAD/CAM nhằm phục vụ một số tiêu chí sau:

- Xây dựng bản vẽ các chi tiết từ những yêu cầu của khách hàng

- Lắp ghép, kiểm tra tương quan hình học, tính hợp lý trong quá trình lắp của các chitiết

- Tiến hành lập chương trình CNC để gia công các chi tiết có bề mặt phức tạp Môphỏng, kiểm tra và tối ưu chương trình gia công trước khi gia công

- Kiểm tra sản phẩm sau khi gia công để đánh giá độ chính xác cũng như chất lượng bềmặt của chi tiết sau khi gia công

- Đánh giá chung

Kết luận chương I

- Ngày nay CAD/CAM thực sự đã trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳnhanh chóng, rất nhiều hãng sản xuất và cung cấp sản phẩm trong lĩnh vực này Việc sử dụngcác sản phẩm CAD/CAM đem lại rất nhiều lợi ích Nó giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất,giảm tối đa sai xót trong thiết kế, tiết kiệm được nguyên vật liệu và giảm giá thành của sản

phẩm Chính vì đạt được nhiều ưu điểm như vậy nên việc ứng dụng các sản phẩmCAD/CAM vào trong sản xuất sẽ là xu hướng tất yếu của quá trình phát triển sản xuất.

Các sản phẩm CAD/CAM rất đa dạng, chúng có khá nhiều các môđun giúp cho ta cóthể tiến hành từ xây dựng bản vẽ, kiểm tra chúng đến việc làm các chương trình gia côngcũng như tối ưu hoá quá trình gia công đó trước khi gia công thực tế Như vậy, việc lựa chọn

sử dụng phần mềm nào để phù hợp với điều kiện sản xuất, phát huy được hết tính năng,những ưu điểm của những phần mềm đó cũng là một vấn đề hết sức quan trọng

CÔNG NGH CAD/CAM/CNC TRONG VI C GIA CÔNG CÁC B M T Ệ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT Ệ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT Ề NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ ẶT

PH C T P ỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ ẠN NGHIÊN CỨU Thế nào là bề mặt phức tạp

Mô hình hình học của một đối tượng vẽ và thiết kế là khái niệm được đặc trưng bởi:

- Hình dáng hình học các thành phần cấu thành nên đối tượng vẽ

- Hình thái cấu trúc hợp thành của đối tượng vẽ

- Mô tả bằng toán học các điểm, đường, bề mặt, khối của đối tượng vẽ

Như vậy, mục đích bao trùm của mô hình hình học là thiết lập cơ sở dữ liệu hình họccủa đối tượng vẽ và thiết kế Nhờ đó có thể thực hiện được quá trình vẽ và thiết kế đối tượngtrên máy tính Trong CAD, mô hình hoá hình học tương ứng với giai đoạn tổng hợp, đòi hỏi

mô tả hình dáng hình học của một đối tượng dưới dạng toán học theo cách máy tính có thể xử

lý được Các phương pháp khác để biểu diễn đối tượng thành mô hình hình học:

- Mô hình khung dây: Thông qua một hệ toạ độ xác định và dựa vào các yếu tố hìnhhọc cơ bản là: điểm, đường thẳng, cung tròn, đường tròn, đường cong người ta có thể xâydựng được một “mô hình khung dây”của một đối tượng nào đó Cơ sở dữ liệu xác định môhình khung dây đó chính là danh sách toạ độ các đỉnh và danh sách từng mặt với các đỉnh của

nó

- Mô hình mặt: đó chính là sự kết hợp giữa mô hình khung dây với một lớp vỏ mỏng.Thông thường đối với mô hình mặt tạo bởi các dạng bề mặt cơ bản như: mặt phẳng, mặt nón,mặt trụ, mặt cầu thì có thể miêu tả dễ dàng bằng các phương trình toán học Tuy nhiên, đốivới các bề mặt không tuân theo một phương trình toán học cơ bản thì việc mô tả nó gặp rấtnhiều khó khăn

Như vậy, các bề mặt cong phức tạp có thể hiểu đó là các bề mặt không tuân theo mộtphương trình toán học nào Để có thể miêu tả được chúng thì người ta thường tách chúng rathành vô số các mảnh nhỏ và mô phỏng các mảnh nhỏ theo dạng các bề mặt cơ bản ở trên.Các mảnh nhỏ dễ mô tả bằng toán học hơn, thông qua đó chúng hợp thành lưới các mảnhmặt Như vậy, lưới mảnh đa giác càng nhiều thì độ chính xác của mặt biểu diễn càng cao vàngược lại.

- Mô hình đặc: là cách thể hiện tốt nhất vật thể 3 chiều Phương pháp này sử dụngnhững hình dáng hình học đặc gọi là các nguyên thể để dựng nên đối tượng

Quá trình thiết kế và gia công các bề mặt phức tạp theo công nghệ

truyền thống

Thông thường trong công nghệ gia công truyền thống, các mặt cong phức tạp sẽ đượcgia công trên máy vạn năng theo phương pháp chép hình sử dụng mẫu hoặc dưỡng Do vậyqui trình thiết kế và gia công bao gồm có 4 giai đoạn phân biệt:

Lấy mẫu

Ta thấy qui trình này sẽ có rất nhiều hạn chế, đó là:

- Khó đạt được độ chính xác gia công, chủ yếu do quá trình chép hình

- Dễ bị sai do nhầm lẫn hay hiểu sai vì phải xử lý rất nhiều dữ liệu

- Năng suất thấp do mẫu được thiết kế theo phương pháp thủ công và qui trình đượcthực hiện tuần tự: tạo mẫu sản phẩm – lập bản vẽ chi tiết – tạo mẫu chép hình – gia côngchép hình

Quá trình thiết kế và gia công các bề mặt phức tạp có sử dụng các phần

mềm CAD/CAM/CNC

Sự phát triển của phương pháp mô hình hoá hình học cùng với thành tựu của côngnghệ thông tin, công nghệ điện tử, kỹ thuật điều khiển số đã có những ảnh hưởng trực tiếpđến công nghệ thiết kế và gia công tạo hình:

- Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ và tạo bản vẽ với sự trợ giúp của máy tính

- Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu3D

- Mẫu chép hình được thay thế bằng mô hình toán học - mô hình hình học lưu trữ trong

bộ nhớ máy vi tính và ánh xạ trên màn hình dưới dạng mô hình khung lưới

- Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số (CAM)

Về công nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống vàcông nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu bằng mô hình hoá hình học Kết quả làmẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình hình học số

(Computational Geometric Model - CGM) và gia công điều khiển số Mặt khác khả năng

kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp (gia công thô,bán tinh và tinh)

Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các khó khăn của quá trình thiết kế và gia côngtạo hình theo công nghệ truyền thống được khắc phục vì rằng:

- Bề mặt gia công đạt được chính xác và tinh xảo hơn

- Khả năng nhầm lẫn do chủ quan bị hạn chế đáng kể

- Giảm được nhiều tổng thời gian thực hiện qui trình thiết kế và gia công tạo hình

Hình 2.2 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM/CNC.Nhược điểm của công nghệ này đó chính là giá thành đắt và cần phải có người có trình

độ cao để phục vụ trong quá trình sản xuất

Phần mềm Mastercam

Gi i thi u chung ới thiệu chung ệu chung

Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được

phát triển rất nhanh chóng Nó đã tạo nên sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạotrong lĩnh vực cơ khí Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thốngCAD/CAM tích hợp Những phần mềm CAD/CAM tích hợp đang sử dụng phổ biến hiện nay

như: Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron, Catia/

Auto NC, Pro/Engenieer, Hypercam, v.v…

MÔ HÌNH HÌNH HỌC

SỐ (CGM)

Hiệu chỉnh

Lấy mẫu, số hoá

GIA CÔNG TRÊN MÁY

CNC

Mastercam là phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở châu Âu và trênthế giới, đồng thời cũng được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam Mastercam có khả năng thiết kế

và lập chương trình điều khiển

các trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục, có thể lập trình để gia công tia lửa điện cắt

dây, tiện, phay, khoan … Mastercam được đánh giá là một trong những phần bán chạy nhấtthế giới trong vài nam gần đây

Trong những phân tích gần đây nhất của tập đoàn CAM Software kết hợp với tổ chức

CIMdata Inc cho thấy ứng dụng phần mềm Mastercam ® trên thế giới được sử dụng rộng rãinhất Cho đến thời điểm năm 2009, với gần 136.000 công ty công nghiệp lớn trên thế giớiđăng ký cài đặt, Mastercam có hơn hai lần các số lượng đăng ký cài đặt của các đối thủ cạnhtranh gần nhất

Năm 2005, Mastercam đã tạo nên bước đột phá khi phát hành phiên bản Mastercam X vớinhiều tính năng nổi bật Ở phiên bản mới này, giao diện Mastercam được thiết kế rất đẹp cáccông cụ hỗ trợ thiết kế và gia công sắp xếp tối ưu hóa và hỗ trợ thêm nhiều đặc tính mạnh.Mastercam X giúp lập trình viên đơn giản hóa tương tác và tăng độ linh hoạt lập trình

Mastercam X có một giao diện mới nhưng lại tạo cảm giác thân thiện cho người sử dụng Cácthanh công cụ được thiết kế có thể tùy chọn cho từng công việc cụ thể của lập trình viên khi

sử dụng So với các phiên bản Mastercam V9 trước đó các thanh công cụ đã được thu gọn một cách khoa học trên màn hình mà vẫn tối ưu hóa được các lựa chọn để lập trình thao tác một cách tiện lợi nhất Từ năm 2005 đến nay, Mastercam không ngừng cải tiến và càng hoàn thiện về giao diện lẫn tính năng

Các chức năng phần mềm MastercamMastercam X đồng thời cũng là gói phần mềm đưa lại

một định nghĩa mới về điều khiển và máy CNC Một môi trường ảo hoàn hảo miêu tả môi trườngđiều khiển và máy công cụ mà bạn thao tác cắt gọt phôi Ngoài ra, nó còn có thể tính toán được việc

gì CNC có thể và không thể làm, giúp đảm bảo những đường lập trình chính xác

Mastercam Solids

Được tích hợp đầy đủ các công cụ xây dựng mô hình sản phẩm dạng khối hoặc dạng bề mặt.Giao tiếp tốt dữ liệu thiết kế như nhập, xuất dữ liệu hình học với nhiều phần mềm CAD/CAM

Mastercam Art

Dễ dàng thiết kế các dạng khối, bề mặt 3D trong lĩnh vực mỹ thuật từ ảnh dạng phẳng, bản vẽ và ảnhchụp

Mastercam Mill

Tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển các trung tâm giacông CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục được hỗ trợ rất mạnh trong phiên bản Mastercam X7

Mastercam là phần mềm hỗ trợ rất mạnh trong lĩnh vực cơ khí đăc biệt là việc tạo racác chưng trình gia cong

* Chức năng trợ giúp sản suất CAM

- Master cam: Thực hiện chức năng lập trình cho các máy CNC Việc lập trình đượcthực hiện qua các bước: Tạo mô hình gia công (Manufacturing Model) có thể nhập từ nhiềuphần mềm khác nhau , định nghĩa thiết bị (Machine type), nguyên công (Operation), trình tựgia công (NC Sequence), sinh quỹ đạo dao (CL Data),)

Để đáp ứng các nhu cầu da dạng, Pro/NC lại được chia thành các modul nhỏ như:Milling cho các trung tâm gia công, Lathe cho máy tiện CNC, Wire cho máycắt dây , với khả năng điều khiển cho cả các máy 5 trụ hiện đại nhất

Master cam đưa ra nhiều chiến lược gia công giúp người dùng có thể xử lý một cáchlinh hoạt:

Kết luận chương II

Ngày nay do nhu cầu đòi hỏi của thị trường và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ,các hệ thống công nghệ CAD/CAM đã được phát triển rộng Các hệ thống này đã được ứng

dụng trong rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khoa học phục vụ đời sống ngàycàng cao của con người.

Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều modul khác nhau trongmột hệ thống nhất Mỗi modul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế chế tạo Các hệthống này có ưu điểm là các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu, tạo điều kiệncho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi Ngoài ra một ưu điểm nổi bật là khả năng kiểmtra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện cáchiệu chỉnh cần thiết Khi điều chỉnh thì các chi tiết liên quan sẽ tự động cập nhật điều chỉnhtheo

Với những tính năng đã giới thiệu ở trên cho thấy: “Master cam là một phần mềmCAD/CAM/CAE rất mạnh, có khả năng mô hình hóa các chi tiết phức tạp như các loại máyxúc, máy đào đất, ô tô, các biên dạng vỏ tàu thủy… khả năng lắp ráp lớn và rất tối ưu trongthiết kế” Thêm vào đó chức năng CAM tr cũng rất tiện lợi, nó giúp ta từ việc thiết kế, lắpráp, làm các chương trình gia công cũng như tối ưu hoá các chương trình đó

Từ sự phân tích trên, có thể nhận thấy rằng môi trường master cam là môi trường thuậnlợi để xây dựng các mô hình CAD chuyên nghiệp cho các bài toán thực Do vậy tôi lựa chọn

sử dụng phần mềm này để xây dựng bản vẽ thiết kế và làm các chương trình gia công cho cácsản phẩm

NG D NG PH N M M MASTERCAM Đ XÂY D NG VÀ LÀM

ỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ ỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM ẦN MỀM MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM Ề NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ Ể XÂY DỰNG VÀ LÀM ỰNG VÀ LÀM

CH ƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG RĂNG BÁNH RĂNG TRỤ NG TRÌNH GIA CÔNG RĂNG BÁNH RĂNG TR ỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM

Từ những đặc điểm nêu trên, cùng với quá trình nghiên cứu khảo sát các sản phẩmmang tính đặc thù, bao hàm yếu tố kỹ thuật, công nghệ cao trong khâu thiết kế, công nghệ vàsản xuất, đặc biệt là việc ứng dụng các phầm mềm chuyên dùng, công nghệCAD/CAM/CNC, kết hợp với tiêu chí đặt ra của đề tài tôi đã lựa chọn ra được một sản phẩm

đó là chi tiết bánh răng trụ răng thẳng Một sản phẩm điển hình trong lĩnh vực cơ khí với cácyêu cầu cao về chất lượng cũng như khối lượng hàng năm cung cấp cho thị trường

Giới thiệu tổng quan về sản phẩm nghiên cứu.

+Gá trên đầu chia độ vạn năng

+Dùng dao phay đĩa mô đun trên máy phay nằm ngang

+ Khi gia công bánh răng nghiêng: xoay bàn máy một góc tương đương góc nghiêng răng.+Dao phay sản xuất theo bộ: 8, 15 hoặc 26 dao.

+Độ chính xác dạng răng thấp nên truyền động tốc độ không cao, năng suất thấp

Chuốt định hình

+Năng suất và độ chính xác cao

+Sản xuất hàng loạt lớn, hàng loạt khối

+Có thể chuốt 1 hoặc nhiều rãnh răng cùng lúc

+Lực cắt khi chuốt lớn

Phay lăn răng

–Bao hình

–Năng suất và độ chính xác cao

–Dùng dao phay lăn răng dạng trục vít có biên dạng thân khai, rãnh cắt thẳng góc với đường xoắn vít

–Chuyển động quay của dao và chuyển động quay của chi tiết phải nằm trong xích truyền động của bao hình.

–Trên máy phay chuyên dùng

–Dao phay quay, cắt liên tục và tịnh tiến

–Có thể phay thuận hoặc phay nghịch

–Phay bánh răng nghiêng:

–Dao phay chế tạo phức tạp, giá thành cao

Phương pháp lập trình, gia công cắt dây trên máy cắt dây CNC

+ Phương pháp gia công điều khiển số có thể được thực hiện bởi rất nhiều các phần mềm CAM như Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron,

Catia/Auto NC, Pro/Engenieer, Hypercam, v.v…

+ Có thể cắt với năng suất cao, chính xác , cắt được các loại vật liệu có độ cứng rất cao Đặc biệt có ưu thế trong việc gia công các loại bánh răng nhỏ cần yêu cầu cao về chất lượng

Phân tích công nghệ sản xuất và lấy mẫu dựng hình chi tiết

Ta thấy chi tiết bánh răng là chi tiết khá phức tạp về kết cấu nhưng lại yêu cầu cao về chất lượng , vật liệu chế tạo có độ cứng cao nhưng kích thước nhỏ Kết cấu dạng trụ do đó cóthể sử dụng dạng phôi trụ dài Gia công tiện lỗ làm chuẩn tinh và tiện mặt đầu , mặt trụ ngoài

và vát mép liên tục được trên máy tiện CNC sau đó đem cắt dây ta thấy qua trình này có thể được thực hiện theo dây truyền liên tục dó đó có thể sản xuất hàng loạt , hàng khối đem lại hiệu quả cao

- Xây dựng bản vẽ chi tiết sản phẩm và lập trình gia công trên phần mềm mastercamX7

- Tiện tiện mặt đầu, tiện mặt trụ ngoài , tiện lỗ và vát mép , cắt đứt

- Chế tạo đồ gá và cắt dây biên dạng răng

- Làm sạch, đo kiểm

Toàn bộ quá trình từ thiết kế đến gia công ta đều ứng dụng các hệ thống CAD/CAM do

đó ta chỉ cần lập trình một lần đầu tiên để sản xuất lâu dài

Như vậy để thực hiện gia công chế tạo sản phẩm bánh răng trụ trên ta tiến hành cácbước sau :

- Dựng bản vẽ 2D của chi tiết (bằng AutoCad hoặc trực tiếp trên phần mềm Mastercam)

- Xuất bản vẽ để kiểm tra

- Lập chương trình gia công chi tiết bánh răng

Các bước dựng chi tiết bánh răng

- Khởi động chương trình Mastercam X7 từ shotscut trên desktop vào mục

Settings Run user Application Gear.dll để vào trình thiết kế bánh răng

- Nhập các thông của bánh răng vào trong đó có số răng ( Number of teeth) và đường kính ăn khớp ( Pich diameter) , các thông số khác phần mềm sẽ tự động tính toán ra bánh răng

-Ở đây ta nhập

+ Number of teeth là 12

+ Pitch diameter là 30

Modul răng sẽ là 2,5

Từ hình biên giạng răng có được ta tiến hành vẽ tạo lỗ bánh răng D15 làm chuẩn để gia công và lắp đặt

Làm các chương trình gia công chi tiết trên phầm mềm Mastercam

Ch ương trình gia công tiện thô , tiện tinh và cắt đứt ng trình gia công ti n thô , ti n tinh và c t đ t ệu chung ệu chung ắt đứt ứt

3.4.1.1 Chọn máy gia công