Thuyết minh Đồ án CN CAD_CAM_CNC

-------CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập- Tự do- Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Nhật Số liệu ban đầu:

- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Minh Nhật

Số liệu ban đầu:

Dạng sản xuất: Đơn chiếc

Điều kiện về trang thiết bị: Tự chọn

Phần I: Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Phần II: Thiết kế chi tiết bằng phần mềm CAD/CAM:

1 Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM sử dụng

2 Trình bày trình tự quá trình thiết kế sản phẩm

Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết

1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công

2 Lựa chọn máy và một số thông số kỹ thuật chính của máy lựa chọn

3 Xác định thứ tự các nguyên công, bước công nghệ trong từng nguyên công

4 Lựa chọn dao cho từng bước công nghệ, nguyên công

CÁC BẢN VẼ

1 Bản vẽ chế tạo chi tiết A3(A4)

2 Bản vẽ sơ đồ các bước công nghệ và các thông số công nghệ A0(A1)

Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2021Ngày hoàn thành nhiệm vụ:………

Sinh viên đã hoàn thành và nộpNgày….tháng….năm 2021

Ngày 23 tháng 01 năm 2021

GIÁO VIÊN HUỚNG DẪN

Hoàng Văn Thạnh

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, con người đã ápdụng các thành tựu của khoa học vào đời sống và sản xuất Cũng như đối với các ngànhkhoa học khác, nghành cơ khí cũng áp dụng rất nhiều thành tựu về khoa học đặc biệt làđiều khiển số

Công nghệ thiết kế và lập trình gia công CAD/ CAM/ CNC là một trong nhữngcông nghệ được sử dụng phổ biến và ngày càng phát triển mạnh mẽ trong ngành cơ khí.Với nhu cầu sử dụng các phần mền đấy, đồ án môn học công nghệ CAD/CAM/CNC là mộtphần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí của trường Đại Học Bách Khoa

Đà Nẵng, nhằm tạo cho sinh viên tiếp cận với các công nghệ hiện đại bên ngoài, cung cấpcác kiến thức cơ bản cần thiết cho sinh viên cơ khí có những nhìn nhận và bước tiếp cậnđầu tiên

Công nghệ CAD/CAM có thể sử dụng các phầm mềm trên máy tính nhưPro/Engineer, PTC creo parametric, MasterCam, Solidworks… Để đáp ứng những yêu cầuđặt ra của môn học và đồ án này em đã ứng dụng phần mềm Mastercam X9

Sau một thời gian tìm hiểu cùng với sự chỉ dẫn của thầy Hoàng Văn Thạnh, em

hoàn thành đồ án này Đây là lần đầu tiên giải quyết một vấn đề cụ thể là một quy trìnhcông nghệ để gia công chi tiết hoàn chỉnh và thời gian thì không nhiều nên trong quá trìnhhoàn thành đồ án không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự chỉ bảo thêm củathầy để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình và hoàn thiện hơn các kỹ năng thiết kế,lập trình cũng như sử dụng phần mềm

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021

Nguyễn Minh Nhật

PHẦN I PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

1 Lựa chọn chi tiết.

Hình 1: Bánh răng liền trục ( Trục bánh răng)

Trục bánh răng là loại bánh răng có trục liền nhau thường có hình dáng đơn giản thường gặp ở hộp số giảm tốc Đối với bất kỳ sản phẩm trục bánh răng đều phải trải qua quá trình gia công chuyên nghiệp và khép kín

Vì bánh răng liền trục có đặc điểm là bánh chủ động thường có số răng nhỏ và đường kính nhỏ Chính vì vậy nên khi trục lắp bánh răng nhỏ có đường kính không nhỏ lắm thì đường kính trục và bánh răng có thể xấp xỉ nhau

Các trục bánh răng rất hay gặp ở các trục vào của hộp giảm tốc Đó là lý do mà bánh răng cấp nhanh thường dùng module nhỏ và số răng nhỏ nữa sẽ làm cho bánh răng rất nhỏ, chỉ lớn hơn trục một kích thước rất ít

Phân tích điều kiện kỹ thuật của chi tiết.

Hình 2: Bản vẽ chế tạo chi tiết bánh răng liền trục

Bánh răng là một trong những yếu tố rất quan trọng để có thể tạo nên sự truyền động chính xác trong quá trình hoạt động của máy Chính vì vậy, khi thực hiện quy trình gia công bánh răng liền trục thì cơ sở gia công cần đảm bảo tính chính xác đến từng chi tiết nhỏ nhất Điều này sẽ giúp cho các sản phẩm bánh răng liền trục có thể hoạt động tốt với vai trò của mình trong máy Hơn thế nữa thì việc đảm bảo sự chính xác đến từng chi tiết

2 Chọn vật liệu chế tạo phôi

Điều kiện làm việc: Tải trọng va đập nhẹ, liên tục, chịu momen xoắn lớn Làm việc ở

nhiệt độ không cao

Chọn vật liệu chế tạo là Thép C45 có các thành phần hóa học như sau:

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, độ cứng của thép C45 khoảng 23 HRC Do đó, độcứng của thép c45 tương đối cao Người ta thường sử dụng các phương pháp tôi, ram đểtăng độ cứng của thép Tùy theo độ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phươngpháp tôi dầu, tôi cao tần, tôi nước Sau khi nhiệt luyện, độ cứng thép C45 đạt được khoảng

50 HRC

3 Xác định dạng sản xuất phù hợp với gia công trên máy CNC.

Dạng sản xuất là một khái niệm cho ta hình dung về quy mô sản xuất một sản phẩmnào đó Nó giúp việc định hướng hợp lý cách tổ chức kỹ thuật - công nghệ cũng như tổchức toàn bộ quy trình sản xuất

Các yếu tố đặc trưng của dạng sản xuất:

- Sản lượng

- Tính ổn định của sản phẩm

% 0,42-0,5 0,16-0,36 0,5-0,8 <0,045 <0,045

- Tính lặp lại của quá trình sản xuất

- Mức độ chuyên môn hóa trong sản xuất

Tùy theo các yếu tố trên mà người ta chia ra thành 3 dạng sản xuất:

4 Chọn phương pháp chế tạo phôi.

Dựa trên vật liệu chọn chế tạo chi tiết và kết cấu chi tiết, ta có thể chọn phươngpháp chế tạo phôi là đúc-gia công áp lực

PHẦN II THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM CAD/CAM

1 Giới thiệu chung về phần mềm CAD/CAM sử dụng.

Phần mềm Mastercam là gì?

Mastercam là phần mềm chuyên được sử dụng để hỗ trợ quá trình gia công (Sử dụng nhiềutrong ngành cơ khí) Phần mềm cho phép người dùng thông qua việc tương tác đồ họa để tạo ra mã code gia công trên CNC, công việc này là hàng loạt những thiết lập về phôi, dao cắt, tọa độ, biên dạng, chu trình gia công, kiều chay dao,… Ngoài khả năng lập trình gia công, mastercam còn có thể thiết kế mô hình chi tiết 2D và 3D Tính năng thiết kế không mạnh mẽ nên phần lớn người dùng sử dụng các phần mềm khác để thiết kế

Tóm tắt về khả năng của phần mềm Mastercam trong gia công cơ khí và một số lĩnh vực khác

Các ứng dụng và các modul tương ứng của phần mềm Mastercam:

 Design: Tạo các hình học 3D, lên kích thước, nhập và xuất các file không phải của

Mastercam CAD ( như AutoCAD, SolidWorks, Solid Edge, Inventor, Parasolid,…)

 Mill Entry: bao gồm Design, và thêm một số loại đường chạy dao Toolpath,

Posting, Backplot, Verify

 Mill, Level 1: Bao gồm Mill Entry, thêm các công cụ tạo mặt, và một số đường

chạy dao thêm , gia công cao tốc, hiệu chỉnh đường dao, di chuyển và sao chép đường dao, định nghĩa phôi

 Mill, Level 2: Gồm Mill, Level 1, thêm một số loại đường dao, chiếu Toolpath,

Surface Rough và gia công tinh, Surface Pocketing, gia công giới hạn, kiểm tra mặt

 Mill, Level 3: Gồm Mill, Level 2, gia công khung dây 5-axis, gia công thô và tinh

mặt nâng cao, đường chạy dao nhiều trục (Multiaxis Toolpaths)

 5-Axis add-on—5-Axis Roughing, Finishing, Flowline Multisurface, Contour,

Depth cuts, Drilling, Kiểm tra va chạm nâng cao

 Lathe Entry: Tạo các hình học 3D, lên kích thước, nhập và xuất các File không phải

của Mastercam CAD ( như AutoCAD, SolidWorks, Solid Edge, Inventor, Parasolid,

…)

 Lathe, Level 1: gồm Lathe Entry, thêm các công cụ tạo mặt, Tiện trục C, khai báo

phôi, các công cụ xem phôi

 Router Entry: Tạo các hình học 3D, lên kích thước, nhập và xuất các file không phải

của Mastercam CAD ( như AutoCAD, SolidWorks, Solid Edge, Inventor, Parasolid,

…), một số đường dao, di chuyển đường dao, Backplot, Verify, Posting

 Router: Gồm Router Entry, thêm phần tạo mặt, Nesting hình học chữ nhật, các

đường chạy dao hỗ trợ, gia công cao tốc, hiệu chỉnh đường dao, di chuyển đường dao, khai báo phôi

 Router Plus: Gồm Router, và thêm một số đường dao khác, Toolpath Projection,

Surface Rough và Finish, Surface Pocketing, Containment Boundaries, Check Surfaces

 Router Pro: Gồm Router Plus, True Shape Geometry Nesting, 5-axis Toolpath,

Multiple Surface Rough và Finish, Multiaxis Toolpaths, Toolpath Nesting

 Wire: Tạo hình học 2D và 3D, ghi kích thước, đường cắt dây 2-axis và 4-axis, thư

viện tùy chỉnh, Tabs

 Art: Thiết kế nhanh 3D, chuyển từ 2D sang 3D, Shape Blending, chuyển các file

thiết kế nghệ thuật 2D thành các hình học có thể gia công, kèm theo là cách tạo dao nhanh, chiến lược chạy dao thô và tinh, mô phỏng gia công, Cutting

Chức năng chính được sử dụng để hoàn thành đồ án

Mill – Turn (Phay trên máy tiện)

Mill – Turn trong Mastercam giúp các máy tiện hiện đại công suất cao, đầy đủ các chức năng gia công dễ dàng, đơn giản hơn, loại bỏ các thiết lập, các xử lý thủ công, đồ gá khôngcần thiết, giảm thời gian chết và tối đa khả năng sinh lời

Sự ra đời của Mill – Turn sử dụng các thiết lập công việc thông minh gắn vào thiết bị nhằmsắp xếp hợp lý các quy trình lập trình phức tạp trên các máy phức tạp Việc chọn mặt phẳng thông minh cũng dễ dàng như chọn trục chính và ụ rêvonve cần sử dụng, tạo đường chạy dao phay, tiện

Đồng bộ hóa trục chính và ụ rêvonve được thực hiện trên gia diện Mastercam Code Expert.Tại đây, người dùng có thể đồng bộ hóa nhiều dòng code một cách dễ dàng như Gcode và Mcode, dễ dàng được điều chỉnh như một menu đối tượng và người dùng có thể tạo code bất cứ lúc nào Sau khi đồng bộ, mô phỏng máy cho ra một phản hồi trực quan về chương trình đang chạy trên máy, kiểm tra va chạm giữa các công cụ, bộ phận, thân máy, đồ gá và các thành phần khác một cách trực quan hoặc thông quá một cơ chế báo cáo

PHẦN III THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Chọn máy và thông số kỹ thuật của máy.

Máy tiện phay CNC (Máy tiện có trục C) có cấu tạo chung là trục chính và bàn gá

Trục chính được gắn đầu dao cắt giúp tiện phay vật liệu dễ dàng Bàn gá là nơi có chức năng giữ cố định vật liệu trong lúc gia công Khi gia công, trục chính sẽ di chuyển dao cắt gần vật liệu theo hướng lên xuống và bàn gá giữ cố định vật liệu theo hướng X và Y

Về máy tiện có trục C, có thể phân làm 2 loại:

- Trục C chỉ có chức năng index, sử dụng motor trục chính để quay đầu trục chính kết

hợp cơ cấu kẹp trục chính Góc quay là bội số của độ phân giải Máy tiện loại này ngoài trục chính được sử dụng làm trục C (main spindle) còn có trục chính phụ (subspindle) là đầu dao xoay gắn trên đài dao Ứng dụng loại máy này để khoan trên chi tiết

VD lệnh sử dụng cho loại này:

+ M53: gọi chế độ tiện

+ M52: gọi chế độ khoan

+ M52 S1200: gọi chế độ khoan với góc xoay của mâm cặp là 120 độ, sau đó nếu gọi M3 S1000: quay sub spindle tốc độ 1000rpm

- Trục C có thể nội suy cùng với X, Z.

Ứng dụng dễ hiểu là phay rãnh cam trên mặt trụ

- Kết cấu trục chính của nó sẽ có 2 phần, một phần do motor trục chính và phần kia

do motor servo tác động làm xoay trục chính, 2 phần này sẽ có cơ cấu kẹp nhả với trục chính

- Máy loại này cũng sẽ có 2 chế độ, chế độ tiện và phay Ở chế độ phay, để dễ hiễu

chế độ phay

Thông thường, lệnh M52: gọi chế độ phay, M53: gọi chế độ tiện

MÁY TIỆN PHAY CNC TÍCH HỢP (TRỤC C)

- Đài lắp dao 12dao

- Đường kính dao tiện trong Ø40mm

- Thời gian thay dao 0.24giây

- Tốc độ trục phay 4,000 vòng/phút

- Tốc độ chạy dao nhanh trục X/Z

- Công suất trục phay 3.7kW (5HP)

- Khối lượng máy 5,050kg

- Diện tích nền móng máy

2,790x1,908mm.

2 Thứ tự nguyên công và các bước công nghệ trong từng nguyên công.

Ta lần lượt gia công theo trình tự như sau:

2 Tiện thô phần biên dạng thứ I

3 Tiện tinh phần biên dạng thứ I

4 Trở đầu, tiện thô phần biên dạng

thứ 2

5 Tiện tinh phần biên dạng thứ 2

6

Tiện rãnh thuat-gia-cong-ranh-ngoai-tren-

https://hutscom.vn/ky-may-tien.html

3 Chọn dao cho và lập trình gia công cho từng bước công nghệ.

Các loại insert tiện hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa và được các hãng chế tạo dùng chung một cách ký hiệu:

VD: CNMG120408PS / CA525

Trong đó: C: chỉ hình dáng của insert ( C, D, R, S, T, V, W )

N: chỉ giá trị góc trước ( N: 0 độ, A, B, C, D, E, F, G, P )

M: chỉ dung sai của insert ( A, F, C, H, E, G, J, K, L, M, N, U )

G: chỉ kiểu của lỗ và chipbreaker ( cơ cấu bẻ phoi ) ( N, R, F, A, M, G, W, T, Q, U,

ra, để lựa chọn và sử dụng cho đúng với ý đồ thiết kế của loại sản phẩm và khuyến cáo của nhà sản xuất thì bạn cần tìm hiểu kỹ hơn trong catalogue của hãng

Dao tiện tinh : MẢNH DAO TIỆN HÌNH THOI 80 ĐỘ 2 MẶT CNMG120404CQ (CA5525)

- Cán dao tiện ngoài kyocera pcln

Cán dao chích rãnh: CÁN DAO TIỆN CHÍCH RÃNH KYOCERA

GFVTR2525M-08AA

Dao tiện rãnh: MẢNH DAO TIỆN CHÍCH RÃNH KYOCERA GVFR250-020B

(PR1225)

-

Dao phay răng: Dao Phay Hợp Kim Hitachi MOLDINO ETR4-TH

Thông số kỹ thuật:

- Thương hiệu: Moldino

- Vật liệu: Hợp kim nguyên khối (solid carbide)

- Đường kính lưỡi dao: 1mm - 3mm tương ứng góc bo R0.2 - R.08

- Tổng chiều dài dao: 50mm - 90mm

- Lớp phủ TH Coating chống chịu nhiệt, phù hợp gia công đa vật liệu thép carbon, nhôm thép cứng 60HRC inox, đặc biệt chuyên gia công vật liệu sinh nhiệt như Inox, Titanium

4 Tính toán chế độ cắt

https://bkmech.com.vn/tinh-toan-che-do-cat-voi-mypages-cua-seco-tools/

Trong đó:

 Vc: Tốc độ cắt (Cutting speed [m/min])

 n: Số vòng quay trục chính (Spindle speed [RPM])

 Dm: Đường kính phôi (Workpiece Diameter [mm])

Trong đó:

 Vc: Tốc độ cắt (Cutting speed [m/min])

 n: Số vòng quay trục chính (Spindle speed [RPM])

 Dc: Đường kính dao (Cutter Diameter [mm])

 fz: lượng ăn dao cho mỗi me cắt (Feed per tooth [mm/t])

 Vf: Bước tiến bàn (Table feed [mm/min])

 Z: Số lượng me cắt (No of Inserts)

PHẦN III MÔ PHỎNG CREO VÀ LẬP TRÌNH

1 Chọn máy và thông số kỹ thuật của máy.

Chọn máy phay CNC 5 trục SU-85A

Hình 7:Máy phay CNC 5 trục US-85A

Các thông số cơ bản của máy như sau:

CHÍNH

XÁC

Sai số vị trí (JIS B 6338) ± 0.010 mmSai số vị trí ( VDI 3441 ) P ≤ 0.010 mmSai số lặp lại ( JIS B 6338 ) ± 0.003 mmSai số lặp lại ( VDI 3441 ) Psmax ≤ 0.005

Sử dụng máy phay CNC 5 trục US-85A

2 Quy trình công nghệ theo bảng Process Manager.

Phôi có kích thước 176,5x111,5x44 mm như hình

Hình 8: Phôi

Ta lần lượt gia công theo trình tự như sau:

3 Chọn dao cho và lập trình gia công cho từng bước công nghệ.

Thiết lập máy:

Bước 1: Phay mặt bên.

Chọn dao: Turbo 12-R217.69-1820.0-12-2AN

Chọn hạt dao: XOMX120408TR-M12 MK2050

Tra chế độ cắt: Tra các thông số chế độ cắt theo dao và hạt dao đã chọn từ website

https://www.secotools.com/

Tên bước

Lượng ăn dao răng

(mm/răng)

Tốc độ cắt

(m/ph)

Tốc độ trục chính

(vg/ph)

Tốc độ ăn dao

(mm/ph)

Chiều sâu lắt cắt

Bước 2+3: Phay thô và phay tinh mặt trên.

Chọn dao: Turbo 12-R217.69-1820.0-12-2AN (giống dao bước 1).

Chọn hạt dao: XOMX120408TR-M12 MK2050

Tốc độ trục chính

Tốc độ ăn dao

Chiều sâu lắt cắt

Phay thô mặt

- OPEN_AREA_SCAN chọn kiểu CONSTANT_LOAD (dao chạy ngang từ vùng

hở tiến vào) Để tránh quá tải cho lát cắt đầu tiên

- CLOSED_AREA_SCAN: tùy chọn Thiết lập mặc định là kiểu

CONSTANT_LOAD, dao xuống theo kiểu xoắn ốc và cắt từ trong ra ngoài Ở đây chọn kiểu FOLLOW_CONTOUR giúp giảm số lần nâng hạ dao lên xuống

Gia công tinh:

Tên bước

Lượng ăn dao răng

(mm/răng)

Tốc độ cắt

(m/ph)

Tốc độ trục chính

(vg/ph)

Tốc độ ăn dao

(mm/ph)

Chiều sâu lắt cắt

Tốc độ cắt

(m/ph)

Tốc độ trục chính

(vg/ph)

Tốc độ ăn dao

(mm/ph)

Chiều sâu lắt cắt

(mm)

- SCAN_TYPE: TYPE_1 Dao cắt theo từng đường thẳng Gặp đảo thì nhấc dao lên

- ROUGH_OPTION: ROUGH_AND_PROF Để phay phá thô thể tích và cắt lại các đườngbiên dạng xung quanh