Luận văn: Ứng dụng TopSolid2010 gia công chi tiết cơ khí trên máy phay 5 trục

Luận văn trình bày chi tiết quy trình ứng dụng phần mềm CAD/CAM TopSolid2010 trên máy phay 5 trục để gia công các chi tiết cơ khí phức tạp.

• Tác giả: Đỗ Văn Đồng
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế tạo máy
• Đề tài: Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm tích hợp CAD/CAM TopSolid2010 trên máy phay 5 trục để gia công các chi tiết cơ khí
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về luận văn CAD CAM gia công phay 5 trục

Luận văn CAD CAM của Đỗ Văn Đồng từ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2013 tập trung vào nghiên cứu và ứng dụng phần mềm tích hợp TopSolid2010 trên máy phay 5 trục. Đây là một công trình quan trọng trong lĩnh vực chế tạo máy và sản xuất cơ khí hiện đại. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật này khám phá cách sử dụng công nghệ CAD/CAM để tối ưu hóa quy trình gia công các chi tiết cơ khí phức tạp. Việc áp dụng TopSolid2010 trên hệ thống máy phay 5 trục giúp nâng cao độ chính xác, giảm thời gian sản xuất và tăng hiệu suất gia công. Công trình này đại diện cho sự phát triển của công nghệ CIM (Computer Integrated Manufacturing) trong ngành công nghiệp chế tạo Việt Nam.

1.1. Định nghĩa CAD CAM và TopSolid2010

CAD (Computer Aided Design) là thiết kế có sự trợ giúp của máy tính, còn CAM (Computer Aided Manufacturing) là sản xuất có sự trợ giúp máy tính. TopSolid2010 là phần mềm tích hợp CAD/CAM chuyên nghiệp cho phép người dùng thiết kế 3D và lập trình gia công trực tiếp. Phần mềm này cung cấp các công cụ mạnh mẽ để tạo mã lệnh NC (Numerical Control) cho máy phay CNC, đặc biệt là máy phay 5 trục với khả năng gia công các hình dạng phức tạp và chi tiết cơ khí chính xác.

1.2. Tầm quan trọng của máy phay 5 trục

Máy phay 5 trục là thiết bị gia công hiện đại cho phép dao cắt làm việc từ 5 hướng khác nhau, giúp gia công các chi tiết phức tạp một lần mà không cần thay đổi vị trí phôi nhiều lần. Điều này giảm thời gian sản xuất, tăng độ chính xác và hạn chế lỗi định vị. Ứng dụng phần mềm CAD/CAM với máy phay 5 trục tạo nên sự kết hợp hoàn hảo cho gia công chế tạo máy hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

II. Quy trình thiết kế và gia công với TopSolid2010

Quy trình gia công phay 5 trục sử dụng TopSolid2010 bao gồm nhiều bước quan trọng từ thiết kế đến sản xuất. Trước tiên, kỹ sư cần khai báo máy và thiết lập các thông số gia công phù hợp. Tiếp theo là tạo mô hình CAD 3D chi tiết cơ khí sử dụng các công cụ như Extract element, Rectangular, Offset, Fillet. Sau đó, chuyên gia lựa chọn dao gia công thích hợp dựa trên loại vật liệu và hình dạng chi tiết. Phần mềm TopSolid2010 cung cấp các lệnh gia công như Contouring, Pocketing, Facing giúp tạo quỹ đạo dao tối ưu. Cuối cùng là tạo mã lệnh Post-processing để truyền dữ liệu xuống máy phay 5 trục CNC thực hiện gia công.

2.1. Các bước gia công cơ bản

Quy trình gia công bao gồm: (1) Phay thô - loại bỏ phần lớn vật liệu thừa; (2) Phay bán tính - gia công gần đến hình dạng cuối cùng; (3) Phay tĩnh - gia công chính xác bề mặt cuối. Mỗi bước sử dụng dao phay khác nhau và tham số cắt khác nhau để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác gia công cao.

2.2. Chọn dao và tham số cắt

Việc lựa chọn dao gia công là yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm. TopSolid2010 cung cấp bảng lựa chọn dao phay ngôn, dao phay cầu với các thông số kích thước khác nhau. Kỹ sư cần cân nhân vận tốc cắt, tốc độ quay, lượng tiến để tối ưu hóa quá trình gia công và kéo dài tuổi thọ dao.

III. Ứng dụng lệnh gia công trong TopSolid2010

TopSolid2010 cung cấp các lệnh gia công đa dạng và mạnh mẽ để lập trình gia công các chi tiết cơ khí phức tạp. Lệnh Contouring được sử dụng để gia công theo đường viền của chi tiết, phù hợp với các bề mặt phẳng và cong. Lệnh Pocketing dùng cho gia công các hốc và những khoảng trống bên trong chi tiết. Lệnh Facing được áp dụng để phẳng bề mặt các phôi hoặc chi tiết. Ngoài ra, lệnh Drilling dùng cho khoan lỗ, lệnh Chamfering để làm mỏng cạnh, và lệnh Radiusing để tạo cung tròn. Các lệnh Grooving được sử dụng cho gia công rãnh. Tất cả các lệnh này đều hỗ trợ gia công 5 trục với bù dao tự động và kiểm tra va chạm thông minh.

3.1. Lệnh gia công chính

Lệnh Contouring là lệnh gia công theo đường viền phổ biến nhất, cho phép tạo quỹ đạo dao theo hình dạng bề mặt. Lệnh Pocketing giúp gia công tự động các hốc được chọn với tham số chiều sâu và kiểu gia công khác nhau. Lệnh Multiple Pocketing hỗ trợ gia công nhiều hốc cùng lúc, tiết kiệm thời gian. Mỗi lệnh có hộp thoại cấu hình chi tiết cho phép điều chỉnh điều kiện cắt.

3.2. Quản lý quá trình gia công

TopSolid2010 cung cấp công cụ quản lý quá trình gia công toàn diện, bao gồm thay đổi dao gia công giữa các bước, kiểm tra va chạm giữa dao và chi tiết, điều chỉnh chiều cao công cụ. Giao diện thẻ Main và thẻ Cutting Conditions cho phép người dùng tinh chỉnh mọi chi tiết của quỹ đạo gia công để đảm bảo chất lượng sản phẩm tối ưu.

IV. Tạo mã lệnh và truyền xuống máy phay 5 trục

Bước cuối cùng trong quy trình gia công CAD/CAM là tạo mã lệnh NC (Numerical Control) thông qua quá trình Post-processing. TopSolid2010 cung cấp module post-processor chuyên biệt cho máy phay 5 trục khác nhau, tạo ra mã lệnh G-Code tương thích với hệ thống điều khiển CNC cụ thể. Trước khi truyền mã lệnh xuống máy, kỹ sư phải khai báo máy và chọn điểm gốc chi tiết gia công chính xác. Việc gá lắp phôi và định vị điểm gốc là yếu tố then chốt cho độ chính xác gia công. Sau đó, mã lệnh được simulate (mô phỏng) trên phần mềm để kiểm tra va chạm và xác nhận quỹ đạo dao trước khi thực thi trên máy phay 5 trục thực tế.

4.1. Khai báo máy và định vị chi tiết

Khai báo máy là bước thiết lập thông tin máy phay 5 trục vào TopSolid2010, bao gồm kích thước bàn, phạm vi làm việc, hệ thống tọa độ. Chọn điểm gốc chi tiết gia công phải chính xác để quỹ đạo dao khớp đúng với chi tiết cơ khí thực tế. Gá lắp phôi cần đảm bảo vật liệu không trượt trong quá trình gia công 5 trục.

4.2. Post processing và truyền lệnh

Quá trình Post-processing chuyển đổi quỹ đạo dao từ TopSolid2010 thành mã lệnh G-Code tương thích với máy phay CNC cụ thể. Mã lệnh chứa tất cả thông tin về vị trí dao, tốc độ quay, vận tốc tiến. Sau khi mô phỏng và kiểm tra va chạm thành công, mã lệnh được truyền xuống máy phay 5 trục để thực hiện gia công chi tiết cơ khí theo thiết kế CAD ban đầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI DO VAN DONG NGHIEN CUU VA UNG DUNG PHAN MEM TICH HOP CAD/CAM TOPSOLID2010 TREN MAY PHAY 5 TRUC DE GIA CONG CAC CHI TIET CO KHÍ LUAN VAN THAC Si KY THUAT CHE TAO MAY HÀ NỌI - NĂM 2013 BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI DO VAN DONG NGHIEN CUU VA UNG DUNG PHAN MEM TICH HOP CAD/CAM TOPSOLID2010 TREN MAY PHAY 5 TRUC DE GIA CONG CAC CHI TIET CO KHÍ Chuyén nganh: Ché tao may LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUAT CHE TAO MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HA NOI- NAM 2013 LOT CAM BOAN Tôi là Đỗ Văn Đồng, học viên lớp thạc sỹ kỹ thuật Chế tạo máy ACTM-HY Trường Đại học Bách khoa Ha Ndi. Với đề tài luận văn Vghiên cứu và ứng dụng phần niềm tích hep CAD/CAM TOPSOLID2010 trên máy phạp 5 trục đễ gia công các chỉ tiết cơ khú, nay tôi xin cam đoan: Tắt cã những nội dung trong luận văn này đếu do tôi thực hiện và chưa tùng, được ãi công bổ trong bắt kỳ một công trình nào khác. 'Lất cá những phản thông tin được trích dẫn tử các công trình và bải bảo của các tác giả khác đêu được chủ thích rõ ràng. Tôi xm chin moi trách nhiệm đổi với nội dịmg luận văn Ty Tác giá Đỗ Văn Đẳng CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ST Kỷ hiệu và chữ viết tắt Ý nghĩa Computer Numerical Control ~ Điều khiển số có sự 1 CNC - trợ giúp của máy tính Computer Integrated Manufacturing — Sản xuất có sự 2 GIM tích hợp của máy tỉnh Computer Aided Design — Thiết kế có sự trợ giúp của 3 CAD p ° em máy tỉnh 4 CAM Computer Aided Manufacturing — Sam xual cd subg giúp của máy tính 5 NC Number Control — Diéu khién sé 6 DHBKHN Đại học Bách khoa Hà Nội 7 STT Số thứ tự DANIT MỤC CÁC HÏNIIVẼ STT[ Số thứ tự hình Ý nghĩa Trang 1 Hình 11 Ser dé CAO - FAQ - FIO 14 2 |Himhl2 Sơ đồ chủ kỳ sản xuất 17 3 Hình 1.3 Sơ dê chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAÁ 17 4 |Hmhl4 Quá trình thấtkê và gia công tạo hình theo công 19 nghệ truiên thôn, 5 Hình 1.5 Qui trình thiết kế và gia công tao hình theo công 21 nigh CAD/CAM 6 | ilnh1.6 So dé hé thang CIM 23 7 Hình 1.7 Quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công 24 nghề tích hợp 8 |Hmh2l Léuh Extract element 34 9 |Hình22 Léah Rectangular 36 10 | Hinh 2.3 Léuh Offset 38 i | Hinh24 Linh Fillet 40 12 [Tlinh25 Lệnh Thicness 41 13 |Limh26 Lénh cut 43 14_|Hinh27 Linh Dimension 44 15 |Hinh28 Lénh Dimension 3D 44 16 _|Hinh2.9 Léuh Half- part dimension 45 17 |Hinh210 Ténh Extruded Shape 45 18 |Himh211 Lệnh Trưn 48 19_ |Hmh212 Lệnh Chamfer 48 20 |Hi213 lệnh Chamjler “mép vật” khác nhan 49 21 | Tinh 2.14 Tiệp thoai Boss parameters 40 22 |Hih215 Hép thoi Groove 50 23 | Hinh 2.16 Ténh Thread 51 24 [inh 2.17 Lệnh tạo rễnh trên khối 52 25 | Hinh 2.18 Léuh Rib 31 26 |Hinh219 Bang chon laai dao gia céng 60 27 | Tinh 2.20 Bảng thông số của dao 61 28 | Hinh 2.21 Bảng chỉnh sữa thông số của dao 61 20 |Hình222 Kích thước thông số của dao 61 30 |Himh223 Dao phay ngôn 62 31 | Hinh 2.24 Tiệp thoai Contouring 63 3.1 Khai báo máy, gá lắp phôi, chọn điểm gốc của chỉ tiết gia công:.12 Phay thô chỉ tiế.3 Phay bán tính chỉ tiết 3.4 Phay tĩnh chỉ tiết.5 Quá trình tạo mã lệnh Past-processingr: KET LUẬN CHƯƠNG 3.UÂN VẢ KIÊN NGHỊ: 101 CÁC TỪ KHÓA.

HH HH Ha gi, 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 103 PHU LUC aạẶ1.1 Khai báo máy, gá lắp phôi, chọn điểm gốc của chỉ tiết gia công:.12 Phay thô chỉ tiế.3 Phay bán tính chỉ tiết 3.4 Phay tĩnh chỉ tiết.5 Quá trình tạo mã lệnh Past-processingr: KET LUẬN CHƯƠNG 3.UÂN VẢ KIÊN NGHỊ: 101 CÁC TỪ KHÓA. HH HH Ha gi, 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 103 PHU LUC aạẶ1.

¬¬ 32 | Hinh225 Cách bù đao khi sử dụng đao phay cầu 63 33 |Hình226 Tp theai Plunging 64 34 __| Hinh 2.27 Qấy đạo dao khi gia công 64 35 | Hình228 Hp thoai Final height 65 36 _ | Linh 2.29 6p thoai Pocketing spiral 65 37__|Hinh 230 Quân lý quá trình gia công 66 38 | Hinh2.31 Phương pháp gia công theo điểm 68 39 | Hinh 2.32 Phương pháp gia công Facing 69 40 | Hinh 2.33 Hép thoai Machining method 69 41 |Hình23⁄4 Các lựa chọn trong thẻ Main 70 42_ |Hinh235 Gia công theo dường confour 70 43. |Hình236 Thông xỗ điều chỉnh trong thé culting conditions 71 44 [Tinh 237 Chu trinh gia công các lễ không kháp kín 71 45 |Himh2438 Hép thoai left material facing 72 46_ |Hinh239 Các lựa chọn trong thê Main chính B 47 | linh 2.40 1iệp thoại khi phay Contouring 74 48 __| Hinh 2.41 Lua chon gia céng nhiéu hoc đông thời 75 49 |Hinh242 Lựa chọn gia công theo đường contou 76 40 | Tinh 2.43 Ti6p thoai Multiple Pocketing 77 51L |Himh2.44 Cách thay đôi các loại dao gia công 78 52 |Him245 Cách quân 1) dao khi gia công 78 343 |IHnh246 Tự động gia công các hốc được chọn 80 34 |Hìmi247 Tự dộng gia công các lỖ được chọn $0 55 |Hình248 Sứ dụng Chu trình khoan 81 56 _|1linh 2.49 1iệp thoại Chamjfering 82 37_ | Hinh 2.50 Tiệp thoại Radiusing 83 58 |Hìmh251 Hộp thoại Grooving s3 $9 |Hmh3.1 -iệp thoại chọn mỗi trường lâm việc 87 60_ |Hii3.2 Hop thogi chon may khi gia cong 87 61 |Tlinh33 Tình dang may gia cng 5 truc DMUIOO 88 62 |Hinh3.4 1iệp thoại chọn mâm cặp 88 63 |Hừh35 Hinh ảnh đồ gá kẹp chi tế 39 64 |Hmh36 Qua tinh dua chi tiét vio mai wing gia cong sọ 6S | Hinh 3.7 Chỉ tiết trong môi trưởng sia công 90 66_ |Hìmh3.8 Khai báo điểm chuẩn của phôi 90 67 | Hinh3.9 Hap thaại chọn thông số của dao 9] DANIT MỤC CÁC HÏNIIVẼ STT[ Số thứ tự hình Ý nghĩa Trang 1 Hình 11 Ser dé CAO - FAQ - FIO 14 2 |Himhl2 Sơ đồ chủ kỳ sản xuất 17 3 Hình 1.3 Sơ dê chu kỳ sản xuất khi dùng CAD/CAÁ 17 4 |Hmhl4 Quá trình thấtkê và gia công tạo hình theo công 19 nghệ truiên thôn, 5 Hình 1.5 Qui trình thiết kế và gia công tao hình theo công 21 nigh CAD/CAM 6 | ilnh1.6 So dé hé thang CIM 23 7 Hình 1.7 Quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công 24 nghề tích hợp 8 |Hmh2l Léuh Extract element 34 9 |Hình22 Léah Rectangular 36 10 | Hinh 2.3 Léuh Offset 38 i | Hinh24 Linh Fillet 40 12 [Tlinh25 Lệnh Thicness 41 13 |Limh26 Lénh cut 43 14_|Hinh27 Linh Dimension 44 15 |Hinh28 Lénh Dimension 3D 44 16 _|Hinh2.9 Léuh Half- part dimension 45 17 |Hinh210 Ténh Extruded Shape 45 18 |Himh211 Lệnh Trưn 48 19_ |Hmh212 Lệnh Chamfer 48 20 |Hi213 lệnh Chamjler “mép vật” khác nhan 49 21 | Tinh 2.14 Tiệp thoai Boss parameters 40 22 |Hih215 Hép thoi Groove 50 23 | Hinh 2.16 Ténh Thread 51 24 [inh 2.17 Lệnh tạo rễnh trên khối 52 25 | Hinh 2.18 Léuh Rib 31 26 |Hinh219 Bang chon laai dao gia céng 60 27 | Tinh 2.20 Bảng thông số của dao 61 28 | Hinh 2.21 Bảng chỉnh sữa thông số của dao 61 20 |Hình222 Kích thước thông số của dao 61 30 |Himh223 Dao phay ngôn 62 31 | Hinh 2.24 Tiệp thoai Contouring 63 68 | Hinh3.10 Hop thoai roughing 2 69 | Tinh 3.11 kết quả của quá trình phay thô 93 70 | Hinh 3.12 Kết quả sơn khi quay mặt phẳng gia công. 93 71 | Hình313 “Xúc nhận mặt phẳng làm việc là XTZ- 94 72_ |LinhÄ314 Lénh revolved parallel plane 94 73 |Hinh 3.15 Sử dụng dao phay cầu đỗ gia công. 95 74 |Hình316 Bang thông số cho quá tình gia công.

95 75_ |Hinh317 Kết quá của quả trình phay bán tình 96 76 | Hinh 3.18 Sứ dụng dao phay cầu đường kinh đi (mm) 97 77 |Limh319 Kết quả của quả trình phay tỉnh.20 Cầu lệnh gia công 99 LOI CAM ON Để hoàn thành Luận văn đúng nội dụng yêu cầu và thời gian cho phép, tác giá xin chan thanh cảm on Thầy Giáo: TS Nguyễn Huy Ninh, người dã hướng dẫn và giúp đỡ tận tỉnh từ định hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chính Luận văn. Tác gia bay tô lòng biết ơn đối với Bạn lánh đạo cùng cac thay cô ở Viên đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khi cúa trường Dai hoe Bach Khoa Hả Nội đã tạo điều kiện thuận lại đề tác giả hoàn thành bản Luận văn này. Do răng lực bản thân còn nhiều han chế nên Tuận văn không tránh khỏi tiện sót, tác giá rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thấy, Cô giáo, cáo nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Xem chân thành cml Tac gia Đỗ Văn Đằng 68 | Hinh3.10 Hop thoai roughing 2 69 | Tinh 3.11 kết quả của quá trình phay thô 93 70 | Hinh 3.12 Kết quả sơn khi quay mặt phẳng gia công.

93 71 | Hình313 “Xúc nhận mặt phẳng làm việc là XTZ- 94 72_ |LinhÄ314 Lénh revolved parallel plane 94 73 |Hinh 3.15 Sử dụng dao phay cầu đỗ gia công. 95 74 |Hình316 Bang thông số cho quá tình gia công. 95 75_ |Hinh317 Kết quá của quả trình phay bán tình 96 76 | Hinh 3.18 Sứ dụng dao phay cầu đường kinh đi (mm) 97 77 |Limh319 Kết quả của quả trình phay tỉnh.20 Cầu lệnh gia công 99 3.1 Khai báo máy, gá lắp phôi, chọn điểm gốc của chỉ tiết gia công:.12 Phay thô chỉ tiế.3 Phay bán tính chỉ tiết 3.4 Phay tĩnh chỉ tiết.5 Quá trình tạo mã lệnh Past-processingr: KET LUẬN CHƯƠNG 3.UÂN VẢ KIÊN NGHỊ: 101 CÁC TỪ KHÓA. HH HH Ha gi, 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

103 PHU LUC aạẶ1.10 Hop thoai roughing 2 69 | Tinh 3.11 kết quả của quá trình phay thô 93 70 | Hinh 3.12 Kết quả sơn khi quay mặt phẳng gia công. 93 71 | Hình313 “Xúc nhận mặt phẳng làm việc là XTZ- 94 72_ |LinhÄ314 Lénh revolved parallel plane 94 73 |Hinh 3.15 Sử dụng dao phay cầu đỗ gia công. 95 74 |Hình316 Bang thông số cho quá tình gia công. 95 75_ |Hinh317 Kết quá của quả trình phay bán tình 96 76 | Hinh 3.18 Sứ dụng dao phay cầu đường kinh đi (mm) 97 77 |Limh319 Kết quả của quả trình phay tỉnh.20 Cầu lệnh gia công 99 LOI CAM ON Để hoàn thành Luận văn đúng nội dụng yêu cầu và thời gian cho phép, tác giá xin chan thanh cảm on Thầy Giáo: TS Nguyễn Huy Ninh, người dã hướng dẫn và giúp đỡ tận tỉnh từ định hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chính Luận văn.