Phần III: CAM trong Pro/ ENGINEER

Chương 1: làm quen với Pro/NC
Pro/NC là một modul của tạo ra các dữ liệu cần thiết để điều khiển máy CNC gia công một chi tiết của Pro/E. Nhiệm vụ của nó là:
- Xuất phát từ mô hình thiết kế và các dữ liệu công nghệ, tính toán quỹ đạo của dao, xuất ra file dưới dạng ASCII (CL Data file). Ngôn ngữ dùng trong File này có dạng ngôn ngữ APT, chưa thể dùng để điều khiển máy CNC.
- Mô phỏng để kiểm tra quá trình cắt trên màn hình (NC Check).
- Cho phép sửa chữa file đường chuyển dao.
- Dùng Post-prossesor thích hợp (modul tuỳ chọn) để tạo ra chương trình điều khiển máy (Machine Control Data - MCD File). File MCD thường được gọi là chương trình NC. Cấu trúc và ngôn ngữ dùng trong chương trình NC phải tương tích với bộ điều khiển lắp trên máy.
Tuỳ theo yêu cầu của khách hàng, PTC có thể cung cấp các modul sau:
- Pro/NC-MILL: Phay 2,5 hoặc 3 trục, gia công lỗ.
- Pro/NC-TURN: Tiện 2 trục hoặc 4 trục và khoan tâm.
- Pro/NC-WEDM: Cắt dây từ 2 đến 4 trục.
- Pro/NC-ADVANCE: Phay 2,5 đến 5 trục, tiện 2 đến 4 trục, phay tiện trên trung tâm phay/tiện, cắt dây 2 đến 4 trục.
1.1. Các khái niệm
1.1.1. Các khái niệm về quá trình gia công
Machining Process (Quá trình gia công): Quá trình gia công là quá trình trực tiếp biến đổi phôi (Workpice) thành chi tiết máy (Part). Trong tài liệu này, quá trình gia công là quá trình cắt gọt.
Operation (Nguyên công): Một phần cơ bản của quá trình gia công. Nguyên công được thực hiện trên một thiết bị (Workcell), một phôi với một hệ toạ độ xác định.
NC Sequence (Bước): Một phần của nguyên công, thực hiện cắt gọt trên một bề mặt hay một tổ hợp các bề mặt với một dao và một bộ thông số công nghệ xác định.
Tool Path (Đường chuyển dao): Đó là đường hình học mô tả quỹ đạo của dao trên mô hình gia công. Nhờ đường chuyển dao, có thể kiểm tra bằng hình học quá trình cắt. Đó cũng là cơ sở hình thành CL Data File.
1.1.2. Các thành phần của mô hình gia công
Design Model (Mô hình thiết kế): là chi tiết thiết kế, sản phẩm nhận được sau gia công, được dùng làm cơ sở hình thành các nguyên công. Các Feature, mặt, cạnh của mô hình thiết kế được chọn để sinh ra đường chạy dao. Giữa Design Model và phôi có mối liên kết. Các thay đổi từ chi tiết có thể cập nhật vào các nguyên công. Part, Assembly, Sheermetal part có thể được dùng làm Design Model.




Hình 1: Mô hình thiết kế

Hình 1 minh hoạ mô hình thân van, được dùng làm Design Model. Trên thân van có các lỗ khoan 1 và các bề mặt cần phay 2.
Workpice (Phôi): Đó là phôi ban đầu, sẽ được gia công. Việc định nghĩa phôi là không bắt buộc, nhưng tạo các thuận lợi cho các bước sau, như mô phỏng gia công hoặc khảo sát phần vật liệu bị cắt.
Phôi có thể được biểu hiện dưới dạng thanh hay vật đúc. Nó có thể được dễ dàng tạo ra từ Design Model bằng cách thay đổi kích thước để tạo lượng dư gia công, hoặc xoá, ẩn (Delete/Suppres) các Feature. Hình 2 minh hoạ phôi đúc thân van, được thiết lập từ mô hình chi tiết bằng cách cho ẩn các lỗ (tại vị trí 1), tăng (vị trí 2) hoặc giảm kích thước (vị trí 3).




Hình 1: Phôi gia công

Mô hình gia công (Manufacturing Model): Mô hình gia công gồm chi tiết (còn được gọi là "Reference Part") và một phôi lắp ghép với nhau. Mô hình gia công cho phép thể hiện lượng dư gia công và mô phỏng gia công. Thường thì sau khi được gia công, phôi sẽ trùng khít với chi tiết.
Hình 3 minh hoạ mô hình gia công thân van. Mô hình gồm có chi tiết (màu đen) và phôi (màu xanh). Nếu không quan tâm đến lượng dư gia công thì bạn không cần định nghĩa phôi. Khi đó mô hình gia công chỉ gồm có chi tiết.

Nếu muốn, bạn có thể lắp thêm vào mô hình gia công các phụ kiện khác, như cơ cấu kẹp hay bàn quay. Tuy nhiên, chúng sẽ không ảnh hưởng gì đến quá trình gia công.
Sau khi thiết lập mô hình gia công, các file sau sẽ được tạo ra:
- Tiến trình gia công (.mfg)
- Cụm lắp gia công (.asm)
- Design Model (.prt)
- Phôi (.prt).
Cần phân biệt 2 loại mô hình gia công, là Part Machining và Assembly




Hình 2: Mô hình gia công

Machining. Giữa chúng có sự khác nhau về thủ tục gia công.
Đặt cấu hình cho Pro/NC
Quá trình gia công
Operations
Workcells
Fixtures
Hệ toạ độ
Tiến trình gia công
Mặt hồi dao
Xuất, nhập dữ liệu gia công
Xác lập thông số dao
Thông số công nghệ
Gia công Phay









Chương 2: Một số bài tập thực hành
Bài tập 1: Lập trình gia công chi tiết có biên dạng, hốc và lỗ (hình 4)



Hình 4: Bản vẽ chi tiết

Trong Pro/E, gia công “Manufacture” là một chức năng quan trọng, cho phép tạo ra, kiểm tra (mô phỏng), sửa đổi dữ liệu về đường chạy dao gia công. Dữ liệu này có thể được ghi ra file. Nếu có modul hậu xử lý (Post-Processor) thích hợp, từ dữ liệu đường chạy dao có thể tạo ra chương trình NC để điều khiển máy gia công.
Trước khi thực hiện bài thực hành, cần phải hiểu một số khái niệm thường dùng trong Pro/E.
1. Một số khái niệm
1.1. Quá trình gia công (Machining Process)
Quá trình thực hiện các thao tác công nghệ cần thiết để biến phôi ban đầu thành chi tiết. Quá trình gia công gồm quá trình công nghệ, trong đó có sự trực tiếp tương tác giữa dao và phôi để thay đổi kích thước, hình dáng, tính chất cơ lý của đối tượng và quá trình không công nghệ, như đo, vận chuyển,... đối tượng.
1.2. Nguyên công (Operation)
Một phần của quá trình công nghệ, được đặc trung bởi một máy (ví dụ máy phay 3 trục hay máy tiện), một chi tiết, một phôi và một hệ trục toạ độ xác định.
1.3. Bước gia công (NC Sequence)
Một phần của nguyên công, được đặc trưng bởi một hay một nhóm bề mặt gia công (các feature), một dao và một chế độ công nghệ xác định. Một bước gắn liền với một đường chạy dao.
1.4. Đường chạy dao (Tool Path)
Là đường biểu diễn quỹ đạo di chuyển của dao trong quá trình gia công. Trong Pro/E, đường chạy dao được biểu diễn bằng một đường màu đỏ và mũi tên chỉ hướng di chuyển của dao.
1.5. Các yếu tố của quá trình gia công
Trong Pro/E, các yếu tố vật chất của quá trình gia công được thể hiện dưới dạng các mô hình và thường được lưu thành các file. Trong trường hợp này, có thể hiểu yếu tố là mô hình hay là file.
Pro/E dùng các file sau:
Ref.Model.prt (Design Model) = Mô hình cuối cùng phải hoàn thành (kết quả gia công). Ta có thể gọi tắt là chi tiết.
Workpiece (Stock) = Phôi ban đầu để gia công để nhận được Ref.Model.
Manufacture.asm = Mô hình lắp ráp (Assembly) của phôi và chi tiết. Phôi và chi tiết có thể được lưu thành 2 file riêng biệt hoặc được tạo trong cùng một file Manuacture.Mfg.
Manufacture.Mfg = File chứa mô hình lắp Manufacture.asm và các dữ liệu công nghệ.
1.6. Nhiệm vụ của bài thực hành
Tạo một phôi bao quanh một chi tiết (Ref.Model) cho trước.
Tạo hệ toạ độ phôi.
Gia công một profile.
Gia công một hốc.
Khoan một loạt lỗ.
File mô hình chi tiết gia công: Bai1.prt.
2. Trình tự thực hiện
2.1. Tạo mô hình gia công
Mô hình gia công chứa chi tiết, phôi được lắp với nhau và các thông số công nghệ liên quan.
Bắt đầu tạo mô hình gia công bằng cách chọn menu New từ menu File và chọn Manufacture ( NC Assembly như trong hình 5. Gõ vào tên file, ví dụ Bai1. Pro/E sẽ tạo ra file Bai1.Mfg trống, sẵn sàng nhận các thông tin hình học và công nghệ gia công.
Thông tin đầu tiên phải đưa vào là mô hình chi tiết gia công. Đó là file mô hình chi tiết dạng *.PRT. File mô hình dùng cho bài thực hành này là Bai1.Prt.




Hình 5: Hộp thoại New, tạo file

Từ Menu Manager chọn MFG Model ( Assemble ( REF.Model. Trong danh sách file hiện ra, chọn Bail.prt. Chọn Done/Return. Mô hình chi tiết xuất hiện như trong hình 6.
Thông tin kế tiếp được đưa vào mô hình gia công là phôi (Workpiece).



Hình 6: Mô hình chi tiết (Ref.model, Design model)

Về bản chất, phôi cũng là một chi tiết nhưng chứa dữ liệu hình học ban đầu. Trải qua quá trình gia công, các lớp vật liệu của phôi sẽ được hớt đi để hình thành chi tiết. Dữ liệu phôi có thể được chứa trong file .Prt độc lập hoặc được tạo ngay trong file mô hình gia công. Trong bài này ta dùng phương pháp thứ hai.
Từ Menu Manager chọn MFG Model ( Create ( Workpeace. Pro/E nhắc nhập tên phôi. Hãy gõ Bai1-W làm tên phôi. Menu Feature quen thuộc để tạo mô hình chi tiết xuất hiện.
Chọn Solid ( Prostrusion ( Extrude ( Solid ( Done. Mở bảng nhập Extrude, chọn Placement, Define Pro/E nhắc chọn Sketch Plane. Chọn mặt đáy của mô hình, Flip để đổi chiều mũi tên, chọn OK. Chọn LEFT, chọn một trong các mặt bên của mô hình. Từ thanh công cụ Sketcher, chọn
( hoặc từ




Hình 7: Tạo Sketch cơ sở của phôi

menu Sketcher, Edge, Use) và chọn lần lượt tất cả các cạnh biên của đế chữ nhật (hình 7).
Sử dụng tuỳ chọn "Edge use", kích thước đáy của phôi sẽ trùng khít với đáy của chi tiết. Sau khi chọn tất cả các cạnh đáy của chi tiết, làm thành chu vi khép kín, chọn biểu tượng
trên thanh công cụ Sketcher. Quay lại bảng nhập tham số Extrude, để xác định khoảng kéo, nhập giá trị 50 vào trong hộp text (
. Khối hộp biểu diễn phôi xuất hiện với màu xanh lá cây (hình 8). Ta đã tạo ra được mô hình lắp ráp chi tiết lồng phôi.
Trong bước tiế