Header Page 1 of 126.

-1-

-2-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Công trình ñược hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRẦN ĐỨC THUẤN

Người hướng dẫn khoa học:TS. LÊ CUNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ESPRIT
TRONG LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG GIA CÔNG SẢN PHẨM
TRÊN MÁY PHAY CNC

Chuyên ngành:

Công nghệ Chế tạo máy

Mã số:

60.52.04

Phản biện 1: TS. Đinh Minh Diệm
Phản biện 2: PGS. TS. Tăng Huy


trình công nghiệp hóa hiện ñại hóa ñất nước, ngành công nghiệp cơ

Chính vì lý do ñó, tôi mạnh dạn nghiên cứu khai thác phần mềm

khí chính xác ñóng một vai trò quan trọng. Trong lĩnh vực cơ khí,

ESPRIT ñể hỗ trợ cho việc lập trình gia công trên các máy phay

năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm là yếu tố hàng ñầu trong

CNC ña trục và chọn ñề tài nghiên cứu: “NGHIÊN CỨU ỨNG

quá trình sản suất. Việc ra ñời các máy gia công CNC góp phần nâng

DỤNG PHẦN MỀM ESPRIT TRONG LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG

cao năng suất và ñộ chính xác gia công sản phẩm cơ khí. Để lập trình

GIA CÔNG SẢN PHẨM TRÊN MÁY PHAY CNC”

tự ñộng nhằm ñiều khiển các máy phay, máy tiện CNC, nhiều gói

2. Mục ñích của ñề tài

phần mềm khác nhau ñang ñược sử dụng rộng rãi trên thị trường như

Mục tiêu chính của ñề tài này bao gồm:

Pro/Engineer, MasterCam, Hypermill, Catia, Cimatron, … Các phần


công cơ khí. Đặc biệt phần mềm ESPRIT áp dụng hiệu quả nhằm lập

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

trình gia công trên các máy CNC 4, 5 trục.

Khai thác ứng dụng của phần mềm ESPRIT vào việc lập trình

Nhằm góp phần vào việc khai thác có hiệu quả phần mềm

gia công tự ñộng trên máy phay CNC 3 trục, nhằm xây dựng các bài

ESPRIT trong việc lập trình gia công trên các máy CNC, góp phần

thực hành mẫu ứng dụng trong công tác ñào tạo. Đề tài chỉ giới hạn ở

tháo gỡ khó khăn cho người kỹ thuật trong việc lập trình khi viết

các bề mặt 3D thông dụng.

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

-5-

4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu ñược sử dụng là kết hợp giữa lý thuyết

ESPRIT, phương pháp kết xuất chương trình gia công nhằm ñiều
khiển các máy phay CNC.
- Một số bài thực hành mẫu trên phần mềm ESPRIT nhằm gia
công các công ñoạn khác nhau của một số bề mặt 3D thông dụng trên
máy phay CNC 3 trục.
- Một vài sản phẩm ñiển hình ñược gia công trên máy phay CNC
3 trục.

Footer Page 3 of 126.

CNC 3 trục
Chương 3: Ứng dụng phần mềm Esprit lập trình gia công bề mặt
khuôn mẫu trên máy phay CNC 3 trục
Chương 4: Xây dựng các bài thực hành mẫu và giáo trình ñiện tử
hướng dẫn sử dụng phần mềm Esprit


Header Page 4 of 126.

-7CHƯƠNG 1

CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM ESPRIT
1.1. TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM/CNC
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM ESPRIT
1.2.1. Giao diện chính và cách khởi tạo phần mềm ESPRIT
Khởi ñộng chương trình:
Nhấp ñúp vào biểu tượng

-8- Vùng 5: Thể hiện một menu danh sách ngắn các bước gia công.
Sử dụng View/Project Manager hoặc nhấn phím F2.

1.3. CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM ESPRIT
Chức năng cơ bản của phần mềm ñược thể hiện như trong sơ ñồ
hình 1.3


Header Page 5 of 126.

-9-

- 10 1.5. Chức năng tạo và hiệu chỉnh các thực thể cho quá trình lập

Chức năng cơ bản của phần mềm ESPRIT

trình tự ñộng gia công (Milling Features)
Thiết kế

Lập trình tự ñộng gia
công

Tạo và hiệu chỉnh ñặc tính
cho quá trình gia công phay

Chọn và
hiệu
chỉnh

Vẽ
2D

Phay cơ bản

1.5.1. Tạo các thực thể phay (Creating Features)

chương trình
gia công (G-

Xây

bề mặt

Kết xuất

Phay nâng

code) nhằm

(SolidMill

cao

ñiều khiển

Traditional)

(SolidMill

các máy

Mold)

phay CNC

PTOP
Holes
Face
Profiles

Bao gồm: ñiểm (Point), ñoạn thẳng (Segment 1), cung tròn (Arc),
cung Ellipse, ñường tròn (circle), Ellipse, hình chữ nhật (Rectangle),

Bao gồm: mặt cầu (Sphere), mặt nón (Cone), mặt trụ (Cylinder),

Pocket

Extrude/Draft ( Extrude/Draft Surface)...

Footer Page 5 of 126.

Chọn lỗ các lỗ có cùng ñường kính sẽ tạo thành
một dãy lỗ.
Tạo biên dạng mặt phẳng ñể phay mặt phẳng

bên trong hốc (Internal Islands) sẽ tạo thành
những biên dạng kín.

Feature Chọn một lỗ. Chương trình sẽ tự ñộng chọn các
Parameters lỗ có cùng ñường kính

mặt xuyến (Torus), dựng mặt tròn xoay (Rotated Surface), dựng mặt
bằng phương pháp sweep (Normal Surface), dựng mặt bằng

Chọn vị trí trên mặt phẳng PTOP

cắt dây
Tạo thực thể biên dạng nội suy hay ngoại suy
của răng bánh răng.

- 12 CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN
MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
Để lập trình gia công chi tiết trên máy phay CNC bằng phần mềm
ESPRIT, có thể sử dụng hai phương pháp lập trình cơ bản như sau:
+ Phương pháp lập trình tự ñộng phay cơ bản (Solidmill
Tradational)
+ Phương pháp lập trình tự ñộng phay nâng cao – gia công khuôn

Cam

Tạo ñặc tính biên dạng của cam.

1.5.2. Hiệu chỉnh thực thể phay (Editing Features)
1.5.3. Tạo phôi
1.6. CHỨC NĂNG LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG GIA CÔNG
Phần mềm Esprit cung cấp các phương pháp lập trình gia công cơ
bản (SolidMill Traditional) và nâng cao (Solid Mill Mold).
1.7. KẾT XUẤT CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG NHẰM ĐIỀU
KHIỀN CÁC MÁY PHAY CNC
1.8. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu chương này ta thấy, phần mềm Esprit hỗ trợ cho

(Solidmill Mold)
2.1. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT
TRÊN PHẦN MỀM ESPRIT

- 13 -

- 14 -

Mô hình chi tiết thiết kế phôi ban ñầu

2.3. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG PHAY CƠ BẢN
Để gia công các chi tiết có bề mặt cần gia công ñơn giản (bề mặt

Chi tiết gia công lồng phôi
Máy CNC
Đồ gá

của chi tiết có dạng 2D), ta chỉ cần lập trình gia công chi tiết theo các
phương pháp truyền thống (Solidmill Traditional) như ở hình 2.2.

Thiết lập quy trình gia công

gia

Dụng cụ cắt
CÁC

Thiết lập các nguyên công gia công

PHƯƠNG
PHÁP

Thiết lập các bước gia công


(Z- Level

(Parallel

Roughing)

Planes

Phay tinh
-------

Finishing)

(Between

Phay mặt phẳng (Facing)
Phay hốc có ñường chạy dao theo biên
dạng hốc (Pocketing)
Phay hốc có ñường chạy dao không theo biên
dạng hốc (phay thô) (Trochoidal Pocketing)
Phay biên dạng xung quanh (Contouring)

BẢN

Curves

(SOLID-

Finishing)


(Links)

(General)

Mô phỏng quá trình gia công

Xuất tạo các file dữ liệu theo ngôn ngữ G-Code

Kết nối với máy CNC, ñiều khiển chuyển ñộng của máy CNC

Hình 2. 1 Lưu ñồ quá trình lập trình gia công chi tiết trên phần mềm
ESPRIT

Footer Page 7 of 126.

Thông số biên dạng
Thông số công

(Islands)

nghệ gia công

Thông số công nghệ

Thông số liên kết

(Strategy)

(Links)


2.2.3. Thông số biên dạng (Island)
Thông số công nghệ biên dạng nổi (hay chìm) trong quá trình gia
công bề mặt mà ñường chạy dao gặp phải bao gồm:
Island Features: Xác ñịnh một hoặc một vài ñường bao nổi cần

Gia công tinh lòng khuôn theo chiều trục z (Z-Level Finishing)

Gia công tinh lòng khuôn theo hướng kính (Radial Finishing)
Gia công tinh lòng khuôn theo kiểu xoắn ốc. (Spiral Finishing

tránh trong quá trình gia công. Sau khi gia công xong bề mặt thì bề
mặt ñường bao cần tránh sẽ ñược gia công lần cuối ñể hoàn thành
một lần chạy dao.

Gia công tinh ñáy khuôn (Floor Finishing)
Gia công tại các vị trí tiếp tuyến (Pencil Tracing)

Non-Cross Pocket Features: Xác ñịnh một hoặc một vài ñường
bao hốc cần tránh trong quá trình gia công. Dao sẽ không ñược ñi qua
vùng.
Cross Pocket Features: Cho phép chọn biên dạng nổi hay hốc
mà dao có thể ñi nhanh qua vùng này.
2.2.4. Thông số liên kết (Links)
Bao gồm các thông số: Khoảng cách chạy dao an toàn khi gia
công (Clearances), phương pháp ăn dao và lùi dao (Entry/Exit), bước
chuyển dao cắt (Passes Order)
2.3. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG PHAY NÂNG
CAO
Để gia công các chi tiết có bề mặt cần gia công phức tạp là tập
hợp nhiều bề mặt cong (bề mặt của chi tiết có dạng 3D), các thông số

- 17 -

- 18 -

2.3.1. Thông số tổng quát (Genaral)
Bao gồm các thông số: Tốc ñộ cắt (Cut Speed), lượng tiến dao
theo trục X, Y, Z (X, Y, Z Feedrate PM, PT), lượng tiến dao theo trục
X, Y (Const. Removal Rate), tính toán vận tốc cắt và lượng tiến dao
(Use Feed and Speed KB), kiểu gia công (Type of Cut)
2.3.2. Thông số công nghệ (Tool Path)
Bao gồm các thông số: Độ chính xác gia công (Accuracy), chiều

CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ESPRIT LẬP TRÌNH GIA CÔNG
BỀ MẶT KHUÔN MẪU TRÊN MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
3.1. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ DẠNG BỀ MẶT
KHUÔN MẪU
3.1.1. Gia công chi tiết có phần lồi
3.1.2. Gia công kiểu xoắn ốc

sâu của mỗi lần cắt (Depth), bước của mỗi lần cắt (Passes), tốc ñộ

3.1.3. Gia công chi tiết dạng hốc lõm

dao di chuyển nhanh (High Speed)

3.1.4. Gia công biên dạng (Profile)

2.3.3. Thông số biên dạng giới hạn (Limits)
Bao gồm các thông số: Giới hạn chiều cao gia công (Z Limit),

sâu cắt khác nhau (Feed Links).

3.2.3. Tính chế ñộ cắt khi gia công biên dạng

2.4. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Chương này trình bày các thông số công nghệ của quá trình lập
trình tự ñộng ñể gia công các bề mặt 2D, 3D thông dụng. Tùy vào

3.3. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT KHUÔN
DẬP NẮP BỒN NƯỚC TRÊN MÁY PHAY CNC HDVH
DENVER

từng bề mặt chi tiết cụ thể mà ta tính toán lựa chọn phương pháp lập

3.3.1. Giới thiệu về máy phay CNC HDVH DENVER

trình phù hợp. Phần mềm EPRIT cho phép tạo ra nhiều ñường chạy

3.3.2. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC

dao, kiểu vào dao và ra dao, vị trí giới hạn, ñiểm giới hạn của biên
dạng cần gia công, cách thay ñổi tốc ñộ cắt hợp lý khi gia công các
bề mặt chi tiết phức tạp trên máy phay CNC 4, 5 trục.

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

- 19 -


+ Chọn chế ñộ cắt:Vận tốc cắt F, vận tốc tiến dao S.

N1 T2 S2000 G17 M3

N45306 X-60.248 Y-51.978

+ Chọn chế ñộ bôi trơn

(dao ngon Dk 20)

Z-12.248

+ Xác ñịnh hành trình chạy dao nhanh

N2 G0 Z2.

N45307 X-60.178 Y-52.048

+ Lập quỹ ñạo dụng cụ

N3 X-.008 Y0

Z-12.162

+ Lùi dao

N4 G3 X4.082 Y-5.18 Z.172

N45308 Z-10.162

Sau khi thực hành gia công bài tập mẫu số 1 học sinh có khả
năng:
+ Biết ñược phương pháp lập trình gia công tự ñộng chi tiết bằng
phương pháp lập trình tự ñộng phay cơ bản như: Phay mặt phẳng
(SolidMill Facing), Phay biên dạng tinh xung quanh chi tiết

Hình 3. 3 Chi tiết thực tế sau khi gia công

(SolidMill Contouring), Phay hốc thô (SolidMill Trochoidal
Pocketing), Phay hốc tinh (SolidMill Pocketing), Phay hốc nhỏ
(SolidMill Rest Machining), Gia công theo một biên dạng bất kỳ
(Wire Frame Milling).
+ Thiết lập ñược các thông số cơ bản trong lập trình gia công.
+ Kết xuất câu lệnh gia công theo mã G-code.
+ Kết nối với máy CNC ñiều khiển hoạt ñộng gia công.
- Bản vẽ chi tiết gia công (Hình 4. 1):

Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.

- 23 -

- 24 4.1.2. Bài thực hành mẫu số 2
- Tên bài thực hành: THỰC HÀNH GIA CÔNG PHAY NÂNG
CAO
- Mục tiêu: Sau khi thực hành gia công bài tập mẫu số 2 học sinh
có khả năng:
- Biết ñược phương pháp lập trình gia công tự ñộng chi tiết bằng


N31161 T0

N30390 Z8.

N31162 M30

N30391 G1 Z6. F20.

% G71

---------------Các bước gia công và sản phẩm sau khi gia công mô phỏng:

Hình 4. 2 Chi tiết sau khi gia công mô phỏng

Footer Page 12 of 126.

Hình 4. 3 Khuôn dập bản lề (Khuôn trên)


Header Page 13 of 126.

- 25 -

- 26 -

Chi tiết sau khi gia công mô phỏng:

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

mặt 3D thông dụng trên máy phay CNC 3 trục với 2 mục ñích:

- Khai thác các ứng dụng của phần mềm ESPRIT vào việc lập

+ Phục vụ giảng dạy tại trường Cao Đẳng Nghề Quy Nhơn

trình gia công tự ñộng các chi tiết có ñộ phức tạp cao trên các máy

+ Giúp cho học sinh, sinh viên các trường cao ñẳng, ñại học

CNC 4, 5 trục.

nghiên cứu ñể tiếp cận phần mềm gia công mới chưa ñược phổ biến
trên thị trường nhằm phục vụ cho quá trình học tập và ứng dụng vào
thực tế sản xuất. Nội dung của giáo trình gồm hai phần chính:
* Phần I: Nội dung lý thuyết cơ bản hướng dẫn sử dụng phần mềm
* Phần II: Các bài thực hành mẫu từ cơ bản ñến nâng cao.
4.3. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
Qua nội dung trình bày ở chương 4 ñã nghiên cứu ứng dụng phần
mềm Esprit ñể tính toán lập trình tự ñộng gia công các bề mặt 3D
thông dụng, Xây dựng bài thực hành mẫu và giáo trình hướng dẫn sử
dụng phần mềm ñể lập trình phay các bề mặt 3D thông dụng trong
thực tế.

Footer Page 13 of 126.