LẬP TRÌNH CNC CHO KHUÔN QUADCOPTER KIM LOẠI VỚI NX (PHẦN 1)

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tiếp tục chuyến tham quan Xưởng chế tạo Máy kỹ thuật số để gia công khuôn nhựa cho vỏ trên của một chiếc quadcopter khi chuyển từ thiết kế sang sản xuất.

Tên tôi là Lars Okkels – Chuyên gia tư vấn CAM tại Siemens Digital Industries Software. Là một chuyên gia trong lĩnh vực lập trình khuôn CNC, vai trò của tôi là phát triển các quy trình gia công sẽ được sử dụng để sản xuất khuôn cho chi tiết này. (Khuôn này được thiết kế bởi Himanshu Iyer sử dụng NX Mold Design. Anh ấy giải thích quy trình của mình dưới đây.)

Khuôn vỏ trên của quadcopter được thiết kế trong NX CAD Mold Wizard

Đây không phải là một khuôn có độ phức tạp cao, nhưng dù vậy nó cũng cần đến 7 mold plate, 1 core insert, 1 cavity insert và 16 điện cực. Ở đây tôi sẽ tập trung vào lõi khuôn (core) và cavity inserts, các mold plates và the ribs ở mặt dưới của chi tiết. Ribs là khu vực cần thiết cho die sink EDM.

Nói chung, mục tiêu chính của tôi trong lập trình khuôn mẫu CNC là tối đa hóa hiệu quả gia công. Điều này đã giúp tôi thực hiện công việc trên khuôn của quadcopter và dưới đây tôi sẽ giải thích cách tôi sử dụng các công nghệ trong NX CAM để đạt được điều đó. NX không chỉ là một phần mềm CAM – đó là một giải pháp sản xuất chi tiết hoàn chỉnh, với chức năng nâng cao như process wizards và mô phỏng cho phép tôi làm việc hiệu quả và tối ưu hóa các quy trình sản xuất liên quan.

Ngoài hiệu quả của máy móc, mục tiêu quan trọng khác của tôi đối với dự án này là tạo ra một bề mặt rất mịn trên khoang. Nó sẽ tạo ra phần trên của chi tiết nhựa – khu vực có thể nhìn thấy sẽ mang lại cho mọi người ấn tượng tổng thể về chiếc quadcopter. Ngoài ra, tôi muốn tránh những sai lầm trong quá trình sản xuất có thể làm chậm dự án, chẳng hạn như phát hiện ra rằng dao quá ngắn, hoặc cần phải di chuyển kẹp. NX CAM cũng giúp tôi giải quyết những vấn đề này.

Chuỗi kỹ thuật số

Tương tự như cách mà thiết kế khuôn bắt đầu với dữ liệu CAD, điểm khởi đầu đối với tôi cũng là kỹ thuật số, tức là tệp Himanshu’s NX của thiết kế khuôn. Thật tuyệt khi biết rằng anh ấy đã sử dụng phương pháp Digital Twin và các công nghệ có sẵn trong NX Mold Design để đảm bảo rằng chi tiết thực sự có thể đúc được. Anh ấy cũng đảm bảo rằng khuôn đã được tối ưu hóa về hiệu suất, ví dụ như bằng cách sử dụng các tính năng như các kênh làm mát tuân thủ để rút ngắn thời gian làm mát.

Tôi cũng đã sử dụng phương pháp Digital Twin, phương pháp này để lập trình khuôn mẫu CNC có nghĩa là làm việc trong bối cảnh thiết lập máy hoàn chỉnh và có kết nối với thiết kế mô hình ban đầu. Điều này giúp tôi lập trình bất kỳ công việc nào nhanh hơn và mô phỏng các hoạt động để tối ưu hóa chúng trước khi gửi chúng đến xưởng sản xuất. Cavity insert là một ví dụ điển hình về điều này.

Lập trình khoang

Với insert, bạn thường chỉ tạo ra một hoặc hai chi tiết. Vì vậy, điều quan trọng là bạn phải làm đúng ngay lần đầu tiên. Quá trình gia công, đặc biệt là gia công thô, vật liệu cứng được sử dụng cho khuôn có thể mất nhiều thời gian nếu bạn sử dụng các phương pháp gia công thông thường. Để tăng tốc quá trình, tôi đã sử dụng NX’s Adaptive Milling, một phương pháp gia công tốc độ cao (HSM) cho phép cắt sâu với tốc độ cắt cao. Nó có thể rút ngắn chu kỳ gia công thô của các vật liệu cứng nhất đến 60%.

Như tôi đã đề cập trước đó, mục tiêu chính trong việc phay khoang là đạt được bề mặt siêu mịn. Điều này là rõ ràng đối với tôi vì vỏ trên của quadcopter là một chi tiết có thể nhìn thấy được. Ngoài ra, nhà thiết kế khuôn đã truyền đạt chất lượng bề mặt và dung sai mong muốn bằng cách sử dụng thông tin sản phẩm và sản xuất (PMI) được thêm vào mô hình 3D của khuôn.

Các mẫu cắt mịn của NX CAM Adaptive Milling cho phép cắt sâu ở tốc độ gia công cao mà vẫn quản lý tool load giúp tăng tốc độ gia công và kéo dài tuổi thọ của dao

Chất lượng bề mặt liên quan đến sự tác động lẫn nhau của nhiều biến số bao gồm chiến lược cắt, tốc độ, bước tiến dao, lựa chọn dao cắt, v.v. Tôi đã sử dụng kinh nghiệm trước đây của mình trong việc lập trình khuôn CNC và các công nghệ đường chạy dao tiên tiến trong NX vào quá trình này. Ví dụ, để làm theo các hình dạng khuôn tự nhiên, tôi đã sử dụng Guiding Curves tạo ra đường chạy dao mượt nhất có thể để hoàn thiện bề mặt tuyệt vời.

Chức năng mô phỏng G code-driven trong NX CAM là cách tuyệt vời để xác thực quá trình gia công. Trên màn hình của tôi, tôi có thể quan sát việc loại bỏ vật liệu, chuyển động của máy móc, v.v. và nhanh chóng thực hiện các thay đổi để tối ưu hóa chất lượng bề mặt.

Lập trình lõi khuôn

Các rib tăng cường được nhà thiết kế thêm vào mặt dưới của chi tiết đã ảnh hưởng đến cách tôi lập trình phay lõi. Các góc sắc nét được tạo ra bởi các rib bắt buộc phải sử dụng die sink EDM. Nhưng trước khi sử dụng EDM, tôi cần gia công khu vực đó càng nhanh càng tốt mà không cần gia công các chi tiết rib. NX CAM có một tính năng tuyệt vời được gọi là Geometry Wave Linker cho phép tôi thực hiện các thay đổi đối với hình học của core insert mà không ảnh hưởng đến mô hình CAD, đồng thời duy trì tính liên kết với thiết kế ban đầu. Tôi đã đơn giản hóa hình dạng hình học của vùng rib để tối ưu hóa đường chạy dao giúp rút ngắn thời gian gia công.

Công nghệ đồng bộ (Synchronous Technology) của NX cho phép các kỹ sư chỉnh sửa trực tiếp mô hình chi tiết và chuẩn bị cho lập trình NC, bao gồm việc đóng lỗ và khoảng trống, offsetting faces và thay đổi kích thước các tính năng của chi tiết

Các điện cực được sử dụng cho quá trình die sink EDM. Lõi này cần 16 điện cực, nhưng một số khuôn yêu cầu hàng trăm, vì vậy khả năng tự động hóa lập trình điện cực là rất cần thiết. Siemens cung cấp chức năng này thông qua NX Electrode Design Wizard. Nó hướng dẫn tôi quy trình làm việc từng bước để thiết kế các điện cực. Nó cho phép bạn chỉ định những thứ như chiều cao mở rộng, góc nháp, vật liệu và khe hở tia lửa. Tất cả kết hợp với các chức năng Tạo mô hình đồng bộ khác nhau cho phép tôi xác định hình học điện cực (offsetting faces or adding blends) để vận hành quá trình EDM tốt hơn.

Hoạt động của smooth-flowing Guiding Curves trong NX CAM là một phương pháp cắt lý tưởng để hoàn thiện tốc độ cao

Nguồn: Siemens

Leave a Reply

Your email address will not be published.