Trong lĩnh vực gia công cắt gọt kim loại, đặc biệt là khuôn mẫu, các bề mặt gia công thường phong phú và phức tạp buộc phải ứng dụng phần mềm để lập trình kết hợp gia công trên máy CNC. Đây là các lĩnh vực được các nhà khoa học trong nước và trên thế giới quan tâm, nghiên cứu. Năm 2019, Hoàng Văn Quy và các đồng nghiệp đã tìm cách tăng năng suất gia công bằng phương pháp phân vùng bề mặt gia công dựa vào hàm Gaussian và thuật toán Freeman khi gia công các bề mặt tự do trên máy CNC 3 trục. Kết quả mô phỏng với bề mặt B-Spline cho thấy phương pháp này kết hợp với sự lựa chọn dụng cụ cắt hợp lý có thể giảm thời gian gia công và độ nhám bề mặt so với phương pháp không phân vùng. Rong Zhang và các đồng nghiệp (2015) đã đề xuất một ý tưởng được gọi là Linear Morphing Cone (LMC) lấy các đường bao của bề mặt gia công làm giới hạn khi gia công các bề mặt của chi tiết Blisk – một bộ phận quan trọng trong động cơ máy bay. Dựa vào LMC, từ đó tìm ra phương pháp hình thành các lớp chạy dao với độ chính xác gia công nhất định. Bằng các thực nghiệm, Rong Zhang và các đồng nghiệp đã sử dụng phương pháp này để tạo ra các lớp chạy dao và kết quả cho thấy các đường chạy dao đồng nhất và đồng dạng với đường bao. M. H. Mohamad and M. N. O. Zahid (2019) đã xây dựng chương trình mô phỏng nhằm cải thiện việc lập trình và mô phỏng quy trình gia công trục thứ 4 trong hệ thống NX CAM. Kết quả bài báo chỉ ra rằng các chương trình được phát triển có khả năng tối ưu hoá quá trình mô phỏng gia công của trục thứ 4 bằng cách giảm thiểu đến mức nhỏ nhất các bước và thời gian lập trình gia công. Lazoglu và các đồng nghiệp (2009) đã nghiên cứu phương pháp tối ưu đường chạy dao khi gia công các bề mặt tự do. Nghiên cứu đã chỉ ra một cách tiếp cận mới để tạo ra các đường chạy dao được tối ưu hóa cho các bề mặt dạng tự do thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, y sinh, sản xuất thiết bị gia dụng và khuôn mẫu. Phương pháp tối ưu hóa đường chạy dao được phát triển có thể xử lý các mục tiêu khác nhau dưới nhiều ràng buộc. Do hình học dị hướng của các bề mặt dạng tự do, đường chạy dao trở thành một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định lực cắt. Ở đây, khái niệm tạo đường chạy dao với lực tối thiểu được đề xuất và áp dụng cho các bề mặt dạng tự do. Đây là một phương pháp mới nhằm tạo đường chạy dao dựa trên cơ chế xử lý để giảm thiểu lực cắt đến mức nhỏ nhất khi gia công bề mặt tự do bất kỳ. Vedat Savas và cộng sự (2006) đã nghiên cứu độ nhám bề mặt bằng cách tiến hành thực nghiệm gia công phay trên máy Turn-Mill bằng dao End Mill và phôi thép Φ40 làm bằng vật liệu SAE 1050. Sau khi lần lượt thay đổi các thông số đầu vào như chiều sâu cắt, lượng chạy dao dọc trục, số vòng quay của phôi và tiến hành đo độ nhám bề mặt bằng máy MITUTOYO 211, họ đã xây dựng được mối liên hệ của chúng đối với độ nhám bề mặt.

CƠ CHẾ HÌNH THÀNH ĐƯỜNG DỤNG CỤ

Để xây dựng và phân tích đường dụng cụ, trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn sản phẩm gia công là mô hình khớp gối nhân tạo và phôi gia công là phôi hình trụ.

Sau khi thực hiện thử nghiệm các phiên bản khác nhau của phần mềm NX, chúng tôi nhận thấy phiên bản NX-1926 là phù hợp nhất. Đặc biệt, ở phiên bản này đã được nâng cấp thêm một số phương pháp gia công mới linh hoạt và hiện đại hơn, phù hợp với máy MillTurn hơn; đặc biệt ở phương pháp gia công thô, đó là phương pháp Multi Axis Roughing. Đối với các phiên bản cũ hơn, quá trình gia công phay thô trên máy Mill-Turn được chia thành nhiều vùng nhỏ và áp dụng các phương pháp gia công phay thô 3 trục, không có phương pháp gia công phay thô trực tiếp cho máy MillTurn. Điều này gây nhiều khó khăn trong việc kiểm tra va chạm giữa dụng cụ cắt và vùng vật liệu gia công, đồng thời làm tăng thời gian lập trình gia công. Đường dụng cụ áp dụng phương pháp gia công phay thô 3 trục tạo thành các lớp phẳng 2D song song.

Đối với phiên bản NX-1926, quá trình gia công phay thô trên máy Mill-Turn ứng dụng phương pháp mới Multi Axis Roughing hình thành nên các đường dụng cụ hình tròn đồng tâm, đồng thời nhận diện và cập nhật phôi một cách tự động trong suốt quá trình gia công, tránh được việc bỏ sót phôi trong các góc hẹp gây nên hiện tượng gãy dụng cụ cắt khi thực hiện các nguyên công tiếp theo.

TẠO ĐƯỜNG DỤNG CỤ

Để lập trình gia công thô chi tiết trên các phiên bản cũ, tác giả đã chia chi tiết thành 6 vùng gia công, mỗi vùng gia công đều ứng dụng phương pháp gia công phay thô 3 trục (Cavity mill). Khi thực hiện phay thô theo phương pháp 3 trục trên máy Mill-Turn dẫn đến việc hạn chế chuyển động của dụng cụ cắt theo chiều trục Y (hành trình lớn nhất và nhỏ nhất của trục Y là ±80), do đó nếu chi tiết kích thước càng lớn sẽ phải chia càng nhiều vùng gia công hơn, gây khó khăn trong việc lập trình gia công và kiểm tra va chạm của dụng cụ cắt. Hình ảnh đường dụng cụ của một vùng gia công.

Sau khi lập trình gia công bằng cả hai phương pháp, tác giả nhận thấy với phiên bản phần mềm NX1926 đã giảm được đáng kể thời gian lập trình, đồng thời việc kiểm soát va chạm của dụng cụ cắt tốt hơn. Khi tiến hành bằng phiên bản cũ hơn, để kiểm tra va chạm của dụng cụ cắt được tốt nhất cần phải chia rất nhiều vùng gia công và thực tế đã chứng minh nhiều vị trí gằn dao vì vật liệu quá dày làm ảnh hưởng không tốt đến dụng cụ cắt.

KẾT LUẬN

Trong bài báo giới thiệu hai phương pháp gia công thô chi tiết có bề mặt phức tạp, thực tế lập trình gia công đã chứng minh phiên bản NX1926 đem lại kết quả tối ưu hơn. Quá trình gia công thô trên phiên bản NX1926 giúp tiết kiệm thời gian lập trình và kiểm soát va chạm tốt hơn. Đây là một kết quả quan trọng trong nghiên cứu đường dẫn dụng cụ, từ đó có thể có những nghiên cứu rộng mở hơn đối với những bề mặt phức tạp như bề mặt tự do trong gia công khuôn mẫu. Đặc biệt, kết quả này sẽ là tài liệu tham khảo nhằm phục vụ quá trình nghiên cứu cũng như giảng dạy tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh.