Ứng dụng phần mềm CAD CAM CIMATRON trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu

124 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM CIMATRON TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN MẪU Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực thiết kế và gia công. Nhiều công ty phát triển phần mềm và các viện nghiên cứu trên thế giới đã đưa ra hàng loạt các phần mềm trợ giúp trong lĩnh vực này và không ngừng phát triển chúng để tăng cường thêm các chức năng cho chúng cũng như làm cho việc sử dụng chúng trở nên thuận tiện hơn. Các hệ thống phần mềm trợ giúp việc thiết kế và gia công được phát triển theo hai hướng chính:  Các phần mềm thuộc nhóm " Best in Class"  Các phần mềm tích hợp " Integrated System " 1. Các phần mềm " Best in Class" Các phần mềm thuộc nhóm này thường thực hiện một chức năng trợ giúp cụ thể ví dụ như : Thiết kế các mô hình hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, Tính toán động học và động lực học cơ cấu. Các phần mềm này có hàng loạt các ưu điểm sau:  Giá thành rẻ hơn nhiều so với các hệ tích hợp  Việc khai thác các tính năng của chúng tương đối đơn giản  Không đòi hỏi cấu hình của máy tính cao Chính vì những lý do này chúng được đưa vào sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên các phần mềm loại này cũng có một số các hạn chế sau:  Do mỗi phần mềm chỉ thực hiện được một chức năng trợ giúp, nên để thực hiện toàn bộ quy trình từ thiết kế đến chế tạo một sản phẩm ta phải sử dụng nhiều phần mềm khác nhau và yêu cầu các phần mềm này phải có tính tương thích cao để có thể trao đổi dữ liệu một cách dễ dàng  Do không dùng chung một cơ sở dữ liệu nên các việc cập nhật các thay đổi của một khâu bất kỳ trong quá trình tạo ra sản phẩm tương đối khó khăn. Các hạn chế này của hệ phần mềm " Best in Class " sẽ được giải quyết bằng các hệ thống tích hợp 2. Các phần mềm tích hợp 125 Các phần mềm tích hợp được hình thành bởi việc liên kết nhiều mô đul khác nhau trong một hệ thống thống nhất. Mỗi mô đul thực hiện một công đoạn của quá trình thiết kế - chế tạo. Trong những năm gần đây các hệ thống tích hợp được nhiều nhà thiết kế - chế tạo hàng đầu trên thế giới quan tâm và đưa vào sử dụng nhờ các lý do sau:  Các hệ thống tích hợp dùng chung một cơ sở dữ liệu tạo điều kiện cho việc nhanh chóng cập nhật các thay đổi  Một trong những ưu điểm nổi bật của các hệ tích hợp là khả năng kiểm tra độ tương thích của các chi tiết thiết kế trong một khối lắp ráp tổng thể và thực hiện các hiệu chỉnh nếu cần thiết Ở Việt nam, trong những năm gần đây các phần mềm trợ giúp trong thiết kế - chế tạo đã được biết đến và đưa vào áp dụng ở các mức độ khác nhau. Tuy nhiên các phần mềm này chủ yếu thuộc nhóm " Best in Class " với các tính năng tương đối hạn chế ví dụ như:  Trong lĩnh vực thiết kế hình học Autocad của Autodesk đã được đưa vào sử dụng khá rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như Chế tạo máy, Xây dựng, Kiến trúc. .. Tuy nhiên Autocad chỉ hạn chế ở mức độ đưa ra các bản vẽ phẳng và in ấn chúng, còn khả năng xây dựng mô hình không gian của nó còn rất nhiều hạn chế  Trong lĩnh vực phân tích các phần tử hữu hạn, các phần mềm khác nhau như SHAP 90, ANSYS ... cũng được nhiều người biết tới  Phần mềm ALASKA của đức được đưa vào sử dụng khá rộng rãi ở các viện nghiên cứu và trường đại học trong cả nước, đặc biệt trong lĩnh vực phân tích động học và động lực học của cơ hệ nhiều vật Các hệ tích hợp mặc dù có những tính năng hết sức mạnh mẽ nhưng vẫn còn hết sức mới mẻ đối với chúng ta. Trong số các hệ thống tích hợp khác nhau trên thế giới, CIMATRON được biết đến như là một trong những hệ thống thành công nhất: CIMATRON là hệ thống tích hợp đặc sắc nhất được dùng trong lĩnh vực thiết kế và gia công cơ khí do nhóm chuyên gia của Nhật và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990. Nó nối kết CAD - CAM thành một hệ thống hoàn chỉnh, ngoài ra CIMATRON còn cho phép chúng ta tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn từ mô hình hình học dựng được trong CAD dùng trong việc tính toán trạng thái vật lý của chi tiết ví dụ như: tính nhiệt (tính toán quá trình truyền nhiệt, ứng suất nhiệt), tính bền ... Toàn bộ hệ thống Cimatron bao gồm bốn Modul: 126  CIMATRON - MODELING  CIMATRON - DRAFTING  CIMATRON - FEM  CIMATRON - NC Tạo ra một chu trình tích hợp khép kín trợ giúp chúng ta trong các bước khác nhau của quá trình Thiết kế - Gia công : 1. THIẾT KẾ Trong lĩnh vực thiết kế mô hình, Cimatron cung cấp cho chúng ta các công cụ hiệu quả để xây dựng các kiểu mô hình hình học khác nhau như:  Mô hình khung dây ( Wire - Frame )  Mô hình bề mặt ( Surfaces )  Mô hình thể đặc ( Solid ) Với các công cụ này, cho dù bạn làm việc với các mô hình khung dây, bề mặt hoặc mô hình thể đặc, Cimatron cho phép bạn xây dựng hầu như tất cả những gì mà bạn có thể tưởng tượng ra. Làm việc theo trình tự từ trên xuống hoặc từ dưới lên, sao cho phù hợp nhất đối với công việc đang thực hiện. Tính thống nhất của các phép toán lô gíc, một giao diện đồ hoạ trực quan và một cơ sở dữ liệu dùng chung xúc tiến việc chuẩn bị cho việc gia công mô hình của bạn Mô hình khung dây và bề mặt Mô hình khung dây và bề mặt của cimatron cung cấp đầy đủ các phần tử hình học bao gồm cả các mặt Bezie, Gregory và Nurbs. Tạo ra thậm chí cả các bề mặt điêu khắc phức tạp một cách dễ dàng. Các lệnh thiết kế, một bộ công cụ mềm dẻo, mạnh mẽ và toàn diện chứa đựng cả những phép pha trộn tinh xảo, vê tròn và cắt tỉa nhiều mặt. Một số lượng lớn các công cụ thẩm tra và hiệu chỉnh cho phép các thay đổi nhanh chóng và đảm bảo một độ chính xác tuyệt đối. Mô hình thể rắn Việc mô hình hoá bằng phương thức khối thuộc tính cơ sở thiết kế được những mô hình tự do và trực quan. Hệ thống sẽ hướng dẫn bạn một cách trực quan, tự động gọi ra công cụ vẽ phác trong khi hiển thị ra một cách thích hợp các đường trợ giúp thiết kế để bắt các đối tượng hoặc nhắc bạn khi đối tượng vượt ra hoặc bên trong các ràng buộc. Định nghĩa các ràng buộc khi bạn vẽ phác, hoặc thêm vào nó sau này. Bạn luôn duy trì được một sự kiểm soát một cách hoàn toàn các mối quan hệ thông số với khả năng thay đổi ở bất kỳ thời điểm nào. 127 2. DỰNG BẢN VẼ Cimatron Draft được thiết kế để mở rộng tối đa chất lượng của bản thiết kế cơ khí. Nó cung cấp các bản vẽ một cách nhanh chóng và thông minh, trong khi vẫn duy trì các mối quan hệ với mô hình hình học Các hình chiếu và hình chiếu riêng phần được chiếu tự động từ mô hình 2D và 3D của bạn ở bất kỳ một góc chiếu nào mà bạn muốn. Các hình chiếu được nối kết với mô hình được tự động cập nhật khi mô hình bị thay đổi. dễ dàng tạo ra các bản vẽ phức hợp chứa đựng nhiều hình chiếu, mà chúng có thể xếp xắp thẳng hàng với nhau và hiệu chỉnh một cách riêng rẽ. Tất cả các kích thước, dung sai, mặt cắt, chú thích có thể được hiệu chỉnh mà không cần nhập lại các dữ liệu đưa vào trước đó 3. TRONG LĨNH VỰC TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH ứng dụng FEM trong Cimatron là công cụ giúp chúng ta phân tích trạng thái vật lý của chi tiết thiết kế, quá trình này được thực hiện qua 3 bước:  Pre-Processing (Tiền sử lý )  Analyze ( phân tích )  Post - Processing ( quá trình hậu sử lý ) Trong đó Cimatron sẽ trợ giúp chúng ta trong hai bước phức tạp nhất đó là bước tiền sử lý và hậu sử lý. Pre-Processing Trong quá trình phân tích, tính toán bước tiền sử lý thực chất là việc tạo ra mô hình các phần tử hữu hạn. ở đây bề mặt của mô hình hình học sẽ được chia ra thành lưới phần tử, các khối thể đặc sẽ được phân ra thành một số lớn các phần tử, Ngoại lực, vật liệu cũng như các điều kiện biên ràng buộc sẽ được gán cho mô hình. Đây là một công việc hết sức tỉ mỉ và mất thời gian. Tuy nhiên trong Cimatron FEM, hầu như mọi việc được thực hiện một cách nhẹ nhàng và nhanh chóng: Trên cơ sở của mô hình hình học đã tạo dựng trong CIM - Modeling, việc chia các phần tử được tiến hành một cách tự động theo một độ chính xác yêu cầu, hệ thống sẽ tự động tính cho ta được toạ độ các điểm nút. Hệ thống cung cấp sẵn cho chúng ta một thư viện các loại phần tử, vật liệu, các kiểu tác dụng của ngoại lực để chúng ta có thể dễ dàng gán hoặc đặt chúng lên mô hình. 128 CIMATRON MODELINGDRAFTINGCIMATRON-NC CIMATRON-FEM PRE- PROCESSING POST- PROCESSING SOLID WIRE-FRAME SURFACES ANALYZE CSDL Hình 3.1. Sơ đồ tổng quan các chức năng của Cimatron Ngoài ra các khả năng sau đây của công cụ biên tập trong Cimatron - FEM cho phép ta đạt được một lưới tối ưu các phần tử:  Nối tự động hoặc trực quan các điểm nút  Trộn, nhập các lưới có mật độ khác nhau  Thay đổi vị trí các điểm nút cùng với việc tự động cân đối các phần tử liên kết với điểm nút đó.  Thay đổi vị trí, sao chép, xoá, xoay bất kỳ một phần nào của lưới đã được tạo ra. Post - Processing 129 Cho phép chúng ta hiển thị các kết quả tính toán khác nhau như ứng suất, nhiệt độ, biến dạng, phản lực, Gradient ứng suất .... ở đây chúng ta có thể lựa chọn:  Kết quả đưa ra dạng số hay đồ hoạ  Hiển thị riêng hay đồng thời mô hình bị biến dạng và mô hình nguyên thuỷ  Lựa chọn các màu sắc và tỷ lệ xích khác nhau để dễ dàng quan sát Nếu kết quả đưa ra ở dạng đồ hoạ, ta có thể lưu lại nó dưới dạng một tấm ảnh để dễ dàng có thể sử dụng lại nó khi cần phải so sánh các kết quả khác nhau trong quá trình hiệu chỉnh, cải tiến mô hình Mô hình hình học và mô hình các phần tử hữu hạn có thể được hiệu chỉnh ngay trong Post - Processing. Như vậy với sự trợ giúp của các công cụ mà Cimatron cung cấp chúng ta hoàn toàn có thể kiểm tra các kết quả tính toán, cô lập được các vùng nguy hiểm, đưa ra các hiệu chỉnh cần thiết và thông qua cơ sở dữ liệu dùng chung để cập nhật kịp thời các thay đổi. 4. GIA CÔNG Trong nền công nghiệp không có gì được coi là hiển nhiên, tuy nhiên Cimatron là một ngoại lệ. Các thao tác trực tiếp trên cơ sở dữ liệu của mô hình thiết kế, Cimatron NC tạo ra một đường chạy dao chính xác cho bất kỳ một bộ điều khiển số quá trình gia công nào. Nó cung cấp một giải pháp toàn diện cho các máy tiện, phay, khoan, dập và máy cắt xung điện từ 2.5 đến 5 trục. Công cụ quản lý các đường chạy dao cung cấp khả năng kiểm soát một cách tổng thể việc tạo ra, thay đổi và hiển thị tất cả các thao tác NC. Với những đặc tính tiện dụng và sức mạnh của mình, mặc dù yêu cầu các cấu hình về phần cứng khá cao: Tối thiểu là máy 486, bộ nhớ trong 16 MB , Card màn hình 1MB, không gian tự do trên đĩa cứng lớn hơn 150 MB , giá thành của phần mềm khá đắt, nhưng chỉ sau một thời gian ngắn hệ thống phần mềm này đã được các công ty hàng đầu trên thế giới sử dụng. Theo số liệu thống kê của hãng SEILO, khoảng 85 % sản phẩm của ngành công nghệ cao được tạo ra bởi sự trợ giúp của CIMATRON. 3.1. Giao diện của CIMATRON 3.1.1. Màn hình đồ hoạ của Cimatron Màn hình đồ hoạ của Cimatron không những giúp chúng ta dễ dàng thực hiện các lệnh khác nhau mà còn cung cấp cho ta các thông tin khác nhau về chế 130 độ làm việc hiện thời và những thông báo, các dòng nhắc trực tuyến mà màn hình cung cấp sẽ chỉ dẫn cho chúng ta biết cần phải làm gì ở bước công việc tiếp theo. Các khối lệnh của Cimatron được bố trí theo cấu trúc hình cây mà ta dễ dàng tiếp cận với nó thông qua chuột cũng như bàn phím, Màn hình đồ hoạ của Cimatron được chia ra một số vùng thực hiện một chức năng xác định như trên hình vẽ : 1. Dòng nhắc (Prompt Area): Trong khi thực hiện các lệnh của Cimatron ở vùng này luôn hiện ra lời nhắc, hướng dẫn người sử dụng phải làm những việc gì trong bước tiếp theo. Đôi khi ở vùng này xuất hiện các dòng nhắc mô tả việc lựa chọn các thông số, phương án, trong trường hợp này ta phải thay đổi các lựa chọn khi cần thiết và sau đó ấn Enter Vïng tr¹ng th¸i Dßng h−íng dÉn Vïng quan hÖDßng nh¾c Dr af t ing No t e EXIT UNDO Vïng c¸c hµm tham chiÕu tøc thêi C¸c hµm cña øng dông hiÖn thêi C¸c hµm dïng chung Hình 3.2. Cấu trúc giao diện đồ hoạ của Cimatron 2. Vùng quan hệ : Vùng này hiện ra các lựa chọn, các tham số hình thức của lệnh đang thực hiện 3. vùng trạng thái: 131 Thông báo một số tình trạng hiện thời của bản vẽ như : phương pháp xác định điểm (END, SCREEN, MID, ...), Màu sắc của nét vẽ, lớp hiện thời ... 4. Vùng hàm số (bảng điều khiển) Bảng điều khiển nằm ở bên lề phải của màn hình chứa các lệnh dùng trong Cimatron, bao gồm các vùng sau: Các hàm truy xuất tức thời: gồm những hàm dùng để điều khiển màn hình, các lớp của bản vẽ. các hàm này có thể được gọi ở bất kỳ thời điểm nào khi mà hệ thống đang ở trạng thái chờ tín hiệu điều khiển từ chuột Vùng đường dẫn hiện thời : có 3 phím hiển thị ứng dụng hiện thời, hàm đang thực hiện và lựa chọn (option) đang được thực hiện. Vùng các hàm ứng dụng riêng: vùng này hiện ra tên của các hàm Cimatron ở một ứng dụng xác định. Do không gian bị hạn chế nên chỉ một phần tên các hàm này được hiện ra để hiển thị phần tiếp theo hoặc phần phía trước của danh sách tên hàm ta dùng chức năng và chức năng của chuột. Để hiển thị toàn bộ danh sách tên hàm của ứng dụng đang hoạt động ta dùng chức năng của chuột. Các hàm này chỉ có thể truy xuất được khi lời nhắc xuất hiện. Vùng các hàm hệ thống dùng chung: nhóm hàm này bao gồm các hàm dùng để quản lý và điều khiển, các hàm này chung cho tất cả các ứng dụng của Cimatron và có thể tiếp cận được khi xuất hiện lời nhắc 5. Vùng vẽ: Đó là vùng dành cho việc hiển thị các đối tượng vẽ và ta không thể tiếp cận được vùng này khi một menu nào đó xuất hiện ở vùng quan hệ 6. Con trỏ : Mặc định nó là một dấu cộng và xuất hiện chỉ trong vùng vẽ. ta có thể thay đổi hình dạng của con trỏ nhờ lệnh DISPLAY 7. Dòng thông báo: Nằm ở phần dưới của màn hình và thường xuyên đưa ra các thông tin trợ giúp hoặc báo lỗi. trong úng dụng NC ở đây sẽ xuất hiện 2 dòng thông báo về toạ độ hiện thời của dụng cụ cắt và tốc độ, tên dụng cụ cắt. 3.1.2. Sử dụng chuột trong Cimatron Cimatron sử dụng chuột 3 phím và nó là thiết bị chủ yếu để thực hiện các thao tác vẽ cũng như lựa chọn các hàm và Option của nó. Trong Cimatron ta có thể sử dụng từng phím chuột một cách riêng rẽ hoặc phối hợp chúng với nhau: 132 Phím trái chuột : Thực hiện các chức năng sau:  Lựa chọn các hàm và Option của hàm,  Chỉ ra một vị trí xác định trên vùng đồ hoạ  Chọn các đối tượng vẽ (Entity) Phím giữa của chuột: Thực hiện chức năng thoát (Exit) trong các tình huống sau:  Kết thúc việc chọn các đối tượng và thực hiện bước tiếp theo  Thoát khỏi lựa chọn hiện thời và trở về bước đầu tiên hoặc bước trước đó của hàm  Thoát khỏi hàm hiện thời Phím F5 có chức năng tương đương phím giữa Phím phải chuột: Thực hiện chức năng trong các tình huống sau:  Gọi các menu con  Để lật trang tiếp theo khi có một danh sách dài Phím trái kết hợp với phím giữa: Thực hiện chức năng để:  Huỷ bỏ thao tác vừa thực hiện và trở về trạng thái trước đó  Cuốn ngược, ví dụ như hiển thị ra màn hình danh sách trước đó của các hàm trong ứng dụng hiện thời Phím F6 có chức năng tương đương. Phím giữa kết hợp với phím phải : Dùng để gọi các hàm truy xuất tức thời. Phím F8 có tính năng tương tự. Phím trái kết hợp với phím phải :Dùng để gọi Menu điều khiển chế độ màn hình như sau: INDICATE & EXIT INDICATE/ CROSS/ MARK/ CLEAR PICK CROSS-HAIR NO MARK Những lựa chọn này rất tiện ích cho việc trình bày ở vùng đồ hoạ của màn hình mà không phải chọn bất cứ một hàm nào ở đây:  NIDICATE chỉ ra một điểm ở một vị trí bất kỳ trên màn hình  PICK chọn và làm sáng đối tượng,  CROSS hiển thị con trỏ ở dạng dấu chữ thập  CROSS- HAIR Hiển thị con trỏ giống như hai đường thẳng giao nhau 133  MARK Tạo ra các chấm điểm tại điểm mà ta nháy chuột  NO-MARK không tạo ra các chấm điểm  CLEAR xoá tất cả các dấu chấm điểm tạo ra trong quá trình vẽ Phối hợp cả 3 phím chuột : Sẽ hiển thị danh sách tất cả các hàm có trong ứng dụng hiện thời 3.1.3. Bàn phím Trong Cimatron bàn phím được dùng để nhập các dữ liệu dạng ký tự hoặc số hoặc tiếp cận và sửa đổi các tham số hình thức. Đôi khi bàn phím cũng được dùng để thực hiện các lệnh khác nhau khi chuột không hoạt động. Thêm vào đó một số phím có các chức năng đặc biệt sau:  Các phím mũi tên dùng để dịch chuyển trong màn hình cũng như giữa các hàm trong danh sách các hàm. Ở đây các phím này có thể dùng thay chức năng của chuột  Phím xoá lùi (Back space) dùng để xoá một ký tự về phía trước  Phím ENTER dùng để kết thúc việc nhập các dữ liệu số/chữ và khẳng định một thao tác nào đó  CTRL giữ chức năng như 1 phím điều khiển và luôn được phối hợp với một phím khác  CTRL + B gọi tiện ích COLOR SETUP, cho phép xác định màu của các menu và đối tượng vẽ  CTRL + D xoá điểm, đường thẳng, đường tròn hoặc bề mặt vừa vẽ xong khi mà hàm dùng để vẽ chúng vẫn còn hoạt động. khoảng 100 đối tượng vẽ có thể xoá bằng cách này  CTRL + F dùng để làm tươi toàn bộ màn hình, chức năng này không dùng được khi hệ thống đang chờ nhập văn bản  CTRL + G tạo ra GIF file từ toàn bộ màn hình hiện thời. File này sẽ có phần mở rộng là GIF  CTRL + X ngừng hoạt động của hàm hiện thời  ESC thoát khỏi hàm đang hoạt động và trở về lời nhắc <Select Function>  F10 thoát tạm thời khỏi Cimatron và về DOS. Để trở lại Cimatron ta gõ EXIT 134  Phím bước trống để chọn hàm hoặc các Option của nó, ở đây nó có thể thay thế chức năng của phím trái chuột. 3.2. Xây dựng mô hình bề mặt trong Cimatron 3.2.1. Trình tự tiến hành xây dựng mô hình bề mặt Để đảm bảo chất lượng cũng như tốc độ tạo dựng mô hình, tránh các sai sót và cũng để tránh phải thực hiện các công việc vô ích. Sau khi nhận được nhiệm vụ thiết kế chúng ta phải tiến hành thực hiện theo các bước sau:  Phân tích kết cấu của bản thiết kế, xác định các bề mặt cần được tạo dựng cũng như các thông số và yêu cầu chất lượng của các bề mặt đó,  Lựa chọn kiểu bề mặt, các lệnh của Cimatron và các tuỳ chọn của nó dùng để tạo dựng các bề mặt cần thiết kế,  Phân lớp bản vẽ,  Dựng khung bản vẽ, các hệ quy chiếu và các đường cơ sở,  Tiến hành tạo dựng các mặt cơ sở,  Tiến hành hiệu chỉnh, sửa đổi nếu cần thiết,  Kiểm tra chất lượng của từng bề mặt và kiểm tra tổng thể bản thiết kế. 3.2.2. Các nguyên tắc chung khi chọn lựa các bề mặt Cimatron cung cấp cho chúng ta một số lượng lớn các loại bề mặt khác nhau, chính vì vậy trong bước chuẩn bị, trước khi bắt tay vào vẽ chúng ta phải tự đặt ra các câu hỏi:  Loại bề mặt nào sẽ được dùng để xây dựng mô hình ?  Lệnh nào và tùy chọn nào sẽ được sử dụng ? ở đây không chỉ có một câu trả lời duy nhất cho các câu hỏi này, việc lựa chọn này hoàn toàn tuỳ thuộc vào thói quen cũng như kinh nghiệm của người thiết kế. Tuy nhiên tồn tại một số nguyên tắc cơ bản sau định hướngcho việc lựa chọn:  Tuỳ thuộc vào các thông số mà bạn có, bạn hãy xác định lệnh nào và tuỳ chọn nào sẽ phù hợp với vấn đề mà bạn cần giải quyết  Sau khi chọn sơ bộ ( ở bước trên), bạn hãy nghiên cứu tính chất của mỗi bề mặt và xác định xem bề mặt nào là thích hợp nhất và hãy tạo ra bề mặt đó 135  Kiểm tra xem liệu có cần phải thực hiện các thao tác bổ trợ với lệnh cắt xén (TRMSRF)  Nếu tồn tại nhiều giải pháp cho vấn đề đặt ra, bạn hãy xem xét các giải pháp có thể khác, so sánh chúng trên màn hình trước khi đưa ra một quyết định cuối cùng  Nếu bạn tìm ra cùng một lúc nhiều giải pháp cho kết quả tốt và không giải pháp nào tỏ ra trội hơn, hãy dùng giải pháp đơn giản nhất. Ví dụ như: Để tạo ra một bề mặt nằm giữa hai đường cong (Section ) mà không cần quy định độ dốc của nó theo hướng của đường Cross-Section, thì việc sử dụng mặt kẻ ( RULED ) sẽ tốt hơn nhiều so với dùng mặt BLEND với tuỳ chọn FREE - SLOPES. 3.2.3. Các bề mặt cơ sở có thể được tạo ra trong Cimatron Như đã phân tích ở các phần trước, sức mạnh của phần mềm Cimatron là nó cung cấp cho chúng ta một số lượng lớn các loại bề mặt, để tiện khai thác các khả năng của Cimatron, trong phần này chúng tôi sẽ giới thiệu một cách tổng quan các loại bề mặt mà Cimatron cung cấp cũng như phương thức tạo ra chúng: 1. Bề mặt kẻ (RULED SURFACE) Đây là loại bề mặt được tạo ra bởi việc cuộn một đương thẳng một cách trơn tru dọc theo hai đường cong Section tương đối với các điểm nối. Kết quả là bề mặt nhận được có các đường Cross-Section là đường thẳng. Hướng U sẽ dọc theo Section, hướng V sẽ dọc theo Cross - Section ( là các đường thẳng ). Hình dạng của các đường Section sẽ thay đổi một cách tuyến tính từ đường biên thứ nhất sang đường biên thứ hai, khi đường cơ sở thứ hai biến thành một điểm ta có mặt nón. Mặt trụ, mặt nón cụt cũng là những trường hợp riêng của mặt kẻ Để tạo ra được bề mặt này ta phải dựng được hai đường cơ sở ( Section ) sau đó dùng lệnh RULED và chỉ ra 2 đường cơ sở này (Xem hình vẽ) 136 Chän ®−êng cong 2 Chän ®−êng cong 1 Hình 3.3. Phương thức xây dựng bề mặt kẻ Trong Cimatron ta còn có thể dựng được một mặt kẻ nằm giữa một đường cơ sở và một mặt cong bằng cách định nghĩa đường cơ sở, hướng chiếu xuống mặt cong, hoặc đường cơ sở và hướng mà các đường sinh hợp với mặt cong, đó là những tình huống thường xảy ra khi tạo dựng các bề mặt có quan hệ tương đối với nhau. Tuỳ chọn TRIM ON/OFF cho phép chúng ta có thể xén bỏ hoặc không các phần thừa ra của bề mặt, làm tăng tốc độ tạo dựng mô hình 2. Các bề mặt tròn xoay (REVOLUTE SURFACE) Đây là các bề mặt được tạo ra bởi việc xoay một đường cong (hoặc một đường chu tuyến) đi một góc nhất định quanh trục xoay. Các đường cong này là các Section ( hướng V ) của bề mặt còn Cross-Section (hướng U ) là các cung tròn có tâm nằm trên trục quay. Để tạo ra bề mặt này ta chỉ cần sử dụng lệnh REVOL sau đó chỉ ra đường section và trục quay 3. Các bề mặt cuộn ( DRIVE - SURFACES ) Đây là các bề mặt được tạo ra bởi việc dịch trượt một đường cong ( hoặc chu tuyến ) dọc theo một đường cong khác hoặc dọc theo hướng được quy định bởi đường cong khác. Hướng U của bề mặt là hướng dọc theo đường cong trượt ( Section ) và hướng V của bề mặt là hướng của các đường định hướng ( Cross - Section ) Lệnh tạo ra các bề mặt này ( DRIVE ) chứa rất nhiều tuỳ chọn, các tuỳ chọn của nó có thể phân ra làm hai nhóm theo định nghĩa toán học của các bề mặt được tạo ra: 137  Sử dụng tuỳ chọn PARALLEL SEC. (các đường section song song với nhau), ta sẽ nhận được DRIVE SURFACE  Nếu sử dụng các tuỳ chọn khác ta sẽ nhận được các bề mặt kiểu BEZIER (xem giải thích ở phần sau ) 4. Các bề mặt kiểu BEZIER Các bề mặt BEZIER và GREGORY cho phép mô tả những kết cấu hết sức phức tạp trong các ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp hàng không. Các bề mặt này có rất nhiều ưu điểm, đặc biệt là chúng dễ dàng hiệu chỉnh và dễ dàng thực hiện các thay đổi cục bộ. Rất nhiều lệnh tạo dựng và hiệu chỉnh trong Cimatron có thể tạo ra những bề mặt này. Mặt BEZIER bao gồm một chuỗi các mảnh nối với nhau, mỗi mảnh được định nghĩa bằng 16 điểm điều khiển. Hình dạng của các mảnh phụ thuộc vào vị trí của các điểm này. 12 điểm định nghĩa 4 cạnh biên của mảnh, trong đó chỉ có 4 điểm nằm ở góc là nằm trên bề mặt còn các điểm khác không nằm trên bề mặt mà chỉ gây ảnh hưởng đến hình dạng của các mảnh. Trong bề mặt BEZIER Sự nối kết các mảnh không nhất thiết phải trơn tru và nó có thể có các góc nhọn bên trong bề mặt. Điều kiện trơn tru của hai mảnh kề nhau là 3 điểm điều khiển sau đây thẳng hàng: một điểm bên trong, một điểm nằm trên cạnh biên và điểm thứ ba nằm bên trong mảnh kế cạnh (cả ba điểm phải nằm trên cùng một hướng đường thông số) Kết cấu các mảnh được định nghĩa bằng các điểm điều khiển cho phép chúng ta dễ dàng thực hiện các thay đổi cục bộ trên bề mặt. Cấu trúc của các mảnh và tất nhiên cả bề mặt có thể thay đổi bằng việc sử dụng lệnh MODIFY như sau: Dời chuyển các điểm điều khiển ( ngoại trừ 4 điểm nằm trên các góc ) bằng lệnh MODIFY POINTS Định nghĩa lại độ dốc ở các đường bao của bề mặt ( MODIFY SLOPES ). Các độ dốc này có thể được định nghĩa như sau: - độ dốc dọc theo một đường biên là hằng số ( CONSTANT ) - độ dốc dọc theo một đường biên sẽ thay đổi tuyến tính từ đầu này sang đầu kia ( LINEAR ) - độ dốc dọc theo một đường biên chỉ định của một bề mặt là các tiếp tuyến với độ dốc của một cạnh của bề mặt thứ hai ( SURFACE ) 138 - Độ dốc tại mỗi điểm nút ( điểm nằm trên góc của các mảnh ) dọc theo đường biên của bề mặt được xác định ( GENERAL ) Tất cả các dạng bề mặt khác nhau đều có thể chuyển thành mặt BEZIER bằng lệnh MODIFY/ APPROX. TO BEZIER. Bằng lệnh này với việc sử dụng hợp lý giá trị của độ chính xác chuyển đổi ta có thể giảm bớt được mức gợn sóng của bề mặt nguyên thuỷ. 5. Bề mặt GREGORY Bề mặt GREGORY là sự mở rộng nâng cao của bề mặt BEZIER, nó có tất cả các đặc tính của mặt BEZIER tuy nhiên khác với bề mặt BEZIER nó luôn luôn trơn tru. Mỗi một mảnh của bề mặt được định nghĩa bởi 20 điểm điều khiển, 12 điểm định nghĩa 4 cạnh và 8 điểm bên trong. Hình dạng của các mảnh này phụ thuộc hoàn toàn vào các điểm điều khiển. 4 điểm điều khiển bên trong sẽ đảm bảo được sự trơn tru giữa các mảnh . Bằng việc sử dụng MODIFY/ SMOOTH, ta có thể chuyển một bề mặt không trơn tru thành bề mặt GREGORY trơn tru, tuy nhiên điều này sẽ không thực hiện được nếu bề mặt nguyên thuỷ có điểm bất thường hoặc sự chuyển đổi sẽ tạo ra một thay đổi rõ nét của bề mặt nguyên thuỷ. Các lệnh tạo bề mặt khác nhau như DRIVE, BLEND, RULED, MESH và COMSRF , nếu như bề mặt tạo ra không trơn tru, nó sẽ tự động được chuyển sang mặt GREGORY 6. Bề mặt pha trộn BLEND SURFACE Đây là một bề mặt được tạo ra bởi một chuỗi liên tiếp các đường cong, và (hoặc) các điểm, và ( hoặc ) các đường bao của bề mặt. Kết quả nhận được là một mặt BEZIER, các bề mặt này liên tục và có thể trơn tru. Khi chọn các đường biên của bề mặt, một đường cong ngầm định sẽ được tạo ra và sẽ được xoá đi ngay sau khi bề mặt BLEND được tạo ra. Để tạo ra bề mặt này chúng ta dùng lệnh BLEND sau đó chỉ ra các đường Section mà nó cần phải đi qua. 7. Mặt lưới - MESH SURFACE Đây là một bề mặt được định nghĩa bởi một chuỗi các đường Section và Cross - Section. Bề mặt tạo ra là một lưới các mảnh nhỏ. Bề mặt đi qua một cách trơn tru một chuỗi các đường Section ( hướng U ) và các đường Cross - Section ( hướng V ) Mỗi một cặp các đường Section và các đường Cross - Section kề nhau sẽ tạo ra một mảnh bề mặt 139 Sự tiếp nối giữa hai mảnh kề nhau là liên tục và trơn tru Bên trong các mảnh, hình dạng của bề mặt được định nghĩa bởi một hàm số tuỳ thuộc vào hình dạng của các đường cong tạo ra mảnh đó và khoảng cách từ điểm đang xét tới các đường biên của mảnh Để tạo ra bề mặt lưới ta dùng lệnh MESH sau đó chỉ ra hai nhóm đường cong cắt nhau: Bộ các đường cong được chọn đầu tiên sẽ tạo nên các đường Section, còn nhóm đường cong chọn thứ hai sẽ tạo ra các đường Cross - Section Thuật toán tạo ra mặt lưới cho phép chúng ta tạo ra những bề mặt có hình dạng tương đối phức tạp và ít có quy luật 8. Bề mặt NURB SURFACE Đây là bề mặt có cấu trúc phức tạp, được tạo ra từ một ma trận các điểm nằm trên hướng Section và Cross section. Các điểm này có vai trò như những điểm điều khiển để tạo nên các đường Section và Cross - Section. Bề mặt NURB ( Non - Uniform Rational B-Spline Surface ) cho phép chúng ta định nghĩa mức độ ảnh hưởng tương đối cho mỗi điểm điều khiển khi bề mặt được tạo ra và ta cũng có thể cập nhật nó sau này khi cần hiệu chỉnh Các đường Section và Cross - Section được định nghĩa bởi các điểm điều khiển là những đường cong dạng NURB ( Non - Uniform Rational B-Spline). Bậc ngoại suy của các đường cong này cũng có thể thay đổi. Ưu điểm nổi bật của các mặt cong này là dễ dàng thay đổi hình dạng của bề mặt kể cả các thay đổi cục bộ nhờ việc thay đổi vị trí cũng như mức độ ảnh hưởng của các điểm điều khiển ( dùng lệnh MODIFY/ POINTS) Để tạo ra được các bề mặt này ta dùng lệnh NURB sau đó chỉ ra các điểm điều khiển với lưu ý rằng : Số lượng các điểm điều khiển trên mỗi phía phải lớn hơn số bậc của đa thức ngoại suy. 3.2.4. Sử dụng các công cụ hiệu chỉnh Cimatron cung cấp cho chúng ta hàng loạt các công cụ để hiệu chỉnh sửa đổi các bề mặt đã được tạo ra: 1. Lệnh cắt tỉa các mặt cong Đây là công cụ hết sức tiện lợi làm tăng tốc độ xây dựng mô hình: sau khi đã có được các bề mặt cơ sở ta dùng lệnh cắt tỉa với tuỳ chọn ( TRIM ) để loại bớt những phần thừa và máy sẽ tự động tính cho tác các giao tuyến với độ chính xác yêu cầu. Ngoài việc cắt tỉa ở đây chúng ta còn có thể chia một bề mặt thành 140 nhiều phần ( Sử dụng tuỳ chọn DIVIDE). Điều này hết sức cần thiết khi cắt xén các bề mặt phức tạp với các pháp tuyến đổi dấu Để thực hiện việc cắt tỉa cũng như chia nhỏ các bề mặt ta dùng lệnh TRMSRF. Lệnh này ngoài việc có hai tuỳ chọn là TRIM và DIVIDE như đã trình bày ở trên, nó còn có cung cấp cho ta nhiều phương thức cắt tỉa khác nhau: - PLANE : cắt tỉa ( hoặc chia một bề mặt) bằng cách chỉ ra một mặt phẳng cắt qua bề mặt đó - SURFACE : cắt tỉa ( hoặc chia một bề mặt) bằng cách chỉ ra mộtbề mặt khác cắt qua bề mặt đó, ở đây ta có thể lựa chọn hoặc xén cả hai bề mặt hoặc xén bề mặt thứ nhất - PARAMETER cắt hoặc chia một bề mặt bằng các đương Section hoặc Cross - Section chỉ định - CONTOURS Chia hoặc cắt một bề mặt bằng cách chỉ ra một đường chu tuyến, đường chu tuyến này có thể nằm trên bề mặt hoặc không (khi đó mặt cong sẽ được chia, cắt bởi hình chiếu của nó lên bề mặt Sau khi đã tiến hành chia, cắt ta có thể dễ dàng nhận lại bề mặt ban đầu bằng cách dùng tuỳ chọn ORIGINAL. Các đảo đã bị khoét bởi lệnh này có thể được phục hồi bằng tuỳ chọn CANCEL CONTOURS Các bề mặt cơ sở sau khi đã bị cắt tỉa đều chuyển sang một loại bề mặt với tên gọi là TRIMED SURFACES, khác với các bề mặt bình thường các bề mặt này có thể có nhiều hơn 4 cạnh biên. Để thuận tiện cho việc thực hiện các hiệu chỉnh khác trên các mặt này trong một số trường hợp Cimatron cho phép chuyển đổi chúng thành mặt cong bình thường ( xem lệnh Modify ) 2. Tạo ra các mặt lượn nối giữa các bề mặt Thông thường các bề mặt của chi tiết thường nối với nhau dưới một cung lượn nào đó, tuy nhiên khi xây dựng mô hình bề mặt trong Cimatron ta không cần phải tạo dựng chúng như đã làm đối với các bề mặt cơ sở: Sau khi đã có các bề mặt cơ sở ta chỉ cần thực hiện lệnh FILLET và cung cấp cho máy các thông tin cần thiết bao gồm: Chỉ ra các bề mặt giao nhau mà giữa chúng mặt lượn sẽ được tạo ra Xác định bán kính cung lượn Chỉ ra các hướng để xác định tâm của các cung lượn 141 Trong lệnh vê tròn này ta còn có thể lựa chọn TRIM ON khi muốn các phần thừa của hai bề mặt cơ sở được xoá bỏ hoặc TRIM OFF khi muốn giữ chúng. Để tăng tốc độ vê tròn Cimatron đã cung cấp cho chúng nhiều tuỳ chọn vê tròn khác nhau : - 2 SURFACES : tạo ra mặt lượn giữa hai bề mặt giao nhau - 3 SURFACES : tạo ra mặt lượn giữa 3 bề mặt giao nhau từng đôi một, trong trường hợp này ở góc của ba mặt cơ sở sẽ được tạo ra một mặt lưới nối trơn tru các mặt lượn và mặt cơ sở - 3 DIF. RADI : cho phép tạo ra ba mặt lượn với các bán kính khác nhau giữa ba mặt cơ sở cắt nhau - MULTI. : tạo ra các mặt lượn nằm giữa một mặt đáy và nhiều mặt thành cắt mặt đáy này 3. Các công cụ trợ giúp việc nâng cao chất lượng bề mặt của mô hình Việc nâng cao chất lượng bề mặt, đảm bảo sự nối liên tục, trơn tru của các bề mặt cơ sở là một công việc hết sức quan trọng. Nó quyết định đến chất lượng, độ thẩm mỹ của sản phẩm cũng như tránh được các lỗi phát sinh trong quá trình gia công chi tiết sau này. Việc cải thiện chất lượng của các bề mặt và sự nối kết trơn tru giữa chúng được thực hiện bởi lệnh MODIFY, nó cung cấp cho chúng ta rất nhiều khả năng hiệu chỉnh: Khi chúng ta muốn chuyển một bề mặt bất kỳ thành mặt BEZIER, tạo điều kiện dễ dàng cho việc thực hiện các thay đổi khác nhau, hãy sử dụng tuỳ chọn APPROX. TO BEZIER Để kiểm tra xem một bề mặt có trơn tru không hoặc chuyển một mặt BEZIER không trơn sang mặt GREGORY trơn tru, ta dùng tuỳ chọn SMOOTH, tuy nhiên cần phải lưu ý rằng tuỳ chọn này không thực hiện được trên những bề mặt có điểm bất thường hoặc những bề mặt mà để chuyển đổi thành trơn tru sẽ là thay đổi một cách rõ nét nó. Trong trường hợp này ta phải tiến hành thực hiện thêm các hiệu chỉnh khác trước khi thực hiện tuỳ chọn SMOOTH Tuỳ chọn FAIR dùng để giảm bớt các gợn sóng của bề mặt Trường hợp bạn muốn kiểm tra toạ độ, thay đổi vị trí hoặc mức độ ảnh hưởng của các điểm điều khiển trong các mặt BEZIER hoặc GREORY, hãy sử dụng tuỳ chọn MODIFY POINTS 142 Khi việc nối kết của các mặt kề nhau không trơn tru, chúng ta thường phải thay đổi độ dốc của những bề mặt này dọc theo đường bao chung của chúng bằng tuỳ chọn MODIFY SLOPES ( xem thêm phần bề mặt BEZIER ở trên ) Tuỳ chọn SURFACE EXTENSION cho phép kéo dài một cách tuyến tính một bề mặt tại một cạnh chỉ định bằng cách tạo ra một mặt kẻ với chiều dài yêu cầu 4. Sử dụng VERIFY/ SURFACE Một nét độc đáo của Cimatron là cho phép hiệu chỉnh, kéo dãn/ thu ngắn các bề mặt đã được tạo ra bằng các thông số của bề mặt. Như chúng ta đã biết mỗi bề mặt được đặc trưng bằng các phương trình tham số với hai tham số U và V theo phương của Section và của Cross - Section: X= F1(U,V), Y= F2(U, V), Z= F3(U, V), Trong nhiều trường hợp để thuận tiện cho việc sử dụng các giá trị của U và V được quy chuẩn trong khoảng ( 0, 1 ), có nghĩa là: Start U=0, End U=1; Start V=0, End V=1 Dùng lệnh VERIFY/ SURFACES / SURFACE DATA ta có thể thẩm tra được các giá trị này của bề mặt, trong trương hợp muốn kéo dài các mặt cong về phía trước theo phương U hoặc V ta có thể thay đổi cho các giá trị Start U<0 hoặc Start V1 hoặc End V>1. Trong một số trường hợp sau khi thay đổi các bề mặt nếu muốn trở về bề mặt nguyên thuỷ ta cũng có thể dùng lệnh này 3.2.5. Công cụ trợ giúp của Cimatron Các công cụ trợ giúp mà Cimatron cung cấp làm cho các công việc xây dựng mô hình được thực hiện một cách dễ dàng và nhanh chóng. Các công cụ trợ giúp bao gồm : 1. Lớp vẽ (LEVEL) Lớp vẽ là tập hợp các đối tượng vẽ của một bản vẽ có cùng một thuộc tính. Việc phân lớp là một kỹ thuật hết sức độc đáo của CIMATRON cũng như các phần mềm CAD. Một bản vẽ phức tạp thường được phân thành nhiều lớp riêng biệt chứa các phần đơn giản của bản vẽ và như vậy việc vẽ trong mỗi lớp được thực hiện hết sức đơn giản. Sau khi đã có tất cả các lớp vẽ chỉ cần xếp chồng khít chúng lên nhau ta sẽ nhận được bản vẽ yêu cầu, và như vậy công việc vẽ sẽ 143 trở nên hết sức đơn giản. Ngoài ra lớp vẽ cũng còn tạo điều kiện cho chúng ta dễ dàng hiệu chỉnh, in ấn. Khi bắt tay vào xây dựng một bản vẽ phức tạp chúng ta phải tiến hành phân lớp các đối tượng vẽ cuả bản vẽ. Một bản vẽ có rất nhiều cách phân lớp khác nhau, nó tuỳ thuộc vào kinh nghiệm cũng như thói quen của người vẽ. Tuy nhiên để sử dụng được hiệu quả các lớp, việc phân lớp phải đựa trên các nguyên tắc sau: - Đơn giản hoá : có nghĩa là các nét vẽ trên mỗi lớp phải không quá chồng chéo, đảm bảo có thể vẽ chúng ra dễ dàng - Tính đặc trưng : Mỗi nét vẽ phải đặc trưng cho một phần nhất định của bản vẽ, không nên chia bản vẽ ra quá nhiều lớp - Tính thống nhất và chính xác : Các lớp được phân ra sao cho khi vẽ riêng từng lớp vẫn đảm bảo được vị trí tương đối của nó trong bản vẽ tổng thể Đối với các mô hình với các bề mặt phức tạp chúng ta cần phải tạo ra ít nhất các lớp sau:  Một lớp tham chiếu để định vị các bề mặt  Mỗi bề mặt nên đặt trên một lớp riêng rẽ  Các đường thẳng, cong dùng để định nghĩa mỗi bề mặt cũng nên được vẽ trên một lớp riêng Thông thường khi làm việc với các lớp vẽ chúng ta phải thực hiện các thao tác sau:  Tạo ra một lớp vẽ mới  Gán, thay đổi thuộc tính của lớp vẽ  Đưa một lớp vẽ trở thành hiện thời  Đổi tên lớp vẽ  Chuyển các đối tượng vẽ từ lớp này sang lớp vẽ kia Các thao tác này hoàn toàn có thể thực hiện được dễ dàng trong Cimatron với việc sử dụng lệnh LEVELS, lệnh này có các lựa chọn chính sau:  ACTIVE Thay đổi lớp hoạt động hoặc thêm vào các lớp mới  DISPLAY Hiển thị một cách có lựa chọn các lớp đã có 144  DISP. RANGE Hiển thị hoặc không hiển thị một vùng xác định các lớp  MOVE Dời các đối tượng được chọn từ lớp này sang lớp kia  COPY Copy các đối tượng được chọn từ lớp này sang lớp kia  RENAME Thay đổi tên của lớp  DEFINE Định nghĩa các lớp mới mà không làm thay đổi lớp hiện thời  PROTECT Làm cho các đối tượng vẽ thuộc lớp chỉ định không thể thay đổi được nhưng vẫn có thể tham chiếu tới nó  PROT. RANGE Làm cho đối tượng vẽ thuộc vùng chỉ định của các lớp không thể thay đổi được nhưng vẫn có thể tham chiếu tới nó  COPY MASK Copy " Layer Mask" từ một cửa sổ sang cửa sổ khác. Các lớp được chuyển sang "on" ở cửa sổ nguồn cũng được chuyển sang "on" ở cửa sổ đích  DELETE Xoá lớp nếu nó không chứa các đối tượng vẽ và không phải là lớp hiện thời  LEVEL MAP Hiển thị tên của các lớp của file hiện thời hoặc ở một file bên ngoài 2. Công cụ truy bắt điểm Công cụ truy bắt điểm giúp chúng ta nhập được chính xác các điểm có vị trí đặc biệt so với các đối tượng vẽ đã có mà không cần phải xác định toạ độ của chúng, nó làm tăng một cách đáng kể tốc độ tạo dựng mô hình. Khi máy yêu cầu nhập điểm, để gọi ra menu truy bắt điểm, ta chỉ cần ấn phím phải chuột. Cimatron cho phép truy cập tới các điểm đặc biệt sau: 145  SCREEN: Điểm nhận được sẽ là điểm giao của mặt phẳng vẽ với đường thẳng đi qua điểm chỉ định và vuông góc với màn hình Nếu mặt phẳng vẽ vuông góc với mặt phẳng màn hình, điểm nhận được sẽ là giao của đường thẳng đi qua điểm chỉ định và vuông góc với màn hình với mặt phẳng song song với màn hình và đi qua gốc của hệ toạ độ vật thể Nếu chế độ lưới trên màn hình được bật điểm nhận được sẽ là điểm lưới gần nhất với điểm chỉ định  END : Điểm nhận được là điểm cuối của đường cong được chọn, gần với điểm chọn  MID : Điểm nhận được là điểm giữa của đường cong được chọn  CENTER: Điểm nhận được là điểm tâm của đường tròn hoặc cung tròn được chọn  PIERCE : Điểm nhận được là giao của đường cong được chọn với mặt làm việc hiện thời và ở phia gần với điểm chọn. đường cong phải không được song song với bề mặt làm việc hiện thời  CLOSE : Điểm nhận được sẽ là một điểm gần nhất với điểm chọn và nằm trên đường cong được chọn  PICK : Điểm nhận được sẽ trùng với điểm chọn  KEY IN : Điểm nhận được sẽ được xác định bằng cách gõ các toạ độ của nó  DELTA : Điểm nhận được sẽ được xác định bằng cách nhập khoảng biến thiên toạ độ từ điểm chọn. ở đây ngoài việc chọn DELTA ta còn phải chọn 1 Option khác dùng để xác định điểm tham chiếu 146  SURF: Điểm nhận được sẽ là giao điểm của đường cong hiển thị bề mặt được chọn và đường thẳng đi qua điểm chọn và vuông góc với màn hình  SRF -B : Điểm nhận được sẽ nằm trên đường bao của bề mặt và gần với điểm chọn nhất  SURF-C : Điểm nhận được sẽ là điểm góc gần với điểm chọn nhất của bề mặt  SURF-X : Điểm nhận được sẽ là điểm giao của 2 đường cong màn hình gần với điểm chọn nhất  TP NOD : Chỉ dùng trong ứng dụng NC, khi TOOL PATH được mở, điểm nhận được sẽ là điểm cuối của đường chạy dao được chọn gần với điểm chọn  FEMNOD : Chỉ dùng trong ứng dụng FEM, điểm nhận được sẽ là điểm nút gần với điểm chọn  UCSORG : Điểm nhận được là điểm gốc của UCS hiện thời. 3. Các công cụ điều khiển màn hình Các công cụ điều khiển màn hình cho phép chúng ta quan sát và thao tác dễ dàng hơn với mô hình đang tạo dựng. Trong Cimatron các công cụ điều khiển màn hình có thể dễ dàng gọi ra bất cứ lúc nào bằng cách ấn phím phải và phím giữa chuột. Các lệnh này được chia làm hai nhóm: a. Nhóm lệnh phóng to- thu nhỏ bức ảnh trên màn hình để có thể dễ dàng quan sát các chi tiết của mô hình bao gồm:  W: Xác định tỷ lệ phóng và vùng màn hình bằng cách vẽ ra một của sổ  SCALE : Thay đổi kích thước hiển thị của các đối tượng vẽ bằng cách gõ vào tỷ lệ phóng 147  -Z+ : Phóng to- thu nhỏ và chỉ ra tâm màn hình mới bằng cách nháy phím trái hoặc phải chuột  Sau khi thay đổi tỷ lệ phóng ta luôn có thể quay về hình ảnh mà toàn bộ các đối tượng vẽ được đưa vào vừa khít trên màn hình bằng lệnh AW b. Nhóm lệnh xoay bức ảnh trên màn hình để nhận được khung nhìn mới:  Trong Cimatron ta có thể xoay các bức ảnh của mô hình một cách trực quan hoặc nhập các giá trị góc xoay từ bàn phím ( ANGLE ). Có thể xoay mô hình quanh một điểm xác định ( ROTATE ) hoặc quanh một đường trục do ta định nghĩa (AXIS)  Các bức ảnh sau khi được xoay, phóng to - thu nhỏ có thể được ghi lại dưới một tên cụ thể và ta có thể gọi lại nó bất kỳ lúc nào. Việc ghi lại các bức ảnh và quản lý nó được thực hiện bằng lệnh PICTURE 4. Hệ toạ độ người dùng Các hệ toạ độ người dùng giúp đỡ chúng ta dễ dàng nhập các điểm theo các toạ độ tương đối cũng như dễ dàng xác định các mặt phẳng vẽ hiện thời khi tạo dựng các đường cơ sở của các bề mặt. Trong Cimatron, ngoài mô đul tạo dựng mô hình ( MODELING ), các mô đul khác như FEM, NC cũng sử dụng các hệ toạ độ người dùng riêng. Các UCS được tạo dựng trong MODELING có thể được dùng trong các ứng dụng khác tuy nhiên các UCS được định nghĩa trong các ứng dụng khác chỉ được dùng trong ứng dụng đó. Việc tạo ra và quản lý các hệ toạ độ người dùng được thực hiện bằng lệnh UCS. Lệnh này bao gồm 6 tuỳ chọn:  ACTIVE : Thay đổi hệ toạ độ hiện thời hoặc định nghĩa UCS mới đồng thời đưa nó trở thành hoạt động  CREATE : Tạo ra UCS mới  MOVE : Dời UCS  RENAME : Thay đổi UCS  DELETE : Xoá UCS (hiện thời không hoạt động)  DISPLAY : Đảo ngược trạng thái màn hình của các trục toạ độ được chọn 148 3.3. Sử dụng module NC. Để tạo ra cơ sở dữ liệu để điều khiển máy NC gia công các chi tiết trong hệ thống CIMATRON chúng ta phải gọi ra mô đul NC của CIMATRON. Quá trình NC trong CIMATRON được tiến hành qua nhiều bước như hình vẽ: MACSYS TOOLS TOOL PATH GCODEPOSTPR TECHNOLOGICAL FUNCTION Hình 3.4. Các bước thực hiện trong CIMATRON - NC 3.3.1. MACSYS: Đây là bước đầu tiên của quá trình NC. Trong bước này ta phải định nghĩa một hệ toạ độ máy (MACSYS), thực chất đó là việc định hướng cho chi tiết đã được xây dựng ở phần Modeling. Hướng của trục Z luôn phải trùng với hướng của trục chính của máy gia công và hướng cuả trục X, Y phải chọn trùng với hướng của bàn máy. Nếu ta chọn các hướng của trục không hợp lý sẽ không thể thực hiện được các thủ tục gia công sau này Điểm gốc của hệ toạ độ máy có thể chọn tuỳ ý, tuy nhiên toạ độ của các điểm dùng trong các thủ tục gia công sau này ( ví dụ như điểm cao nhất, thấp nhất của 149 bề mặt gia công, mặt phẳng an toàn mà dao có thể dịch chuyển trên nó không va vào chi tiết, toạ độ của dụng cụ cắt ở mỗi thời điểm trong quá trình gia công ... ) đều xác định theo điểm gốc này. Chính vì vậy ta nên chọn chúng sao cho sau này dễ dàng xác định được toạ độ các điểm Để thực hiện các thao tác khác nhau với hệ toạ độ máy ta dùng lệnh MACSYS :  Để định nghĩa một hệ toạ độ máy mới hoặc gọi ra một hệ toạ độ máy đã tồn tại ta sử dụng tuỳ chọn ACTIVE của lệnh sau đó chỉ ra điểm gốc của hệ toạ độ máy và hai điểm tiếp theo xác định phương của trục X, Y.  Sau khi tạo ra một hệ toạ độ máy ta có thể đưa toàn bộ mô hình đã xây dựng trong MODELING vào trong nó, hoặc chỉ đưa vào một số bề mặt nhất định của mô hình vào. Trong trường hợp muốn đưa thêm một số đối tượng vẽ ( của mô hình đã xây dựng trong MODELING ), vào trong hệ toạ độ máy hiện thời ta sử dụng tuỳ chọn APPEND  Để đổi tên hệ toạ độ máy ta dùng tuỳ chọn RENAME  Tuỳ chọn DELETE dùng để xoá các hệ toạ độ máy cùng với tất cả các dự liệu tạo ra trong nó 3.3.2. TOOLS Trong bước này chúng ta tiến hành định nghĩa các thông số của dao dùng để gia công. Hãy chọn hàm TOOLS để định nghĩa các dụng cụ cắt, một số lượng không hạn chế các dụng cụ cắt có thể được tạo ra trong một tệp: 3.3.3. TOOL PATH Ở bước này chúng ta phải tiến hành mở một đường chạy dao (Tool path ). Một đường chạy dao bao hàm một chuỗi các thủ tục mà nó được gọi ra khi định nghĩa một quá trình gia công. Mỗi một thủ tục ( Procedure ) ví dụ như POCKET, PROFILE, SURMILL ... được tạo ra bằng cách gọi một hàm gia công, chứa đựng các dữ liệu mô tả các thuộc tính hình học tương ứng, các thông số gia công và các khối dịch chuyển của dao. Các khối dịch chuyển dao được lưu trữ ở định dạng trung gian và được xử lý bằng bộ hậu xử lý để tạo ra các mã điều khiển máy cho các máy gia công xác định 1. Các điều kiện cần thiết để tạo ra một đường chạy dao Chi tiết: Mặc dù ta có thể tạo ra mô hình hình học trực tiếp trong mô đul NC, tốt nhất là chúng ta tạo ra chúng ở mô đul Modeling. Các đối tượng hình học được tạo ra trong NC chỉ tồn tại trong MACSYS hiện thời Dụng cụ cắt: 150 Mặc dù có thể định nghĩa các dụng cụ cắt bên trong một hàm gia công, tuy nhiên tốt nhất ta hãy tạo ra các dụng cụ cắt cần thiết trước khi mở một đường chạy dao. MACSYS: Trước khi tạo ra chuyển động đầu tiên của đường chạy dao, cần phải định nghĩa một hệ toạ độ máy, chi tiết gia công, và các dao cắt cần thiết nên được định nghĩa trước khi gọi các hàm gia công tương ứng. 2. Tạo ra đường chạy dao Việc mở một đường chạy dao có thể thực hiện bằng hai cách:  Việc gọi bất kỳ một nhóm hàm gia công nào ( MILL, LATHE, WIRE_EDM hoặc PUNCH) sẽ tự động mở ra đường chạy dao.  Sử dụng tuỳ chọn CREATE của lệnh TOOLPATH ta có thể tạo ra một đường chạy dao mới của bất kỳ dạng gia công nào  Các đường chạy dao đã tồn tại có thể được mở ra lại bằng lệnh TOOLPATH/ REOPEN Ngoài ra lệnh TOOLPATH còn cung cấp cho chúng ta một số tiện ích khác để quản lý các đường chạy dao:  RENAME: Thay đổi tên của một đường chạy dao  DELETE : Xoá một đường chạy dao đã có  Sau khi đường chạy dao được tạo ra nó có thể được nhân đôi bằng tuỳ chọn DUBLICATE của lệnh TOOL PATH. Thực chất đây là việc copy một đường chạy dao đang được mở.  Một số các thủ tục được tạo ra trong một đường chạy dao, nhưng ta có thể tạm thời chưa chạy nó. Tuỳ chọn EXECUTE cho phép chạy tất cả các thủ tục chưa được chạy trong đường chạy dao hiện thời  Tuỳ chọn GLOBAL HEADER sẽ tạo ra danh sách các tiêu đề của tất cả các đường chạy dao trong hệ toạ độ máy hiện thời Ngay sau khi một đường chạy dao được mở ra, ở dòng trạng thái ở đáy màn hình sẽ cho ra các thông tin về toạ độ hiện thời của dao, tên đường chạy dao, các thông số của máy và dao 3. Định nghĩa các khối dịch chuyển dao: Một đường chạy dao chứa đựng một danh sách được xếp xắp các thủ tục. Việc chạy các thủ tục này sẽ tạo ra các khối dịch chuyển dao, mỗi thủ tục có thể được định nghĩa lại và chạy lại. 151 4. TECHNOLOGICAL FUNCTION Đây là phần chủ yếu của quy trình NC. ở đây chúng ta phải sử dụng các lệnh gia công một cách hợp lý để tạo ra các thủ tục trong một đường chạy dao đang được mở. Việc tạo ra các thủ tục được tiến hành qua hai giai đoạn:  Định nghĩa thủ tục  Chạy nó Việc định nghĩa các thủ tục được thực hiện qua các bước sau:  Chọn một hàm gia công hợp lý. Mỗi một hàm gia công này sẽ chứa đựng một số nhất định các thông số hình học và tuỳ chọn tương ứng với nó  Chọn các đối tượng hình học để xác định bề mặt gia công và gới hạn không gian của chi tiết gia công  Cập nhật các tuỳ chọn của lệnh theo yêu cầu. Giai đoạn này yêu cầu chúng ta phải nhập các dữ liệu tương ứng. Ngay sau khi thủ tục được tạo ra, các định nghĩa xác định chúng có thể được thay đổi nếu chúng ta muốn Chạy các thủ tục: Các khối dịch chuyển dao được tạo ra tương ứng với các định nghĩa ở thủ tục. Các khối này có thể kiểm tra và hiệu chỉnh bằng tay và sau đó được gửi sang bộ hậu sử lý. Giai đoạn này không yêu cầu người dùng nhập dữ liệu. Chỉ có những thủ tục với các định nghĩa hợp lệ mới có thể được thực hiện. Việc chạy các thủ tục có thể bị ngắt bởi người dùng. Chúng ta có thể tạo ra các định nghĩa cho một thủ tục và sau đó quyết định chạy hoặc không chạy thủ tục đó. Những thủ tục chưa được chạy ( bị bỏ qua ) hoặc những thủ tục bị ngắt trong quá trình chạy có thể được chạy lại ở các bước sau này. Việc chạy lại một thủ tục trong một đường chạy dao đang mở được thực hiện bằng tuỳ chọn RERUN của hàm MANAG_TP. Trong quá trình chạy một thủ tục ta có thể dừng lại tạm thời để quan sát và thay đổi các chế độ hiển thị trên màn hình bằng cách ấn phím bước trống của bàn phím. Những thủ tục bị ngắt tạm thời này có thể được chạy tiếp hoặc ngừng việc chạy tại điểm ngắt. a. Các hàm gia công của Cimatron Đối với máy phay: 152 Cimatron cung cấp cho chúng ta đầy đủ các lệnh điều khiển gia công trên máy phay từ 2 1/2 trục đến 5 trục. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên trong phạm vi đề tài này chúng tôi chỉ mới dừng lại khai thác các lệnh điều khiển máy 21/2 và 3 trục các lệnh này bao gồm: Đối với máy 2.5 trục:  DRILL  PROFILE  POCKET Đối với máy 3 trục ngoài các lệnh dành cho máy 2.5 trục cimatron còn cung cấp các lệnh sau:  SURMILL  SURCLR  SRFPRF  SRFPKT  ZCUT  WCUT  CURVE_MX  RULED_MX  CLEANUP Lưu ý:  Đối với các hàm POCKET, PROFILE, WCUT, ZCUT các đảo không được phay sẽ tạo ra nếu SIDE STEP lớn hơn đường kính chi tiết  Đối với các hàm POCKET, PROFILE, WCUT, ZCUT , dao cắt có thể bị hỏng nếu DOWN STEP lớn hơn chiều dài vùng cắt của dao  Khi các trường hợp trên xảy ra, máy sẽ đưa ra các lời cảnh báo DRILL : Tạo ra chu trình khoan cho máy khoan Nhiều điểm khoan có thể được định nghĩa với một tuỳ chọn mặt phẳng hay mặt cong tham chiếu. Trật tự tự động hoặc trật tự đảo ngược đều có thể Các điểm khoan có thể thêm vào hoặc bỏ đi ở bất kỳ thời điểm nào. ở mỗi một điểm khoan hướng của lỗ, chế độ lùi dao, chiều sâu cắt có thể được định 153 nghĩa. Ngoài ra ta cũng có thể kiểm tra và sửa đổi các toạ độ điểm khoan và các tham số khác Các thuộc tính chính bao gồm:  Chiều sâu khoan tính theo đường kính toàn bộ (BY FULL DEPTH)  Chiều sâu tính đến đỉnh mũi khoan (BY TIP DEPTH)  Chiều sâu tính đến đường kính chỉ định (BY CHAMFER DIAMETER)  Chỉ ra các điểm chồng với một tuỳ chọn để xoá chúng Các bước thực hiện 1. Chỉ ra các điểm khoan 2. Xác lập các tham số hình thức : Chính xác hoá, thêm vào xoá thay đổi và cập nhật chiều sâu hoặc kiểm tra các điểm chồng 3. Thực hiện POCKET Tạo ra chuyển động dao phay để khoét vật liệu khỏi một vùng khép kín định nghĩa bởi đường bao và các đảo Các đường chu tuyến có thể thêm vào hoặc bớt đi ở bất kỳ thời điểm nào. Đối với mỗi đường chu tuyến ta có thể định nghĩa các giá trị góc nghiêng hoặc khoảng offset từ các chu tuyến Các chuyển động của dao tại chiều sâu không đổi và thực hiện tại mỗi lớp Z Nhiều kỹ thuật cắt có thể thực hiện:  Dọc theo các đường cong cách đều đường bao. Các dịch chuyển dao được thêm vào để cắt vật liệu thừa ở điểm góc  Dọc theo đường thẳng song song dưới một góc nào đó, ta có thể chọn cắt một chiều hoặc 2 hướng  Tạo hình các đường biên, việc tiến và lùi có thể được xác định.  Người sử dụng có thể ấn định điểm tiếp cận bên trong hoặc bên ngoài vùng khép kín, kỹ thuật RAMPING DOWN có thể sử dụng, hệ thống sẽ tối ưu hoá các chuyển động giữa các vùng; Thay cho việc lùi dao, dao sẽ chuyển động qua các vùng trước đó đã gia công. Các bước: Xác định các thuộc tính hình học 154 1. hoặc định nghĩa một đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết cả các đảo, hoặc định nghĩa một bề mặt phẳng 2. Định nghĩa khoảng offset và góc nghiêng của thành 3. Xác lập các thông số hình thức nếu cần thiết xác định lại hoặc hiệu chỉnh chu tuyến PROFILE Tạo ra chuyển động phay 2.5 trục để cắt dọc theo một cạnh của đường chu tuyến khép kín hoặc hở và các bề mặt phẳng Các đường chu tuyến ở bất kỳ dạng nào có thể thêm vào hoặc bớt đi nếu cần thiết. Đối với mỗi đường chu tuyến các giá trị offset và góc nghiêng, hướng phay có thể được định nghĩa, hiệu chỉnh Chuyển động của dụng cụ sẽ ở những bề sâu không đổi và chia thành từng lớp Nhiều kỹ thuật cắt khác nhau có thể được sử dụng  Chế độ cắt một chiều và hai chiều  Chế độ CLIMB, CONVENTIONAL và chế độ cắt phối hợp  Sự tiến, lùi dao theo phương tiếp tuyến, pháp tuyến và đường phân giác  ở mỗi lớp cắt các vệt cắt nhiều phía có thể được thực hiện đối với gia công thô  Kiểm tra toàn bộ để ngăn ngừa va đập vào các chu tuyến  Xén các vòng gây ra bởi bán kính cong quá nhỏ  Xác lập các tốc độ chạy dao khác nhau ở góc  Các đường cong kiểm tra có thể thêm vào hoặc bớt đi nếu cần thiết Các bước: 1. Định nghĩa đặc tính hình học - Xác định các đường chu tuyến kín hoặc hở - xác định khoảng offset, góc nghiêng và hướng phay 2. Xác lập các thông số thể thức - hiệu chỉnh các đường chu tuyến nếu cần thiết 155 - Định nghĩa các đường cong kiểm tra đầu và cuối 3. Khẳng định việc thực hiện lệnh RULED_MX Tạo ra một chuỗi liên tiếp các bề mặt kẻ, mỗi bề mặt được xác định bằng 2 đường cong và tạo ra chuyển động của dao cắt để gia công chúng dọc theo các đường cong tham số của bề mặt với việc sử dụng các máy 3, 4 và 5 trục Một bề mặt kẻ được định nghĩa bằng việc nối các điểm cuối của các đường cong của 2 chu tuyến (kín hoặc hở) bằng các phân đoạn thẳng Không nhất thiết phải xây dựng bề mặt trước khi gia công Vùng gia công có thể được bao bởi các bề mặt chi tiết Các bước thực hiện: 1. Định nghĩa chu tuyến 2. ấn định các tham số hình thức định nghĩa lại các chu tuyến hoặc phía được phay 3. Thực hiện lệnh SRFPKT Tạo ra chuyển động 3 trục để khoét vật liệu từ một vùng khép kín trong khi vẫn dịch theo biên dạng của bề mặt chi tiết. Vùng khép kín được định nghĩa bởi các đường chu tuyến bao quanh Bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung Các bề mặt kiểm tra có thể được xác định để định nghĩa các vùng cắt. Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt Nhiều kỹ thuật cắt có thể được áp dụng  SPIRAL CUT, từ trong ra ngoài hoặc ngược lại  PARALLEL CUT khoét zigzag dọc theo đường thẳng dưới một góc xác định, bước dao ngang có thể được xác định bằng SCALLOP hoặc bằng giá trị xác định 156  RADIAL CUT dọc theo các dường thẳng với góc nghiêng tăng dần Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt phẳng hoặc cong của chi tiết và nếu cần thiết các bề mặt kiểm tra 2. Định nghĩa đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết định nghĩa các đảo, khoảng offset, hướng offset cho mỗi chu tuyến 3. ấn định các tham số hình thức nếu cần thiết 4. thực hiện lệnh SRFPRF Tạo ra chuyển động dao 3 trục để cắt dọc theo một cạnh của đường chu tuyến kín hoặc hở trong khi vẫn đi theo các bề mặt của chi tiết Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt Nhiều kỹ thuật có thể áp dụng ở đây  Phay một chiều và hai chiều  CLIMB, CONVENTIONAL và phay hỗn hợp  Tiến lùi dao theo phương tiếp tuyến, pháp tuyến, và đường phân giác  Tại mỗi lớp cắt đường cắt nhiều phía có thể được thực hiện đối với chế độ cắt thô  Việc kiểm tra toàn bộ sẽ ngăn ngừa việc cắt phạm vào đường chu tuyến  Việc xén các vòng được gây ra bởi các bán kính của cung cong do nó quá nhỏ  Xác định tốc độ cắt khác nhau cho việc phay góc  Các đường cong kiểm tra có thể thêm vào hoặc xoá đi nếu cần thiết  Các khoảng offset đối với các bề mặt chi tiết, bề mặt kiểm tra và các đường chu tuyến có thể được định nghĩa và hiệu chỉnh 157 Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt chi tiết. 2. Định nghĩa các đường chu tuyến kín hoặc hở hoặc mặt phẳng 3. ấn định các giá trị offset và hướng phay 4. Xác định các tham số hình thức nếu cần thiết:  Định nghĩa bề mặt kiểm tra  hiệu chỉnh các chu tuyến  kiểm tra việc định nghĩa các đường cong hoặc các điểm kiểm tra đầu và cuối  Định nghĩa lại loại chi tiết, bề mặt chi tiết và bề mặt kiểm tra 5. thực hiện lệnh SURCRL Tạo ra chuyển động dao cắt 3 trục trên các bề mật của chi tiết dọc theo các đường thẳng được định nghĩa bởi hai chu tuyến. Các đường chu tuyến cũng bao vùng phay Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng ở đây  Dọc theo hoặc vuông góc với chu tuyến  Cắt một hoặc hai chiều  Nhiều phương thức tiến, lùi dao có thể được sử dụng Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt 2. Định nghĩa các đường chu tuyến 3. Định nghĩa các bề mặt kiểm tra nếu cần thiết 4. ấn định các tham số hình thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề mặt chi tiết, hướng cắt góc bắt đầu các bề mặt và chu tuyến kiểm tra 158 5. Thực hiện lệnh SURMILL Tạo ra chuyển động 3, 4, 5 trục của dao để phay các dải kế tiếp của các bề mặt trong khi vẫn bám sát các đường cong tham số của các bề mặt này. Có thể chọn mặt cong thông thường cũng như mặt bị xén. Chuỗi các mặt cong trong dải được hiển thị một cách rõ ràng và có thể hiệu chỉnh bằng tay. Chuyển động của dao dọc theo các khoảng hở và phần giao nhau của các bề mặt được kéo dài hoặc xén bớt nếu cần thiết và chuyển động trơn tru giữa các bề mặt được hình thành Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng phải tránh gia công . Có thể thực hiện kiểm tra toàn sự va đập có thể của dao. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và cả bên trong một bề mặt mà bán kính cong của nó nhỏ hơn bán kính dao. Tuy nhiên có thể gia công bỏ qua kiểm tra va đập (gouging) để thu được kết quả nhanh hơn, hoặc chỉ kiểm tra từng phần gần với bề mặt kiểm tra Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng:  Dọc theo hoặc vuông góc với dải phay  Cắt một chiều hoặc hai chiều Nhiều kiểu tiến và lùi dao có thể lựa chọn Bước chạy dao ngang có thể được xác định bởi một số xác định các vệt cắt, hoặc theo chiều cao của phần vật liệu còn chưa bị cắt. Các giá trị offset có thể được định nghĩa cho mỗi đường chu tuyến Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các mặt cong và nếu cần thiết các bề mặt kiểm tra 2. Khẳng dịnh phía gia công, hướng cắt và góc bắt đầu 3. thiết lập các thông số thể thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề mặt của chi tiết, hướng phay, hướng cắt, góc bắt dầu và bề mặt kiểm tra 4. Thực hiện lệnh WCUT Tạo ra chuyển động của dao để cắt thô một khối vật liệu được xác định bởi các bề mặt chi tiết và việc quét các đường chu tuyến 159 Các bề mặt chi tiết không thể bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt Nguyên công WCUT nhanh có thể được thực hiện trong trường hợp khi các bề mặt chi tiết được xác định chính xác và không có khoảng hở, khoảng chồng hoặc vùng không thể cắt Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng ở đây  Gia công dọc theo các đường cong mà nó cách đều đường bao một khoảng nhất định tương ứng với từng lớp cắt Z  Tạo ra các đường bao tương ứng với mỗi lớp cắt. Có thể xác định kiểu tiến và lùi dao  Điểm tiếp cận có thể được xác định bởi người dùng, bên ngoài hoặc bên trong vùng khép kín. Điểm tiếp cận được tối ưu hoá được tính toán bởi hệ thống sao cho mỗi vùng gia công có một điểm tiếp cận đơn, chung cho tất cả các lớp cắt. Kỹ thuật Ramping down có thể được áp dụng. Các khoảng offset có thể được xác định cho mỗi chu tuyến và cho các mặt cong kiểm tra Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt và nếu cần thiết các bề mặt kiểm tra 2. Định nghĩa một chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo, định nghĩa các khoảng offset và hướng offset cho mỗi chu tuyến Chú ý : Khi làm việc với GOUGE CHECK : OFF Không được chọn các chu tuyến bao cho vệc gia công phần lõm 3. xác lập các tham số hình thức nếu cần thiết định nghĩa lại các bề mặt chi tiết, bề mặt kiểm tra, các chu tuyến và khoảng offset 4. khẳng định việc thực hiện lệnh ZCUT Tạo ra chuyển động của dao để cắt thô một thể tích vật liệu được định nghĩa bởi các bề mặt chi tiết và việc quét các chu tuyến 160 Các bề mặt chi tiết không bị xén thành một cạnh chung. Các bề mặt kiểm tra có thể được định nghĩa để xác định vùng gia công Có thể kiểm tra sự va đập của dao vào các bề mặt chi tiết cũng như các bề mặt kiểm tra. Sự va đập được ngăn ngừa giữa các bề mặt và tất nhiên trong một bề mặt khi bán kính cong nhỏ hơn bán kính dao cắt Dụng cụ cắt sẽ bắt đầu cắt ở mặt phẳng cắt cao nhất và sau đó dịch chuyển song song với mặt XY. Nó sẽ phay mỗi thời điểm một lớp song song với mặt XY ngoại trừ nơi chạm vào các bề mặt. Người dùng có thể xác định để chuyển động theo sát hình dạng của bề mặt để lưu lại bề mặt được gia công bán tinh Dụng cụ sẽ tiếp tục phay bên trong chu tuyến cho tới khi chạm mặt phẳng cắt thấp nhất hoặc cho tới khi không còn điểm nào mà dao có thể cắt và không va vào các đảo hay bề mặt Nhiều kỹ thuật gia công có thể áp dụng - Dọc theo các đường thẳng song song ở một góc nào đó - Dọc theo các đường thẳng hướng vào một điểm xác định - Cắt theo một hoặc 2 hướng - Nhiều phương pháp tiến, lùi dao có thể lựa chọn Điểm tiếp cận có thể được xác định bởi người dùng bên trong hoặc bên ngoài đường chu tuyến khép kín. Các khoảng offset có thể được xác định và hiệu chỉnh cho từng bề mặt chi tiết , bề mặt kiểm tra và các đường chu tuyến. Các bước thực hiện 1. Định nghĩa các bề mặt chi tiết và nếu cần thiết cả các bề mặt kiểm tra 2. Định nghĩa các đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo của chúng, định nghĩa khoảng offset cho mỗi chu tuyến 3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết hiệu chỉnh các chu tuyến, thay đổi phía bắt đầu định nghĩa lại các bề mặt chi tiết và bề mặt kiểm tra 4. khẳng định và thực hiện lệnh CLEANUP 161 Xác định vùng không được gia công còn lại sau nguyên công phay bề mặt với việc sử dụng dao phay trước đó và cắt những vùng này với việc sử dụng dao hiện thời Hàm này có các tham số tương tự như ở hàm SRFPKT. Chỉ có một số điểm khác sau: Quá trình gia công được thực hiện qua ba bước: 1. Xấp xỉ các bề mặt cong 2. Tính toán vùng không được gia công ở bước trước 3. Gia công vùng được định nghĩa bởi 2 bước trên với dao cắt hiện thời Chú ý:  Khi chạy hàm này tất cả ba bước được thực hiện lại, có nghĩa là các vùng chưa được gia công sẽ được tính toán lại và gia công lại.  Các đường chu tuyến được tạo bởi hàm này không liên đới với hàm và có thể sử dụng bởi hàm khác hoặc xoá đi hay thay đổi nếu cần thiết. Các bước: 1. Xác định kích thước hình học  Hoặc định nghĩa các bề mặt phẳng của chi tiết Hoặc định nghĩa các mặt cong và nếu cần thiết cả các bề mặt kiểm tra  Xác định đường chu tuyến khép kín và nếu cần thiết các đảo bên trong nó cũng như khoảng offset và hướng offset 2. Xác lập các thông số thể thức và nếu cần thiết xác định lại hoặc hiệu chỉnh các đường chu tuyến, mặt cong của chi tiết, các mặt kiểm tra 3. thực hiện lệnh Đối với máy tiện : Cimatron cung cấp các lệnh gia công sau:  LT_ROUGH  LT_FINISH  LT_DRILL  LT_THRED 162  LT_GROOV LT_FINIS Tạo ra chuyển động của dao tiện để cắt tinh lượng dư vật liệu dọc theo phía trong hoặc ngoài chu tuyến của chi tiết Các vùng không thể cắt do dao và các hình dạng chu tuyến được ngăn ngừa. Các giá trị offset khác nhau có thể được đưa ra cho các trục X và Z và hướng cắt có thể được xác định dưới một góc nào đấy. Các chuyển động tiến và lùi dao có thể được kiểm soát. Một điểm tức thời có thể được xác định bởi người dùng để kiểm soát việc tiếp cận dao Các bước thực hiện: 1. Định nghĩa các chu tuyến của chi tiết 2. Định nghĩa hướng cắt 3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại chu tuyến cắt và hướng cắt 4. Khẳng định và thực hiện lệnh Các hướng dẫn chung 1. Trục X của MACSYS phù hợp với trục Z đối với chuyển động tiện và Y của MACSYS sẽ phù hợp với trục X của chuyển động tiện 2. Chuyển động kết thúc được thực hiện phù hợp với chu tuyến đã chọn 3. Cần phải quan tâm tới vùng UNDERCUT mà dao không với tới 4. LT_FINIS kiểm tra rằng không có một Looping nào được thực hiện trên đường chạy dao và đường chu tuyến của chi tiết không bị xuyên vào 5. LT_FINIS tự động định nghĩa một chu tuyến của phôi , đường chu tuyến này có thể được hiện ra trên màn hình LT_GROOV Tạo ra chuyển động của dao để cắt rãnh 163 Nhiều phương pháp có thể sử dụng để cắt rãnh như cắt đường kính trong, ngoài, cắt mặt đầu, cắt thô, cắt tinh Các bước thực hiện 1. định nghĩa chu tuyến rãnh 2. định nghĩa hướng offset 3. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại chu tuyến và hướng offset 4. khẳng định và thực hiện lệnh Các hướng dẫn chung 1. Phôi được giả tạo để làm đường nối 2 góc của chu tuyến rãnh. Đường thẳng này chỉ được cắt biên dạng rãnh 2 lần 2. Khi tạo ra rãnh dao sẽ bám chính xác độ cong đường biên dạng rãnh, không va chạm nào xảy ra và kiểm tra đầy dủ sẽ đảm bảo chắc chắn rằng vật liệu không bị tự cắt bởi dao 3. Đối với chế độ FINISH ONLY Và ROUGH + FINISH : Sử dụng các nội suy đường tròn để tạo ra tệp G-CODE ngắn hơn, nếu RADIAL OFFSET Khác FACING OFFSET , phép nội suy tuyến tính sẽ được dùng LT_GROUGH Tạo ra chuyển động của dao tiện mà nó cắt thô phần dư của vật liệu dọc theo phía trong hoặc phía ngoài đường chu tuyến của chi tiết, bao gồm cả tuỳ chọn cắt mặt đầu Tránh được vùng không được cắt do dụng cụ và hình dạng của chu tuyến. Các khoảng offset khác nhau có thể sử dụng cho các trục X và Z và hướng cắt có thể được xác định dưới một góc bất kỳ Các chuyển động tiến và lùi dao có thể được kiểm soát. Một điểm tức thời có thể được xác định bởi người dùng để kiểm soát việc tiếp cận dao Các bước thực hiện: 1. định nghĩa chu tuyến của chi tiết 2. chọn phía cắt 3. định nghĩa chu tuyến của phôi 164 4. xác lập các tham số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại các chu tuyến cũng như hướng cắt 5. Khẳng định và thực hiện lệnh Các hướng dẫn chung 1. Trục X của MACSYS tương ứng với trục Z của chuyển động tiện và trục Y của MACSYS tương ứng với trục X. Các trục của hệ toạ độ máy tiện được hiển thị ở đáy màn hình 2. Quá trình cắt thô xuất hiện bên trong vùng được xác định giữa Chu tuyến phôi và chu tuyến của chi tiết. oẻ đây 2 chu tuyến phải giao nhau để tạo ra vùng khép kín 3. Các chuyển động cắt tinh được thực hiện tương ứng với việc chọn chu tuyến của chi tiết. Nếu không có một chuyển động cắt tinh nào được thực hiện, có nghĩa hướng của chu tuyến chi tiết không phù hợp 4.Việc lưu tâm tới vùng không được cắt do dao không với tới là rất quan trọng 5. Hàm sẽ kiểm tra rằng không có một vòng (looping) nào được hình thành trong đường chạy dao và các chu tuyến của chi tiết không bị cắt lẹm vào LT_THRED Tạo ra chuyển động của dao tiện dùng để cắt ren. có thể chọn chế độ ren trong, ren ngoài và "facing". Các vùng dao không với tới do hình dạng của dao và bề mặt được ngăn ngừa. "Các chương trình con gia công" (Machine subroutines) có thể được sử dụng. Một hoặc nhiều lần xuất phát có thể được xác định Các bước: 1. Chỉ ra điểm bắt đầu và kết thúc của ren 2. Thiết lập các thông số hình thức và nếu cần thiết định nghĩa lại điểm bắt đầu và kết thúc 3. Khẳng định và thực hiện lệnh 165 Hướng dẫn sử dụng chung 1. Các chuyển động của dao tiện được mô tả trong các hệ toạ độ máy tiện mà không phải là MACSYS. Các trục của hệ toạ độ máy tiện và của MACSYS được hiện ra ở đáy màn hình. Khi đường chạy dao đóng lại, nó cũng được dời bỏ 2. Trục X của MACSYS tương ứng với trục Z của các chuyển động máy tiện và Trục Y của MACSYS tương ứng với Trục X của máy tiện. 4.2 Phương thức chọn các đối tượng hình học Như đã trình bày ở trên: sau khi gọi bất kỳ một lệnh gia công nào, chúng ta đều phải tiến hành chọn các đối tượng hình học khác nhau như mặt cong, các đường chu tuyến để định nghĩa và hạn chế vùng gia công. a. Chọn các mặt cong Việc chọn các mặt cong được tiến hành khi xuất hiện lời nhắc:  PICK SURF. & EXIT hoặc  PICK CHECK SRF/EXIT Mặc định ta có thể chọn các mặt cong bằng cách nháy chuột vào nó. Để dùng các phương thức chọn khác, ta nhấn và hệ thống sẽ đưa ra màn hình menu sau: SINGLE BOX ALL UNPICK  SINGLE : là chế độ mặc định như đã mô tả ở trên  BOX : Chọn các mặt phẳng bằng cách vẽ ra một khung chữ nhật và tất cả các bề mặt nằm trong khung này sẽ được chọn  ALL: chọn tất cả các bề mặt  UNPICK: Bỏ chọn các mặt chỉ định Sau khi chọn xong các bề mặt ta phải ấn b. Xác định các mặt phẳng Việc xác định các mặt phẳng trong các bước của quá trình NC được tiến hành khi xuất hiện lời nhắc: PICK PLANE. 166 ở đây có 3 phương thức xác định mặt phẳng  CURVES: Xác định mặt phẳng bằng cách chỉ ra một đường cong phẳng hoặc hai đường thẳng nằm trong một mặt phẳng  UCS: Dùng các mặt cơ sở của một UCS chỉ định  PLANAR FACE : Chọn mặt phẳng bằng cách chỉ ra một bề mặt phẳng của mô hình c. Chọn các đường cong cho các chu tuyến Việc định nghĩa các chu tuyến bao gồm cả chọn các đường cong được tiến hành theo các bước sau: 1. ấn định các tham số ( nếu có ) và chọn đường cong đầu tiên của chu tuyến 2. Chấp nhận một hướng dọc theo đường chu tuyến để xác định trật tự chọn các đường cong tiếp theo 3. Chọn các đường cong còn lại của chu tuyến 4. Sau khi tất cả các đường cong đã được chọn hãy ấn 5. POSTPR : SỬ DỤNG BỘ HẬU SỬ LÝ Bước cuối cùng của quy trình NC là sử dụng bộ hậu sử lý để dịch các khối dịc chuyển dao trong một đường chạy dao thành dạng mã điều khiển máy CNC. Mục đích chính của bước này là tạo ra các tệp G_CODE tuy nhiên ngoài những tệp này CIMATRON còn cung cấp cho chúng ta hai nhóm tệp dữ liệu khác với mục đích trợ giúp, hướng dẫn cho những người điều khiển máy CNC sau này: 1. Nhóm các tệp báo cáo bao gồm:  Các tệp chứa đựng các thông tin nhắc nhở người điều khiển máy,  Các tệp chứa danh sách và thông số các dụng cụ cắt sẽ dùng trong từng đường chạy dao cụ thể  Danh sách các chu trình sử dụng trong đường chạy dao  Danh sách các gốc toạ độ máy cùng với các đường chạy dao 2. Nhóm các tệp nguồn dùng cho bộ hậu sử lý bên ngoài 167 C¸c tÖp nguån C¸c tÖp b¸o c¸o C¸c tÖp G_CODE T¹o ra vµ ®ãng ®−êng ch¹y dao Gäi lÖnh POSTPR CẤU TRÚC CÁC TỆP TẠO RA TRONG QUÁ TRÌNH NC Việc tạo ra các tệp G_CODE có thể thực hiện trực tiếp từ bên trong Cimatron bằng lệnh POSTPR hoặc thực hiện bên ngoài mô trường Cimatron bằng cách chạy EXTPST. Lệnh POSTPR được thực hiện qua các bước sau:  Trước khi thực hiện lệnh POSTPR chúng ta phải đóng các đường chạy dao và ghi nó lại bằng lệnh CLOSE_TP.  Chọn bộ hậu sử lý tương ứng với máy gia công  Xác định toạ độ X, Y, Z để khởi tạo gốc toạ độ của máy gia công ( tất nhiên khi lập trình bằng toạ độ tương đối sau này ta có thể dễ dàng thay đổi giá trị của các toạ độ này nếu muốn )  Xác định các thông số thể thức khác nhau tuỳ theo từng bộ hậu xử lý và ấn ENTER để thực hiện lệnh Trong thực tế sản xuất ta thường gặp các máy CNC do nhiều hãng sản xuất khác nhau và sử dụng các hệ điều khiển khác nhau. Chính vì vậy Cimatron đã cung cấp cho chúng ta khả năng tự viết và biên dịch các bộ hậu sử lý cho những hệ thống mà Cimatron chưa hỗ trợ trực tiếp được. Công việc này được thực hiện trên môi trường bên ngoài Cimatron theo trình tự như sơ đồ sau: 168 T¹o ra, n©ng cÊp bé hËu sö lý trong mét EDITOR: PP*.exf DÞch ch−¬ng tr×nh nguån cña bé HSL DFEXF PP*.exf ViÖc biªn dÞch thµnh c«ng Bé hËu sö lý ®· biªn dÞch PP*.dex T¹o ra c¸c tÖp ®Þnh nghÜa DFSTRD P C¸c lçi có ph¸p vµ cÊu tróc EXTPST (bªn ngoµi ) POSTPR (bªn trong) C¸c tÖp kÕt qu¶: G_CODE, REPORTS ... QUY TRÌNH TẠO RA VÀ BIÊN DỊCH MỘT BỘ HẬU SỬ LÝ Trong các chương trình nguồn của bộ hậu sử lý chúng ta cần phải quy định các phương thức để tạo ra các tệp mã điều khiển ví dụ như việc lập trình tuyệt đối hay tương đối, phương thức tạo ra các chu trình lặp, chu trình gia công ... 6. CÁC CÔNG CỤ TRỢ GIÚP TRONG CIMATRON - NC Các công cụ trợ giúp của Cimatron - NC cho phép chúng ta dễ dàng hiệu chỉnh các đường chạy dao đã được tạo ra và mô phỏng quá trình gia công cũng như xem trước các kết quả nhận được của quá trình gia công. Nhờ các công cụ trợ giúp này chúng ta có thể tránh được các lỗi phát sinh trong quá trình gia công và đưa ra được một quy trình gia công hợp lý nhất. Hệ thống cho phép chúng ta thay đổi các đường chạy dao ở ba cấp: đường chạy dao, các thủ tục và các khối dịch chuyển dao. 169 ở cấp độ đường chạy dao: MOVE : Tất cả các tuỳ chọn của hàm MOVE có thể dùng để dời hoặc COPY toàn bộ đường chạy dao một cách trực quan bên trong một hệ toạ độ máy. ở đây ta chỉ có thể dời được những đường chạy dao đã được đóng. Các đường chạy dao được dời trong chế độ phẳng, ngoại trừ tuỳ chọn DELTA. Khi một đường chạy dao được copy, đường chạy dao mới sẽ được gán một tên mới, tên này có chiều dài tối đa là 8, 5 ký tự đầu tiên chỉ ra tên của đường chạy dao nguyên thuỷ, ký tự tiếp theo là dấu trừ và hai con số. ở cấp độ thủ tục : Các thủ tục có thể được Xoá, hoặc thêm vào và trật tự gọi chúng ra cũng có thể thay đổi. Thêm vào đó các thuộc tính hình học cũng như các thông số của thủ tục cũng có thể thay đổi và sau đó thủ tục có thể được chạy lại để các khối dịch chuyển dao tương ứng được cập nhật lại các thay đổi ở cấp độ khối dịch chuyển dao: Các khối bên trong một thủ tục có thể được xoá, thêm vào hoặc thay đổi một cách trực quan, điều này tạo ra một khả năng dễ dàng kiểm soát dịch chuyển dao ở từng thời điểm bằng tay. Các thay đổi này có thể bị huỷ bỏ nếu ta chạy lại các thủ tục :  Nếu bạn muốn gọi ra một thủ tục đã định nghĩa từ trước, thay đổi các thông số và chạy lại nó hãy dùng tuỳ chọn RERUN của MANAG_TP. Trong trường hợp chỉ gọi ra và thay đổi các thông số mà không chạy lại hãy dùng tuỳ chọn MODIFY.  Các thủ tục bị ngắt cưỡng bức hoặc bị bỏ qua sẽ được chạy lại bằng tuỳ chọn EXECUTE  Các tuỳ chọn COPY, MOVE, DELETE dùng để copy, thay đổi trật tự và xoá các thủ tục bên trong một đường chạy dao đang được mở. Để thực hiện các tuỳ chọn này bạn chỉ cần chọn thủ tục cần thao tác sau đó xác nhận tuỳ chọn sẽ dùng và ấn .  Trong trường hợp đường chạy dao có nhiều thủ tục khác nhau. Để dễ quan sát ta có thể tạm thời dấu các thủ tục mà ta chưa quan tâm bằng tuỳ chọn BLANK. Để hiện lại các thủ tục này ta dùng tuỳ chọn UNBLANK  Tuỳ chọn MANUAL EDIT dùng để thẩm tra cũng như hiệu chỉnh bằng tay các khối dịch chuyển dao của đường chạy dao được mở. 170 Việc mô phỏng quá trình gia công được thực hiện bằng lệnh SIMULATE. Quá trình mô phỏng được thực hiện trên một phôi gia công được định nghĩa bằng tuỳ chọn STOCK CREAT của SIMULATE. ở đây chúng ta có thể lựa chọn kích thước, hình dáng và màu sắc cũng như có thể thực hiện các thao tác điều khiển khác nhau như ( ZOOM, ROTATE, PAN, SCALE ... ) trên phôi đã tạo ra để nhận được một hình ảnh rõ ràng và sinh động nhất. Quá trình mô phỏng có thể được ngừng tạm thời để thay đổi các thông số cũng như hướng nhìn, ghi lại các bức ảnh thể hiện các bước gia công trung gian v v.. Sau khi mô phỏng quá trình gia công, để quan sát rõ hơn chất lượng bề mặt được tạo ra ta có thể tạo ra các mặt cắt khác nhau. Các bước thực hiện: Tạo ra phôi gia công 1. Định nghĩa phôi hoặc bằng tay hoặc sử dụng các bề mặt sẵn có 2. Nếu cần thiết, sử dụng POP - UP menu để thay đổi hướng nhìn của phôi Các thao tác mô phỏng 1. Xác định đường chạy dao sẽ được thực hiện 2. Nếu cần thiết định nghĩa một mặt cắt và thay đổi các thông số điều khiển quá trình mô phỏng Đánh giá kết quả 171 CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAE Moldex3D 4.1. Giới thiệu chung về phần mềm CAE Moldex3D Phần mềm CAE Moldex3D do hãng CoreTech System, Đài Loan cung cấp và phát triển. Phiên bản mới nhất của Moldex3D là 7.0. CAE – chữ viết tắt của Computer Aided Engineering – cho phép những người thiết kế và chế tạo khuôn rút ngắn được thời gian thiết kế cũng như chi phí trong việc sản xuất khuôn. Chúng ta có thể thấy ở hai sơ đồ dưới đây: Hình 4.1. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu cổ điển Có thể thấy, trên sơ đồ cổ điển, việc thử khuôn được tiến hành sau khi đã chế tạo xong khuôn và quá trình thử cần phải được tiến hành trên khuôn thật. Hình 4.2. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu có sự giúp đỡ của CAE Còn ở sơ đồ có sự trợ giúp của CAE trên, việc thử khuôn được thực hiện trước khi chế tạo khuôn và việc thử chỉ tiến hành trên mô hình máy tính. Điều này giúp cho người thiết kế tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí thử khuôn. 172 Quá trình thử lại trên thực tế chủ yếu là để đánh giá lại các thông số kỹ thuật của bộ khuôn. Tất nhiên, có thể thấy, các kết quả tính toán phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện đậu vào mà người sử dụng cung cấp cho máy tính. Thường thì các số liệu đầu vào đều không sát với thực tế nên các kết quả tính toán không thật chính xác 100%. Tuy nhiên, các kết quả này sẽ cho chúng ta biết một bức tranh khá trực quan của toàn bộ các quá trình hình thành sản phẩm nhựa trong lòng khuôn và giúp ta tránh được những sai sót không đáng có khi thiết kế khuôn. Moldex3D gồm 5 mô đun chính sau: o Moldex-PROJ: là mô đun quản lý các dự án. Tại đây, chúng ta có thể thiết lập được các thông số cũng như các điều kiện ban đầu cho Moldex3D tính toán ở các mô đun sau. Các thông số có thể gồm: mô hình khuôn mẫu (sản phẩm) đã thiết kế bởi 1 phần mềm CAD nào đó, vật liệu của sản phầm, máy ép phun và quy trình ép phun nhựa,.... Ngoài ra, mô đun này còn cho phép hiển thị các kết quả tính toán bằng hình ảnh, tệp văn bản cũng như các đoạn phim mô phỏng quá trình ép phun nhựa trong lòng khuôn mẫu. o Moldex-FLOW: phân tích dòng chảy của nhựa lỏng (hay còn goi là quá trình điền đầy của nhựa lỏng) trong lòng khuôn. Kết quả tính toán của mô đun này sẽ cho ta một hình ảnh về quá trình chảy của nhựa lỏng để từ đó có thể tìm ra các sai sót khi thiết kế khuôn – đặc biệt là tránh hiện tượng không điền đầy. o Moldex-PACK/COOL: phân tích quá trình đông đặc và định hình sản phẩm trong lòng khuôn. Sự phân tích này sẽ cho ta thấy một bức tranh toàn cảnh của sản phẩm trước khi lấy ra khỏi khuôn. Các lỗi như bọt khí, vết nhăn hay tạo hình vân do dòng chảy,... sẽ được tìm thấy ở mô đun này. o Moldex-WARP: tính toán sự co ngót và cho chúng ta thấy một bức tranh về sự cong vênh của sản phẩm khi được lấy ra khỏi khuôn mẫu. o Moldex-RIM/GASIN: mô đun này dùng để tính toán trạng thái điền đầy và sự tản nhiệt của các vật liệu đóng gói IC. Nó được sử dụng trong việc tính toán kiểm nghiệm quá trình phủ một lớp nhựa đặc chủng lên các chíp xử lý nhằm tạo 1 lớp bảo vệ chắc chắn cũng như 173 làm môi trường truyền nhiệt khi làm việc. Hiện tại, ở Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất IC nên mô đun này chưa dùng đến. Moldex3D là sự kết hợp của nhiều các nghiên cứu về vật liệu, về vật lý của quá trình truyền nhiệt, về các phương pháp giải tích số và phần tử hữu hạn. Hình 4.3. Cơ sở của Moldex3D Trong Moldex3D sử dụng 2 dạng mô hình hình học là: - Moldex3D/Shell: là phương pháp phần tử hữu hạn thực hiện nhanh. - Moldex3D/solid: là phương pháp thể tích hữu hạn-thực hiện ở mức cao. 4.2. Moldex3D/Shell 4.2.1. Khái niệm về mô hình 4.2.1.1. Lý thuyết về Shell Đây phương pháp sử dụng một mô hình dạng khung (shell) làm cơ sở để sau đó định nghĩa các bề dày của từng phần riêng biệt theo nguyên tắc: - Nếu mô hình là một tấm phẳng có kích thước không thay đổi thì ta lấy mặt trung bình làm khung cơ sở để định nghĩa bề dày của tấm. - Nếu mô hình là tấm có nhiều bề dày khác nhau thì ta chiếu xuống 1 bề mặt chung và sau đó định nghĩa bề dày cho từng phần riêng biệt. 174 Hình 4.4. Mô hình tính toán Shell Hình 4.5. Định nghĩa bề dày của chi tiết 2. Các dạng lưới của Moldex3D/Shell Trong Moldex3D/Shell cung cấp 2 loại phần tử là phần tử trục thẳng và phần tử tam giác thẳng. Thông thường các kênh làm mát, kênh dẫn dùng phần tử trục thẳng; các cửa phân phối, cửa quạt sử dụng phần tử tam giác. Hình 4.6. Dạng phần tử của Shell 3. Đơn giản hoá lưới tam giác Để thực hiện việc mô phỏng, thông thường ta sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để chia hình dạng của mô hình thành nhiều phần tử nhỏ. Kết quả đó được biết như là các lưới. Nếu số lượng các mắt lưới không đủ thì hình dáng có thể không đúng với thực tế. Nới số lượng mắt lưới lớn hơn ta sẽ có hình dạng của mô hình gần với thực hơn, tuy nhiên nếu số lượng lưới quá lớn sẽ làm cho tốc độ tính toán giảm đi. Khi vát mép một miền sử dụng nhiều phần tử sẽ cho kết quả 175 tốt hơn, nhưng cần phải loại bỏ các cạnh sắc và phần tử nhỏ. Thêm vào đó nếu hình dạng là các phần tử nhỏ phức tạp trong vài trường hợp ta có thể thử bỏ qua chúng. 4. Xuất các lưới tam giác Một trong các vấn đề quan trọng khi xuất các phần tử lưới là việc liên kết chúng lại. Việc liên kết chúng cần được kiểm tra trước khi xuất sang dạng mô hình. Khi thừa các lỗ hổng của lưới sẽ có thể gây nên các mối nối không hợp lý, rỗ khí hoặc một số sự cố khác mà không thể thoát khỏi trong thực tế. Các cách thức để cấu trúc lên các lưới là khác biệt theo việc lựa chọn bề mặt. Người sử dụng nên hiểu sự lệch giữa hình dáng và lưới để tiếp cận khuôn mẫu thực tế. Do đó các đường thừa, ghi đè; các hố, lỗ thừa hoặc các mối nối kém cần được loại bỏ khi tạo lưới. 5. Chất lượng của lưới Chất lượng của lưới ảnh hưởng đến hiệu quả và độ chính xác khi mô phỏng. Nếu chất lượng của lưới quá tồi kết quả phân tích mô hình lưới sẽ không còn đúng với mô hình thực tế. nói chung một trong các phương pháp để cải thiện chất lượng lưới là dựa trên giá trị của Tỉ lệ tương quan , Nếu giá trị đó nhỏ hơn 0,6, phần tử được xem như có chất lượng trung bình; 0,3 coi như chất lượng kém. Trong Moldex3D/Shell thì tỉ lệ tương của hầu hết các phần tử sẽ được điều khiển trong khoảng 0,4-1 một cách tự động. Nó làm cho kết quả gần với thực tế hơn. Hình 4.7. Chất lượng của bề mặt xấp xỉ 176 6. Mật độ của lưới Theo các đề cập trước đây, mật độ lưới cao thì mô hình có thể gần với thực hơn. Tuy nhiên với mật độ lưới cao tài nguyên tính toán đòi hỏi cao hơn, giải pháp phải tốt hơn. Do đó việc cân bằng số lượng và tài nguyên sẽ cho mật độ lưới hợp lý. Thỉnh thoảng trong các miền có sự biến động lớn như các nơi có các mối nối, vùng có bề dày thay đổi và một số có cấu trúc đặc biệt mật độ lưới phải được tăng lên để đảm bảo kết quả phân tích là xác thực. Có đề xuất: - Các phân tích sơ bộ được thực hiện với ít hơn các phần tử mục đích là để tìm ra hướng của mô hình điền đầy. - Các phân tích tiên tiến được thực hiện với nhiều phần tử hơn mục đích là để đạt được các kết quả xác thực. 4.2.2. Thủ tục để tạo lưới 1. Biểu đồ lưu thông Nói chung tủ tục để tạo ra lưới cho mô hình Shell được chia thành 5 bước theo sơ đồ sau: 2. Đưa vào hình dạng hoặc mô hình lưới Trong Modex3D, các Tiền xử lý sử dụng Rhino với môđun Modex3D- Mesh. Thông thường có 2 kiểu file hình học có thể được xuất sang Tiền xử lý. Sau khi kết xuất sang file hình học phải được cấu trúc lại và phủ lưới lại để phù hợp vơi các phân tích của Moldex3D/Shell. - file CAD - file Mesh 3. Tạo lưới Thủ tục tạo lưới có thể theo sơ đồ khối sau: Bước 1: chọn một bên của các bề mặt Sản phẩm giả sử là vỏ điện thoại đòi hỏi tính mỹ thuật được đề nghị lựa chọn bề mặt phía lõi để phản ánh hình dáng thực. Với các sản phẩm mỏng khác, được đề nghị lựa chọn bề mặt phía trên phần lỗ hổng vì hầu hết các đặc trưng nằm trên nó. 177 Bước 2: nhập lại các cạnh không liên kết thành các cạnh chung (share) càng nhiều càng tốt. Việc nối các cạnh không liên kết có thể được hoàn thành bằng tay bằng các hàm cung cấp bởi Rhino hoặc hiệu chỉnh dung sai của mô hình sau khi nhập hình dạng. Bước 3: Quyết định mật độ của các phần tử Theo các đề cập trước đây, thì đó là việc cân bằng các yếu tố. Số lượng các phần tử nên được cân nhắc tới hiệu quả và độ chính xác. Nói chung các kích cỡ như nhau của các lưới là có thể chấp nhận. Tuy nhiên trong một số trường hợp các đặc điểm nhỏ bé có thể ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng, và nó không thể bỏ qua được. Lúc đó nó được đề nghị là thêm vào chức năng nút tinh chỉnh “node seeding” để định rõ chiều dài cấu thành tại các đặc điểm nhỏ bé đó để đảm bảo chất lượng của các lưới. Bước 4: Gán các miền khác nhau cho mô hình hình học Phương pháp phân chia mô hình hình học thành các miền khác nhau được sử dụng để mô phỏng các sự thay đổi dọc theo hướng của bề dày. Nó cần để định rõ các đặc điểm khác như là các kênh nóng chảy. 4. Tạo khuôn mẫu Để thu được các phân tích toàn diện, cần được dựng nên khuôn mẫu. Nếu việc thiết kế khuôn mẫu bằng CAD là hợp lệ, người dùng có thể nhập file CAD trực tiếp. Việc hiệu chỉnh khuôn mẫu có thể được thực hiện dễ dàng hơn trong Rhino. 5. Thiết lập các thuộc tính Bước 1: Định nghĩa mặt cavity Định nghĩa bề dày của miền lưới theo miền. Nếu có các miền không cùng chiều dày, nó được đề xuất để phân chia thành mặt định rõ và phủ lưới lại. Như một sự lựa chọn người dùng có thể xây dựng lưới bởi chức năng “3D face” bằng tay với các bề dày không giống nhau sau đó lại được chia thành các phần tử nhỏ hơn. Bước 2: Định nghĩa mặt khuôn cơ sở Người dùng cũng có thể lựa chọn khuôn cơ sở và chọn vật liệu làm khuôn 178 Bước 3: Các đường lạnh và đường nóng Trong Moldex3D-Mesh, hệ thống đường rãnh được xây dựng dễ dàng bằng các đoạn thẳng. Cho các đoạn tròn, hình dạng được chỉ định bằng các đường kính cho điểm cuối trước và điểm cuối sau, với các đoạn không tròn, hình dáng được chỉ định bằng cách sử dụng đường kính tương đương. Bước 4: Định nghĩa các kênh làm mát Trong Moldex3D-Mesh, các kênh làm mát dược xây dựng bằng các đường thẳng. Định rõ các thành phần làm nguội như chỗ phun lên hoặc các vách ngăn, có thể được gán vào bằng cách sử dụng các tính chất phụ. Bước 5: Định nghĩa các thiết lập cho các điểm đặc biệt Để tạo nên một mô phỏng toàn diện, cần phải thiết lập cổng vào nóng chảy. Với hệ thống làm mát, cần thiết lập cổng vào làm mát. Thêm vào đó để nhận được thông tin tạm thời như là các đường cong sự kiện bao gồm áp suất, nhiệt độ, tỉ lệ biến dạng…Cần phải thiết lập các nút cảm biến tại những nơi mà mình mong muốn. Để đánh giá thông tin đường cong sự kiện trong môđun Moldex3D/Shell. Nút cảm biến nên được gán trong Moldex3D-Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell. Bước 6: Định nghĩa các nút đo đạc Để đánh giá các tính chất cục bộ, người dùng có thể thiết lập các điểm đo đạc tại vùng thiết kế. Để đánh giá thông tin cục bộ bằng cách sử dụng các nút đo đạc trong môđun Moldex3D/Shell. Nút đo đạc nên được gán trong Moldex3D- Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell. Bước 7: Định nghĩa điểm điều khiển cửa van Đôi khi điểm điều khiển cửa van được yêu cầu để điều khiển lưu lượng dòng chảy từ các cổng khác nhau. Điểm này nê được sắp xếp theo thứ tự hệ thống HOT RUNNER và định rõ thời gian bật Process Condition Wizard của Moldex3D/Shell. Tương tự điểm điều khiẻn cửa van nện được gán trong Moldex3D-Mesh trước khi xuất mô hình sang Moldex3D/Shell. 179 4.3. Một ví dụ với Moldex3D/Shell 4.3.1. Các bước cơ bản khi ứng dụng phần mềm CAE Có thể nói rằng, hâu hết các phần mềm CAE đều dựa trên mô hình tính toán của phương pháp phần tử hữu hạn nên có một số các bước cơ bản sau: Bước 1: Thiết kế mô hình sản phẩm nhựa trên phần mềm CAD. Phần mềm CAD này là bất kỳ tuỳ thuộc vào thói quen sử dụng của người thiết kế. Bước 2: Hiệu chỉnh và xấp xỉ mô hình sản phẩm. Các phần mềm CAE luôn cung cấp những công cụ hiệu chỉnh các mô hình của sản phẩm sao cho đat được một số yêu cầu cơ bản như: các bề mặt phải liên tiếp nhau (không gián đoạn), các bề mặt không được chổng chéo lên nhau,.... Thường các công cụ này được nhúng kết vào một số phần mềm CAD nào đó, do các hãng liên kết với nhau để tạo ra. Kết quả của bước này là việc kết xuất ra tệp xấp xỉ mô hình bằng tam giác, đa giác, hình hộp hay tứ diện, bát diện,... tuỳ thuộc vào yêu cầu. Nguyên lý cơ bản ở đây là "chia nhỏ mô hình thành các mô hình cơ bản nhỏ hơn để dễ tính toán". Tất nhiên, việc chia này sẽ cần tới độ chính xác cho vào từ người sử dụng và sự kết dính giữa các phần tử con đó. Tham khảo thêm mục 4.2.5 ở trên. Bước 3: Tạo một dự án trong phần mềm CAE. Trong dự án này, chúng ta lần lượt nhập các thông số ban đầu như: mô hình đã xấp xỉ, vật liệu của sản phẩm, quy trình công nghệ để bơm nhựa lỏng vào lòng khuôn (thời gian và áp suất bơm, thời gian làm nguội, kết cấu và sự trao đổi nhiệt của hệ thống làm mát,...),.... Độ chính xác của các kết quả tính toán phụ thuộc rất lớn vào các yếu tố đầu vào được nhập tại bước này. Bước 4: Tính toán và hiển thị kết quả. Thời gian tính toán phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu. Các kết quả tính toán thường được thể hiện bởi hình ảnh tĩnh, động (phim) hay các đồ thị. Bước 5: Đọc các kết quả. Bước này rất cần các kinh nghiệm của các chuyên gia về khuôn cũng như về nhựa. Với phần mềm CAE Moldex3D, phần mềm CAD được sử dụng ở bước 2 là Rhinoceros phiên bản 3.0. Đối với các kỹ sư đã từng sử dụng AutoCAD thì Rhinoceros có giao diện và các câu lệnh khá giống. Một thanh công cụ được chèn vào Rhinoceros cho phép người dùng hiệu chỉnh và kết xuất ra tệp xấp xỉ bề mặt chi tiết nhựa. Giao diện chính của Rhinoceros như sau: 180 Hình 4.8. Giao diện của Rhinoceros Thanh công cụ (toolbar) nằm ở phía bên tay phải chính là của Moldex3D- Mesh và nó có thể làm việc trực tiếp với mô hình. 4.3.2. Bài tập thực hành Giới thiệu: Giới thiệu các kỹ năng cơ bản của Rhino, làm thế nào để tạo ra và cảo thiện lưới sử dụng một mô hình trong CAD tạo. Sau đó đảm bảo tính hợp lệ của lưới, gán các tính chất đối tượng để phân tích và xuất sang mô hình với dạng file lưới Moldex3D/Shell (*.msh), giới thiệu cách tạo một dự án và các dữ liệu cần thiết để phân tích. Sau khi hoàn thành có thể mở rộng bằng cách thêm vào khuôn cơ sở và các đường làm mát, giới thiệu thêm làm thế nào để thiết lập các tham số yêu cầu cho các phân tích. 181 Hình 4.9. Mô hình vỏ điện thoại cần được tính toán và kiểm nghiệm Mô hình trên được thiết kế trên phần mềm AutoCAD 2000 và được xuất sang dạng IGES. Chúng ta sẽ sử dụng Rhinoceros để tiến hành hiệu chỉnh lại mô hình trên và kết xuất ra tệp xấp xỉ tam giác. 1. Chạy phần mềm Rhinoceros. Nhập mô hình CAD vào: Chọn chức năng Import, định đến thư mục /Moldex3DR700/Tutorial/CAE files/ch2/phonecover.igs 2. Thiết lập lớp vẽ (layer): Chọn Edit layer, tắt tất cả các lớp khác và chỉ để lại lớp Cavity Hình 4.10. Thiết lập lớp (layer) 3. Kết hợp các bề mặt: Chọn chức năng Select All rồi chọn Join (nằm ở toolbar của Moldex3D- Mesh). Các bề mặt liên tiếp nhau sẽ được kết nối thành 1 bề mặt. Mục đích là tạo 182 ra được 1 bề mặt duy nhất sẽ hỗ trợ tốt hơn cho việc hiệu chỉnh về sau cũng như cho việc tính toán. Thông thường, nếu có thể Join được các bề mặt lại với nhau thì không cần các bước hiệu chỉnh nữa mà có thể thực hiện ngay bước tạo lưới tam giác. 4. Tạo lưới tam giác Mesh Chọn chức năng Create Surface Mesh (toolbar Moldex3D-Mesh), chọn All. Thông số cần thiết để tạo Mesh là kích thước của một phần tử lưới xấp xỉ. Hình 4.11. Định trước kích thước lưới điểm xấp xỉ 5. Kiểm tra chất lượng của lưới tam giác vừa tạo ra Click vào Show quality table (Moldex3D-Mesh toolbar), bảng chất lượng mesh hiện ra. Nếu giá trị Average value nằm trong khoảng 0.8 đến 1 thì đạt yêu cầu. Nếu không cần phải làm lại bước 4 (cho kích thước phần tử nhỏ hơn nữa) 6. Tạo ra các phần tử khác của khuôn mẫu - Tạo ra rãnh dẫn nhựa: dùng lệnh Line để tạo ra các đường dẫn nhựa. Nơi nhựa được phun vào được định nghĩa bởi một Point. - Tạo kênh làm mát cũng bằng lệnh Line. Các điểm vào và ra của nước cũng được định nghĩa bởi các Point 183 Hình 4.12. Tạo ra đường phun và dẫn nhựa 6. Định nghĩa các thuộc tính của mô hình - Định nghĩa chiều dày của mô hình: Cavity (Part Face) - Định nghĩa rãnh dẫn nhựa: Cold runner - Định nghĩa đầu phun nhựa (cuống phun): Hot runner - Định nghĩa điểm phun vào của nhựa: Melt entrance - Định nghĩa kênh làm mát: Cooling channel - Định nghĩa điểm vào và điểm ra của nước làm mát: Coolant entrance và coolant exit Các định nghĩa trên được thực hiện bởi việc chọn đối tượng cần đặt thuộc tính rồi nhấn vào nút Attribute setting (Moldex3D toolbar). Hình 4.13. Định nghĩa bề dày mô hình chi tiết 184 Hình 4.14. Định nghĩa kênh phun nhựa (hot) và kênh dẫn nhựa (cold channel) Hình 4.15. Hình ảnh kênh phun và dẫn nhựa sau khi được định nghĩa Hình 4.16. Định nghĩa điểm phun vào của nhựa 185 7. Kết xuất ra tệp mesh Chọn chức năng Export Shell model (Moldex3D-Mesh toolbar) để kết xuất ra tệp tam giác phục vụ cho việc tính toán trên Moldex3D Đến đây, chúng ta đã hoàn thành xong các bước chuẩn bị mô hình để tính toán. Việc tính toán được tuân theo sơ đồ khối sau: Hình 4.17. Sơ đồ các bước cơ bản để tính toán trong Moldex3D 8. Chạy phần mềm CAE Moldex3D. Thiết lập 1 dự án mới - Định nghĩa tên của dự án - Định nghĩa dạng tính toán: Chọn Regular analysis - Định nghĩa phương pháp gia công nhựa: Traditional injecton molding - Định nghĩa mô hình tính toán: 3D shell solver (2.5D) 186 Hình 4.18. Kết quả của việc thiết lập dự án 9. Nhập mô hình xấp xỉ vào dự án Chọn chức năng Import và chọn tên tệp mesh vừa kết xuất được từ bước 7 ở trên. Kết quả có được mô hình như sau: Hình 4.19. Mô hình tính toán 10. Chọn vật liệu cho mô hình Click vào New/Current Material để bật hộp thoại chọn vật liệu của Moldex3D 187 Hình 4.20. Chọn vật liệu từ tư viện vật liệu nhựa của Moldex3D 11. Định nghĩa các thông số công nghệ của quá trình ép phun nhựa Các thông số có thể gồm: áp suất phun, nhiệt độ phun, các bước phun, thời gian phun, thời gian làm nguội trong khuôn,.... Hình 4.21. Xác định quy trình phun nhựa 12. Chọn bộ số liệu để thực hiện việc tính toán Các bước chọn mô hình, vật liệu và các thông số công nghệ có thể được sử dụng nhiều lần với mục đích để có thể chọn ra được các kết quả chính xác nhất. Ở bước này, người kỹ sư sẽ quyết định chọn một bộ mô hình, vật liệu và thông số công nghệ để bắt đầu tính toán. Mỗi kết quả tính toán thu được sẽ độc lập và cho phép lưu trữ lại để phục vụ cho việc so sánh về sau. 188 Hình 4.22. Chọn bộ thông số tính toán 13. Hiển thị các kết quả Moldex3D cho phép hiển thị nhiều kết quả khác nhau của nhiều quá trình tính toán khác nhau. Để lựa chọn, chũng ta có thể chọn trong ô Result và Item. Hình 4.23. Kết quả tính toán của Moldex3D 189 CHƯƠNG 6. ỨNG DỤNG MATLAB TRONG KỸ THUẬT 6.1. Các công cụ nội suy của MatLAB Trong việc xử lý các vấn đề kỹ thuật, nội - ngoại suy là một công cụ hết sức cần thiết đặc biệt khi sử lý dữ liệu thực nghiệm hoặc các dữ liệu cho dưới dạng bảng. Ví dụ như hệ số tiết lưu của van là một hàm thực nghiệm phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy, nhiệt độ và kích thước hình học của lỗ van. Tuy nhiên bằng thực nghiệm chúng ta chỉ có thể xác định được các hệ số này ở các giá trị xác định của nhiệt độ, vận tốc và kích thước hình học. Để có được giá trị của hệ số tiết lưu tại bất kỳ giá trị nào của đối số chúng ta phải sử dụng các hàm nội suy. Phần dưới đây chúng ta sẽ xét tới các hàm nội - ngoại suy của Matlab và các ví dụ sử dụng chúng. 6.1.1. Hàm nội suy một biến: interp1 Cú pháp: yi = interp1(x,Y,xi) yi = interp1(x,Y,xi,method) Trong đó:  x, Y là hai véc tơ có cùng kích thước xác định các điểm (xi, yi)  véc tơ x phải tăng dần hoặc giảm dần  điểm xi cần nằm trong khoảng từ x(1) đến x(n)  method quy định phương pháp nội suy: các giá trị của nó là: 'linear' chế độ nội suy tuyến tính (mặc định) 'nearest' chế độ nội suy sử dụng giá trị ở nút gần nhất 'spline' nội suy hàm spline bậc 3 'cubic' chế độ nội suy đa thức bậc 3 Ví dụ: Ta có các dữ liệu dân số của nước Mỹ ở các thời điểm cách nhau 10 năm như sau: t = 1900:10:1990; p = [75.995 91.972 105.711 123.203 131.669 150.697 179.323 203.212 226.505 249.633]; 190 interp1(t,p,1975), sẽ cho ta giá trị nội suy về dân số vào năm 1975 với kết quả là: ans = 214.8585 6.1.2. Hàm nội suy hai biến 1. Sử dụng hàm Interp2 Cú pháp ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI) ZI = interp2(Z,XI,YI) ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI,method) Trong đó: o ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI) đưa ra ma trận ZI chứa các phần tử tương ứng với các phần tử quy định trong ma trận XI, YI và được xác định bởi phép nội suy của hàm hai biến xác định bởi các ma trận X, Y và Z. X, Y cần phải tăng hoặc giảm dần và có cùng kích cỡ, được cung cấp bởi lệnh meshgrid. o ZI = interp2(Z,XI,YI) sẽ coi như các véc tơ X = 1:n và Y = 1:m, ở đây [m,n] = size(Z). o ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI,method) cho phép sử dụng các phương pháp nội suy khác nhau: 'linear' chế độ nội suy tuyến tính (mặc định) 'nearest' chế độ nội suy sử dụng giá trị ở nút gần nhất 'spline' nội suy hàm spline bậc 3 'cubic' chế độ nội suy đa thức bậc 3 Để có thể nội suy nhanh hơn khi các mốc nội suy cách đều, chúng ta hãy dùng các chế độ '*linear', '*cubic', '*spline', hoặc '*nearest'. Chú ý: o XI và YI có thể là các ma trận, khi đó interp2 sẽ đưa ra các giá trị tương ứng với các điểm (XI(i,j),YI(i,j)). Ngoài ra ta cũng có thể đưa vào các véc tơ hàng và cột xi và yi. Trong trường hợp này, interp2 sẽ chuyển đổi các véc tơ này thành các ma trận giống như ta sử dụng lệnh meshgrid(xi,yi). o X, Y cũng có thể là các véc tơ, khi đó phải hết sức lưu tâm tới trật tự đưa các véc tơ vào trong câu lệnh. 191 Ví dụ: Ta có dữ liệu về tiền lương của công nhân ở các năm từ 1950 đến 1999 theo thời gian phục vụ đưa ra trong bảng sau: Năm/thời gian phục vụ 10 (năm) 20 (năm) 30 (năm) 1950 150.697 199.592 187.625 1960 179.323 195.072 250.287 1970 203.212 279.092 322.767 1980 226.505 353.706 426.730 1990 249.633 320.281 598.243 Để xác định được tiền lương của công nhân sau thời gian phục vụ bất kỳ (từ 10 đến 30 năm) và tại những thời điểm khác nhau (từ năm 1950 đến 1990), chúng ta phải sử dụng hàm nội suy hai biến. Trước hết chúng ta phải tạo ra các véc tơ mốc nội suy: years = 1950:10:1990; service = 10:10:30; Ma trận dữ liệu được nhập vào đúng theo như trật tự cho trong bảng: wage = [150.697 199.592 187.625 179.323 195.072 250.287 203.212 279.092 322.767 226.505 353.706 426.730 249.633 320.281 598.243]; Từ cơ sở dữ liệu này ta có thể xác định được tiền lương của công nhân ở năm 1975 với 15 năm phục vụ: w = interp2(service,years,wage,15,1975) Cho kết quả: w = 265.6287 Chú ý: để sử dụng đúng lệnh interp2 chúng ta phải chú ý đến trật tự của các đối số của lệnh:  Đối số thứ nhất là véc tơ mốc nội suy nằm trên hàng của bảng dữ liệu.  Đ