Nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã STEP NC (ISO 14649) sang mã NC (ISO 6983)

Đó lƠ lý do khiến các công ngh tiên tiến, có tr giúp c a máy tính CAD/CAM-CNC phát triển s m nhất vƠ m nh mẽ nhất trong lĩnh vực nƠy.. Tuy nhiên, về b n chất điều khiển trên các máy CNC

vi

M C L C

TRANG

Trang tựa

Quyết đ nh giao đề tƠi

Lụ L CH KHOA H C Error! Bookmark not defined

L I CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined

L I C M N Error! Bookmark not defined TịM T T Error! Bookmark not defined

M C L C vi DANH M C CÁC HỊNH ix

Ch ng 1:T NG QUAN Error! Bookmark not defined

1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên c u: Error! Bookmark not defined

1.1.1 Đặt vấn đề: Error! Bookmark not defined 1.1.2 Gi i thi u STEP-NC Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 N i dung Error! Bookmark not defined

1.1.2.2 Mối quan h giữa STEP và STEP-NC Error! Bookmark not defined

1.1.2.3 Mô hình dữ li u STEP-NC Error! Bookmark not defined

1.1.2.4 H thống STEP-NC Error! Bookmark not defined

1.1.2.5 Các kiểu STEP-NC Error! Bookmark not defined 1.1.3 ng d ng c a STEP-NC: Error! Bookmark not defined

1.1.3.1 Mô hình ng d ng STEP-NC trong kỹ thu t t o mẫu nhanh (ropid

prototyping) 8 1.1.3.2 Mô hình ng d ng STEP-NC công ty Steptools 9

1.2 Tình hình nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c: Error! Bookmark not defined 1.2.1 Nghiên c u ngoƠi n c: Error! Bookmark not defined

1.2.2 Nghiên c u trong n c: Error! Bookmark not defined 1.3 Tính cấp thiết c a đề tƠi: Error! Bookmark not defined

1.3.1 Những nh c điểm c a tiêu chuẩn ISO 6983: 12

1.3.2 u điểm c a STEP-NC: Error! Bookmark not defined

1.4 Nhi m v đề tƠi vƠ ph m vi nghiên c u: Error! Bookmark not defined

1.4.1 Nhi m v đề tƠi: Error! Bookmark not defined 1.4.2 Ph m vi nghiên c u: Error! Bookmark not defined

vii

1.5 Ph ng pháp nghiên c u: Error! Bookmark not defined

Ch ng 2: C S Lụ THUY T Error! Bookmark not defined 2.1 Nghiên c u cấu trúc m t ch ng trình STEP-NC: Error! Bookmark not defined 2.2 Các thƠnh phần c a ch ng trình STEP-NC Error! Bookmark not defined

2.2.1 Đ i l ng ắhearder”: [3] Error! Bookmark not defined

2.2.2 Đ i l ng ắproject”: [3] Error! Bookmark not defined

2.2.3.Đ i l ng ắworkplan” vƠ ắexecutables”: Error! Bookmark not defined 2.2.4 Đ i l ng ắmachining workingstep” Error! Bookmark not defined

2.2.5 Thông tin về phôi (workpiece) Error! Bookmark not defined

2.2.6 Thông tin về v t li u (material) 20 2.2.7 Các đ i l ng h ng dẫn kỹ thu t: 21

2.3 Các đặc tr ng c b n: Error! Bookmark not defined 2.3.1 Đặc tr ng ti n mặt đầu: Error! Bookmark not defined 2.3.2 Đặc tr ng ti n côn: Error! Bookmark not defined 2.3.3 Đặc tr ng ti n rƣnh: Error! Bookmark not defined 2.3.4 Đặc tr ng ti n tr : Error! Bookmark not defined 2.3.5 Đặc tr ng ti n ren: Error! Bookmark not defined 2.3.6 Đặc tr ng ti n đ nh hình: Error! Bookmark not defined

viii

4.3.2.Giao di n phần mềm: Error! Bookmark not defined

Ch ng 5: K T LU N VĨ H NG PHỄT TRI N C A Đ TÀI 61

5.1 Kết lu n: 61

5.2 H ng phát triển c a đề tƠi: 61

TÀI LI U THAM KH O 62

Hình 1.9: Nh c điểm c a NC-code [2] Error! Bookmark not defined

Hình 1.10: So sánh mô hình CAD/CAPP/CAM giữa ISO 6983 v i ISO 14649 [5]

Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Cấu trúc ch ng trình STEP-NC [2] Error! Bookmark not defined Hình 2.2: S đồ thực thi ch ng trình STEP-NC Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Các mối liên kết c b n giữa các yếu tố c a STEP-NC Error! Bookmark not defined

Hình 2.4: Các yếu tố hình h c vƠ d ng đặc tr ng trong STEP-NC Error! Bookmark not defined

Hình 2.5: Ti n mặt đầu Error! Bookmark not defined Hình 2.6: Ti n mặt côn Error! Bookmark not defined Hình 2.7: Ti n rƣnh Error! Bookmark not defined

Hình 2.8: Ti n tr Error! Bookmark not defined Hình 2.9: Ti n ren Error! Bookmark not defined Hình 2.10: Ti n đ nh hình Error! Bookmark not defined

Hình 3.1: Các b c chuyển đổi dữ li u Error! Bookmark not defined Hình 3.2: S đồ gi i thu t chung Error! Bookmark not defined Hình 4.1: Giao di n phần mềm lúc ban đầu Error! Bookmark not defined

Hình 4.4: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra ch ng trình gia công mặt đầu

Error! Bookmark not defined

Hình 4.5: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra ch ng trình gia công ti n côn

Error! Bookmark not defined

Hình 4.6: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra ch ng trình gia công ti n côn

Error! Bookmark not defined

Hình 4.7: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra ch ng trình gia công ti n côn

Error! Bookmark not defined

 Trang b m i (b điều khiển) có thể đo ̣c đ ̣c tơ ̣p tin ch ng trình STEP-NC

 Xơy dựng mô ̣t phơn mêm công cụ chuyển đổi STEP -NC sang mã G-Code Luơ ̣n văn đi vƠo cách gi i quyết th hai vƠ sau đơy sẽ lƠ phần gi i thi u STEP-

NC vê cac mă ̣t nh :

Cho đến nay, khối l ng s n phẩm c khí ph i qua gia công bằng c t g t vẫn chiếm tỷ l cao nhất trong các ph ng pháp gia công kim lo i C t g t lƠ ph ng pháp hƠng đầu về kh năng đáp ng đ chính xác kích th c, đ ph c t p về hình d ng vƠ chất l ng bề mặt chi tiết gia công Đó lƠ lý do khiến các công ngh tiên tiến, có tr giúp c a máy tính (CAD/CAM-CNC) phát triển s m nhất vƠ m nh mẽ nhất trong lĩnh vực nƠy

Nh tích h p đ c các thƠnh tựu m i trong kỹ thu t điều khiển vƠ máy tính mƠ các h điều khiển CNC hi n t i có nhiều tính năng v t tr i Tuy nhiên, về b n chất điều khiển trên các máy CNC hi n nay vẫn ch lƠ điều khiển ắtĩnh” v i các tham số h thống không đổi Biểu hi n c a nó về mặt công ngh lƠ tốc đ c t vƠ tốc đ ch y dao

2

đ c thiết đặt cố đ nh b i l nh trong ch ng trình NC vƠ đ c duy trì cho đến khi có

l nh thiết đặt giá tr m i

Trong công ngh CAD/CAM-CNC, điều khiển CNC thông minh đ c hiểu nh lƠ

1 máy CNC thông minh có ch c năng nh :

 Dữ li u chuyển đ ng dao c t: thay vì dữ li u chuyển đ ng các tr c đ c chuyển

t i máy CNC, h CNC thông minh có kh năng chuyển đổi quỹ đ o ch y dao t i chuyển đ ng các tr c c a máy CNC

 Thông tin m c cao: đặc tính chi tiết, v t li u, dao c t, kích th c, dung sai đ c gửi t i máy CNC

 Thông tin nƠy sẽ đ c gửi đi bằng cách sử d ng m t chuẩn dữ li u ắSTEP - NC” AP 238

Trong những năm 1970 v i sự phát triển c a CNC vƠ sự phát triển nhanh chóng

c a công ngh CAD/CAM trong h n m t th p kỷ tr c, những tiến trình quan tr ng đƣ

đ c thực hi n trong s n xuất tự đ ng các chi tiết c khí Tuy nhiên, ngôn ngữ l p trình

đ c sử d ng trong công nghi p để điều khiển máy vẫn giữ giống nh v i chuẩn ban đầu đ c biết lƠ G vƠ M code (ISO 6983) dựa trên sự mô t chuyển đ ng c a d ng c

c t vƠ những l nh t t/m M t tiêu chuẩn quốc tế ngƠy nay, tên lƠ ISO 14649 vƠ đ c biết đến lƠ STEP-NC đang đ c phát triển để cung cấp m t giao di n cách m ng cho

sự tích h p CAD/CAM sử d ng m t lo i ngôn ngữ đ c phát triển từ chuẩn STEP (ISO 10303) Không giống nh G vƠ M code ch l p trình cho chuyển đ ng c a tr c máy và công t c hƠnh trình, STEP-NC còn lƠ m t mô hình hóa dữ li u hoƠn ch nh mƠ

nó liên kết đối t ng gia công (dữ li u thiết kế CAD) v i gi i pháp công ngh (dữ li u qui trình gia công CAM yêu cầu) theo h ng đối t ng VƠ kết qu lƠ m t ch ng trình STEP-NC giống v i m t ho ch đ nh quá trình chi tiết h n lƠ m t th t c quá trình gia công Trong m t ch ng trình nh v y, dữ li u s n xuất cho m t chi tiết đ c tổ

ch c nh lƠ m t dự án về những hình d ng hình h c sẽ đ c gia công, các b c gia công (nguyên công c thể) cần thiết cho m i đặc tính, các yêu cầu công ngh vƠ th tự công vi c (m c đích lƠ để cung cấp thông tin cho máy CNC) [4]

Ngôn ngữ cấp cao vƠ h ng đối t ng nƠy lƠm cho ch ng trình gia công d dƠng sử d ng mƠ không cần ph i thay đổi nhiều trên nhiều máy CNC Quan tr ng h n

3

nữa, nó đ c xơy dựng nh lƠ m t ph n hồi thông tin hai chiều giữa CAD/CAM vƠ h thống CNC

M c tiêu c a STEP-NC lƠ bao hƠm hết toƠn b ph m vi c a s n xuất trực tuyến

M t mô hình dữ li u m i STEP-NC đƣ đ c phát triển để thay thế cho mô hình tiêu chuẩn mƣ G&M cǜ cho quá trình ti n, phay, tia lửa đi n (EDM) M t mô hình dữ li u

m i đƣ đ c thiết l p, phát triển vƠ bổ sung để những h thống CAD/CAM/CNC

t ng thích v i mô hình dữ li u kiểu m i đang đ c chú ý nƠy [4]

1.1.2.1 N i dung

STEP-NC m t mô hình m i chuyển đổi dữ li u giữa các h thống CAD/CAM

và máy CNC Mã G-code ch thể hi n sự di chuyển các tr c, tốc đ quay tr c chính, chiều sơu ăn dao, v trí d ng c trong ổ dao, h thống lƠm mát V i các thông tin đó thì rất khó khăn cho ng i v n hƠnh máy n m đ c lƠ nó đang thực hi n nguyên công nƠo, điều ki n máy, dao đang gia công, muốn n m đ c những điều trên thì ng i v n hƠnh ph i đ c hết ch ng trình gia công Chính vì thế nó lƠ điều không thể để cho b điều khiển thực thi m t cách thông minh hoặc dừng ch ng trình trong tr ng h p khẩn cấp v i những thông tin gi i h n đó Ng c l i STEP-NC bao gồm thông tin

ch c năng đ c yêu cầu Ví d nh b c lƠm vi c, đặc tính gia công, chu trình gia công, d ng c gia công, quỹ đ o gia công, ch c năng máy vƠ phôi STEP-NC còn

ch a đựng trong nó thông tin thiết lập như mô hình hình học, quá trình lập kế hoạch

STEP-NC cho phép bỏ qua các hệ thống CAM vƠ chuyển dữ li u trực tiếp đến

máy CNC Sự m r ng xử lí các thông tin nƠy có thể m r ng kh năng điều khiển

ho t đ ng trên máy công c CNC

STEP-NC lƠ m t mô hình m r ng có sự tích hợp giữa thông tin thiết kế và

thông tin sản xuất: trong đó bao gồm v t li u gia công, d ng c c t, đ chính xác, tốc

đ quay dao, … vƠ các tham số ch ng trình.[10]

1.1.2.2 M i quan h gi a STEP và STEP-NC

STEP-NC thông qua đ nh nghĩa c a STEP hoặc những hi u ch nh c a nó cho CNC, hình 1.1 mô t mối quan h giữa STEP (ISO 10303) vƠ STEP-NC (ISO 14649) Những tính năng gia công 2.5D trong ISO 14649 dùng những đặc tính từ ISO 10303 AP224 vƠ thông tin bề mặt gia công tham kh o từ thông tin mô hình 3D thiết kế theo

4

ISO 10303 AP203 ụ nghĩa ngôn ngữ c a mô hình dữ li u áp d ng ISO 10303 vƠ

ph ng pháp bổ sung cho file đ nh d ng t ng thích v i ISO 10303 Part 21 vƠ ISO

10303 Part 28 cho XML

Hình 1.1 : Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC [7]

STEP-NC đ c phát triển b i ISO TC 184 (Committee in International Standardization Organization - H i đồng kỹ thu t trong tổ ch c tiêu chuẩn quốc tế) SC1 vƠ SC4 (H i đồng ph tr 1 vƠ 4) Có hai phiên b n c a mô hình dữ li u STEP-NC:

 Mô hình ng d ng dữ li u chuẩn ISO 14649 đ c kí hi u lƠ ARM (Application reference Model) [5]

 Mô hình di n d ch ISO 10303 v i giao th c ng d ng AP238 kí hi u lƠ AIM (Application Interpreted Model) Đơy lƠ sự kết h p giữa ARM v i dữ li u có sẵn trong STEP

Gần đơy STEP-NC t ng thích v i STEP thiết l p theo tiêu chuẩn ISO 10303 AP238 Chuẩn nƠy có kh năng tích h p m t m ch cho ng d ng suốt từ thiết kế đến

s n xuất m c tiêu nƠy lƠ nh n ra những thông tin c b n dựa trên quá trình s n xuất,

vƠ đ c đặt cho cái tên lƠ h s n xuất STEP b i ISO TC184 SC1 vƠ SC4 H s n xuất nƠy thể hi n những ch c năng vƠ những thông tin tiêu chuẩn đ c kết h p trong ph m

vi c a STEP APxxx, thể hi n nh hình đầu vƠo h thống STEP-NC là AP203 vƠ/hoặc AP224, vƠ ngõ ra lƠ mƣ STEP-NC [5]

5

Hình 1.2: Hệ sản xuất dựa trên STEP [6]

1.1.2.3 Mô hình d li u STEP-NC

Mô hình dữ li u STEP-NC (ISO 14649) bao gồm các thƠnh phần sau: [6]

 Part 1 : tổng quan vƠ các nguyên lý c b n

 Part 2 : ngôn ngữ đ n vƠ h p ngữ

 Part 3 : h p ngữ JAVA

 Part 9 : b ng thu t ngữ

 Part 10 : dữ li u tổng quát

 Part 11 : dữ li u cho quá trình phay

 Part 111: khai báo công c cho quá trình phay

 Part 12 : dữ li u cho quá trình ti n

 Part 13 : dữ li u cho quá trình gia công bằng đi n cực

 Part 50 : dữ li u chung, d i d ng giao th c ng d ng AP2xx

 Part 51 : dữ li u cho quá trình Phay, d i d ng giao th c ng d ng AP2xx

 Part 52 : dữ li u cho quá trình Ti n, d i d ng giao th c ng d ng AP2xx

 Part 53 : dữ li u cho quá trình gia công bằng đi n cực, d i d ng giao th c ng

d ng AP2xx

6

1.1.2.4 H th ng STEP-NC

STEP-NC có 2 đ ng truyền giao tiếp, m t bên ngoƠi vƠ m t bên trong Đ ng truyền ra bên ngoƠi lƠ ISO 14649 đ c dùng để kết nối h điều khiển CNC v i h thống CAD/CAPP/CAM Thông tin trong ch ng trình STEP-NC đ c biên d ch vƠ

l u vƠo c s dữ li u theo những kiểu CSDL1

CAD, CSDL CAPP, và CSDL CAM

Đ ng truyền bên trong nh lƠ m t phần mềm dùng để tích h p những modul thông minh vƠo b điều khiển CNC để chúng có thể giao tiếp v i nhau

Hình 1.3 : Kiến trúc giao diện STEP-NC [4]

Xem xét kiến trúc, công ngh STEP-NC yêu cầu nhiều công ngh khác nhau ví

d nh công ngh giao tiếp STEP, công ngh gia công tự đ ng, công ngh điều khiển kiến trúc m , công ngh CNC vƠ công ngh CAD/ CAM/CAPP, thể hi n nh hình 1.3

d i, những công ngh đó có thể phơn lo i trong 3 kiểu:

 ISO 14649 những công ngh liên quan, ví d nh công ngh giao tiếp STEP vƠ tính năng c b n công ngh CAD/CAM/CAPP

 ISO 14649 thông minh c b n vƠ công ngh tự đ ng, ví d nh kiến trúc m Soft-NC, lõi NC (NC Kernel), PLC, điều khiển chuyển đ ng, tự đ ng l p kế ho ch, t o

1 CSDL _ C s dữ li u

Ph thu c vƠo cách th c xử lý STEP-NC đ c thực hi n trên máy CNC nh thế nƠo sẽ

có các kiểu STEP-NC t ng ng, đơy có 3 kiểu c a STEP-NC:[11]

 Điều khiển cổ điển

 Điều khiển m i

 Điều khiển thông minh

Kiểu 1 (điều khiển cổ điển) kết h p chặt chẽ ISO 14649 trong b điều khiển cổ điển theo đ ng sử d ng Post-Processing Trong tr ng h p nƠy CNC cổ điển có thể

đ c sử d ng mƠ không cần hi u ch nh Thực ra, chúng không thể đ c xem nh lƠ

m t h CNC t ng thích STEP nh ng chúng có thể đ c mƣ ISO 14649

Kiểu 2 (điều khiển m i) có m t b chuyển đổi STEP-NC, cho phép xơy dựng

và l p trình từng b c các đ ng chuyển dao vƠ đ c thực hi n b i h điều khiển CNC Kiểu 2 lƠ kiểu c b n, đơy chuyển đ ng đ c thực hi n m t cách chính xác

8

dựa trên chiến l c gia công vƠ thực hi n m t cách tuần tự nh đ c ch ra b i

ch ng trình chi tiết ISO 14649 Theo nghĩa khác, h không có những tính năng thông minh m i ngoài kh năng t o ra các đ ng chuyển dao Hầu hết STEP-NC phát triển nhanh cho t i th i gian hi n t i đều lƠ kiểu 2

Kiểu 3 (điều khiển thông minh) H điều khiển CNC có thể thực hi n những nhi m v gia công m t cách thông minh vƠ tự đ ng dựa trên những thông tin thông minh c a ISO 14649 M t vƠi ví d c a ch c năng thông minh lƠ nh n ra tính năng tự

đ ng, t o ra các đ ng chuyển dao tự đ ng bao gồm chuyển đ ng ch m vƠo gia công

vƠ lùi dao l i, ch n dao tự đ ng, ch n điều ki n c t tự đ ng, các tr ng thái hiển th vƠ

ph c hồi tự đ ng, tr ng thái gia công vƠ kết qu ph n hồi

9

1.1.3.2 Mô hình ng d ng STEP-NC công ty Steptools:

 Mô hình ng d ng:

Hình 1.6: Mô hình ứng dụng STEP-NC ở Steptools [4]

T p tin AP-238 đ c t i từ internet thông qua cổng vƠo AP238 Nó đ c chuyển đến h thống GibbsCAM để chuyển đổi dữ li u sau đó qua b xử lý chuyển thƠnh mƣ G-code vƠ cuối cùng lƠ chuyển đến h điều khiển CNC

 L i ích nh n đ c từ mô hình trên:

Hình 1.7 : Hiệu quả thu được từ STEP-NC

 Gi m 35% th i gian lên kế ho ch gia công

 Gi m 75% số l ng b n vẽ từ CAD chuyển sang CAM

 Gi m 50% th i gian gia công trên máy cho các chi tiết có kích th c nhỏ vƠ vừa

 Gi m h n 4500 b h u xử lý

 An toƠn vƠ thích h p h n cho máy công c

10

 Các giai đo n ng d ng STEP-NC:

Hình 1.8: C ác giai đoạn ứng dụng STEP-NC ở Steptool [4]

1.2 Tình hình nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c:

1.2.1 Nghiên c u ngoƠi n c:

Trên thế gi i có các dự án nghiên c u về STEP-NC nh sau:

 D án STEP-NC Châu Âu:

ISO 14649, đ c triển khai nghiên c u từ 1999-2004, ch yếu t p trung vƠo

công vi c phay, EDM, c t biên d ng vƠ ti n Trao đổi dữ li u v t lý dựa trên ARM và

Part 2l-formal [WZL RWTHAachen]

 D án STEP-NC IMS:

Dự án nghiên c u STEP-NC di n r ng v i các đối tác: HƠn quốc, khu vực Chơu

âu và Th y sỹ, Mỹ đ c triển khai trong các năm 2002-2004 [WZL RWTH Aachen]

H p tác nghiên c u vƠ trao đổi thông tin trong lĩnh vực các dự án STEP-NC

 D án mô hình cao ćp:

Dự án do công ty STEP Tools Inc (Mỹ) ch trì v i kho ng 30 ho t đ ng vƠ các

đối tác công nghi p tham gia T p trung vƠo trao đổi dữ li u b i c cấu ánh x Trao

đổi dữ li u v t lý dựa trên XML vƠ m t phần trên AIM [WZL RWTH Aachen]

 Báo cáo v STEP Ắ NC AP 2381 đ u tiên M :

11

Báo cáo đầu tiên đ c tổ ch c vƠo ngƠy 30/11/2000 t i phòng thí nghi m c a

Đenet Watervliet Arsenal Watervliet Arsenal lƠ nhƠ máy s n xuất công ngh cao

lơu đ i nhất Hoa Kỳ

 Báo cáo nh ng l i ích c a AP238:

Martin đƣ trình bƠy kết qu nghiên c u c a mình từ thử nghi m t i NASA

JPL Kết qu cho thấy th i gian l p trình gi m từ 105 phút xuống còn 15- phút Nếu

thực hi n l p trình CAM theo cách truyền thống để phát sinh mƣ G theo chuẩn ISO

6983 bằng Gibbs CAM thì mất 105 phút gồm th i gian v n hƠnh vƠ đ c dữ li u file

AP 203 Nếu đ c file AP 238 (STEP ẮNC) bằng STEP-Machine sinh ra mã G thì

mất 15 phút L i ích thực sự c a AP23S khi nó đ c sử d ng nh lƠ m t đ nh d ng

dữ li u đầu vƠo máy CNC, nó không ph i lƠ m t đ nh d ng thay đổi CAD-CAM

 ISW-University of Stuttgart (Germany):

Vi n Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units t i tr ng đ i

h c Stuttgart nghiên c u chu i chu trình CAD-CAPP/CAM-CNC Công vi c t p trung vƠo ph ng pháp lu n, mô hình dữ li u vƠ công c phần mềm để trao đôi thông tin hai chiều giữa máy CNC vƠ c s dữ li u quy trình s n xuất giữ l i thông tin STEP-NC

 POSTECH (South Korea):

Phòng thí nghi m nghiên c u công ngh STEP-NC POSTECH có những thƠnh qu : Phát triển Korea STEP-NC: h thống STEP-CNC áp d ng cho phay + Phát triển TumSTEP: h thống STEP-CNC áp d ng cho ti n + Phát triển mô hình dữ li u cho quá trình ti n

1.2.2 Nghiên c u trong n c:

STEP-NC không những lƠ chuẩn m i mƠ còn ch a đ c phổ biến r ng rƣi

hi n t i các doanh nghi p sử d ng CNC trong n c th ng sử d ng chuẩn ISO 6983

(G&M).Các công trình nghiên c u liên quan STEP -NC Vi t Nam còn h n chế vƠ

ch yếu ch dừng l i m c nghiên c u ng d ng trên lý thuyết vì thiếu đi mất 2 yếu

tố: đòi hỏi c a th tr ng vƠ kinh phí triển khai nghiên c u ng d ng H n nữa l p

trình NC theo mƣ G&M vẫn còn phổ biến vƠ phù h p v i th tr ng Vi t Nam Có

các đề tƠi liên quan:

12

- Đề tƠi: ng d ng chuẩn STEP/STEP-NC cho chi tiết ti n phay đ c thực hi n

b i KS.D ng Th Vơn Anh Đề tƠi đƣ d t đ c kết qu lƠ xơy dựng ch ng trình chuẩn STEP-NC cho chi tiết phay và ti n 2.5 D bằng phần mềm CAD/CAM Đề tƠi đƣ

đ c b o v thƠnh công vƠo năm 2010 tr ng Đ i H c S Ph m Kỹ Thu t ThƠnh Phố Hồ Chí Minh [2]

- Đề tƠi: Xơy dựng h thống l p quy trình công ngh theo chuẩn

STEP/STEP-NC đ c KS.Nguy n Đình Nghĩa thực hi n Kết qu đ t đ c c a đề tƠi lƠ: Nghiên

c u về chuẩn STEP-NC; Xơy dựng h thống l p quy trình công ngh theo chuẩn STEP/STEP-NC cho chi tiết phay, ti n 2.5D bằng phần mềm STEP-NC machine Đề

tƠi đƣ đ c b o v thƠnh công vƠo năm 2011 tr ng Đ i H c S Ph m Kỹ Thu t ThƠnh Phố Hồ Chí Minh [3]

- Đề tƠi: Tối u hóa chế đ c t dựa trên STEP-NC theo tuổi bền dao ti n đ c

KS.Tr ng Th Kim Thoa thực hi n Đề tƠi đƣ đ c b o v thƠnh công vƠo năm 2012

tr ng Đ i H c S Ph m Kỹ Thu t ThƠnh Phố Hồ Chí Minh

13

 Ph i qua b h u xử lý (Post-Processing):

Các đo n ch ng trình G&M-code ph thu c vƠo các nhƠ s n xuất vƠ h điều khiển chẳng h n nh : những l nh G70 vƠ G80 lƠ l nh chu trình vƠ G98 lƠ tốc đ c t trên phút đối v i h điều khiển FANUC Thì G60 vƠ G80 lƠ l nh chu trình vƠ G94 lƠ tốc đô c t trên phút đối v i h điều khiển FARGO Ch ng trình viết cho h điều khiển nƠy không thể ch y trên h điều khiển khác Chính vì thế cần ph i có b h u xử

lý để có thể biên d ch ch ng trình gia công phù h p v i từng h điều khiển

 Mất thông tin: m t ch ng trình G-code đ c đ nh nghĩa b i các ký tự đ n gi n hoặc các mƣ số nh : G, T, M, F, S để ch th các ch c năng máy vƠ chuyển đ ng c a các tr c Còn các thông tin về hình d ng s n phẩm gia công, quá trình hình thƠnh t o

mã G-code đều không đ c gửi t i b điều khiển CNC Không ph n ánh thông tin c a các công đo n tr c đó ( CAD, CAE) trong ch ng trình

 Khó khăn cho ng i v n hƠnh theo dõi quá trình gia công: khi m t ch ng trình

ch gồm toƠn mƣ G&M-code thể hi n chuyển đ ng c a các tr c thì rất khó khăn cho

ng i v n hƠnh máy n m đ c lƠ nó đang thực hi n nguyên công nƠo, điều ki n máy, dao đang gia công, muốn n m đ c những điều trên thì ng i v n hƠnh ph i đ c hết

ch ng trình gia công Đặc bi t nó không những khó cho vi c tìm l i c a ch ng trình

mƠ còn khó để hi u ch nh để kh c ph c l i

 Không h tr các chi tiết có d ng hình h c ph c t p

 Dòng thông tin ch có m t chiều: từ khơu thiết kế chuyển xuống x ng s n xuất, không có sự ph n hồi ng c l i từ x ng s n xuất đến b ph n thiết kế

 Khó có thể đ nh nghĩa vi c gia công qua các đặc tr ng gia công (features)

1.3.2 u đi m c a STEP-NC:

 Dùng ngôn ngữ l p trình (t p l nh vƠ kí hi u) gần v i ngôn ngữ đ i th ng giúp

vi c đ c hiểu ch ng trình m t cách d dƠng

 Nó lƠ m t quá trình khép kín từ khơu thiết kế đến gia công

 Không cần l p trình cho các thông số hình h c

 Không cần quá trình h u xử lý

 M t mô hình s n phẩm hoƠn ch nh trong b điều khiển c a máy CNC

 D dƠng hi u ch nh t i ch gia công vƠ cho phép hồi tiếp

14

 Quá trình t i vƠ sử d ng các t p tin CNC d dƠng

 Có thể đáp ng các nhu cầu c a khách hàng

Vì những đặc điểm trên nên STEP-NC dần dần thay thế nhi m v c a ISO 6983

(G-code) Tuy nhiên đơy lƠ m t chuẩn m i nên vi c đ a vƠo chuẩn s n xuất c a các

nhƠ chế t o CNC ch a đ c phổ biến Ch có m t số máy CNC đ i m i hi n t i có

trang b sẵn b di n d ch (interpreter) STEP-NC n c ta gần nh các máy m i vƠ

hi n đ i nƠy ch a đ c trang b môt số h điều khiển hiểu đ c ngôn ngữ m i nƠy Vì

thế m c tiêu c a đề tƠi lƠ viết m t công c phần mềm để chuyển đổi STEP-NC sang

mã NC-code lƠ vi c lƠm cấp thiết

Hình 1.10: So sánh mô hình CAD/CAPP/CAM giữa ISO 6983 với ISO 14649 [5]

1.4 Nhi m v đ tƠi vƠ ph m vi nghiên c u:

1.4.1 Nhi m v đ tƠi:

 Tìm hiểu cấu trúc c a m t ch ng trình STEP-NC

 Các thƠnh phần vƠ đặc tr ng gia công c b n

 L p trình v i G-code

 Xơy dựng các đặc tr ng gia công ti n trong STEP-NC vƠ đo n ch ng trình

t ng đ ng bằng G-Code

 Xơy dựng gi i thu t chuyển đổi các l nh cấu trúc trong STEP-NC sang G-Code

 Gi i thu t chuyển đổi t p tin STEP-NC sang G-Code

15

 Viết ra m t phần mềm có ch c năng đ c ch ng trình STEP-NC vƠ chuyển thƠnh ch ng trình gia công d i d ng mƣ G-code dựa trên các đặc tr ng gia công

16

Ch ng 2

C S Lụ THUY T

2.1 Nghiên c u ću trúc m t ch ng trình STEP-NC:

Cấu trúc ch ng trình STEP-NC đ c thể hi n nh hình sau:

Hình 2 1: Cấu trúc chương trình STEP-NC [2]

VI_DU_GIA_CONG_STEP-'2003-07-03T',('NGUYEN DINH NGHIA'),(''), FILE_SCHEMA(('CONFIG_CONTROL_DESIGN')); ENDSEC;

#1= PROJECT('VI_DU_GIA_CONG_

STEP- NC_TI N ',#2,(#8),$,$,$);

/* PROJECT: bắt đầu một ct gia công */

#2= WORKPLAN('MAIN WORKPLAN', (#3,$, $,$,$),$,#11,$);

#36= WORKPIECE('SIMPLE WORKPIECE' ,#37,0.01,$,$,$,());

#37= MATERIAL('ST-50','STEEL',(#38));

#29= MACHINING_WORKINGSTEP ('WS ROUGH CIRCULAR_FACE 2',#43,#5,#15);

#30= MACHINING_WORKINGSTEP ('WS FINISH CIRCULAR_FACE 2',#28,#5,#58);

#48= TURNING_MACHINE_FUNCTIONS (.T.,$,$,(),.F.,$,$,(),$,$,$);

Đ i l ng ắproject”nh lƠ điểm kh i đầu c a ch ng trình gia công Trong đ i

l ng nƠy gồm hai đ a ch dẫn đến ắmainworkplan” vƠ các thông số c a phôi đ c gia công

18

its_status :Tr ng thái hi n hƠnh c a Project Thực hi n:

2.2.3 Đ i l ng ―workplan‖ vƠ ―executables‖:

Đ i l ng ắexecutable” lƠ yếu tố căn b n c a tất c các đối t ng đ c thực thi Chúng thực hi n các nguyên công trên máy công c vƠ đ c v ch ra b i đ i l ng ắworkplan” ắExecutable” gồm 3 d ng: workingstep, các ch c năng ch ng trình vƠ cấu trúc

Cấu trúc c a ch ng trình chính lƠ workplan vƠ các ch c năng liên quan Trong

đ i l ng workplan lƠ các đ a ch c a các workingstep (đặc tr ng gia công), dựa vƠo

đ a ch phía tr c m i workingstep mƠ nó đ c gia công theo trình tự đƣ đ c v ch ra

Cú pháp:

ENTITY workplan

SUBTYPE OF (program_structure);

its_elements :LIST[0:?] OF executable;

its_channel: OPTIONAL channel;

ắMachining workingstep” thể hi n các yếu tố cần thiết c a nhi m v gia công

M i workingstep chi ra m t nguyên công t ng ng v i nó lƠ d ng c c t vƠ chế đ

its_id= PROJECT('VI_DU_GIA_CONG_STEP-NC ',main_workplan, its_workpieces,its_owner,its_release,its_status);

Its_id= WORKPLAN('MAIN WORKPLAN',its_elements,its_channel,

its_setup,its_effect,in_process_geometry);

global_tolerance: OPTIONAL length_measure;

its_rawpiece: OPTIONAL workpiece;

its_geometry: mô t các thông số hình h c c a phôi its_bounding_geometry: đ ng bao ngoƠi c a phôi: hình h p, hình tr clamping_positions: đ nh v trí kẹp phôi

21

2.2.7 Các đ i l ng h ng d n k thu t:

Phần này bao gồm tất c các thông tin chi tiết và hoàn ch nh c a tất c các

ắmachining workingstep” có trong workplan Nó bao gồm các dữ li u về dao c , ch c năng máy, vƠ các dữ li u khác Trong các dữ li u này bao gồm c các đ nh nghĩa về phôi và tất c các bề mặt, miền và yêu cầu kỹ thu t c a s n phẩm hoàn ch nh

Thông tin về chế đ c t bao gồm: chiều sâu, bề r ng c t, tốc đ tr c chính, tốc đ

c t

Thông tin về dao gồm: đ ng kính, chiều dƠi dao…Tất c dữ li u về dao đ c

đ nh nghĩa trong ISO 14649 part 11

Vi c thực thi ch ng trình đ c thực hi n theo s đồ sau:

Hình 2 2: Sơ đồ thực thi chương trình STEP-NC

M i ch ng trình STEP-NC lƠ m t project Trong m i project sẽ có phôi (workpiece) vƠ kế ho ch gia công (workplan) Trong m i ắmachining workingstep”

bao gồm các thu c tính nh : tên đặc trưng gia công, mặt phẳng an toàn, thông số hình

học của các đặc trưng gia công, các nguyên công để gia công các đặc tr ng đó Trong

m i thu c tính c a ắmachining workingstep” còn có các thu c tính con vƠ cǜng đ c đánh đ a ch để ch th tự đ c thực thi

22

Hình 3.3: Cấu trúc của một “machining workingstep”

Hình 2.3: Các mối liên kết cơ bản giữa các yếu tố của STEP-NC

Các thƠnh phần project, workplan, workpiece, workingstep đ c bố trí theo m t trình tự nhất đ nh trong m t ch ng trình STEP-NC đ c thể hi n d i d ng ngôn ngữ Express nh sau: [3]

HEADER;

FILE_DESCRIPTION((''),'2;1');

FILE_NAME(' VI_DU_GIA_CONG_STEP-NC_TIEN ',

'2003-07-03T',('NGUYEN DINH NGHIA'),(''),

'PRO/ENGINEER BY PARAMETRIC TECHNOLOGY CORPORATION,

#3=WORKPLAN('WORK PLAN FOR SETUP1',(#29,#30,$,$,$,$,$,$),$);

#4=WORKPLAN('WORK PLAN FOR SETUP2',(,$,$,$,$),$,$,$);

#29= MACHINING_WORKINGSTEP('WS ROUGH CIRCULAR_FACE 2',#43,#5,#15);

#30= MACHINING_WORKINGSTEP('WS FINISH CIRCULAR_FACE 2',#28,#5,#58);

#40= AXIS1_PLACEMENT('WORKPIECE PIECE PLACEMENT',#41,#42);

#41= CARTESIAN_POINT('WORKPIECE PIECE: LOCATION ',(0.000,0.000,0.000));

mặt đầu

Bán kính mặt tr

T a đ c a mặt đầu

Đ a ch c a

đặc tr ng

đặc tr ng ti n mặt côn Tên c a đặc tr ng

Thông tin về v t

li u phôi Ti n thô mặt côn Ti n tinh mặt côn

T a đ c a côn

Dung sai gia công mặt côn

Dung sai gia công mặt côn

Dung sai gia công mặt côn

sweep : open profile;

Thông tin về

v t li u phôi

Gia công thô rãnh

Gia công tinh rãnh

T a đ gia công rãnh

Chiến l c gia công

Bán kính

c a rƣnh

Dung sai gia công rãnh

Diameter at placement : toleranced length measure;

Feature length: toleranced length measure;

Reduced size : OPTIONAL taper select;

END ENTITY?

Trong đó:

SUBTYPE OF (outer_round): lo i ti n tr Diameter at placement: dung sai đ ng kính tr Feature length: dung sai chiều dƠi tr

Reduced_size: lựa ch n thiết l p ti n tr

Đ a ch c a

đặc tr ng Đặc tr ng ti n mặt tr

Tên c a đặc tr ng

Thông tin về

v t li u phôi

Gia công thô mặt tr

Gia công tinh mặt tr

T a đ c a mặt tr

T a đ c a mặt tr

T a đ c a mặt tr

Bán kính mặt tr

SUBTYPE OF (turning machining operation); allowance : OPTIONAL length measure;

END ENTITY;

Trong đó:

ABSTRACT SUBTYPE OF OF (threading_rough, threading_finish):

đặc ch ng ti n ren thô, ren tinh

OPTIONAL length measure: dung sai phôi

2.3.6 Đ̣c tr ng ti n đ nh hình: