Nghiên cứu ứng dụng công cụ lập trình tự động để lập trình gia công trên các mặt định hình 3d chính xác

Khi lập trình bằng máy, người lập trình mô tả hình dáng hình học của chi tiết gia công, các quỹ đạo của dụng cụ cắt và các chức năng của máy CNC theo một ngôn ngữ định hướng bởi các kí h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN TRUNG DŨNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG CỤ LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG ĐỂ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN CÁC MẶT ĐỊNH HÌNH 3D CHÍNH XÁC

CHUYÊN NGÀNH : CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS TRẦN ANH QUÂN

Hà Nội – Năm 2012

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo, gia đình

và bạn bè

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Anh Quân - Viện IMI,

đã tận tình định hướng, truyền cho tôi niềm đam mê nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ nghiên cứu, nghiên cứu sinh, học viên đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, khuyến khích giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 27 tháng 3 năm 2012

Học viên

Nguyễn Trung Dũng

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH BẰNG MÁY .5

1.1 Giới thiệu chung về lập trình bằng máy .6

1.2 Lập trình bằng máy tại nơi lập trình độc lập .7

1.3 Các chương trình tính toán phục vụ cho việc lập trình bằng máy 7

1.4 Một số ngôn ngữ lập trình bằng máy 8

1.5 Giới thiệu về APT 9

CHƯƠNG II: APT - PHẦN ĐỊNH NGHĨA HÌNH HỌC .11

2.1 Các câu lệnh định nghĩa hình học .11

2.2 Định nghĩa điểm .13

2.3 Định nghĩa đường thẳng 21

2.4 Định nghĩa đường tròn .28

2.5 Định nghĩa mặt phẳng .39

2.6 Các dạng đường CONIC .45

2.7 Các dạng bề mặt .50

CHƯƠNG III: APT - THIẾT LẬP ĐƯỜNG CHẠY DAO 57

3.1 Lập trình với đường chạy dao Point to Point .57

3.2 Các bề mặt kiểm soát 60

3.3 Những thay đổi với bề mặt Check 63

3.4 Lệnh START - UP 64

3.5 Lập trình với đường chạy dao CONTINOUS-PATH .67

3.6 Lệnh thiết đặt dung sai .71

CHƯƠNG IV: APT POSTPROCESSOR - CÂU LỆNH HẬU XỬ LÝ 74

4.1 Các thiết lập hậu xử lý 74

4.2 Các câu lệnh bổ trợ 82

CHƯƠNG V: TẠO LẬP VÀ THI HÀNH MỘT CHƯƠNG TRÌNH APT .85

5.1 Cấu trúc của một chương trình APT .85

5.2 Ví dụ lập trình gia công chi tiết sau 87

5.3 Bộ xử lý APT 102

5.4 Tiến trình xử lý của chương trình nguồn APT .104

KẾT LUẬN……… 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… … 110

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan nội dung trong quyển luận văn này với đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng công cụ lập trình tự động để lập trình gia công trên các mặt định hình 3D chính xác” là công trình nghiên cứu và sáng tạo của chính tác giả Nguyễn

Trung Dũng với sự hướng dẫn tận tình của TS Trần Anh Quân – Viện IMI

Ngày 26/03/2012

Nguyễn Trung Dũng

Danh mục các chữ viết tắt

APT Automatically Programmed Tool Công cụ lập trình tự động

CAD Computer Aided Design Thiết kế với trợ giúp của máy tính CAM Computer Aided Manufacturing Sản xuất có trợ giúp của máy tính CNC Computer Numerical Control Điều khiển số bằng máy tính

CAE Computer Aided Engineering Công nghệ trợ giúp của máy tính

ISO International Standards Organization Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

DNC DNC Direct Numerical Control Điều khiển số trực tiếp

Bảng 5.1: Dạng tiêu chuẩn của một số loại thực thể hình học

Bảng 5.2: Các thuật ngữ cơ bản dùng trong lập trình bằng ngôn ngữ APT

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH BẰNG MÁY

1.1 Giới thiệu chung về lập trình bằng máy

Đối với công nghệ gia công cơ trên máy CNC, tính kinh tế cho nó phụ thuộc rất nhiều vào giá thành lập trình Giá thành này sẽ rất cao nếu như phải lập trình bằng tay, bởi lập trình bằng tay tiêu hao thời gian tại vị trí lập trình do phải tìm lỗi và tối

ưu hoá chương trình

Trong khi đó, phần lớn công việc lập trình đều tuân theo quy tắc xác định, đến mức có thể chuyển dao khéo léo cho máy tính Do đó, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và công nghệ điện tử, các phần mềm ứng dụng cho việc lập trình bằng máy đã ra đời và đang được sử dụng rộng rãi tại các nước công nghiệp phát triển

Nét đặc trưng của việc lập trình bằng máy là ứng dụng ngôn ngữ lập trình định hướng theo nhiệm vụ Khi lập trình bằng máy, người lập trình mô tả hình dáng hình học của chi tiết gia công, các quỹ đạo của dụng cụ cắt và các chức năng của máy CNC theo một ngôn ngữ định hướng bởi các kí hiệu

Với sự trợ giúp của các ngôn ngữ lập trình, việc lập trình bằng máy có những đặc điểm và ưu điểm sau:

- Xác định nhiệm vụ gia công tương đối đơn giản mà không cần thực hiện các tính toán bằng tay

- Chỉ cần truy nhập một ít dữ liệu, có thể sản sinh ra một lượng lớn các số liệu cho nhiệm vụ gia công và những tính toán cần thiết Các công việc này đều do máy tính đảm nhiệm

- Dùng ngôn ngữ biểu trưng tương đối dễ học, mà các từ của nó hợp thành từ những khái niệm nhỏ, trong ngôn từ kỹ thuật chuyên môn gia công

- Tiết kiệm được phần lớn thời gian trong khi mô tả các chi tiết gia công và các chu trình công tác cần thực hiện

- So với lập trình bằng tay thì hạn chế được các lỗi lập trình và chỉ cần cấp rất ít các dữ liệu vào máy và hầu như không phải thực hiện các tính toán

1.2 Lập trình bằng máy tại nơi lập trình độc lập.

Ngày nay với ứng dụng của máy tính, công việc lập trình bằng máy được sử dụng rộng rãi tại các vị trí lập trình độc lập Lập trình độc lập có những ưu điểm sau:

- Ngôn ngữ lập trình thống nhất cho các công nghệ khác nhau, ví dụ: tiện, khoan, phay, gia công điện hoá

- Đối thoại bằng dao diện đồ hoạ với những hướng dẫn điều khiển Thông qua soạn thảo TEXT trên màn hình, người sử dụng được mô phỏng trực tiếp trên màn hình

- Xử lý số được thực hiện với tốc độ cao nhờ trang bị nhiều các cụm vi xử lý (Microprocessor), và các cụm tính toán số học chuyên dụng cho bài toán hình học

Do đó, rút ngắn được thời gian xử lý

- Kiểm tra trên màn hình đồ hoạ các dịch chuyển theo biên dạng tính toán, kể các các trường hợp va chạm

- Chương trình NC tại đầu ra của bộ hậu xử lý và được lưu giữ trên các đĩa từ, đĩa compact nhờ những mạch nối ghép thích hợp Và do đó, thông qua mạng LAN (Local Area Network) nội bộ của máy, để truyền dữ liệu gia công, tới từng vị trí lập trình NC

Với sự trợ giúp của máy tính, các dữ liệu hình học được đưa ra từ thiết kế có thể chuyển cho quá trình gia công, nhờ hệ thống CAD-CAM

1.3 Các chương trình tính toán phục vụ cho việc lập trình bằng máy

Như đã nêu ở trên, khi lập trình bằng máy, người lập trình mô tả hình dáng hình học của chi tiết, cùng các quỹ đạo của dụng cụ cắt và các chức năng của máy

NC theo một ngôn ngữ định hướng bởi các ký hiệu Từ chương trình nguồn này, máy tính tạo cho ta một chương trình gia công phù hợp với máy NC kèm theo bộ hậu xử lý, muốn vậy máy tính phải có hai chương trình tính toán đặc biệt

1.3.1 Bộ xử lý (Processor)

Bộ xử lý là một chương trình phần mềm thực hiện các tính toán hình học và công nghệ Người ta gọi dữ liệu xuất của bộ xử lý là CLDATA, các dữ liệu này đưa

ra một giải pháp chung về các vấn đề gia công, không phụ thuộc một máy gia công nào CLDATA (Cutter Location Data) nghĩa là các dữ liệu định vị vị trí của dữ liệu của dụng cụ cắt

Bộ xử lý có nhiệm vụ dịch chương trình nguồn, thực hiện các tính toán hình học và xác định sai số về lập trình Các sai số lập trình và những tính toán hình học này được liệt kê vào bản ghi sai sót Sau mỗi lần chạy thử, nếu không có sai sót thì các kết quả tính toán hình học được biểu thị dưới dạng lưới CLDATA 1, đồng thời được lưu trữ trên đĩa từ Còn các số liệu công nghệ trong chương trình nguồn được tính toán bởi phần công nghệ của bộ xử lý Trong đó, bao gồm việc xác định chế độ cắt, phân chia lớp cắt, và tính toán thời gian cơ bản để cắt gọt và thời gian phụ Dữ liệu xuất của bộ xử lý công nghệ gọi là CLDATA 2

1.3.2 Bộ hậu xử lý (PostProcessor)

Bộ hậu xử lý tiếp theo là một chương trình máy tính, xây dựng nhằm thích ứng dữ liệu công nghệ và dữ liệu hình học mà ta gọi là CLDATA 1 và CLDATA 2 với máy NC xác định Tiến trình liên tiếp theo thời gian của toàn bộ dữ liệu từ chương trình nguồn với các quá trình xử lý và hậu xử lý là hoàn toàn phức tạp, song xoá bỏ nhanh các sai số về lập trình

Gần đây, các hệ thống xử lý nối ghép từng bộ hậu xử lý cho phép lập trình tương tác, trong đó người lập trình đối thoại trực tíêp với máy Mỗi tệp chương trình trong chương trình nguồn được dẫn trực tiếp đến nhiều câu lệnh trong chương trình

NC

1.4 Một số ngôn ngữ lập trình bằng máy

Có khoảng hơn 100 ngôn ngữ lập trình, đã được xây dựng ngay từ những năm cuối thập niên 50 thế kỷ trước Phần lớn ngôn ngữ này triển khai để đáp ứng cho nhu cầu về công nghệ và máy móc Theo năm tháng chúng cũng không qua khỏi được sự kiểm nghiệm về thời gian Tuy nhiên, một số ngôn ngữ đã thể hiện được tính ưu việc và chúng đã được sử dụng cho đến ngày nay

1.4.1 Các ưu điểm thể hiện tính ưu việt

- Cho phép xác định bài toán một cách đơn giản, không cần tính toán nhiều

- Ngôn ngữ xây dựng từ các ký tự biểu trưng dễ học dễ nhớ

- Các tính toán cần thiết đều do máy tính thực hiện

1.4.2 Một số ngôn ngữ phổ biến

-APT: Automatically Programmed: Công cụ lập trình tự động

-EXAPT: Extended Subset of APT: Tập con mở rộng của APT Ngôn ngữ này có một ưu điểm quan trọng đó là: tính toán tối tưu chế độ cắt một cách tự động EXAPT được triển khai ở Đức năm 1964 và dựa trên đó có 3 phiên bản sau:

-TELEAPT: Ngôn ngữ này do hãng IBM phát triển, phục vụ cho việc điều

khiển điểm, đường và phi tuyến 2

2

1

D Ngôn ngữ này thuộc họ APT cho phép thông

qua mạng TELEPHONE để chuyển dữ liệu vào máy tính xử lý

1.5 Giới thiệu về APT

APT - Automatically Programmed Tools, nghĩa là công cụ lập trình tự động

và là ngôn ngữ lập trình NC bậc cao đầu tiên được sử dụng rộng rãi cho thế hệ máy công cụ điều khiển số Ngôn ngữ này được nghiên cứu thành công tại phòng thí nghiệm hệ thống điện của viện công nghệ Massachuset trong sự hợp tác với ngành công nghiệp hàng không Hoa Kỳ Vào những năm 1955 APT được phát triển rộng rãi tại Mỹ và đã thích ứng với các công việc gia công, kể cả lập trình 3D phức tạp

Ưu việt lớn của APT đó là: Nó đã trở thành chuẩn mực cho thế giới rộng lớn các máy NC Hơn nữa, APT còn được phát triển hết sức đa dạng bên ngoài nước Mỹ ví

dụ như: NEAPT tại ANH, EXAPT tại Đức, IFAPT tại Pháp

Là ngôn ngữ lập trình CAM, APT có khoảng 3000 từ vựng để lập trình cho việc gia công đơn giản cũng như các yếu tố đường cong 3 chiều như hình: Hình cầu,

hình trụ, parabol, mặt võng Với APT người lập trình có thể xác định hình dáng dụng cụ, dung sai mô tả hình dáng hình học của chương trình gia công, chuyển động dụng cụ cũng như các lệnh hỗ trợ Hệ thống APT cho phép ta có khả năng xử

lý dữ liệu gia công với các chức năng nổi bật như: Copy, Mirro, Move, Rotate, Và

có thể làm mềm hóa chương trình gia công bởi Macro

Là ngôn ngữ lập trình bằng máy, APT cũng có 2 chương trình tính toán đặc biệt đó là: Bộ xử lý và bộ hậu xử lý Bộ xử lý APT là chương trình máy tính phục

vụ cho việc xử lý chương trình nguồn Từ đó đưa ra một file dữ liệu (CL) bao gồm

dữ liệu vị trí dao và các thông tin điều khiển máy Bộ hậu xử lý cũng là một chương trình máy tính, xây dựng nhằm mục đích xử lý file CLDATA và tạo ra chương trình

NC thích ứng với máy kèm theo nó

APT là hệ thống lập trình không gian 3 chiều, cùng một lúc có thể điều khiển tới 5 trục Để lập trình APT điều tiên người lập trình phải tìm hình dáng hình học của chương trình gia công tiếp theo là định hướng chuyển động của dụng cụ cắt Trong khi lập trình, điểm nhìn (VIEW POINT) của người lập trình luôn cố định Và như vậy chi tiết gia công là cố định, và dụng cụ cắt được coi là di chuyển Do sự tiện dụng cho nhiều nhiệm vụ gia công, nên đã có rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau được suy diễn từ nó như một tệp con của nó,

APT là ngôn ngữ viết tắt tiếng ANH, các chỉ thị được thiết lập bởi quy tắc về cấu ngôn từ Các ký tự cấu thành bộ từ vựng được tách ra từ bảng mã ASCII cơ sở (128 ký tự đầu tiên),

Cấu trúc một chương trình APT gồm 5 phần như sau:

1 Phần mở đầu: Có nhiệm vụ khai báo nguồn

2 Mô tả hình học: Có nhiệm vụ mô tả hình dáng hình học chi tiết gia công

3 Chế độ gia công: Có nhiệm vụ khai báo công cụ tốc độ trục chính, tốc độ tiến dao, và chế độ làm mát trơn nguội

4 Thiết lập đường chạy dao: Có nhiệm vụ chỉ dẫn chuyển động dụng cụ cắt để gia công chi tiết

5 Phần kết thúc: Khai báo kết thúc để hoàn thành chương trình

CHƯƠNG II: APT - PHẦN ĐỊNH NGHĨA HÌNH HỌC

Có 3 phần chính trong chương trình APT, đó là: Mô tả hình học, thiết lập đường chạy dao và các câu lệnh thuộc bộ hậu xử lý ở đây phần định nghĩa hình học

sẽ đưa ra các câu lệnh cơ bản, sử dụng để mô tả hình dáng hình học của chi tiết gia công

2.1 Các câu lệnh định nghĩa hình học

Các câu lệnh định nghĩa hình dáng hình học được sử dụng để mô tả phần Profile cấu thành từ rất nhiều các phần tử nhỏ, đặc biệt là các điểm, đường tròn, cung cong, các mặt phẳng và Profile 2 chiều, Profile 3 chiều

Qua phần mô tả hình học chi tiết gia công, APT sẽ căn cứ vào các phần tử hình học đã định nghĩa, để từ đó thiết lập đường chạy dao, và quyết định trạng thái chuyển động của lưỡi cắt Phần hình học phải được định nghĩa trước các lệnh thiết lập đường chạy dao trong chương trình APT Mặc dù dạng xác định hình học biến đổi trong cấu trúc theo dạng hình học cơ bản đã được định nghĩa và thông tin chứa đựng trong câu lệnh có dạng chung như sau:

{Nhãn lệnh} Tên thực thể = Dạng thực thể/ Thông tin về việc định nghĩa thực thể;

Trong APT để cung cấp thêm thông tin cho việc định nghĩa còn có các từ khoá “chính” và “phụ” chúng không được sử dụng như tên lệnh khai báo dạng thực thể Một tên lệnh đã được định nghĩa, nó có thể được tham chiếu trong các lệnh định nghĩa hình học hoặc các lệnh chạy dao

Sau đây là một vài ví dụ về tên được ký hiệu hợp lệ và không hợp lệ

Các ký hiệu hợp lệ:

P1 PT1

L1 LIN1

C1 PL1

Các dạng ký hiệu không hợp lệ

5986: Không có ký tự chữ cái ở đầu

EXAMPLE: Vượt quá 6 ký tự

POINT: Trùng với từ khoá trong APT

A4.45: Ký tự không hợp lệ Có dấu chấm thập phân

Dấu bằng được sử dụng để gán một tên cho một thực thể hình học hoặc một Macro và có thể được sử dụng để gán trị số cho một biến

Ví dụ:

P1 = POINT/1,5,2; Gán tên P1 cho điểm (1,5,2)

M1 = MACRO/X,Y,Z; Gán tên M1 cho một hàm chương trình

X = 10.0; Gán giá trị 10.0 cho biến X

Dạng thực thể là từ khoá lưu giữ bên trong một bộ nhớ được sử dụng để chia

ra kiểm thực thể hình học định nghĩa trong phần profile 2 chiều đơn giản, nó có thể

là một trong các từ khoá sau: POINT, LINE, CIRCLE, và PLANE

Một số dạng thực thể được lưu trữ trong bộ nhớ, phục vụ cho việc định nghĩa

bề mặt 3 chiều trong APT đó là:

CYLNDR (cylinder - hình trụ)

ELLIPS (elipse - hình elíp)

LCONIC (loft conic- mặt cong nối tiếp)

PARSRE (parametric surface - bề mặt tham số)

QADRIC (general quadric - mặt toán học tổng quát)

RLDSRE (ruled surface - bề mặt kẻ)

SPHERE (sphere- hình cầu)

TABCYL (tabulade cylinder - hình trụ có biến dạng được thành lập bởi thống kê điểm)

Dấu gạch chéo (/) được sử dụng để phân cách từ khoá chính và dữ liệu theo sau nó, có thể cũng được sử dụng như ký hiệu cho phép chia số học

Sự định nghĩa thực thể đưa ra các thông tin cần thiết cho sự mô tả thực thể

Nó có thể là đơn giản là tập giá trị các con số, từ bổ nghĩa tham khảo cho các thực thể hình học phân biệt, từ khoá trong APT

Có các dạng thực thể cơ bản là: Point, Line, Circle,Plane và Surface sẽ được đưa ra trong chương trình này

2.2 Định nghĩa điểm

Một điểm được xem là một vị trí trong không gian và được xác định duy nhất bởi 3 kích thước xác định trong hệ thống toạ độ vuông góc Trong toán học, điểm có thể được định nghĩa bằng nhiều cách Sau đây là phương pháp định nghĩa điểm được đưa ra trong phần này

2.2.1 Theo hệ toạ độ vuông góc

Dạng câu lệnh:

POINT/ Tọa độ X, toạ độ Y, toạ độ Z;

Chú ý rằng khi toạ độ Z không được đưa ra thì giá trị của nó đã được xác định bởi tọa độ Z đưa ra trước đó Nếu tọa độ Z không được sử dụng thì giá trị toạ

độ Z của điểm đó được gán bằng 0

Ví dụ: Hai điểm với ký hiệu P1, P2 được xác định trong hệ toạ độ vuông góc như

Hình 2.1 Giá trị toạ độ của 2 điểm này là P1(3,4,5), P2(6.5,5.7)

Lệnh định nghĩa hình học của 3 điểm này được đưa ra như sau:

Y O

XYPLAN

, Giá trị bán kính, Giá trị góc;

Một điểm được xác định bởi bán kính và một góc dựa trên hệ toạ độ cực Có 3 mặt phẳng được xác định bởi 2 trong 3 trục tọa độ Đó là:

XYPLAN (XY-PLAN mặt phẳng XY);

YZPLAN (YZ-PLAN mặt phẳng YZ);

ZXPLAN (ZX-PLAN mặt phẳng ZX);

Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 trong hệ toạ độ độc cực, như chỉ ra trong Hình 2.2

P1 = POINT/ PTHETA, XYPLAN,5,60;

P2 = POINT/ PTHETA, YZPLAN,7.5,45;

Hình 2.2

2.2.3 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu

Một điểm trong mặt phẳng YZ có thể được xác định bởi bán kính và góc liên

hệ với điểm cho trước trong hệ toạ độ độc cực

Chú ý rằng ATANGL là từ bổ nghĩa như là giá trị góc

POINT/ CENTER, Tên đường tròn;

Điểm có thể định nghĩa từ tâm của đường tròn cho trước Như vậy, đường tròn có thể được định nghĩa trước điểm

Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1 và P2 lần lượt là tâm của 2 đường tròn cho trước C1

đi qua tâm của nó với một góc hợp bởi giữa đường thẳng và trục X+

Ví dụ: Định nghĩa ba điểm P1, P2, P3 dựa trên cung tròn C1 như trong Hình 2.5

P1 = POINT /C1, ATANGL,45 ;

P2 = POINT /C2, ATANGL,145 ;

P3 = POINT /C3, ATANGL,-60 ;

Y

O

P1P2

P3

45°

60°145°

P2 = POINT/ P1, DELTA, CCLW, ON, C1, ATANGL, 60;

P3 = POINT/ P1, DELTA, CLW, ON, C1, ATANGL, 45;

POINT/ INTOF, Tên đường thẳng 1, Tên đường thẳng 2;

Một điểm có thể được định nghĩa đơn giản là giao điểm của 2 đường thẳng

Ví dụ:

Định nghĩa 3 điểm P1, P2, P3 là giao điểm của 2 đường thẳng trong 3 đường thẳng

cho trước trong Hình 2.7

2.2.8 Giao điểm của hai đường thẳng và đường tròn

Một điểm có thể được định nghĩa từ giao của đường thẳng và đường tròn Khi đường thẳng và đường tròn cho ta 2 giao điểm thì lúc này một từ bổ nghĩa cần thiết được đưa ra để lựa chọn điểm duy nhất mong muốn

Từ bổ nghĩa được dựa trên quan hệ vị trí của điểm mong muốn trong liên hệ với các điểm có thế khác Từ bổ nghĩa được sử dụng để chỉ ra sự lựa chọn, nó có thể

là một trong 4 từ sau: XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL

XLARGE

, INTOF, Tên đường thẳng, Tên đường tròn;

Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 là giao điểm của đường thẳng L1 và đường tròn

P2C1

Hình 2.8

P1 = POINT/XLARGE,INTOF, L1,C1;

P2 = POINT/YSMALL,INTOF, L1,C1;

2.2.9 Giao của hai đường tròn

Một điểm có thề được xác định bởi giao điểm của 2 đường tròn, khi 2 đường tròn giao nhau cho ta 2 điểm, thì một từ bổ nghĩa đưa ra để lựa chọn điểm mong muốn

Từ bổ nghĩa được dựa trên quan hệ vị trí của điểm mong muốn trong liên hệ với các điểm có thế khác Từ bổ nghĩa được sử dụng để chỉ ra sự lựa chọn, nó có thể

là một trong 4 từ sau: XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL

XLARGE

, INTOF, Tên đường tròn, Tên đường tròn;

Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 là giao điểm của đường thẳng C1 và đường tròn

C2 trong Hình 2.9

C1

P2P1

POINT/ Tên mặt phẳng, Tên mặt phẳng, Tên mặt phẳng;

Ví dụ: Định nghĩa điểm P1 là giao của 3 mặt phẳng PL1, PL2, PL3 như chỉ ra trong

Hình 2.10

P1 = POINT/ PL1, PL2, PL3;

O Z

2.3.1 Đường thẳng được định nghĩa qua 2 điểm

Một đường thẳng có thể được định nghĩa qua 2 điểm đã được định nghĩa trước hoặc giá trị toạ độ của chúng đã được xác định

Dạng câu lệnh:

LINE/ Tên điểm, Tên điểm;

Hoặc LINE/ Toạ độ X, Toạ độ Y, Toạ độ X, Toạ độ Y;

2.3.2 Đường thẳng định nghĩa dựa trên trục X hoặc trục Y và khoảng Offset

Trục X và truc Y được xem như là 2 trục cơ sở Một đường thẳng nào đó song song với 2 trục này có thể định nghĩa dựa trên nó cùng với giá trị offset

, Offset rulue (giá trị khoảng offset);

Ví dụ: Định nghĩa 3 đường thẳng như trong Hình 2.12 L1 nằm trên trục X, L2

song song với trục X và khoảng rời là 5mm L3 song song với trục Y và khoảng rời

Ví dụ: Định nghĩa 2 đường thẳng mà chúng đi qua một điểm cho trước và tạo với

trục X hoặc trục Y như trong Hình 2.13 L1 tạo một góc 800 với trục X L2 đi qua

L1 = LINE/ P1, ATANGL, 80, XAXIS;

Hoặc L1 = LINE/ P1, ATANGL, -10, YAXIS;

L2 = LINE/ P2, ATANGL, 120, XAXIS;

Hoặc L2 = LINE/ P2, ATANGL, -30, YAXIS;

L1 L2

P2 L2

L3

Hình 2.14

, Giá trị rời;

Đường thẳng cần định nghĩa là đường thẳng song song với đường thẳng cho trước và cách nó một khoảng theo phương pháp tuyến Lượng Offset được xác định bởi một trong 4 từ bổ nghĩa dựa trên mối quan hệ giữa giá trị toạ độ của đường thẳng cần định nghĩa và đường thẳng cho trước với các trục toạ độ

Ví dụ: Định nghĩa 2 đường thẳng L2, L3 biết rằng chúng song song với L1 như

trong Hình 2.15 L2 được offset hướng chỉ định với khoảng cách 1.5 và L3 offset

theo hướng đối diện với khoảng cách là 2

Hình 2.15

L2 = LINE/ PARLEL, L1, XSMALL,1.5;

Hoặc L2 = LINE/ PARLEL, L1, YLARGE, 1.5;

L3 = LINE/ PARLEL, L1, XLARGE, 2.0;

Hoặc L3 = LINE/ PARLEL, L1, YSMALL,1.5;

2.3.6 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và tiếp tuyến với một đường tròn xác định

Đường thẳng có thể được định nghĩa dựa trên tiếp tuyến của một đường tròn xác định và đi qua một điểm cho trước

Khi có thể có 2 tiếp điểm thì một từ bổ nghĩa: LEFT hoặc RIGHT phải được

sử dụng để xem mặt nào của đường tròn mà đường thẳng mong muốn tiếp xúc với

nó Từ bổ nghĩa trực tiếp được chọn lựa theo hướng quan sát dọc theo đường thẳng

từ điểm cho trước đến đường tròn Từ bổ nghĩa LEFT được chọn nếu đường thẳng mong muốn ở bên trái hướng quan sát Còn từ bổ nghĩa RIGHT được chọn nếu đường thẳng mong muốn ở bên phải hướng quan sát

Ydéto¹ X,déto¹

Ví dụ: Đường thẳng L1, L2 cùng đi qua điểm P1 và tiếp xúc với đường tròn C1

Đường thẳng L3, L4 cùng đi qua P2 và tiếp xúc với C1 như Hình 2.16

C1

Hình 2.16

L1 = LINE/ P1, LEFT, TANTOF, C1;

L2 = LINE/ P1, RIGHT, TANTOF, C1;

L3 = LINE/ P2, RIGHT, TANTOF, C1;

L4 = LINE/ P2, LEFT, TANTOF, C1;

2.3.7 Đường thẳng định nghĩa tiếp xúc với một đường tròn và tạo với trục X một góc

Đường thẳng định nghĩa có thể là tiếp tuyến của một đường tròn và tạo với trục X một góc Khi mà có thể có 2 đường thẳng được định nghĩa thì một từ bổ nghĩa phải được sử dụng để lực chọn đường thẳng mong muốn

XLARGE

, TANTO, Tên đường tròn, ATANGL, Giá trị góc;

Ví dụ: Hai đường thẳng L1, L2 là tiếp tuyến của đường tròn C1 và hợp với trục X một góc 600 như Hình 2.17

L1 = LINE/ YSMALL,TANTO, C1, ATANGL, 60;

L2 = LINE/ XSMALL,TANTO, C1, ATANGL, 60;

2.3.8 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn và tạo với đường thẳng cho trước một góc xác định

Đường thẳng định nghĩa có thể là tiếp tuyến của đường tròn và tạo với một đường thẳng cho trước một góc xác định Từ đường thẳng cho trước tới đường

thẳng được định nghĩa, góc có hướng ngược chiều kim đồng hồ là góc dương Như vây, một từ bổ nghĩa phải được đưa ra để lựa chọn đường thẳng mong muốn

L2 = LINE/ATANGL, -55, L1, TANTO, C1, XSMALL;

Hoặc L2 = LINE/ATANGL, -55, L1, TANTO, C1, YSMALL;

L3 = LINE/ATANGL, -55, L1, TANTO, C1, XLARGE;

Hoặc L3 = LINE/ATANGL, -55, L1, TANTO, C1, YLARGE;

2.3.9 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của hai đường tròn

Đường thẳng định nghĩa có thể là tiếp tuyến của hai đường tròn Với 2 đường tròn như vậy thì có thể có 4 đường thẳng là tiếp tuyến Như vậy phải có từ bổ nghĩa được đưa ra để lựa chọn đường thẳng mong muốn Việc ta sử dụng một trong 2 chữ RIGHT và LEFT là tuỳ thuộc vào mặt của đường tròn được đường thẳng tiếp xúc khi quan sát từ tâm đường tròn thứ nhất đến tâm đường tròn thứ 2

Hình 2.19

L1 = LINE / LEFT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C2;

Hoặc L1 = LINE / LEFT, TANTO, C2, RIGHT, TANTO, C1;

L2 = LINE / RIGHT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2;

Hoặc L2 = LINE / RIGHT, TANTO, C2, LEFT, TANTO, C1;

L3 = LINE / RIGHT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C1;

Hoặc L3 = LINE / LEFT, TANTO, C2, LEFT, TANTO, C1;

L4 = LINE / LEFT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2;

Hoặc L4 = LINE / RIGHT, TANTO, C2, RIGHT, TANTO, C1;

2.4 Định nghĩa đường tròn

Trong toán học đường tròn là quỹ tích của các điểm chuyển động trên cùng mặt phẳng và luôn có một khoảng cách không đổi tới một điểm cố định Hơn nữa trong ngôn ngữ APT đường tròn được xem như là mặt trụ vuông góc với mặt phẳng

XY Theo đó ta có các dạng được sử dụng để định nghĩa đường tròn, và chúng được

mô tả trong phần này như sau:

2.4.1 Đường tròn được định nghĩa bởi tâm và bán kính

Một đường tròn được định nghĩa bởi vị trí tâm và giá trị bán kính được xác định hoặc là toạ độ tâm và bán kính Do đó, có 2 dạng để định nghĩa đường tròn tuỳ thuộc vào cách định nghĩa điểm Khi định nghĩa tâm đường tròn tại một điểm đã định nghĩa thì nhất thiết phải có từ phụ CENTER sau dấu gạch chéo và theo sau nó

là tên điểm cùng giá trị bán kính được xác định bởi từ phụ RADIUS

Dạng câu lệnh:

CIRCLE / Toạ độ X, Toạ độ Y, Giá trị bán kính;

CIRCLE / CENTER, Tên điểm, RADIUS, Giá trị bán kính;

Tọa độ Z cho vị trí tâm không được đưa ra trong câu lệnh

Ví dụ: Định nghĩa 2 đường tròn C1 và C2 bởi vị trí tâm và bán kính Hai dạng câu lệnh định nghĩa cho mỗi đường tròn xác định được đưa ra như sau: Chú ý rằng P1, P2 nên được định nghĩa trước nếu ta sử dụng dạng câu lệnh thứ hai:

Hoặc C2 = CIRCLE / CENTER, P2, RADIUS, 3 ;

2.4.2 Đường tròn định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi

Một đường tròn có thể được định nghĩa bởi tâm của nó tại một điểm đã định nghĩa và điểm thứ 2 trên chu vi cũng đã được định nghĩa trước

Dạng câu lệnh:

CIRCLE / Điểm tâm, Tên điểm ;

Ví dụ: Đường tròn C1 được định nghĩa bởi điểm tâm P1 và điểm P2 nằm trên chu vi

XLARGE

, Tên điểm, Tên điểm, RADIUS, Giá trị bán kính;

Ví dụ: Hai đường tròn C1 và C2 cùng đi qua 2 điểm cho trước P1, P2 và có giá trị

bán kính là 5 như Hình 2.22

O

Y

XC1

C2R5 R5

Hình 2.22

C1 = CIRCLE / XSMALL, P1, P2, RADIUS, 5;

Hoặc C1 = CIRCLE / YSMALL, P1, P2, RADIUS, 5;

C2 = CIRCLE / XLARGE, P1, P2, RADIUS, 5 ;

Hoặc C2 = CIRCLE / YLARGE, P1, P2, RADIUS, 5 ;

2.4.4 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường thẳng tiếp tuyến

Đường tròn có thể được định nghĩa duy nhất bởi điểm tâm của nó và đường thẳng tiếp tuyến Từ phụ TANTO được sử dụng để chỉ ra quan hệ tiếp tuyến giữa đường tròn cần định nghĩa và đường thẳng cho trước

Dạng câu lệnh:

CIRCLE / CENTER, Tên điểm tâm, TANTO, Tên đường thẳng ;

Ví dụ: Trong Hình 2.23, đưòng tròn C1, tâm P1 tiếp xúc với đường thẳng L1 và

đường tròn C2, tâm P2 cũng tiếp xúc với L1

C1 = CIRCLE / CENTER, P1, TANTO, L1;

C2 = CIRCLE / CENTER, P2, TANTO, L1;

2.4.5 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác tiếp xúc

Đường tròn có thể được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác tiếp xúc với nó Với đường tròn có thể có 2 đường tròn được định nghĩa khi chúng tiếp xúc tại các mặt khác nhau của đường tròn cho trước Như vậy, từ bổ nghĩa

“SMALL” được sử dụng khi đường tròn mong muốn nhỏ hơn đường tròn khác có thể Trong trường hợp này, đường tròn cho trước nằm bên ngoài đường tròn cần định nghĩa Từ bổ nghĩa “LARGE” được sử dụng cho đường tròn lớn, và đường tròn cho trước nằm bên trong đường tròn cần định nghĩa

, TANTO, Tên đường tròn trước;

Ví dụ: Các dạng câu lệnh sau được sử dụng để định nghĩa 2 đường tròn có tâm ở

điểm cho trước và tiếp xúc với đường tròn khác như trong Hình 2.24

O

Y

X

CB1 C2

Hình 2.24

C1 = CIRCLE / CENTER, P1, SMALL, TANTO, CB1;

C2 = CIRCLE / CENTER, P1, LARGE, TANTO, CB1 ;

2.4.6 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm tiếp tuyến giao nhau và gá trị bán kính được xác định

Đường tròn có thể được định nghĩa khi nó có giá trị bán kính xác định và tiếp xúc với 2 đường thẳng giao nhau Phương pháp này đặc biệt sử dụng để xác định một cung lượn tròn cho 2 đường thẳng ở dạng này với điều kiện đưa ra, có thể có 4 đường tròn định nghĩa Như vậy, cần phải có 3 từ bổ nghĩa trực tiếp để lựa chọn đường tròn mong muốn Các từ bổ nghĩa được đưa ra trên cơ sở giá trị toạ độ X hoặc Y của tâm đường tròn mong muốn so với giá trị toạ độ tiếp điểm phù hợp giữa đường tròn và đường thẳng cho trước

C3C4L1

L2

Hình 2.25

C1 = CIRCLE / XLARGE, L1, XSMALL, L2, RADIUS, 1;

Hoặc C1 = CIRCLE / XLARGE, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 1 ;

Hoặc C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, XSMALL, L2, RADIUS, 1;

Hoặc C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 1;

C2 = CIRCLE / YSMALL, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 1;

C3 = CIRCLE / YSMALL, L1, YSMALL, L2, RADIUS, 1;

C4 = CIRCLE / XLARGE, L1, XLARGE, L2, RADIUS, 1 ;

2.4.7 Đường tròn được định nghĩa bởi một tiếp tuyến, một điểm trên chu vi và giá trị bán kính của nó

Đường tròn có thể được định nghĩa khi biết các giá trị bán kính xác định, đi qua một điểm và tiếp xúc với một đường thẳng cho trước Như vậy, có thể có 2 đường tròn được xác định theo định nghĩa này Vì vậy, một từ bổ nghĩa trực tiếp được sử dụng để chỉ toạ độ X hoặc toạ độ Y của tâm đường tròn cần định nghĩa trong quan hệ với vị trí tâm các đường tròn khác có thể

C1

C2L1

C1 = CIRCLE / TANTO, L1 ,XSMALL, P1, RADIUS, 1.5;

C2 = CIRCLE / TANTO, L1 ,YSMALL, P1, RADIUS, 1.5;

2.4.8 Đường tròn được định nghĩa khi nhận 3 đường thẳng làm tiếp tuyến

Với 3 đường thẳng từng đôi một không song song với nhau thì khả năng có thể định nghĩa được 4 đường tròn Như vậy, phải có từ bổ nghĩa trực tiếp được sử dụng để lựa chọn đường tròn mong muốn Ba từ bổ nghĩa này được chọn dựa trên nguyên tắc chỉ ra mối quan hệ giữa tâm đường tròn cần định nghĩa và tiếp điểm của

C1 = CIRCLE / YSMALL, L1 , YSMALL, L2, XLARGE, L3;

C2 = CIRCLE / YSMALL, L1 , YLARGE, L2, XSMALL, L3;

C3 = CIRCLE / YLARGE, L1 , YSMALL, L2, XSMALL, L3;

C4 = CIRCLE / YSMALL, L1 , YLARGE, L2, XSMALL, L3;

2.4.9 Đường tròn được định nghĩa khi biết giá trị bán kính và tiếp xúc với một đường thẳng và một đường tròn khác

Một đường tròn nếu chỉ với điều kiện tiếp xúc với một đường thẳng cho trước và một đường tròn cho trước, đồng thời có giá trị bán kính xác định chỉ có thể xuất hiện tại 8 vị trí khác nhau Như vậy, phải có từ bổ nghĩa để xác định đường tròn mong muốn

Ví dụ: Các câu lệnh sau được sử dụng để xác định 8 đường tròn có thể xuất hiện,

mà mỗi đường tròn đều tiếp xúc với một đường thẳng và một đường tròn như

C2

C4 C3

C5 C6 C7

C8

R1.5

O

Hình 2.28

2.4.10 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 đường tròn tiếp xúc và giá trị bán kính xác định của nó

Một đường tròn có thể được định nghĩa ra khi tiếp xúc với 2 đường tròn cho trước và biết giá trị bán kính xác định của nó Nếu chỉ với điều kiện xác định như vậy thì có thể tồn tại tới 8 vị trí Do đó, cần phải có ba từ bổ nghĩa để xác định đường tròn mong muốn

hệ với vị trí tâm của đường tròn khác có thể

Ví dụ: Tám đường tròn được định ra trong Hình 2.29 là tiếp xúc với 2 đường tròn

cho trước CP1, CP2 Các câu lệnh định nghĩa như sau:

X

Y

O

C1 C3 C4 C2

C5 C7 C6 C8

R1

Hình 2.29

C1 = CIRCLE / YLARGE, OUT, CP1, OUT, CP2, RADIUS, 1.0;

C2 = CIRCLE / YSMALL, INT, CP1, INT, CP2, RADIUS, 1.0;

2.4.11 Đường tròn định nghĩa đi qua một điểm, tiếp xúc với một đường tròn cho trứơc và có giá trị bán kính xác định

Một đường tròn với bán kính xác định được định ra bởi một điểm cho trước

và tiếp xúc với một đường tròn khác thì nó có thể tồn tại 4 vị trí

, TANTO, Tên đường tròn cho trước, THRU, Tên

điểm, RADIUS, Giá trị bán kính;

Cách biết để hoàn thành câu lệnh:

Xác định từ bổ nghĩa vị trí: RIGHT và LEFT để chỉ ra vị trí tâm của đường tròn cần định nghĩa so với đường nối điểm cho trước và tâm đường tròn cho trước Hướng quan sát (Viewing diection) dọc theo đường thẳng vừa thiết lập từ điểm cho trước với tâm đường tròn cho trứơc

xác định từ bổ nghĩa trực tiếp XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL

để xác định vị trí tiếp xúc của đường tròn mong muốn trong quan hệ với các vị trí khác có thể

Ví dụ: Các câu lệnh trạng thái sau được sử dụng để định ra bởi đường tròn mà mỗi đường tròn đều tiếp xúc với đường tròn CP1 và đi qua điểm PP1 như trong

C4

PP1CP1

Hình2.30

C2 = CIRCLE / YLARGE, RIGHT,TANTO, CP1, THRU,PP1, RADIUS,2.5;

2.5 Định nghĩa mặt phẳng

Mặt phẳng là bề mặt chứa đựng vô số các đường thẳng nối bởi 2 điểm bất kỳ trên nó Mặt phẳng có thể được sử dụng như bề mặt Part, Drive hoặc Check trong quá trình thiết lập quá trình đường chạy dao Sau đây là một vài câu lệnh phổ biến thường được sử dụng để định nghĩa mặt phẳng

2.5.1 Mặt phẳng được định ra bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng

Qua 3 điểm phân biệt không thẳng hàng có thể định nghĩa duy nhất một mặt phẳng

Dạng câu lệnh:

PLANE / Tên điểm, Tên điểm, Tên điểm;

Ví dụ: Mặt phẳng PL1 trong Hình2.31 chứa 3 điểm phân biệt không thẳng hàng

PP1, PP2, PP3 và câu lệnh trạng thái như sau:

Z

Y

X

PP1 PP2

PP3 PL1 O

Hình2.31

PL1 = PLANE / PP1, PP2, PP3;

2.5.2 Mặt phẳng được định ra bởi các hệ số của phương trình mặt phẳng

Trong toán học, một mặt phẳng có thể định nghĩa bởi phương trình tổng quát như sau:

Ở đây, A, B, C là các hệ số Cosin chỉ phương hoặc là các khoảng cách chỉ phương tương ứng trên các trục X, Y, Z Hệ số đó là khoảng cách vuông góc từ gốc

hệ trục toạ độ tới mặt phẳng cần định nghĩa

ở đây, d là giá trị toạ độ giao điểm của mặt phẳng đó với trục Z

Ví dụ: Hai mặt phẳng PL1, PL2 được định ra trong Hình2.32 là hai mặt phẳng song

song với mặt phẳng XY Trong đó PL1 cắt Z tại giá trị 5 và PL2 cắt trục Z tại giá

trị -3 Câu lệnh định nghĩa đúng như sau:

PL1 = PLANE / 0,0,1,5;

PL2 = PLANE / 0,0,1,-3;