Nghiên cứu xây dựng phần mềm cad cam phục vụ dạy học

Nghiên cứu xây dựng phần mềm cad cam phục vụ dạy học Nghiên cứu xây dựng phần mềm cad cam phục vụ dạy học Nghiên cứu xây dựng phần mềm cad cam phục vụ dạy học luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn thạc sỹ "Nghiên cứu, xây dựng phần mềm CAD/CAM phục vụ

dạy học” được hoàn thành bởi tác giả Mạc Văn Giang, học viên lớp Công nghệ cơ

khí, khoá 2008 - 2010, viện Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tất cả các số liệu nghiên cứu đều là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2010 Tác giả luận văn

Mạc Văn Giang

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian, tới nay luận văn của tôi đã được hoàn thành, tôi xin chân thành

cảm ơn sự hướng dẫn thân thiết, nhiệt tình, trách nhiệm của thầy đáng kính

TS Nguyễn Huy Ninh – Thầy đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tôi làm

luận văn và động viên tôi lúc tôi gặp khó khăn khi nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn tới người thầy đáng kính TS Nguyễn Xuân Hồng

đã cung cấp tài liệu và chỉ bảo tôi trong quá trình làm luận văn

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo đã tham gia giảng dạy

lớp CNCK khoá 2008-2010, Viện Cơ Khí trương Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã

tạo điều kiện, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này

Đồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

trường Đại học Sao Đỏ

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng, kiên trì, song luận văn của tôi không tránh khỏi

những thiếu sót Kính mong sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè, đồng

nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hải Dương, tháng 10 năm 2010

Mạc Văn Giang

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CAD : Computer Aided Design

CAM : Computer Aided Manufacturing

NC : Numerical Control

VB6 : Visual Basic 6.0

DAO : Data Access Objects

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các kiểu dữ liệu trong file IGES 21

Bảng 2.2 Các kiểu dữ liệu dùng trong file IGES dạng nén 22

Bảng 2.3 Cấu trúc dữ liệu File IGES 23

Bảng 3.1 Mã lệnh vẽ cung tròn 36

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Quá trình truyền dữ liệu 18

Hình 2.2 Trao đổi giữ liệu giữa các phần mềm 19

Hình 3.1 Vị trí trục chính máy khoan 33

Hình 3.2 Xác định bộ nhớ của hệ tọa độ làm việc 34

Hình 3.3 Bố trí phôi theo hệ tọa độ làm việc 35

Hình 3.4 Hiệu chỉnh bù bán kính dao 36

Hình 3.5 Hướng cắt 37

Hình 3.6 Nội suy cung tròn 39

Hình 3.7 Các kiểu ghi kích thước 41

Hình 3.8 Chi tiết có lỗ 42

Hình 3.9 Chay dao theo cung tròn 42

Hình 3.10 Chạy dao theo nửa đường tròn 43

Hình 3.11 Phay hốc tròn 46

Hình 3.12 Phay hốc chữ nhật 48

Hình 3.13 Chu trình khoan 49

Hình 3.14 Sơ đồ sản xuất với CAD/CAM và Pro / E 51

Hình 3.15 Ưu điểm của STEP-NC 60

Hình 3.16 Cấu trúc của STEP-NC 61

Hình 3.17 Các lớp Turning 63

Hình 3.18 Kiến trúc của bắt buộc của STEP-NC 64

Hình 3.19 Sơ đồ UML sinh mã STEP-NC 65

Hình 3.20 Miêu tả các thuộc tính 67

Hình 3.21 Giao diện tổng thể của STEP-NC Code 68

Hình 3.22 Các File xuất ra của STEP-NC 68

Hình 3.23 Các tính năng cấu thành các thành phần 69

Hình 3.24 Thành phần cuối cùng 70

Hình 4.1 Màn hình giao diện chính của chương trình BKCAD/CAM 71

Hình 4.2 Menu công cụ 72

Hình 4.3 Toạ độ con trỏ trên màn hình 73

Hình 4.4 Vẽ hình chữ nhật 74

Hình 4.5 Hộp thoại vẽ đường thẳng 75

Hình 4.6 Hộp thoại sửa hình tròn 75

Hình 4.7 Màn hình giao diện CAM 76

Hình 4.8 Màn hình chọn dao 77

Hình 4.9 Đường kính chuôi dao 77

Hình 4.10 Đường kính chỗ kẹp dao 78

Hình 4.11 Chiều dài phần kẹp dao 78

Hình 4.12 Chiều dài phần cắt của dao 78

Hình 4.13 Chiều dài từ đỉnh đến phần kẹp dao hoặc phần chuôi) 78

Hình 4.14 Góc của mũi khoan hoặc góc của dao có đáy hình nón 79

Hình 4.15 Bán kính của dao 79

Hình 4.16 Đường kính của đầu dao có đáy hình nón 79

Hình 4.17 Vào chương trình VB6 82

Hình 3.18 Giao diện thiết kế Form 82

Hình 4.19 Công cụ thiết kế giao diện 82

Hình 4.20 Công cụ sửa giao diện 83

Hình 4.21 Giao diện chương trình 83

Hình 4.22 Nhập code của chương trình 84

Hình 4.25 Giao diện From chỉnh sửa đương thẳng 85

Hình 4.26 Nhập Code chương trình 86

Hình 4.27 Giao diện From chỉnh sửa đương tròn 86

Hình 4.28 Nhập Code chương trình 87

Hình 4.29 Giao diện From chỉnh sửa đường tròn 87

Hình 4.30 Nhập Code chương trình 88

Hình 4.31 Giao diện From chương trình 88

Hình 4.32 Nhập Code chương trình 89

Hình 4.33 Biến tổng thể 89

Hình 4.34 Hàm tổng thể 90

Hình 4.35 Module chương trình 90

Hình 4.36 Thư viện Thiết bị công nghệ 91

Hình 3.37 Vào chương trình mới 91

Hình 4.38 Vào chương trình mới 92

Hình 4.39 Chạy thử chương trình 93

Hình 4.40 Lưu file: exe 94

Hình 4.41 Lựa chọn Package and Deployment Wizard 94

Hình 4.42 Lựa chọn Package 95

Hình 4.43 Lựa chọn đóng gói 95

Hình 4.44 Lựa chọn kiểu đóng gói 96

Hình 4.45 Xác định vị trí lưu ổ đĩa 96

Hình 4.46 Xác định vị trí lưu ổ đĩa 97

Hình 4.47 Lựa chọn tệp tin sao lưu 97

Hình 4.48 Lựa chọn kiểu nén 98

Hình 4.49 Lựa chọn tên file 98

Hình 4.50 Quản lý Shortcut trên window 99

Hình 4.51 Thiết lập thuộc tính 99

Hình 4.52 Kết thúc quá trình 100

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

MỤC LỤC 9

M Ở ĐẦU 11

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH CAD/CAM 13

1.1 Một số đặc điểm của hệ thống CAD/CAM 13

1.1.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 13

1.1.2 Khái niệm cơ bản về CAD 13

1.2.1 Lập kế hoạch sản xuất 15

1.2.2 Điều khiển sản xuất 16

1.3 Hệ thống CAD/CAM 16

Chương 2 - CẤU TRÚC DỮ LIỆU FILE IGES 18

2.1 Khái niệm về cấu trúc dữ liệu 18

2.2 Tổng quan về file IGES 20

2.3 Cấu trúc file IGES 20

2.3.1 Cấu trúc 20

2.3.2 Định dạng file ASCII 21

Chương 3 - G-CODE VÀ STEP-NC 25

3.1 Chương trình gia công với G-code 25

3.1.1 Hệ mã lệnh NC (NC Code) 25

3.1.2 Cấu trúc chương trình gia công CNC – DENFORD 31

3.1 3 Giải thích các lệnh ISO - NC - Code cơ bản 33

3.1 4 Một số khái niệm mở rộng 43

3.1.5 Các chu trình gia công ( Cycles) 44

3.2 Nghiên cứu về STEP-NC 51

3.2.1 Sản xuất hiện tại 51

3.2.2 Giới thiệu 53

3.2.3 Khái niệm về STEP-NC 55

3.2.4 Nghiên cứu trước đây 56

3.2.5 Các tiêu chuẩn 58

3.2.6 Các đề xuất STEP-NC 60

3.2.7 Chuyển lớp 62

3.2.8 Mẫu thông tin 62

3.2.9 Các hoạt động Turning 65

3.2.10 Giao diện người dùng 66

3.2.11 Nghiên cứu thành phần 69

Chương 4- NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG PHẦN MỀM BKCAD/CAM 71

4.1 Chương trình CAD/CAM 71

4.1.1 Menu Tệp Tin : 71

4.1.2 Menu Công cụ 71

4.1.3 Menu Vẽ 72

4.1.4 Menu CAM 72

4.1.5 Menu Trợ Giúp 72

4.1.6 Thanh trạng thái 73

4.2 Vẽ và chỉnh sửa 73

4.2.1 Vẽ 73

4.2.2 Chỉnh sửa 73

4.3 CAM 75

4.3.1 Make G-Code 75

4.3.2 Chọn dao trong chương trình BKCAD/CAM 76

4.4 Xây dựng phần mềm BKCAD/CAM 79

4.4.1 Các chương trình xuất ra File CAM 79

4.4.2 Các bước xây dựng phần mềm BKCAD/CAM 80

4.4.3 Xây dựng phần mềm BKCAD/CAM 81

4.4.4 Đóng gói chương trình 93

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

M Ở ĐẦU

- Lý do chọn đề tài

Trong thời đại ngày nay với sự phát triển nhanh chóng về công nghệ thông tin

và kỹ thuật số đã làm thay đổi căn bản diện mạo của nhiều ngành công nghiệp Đặc biệt với ngành cơ khí, CAD/CAM-CNC là chìa khóa để tự động hóa thiết kế và gia công, rút ngắn thời gian ra đời của sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp Ở Việt nam hiện nay, việc sử dụng máy CNC đã trở nên phổ biến Các cơ

sở sản xuất nhỏ cũng trang bị máy CNC với các hệ điều hành thông dụng Tuy nhiên việc khai thác sử dụng chúng còn hạn chế do:

Các máy CNC của ta thường dùng hệ điều hành đơn giản, không hỗ trợ các giao diện đồ họa để lập trình trực tiếp trên máy.Trình độ CAD/CAM-CNC của người vận hành còn yếu Tình hình đào tạo CAD/CAM-CNC ở các trường hiện nay chủ yếu vẫn là khai thác sử dụng các phần mềm trọn gói của nước ngoài chứ ít cung cấp cho người học kiến thức về bản chất và phương pháp xây dựng các hệ thống đó

Vì vậy người học nhiều khi phải mò mẫm, thao tác một cách máy móc để khai thác sử dụng chúng, nếu không được thực hành nhiều thì rất dễ quên

Hơn nữa quá trình hội nhập hiện nay không cho phép chúng ta sử dụng các

phần mềm không có bản quyền, việc nghiên cứu xây dựng các phần mềm CAD/CAM và kết nối chúng với máy CNC sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao Trước tình hình đó đề tài “Nghiên cứu, xây dựng phần mềm CAD /CAM phục vụ dạy học” với mục đích phục vụ đào tạo, nghiên cứu và mở rộng khả năng lập trình tự động cho các máy CNC ở các cơ sở sản suất nhỏ và vừa có tính khoa học và có tính thời

Trên thế giới, chương trình CAD/CAM tập trung ở một số nước phát triển Vì vậy, đối với nước ta vấn đề này còn mới, việc phát triển phần mềm còn hạn chế, mới chỉ dừng lại ở mặt lý thuyết

Hướng nghiên cứu hiện tại và trong thời gian tới là tự xây dựng được chương trình mang tính bản quyền, từ đó đi giải quyết các vấn đề về gia công cơ khí một cách chủ động Vì vậy nghiên cứu đề tài về CAD/CAM nhằm nâng cao trình độ chuyên môn trong công tác giảng dạy tại trường Đại học Sao Đỏ

- Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu: tìm hiểu rõ cơ sở lý luận và phương pháp xây dựng

phần mềm CAD/CAM, xây dựng một phần mềm CAD/CAM, bước đầu làm cơ sở

để xây dựng phần mềm tích hợp bản quyền sau này

- Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu lý thuyết, phương pháp xây dựng xây

dựng phần mềm

- Phạm vi nghiên cứu: tìm hiểu khái quát về cách trao đổi dữ liệu giữa các

chương trình Nghiên cứu, ứng dụng lập trình và thiết kế chương trình CAD/CAM bằng ngôn ngữ Visual Basic 6.0

- Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả:

Biết được cách xây dựng phần mềm, từ đó tăng tính chủ động trong sản xuất giảm sự lệ thuộc vào phần mềm của nước ngoài Giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất, thông qua việc xây dựng phần mềm mang tính bản quyền làm cơ sở để phát triển sản xuất thông qua chương trình CAD/CAM

- Phương pháp nghiên cứu

Đọc và nghiên cứu tài liêụ

Thực hành thiết kế trên máy tính

Phương pháp chuyên gia

Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH CAD/CAM

1.1 Một số đặc điểm của hệ thống CAD/CAM

1.1.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD

CAD được định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng máy tính để tạo lập, sửa chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật CAD có liên hệ chặt chẽ với hệ thống đồ họa máy tính Các lý do quan trọng có thể kể đến khi sử dụng

hệ thống CAD là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết kế, tăng chất lượng thiết

kế, nâng cao chất lượng trình bày thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu cho sản xuất Các bước tiến hành một thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học); phân tích tối ưu hóa (phân tích kỹ thuật); trình bày thiết kế (tự động ra bản vẽ) 1.1.2 Khái niệm cơ bản về CAD

1.1.2.1 Mô hình hình học

Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình học của đối tượng Mô hình này cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối tượng lên màn hình và thực hiện một số thao tác lên mô hình như làm biến dạng hình ảnh, phóng to thu nhỏ, lập một mô hình mới trên cơ sở mô hình cũ

Từ đó, người thiết có thể xây dựng một chi tiết mới hoặc thay đổi một chi tiết

cũ Có nhiều dạng mô hình hình học trên CAD Ngoài mô hình 2D phổ biến, các mô hình 3D có thể được xây dựng cho phép người sử dụng quan sát vật thể từ các hướng khác nhau, phóng to thu nhỏ, thực hiện các phân tích kỹ thuật như sức căng, tính chất

1.1.2.2 Mô hình lưới

Sử dụng các đường thẳng để minh hoạ vật thể Mô hình này có những hạn chế lớn như không có khả năng phân biệt các đường nét thấy và nét khuất trong vật thể, không nhận biết được các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra xung đột giữa các chi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý

1.1.2.3 Mô hình bề mặt

Được định nghĩa theo các điểm, các đường thẳng và các bề mặt Mô hình này có khả năng nhận biết và hiển thị các dạng đường cong phức tạp, có khả năng nhận

biết bề mặt và cung cấp mô hình 3D có bề mặt bóng, có khả năng hiển thị rất tốt mô phỏng quỹ đạo chuyển động như của dao cắt trong máy công cụ hoặc chuyển động của các Robot

1.1.2.4 Mô hình đặc

Mô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác Nó có thể

mô tả các đường thấy và đường khuất của vật thể Mô hình này trợ giúp đắc lực trong quá trình lắp ráp các phần tử phức tạp

Ngoài ra, mô hình còn có khả năng tạo mảng màu và độ bóng bề mặt Hơn nữa, người sử dụng có thể kết hợp với các chương trình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình và tạo hình ảnh sống động cho vật thể

1.1.2.5 Phân tích kỹ thuật mô hình

Sau khi có được phương án thiết kế thể hiện dưới dạng mô hình CAD sẽ trợ giúp mô hình Hai ví dụ về việc phân tích mô hình là tính toán các đặc tính vật lý và phân tích phần tử hữu hạn Tính toán các đặc tính vật lý bao gồm việc xác định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích và xác định trọng tâm Phân tích các phần tử hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…

Điều này cần đến khả năng mô phỏng các chuyển động của CAD

Lĩnh vực trợ giúp đắc lực của CAD là khả năng tự động cho ra các bản vẽ với độ chính xác cao một cách nhanh chóng Điều này rất quan trọng trong quá trình trình bày một thiết kế và tạo lập hồ sơ thiết kế

1.2 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM

Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điều khiển quá trình sản xuất Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính:

- Lập kế hoạch sản xuất

- Điều khiển sản xuất

1.2.1 Lập kế hoạch sản xuất

Lập kế hoạch quá trình với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và các trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi máy tính Các hệ thống này cần cung cấp các bản lộ trình, tìm ra lộ trình tối ưu và tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch đưa ra

Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần được soạn thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu khác nhau Các tính toán dựa trên các dữ liệu nhận được từ thực nghiệm hoặc tính toán lý thuyết về tuổi thọ của dao cắt theo điều kiện cắt

Lập trình với sự trợ giúp của máy tính: Lập trình cho máy công cụ hoặc lập trình CNC là công việc khó khăn cho người vận hành và gây ra nhiều lỗi khi các chi tiết trở nên phức tạp Các bộ hậu xử lý máy tính được sử dụng để thay thế việc lập trình bằng tay

Đối với các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM có thể đưa

ra chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo ra tập lệnh điều khiển cho máy công cụ hiệu quả hơn hẳn lập trình bằng tay

Cân bằng dây chuyền lắp ráp với sự trợ giúp bằng máy tính: Việc định vị các phần tử trong các trạm lên dây chuyền lắp ráp là vấn đề lớn và khó khăn Các chương trình máy tính như COMSOAL và CALB được phát triển để trợ giúp cân bằng tối ưu cho các dây chuyền lắp ráp

Xây dựng các định mức lao động: Một bộ phận chuyên trách sẽ có trách nhiệm xác lập chuẩn thời gian cho các công việc lao động trực tiếp tại nhà máy Việc tính toán này khá công phu và phức tạp Hiện đã có một số chương trình phần mềm được phát triển cho công việc này Các chương trình máy tính sử dụng dữ liệu về thời gian chuẩn cho các phần tử cơ bản, sau đó cộng tổng thời gian thực hiện của các phần tử đơn đó và chương trình sẽ đưa ra thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh

Lập kế hoạch sản xuất và quản lý tồn kho: Máy tính được sử dụng trong hai chức năng lập kế hoạch sản xuất và lưu trữ Hai chức năng này bao gồm ghi nhớ các bản ghi tồn kho, đặt hàng tự động các mặt hàng khi kho rỗng, điều độ sản xuất chủ,

duy trì các đặc tính hiện tại cho các đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực

1.2.2 Điều khiển sản xuất

Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất trong nhà máy Điều khiển quá trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sản xuất phân xưởng và giám sát quá trình đều nằm trong vùng chức năng của điều khiển sản xuất Ở đây máy tính tham gia trực tiếp (On-line) vào các hoạt động sản xuất trong nhà máy

Các ứng dụng của điều khiển quá trình sử dụng máy tính là khá phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động hiện nay

Chúng bao gồm các dây chuyền vận chuyển, các hệ thống lắp ráp, điều khiển số,

kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu và hệ thống sản xuất linh hoạt Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập dữ liệu

đó để trợ giúp điều khiển sản xuất và lưu trữ trong nhà máy Các công nghệ thu nhập dữ liệu máy tính hóa và giám sát quá trình bằng máy tính đang là phương tiện được đánh giá cao trong hoạt động sản xuất phân xưởng hiện tại

1.3 Hệ thống CAD/CAM

Khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa

Trong những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và

kế hoạch, thông tin chương trình NC

Trong khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất

Chuỗi các bước được tiến hành với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM

Mục đích của công nghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tính hóa mà còn nâng cao năng lực của con người để phát minh các ý tưởng và những sản phẩm mới Sản xuất tích hợp máy tính hóa CIM Sản xuất tích hợp máy tính hóa bao gồm tất cả các chức năng kỹ thuật của CAD/CAM cũng như các chức năng kinh doanh

Các hệ thống CIM lý tưởng áp dụng công nghệ máy tính đối với tất cả các chức năng vận hành và xử lý thông tin trong sản xuất, từ xử lý đơn đặt hàng, thiết kế và sản xuất tới giao sản phẩm tới khách hàng Phạm vi tác động của CIM rộng hơn so với phạm vi của CAD/CAM

Khái niệm CIM có nghĩa là tất cả các hoạt động sản xuất đều được kết hợp lại trong một hệ thống máy tính để được hỗ trợ, được tự động hóa Hệ thống máy tính tỏa rộng và tác động vào tất cả các hoạt động của doanh nghiệp Đây là hệ thống tích hợp, đầu ra của hoạt động này là đầu vào của một hoạt động khác, tạo thành dây chuyền, các sự kiện bắt đầu từ khâu đặt hàng tới tận khâu chuyển giao sản phẩm

Đơn đặt hàng sẽ được nhập vào phòng bán hành của doanh nghiệp nhờ hệ thống đặt hàng máy tính hoá Các đơn đặt hàng này bao gồm các thông số đặc trưng của sản phẩm, các thông số này sẽ là đầu vào của phòng thiết kế sản phẩm

Các sản phẩm mới sẽ được thiết kế trong hệ thống CAD Các phần tử tạo nên sản phẩm sẽ được chuyển thành cấu trúc vật tư sản phẩm, sau đó sơ đồ lắp ráp được chuẩn bị Đầu ra của phòng thiết kế sẽ là đầu vào của phòng kỹ thuật sản xuất Tại đây, việc lập kế hoạch quá trình gia công, thiết kế công cụ và các hoạt động chuẩn

bị cho sản xuất được thực hiện

Chương 2 - CẤU TRÚC DỮ LIỆU FILE IGES

2 1 Khỏi niệm về cấu trỳc dữ liệu

Cấu trỳc dữ liệu là một cỏch tổ chức dữ liệu thành một đơn vị hoàn chỉnh bao gồm cỏc thành phần ( phần tử) là cỏc dữ liệu cơ bản, cỏc mối liờn kết giữa cỏc phần

tử ấy và cỏc thao tỏc cơ bản trờn chỳng

Cỏc thao tỏc này thường được gọi là cỏc phộp toỏn trờn cấu trỳc dữ liệu xỏc định Cỏc phộp toỏn cơ bản thường gặp là tạo lập (create), huỷ (dipose), thờm (add), hoặc chốn (insert) một phần tử, xoỏ ( delete) một phần tử, tỡm kiếm (search),…Tuỳ theo yờu cầu của giải thuật khi thiết kế chương trỡnh người ta định nghĩa và sử dụng cỏc cấu trỳc dữ liệu khỏc nhau

Cỏc cấu trỳc dữ liệu cơ bản hay dựng là: Mảng ( array), danh sỏch (list), ngăn xếp ( stack), hàng đợi ( queue), cõy (tree), đồ thị ( graph),…Từ mỗi loại cấu trỳc dữ liệu cơ bản ta cú thể tạo ra cỏc cấu trỳc dữ liệu con, riờng biệt bằng cỏch bổ sung những phộp toỏn riờng biệt cho cấu trỳc dữ liệu con

Hỡnh 2.1 Quỏ t rỡnh truyền dữ liệu

Hỡnh 2 1 Quỏ trỡnh truyền dữ liệu

Quy trỡnh mụ phỏng rất cần thiết cho sự phỏt triển của sản phẩm, quỏ trỡnh này phức tạp và phụ thuộc vào những ảnh hưởng Sự trao đổi của dữ liệu trong mỏy tớnh

Tài liệu Chương trình nc

Sản xuất

Công cụ

Thiêt kế

Danh sách vật liệu

Kế hoạch Sản xuất

Mô phỏng

động học

Kiểm soát Chất lượng

có giá trị lớn nhằm duy trì sự ổn định và giảm thời gian phát triển và chi phí Quá trình này tạo ra sự biến đổi cần thiết cho dữ liệu

Ví dụ về trao đổi dữ liệu:

Công ty A hoạt động bằng đồ hoạ ( Unigraphics), trong khi khách hàng hoạt động bằng Catia V4 và Catia V5 Mẫu thiết kế được chuyển đổi thường xuyên trong quá trình phát triển sản phẩm giữa công ty A và khách hàng

Hình 2 2 Trao đổi giữ liệu giữa các phần mềm

Tuy nhiên trong thực tế còn nhiều khó khăn:

- Hệ thống CAD khác nhau sẽ có cách xác định hình dạng, thông số, đặc điểm

hình dạng, thiết kế mẫu khác nhau

- Chuyển đổi tự động từ mẫu này sang mẫu khác trong phần mềm rất khó

- Lượng lớn thông tin chuyển đổi bị giới hạn đối với mẫu cụ thể, khả năng của

hệ thống kém

Hướng phát triển, nghiên cứu:

- File chuyển đổi:

+ Định dạng File

+ Định dạng File trung gian

- Cơ sở dữ liệu chung

Tình Trạng Hiện Tại

Tương lai

Hình 2.3 Hướng phát triển

Cỏc định dạng IGES phục vụ như là một định dạng dữ liệu trung gian để trao đổi dữ liệu và cho nhập cỏc file IGES vào hệ thống đớch Ngày nay IGES đó phỏt triển đến phiờn bản 6.0

2 2 Tổng quan về file IGES

Cỏc đơn vị cơ bản của dữ liệu trong tập tin là cỏc thụng tin về đối tượng hỡnh học

Đại diện cho cỏc định nghĩa của cỏc hỡnh dạng cơ thể và bao gồm cỏc điểm, cỏc đường cong, bề mặt được mụ tả dưới dạng một tập tin một tập tin

Một tập tin cú thể bao gồm bất kỳ số lượng cỏc thực thể của loại nào là cần thiết để đại diện cho cỏc định nghĩa sản phẩm Mỗi lần xuất hiện thực thể bao gồm một mục nhập thư mục và dữ liệu tham số một mục

Cỏc mục nhập thư mục cung cấp một chỉ mục và bao gồm cỏc thuộc tớnh mụ tả

về dữ liệu

Cỏc dữ liệu tham số cung cấp cỏc định nghĩa thực thể cụ thể

Cỏc dữ liệu thư mục được tổ chức trong cỏc lĩnh vực cố định và phự hợp cho tất

cả cỏc đơn vị để cung cấp truy cập đơn giản để thường xuyờn sử dụng dữ liệu mụ tả Cỏc dữ liệu tham số là thực thể cụ thể và cú chiều dài và biến dạng

Cỏc dữ liệu thư mục và dữ liệu tham số cho tất cả cỏc thực thể trong tập tin được tổ chức thành cỏc phần riờng biệt, với con trỏ cung cấp liờn kết hai chiều giữa cỏc mục nhập thư mục và dữ liệu tham số cho mỗi thực thể

Đặc điểm kỹ thuật này cung cấp cho cỏc nhúm cú nghĩa sẽ được tỡm thấy trong một tập tin khỏc mà trong đú chỳng được sử dụng

Hiện nay cỏc chương trình AutoCAD, Solid Works, MasterCAM là các phần mềm có bản quyền mang tính thương mại nên vấn đề bảo mật là rất cao Chúng ta không thể biết được định dạng của các phần mềm đó Một giả pháp khả thi đối với vấn để này là trao đổi dữ liệu ở định dạng chuẩn được quy định trên thế giới IGES

2 3 Cấu trỳc file IGES

2.3.1 Cấu trỳc

Bao gồm 5 hoặc 6 phần liền kề nhau dưới đây theo thứ hạng như đã sắp xếp

• Flag : Không bắt buộc sử dụng chỉ được sử dụng trong file nén theo mã lệnh ASCII hay mẫu nhị phân( Tuy nhiên hiện nay mẫu nhị phân không dùng nữa)

• Start : Lời thoại của người vẽ (Tạo nên file)

• Global : Tính chất chung của File (Tên file, ngày giờ tạo lập…)

• Directory Entry:Danh mục các đối tượng và các thuộc tính chung

• Parameter Data : Dữ liệu về các đối tượng

• Terminate : Quyền điều khiển tất cả

Các Flag, Directory Entry,Terminate chứa dữ liệu trong một phạm vi (Field) có chiều dài cố định

Các Global và Parameter có chứa ranh giới ( Contain delimited), phạm vi chiều dài chứa dữ liệu có thể thay đổi được

2.3.2 Định dạng file ASCII

Mỗi file đều được cấu tạo bởi 80 cột Các hàng được nhóm lại thành các đoạn (Section)

Mỗi dũng chứa các đoạn dữ liệu trong cột từ 1-72 Cột thứ 73 cho biết mã dữ

liệu Từ cột thứ 74-80 chứa dãy số tăng dần dùng để xác định vị trị của dữ liệu (chương trình sẽ dùng mã nhận biết kết hợp với số thứ tự ghi trong cột 74-80 để xác

định vị trí và đọc dữ liệu

Bảng 2.1 Cỏc kiểu dữ liệu trong file IGES

Section Name Column 73 Letter Code

Với định dạng ASCII file dạng nộn: phần mó nhận dạng chữ "C" trong cột 73,

và số thứ tự 1 quyền - hợp lý trong cỏc cột 74-80 Start , Globa, Terminate giống

như trong cỏc định dạng cố định Tuy nhiờn ASCII file dạng nộn khụng chứa dữ

liệu

Bảng 2.2 Cỏc kiểu dữ liệu dựng trong file IGES dạng nộn

Section Name Column 73 Letter Code

Các kiểu dữ liệu dùng trong file IGES là

Số nguyên (Fixed point)

Số thực (Floating point-Dấu phẩy động)

String: Chuỗi kí tự Được đặc trưng bởi từ H Nó được cấu trúc như sau xH Chuỗi kĩ tự Trong đó x là số kí tự trong chuỗi đó.Ví dụ 8Hmaivanha

Pointer: Biến con trỏ là biến nguyên lấy giá trị từ -9999999 đến 9999999 chứa giá trị mà con trỏ muốn chỉ tới

Language Statement: Chứa tất cả các kí tự trừ các kí tự điều khiển trong mã ASCII

Logical Data: Dữ liệu kiểu lôgic có 2 kiểu là Đúng(True) hoặc False (Sai), Cỏc

số nguyờn khụng dấu 0 biểu thị FALSE và số nguyờn khụng dấu 1 biểu thị giỏ trị cỏc mặc định ngầm cho một trường hợp lý là FALSE

Cỏc kiểu dữ liệu, đặc điểm kỹ thuật này xỏc định sỏu loại dữ liệu trờn cho giỏ trị trường:

Bất kể cỏc trường dữ liệu được cố định hoặc biến đổi chiều dài, cỏc quy tắc sau

ỏp dụng cho cỏc loại dữ liệu:

Blanks là những giỏ trị chỉ trong hàng và trong bỏo cỏo ngụn ngữ Đối với tất cả cỏc loại dữ liệu khỏc, một lĩnh vực hoàn toàn trống (nghĩa là trống rỗng) cho thấy một lĩnh vực "mặc định"

Postprocessors sẽ bỏ qua khoảng trống hàng đầu trong lĩnh vực số Số lĩnh vực khụng được chứa hoặc nhỳng hoặc theo sau khoảng trắng

Một kiểu dữ liệu số cú thể là ký kết hoặc khụng dấu

Số cỏc kiểu dữ liệu khụng được chứa dấu phẩy nhỳng ngay cả khi toàn mục lĩnh vực 1 thay đổi ký tự phõn cỏch trường đến nhõn vật khỏc Quy luật này cũng ỏp dụng khi cỏc tập tin cú nguồn gốc ở những nước mà "dấu phẩy" được dựng thay cho

"thời gian" như là điểm thập phõn trong con số thực sự

Một trường chuỗi hay biểu ngữ cú thể qua đường ranh giới, điều này được cho phộp bởi vỡ chiều dài của họ cú thể vượt quỏ số lượng cỏc cột cú thể sử dụng cú sẵn trong một dũng Khi một trường chuỗi đi qua một đường ranh giới, số nhõn vật của mỡnh và giới hạn Hollerith ("H") sẽ xuất hiện consec-utively trờn dũng đầu tiờn Cỏc chuỗi giỏ trị ngụn ngữ tuyờn bố tiếp tục cỏc cột cú thể sử dụng cuối cựng trờn dũng hiện tại (vớ dụ, để cột 64 trong mục thụng số dữ liệu, và đến cột 72 ở tất

cả cỏc phần khỏc) trường tiếp tục với cột 1 trờn dũng sau đõy (s), cho đến khi tổng

Start Section: Phần mở đầu mà người viết đọc được, nó có thể chứa 1 hay

nhiều dòng Nó sử dụng mã ASCII từ cột thứ 1 đến cột thứ 72

S0000001 S0000002

………… S000000N

Global Section: Gửi tới hệ thống thông tin về file

Nó bao gồm cả số dòng cần thiết để chứa dải tham số (parameter field)

được Nó được tách rời nhau bởi tham số phân cách (parameter

delimeters) vầ kết thức bởi một bản ghi phân cách

Nó chứa từ các cột 1-72

G0000001 G0000002

G000000N

Directory Entry Section: Mỗi đối tượng được chứa trong 2 dòng

Dòng 1 chứa 9 dữ liệu (field) 1-9 trong 9 cột (Mỗi cột chứa 8 cột con)

Dòng 2 chứ 9 dữ liệu 10-18 chứa trong 9 cột tương tự như trên

D0000001 D0000002

Parameter Data Section: Giá trị và dấu phân cách tạo thành một

bản ghi dữ liệu Khi đọc dữ liệu ở đoạn này chỉ đến khi gặp dấu

phân cách thì mới kết thúc dữ liệu của đối tượng đó Dữ liệu được

ghi trong các cột từ 1 đến 64.Riêng cột 65 không sử dụng

‘*’ Dùng để ghi giá trị của biến pointer chỉ đến mục dữ liệu tương

ứng của đối tượng đó bên Directory Entry

‘*’ P0000001 P0000002

……… P000000N

S0000020 G0000003 D0000500 P0000261 Terminate Section:

Từ cột 1 đến cột 32 ghi số đối tượng ứng với mỗi Section.Các cột từ 33-72 không

sử dụng

T0000001

C hương 3 - G-CODE VÀ STEP-NC

3 1 Chương trình gia công với G-code

Khi các sản phẩm thiết kế được sản xuất bằng cách sử dụng máy công cụ CNC,

bộ điều khiển máy công cụ cần hướng dẫn rõ ràng, mô tả loại và trình tự các bước cần thiết riêng lẻ để thực hiện một nhiệm vụ nhất định

Hiện nay đang sử dụng một ngôn ngữ hướng dẫn được gọi là G-Code nhằm cung cấp các hướng dẫn cho máy Theo tiêu chuẩn ISO6983 cách tạo ra mã G-code dựa vào quy định sau:

3.1.1.1 Các l ệnh gia công/ dịch chuyển G (G-Code)

3.1.1.1.1 Các lệnh dùng chung cho máy phay và máy tiện CNC DENFORD

G00: Lệnh dịch chuyển nhanh không cắt vật liệu phôi (Positioning/Rapid Traverse)

G01: Nội suy theo đường thẳng/chuyển động cắt theo đường thẳng (Linear Interpolation/Feed)

G02: Nội suy theo đường tròn (chuyển động cắt cong, tròn) theo chiều kim đồng hồ (Cicular Interpolation Clockwise)

G03: Nội suy theo đường tròn ngược chiều kim đồng hồ (Cirular Interpolation Counter Clockwise)

G04: Dừng chuyển động cắt với thời gian nhất định (Dwell)

G20: Dữ kiệu đầu vào tính theo hệ Anh (inches), Inch Data Input

G21: Dữ liệu đầu vào tính theo hệ Mét (mm), Metric Data Input

G27: Kiểm tra thực hiện ỎTrở về điểm gốcÕ (Reference Point Returm Check) G28: Trở về điểm gốc (Reference Point Return)

G29: Xuất phát từ điểm gốc (Return From Reference Point)

G30: Về điểm gốc thứ hai (Return to 2nd Reference Point)

G31: Lệnh nhảy (Skip Function)

G40: Huỷ bỏ hiệu chỉnh lưỡi cắt (Tool Nose Radius Compensation Cancel) G41: Hiệu chỉnh lưỡi cắt về phía trái quỹ đạo dao (Tool Nose Radius Compensation Left)

G42: Hiệu chỉnh lưỡi cắt về phía phải quỹ đạo dao (Tool Nose Radius Compensation Right)

G65: Gọi chu trình Macro (Macro Call)

G66: Gọi chu trình chuẩn (Macro Modal Call)

G67: Huỷ bỏ lệnh dùng chu trình chuẩn (Macro Modal Call Cancel)

3.1.1.1.2 Các lệnh dùng riêng cho máy phay/khoan G09: Dừng chính xác (Exact Stop)

G10: Đặt dữ kiệu (Data Setting)

G11: Huỷ bỏ phương thức dữ liệu (Data Setting Mode Cancel)

G17: Chọn mặt gia công XY (XY Plane Selection)

G18: Chọn mặt gia công XZ (XZ Plane Selection)

G19: Chọn mặt gia công YZ (YZ Plane Selection)

G33: Cắt ren (Thread Cutting)

G39: Đặt góc nội suy đường tròn (Corner offset Circular Interpolation)

G43: Hiệu chỉnh chiều dài dao theo chiều Dương (Tool Length Compensation + Direction)

G44: Hiệu chỉnh chiều dài dao theo chiều âm (Tool Length Conpensation - Direction)

G49: Huỷ bỏ lệnh hiệu chỉnh chiều dài dao (Tool Length Compensation Cancel)

G50: Huỷ bỏ lệnh tỷ lệ (Scaling Cancel)

G51: Lệnh tỷ lệ (Scaling)

G54: Chọn hệ toạ độ làm việc 1 (Work Co-ordinate System 1 Selection)

G55: Chọn hệ toạ độ làm việc 2 (Work Co-ordinate System 2 Selection)

G56: Chọn hệ toạ độ làm việc 3 (Work Co-ordinate System 3 Selection)

G57: Chọn hệ toạ độ làm việc 4 (Work Co-ordinate System 4 Selection)

G58: Chọn hệ toạ độ làm việc 5 (Work Co-ordinate System 5 Selection)

G59: Chọn hệ toạ độ làm việc 6 (Work Co-ordinate System 6 Selection)

G60: Xác định vị trí theo một hướng (Single Direction Positioning)

G61: Chế độ dừng chính xác (Exact Stop Mode)

G62: Tự động khống chế góc trong giới hạn (Automatic Corner Override) G63: Chế độ cắt ren (Tapping Mode)

G64: Phương thức cắt (Cutting Mode)

G68: Quay/xoay toạ độ (Co-ordinate Rotation)

G69: huỷ bỏ lệnh quay/xoay toạ độ (Co-ordinate Rotation Cancel)

G73: Chu trình khoan lỗ sâu (Peck Drilling Cycle)

G74: Chu trình ta-rô ren trái (Counter Tapping Cycle)

G76: Chu trình doa lỗ (Fine Boring)

G80: Xoá lệnh dùng chu trình gia công nhất định (Canced Cycle Cancel)

G81: Chu trình khoan, khoan tâm (Drilling Cycle, Spot Boring)

G82: Chu trình khoan, khoét rông, khoả mặt (Drilling Cycle, Counter Boring) G83: Chu trình khoan sâu (Peck Drilling Cycle)

G84: Chu trình ta-rô ren (Tapping Cycle)

G85: Chu trình doa, ta-rô ren, trục chính không đổi chiều quay (Boring Cycle) G86: Chu trình doa (Boring Cycle)

G87: Chu trình doa ngược (Back Boring Cycle)

G88: Chu trình doa (Boring Cycle)

G98: Chu trình doa (Boring Cycle)

G90: Giá trị kích thước tuyệt đối (Absolute Command)

G91: Giá trị kích thước tương đối/gia tăng (Increment Command)

G92: Đặt hệ toạ độ làm việc hoặc hệ kẹp chặt ở giá trị tốc độ quay lớn nhất của

trục máy (Setting for word co-ordinate system or clamp at maximum spindle speed)

G94: Lượng tiến dao theo mm/phút (Feed per minute)

G95: Lượng tiến dao theo mm/vòng (Feed per rotation)

G96: Điều khiển tốc độ cắt bề mặt không đổi (Constant surface speed control) G97: Huỷ lệnh G96 (Constrant surface speed control cancel)

G98: Trở lại điểm khởi đầu của chu trình nhất định (Return to initial point in cancel cycle)

G99: Trở về điểm gốc R trong chu trình nhất định (Return to R point in cancel cycle)

G170/171: Chu trình gia công hốc tròn (Circular Pocketing)

G172/173: Chu trình gia công hốc vuông (Rectangular Pocketing)

3.1.1.2 Các l ệnh phụ trợ

3.1.1.2.1 Các lệnh dùng chung cho máy phay và máy tiện CNC – DENFORD

M00: Dừng chương trình (Program Stop)

M01: Dừng tuỳ chọn (Optional Stop)

M02: Đặt lại chương trình (Program Reset)

M03: Trục chính quay theo chiều thuận/tiến (Spindle Forward)

M15: Nạp chương trình ỎMINPÕ (hàm đặc biệt) (Program Input using OMINPO (Special Function))

M19: Định hướng trục chính (Spindle Orientate)

M20: Chọn chế độ điều khiển tập chung trực tiếp DNC (Select ỎDNCÕ Mode) M30: Kết thúc chương trình (Đặt lai/tái hiện chương trình) (Program Reset and Rewind)

M31: Increment Parts Counter

M38: Mở cửa máy (Door OPEN)

M39: Đóng cửa (Door CLOSE)

M48: Lock % Feed and % Speed at 100%

M49: Huỷ bỏ lệng M48, ngầm định (Cancel M48 (Default))

M62: Chức năng phụ 1 mở/hoạt động (AUX.1 ON)

M63: Chức năng phụ 2 mở/hoạt động (AUX.2 ON)

M64: Chức năng phụ 1 đóng/dừng (AUX.1 OFF)

M65: Chức năng phụ 2 đóng/dừng (AUX.2 OFF)

M66 hoặc M66: chờ nạp vào 1 (Wait for Input 1), máy tiện: *M66; máy phay: M66

M67 hoặc M67: Chờ nạp vào 2 (Wait for Input 2), máy tiện: *M67; máy phay: M67

M70: Thực hiện phép đối xứng gương theo trục X (Mirror in X ON)

M76: Chờ nạp 1 suy giảm (Wait for Input 1 to go low)

M77: Chờ nạp 2 suy giảm (Wait for Input 2 to go low)

M80: Ngừng phép đối xứng gương theo trục X (Mirror in X OFF)

M98: Gọi chương trình thứ cấp/Gọi chương trình con (Sub program Call)

M99: Kết thúc chương trình thứ cấp/Kết thúc chương trình con (Sub program End)

3.1.1.2.2 Các lệnh phụ trợ M dùng cho máy phay/khoan M20: Tay (đòn) thay dao tiến vào vị trí thay dao (ATC arm IN/arm in to Change Position)

M21: Tay (đòn) thay dao lùi ra trở về vị trí chờ (ATC arm BACK/arm to Park Position)

M22: Tay (đòn) thay dao đi xuống (ATC arm DOWN)

M23: Tay (đòn) thay dao đi lên (ATC arm UP)

M24: Thanh kéo thay dao không kẹp/nhả dao (ATC Drawbar Unclamp / Release Tool)

M25: Thanh kéo thay dao kẹp chặt dao (ATC Drawbar Clamp/ Camp Tool) M27: Đặt lại ổ quay tới hốc 1 (dùng khi nạp dữ liệu bằng tay) (Reset Carousel

To Pocket One)

M28: Đặt lại ổ quay tới vị trí hốc (Reset Carousel To Pocket Position)

M32: ổ quay ngược chiều kim đồng hồ số hiệu dao tăng dần (Carousel rotates Clocwise, Tool No.increases)

M33: ổ quay theo chiều kiem đồng hồ, số hiệu dao giảm dần (Carousel rotates Clocwise, Tool No.decreases)

M71: Thực hiện phép đối xứng gương theo trục Y (Mirror in Y ON)

M81: Ngừng phép đối xứng gương theo trục Y (Mirror in Y OFF)

3.1.1.3 Các ki ểu chữ cái khác nhau trong câu lệnh

3.1.1.3 1 Đối với máy phay/khoan

O - Số hiệu của chương trình NC, đứng sau chữ cái O là 4 con số chỉ số hiệu chương trình gia công NC, ví dụ O0002

N - Số thứ tự của câu lệnh (Sequence Number)

X - Chuyển động chính theo trục X (Primary Motion ỎXÕ axis)

Y - Chuyển động chính theo trục Y (Primary Motion ỎYÕ axis)

Z - Chuyển động chính theo trục Z (Primary Motion ỎZÕ axis)

G - Chức năng tắt/dịch chuyển (Preparatory Functions)

I - Thay đổi/tăng khoảng cách song song với trục X (Incremental Distance Parallel to ỎXÕ axis)

J - Thay đổi/tăng khoảng cách song song với trục J (Incremental Distance Parallel to axis)

K - Thay đổi/tăng khoảng cách song song với trục K (Incremental Distance Parallel to axis)

R - Bán kính (Radius)

M - Chức năng hỗn hợp (Miscellaneous Functions)

T - Số hiệu của dụng cụ cắt (Tool Number)

S - Tốc độ quay của trục chính (Spindle Speeds)

F - Lượng tiến dao/Tốc độ tiến dao (Feed Rates)

3.1.2 Cấu trúc chương trình gia công CNC – DENFORD

Chương trình gia công CNC dựa trên cơ sở ứng dụng phần mềm DENFORD có

cấu truc tổng quát gồm 3 phần là : phần đầu phần thân và phần cuối Nội dung của tong phần như sau:

+ Với máy phay/khoan: [Billet X Y Z ;

+ Với máy tiện: [Billet X Z ;

- Gốc phôI (gốc chương trình):

+ Với máy phay/khoan: [Edgemove X0Y0Z0;

+ Với máy tiện: [X0Z0; {có thể không cần khai báo gốc phôI tiện}

- Về điểm gốc máy R (Reference point), rồi về điểm gốc phôi:

+ Với máy phay/khoan: G91 G21 G28 X0 Y0 Z0;

+ Với máy tiện: G21 G28 U0 W0;

(T ọa độ gốc R là X0, Y0, Z0 (hoặc U0, W0), G28 là quay về điểm gốc, G21 la hệ đo lường Mét (mm), G91 là kích thước gia tăng tương đối)

- Chọn dao: M06 T01; {T01 là số hiệu dao, M06 là lệnh thay dao tự động}

- Về điểm gia công và cho trục chính máy quay:

+ Với máy phay/khoan: G90 G00 X Y Z M03;

+ Với máy tiện: G00 X Y S M03;

M03: L ệnh mở máy cho trục dao quay hoặc quay trục chính

S: T ốc độ quay của trục chính (vòng/phút),

X Y Z ho ặc X Z là tọa dộ dịch chuyển đến (đích),

G00 là ch ạy nhanh không cắt,

G90 là kí ch thước tuyệt đối (absolute)}

- Tiến dao tới mặt gia công và cắt phôi:

+ Với máy phay/khoan: G01 Z F ;

+ Với máy tiện: G01 X Z ;

G01: ti ến thẳng, Z: tọa độ theo trục Z, X: tọa độ theo trục X, F: lượng tỉến dao (mm/phút

- Gia công song: lùi dao về vị trí an toàn (cách xa phôi)

+ Với máy phay/khoan: G00 Z25 M05;

+ Với máy tiện: G00 X Z5 M05;

(G00: Ch ạy nhanh không cắt, Z hoặc X Z : Lùi dao tới vị trí cách mặt phôi (mm, M05: D ừng chuyển động quay của dao hay trục chính)

- Các câu lệnh gia công khác:

;

- Hoàn thành quá trình cắt và quay về điểm gốc R hoặc chuẩn bị thay dao: + Với máy phay/khoan: G91 G28 X0 Y0 Z0;

+ Với máy tiện: G28 U0 W0;

(G91: Kí ch thước gia tăng (tương đối), G28: Trở về điểm gốc R, Tọa độ điểm gốc

là X0 Y0 Z0 hay U0 W0)

3.1.2.3 Ph ần kết thúc:

M30; (L ệnh dừng và kết thúc chương trình gia công CNC)

Mặt phẳng tham chiếu trục X G28

Vị trí theo trục Y

G28

G30

Vị trí theo trục Z

Vị trí theo trục X

(Hình chiếu nằm)

Trục khoan/phay

Bàn máy phay/ khoan NC (Hình chiếu đứng)

3.1 3 Giải thớch cỏc lệnh ISO - NC - Code cơ bản

Chuẩn tham chiếu của mỏy (maschine reference) G28/G30 Mỏy gia cụng NC

cú hệ tọa độ tham chiếu riờng (Maschine Reference Coordinate System); từ đú mà

đo được cỏc chuyển dịch tối đa theo cỏc trục điều khiển Hỡnh sau đõy cho biết vị trớ

của trục chớnh mỏy khoan/phay NC tại chuẩn tham chiếu của mỏy theo cỏc trục điều khiển X, Y và Z

- Cỏc giỏ trị theo cỏc trục X và Y được ding với cỏc hệ tọa độ làm việc G54…G49

-275 mm

Trôc X

£-T«

kÑp (M/C VICE)

Ph«i gia c«ng

£-T«

kÑp (M/C VICE)

G28 chuÈn tham chiÕu theo trôc X vµ Y

a) Nạp giá trị tọa độ điểm gốc của phôI gia công trực tiếp thông qua bàn phím

của máy gia công NC

b) Nạp giá trị toạ độ điểm gốc của phôi gia công bằng một câu lệnh phù hợp trong chương trình gia công NC Câi lệnh này có dạng như ví dụ sau:

N10 G10 G90 L2 P01 X-275.0 Y-300.0;

(Chú thích: G10 L2 = Nạp dự liệu cài đặt về toạ độ làm việc)

P01 (WCS)= Xác định bộ nhớ của hệ toạ độ làm việc tương ứng với G54, ở đây: WCS (Work Co – ordinate System) là hệ toạ độ làm việc.PO2 (WCS) = Xác định bộ nhớ của hệ toạ độ làm việc tương ứng với G55, G56, G57, G58, G59)

Hình 3.2 Xác định bộ nhớ của hệ tọa độ làm việc

Hình vẽ sau đây cho thấy là có 6 phôi (six component) cần được gia công như nhau với cùng một chương trình NC, ví dụ với chương trình số 02015 Giá trị toạ độ điểm gốc của từng phôi, sau khi được xác định sẽ được nạp vào chương trình gia công NC phù hợp với hệ toạ độ máy cho trước Trong trường hợp này, vị trí của

-149,8 -300,1

Ph«i 1

từng phôi 1 6 được bố trí theo các hệ toạ độ làm việc như sau trên bàn máy gia

công NC:

Phôi 1 = G54 Phôi 2 = G55 Phôi 3 = G56 Phôi 4 = G57 Phôi 5 = G58 Phôi 6 = G59

Hình 3.3 B ố trí phôi theo hệ tọa độ làm việc

Hiệu chỉnh bán kính dao (Cutter radius offset) G40/ G41/ G42 khả năng hiệu

chỉnh (bù) bán kính dao khi điều khiển máy gia công tạo điều kiện hiệu chỉnh quỹ

đạo cắt đã được lập trình, thông qua các từ lệnh sau đây:

G41- Hiệu chỉnh (bù) về bên trái theo hướng cắt (hướng dịch chuyển), offset applied to the LEFT, in the direction of trave

G42- Hiệu chỉnh (bù) về bên phải theo hướng cắt (hướng dịch chuyển), offset applied to the RIGHT, in the direction of trave

G40- Đặt chế độ hiệu chỉnh (bù) bán kính dao, offset cutter radius offset

Ghi nhớ: Khi bộ nhớ hiệu chỉnh (bù) được dùng cho cả hai chức năng là hiệu

chỉnh chiều dài và hiệu chỉnh bán kính dao thì cần theo quy ước là các giá trị số

hiệu từ 1 đến 20 là dành cho hiệu chỉnh về chiều dài dao, còn từ 21 đến 32 là dành cho hiệu chỉnh về bán kính dao

Những quy ước về hiệu chỉnh bán kính dao được nêu trong các tài liệu hướng

dẫn vận hànhFANUCOPERATOR’SMANUAL

Hình vẽ sau đây giải thích về

chức năng hiệu chỉnh (bù) bán kinh dao trái/

Huíng dÞch chuyÓn (Huíng c¾t) Huíng dÞch chuyÓn (Huíng c¾t)

Hình 3.4 Hi ệu chỉnh bù bán kính dao

Nh ững quy định cần lưu ý:

Luôn luôn dùng và huỷ bỏ chức năng hiệu chỉnh bán kính dao ứng với một dịch chuyển (Always apply and cancel cutter radius compensation on a move)

Khi dùng hoặc huỷ bỏ chức năng hiệu chỉnh bán kính dao thì (tốc độ/ lượng)

dịch chuyển phải lớn hơn bán kính dụng cụ, (When applying or cancelling

radius compensation the movement muste larger than the tool radius)

Áp dụng và huỷ bỏ chức năng hiệu chỉnh bán kính dao 900 đối với chuyển dịch đầu tiên và cuối cùng (nếu có thể), (Apply and cancel cutter radius 900 first move and finish)

Nội suy cung tròn khi tiện (Cicular arc interpolation in turning) G02/ G03

Những lệnh sau đây sẽ điều khiển dao khi tiện dịch chuyển để cắt cung tròn (bán

kính cung không đổi):

B ảng 3.1 Mã lệnh vẽ cung tròn

Thứ tự

lệnh NC

Dữ liệu phải nạp cho lệnh NC

Lệnh

NC Ý nghĩa của lệnh NC

G03

Cắt theo chiều kim đồng hồ (CW)

Cát ngược chiều kim đồng hồ (CCW)

T©m cung trßn

§iÓm cuèi cung trßn (X Z )

ĐiÓm ®Çu cung trßn (I K )

U W

Khoảng cách từ điểm đầu đến điểm cuối của cung tròn theo các

trục điều khiển U và W, kích thước

gia tăng (increment)

5 Tốc độ tiến dao F Tốc độ tiến dao dọc theo cung tròn

Hướng cắt thuận (CW) hoặc (CCW) với chiều kim đồng hồ còn thay đổi theo

hệ toạ độ phải hay trái, tuỳ theo vị trí của bàn dao tiện như sau:

Z G03 Z

Bµn dao tiÖn Ph«i tiÖn

Đuêng t©m m¸y tiÖn CL (Center line)

Bµn dao tiÖn Ph«i tiÖn

CL

Bán kính của cung tròn (arc radius) được xác định bằng từ lệnh NC gồm có chữ cái R và giá trị con số kèm theo (ví dụ R25.0); thay cho từ lệnh mô tả toạ độ đầu cung tròn so với điểm đầu (dùng chữ cái I và K, ví dụ I10.0 K5.0) Khi sử dụng về bán kính cung tròn (R) thì câu lệnh NC sẽ là: G02 X Z R F ; Ỳhoặc: G03 X Z R F ;Y;

Khi sử dụng I và K thì câu lệnh NC sẽ là : G02Y…hoặc G03Y X Z K F ;

Cần chú ý hai loại cung tròn thường gặp là: Cung tròn nhỏ hơn 1800 và cung tròn lớn hơn 1800

Đối với cung tròn nhỏ hơn 1800 thì có thể chỉ cần gia công với một câu lệnh (block) NC, ví dụ: G91 G02 Z60.0 X20.0 R50.0 F300.0;

Đối với cung tròn lớn hơn 1800 thì có thể cần gia công với nhiều câu lệnh (bock) NC hơn

Chú ý: Các câu l ệnh I0 và K0 có thể xoá bỏ

Khi cả hai lệnh X(U) và Z(W) bị bỏ qua; hoặc khi điểm cuối của cung tròn bị

khống chế tại toạ độ đúng như điểm đầu của nó (điểm đầu cung trùng với điểm cuối cung); và nếu tâm cung tròn được phát lệnh với I và K thì sẽ tạo ra một cung tròn đầy (cung 3600), nghĩa là tạo một đường tròn

Khi dùng đồng thời các lệnh I, K và R thì cung tròn được tạo trước hết với lệnh

lệnh G91 Đối với giá trị gia tăng / tương đối (increment) toạ độ điểm cuối của cung

tròn được quan sát từ điểm đầu cung tròn

Tâm cung tròn được mô tả bằng địa chỉ với chữ cái I (theo chiều song song với

trục X) và J (theo chiều song song với trục Y) khi gia công cung tròn trên mặt

phẳng cắt XY (ứng với từ lệnh chọn mặt phẳng cắt là G17), hoặc với cặp chữ cái I

và K (trục K song song với trục Z) khi gia công cung tròn trên mặt phẳng cắt XZ

J

§IÓm ®Çu cung trßn

§iÓm cuèi cung trßn (X Y )

T©m cung trßn (I J )

G03

X

Y G03 G02

(ứng với từ lệnh chọn mặt phẳng cắt G18), hoặc với cặp chữ cái J và K khi gia công cung tròn trên mặt phẳng cắt YZ (ứng với từ lệnh chọn mặt phẳng cắt G19)

Giá tr ị con số đứng sau các chữ cái I, J, K cho biết khoảng cách của tâm cung

so v ới điểm đầu cùng Đó luôn luôn là giá trị gia tăng/ tương đối (increment) cho

dù là l ệnh G90 hay G91

Hình 3.6 N ội suy cung tròn

Dấu của giá trị con số đứng sau các chữ cái I, J, K phải phù hợp với chiều cắt khi gia công (ứng với G02 hoặc G03); ví dụ như hình trên: chiều cắt ứng với G03 (Cắt theo chiều ngược với chiều quay kim đồng hồ) thì giá trị con số đứng sau các

chữ cái I và J đều là âm, nghĩa là câu lệnh nội suy cung tròn ở hình trên là: G03 X Y I- J- F ;

Trong đó: X Y là toạ độ điểm cuối cung tròn; I J là vị trí tâm cung so với điểm đầu cung tròn, F là lượng tiến dao khi cắt cung tròn

Khi cung tròn nh ỏ hơn 360 0 có th ể dùng từ lệnh về bán kính cung tròn với chữ cái R và giá tr ị con số ứng với kích thước bán kính cung tròn thay cho I, J, K; ví dụ:

câu lệnh trên có thể viết với R như sau: G03 X Y R F ;

Khi cung tròn có giá tr ị tới 180 0 thì con s ố đứng sau chữ cái R có giá trị Cung trò n đầy 360 0 ch ỉ dùng I, J, K (tuỳ theo mặt phẳng gia công XY, YZ), không dùng R

Hình học của chi tiết có khí được tạo ra nhờ chuyển động tương đối giữa dụng

cụ và phôi trên máy gia công NC Các chuyển động tạo hình này phụ thuộc vào khả năng về công suất cắt và hệ điều khiển NC của máy gia công Những chuyển động

cần thiết đó phải được mô tả rõ ràng trong chương trình gia công NC ứng với từng chi tiết gia công

Bản vẽ chi tiết cơ khí là cơ sở để lập chương trình gia công NC cho chi tiết Bản

vẽ này mô tả chi tiết cơ khí cần gia công về mặt hình học Các kích thước chi tiết gia công cần được ghi theo cách phù hợp nhất với quá trình gia công trên máy NC

Trong chương trình gia công NC cần chỉ rõ là các kích thước gia công được ghi theo h ệ Mét (đơn vị đo là Mi-Li-Mét, mm), hoặc là theo hệ Anh (đơn vị đo là inch)

v ới từ lệnh NC tương ứng là G20

Các kích thước trên bản vẽ chi tiết gia công cần được ghi hợp lý, tạo điều kiện thuận lợi cho người lập trình gia công NC xác định tốt các điểm mốc, các điểm chuẩn và có thể chuyển đổi trực tiếp biên dạng hình học của bản vẽ chi tiết thành

một chương trình gia công NC Có khi người lập trình gia công NC cho chi tiết theo yêu cầu phải lập bảng để ghi nhận các giá trị toạ độ của những điểm khó xác định

về mặt hình học, như các điểm trên một biên dạng cong phức tạp của bề mặt gia công lồi hoặc lõm có bán kính cong thay đổi bất kỳ

Ngày nay, các hệ điều khiển CNC hiện đại và các ngôn ngữ lập trình gia công CNC cao cấp là công cụ hỗ trợ rất có hiệu quả đối với người lập trình gia công NC khi biểu diễn các biên dạng gia công phức tạp, bằng cách tính toán tự động các tiếp điểm và các điểm tiếp tuyến cách đó được gọi là phép nội suy tự động

Tóm lại, bản vẽ chi tiết cơ khi gia công trên máy CNC cần được ghi kích thước theo hai cách là:

Cách 1: Ghi kích thước tuyệt đối (absolute); nghĩa là kích thước có chung các

gốc kích thước (thường là điểm không của phôi gia công W) Từng kích thước cho

biết khoảng cách từ điểm không (W) Lập trình gia công NC theo kích thước tuyệt đối được thể hiện qua từ lệnh NC là G90 trong chương trình gia công NC ứng với

từng chi tiết gia công Cách này có ưu điểm là: sai số của một kích thước không có ảnh hưởng gì đến các kích thước khác trên chi tiết gia công, không có dung sai tích

luỹ nên chi tiết có kích thước ổn định, khi thay đổi một kích thước sẽ không có ảnh hưởng gì đến các kích thước khác còn lại của chi tiết

Cách 2: Ghi kí ch thước tương đối/ gia tăng (increment) ; nghĩa là ghi các kích

thước nối tiếp nhau Kích thước tổng cộng được tính bằng tổng các kích thước nối riêng biệt trên một chi tiết gia công, các đoạn chương trình NC tương ứng có thể