(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tơi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho
việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn
đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Học viên

Huỳnh Hà Nghiêm Trang

ii

năm 2012


LỜI CẢM ƠN
Sau gần hơn sáu tháng thực hiện luận văn “Cơng nghệ lập trình gia cơng trên
máy CNC nhiều trục sử dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao APT” đến nay đã hoàn thành.
Ngoài những cố gắng, nổ lực của chính bản thân, tơi đã nhận đƣợc sự khích lệ rất
nhiều từ gia đình, bạn bè, q thầy cơ.
Trong quá trình thực hiện đề tài đƣợc sự giúp đỡ tận tình của thầy TS Đặng
Thiện Ngơn, thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và nhiệt tình hƣớng dẫn, định
hƣớng, góp ý, động viên, khích lệ tơi trong suốt thời gian làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM, đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn
cho tôi trong thời gian qua. Cảm ơn q thầy cơ khoa Cơ Khí Máy đã hỗ trợ và tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi trong q trình làm đề tài đến khi hồn thành.

Tuy nhiên vì nhiều lý do, đề tài khơng thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế.
Vì thế rất mong sự đóng góp ý kiến từ q thầy cơ.
Tơi xin chân thành cảm ơn thầy TS Đặng Thiện Ngôn đã tận tình hƣớng dẫn tơi
trong q trình thực hiện đề tài.

iii


TĨM TẮT
Cơng nghệ lập trình gia cơng trên các máy điều khiển số hiện nay là đề tài đƣợc
nhiều nhà lập trình quan tâm nghiên cứu. Các nhà lập trình đã sử dụng nhiều ngơn ngữ
lập trình khác nhau để lập trình cho các máy điều khiển số nhƣ G-code, APT,….
Trong đó ngơn ngữ lập trình bậc cao APT đã và đang đƣợc sử dụng phổ biến và có vai
trị quan trọng. Lập trình gia cơng cho các máy CNC nhiều trục bằng các phần mềm
CAM hiện đại đòi hỏi chi phí đầu tƣ cao và việc sử dụng cũng khá phức tạp. Vì vậy
việc nghiên cứu sử dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao APT để lập trình gia cơng trên
máy CNC nhiều trục cho phép giảm chi phí đầu tƣ và có tính vạn năng. Luận văn đã
tập trung nghiên cứu ứng dụng ngơn ngữ lập trình APT, đề xuất phƣơng pháp luận lập
trình để lâp trình gia công chi tiết trên máy CNC nhiều trục (3, 4 trục). Để kiểm tra
tính đúng đắn của chƣơng trình gia công đƣợc lập bằng ngôn ngữ APT, phần mềm
CIMCO Edit đã đƣợc sử dụng để dịch mã nguồn APT sang G-code và kiểm tra gia
công thực tế trên máy CNC. Kết quả gia cơng hồn hảo cho thấy việc ứng dụng ngơn
ngữ APT để lập trình gia cơng trên máy CNC nhiều trục là khả thi.

iv


ABSTRACT
Programming technology machining on numerically controlled machines are
now the subject of much research interest programming. The developers have used

many different programming languages to program the numerical control machine Gcode, APT, etc. In high-level programming language that APT has been widely used
and plays an important role. Processing for programming multi-axis CNC machines
with modern CAM software requires high investment costs and the use of quite
complex. So the researchers used high-level programming language APT
programming for machining on multi-axis CNC machine for reducing investment costs
and universal. This thesis has focused on applied research APT programming
language, programming methodology proposed for programming CNC machine detail
on many axis (3, 4). To check the correctness of the program shall be set out in the
APT language, CIMCO Edit software was used to translate the source code APT to Gcode and check the actual processing on CNC machines. Perfect processing results
show that the application of the APT language for programming on CNC multiple axes
is feasible.

v


MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học .................................................................................................................... i
Lời cam đoan ........................................................................................................................ ii
Lời cảm ơn ........................................................................................................................... iii
Tóm tắt .................................................................................................................................. v
Mục lục ................................................................................................................................ vi
Danh sách các hình ............................................................................................................... x
Danh sách các bảng ............................................................................................................ xv
LÝ LỊCH KHOA HỌC ......................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................... x
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ xv

Chƣơng 1. TỔNG QUAN .................................................................................................. 1
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngồi nƣớc........................................... 2
1.1.1 Nghiên cứu ngoài nƣớc .................................................................... 2
1.1.2 Nghiên cứu trong nƣớc..................................................................... 4
1.2 Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 5
1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu .................................................................. 6
1.3.1 Mục tiêu.................................................................................................. 6
1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................ 6
1.4 Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu .................................................. 6
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................ 6
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 7
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 7
Chƣơng II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 8
2.1 Định nghĩa hình học cho ngơn ngữ lập trình APT ........................................ 9
2.1.1 Định nghĩa điểm .................................................................................... 9
2.1.2 Định nghĩa đƣờng thẳng ...................................................................... 16

vi


2.1.3 Định nghĩa đƣờng tròn ........................................................................ 24
2.1.4 Định nghĩa mặt phẳng ......................................................................... 33
2.1.5 Các dạng đƣờng CONIC ..................................................................... 41
2.2 Thiết lập đƣờng chạy dao cho ngơn ngữ lập trình APT .............................. 45
2.2.1 Lập trình với đƣờng chạy dao point to point ..................................... 45
2.2.2 Các bề mặt kiểm soát ........................................................................... 47
2.2.3 Những thay đổi với bề mặt Check ...................................................... 49
2.2.4 Lệnh START - UP ............................................................................... 50
2.2.5 Lập trình với đƣờng chạy dao CONTINOUS – PATH ..................... 53
2.2.6 Lệnh thiết đặt dung sai ........................................................................ 57

2.3 Câu lệnh hậu xử lý (postprocessor) cho ngơn ngữ lập trình APT .............. 59
2.3.1 Các thiết lập hậu xử lý ......................................................................... 59
2.3.2 Các câu lệnh bổ trợ .............................................................................. 63
2.4 Hệ thống xử lý chƣơng trình nguồn APT ..................................................... 65
2.4.1 Bộ xử lý APT ....................................................................................... 65
2.4.2 Tiến trình xử lý chƣơng trình nguồn APT ......................................... 68
Chƣơng III. CƠNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC BA TRỤC SỬ DỤNG NGƠN
NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT............................................................. 73
3.1 Thiết kế chi tiết ....................................................................................... 73
3.2 Lập bảng quy trình cơng nghệ ................................................................. 74
3.3.1 Phân tích chi tiết .................................................................................. 75
3.3.2 Đặc điểm xây dựng bề mặt .................................................................. 75
3.3.3 Tiến hành lập trình gia cơng APT trên máy ba trục .......................... 75
3.3.3.1 Các lệnh mô tả hình học thƣờng sử dụng ............................ 77
3.3.3.2 Các lệnh thiết lập đƣờng chạy dao thƣờng sử dụng ............. 81
3.3.3.3 Các lệnh hậu xử lý thƣờng sử dụng ..................................... 82
3.3.3.4 Ví dụ................................................................................... 83
3.4 Kiểm tra chƣơng trình ................................................................................... 86
3.5 Dịch sang G-code .......................................................................................... 86
3.6 Gia công ......................................................................................................... 87
3.7 Đo lƣờng và kiểm tra ..................................................................................... 87

vii


3.8 Áp dụng cơng nghệ lập trình phay CNC ba trục sử dụng APT vào gia công
chi tiết logo SPKT 1 ...................................................................................... 88
3.8.1 Thiết kế chi tiết logo SPKT 1 ............................................................. 89
3.8.2 Lập bảng quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết logo SPKT 1. ......... 91
3.8.3 Lập trình gia công lo go SPKT 1 sử dụng APT. ................................ 94

3.8.4 Kiểm tra chƣơng trình APT .............................................................. 122
3.8.5 Dịch sang G-code .............................................................................. 123
3.8.6 Gia công logo SPKT1 ........................................................................ 124
3.8.6.1 Giai đoạn chuẩn bị .......................................................................124
3.6.6.2 Tiến hành gia công logo SPKT1 ...............................................127
3.8.6.3 Sau khi gia công xong .................................................................128
3.8.7 Đo lƣờng và kiểm tra ......................................................................... 129
Chƣơng IV. CƠNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC BỐN TRỤC SỬ DỤNG
NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT ............................................. 135
4.1 Thiết kế chi tiết ............................................................................................ 135
4.2 Lập bảng quy trình cơng nghệ .................................................................... 136
4.3 Lập trình theo APT trên máy bốn trục ................................................... 136
4.3.1 Phân tích chi tiết ................................................................................ 136
4.3.2 Đặc điểm xây dựng bề mặt ................................................................ 137
4.3.2.1 Mơ hình hóa đƣờng cong ............................................................137
4.3.2.2 Mơ hình hóa mặt cong.................................................................140
4.3.3 Tiến hành lập trình gia cơng ............................................................. 141
4.3.3.1 Các lệnh mơ tả hình học thƣờng sử dụng ................................142
4.3.3.2 Các lệnh thiết lập đƣờng chạy dao thƣờng sử dụng ..............147
4.3.3.3 Các lệnh hậu xử lý thƣờng sử dụng ..........................................148
4.3.3.4 Ví dụ................................................................................. 148
4.4 Kiểm tra chƣơng trình APT ................................................................... 152
4.5 Dịch sang G-code .................................................................................. 152
4.6 Gia công ................................................................................................ 152
4.7 Đo lƣờng và kiểm tra ............................................................................. 153

viii


4.8 Áp dụng cơng nghệ lập trình phay CNC bốn trục sử dụng APT vào lập

trình gia cơng chi tiết logo SPKT 2 ............................................................. 154
4.8.1 Thiết kế chi tiết logo SPKT2 ............................................................ 155
4.8.2 Lập bảng quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết logo SPKT 2. ....... 157
4.8.3 Lập trình gia công chi tiết logo SPKT 2 dựa vào APT. .................. 159
4.8.4 Kiểm tra chƣơng trình APT .............................................................. 189
4.8.5 Dịch sang G-code .............................................................................. 189
4.8.6 Gia công chi tiết logo SPKT 2 .......................................................... 190
4.8.6.1 Giai đoạn chuẩn bị .......................................................................190
4.8.6.2 Tiến hành gia công chi tiết logo SPKT 1.................................193
4.8.6.3 Sau khi gia công xong .................................................................194
4.8.7 Đo lƣờng và kiểm tra ......................................................................... 195
Chƣơng V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................ 201
5.1 Các kết quả đạt đƣợc của đề tài ............................................................. 201
5.2 Đề nghị ................................................................................................. 201
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 203
PHỤ LỤC …………………………………………………………………………….204

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ vng góc [9] ................................................... 10
Hình 2.2: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ cực [9] .............................................................. 10
Hình 2.3: Điểm đƣợc xác đinh từ điểm tham chiếu [9] ...................................................... 11
Hình 2.4: Điểm đƣợc xác đinh theo tâm của đƣờng trịn [9] ............................................. 11
Hình 2.5: Điểm là giao của đƣờng trịn và đƣờng thẳng đi qua tâm [9] ............................ 12
Hình 2.6: Điểm xác định từ một giá trị góc, đƣờng trịn cho trƣớc và điểm tham chiếu trên
đƣờng trịn đó [9] .............................................................................................. 13
Hình 2.7: Điểm đƣợc định nghĩa bởi giao của các đƣờng thẳng cho trƣớc [9] .................. 13

Hình 2.8: Điểm đƣợc xác định bởi giao của đƣờng thẳng và đƣờng trịn [9] .................... 14
Hình 2.9: Điểm đƣợc xác định bởi giao của hai đƣờng trịn [9] ........................................ 15
Hình 2.10: Điểm đƣợc xác định bởi giao của ba mặt phẳng [9] ........................................ 15
Hình 2.11: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa qua hai điểm [9] .............................................. 16
Hình 2.12: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa dựa trên trục tọa độ với khoảng offset [9] ....... 17
Hình 2.13: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa qua điểm và tạo với trục tọa độ một góc [9] ... 17
Hình 2.14: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa qua điểm và song song hoặc vng góc với một
đƣờng thẳng khác [9]........................................................................................ 18
Hình 2.15: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa bởi chiều nghiêng hoặc góc tạo với trục chính
một đoạn chắn trên trục [9] .............................................................................. 19
Hình 2.16: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa đƣờng song song và khoảng cách offset [9]... 20
Hình 2.17: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa đi qua một điểm và tiếp tuyến với một đƣờng
trịn [9] .............................................................................................................. 21
Hình 2.18: Hai đƣờng thẳng L1 và L2 là tiếp tuyến của đƣờng tròn C1 và hợp với trục X
một góc 300 [9] ................................................................................................ 22
Hình 2.19: Đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa là tiếp tuyến của đƣờng tròn và tạo với đƣờng
thẳng cho trƣớc một góc xác định [9]............................................................... 23
Hình 2.20: Đƣờng thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của hai đƣờng trịn [9] ......................... 24
Hình 2.21: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi tâm và bán kính [9] ...................................... 25
Hình 2.22: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi [9] ......... 25

x


Hình 2.23: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa bởi 2 điểm trên chu vi và giá trị bán kính cho
trƣớc [9] ............................................................................................................ 26
Hình 2.24: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa bởi điểm tâm và đƣờng thẳng tiếp tuyến [9] ..... 27
Hình 2.25: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi điểm tâmvà đƣờng tròn khác tiếp xúc [9] ... 27
Hình 2.26: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa bởi 2 điểm tiếp tuyến giao nhau và gá trị bán kính
đƣợc xác định [9] .............................................................................................. 28

Hình 2.27: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi một tiếp tuyến, một điểm trên chu vi và giá trị
bán kính của nó [9] ........................................................................................... 29
Hình 2.28: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa khi nhân 3 đƣờng thẳng làm tiếp tuyến [9] ....... 30
Hình 2.29: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa khi biết giá trị bán kính và tiếp xúc với một
đƣờng thẳng hay một đƣờng trịn khác [9] ....................................................... 31
Hình 2.30: Đƣờng trịn đƣợc định nghĩa bởi 2 đƣờng tròn tiếp xúc và giá trị bán kính xác
định của nó [9] .................................................................................................. 32
Hình 2.31: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa đi qua một điểm, tiếp xúc với một đƣờng trịn cho
truớc và có giá trị bán kính xác định [9] ........................................................... 33
Hình 2.32: Mặt phẳng đƣợc định ra bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng [9] ............ 33
Hình 2.33: Mặt phẳng đƣợc tạo ra song song với mặt phẳng và đi qua một điểm [9] ....... 34
Hình 2.34: Mặt phẳng đƣợc định bởi các hệ số của phƣơng trình mặt phẳng [9] .............. 36
Hình 2.35: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa khi đi qua một điểm xác định và song song với
mặt phẳng khác [9] ........................................................................................... 36
Hình 2.36: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa bởi khoảng cách vng góc với mặt phẳng khác
đã xác định [9] .................................................................................................. 37
Hình 2.37: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa bởi tiếp điểm và một véc tơ pháp tuyến V [9] ... 38
Hình 2.38: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa qua 2 điểm cho trƣớc và vng góc với mặt phẳng
cho trƣớc [9] ..................................................................................................... 38
Hình 2.39: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa qua một điểm cho trƣớc và vng góc với 2 mặt
phẳng giao nhau [9] .......................................................................................... 39
Hình 2.40: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa khi song song với mặt phẳng toạ độ và cách mặt
phẳng toạ độ một khoảng cách xác định [9] ..................................................... 40
Hình 2.41: Mặt phẳng đƣợc xác định qua một điểm và tiếp xúc với một hình trụ [9] ....... 41
Hình 2.42: Hình định nghĩa Elips [9] ................................................................................. 42

xi


Hình 2.43: Đƣờng cong Hypecbol [9] ................................................................................ 43

Hình 2.44: Đƣờng cong Parabol [9] ................................................................................... 44
Hình 2.45: Lệnh Goto [9] ................................................................................................... 46
Hình 2.46: Lệnh Goldta [9] ................................................................................................ 47
Hình 2.47: Bề mặt Drive A và bề mặt Check tại B [9] ...................................................... 48
Hình 2.48: Các bề mặt kiểm sốt [9] .................................................................................. 49
Hình 2.49: Những thay đổi với bề mặt Check [9] .............................................................. 50
Hình 2.50: Lệnh START –UP với ba bề mặt kiểm sốt [9] ............................................... 51
Hình 2.51: Lệnh START – UP với hai bề mặt kiểm sốt [9] ............................................. 52
Hình 2.52: Từ bổ nghĩa cho chuyển động chạy dao [9] ..................................................... 54
Hình 2.53: Từ bổ nghĩa cho vị trí dao [9] ........................................................................... 55
Hình 2.54: Hình ví dụ về từ bổ nghĩa cho vị trí dao [9] ..................................................... 56
Hình 2.55: Hình mơ tả dung sai [9] .................................................................................... 57
Hình 2.56: Sơ đồ cấu trúc bộ xử lý APT [9] ...................................................................... 66
Hình 3.1: Lƣu đồ cơng nghệ lập trình phay CNC ba trục dựa vào APT. ........................... 73
Hình 3.2: Cấu trúc của chƣơng trình APT.......................................................................... 76
Hình 3.3: Bản vẽ của chi tiết. ............................................................................................. 79
Hình 3.4: Hình gán các thực thể hình học cho chi tiết. ...................................................... 79
Hình 3.5: Bản vẽ của chi tiết gia cơng ................................................................................ 83
Hình 3.6: Hình gán các thực thể hình học .......................................................................... 83
Hình 3.7: Bản vẽ chi tiết logo SPKT 1 ............................................................................... 88
Hình 3.8: Logo SPKT 1 đƣợc thiết kế bằng phần mềm Catia V5R19. .............................. 89
Hình 3.9: Xuất bản vẽ 2D từ hình vẽ 3D của chi tiết logo SPKT 1. .................................. 89
Hình 3.10: Hình đánh số các biên dạng của chi tiết logo SPKT 1 ..................................... 90
Hình 3.11: Phơi gia cơng .................................................................................................... 90
Hình 3.12: Hình gia cơng phay biên dạng (1) .................................................................... 95
Hình 3.13: Hình gia cơng phay biên dạng (3) .................................................................... 97
Hình 3.14: Hình gia cơng phay biên dạng (2) .................................................................... 99
Hình 3.15: Hình gia cơng phay biên dạng (9) .................................................................. 103
Hình 3.16: Hình gia cơng phay biên dạng (8) .................................................................. 106
Hình 3.17: Hình gia cơng phay biên dạng (7) .................................................................. 109

xii


Hình 3.18: Hình gia cơng phay biên dạng (4) .................................................................. 114
Hình 3.19: Hình gia cơng phay biên dạng (5) .................................................................. 118
Hình 3.20: Hình gia cơng phay biên dạng (6) .................................................................. 120
Hình 3.21: Hình mơ phỏng đƣờng chạy dao của chƣơng trình APT ............................... 123
Hình 3.22: Hình phần mềm CIMCO Edit 4 dịch sang mã G-code gia công trên máy
ba trục ............................................................................................. 123
Hình 3.23: Hình máy phay 3 trục OKK MCV410 ........................................................... 124
Hình 3.24: Hình dao phay ngón Φ20 ............................................................................... 125
Hình 3.25: Hình dao phay ngón Φ4 ................................................................................. 125
Hình 3.26: Hình dao phay ngón Φ2 ................................................................................. 125
Hình 3.27: Hình phơi thơ ban đầu .................................................................................... 126
Hình 3.28: Hình phơi sau khi phá thơ ............................................................................... 126
Hình 3.29: Hình định vị và kẹp chặt trên máy phay 3 trục OKK MCV410 .................... 127
Hình 3.30: Hình load chƣơng trình gia cơng trên máy phay 3 trục OKK MCV410 ....... 127
Hình 3.31: Hình nhấn nút chạy chƣơng trình trên máy phay 3 trục OKK MCV410....... 128
Hình 3.32: Hình chi tiết logo SPKT 1 sau khi gia cơng xong. ......................................... 128
Hình 3.33: Hình thƣớc cặp. .............................................................................................. 129
Hình 3.34: Hình máy đo độ nhám. ................................................................................... 129
Hình 4.1: Lƣu đồ cơng nghệ lập trình phay CNC bốn trục dựa vào APT........................ 135
Hình 4.2: Đƣờng cong B-spline đồng nhất [1] ................................................................. 138
Hình 4.3: Phân đoạn C(u) [ 1 ] ......................................................................................... 139
Hình 4.4: Đƣờng cong NURBS [1] .................................................................................. 139
Hình 4.5: Điều kiện liên tục [1] ........................................................................................ 140
Hình 4.6: Mặt B-spline đồng nhất [1] .............................................................................. 140
Hình 4.7: Cấu trúc của chƣơng trình APT........................................................................ 141
Hình 4.8: Hình vẽ của chi tiết cần mơ tả hình học. .......................................................... 145

Hình 4.9: Hình gán các đặc tính hình học cho chi tiết...................................................... 145
Hình 4.10: Hình bản vẽ của chi tiết cần gia cơng. ............................................................ 149
Hình 4.11: Hình gán các đặc tính hình học. ..................................................................... 149
Hình 4.12: Bản vẽ chi tiết logo SPKT 2 ........................................................................... 154
Hình 4.13: Chi tiết logo SPKT 2 đƣợc thiết kế bằng phần mềm Catia V5R19. .............. 155

xiii


Hình 4.14: Bản vẽ 2D của logo SPKT 2 đƣợc xuất ra từ mơ hình 3D ............................. 155
Hình 4.15: Hình đánh số biên dạng cần lập trình gia cơng của logo SPKT 2 .................. 156
Hình 4.16: Phơi gia cơng .................................................................................................. 156
Hình 4.17: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (3) ......... 160
Hình 4.18: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (1) ......... 162
Hình 4.19: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (2) ......... 167
Hình 4.20: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (6) ........ 171
Hình 4.21: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (4) ......... 176
Hình 4.22: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (7) ......... 181
Hình 4.23: Hình gán các đặc điểm hình học của ngun cơng phay biên dạng (5) ......... 186
Hình 4.24: Hình mơ phỏng đƣờng chạy dao của chƣơng trình APT ............................... 189
Hình 4.25: Hình phần mềm CIMCO Edit 4 dịch sang chƣơng trình G-code gia cơng trên
máy bốn trục ................................................................................................... 190
Hình 4.26: Hình máy phay 4 trục EnShu VMC330 ......................................................... 191
Hình 4.27: Hình dao phay cầu Φ6mm bán kính 3mm ..................................................... 191
Hình 4.28: Hình dao phay ngón Φ4 bán kính 1mm ......................................................... 192
Hình 4.29: Hình dao phay cầu 2mm bán kính 1mm ........................................................ 192
Hình 4.30: Hình phơi thơ ban đầu .................................................................................... 192
Hình 4.31: Hình phơi sau khi phá thơ ............................................................................... 193
Hình 4.32: Hình định vị và kẹp chặt trên máy phay 4 trục EnShu VMC330 .................. 193
Hình 3.33: Hình load chƣơng trình gia cơng trên máy phay 4 trục EnShu VMC330...... 194

Hình 3.34: Hình nhấn nút chạy chƣơng trình trên máy phay 4 trục EnShu VMC330..... 194
Hình 3.35: Hình chi tiết logo SPKT 2 sau khi gia công xong .......................................... 195
Hình 4.36: Hình thƣớc cặp. .............................................................................................. 195
Hình 4.37: Hình thƣớc Panme. ......................................................................................... 196
Hình 4.38: Hình máy đo độ nhám. ................................................................................... 196

xiv


DANH MỤC CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 2.1: Hệ số phƣơng trình mặt phẳng cho một số mặt phẳng. ..................................... 34
Bảng 2.2: Dạng thức hợp lệ để lựa chọn kiểu thực thể hình học ....................................... 68
Bảng 2.3: Các thuật ngữ cơ bản dùng trong lập trình bằng ngơn ngữ APT ....................... 71
Bảng 3.1: Bảng quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết. [2] ................................................. 74
Bảng 3.2: Các lệnh mơ tả hình học thƣờng dùng ............................................................... 77
Bảng 3.3: Các lệnh thiết lập đƣờng chạy dao thƣờng dùng ............................................... 81
Bảng 3.4: Các lệnh hậu xử lý thƣờng sử dụng ................................................................... 82
Bảng 3.5: Chƣơng trình APT và ý nghĩa của các câu lệnh ................................................ 84
Bảng 3.6: Chƣơng trình G-code gia cơng trên máy ba trục ............................................... 86
Bảng 3.7: Quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết logo SPKT 1 trên máy ba trục ............... 91
Bảng 3.8: Chƣơng trình APT gia cơng biên dạng (1) ........................................................ 95
Bảng 3.9: Chƣơng trình APT gia cơng biên dạng (3) ........................................................ 97
Bảng 3.10: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (2).............................................. 99
Bảng 3.11: Chƣơng trình APT gia cơng biên dạng (9) .................................................... 103
Bảng 3.12: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (8)............................................ 107
Bảng 3.13: Chƣơng trình APT gia cơng biên dạng (7) .................................................... 110
Bảng 3.14: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (4)............................................ 114
Bảng 3.15: Chƣơng trình APT gia cơng biên dạng (5) .................................................... 118
Bảng 3.16: Chƣơng trình APT gia công biên dạng (6) .................................................... 121

Bảng 3.17: Bảng đặc tính kỹ thuật của máy OKK MCV410 ........................................... 124
Bảng 3.18: Bảng kiểm tra kết quả đo. .............................................................................. 130
Bảng 4.1: Bảng quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết [3] ................................................ 136
Bảng 4.2: Các lệnh mơ tả hình học thƣờng dùng ............................................................. 142
Bảng 4.3: Chƣơng trình APT mơ tả hình dánh hình học của chi tiết. .............................. 146
Bảng 4.4: Các lệnh thiết lập đƣờng chạy dao thƣờng dùng ............................................. 147
Bảng 4.5: Các lệnh hậu xử lý thƣờng sử dụng ................................................................. 148
Bảng 4.6: Chƣơng trình APT lập trình gia cơng của chi tiết. ........................................... 149
Bảng 4.7: Chƣơng trình G-code gia cơng trên máy bốn trục ........................................... 152
Bảng 4.8: Quy trình cơng nghệ gia công chi tiết logo SPKT 2 trên máy bốn trục .......... 157

xv


Bảng 4.9: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (3).............................................. 160
Bảng 4.10: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (1)............................................ 162
Bảng 4.11: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (2)............................................ 167
Bảng 4.12: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (6)............................................ 172
Bảng 4.13: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (4)............................................ 176
Bảng 4.14: Chƣơng trình APT gia cơng phay biên dạng (7)............................................ 181
Bảng 4.15: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (5)............................................ 186
Bảng 4.16: Bảng đặc tính kỹ thuật của máy phay CNC bốn trục EnShu VMC330. ....... 190
Bảng 4.17: Bảng kiểm tra kết quả đo. .............................................................................. 197

xvi


Chƣơng 1

TỔNG QUAN

Trong chiến lƣợc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế nƣớc ta thì vai trị
của nền cơng nghiệp tự động hóa trong sản xuất càng hết sức có ý nghĩa và cực kỳ
quan trọng, trong đó có ngành cơ khí chế tạo máy. Một trong những vấn đề quyết định
của tự động hóa ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật điều khiển số và công nghệ trên các
máy điều khiển số.
Trong những năm gần đây ở Việt Nam các viện nghiên cứu, các trƣờng đại học,
các trung tâm công nghệ lớn của đất nƣớc đã đƣợc trang bị các hệ máy NC và CNC
đang hoạt động ngày càng rộng rãi gây ấn tƣợng mạnh mẽ cho các nhà cơng nghệ
nƣớc ta.
Nhìn lại sự phát triển của công nghệ và máy gia công đã trải qua các giai đoạn:
- Cơng nghệ gia cơng.
- Cơng nghiệp hóa với sự ra đời của các máy công cụ.
- Tự động hóa cơ khí sang tự động hóa có sự trợ giúp của máy vi tính. Năm
1952 máy phay điều khiển số NC đầu tiên ra đời và sau đó vào năm 1955 ngơn ngữ lập
trình APT (Automatically Programmed Tools) đƣợc viện nghiên cứu cơng nghệ
Masschusettes tạo ra. Sau đó ngơn ngữ lập trình đƣợc phát triển tiếp tục và đến những
năm 70 đã ra đời các hệ điều khiển CNC. Hệ điều khiển CNC ngoài các chức năng của
hệ NC cịn có thể hiện nhiều chức năng khác, nó có bộ phận lƣu trữ chƣơng trình và có
thể thay đổi đƣợc chƣơng trình gia cơng.
- Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học với sự xuất hiện của
các máy vi tính hiện đại cho khả năng liên kết các quá trình thiết kế với các q trình
gia cơng thành một hệ thống tích hợp CIM (Computer Intergrated Menufacturing) đã
tạo ra sự thay đổi lớn trong các nhà máy. Mục tiêu của CIM là gia công tự động linh
hoạt, nó có khả năng gia cơng đạt hiệu quả kinh tế ngay khi có số lƣợng chi tiết gia
cơng trong loạt khơng lớn. Nó có khả năng rút ngắn thời gian gia cơng từ khi có ý
tƣởng về sản phẩm đến khi tạo ra đƣợc sản phẩm thực phục vụ cho thị trƣờng. Mơ
hình CIM đã đạt đƣợc tính linh hoạt tối ƣu giữa thiết bị gia cơng và tổ chức q trình

Trang 1

gia công.
- Sự đa dạng ngày càng mạnh mẽ của sản phẩm dẫn đến số lƣợng chi tiết gia
công trong một loạt giảm đi làm tăng giá thành chế tạo. Nhƣng các hệ thống gia công
linh hoạt cho khả năng gia công các chi tiết khác nhau trong cùng một họ các chi tiết
với số lƣợng chi tiết và thứ tự gia công tùy ý, với giá thành hợp lý.
- Ở Việt Nam việc ứng dụng công nghệ điều khiển số CNC và áp dụng ngơn
ngữ lập trình APT vào việc lập trình gia cơng trong q trình sản xuất nói chung và
q trình gia cơng cơ khí nói riêng chắc chắn sẽ đƣợc sử dụng rộng rãi trong tƣơng lai.
Do đó sự cần thiết học tập, nghiên cứu về các cơng nghệ mới và ứng dụng nó trong
thực tế sản xuất là một việc rất cần thiết.
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc
1.1.1 Nghiên cứu ngoài nƣớc
APT – Automatically Programmed Tools, nghĩa là công cụ lập trình tự động và
là ngơn ngữ lập trình NC bậc cao đầu tiên đƣợc sử dụng rộng rãi cho thế hệ máy công
cụ điều khiển số. Ngôn ngữ này đƣợc nghiên cứu thành cơng tại phịng 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 đƣợc phát triển rộng rãi tại Mỹ và đã
thích ứng với các công việc gia công, kể cả lập trình 3D phức tạp. Ƣu việt lớn của
APT là đã trở thành chuẩn mực cho thế giới rộng lớn các máy NC. [4]
Là ngơn ngữ lập trình của CAM, APT có khoảng 3000 từ vựng để lập trình cho
việc gia công đơn giản cũng nhƣ các yếu tố đƣờng cong 3 chiều nhƣ hình: Hình cầu,
hình trụ, parabol, mặt võng… Với APT ngƣời lập trình có thể xác định hình dáng dụng
cụ, dung sai mơ tả hình dáng hình học của chƣơng trình gia cơng, chuyển động dụng
cụ cũng nhƣ các lệnh hỗ trợ. Hệ thống APT cho phép ta có khả năng xử lý dữ liệu gia
cơng với các chức năng nổi bật nhƣ: Copy, Mirro, di chuyển, xoay,…. Và có thể làm
mềm hóa chƣơng trình gia cơng bởi Macro. [4]
Từ APT ngƣời ta đã phát triển ra các ngơn ngữ lập trình khác nhƣ:
- EXAPT (Extended Subset of APT): Tập con mở rộng của APT. Ngơn ngữ này
có một ƣu điểm quan trọng đó là tính tốn tối tƣu chế độ cắt một cách tự động.

EXAPT đƣợc triển khai ở Đức năm 1964 và dựa trên đó có 3 phiên bản sau.
+ EXAPT I

Trang 2


+ EXAPT II
+ EXAPT III
- MINIAPT: Tệp con thu gọn của APT. Là ngơn ngữ lập trình do nhà chế tạo
phần mềm HOM thiết lập. Phục vụ cho điều khiển đƣờng và điều khiển phi tuyến.
MINIAPT với vốn từ vựng thu gọn là 200 từ.
- TELEAPT: Ngôn ngữ này do hãng IBM phát triển, phục vụ cho việc điều
khiển điểm, đƣờng và phi tuyến 2

1
D. Ngôn ngữ này thuộc họ APT cho phép thông
2

qua mạng TELEPHONE, để chuyển dữ liệu vào máy tính xử lý.
- COMPACT2: Là ngơn ngữ lập trình vạn năng, dùng cho các nghiệp vụ điều
khiển đƣờng, và phi tuyến, do viện nghiên cứu dữ liệu quốc gia Mỹ (MDSI) phát triển.
Đây là ngơn ngữ có thể dùng đƣợc hệ thống TELEPHONE và chế độ hoạt động nhiều
đối tác trên nhiều TERMINAL (thiết bị đầu cuối). Và do đó COMPACT2 đƣợc phát
triển rộng rãi trên các nƣớc cơng nghiệp phát triển.
- EPLAN: Là ngơn ngữ lập trình của Pháp dành cho các nhiệm vụ gia công từ 2÷4
trục điều khiển số, nó gắn liền với các máy tính để bản của hãng HEWLETT – PACKARD.
- AUTOPROGRAMER: Ngơn ngữ lập trình cho các vấn đề gia cơng tiện,
khoan, phay, do hãng BOEHRINGEN phát triển và chạy trên các máy tính nhỏ và
trung bình.
- MITURN: Ngơn ngữ lập trình do Hà Lan phát triển trên công nghệ tiện cho

phép tìm ra bằng tính tốn các dữ liệu cơng nghệ gia cơng và chế độ cắt gọt.
Ngồi ra cịn các ngơn ngữ lập trình khác tƣơng tự nhƣ APT đƣợc phát triển
mạnh mẽ ở Tây Âu trong những năm 80 nhƣ AUTOTECH, SYMAP … trên cơ sở ứng
dụng rộng rãi các trung tâm gia công và các hệ thống tự động linh hoạt trong sản xuất.
Nhƣng một lần nữa có thể khẳng định rằng trong tất cả các ngôn ngữ nêu trên thì APT
là ngơn ngữ đại diện cho phong cách lập trình gia cơng. Ngày nay ngơn ngữ lập trình
APT đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và ngày càng hoàn thiện hơn.
Các nghiên cứu của thế giới liên quan đền ngơn ngữ lập trình APT gồm:
- Đề tài: Phân tích các lỗi tuyến tính trong hệ thống lập trình nhiều trục dựa trên
ngơn ngữ APT đƣợc O.R. Fauvel thuộc trƣờng đại học Calgary ở Canada thực hiện.
Đề tài đã phân tích các nguyên nhân gây ra lỗi tuyến tính để tìm ra các khoảng sai

Trang 3


lệch. Từ đó có thể làm giảm mức độ nghiêm trọng của các lỗi này. Đề tài đã đƣợc tạp
chí Sciencedirect đăng vào năm 1990. [10]
- Đề tài: Chƣơng trình mô phỏng máy NC năm trục với ngôn ngữ lập trình APT
của Ming C. Leu và các đồng nghiệp ngƣời Mỹ thực hiện. Đề tài xây dựng chƣơng
trình mơ tả cách quét các đặc trƣng hình học 3D, các chuyển động năm trục của dao và
thời gian gia công thực khi gia cơng trên máy khi chƣơng trình đƣợc lập trình bằng
APT. Đề tài đƣợc đăng trên tạp chí Sciencedirect vào tháng 12 năm 1996. [11]
- Đề tài: Phát triển chƣơng trình biên dịch APT cho máy CNC 5 trục đƣợc thực
hiện bởi Hsin Yu Cheng và đồng nghiệp của trƣờng đại học Kaohsiung ở Đài Loan.
Chƣơng trình này bao gồm bảy phân hệ chức năng có liên quan với nhau. Kết quả của
nghiên cứu này giúp các máy CNC năm trục có cấu trúc, các hệ điều hành khác nhau
đều dể dàng nhận các file dữ liệu CL Data từ chƣơng trình CAD/CAM sang dữ liều
điều khiển máy và giúp cho các trục của máy chuyển động một cách linh hoạt hơn. Đề
tài này đã đƣợc đăng trên tạp chí Scicentific.net vào tháng 2 năm 2012. [12]
1.1.2 Nghiên cứu trong nƣớc

Các đề tài nghiên cứu liên quan tới ngôn ngữ lập trình APT và máy điều khiển
số trong nƣớc nhƣ:
- Đề tài: Ứng dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao APT vào gia cơng một số bề mặt
định hình đƣợc thực hiện bởi KS. Nguyễn Thanh Sơn. Kết quả là đề tài đã nghiên cứu
đƣợc cấu trúc của chƣơng trình NC, ngơn ngữ lập trình APT và xây dựng chƣơng trình
gia cơng mặt đình hình theo ngơn ngữ APT trên cở sở lý thuyết. Tác giả đã bảo vệ đề
tài thành công vào năm 2006 ở Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội. [4]
- Đề tài: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác gia cơng chi tiết hình dáng hình học
phức tạp trên trung tâm gia cơng ba trục CNC bằng phƣơng pháp bù sai số của tác giả
Trƣơng Thị Thu Hƣơng. Các kết quả đạt đƣợc là: Nghiên cứu tính năng cơng nghệ của
máy CMM – C544 và trung tâm gia công VMC – 85S; Ứng dụng công nghệ đo –
Scanning để tạo mơ hình CAD của sản phẩm; Xây dựng thuật tốn bù sai số bằng
chƣơng trình NC trên máy VMC – 85S. Đề tài đã đƣợc bảo vệ thành công vào tháng 5
năm 2008 ở Trƣờng Đại Học Thái Nguyên. [5]
- Đề tài: Ứng dụng chuẩn STEP/STEP-NC cho chi tiết tiện phay đƣợc thực hiện
bởi KS.Dƣơng Thị Vân Anh. Đề tài đã dạt đƣợc kết quả là xây dựng chƣơng trình

Trang 4


chuẩn STEP-NC cho chi tiết phay và tiện 2.5 D bằng phần mềm CAD/CAM. Đề tài đã
đƣợc bảo vệ thành công vào năm 2010 ở trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành
Phố Hồ Chí Minh. [6]
- Đề tài: Xây dựng hệ thống lập quy trình cơng nghệ theo chuẩn STEP/STEPNC đƣợc KS.Nguyễn Đình Nghĩa thực hiện. Kết quả đạt đƣợc của đề tài là: Nghiên
cứu về chuẩn STEP-NC; Xây dựng hệ thống lập quy trình cơng nghệ theo chuẩn
STEP/STEP-NC cho chi tiết phay, tiện 2.5D bằng phần mềm STEP-NC machine. Đề
tài đã đƣợc bảo vệ thành công vào năm 2011 ở trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật
Thành Phố Hồ Chí Minh. [7]
- Đề tài: Nghiên cứu cơng nghệ lập trình trên máy CNC nhiều trục của KS.
Nguyễn Quang Huy. Kết quả đạt đƣợc của đề tài là: Nghiên cứu về chuẩn STEP, STEPNC; Xây dựng hệ thống CAD/CAM tƣơng thích với chuẩn STEP, STEP-NC; Lập quy

trình cơng nghệ về chuẩn STEP-NC; Lập trình và mơ phỏng gia cơng trên máy phay CNC
5 trục dựa theo chuẩn STEP-NC. Đề tài đã đƣợc bảo vệ thành công vào tháng 5 năm 2012
ở trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. [8]
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Máy công cụ điều khiển số CNC ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các
nhà máy công nghiệp nƣớc ta. Để phát huy hiệu quả sử dụng máy CNC. Đặc biệt
muốn phát huy đƣợc hiệu quả tối đa khả năng thiết bị cũng nhƣ cải tiến nó cho phù
hợp với con ngƣời Việt Nam địi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc về máy CNC và ngôn
ngữ lập trình gia cơng trên máy đó.
Trong cơng cuộc đổi mới, hiện đại hóa cơng nghệ chế tạo, những máy cơng cụ
cũ đang dần đƣợc thay thế bằng những máy điều khiển số CNC, Robot công nghiệp
nhằm nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm, tăng lợi nhuận kinh doanh cho
doanh nghiệp. Do đó việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ gia công trên máy CNC
nhiều trục, đặc biệt là việc vận dụng các ngơn ngữ lập trình vào lập trình gia cơng cho
các máy điều khiển số nhiều trục. Trong đó ngơn ngữ lập trình bậc cao APT đã và
đang đƣợc ứng dụng rộng rãi và phổ biến. Vì vậy việc học tập và nghiên cứu các ngơn
ngữ lập trình để ứng dụng chúng cho việc lập trình gia công cho các máy CNC nhiều
trục là vấn đề rất cấp bách, cần thiết cho các nhà công nghệ và các sinh viên trong các
trƣờng Cao đẳng, Đại học kỹ thuật hiện nay.

Trang 5


Vì thế tơi chọn đề tài “Cơng nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục
sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT” làm đề tài luận văn thạc sĩ.
1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu
Tìm hiểu rõ ngơn ngữ lập trình bậc cao APT, nắm vững cấu trúc chƣơng trình,
các định nghĩa hình học, các lệnh thiết kế đƣờng chạy dao, các lệnh hậu xử lý. Từ đó
xây dựng đƣợc cơng nghệ lập trình phay CNC ba trục và bốn trục dựa vào ngôn ngữ lập

trình bậc cao APT. Đồng thời áp dụng các kết quả trên vào việc lập trình gia cơng các
chi tiết trên máy phay CNC ba trục và bốn trục dựa vào ngơn ngữ lập trình bậc cao APT.
1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu
- Ngơn ngữ lập trình APT.
- Cấu trúc chƣơng trình APT.
- Cơng nghệ lập trình phay CNC ba trục dựa vào ngơn ngữ lập trình bậc cao APT.
- Cơng nghệ lập trình phay CNC bốn trục dựa vào ngơn ngữ lập trình bậc cao APT.
1.4 Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cấu trúc của chƣơng trình NC dựa vào ngôn ngữ APT.
- Nghiên cứu về các đặc điểm hình học của ngơn ngữ lập trình bậc cao APT.
- Nghiên cứu về các lệnh thiết kế đƣờng chạy dao của ngơn ngữ lập trình bậc
cao APT.
- Nghiên cứu các lệnh hậu xử lý của của ngơn ngữ lập trình bậc cao APT.
- Nghiên cứu hệ thống xử lý chƣơng trình nguồn APT.
- Xây dựng cơng nghệ lập trình phay CNC ba trục dựa vào ngơn ngữ lập trình
bậc cao APT.
- Lập trình gia cơng chi tiết trên máy phay CNC ba trục dựa vào ngơn ngữ lập
trình bậc cao APT.
- Xây dựng cơng nghệ lập trình phay CNC bốn trục dựa vào ngơn ngữ lập trình
bậc cao APT.
- Lập trình gia cơng chi tiết trên máy phay CNC bốn trục dựa vào ngơn ngữ lập
trình bậc cao APT.

Trang 6


1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu cơng nghệ lập trình gia cơng trên máy CNC
nhiều trục sử dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao APT. Các vấn đề liên quan khác không

thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài.
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, phân tích lý thuyết.
- Phƣơng pháp điều tra khảo sát.

Trang 7


Chƣơng II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
APT – Automatically Programmed Tools, nghĩa là cơng cụ lập trình tự động.
Nó là ngơn ngữ lập trình bằng máy, APT cũng có hai chƣơng trình tính tốn đặc biệt
đó là: Bộ xử lý và bộ hậu xử lý. Bộ xử lý APT là chƣơng trình máy tính phục vụ cho
việc xử lý chƣơng trình nguồn. Từ đó đƣa ra một file dữ liệu (CL) bao gồm dữ liệu vị
trí dao và các thơng tin điều khiển máy. Bộ hậu xử lý cũng là một chƣơng trình máy
tính, xây dựng nhằm mục đích xử lý file CLDATA và tạo ra chƣơng trình NC thích
ứng với máy kèm theo nó.
APT là hệ thống lập trình khơng gian ba chiều, cùng một lúc có thể điều khiển
tới năm trục. Để lập trình APT điều tiên ngƣời lập trình phải tìm hình dáng hình học
của chƣơng trình gia cơng tiếp theo là định hƣớng chuyển động của dụng cụ cắt. Trong
khi lập trình, điểm nhìn (VIEW POINT) của ngƣời lập trình ln cố định. Và nhƣ vậy
chi tiết gia công là cố định, và dụng cụ cắt đƣợc coi là di chuyển. Do sự tiện dụng cho
nhiều nhiệm vụ gia cơng, nên đã có rất nhiều ngơn ngữ lập trình khác nhau đƣợc suy
diễn từ nó nhƣ một tệp con của nó.
APT là ngơn ngữ viết tắt tiếng anh, các chỉ thị đƣợc thiết lập bởi quy tắc về cấu
ngôn từ. Các ký tự cấu thành bộ từ vựng đƣợc tách ra từ bảng mã ASCII cơ sở (128 ký
tự đầu tiên).
Cấu trúc một chƣơng trình APT gồm 5 phần nhƣ sau:
- Phần mở đầu: Có nhiệm vụ khai báo nguồn.

- Mơ tả hình học: Có nhiệm vụ mơ tả hình dáng hình học chi tiết gia cơng.
- Chế độ cắt: Có nhiệm vụ khai báo cơng cụ tốc độ trục chính, tốc độ tiến dao,
và chế độ làm mát trơn nguội.
- Thiết lập đƣờng chạy dao: Có nhiệm vụ chỉ dẫn chuyển động dụng cụ cắt để
gia công chi tiết.
- Phần kết thúc: Khai báo kết thúc để hồn thành chƣơng trình.
Nhƣng về cơ bản chƣơng trình APT có các phần chính là: Mơ tả hình học, thiết
lập đƣờng chạy dao, các câu lệnh thuộc bộ hậu xử lý.

Trang 8


2.1 Định nghĩa hình học cho ngơn ngữ lập trình APT
Các câu lệnh định nghĩa hình dáng hình học đƣợc sử dụng để mô tả phần
Profile cấu thành từ rất nhiều các phần tử nhỏ, đặc biệt là các điểm, đƣờng tròn, cung
cong, các mặt phẳng và profile 2 chiều, profile 3 chiều.
Qua phần mơ 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 đƣờng chạy dao, và quyết định trạng thái chuyển
động của lƣỡi cắt. Phần hình học phải đƣợc định nghĩa trƣớc các lệnh thiết lập đƣờng
chạy dao trong chƣơng trình APT. Mặc dù dạng xác định hình học biến đổi trong cấu
trúc theo dạng hình học cơ bản đã đƣợc định nghĩa và thơng tin chứa đựng trong câu
lệnh có dạng chung nhƣ sau:
[Nhãn lệnh] Tên thực thể = Dạng thực thể/ Thơng tin về việc định nghĩa thực thể.
Ví dụ: C1 = CIRCLE/ CENTER, P1, RADIUS, 5.
Giải thích nghĩa của ví dụ trên là: C1 đƣợc định nghĩa là đƣờng tròn có tâm là
điểm P1 và có bán kính là 5.
2.1.1 Định nghĩa điểm
Một điểm đƣợc xem là một vị trí trong không gian và đƣợc xác định duy nhất
bởi ba kích thƣớc xác định trong hệ thống toạ độ vng góc. Trong tốn học, điểm có
thể đƣợc định nghĩa bằng nhiều cách. Sau đây là phƣơng pháp định nghĩa điểm đƣợc

đƣa ra trong phần này.
a) 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 đƣợc đƣa ra thì giá trị của nó đã đƣợc xác định
bởi lệnh ZSURE đƣa ra trƣớc đó. Nếu lệnh ZSURE khơng đƣợc sử dụng thì giá trị toạ
độ Z của điểm đó đƣợc gán bằng 0.
Ví dụ:
Hai điểm với ký hiệu P1, P2 đƣợc xác định trong hệ toạ độ vng góc nhƣ hình.
Giá trị toạ độ của 3 điểm này là P1 (3,4,5), P2 (6.5,5.7,0).
Lệnh định nghĩa hình học của 3 điểm này đƣợc đƣa ra nhƣ sau:
P1 = POINT/3,4,5
P2 = POINT/6.5,5.7,0

Trang 9


Z

Y

P1(3,4,5)

O
P2(6.5,5.7,0)

X

Hình 2.1: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ vng góc [9]
b) Theo hệ toạ độ cực

Một điểm đƣợc xác định bởi bán kính và một góc dựa trên hệ toạ độ cực. Có 3
mặt phẳng đƣợc 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)
Giá trị góc đƣợc đƣa từ X+ tới bán kính khi mặt tham chiếu là XYPLAN hoặc
ZXPLAN, và đƣợc đo từ trục Y+ tới bán kính khi hai mặt tham chiếu là YZPLAN.
Dạng câu lệnh:

XYPLAN 


POINT/ PTHETA, YZPLAN  , Giá trị bán kính, giá trị góc.
ZXPLAN 


Ví dụ:
Định nghĩa 3 điểm P1, P2 trong hệ toạ độ độc cực, nhƣ chỉ ra trong hình.
P1 = POINT/ PTHETA, XYPLAN, 5, 60.
P2 = POINT/ PTHETA, YZPLAN, 7.5, 45
Z

7.
5

P2
45°

O

Y

5

60°

P1

X

Hình 2.2: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ cực [9]
c) Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu
Trang 10