Lập trình gia công cho máy CNC

LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHO MÁY CNC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾU HÌNH
TRONG PHẦN MỀM MASTERCAM 9.1
PROGRAMMING FOR CNC BY PROJECTION METHOD
OF MASTERCAM 9.1 SOFTWARE
NGÔ TẤN THỐNG - TRẦN QUỐC VIỆT
Trường Cao đẳng Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo trình bày phương pháp lập trình gia công CNC đặc biệt, phương pháp chiếu hình trong
phần mềm Mastercam 9.1. Phương pháp này được áp dụng để viết chương trình gia công cho
các đối tượng có biên dạng phức tạp.
ABSTRACT
This paper presents a special programming for CNC by a projection method of Mastercam 9.1
software. This method is used to write programs which can process complicated details.
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy
các ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo. Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự ra
đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là
máy CNC, đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại.
Hầu hết các khu công nghiệp ở nước ta hiện nay ít nhiều đều được bố trí các máy công
cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm các loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan... có số trục
điều khiển 2, 3, 4, 5. Nhưng các cơ sở sản xuất hầu như chưa biết cách khai thác hết khả năng
gia công trên máy. Lý do chủ yếu là trình độ lập trình của cán bộ kỹ thuật Việt Nam còn yếu,
các chương trình điều khiển máy CNC được người lập trình viết bằng tay, chưa biết sử dụng
các phần mềm hỗ trợ để lập trình.
Ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC là vấn đề được nhiều
người quan tâm, bởi công nghệ này không chỉ phục vụ trong sản xuất hiện đại, mà còn góp
phần nâng cao năng suất chế tạo sản phẩm gia công cơ khí. Chất lượng của một sản phẩm gia
công cơ khí không chỉ là vấn đề về độ bền, độ bóng bề mặt, mà còn bao hàm cả độ chính xác về
vị trí tương quan, độ chính xác hình dáng hình học của chi tiết gia công. Để chế tạo được những
sản phẩm cơ khí có đủ những tính năng như vậy, đối với chúng ta hiện nay còn nhiều khó khăn,

chính vì vậy mà hầu hết các sản phẩm cơ khí phức tạp và có độ chính xác cao, hiện nay chúng
ta phải nhập ngoại với giá cao.
Qua những phân tích trên, nên việc phổ biến phần mềm CAD/CAM - Mastercam 9.1,
phần mềm hỗ trợ cho việc lập trình gia công trên máy công cụ CNC - cho các cán bộ kỹ thuật là
điều cần thiết. Với mục đích đó, chúng tôi muốn giới thiệu một phương pháp lập trình gia công
CNC đặc biệt trong phần mềm Mastercam 9.1, lập trình gia công các chi tiết có biên dạng phức
tạp, thông qua một bề mặt ảo, bằng phương pháp chiếu hình.
2. Cơ sở lý thuyết
Ngày nay, nhiều phần mềm đồ họa phục vụ trong lĩnh vực thiết kế 3 chiều, mô phỏng
chuyển động, hỗ trợ lập trình gia công trên máy công cụ CNC lần lượt được giới thiệu ở các
nước phát triển như: Mastercam, Solid Work, Cimatron, Catia, Pro/Engineer, Unigrafic... Các
phần mềm tiện ích này cũng đã có mặt ở Việt Nam. Đây là những phần mềm rất mạnh, cho
phép chúng ta nhanh chóng thiết lập được các bản vẽ 2D, 3D của chi tiết máy và cho phép tự
động chuyển mã chương trình gia công trên máy công cụ CNC.
Phần mềm Mastercam 9.1 là một trong số phần mềm mạnh nhất, cho phép tự động nhận
được chương trình gia công điều khiển chuyển động các máy công cụ CNC, sau khi chúng ta
thiết lập bản vẽ của chi tiết máy, chọn phôi, vật liệu, dao cụ và kiểu chạy dao. Trong phần mềm
Mastercam 9.1 có một module đặc biệt, module Project, cho phép chúng ta dễ dàng lập các
chương trình CNC gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp trên các bề mặt khác nhau. Bằng
cách chúng ta vẽ đối tượng trên một mặt ảo, thường là mặt phẳng, lập trình gia công đối tượng
trên mặt ảo, sau đó sử dụng module Project để chuyển thành chương trình gia công CNC của
đối tượng trên mặt thực, là một mặt phức tạp. Chúng tôi tạm gọi là phương pháp lập trình gia
công trên hình chiếu, hoặc phương pháp chiếu hình.
Lập trình gia công theo phương pháp chiếu hình được thực hiện như sau:
- Xây dựng bề mặt thực (surfaces), là bề mặt phức tạp, trên đó sẽ chứa các đối tượng
cần gia công (là hình khối có biên dạng phức tạp), ta gọi là đối tượng thực.
- Xây dựng bề mặt ảo, thường là mặt phẳng, vẽ đối tượng cần gia công trên mặt ảo,
chính là hình chiếu của đối tượng thực trên mặt thực lên bề mặt ảo, ta gọi là đối tượng ảo.
- Sử dụng module Project trong phần mềm Mastercam 9.1 để lập chương trình gia công
đối tượng ảo trên mặt phẳng ảo. Phần mềm sẽ tự động chuyển thành chương trình điều khiển

máy CNC, gia công đối tượng thực trên bề mặt thực.
3. Kết quả và bàn luận
- Chúng tôi đã sử dụng module Project trong phần mềm Mastercam 9.1 để lập trình và
gia công thành công các biểu tượng có hình dạng phức tạp trên mặt cầu lõm, mặt cầu lồi, mặt
trụ lõm, mặt trụ lồi, và một số biểu tượng, chữ nổi trên bề mặt phức tạp của các chi tiết máy
thực.
- Để làm ví dụ, chúng tôi xin trình bày các bước lập trình CNC để gia công biểu tượng
"Đầu chó Mike" trên mặt cầu lõm:
+ Sử dụng module Mastercam Design 9.1 để vẽ khối bán cầu dạng 3D, trong đó có mặt
cầu lõm (bề mặt thực); vẽ hình "Đầu chó Mike" (đối tượng ảo) trên hình tròn, đây là hình chiếu
của bề mặt thực và đối tượng thực, Hình 1.
+ Sử dụng module Mastercam Mill 9.1 để lập chương trình gia công trên máy Phay
CNC, xác định đường chạy dao trên đối tượng ảo.
+ Sử dụng module Project để chiếu đường chạy dao lên bề mặt thực, chúng ta sẽ nhận
được chương trình CNC gia công đối tượng thực trên bề mặt thực, xác định đường chạy dao
trên đối tượng thực, Hình 2.
+ Sau khi làm một số thủ tục cần thiết, chúng ta nhận được chương trình gia công viết
bằng mã lệnh M-G Code, chương trình gồm hơn 3200 câu lệnh. Chương trình (trích đoạn đầu
và đoạn kết thúc) được trình bày ở Bảng 1.
- Chúng tôi đã tiến hành lập trình điều khiển quá trình gia công hình "Đầu chó Mike"
trên máy Phay CNC 3D, và máy Phay CNC 5D. Hình ảnh chạy mô phỏng trên máy tính được
trình bày trên Hình 3 và Hình 4.
- Qua ví dụ cụ thể trên, chúng tôi nhận thấy:
+ Lập trình bằng tay để gia công biểu tượng "Đầu chó Mike" trên mặt cầu lõm, là một
công việc rất khó khăn. Những chuyên viên lập trình giỏi cũng khó viết hoàn chỉnh.
Đối tượng ảo
Đối tượng thật
sẽ nằm trên
mặt cầu lồi
Đường chạy dao

sau khi chiếu
+ Nếu dùng các phần mềm thông thường để hỗ trợ lập trình CNC, thì việc vẽ biểu
tượng trên mặt cầu lõm, chọn đường chạy dao để lập trình cũng gặp rất khó khăn.
+ Nếu sử dụng module Project hỗ trợ thì việc lập trình trở nên đơn giản hơn nhiều.
+ Với cách này chúng ta còn lập trình để gia công được những biểu tượng phức tạp hơn.
Hình 1: Xây dựng mặt thật và đối tượng tượng ảo.
Hình 2: Xây dựng đường chạy dao trên đối tượng ảo; đường chạy dao sau khi chiếu.
Hình 3: Mô phỏng đường chạy dao trên máy phay CNC 3 trục.

Hình 4: Mô phỏng đường chạy dao trên máy phay CNC 5 trục.
Bảng 1: Chương trình gia công được viết bằng mã lệnh M-G Code:
%
O0000
(PROGRAM NAME - THONGCNC)
(DATE=DD-MM-YY - 12-01-05 TIME=HH:MM - 10:45)
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
( 2. BALL ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 41 LEN. - 1 DIA. - 2.)
N104T1M6
N106G0G90G54X9.777Y-38.531A30.401S1200M3
N108G43H1Z166.023
N110X5.561Z66.112
N112G1X5.35Z61.116F120.
N114X6.109Y-39.485Z61.651A31.238F260.2
..............................................................................
..............................................................................
N6388X87.583Y-.434Z15.691A.327
N6390X87.602Y1.037Z15.679A-.781
N6392X91.054Z19.297F500.
N6394G0X160.086Z91.647

N6396M5
N6398G91G28Z0.
N6400G28X0.Y0.A0.
(MCUSTOCK X220. Y220. Z49.6478882 OTC OX-0.00211 OY0.00158 OZ-49.64789)
(MCUPTOOL T4 D25. L75. F75.)
(MCUPTOOL T5 D13. L75. F75. R6.5 C0)
(MCUPTOOL T1 D2. L75. F75. R1. C0)
(MCUPTOOL T1 D2. L75. F75. R1. C0)
N6402M30
%
4. Kết luận
Việc viết chương trình gia công các biểu tượng có biên dạng phức tạp trên một bề mặt
không đơn giản cho máy công cụ CNC, bằng tay hoặc bằng các phần mềm thông dụng, sẽ gặp
rất nhiều khó khăn. Nếu sử dụng module Project trong phần mềm Mastercam 9.1, lập trình theo
phương pháp chiếu hình, chúng ta sẽ dễ dàng nhận được chương trình gia công các hình có biên
dạng phức tạp trên bề mặt 3D của chi tiết máy.
Ngoài ra, khi sử dụng phương pháp chiếu hình để lập chương trình gia công cho các
máy công cụ CNC 4 trục hoặc 5 trục có thể cải thiện, nâng cao độ chính xác hình dạng của bề
mặt chi tiết được gia công.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Văn Yến, Ngô Tấn Thống, Mastercam 9.1, lập trình CNC nâng cao - Hướng
dẫn sử dụng, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 2004.
[2] Nguyễn Văn Yến, Ngô Tấn Thống, Sử dụng Pro/Engineer Wildfire xây dựng các bản
vẽ và lập trình CNC, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 2004.