Luận văn Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH HÀ NGHIÊM TRANG CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC NHIỀU TRỤC SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT S K C 0 0 3 96 51 93 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 S KC 0 0 3 7 1 4 Tp. Hồ Chí Minh, 2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH HÀ NGHIÊM TRANG CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC NHIỀU TRỤC SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204
3. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
4. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH HÀ NGHIÊM TRANG CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC NHIỀU TRỤC SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204 Hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và Tên: HUỲNH HÀ NGHIÊM TRANG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28-05-1984 Nơi sinh: Long An Địa chỉ liên lạc: 40/2 - Tô Vĩnh Diện, KP3, P. Linh Chiểu, Q. Thủ Đức, TP.HCM Điện thoại: 0978.446.866 Email: ntrang9999@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Năm 2008-2010 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 01-Võ Văn Ngân, P. Linh Chiểu, Q. Thủ Đức, Tphcm. Ngành học: Công nghệ chế tạo máy. 2. Cao học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Năm 2010-2012 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 01-Võ Văn Ngân, P. Linh Chiểu, Q. Thủ Đức, Tphcm. Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty THHH 03/2010÷06/2011 Giáo viên dạy Catia Revo Trading Viet Nam Giảng viên khoa 06/2011đến nay Trƣờng Cao Đẳng Công Thƣơng Tp.HCM Cơ khí Ngày tháng năm 2012 Huỳnh Hà Nghiêm Trang i
6. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công 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 công trình nào khác. Tôi 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 năm 2012 Học viên Huỳnh Hà Nghiêm Trang ii
7. LỜI CẢM ƠN Sau gần hơn sáu tháng thực hiện luận văn “Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT” đến nay đã hoàn thành. Ngoài những cố gắng, nổ lực của chính bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự khích lệ rất nhiều từ gia đình, bạn bè, quý thầy cô. Trong quá trình thực hiện đề tài đƣợc sự giúp đỡ tận tình của thầy TS Đặng Thiện Ngôn, thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và nhiệt tình hƣớng dẫn, định hƣớng, góp ý, động viên, khích lệ tôi 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 quý thầy cô khoa Cơ Khí Máy đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đề tài đến khi hoàn thành. Tuy nhiên vì nhiều lý do, đề tài không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế. Vì thế rất mong sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Đặng Thiện Ngôn đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài. iii
8. TÓM TẮT Công nghệ lập trình gia công 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 ngôn ngữ lập trình khác nhau để lập trình cho các máy điều khiển số nhƣ G-code, APT, . Trong đó ngôn ngữ lập trình bậc cao APT đã và đang đƣợc sử dụng phổ biến và có vai trò quan trọng. Lập trình gia công 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 ngôn ngữ lập trình bậc cao APT để lập trình gia công 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 ngôn 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 công hoàn hảo cho thấy việc ứng dụng ngôn ngữ APT để lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục là khả thi. iv
9. 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 G- code, 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 G- code 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
10. 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 ngoài 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 ngôn ngữ lập trình APT 9 2.1.1 Định nghĩa điểm 9 2.1.2 Định nghĩa đƣờng thẳng 16 vi
11. 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 ngôn 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 ngôn 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. CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC BA TRỤC SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT 73 3.1 Thiết kế chi tiết 73 3.2 Lập bảng quy trình công 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 công 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
12. 3.8 Áp dụng công 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 công nghệ gia công 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. CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC BỐN TRỤC SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT 135 4.1 Thiết kế chi tiết 135 4.2 Lập bảng quy trình công 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 Mô hình hóa đƣờng cong 137 4.3.2.2 Mô hình hóa mặt cong 140 4.3.3 Tiến hành lập trình gia công 141 4.3.3.1 Các lệnh mô 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
13. 4.8 Áp dụng công nghệ lập trình phay CNC bốn trục sử dụng APT vào lập trình gia công chi tiết logo SPKT 2 154 4.8.1 Thiết kế chi tiết logo SPKT2 155 4.8.2 Lập bảng quy trình công nghệ gia công 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
14. DANH MỤC CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ vuông 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 tròn [9] 11 Hình 2.5: Điểm là giao của đƣờng tròn và đƣờng thẳng đi qua tâm [9] 12 Hình 2.6: Điểm xác định từ một giá trị góc, đƣờng tròn cho trƣớc và điểm tham chiếu trên đƣờng tròn 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 tròn [9] 14 Hình 2.9: Điểm đƣợc xác định bởi giao của hai đƣờng tròn [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 vuông 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 tròn [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 tròn [9] 24 Hình 2.21: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi tâm và bán kính [9] 25 Hình 2.22: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi [9] 25 x
15. Hình 2.23: Đƣờng tròn đƣợc định nghĩa bởi 2 điểm trên chu vi và giá trị bán kính cho trƣớc [9] 26 Hình 2.24: Đƣờng tròn 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 tròn 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 tròn 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 tròn khác [9] 31 Hình 2.30: Đƣờng tròn 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 tròn 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 vuông 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 vuông góc với mặt phẳng cho trƣớc [9] 38 Hình 2.39: Mặt phẳng đƣợc định nghĩa qua một điểm cho trƣớc và vuông 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
16. 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 soát [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 soát [9] 51 Hình 2.51: Lệnh START – UP với hai bề mặt kiểm soát [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 mô tả dung sai [9] 57 Hình 2.56: Sơ đồ cấu trúc bộ xử lý APT [9] 66 Hình 3.1: Lƣu đồ công 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 công 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: Phôi gia công 90 Hình 3.12: Hình gia công phay biên dạng (1) 95 Hình 3.13: Hình gia công phay biên dạng (3) 97 Hình 3.14: Hình gia công phay biên dạng (2) 99 Hình 3.15: Hình gia công phay biên dạng (9) 103 Hình 3.16: Hình gia công phay biên dạng (8) 106 Hình 3.17: Hình gia công phay biên dạng (7) 109 xii
17. Hình 3.18: Hình gia công phay biên dạng (4) 114 Hình 3.19: Hình gia công phay biên dạng (5) 118 Hình 3.20: Hình gia công phay biên dạng (6) 120 Hình 3.21: Hình mô 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 phôi thô ban đầu 126 Hình 3.28: Hình phôi sau khi phá thô 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 công 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 công xong. 128 Hình 3.33: Hình thƣớc cặp. 129 Hình 3.34: Hình máy đo độ nhám. 129 Hình 4.1: Lƣu đồ công 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 mô 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 công. 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
18. Hình 4.14: Bản vẽ 2D của logo SPKT 2 đƣợc xuất ra từ mô hình 3D 155 Hình 4.15: Hình đánh số biên dạng cần lập trình gia công của logo SPKT 2 156 Hình 4.16: Phôi gia công 156 Hình 4.17: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (3) 160 Hình 4.18: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (1) 162 Hình 4.19: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (2) 167 Hình 4.20: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (6) 171 Hình 4.21: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (4) 176 Hình 4.22: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (7) 181 Hình 4.23: Hình gán các đặc điểm hình học của nguyên công phay biên dạng (5) 186 Hình 4.24: Hình mô 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 công 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 phôi thô ban đầu 192 Hình 4.31: Hình phôi sau khi phá thô 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 công 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
19. 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 ngôn ngữ APT 71 Bảng 3.1: Bảng quy trình công nghệ gia công chi tiết. [2] 74 Bảng 3.2: Các lệnh mô 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 công trên máy ba trục 86 Bảng 3.7: Quy trình công nghệ gia công chi tiết logo SPKT 1 trên máy ba trục 91 Bảng 3.8: Chƣơng trình APT gia công biên dạng (1) 95 Bảng 3.9: Chƣơng trình APT gia công biên dạng (3) 97 Bảng 3.10: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (2) 99 Bảng 3.11: Chƣơng trình APT gia công biên dạng (9) 103 Bảng 3.12: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (8) 107 Bảng 3.13: Chƣơng trình APT gia công biên dạng (7) 110 Bảng 3.14: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (4) 114 Bảng 3.15: Chƣơng trình APT gia công 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 công nghệ gia công chi tiết [3] 136 Bảng 4.2: Các lệnh mô tả hình học thƣờng dùng 142 Bảng 4.3: Chƣơng trình APT mô 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 công của chi tiết. 149 Bảng 4.7: Chƣơng trình G-code gia công trên máy bốn trục 152 Bảng 4.8: Quy trình công nghệ gia công chi tiết logo SPKT 2 trên máy bốn trục 157 xv
20. Bảng 4.9: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (3) 160 Bảng 4.10: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (1) 162 Bảng 4.11: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (2) 167 Bảng 4.12: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (6) 172 Bảng 4.13: Chƣơng trình APT gia công phay biên dạng (4) 176 Bảng 4.14: Chƣơng trình APT gia công 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
21. Chƣơng 1 TỔNG QUAN Trong chiến lƣợc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế nƣớc ta thì vai trò của nền công 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 công nghệ nƣớc ta. Nhìn lại sự phát triển của công nghệ và máy gia công đã trải qua các giai đoạn: - Công nghệ gia công. - Công 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 ngôn ngữ lập trình APT (Automatically Programmed Tools) đƣợc viện nghiên cứu công nghệ Masschusettes tạo ra. Sau đó ngôn 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 còn có thể hiện nhiều chức năng khác, nó có bộ phận lƣu trữ chƣơng trình và có thể thay đổi đƣợc chƣơng trình gia công. - 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 quá trình gia công 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 công đạt hiệu quả kinh tế ngay khi có số lƣợng chi tiết gia công trong loạt không lớn. Nó có khả năng rút ngắn thời gian gia công từ khi có ý tƣởng về sản phẩm đến khi tạo ra đƣợc sản phẩm thực phục vụ cho thị trƣờng. Mô hình CIM đã đạt đƣợc tính linh hoạt tối ƣu giữa thiết bị gia công và tổ chức quá trình Trang 1