Luận văn Nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã Step-NC (ISO 14649) sang mã NC (ISO 6983) phần tiện (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã Step-NC (ISO 14649) sang mã NC (ISO 6983) phần tiện (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 UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983)S K C 0 0 3 9 5 9 PHẦN TIỆN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 S KC 0 0 4 2 5 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983) PHẦN TIỆN. NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983) PHẦN TIỆN. NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2014
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và Tên: UNG THANH VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04-02-1982 Nơi sinh: TP.HCM Địa chỉ liên lạc: A7/11 Quốc Lộ 50, Xã Bình Hƣng, Huyện Bình Chánh, TP.HCM Điện thoại: 0903156670 Email: vuthanh4282@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Năm 2005-2007 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 TNHH 08/2007÷05/2009 Nhân viên thiết kế NISSEY Việt Nam Giáo viên khoa 06/2009 đến nay Trƣờng TCKT-KT Nguyễn Hữu Cảnh Cơ khí Ngày tháng năm 2014 Ung Thanh Vũ i
5. 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 2014 Học viên Ung Thanh Vũ ii
6. LỜI CẢM ƠN Sau gần hơn sáu tháng thực hiện luận văn “nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã step nc(iso 14649) sang mã(iso 6983) phần tiện” 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 PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơng, PGS.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 PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơng, PGS.TS Đặng Thiện Ngôn đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài. iii
7. TÓM TẮT Ngày nay, ngôn ngữ lập trình Step-NC đã bắt đầu đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới. Nhƣng việc ứng dụng ngôn ngữ này vào Việt Nam vẫn gặp nhiều khó khăn vì nó còn khá mới và các bộ điều khiển CNC vẫn là thế hệ cũ (ISO 6983). Do đó cần có một phần mềm chuyển đổi để chuyển đổi ngôn ngữ Step-NC. Vì thế, mục đích của nghiên cứu này là xây dựng thuật toán và phần mềm để phục vụ cho công việc chuyển đổi mã chƣơng trình Step-NC sang G-Code. Công việc tiện đã đƣợc nghiên cứu, phân tích dƣới hai dạng mã và thuật toán cho việc chuyển đổi đã đƣợc xây dựng thành công.Thuật toán đề xuất cũng có thể đƣợc sử dụng để xây dựng các phần mềm chuyển đổi cho công việc phay., iv
8. ABSTRACT Today, Step-NC programming language has been widely used in the world. Step-NC is difficult to apply in Vietnam because this language is a new version, while the CNC controller is still the older version (ISO 6983). Hence, the conversion software to convert language Step-NC was created. And the algorithms are developed to service for conversion the Step-NC code to G-code. Turning program has been studied, and algorithms have been successfully built. This research is also used for milling program in further application. v
9. MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH KHOA HỌC Error! Bookmark not defined. LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined. TÓM TẮT Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC HÌNH ix Chƣơng 1:TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined. 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: Error! Bookmark not defined. 1.1.1 Đặt vấn đề: Error! Bookmark not defined. 1.1.2 Giới thiệu STEP-NC Error! Bookmark not defined. 1.1.2.1 Nội dung Error! Bookmark not defined. 1.1.2.2 Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC Error! Bookmark not defined. 1.1.2.3 Mô hình dữ liệu STEP-NC Error! Bookmark not defined. 1.1.2.4 Hệ thống STEP-NC Error! Bookmark not defined. 1.1.2.5 Các kiểu STEP-NC Error! Bookmark not defined. 1.1.3 Ứng dụng của STEP-NC: Error! Bookmark not defined. 1.1.3.1 Mô hình ứng dụng STEP-NC trong kỹ thuật tạo mẫu nhanh (ropid prototyping) 8 1.1.3.2 Mô hình ứng dụng STEP-NC ở công ty Steptools 9 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: Error! Bookmark not defined. 1.2.1 Nghiên cứu ngoài nƣớc: Error! Bookmark not defined. 1.2.2 Nghiên cứu trong nƣớc: Error! Bookmark not defined. 1.3 Tính cấp thiết của đề tài: Error! Bookmark not defined. 1.3.1 Những nhƣợc điểm của tiêu chuẩn ISO 6983: 12 1.3.2 Ƣu điểm của STEP-NC: Error! Bookmark not defined. 1.4 Nhiệm vụ đề tài và phạm vi nghiên cứu: Error! Bookmark not defined. 1.4.1 Nhiệm vụ đề tài: Error! Bookmark not defined. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: Error! Bookmark not defined. vi
10. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu: Error! Bookmark not defined. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Error! Bookmark not defined. 2.1 Nghiên cứu cấu trúc một chƣơng trình STEP-NC: . Error! Bookmark not defined. 2.2 Các thành phần của chƣơng trình STEP-NC Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Đại lƣợng “hearder”: [3] Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Đại lƣợng “project”: [3] Error! Bookmark not defined. 2.2.3.Đại lƣợng “workplan” và “executables”: Error! Bookmark not defined. 2.2.4 Đại lƣợng “machining workingstep” Error! Bookmark not defined. 2.2.5 Thông tin về phôi (workpiece) Error! Bookmark not defined. 2.2.6 Thông tin về vật liệu (material) 20 2.2.7 Các đại lƣợng hƣớng dẫn kỹ thuật: 21 2.3 Các đặc trƣng cơ bản: Error! Bookmark not defined. 2.3.1 Đặc trƣng tiện mặt đầu: Error! Bookmark not defined. 2.3.2 Đặc trƣng tiện côn: Error! Bookmark not defined. 2.3.3 Đặc trƣng tiện rãnh: Error! Bookmark not defined. 2.3.4 Đặc trƣng tiện trụ: Error! Bookmark not defined. 2.3.5 Đặc trƣng tiện ren: Error! Bookmark not defined. 2.3.6 Đặc trƣng tiện định hình: Error! Bookmark not defined. 2.4 Thƣ viện STEP-NC: 30 Chƣơng 3: GIẢI THUẬT CÔNG CỤ PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI Error! Bookmark not defined. 3.1 Công cụ phần mềm chuyển đổi: Error! Bookmark not defined. 3.2 Những yêu cầu của công cụ chuyển đổi: Error! Bookmark not defined. 3.3.Các bƣớc chuyển đổi Error! Bookmark not defined. 3.4 Giải thuật chung: Error! Bookmark not defined. 3.5 Giải thuật các đặc chƣng: Error! Bookmark not defined. Chƣơng 4: THỰC HIỆN VÀ KIỂM NGHIỆM 50 4.1 Công cụ phần mềm đã thực hiện : 50 4.2 Kiểm nghiệm: Error! Bookmark not defined. 4.3 Đánh giá: 60 4.3.1.Giải thuật chƣơng trình: Error! Bookmark not defined. vii
11. 4.3.2.Giao diện phần mềm: Error! Bookmark not defined. Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 61 5.1 Kết luận: 61 5.2 Hƣớng phát triển của đề tài: 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 viii
12. DANH MỤC CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1: Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC [7] Error! Bookmark not defined. Hình 1.2: Hệ sản xuất dựa trên STEP [6] Error! Bookmark not defined. Hình 1.3: Kiến trúc giao diện STEP-NC [4] Error! Bookmark not defined. Hình 1.4: Quan hệ những công nghệ STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 1.5: Mô hình sản xuất nhanh ở Hàn Quốc Error! Bookmark not defined. Hình 1.6: Mô hình ứng dụng STEP-NC ở Steptools Error! Bookmark not defined. Hình 1.7: Hiệu quả thu đƣợc từ STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 1.8: Các giai đoạn ứng dụng STEP-NC ở Steptools [4] Error! Bookmark not defined. Hình 1.9: Nhƣợc điểm của NC-code [2] Error! Bookmark not defined. Hình 1.10: So sánh mô hình CAD/CAPP/CAM giữa ISO 6983 với ISO 14649 [5] Error! Bookmark not defined. Hình 2.1: Cấu trúc chƣơng trình STEP-NC [2] Error! Bookmark not defined. Hình 2.2: Sơ đồ thực thi chƣơng trình STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 2.3: Các mối liên kết cơ bản giữa các yếu tố của STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 2.4: Các yếu tố hình học và dạng đặc trƣng trong STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 2.5: Tiện mặt đầu Error! Bookmark not defined. Hình 2.6: Tiện mặt côn Error! Bookmark not defined. Hình 2.7: Tiện rãnh Error! Bookmark not defined. Hình 2.8: Tiện trụ Error! Bookmark not defined. Hình 2.9: Tiện ren Error! Bookmark not defined. Hình 2.10: Tiện định hình Error! Bookmark not defined. Hình 3.1: Các bƣớc chuyển đổi dữ liệu Error! Bookmark not defined. Hình 3.2: Sơ đồ giải thuật chung Error! Bookmark not defined. Hình 4.1: Giao diện phần mềm lúc ban đầu Error! Bookmark not defined. ix
13. Hình 4.2: Giao diện phần mềm lúc mở tập tin STEP-NC Error! Bookmark not defined. Hình 4.3: Giao diện phần mềm lúc thực hiện việc chuyển đổi Error! Bookmark not defined. Hình 4.4: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công mặt đầu Error! Bookmark not defined. Hình 4.5: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn Error! Bookmark not defined. Hình 4.6: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn Error! Bookmark not defined. Hình 4.7: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn Error! Bookmark not defined. x
14. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: 1.1.1 Đặt vấn đề: Để gia công môṭ sản phẩm cơ khí với chuẩn STEP -NC. Các thông tin của sản phẩm và chƣơng trình gia công chi tiết đƣơc̣ lƣu trƣ̃ trong cùng môṭ tâp̣ tin. Nhƣng vấn đề đặt ra là hầu hết các hệ điề u khiển máy CNC của công ty đều không đọc đƣợc tập tin chƣơng trình STEP-NC nêu trên. Có hai phƣơng hƣớng giải quyết vấn đề là: Trang bị mới (bộ điều khiển) có thể đoc̣ đƣơc̣ tâp̣ tin chƣơng trình STEP-NC Xây dựng môṭ phần mềm công cu ̣chuyển đổi STEP -NC sang ma ̃ G-Code. Luâṇ văn đi vào cách giải quyết thƣ́ hai và sau đây sẽ là phần giới thiệu STEP- NC về các măṭ nhƣ: Lịch sử phát triển STEP-NC Ứng dụng của STEP-NC 1.1.2 Giới thiệu STEP-NC Trong vài thập kỷ gần đây, số lƣợng các hệ CNC tăng vọt trong mọi lĩnh vực sản xuất. Nhƣợc điểm chung của chúng là ở chỗ, các thông số công nghệ nhƣ vận tốc cắt và lƣợng chạy dao đƣợc áp đặt bởi ngƣời lập trình và phụ thuộc vào kinh nghiệm, hiểu biết của ngƣời lập trình. Do đó trong quá trình lập trình gia công gây ra những sai sót nhất định do tính chủ quan lẫn kinh nghiệm của con ngƣời. Cho đến nay, khối lƣợng sản phẩm cơ khí phải qua gia công bằng cắt gọt vẫn chiếm tỷ lệ cao nhất trong các phƣơng pháp gia công kim loại. Cắt gọt là phƣơng pháp hàng đầu về khả năng đáp ứng độ chính xác kích thƣớc, độ phức tạp về hình dạng và chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công. Đó là lý do khiến các công nghệ tiên tiến, có trợ giúp của máy tính (CAD/CAM-CNC) phát triển sớm nhất và mạnh mẽ nhất trong lĩnh vực này. Nhờ tích hợp đƣợc các thành tựu mới trong kỹ thuật điều khiển và máy tính mà các hệ điều khiển CNC hiện tại có nhiều tính năng vƣợt trội. Tuy nhiên, về bản chất điều khiển trên các máy CNC hiện nay vẫn chỉ là điều khiển “tĩnh” với các tham số hệ thống không đổi. Biểu hiện của nó về mặt công nghệ là tốc độ cắt và tốc độ chạy dao 1
15. đƣợc thiết đặt cố định bởi lệnh trong chƣơng trình NC và đƣợc duy trì cho đến khi có lệnh thiết đặt giá trị mới. Trong công nghệ CAD/CAM-CNC, điều khiển CNC thông minh đƣợc hiểu nhƣ là 1 máy CNC thông minh có chức năng nhƣ: Dữ liệu chuyển động dao cắt: thay vì dữ liệu chuyển động các trục đƣợc chuyển tới máy CNC, hệ CNC thông minh có khả năng chuyển đổi quỹ đạo chạy dao tới chuyển động các trục của máy CNC. Thông tin mức cao: đặc tính chi tiết, vật liệu, dao cắt, kích thƣớc, dung sai đƣợc gửi tới máy CNC. Thông tin này sẽ đƣợc gửi đi bằng cách sử dụng một chuẩn dữ liệu “STEP - NC” AP 238. Trong những năm 1970 với sự phát triển của CNC và sự phát triển nhanh chóng của công nghệ CAD/CAM trong hơn một thập kỷ trƣớc, những tiến trình quan trọng đã đƣợc thực hiện trong sản xuất tự động các chi tiết cơ khí. Tuy nhiên, ngôn ngữ lập trình đƣợc sử dụng trong công nghiệp để điều khiển máy vẫn giữ giống nhƣ với chuẩn ban đầu đƣợc biết là G và M code (ISO 6983) dựa trên sự mô tả chuyển động của dụng cụ cắt và những lệnh tắt/mở. Một tiêu chuẩn quốc tế ngày nay, tên là ISO 14649 và đƣợc biết đến là STEP-NC đang đƣợc phát triển để cung cấp một giao diện cách mạng cho sự tích hợp CAD/CAM sử dụng một loại ngôn ngữ đƣợc phát triển từ chuẩn STEP (ISO 10303). Không giống nhƣ G và M code chỉ lập trình cho chuyển động của trục máy và công tắc hành trình, STEP-NC còn là một mô hình hóa dữ liệu hoàn chỉnh mà nó liên kết đối tƣợng gia công (dữ liệu thiết kế CAD) với giải pháp công nghệ (dữ liệu qui trình gia công CAM yêu cầu) theo hƣớng đối tƣợng. Và kết quả là một chƣơng trình STEP-NC giống với một hoạch định quá trình chi tiết hơn là một thủ tục quá trình gia công. Trong một chƣơng trình nhƣ vậy, dữ liệu sản xuất cho một chi tiết đƣợc tổ chức nhƣ là một dự án về những hình dạng hình học sẽ đƣợc gia công, các bƣớc gia công (nguyên công cụ thể) cần thiết cho mỗi đặc tính, các yêu cầu công nghệ và thứ tự công việc (mục đích là để cung cấp thông tin cho máy CNC). [4] Ngôn ngữ cấp cao và hƣớng đối tƣợng này làm cho chƣơng trình gia công dễ dàng sử dụng mà không cần phải thay đổi nhiều trên nhiều máy CNC. Quan trọng hơn 2
16. nữa, nó đƣợc xây dựng nhƣ là một phản hồi thông tin hai chiều giữa CAD/CAM và hệ thống CNC. Mục tiêu của STEP-NC là bao hàm hết toàn bộ phạm vi của sản xuất trực tuyến. Một mô hình dữ liệu mới STEP-NC đã đƣợc phát triển để thay thế cho mô hình tiêu chuẩn mã G&M cũ cho quá trình tiện, phay, tia lửa điện (EDM). Một mô hình dữ liệu mới đã đƣợc thiết lập, phát triển và bổ sung để những hệ thống CAD/CAM/CNC tƣơng thích với mô hình dữ liệu kiểu mới đang đƣợc chú ý này. [4] 1.1.2.1 Nội dung STEP-NC một mô hình mới chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ thống CAD/CAM và máy CNC. Mã G-code chỉ thể hiện sự di chuyển các trục, tốc độ quay trục chính, chiều sâu ăn dao, vị trí dụng cụ trong ổ dao, hệ thống làm mát. Với các thông tin đó thì rất khó khăn cho ngƣời vận hành máy nắm đƣợc là nó đang thực hiện nguyên công nào, điều kiện máy, dao đang gia công, muốn nắm đƣợc những điều trên thì ngƣời vận hành phải đọc hết chƣơng trình gia công. Chính vì thế nó là điều không thể để cho bộ điều khiển thực thi một cách thông minh hoặc dừng chƣơng trình trong trƣờng họp khẩn cấp với những thông tin giới hạn đó. Ngƣợc lại STEP-NC bao gồm thông tin chức năng đƣợc yêu cầu. Ví dụ nhƣ bƣớc làm việc, đặc tính gia công, chu trình gia công, dụng cụ gia công, quỹ đạo gia công, chức năng máy và phôi. STEP-NC còn chứa đựng trong nó thông tin thiết lập như mô hình hình học, quá trình lập kế hoạch. STEP-NC cho phép bỏ qua các hệ thống CAM và chuyển dữ liệu trực tiếp đến máy CNC. Sự mở rộng xử lí các thông tin này có thể mở rộng khả năng điều khiển hoạt động trên máy công cụ CNC. STEP-NC là một mô hình mở rộng có sự tích hợp giữa thông tin thiết kế và thông tin sản xuất: trong đó bao gồm vật liệu gia công, dụng cụ cắt, độ chính xác, tốc độ quay dao, và các tham số chƣơng trình.[10] 1.1.2.2 Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC STEP-NC thông qua định nghĩa của STEP hoặc những hiệu chỉnh của nó cho CNC, hình 1.1 mô tả mối quan hệ giữa STEP (ISO 10303) và STEP-NC (ISO 14649). Những tính năng gia công 2.5D trong ISO 14649 dùng những đặc tính từ ISO 10303 AP224 và thông tin bề mặt gia công tham khảo từ thông tin mô hình 3D thiết kế theo 3
17. ISO 10303 AP203. Ý nghĩa ngôn ngữ của mô hình dữ liệu áp dụng ISO 10303 và phƣơng pháp bổ sung cho file định dạng tƣơng thích với ISO 10303 Part 21 và ISO 10303 Part 28 cho XML. Hình 1.1: Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC [7] STEP-NC đƣợc phát triển bởi ISO TC 184 (Committee in International Standardization Organization - Hội đồng kỹ thuật trong tổ chức tiêu chuẩn quốc tế). SC1 và SC4 (Hội đồng phụ trợ 1 và 4). Có hai phiên bản của mô hình dữ liệu STEP- NC: Mô hình ứng dụng dữ liệu chuẩn ISO 14649 đƣợc kí hiệu là ARM (Application reference Model). [5] Mô hình diễn dịch ISO 10303 với giao thức ứng dụng AP238 kí hiệu là AIM (Application Interpreted Model). Đây là sự kết hợp giữa ARM với dữ liệu có sẵn trong STEP Gần đây STEP-NC tƣơng thích với STEP thiết lập theo tiêu chuẩn ISO 10303 AP238. Chuẩn này có khả năng tích hợp một mạch cho ứng dụng suốt từ thiết kế đến sản xuất. mục tiêu này là nhận ra những thông tin cơ bản dựa trên quá trình sản xuất, và đƣợc đặt cho cái tên là hệ sản xuất STEP bởi ISO TC184 SC1 và SC4. Hệ sản xuất này thể hiện những chức năng và những thông tin tiêu chuẩn đƣợc kết hợp trong phạm vi của STEP APxxx, thể hiện nhƣ hình. Ở đầu vào hệ thống STEP-NC là AP203 và/hoặc AP224, và ở ngõ ra là mã STEP-NC. [5] 4
18. Hình 1.2: Hệ sản xuất dựa trên STEP [6] 1.1.2.3 Mô hình dữ liệu STEP-NC Mô hình dữ liệu STEP-NC (ISO 14649) bao gồm các thành phần sau: [6] Part 1 : tổng quan và các nguyên lý cơ bản Part 2 : ngôn ngữ đơn và hợp ngữ Part 3 : họp ngữ JAVA Part 9 : bảng thuật ngữ Part 10 : dữ liệu tổng quát Part 11 : dữ liệu cho quá trình phay Part 111: khai báo công cụ cho quá trình phay Part 12 : dữ liệu cho quá trình tiện Part 13 : dữ liệu cho quá trình gia công bằng điện cực Part 50 : dữ liệu chung, dƣới dạng giao thức ứng dụng AP2xx Part 51 : dữ liệu cho quá trình Phay, dƣới dạng giao thức ứng dụng AP2xx Part 52 : dữ liệu cho quá trình Tiện, dƣới dạng giao thức ứng dụng AP2xx Part 53 : dữ liệu cho quá trình gia công bằng điện cực, dƣới dạng giao thức ứng dụng AP2xx 5
19. 1.1.2.4 Hệ thống STEP-NC STEP-NC có 2 đƣờng truyền giao tiếp, một bên ngoài và một bên trong. Đƣờng truyền ra bên ngoài là ISO 14649 đƣợc dùng để kết nối hệ điều khiển CNC với hệ thống CAD/CAPP/CAM .Thông tin trong chƣơng trình STEP-NC đƣợc biên dịch và lƣu vào cơ sở dữ liệu theo những kiểu CSDL1 CAD, CSDL CAPP, và CSDL CAM. Đƣờng truyền bên trong nhƣ là một phần mềm dùng để tích họp những modul thông minh vào bộ điều khiển CNC để chúng có thể giao tiếp với nhau. Hình 1.3: Kiến trúc giao diện STEP-NC [4] Xem xét kiến trúc, công nghệ STEP-NC yêu cầu nhiều công nghệ khác nhau ví dụ nhƣ công nghệ giao tiếp STEP, công nghệ gia công tự động, công nghệ điều khiển kiến trúc mở, công nghệ CNC và công nghệ CAD/ CAM/CAPP, thể hiện nhƣ hình 1.3 dƣới, những công nghệ đó có thể phân loại trong 3 kiểu: ISO 14649 những công nghệ liên quan, ví dụ nhƣ công nghệ giao tiếp STEP và tính năng cơ bản công nghệ CAD/CAM/CAPP. ISO 14649 thông minh cơ bản và công nghệ tự động, ví dụ nhƣ kiến trúc mở Soft-NC, lõi NC (NC Kernel), PLC, điều khiển chuyển động, tự động lập kế hoạch, tạo 1 CSDL _ Cơ sở dữ liệu 6
20. các đƣờng chuyển dao online, đặc tính thực hiện cơ bản, nhiệm vụ hiển thị, nút dừng khẩn cấp. Những công nghệ lập trình có sự trợ giúp của máy tính cho việc tạo ra chƣơng trình STEP-NC. Hình 1.4: Quan hệ những công nghệ STEP-NC 1.1.2.5 Các kiểu STEP-NC Phụ thuộc vào cách thức xử lý STEP-NC đƣợc thực hiện trên máy CNC nhƣ thế nào sẽ có các kiểu STEP-NC tƣơng ứng, ở đây có 3 kiểu của STEP-NC:[11] Điều khiển cổ điển Điều khiển mới Điều khiển thông minh Kiểu 1 (điều khiển cổ điển) kết hợp chặt chẽ ISO 14649 trong bộ điều khiển cổ điển theo đƣờng sử dụng Post-Processing. Trong trƣờng hợp này CNC cổ điển có thể đƣợc sử dụng mà không cần hiệu chỉnh. Thực ra, chúng không thể đƣợc xem nhƣ là một hệ CNC tƣơng thích STEP nhƣng chúng có thể đọc mã ISO 14649. Kiểu 2 (điều khiển mới) có một bộ chuyển đổi STEP-NC, cho phép xây dựng và lập trình từng bƣớc các đƣờng chuyển dao và đƣợc thực hiện bởi hệ điều khiển CNC. Kiểu 2 là kiểu cơ bản, ở đây chuyển động đƣợc thực hiện một cách chính xác 7
21. dựa trên chiến lƣợc gia công và thực hiện một cách tuần tự nhƣ đƣợc chỉ ra bởi chƣơng trình chi tiết ISO 14649. Theo nghĩa khác, hệ không có những tính năng thông minh mới ngoài khả năng tạo ra các đƣờng chuyển dao. Hầu hết STEP-NC phát triển nhanh cho tới thời gian hiện tại đều là kiểu 2. Kiểu 3 (điều khiển thông minh). Hệ điều khiển CNC có thể thực hiện những nhiệm vụ gia công một cách thông minh và tự động dựa trên những thông tin thông minh của ISO 14649. Một vài ví dụ của chức năng thông minh là nhận ra tính năng tự động, tạo ra các đƣờng chuyển dao tự động bao gồm chuyển động chạm vào gia công và lùi dao lại, chọn dao tự động, chọn điều kiện cắt tự động, các trạng thái hiển thị và phục hồi tự động, trạng thái gia công và kết quả phản hồi. 1.1.3 Ứng dụng của STEP-NC: 1.1.3.1 Mô hình ứng dụng STEP-NC trong kỹ thuật tạo mẫu nhanh (ropid prototyping) Ngoài ra do sự linh hoạt và thống nhất theo tiêu chuẩn quốc tế n ên STEP_NC còn đƣợc ứng dụng vào việc sản xuất nhanh ở một số quốc gia đặc biệt là Hàn Quốc : Hình 1.5: Mô hình sản xuất nhanh ở Hàn Quốc 8