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

9
6

5
1

9
3



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


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: [email protected]
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1. Đại học
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo: Năm 2008-2010

Giảng viên khoa
Cơ khí
tháng

năm 2012

Huỳnh Hà Nghiêm Trang

i


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

Học viên

Huỳnh Hà Nghiêm Trang

ii

năm 2012



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


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



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

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 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

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


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

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


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 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


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 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


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