Nghiên cứu xây dựng các bài thực hành trên máy phay cnc có ứng dụng ngôn ngữ apt tại trường cao đẳng công nghệ hà nội
- 146 trang
- file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------
NGUYỄN VIẾT KHIÊM
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH
TRÊN MÁY PHAY CNC CÓ ỨNG DỤNG NGÔN NGỮ APT TẠI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ NỘI
CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Trần Anh Quân
2. Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS.TS. Tăng Huy
Hà nội - 2012
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Tăng Huy và TS.
Trần Anh Quân những người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định
hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chỉnh luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện SPKT, Viện Cơ
khí Trường Đại học Bách khoa Hà nội, Viện máy và dụng cụ công
nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suôt thời gian học tập và nghiên cứu luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí Trường
Cao đẳng Công nghệ Hà nội đã tạo điều kiện và hỗ trợ cho tôi thực hiện
luận văn này.
Trong quá trình làm luận văn do năng lực bản thân còn hạn chế nên
luận văn không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được
đóng góp các ý kiến của các thầy, cô giáo.
Hà nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012
Tác giả
Nguyễn Viết Khiêm
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trong luận văn là do sự tìm
hiểu và nghiên cứu của bản thân, cũng với sự hướng dẫn của PGS.TS.
Tăng Huy, TS. Trần Anh Quân.
Đề tài của luận văn không trùng với bất cứ đề tài nào khác.
Hà nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012
Người Cam Đoan
Nguyễn Viết Khiêm
Mục Lục
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. ........................................................................ 2
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................... 2
3.1 Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 2
3.2 Phạm vi nghiên cứu. .................................................................................... 2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC GIẢ. ........ 3
4.1 Nội dung nghiên cứu. .................................................................................. 3
4.2 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 3
4.3 Ý nghĩa thực tiễn. ........................................................................................ 3
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. 3
1.1. Đặc điểm các máy CNC và vai trò của nó trong tự động hóa gia
công .................................................................................................................. 4
1.2 Các phương pháp lập trình....................................................................... 7
1.2.1 Lập trình bằng máy. .............................................................................. 7
1.2.1.1 Giới thiệu chung về lập trình bằng máy. ............................................... 7
1.2.1.2 Lập trình bằng máy tại nơi lập trình độc lập. ........................................ 8
1.2.1.3 Các chương trình tính toán phục vụ cho việc lập trình bằng máy. ....... 9
1.2.1.4Một số ngôn ngữ lập trình bằng máy. .................................................. 11
1.2.1.5 Giới thiệu về APT. .............................................................................. 13
1.2.2 Lập trình bằng tay. ................................................................................. 14
1.2.2.1 Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC. ....................................... 15
1.2.2.2 Lập trình bằng tay trên cụm CNC khác. ............................................. 16
1.2.2.3 Lập trình bằng tay tại phân xưởng và chuẩn bị chương trình. ............ 16
CHƯƠNG 2 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT ............................. 18
2.1 Phần định nghĩa hình học. ......................................................................... 18
2.1.1 Các câu lệnh định nghĩa hình họccơ bản trong APT. ............................ 18
2.1.1.1 Định nghĩa điểm. ................................................................................. 20
2.1.1.2 Theo hệ toạ độ vuông góc. .................................................................. 20
2.1.1.3 Theo hệ toạ độ cực. ............................................................................. 21
2.1.1.4 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu. ............................................ 22
2.1.1.5 Điểm định nghĩa theo tâm đường tròn. ............................................... 22
2.1.1.6 Giao điểm của một đường tròn và đường thẳng đi qua tâm. .............. 23
2.1.1.7 Điểm xác định bởi quan hệ với một điểm khác trên đường tròn. ....... 23
2.1.1.8 Giao điểm của 2 đường thẳng. ............................................................ 24
2.1.1.9 Giao điểm của hai đường thẳng và đường tròn................................... 24
2.1.1.10 Giao của hai đường tròn. ................................................................... 25
2.1.1.11 Giao của ba mặt phẳng. ..................................................................... 26
2.1.2 Định nghĩa đường thẳng. ........................................................................ 26
2.1.2.1 Đường thẳng được định nghĩa qua 2 điểm. ......................................... 27
2.1.2.2 Đường thẳng định nghĩa dựa trên trục X hoặc trục Y và khoảng
Offset. .............................................................................................................. 27
2.1.2.3 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và tạo với trục X hoặc
trục Y một góc. ................................................................................................ 28
2.1.2.4 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và song song hoặc
vuông góc với đường thẳng cho trước. ........................................................... 28
2.1.2.5 Đường thẳng được định nghĩa bởi chiều nghiêng hoặc góc tạo bởi
nó với trục chính và đoạn chắn trên trục. ........................................................ 29
2.1.2.6 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và hợp một góc với
đường thẳng cho trước. ................................................................................... 30
2.1.2.7 Đường thẳng định nghĩa song song với một đường thẳng cho
trước. ............................................................................................................... 30
2.1.2.8 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và tiếp tuyến với một
đường tròn xác định. ....................................................................................... 31
2.1.2.9 Đường thẳng định nghĩa tiếp xúc với một đường tròn và tạo với
trục X một góc. ................................................................................................ 32
2.1.2.10 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn và tạo với
đường thẳng cho trước một góc xác định........................................................ 33
2.1.2.11 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của hai đường tròn. .............. 34
2.1.3 Định nghĩa đường tròn. .......................................................................... 35
2.1.3.1. Đường tròn được định nghĩa bởi tâm và bán kính. ............................ 35
2.1.3.2 Đường tròn định nghĩa bởi ba điểm trên chu vi của nó. ..................... 36
2.1.3.3 Đường tròn định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi. ......... 36
2.1.3.4 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm trên chu vi và giá trị bán
kính cho trước. ................................................................................................ 36
2.1.3.5 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường thẳng tiếp
tuyến. ............................................................................................................... 37
2.1.3.6 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác
tiếp xúc. ........................................................................................................... 38
2.1.3.7 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm tiếp tuyến giao nhau và
gá trị bán kính được xác định. ......................................................................... 39
2.1.3.8 Đường tròn được định nghĩa bởi một tiếp tuyến, một điểm trên
chu vi và giá trị bán kính của nó. .................................................................... 40
2.1.3.9 Đường tròn được định nghĩa khi nhận 3 đường thẳng làm tiếp
tuyến. ............................................................................................................... 40
2.1.3.10 Đường tròn được định nghĩa khi biết giá trị bán kính và tiếp xúc
với một đường thẳng và một đường tròn khác. ............................................... 41
2.1.3.11 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 đường tròn tiếp xúc và giá trị
bán kính xác định của nó. ................................................................................ 43
2.1.3.12 Đường tròn định nghĩa đi qua một điểm, tiếp xúc với một đường
tròn cho trứơc và có giá trị bán kính xác định. ............................................... 44
2.1.4 Định nghĩa mặt phẳng. ........................................................................... 45
2.1.4.1 Mặt phẳng được định ra bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng. ... 45
2.1.4.2 Mặt phẳng được định ra bởi các hệ số của phương trình mặt
phẳng. .............................................................................................................. 45
2.1.4.3 Mặt phẳng có thể được định nghĩa khi đi qua một điểm xác định
và song song với mặt phẳng khác. .................................................................. 49
2.1.4.4 Mặt phẳng được định nghĩa bởi khoảng cách vuông góc với mặt
phẳng khác đã xác định. .................................................................................. 50
2.1.4.5 Mặt phẳng được định nghĩa bởi tiếp điểm và một véc tơ pháp
tuyến V. ........................................................................................................... 50
2.1.4.6 Mặt phẳng được định nghĩa qua 2 điểm cho trước và vuông góc
với mặt phẳng cho trước. ................................................................................ 51
2.1.4.7 Mặt phẳng được định nghĩa qua một điểm cho trước và vuông
góc với 2 mặt phẳng giao nhau. ...................................................................... 52
2.1.4.8 Mặt phẳng được định nghĩa khi song song với mặt phẳng tọa độ
và cách mặt phẳng toạ độ một khoảng cách xác định. .................................... 52
2.1.4.9 Mặt phẳng được xác định qua một điểm và tiếp xúc với một hình
trụ..................................................................................................................... 53
2.1.5 Các dạng đường CONIC. ....................................................................... 54
2.1.5.1 Định nghĩa đường Elips. ..................................................................... 54
2.1.5.2 Định nghĩa đường cong Hypecbol. ..................................................... 56
2.1.5.3 Định nghĩa Parabol. ............................................................................. 58
2.2 Thiết lập đường chạy dao trong APT ........................................................ 59
2.2.1.1. Lệnh FROM: ...................................................................................... 59
2.2.1.2. Lệnh GOTO: ...................................................................................... 60
2.2.1.3. Lệnh GODLTA: ................................................................................. 61
2.2.2. Các bề mặt kiểm soát: ........................................................................... 62
2.2.3. Những thay đổi với bề mặt Check: ....................................................... 64
2.2.4. Lệnh START - UP: ............................................................................... 65
2.2.4.1. Lệnh START - UP với ba bề mặt kiểm soát: ..................................... 66
2.2.4.2 Lệnh START - UP với hai bề mặt kiểm soát: ..................................... 67
2.2.4.3 Lệnh START - UP với một bề mặt kiểm soát: ................................... 68
2.2.5 Lập trình với đường chạy dao CONTINUOS - PATH: ......................... 69
2.2.5.1 Từ bổ nghĩa về hướng chuyển động chạy dao: ................................... 70
2.2.5.2 Từ bổ nghĩa cho vị trí dao: .................................................................. 73
2.2.5.3. Lệnh chạy dao theo Continuos - Path: ............................................... 75
2.2.6 Lệnh thiết đặt dung sai. .......................................................................... 76
2.3 APT POSCTPROCESSOR – Câu lệnh hậu sử lý. .................................... 79
2.3.1 Các lệnh thuộc bộ hậu xử lý .................................................................. 80
2.3.1.1 Thiết lập đơn vị. .................................................................................. 80
2.3.1.2 Thiết lập dụng cụ cắt. .......................................................................... 80
2.3.1.3 Lệnh quay trục Spindle. ..................................................................... 84
2.3.1.4 Thiết lập lượng tiến dao. .................................................................... 85
2.3.1.5 Lệnh thay dao. .................................................................................... 86
2.3.1.6 Thiết lập chế độ làm nguội. ................................................................ 86
2.3.1.7 Lệnh tạo thời gian trễ. ....................................................................... 87
2.3.1.8 Lệnh dừng. ......................................................................................... 87
2.3.1.9 Lệnh định nghĩa mặt phẳng mới. ...................................................... 88
2.3.1.10 Lệnh hủy bỏ..................................................................................... 88
2.3.1.11 Lệnh kết thúc chương trình. ............................................................ 88
2.3.1.12 Lệnh hoàn thành. ............................................................................ 88
2.3.2 Các câu lệnh bổ trợ............................................................................... 89
2.3.2.1 Câu lệnh PARTNO. .......................................................................... 89
2.3.2.2 Câu lệnh MACHIN. .......................................................................... 89
2.3.2.3 Câu lệnh NOPOST. ........................................................................... 90
2.3.2.4 Câu lệnh CLPRNT. ........................................................................... 90
2.3.2.5 Câu lệnh REMARK và $$. ............................................................... 90
2.4 Tạo lập và thi hành một chương trình APT. ........................................... 91
2.4.1 Cấu trúc của một chương trình APT. ................................................... 91
2.4.2 Bộ xử lý APT. ...................................................................................... 93
2.4.2.1 Pha giám sát. ..................................................................................... 94
2.4.2.2 Pha dịch. ............................................................................................ 94
2.4.2.3 Pha thi hành. ..................................................................................... 95
2.4.2. 4 Pha soạn thảo................................................................................... 95
2.4.2.5 Pha hậu xử lý. .................................................................................... 95
2.4.3 Tiến trình xử lý của chương trình nguồn APT..................................... 96
Kết luận chương 2 ......................................................................................... 103
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÁY
PHAY CNC .................................................................................................. 104
3.1 Bài 1: ..................................................................................................... 104
3.3 Bài 2: ..................................................................................................... 107
3.4 Bài 3: ..................................................................................................... 113
3.4 Bài 4: .................................................................................................... 116
3.5 Bài 5: ..................................................................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 129
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Dạng tiêu chuẩn của một số loại thực thể hình học........................ 97
Bảng 2.2: Các thuật ngữ cơ bản dùng trong lập trình bằng ngôn ngữ APT ... 99
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo hệ tọa độ vuông
góc .................................................................................. 21
Hình 2.2: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo hệ tọa độ độc cực 21
Hình 2.3: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo bán kính, góc và
điểm tham chiếu.............................................................. 22
Hình 2.4: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo tâm đường tròn 22
Hình 2.5: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo giao điểm của một
đường tròn và đường thẳng đi qua tâm .......................... 23
Hình 2.6: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi quan hệ với một
điểm khác trên đường tròn ............................................ 23
Hình 2.7: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của hai
đường thẳng.. .................................................................. 24
Hình 2.8: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của
đường thẳng và đường tròn ........................................... 25
Hình 2.9: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của hai
đường tròn ...................................................................... 26
Hình 2.10: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của ba
mặt phẳng ....................................................................... 26
Hình 2.11: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng qua hai điểm 27
Hình 2.12: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng dựa trên trục X
hoặc trục Y và khoảng offset ......................................... 27
Hình 2.13: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và tạo với trục X hoặc trục Y một góc .......................... 28
Hình 2.14: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và song song hoặc vuông góc với đường thẳng cho trước 28
Hình 2.15: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng bởi chiều
nghiêng hoặc góc tạo bởi nó với trục chính và đoạn chắn
trên trục .......................................................................... 29
Hình 2.16: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và hợp một góc với đường thẳng cho trước .................. 30
Hình 2.17: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng song song với
một đường thẳng cho trước ........................................... 31
Hình 2.18: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và tiếp tuyến với một đường tròn .................................. 32
Hình 2.19: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng tiếp xúc với
một đường tròn và tạo với trục X một góc xác định ..... 33
Hình 2.20: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng là tiếp tuyến
của đường tròn và hợp với đường thẳng cho trước một
góc xác định ................................................................... 33
Hình 2.21: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng là tiếp tuyến
của hai đường tròn ......................................................... 34
Hình 2.22: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi vị trí tâm và
bán kính ......................................................................... 35
Hình 2.23: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
một điểm trên chu vi ....................................................... 36
Hình 2.24: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
một điểm trên chu vi ..................................................... 36
Hình 2.25: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm trên
chu vi và giá trị bán kính được đươc cho trước.............. 36
Hình 2.26: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
đường thẳng tiếp tuyến .................................................. 37
Hình 2.27: Hình vẽ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và đường
tròn khác tiếp xúc .......................................................... 38
Hình 2.28: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi hai tiếp tuyến
giao nhau và giá trị bán kính được xác định .................. 39
Hình 2.29: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi một tiếp
tuyến, một điểm trên chu vi và giá trị bán kính của nó .. 40
Hình 2.30: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn khi nhận ba
đường thẳng làm tiếp tuyến ........................................... 41
Hình 2.31: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn khi biết giá trị
bán kính và tiếp xúc với một đường thẳng và một đường
tròn khác ........................................................................ 42
Hình 2.32: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi hai đường
tròn tiếp xúc và giá trị bán kính xác định của nó .......... 43
Hình 2.33: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn đi qua một điểm,
tiếp xúc với một đường tròn cho trước và có giá trị bán
kính xác định .................................................................. 44
Hình 2.34: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng được định ra bởi
ba điểm phân biệt không thẳng hàng ............................. 45
Hình 2.35: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
XY .................................................................................. 46
Hình 2.36: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
YZ .................................................................................. 47
Hình 2.37: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
ZX .................................................................................. 47
Hình 2.38: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bất kỳ không song
song với một trong ba mặt phẳng tọa độ chính (cách 1) 48
Hình 2.39: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bất kỳ không song
song với một trong ba mặt phẳng tọa độ chính (cách 2) 49
Hình 2.40: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
và song song với một mặt phẳng khác .......................... 49
Hình 2.41: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bởi khoảng cách
vuông góc với mặt phẳng khác đã xác định .................. 50
Hình 2.42: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bởi tiếp điểm và
một véc tơ pháp tuyến .................................................... 51
Hình 2.43: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua hai điểm
cho trước và vuông góc với mặt phẳng khác ................. 51
Hình 2.44: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
cho trước và vuông góc với hai mặt phẳng giao nhau ... 52
Hình 2.45: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
phẳng tọa độ và cách mặt phẳng tọa độ một khoảng xác
định ................................................................................ 52
Hình 2.46: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
và tiếp xúc với một hình trụ ........................................... 54
Hình 2.47: Hình vẽ về định nghĩa đường Elips ................................. 55
Hình 2.48: Hình vẽ về định nghĩa đường Hy pe bol ......................... 56
Hình 2.49: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường Hy pe bol dùng dạng
nón chung Elips .............................................................. 57
Hình 2.50: Hình vẽ về định nghĩa đường Pa ra bol ........................... 58
Hình 2.51: Hình vẽ ví dụ về lệnh GOTO ......................................... 60
Hình 2.52: Hình vẽ ví dụ về lệnh GODLTA ................................... 61
Hình 2.53: Hình vẽ ví dụ 1 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát .. ...................................................................... 62
Hình 2.54: Hình vẽ ví dụ 2 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát .. ...................................................................... 62
Hình 2.55: Hình vẽ ví dụ 3 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát ...................................................................... ..63
Hình 2.56: Hình vẽ ví dụ về những thay đổi với bề mặt Check ...... 65
Hình 2.57: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với ba bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 66
Hình 2.58: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với hai bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 67
Hình 2.59: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với một bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 68
Hình 2.60: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với một bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 69
Hình 3.61: Hình vẽ giải thích từ bổ nghĩa về hướng chuyển động
chạy dao .......................................................................... 71
Hình 2.62a: Phân vùng thuộc từ bổ nghĩa GOFWD và GOBACK .. 71
Hình 2.62b: Phân vùng thuộc từ bổ nghĩa GOLFT và GORGT ....... 71
Hình 2.62c: Phân vùng gối lên nhau của các từ bổ nghĩa.................. 72
Hình 2.63: Hình vẽ giải thích từ bổ nghĩa cho vị trí dao ................. 72
Hình 2.64a: Hướng chạy dao cùng chiều kim đồng hồ .................... 74
Hình 2.64b: Hướng chạy dao ngược chiều kim đồng hồ .................. 74
Hình 2.65: Hình vẽ ví dụ về việc sử dụng từ bổ nghĩa .................... 74
Hình 2.66: Hình vẽ ví dụ về lệnh OUTTOL .................................... 76
Hình 2.67: Hình vẽ ví dụ về lệnh INTOL ........................................ 77
Hình 2.68: Hình vẽ ví dụ về lệnh OUTTOL và INTOL .................. 78
Hình 2.69: Hình vẽ của một số dụng cụ cắt ..................................... 81
Hình 2.70: Hình vẽ các thông số của dụng cụ cắt ........................... 81
Hình 2.71: Hình vẽ một số loại dao APT không thể xác dịnh được 84
Hình 3.1: Hình vẽ bài tập 1 .......................................................... 104
Hình 3.2: Hình vẽ bài tập 2 .......................................................... 107
Hình 3.3: Hình vẽ bài tập 3 .......................................................... 113
Hình 3.4: Hình vẽ bài tập 4 .......................................................... 116
Hình 3.5: Hình vẽ bài tập 5 .......................................................... 121
Hình 3.6: Hình vẽ bài tập 6 ........................................................... 126
PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, sự phát triển của khoa học đã có tác
động rất lớn tới mọi lĩnh vực đời sống xã hội nói chung và khoa học
Công nghệ nói riêng mà đặc biệt là ngành Công nghệ Chế tạo máy. Sự ra
đời của các thế hệ máy công cụ điều khiển số CNC (Computer
Numerical Cantrol) đã làm cho phương thức sản xuất phát triển đến một
tầm cao mới. Các hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM(Computer
Integrated Manufacturing),hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible
Manufacturing System). Với sự đóng góp rất quan trọng của máy CNC,
đã có một vai trò quan trọng làm thay đổi lớn về tổ chức và công nghệ
trong sản xuất, trong cắt gọt kim loại,mà đặc biệt trên máy phay CNC có
ứng dùng ngôn ngữAPT là một mảng kiến thức chuyên môn hiện đại rất
quan trọng trong chương trình đào tạo ngành Cơ khí của tất cả các nước
đã và đang phát triển trong đó có Viêt Nam chúng ta.
Trong những năm gần đây Việt Nam cũng không nằm ngoài sự phát
triển đó thể hiện việc năm 2010 Thủ tướng đã phê duyệt chương trình
quốc gia công nghệ cao(CNC) có mục tiêu đến năm 2020 hình thành và
phát triển khoảng 500 doanh nghiệp(DN) sản xuất sản phẩm,khoảng 200
doanh nghiệp ứng dụng CNC tại các vùng kinh tế trọng điểm
Để đáp ứng nhu cầu lao động có trình độ kỹ thuật cao trong sản
xuất, hiện nay nhiều trường đào tạo trung học chuyên nghiệp, cao đẳng,
đại học đã đưa chương trình kỹ thuật số vào giảng dạy. Nhiều trường đã
trang bị các máy tiện, phay NC, CNC để phục vụ đào tạo. Tuy vậy, lĩnh
vực này đối với nhiều trường cũng đang còn là mới mẻ cả về điều kiện
nghiên cứu và điều kiện trang bị. Chính vì vậy, nội dung đào tạo trong
các trường Cao đẳng, đaị học,nhất là trường Cao đẳng công nghệ Hà Nội
là một trường mới được thành lập với mô hình trường trong công ty với
1
phương châm gắn đào tạo với thực tế sản xuất trong các doanh nghiệp,
việc xây dựng hệ thống các bài thực hành,thí nghiệm gia công trên các
máy cắt gọt CNC sát với thực tế, với điều kiện sản xuất công nghiệp và
phù hợp với điều kiện giảng dạy trong nhà trường. Đây là vấn đề rất khó
khăn nhưng vô cùng cần thiết, nếu giải quyết tốt vắn đề nay thì sinh viên
sau khi tốt nghiệp gia trường có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công
việc tại các cơ sở sản xuất. Với những lý do trên, tác giả chọn đề tài
“Nghiên cứu xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có
ứng dụng ngôn ngữ APT tại trường Cao đẳng Công nghệ Hà Nội”
làm đề tài luận văn Thạc sĩ của mình
Trong phạm vi giới hạn, luận văn này chỉ đề cập đến các nội dung
cơ bản sau:
- Những nội dung cơ bản về ngôn ngữ lập trình thông dụng mà
trong Cao đẳng, Đại học cần trang bị cho sinh viên.
- Hệ thống những bài tập trên máy phay điển hình, phản ánh được
tương đối đầy đủ các công nghệ cơ bản, để học đi đôi với hành..
Với sự hiểu biết và khả năng có hạn, luận văn này chắc chắn sẽ
còn nhiều hạn chế, thiếu sót, rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến
của các thầy cô giáo.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Nghiên cứu xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có ứng
dụng ngôn ngữ APT tại trường Cao đẳng Công nghệ Hà Nộinhằm nâng
cao chất lượng dạy học.
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
3.1 Đối tượng nghiên cứu.
- Ứng dụng các bài thực hành trên máy phay CNC vào các trường
Cao đẳng.
3.2 Phạm vi nghiên cứu.
2
Đề tài tập chung xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC
GIẢ.
4.1 Nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu tổng quát về CNC
- Nghiên cứu về ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có ứng dụng
ngôn ngữ APT.
Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn
thành sẽ có những đóng góp đáng kể ch việc xây dựng chương trình đào
tạo CNC nói chung cũng như thực hành trên máy phay CNC nói riêng tại
các trường Cao đẳng và Đại học.
4.2 Ý nghĩa khoa học.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ xung cho cơ sở tý
thuyết về nghiên cứu máy CNC và lập trình gia công trên máy phay
CNC có ứng dụng ngôn ngữ APT vào giảng dạy một cách có hiệu quả.
4.3 Ý nghĩa thực tiễn.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở để cải tiến chương trình
bám sát với thực tiễn. Đáp ứng nhu cầu lao động có trình độ lao cao
trong sản xuất, để thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Tác giả sử dụng phương pháp sau đây để nghiên cứu luận văn:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm.
- Phân tích và đánh giá kết quả.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC
1.1. Đặc điểm các máy CNC và vai trò của nó trong tự động hóa
gia công
Điều khiện số (Computer Numerical Cantrol) ra đời với mục đích
điều khiển các quá trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công
cụ. Về thực chất đay là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động
của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vặn chuyển phôi liệu
hoặc các chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm…) trên cơ
sở các dữ liệu đượ cung cấp là các dạng mã nhị nguyên bao gồm các chữ
số, số thập phân,các chữ cái và một số ký tư đặc biệt tạo lên một chương
trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Trước đây cũng có các quá trình gia công được điều khiển theo
chương trình bằng kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống
thủy lực, cam hoặc điều khiển bằng mạch logic… Ngày nay, với việc
ứng dụng các thành quả tiến bộ của Khoa học – Công nghệ, nhất lá lĩnh
vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà máy Chế tạo máy
nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực
hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt, thích ứng với nền sản
suất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Ý tưởng về điều khiển máy bằng cách lệnh nhớ ở các máy CNC đã
xuất hiện từ thế kỷ thứ 14, nó đã được phát triển và hoàn thiện cho đến
ngày hôm nay.
- 1808 Toseph M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các
máy dệ(bìa dục lỗ là vật mang tin.
- 1863 Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ.
- 1938Claude Sannon bảo vệ luận án tiến sỹ ở viện công nghệ MIT
với nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân.
4
Từ những năm 40 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dung phiếu
đục lỗ để ghi các các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ.
Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực
Hoa kỳ cơ quan này đã tài trợ một loạt các đề tài nghiên cứu tại phòng
thí nghiệm Servomechanism của trường đại học kỹ thuật Massachusetts
(MIT).
Công trình đầu tiên tai MIT là phát triển một mẫu máy phay NC
bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao theo ba trục tọa độ. Mẫu
máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm 1952. Từ năm 1953 khả năng
của máy NC đã được chứng minh. Vào năm 1959 triển lãm máy công cụ
tại Paris trưng bày những chiếc máy phay VN đầu tiêncủa châu Âu.
Năm 1960 các hệ điều khiển số được chế tạo tương ứng với trình độ
kỹ thuật của công nghệ bóng đèn điện tử và rowle (cơ/điện/thủy lực),
máy kích thước lớn,rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường khác nhau
và giá cao. Vì vậy máy không được sử dụng rộng rãi.
Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số nhanh chóng ứng dụng
các tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp những CN sử dụng
những bản mạch logic được thay thế bởi các bộ nhớ có dung lượng đủ
lớn, do lối ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà những phần
cứng trước đây được thay thế bằng những phần mềm linh hoạt hơn.
Dung lượng bộ nhớ ngày càng được mở rộng tạo điều kiện lưu giữ trong
hệ điều khiển số trước hết là những chương trình đơn lẻ, sau đó là cả một
thư viện chương trình lại có thể sửa đổi chương trình đã lập một cách dễ
dàng thông qua việc cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp trên máy.
Cho đến ngày nay các chức năng tính toán trong hệ thống CNC
ngày càng được hoàn thiện và đã đạt được tốc độ xử lý cao do tiếp tục
ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển của các bộ vi xử
lý µP. Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt theo các công thức xử
5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------
NGUYỄN VIẾT KHIÊM
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH
TRÊN MÁY PHAY CNC CÓ ỨNG DỤNG NGÔN NGỮ APT TẠI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ NỘI
CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Trần Anh Quân
2. Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS.TS. Tăng Huy
Hà nội - 2012
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Tăng Huy và TS.
Trần Anh Quân những người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định
hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chỉnh luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện SPKT, Viện Cơ
khí Trường Đại học Bách khoa Hà nội, Viện máy và dụng cụ công
nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suôt thời gian học tập và nghiên cứu luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí Trường
Cao đẳng Công nghệ Hà nội đã tạo điều kiện và hỗ trợ cho tôi thực hiện
luận văn này.
Trong quá trình làm luận văn do năng lực bản thân còn hạn chế nên
luận văn không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được
đóng góp các ý kiến của các thầy, cô giáo.
Hà nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012
Tác giả
Nguyễn Viết Khiêm
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trong luận văn là do sự tìm
hiểu và nghiên cứu của bản thân, cũng với sự hướng dẫn của PGS.TS.
Tăng Huy, TS. Trần Anh Quân.
Đề tài của luận văn không trùng với bất cứ đề tài nào khác.
Hà nội, ngày 20 tháng 08 năm 2012
Người Cam Đoan
Nguyễn Viết Khiêm
Mục Lục
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. ........................................................................ 2
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.................... 2
3.1 Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 2
3.2 Phạm vi nghiên cứu. .................................................................................... 2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC GIẢ. ........ 3
4.1 Nội dung nghiên cứu. .................................................................................. 3
4.2 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 3
4.3 Ý nghĩa thực tiễn. ........................................................................................ 3
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................. 3
1.1. Đặc điểm các máy CNC và vai trò của nó trong tự động hóa gia
công .................................................................................................................. 4
1.2 Các phương pháp lập trình....................................................................... 7
1.2.1 Lập trình bằng máy. .............................................................................. 7
1.2.1.1 Giới thiệu chung về lập trình bằng máy. ............................................... 7
1.2.1.2 Lập trình bằng máy tại nơi lập trình độc lập. ........................................ 8
1.2.1.3 Các chương trình tính toán phục vụ cho việc lập trình bằng máy. ....... 9
1.2.1.4Một số ngôn ngữ lập trình bằng máy. .................................................. 11
1.2.1.5 Giới thiệu về APT. .............................................................................. 13
1.2.2 Lập trình bằng tay. ................................................................................. 14
1.2.2.1 Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC. ....................................... 15
1.2.2.2 Lập trình bằng tay trên cụm CNC khác. ............................................. 16
1.2.2.3 Lập trình bằng tay tại phân xưởng và chuẩn bị chương trình. ............ 16
CHƯƠNG 2 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT ............................. 18
2.1 Phần định nghĩa hình học. ......................................................................... 18
2.1.1 Các câu lệnh định nghĩa hình họccơ bản trong APT. ............................ 18
2.1.1.1 Định nghĩa điểm. ................................................................................. 20
2.1.1.2 Theo hệ toạ độ vuông góc. .................................................................. 20
2.1.1.3 Theo hệ toạ độ cực. ............................................................................. 21
2.1.1.4 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu. ............................................ 22
2.1.1.5 Điểm định nghĩa theo tâm đường tròn. ............................................... 22
2.1.1.6 Giao điểm của một đường tròn và đường thẳng đi qua tâm. .............. 23
2.1.1.7 Điểm xác định bởi quan hệ với một điểm khác trên đường tròn. ....... 23
2.1.1.8 Giao điểm của 2 đường thẳng. ............................................................ 24
2.1.1.9 Giao điểm của hai đường thẳng và đường tròn................................... 24
2.1.1.10 Giao của hai đường tròn. ................................................................... 25
2.1.1.11 Giao của ba mặt phẳng. ..................................................................... 26
2.1.2 Định nghĩa đường thẳng. ........................................................................ 26
2.1.2.1 Đường thẳng được định nghĩa qua 2 điểm. ......................................... 27
2.1.2.2 Đường thẳng định nghĩa dựa trên trục X hoặc trục Y và khoảng
Offset. .............................................................................................................. 27
2.1.2.3 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và tạo với trục X hoặc
trục Y một góc. ................................................................................................ 28
2.1.2.4 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và song song hoặc
vuông góc với đường thẳng cho trước. ........................................................... 28
2.1.2.5 Đường thẳng được định nghĩa bởi chiều nghiêng hoặc góc tạo bởi
nó với trục chính và đoạn chắn trên trục. ........................................................ 29
2.1.2.6 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và hợp một góc với
đường thẳng cho trước. ................................................................................... 30
2.1.2.7 Đường thẳng định nghĩa song song với một đường thẳng cho
trước. ............................................................................................................... 30
2.1.2.8 Đường thẳng định nghĩa đi qua một điểm và tiếp tuyến với một
đường tròn xác định. ....................................................................................... 31
2.1.2.9 Đường thẳng định nghĩa tiếp xúc với một đường tròn và tạo với
trục X một góc. ................................................................................................ 32
2.1.2.10 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn và tạo với
đường thẳng cho trước một góc xác định........................................................ 33
2.1.2.11 Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của hai đường tròn. .............. 34
2.1.3 Định nghĩa đường tròn. .......................................................................... 35
2.1.3.1. Đường tròn được định nghĩa bởi tâm và bán kính. ............................ 35
2.1.3.2 Đường tròn định nghĩa bởi ba điểm trên chu vi của nó. ..................... 36
2.1.3.3 Đường tròn định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi. ......... 36
2.1.3.4 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm trên chu vi và giá trị bán
kính cho trước. ................................................................................................ 36
2.1.3.5 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường thẳng tiếp
tuyến. ............................................................................................................... 37
2.1.3.6 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác
tiếp xúc. ........................................................................................................... 38
2.1.3.7 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm tiếp tuyến giao nhau và
gá trị bán kính được xác định. ......................................................................... 39
2.1.3.8 Đường tròn được định nghĩa bởi một tiếp tuyến, một điểm trên
chu vi và giá trị bán kính của nó. .................................................................... 40
2.1.3.9 Đường tròn được định nghĩa khi nhận 3 đường thẳng làm tiếp
tuyến. ............................................................................................................... 40
2.1.3.10 Đường tròn được định nghĩa khi biết giá trị bán kính và tiếp xúc
với một đường thẳng và một đường tròn khác. ............................................... 41
2.1.3.11 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 đường tròn tiếp xúc và giá trị
bán kính xác định của nó. ................................................................................ 43
2.1.3.12 Đường tròn định nghĩa đi qua một điểm, tiếp xúc với một đường
tròn cho trứơc và có giá trị bán kính xác định. ............................................... 44
2.1.4 Định nghĩa mặt phẳng. ........................................................................... 45
2.1.4.1 Mặt phẳng được định ra bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng. ... 45
2.1.4.2 Mặt phẳng được định ra bởi các hệ số của phương trình mặt
phẳng. .............................................................................................................. 45
2.1.4.3 Mặt phẳng có thể được định nghĩa khi đi qua một điểm xác định
và song song với mặt phẳng khác. .................................................................. 49
2.1.4.4 Mặt phẳng được định nghĩa bởi khoảng cách vuông góc với mặt
phẳng khác đã xác định. .................................................................................. 50
2.1.4.5 Mặt phẳng được định nghĩa bởi tiếp điểm và một véc tơ pháp
tuyến V. ........................................................................................................... 50
2.1.4.6 Mặt phẳng được định nghĩa qua 2 điểm cho trước và vuông góc
với mặt phẳng cho trước. ................................................................................ 51
2.1.4.7 Mặt phẳng được định nghĩa qua một điểm cho trước và vuông
góc với 2 mặt phẳng giao nhau. ...................................................................... 52
2.1.4.8 Mặt phẳng được định nghĩa khi song song với mặt phẳng tọa độ
và cách mặt phẳng toạ độ một khoảng cách xác định. .................................... 52
2.1.4.9 Mặt phẳng được xác định qua một điểm và tiếp xúc với một hình
trụ..................................................................................................................... 53
2.1.5 Các dạng đường CONIC. ....................................................................... 54
2.1.5.1 Định nghĩa đường Elips. ..................................................................... 54
2.1.5.2 Định nghĩa đường cong Hypecbol. ..................................................... 56
2.1.5.3 Định nghĩa Parabol. ............................................................................. 58
2.2 Thiết lập đường chạy dao trong APT ........................................................ 59
2.2.1.1. Lệnh FROM: ...................................................................................... 59
2.2.1.2. Lệnh GOTO: ...................................................................................... 60
2.2.1.3. Lệnh GODLTA: ................................................................................. 61
2.2.2. Các bề mặt kiểm soát: ........................................................................... 62
2.2.3. Những thay đổi với bề mặt Check: ....................................................... 64
2.2.4. Lệnh START - UP: ............................................................................... 65
2.2.4.1. Lệnh START - UP với ba bề mặt kiểm soát: ..................................... 66
2.2.4.2 Lệnh START - UP với hai bề mặt kiểm soát: ..................................... 67
2.2.4.3 Lệnh START - UP với một bề mặt kiểm soát: ................................... 68
2.2.5 Lập trình với đường chạy dao CONTINUOS - PATH: ......................... 69
2.2.5.1 Từ bổ nghĩa về hướng chuyển động chạy dao: ................................... 70
2.2.5.2 Từ bổ nghĩa cho vị trí dao: .................................................................. 73
2.2.5.3. Lệnh chạy dao theo Continuos - Path: ............................................... 75
2.2.6 Lệnh thiết đặt dung sai. .......................................................................... 76
2.3 APT POSCTPROCESSOR – Câu lệnh hậu sử lý. .................................... 79
2.3.1 Các lệnh thuộc bộ hậu xử lý .................................................................. 80
2.3.1.1 Thiết lập đơn vị. .................................................................................. 80
2.3.1.2 Thiết lập dụng cụ cắt. .......................................................................... 80
2.3.1.3 Lệnh quay trục Spindle. ..................................................................... 84
2.3.1.4 Thiết lập lượng tiến dao. .................................................................... 85
2.3.1.5 Lệnh thay dao. .................................................................................... 86
2.3.1.6 Thiết lập chế độ làm nguội. ................................................................ 86
2.3.1.7 Lệnh tạo thời gian trễ. ....................................................................... 87
2.3.1.8 Lệnh dừng. ......................................................................................... 87
2.3.1.9 Lệnh định nghĩa mặt phẳng mới. ...................................................... 88
2.3.1.10 Lệnh hủy bỏ..................................................................................... 88
2.3.1.11 Lệnh kết thúc chương trình. ............................................................ 88
2.3.1.12 Lệnh hoàn thành. ............................................................................ 88
2.3.2 Các câu lệnh bổ trợ............................................................................... 89
2.3.2.1 Câu lệnh PARTNO. .......................................................................... 89
2.3.2.2 Câu lệnh MACHIN. .......................................................................... 89
2.3.2.3 Câu lệnh NOPOST. ........................................................................... 90
2.3.2.4 Câu lệnh CLPRNT. ........................................................................... 90
2.3.2.5 Câu lệnh REMARK và $$. ............................................................... 90
2.4 Tạo lập và thi hành một chương trình APT. ........................................... 91
2.4.1 Cấu trúc của một chương trình APT. ................................................... 91
2.4.2 Bộ xử lý APT. ...................................................................................... 93
2.4.2.1 Pha giám sát. ..................................................................................... 94
2.4.2.2 Pha dịch. ............................................................................................ 94
2.4.2.3 Pha thi hành. ..................................................................................... 95
2.4.2. 4 Pha soạn thảo................................................................................... 95
2.4.2.5 Pha hậu xử lý. .................................................................................... 95
2.4.3 Tiến trình xử lý của chương trình nguồn APT..................................... 96
Kết luận chương 2 ......................................................................................... 103
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÁY
PHAY CNC .................................................................................................. 104
3.1 Bài 1: ..................................................................................................... 104
3.3 Bài 2: ..................................................................................................... 107
3.4 Bài 3: ..................................................................................................... 113
3.4 Bài 4: .................................................................................................... 116
3.5 Bài 5: ..................................................................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 129
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Dạng tiêu chuẩn của một số loại thực thể hình học........................ 97
Bảng 2.2: Các thuật ngữ cơ bản dùng trong lập trình bằng ngôn ngữ APT ... 99
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo hệ tọa độ vuông
góc .................................................................................. 21
Hình 2.2: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo hệ tọa độ độc cực 21
Hình 2.3: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo bán kính, góc và
điểm tham chiếu.............................................................. 22
Hình 2.4: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo tâm đường tròn 22
Hình 2.5: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm theo giao điểm của một
đường tròn và đường thẳng đi qua tâm .......................... 23
Hình 2.6: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi quan hệ với một
điểm khác trên đường tròn ............................................ 23
Hình 2.7: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của hai
đường thẳng.. .................................................................. 24
Hình 2.8: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của
đường thẳng và đường tròn ........................................... 25
Hình 2.9: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của hai
đường tròn ...................................................................... 26
Hình 2.10: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa điểm bởi giao điểm của ba
mặt phẳng ....................................................................... 26
Hình 2.11: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng qua hai điểm 27
Hình 2.12: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng dựa trên trục X
hoặc trục Y và khoảng offset ......................................... 27
Hình 2.13: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và tạo với trục X hoặc trục Y một góc .......................... 28
Hình 2.14: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và song song hoặc vuông góc với đường thẳng cho trước 28
Hình 2.15: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng bởi chiều
nghiêng hoặc góc tạo bởi nó với trục chính và đoạn chắn
trên trục .......................................................................... 29
Hình 2.16: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và hợp một góc với đường thẳng cho trước .................. 30
Hình 2.17: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng song song với
một đường thẳng cho trước ........................................... 31
Hình 2.18: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng đi qua một điểm
và tiếp tuyến với một đường tròn .................................. 32
Hình 2.19: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng tiếp xúc với
một đường tròn và tạo với trục X một góc xác định ..... 33
Hình 2.20: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng là tiếp tuyến
của đường tròn và hợp với đường thẳng cho trước một
góc xác định ................................................................... 33
Hình 2.21: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường thẳng là tiếp tuyến
của hai đường tròn ......................................................... 34
Hình 2.22: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi vị trí tâm và
bán kính ......................................................................... 35
Hình 2.23: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
một điểm trên chu vi ....................................................... 36
Hình 2.24: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
một điểm trên chu vi ..................................................... 36
Hình 2.25: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm trên
chu vi và giá trị bán kính được đươc cho trước.............. 36
Hình 2.26: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và
đường thẳng tiếp tuyến .................................................. 37
Hình 2.27: Hình vẽ về định nghĩa đường tròn bởi điểm tâm và đường
tròn khác tiếp xúc .......................................................... 38
Hình 2.28: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi hai tiếp tuyến
giao nhau và giá trị bán kính được xác định .................. 39
Hình 2.29: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi một tiếp
tuyến, một điểm trên chu vi và giá trị bán kính của nó .. 40
Hình 2.30: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn khi nhận ba
đường thẳng làm tiếp tuyến ........................................... 41
Hình 2.31: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn khi biết giá trị
bán kính và tiếp xúc với một đường thẳng và một đường
tròn khác ........................................................................ 42
Hình 2.32: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn bởi hai đường
tròn tiếp xúc và giá trị bán kính xác định của nó .......... 43
Hình 2.33: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường tròn đi qua một điểm,
tiếp xúc với một đường tròn cho trước và có giá trị bán
kính xác định .................................................................. 44
Hình 2.34: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng được định ra bởi
ba điểm phân biệt không thẳng hàng ............................. 45
Hình 2.35: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
XY .................................................................................. 46
Hình 2.36: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
YZ .................................................................................. 47
Hình 2.37: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
ZX .................................................................................. 47
Hình 2.38: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bất kỳ không song
song với một trong ba mặt phẳng tọa độ chính (cách 1) 48
Hình 2.39: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bất kỳ không song
song với một trong ba mặt phẳng tọa độ chính (cách 2) 49
Hình 2.40: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
và song song với một mặt phẳng khác .......................... 49
Hình 2.41: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bởi khoảng cách
vuông góc với mặt phẳng khác đã xác định .................. 50
Hình 2.42: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng bởi tiếp điểm và
một véc tơ pháp tuyến .................................................... 51
Hình 2.43: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua hai điểm
cho trước và vuông góc với mặt phẳng khác ................. 51
Hình 2.44: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
cho trước và vuông góc với hai mặt phẳng giao nhau ... 52
Hình 2.45: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng song song với mặt
phẳng tọa độ và cách mặt phẳng tọa độ một khoảng xác
định ................................................................................ 52
Hình 2.46: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa mặt phẳng đi qua một điểm
và tiếp xúc với một hình trụ ........................................... 54
Hình 2.47: Hình vẽ về định nghĩa đường Elips ................................. 55
Hình 2.48: Hình vẽ về định nghĩa đường Hy pe bol ......................... 56
Hình 2.49: Hình vẽ ví dụ về định nghĩa đường Hy pe bol dùng dạng
nón chung Elips .............................................................. 57
Hình 2.50: Hình vẽ về định nghĩa đường Pa ra bol ........................... 58
Hình 2.51: Hình vẽ ví dụ về lệnh GOTO ......................................... 60
Hình 2.52: Hình vẽ ví dụ về lệnh GODLTA ................................... 61
Hình 2.53: Hình vẽ ví dụ 1 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát .. ...................................................................... 62
Hình 2.54: Hình vẽ ví dụ 2 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát .. ...................................................................... 62
Hình 2.55: Hình vẽ ví dụ 3 về quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt
kiểm soát ...................................................................... ..63
Hình 2.56: Hình vẽ ví dụ về những thay đổi với bề mặt Check ...... 65
Hình 2.57: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với ba bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 66
Hình 2.58: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với hai bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 67
Hình 2.59: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với một bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 68
Hình 2.60: Hình vẽ ví dụ về lệnh START - UP với một bề mặt kiểm
soát ................................................................................. 69
Hình 3.61: Hình vẽ giải thích từ bổ nghĩa về hướng chuyển động
chạy dao .......................................................................... 71
Hình 2.62a: Phân vùng thuộc từ bổ nghĩa GOFWD và GOBACK .. 71
Hình 2.62b: Phân vùng thuộc từ bổ nghĩa GOLFT và GORGT ....... 71
Hình 2.62c: Phân vùng gối lên nhau của các từ bổ nghĩa.................. 72
Hình 2.63: Hình vẽ giải thích từ bổ nghĩa cho vị trí dao ................. 72
Hình 2.64a: Hướng chạy dao cùng chiều kim đồng hồ .................... 74
Hình 2.64b: Hướng chạy dao ngược chiều kim đồng hồ .................. 74
Hình 2.65: Hình vẽ ví dụ về việc sử dụng từ bổ nghĩa .................... 74
Hình 2.66: Hình vẽ ví dụ về lệnh OUTTOL .................................... 76
Hình 2.67: Hình vẽ ví dụ về lệnh INTOL ........................................ 77
Hình 2.68: Hình vẽ ví dụ về lệnh OUTTOL và INTOL .................. 78
Hình 2.69: Hình vẽ của một số dụng cụ cắt ..................................... 81
Hình 2.70: Hình vẽ các thông số của dụng cụ cắt ........................... 81
Hình 2.71: Hình vẽ một số loại dao APT không thể xác dịnh được 84
Hình 3.1: Hình vẽ bài tập 1 .......................................................... 104
Hình 3.2: Hình vẽ bài tập 2 .......................................................... 107
Hình 3.3: Hình vẽ bài tập 3 .......................................................... 113
Hình 3.4: Hình vẽ bài tập 4 .......................................................... 116
Hình 3.5: Hình vẽ bài tập 5 .......................................................... 121
Hình 3.6: Hình vẽ bài tập 6 ........................................................... 126
PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, sự phát triển của khoa học đã có tác
động rất lớn tới mọi lĩnh vực đời sống xã hội nói chung và khoa học
Công nghệ nói riêng mà đặc biệt là ngành Công nghệ Chế tạo máy. Sự ra
đời của các thế hệ máy công cụ điều khiển số CNC (Computer
Numerical Cantrol) đã làm cho phương thức sản xuất phát triển đến một
tầm cao mới. Các hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM(Computer
Integrated Manufacturing),hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible
Manufacturing System). Với sự đóng góp rất quan trọng của máy CNC,
đã có một vai trò quan trọng làm thay đổi lớn về tổ chức và công nghệ
trong sản xuất, trong cắt gọt kim loại,mà đặc biệt trên máy phay CNC có
ứng dùng ngôn ngữAPT là một mảng kiến thức chuyên môn hiện đại rất
quan trọng trong chương trình đào tạo ngành Cơ khí của tất cả các nước
đã và đang phát triển trong đó có Viêt Nam chúng ta.
Trong những năm gần đây Việt Nam cũng không nằm ngoài sự phát
triển đó thể hiện việc năm 2010 Thủ tướng đã phê duyệt chương trình
quốc gia công nghệ cao(CNC) có mục tiêu đến năm 2020 hình thành và
phát triển khoảng 500 doanh nghiệp(DN) sản xuất sản phẩm,khoảng 200
doanh nghiệp ứng dụng CNC tại các vùng kinh tế trọng điểm
Để đáp ứng nhu cầu lao động có trình độ kỹ thuật cao trong sản
xuất, hiện nay nhiều trường đào tạo trung học chuyên nghiệp, cao đẳng,
đại học đã đưa chương trình kỹ thuật số vào giảng dạy. Nhiều trường đã
trang bị các máy tiện, phay NC, CNC để phục vụ đào tạo. Tuy vậy, lĩnh
vực này đối với nhiều trường cũng đang còn là mới mẻ cả về điều kiện
nghiên cứu và điều kiện trang bị. Chính vì vậy, nội dung đào tạo trong
các trường Cao đẳng, đaị học,nhất là trường Cao đẳng công nghệ Hà Nội
là một trường mới được thành lập với mô hình trường trong công ty với
1
phương châm gắn đào tạo với thực tế sản xuất trong các doanh nghiệp,
việc xây dựng hệ thống các bài thực hành,thí nghiệm gia công trên các
máy cắt gọt CNC sát với thực tế, với điều kiện sản xuất công nghiệp và
phù hợp với điều kiện giảng dạy trong nhà trường. Đây là vấn đề rất khó
khăn nhưng vô cùng cần thiết, nếu giải quyết tốt vắn đề nay thì sinh viên
sau khi tốt nghiệp gia trường có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công
việc tại các cơ sở sản xuất. Với những lý do trên, tác giả chọn đề tài
“Nghiên cứu xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có
ứng dụng ngôn ngữ APT tại trường Cao đẳng Công nghệ Hà Nội”
làm đề tài luận văn Thạc sĩ của mình
Trong phạm vi giới hạn, luận văn này chỉ đề cập đến các nội dung
cơ bản sau:
- Những nội dung cơ bản về ngôn ngữ lập trình thông dụng mà
trong Cao đẳng, Đại học cần trang bị cho sinh viên.
- Hệ thống những bài tập trên máy phay điển hình, phản ánh được
tương đối đầy đủ các công nghệ cơ bản, để học đi đôi với hành..
Với sự hiểu biết và khả năng có hạn, luận văn này chắc chắn sẽ
còn nhiều hạn chế, thiếu sót, rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến
của các thầy cô giáo.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Nghiên cứu xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có ứng
dụng ngôn ngữ APT tại trường Cao đẳng Công nghệ Hà Nộinhằm nâng
cao chất lượng dạy học.
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
3.1 Đối tượng nghiên cứu.
- Ứng dụng các bài thực hành trên máy phay CNC vào các trường
Cao đẳng.
3.2 Phạm vi nghiên cứu.
2
Đề tài tập chung xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC
GIẢ.
4.1 Nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu tổng quát về CNC
- Nghiên cứu về ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC có ứng dụng
ngôn ngữ APT.
Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn
thành sẽ có những đóng góp đáng kể ch việc xây dựng chương trình đào
tạo CNC nói chung cũng như thực hành trên máy phay CNC nói riêng tại
các trường Cao đẳng và Đại học.
4.2 Ý nghĩa khoa học.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ xung cho cơ sở tý
thuyết về nghiên cứu máy CNC và lập trình gia công trên máy phay
CNC có ứng dụng ngôn ngữ APT vào giảng dạy một cách có hiệu quả.
4.3 Ý nghĩa thực tiễn.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở để cải tiến chương trình
bám sát với thực tiễn. Đáp ứng nhu cầu lao động có trình độ lao cao
trong sản xuất, để thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Tác giả sử dụng phương pháp sau đây để nghiên cứu luận văn:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm.
- Phân tích và đánh giá kết quả.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC
1.1. Đặc điểm các máy CNC và vai trò của nó trong tự động hóa
gia công
Điều khiện số (Computer Numerical Cantrol) ra đời với mục đích
điều khiển các quá trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công
cụ. Về thực chất đay là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động
của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vặn chuyển phôi liệu
hoặc các chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm…) trên cơ
sở các dữ liệu đượ cung cấp là các dạng mã nhị nguyên bao gồm các chữ
số, số thập phân,các chữ cái và một số ký tư đặc biệt tạo lên một chương
trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Trước đây cũng có các quá trình gia công được điều khiển theo
chương trình bằng kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống
thủy lực, cam hoặc điều khiển bằng mạch logic… Ngày nay, với việc
ứng dụng các thành quả tiến bộ của Khoa học – Công nghệ, nhất lá lĩnh
vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà máy Chế tạo máy
nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực
hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt, thích ứng với nền sản
suất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Ý tưởng về điều khiển máy bằng cách lệnh nhớ ở các máy CNC đã
xuất hiện từ thế kỷ thứ 14, nó đã được phát triển và hoàn thiện cho đến
ngày hôm nay.
- 1808 Toseph M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các
máy dệ(bìa dục lỗ là vật mang tin.
- 1863 Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ.
- 1938Claude Sannon bảo vệ luận án tiến sỹ ở viện công nghệ MIT
với nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân.
4
Từ những năm 40 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dung phiếu
đục lỗ để ghi các các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ.
Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực
Hoa kỳ cơ quan này đã tài trợ một loạt các đề tài nghiên cứu tại phòng
thí nghiệm Servomechanism của trường đại học kỹ thuật Massachusetts
(MIT).
Công trình đầu tiên tai MIT là phát triển một mẫu máy phay NC
bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao theo ba trục tọa độ. Mẫu
máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm 1952. Từ năm 1953 khả năng
của máy NC đã được chứng minh. Vào năm 1959 triển lãm máy công cụ
tại Paris trưng bày những chiếc máy phay VN đầu tiêncủa châu Âu.
Năm 1960 các hệ điều khiển số được chế tạo tương ứng với trình độ
kỹ thuật của công nghệ bóng đèn điện tử và rowle (cơ/điện/thủy lực),
máy kích thước lớn,rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường khác nhau
và giá cao. Vì vậy máy không được sử dụng rộng rãi.
Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số nhanh chóng ứng dụng
các tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp những CN sử dụng
những bản mạch logic được thay thế bởi các bộ nhớ có dung lượng đủ
lớn, do lối ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà những phần
cứng trước đây được thay thế bằng những phần mềm linh hoạt hơn.
Dung lượng bộ nhớ ngày càng được mở rộng tạo điều kiện lưu giữ trong
hệ điều khiển số trước hết là những chương trình đơn lẻ, sau đó là cả một
thư viện chương trình lại có thể sửa đổi chương trình đã lập một cách dễ
dàng thông qua việc cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp trên máy.
Cho đến ngày nay các chức năng tính toán trong hệ thống CNC
ngày càng được hoàn thiện và đã đạt được tốc độ xử lý cao do tiếp tục
ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển của các bộ vi xử
lý µP. Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt theo các công thức xử
5