MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu nhằm xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC với ứng dụng ngôn ngữ APT tại trường Cao đẳng Công nghệ Hà Nội, nhằm nâng cao chất lượng dạy học Việc áp dụng ngôn ngữ APT trong thực hành sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quy trình gia công và phát triển kỹ năng thực tiễn cần thiết trong ngành công nghiệp.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC GIẢ
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
Luận văn này sẽ đóng góp quan trọng vào việc phát triển chương trình đào tạo CNC, đặc biệt là trong thực hành trên máy phay CNC, tại các trường Cao đẳng và Đại học.
Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu này sẽ bổ sung cho cơ sở lý thuyết về máy CNC và lập trình gia công trên máy phay, đồng thời chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng ngôn ngữ APT trong giảng dạy.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu sẽ là nền tảng để cải tiến chương trình đào tạo, giúp đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực chất lượng cao trong sản xuất, từ đó góp phần vào quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đặc điểm các máy CNC và vai trò của nó trong tự động hóa gia công
Điều khiển số (Computer Numerical Control - CNC) được phát triển nhằm tự động hóa các quá trình gia công cắt gọt trên máy công cụ Quá trình này cho phép máy móc như máy cắt kim loại, robot, và băng tải vận chuyển phôi liệu hoạt động tự động dựa trên dữ liệu mã nhị phân Các mã này bao gồm chữ số, số thập phân, chữ cái và ký tự đặc biệt, tạo thành chương trình làm việc cho thiết bị hoặc hệ thống.
Trước đây, các quá trình gia công thường được điều khiển bằng kỹ thuật chép hình theo mẫu, hệ thống thủy lực, cam hoặc mạch logic Ngày nay, nhờ vào sự tiến bộ của Khoa học – Công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học, các nhà máy chế tạo máy đã áp dụng các hệ thống điều khiển hiện đại vào máy công cụ Điều này cho phép thực hiện các quá trình gia công linh hoạt, thích ứng với sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao Ý tưởng điều khiển máy bằng lệnh nhớ ở các máy CNC đã xuất hiện từ thế kỷ 14 và đã được phát triển, hoàn thiện cho đến 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
Từ những năm 1940, J Parsons đã phát minh ra phương pháp sử dụng phiếu đục lỗ để ghi lại dữ liệu về vị trí tọa độ nhằm điều khiển máy công cụ Năm 1948, ông đã giới thiệu những hiểu biết này cho lực lượng không quân.
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 tại MIT đã phát triển mẫu máy phay NC với khả năng điều khiển chuyển động của đầu dao theo ba trục tọa độ, và mẫu máy NC đầu tiên được giới thiệu vào năm 1952 Đến năm 1953, khả năng của máy NC đã được chứng minh, và năm 1959, các máy phay VN đầu tiên của châu Âu được trưng bày tại triển lãm máy công cụ tại Paris Tuy nhiên, vào năm 1960, các hệ điều khiển số được chế tạo vẫn gặp khó khăn do công nghệ bóng đèn điện tử và rowle (cơ/điện/thủy lực) chưa phát triển, dẫn đến việc máy có kích thước lớn, nhạy cảm với điều kiện môi trường và có giá thành cao, khiến chúng không được sử dụng rộng rãi.
Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số đã nhanh chóng ứng dụng các tiến bộ trong vi điện tử và vi mạch tích hợp, thay thế các bản mạch logic bằng bộ nhớ có dung lượng lớn Sự kết hợp các cụm vi tính vào hệ điều khiển số đã cho phép chuyển đổi từ phần cứng cứng nhắc sang phần mềm linh hoạt hơn Dung lượng bộ nhớ không ngừng mở rộng, giúp lưu trữ không chỉ các chương trình đơn lẻ mà còn cả một thư viện chương trình, đồng thời cho phép sửa đổi chương trình dễ dàng thông qua việc cấp lệnh bằng tay và thao tác trực tiếp trên máy.
Cho đến nay, các chức năng tính toán trong hệ thống CNC đã được cải tiến đáng kể, đạt tốc độ xử lý cao nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ vi xử lý Hệ thống CNC hiện nay được sản xuất hàng loạt với các công thức xử lý đa chức năng phục vụ cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau Sự phát triển từ các vật mang tin như băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ đến đĩa compact (CD) đã nâng cao dung lượng nhớ, độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị.
Việc cài đặt các cụm vi tính vào hệ thống NC để chuyển đổi thành CNC (Điều khiển số bằng máy tính) đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng máy công cụ CNC tại các xí nghiệp vừa và nhỏ, ngay cả khi không có phòng lập trình riêng Điều này cho phép người điều khiển lập trình trực tiếp trên máy, với dữ liệu và thông tin hoạt động của máy được hiển thị rõ ràng trên màn hình Ban đầu, màn hình của hệ điều khiển chỉ là đen trắng với ký tự chữ và số, nhưng hiện nay đã chuyển sang màn hình đồ họa cao cấp, cho phép hiển thị biên dạng chi tiết gia công và mô phỏng chuyển động của dao cụ thể trong không gian ba chiều (3D).
Trong những năm gần đây, ngành công nghệ thông tin đã bùng nổ mạnh mẽ, dẫn đến sự phát triển vượt bậc của công nghệ cao Điều này đã tạo ra những thế hệ máy công cụ điều khiển số ngày càng tiên tiến và ưu việt hơn.
Máy CNC không chỉ mang lại độ chính xác cao và khả năng đáp ứng nhanh về số lượng sản phẩm, mà còn nổi bật với phương thức làm việc điện tử - số hóa Điều này cho phép kết nối với hệ thống xử lý thông tin toàn xí nghiệp, mở rộng tự động hóa quy trình sản xuất và ứng dụng các kỹ thuật quản lý hiện đại qua mạng LAN và WAN.
Máy điều khiển theo chương trình số đã phát triển từ các máy NC đầu tiên sử dụng công nghệ đèn điện tử và rơle, đến các phần tử bán dẫn như điốt và tranzito Sự tiến bộ trong kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp và siêu vi mạch đã cải thiện khả năng xử lý dữ liệu đầu vào cho hệ thống điều khiển số.
NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO APT
Phần định nghĩa hình học
Có 3 phần chính trong chương trình APT, đó là: Mô tả hình học, thiết lập đường chạy dao và các câu lệnh thuộc bộ hậu xử lý ở đây phần định nghĩa hình học sẽ đưa ra các câu lệnh cơ bản, sử dụng để mô tả hình dáng hình học của chi tiết gia công
2.1.1 Các câu lệnh định nghĩa hình họccơ bản trong APT
Các câu lệnh định nghĩa hình dáng hình học được sử dụng để mô tả phần Profile, bao gồm nhiều phần tử nhỏ như điểm, đường tròn, cung cong, cùng với các mặt phẳng và Profile 2 chiều, Profile 3 chiều.
Trong quá trình gia công, APT sẽ sử dụng các phần tử hình học đã được định nghĩa để thiết lập đường chạy dao và xác định trạng thái chuyển động của lưỡi cắt Việc định nghĩa hình học là bước quan trọng trước khi thực hiện các lệnh thiết lập đường chạy dao trong chương trình APT Dù hình thức xác định hình học có thể khác nhau, nó vẫn dựa trên các cấu trúc hình học cơ bản đã được quy định và thông tin trong câu lệnh có dạng chung.
{Nhãn lệnh} Tên thực thể = Dạng thực thể/ thông tin về việc định nghĩa thực thể
Ví Dụ: C1 = CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,5
Nhãn lệnh là từ lựa chọn không bắt bụôc chỉ được sử dụng cho câu lệnh của vòng lặp hoặc tham chiếu trong chương trình
Tên thực thể là ký hiệu cho thực thể hình học cần định nghĩa, với tối đa 6 ký tự bao gồm chữ và số Tên không được trùng với từ khóa trong APT và phải bắt đầu bằng một ký tự chữ cái để phân biệt với giá trị số Trong APT, có các từ khóa "chính" và "phụ" không được sử dụng làm tên lệnh khai báo thực thể Một tên lệnh đã định nghĩa có thể được tham chiếu trong các lệnh định nghĩa hình học hoặc lệnh chạy dao Dưới đây là một số ví dụ về tên hợp lệ và không hợp lệ.
Các ký hiệu hợp lệ:
Các dạng ký hiệu không hợp lệ
9786: Không có ký tự chữ cái ở đầu
EXAMPLE: Vượt quá 6 ký tự
POINT: Trùng với từ khoá trong APT
A4.35: Ký tự không hợp lệ Có dấu chấm thập phân
Dấu bằng được sử dụng để gán tên cho một thực thể hình học hoặc một Macro, đồng thời cũng có thể gán giá trị cho một biến, như được minh họa trong ví dụ.
P1 = POINT/4,5,6 Gán tên P1 cho điểm (4,5,6)
M1 = MACRO/X,Y,Z Gán tên M1 cho một hàm chương trình
X = 10.0 Gán giá trị 10.0 cho biến X
Dạng thực thể là từ khóa lưu giữ trong bộ nhớ, dùng để xác định các thực thể hình học trong phần profile 2 chiều đơn giản Các từ khóa này có thể bao gồm: POINT, LINE, CIRCLE và PLANE.
Một số dạng thực thể được lưu trữ trong bộ nhớ, phục vụ cho việc định nghĩa bề mặt 3 chiều trong APT đó là:
LCONIC (loft conic- mặt cong nối tiếp)
PARSRE: (parametric surface - bề mặt tham số)
QADRIC (general quadric – mặt toán học tổng quát)
RLDSRE (ruled surface – bề mặt kẻ)
TABCYL (tabulade cylinder – hình trụ có biến dạng được thành lập bởi thống kê điểm)
Dòng gạch chéo (/) không chỉ được sử dụng để phân cách từ khoá chính và dữ liệu đi kèm, mà còn có thể đóng vai trò như một ký hiệu trong phép chia số học.
Sự định nghĩa thực thể cung cấp thông tin cần thiết để mô tả các thực thể, bao gồm tập hợp giá trị số, từ bổ nghĩa tham khảo cho các thực thể hình học phân biệt và từ khóa trong APT.
Có 4 dạng thực thể cơ bản là: Point, Line, Circle, và Plane sẽ được đưa ra trong chương trình này
Một điểm là vị trí xác định trong không gian, được mô tả duy nhất bởi ba kích thước trong hệ thống tọa độ vuông góc Trong toán học, có nhiều cách để định nghĩa điểm, và trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày các phương pháp định nghĩa điểm.
2.1.1.2 Theo hệ toạ độ vuông góc
Dạng câu lệnh để xác định một điểm dựa vào toạ độ vuông góc của nó như sau: POINT/ Tọa độ X, toạ độ Y, toạ độ Z;
Khi tọa độ Z không được chỉ định, giá trị của nó sẽ được xác định bởi lệnh ZSURE trước đó Nếu lệnh ZSURE không được áp dụng, tọa độ Z của điểm sẽ mặc định là 0.
Ba điểm với ký hiệu P1,
P2, P3 được xác định trong hệ toạ độ vuông góc như hình
2.1.Giá trị toạ độ của 3 điểm này là P1(3,4,3), P2(-2,-4,2),
Lệnh định nghĩa hình học của 3 điểm này được đưa ra như
2.1.1.3 Theo hệ toạ độ cực
Một điểm trong hệ tọa độ cực được xác định bởi bán kính và một góc Đồng thời, có ba mặt phẳng được xác định bởi hai trong ba trục tọa độ.
XYPLAN (XY-PLAN mặt phẳng XY);
YZPLAN (YZ-PLAN mặt phẳng YZ);
ZXPLAN (ZX-PLAN mặt phẳng ZX)
Giá trị góc được xác định từ hướng X+ đến bán kính khi mặt tham chiếu là XYPLAN hoặc ZXPLAN Trong khi đó, khi sử dụng hai mặt tham chiếu YZPLAN, giá trị góc được đo từ trục Y+ đến bán kính.
, Gía trị bán kính, giá trị góc;
Ví dụ 2.2: Định nghĩa 3 điểm P1, P2 trong hệ toạ độ độc cực, như chỉ ra trong (hình 2.2)
2.1.1.4 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu
Một điểm trong mặt phẳng YZ có thể được xác định bởi bán kính và góc liên hệ với điểm cho trước trong hệ toạ độ độc cực
POINT/tên tham chiếu,RADIUS,giá trị bán kính,ATANGL,giá trị góc;
Chú ý rằng ATANGL là từ bổ nghĩa như là giá trị góc
Ví dụ 2.3: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 từ điểm tham chiếu PL1 (Như chỉ ra trong hình2.3)
2.1.1.5 Điểm định nghĩa theo tâm đường tròn Điểm có thể định nghĩa từ tâm của đường tròn cho trước Như vậy, đường tròn có thể được định nghĩa trước điểm
PONIT/ CENTER, Tên đường tròn;
Ví dụ 2.4: Định nghĩa 2 điểm P1 và P2 lần lượt là tâm của 2 đường tròn cho trước C1 và C2 như(hình 2.4)
2.1.1.6 Giao điểm của một đường tròn và đường thẳng đi qua tâm
Một điểm có thể xác định từ giao điểm giữa đường tròn và đường thẳng đi qua tâm của nó, tạo thành một góc với trục X+.
POINT/ Tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc ;
Ví dụ 2.5: Định nghĩa ba điểm P1, P2, P3 dựa trên cung tròn C1 như trong (hình 2.5)
2.1.1.7 Điểm xác định bởi quan hệ với một điểm khác trên đường tròn
Một điểm có thể được định nghĩa dựa trên đường tròn trước và tạo một góc với điểm tham chiếu
Từ bổ nghĩa CLW và CCLW được sử dụng để chỉ hướng quay là thuận chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ
Từ khóa phụ DELTA và ATANGL chỉ ra rằng góc đưa ra là góc tăng, đo từ điểm tham chiếu
POINT/ Tên điểm tham chiếu, DELTA,
CLW , ON, tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc ;
Ví dụ 2.6: Định nghĩa 2 điểm P2, P3 dựa trên đường tròn C1 cho trước và điểm tham chiếu P1 như chỉ ra trên (hình 2.6)
P2 = POINT/ P1, DELTA, CCLW, ON, C1, ATANGL, 45;
P3 = POINT/ P1, DELTA, CLW, ON, C1, ATANGL, 60;
2.1.1.8 Giao điểm của 2 đường thẳng
Một điểm có thể được định nghĩa đơn giản là giao điểm của 2 đường thẳng
POINT/ INTOF, tên đường thẳng 1, tên đường thẳng 2;
Chú ý rằng từ INTOF thay cho
Ví dụ 2.7: Định nghĩa 3 điểm P1,
P2,P3 là giao điểm của 2 đường thẳng trong 3 đường thẳng cho trước trong
2.1.1.9 Giao điểm của đường thẳng và đường tròn
Điểm có thể được xác định từ giao điểm của đường thẳng và đường tròn Khi đường thẳng cắt đường tròn tại hai điểm, cần có một từ bổ nghĩa để lựa chọn điểm duy nhất mà ta mong muốn.
một góc
Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn và tạo với đường thẳng cho trước một góc xác định
Đường thẳng có thể được định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn, tạo thành một góc xác định với một đường thẳng đã cho Góc dương được xác định là góc có hướng ngược chiều kim đồng hồ, vì vậy cần có một từ bổ nghĩa để lựa chọn đường thẳng mong muốn.
LINE/ ATANGL, giá trị góc, tên đường thẳng, TANTO, tên đường tròn,
Ví dụ 2.20 : Hai đường thẳng L2,
L3 được định nghĩa là tiếp tuyến của đường tròn C1 và hợp với đường thẳng
Hoặc L2 = LINE/ATANGL, -60, L1, TANTO, C1, YSMALL;
Hoặc L3 = LINE/ATANGL, -60, L1, TANTO, C1, YLARGE;
Đường thẳng định nghĩa là tiếp tuyến của hai đường tròn
Đường thẳng có thể được định nghĩa là tiếp tuyến của hai đường tròn, trong đó có thể có tối đa 4 đường thẳng tiếp tuyến Để lựa chọn đường thẳng mong muốn, cần có từ bổ nghĩa đi kèm Việc sử dụng hai từ "RIGHT" và "LEFT" phụ thuộc vào mặt của đường tròn mà đường thẳng tiếp xúc, khi quan sát từ tâm của đường tròn thứ nhất đến tâm của đường tròn thứ hai.
, TANTO, Đường tròn thứ nhất,
Ví dụ 2.21: Bốn đường thẳng được định nghĩa là tiếp tuyến của 2 đường tròn C1, C2 như chỉ ra trong (hình
L3 = LINE / RIGHT, TANTO, C1, RIGHT, TANTO, C1;
Hoặc L3 = LINE / LEFT, TANTO, C2, LEFT, TANTO, C1;
L4 = LINE / LEFT, TANTO, C1, LEFT, TANTO, C2;
Hoặc L4 = LINE / RIGHT, TANTO, C2, RIGHT, TANTO, C1;
Định nghĩa đường tròn
Trong toán học, đường tròn là quỹ tích của các điểm di chuyển trên cùng một mặt phẳng, với khoảng cách không đổi đến một điểm cố định Trong ngôn ngữ APT, đường tròn được coi là mặt trụ vuông góc với mặt phẳng XY Bài viết này sẽ trình bày 12 dạng định nghĩa đường tròn, được mô tả chi tiết trong các phần tiếp theo.
2.1.3.1 Đường tròn được định nghĩa bởi tâm và bán kính
Một đường tròn được xác định bởi vị trí tâm và giá trị bán kính, có thể được mô tả qua tọa độ tâm và bán kính Có hai cách để định nghĩa đường tròn tùy thuộc vào cách xác định điểm Khi tâm đường tròn được xác định tại một điểm cụ thể, cần sử dụng từ phụ CENTER sau dấu gạch chéo, theo sau là tên điểm và giá trị bán kính được chỉ định bởi từ phụ RADIUS.
CIRCLE / Toạ độ X, toạ độ Y, giá trị bán kính;
RADIUS, giá trị bán kính;
Tọa độ Z cho vị trí tâm không được đưa ra trong câu lệnh
Ví dụ 2.22: Định nghĩa 2 đường tròn
C1 và C2 được xác định bởi vị trí tâm và bán kính của chúng Hai dạng câu lệnh định nghĩa cho mỗi đường tròn được đưa ra như sau: Lưu ý rằng P1 và P2 cần được định nghĩa trước khi sử dụng dạng câu lệnh thứ hai.
2.1.3.2 Đường tròn định nghĩa bởi ba điểm trên chu vi của nó
Qua ba điểm phân biệt không thẳng hàng ta định nghĩa được một đường tròn duy nhất
CIRCLE/tên điểm,tên điểm,tên điểm ;
Ví dụ 2.23 : Đường tròn C1 được định nghĩa bởi ba điểm P1, P2, P3 trên chu vi như (hình 2.3)
2.1.3.3 Đường tròn định nghĩa bởi điểm tâm và một điểm trên chu vi
Một đường tròn được xác định bởi một điểm trung tâm và một điểm khác nằm trên chu vi.
CIRCLE / điểm tâm, tên điểm ;
Ví dụ 2.24: Đường tròn C1 được định nghĩa bởi điểm tâm P1 và điểm
P2 nằm trên chu vinhư (hình 2.24)
2.1.3.4 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm trên chu vi và giá trị bán kính cho trước
Với 2 điểm xác định trên chu vi và bán kính có thể định nghĩa 2 đường tròn Như vậy một từ bổ nghĩa trực tiếp phải được sử dụng để lựa chọn đường tròn mong muốn.Từ bổ nghĩa được lựa chọn trên cơ sở quan hệ giữa toạ độ X hoặc toạ độ Y của 2 điểm tâm có thể
, Tên điểm, tên điểm, RADIUS, giá trị bán kính;
Ví dụ 2.25: Hai đường tròn C1 và C2 cùng đi qua 2 điểm cho trước P1, P2 và có giá trị bán kính là 5 như (hình 2.25)
2.1.3.5 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường thẳng tiếp tuyến Đường tròn có thể được định nghĩa duy nhất bởi điểm tâm của nó và đường thẳng tiếp tuyến Từ phụ TANTO được sử dụng để chỉ ra quan hệ tiếp tuyến giữa đường tròn cần định nghĩa và đường thẳng cho trước
CIRCLE / CENTER, tên điểm tâm, TANTO, tên đường thẳng ;
Ví dụ 2.26: Trong hình, đưòng tròn C1, tâm P1 tiếp xúc với đường thẳng L1 và đường tròn C2, tâm P2 cũng tiếp xúc với L1 (hình 2.26)
2.1.3.6 Đường tròn được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác tiếp xúc Đường tròn có thể được định nghĩa bởi điểm tâm và đường tròn khác tiếp xúc với nó Với đường tròn có thể có 2 đường tròn được định nghĩa khi chúng tiếp xúc tại các mặt khác nhau của đường tròn cho trước Như vậy, từ bổ nghĩa “SMALL” được sử dụng khi đường tròn mong muốn nhỏ hơn đường tròn khác có thể Trong trường hợp này, đường tròn cho trước nằm bên ngoài đường tròn cần định nghĩa Từ bổ nghĩa “LARGE” được sử dụng cho đường tròn lớn, và đường tròn cho trước nằm bên trong đường tròn cần định nghĩa
CIRCLE / CENTER, Tên điểm tâm,
, TANTO, Tên đường tròn trước;
Các câu lệnh dưới đây được sử dụng để xác định bốn đường tròn, mỗi đường tròn có tiếp điểm với hai điểm đã cho và tiếp xúc với một đường tròn khác, như thể hiện trong hình 2.27.
2.1.3.7 Đường tròn được định nghĩa bởi 2 điểm tiếp tuyến giao nhau và gá trị bán kính được xác định Đường tròn có thể được định nghĩa khi nó có giá trị bán kính xác định và tiếp xúc với 2 đường thẳng giao nhau Phương pháp này đặc biệt sử dụng để xác định một cung lượn tròn cho 2 đường thẳng.ở dạng này với điều kiện đưa ra, có thể có 4 đường tròn định nghĩa Như vậy, cần phải có 3 từ bổ nghĩa trực tiếp để lựa chọn đường tròn mong muốn.Các từ bổ nghĩa được đưa ra trên cơ sở giá trị toạ đọ X hoặc Y của tâm đường tròn mong muốn so với giá trị toạ đọ tiếp điểm phù hợp giữa đường tròn và đường thẳng cho trước
,tên đường thẳng, RADIUS, giá trị bán kính;
Các câu lệnh dưới đây được sử dụng để định nghĩa bốn đường tròn, mỗi đường tròn có bán kính bằng 1, và đều tiếp xúc với hai đường thẳng L1 và L2, giao nhau như minh họa trong hình (2.28).
Hoặc C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, XSMALL, L2, RADIUS, 1;
Hoặc C1 = CIRCLE / YLARGE, L1, YLARGE, L2, RADIUS, 1;
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 Đường tròn có thể được định nghĩa khi biết các giá trị bán kính xác định, đi qua một điểm và tiếp xúc với một đường thẳng cho trước Như vậy, có thể có 2 đường tròn được xác định theo định nghĩa này Vì vậy, một từ bổ nghĩa trực tiếp được sử dụng để chỉ toạ độ X hoặc toạ độ
Y của tâm đường tròn cần định nghĩa trong quan hệ với vị trí tâm các đường tròn khác có thể
CIRCLE / TANTO, Tên đường thẳng ,
RADIUS, giá trị bán kính ;
Ví dụ 2.29: mỗi đường tròn cần định nghĩa sử dụng một điểm và một tiếp tuyến Đường tròn C1 và C2 có bán kính
1.5 và đi qua điểm P1,đều có tiếp tuyến là L1 (hình 2.29)
2.1.3.9 Đường tròn được định nghĩa khi nhận 3 đường thẳng làm tiếp tuyến
Với 3 đường thẳng từng đôi một không song song với nhau thì khả năng có thể định nghĩa được 4 đường tròn Như vậy, phải có từ bổ nghĩa trực tiếp được sử dụng để lựa chọn đường tròn mong muốn Ba từ bổ nghĩa này được chọn dựa trên nguyên tắc chỉ ra mối quan hệ giữa tâm đường tròn cần định nghĩa và tiếp điểm của nó
Ví dụ 2.30: Bốn đường tròn trong hình được định nghĩa bởi 3 đường thẳng L1, L2, L3 như (hình
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
Một đường tròn có thể tiếp xúc với một đường thẳng và một đường tròn đã cho, cùng với bán kính xác định, chỉ có thể xuất hiện tại 8 vị trí khác nhau Do đó, cần có từ bổ nghĩa để xác định rõ đường tròn mong muốn.
IN , tên đường tròn, RADIUS, giá trị bán kính;
Việc lựa chọn từ bổ nghĩa "IN" hoặc "OUT" dựa vào vị trí của điểm cần định nghĩa so với đường tròn đã cho Chọn "IN" nếu điểm nằm bên trong đường tròn, và chọn "OUT" nếu điểm nằm bên ngoài đường tròn.
Các câu lệnh dưới đây được sử dụng để xác định 8 đường tròn có thể xuất hiện, với mỗi đường tròn tiếp xúc với một đường thẳng LP1 và một đường tròn CP1 đã cho, có bán kính 1.5 (như hình 2.31).
Định nghĩa mặt phẳng
Mặt phẳng là bề mặt chứa nhiều đường thẳng nối giữa hai điểm bất kỳ, và có thể được sử dụng làm bề mặt Part Drive hoặc Check trong quá trình thiết lập đường chạy dao Dưới đây là một số câu lệnh phổ biến để định nghĩa mặt phẳng.
2.1.4.1 Mặt phẳng được định ra bởi ba điểm phân biệt không thẳng hàng
Qua 3 điểm phân biệt không thẳng hàng có thể định nghĩa duy nhất một mặt phẳng
PLANE / Tên điểm, tên điểm, tên điểm;
Ví dụ 2.34 : Mặt phẳng PL1 trong hình chứa 3 điểm phân biệt không thẳng hàng PP1, PP2, PP3 và câu lệnh trạng thái như (hình 2.34.) PL1 = PLANE / PP1, PP2, PP3;
2.1.4.2 Mặt phẳng được định ra bởi các hệ số của phương trình mặt phẳng
Trong toán học, một mặt phẳng có thể định nghĩa bởi phương trình tổng quát như sau:
Phương trình Ax + By + Cz = D mô tả một mặt phẳng trong không gian ba chiều, trong đó A, B, C là các hệ số Cosin chỉ phương hoặc khoảng cách chỉ phương tương ứng trên các trục X, Y, Z Những hệ số này thể hiện khoảng cách vuông góc từ gốc hệ trục tọa độ đến mặt phẳng cần định nghĩa.
Bảng 2.1.Hệ số phương trình mặt phẳng cho một số mặt phẳng
Mặt nghiêng A=cos x B=cos y C=cos z
Mặt phẳng được định nghĩa theo các ký hiệu A, B, C, D, rất hữu ích trong việc xác định các mặt phẳng song song với ba mặt phẳng tọa độ chính: XY, YZ và ZX Bảng 2.1 cung cấp các hệ số cho phương trình của các mặt phẳng tọa độ chính này.
1 Mặt phẳng song song với mặt phẳng
XY Để một mặt phẳng song song với mặt phẳng XY thì hệ số cosin chỉ phương phải là
A= 0, B = 0,C = 1 Lúc đó phương trình của mặt phẳng trở thành z =D ở đây, D là giá trị toạ độ giao điểm của mặt phẳng đó với trục Z
Hai mặt phẳng PL1 và PL2, song song với mặt phẳng XY, được xác định trong hình Mặt phẳng PL1 cắt trục Z tại giá trị 5, trong khi mặt phẳng PL2 cắt trục Z tại giá trị -3.
2 Mặt phẳng song song với mặt phẳng YZ Để một mặt phẳng song song với mặt phẳng YZ thì hệ số cosin chỉ phương phải là A = 1, B = 0, C = 0 Lúc đó phương trình của mặt phẳng trở thành : x = Z Ở đây D là giá trị tọa độ giao điểm của mặt phẳng đó với trục X
Hai mặt phẳng PL1, PL2 được định ra là hai mặt phẳng song song với mặt YZ, chúng lằn lượt cắt trục X tại giá trị 3 và – 4 như (hình 2.36)
3 Mặt phẳng song song với mặt phẳng với mặt ZX Để một mặt phẳng song song với mặt phẳng ZX thì hệ số cosin chỉ phương phải là A = 0, B = 1, C = 2 Lúc đó phương trình của mặt phẳng trở thành : y = D Ở đây D là giá trị tọa độ giao điểm của mặt phẳng đó với trụcY
Hai mặt phẳng PL1, PL2 được định ra là hai mặt phẳng song song với mặt ZX, chúng lằn lượt cắt trục Y tại giá trị 6 và – 3 như (hình 2.37)
4 Mặt phẳng bất kỳ gọi là không song song với một trong ba mặt phẳng toạ độ chính thì ta có 2 cách để định ra hệ số của phương trình mặt phẳng như sau:
Cách thứ nhất: Đưa ra hệ số Cosin chỉ phương cho các trục X, Y,
Z và giá trị chỉ phương đó được xác định như sau: A =cos,B
Trong bài viết này, chúng ta xem xét các giá trị góc α, β và θ, được đo từ trục chuẩn đến véc tơ pháp tuyến của mặt phẳng Véc tơ này chứa gốc tọa độ và vuông góc với mặt phẳng cần xác định Cụ thể, công thức C = cos(θ) và cos(β) sẽ được áp dụng để tính toán các yếu tố liên quan đến góc và véc tơ pháp tuyến.
PL1 được xác định bởi ba hệ số cosin chỉ phương với các giá trị góc phương vị là α = 65°, β = 56° và θ = 45° Khoảng cách từ gốc tọa độ đến mặt phẳng PL1 là d = 7.07.
Các lệnh định nghĩa mặt phẳng là:
Để xác định hệ số của phương trình mặt phẳng, cần đưa ra khẳng định hướng tương ứng trên các trục X, Y, Z và xác định khoảng cách vuông góc d từ gốc tọa độ đến mặt phẳng cần định nghĩa.
Ví dụ 2.39: Hai mặt phẳng PL1, PL2 (hình 2.39), cùng có véc tơ pháp tuyến là
(4, -5, 7) và khoảng cách vuông góc từ gốc toạ độ tới mỗi mặt phẳng tương ứng là
9.5 và 15.Câu lệnh định nghĩa
2 mặt phẳng đó như sau:
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
Một mặt phẳng có thể được định nghĩa khi đi qua một điểm xác định và song song với một mặt phẳng khác cho trước
PLANE / Tên điểm, PARLEL, tên mặt phẳng cho trước;
Ví dụ 3.40: Một mặt phẳng PL2 trong hình chứa điểm P1 và song song với mặt phẳng cho trước PL1 (hình 2.40)
Câu lệnh định nghĩa như sau:
2.1.4.4 Mặt phẳng được định nghĩa bởi khoảng cách vuông góc với mặt phẳng khác đã xác định
Một mặt phẳng có thể được xác định khi nó song song với một mặt phẳng đã cho và cách mặt phẳng này một khoảng cách xác định Từ bổ nghĩa trực tiếp được sử dụng để chỉ ra chiều hướng từ mặt phẳng đã cho đến mặt phẳng cần định nghĩa Việc lựa chọn từ bổ nghĩa dựa trên mối quan hệ giữa các giá trị tọa độ giao điểm của mặt phẳng đã cho với các trục.
PL2 = PLANE / PARLEL, tên mặt phẳng,
, khoảng cách giữa 2 mặt phẳng ;
Ví dụ 2.41 : Hai mặt phẳng PL2,
PL3 song song với mặt phẳng cho trước PL1 và giá trị khoảng offset lần lượt là 4 inch, và 5 inch theo hướng xác định (hình 2.41)
Câu lệnh định nghĩa như sau :
PL2 = PLANE / PARLEL, PL1, XLARGE, 4 ;
Hoặc PL2 = PLANE / PARLEL, PL1, YSMALL, 4;
PL3 = PLANE / PARLEL, PL1, XSMALL, 5;
Hoặc PL3 = PLANE / PARLEL, PL1, YLARGE, 5;
2.1.4.5 Mặt phẳng được định nghĩa bởi tiếp điểm và một véc tơ pháp tuyến V
Véc tơ là đoạn thẳng có độ dài và hướng cụ thể, thường được sử dụng trong ngôn ngữ APT để chỉ phương hướng hoặc khoảng cách từ một điểm nhất định Một mặt phẳng có thể được xác định thông qua một điểm cụ thể và một véc tơ vuông góc với mặt phẳng đó.
PLANE / tên điểm, PERPTO,tên véc tơ;
Ví dụ 2.42: Mặt phẳng PL1 trong hình là mặt phẳng chứa điểm P1 và vuông góc với véc tơ cho trước
Câu lệnh định nghĩa như sau:
2.1.4.6 Mặt phẳng được định nghĩa qua 2 điểm cho trước và vuông góc với mặt phẳng cho trước
Mặt phẳng có thể được định nghĩa qua 2 điểm xác định và vuông góc với mặt phẳng cho trước
PLANE / PERPTO,tên mặt phẳng, tên điểm, tên điểm;
Hoặc PLANE / tên điểm, tên điểm, PERPTO,tên mặt phẳng;
Ví dụ 2.43: Mặt phẳng PL2 trong hình là mặt phẳng chứa điểm P1,P2 và vuông góc mặt phẳng cho trước PL1 (hình 2.43)
Câu lệnh định nghĩa như sau:
2.1.4.7 Mặt phẳng được định nghĩa qua một điểm cho trước và vuông góc với 2 mặt phẳng giao nhau
Mặt phẳng có thể được xác định khi nó đi qua một điểm cho trước và vuông góc với hai mặt phẳng đã được định nghĩa, trong đó hai mặt phẳng này không song song với nhau.
PLANE / tên điểm,PERPTO, tên mặt phẳng, tên mặt phẳng
Ví dụ 2.44:Mặt phẳng PL3 trong hình là mặt phẳng chứa điểm P1và vuông góc với 2 mặt phẳng cho trước
Câu lệnh định nghĩa như sau:
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
Mặt phẳng được định nghĩa là một bề mặt song song với một trong ba mặt phẳng tọa độ: Mặt XY, Mặt YZ, hoặc Mặt ZX, và cách một trong các mặt phẳng này một khoảng cách xác định.
Nếu như trong câu lệnh giá trị offset không được hay không đưa giá trị offset vào trong câu lệnh thì coi như mặc định giá trị offset bằng
0 Trong trường hợp này mặt phẳng cần định nghĩa chính là mặt phẳng toạ độ xác định bởi từ bổ nghĩa Dấu của giá trị offset hay khoảng dời được xác định trên cơ sở mặt nào của mặt phẳng cần định nghĩa là ở vị trí quan hệ với mặt phẳng toạ độ trong câu lệnh
Các dạng đường CONIC
Elip là giao điểm giữa mặt phẳng và hình nón hoặc hình trụ tròn, hoặc là hình chiếu của đường tròn lên mặt phẳng không song song với mặt chứa đường tròn Nó cũng có thể được định nghĩa là một mặt cong, trong đó vị trí các điểm được xác định bởi phép tính khoảng cách giữa hai điểm.
2 b y a x , (Cho trục cơ sở là trục X) (5.1)
a y b x , (Cho trục cơ sở là trục Y)
b n y a m x , (Cho trục cơ sở là trục X) (5.2)
a n y b m x , (Cho trục cơ sở là trục Y)
Phương trình 5.2 có thể biến đổi theo hình dạng hình chóp b 2 x 2 + a 2 y 2 - (2b 2 m)x – (2a 2 n)y + (b 2 m 2 + a 2 n 2 - a 2 b 2 ) = 0
Ví dụ 2.47: Định nghĩa elips đưa ra trong dạng chung của hình chóp
Các tham số trong phương trình là: a = 1.5, b = 1, m =3, n =2
Do vậy từ phương trình 5.3:
Thiết lập định nghĩa cho elips này:
Tâm tại gốc Tâm tại (m,n) Tâm tại (3,2)
Một elips cũng có thể được định nghĩa với thiết lập định dạng sau: Ten elips = ELIPS / CENTER, tên điểm, a, b, A
Trong đó: a, b là chiều dài theo thứ tự của các trục, A là góc giữa trục trên một điểm và trục X
Hai elips được định nghĩa theo cách đặc biệt, với elips đầu tiên EL1 có tâm tại P1 (5, 3), bán kính dài 3 và bán kính ngắn 2 Elips thứ hai EL2 có tâm tại P2 (3, -3), với bán kính ngắn 1.5 và bán kính dài 2 Trục trên điểm của hai elips này là nghiêng.
Thiết lập định nghĩa là:
2.1.5.2 Định nghĩa đường cong Hypecbol
Một hình Hyperbol là tập hợp các điểm có sự chênh lệch khoảng cách từ hai điểm cố định là hằng số Trong đồ thị, hình này được thể hiện dưới dạng đường cong, được tạo ra từ giao điểm giữa mặt nón và một mặt phẳng đứng.
Trong toán học một đường Hypecbol có thể được định nghĩa là:
2 b y a x (Khi trục nằm ngang là trục X)
Tâm tại gốc Tâm tại (m,n)
a y b x (Khi trục nằm ngang là trục Y)
b n y a m x (Khi trục nằm ngang là trục X)
a n y b m x (Khi trục nằm ngang là trục Y)
Phương trình 5.4 có thể biến đổi theo dạng phương trình chung như sau: b 2 x 2 - a 2 y 2 - (2b 2 m)x + (2a 2 n)y + (b 2 m 2 - a 2 n 2 - a 2 b 2 ) = 0
Ví dụ 2.49: Định nghĩa Hypecbol trong hình dùng cho dạng nón chung (hình 2.49)
Phương trình Hypecbol này có thể viết như sau:
Các tham số trong phương trình là : a = 1.5, b
Do vậy, Thiết lập định nghĩa cho Hypecbol là:
Ngôn ngữ APT có một dạng thiết lập đặc biệt đối với Hypecbol
Tên Hypecbol = HYPERB / CENTER, tên điểm a, b, A
Ví dụ 2.50: Hình Hypecbol có tâm tại toạ độ (5,4) và có trục nằm ngang tại góc 30 0 so với trục X Thiết lập định nghĩa cho 2 đường cong Hypecbol là:
Parabol là đường cong được tạo bởi những điểm cách bằng nhau từ một đường thẳng và một điểm không thuộc đường thẳng đó:
Parabol có thể đưa ra một trong 4 dạng sau: y 2 = 2.p.x
Ví dụ 2.51: Xác định một Parabol biểu diễn bởi hàm:
Khái niệm phương trình thành dạng đường cong: y 2 - 2.p.x - 2.n.y - (2.p.m - n 2 ) = 0
Các hệ số của đường cong conic là:
Trục đối xứng Ox, đỉnh tại gốc Đỉnh tại (m,n)
Như vậy ta đưa ra định nghĩa:
Thiết lập đường chạy dao trong APT
Trước khi thiết lập đường chạy dao cho máy gia công, cần phải xác định rõ ràng các thông tin mô tả hình học của chi tiết gia công.
Trong ngôn ngữ lập trình APT, có hai kiểu thiết lập đường chạy dao: Point to point và Continuous path Kiểu Point to point cho phép dao cắt di chuyển từ điểm hiện tại đến điểm đích theo một đường thẳng Ngược lại, kiểu Continuous path giúp dao cắt di chuyển dọc theo các đường viền được thiết lập từ hình học, đồng thời giữ dao trong phạm vi dung sai xác định.
Câu lệnh mô tả dụng cụ cắt cho phép APT thiết lập thông tin về lượng offset nhằm bù cho bán kính và hình dạng dao trong quá trình tính toán vị trí cắt Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày hai kiểu đường chạy dao là Point to Point và Continuous Path, cùng với các câu lệnh mô tả dao cắt và thiết lập trị số dung sai.
2.2.1 Lập trình với đường chạy dao Point to point
Lập trình với đường chạy dao Point to point cho phép di chuyển dao từ điểm này đến điểm khác mà không thực hiện chuyển động cắt, chỉ xác định véc tơ cắt cho đường chạy dao tiếp theo Ví dụ, câu lệnh này có thể đưa mũi khoan hoặc mũi tarô tới vị trí lỗ tâm mà không có chuyển động ăn dao Trong lập trình Point to point, có ba dạng câu lệnh chính được sử dụng để thiết lập đường chạy dao: FROM, GOTO và GODLTA.
Câu lệnh FROM đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí khởi đầu của dao, tạo ra một điểm tham chiếu cho các vị trí tiếp theo Được sử dụng ở đầu chuỗi lệnh chạy dao trong chương trình, câu lệnh này không tạo ra chuyển động cho dao mà chỉ thiết lập vị trí khởi đầu.
FROM/tọa độ X, tọa độ Y, (tọa độ Z);
Trong đó, nếu không nhập giá trị tọa độ Z thì APT mặc định Z = 0
Câu lệnh FROM có hai dạng: dạng đầu tiên mô tả chuyển động của dao từ điểm khởi đầu (3, 4, 3), trong khi dạng thứ hai diễn tả dao bắt đầu di chuyển từ điểm P1, với P1 là điểm đã được định nghĩa trước.
Câu lệnh GOTO trong gia công cơ khí yêu cầu dụng cụ cắt di chuyển từ vị trí hiện tại đến vị trí xác định Nó thường được sử dụng lặp lại sau câu lệnh khởi đầu FROM và chủ yếu áp dụng trong các quá trình khoan, doa, và taro lỗ Đặc biệt, câu lệnh này không cần chỉ định giá trị offset bán kính dao, vì đây là phương pháp chạy dao theo kiểu Point to Point.
GOTO/tọa độ X, tọa độ Y, (tọa độ
Trong đó, nếu không nhập giá trị tọa độ Z thì APT mặc định Z = 0
GOTO/P2; Ở đây P2 là điểm được định nghĩa trước
Hai câu lệnh FROM và GOTO thường đi cùng nhau ở đầu của chuỗi các câu lệnh về đường chạy dao để định vị vị trí dao
Trong (hình 2.51), các câu lệnh có nhiệm vụ dịch chuyển dao từ điểm
P1(-1, -5, 3) tới điểm P2(2,3,4), sau đó tới điểm P3(4,8,7): FROM/-1,-5,3;
Câu lệnh GODLTA cho phép dao dịch chuyển đến vị trí mới bằng cách xác định khoảng gia tăng trên các trục X, Y, Z từ điểm hiện tại Khoảng gia tăng này có thể là giá trị âm hoặc dương; nếu là giá trị dương, dao sẽ dịch chuyển theo hướng dương trên trục, trong khi nếu là giá trị âm, dao sẽ dịch chuyển theo hướng âm trên trục.
GODLTA là tên véc tơ, trong đó X, Y, Z đại diện cho khoảng gia tăng theo các trục tương ứng để thực hiện giao dịch chuyển từ vị trí hiện tại đến vị trí xác định Nếu câu lệnh chỉ chỉ định một giá trị duy nhất, APT sẽ mặc định thực hiện chuyển động theo trục Z.
Trong (hình 2.52), ta sử dụng hai câu lệnh FROM và GODLTA để dịch chuyển daotừ điểm hiện tại P1(-2,-3,2) tới điểm mong muốn
2.2.2 Các bề mặt kiểm soát Đường chạy dao có thể được định nghĩa hình học duy nhất bởi hai hoặc ba bề mặt kiểm soát khi dao cắt dịch chuyển và luôn tiếp súc với bề mặt đó Có ba bề mặt thường được sử dụng để định nghĩa đường chạy dao theo kiểu continous-path, đó là:
Drive surface (DS), Part surface (PS),
Drive surface là bề mặt luôn tiếp xúc với mặt bên của dao hoặc luôn giữ mối quan hệ với đường tâm dao
Nó hướng dao cắt chuyển động phương vuông góc với trục dao
Part surface là bề mặt liên quan trực tiếp đến trục dao, tiếp xúc với điểm đáy dao và kiểm soát chiều sâu cắt Bề mặt này có thể là mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng hoặc mặt trụ.
Check surface là bề mặt kiểm soát để kết thúc chuyển động chạy dao cho một yêu cầu nào đó được đưa ra
Quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt Drive, Part, Check được thể hiện rõ trong hình 2.53 Dao cắt di chuyển dọc theo bề mặt Drive từ điểm A, trong khi điểm đáy của dao luôn tiếp xúc với bề mặt Part Quá trình di chuyển của dao sẽ kết thúc khi dao chạm vào bề mặt Check tại điểm B.
Trong quy trình chạy dao continuous-path, bề mặt Check đóng vai trò là bề mặt Drive cho các chuyển động tiếp theo Bề mặt Part được gia công theo yêu cầu cụ thể Khi một bề mặt được xác định là bề mặt Part, nó sẽ tiếp tục thực hiện nhiệm vụ này trong các đường chạy dao sau cho đến khi có bề mặt khác được xác định để thay thế.
Năm bề mặt được sử dụng để chỉ thị dao dịch chuyển theo chuyển động liên tiếp A B C D
Hình 2.54 minh họa rằng S5 là bề mặt tổng quát cho toàn bộ đường viền Bề mặt Drive và Check được xác định cho mỗi chuyển động chạy dao, thể hiện mối quan hệ giữa các lần chạy dao liên tiếp Chuyển động chạy dao bao gồm bề mặt Drive và bề mặt Check.
Khi chỉ sử dụng duy nhất một bề mặt Part thì bề mặt
Mỗi bề mặt kiểm tra (Check) cho chuyển động của dao sẽ là bề mặt điều khiển (Drive) cho lần chạy dao tiếp theo Ví dụ, bề mặt S2 là bề mặt kiểm tra cho chuyển động dao từ A đến B và sẽ trở thành bề mặt điều khiển cho lần chạy dao từ B đến C Tương tự, các bề mặt S3 và S4 cũng hoạt động theo nguyên tắc này.
Ví dụ 2.56: Sáu bề mặt được sử dụng để chỉ thị dao dịch chuyển theo chuyển động liên tiếp A B C D
E F A (hình 2.55) Trong đó mỗi chuyển động chạy dao thì có ba bề mặt kiểm soát được sử dụng như sau:
Chuyển động chạy dao Drive surface Check surface Part surface
2.2.3 Những thay đổi với bề mặt Check:
APT POSCTPROCESSOR – Câu lệnh hậu sử lý
Trong chương trình APT, có hai loại thông tin chính: đặc điểm đường chạy dao yêu cầu và yêu cầu gia công Các khái niệm về lập trình APT đã được trình bày trong hai chương trước, tập trung vào các định nghĩa hình học và chuỗi đường chạy dao Đặc điểm gia công bao gồm các lệnh điều khiển máy như tốc độ cắt, kích thước dụng cụ, lượng tiến dao, chất làm nguội, đơn vị, thay dao, hệ tọa độ máy và các hàm phụ Phần lớn các lệnh gia công không thuộc hệ thống APT mà được xử lý bởi bộ hậu xử lý (postprocessor), do đó thường được tham chiếu qua lệnh của bộ hậu xử lý.
Bộ hậu xử lý là phần mềm chuyển đổi file đầu ra từ hệ thống APT sang định dạng tương thích với máy công cụ điều khiển số.
Chương này sẽ trình bày về bộ hậu xử lý cho chương trình xl của APT trong trường hợp đặc biệt của tổ hợp máy công cụ và điều khiển NC, nơi không có chuỗi hậu xử lý tồn tại Bộ hậu xử lý có nhiệm vụ quan trọng trong việc chuyển thông tin khởi đầu và dừng máy công cụ, điều khiển tốc độ quay và làm nguội Các mã F, S và M là cần thiết cho hệ thống Nội dung sẽ bao gồm các lệnh của bộ hậu xử lý, thiết lập dao và máy, cùng với các thiết lập bổ trợ khác.
2.3.1 Các lệnh thuộc bộ hậu xử lý
Các thiết lập hậu xử lý bao gồm một hoặc nhiều từ riêng được tích hợp trong chuỗi lệnh của chương trình Bộ hậu xử lý sẽ đọc các lệnh này và chuyển đổi chúng thành các lệnh điều khiển, có khả năng được nhận diện bởi hệ thống máy công cụ điều khiển số Câu lệnh hậu xử lý thường có dạng tổng quát nhất định.
Từ khoá chính/phần phụ bổ trợ;
Câu lệnh hậu xử lý yêu cầu một từ khoá chính và có thể kèm theo phần phụ trợ như từ khoá, từ bổ nghĩa và tham số, tùy thuộc vào thể loại từ khoá chính Phần này sẽ trình bày một số cách sử dụng lệnh hậu xử lý.
Có hai đơn vị tiêu chuẩn cơ bản được dùng trong lập trình NC là inch và milimet (mm)
Inch là đơn vị mặc định trong chương trình, cho phép sử dụng cả hai đơn vị Inch và mm Khi một hệ đơn vị được thiết lập, nó sẽ thay thế hệ đơn vị trước đó và có hiệu lực cho các câu lệnh trong chương trình cho đến khi hệ đơn vị được thiết lập lại.
2.3.1.2 Thiết lập dụng cụ cắt
Trong APT, lệnh khai báo dụng cụ cắt xác định hình dạng của dụng cụ khi lập trình với đường chạy dao continuous-path Ngược lại, trong lập trình với đường chạy dao point to point, việc thiết lập dụng cụ cắt không cần xác định do không yêu cầu tính toán giá trị trừ hao Đối với lệnh phay 2D trong mặt phẳng vuông góc với trục dụng cụ, có thể sử dụng lệnh thiết lập đơn giản.
Đường kính (D) và bán kính (R) là hai thông số quan trọng của dụng cụ cắt Bán kính R có thể được tùy chọn và không cần thiết nếu giá trị của nó bằng 0 Dưới đây là đặc điểm của dụng cụ cắt từ một số loại dao phay.
Dao phay góc lượn và dao phay tròn yêu cầu khai báo cả đường kính dao và bán kính góc lượn
Trong gia công 3D, định nghĩa dụng cụ cắt được mở rộng để phù hợp với profile, bao gồm tổ hợp của bất kỳ bề mặt nào được phép trong APT Câu lệnh khai báo dụng cụ cắt trong gia công 3D được mở rộng như sau:
D là đường kính dao, giá trị này luôn dương
R là bán kính góc lượn, giá trị này luôn lớn hơn hoặc bằng 0
E là khoảng cách từ đường tâm dao tới tâm góc lượn (theo trục X)
E lấy giá trị dương nếu góc lượn và tâm của nó nằm cùng một phía so với trục dao, E lấy giá trị âm nếu ngược lại
F là khoảng cách từ tâm góc lượn tới mũi dao theo phương trục dao
A là góc giữa lưỡi cắt dưới và mặt phẳng vuông góc với trục dao
Nó được tính theo độ và luôn dương, giá trị A nằm trong khoảng: 0 o A
B là góc giữa lưỡi cắt trên và trục dao, giá trị B nằm trong khoảng: -
Góc B nằm trong khoảng từ 0 đến 90 độ, với giá trị dương khi đo theo chiều kim đồng hồ từ đường thẳng qua giao điểm của lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới, song song với trục dao tới lưỡi cắt trên Ngược lại, giá trị của B sẽ là âm khi đo theo chiều ngược lại.
H là chiều cao cắt được đo từ mũi dao, là khái niệm hình học quan trọng trong APT để tính toán khoảng cách offset chiều cao của dao Cần lưu ý rằng H không nên bị nhầm lẫn với chiều dài lưỡi cắt thực tế Nếu trong câu lệnh không có khai báo, giá trị mặc định của H sẽ là 5 inch.
Một vài ví dụ về dạng hình học của dao cắt được mô tả bởi lệnh
Dạng dao Các thông số của dao
B = giá trị âm Chú ý: giá trị E,
Hệ thống APT tự động tính toán E, F bởi đường cong là tiếp tuyến của cả đoạn dao trên và dao dưới
APT không thể xác định được dạng hình học dao cắt nếu như véctơ pháp tuyến vẽ từ lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới giao nhau (hình 2.71)
Lệnh SPINDL được dùng để thực hiện ba nhiệm vụ sau:
1 Bật hoặc tắt trục chính
2 Chỉ ra chiều quay trục chính (cùng hay ngược chiều kim đồng hồ)
3 Đặt tốc độ trục chính, số vòng quay/phút (RPM)
Câu lệnh đầu tiên được sử dụng để khởi động trục chính với tốc độ và chiều quay đã được xác định, trong khi câu lệnh thứ hai được áp dụng để dừng trục chính quay.
Lệnh quay trục chính được chuyển sang dạng NC tương ứng trong bộ hậu xử lý của APT
Lệnh quay trục chính Mã NC tương ứng
2.3.1.4 Thiết lập lượng tiến dao
Lượng tiến dao là tốc độ mà dụng cụ cắt di chuyển trên bề mặt PS, được đo bằng đơn vị inch/phút (IPM) hoặc inch/vòng (IPR).
PEDRAT/giá trị lượng tiến,
Câu lệnh RAPID khởi động chế độ chạy ngang cho chuyển động dụng cụ cắt, chỉ có hiệu lực cho câu lệnh chuyển động theo sau Trong quá trình hậu xử lý, RAPID được chuyển đổi thành mã G00 Trong thiết lập ban đầu, từ thứ yếu IPM là mặc định và có thể được bỏ qua.
Ví dụ 2.59: Bốn dạng lệnh tiến dao hợp lệ được cho dưới đây:
Hai câu lệnh đầu tiên có cùng hiệu lực, chỉ ra lượng tiến là 10 in/phút
Lệnh lượng tiến dao được chuyển sang lệnh NC tương ứng bởi pha hậu xử lý trong APT Một số ví dụ được cho dưới đây:
Lệnh lượng tiến dao Lệnh NC tương ứng
2.3.1.5 Lệnh thay dao Để gia công chi tiết thường dùng nhiều hơn một dao để gia công
Cần thiết phải thực hiện lệnh thay đổi dụng cụ để điều khiển trục chính di chuyển đến vị trí thay dao, lắp dao mới vào trục chính và cập nhật thông tin về dao mới trong lệnh điều khiển.
Qua bộ hậu xử lý, lệnh thay dao được chuyển sang mã T(số hiệu dao)M06 trong chương trình NC
Lệnh thay dao Lệnh NC tương ứng
2.3.1.6 Thiết lập chế độ làm nguội
Hầu hết máy NC cho phép chất làm nguội được cung cấp dưới dạng dòng (flood) hay phun dạng sương mù (mist)
Qua bộ hậu xử lý, lệnh thiết lập chế độ làm nguội được chuyển sang mã NC như sau:
M08 cho chỉ dẫn FLOOD M09 cho chỉ dẫn OFF
2.3.1.7 Lệnh tạo thời gian trễ
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÁY
2.1 Phần định nghĩa hình học
Có 3 phần chính trong chương trình APT, đó là: Mô tả hình học, thiết lập đường chạy dao và các câu lệnh thuộc bộ hậu xử lý ở đây phần định nghĩa hình học sẽ đưa ra các câu lệnh cơ bản, sử dụng để mô tả hình dáng hình học của chi tiết gia công
2.1.1 Các câu lệnh định nghĩa hình họccơ bản trong APT
Các câu lệnh định nghĩa hình dáng hình học được sử dụng để mô tả Profile, bao gồm nhiều phần tử nhỏ như điểm, đường tròn, cung cong, và các mặt phẳng Profile có thể là 2 chiều hoặc 3 chiều, giúp thể hiện rõ ràng các hình dạng trong thiết kế.
Trong quá trình gia công, APT sẽ sử dụng các phần tử hình học đã được định nghĩa để thiết lập đường chạy dao và xác định trạng thái chuyển động của lưỡi cắt Việc định nghĩa hình học phải được thực hiện trước khi thực hiện các lệnh thiết lập đường chạy dao trong chương trình APT Mặc dù cấu trúc của hình học có thể biến đổi, nhưng nó vẫn dựa trên các hình học cơ bản đã được xác định và thông tin trong câu lệnh có dạng chung.
{Nhãn lệnh} Tên thực thể = Dạng thực thể/ thông tin về việc định nghĩa thực thể
Ví Dụ: C1 = CIRCLE/CENTER,P1,RADIUS,5
Nhãn lệnh là từ lựa chọn không bắt bụôc chỉ được sử dụng cho câu lệnh của vòng lặp hoặc tham chiếu trong chương trình
Tên thực thể là ký hiệu cho thực thể hình học cần định nghĩa, với tối đa 6 ký tự bao gồm chữ và số Tên lệnh không được trùng với từ khóa trong APT và phải bắt đầu bằng ký tự chữ cái để phân biệt với giá trị số Trong APT, có các từ khóa “chính” và “phụ” không được sử dụng làm tên lệnh khai báo thực thể Một tên lệnh đã định nghĩa có thể được tham chiếu trong các lệnh định nghĩa hình học hoặc lệnh chạy dao Dưới đây là một số ví dụ về tên hợp lệ và không hợp lệ.
Các ký hiệu hợp lệ:
Các dạng ký hiệu không hợp lệ
9786: Không có ký tự chữ cái ở đầu
EXAMPLE: Vượt quá 6 ký tự
POINT: Trùng với từ khoá trong APT
A4.35: Ký tự không hợp lệ Có dấu chấm thập phân
Dấu bằng được sử dụng để gán tên cho một thực thể hình học hoặc một Macro, đồng thời cũng có thể gán giá trị cho một biến, như minh họa trong ví dụ.
P1 = POINT/4,5,6 Gán tên P1 cho điểm (4,5,6)
M1 = MACRO/X,Y,Z Gán tên M1 cho một hàm chương trình
X = 10.0 Gán giá trị 10.0 cho biến X
Dạng thực thể là từ khoá lưu giữ trong bộ nhớ, giúp xác định các thực thể hình học trong phần profile 2 chiều đơn giản Các từ khoá này có thể bao gồm: POINT, LINE, CIRCLE, và PLANE.
Một số dạng thực thể được lưu trữ trong bộ nhớ, phục vụ cho việc định nghĩa bề mặt 3 chiều trong APT đó là:
LCONIC (loft conic- mặt cong nối tiếp)
PARSRE: (parametric surface - bề mặt tham số)
QADRIC (general quadric – mặt toán học tổng quát)
RLDSRE (ruled surface – bề mặt kẻ)
TABCYL (tabulade cylinder – hình trụ có biến dạng được thành lập bởi thống kê điểm)
Dòng gạch chéo (/) không chỉ phân cách từ khoá chính với dữ liệu theo sau mà còn có thể được sử dụng như ký hiệu cho phép chia trong toán học.
Sự định nghĩa thực thể cung cấp thông tin cần thiết để mô tả các thực thể, bao gồm tập hợp giá trị số, từ bổ nghĩa tham khảo cho các thực thể hình học phân biệt, và từ khóa trong APT.
Có 4 dạng thực thể cơ bản là: Point, Line, Circle, và Plane sẽ được đưa ra trong chương trình này
Một điểm là vị trí xác định trong không gian, được xác định duy nhất bởi ba kích thước trong hệ thống tọa độ vuông góc Trong toán học, điểm có thể được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau Bài viết này sẽ trình bày các phương pháp định nghĩa điểm.
2.1.1.2 Theo hệ toạ độ vuông góc
Dạng câu lệnh để xác định một điểm dựa vào toạ độ vuông góc của nó như sau: POINT/ Tọa độ X, toạ độ Y, toạ độ Z;
Khi tọa độ Z không được chỉ định, giá trị của nó sẽ được xác định bởi lệnh ZSURE trước đó Nếu lệnh ZSURE không được sử dụng, tọa độ Z của điểm sẽ mặc định là 0.
Ba điểm với ký hiệu P1,
P2, P3 được xác định trong hệ toạ độ vuông góc như hình
2.1.Giá trị toạ độ của 3 điểm này là P1(3,4,3), P2(-2,-4,2),
Lệnh định nghĩa hình học của 3 điểm này được đưa ra như
2.1.1.3 Theo hệ toạ độ cực
Một điểm trong hệ tọa độ cực được xác định bởi bán kính và góc Ngoài ra, có ba mặt phẳng được xác định bởi hai trong ba trục tọa độ.
XYPLAN (XY-PLAN mặt phẳng XY);
YZPLAN (YZ-PLAN mặt phẳng YZ);
ZXPLAN (ZX-PLAN mặt phẳng ZX)
Giá trị góc được xác định từ trục X+ tới bán kính khi mặt tham chiếu là XYPLAN hoặc ZXPLAN, và được đo từ trục Y+ tới bán kính khi hai mặt tham chiếu là YZPLAN.
, Gía trị bán kính, giá trị góc;
Ví dụ 2.2: Định nghĩa 3 điểm P1, P2 trong hệ toạ độ độc cực, như chỉ ra trong (hình 2.2)
2.1.1.4 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu
Một điểm trong mặt phẳng YZ có thể được xác định bởi bán kính và góc liên hệ với điểm cho trước trong hệ toạ độ độc cực
POINT/tên tham chiếu,RADIUS,giá trị bán kính,ATANGL,giá trị góc;
Chú ý rằng ATANGL là từ bổ nghĩa như là giá trị góc
Ví dụ 2.3: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 từ điểm tham chiếu PL1 (Như chỉ ra trong hình2.3)
2.1.1.5 Điểm định nghĩa theo tâm đường tròn Điểm có thể định nghĩa từ tâm của đường tròn cho trước Như vậy, đường tròn có thể được định nghĩa trước điểm
PONIT/ CENTER, Tên đường tròn;
Ví dụ 2.4: Định nghĩa 2 điểm P1 và P2 lần lượt là tâm của 2 đường tròn cho trước C1 và C2 như(hình 2.4)
2.1.1.6 Giao điểm của một đường tròn và đường thẳng đi qua tâm
Một điểm có thể được xác định từ giao điểm của đường tròn và đường thẳng đi qua tâm của nó, tạo thành một góc với trục X+.
POINT/ Tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc ;
Ví dụ 2.5: Định nghĩa ba điểm P1, P2, P3 dựa trên cung tròn C1 như trong (hình 2.5)
2.1.1.7 Điểm xác định bởi quan hệ với một điểm khác trên đường tròn
Một điểm có thể được định nghĩa dựa trên đường tròn trước và tạo một góc với điểm tham chiếu
Từ bổ nghĩa CLW và CCLW được sử dụng để chỉ hướng quay là thuận chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ
Từ khóa phụ DELTA và ATANGL chỉ ra rằng góc đưa ra là góc tăng, đo từ điểm tham chiếu
POINT/ Tên điểm tham chiếu, DELTA,
CLW , ON, tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc ;
Ví dụ 2.6: Định nghĩa 2 điểm P2, P3 dựa trên đường tròn C1 cho trước và điểm tham chiếu P1 như chỉ ra trên (hình 2.6)
P2 = POINT/ P1, DELTA, CCLW, ON, C1, ATANGL, 45;
P3 = POINT/ P1, DELTA, CLW, ON, C1, ATANGL, 60;
2.1.1.8 Giao điểm của 2 đường thẳng
Một điểm có thể được định nghĩa đơn giản là giao điểm của 2 đường thẳng
POINT/ INTOF, tên đường thẳng 1, tên đường thẳng 2;
Chú ý rằng từ INTOF thay cho
Ví dụ 2.7: Định nghĩa 3 điểm P1,
P2,P3 là giao điểm của 2 đường thẳng trong 3 đường thẳng cho trước trong
2.1.1.9 Giao điểm của đường thẳng và đường tròn
Một điểm có thể được xác định từ giao điểm của đường thẳng và đường tròn Khi đường thẳng cắt đường tròn tại hai điểm, cần có một từ bổ nghĩa để lựa chọn điểm duy nhất mà người dùng mong muốn.
