Nghiên cứu phát triển phần mềm tích hợp CADCAM

Thêm vào đó với sự tham gia vào các công ước về quyển sở hữu trí tuệ, WTO buộc ta phải trả tiền bản quyền cho các phần mềm đang dùng Với những đặc điểm đó cộng với sự khuyến khích và chỉ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC 3

1. Vị trí vai trò của chuỗi liên thông CAD/CAM-CNC trong sản xuất   3 

2. Khái niệm về CAD\CAM\CNC   3 

3. Các ứng dụng của CAD/CAM   5 

3.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 6

3.2 Khái niệm cơ bản về CAD 6

3.3 Phân tích kỹ thuật mô hình 7

3.4 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM 8

3.5 Hệ thống CAD/CAM 9

CHƯƠNG II: MỘT SỐ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG VÀ KHÁI QUÁT VỀ NGÔN NGỮ APT 11

1. Giới thiệu vị trí vai trò của việc tự động lập chương trình gia công chi tiết   11 

2. Những hướng chính ứng dụng tin học vào thiết kế máy và chi tiết máy:   11 

3. Một số phần mềm sử dụng để thiết kế máy và chi tiết máy:   12 

4. Một số phần mềm thiết lập bản vẽ và lập trình gia công trên máy công cụ CNC :   12 

5. Khái quát ngôn ngữ lập trình   13 

6. Những đặc điểm tóm tắt về APT   15 

7. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH APT   15 

7.1 Các khái niệm trong ngôn ngữ APT: 15

7.2 Ký tự dùng trong ngôn ngữ APT: 15

7.3 Lưu đồ quá trình xử lý dữ liệu gia công với ngôn ngữ lập trình APT 16

7.4 Các từ lệnh APT: 17

7.5 Các câu lệnh hình học 17

7.6 Định nghĩa điểm 18

7.7 Định nghĩa đường thẳng 22

7.8 Mặt phẳng 27

7.9 Đường tròn: 28

7.10 Các câu lệnh dịch chuyển: 30

7.11 Các lệnh hiệu chỉnh dịch chuyển 32

7.12 Các lệnh về hậu xử lý: 33

7.13 Cấu trúc của chương trình gia công: 34

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM CAD/CAM 36

1. Lựa chọn ngôn ngữ lập trình   36 

2. Cú pháp ngôn ngữ C   41 

3. Các vấn đề của C   42 

4. Sự cấp phát vùng nhớ   42 

7. Sự phát triển của ngôn ngữ C   46 

8. Quan hệ với C++   50 

9. Ngôn ngữ trung gian   51 

10.  Các trình dịch quan trọng   52 

11.  Lựa chọn ngôn ngữ C++   52 

12.  Vẽ điểm, đường, khối, màu sắc   53 

12.1 Màu sắc 53

12.2 Vẽ điểm 54

12.3 Vẽ đường thẳng và gấp khúc 55

12.4 Các thuộc tính về đường (kiểu đường, độ rộng) 56

12.5 Các thuộc tính về hình (mẫu tô, màu tô) 57

12.6 Vẽ đa giác 58

12.7 Vẽ đường cong 59

12.8 Tô mầu 59

13.  Viết văn bản trong màn hình đồ họa   60 

13.1 Viết văn bản 60

13.2 Điều chỉnh font, hướng và cỡ chữ 61

13.3 Điều chỉnh cách viết 62

14.  Chuyển động   62 

15.  Vẽ đồ thị của các hàm toán học   64 

16.  Các ví dụ ứng dụng trong đề tài   71 

CHƯƠNG III: PHẦN MỀM BK CAM 2.0 94

1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM BK CAM   94 

2. VẼ CÁC HÌNH   94 

2.1 Vẽ đoạn thẳng 94

2.2 Vẽ hình hình tròn 95

2.3 Vẽ đa giác 96

2.4 Vẽ đường gấp khúc 99

2.5 Vẽ đường Bezier 100

2.6 Vẽ hình đối xứng qua truc đx thẳng đứng và nằm ngang 101

2.7 Xén đoạn thẳng 102

2.8 Vê tròn góc hình chữ nhật 104

3. GIA CÔNG VÀ XUẤT LỆNH G-CODE   105 

3.1 GC đoạn thẳng, hcn, đường tròn, đường gấp khúc, đa giác, đường Bezier 105

3.2 Gia Công chữ 108

3.3 Gia công bề mặt hình chữ nhật 110

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào thế kỉ 21 với những vận hội và thách thức mới, trong những năm vừa qua nền kinh tế đất nước không ngừng phát triển, trong đó có một phần đóng góp không nhỏ của ngành cơ khí Xuất hiện hầu hết trong các ngành nghề kinh tế Cơ khí ngày càng phát triển và chứng tỏ mình là một trong những yếu tố quyết định đến đất nước Không phải ngẫu nhiên mà trong đường lối xây dung đất nước của Đảng, cơ khí luôn là nội dung được ưu tiên hàng đầu đặc biệt là ngành Công nghệ Chế Tạo Máy

Thế kỉ 21 là thế kỉ của bùng nổ Công nghệ thông tin Trong thực tế 1 thâp niên trở lại đây, tin học đã được ứng dụng và phát triển mạnh mẽ trong cơ khí với việc ứng dụng các phần mềm hiện đại như AutoCAD, SolidWoks, MasterCAM, CATIA… vào việc thiết kế cũng như nâng cao hiệu quả trong chế tạo và sản xuất Tuy nhiên trong thực tế hiện nay chúng ta chỉ dừng ở việc khai thác các tính năng sử dụng của nó, có nghĩa là chúng ta bị lệ thuộc vào nhà sản xuất, họ cung cấp cho chúng ta những tính năng gì, chúng ta chỉ sủ dụng được các tính năng đó Đặc biệt là giá thành để sử dụng một phần mềm chính hãng là rất cao nhưng các dịch

vụ hỗ trợ của nhà cung cấp là rất hạn chế tạo ra sự bị động trong việc triển khai các ứng dụng

đó rộng rãi trong sản xuất Thêm vào đó với sự tham gia vào các công ước về quyển sở hữu trí tuệ, WTO buộc ta phải trả tiền bản quyền cho các phần mềm đang dùng

Với những đặc điểm đó cộng với sự khuyến khích và chỉ bảo tận tình của TS Nguyễn

Huy Ninh em đã chọn đề tài: Nghiên cứu và phát triển một phần mềm CAD/CAM có khả năng

vẽ và lập được chương trình gia công có thể gia công trên máy CNC và tạo đường dẫn dao cho các nguyên công tạo mẫu nhanh đơn giản… Đến nay luận văn đã hoàn thành, trong quá trình

làm không tránh khỏi sai xót, kính mong các thày cô đóng góp và cho ý kiến

Cuối cùng em xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Huy Ninh đã không quản khó khăn, nhiệt tình giúp đỡ chỉ bảo giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm

Nguyễn Quốc Việt

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC

1 Vị trí vai trò của chuỗi liên thông CAD/CAM-CNC trong sản xuất

Trong những năm gần đây, nền sản xuất cơ khí của Việt nam đã được đầu tư trang bị nhiều loại máy CNC đã dẫn đến những thay đổi to lớn trong cách thức tổ chức và thực hiện sản xuất các chi tiết cơ khí, trong sản xuất khuôn mẫu nhằm rút ngắn thời gian tạo ra một sản phẩm mới

Như chúng ta đã biết, việc điều khiển chuyển động của máy công cụ điều khiển số được thực hiện bởi các mã điều khiển số được dịch sang các lệnh của máy Các mã điều khiển số có thể được phân loại thành 2 nhóm: Các lệnh điều khiển các bộ phận của máy riêng biệt như tắt/ mở động cơ, chọn tốc độ của trục, thay đổi dao cắt và tắt mở thiết bị làm mát (những thao tác này được thực hiện bằng cách cho mạch điện chạy vào rơle hoặc mạng điều khiển lôgic) và những lệnh điều khiển sự chuyển động có tính tương tác giữa phôi và dao cắt Những lệnh này bao gồm những thông tin như trục và khoảng cách chuyển động tại mỗi thời điểm cụ thể Những thông tin này được dịch sang các lệnh điều khiển chuyển động của máy và sau đó được thực hiện bởi hệ thống điều khiển cơ điện

Từ khi máy công cụ điều khiển số (NC) được phát minh, người ta đã giải quyết được các vấn đề phức tạp trong quá trình thiết kế, lập trình ga công cho các chi tiết phức tạp mà nền sản xuất của toàn thế giới đặt ra Như vậy kĩ thuật số là một giải pháp giúp cho ta giảm bớt chi phí ngày càng leo thang trong sản xuất máy móc phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao

Chúng ta đã có giải pháp là sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong thiết kế, tạo khuôn, lập trình gia công

mô phỏng trên máy tính rồi xuất chương trình cho tương thích với các máy CNC đang sử dụng Các phần mềm CAD-CAM đó đã hỗ trợ cho các kĩ sư thiết kế, các lập trình viên từ ý tưởng tạo ra sản phẩm mới, cho đến khâu hoàn thiện sản phẩm sau khi đã xuất chương trình NC cho các máy CNC như: MasterCam, Cimatron, Pro-Engineer, Catia

2 Khái niệm về CAD\CAM\CNC

CAD – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAD (Computer Aided Design): có nghĩa là quá trình thiết kế có sự trợ giúp của máy tính Trước đây

để thiết kế bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp người ta thương phải thiết kế bằng tay rất phức tạp và khó khăn, nhưng với sự phát triển mạnh mẽ của các phần mềm CAD thì quá trình thiết kế trở nên đơn giản và ưu việt hơn

Trên các phần mềm này có các công cụ hộ trợ thiết kế và khả năng nội suy theo các đường và bề mặt rất mạnh

CAD được coi là cuộc cách mạng công nghiệp mới kể từ khi nó được đề xuất với các ưu điểm như sau:

Tăng độ chính xác và chất lượng bản vẽ

Hình dung ra đối tượng tốt hơn,

Truy cập lưu giữ truyền tải tốt hơn

Tiết kiệmđược thời gian thiết kế,

Có khả năng trao đổi dữ liệu với các ứng dụng khác

Các phần mềm CAD là công cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu

CAM (Computer Aided Manufacturing) : có nghĩa là quá trình gia công có sự trợ giúp của máy tính Sau khi thực hiện xong quá trình thiết kế các giữ liệu CAD được xuất ra dưới định dạng file truyền dữ liệu trung gian như STEP, IGES… Và được đăng nhập vào phần mềm CAM dưới định dạng này

Chương trình CAM sẽ nhận dữ liệu của CAD qua các định dạng trung gian đó và người chạy chương trình cần phải thiết lập các điều kiện tính toán cho quá trình gia công cho phù hợp với các phương pháp cắt về các thông số công nghệ, thông số về dụng cụ cắt trong quá trình cắt, chương trình sẽ tự động chạy

để xác định dữ liệu về vị trí dụng cụ cắt (CL data), xuất ra chương trình nguồn , chuyển đến bộ hậu xử

lý (postprocessor) rồi xuất ra các chương trình NC dưới dạng mã lệnh G-Code, M-Code… các chương trình dưới mã lệnh này sẽ được truyền trực tiếp đến máy CNC

Kết quả cụ thể của CAM là chi tiết cơ khí Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể

mà thực hiện trong công việc

Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến dụng cụ cắt, vật liệu, gia công… các điều kiện liên quan đến sản xuất khác nhau có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và giá thành sản phẩm

CNC( Điều khiển số)

CNC (Computerized numberical control): điều kiển theo chương trình số

Công nghệ CNC ra đời phát triển vào những năm 40 của thế kỷ tại phòng thí nghiệm SERVOMECHANISM của học viện kỹ thuật MASACHUSETTS

Điều khiển bằng các chương trình chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D đưới dạng các mã lệnh code, M-code…

G-Sự ra đời của công nghệ CNC đã làm thay đổi mạnh mẽ cơ khí, từ nên sản xuất cơ khí thuần túy chuyển sang ngành cơ điện tử (Cơ khí, điện tử và công nghệ thông tin)

Quá trình gia công phức tạp trở nên dễ dàng hơn nhiều ngay cả dưới bề mặt cong phức tạp

Việc ứng dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất cơ khí tọa nên sự phát triển đáng kể về độ chính xác

và chất lượng Kỹ thuật tự động của máy CNC có nhiều ưu điểm so với máy công cụ truyền

thống:

- Các thao tác phải làm chỉ là quan sát quá trình gia công bởi vì quá trình gia công được thực hiện tự động bởi số liệu NC

- Không có sai số do đọc kích thước sai

- Khi sản phẩm đầu tiên đã đạt yêu cầu, việc kiểm tra đối với những chi tiết kế tiếp nhiều khi không cần thiết

- Độ chính xác gia công cao có ổn định, chất lượng của sản phẩm có thể luôn được đảm bảo, ít phụ thuộc tay nghề của công nhân

- Tự động hoá cao Một người có thể vận hành được nhiều máy vì có hệ điều khiển máy tiên tiến

- Chi phí cho trang bị công nghệ thấp hơn vì không cần nhiều đồ gá nhất là khi bàn máy có thể quay được

- Có thể dự đoán chính xác thời gian gia công

Hiện nay, có một số hãng sản xuất máy CNC như DECKEL-MAHO Fanuc, Cincinat … sử dụng các bộ điều khiển Sinummerik, Heidenhain, Fanuc, Fago…

3 Các ứng dụng của CAD/CAM

Máy tính điện tử được áp dụng cả trong lĩnh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành, quản lý và quản trị

Về mặt kỹ thuật đã có hệ thống CAD (hệ thống máy tính hỗ trợ thiết kế) và CAM (hệ thống máy tính hỗ trợ việc chế tạo) Hai hệ thống này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như các phép toán ổn định

và sức bền thân tàu, cho việc lập bảng tọa độ và làm trơn nhẵn đường hình dáng vỏ tàu, cho việc khai triển tôn, bố trí để tiết kiệm nguyên vật liệu, cho tính tải và dao động của động cơ diesel, cho việc khống chế tai nạn trên biển, cho hệ thống đường ống mà ta phải khai triển cắt góc Các kỹ sư máy tàu

và vỏ tàu của Tập đoàn Công nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN) đã thiết kế và chế tạo các bản vẽ trên máy tính dựa vào các phần mềm chuyên dụng như Autoship, Ship Constructor, Nupas-cadmatic…, sau đó các bản vẽ được trực tiếp gửi tới máy CNC (nên nói ứng dụng chung cho các ngành công nghiệp khác nhau, có thể lấy ví dụ của một vài ngành cụ thể) Trong việc điều hành, quản lý và quản trị, hệ thống máy tính cũng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những xưởng của các nhà máy đóng tàu Ngày này công nghệ chế tạo và sử dụng máy tính đang phát triển rất nhanh, khuynh hướng mới là CIM, nghĩa là hệ thống sản xuất tích hợp dưới sự trợ giúp của máy tính

Xu hướng phân tán, mềm hóa và chuẩn hóa là ba trong nhiều điểm đặc trưng cho sự thay đổi này Những xu hướng mới đó không nằm ngoài mục đích giảm giá thành giải pháp và nâng cao chất lượng

hệ thống Thông qua việc, ứng dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông trong công nghiệp, đặc biệt các hệ thống bus trường

Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải là một lĩnh vực kỹ thuật hoàn toàn mới, mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp Từ hơn một thập kỷ nay, công nghệ bus trường đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại Song thực tế người sử dụng trong công nghiệp thường gặp phải hàng loạt các vấn đề khác nhau, do vậy trước khi xây dựng một giải pháp tự động hóa không còn là nên hay không nên mà là phải lựa chọn hệ thống mạng truyền thông nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của ứng dụng thực tế

Công nghệ máy tính có ảnh hưởng to lớn đến các hệ thống sản xuất trong suốt những thập kỷ qua Các ứng dụng quan trọng của máy tính thể hiện trong nhiều lĩnh vực như điều khiển số, các hệ thống rôbốt, các hệ thống sản xuất linh hoạt và đặc biệt là chức năng điều khiển quá trình trong các hoạt động sản xuất, bao gồm từ khâu thiết kế sản phẩm đến lập kế hoạch và điều khiển sản xuất cùng với những hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp như nhận đơn đặt hàng, tính giá và thanh toán với khách hàng Những hoạt động này yêu cầu một quá trình xử lý thông tin là tích hợp các chức năng thiết kế, sản xuất

Order  Entry 

M ng trung  tâm 

M ng  Windows NT 

và kinh doanh trong một thể thống nhất, giúp nhanh chóng đưa ra quyết định một cách chính xác, tránh các trùng lặp hoặc các thông tin mâu thuẫn nhau Điều này thể hiện qua khái niệm về “hệ thống sản xuất tích hợp máy tính”

3.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD

CAD được định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng máy tính để tạo lập, sửa chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật CAD có liên hệ chặt chẽ với hệ thống đồ họa máy tính Các lý do quan trọng có thể kể đến khi sử dụng hệ thống CAD là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết kế, tăng chất lượng thiết kế, nâng cao chất lượng trình bày thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu cho sản xuất Các bước tiến hành một thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học); phân tích tối ưu hóa (phân tích kỹ thuật); trình bày thiết kế (tự động

M ng trung  tâm 

ROBOT  AS/RS  PC Thi t b đo

Máy ch  NT

Ch ng trình t  đ ng  CAD  CAM 

Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng biểu diễn toán học dạng hình học của đối tượng Mô hình này cho phép người dùng CAD biểu diễn hình ảnh đối tượng lên màn hình và thực hiện một số thao tác lên mô hình như làm biến dạng hình ảnh, phóng to thu nhỏ, lập một

mô hình mới trên cơ sở mô hình cũ

Từ đó, người thiết có thể xây dựng một chi tiết mới hoặc thay đổi một chi tiết cũ Có nhiều dạng mô hình hình học trên CAD Ngoài mô hình 2D phổ biến, các mô hình 3D có thể được xây dựng cho phép người sử dụng quan sát vật thể từ các hướng khác nhau, phóng to thu nhỏ, thực hiện các phân tích kỹ thuật như sức căng, tính chất vật liệu và nhiệt độ

Mô hình lưới

Sử dụng các đường thẳng để minh hoạ vật thể Mô hình này có những hạn chế lớn như không có khả năng phân biệt các đường nét thấy và nét khuất trong vật thể, không nhận biết được các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra xung đột giữa các chi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý

3.3 Phân tích kỹ thuật mô hình

Sau khi có được phương án thiết kế thể hiện dưới dạng mô hình CAD sẽ trợ giúp mô hình Hai ví dụ về việc phân tích mô hình là tính toán các đặc tính vật lý và phân tích phần tử hữu hạn Tính toán các đặc tính vật lý bao gồm việc xác định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích

và xác định trọng tâm Phân tích các phần tử hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…

Đánh giá thiết kế

Đánh giá thiết kế có thể bao gồm: tự động xác định chính xác các kích thước, xác định khả năng tương tác giữa các bộ phận Điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết kế lắp ráp

nhằm tránh hai chi tiết cùng chiếm một khoảng không gian, kiểm tra động học Điều này cần đến khả năng mô phỏng các chuyển động của CAD

Tự động phác thảo bản vẽ

Lĩnh vực trợ giúp đắc lực thứ tư của CAD là khả năng tự động cho ra các bản vẽ với độ chính xác cao một cách nhanh chóng Điều này rất quan trọng trong quá trình trình bày một thiết kế và tạo lập hồ sơ thiết kế

3.4 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM

Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điều khiển quá trình sản xuất Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính:

+ Lập kế hoạch sản xuất

+ Điều khiển sản xuất

Lập kế hoạch sản xuất

+ Ước lượng giá thành sản phẩm: Ước lượng giá của một loại sản phẩm mới là khá đơn

giản trong nhiều ngành công nghiệp và được hoàn thành bởi chương trình máy tính Chi phí của từng chi tiết bộ phận được cộng lại và giá của sản phẩm sẽ được xác định

+ Lập kế hoạch quá trình với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và các

trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi máy tính Các hệ thống này cần cung cấp các bản lộ trình, tìm ra lộ trình tối ưu và tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch đưa ra

+ Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần được soạn

thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu khác nhau Các tính toán dựa trên các dữ liệu nhận được từ thực nghiệm hoặc tính toán lý thuyết về tuổi thọ của dao cắt theo điều kiện cắt

+ Thiết kế Quy trình công nghệ với sự trợ giúp của máy tính: Lập trình cho máy công cụ

hoặc lập trình CNC là công việc khó khăn cho người vận hành và gây ra nhiều lỗi khi các chi tiết trở nên phức tạp Các bộ hậu xử lý máy tính được sử dụng để thay thế việc lập trình bằng tay Đối với các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM có thể đưa ra chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo ra tập lệnh điều khiển cho máy công cụ hiệu quả hơn hẳn lập trình bằng tay

+ Cân bằng dây chuyền lắp ráp với sự trợ giúp bằng máy tính: Việc định vị các phần tử

trong các trạm lên dây chuyền lắp ráp là vấn đề lớn và khó khăn Các chương trình máy tính như COMSOAL và CALB được phát triển để trợ giúp cân bằng tối ưu cho các dây chuyền lắp ráp

+ Xây dựng các định mức lao động: Một bộ phận chuyên trách sẽ có trách nhiệm xác lập

chuẩn thời gian cho các công việc lao động trực tiếp tại nhà máy Việc tính toán này khá công phu và phức tạp Hiện đã có một số chương trình phần mềm được phát triển cho công việc này Các chương trình máy tính sử dụng dữ liệu về thời gian chuẩn cho các phần tử cơ bản, sau đó cộng tổng thời gian thực hiện của các phần tử đơn đó và chương trình sẽ đưa ra thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh

+ Lập kế hoạch sản xuất và quản lý tồn kho: Máy tính được sử dụng trong hai chức năng

lập kế hoạch sản xuất và lưu trữ Hai chức năng này bao gồm ghi nhớ các bản ghi tồn kho, đặt hàng tự động các mặt hàng khi kho rỗng, điều độ sản xuất chủ, duy trì các đặc tính hiện tại cho các đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực

Điều khiển sản xuất

Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất trong nhà máy Điều khiển quá trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sản xuất phân xưởng và giám sát quá trình đều nằm trong vùng chức năng của điều khiển sản xuất Ở đây máy tính tham gia trực tiếp (on-line) vào các hoạt động sản xuất trong nhà máy Các ứng dụng của điều khiển quá trình sử dụng máy tính là khá phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động hiện nay Chúng bao gồm các dây chuyền vận chuyển, các hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu và hệ thống sản xuất linh hoạt

Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập dữ liệu đó để trợ giúp điều khiển sản xuất và lưu trữ trong nhà máy Các công nghệ thu nhập dữ liệu máy tính hóa và giám sát quá trình bằng máy tính đang là phương tiện được đánh giá cao trong hoạt động sản xuất phân xưởng hiện tại

3.5 Hệ thống CAD/CAM

Khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với sự trợ giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản

vẽ, các mô hình học, phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp

Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất Chuỗi các bước được tiến hành với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) và được coi như kết quả của việc kết nối CAD và CAM

Mục đích của công nghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tính hóa mà còn nâng cao năng lực của con người để phát minh các ý tưởng và những sản phẩm mới

CHƯƠNG II: MỘT SỐ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH TỰ ĐỘNG VÀ

KHÁI QUÁT VỀ NGÔN NGỮ APT

1 Giới thiệu vị trí vai trò của việc tự động lập chương trình gia công chi tiết

Trong nền công nghiệp hiện đại, máy tính hỗ trợ cho mọi công việc trong quá trình thiết kế, sản xuất và

tổ chức sản xuất Thông thường các máy tính được nối thành mạng, cùng truy cập đến một cơ sở dữ liệu chung

Ba khối công việc đầu thuộc công việc thiết kế máy và chi tiết máy Để thực hiện tốt ba khối công việc trên, người thiết kế phải nắm thật vững lý thuyết môn học Chi tiết máy, phải biết lập trình trên máy tính, phải biết sử dụng máy tính và các thiết bị phụ trợ khác Hoặc ít ra người thiết kế cũng phải biết sử dụng các chương trình thiết kế và vẽ tự động các chi tiết máy, bộ phận máy đã có sẵn

Hai khối công việc sau thuộc về lĩnh vực gia công tạo hình cho chi tiết máy Các máy tự động NC, có

sự trợ giúp của máy tính, thực hiện gia công chính xác các kích thước của chi tiết máy

Năm khối công việc trên liên kết với trung tâm dữ liệu, thực hiện hoàn chỉnh một quá trình thiết kế chế tạo Công việc được tiến hành một cách tự động, giảm đáng kể công sức thiết kế và chế tạo cho các kỹ

sư cơ khí

2 Những hướng chính ứng dụng tin học vào thiết kế máy và chi tiết máy:

Giảm nhẹ lao động tính toán thiết kế Thực hiện chương trình hoá các phương pháp tính toán kinh điển đang được sử dụng, bằng các phần mềm ứng dụng Khi thiết kế, chạy chương trình trên máy tính, nhập vào chương trình những số liệu cần thiết đã được lựa chọn, kết quả tính toán được đưa ra giấy và màn hình

Thiết kế chính xác Lợi dụng khả năng tính toán nhanh, chính xác của máy tính, thiết lập các bài toán thiết kế theo những lý thuyết chính xác, lập chương trình để giải các bài toán này Kết quả tính toán thiết kế có độ chính xác cao hơn, tin cậy hơn so với phương pháp tính toán thiết kế theo truyền thống Thiết kế tối ưu Lợi dụng khả năng tính toán nhanh của máy tính, lập chương trình tính toán tất cả các phương án thiết kế có thể được, sau đó chọn ra phương án tốt nhất theo chỉ tiêu tối ưu của bài toán đặt

ra

Giảm nhẹ lao động lập các bản vẽ Sử dụng các phần mềm về vẽ, lập chương trình ứng dụng tự động vẽ các chi tiết máy, bộ phận máy Khi chạy các chương trình này, chỉ cần nạp số liệu đã được chọn từ bàn phím, hoặc từ đĩa mềm, máy tính sẽ tự động hoàn thành bản vẽ và có thể in ra giấy để sử dụng Có thể lập bản vẽ chế tạo chi tiết máy, bản vẽ lắp, bản vẽ chung, thậm chí có thể tự động lập bản thuyết minh

Tự động hoá quá trình thiết kế Lập phần mền hoàn chỉnh giải quyết tất cả các vấn đề liên quan đến một chi tiết máy, một bộ phận máy Khi chạy chương trình, chỉ cần nhập những số liệu cần thiết theo yêu cầu của chương trình Kết quả nhận được là bản vẽ hoàn chỉnh của chi tiết máy hoặc bộ phận máy Kết hợp các chương trình tính toán thiết kế và các chương trình điều khiển quá trình chế tạo, kiểm tra, tạo thành một hệ thống thiết kế - chế tạo tự động hoàn chỉnh

3 Một số phần mềm sử dụng để thiết kế máy và chi tiết máy:

Hiện nay, đã có một số phần mềm chuẩn dùng tính toán thiết kế chi tiết máy Ví dụ: phần mềm GENEEUS-13 tính toán thiết kế vẽ đai, xích Nói chung các phần mềm này chưa được sử dụng rộng rãi

ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nhiều cơ quan thiết kế, trường đại học cũng đã xây dựng các phần mềm tính toán và vẽ các chi tiết máy, bộ phận máy Ví dụ như Viện Cơ học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Giao thông Hà Nội, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Thư viện của Khoa Sư phạm Kỹ thuật, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng đã sưu tập tất cả các phần mềm tính toán thiết kế của các trường đại học như: Tính toán thiết kế và vẽ các bộ truyền; Tính toán thiết kế và vẽ trục; Tính toán và vẽ các loại hộp giảm tốc Ngoài ra Khoa cũng có một số chương trình riêng như: Tính toán thiết kế tối ưu các bộ truyền; Tính toán thiết kế chính xác bộ truyền bánh răng theo phương pháp Phần tử hữu hạn

4 Một số phần mềm thiết lập bản vẽ và lập trình gia công trên máy công cụ CNC :

Phần mềm AutoCAD, được công bố bắt đầu từ Releas 1 (R1) vào tháng 12 năm 1982, sau đó là R.12 và R.13 lần lượt ra đời, R.14 được tung ra thị trường vào tháng 5 năm 1997, hiện nay đang sử dụng AutoCAD 2000 Sử dụng AutoCAD dễ dàng thiết lập được các bản vẽ cơ khí 2D, 3D

Phần mềm MasterCam là phần mềm chuyên dùng để thiết lập bản vẽ chi tiết máy dưới dạng hình chiếu 2D, và hình chiếu trục đo 3D Khả năng thiết lập bản vẽ 3D của phần mềm MasterCam mạnh hơn nhiều

so với phần mềm AutoCAD Phần mềm MasterCam có thể tự động lập trình điều khiển quá trình gia công trên máy công cụ CNC Khả năng lập trình gia công trên máy CNC của phần mềm này có thể nói

là mạnh nhất, tương thích rất rộng Hầu như tất cả các loại máy công cụ CNC hiện có ở Việt Nam đều chạy được các chương trình được thiết lập từ phần mềm MasterCam 9.1 Lập trình tự động, giảm nhẹ được công sức thiết kế, tránh được những sai sót trong quá trình lập trình Các chương trình được lập tự động thường dài, chính tắc, quy trình gia công không phải là tối ưu Ví dụ, sau khi vẽ khuôn ép nhựa, chọn máy, dao, chế độ cắt, đường chạy dao, phần mềm MasterCam 9.1 đã tự động lập trình điều khiển quá trình gia công Chương trình được viết bằng mã lệnh M-G code, có trên 3.000 câu lệnh

Phần mềm Pro/Engineer cũng có khả năng thiết lập bản vẽ 2D, 3D và lập trình CNC Điểm mạnh của phần mềm Pro/Engineer là thiết lập các bản vẽ 3D Vẽ nhanh, chính xác và có thể biểu diễn chuyển động lắp ghép các chi tiết với nhau Một đặc trưng nổi bật khác của phần mềm này là cho phép thiết kế đối tượng từ các phương trình tham số, mô phỏng động học các chuyển động của vật thể

Phần mềm Metacut Utilities, chuyên dùng để mô phỏng các quá trình gia công trên máy công cụ CNC

Sử dụng phần mềm này có thể mô tả quá trình gia công chi tiết máy trên một máy CNC ảo Ta quan sát trước được toàn bộ quá trình gia công trên màn hình máy tính, từ lúc bắt đầu cho đến khi kết thúc Việc chạy mô phỏng giúp chúng ta phát hiện những lỗi trong chương trình, tránh được những sự cố đáng tiếc thường xảy ra khi sử dụng máy CNC

Công nghệ CAD/CAM, là công nghệ thiết kế và gia công nhờ sự trợ giúp của máy tính Khi lập trình,

người thiết kế không phải viết các phương trình toán học phức tạp để xác định các giao tuyến, tiếp điểm, tâm điểm, phương trình mô tả hình dạng của các bề mặt phức tạp Chương trình điều khiển quá trình gia công trên máy CNC được thiết lập một cách tự động Ngoài ra còn cho phép chạy mô phỏng quá trình gia công trên máy tính, giúp chúng ta biết trước được kết quả gia công trên máy thực, tránh được nhứng sai sót trong khi gia công

Nhờ vào hiệu quả và độ chính xác cao, công nghệ CAD/CAM cho phép chúng ta tiết kiệm được thời gian thiết kế, thời gian gia công, góp phần hạ giá thành của sản phẩm

Công nghệ CAD/CAM/CNC là sự kết hợp giữa hệ thống CAD/CAM và máy công cụ CNC Công nghệ này cho phép chúng ta thực hiện quá trình sản xuất một cách hoàn toàn tự động Đây chính là chìa khoá của nền sản xuất cơ khí hiện đại

Tóm lại, ứng dụng tin học vào lĩnh vực chế tạo máy sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề: thiết lập các bản vẽ, thiết lập bản thuyết minh, tính toán thiết kế các chi tiết máy, bộ phận máy với độ chính xác cao, thiết lập các chương trình điều khiển quá trình gia công, chế tạo hệ thống gia công tích cực, tự động kiểm tra và điều chỉnh chế độ cắt, đảm bảo năng suất cao và độ chính xác gia công rất cao Tin học và máy tính đã hỗ trợ cho kỹ sư cơ khí phát huy hết khả năng vốn có, để thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm cơ khí có chất lượng cao, giá thành thấp Muốn tận dụng được lợi thế này, ngoài kiến thức chuyên môn về công nghệ chế tạo máy, kỹ sư cơ khí cần hiểu biết về tin học và sử dụng thành thạo các thiết bị điện tử trong hệ thống sản xuất cơ khí hiện đại

5 Khái quát ngôn ngữ lập trình

Có hai loại ngôn ngữ lập trình chi tiết cơ bản (theo Smith và Evans, 1977):

Ngôn ngữ hướng về máy: chỉ ra đường chạy của dao với việc thực hiện các phép tính cần thiết trong một bước xử lý máy tính bằng cách tính trực tiếp định dạng dữ liệu toạ độ đặc biệt và mã hoá tốc

độ cũng như các yêu cầu về dẫn hướng chuyển động

Ngôn ngữ mục đích chung: Chia quá trình xử lý máy tính thành hai giai đoạn: Giai đoạn xử lý

và giai đoạn sau xử lý Giai đoạn xử lý cho ta ngay lập tức một loạt điểm dữ liệu gọi là dữ liệu CL

Trong lập trình dưới sự trợ giúp của máy tính, các máy tính được sử dụng với vai trò là một sự trợ giúp trong lập trình và sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao có mục đích đặc biệt Máy tính cho phép lập trình một cách kinh tế việc gia công những bộ phận phức tạp không thể lập trình bằng tay được Nhiệm

vụ của các kỹ thuật viên là chia thành những công việc, trước hết xác định cấu hình của phôi về yếu tố hình học cơ bản qua các điểm, đường thẳng, bề mặt, đường tròn vv… Sau đó điều khiển hướng dao cắt thực hiện các bước gia công theo các yếu tố hình học đó Ngôn ngữ lập trình có thể chấp nhận được để chạy các máy tính có mục tiêu chung đã được xây dựng, các ngôn ngữ này dựa trên các từ ngữ thông dụng, các kí hiệu toán học và dễ sử dụng

Một số ngôn ngữ như:

- APT là viết tắt của Autometrically Programmed Tool (dao được lập trình tự động) Đầu tiên được thiết kế năm 1956 tại MIT Đó là ngôn ngữ lập trình chi tiết phổ biến nhất ở Mỹ APT là hệ lập trình chi tiết mục tiêu chuẩn mạnh nhất mà các hệ khác thường lấy đó để so sánh và đánh giá

- AUTOSPOT là một ngôn ngữ lập trình chi tiết 2 – D do IBM xây dựng Bọ sử lý này cho phép điều khiển điểm tới điểm chỉ trong 2 kích thước Kiểu điều khiển này đòi hỏi chuyển dịch của các dao cắt tới một vị trí riêng biệt làm cho máy có thể thực hiện được chức năng gia công mong muốn tại điểm đó (Ví dụ, khoan, khoét lỗ, vv…) và cho phép các công đoạn đó được lặp lại

- ADAPT (Adaptation of APT) thích ứng với APT là cố gắng đầu tiên nhằm thích ứng hơn nữa với chương trình APT được sử dụng đối với các máy tính nhỏ hơn Nó được thiết kế bởi TBM theo hợp đồng với không quân Mỹ Nó được xây dựng dưới dạng module, cho khả năng linh hoạt hơn đối với người sử dụng muốn cộng thêm hoặc xoá chương trình

- UNIAPT được công ty máy tính Carson thiết kế, CA Đó là kế hoạch đầu tiên sử dụng hết công xuất của APT trên máy tính nhỏ Nó hoàn toàn tương thích với APT về vẻ bên ngoài, chỉ khác về thiết kế bên trong của bộ xử lí

- AXAPT (Extended Subet of APT) được liên doanh thiết kế ở Tây Đức năm 1964 bởi một số trường Đại học Kĩ thuật nhằm làm cho APT ngày càng thích hợp hơn với các điều kiện Châu âu

- AUTOSPOT (Automatic System for Positioning Tools) được IBM thiết kế cho bộ điều khiển chuyển động điểm đến điểm 3 trục năm 1962 Sau đó được kết hợp với ADAPT tạo ra một ngôn ngữ có hiệu quả cho cả ứng dụng điểm tới điểm và ứng dụng đường cắt liên tục (point-to-point và Continuous – Path applicetions)

- COMPACT được công ty sản xuất dữ liệu thiết kế, Inc (MDSI), Ann Arbor, MI, Nhằm đồng thời phục vụ người sử dụng đa dịch vụ từ những máy tính ở những vùng xa thông qua đường dây điện thoại Hệ COMPACT biến đổi những khái niệm về ngôn ngữ thành những mã điều khiển máy trong một lịch trình của máy tính đơn, do vậy loại bỏ hoàn toàn được giai đoạn sau xử lí (theo Smith và Evans, 1977) COMPACT II, một phiên bản mới nhất (cùng với APT) là ngôn ngữ lập trình chi tiết thông dụng nhất Nó còn được trợ giúp bởi hệ CAD/CAM được bán sang tay nhất

- SPLIT (Sunds stran Processing Language Internally Translated) - Ngôn ngữ xử lí Sundstran Translated - Do công ty Sundstran thiết kế chỉ dành cho máy công cụ nó có thể điều khiển được tới 5 trục định vị và có khả năng contour “Bộ sau xử lí” được thiết kế ngay trong chương trình Mỗi máy công cụ sử dụng phiên bản riêng trong toàn bộ trình ứng dụng Split

- MAPT (Micro – APT) là một tập hợp con của phiên bản máy tính nhỏ Có bộ xử lí ngôn ngữ APT Dùng MAPT, một kĩ sư sản xuất xác định hình của chi tiết cần gia công, sự chuyển dịch của dao

và các thao tác cần có để tạo chi tiết Hệ MAPT dịch những lệnh này thành các thông tin bằng con số điều khiển máy tạo ra chi tiết Sự chuyển dịch của tâm máy được tự động tính toán Hiện nay, MAPT có khả năng lập trình được 3 trục

6 Những đặc điểm tóm tắt về APT

Bề mặt không giới hạn không gian ba chiều và các điểm được xác định biểu thị cho chi tiết được tạo ra

Các bề mặt được xác định trong hệ toạ độ x,y,z do người lập trình chi tiết lựa chọn

Trong lập trình, dao thực hiện tất cả công việc chuyển động, chi tiết được coi là cố định

Đường di chuyển của dao được điều khiển bởi các cặp bề mặt không gian 3 chiều, các chuyển động khác, không do bề mặt điều khiển, cũng có thể điều khiển được

Một loạt các chuyển động ngắn được tính để biểu thị cho đường di chuyển cong của dao (nội suy tuyến tính)

Đường di chuyển của dao được tính trong phạm vi sai số trên danh nghĩa lý thuyết của bề mặt điều khiển

Các toạ độ x, y, z của dao kế tiếp và các vị trí trên đường di chuyển mong muốn được ghi lại làm giải pháp tổng thể cho bài toán lập trình

Sau xử lý của toạ độ cuối dao sẽ cho ta các mã chính xác và định dạng cho 1 máy cụ thể nào đó

Bộ xử lý APT đọc và tính đường cắt, trong khi đó bộ sau xử lý chuyển đường cắt thành 1 định dạng có thể một máy nào đó chấp nhận được

7 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH APT

7.1 Các khái niệm trong ngôn ngữ APT:

Nhận dạng: Xác định đồ án cụ thể một chi tiết cụ thể như hình dáng của chi tiết gia công, vật liệu…

Thông qua đó xác định được thông số hình học của dụng cụ cắt sử dụng trong quá trình gia công

Khái niệm về hình học: Xác định phạm vi và số lượng hình, các dạng đường, mặt và các thông số cụ

thể

Khái niệm về chuyển động: Miêu tả đường cắt thông qua các đối tượng (điểm, đường, mặt…) qua đó ta

có các thông số về quỹ đạo chuyển động của dao cắt

Khái niệm về sau xử lý: Xác định thông số gia công như chế độ cắt, chế độ dừng máy, hướng tiến, làm

mát (tắt, mở)…

Khái niệm về chức năng phụ: Miêu tả các chức năng phụ trợ của máy gia công nhằm nhận biết dao, chi

tiết, sai số, chiều quay của dụng cụ cắt, hướng cắt…

7.2 Ký tự dùng trong ngôn ngữ APT:

Các ký tự dùng trong ngôn ngữ APT là chữ in hoa và chữ thường từ A ÷ Z, các chữ số thập phân từ

0 ÷ 9 và các ký tự đặc biệt khác như: “+”, “-“ , “*” , “=” , “;” , “$” …

7.3 Lưu đồ quá trình xử lý dữ liệu gia công với ngôn ngữ lập trình APT

Máy tính 

Bộ tiền xử lý

Chương trình xử lý hình học (Tạo ra Profile file)

Chương trình xử lý công nghệ (Tạo ra CLfile)

CNC

NC program

Băng đột lỗ Đĩa mềm

Phiếu công nghệ Phiếu tiến trình CN

Máy NC, CNC

Chương trình nguồn Người lập trình Bản vẽ chi tiết

nó Nó cho phép chúng ta lưu trữ và thay đổi bản vẽ khi cần Ngôn ngữ lập trình của CAD thường bỏ qua những thao tác vẽ và nói với máy tính chính xác để vẽ cái gì và ở vị trí nào mà không gặp lỗi thiết bị do dung sai khác nhau khi sử dụng chuột hay joystick

Lợi ích của việc mô tả hình học bằng chương trình tương tự như lập trình sử dụng ngôn ngữ bậc cao Nó bao gồm:

Sử dụng những tên biến (Những thực thể có thể được thay đổi bằng việc thay đổi những giá trị của các biến này thay vì việc xoá những thực thể đó và tạo ra những thực thể khác

Dễ dàng kết hợp với phần mềm phân tích Khởi tạo hình học bằng chương trình tạo nên

cơ sở để xây dựng các chương trình tiền sử lí và hậu sử lí trong các gói phần mềm CAD/CAM cũng như phân tích phần tử hữu hạn và gia công có sự trợ giup của máy tính

Bao gồm việc tạo ra những thực thể như điểm, đường thẳng, đường tròn, mặt phẳng, trụ, elip, mặt côn, và cầu Có một số phương pháp để tạo ra những thực thể đó Cũng như với bất kì một ngôn ngữ lập trình nào, người lập trình có nhiệm vụ tìm hiểu để tạo ra một phương pháp xây dựng đặc trưng hình học của một chi tiết gia công cụ thể Những dữ liệu đã biết hoặc những thực thể đã được tạo dựng có thể sử dụng linh hoạt trong việc xây dựng các bản vẽ thiết kế Cấu trúc của câu lệnh mô tả hình học như sau:

Tên biến của thực thể = tên hàm của thực thể / mô tả hàm

Trong một số trường hợp mà thông tin không thể mô tả chính xác, như điểm cần dựng

là một trong hai điểm được đưa ra khi mà một đường thẳng cắt một đường tròn, một từ lệnh bổ nghĩa được bổ xung để mô tả tốt nhất thực thể trong mối quan hệ với toạ độ tuyệt đối và với những thực thể khác Hình1 thể hiện sự mô tả quan trọng trong hệ toạ độ x-y Dưới đây là những ký hiệu viết tắt được sử dụng trong việc mô tả hình học

INTERC: intersection

TANTO: tangent to

ATANGL: at an angle of (vị trí góc cho theo độ)

PERPTO: perpendicular to

PARLEL: parallel to

Y

X Hình1

Dưới đây sẽ trình bày các câu lệnh hình học phổ biến trong hầu hết những gói phần mềm CAD Chúng là cơ sở cho ngôn ngữ APT lập trình trong gia công

YSMALL 

XSMALL 

XLARGE

YSMALL

Giao của hai đường thẳng: hai đường thẳng cắt nhau tại một điểm được định nghĩa như sau:

PT=POINT/INTOF, LINE1, LINE2

Y

X Giao điểm của đường thẳng và đường tròn: Vì một đường thẳng cắt một đường tròn tại hai điểm nên cần phải bổ sung thêm một dấu hiệu phân biệt (modifier) giữa hai điểm đó Ví dụ: nếu XSMALL được sử dụng, thì máy tính sẽ so sánh hai toạ độ X của chúng và sẽ chọn điểm

có giá trị X nhỏ nhất Tương tự việc so sánh toạ độ y và z cũng được sử dụng

PT=POINT/MODIFIER, INTOF, LINE, CIRCLE

Lựa chọn bổ xung là {XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL}

PT1=POINT/XSMALL, INTOF, LINE1, CIRCLE1

PT2=POINT/YLARGE, INTOF, LINE1, CIRCLE1

Giao của hai đường tròn: đây là một lựa chọn phát sinh từ hai điểm Chúng ta cần một sự bổ xung sự phân biệt để lựa chọn cái chúng ta cần

PT=POINT/MODIFIER, INTOF, C1, C2

Lựa chọn bổ xung là {XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL}

Điểm là kết quả từ một đường thẳng tưởng tượng làm với trục X góc θ và tiếp tuyến với đường tròn: góc được đo bằng độ (0) bắt đầu từ trục X và quay ngược chiều kim đồng hồ

PT=POINT/CIRCLE, ATANGL (angle in degrees)

PT1=POINT/CIRCLE1, ATANGL, 40

Điểm là tâm của đường tròn: để sử dụng điểm tâm của đường tròn thì phải theo định nghĩa sau: PT=POINT/CENTER, CIRCLE

PT1=POINT/CENTER, CIRCLE1

Giao điểm của đường thẳng và mặt côn: tương tự như giao điểm của đường thẳng với đường tròn, một sự bổ xung là cần phải lựa chọn điểm mong muốn

PT=POINT/MORDIFIER, INTOF, LINE, CONE

PT1=POINT/XSMALL, INTOF, LINE1, CONE1

PT=POINT/XLARGE, INTOF, LINE1, CONE1

Giao điểm của 3 mặt phẳng: 3 mặt phẳng cắt nhau tại một điểm

PT1=POINT/INTOF, PLANE1, PLANE2, PLANE3

Hệ toạ độ cực: sử dụng các mặt phẳng x-y, y-z, z-x, chúng ta có thể xác định các điểm và độ dài của cung tròn sử dụng bán kính và góc quay

PT=POINT/RTHETA, XYPLANE, RADIUS, ANGLE (in degrees)

PT=POINT/RTHETA, YZPLANE, RADIUS, ANGLE (in degrees)

PT=POINT/RTHETA, XZPLANE, RADIUS, ANGLE (in degrees)

Đường thẳng qua 2 điểm: đây là mô tả một đoạn thẳng bởi việc định nghĩa các điểm mút của nó Những điểm mút có thể được định nghĩa trước đó hoặc chỉ bằng toạ độ của chúng,

LIN=LINE/POINT, MODIFIER, TANTO, CIRCLE

LINE1=LINE/PT1, RIGHT, TANTO, CIRCLE1

LINE2=LINE/PT1, LEFT, TANTO, CIRCLE1

Ở đây MODIFIER là {RIGHT hoặc LEFT} Chọn RIGHT hay LEFT nhờ việc xác định xem đường thẳng ở bên phải hoặc trái đường tròn khi nhìn từ điểm cho trước đến đường tròn

3 Đường thẳng tiếp xúc với hai đường tròn:

LIN = LINE/ MODIFIER, TANTO, CIRCLE1, MODIFIER, TANTO, CIRCLE2

LINE1 = LINE/LEFT, TANTO, CIRCLE1, LEFT, TANTO, CIRCLE2

LINE2 = LINE/RIGTH, TANTO, CIRCLE1, LEFT, TANTO, CIRCLE2

Lựa chọn bổ xung là {RIGHT hoặc LEFT} Chọn RIGHT hay LEFT nhờ việc xác định xem đường thẳng ở bên phải hoặc trái đường tròn khi nhìn từ đường tròn thứ nhất đến đường tròn thứ hai

4 Đường thẳng qua một điểm và làm một góc với trục OX hoặc OY:

LIN = LINE/PT1, ATANGL (in degree), AXIS

LINE1 = LINE/PT1, ATANGL 25, XAXIS

LINE1 = LINE/PT1, ATANGL 10, LINE2

5 Một đường thẳng qua một điểm và dốc so với trục X và Y:

LIN = LINE/ POINT, SLOPE, NUMERICAL VALUE

LINE1 = LINE/ PT1, SLOPE, 1

Độ dốc này đối với trục được chọn Ngầm định là trục X Ở đây giá trị độ dốc là y/x

6 Một đường thẳng nằm trên trục X hoặc Y và nằm trên mặt phẳng X_Y:

LIN = LINE/ XAXIS

LIN = LINE/ YAXIS

Chú ý: lựa chọn trục X (hay trục Z) cho mặt phẳng X_Z và trục Y(Z) cho mặt phẳng Y_Z

7 Đường thẳng qua một điểm và dốc so với đường thẳng khác:

LIN = LINE/ POINT, SLOPE, NUMERICAL VALUE, LINE

LINE2 = LINE/ PT1, SLOPE, 0.6, LINE1

8 Đường thẳng qua một điểm và song song với đường thẳng khác :

LIN = LINE/ POINT, PARLEL, LINE

9 Đường thẳng qua một điểm và vuông góc với đường thẳng khác:

LIN = LINE/ POINT, PERPTO, LINE

10 Một đường thẳng song song với một đường thẳng khác và cách một đoạn xác định:

LIN = LINE/ PARLEL, LINE, MODIFIER, OFFSET VALUE

Lựa chọn thêm là {XSMALL, XLARGE, YSMALL, YLARGE, ZSMALL, ZLARGE}

LINE2 = LINE/ PARLEL, LINE1, XSMALL, 20

11 Một đường thẳng tạo bởi giao điểm của hai mặt phẳng:

LIN = LINE/ INTOF, PLANE1, PLANE2

12 Một đường thẳng nghiêng chắn một khoảng trên trục tọa độ: (slope-intercept equation)

LIN = LINE/ SLOPE, SLOPE VALUE, INTERC, MODIFIER, d

Ở đây giá trị nghiêng là y/x lựa chọn thêm là {XAXIS, YAXIS}, và d tương ứng với giá trị chắn trên trục được lựa chọn

LINE1 = LINE/ SLOPE, 1, INTERC, XAXIS, 6

14 Một dạng đường thẳng tạo bởi một góc và một toạ độ chắn:

LIN = LINE/ ATANGL, DEGREES, INTERC, MODIFIER, d

Lựa chọn thêm ở đây là {XAXIS, YAXIS} và d tương ứng với giá trị chắn trên trục được lựa chọn

LINE1 = LINE/ ATANGL, 48, INTERC, XAXIS, 5

15 Một đường thẳng trong mặt phẳng X_Y qua một điểm và tiếp tuyến với đường sinh của mặt trụ:

LIN = LINE/ POINT, TANTO, TABCYL

16 Đường thẳng qua một điểm và vuông góc với đường sinh của mặt trụ:

LIN = LINE/ POINT, PERPTO, TABCYL

PL = PLANE/ POINT1, POINT2, POINT3

3 Mặt phẳng qua 1 điểm và song song với một mặt phằng khác:

PL = PLANE/ POINT, PARLEL, PLANE

PL2 = PLANE/ PT1, PARLEL, PL1

4 Mặt phẳng song song với một mặt phẳng cho trước và cách mặt phẳng đó một khoảng xác định:

PL = PLANE/ PARLEL, PLANE, MODIFIER, NUMERICAL VALUE

Lựa chọn thêm ở đây là {XSMALL, XLARGE, YSMALL, YLARGE, ZSMALL, ZLARGE}

5 Một mặt phẳng qua một điểm và vuông góc với một vector cho trước:

PL = PLANE/ POINT, PERPTO, VECTOR1

6 Một mặt phẳng qua hai điểm và vuông góc với một mặt phẳng cho trước:

PL = PLANE/ POINT1, POINT2, PERTO, PLANE

7 Mặt phẳng vuông góc với hai mặt phẳng và qua một điểm:

PL = PLANE/ POINT, PERTO, PL1, PL2

7.9 Đường tròn:

Mô tả toán học của đường tròn cần tâm và bán kính cho trước Dưới đây trình bày các cách khác nhau để tạo nên đường tròn

1 Đường tròn mô tả bởi tâm và bán kính:

C = CIRCLE/ CENTER, POINT1, RADIUS, RADIUS VALUE

VÍ DỤ: C1= CIRCLE/ CENTER, PT1, RADIUS, 15

C = CIRCLE/ X, Y, Z, RADIUS VALUE

VÍ DỤ: C1=CIRCLE/4, 3, 0, RADIUS, 15

2 Đường tròn mô tả bởi tâm và tiếp tuyến với một đường thẳng:

C = CIRCLE/ CENTER, POINT, TANTO, LINE

VÍ DỤ: C1= CIRCLE/ CENTER, PT1, TANTO, LINE1

3 Đường tròn được mô tả bởi một điểm tâm và một điểm nằm trên chu vi:

C = CIRCLE/ CENTER, POINT1 (center point), POINT2 (circumference point)

VÍ DỤ: C1 = CIRCLE/ CENTER, PT1, PT2

4 Đường tròn được mô tả bằng 3 điểm trên chu vi:

C = CIRCLE/ POINT1, POINT2, POINT3

VÍ DỤ: C1 = CIRCLE/ PT1, PT2, PT3

5 Đường tròn được mô tả bởi điểm tâm và tiếp tuyến với đường tròn khác:

C = CIRCLE/ CENTER, POINT1, TANTO, CIRCLE

Ví dụ: C2 = CIRCLE/ CENTER, PT1, TANTO, CIRCLE1

6 Đường tròn được mô tả bởi bán kính và hai đường thẳng giao nhau:

C= CIRCLE/ TANTO, LINE, MODIFIER, POINT, RADIUS, RADIUS VALUE

Lựa chọn thêm là {XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL, ZLARGE, ZSMALL}

VÍ DỤ: C2=CIRCLE/XSMALL, L2, YSMALL, L3, RADIUS, 15

C3=CIRCLE/ YLARGE, L2, YLARGE, L3, RADIUS, 15

C4=CIRCLE/XLARGE, L2, YLARGE, L3, RADIUS, 15

C5=CIRCLE/YSMALL, L2, YSMALL, L3, RADIUS, 15

7 Đường tròn xác định bởi bán kính, tiếp tuyến với một đường thẳng và đi qua một điểm cho trước:

C = CIRCLE/ TANTO, LINE, MODIFIER, POINT, RADIUS, RADIUS VALUE

Lựa chọn thêm là: {XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL, ZLARGE, ZSMALL}

8 Đường tròn xác định bởi bán kính cho trước, tiếp tuyến với đường thẳng và đường tròn khác:

C = CIRCLE/ MODIFIER, LINE1, MODIFIER, IN/OUT, C2, RADIUS, RADIUS VALUE

9 Đường tròn được mô tả bởi bán kính và tiếp tuyến với hai đường tròn:

C = CIRCLE/ MODIFIER, IN/OUT, C2, IN/OUT, C3, RADIUS, RADIUS VALUE

10 Một đường tròn với bán kính cho trước tiếp xúc với đường thẳng và đường sinh của mặt trụ:

C = CIRCLE/ TANTO, LINE1, MODIFIER, TABCYL, MODIFIER, POINT (closest point), RADIUS, RADIUS VALUE

7.10 Các câu lệnh dịch chuyển:

FROM: Từ vị trí xuất phát của dao (lệnh bắt đầu dịch chuyển), dùng để ấn định điểm xuất phát của dao mà từ đó các dịch chuyển tiếp theo của dao được đo, tính Điểm này do người lập trình APT xác định và cài đặt khi vận hành máy CNC

Các phương pháp xác định điểm xuất phát

Xác định bởi một điểm đã định trước (TARG):

Part surface: Là mặt đáy, tiếp xúc với lưỡi cắt, nó điều khiển chiều sâu cắt

Driver Surface: Là mặt dẫn dao để thực hiện chuyển động mong muốn

GODLTA: (go delta)

Là lệnh dịch chuyển từ điểm đến điểm, dẫn dao dịch chuyển gia tăng từ vị trí hiện thời đến điểm đã định

Chú ý:

Khi Xác định lệnh dịch chuyển, người lập trình phải xem xét vị trí hiện thời của dao và chọn lệnh dịch chuyển dao tiếp theo cho phù hợp với các lệnh trước đó: GOBACK, GOFWD, GOUP, GODOWN, GORGT, GOLFT

Quy định về hình học: Một sự lệch hướng khỏi đường chuyển động trước đó một góc nhỏ (2o) cũng được xem là chuyển động phải hoặc trái

Lệnh GOTO:

Là lệnh dịch chuyển từ điểm đến điểm, được dùng để dịch chuyển tâm dao tới một điểm xác định

Tới điểm đã có trước: GOTO/P1

Tới điểm có tọa độ nòa đó: GOTO/20/50/0

RADIUS: Là lệnh xác định bán kính của một đường tròn

2.2.10 TANTO: Là lệnh dùng trong nhiều trường hợp khác nhau, ví dụ:

Có thể nó là dữ liệu bổ xung, để xác định đường tiếp tuyến của phần tử hình học này với phần tử hình học khác như đã dùng ở trên

Có thể là một lệnh hiệu chỉnh dao, để xác định dịch chuyển của dao là tiếp tuyến với bề mặt kiểm tra

FEDRAT: Tốc độ tiến dao

END: là lệnh kết thúc, để dừng máy ở cuối một đoạn chương trình, có thể dùng để thay dao bằng tay Để tiếp tục có thể dùng FROM

TLAXIS/ 0, 0, 1: là lệnh chọn trục dụng cụ là trục Z

Các lệnh phụ trợ:

2.2.18 CUTTER: Xác định đường kính dao để thực hiên chức năng bù dao

Ví dụ: CUTTER/20 Đường kính dao 20mm

2.2.19 FINI: Là từ lệnh cuối cùng, kết thúc chương trình APT

2.2.20 PARTNO: Là lệnh dùng khi bắt đầu chương trình APT để xác định tên, số hiệu chương trình gia công

2.2.21 INTOL/ OUTOL: Là lệnh cho biết sai lệch cho phép giữa contour yêu cầu với contour thực hướng về phía trong/ngoài:

TERMARC // Kết thúc Macro

CALL Name/(danh sách các tham số)/

Ví dụ cần khoan lỗ D=12 rồi khoan rộng D=20 ta có:

CALL DRILL/V=20, DIA=12

CALL DRILL/V=12, DIA= 20

7.13 Cấu trúc của chương trình gia công:

$$ Phần mở đầu:

PARTNO: Là lệnh đầu tiên của chương trình, để xác định tên, số hiệu chương trình

MACHINE / …

CLPRNT // lệnh in ra CL file

UNITS / … // lệnh xác định đơn vị đo

OUTTOL / … // lệnh dung sai ngoài

INTOL / … // lệnh dung sai trong

FEDRAT / …

SPINDL / …

COOLNT / …

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM

CAD/CAM

1 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình

Các đặc trưng của ngôn ngữ lập trình sẽ quyết định miền ứng dụng của ngôn ngữ Miềnứng dụng là yếu tố chính để chúng ta lựa chọn ngôn ngữ cho một dự án phần mềm C thường làmột ngôn ngữ hay được chọn cho việc phát triển phần mềm hệ thống.Trong các ứng dụng thời gian thực chúng ta hay gặp các ngôn ngữ như Ada,

C, C++ vàcả hợp ngữ do tính hiệu quả của chúng Các ngôn ngữ này và Java cũng được dùng cho phát triển phần mềm nhúng.Trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật thì FORTRAN với khả năng tính toán với độ chính xáccao và thư viện toán học phong phú vẫn còn là ngôn ngữ thống trị Tuy vậy, PASCAL và C cũngđược dùng rộng rãi.COBOL là ngôn ngữ cho ứng dụng kinh doanh và khai thác CSDL lớn nhưng các ngônngữ thế hệ thứ tư đã dần dần chiếm ưu thế.BASIC vẫn đang tiến hóa (Visual Basic) và được đông đảo người dùng máy tính

cá nhânủng hộ mặc dù ngôn ngữ này rất hiếm khi được những người phát triển hệ thống dùng

Để đưa C vào thế giới hướng hướng đối tượng, năm 1980 nhà khoa học người Mỹ B Stroustrup đã cho ra đời một ngôn ngữ C mới có tên ban đầu là “C có lớp”, sau đó đến năm

1983 thì gọi là C++ Ngôn ngữ C++ là một sự phát triển mạnh mẽ của C Trong C++ chẳng những đưa vào tất cả các khái niệm, công cụ của lập trình hướng đối tượng mà còn đưa vào nhiều khả năng mới mẻ cho hàm Như vậy C++ là một ngôn ngữ lai cho phép tổ chức chương trình theo các lớp và các hàm Có thể nói C++ đã thúc đẩy ngôn ngữ C vốn đã rất thuyết phục

đi vào thế giới lập trình hướng đối tượng và C++ đã trở thành ngôn ngữ hướng đối tượng nổi bật trong những năm 90

C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần với phần cứng và nó giống với ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao Hơn thế, C đôi khi được đánh giá như

là "có khả năng di động", cho thấy sự khác nhau quan trọng giữa nó với ngôn ngữ bậc thấp như là Assembler, đó là việc mã C có thể được dịch và thi hành trong hầu hết các máy tính, hơn hẳn các ngôn ngữ hiện tại trong khi đó thì Assembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt Vì lý do này C được xem là ngôn ngữ bậc trung

C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các chương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ tục mà lại không đặt gánh nặng lên vai người viết ra

Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc sử dụng kiểu dữ liệu pointer

Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn

Các tham số được đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ

Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho tính đóng và tính đa hình

Hỗ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa định nghĩa struct

cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và được điều chỉnh như là toàn bộ

Một số chức năng khác mà C không có (hay còn thiếu) nhưng có thể tìm thấy ở các ngôn ngữ khác bao gồm:

Quá tải và Quá tải toán tử,

Các hỗ trợ cho đa luồng, đa nhiệm và mạng

Mặc dù C còn thiếu nhiều chức năng hữu ích nhưng lý do quan trọng để C được chấp nhận vì

nó cho phép các trình dịch mới được tạo ra một cách nhanh chóng trên các nền tảng mới và vì

nó cho phép người lập trình dễ kiểm soát được những gì mà chương trình (do họ viết) thực thi Đây là điểm thường làm cho mã C chạy hiệu quả hơn các ngôn ngữ khác Thường thì chỉ có ngôn ngữ ASM chỉnh bằng tay chạy nhanh hơn (ngôn ngữ C), bởi vì ASM kiểm soát được toàn

bộ máy Mặc dù vậy, với sự phát triển các trình dịch C, và với sự phức tạp của các CPU hiện đại, C đã dần thu nhỏ khoảng cách khác biệt về vận tốc này

Một lý do nữa cho việc C được sử dụng rộng rãi và hiệu quả là do các trình dịch, các thư viện

và các phần mềm thông dịch của các ngôn ngữ bậc cao khác lại thường được tạo nên từ C

Thí dụ "hello, world"

Thí dụ đơn giản sau đây được thấy trong lần in đầu tiên của cuốn "The C Programming Language", và đã trở thành bài tiêu chuẩn trong chương nhập môn của hầu hết các loại sách giáo khoa về lập trình Chương trình hiển thị câu "Hello, world!" trên đầu ra chuẩn, mà thường

là một màn hình Mặc dù vậy, nó có thể xuất ra một tập tin hay xuất ra trên một thiết bị phần cứng kể cả trên một vùng chứa, tùy thuộc vào việc đầu ra chuẩn được chỉ thị vào đâu khi chương trình này được thực thi

Dòng đầu tiên này là một chỉ thị tiền xử lý #include Điều này sẽ làm cho bộ tiền xử lý (bộ tiền

xử lý này là một công cụ để kiểm tra mã nguồn trước khi nó được dịch) tiến hành thay dòng lệnh đó bởi toàn bộ các dòng mã hay thực thể trong tập tin mà nó đề cập đến (tức là tập tin

stdio.h) Dấu ngoặc nhọn bao quanh stdio.h cho biết rằng tập tin này có thể tìm thấy trong các nơi

đã định trước cho bộ tiền xử lý biết thông qua các đường tìm kiếm đến các tập tin header Tập

là hiển thị lên đầu ra chuẩn dòng chữ

hello, world<kí tự xuống dòng EOL-chuyển dấu nhắc sang dòng mới>

Mã kí tự \n là một dãy thoát được chuyển dịch thành dấu kí tự EOL (viết tắt từ chữ

End-Of-Line) có nghĩa là chuyển vị trí dấu nhắc xuống đầu một dòng kế Gía trị trả về của hàm printf

(theo khai báo nguyên mẫu chuẩn của hàm này trong C) có kiểu int, nhưng vì giá trị trả về này không được (người lập trình) dùng tới nên giá trị đó bị bỏ qua (một cách lặng lẽ)

7 return 0;

8

Dòng này sẽ kết thúc việc thực thi mã của hàm main và buộc nó trả về giá trị 0 (là một số

nguyên như khai báo ban đầu int main )

}

Dấu '}' cho biết việc kết thúc mã cho hàm main

C có một hệ thống kiểu tương tự như của Pascal, mặc dù chúng khác nhau trong một số khía cạnh Có nhiều kiểu cho các số nguyên với nhiều cỡ cho có đấu và không có dấu, có kiểu số floating point, kiểu các kí tự char, các kiểu thứ tự enum, kiểu bản ghi record và kiểu đơn vị union

C tạo ra sự mở rộng mạnh mẽ việc sử dụng của kiểu các con trỏ pointer, một dạng đơn giản các tham chiếu mà chúng chứa địa chỉ các vùng nhớ Các con trỏ có thể được tham chiếu ngược