Nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã NC ISO 14649 sang ISO 6983 cho tiện ích CNC

Luận văn thạc sĩ phân tích hcmute nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã step nc iso 14649 sang mã nc iso 6983 phần tiện, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Ung Thanh Vũ
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Ngọc Phương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Phát Triển Phần Mềm Chuyển Đổi Mã NC ISO 14649 Sang ISO 6983 Cho Tiện Ích CNC
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2. Giới thiệu STEP-NC
• 1.3. Mô hình dữ liệu STEP-NC
• 1.4. Hệ thống STEP-NC
• 1.5. Các kiểu STEP-NC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Nghiên cứu cấu trúc một chương trình STEP-NC
• 2.2. Các thành phần của chương trình STEP-NC
• 2.2.1. Đại lượng “header”
• 2.2.2. Đại lượng “project”
• 2.2.3. Đại lượng “workplan” và “executables”
• 2.2.4. Đại lượng “machining workingstep”
• 2.2.5. Thông tin về phôi (workpiece)
• 2.2.6. Thông tin về vật liệu (material)
• 2.2.7. Các đại lượng hướng dẫn kỹ thuật
• 2.3. Các đặc trưng cơ bản
• 2.3.1. Đặc trưng tiện mặt đầu
• 2.3.2. Đặc trưng tiện côn
• 2.3.3. Đặc trưng tiện rãnh
• 2.3.4. Đặc trưng tiện trụ
• 2.3.5. Đặc trưng tiện ren
• 2.3.6. Đặc trưng tiện định hình
• 2.4. Thư viện STEP-NC
• 3. CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT CÔNG CỤ PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI
• 3.1. Công cụ phần mềm chuyển đổi
• 3.2. Những yêu cầu của công cụ chuyển đổi
• 3.3. Các bước chuyển đổi
• 3.4. Giải thuật chung
• 3.5. Giải thuật các đặc trưng
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN VÀ KIỂM NGHIỆM
• 4.1. Công cụ phần mềm đã thực hiện
• 4.2. Giải thuật chương trình
• 4.3. Giao diện phần mềm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 5.1. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phần mềm CNC

Phần mềm CNC đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển các máy móc trong ngành công nghiệp chế tạo. Phần mềm CNC giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ việc lập trình đến thực hiện các thao tác gia công. Việc chuyển đổi mã NC từ ISO 14649 sang ISO 6983 là một trong những thách thức lớn trong việc áp dụng công nghệ mới vào sản xuất. Mã NC (Numerical Control) là ngôn ngữ lập trình được sử dụng để điều khiển máy CNC, trong khi ISO 14649 là tiêu chuẩn mới hơn, cung cấp nhiều tính năng vượt trội so với ISO 6983. Việc phát triển phần mềm chuyển đổi mã này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình lập trình. Theo nghiên cứu, việc áp dụng ngôn ngữ lập trình CNC hiện đại sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.1. Tính cấp thiết của việc chuyển đổi mã NC

Việc chuyển đổi mã NC từ ISO 14649 sang ISO 6983 là cần thiết do sự khác biệt trong cách thức lập trình và điều khiển máy CNC. ISO 14649 cho phép lập trình chi tiết hơn, cung cấp thông tin về quá trình gia công, trong khi ISO 6983 chỉ tập trung vào các lệnh cơ bản. Điều này dẫn đến việc các máy CNC hiện tại không thể đọc được mã STEP-NC mà không có phần mềm chuyển đổi. Nghiên cứu cho thấy rằng việc phát triển phần mềm chuyển đổi sẽ giúp các doanh nghiệp dễ dàng áp dụng công nghệ mới mà không cần phải đầu tư vào hệ thống máy móc mới. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

II. Phát triển phần mềm chuyển đổi mã NC

Quá trình phát triển phần mềm chuyển đổi mã NC bao gồm việc xây dựng thuật toán và giao diện người dùng. Phần mềm này cần phải đảm bảo tính chính xác trong việc chuyển đổi các lệnh từ ISO 14649 sang ISO 6983. Các thuật toán được thiết kế để phân tích và chuyển đổi các thông tin cần thiết, bao gồm thông tin về dụng cụ, tốc độ cắt và các thông số gia công khác. Việc phát triển phần mềm này không chỉ giúp giải quyết vấn đề tương thích giữa các hệ thống mà còn tạo ra một công cụ hữu ích cho các kỹ sư lập trình CNC. Theo nghiên cứu, phần mềm này có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chế tạo máy, từ gia công tiện đến phay, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.1. Các bước phát triển phần mềm

Quá trình phát triển phần mềm chuyển đổi mã NC bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần phân tích yêu cầu và xác định các thông số cần thiết cho việc chuyển đổi. Sau đó, xây dựng thuật toán chuyển đổi, đảm bảo rằng tất cả các lệnh từ ISO 14649 được chuyển đổi chính xác sang ISO 6983. Tiếp theo, phát triển giao diện người dùng thân thiện, giúp người dùng dễ dàng thao tác và kiểm tra kết quả chuyển đổi. Cuối cùng, tiến hành kiểm tra và đánh giá phần mềm để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Việc phát triển phần mềm này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn tạo ra một công cụ hỗ trợ đắc lực cho các kỹ sư trong ngành công nghiệp chế tạo.

III. Ứng dụng thực tiễn của phần mềm

Phần mềm chuyển đổi mã NC có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp chế tạo. Nó giúp các doanh nghiệp dễ dàng áp dụng công nghệ mới mà không cần phải thay đổi toàn bộ hệ thống máy móc. Việc sử dụng phần mềm này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình lập trình và gia công. Ngoài ra, phần mềm còn giúp nâng cao chất lượng sản phẩm nhờ vào việc giảm thiểu sai sót trong quá trình lập trình. Theo nghiên cứu, các doanh nghiệp sử dụng phần mềm chuyển đổi mã NC đã ghi nhận sự cải thiện rõ rệt trong năng suất và chất lượng sản phẩm. Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của phần mềm trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.1. Lợi ích của việc sử dụng phần mềm

Việc sử dụng phần mềm chuyển đổi mã NC mang lại nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp trong ngành chế tạo. Đầu tiên, phần mềm giúp tiết kiệm thời gian lập trình, cho phép kỹ sư tập trung vào các công việc quan trọng khác. Thứ hai, phần mềm giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình lập trình, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Cuối cùng, phần mềm còn giúp các doanh nghiệp dễ dàng áp dụng công nghệ mới mà không cần phải đầu tư vào hệ thống máy móc mới. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giúp nâng cao năng suất và khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp chế tạo máy ngày càng phát triển, việc ứng dụng các công nghệ lập trình CNC hiện đại đóng vai trò then chốt trong nâng cao hiệu quả sản xuất. Theo ước tính, phần lớn các hệ điều khiển CNC hiện nay tại Việt Nam vẫn sử dụng chuẩn mã lệnh ISO 6983 (G-code) truyền thống, trong khi ngôn ngữ lập trình Step-NC (ISO 14649) đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, việc ứng dụng Step-NC tại Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn do các bộ điều khiển CNC phổ biến chưa hỗ trợ chuẩn này.

Vấn đề nghiên cứu chính của luận văn là phát triển phần mềm chuyển đổi mã Step-NC sang mã NC (G-code) cho công việc tiện, nhằm giải quyết sự không tương thích giữa chuẩn lập trình mới và hệ thống CNC hiện có. Mục tiêu cụ thể là xây dựng thuật toán chuyển đổi và phần mềm hỗ trợ đọc, xử lý tập tin Step-NC, từ đó tạo ra mã G-code tương thích với các bộ điều khiển CNC thế hệ cũ. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các đặc trưng gia công tiện cơ bản, với dữ liệu thu thập và phân tích chủ yếu tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2010-2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc giảm thiểu thời gian lập trình, tăng tính chính xác và khả năng tự động hóa trong gia công cơ khí. Các chỉ số hiệu quả như giảm 35% thời gian lên kế hoạch gia công, giảm 50% thời gian gia công trên máy cho chi tiết kích thước nhỏ và vừa, cũng như giảm 75% số lượng bản vẽ chuyển từ CAD sang CAM đã được ghi nhận trong các mô hình ứng dụng Step-NC trên thế giới. Việc phát triển phần mềm chuyển đổi phù hợp sẽ góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ CNC hiện đại tại Việt Nam, nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghệ chế tạo máy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai chuẩn quốc tế quan trọng trong lĩnh vực lập trình CNC: ISO 6983 (G-code) và ISO 14649 (Step-NC). Step-NC là một mô hình dữ liệu mở rộng, tích hợp thông tin thiết kế CAD và quy trình gia công CAM, cho phép truyền tải dữ liệu gia công một cách chi tiết và có cấu trúc hơn so với G-code truyền thống.

Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Mô hình dữ liệu Step-NC (ISO 14649): Bao gồm các thành phần như project, workplan, machining workingstep, workpiece, và material. Mỗi thành phần chứa đựng thông tin chi tiết về quá trình gia công, đặc trưng hình học, vật liệu, dụng cụ và các tham số kỹ thuật. Mô hình này cho phép mô tả quá trình gia công theo hướng đối tượng, hỗ trợ điều khiển CNC thông minh.

• Mô hình lập trình G-code (ISO 6983): Là ngôn ngữ lập trình CNC truyền thống, mô tả chuyển động các trục máy và các lệnh điều khiển cơ bản. G-code có cấu trúc đơn giản nhưng thiếu thông tin về đặc trưng gia công và không hỗ trợ phản hồi thông tin hai chiều giữa CAD/CAM và CNC.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: machining workingstep (nguyên công gia công), đặc trưng gia công tiện (mặt đầu, côn, rãnh, trụ, ren, định hình), và các tham số kỹ thuật như tốc độ trục chính, chiều sâu cắt, dung sai gia công.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tập tin Step-NC mẫu, tài liệu tiêu chuẩn ISO, các báo cáo nghiên cứu trong và ngoài nước, cùng các phần mềm chuyển đổi hiện có. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm nhiều tập tin Step-NC mô tả các đặc trưng gia công tiện khác nhau, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu phi ngẫu nhiên nhằm đảm bảo tính đại diện cho các trường hợp gia công phổ biến.

Phương pháp phân tích chủ yếu là phân tích cấu trúc dữ liệu Step-NC, xây dựng thuật toán chuyển đổi từng thành phần dữ liệu sang mã G-code tương ứng. Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo timeline từ năm 2010 đến 2014, bao gồm các bước: khảo sát lý thuyết, phân tích cấu trúc dữ liệu, thiết kế giải thuật, lập trình phần mềm, và kiểm nghiệm trên các trường hợp thực tế.

Phương pháp điều tra khảo sát cũng được áp dụng để thu thập ý kiến chuyên gia và đánh giá thực trạng ứng dụng CNC tại các doanh nghiệp trong nước, từ đó xác định nhu cầu và phạm vi ứng dụng phần mềm chuyển đổi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thuật toán chuyển đổi thành công các đặc trưng gia công tiện cơ bản: Thuật toán được xây dựng có khả năng nhận dạng và xử lý các machining workingstep trong tập tin Step-NC, chuyển đổi chính xác sang các lệnh G-code tương ứng. Ví dụ, các đặc trưng tiện mặt đầu, tiện côn, tiện rãnh, tiện trụ và tiện ren đều được mô tả đầy đủ và chuyển đổi với độ chính xác cao.

2. Phần mềm chuyển đổi hoạt động ổn định, giao diện đơn giản: Phần mềm phát triển có thể đọc tập tin Step-NC, hiển thị cấu trúc dữ liệu và xuất ra mã G-code theo thứ tự nguyên công. Kiểm nghiệm trên khoảng 10 tập tin mẫu cho thấy phần mềm giảm thời gian chuyển đổi xuống còn khoảng 15 phút so với 105 phút khi lập trình thủ công bằng CAM truyền thống.

3. So sánh hiệu quả với các công cụ chuyển đổi quốc tế: Mặc dù các phần mềm của Siemens và RWTH Aachen đã phát triển từ năm 2002, chức năng của chúng còn hạn chế và chưa phổ biến tại Việt Nam. Phần mềm nghiên cứu có thể đáp ứng tốt các yêu cầu chuyển đổi cho công việc tiện, đồng thời có thể mở rộng cho công việc phay trong tương lai.

4. Giải pháp chuyển đổi giúp giảm thiểu sai sót và tăng tính tự động hóa: Việc chuyển đổi trực tiếp từ Step-NC sang G-code giúp giảm thiểu sai sót do lập trình thủ công, đồng thời hỗ trợ phản hồi thông tin hai chiều giữa CAD/CAM và CNC, nâng cao khả năng điều khiển thông minh trên máy CNC.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân thành công của nghiên cứu nằm ở việc áp dụng mô hình dữ liệu Step-NC chi tiết và xây dựng giải thuật chuyển đổi phù hợp với cấu trúc dữ liệu phức tạp. So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã tập trung vào phát triển phần mềm ứng dụng thực tiễn cho thị trường Việt Nam, nơi các bộ điều khiển CNC vẫn chủ yếu sử dụng chuẩn ISO 6983.

Kết quả cho thấy phần mềm không chỉ giúp tiết kiệm thời gian lập trình mà còn nâng cao độ chính xác và khả năng kiểm soát quá trình gia công. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian lập trình giữa phương pháp truyền thống và phương pháp chuyển đổi tự động, cũng như bảng thống kê tỷ lệ lỗi lập trình giảm đáng kể.

Ý nghĩa của nghiên cứu còn nằm ở khả năng mở rộng ứng dụng cho các công việc gia công khác như phay, giúp thúc đẩy quá trình hiện đại hóa công nghệ CNC tại Việt Nam. Tuy nhiên, phần mềm hiện tại còn giới hạn ở giao diện đơn giản và phạm vi đặc trưng gia công tiện cơ bản, cần được phát triển thêm để đáp ứng nhu cầu đa dạng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển mở rộng phần mềm chuyển đổi cho các loại gia công khác: Nghiên cứu và xây dựng thêm các thuật toán chuyển đổi cho công việc phay, doa, và các gia công phức tạp hơn nhằm tăng phạm vi ứng dụng. Thời gian thực hiện dự kiến trong 1-2 năm, do nhóm nghiên cứu phần mềm CNC đảm nhiệm.

2. Cải tiến giao diện người dùng và tích hợp mô phỏng: Thiết kế giao diện thân thiện, trực quan hơn, đồng thời tích hợp chức năng mô phỏng gia công để người dùng có thể kiểm tra chương trình trước khi xuất ra mã G-code. Mục tiêu nâng cao trải nghiệm người dùng và giảm thiểu lỗi lập trình.

3. Hợp tác với các nhà sản xuất CNC để tích hợp phần mềm vào hệ thống điều khiển: Đề xuất phối hợp với các nhà sản xuất bộ điều khiển CNC trong nước để tích hợp phần mềm chuyển đổi trực tiếp vào hệ thống, giúp giảm thiểu bước hậu xử lý và tăng tính tự động hóa. Thời gian triển khai dự kiến 2-3 năm.

4. Tổ chức đào tạo và phổ biến công nghệ Step-NC tại các doanh nghiệp và trường đại học: Tăng cường các khóa đào tạo, hội thảo về công nghệ Step-NC và phần mềm chuyển đổi nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng cho kỹ sư lập trình CNC. Đây là bước quan trọng để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi công nghệ mới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư lập trình CNC và kỹ thuật viên gia công cơ khí: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về chuẩn Step-NC và phương pháp chuyển đổi sang G-code, giúp họ nâng cao hiệu quả lập trình và vận hành máy CNC.

2. Nhà nghiên cứu và phát triển phần mềm CNC: Các nhà phát triển phần mềm có thể tham khảo giải thuật và cấu trúc dữ liệu để xây dựng hoặc cải tiến các công cụ chuyển đổi, mở rộng ứng dụng cho nhiều loại gia công.

3. Giảng viên và sinh viên ngành Công nghệ chế tạo máy, Cơ khí chế tạo máy: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu về lập trình CNC, mô hình dữ liệu Step-NC và ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp.

4. Doanh nghiệp sản xuất cơ khí và các nhà sản xuất máy CNC: Luận văn giúp các doanh nghiệp hiểu rõ hơn về lợi ích của việc áp dụng chuẩn Step-NC và phần mềm chuyển đổi, từ đó có chiến lược đầu tư công nghệ phù hợp nhằm nâng cao năng lực sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Step-NC là gì và khác gì so với G-code truyền thống?
   Step-NC (ISO 14649) là chuẩn lập trình CNC mới, tích hợp dữ liệu thiết kế và quy trình gia công theo mô hình đối tượng, trong khi G-code (ISO 6983) chỉ mô tả chuyển động trục máy. Step-NC hỗ trợ điều khiển CNC thông minh và phản hồi hai chiều, giúp nâng cao hiệu quả gia công.

2. Tại sao cần phần mềm chuyển đổi Step-NC sang G-code?
   Phần lớn máy CNC hiện tại tại Việt Nam chưa hỗ trợ trực tiếp Step-NC, do đó phần mềm chuyển đổi giúp tận dụng ưu điểm của Step-NC mà vẫn tương thích với hệ thống CNC cũ, giảm chi phí đầu tư thiết bị mới.

3. Phần mềm chuyển đổi có thể áp dụng cho những loại gia công nào?
   Hiện tại phần mềm tập trung vào công việc tiện với các đặc trưng gia công cơ bản như tiện mặt đầu, tiện côn, tiện rãnh, tiện trụ và tiện ren. Thuật toán có thể mở rộng cho công việc phay trong tương lai.

4. Phần mềm có thể giảm thời gian lập trình CNC như thế nào?
   Kiểm nghiệm cho thấy phần mềm giúp giảm thời gian lập trình từ khoảng 105 phút (lập trình thủ công bằng CAM) xuống còn khoảng 15 phút, nhờ tự động chuyển đổi và xử lý dữ liệu Step-NC.

5. Làm thế nào để phần mềm hỗ trợ điều khiển CNC thông minh?
   Phần mềm chuyển đổi giữ lại các thông tin đặc trưng gia công và tham số kỹ thuật trong Step-NC, giúp bộ điều khiển CNC có thể nhận biết nguyên công, điều kiện gia công và phản hồi trạng thái, từ đó thực hiện điều khiển thông minh hơn.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công thuật toán và phần mềm chuyển đổi mã Step-NC (ISO 14649) sang mã NC (ISO 6983) cho công việc tiện, giải quyết được vấn đề không tương thích giữa chuẩn lập trình mới và hệ thống CNC hiện có tại Việt Nam.
• Phần mềm giúp giảm đáng kể thời gian lập trình, tăng độ chính xác và hỗ trợ điều khiển CNC thông minh, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành công nghệ chế tạo máy.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển phần mềm chuyển đổi cho các công việc gia công khác như phay, đồng thời đề xuất cải tiến giao diện và tích hợp mô phỏng để nâng cao trải nghiệm người dùng.
• Khuyến nghị hợp tác với các nhà sản xuất CNC và tổ chức đào tạo để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi công nghệ Step-NC tại Việt Nam.
• Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng phạm vi đặc trưng gia công, hoàn thiện phần mềm và triển khai thử nghiệm thực tế tại các doanh nghiệp sản xuất cơ khí.

Hành động ngay hôm nay để tiếp cận công nghệ lập trình CNC hiện đại, nâng cao năng lực cạnh tranh và thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp chế tạo máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983) PHẦN TIỆNS K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 S KC 0 0 4 2 5 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983) PHẦN TIỆN. NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ UNG THANH VŨ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI MÃ STEP NC (ISO 14649) SANG MÃ NC (ISO 6983) PHẦN TIỆN.

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605 204 Hƣớng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2014 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và Tên: UNG THANH VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04-02-1982 Nơi sinh: TP.HCM Địa chỉ liên lạc: A7/11 Quốc Lộ 50, Xã Bình Hƣng, Huyện Bình Chánh, TP.HCM Điện thoại: [phone] Email: vuthanh4282@gmail.

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Năm 2005-2007 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 01-Võ Văn Ngân, P. Thủ Đức, Tphcm.

Ngành học: Công nghệ chế tạo máy. Cao học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: Năm 2010-2012 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Địa chỉ: 01-Võ Văn Ngân, P. Thủ Đức, Tphcm.

Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH 08/2007÷05/2009 Nhân viên thiết kế NISSEY Việt Nam Giáo viên khoa 06/2009 đến nay Trƣờng TCKT-KT Nguyễn Hữu Cảnh Cơ khí Ngày tháng năm 2014 Ung Thanh Vũ i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.

Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 Học viên Ung Thanh Vũ ii Luan van LỜI CẢM ƠN Sau gần hơn sáu tháng thực hiện luận văn “nghiên cứu phát triển phần mềm chuyển đổi mã step nc(iso 14649) sang mã(iso 6983) phần tiện” đến nay đã hoàn thành. Ngoài những cố gắng, nổ lực của chính bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự khích lệ rất nhiều từ gia đình, bạn bè, quý thầy cô. Trong quá trình thực hiện đề tài đƣợc sự giúp đỡ tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơng, PGS.TS Đặng Thiện Ngôn thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và nhiệt tình hƣớng dẫn, định hƣớng, góp ý, động viên, khích lệ tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua.

Cảm ơn quý thầy cô khoa Cơ Khí Máy đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đề tài đến khi hoàn thành. Tuy nhiên vì nhiều lý do, đề tài không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế. Vì thế rất mong sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơng, PGS.TS Đặng Thiện Ngôn đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

iii Luan van TÓM TẮT Ngày nay, ngôn ngữ lập trình Step-NC đã bắt đầu đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới. Nhƣng việc ứng dụng ngôn ngữ này vào Việt Nam vẫn gặp nhiều khó khăn vì nó còn khá mới và các bộ điều khiển CNC vẫn là thế hệ cũ (ISO 6983). Do đó cần có một phần mềm chuyển đổi để chuyển đổi ngôn ngữ Step-NC. Vì thế, mục đích của nghiên cứu này là xây dựng thuật toán và phần mềm để phục vụ cho công việc chuyển đổi mã chƣơng trình Step-NC sang G-Code.

Công việc tiện đã đƣợc nghiên cứu, phân tích dƣới hai dạng mã và thuật toán cho việc chuyển đổi đã đƣợc xây dựng thành công.Thuật toán đề xuất cũng có thể đƣợc sử dụng để xây dựng các phần mềm chuyển đổi cho công việc phay. iv Luan van ABSTRACT Today, Step-NC programming language has been widely used in the world. Step-NC is difficult to apply in Vietnam because this language is a new version, while the CNC controller is still the older version (ISO 6983). Hence, the conversion software to convert language Step-NC was created.

And the algorithms are developed to service for conversion the Step-NC code to G-code. Turning program has been studied, and algorithms have been successfully built. This research is also used for milling program in further application. v Luan van MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH KHOA HỌC.

Error! Bookmark not defined. LỜI CAM ĐOAN. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.

Error! Bookmark not defined.vi DANH MỤC CÁC HÌNH .ix Chƣơng 1:TỔNG QUAN. Error! Bookmark not defined.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu:. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 Giới thiệu STEP-NC.

Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC. Error! Bookmark not defined.3 Mô hình dữ liệu STEP-NC. Error! Bookmark not defined.4 Hệ thống STEP-NC.

Error! Bookmark not defined.5 Các kiểu STEP-NC. Error! Bookmark not defined.3 Ứng dụng của STEP-NC:. Error! Bookmark not defined.1 Mô hình ứng dụng STEP-NC trong kỹ thuật tạo mẫu nhanh (ropid prototyping) .2 Mô hình ứng dụng STEP-NC ở công ty Steptools .2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc:. Error! Bookmark not defined.1 Nghiên cứu ngoài nƣớc:.

Error! Bookmark not defined.2 Nghiên cứu trong nƣớc:. Error! Bookmark not defined.3 Tính cấp thiết của đề tài:. Error! Bookmark not defined.1 Những nhƣợc điểm của tiêu chuẩn ISO 6983: .2 Ƣu điểm của STEP-NC:. Error! Bookmark not defined.4 Nhiệm vụ đề tài và phạm vi nghiên cứu:.

Error! Bookmark not defined.1 Nhiệm vụ đề tài:. Error! Bookmark not defined.2 Phạm vi nghiên cứu:. Error! Bookmark not defined. vi Luan van 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu:.

Error! Bookmark not defined. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Error! Bookmark not defined.1 Nghiên cứu cấu trúc một chƣơng trình STEP-NC:. Error! Bookmark not defined.2 Các thành phần của chƣơng trình STEP-NC.

Error! Bookmark not defined.1 Đại lƣợng “hearder”: [3]. Error! Bookmark not defined.2 Đại lƣợng “project”: [3]. Error! Bookmark not defined.Đại lƣợng “workplan” và “executables”:. Error! Bookmark not defined.4 Đại lƣợng “machining workingstep”.

Error! Bookmark not defined.5 Thông tin về phôi (workpiece). Error! Bookmark not defined.6 Thông tin về vật liệu (material) .7 Các đại lƣợng hƣớng dẫn kỹ thuật: .3 Các đặc trƣng cơ bản:. Error! Bookmark not defined.1 Đặc trƣng tiện mặt đầu:. Error! Bookmark not defined.2 Đặc trƣng tiện côn:.

Error! Bookmark not defined.3 Đặc trƣng tiện rãnh:. Error! Bookmark not defined.4 Đặc trƣng tiện trụ:. Error! Bookmark not defined.5 Đặc trƣng tiện ren:. Error! Bookmark not defined.6 Đặc trƣng tiện định hình:.

Error! Bookmark not defined.4 Thƣ viện STEP-NC: .30 Chƣơng 3: GIẢI THUẬT CÔNG CỤ PHẦN MỀM CHUYỂN ĐỔI. Error! Bookmark not defined.1 Công cụ phần mềm chuyển đổi:. Error! Bookmark not defined.2 Những yêu cầu của công cụ chuyển đổi:. Error! Bookmark not defined.Các bƣớc chuyển đổi.

Error! Bookmark not defined.4 Giải thuật chung:. Error! Bookmark not defined.5 Giải thuật các đặc chƣng:. Error! Bookmark not defined. Chƣơng 4: THỰC HIỆN VÀ KIỂM NGHIỆM .1 Công cụ phần mềm đã thực hiện :.

Error! Bookmark not defined.Giải thuật chƣơng trình:. Error! Bookmark not defined. vii Luan van 4.Giao diện phần mềm:. Error! Bookmark not defined.

Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.2 Hƣớng phát triển của đề tài: .61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 viii Luan van DANH MỤC CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1: Mối quan hệ giữa STEP và STEP-NC [7]. Error! Bookmark not defined.2: Hệ sản xuất dựa trên STEP [6]. Error! Bookmark not defined.3: Kiến trúc giao diện STEP-NC [4]. Error! Bookmark not defined.4: Quan hệ những công nghệ STEP-NC.

Error! Bookmark not defined.5: Mô hình sản xuất nhanh ở Hàn Quốc. Error! Bookmark not defined.6: Mô hình ứng dụng STEP-NC ở Steptools. Error! Bookmark not defined.7: Hiệu quả thu đƣợc từ STEP-NC. Error! Bookmark not defined.8: Các giai đoạn ứng dụng STEP-NC ở Steptools [4].

Error! Bookmark not defined.9: Nhƣợc điểm của NC-code [2]. Error! Bookmark not defined.10: So sánh mô hình CAD/CAPP/CAM giữa ISO 6983 với ISO 14649 [5]. Error! Bookmark not defined.1: Cấu trúc chƣơng trình STEP-NC [2]. Error! Bookmark not defined.2: Sơ đồ thực thi chƣơng trình STEP-NC.

Error! Bookmark not defined.3: Các mối liên kết cơ bản giữa các yếu tố của STEP-NC. Error! Bookmark not defined.4: Các yếu tố hình học và dạng đặc trƣng trong STEP-NC. Error! Bookmark not defined.5: Tiện mặt đầu. Error! Bookmark not defined.6: Tiện mặt côn.

Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.10: Tiện định hình.

Error! Bookmark not defined.1: Các bƣớc chuyển đổi dữ liệu. Error! Bookmark not defined.2: Sơ đồ giải thuật chung. Error! Bookmark not defined.1: Giao diện phần mềm lúc ban đầu. Error! Bookmark not defined.

ix Luan van Hình 4.2: Giao diện phần mềm lúc mở tập tin STEP-NC. Error! Bookmark not defined.3: Giao diện phần mềm lúc thực hiện việc chuyển đổi. Error! Bookmark not defined.4: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công mặt đầu. Error! Bookmark not defined.5: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn.

Error! Bookmark not defined.6: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn. Error! Bookmark not defined.7: Hình phần mềm CIMCO Edit V5 kiểm tra chƣơng trình gia công tiện côn. Error! Bookmark not defined. x Luan van Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu: 1.1 Đặt vấn đề: Để gia công mô ̣t sản phẩ m cơ khí với chuẩn STEP -NC.

Các thông tin của sản phẩ m và chƣơng trình gia công chi tiế t đƣơ ̣c lƣu trƣ̃ trong cùng mô ̣t tâ ̣p tin. Nhƣng vấ n đề đặt ra là hầu hết các hệ điề u khiể n máy CNC của công ty đều không đọc đƣợc tập tin chƣơng trình STEP-NC nêu trên.