i

MỤC LỤC
BẢN CAM ĐOAN.................................................................................................................i
TĨM TẮT LUẬN VĂN.......................................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH VẼ.........................................................................................................v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...........................................................................................vii
MỞ ĐẦU...............................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề..................................................................................................................1
2. Mục đích của luận văn...............................................................................................3
3. Phạm vi nghiên cứu....................................................................................................3
4. Bố cục luận văn..........................................................................................................3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO MÁY CNC 5
TRỤC....................................................................................................................................4
1.1. Tổng quan về máy CNC 5 trục...................................................................................4
1.1.1. Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục....................................................................4
1.1.2. Cấu hình máy CNC 5 trục....................................................................................5
1.1.3. Lập trình gia cơng trên máy CNC 5 trục..............................................................8
1.1.4. Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy CNC 5 trục..................................11
1.2. Postprocesor cho máy 5 trục.....................................................................................14
1.2.1. Giới thiệu chung.................................................................................................14
1.2.2. Chức năng của Postprocessor.............................................................................16
1.2.3. Các bài toán trong Postprocessor.......................................................................17
1.2.4. Các phương pháp xây dựng bộ Postprocessor...................................................19
1.2.5. Công cụ tạo Postprocessor của phần mềm SolidCAM......................................20
Chương 2
TẠO BỘ POSTPROCESSOR TRÊN CƠ SỞ PHẦN MỀM SOLIDCAM..................21
2.1. Giới thiệu chung về phần mềm SolidCAM...............................................................22
2.1.1. Các tính năng nổi bật của phần mềm SolidCAM...............................................22
2.2. Chức năng của phần mềm SolidCAM......................................................................29

2.2.1. Các chiến lược gia công đồng thời 5 trục..........................................................29
2.2.2. Công cụ GPPTool của SolidCAM.....................................................................34
2.3. Tính tốn động học ngược cho máy DMU50...........................................................36
2.3.1. Động học thuận và động học ngược...................................................................36
2.3.2 Máy DMU50.......................................................................................................36
2.3.3 Động học thuận...................................................................................................40


ii

2.3.4. Động học ngược.................................................................................................46
2.4. Tạo postprocessor trên phần mềm SolidCAM..........................................................49
2.4.1. Xây dựng tập tin [machine.PRP].......................................................................49
2.4.2. Tạo tập tin [machine.VMID].............................................................................55
2.4.3. Xây dựng tập tin [machine.GPP].......................................................................63
Chương 3
LẬP TRÌNH VÀ GIA CƠNG THỬ NGHIỆM TRÊN MÁY CNC 5 TRỤC DMU-5072
3.1 Mơ hình hóa chi tiết cần gia cơng..............................................................................72
3.2. Lập quy trình cơng nghệ...........................................................................................74
3.2.1. Phân tích chi tiết gia cơng..................................................................................74
3.2.2. Lựa chọn phơi chế tạo phơi................................................................................74
3.2.3.Thiết kế tiến trình cơng nghệ..............................................................................75
3.2.5. Xác định lượng dư gia cơng...............................................................................75
3.2.6. Thiết kế các ngun cơng...................................................................................76
3.3. Lập trình gia cơng và tính tốn đường chạy dao.......................................................77
3.3.1. Ngun cơng 1...................................................................................................77
3.3.2. Ngun cơng 2...................................................................................................78
3.4. Mơ phỏng, kiểm tra q trình gia cơng và xuất chương trình trên phần mềm
SolidCAM........................................................................................................................86
3.5. Thực hiện gia công trên máy CNC...........................................................................89

3.5.1. Thực hiện nguyên công 1 trên máy tiện COMPACT 330................................89
3.5.2. Thực hiện nguyên công 2 trên máy phay DMU-50...........................................90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................................92
1. Kết luận........................................................................................................................92
2. Kiến nghị......................................................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................93
PHỤ LỤC............................................................................................................................95


iii

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Hệ trục tọa độ trên máy CNC................................................................................4
Hình 2.2: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính..........................................6
Hình 2.3: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy............................................7
Hình 2.4: Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục chính...............8
Hình 2.5: Các bước lập trình gia cơng với trợ giúp của hệ thống CAM..............................11
Hình 2.6: Một số sản phẩm gia cơng trên máy CNC 5 trục.................................................13
Hình 2.7: Vai trị và vị trí của postprocessor trong hệ thống CAD/CAM/CNC..................14
Hình 2.8:Sai số Toolpath phi tuyến.....................................................................................19
Hình 3.1: Quy trình lập trình gia cơng và tạo chương trình NC trên SolidCAM...............26
Hình 3.2: Chiến lược gia cơng Parallel cuts.........................................................................29
Hình 3.3: Chiến lược gia cơng Parallel to curves................................................................30
Hình 3.4: Chiến lược gia cơng Parallel to surface...............................................................31
Hình 3.5: Chiến lược gia cơng Perpendicular to curve........................................................31
Hình 3.6: Chiến lược gia cơng Morph between two boundary curves................................32
Hình 3.7: Chiến lược gia cơng Morph between two adjacent surfaces................................32
Hình 3.8: Chiến lược gia cơng Projection............................................................................33
Hình 3.9: Các kỹ thuật gia cơng trên máy 5 trục.................................................................33
Hình 3.10: Giao diện Machine Id Editor..............................................................................36

Hình 3.11: Máy phay DMU50.............................................................................................37
Hình 3.12: Sơ đồ chuỗi động học của máy DMU50............................................................38
Hình 3.13: Mơ hình 3D của máy DMU-50..........................................................................39
Hình 3.14: Hình 2D của bàn máy và trục chính...................................................................40
Hình 3.15: Giao diện cơng cụ Machine Id Editor................................................................55
Hình 3.16: Các thơng số ban đầu của máy...........................................................................56
Hình 3.17: Các thơng số trục chính của máy.......................................................................56
Hình 3.18: Thêm trục X.......................................................................................................57
Hình 3.19: Các thơng số của trục X.....................................................................................58
Hình 3.20: Các thơng số của trục Y.....................................................................................59
Hình 3.21: Các thơng số của trục Z.....................................................................................60
Hình 3.22: Các thơng số của trục B.....................................................................................61
Hình 3.23: Các thơng số của trục C.....................................................................................62
Hình 3.24: Xác định thứ tự các trục.....................................................................................62
Hình 3.25: Cấu hình của máy DMU 50...............................................................................62


iv

Hình 3.26: NC được tạo bởi thủ tục line_5x........................................................................68
Hình 3.27: G-code được tạo bởi thủ tục move _5x..............................................................70
Hình 3.28: Một đoạn chương trình NC hồn chỉnh.............................................................70
Hình 4.2: Biên dạng của bánh răng......................................................................................72
Hình 4.3: Đường cơn xoắn...................................................................................................73
Hình 4.4: Tạo các răng trên bề mặt cơn...............................................................................73
Hình 4.5: Chi tiết hồn chỉnh...............................................................................................74
Hình 4.6: Kích thước phơi....................................................................................................75
Hình 4.6: Tiện biên dạng......................................................................................................77
Hình 4.7: Lựa chọn chi tiết để lập trình gia cơng.................................................................78
Hình 4.8: Định nghĩa các tham số ban đầu..........................................................................79

Hình 4.9: Định nghĩa các tham số hình học.........................................................................79
Hình 4.10: Định nghĩa các tham số dao...............................................................................80
Hình 4.11: Định nghĩa các tham số mức gia cơng...............................................................80
Hình 4.12: Định nghĩa các tham số cơng nghệ....................................................................81
Hình 4.13: Định nghĩa hệ tọa độ gia cơng...........................................................................82
Hình 4.15: Định nghĩa các tham số daol..............................................................................83
Hình 4.16: Xác định các thơng số mức gia cơng................................................................83
Hình 4.17: Lựa chọn các tham số đường chạy dao..............................................................84
Hình 4.19: Định nghĩa các tham số góc trục của dao..........................................................85
Hình 4.20: Đường chạy dao.................................................................................................85
Hình 4.21: Các chế độ mơ phỏng.........................................................................................86
Hình 4.22: Các bảng thơng báo trạng thái của q trình gia cơng.......................................87
Hình 4.23: Xuất mã NC.......................................................................................................87
Hình 4.25: Gia cơng trên máy tiện.......................................................................................89
Hình 4.26: Chi tiết sau ngun cơng 1.................................................................................89
Hình 4.27: Phay thơ.............................................................................................................90
Hình 4.28: Phay tinh............................................................................................................90
Hình 4.29: Sản phẩm............................................................................................................91


v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CAD
CAM
CNC
NC

Computer Aided Drawing (Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính)
Computer Aided Manufacturing (Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính)

Computer Numberical Control (Điều khiển số tích hợp máy tính)
Numberical Control (Điều khiển số)


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, nhu cầu chế tạo các sản phẩm có kết cấu và hình dáng phức
tạp ngày càng gia tăng, đặc biệt trong các ngành: Hàng khơng vũ trụ, chế tạo
vũ khí, sản xuất ơtơ, tàu thủy,… Để gia công các chi tiết phức tạp này, các tổ
hợp CNC nhiều trục luôn là lựa chọn đem lại hiệu quả cao. Máy CNC 5 trục
là loại máy cơng cụ điều khiển số có khả năng nội suy đồng thời 5 trục
chuyển động vì vậy nó có khả năng gia cơng những chi tiết phức tạp với độ
chính xác kích thước, hình dạng cao và năng suất cao. Về mặt công nghệ, gia
công trên trung tâm gia công CNC 5 trục là cơng nghệ có tính tập trung
ngun công rất cao, linh hoạt, hiệu suất khai thác máy lớn, và năng suất sản
phẩm vượt trội.
Các chương trình gia cơng trên máy CNC ngày càng được chuẩn hóa
và có thể được tạo lập tự động nhờ công cụ CAD/CAM.
Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập
chương trình gia cơng CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau trong các
gói phần mềm được gọi là các hệ thống CAD/CAM. Một số hệ thống
CAD/CAM điển hình hiện nay như

MasterCAM, Catia, Pro/ Engineer,

Delcam, Cimaton...
Phương pháp sử dụng CAD/CAM để xuất chương trình gia công một
cách tự động đã và đang được coi là phương pháp hiệu quả nhất. Đặc biệt là

trường hợp gia công trên máy CNC nhiều trục (từ 4 trục trở lên).
Các phần mềm CAM là phần mềm máy tính chun dùng có nhiệm vụ
cung cấp chương trình điều khiển các thiết bị sản xuất, trước hết là các máy
CNC (chương trình NC). Yêu cầu cơ bản đối với một chương trình NC là phải
hồn tồn tương thích với máy mà nó phục vụ, xét cả về ngơn ngữ lẫn cấu
trúc, tính năng của máy.


2

Các phần mềm CAM thương mại phải có 2 chức năng:
- Chức năng xử lý hình học và cơng nghệ chung, là chức năng cơ bản
và do mô-đun cơ sở gọi là Processor thực hiện.
- Chức năng thứ 2 (hậu xử lý) đảm bảo chương trình NC tương thích
với máy CNC cụ thể, do một mô-đun gọi là Postprocessor thực hiện.
Postprocessor là một mô-đun đặc biệt của phần mềm CAM vạn năng,
giữ vai trò giao diện hay cầu nối giữa CAM và CNC.
Postprocessor hoặc là duy nhất đối với một tổ hợp máy CNC và bộ điều
khiển hoặc nó được tổng qt hố cho cả một dịng máy CNC nào đó. Trước
đây các bộ Postprocessor thường được viết bằng ngơn ngữ lập trình
FORTRAN, nhưng ngày nay bất kỳ ngơn ngữ lập trình nào cũng có thể được
sử dụng cho mục đích này. Tuy nhiên ngơn ngữ Pascal và ngơn nhữ C là phổ
dụng nhất. Các bộ Postprocessor thường thường bao gồm khoảng từ 1000 đến
5000 dòng lệnh, chủ yếu là các câu lệnh xử lý dữ liệu (phần tính tốn số
thường là khá nhỏ). Những nỗ lực bỏ ra khi viết một bộ Postprocessor thường
trong phạm vi khoảng từ ba đến sáu tháng, đối với các dạng máy CNC đơn
giản, cịn đối với các máy CNC nhiều trục thì khoảng chừng một năm.
Các phần mềm CAD/CAM có đầy đủ chức năng rất đắt (cỡ vài chục
ngàn đến hàng trăm ngàn USD), có khi đắt hơn cả máy CNC, nhưng chỉ đảm
bảo chức năng xử lý. Nhờ có bộ hậu xử lý mà người ta dùng chung được các

phần mềm CAD/CAM đắt tiền cho nhiều máy CNC. Giải pháp sử dụng
Postprocessor mang lại hiệu quả kinh tế và tiện ích sử dụng lớn cho các phần
mềm CAD/CAM.
Các bộ hậu xử lý thường do các nhà sản xuất phần mềm CAM cung cấp
theo đặt hàng riêng của các nhà sản xuất, hoặc đơi khi do chính người sử dụng
máy CNC. Tuy nhiên, có nhiều lý do dẫn đến việc các cơ sở sử dụng máy
phải tự tạo Postprocessor cho riêng mình.


3

Ngồi ra việc sử dựng các bộ postprocessor khơng chuẩn xác cịn dẫn
đến làm hư hỏng máy có thể gây thiệt hại lớn đến người sử dụng máy, vì máy
CNC 5 trục rất đắt tiền. Từ những yêu cầu thực tế trên, việc tạo ra bộ
postprocessor không những mang lại hiệu qua kinh tế mà còn đáp ứng được
các yêu cầu kỹ thuật công nghệ.
Do vậy, lựa chọn thực hiện luận văn này: “Xây dựng Postprocessor cho
máy phay CNC 5 trục DMU-50”.
2. Mục đích của luận văn
Mục đích của luận văn là:
- Xây dựng bộ postprocessor cho máy CNC 5 trục DMU 50 tại trường
ĐH Công nghệ GTVT dựa trên cơ sở phần mềm SolidCAM.
3. Phạm vi nghiên cứu
Trong khuân khổ luận văn, tôi tập trung giải quyết một số nội dung sau:
- Phần lý thuyết trình bày áp dụng cho các loại máy phay CNC 5 trục.
- Áp dụng xây dựng bộ Postprocessor cho một cấu hình máy CNC 5
trục cụ thể (Máy DMU50 tại trường ĐH Công nghệ GTVT).
4. Bố cục luận văn
Bản thuyết minh luận văn được chia thành 4 chương:
Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về máy CNC 5 trục và Postprocessor cho máy
CNC 5 trục.
Chương 2: Tạo bộ postprocessor trên cơ sở phần mềm solidcam cho
máy CNC 5 trục DMU-50
Chương 3: Lập trình và gia cơng thử nghiệm trên máy CNC 5 trục
DMU-50


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 5 TRỤC VÀ POSTPROCESSOR CHO
MÁY CNC 5 TRỤC
1.1. Tổng quan về máy CNC 5 trục
1.1.1. Hệ trục tọa độ trên máy CNC 5 trục
Các trục trên máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động
của cơ cấu máy và dụng cu cắt. Chúng được xác định như sau:

Hình 2.1: Hệ trục tọa độ trên máy CNC
Trục Z: trục Z có phương trùng với phương của trục chính của máy
chiều dương là chiều khi dao tiến ra xa chi tiết.
Trục X: Trục X là trục nằm trên mặt bàn máy và chiều dương hướng
sang bên phải nếu nhìn từ trục chính vào chi tiết.
Trục Y: Sau khi xác định được các trục X, Z ta xác định trục Y theo
quy tắc bàn tay phải (ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y).
Các trục quay quanh các trục X,Y,Z được ký hiệu là A,B,C. Chiều quay
dương được xác định theo quy tắc bàn tay phải.


5


Các tổ hợp máy CNC có khá nhiều cấu hình khác nhau. Dựa vào cách
bố trí các trục quay của máy có thể phân loại được máy CNC 5 trục.
1.1.2. Cấu hình máy CNC 5 trục
Dựa vào cách bố trí các trục quay, người ta phân chia máy phay 5 trục
ra làm 3 loại như sau:
a) Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính( Head/Head)
Loại máy này tất cả các chuyển động quay, xoay đều ở trên đầu trục
chính những máy này có thể là máy phay đứng hoặc máy phay ngang.
*) Ưu điểm
- Gia cơng các phơi có kích thước và trọng lượng lớn.
- Khi thay đổi vị trí của điểm zero chỉ phải thực hiện phép dịch đơn
giản, tọa độ chuyển đổi phụ thuộc vào chiều dài của dao.
*) Nhược điểm
- Dẫn động trục chính rất phức tạp.
- Độ cứng vững hệ thống công nghệ thấp do hạn chế trong việc truyền
lực qua các trục quay trên chuỗi mang dao.
- Thường không thực hiện được nội suy cung tròn trong mặt phẳng
ngẫu nhiên và chu trình khoan với góc định vị phơi bất kỳ.


6

Hình 2.2: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên trục chính
b) Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy (Table/Table)
Cấu hình Table/Table có thể là máy phay đứng hoặc may phay ngang
tất cả các chuyển động quay được thực hiện trên bàn máy ngoại trừ trục
chính.
*) Ưu điểm
- Trục dụng cụ trong q trính gia cơng ln song song với trục Z của

máy. Do vậy chu trình khoan có thể được thực hiện dọc theo trục Z của máy.
Các chu trình gia công trên các hướng nghiêng so với phôi luôn thực hiện
trong mặt phẳng XY của máy có thể được thực hiện trong chế độ gia công 3
trục đơn giản.
- Chiều dài của dao có thể thay đổi mà khơng cần tạo lại chương trình
gia cơng.
*) Nhược điểm


7

- Kích thước phơi giới hạn.
- Khơng gian làm việc thường nhỏ hơn so với máy 3 trục.
- Khi thay đổi điểm zero thì bộ hậu xử lý (postprocessor) buộc phải tính
tốn lại từ đầu để tạo ra chương trình tương ứng.

Hình 2.3: Máy 5 trục với 2 trục quay được bố trí trên bàn máy
c)Máy 5 trục với 1 trục quay trên trục chính và 1 trục quay trên bàn
máy (Head/Table)
Loại máy Head/Table có hầu hết các khả năng của máy 2 loại trên có
thể gia cơng được chi tiết lớn và nặng nhờ bàn máy có giá đỡ chắc chắn và
quay quanh trục của chính nó.


8

Hình 2.4: Máy 5 trục với 1 trục quay trên bàn máy và 1 trục quay trên trục
chính
1.1.3. Lập trình gia cơng trên máy CNC 5 trục
a) Lập trình bằng tay

Khi lập trình bằng phương pháp thủ cơng, người lập trình trình bày rõ
ràng và chính xác nhiệm vụ gia cơng trong chương trình NC, mà khơng có sự
trợ giúp từ hệ thống lập trình. Nguyên tắc lập trình bằng phương pháp thủ
công gồm các bước sau:
Bước 1: Xác định trình tự gia cơng
Việc xác định tiến trình gia cơng phải được cấu trúc hóa cho chương
trình gia cơng được tạo ra. Người lập trình xác định trình tự gia cơng dựa trên
bản vẽ chế tạo. Ngồi ra phải xác định phương án kẹp cần thiết và thiết bị kẹp
sử dụng cho phương án kẹp cũng như từng bước gia cơng trong trình tự gia
cơng.


9

Bước 2: Xác định các dụng cụ cắt cần thiết
Người lập trình xác định dụng cụ cắt cần thiết cho từng bước gia công.
Dụng cụ cắt được lựa chọn từ ngân hàng dụng cụ cắt.
Bước 3: Tính tốn thơng số cơng nghệ
Thơng số chế độ cắt có liên quan đến vật liệu gia công và dụng cụ cắt
phải được xác định cho từng bước gia cơng.
Bước 4: Tính tốn thống số hình học
Bản vẽ thiết kế chế tạo được gắn vào một hệ trục tọa độ. Các tọa độ
cần thiết cho chương trình gia cơng được lấy từ bản vẽ chế tạo hoặc phải được
tính tốn thêm từ các tọa độ đã biết

.

Bước 5: Thiết lập chương trình gia cơng cho từng bước gia công
Với sự hỗ trợ của các thơng số hình học và thơng số cơng nghệ đã được
xác định ở các bước trên, từng lệnh lập trình được thiết lập.

Bước 6: Kiểm tra chương trình NC
Các chuyển động dịch chuyển được mô phỏng trên máy công cụ CNC
để kiểm tra và phát hiện các lỗi của chương trình.
Ngày nay, trên các tổ hợp gia cơng hiện đại, các bộ điều khiển cịn
cung cấp các cơng cụ soạn thảo (edition tools), giao diện (interface), trợ giúp
(help) để hỗ trợ lập trình bằng tay (lập trình trực tiếp trên máy). Đối với máy
CNC 5 trục, việc lập trình bằng tay rất khó khăn, thường chỉ áp dụng cho chi
tiết đơn giản.
b) Lập trình tự động
Từ cơ sở CAD: Vẽ và thiết kế trên máy tính, người ta đã đưa vào một
hệ thống biên dịch trợ giúp cho quá trình lập trình, sau khi đã thiết kế xong
chi tiết, người ta có thể lựa chọn quy trình cơng nghệ gia công và cách thức
gia công (Như chiến lược chạy dao, cắt thô, cắt bán tinh hay cắt tinh và các
kiểu ăn dao…) và từ kiểu được lựa chọn đó máy tính sẽ thơng qua bộ tiền xử


10

lý (Preprocessor) xác định một chương trình gia cơng thích hợp dưới dạng mơ
tả các q trình dịch chuyển dụng cụ và các chế độ công nghệ tương ứng.
Công việc tiếp theo là mã hóa chương trình gia cơng trên do bộ hậu xử lý
(Postprocessor) theo mã của hệ thống điều khiển số tương thích được lắp trên
máy để cho ra chương trình gia cơng thích hợp với ngơn ngữ máy. Kỹ thuật
đó gọi là CAM. Hiện nay, các phần mềm CAD/CAM càng ngày càng mạnh
hơn và có nhiều chức năng hơn cũng như giá thành ngày càng rẻ hơn và đã
cho phép người sử dụng rất thuận lợi trong q trình lập chương trình gia
cơng.
Q trình tạo chương trình gia công trên máy CNC với sự trợ giúp của
máy tính được thể hiện thực hiện qua các bước như sau:
- Bước 1: Hình dạng hình học được phác thảo với sự trợ giúp của các

phần mềm CAD.
- Bước 2: Từ các hình dạng hình học đã có người lập trình sử dụng
phần mềm CAM để thiết lập các chiến lược chạy dao phù hợp. Kết quả là dữ
liệu đường chạy dao (toolpath) theo định dạng chung được tạo lập. Tập tin
này gọi là CL-File, CL-File chứa dữ liệu mô tả đường chạy dao mà dụng cụ
sẽ phải chuyển động theo khi gia cơng tạo hình. Với mọi thời điểm các giá trị
XYZ là vị trí của mũi dao (Tooltip) và cosin chỉ phương IJK của trục dụng cụ.
Bên cạnh đó, CL-File cũng chứa các thơng tin về cơng nghệ, như tốc độ trục
chính và lượng tiến dao.


11

Hình 2.5: Các bước lập trình gia cơng với trợ giúp của hệ thống CAM
- Bước 3: Biến đổi CL-File sang chương trình NC cho máy CNC cụ thể
nào đó. Quá trình này hầu hết được thực hiện bởi một chương trình đặc biệt
được gọi là chương trình hậu xử lý.
CNC 5 trục yêu cầu các giá trị tọa độ điều khiển các trục bao gồm X,
Y, Z, B, C. Từ các giá trị cosin chỉ phương i, j, k và vị trí mũi dao x, y, z thu
được trong CL-File được sử dụng để biến đổi thành các giá trị tọa độ điều
khiển trục X, Y, Z, B C. Q trình tính tốn này phụ thuộc vào cấu hình động
học của máy. Sự đa dạng về cấu hình CNC 5 trục đòi hỏi sự phát triển của các
bộ Postprocesor phù hợp với từng máy cụ thể.
- Bước 4: Là thực hiện chương trình gia cơng, dữ liệu được gửi trực
tiếp từ máy tính tới máy CNC. Mơ phỏng và kiểm sốt va chạm các chương
trình CNC 5 trục trên các phần mềm hệ thống CAD/CAM hỗ trợ lập trình
CNC 5 trục.
1.1.4. Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của máy CNC 5 trục
Máy CNC 5 trục có nhiều ưu điểm hơn so với máy 3 trục.



12

- Tăng độ chính xác.
Mỗi khi gá đặt lại phơi hoặc quá trình thiết lập tạo ra các sai lệch. Từ
sai lệch đó tạo ra các lỗi (xếp chồng lên nhau) giữa các bề mặt gia công. Việc
sử dụng máy 5 trục, cho phép chuyển động chính xác, tăng độ cứng vững, tốc
độ cắt cao cùng với nhiều cách thức gia cơng khác nhau có thể được thực
hiện.
- Giảm cơng việc gá đặt.
Một lý do quan trọng để sử dụng máy 5 trục là để giảm thời gian gá đặt
chi tiết. Việc sử bộ đồ gá đặt cho các nguyên công thứ cấp là rất tốn kém và
mất thời gian. Hầu hết các chi tiết có thể được sản xuất bởi một hoặc hai lần
gá, loại bỏ việc phải thêm các bộ gá đặt và thời gian.
- Chất lượng bề mặt hoàn thiện tốt hơn.
Sử dụng dao ngắn sẽ giảm thiểu độ rung và sản xuất thơng suốt, chính xác. Bằng
việc có thể thay đổi được góc của dao, phơi có thể được gia cơng ở một khu vực
cắt mong muốn, nó sẽ khơng chỉ cải thiện bề mặt và có tính lặp lại, mà cũng sẽ cải
thiện đáng kể tuổi thọ của dao.
- Mở ra các khả năng gia công mới.
Một số chi tiết không thể gia công trên máy 3 trục, một số chi tiết khác
thi phải mất quá nhiều lần gá đặt để gia công được trên máy 3 trục. Việc
chuyển động đồng thời các trục mở ra khả năng gia cơng mới, có thể gia cơng
được các chi tiết có độ phức tạp về hình học địi hỏi độ chính xác cao.
Việc sử dụng dao phay đầu phẳng để gia công mặt cong sẽ giảm thời
gian cắt rất nhiều. Các chi tiết có thể được gia cơng chính xác bằng việc lựa
chọn hợp lý góc định hướng tương đối giữa phôi và máy khi gá đặt và bằng
việc lựa chọn phương pháp gia công đúng đắn.
Tuy nhiên có một vài nhược điểm như sau:
- Giá máy CNC 5 trục cao.



13

- Cần bộ điều khiển CNC đủ mạnh.
- Việc thêm trục quay là nguyên nhân của việc gia tăng thêm sai số vị
trí.
- Tốc độ cắt cao hơn với cùng lượng tiến dao.
- Việc lập trình chỉ có thể thực hiện được với sự hỗ trợ của hệ thống
các công cụ lập trình.
Hiện nay, lập trình gia cơng trên máy CNC 5 trục vẫn vô cùng phức
tạp. Mô phỏng gia cơng, vận hành và phát hiện va chạm vẫn cịn là các vấn đề
rất khó. Khi mua máy CNC 5 trục cần phải tiến hành nghiên cứu kỹ lưỡng
phạm vi của sản phẩm cần phải gia cơng. Bởi vì cấu trúc của mỗi một nhóm
máy CNC 5 trục cụ thể chỉ phù hợp nhất với một dải sản phẩm cần gia cơng
cụ thể náo đó. Chẳng hạn các máy có bàn quay rất phù hợp để gia cơng các
phơi trịn xoay như máy ép. Tuy nhiên đối với việc sản xuất các kết cấu lớn
trong cơng nghiệp khí động lực học, thì kiểu máy có một trục quay trên trục
chính thường được ưa thích hơn.
CNC 5 trục ứng dụng để gia công các chi tiết phức tạp. Một số chi tiết
gia công đặc trưng bằng máy CNC 5 trục trong hình 2.6.

Hình 2.6: Một số sản phẩm gia cơng trên máy CNC 5 trục


14

1.2. Postprocesor cho máy 5 trục
1.2.1. Giới thiệu chung
Hệ thống CAD / CAM tạo ra véc tơ theo những đường dẫn 3D. Mỗi

véc tơ bao gồm hai thành phần i, j, k thể hiện cho hướng của dao và x, y, z thể
hiện vị trí 3D của tâm mũi dao. Mỗi vector được đại diện bởi một dòng mã
lệnh trong file CL_data, và độ phân giải của các vectơ có thể phụ thuộc vào
hoặc là việc thiết lập, hoặc bằng cách xác định sự thay đổi góc tối thiểu, hoặc
khoảng cách tuyến tính hóa. thơng tin này được viết bằng một ngôn ngữ
chung (trong file CL_data). Tùy thuộc vào hệ thống CAD/CAM, các mã trong
file CL_data có thể là ngơn ngữ APT, CLS, NCI, hoặc ngôn ngữ khác. Bộ
điều khiển máy công cụ không hiểu và không sử dụng được những ngơn ngữ
chung này.

Hình 2.7: Vai trị và vị trí của postprocessor trong hệ thống CAD/CAM/CNC
Các ngơn ngữ chung đó phải được dịch sang một ngơn ngữ để máy có
thể đọc được, q trình đó được gọi là postprocessing. Một bộ hâu xử lý sẽ
tính tốn dựa trên cấu hình động học của máy và dữ liệu từ ngôn ngữ chung


15

để tính tốn ra các mã điều khiển. Mã này, lần lượt sẽ điều chỉnh chuyển động
các trục của máy để gia công chi tiết. Mỗi postprocessor sẽ cần thiết cho một
loại máy đa trục cụ thể nào đó.
Postprocessor được sây dựng với các khả năng thông minh hơn để phát
hiện giới hạn quay, tự động hạn chế và định vị lại các trục máy. Các chuyển
động quay được điều chỉnh độ nghiêng dựa trên cách bố trí để phù hợp với vị
trí gia cơng. Postprocessor sẽ tính tốn để tránh, hoặc đưa ra cảnh báo những
với những vị trí bất ổn, và chúng có thể đưa ra chuyển động quay nhanh hơn
để kiểm soát tốt hơn hướng các vấn đề chuyển động của máy.
Ln có hai cặp góc khi một bộ postprocessor xác định hướng của dao
dựa trên mô hình động học của máy 5 trục. Bộ postprocessor lựa chọn cặp
góc phù hợp. Ví dụ như vị trí hiện tại là X.. Y.. Z.. B + 30.000 C+0.000. về

mặt lý thuyết, dao cụ cũng có thể gia cơng ở vị trí này tại X.. Y.. Z.. B-30.000
C+180.000, nhưng trong thực tế có thể sẽ khơng thực hiện được bởi vì có thể
chi tiết sẽ bị khuất từ hướng đằng trước và chỉ có thể được thực hiện từ hướng
đằng sau khi thiết bị quay, cũng có thể khơng có đủ hành trình của trục X trên
một máy nào đó.
Lựa chọn vị trí 5 trục tốt nhất là nhiệm vụ của người tạo ra bộ
postprocessor. Một nhiệm vụ khác của người tạo ra bộ postprocessor là giải
quyết các vấn đề bất ổn trong thiết lập 5 trục. Các bộ postprocessor sẽ tạo ra
chuyển động lùi dọc theo trục của dao trong các tình huống để đảm bảo an
tồn. Bộ postprocessor tốt sẽ tránh lùi dao thất thường và tái định vị nhanh.
Nhiều xử lý chuyển độ an toàn giữa hai hoạt động gia công liên tiếp với
postprocessor. Các điều khiển rút dao vào một khu vực an toàn, và một máy 5
trục định vị lại cho hoạt động tiếp theo. Thay vì chỉ đơn giản là rút lại đến vị
trí gốc máy, vùng an tồn (hộp, bán cầu, hình trụ) có thể được sử dụng để
thực hiện rút dao lại một cách hiệu quả. Hãy nhớ rằng một đường chạy dao