Một số kết quả nghiên cứu về khả năng kết nối mastercam với máy tiện microturn ứng dụng gia công trục cán thép

Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
67
Hình 2: Giao diện thiết kế LatheCAM 
Một số kết quả nghiên cứu về khả năng kết nối mastercam 
với máy tiện microturn ứng dụng gia công trục cán thép 
Nguyễn Phú Hoa (Tr−ờng ĐH Kỹ thuật công nghiệp - ĐH Thái Nguyên) 
1. Đặt vấn đề 
 Công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n−ớc đang đặt ra yêu cầu hết sức cấp thiết 
đối với ngành cơ khí chế tạo máy. Đó là phải xây dựng cho đ−ợc nền công nghiệp cơ khí chế 
tạo máy hiện đại đủ khả năng chế tạo ra các thiết bị máy móc cho các ngành kinh tế khác, đáp 
ứng yêu cầu công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n−ớc. Bên cạnh việc đầu t− các thiết bị 
máy móc hiện đại, ứng dụng công nghệ cao cho ngành cơ khí chế tạo máy thì một vấn đề vô 
cùng quan trọng là đầu t− khai thác có hiệu quả hệ thống máy móc hiện đại và công nghệ cao đó. 
 Máy tiện CNC-Microturn là loại máy tiện nhỏ nhất 
trong dải máy tiện CNC của Denford LTD cho phép tiếp 
cận với công nghệ CNC với mức chi phí thấp nhất, đ−ợc 
điều khiển thông qua máy tính PC hoặc qua bộ điều khiển 
DesTop Tutor của Denford. LTD 
Máy tiện CNC-Microturn đ−ợc thiết kế nhỏ gọn, đ−ợc sử 
dụng chủ yếu là mô hình thí nghiệm, thực hành trong giáo 
dục - đào tạo (hình 1). 
 Hlng DENFORD cung cấp một bộ phần mềm để 
thực hành công nghệ tiện CNC (LatheCAM Designer 
version 1.11). Phần mềm LatheCAM chạy trên môi 
tr−ờng Windows, có khả năng thiết kế có 6 khối hình là: 
Trụ; Côn; Cầu; Lõm; Ren; Khoan (hình 2): 
 Qua đó ta thấy máy tiện CNC Microturn 
có kết cấu và tính năng kỹ thuật hết sức hạn chế, 
những hạn chế của phần mềm thiết kế 
LatheCAM không đủ mạnh để có thể thiết kế 
đ−ợc các chi tiết có hình dáng hình học tùy ý 
theo yêu cầu, nên cần tìm hiểu khai thác và sử 
dụng các phần mềm mạnh để đáp ứng yêu cầu 
trên. Chúng tôi đl tập trung nghiên cứu khả 
năng kết nối tiện CNC Microturn với phần mềm 
CAD/CAM mạnh, tiến tới hoàn toàn có thể ứng 
dụng các thành tựu khoa học mới để có thể thực 
hiện tự động tạo lập ch−ơng trình gia công cho 
tiện CNC Microturn.. Đến này, việc nghiên cứu 
đl đạt kết quả thành công và đl xây dựng đ−ợc 
ph−ơng pháp tự động tạo lập ch−ơng trình gia 
công cho tiện CNC Microturn và đl gia công đ−ợc sản phẩm thực tế là trục cán thép tấm định 
hình phức tạp. 
Hình 1: Máy tiện CNC Microturn 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
68 
Hình 3: Hộp thoại POST m lệnh NC 
tự động 
 2. Xây dựng ch−ơng trình kết nối máy tiện CNC MICROTURN và phần mềm CAD/CAM 
 Để tiến hành kết nối máy tiện CNC MICROTURN với máy tính và các phần mềm 
CAD/CAM, ta phải tập trung giải quyết các vấn đề sau: 
 - Việc kết nối giữa máy tiện CNC MICROTURN với máy tính đ−ợc thực hiện nh− thế 
nào (vấn đề này đ−ợc giải quyết khá thuận lợi do máy phay KM- 100 đl có cổng RS 232 do đó 
việc thực hiện ph−ơng pháp kết nối vật lý khá dễ dàng). 
- Việc lựa chọn phần mềm CAD/ CAM sử dụng trên máy tính kết nối với máy tiện CNC 
MICROTURN phải thoả mln là một phần mềm CAD/ CAM t−ơng đối phổ dụng, giá rẻ thậm trí 
còn là miễn phí vì hiện nay trên thực tế có rất nhiều các phần mềm hỗ trợ mạnh nh− : Solid 
Works, Pro/ Engineer, Cimatron, Delcam, CATIA/AutoNC, Surfcam  hay Mastercam. 
 MasterCAM là một phần mềm CAD/CAM tích hợp đ−ợc sử dụng rộng rli trên thế giới, 
đồng thời cũng đ−ợc sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam. MasterCAM là một phần dành riêng cho việc 
thiết kế và gia công trên máy công cụ CNC. MasterCAM luôn luôn đ−ợc đổi mới nâng cấp nhờ vào 
sự phát triển của Post processor (hậu xử lý) để tăng khả năng xử lý dữ diệu, có khả năng phối hợp 
đặc thù các máy công cụ và hệ điều khiển. Đặc biệt MasterCAM có khả năng Post ch−ơng trình NC 
tự động. Do những −u điểm trên của MasterCAM, chúng tôi đl quyết định lựa chọn MasterCAM 
làm phần mềm CAD/ CAM sử dụng trên máy tính kết nối với máy tiện CNC MICROTURN. 
 Việc thực hiện tạo ml nguồn NC trong Mastercam 
đ−ợc tiến hành nh− sau: tại MAIN MENU chọn Operations, 
hộp thoại Operations Manager xuất hiện chứa các dữ kiện 
của chi tiết gia công với các thông số và quy trình tạo lập 
CAD. Chọn nút POSTt trên hộp thoại Operations Manager , 
xuất hiện hộp thoại Post processersing, chọn Save NCI file 
và Saver NC file lúc này phần mềm sẽ thực hiện chức năng 
POST ra 2 dạng file của ch−ơng trình gia công chi tiết: NC 
file hoặc NCI file (Hình 3). 
 Vấn đề khó khăn nẩy sinh khi sử dụng để làm phần 
mềm CAD/ CAM nói chung và MasterCAM nói riêng kết 
nối với máy tiện CNC MICROTURN là sự không t−ơng thích 
giữa một số lệnh NC trong bộ lệnh NC của MasterCAM và 
một số lệnh NC trong bộ lệnh NC của máy tiện CNC 
MICROTURN. Ví dụ: lệnh G0T trong MasterCAM có chức 
năng là lệnh gọi dao theo địa chỉ T thì t−ơng ứng là lệnh M6T 
trong máy tiện CNC MICROTURN; lệnh G32Z...E.. trong 
MasterCAM có chức năng tiện ren thì t−ơng ứng là lệnh 
G32Z...E.. trong máy tiện CNC MICROTURN,... 
 Để khắc phục vấn đề này, chúng tôi tiến hành xây 
dựng ch−ơng trình tự động chuyển đổi ml lệnh NC từ 
Mastercam sang ml lệnh NC của máy tiện CNC MICROTURN. Đây là một bài toán thực tiễn có 
thể không những chỉ sử dụng đ−ợc cho máy tiện CNC MICROTURN mà chúng ta chỉ cần có một 
số sửa đổi nhỏ là có thể áp dụng rộng rli cho các máy phay khác. Để tiến hành xây dựng đ−ợc 
ch−ơng trình tự động chuyển đổi ml lệnh NC từ Mastercam sang ml lệnh NC của máy tiện CNC 
MICROTURN ta phải xác định đ−ợc các ml lệnh giống nhau và khác nhau giữa ml lệnh NC của 
Mastercam và máy tiện CNC MICROTURN. 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
69
 Từ đó ta đi xây dựng ph−ơng h−ớng cho ch−ơng trình tự động xử lý ml lệnh NC của phần 
mềm CAD/CAM thành ch−ơng trình NC của máy tiện CNC MICROTURN (hình 4) nh− sau: 
Hình 4: Sơ đồ ch−ơng trình chuyển đổi m lệnh NC từ MasterCAM sang máy MICROTURN 
 Ch−ơng trình NC gia công một 
chi tiết của MasterCAM là một file 
dạng văn bản đ−ợc tạo ra khi thực hiện 
lệnh POST ( tự động tạo lập ch−ơng 
trình NC của MasterCAM. Để thực 
hiện xử lý, chuyển đổi các dòng lệnh 
trong file ch−ơng trình NC của 
MasterCAM chúng tôi viết một 
ch−ơng trình chuyển đổi (Convert) tự 
động từ ml lệnh của MasterCAM và 
ml lệnh của máy tiện CNC 
MICROTURN bằng một ngôn ngữ lập 
trình bậc cao Visua Basic.Net. Phần 
mềm chuyển đổi tự động ml lệnh 
MasterCAM sang ml lệnh của máy 
tiện CNC MICROTURN nh− hình 5. 
3. Kết quả ứng dụng xây dựng 
ch−ơng trình kết nối máy tiện 
MICROTURN và phần mềm MasterCAM để gia công trục cán thép tấm 
 Từ kết quả thành công việc xây 
dựng phần mềm chuyển đổi tự động ml 
lệnh MasterCAM sang ml lệnh của máy 
tiện CNC MICROTURN, chúng tôi đl 
ứng dụng nó để gia công trục cán thép 
tấm định hình là một chi tiết có độ phức 
tạp cao. Trục cán thép tấm định hình 
(hình 6) đ−ợc tạo bởi các đ−ờng sinh 
phức tạp bao gồm các đoạn thẳng, cung 
tròn và biên dạng phức tạp Spline. Để gia 
công các bề mặt cong này đối với các 
máy công cụ truyền thống gặp rất nhiều 
khó khăn. Đối với các máy phay CNC, 
tuy việc gia công các bề mặt trở nên đơn 
giản hơn song việc xác định toạ độ các 
điểm trên bề mặt gặp rất nhiều khó khăn 
do toạ độ đều đ−ợc nằm trong mặt phẳng 
không gian, vì vậy để lập trình gia công 
Ml lệnh NC của 
MasterCAM 
Ch−ơng trình chuyển đổi 
ml lệnh (CONVERT) 
Ml lệnh NC của máy 
tiện MICROTURN 
Hình 5: Giao diện ch−ơng trình chuyển đổi m lệnh NC 
 từ MasterCAM sang máy MICROTURN 
x
Hình 6: Trục cán thép tấm định hình 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
70 
theo ph−ơng pháp lập trình tay là một công việc cực kỳ khó khăn. Với việc ứng dụng phần mềm 
chuyển đổi tự động ml lệnh MasterCAM sang ml lệnh của máy tiện CNC MICROTURN thì 
công việc trở nên đơn giản, nhanh chóng và chính xác theo các b−ớc sau: 
 B−ớc 1: Xây dựng bản vẽ trục cán thép tấm định hình trên MasterCAM nh− hình 7: 
Hình 7: Bản vẽ trục cán thép định hình trên MasterCAM 
B−ớc 2: Thực hiện tạo ml nguồn NC trong Mastercam nh− hình 8: 
Hình 8: Tạo m nguồn NC tự động trên MasterCAM 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
71
B−ớc 3: Chạy ch−ơng trình mô phỏng gia công trên MasterCAM để kiểm tra nh− hình 9: 
Hình 9: Quá trình mô phỏng gia công trên MasterCAM 
B−ớc 4: Chạy ch−ơng trình CONVERT để chuyển đổi ml lệnh NC từ ml lệnh NC của 
MasterCAM sang ml lệnh NC của máy tiện CNC MICROTURN nh− hình 10: 
Hình 10: Kết quả chuyển đổi tự động m lệnh NC từ MasterCAM sang máy tiện MICROTURN 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43)/Năm 2007 
72 
B−ớc 5: Chạy ch−ơng trình gia công đl đ−ợc chuyển đổi sang ml lệnh NC của máy tiện 
CNC MICROTURN nh− hình 11: 
Hình 11: Quá trình gia công trên máy tiện MICROTURN 
4. Kết luận 
 Với những kết quả rất khả quan xây dựng phần mềm CONVERT để chuyển đổi ml lệnh 
NC từ ml lệnh NC của MasterCAM sang ml lệnh NC của máy tiện CNC MICROTURN đl trình 
bày ở trên, đang mở ra cho chúng ta khả năng rất triển vọng việc kết nối các máy công cụ NC và 
CNC với các phần mềm CAD/CAM mạnh để mở rộng khả năng công nghệ các máy công cụ NC, 
CNC và nâng cao khả năng hiệu quả đầu t− sản xuất cơ khí chế tạo máy ở n−ớc ta 
 
Tóm tắt 
 Bài báo trình bày tóm tắt những kết quả đạt đ−ợc của việc nghiên cứu khả năng kết nối 
của một phần mềm CAD/CAM mạnh với máy tiện CNC Microturn nhằm nâng cao khả năng 
công nghệ của tiện CNC Microturn và nâng cao khả năng hiệu quả đầu t−. Quá trình kết nối 
đ−ợc thực hiện để tiến hành gia công trục cán thép tấm định hình là sản phẩm rất phức tạp thành 
công đl mở ra các khả năng rất lớn có thể gia công các chi tiết phức tạp trên máy tiện CNC 
Microturn dễ dàng, mang lại hiệu quả cao. 
Summary 
Some recent results on interfacing MASTERCAM with a Microturn lathe 
in manufacturing rolling shafts 
 By Nguyễn Phú Hoa 
 This paper briefly presents recent results on interfacing powerful CAD/CAM software 
with a CNC Microturn lathe to increase its technological capacity and economical efficiency. 
The use of the mentioned interface is to manufacture complex rolling shafts. This increases 
flexibility of the CNC Microturn lathe. 
Tài liệu tham khảo 
 [1]. Nguyễn Đăng Bình, Nguyễn Phú Hoa (1997), “Thiết kế quy trình công nghệ tối −u theo 
chuẩn thứ tự nguyên công có giá thành MIN (ZMIN) với sự trợ giúp máy tính”, Thông báo khoa học của 
các tr−ờng Đại học - Bộ Giáo dục và Đào tạo, Hà Nội. 
 [2]. Nguyễn Đăng Bình, Nguyễn Phú Hoa (1999), “Tự động hoá thiết kế tối −u quy trình công 
nghệ chế tạo”, Thông báo Khoa học, Tr−ờng Đại học kỹ thuật Công nghiệp 2/1999.