Phương pháp biên dịch các tập tin dữ liệu gia công trên ngôn ngữ apt của môđun Pro/MANUFACTURING sang các tập tin trên ngôn ngữ G-Code điều khiển máy tiện cnc FANUC T Series Oi-S

PHƯƠNG PHÁP BIÊN DỊCH CÁC TẬP TIN DỮ LIỆU 
GIA CÔNG TRÊN NGÔN NGỮ APT CỦA MÔĐUN 
PRO/MANUFACTURING SANG CÁC TẬP TIN TRÊN 
NGÔN NGỮ G-CODE ĐIỀU KHIỂN MÁY TIỆN CNC 
FANUC T SERIES Oi-S 
CONVERTING THE MANUFACTURING DATA FILES OF APT LANGUAGE 
IN PRO/MANUFACTURING INTO THOSE OF G-CODE LANGUAGE 
CONTROLLING THE CNC TURNING MACHINE FANUC T SERIES Oi-S 
LÊ CUNG – BÙI MINH HIỂN 
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng 
TÓM TẮT 
Bài báo giới thiệu phương pháp xây dựng trình biên dịch các tập tin dữ liệu gia công trên ngôn 
ngữ APT của môđun Pro/MANUFACTURING trong phần mềm Pro/ENGINEER thành các tập 
tin trên ngôn ngữ G-Code điều khiển các thao tác gia công trên máy tiện CNC T Series Oi-S 
của hãng FANUC tại phòng thí nghiệm Sản xuất tự động (CRePA), chương trình đào tạo Kỹ 
sư chất lượng cao PFIEV, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. 
ABSTRACT 
This article presents the method to buid up the software to convert the manufacturing data files 
of APT (Automatically Programmed Tools) in Pro/MANUFACTURING module into those on 
ISO language controlling the operations of the CNC FANUC T Series Oi-S turning machine 
installed in the Laboratory CRePA of the Excellent Engineer Formation Program (PFIEV) in 
Danang Polytechnical University. 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, trên địa bàn miền Trung và trong cả nước được trang bị ngày càng nhiều các 
máy tiện điều khiển theo chương trình số CNC (Computer Numerical Control). Các máy tiện 
CNC cho phép gia công các chi tiết máy có hình dáng tương đối phức tạp với độ chính xác và 
năng suất cao, đặc biệt được dùng trong gia công các chi tiết tròn xoay hay các biên dạng cam 
thùng... Thông thường việc lập trình gia công thực hiện một cách tự động nhờ các phần mềm 
CAD/CAM như PRO/ENGINEER, CATIA, MASTERCAM, HYPERMILL Các phần mềm 
này có thể xuất ra các tệp tin dữ liệu gia công theo ngôn ngữ APT và theo G-Code. 
Mođun Pro/MANUFACTURING của phần mềm Pro/ENGINEER, một trong những 
phần mềm CAD-CAM chuyên dụng và khá phổ biến hiện nay, cho phép thiết lập trình tự 
nguyên công và các bước gia công, chọn dao cụ, chế độ cắt, chọn lựa các đường chạy dao phù 
hợp, đồng thời cho phép mô phỏng quá trình gia công trên máy tiện CNC ảo trên giao diện 
sử dụng của nó. Sau đó môđun Pro/NC xuất ra các tệp tin dữ liệu gia công theo ngôn ngữ 
APT. Các tệp tin này không thể điều khiển các thao tác trên máy tiện CNC. 
Bên cạnh đó, môđun G-Post của Pro/ MANUFACTURING cũng cho phép xuất ra các 
tệp tin dữ liệu gia công theo ngôn ngữ G-Code trực tiếp điều khiển các chuyển động gia công 
trên máy tiện CNC. Tuy nhiên các tệp tin G-Code nói trên có nhiều đoạn chưa tương thích với 
ngôn ngữ điều khiển các máy tiện CNC cụ thể, đặc biệt là phần chuẩn bị gia công, thay dao và 
một số mã lệnh đặc biệt của từng máy. Người vận hành máy phải tốn nhiều thời gian, công sức 
và dễ nhầm lẫn để chỉnh sửa một số đoạn chương trình trước khi chạy máy, nhất là đối với 
chương trình gia công các chi tiết phức tạp. Bên cạnh đó, việc chỉnh sửa chương trình cần sự 
trợ giúp của các kỹ thuật viên chuyên về lập trình gia công trên máy CNC. 
Do vậy, để giải quyết triệt để các khó khăn khi lập trình gia công cho các máy tiện CNC, 
cần thiết phải xây dựng một trình biên dịch từ ngôn ngữ APT sang ngôn ngữ G-Code hoàn 
toàn tương thích với các máy tiện CNC hiện có. Đây cũng chính là mục tiêu nghiên cứu của 
bài báo này. 
2. Nguyên tắc và phương pháp xây dựng trình biên dịch 
Để xây dựng phương pháp và thuật toán cho trình biên dịch, trước hết cần tiến hành 
phân tích cấu trúc mã lệnh của các tập tin theo ngôn ngữ APT do Pro/NC tạo ra và của các tập 
tin theo ngôn ngữ G-Code dùng để điều khiển các thao tác gia công trên máy tiện CNC T 
Series Oi-S của hãng FANUC. 
 2.1. Cấu trúc mã lệnh APT và G-Code – Nguyên tắc biên dịch 
Việc phân tích và so sánh cấu trúc của tất cả các câu lệnh APT và G-Code ISO đối với 
máy tiện cho thấy về cơ bản cấu trúc các câu lệnh trong hai ngôn ngữ có các đặc điểm chung 
như sau : 
 Với ngôn ngữ APT, câu lệnh có cấu trúc như sau: 
Tên lệnh + “/” + Các tham số liên quan 
Các tham số được phân biệt với nhau bằng dấu phẩy “,”. 
 Với ngôn ngữ G-Code, câu lệnh đơn giản hơn nhiều, nhưng cũng có những điểm tương 
đồng với câu lệnh trong APT. Cấu trúc cơ bản của câu lệnh G-Code như sau: 
Tên lệnh_Các tham số liên quan 
Các tham số liên quan thường được đứng trước bằng một chữ cái mô tả nội dung tham 
số và được phân biệt với nhau bằng các dấu cách. 
 Chính từ điểm chung này, bài báo đề xuất phương pháp biên dịch như sau: 
 Đọc dữ liệu từ tập tin nguồn, sử dụng một mảng chuỗi kí tự để chứa từng dòng lệnh của tập 
tin nguồn. 
 Phân tích mỗi câu lệnh APT thành hai thành phần: “tên lệnh” và “tham số” của câu lệnh. 
 Thay thế “tên lệnh” APT bằng “tên lệnh” tương ứng của G-Code, đồng thời dựa trên các 
tham số của câu lệnh APT, chuyển đổi, bổ sung, chọn lọc hay tính toán lại các tham số sao 
cho phù hợp với câu lệnh G-Code nhưng vẫn không làm thay đổi nội dung và ý nghĩa của 
câu lệnh đó. 
 2.2. Biên dịch câu lệnh từ APT sang G-Code cho máy tiện FANUC 
 Để minh họa, phần này giới thiệu phương pháp biên dịch một vài câu lệnh từ ngôn ngữ 
APT sang ngôn ngữ G-Code. 
o Lệnh thay dao (sử dụng khi tiện trên máy tiện, khi gia công lỗ trên máy tiện hay trung 
tâm tiện/phay) 
 APT: Việc thay dao trong ngôn ngữ APT được mô tả bằng lệnh: 
TURRET / n, XAXIS, x, ZAXIS, z, OSETNO, o 
Trong đó: TURRET : tên lệnh, mô tả việc thay dao; n: số hiệu dao; XAXIS: mô tả chiều 
dài dao theo trục X; x: chiều dài trục dao theo trục X, tham số tùy chọn (được mô tả bằng 
tham số GAUGE_X_LENGTH khi thiết lập các tham số của dao); ZAXIS: mô tả chiều dài 
dao theo trục Z; z: chiều dài trục dao theo trục Z, tham số tùy chọn (được mô tả bằng tham số 
GAUGE_Z_LENGTH khi thiết lập các tham số của dao); OSETNO: mô tả độ hiệu chỉnh 
dụng cụ; o : số hiệu độ hiệu chỉnh dụng cụ. 
 G-Code : Việc chọn dụng cụ trong ngôn ngữ G-Code theo cú pháp của máy tiện 
FANUC được mô tả bằng lệnh: 
Tvar1var2 
Trong đó : T: tên lệnh, mô tả việc chọn dụng cụ; var1: số hiệu dụng cụ; var2: số hiệu 
độ hiệu chỉnh dụng cụ. 
Với câu lệnh đơn giản như trên, chỉ cần thay thế tên lệnh TURRET trong APT bằng tên 
lên T trong G-Code, đọc, chọn lọc các tham số của câu lệnh APT và gán vào câu lệnh tương 
ứng trong ngôn ngữ G-Code. 
Câu lệnh APT : 
TURRET / 1, XAXIS, 10.00000, ZAXIS, 10.00000, OSETNO, 2 
SPINDL / RPM, 800.000000, CLW 
COOLNT / ON 
Câu lệnh G-Code (theo cú pháp của máy tiện Fanuc) 
N3 T0102 G97 
N4 G96 S800 M3 
N5 M7 
Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, một câu lệnh APT lại được mô tả bởi một tập hợp 
các câu lệnh G-Code hoặc một tập hợp các câu lệnh APT được mô tả bằng một câu lệnh hay 
một tập hợp các câu lệnh G-Code. Ví dụ lệnh chạy dao nhanh, lệnh tiện ren, trong các 
trường hợp này việc biên dịch phức tạp hơn nhiều. 
o Lệnh tiện ren 
 APT: Lệnh tiện ren một đầu mối, thực hiện ăn dao một hay nhiều lần khi cắt, được thể 
hiện trong APT bằng tập hợp các lệnh sau: 
OP / THREAD, TURN, DEPTH, totdepth, TPI, thread_feed, CUTS, c, FINCUT, n, 
CUTANG, a 
GOTO Xvarx1 Y vary1 Zvarz1 
GOTO Xvarx2 Y vayx2 Zvarz3 
OP / THREAD, NOMORE 
Trong đó: OP: tên lệnh, mô tả tiện ren; THREAD: mô tả tiện ren; DEPTH: mô tả chiều 
cao ren; totdepth : chiều cao ren; TPI /MMPR/IPR: mô tả đơn vị bước ren (TPI : số ren trên 
một inch, MMRP : mm/vòng, IPR: inch/vòng); CUTS: mô tả số lần cắt để đạt được chiều cao 
ren; c: số lần cắt; CUTANG: mô tả góc đặt dụng cụ cắt; a: góc đặt dụng cụ cắt so với đường 
tâm trục chính; các lệnh GOTO mô tả đường bao ngoài của ren và các vị trí ban đầu và cuối 
cùng của dao khi cắt ren; OP / THREAD, NOMORE : lệnh kết thúc tiện ren. 
 G-Code: Lệnh tiện ren trụ hay nón một đầu mối, bước không đổi theo cú pháp của máy 
tiện FANUC: 
G32 Xvarx Yvary Zvarz Fvarf 
Trong đó: G32 : tên lệnh, mô tả việc tiện ren; Xvarx, Yvary, Zvarz: mô tả tọa độ vị trí 
ban đầu và vị trí cuối cùng của dao khi dao chạy dọc theo chiều dài chi tiết tiện; Fvarf : mô tả 
lượng chạy tiến dao khi cắt ren [mm/vòng]. Mặc khác, cũng cần lưu ý rằng trong chương trình 
G-Code bên cạnh lệnh G32, còn có các lệnh chạy dao nhanh mô tả quá trình tiến và lùi dao về 
khoảng cách an toàn khi tiện, kể cả mô tả đường chạy dao cho các lần ăn dao khác nhau. 
 Trong trường hợp này, việc biên dịch tương đối phức tạp. Trước hết cần thay thế tên 
lệnh OP trong APT bằng tên lệnh G32 trong G-Code, đồng thời dựa trên các tham số của câu 
lệnh APT để tính toán lượng ăn dao theo chiều cao ren cho mỗi lần cắt, số lần ăn dao, tọa độ 
các vị trí đến của dao cho nhiều lần ăn dao, sau đó tiến hành biên dịch thành các lệnh chạy 
dao nhanh tương ứng trong G-Code để mô tả đường chạy dao khi tiện ren. 
Nhóm lệnh APT mô tả tiện ren trên máy tiện: 
RAPID 
GOTO / 60.0000000000, 0.0000000000, 93.000000000 
FEDRAT / 4.000000, MMPM 
OP / THREAD , TURN, DEPTH, 2.453720, MMPR, 4.000000, CUTS, 2, FINCUT, 1,$ 
 CUTANG, 180.000000 
GOTO / 30.0000000000, 0.0000000000, 93.0000000000 
GOTO / 30.0000000000, 0.0000000000, 18.5000000000 
OP / THREAD, NOMORE 
Nhóm lệnh tương ứng trong G-Code : 
G0 X57.546 Z93 
G32 X57.546 Z18.5 F4 
G0 X120 Z18.5 
G0 X120 Z93 
G0 X55.092 Z93 
G32 X55.092 Z18.5 F4 
G0 X120 Z18.5 
N9 G0 X120 Z93 
Ngoài ra, trong khi biên dịch chương trình, còn phải bổ sung một số câu lệnh khởi tạo 
ban đầu khi gia công như về điểm chuẩn trước khi thay dao, các câu lệnh dừng trục chính, 
lùi dao về điểm chuẩn của máy, dừng chương trình Việc khởi tạo kích thước phôi ban đầu 
khi gia công cho máy tiện cũng được giải quyết. 
3. Kết quả và bình luận 
 Trên cơ sở nguyên tắc và phương pháp biên dịch nêu trên, chúng tôi tiến hành biên dịch 
tất cả các câu lệnh của APT sang các câu lệnh của ngôn ngữ G-Code, xây dựng môđun 
Turning Machine cho trình biên dịch CNC/CMM-Translater. Trình biên dịch nói trên được 
viết trên ngôn ngữ Visual Basic. Tập tin dữ liệu nguồn APT có định dạng là *.ncl và tập tin 
đích theo ngôn ngữ G-Code có định dạng file text (*.txt). 
 Hình 1, hình 2, hình 3 trình bày một phần giao diện của mođun Turning Machine của 
trình biên dịch CNC/CMM-Translater và tệp tin đã được biên dịch thành ngôn ngữ G-Code. 
 Để kiểm nghiệm chương 
trình biên dịch, chúng tôi tiến hành 
thiết kế hàng loạt các chi tiết trên 
Pro/ENGINEER, biên dịch chương 
trình gia công từ ngôn ngữ APT 
của môđun 
Pro/MANUFACTURING sang 
ngôn ngữ G-Code bằng môđun 
Turning Machine và tiến hành gia 
công thử nghiệm trên máy tiện 
CNC FANUC T Series Oi-S của 
phòng thí nghiệm Sản xuất tự động 
CRePA, chương trình đào tạo Kỹ 
sư Chất lượng cao PFIEV. Các kết 
quả thử nghiệm đã khẳng định tính 
chính xác của phần mềm biên 
dịch. Người vận hành máy không phải chỉnh sửa một câu lệnh nào trong chương trình gia công 
theo G-Code đã được biên dịch, ngoài việc định điểm chuẩn cho máy. 
Hình 4 giới thiệu một vài chi tiết được gia công thử nghiệm trên máy tiện CNC 
FANUC T Series Oi-S. 
4. Kết luận 
 Môđun Turning Machine của phần mềm CNC/CMM-Translater dùng để biên dịch các 
tệp tin dữ liệu gia công APT do phần mềm Pro/ENGINEER tạo ra. Các tệp tin dữ liệu G-Code 
đã được biên dịch điều khiển chính xác các thao tác gia công trên máy tiện FANUC sau khi 
định điểm chuẩn cho máy. Hoàn toàn không có một lỗi biên dịch nào và người vận hành 
không cần phải chỉnh sửa chương trình gia công trước khi chạy máy. 
Hình 1. Giao diện mođun Turning 
Machine của CNC/CMM-
TRANSLATER 
Hình 2. Giao diện mođun Turning 
Machine và chương trình đã biên 
dịch sang ngôn ngữ G-Code 
Hình 3. Khởi tạo kích thước phôi tiện 
 Môđun Turning Machine góp phần giải quyết các khó khăn khi soạn thảo chương trình 
gia công chi tiết, nhất là đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp có chương trình gia công 
quá dài. Có thể hiệu chỉnh môđun Turning Machine để biên dịch các chương trình gia công do 
Pro/MANUFACTURING xuất ra cho tất cả các loại máy tiện CNC hiện đang được sử dụng 
trong nước. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Pro/ENGINEER Wildfire Tutorials on Pro/ENGINEER Software. 
[2] Visual Basic Tutorials on Visual Basic Software. 
[3] Trịnh Thành Nhân - Hướng dẫn thực hành và tự học Pro/ENGINEER căn bản và nâng 
cao - Nhà xuất bản Thống kê thành phố Hồ Chí Minh 2004. 
[4] FANUC Series Oi-TB, Operator’s Manual, ACE Designers Ltd. 
[5] Lê Cung – Nguyễn Đình Sơn - Phương pháp xây dựng trình biên dịch các files dữ liệu 
đo DMIS của môđun PRO/CMM trên PRO/ENGINEER sang các files ngôn ngữ 
GEOPAK-WIN - Tạp chí Khoa học và Công nghệ 6 trường Đại học, số 55/2006, Hà 
Nội 2006. 
Hình 4. Một vài chi tiết gia công thử nghiệm trên máy tiện FANUC