Công nghệ CNC (Computer Numerical Control), hay còn gọi là Điều khiển Số bằng Máy tính, đóng vai trò quan trọng đối với lĩnh vực cơ khí. CNC được sử dụng rộng rãi trong các quá trình gia công cơ khí như tiện, phay, mài, cắt, đột dập …đảm bảo chất lượng và độ chính xác cao. Các máy CNC đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí, đã làm giảm bớt sự phụ thuộc vào tay nghề người thợ. Với khả năng gia công theo hình thức tập trung nguyên công, gia công được các chi tiết có hình dạng, biên dạng phức tạp nhờ vào chương trình điều khiển số dưới dạng mã lệnh Gcode được lập trình trực tiếp, ở mức độ cao hơn là lập trình tự động với sự trợ giúp của phần mềm CAD/CAM với sự trợ giúp của máy tính. Việc đổi mới nội dung giáo trình, tài liệu học tập giúp đào tạo cho sinh viên trình độ đại học theo định hướng ứng dụng, gắn nội dung tài liệu học tập với trang thiết bị công nghệ hiện đại của Nhà trường. Bên cạnh đó, giúp sinh viên sau khi tốt nghiệp có thể nhanh chóng tiếp cận với thực tiễn sản xuất. Nội dung tài liệu học tập được biên tập gồm 3 chương nhằm giúp sinh viên hình thành và phát triển kỹ năng lập trình trực tiếp để gia công trên máy CNC, tên các chương cụ thể như sau: Chương 1. Tổng quan về công nghệ CNC Chương 2. Lập trình trực tiếp Chương 3. Mô phỏng gia công
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC
Máy công cụ điều khiển số CNC
1.1.1 L ịch s ử phát tri ển c ủa m áy CNC
Lịch sử phát triển của điều khiển số được bắt đầu từ thế kỷ 19 và đã trải qua nhiều giai đoạn quan trọng cho đến hiện tại Dưới đây là trình bày về các giai đoạn quan trọng trong lịch sử phát triển của điều khiển số
1.1.1.1 Giai đoạn đầu (máy Jacquard và Pianola)
Trong giai đoạn đầu của sự phát triển, hai công nghệ đáng chú ý là máy Jacquard và Pianola đã đóng vai trò quan trọng
- Máy Jacquard: Vào năm 1808, Joseph M Jacquard đã sử dụng tấm tôn đục lỗ để tự động điều khiển các máy dệt Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp dệt may Công nghệ này tạo ra khái niệm về "vật mang tin thay đổi được" và đã đặt nền tảng cho sự phát triển của điều khiển số
- Pianola: Năm 1863, M Fourneaux đã đăng ký sáng chế Pianola, một hệ thống tự động chơi đàn dương cầm sử dụng băng giấy đục lỗ Pianola nhanh chóng trở thành một hiện tượng toàn cầu và thu hút sự chú ý của công chúng Việc sử dụng băng giấy đục lỗ như một hình thức điều khiển đã đóng góp vào sự phát triển của vật mang tin trong điều khiển số
3 Cả hai công nghệ này đã đánh dấu sự xuất hiện của các phương pháp điều khiển tự động sử dụng các vật mang tin thay đổi được, đặt nền tảng cho sự phát triển sau này của điều khiển số trong ngành công nghiệp
1.1.1.2 Giai đoạn trước công nghệ máy tính
Giai đoạn trước công nghệ máy tính là một thời kỳ quan trọng trong lịch sử phát triển của điều khiển số Trong giai đoạn này, các phương pháp và công nghệ điều khiển số đã được phát triển mà không dựa vào công nghệ máy tính như chúng ta biết ngày nay Dưới đây là một trình bày về giai đoạn này:
- Tính toán và truyền dữ liệu: Năm 1938, Claude Shannon, một nhà toán học và kỹ sư điện tử, đã bảo vệ luận án tiến sĩ với nội dung tính toán và truyền dữ liệu dạng nhị phân Đây là một bước tiến quan trọng trong việc xác định cơ sở khoa học cho các máy tính hiện đại
- Công nghệ điện tử: Trước sự xuất hiện của máy tính điện tử, công nghệ điện tử đã được sử dụng trong các ứng dụng khác như máy tính cơ học, máy tính điện tử đơn giản và các hệ thống điều khiển tương tự Tuy nhiên, chúng chưa đạt được sự phát triển rõ rệt và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển số
- Các hệ thống điều khiển khác: Ngoài ra, còn tồn tại nhiều hệ thống điều khiển tự động khác trước công nghệ máy tính, bao gồm các hệ thống điều khiển cơ khí, điện tử và thủ công
Giai đoạn trước công nghệ máy tính đã đặt nền tảng cho sự phát triển của điều khiển số, tạo điều kiện thuận lợi cho sự ra đời và ứng dụng của công nghệ máy tính vào việc điều khiển tự động trong các ngành công nghiệp khác nhau
1.1.1.3 Giai đoạn máy tính điện tử
Giai đoạn máy tính điện tử là một bước tiến quan trọng trong lịch sử phát triển của điều khiển số Trong giai đoạn này, công nghệ máy tính đã được áp dụng và tích hợp vào các hệ thống điều khiển tự động, tạo nền tảng cho sự tiến bộ và ứng dụng rộng rãi của điều khiển số Dưới đây là một trình bày về giai đoạn này a Sự ra đời của máy tính điện tử
- Năm 1946: Tiến sĩ John W Mauchly đã cung cấp máy tính điện tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ Đây là một bước đột phá lớn trong công nghệ máy tính, mở ra kỷ nguyên của máy tính điện tử
- ENIAC được sử dụng trong nhiều ứng dụng quân sự và khoa học, nhưng nó cũng đã tạo ra cơ sở để phát triển các hệ thống điều khiển số trong công nghiệp b Tích hợp công nghệ máy tính vào điều khiển số
- Năm 1954: Bendix đã mua bản quyền của Parsons và phát triển bộ điều khiển số hoàn chỉnh đầu tiên sử dụng các bóng điện tử Cùng lúc đó, ngôn ngữ lập trình tự động (APT) cũng được phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho lập trình và điều khiển máy công cụ số
4 - Năm 1957: Không quân Mỹ đã trang bị các máy điều khiển số đầu tiên trong xưởng sản xuất Điều này đánh dấu sự ứng dụng thực tế và phổ biến của công nghệ điều khiển số c Tiến bộ trong công nghệ máy tính
Giai đoạn máy tính điện tử đã mở ra một thời kỳ mới trong điều khiển số, tận dụng sức mạnh và khả năng tính toán của máy tính để điều khiển và tự động hóa các quy trình công nghiệp Các tiến bộ trong công nghệ máy tính và tích hợp công nghệ điều khiển số đã đóng góp quan trọng vào sự phát triển và hiện đại hóa của ngành công nghiệp và sản xuất
Mô hình cơ bản của máy CNC
Phần điều khiển Phần chấp hành
Các cơ cấu ®iÒu khiÓn
- §iÒu khiÓn trùc tiÕp - Tự động điều khiển
Các cơ cấu chấp hành
Chi tiết gia công Phôi
Hình 1.2 Mô hình cơ bản của máy CNC
- Chương trình điều khiển: Là tập hợp các tín hiệu (gọi là câu lệnh) để điều khiển máy, được mã hóa dưới dạng chữ cái, số và một số ký hiệu khác như dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng Chương trình này được ghi lên cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã số (cụ thể là mã thập phân hoặc mã nhị phân như băng đục lỗ, hoặc mã nhị phân như bộ nhớ của máy tính)
- Các cơ cấu điều khiển: Nhận tín hiệu từ cơ cấu đọc chương trình, thực hiện các phép biến đổi cần thiết để có được tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động của cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chúng thông qua các tín hiệu được gửi về từ các cảm biến liên hệ ngược Bao gồm các cơ cấu đọc, cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuếch đại, cơ cấu đo hành trình, cơ cấu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị xuất nhập tín hiệu Đây là thiết bị điện - điện tử rất phức tạp, đóng vai trò cốt yếu trong hệ thống điều khiển của máy CNC
- Gồm máy cắt kim loại và một số cơ cấu phục vụ vấn đề tự động hóa như các cơ cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tưới trơn, hút thổi phôi, cấp phôi
- Cũng như các loại máy cắt kim loại khác, đây là bộ phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết
- Tùy theo khả năng công nghệ của loại máy mà có các bộ phận: Hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trược, bàn máy, trục chính, ổ chứa dao, các cơ cấu tay máy
- Kết cấu từng bộ phận chính tương tự như máy vạn năng thông thường, nhưng có một số khác biệt để đảm bảo quá trình điều khiển tự động được ổn định, chính xác, năng suất và đặc biệt là mở rộng khả năng công nghệ của máy
- Hộp tốc độ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, thường là truyền động vô cấp, trong đó sử dụng các ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ dễ dàng
9 - Hộp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường là các động cơ bước Trong xích truyền động, sử dụng các phương pháp khử khe hở của các bộ truyền như vít me – đai ốc bi
- Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phôi, tưới nguội, dễ thay dao tự động Nhiều máy có ổ chứa dao, cơ cấu tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chỉnh khi dao bị mòn Trong các máy CNC có thể sử dụng các dạng điều khiển thích nghi khác nhau bảo đảm một hoặc nhiều thông số tối ưu như các thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ồn, độ rung động.
Các phương pháp điều khiển
Hình 1.3 Điều khiển theo điểm Hình 1.4 Điều khiển theo đường thẳng - Điều khiển theo điểm (hay điều khiển theo vị trí) được dùng để gia công các lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa và taro ren lỗ Ở đây, chi tiết gia công được gắn cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình Khi đạt tới các điểm đích, dao bắt đầu cắt (hình 1.3) Tuy nhiên, cũng có trường hợp dao không di chuyển mà bàn máy di chuyển, mục đích chính là các kích thước vị trí của các lỗ phải chính xác Vị trí của các lỗ có thể được điều khiển đồng thời theo hai trục hoặc điều khiển kế tiếp nhau
- Điều khiển theo đường thẳng (hình 1.4) là dạng điều khiển mà khi gia công, dụng cụ cắt thực hiện di chuyển theo một đường thẳng nào đó song song với một trục tọa độ Dạng điều khiển này được dùng để gia công chi tiết có bề mặt đơn giản trên máy phay CNC và máy tiện CNC
- Tùy theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công, phân biệt: Điều khiển đường viền 2D, điều khiển đường viền 2.5D và điều khiển đường viền 3D, 4D, 5D
- Điều khiển đường viền 2D cho phép thực hiện di chuyển dụng cụ cắt theo hai trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công, ví dụ trong mặt phẳng XY (hình 1.5a) hoặc XZ (hình 1.5b) Trục thứ ba được điều khiển hoàn toàn độc lập với hai trục kia
X Z a) b) a Điều khiển theo đường viền 2D trên máy phay CNC; b Điều khiển theo đường viền 2D trên máy tiện CNC
Hình 1.5 Điều khiển theo đường viền 2D - Điều khiển đường viền 2.5D (hình 1.6) cho phép ăn dao ngang đồng thời theo hai trục nào đó để gia công bề mặt trong một mặt phẳng nhất định Thông thường trên máy CNC có 3 trục X, Y, Z ta sẽ điều khiển được đồng thời X và Y
Hình 1.6 Điều khiển theo đường viền 2.5D - Điều khiển đường viền 3D (hình 1.7) cho phép đồng thời chạy dao theo cả 3 trục X, Y, Z Cả ba trục chuyển động đồng bộ với nhau hay có quan hệ ràng buộc theo hàm số Đường viền được gia công do cả 3 lượng chạy dao theo trục X, Y, Z tạo thành Điều khiển đường viền 3D được ứng dụng để gia công các chi tiết phức tạp như lòng và lõi khuôn mẫu, gia công các chi tiết có dạng mặt cong
Hình 1.7 Điều khiển theo đường viền 3D - Điều khiển 4D (hình 1.8) và điều khiển 5D (hình 1.9): Ngoài các trục tịnh tiến X, Y và Z ở đây còn các trục quay của phôi cũng được điều khiển số Nhờ điều khiển 4D và 5D người ta có thể gia công các chi tiết phức tạp như các chi tiết dạng xoắn, các chi tiết trên khuôn rèn dập, các chi tiết trên khuôn đúc áp lực, cánh bơm cao áp…
Hình 1.8 Điều khiển theo đường viền 4D
Hình 1.9 Điều khiển theo đường viền 5D
Hệ trục tọa độ trên máy CNC
1.4.1 H ệ trục tọa độ chính trên máy CNC
Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyển động cắt gọt khi gia công chi tiết trên máy CNC phải nằm trong một hệ trục tọa độ Descarte theo nguyên tắc bàn tay trái Trong đó có ba chuyển động tịnh tiến theo các trục và ba chuyển động quay theo các trục tương ứng Quy ước phương và chiều các trục trên máy CNC được biểu diễn trên hình 1.10
Hình 1.10 Quy ước hệ trục trên máy phay CNC - Trục Z tương ứng với phương trục chính của máy CNC, chiều dương là chiều làm tăng khoảng cách giữa dao và chi tiết gia công Chiều quay dương cùng chiều kim đồng hồ (nhìn từ gốc tọa độ)
- Trục X tương ứng với chuyển động tịnh tiến lớn nhất của máy CNC Ví dụ trên máy phay là chuyển động chạy dao dọc, trên máy tiện là chuyển động chạy dao ngang Chiều dương là chiều làm tăng khoảng cách giữa dao và chi tiết
- Trục Y hình thành với hai trục trên trong hệ trục tọa độ Ví dụ trên máy phay chính là chuyển động chạy dao ngang của bàn máy, trên máy tiện không có trục này
- Lưu ý khi xét hệ trục tọa độ của máy CNC phải coi như chi tiết đứng yên, còn dao chuyển động theo các phương của hệ trục tọa độ
- Hệ trục tọa độ của máy CNC được đặt vào các điểm chuẩn cơ bản sau:
+ M: Điểm chuẩn máy, máy sẽ đo lường từ vị trí này đến các vị trí khác khi làm việc, điểm chuẩn máy do nhà sản xuất mặc định
+ R: Chuẩn quy chiếu của máy, dùng để đóng kín không gian làm việc của máy
12 + T: Điểm chuẩn dao, để xác định vị trí thay dao
+ W: Điểm chuẩn chi tiết (gốc phôi), điểm chuẩn để hình thành kích thước gia công
+ P: Điểm chuẩn của chương trình, dùng làm gốc của hệ tọa độ trong quá trình soạn thảo chương trình Có thể thay đổi theo ý muốn của người lập trình Chuẩn này nên trùng với chuẩn thiết kế trên bản vẽ chi tiết
1.4.2 H ệ trục tọa độ ph ụ trên máy CNC
Hệ trục tọa độ phụ trên máy CNC bao gồm hai thành phần chính: hệ trục tọa độ tịnh tiến (UVW) và hệ trục xoay (ABC) Hình 1.11 trình bày về hệ trục phụ
- Hệ trục tọa độ tịnh tiến (UVW):
+ Hệ trục tọa độ tịnh tiến (UVW) chạy song song với hệ trục chính XYZ
+ Hệ trục tọa độ tịnh tiến được sử dụng trong lập trình kích thước tương đối, có nghĩa là nó được sử dụng để di chuyển các công cụ gia công theo các hướng tương đối đối với hệ trục chính
+ Hệ trục tọa độ tịnh tiến không có điểm gốc cố định trong lập trình, điểm gốc có thể được đặt ở bất kỳ vị trí nào trên không gian làm việc
+ Hệ trục xoay (ABC) có các trục xoay tương ứng với hệ trục chính XYZ
+ Hệ trục xoay được sử dụng trong các máy CNC có từ 4 trục trở lên, để thực hiện các chuyển động xoay của bàn máy và trục chính
Hình 1.11 Hệ trục tọa độ phụ Thông qua việc sử dụng cả hệ trục tọa độ tịnh tiến và hệ trục xoay, máy CNC có thể thực hiện các phép gia công phức tạp và linh hoạt hơn trên các bề mặt khác nhau Hệ trục tọa độ phụ mở rộng khả năng gia công của máy CNC và cho phép lập trình với các chuyển động của dao và phôi phức tạp hơn trong quá trình gia công.
Các bước gia công trên máy CNC
1.5.1 Nghiên c ứu cô ng ngh ệ gia công chi ti ết
- Đọc hiểu bản vẽ chi tiết: Hình dạng, độ chính xác, dung sai kích thước, dung sai hình học, độ nhám, vật liệu và các yêu cầu kỹ thuật
- Chọn phôi, chọn đồ gá chọn máy và cách gá đặt
13 - Chọn tiến trình công nghệ hợp lý: Chọn dao và xác định chế độ cắt gọt cho từng bước công nghệ, lập phiếu nguyên công
1.5.2 Thi ết kế quỹ đạo gia công
- Lập quỹ đạo chuyển động của dao một cách chi tiết, hợp lý và chính xác
- Tính toán tọa độ của các điểm chuyển tiếp trên quỹ đạo chuyển động của dao
1.5.2.1 Quỹ đạo chuyển động của dao khi phay
- Quỹ đạo chuyển động của dao khi phay được thể hiện trên hình 1.12
Chi tiết gia công §iÓm chuyÓn tiÕp Quỹ đạo chuyển động của dao Đường bao bề mặt gia công
Hình 1.12 Quỹ đạo chuyển động của dao khi phay - Trên hình 1.11, quỹ đạo chuyển động của dao phay là quỹ đạo chuyển động của điểm gốc dao lắp trên máy CNC Trường hợp đối với các biên dạng phức tạp hơn (2D hoặc 2.5D) người lập trình có thể dùng biên của chi tiết yêu cầu làm quỹ đạo chuyển động của dao nhưng lúc này phải hiệu chỉnh bán kính dao phay (bù dao)
- Đối với các bề mặt gia công phức tạp hơn nữa như dạng (3D, 4D hoặc 5D) quỹ đạo chuyển động của dao phay phải được xác định nhờ trợ giúp của máy tính và các phần mềm lập trình CAM chuyên dụng
1.5.2.2 Quỹ đạo chuyển động của dao khi tiện
Quỹ đạo chuyển động của dao khi tiện được thể hiện trên hình 1.13
Quỹ đạo cắt tinh Chi tiÕt
Hình 1.13 Quỹ đạo chuyển động của dao khi tiện - Dao tiện luôn luôn có bán kính cong R ở mũi dao gây ra sự sai lệch giữa điểm cắt lý thuyết và điểm cắt thực (hình 1.14) Để gia công chính xác, ta phải quan tâm đến kích thước này Khi tiện mặt đầu (đường chạy dao gia công song song với trục X) hoặc khi tiện mặt trụ (đường chạy dao công song song với trục Z) điểm cắt thực không thay đổi vị trí trên biên dạng lưỡi cắt thực đo đó chi tiết không bị sai số do ảnh hưởng của mũi dao
- Khi gia công các dạng bề mặt tròn xoay có đường kính thay đổi như mặt côn, cung tròn,… điểm cắt thực thay đổi vị trí trên biên dạng lưỡi cắt thực (cung AB) gây ra sai số biên dạng chi tiết gia công
Hình 1.14 Trình bày sai số do bán kính mũi dao gây ra
1 Điểm cắt lý thuyết; 2 Biên dạng lưỡi cắt thực (cung AB); 3 Mũi dao
- Để khử sai số biên dạng chi tiết gia công cần tiến hành bù dao cho lát cắt cuối cùng (lát cắt tinh) bằng lệnh bù dao được trình bày trong mục 2.3.2.14, chương 2
1.5.3 L ập chương tr ình điều k hi ển N C Đây là bước quan trọng nhất trong quá trình gia công chi tiết trên máy CNC Có hai phương pháp lập trình như sau:
- Phương pháp lập trình thủ công (Manual Programming): Đây là phương pháp lập trình mà không sử dụng sự trợ giúp của máy tính Người lập trình có khả năng tự biên soạn chương trình NC dựa trên việc xác định chính xác các tọa độ dao cắt Khả
15 năng lập trình thủ công được coi là một yêu cầu cơ bản đối với người lập trình NC
Với kỹ năng lập trình này, người lập trình có khả năng hiểu, đọc và chỉnh sửa chương trình trực tiếp khi vận hành máy CNC
- Sử dụng phần mềm lập trình NC: Đa phần các phần mềm lập trình NC được phát triển bởi các nhà sản xuất hệ điều khiển và thường được cung cấp kèm theo máy CNC Tuy nhiên, khả năng lập trình của những phần mềm này thường có hạn chế
Thông thường, chúng chỉ hỗ trợ lập trình cho các quỹ đạo cắt 2D, 2,5D đơn giản và các chu trình gia công cơ bản
Phương pháp lập trình sử dụng phần mềm lập trình NC cho phép kiểm tra hình dạng cắt bằng cách mô phỏng trên máy tính sử dụng phần mềm NC hoặc trực tiếp trên hệ điều khiển của máy CNC Để truyền chương trình NC vào hệ điều khiển máy, chúng ta có thể sử dụng hai phương pháp sau:
- Cách 1: Sử dụng các phương tiện lưu trữ như bìa đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ USB, Mcar để nhập chương trình vào hệ điều khiển máy phòng thiết kế phòng công nghệ xưởng máy
Bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật lËp tr×nh
BảN Vẽ mang tin Vật máy cnc
Hình 1.15 Đường truyền thông tin gia công - Cách 2: Nhập từ Panel điều khiển theo chế độ EDIT
Bản vẽ Yêu cầu kỹ thuật
Hình 1.16 Sơ đồ lập trình trực tiếp trên máy CNC Hầu hết các cơ sở sản xuất hiện nay sử dụng máy CNC kết hợp cả hai phương pháp lập trình đã được đề cập Phương pháp ghi chương trình trên băng đục lỗ, băng từ chỉ còn được sử dụng cho các máy CNC đời cũ
Phương pháp lập trình tự động (Automatically Programming): Đây là phương pháp lập trình mà sử dụng sự trợ giúp của máy tính Phương pháp này sử dụng ngôn ngữ xử lý hình học APT hoặc phần mềm CAD/CAM tích hợp để tự động chuyển đổi dữ liệu hình học và dữ liệu công nghệ thành chương trình NC Hiện nay, phương pháp lập trình bằng phần mềm CAD/CAM được sử dụng phổ biến và rất hiệu quả, đặc biệt trong các trường hợp gia công các mặt cong phức tạp phòng thiết kế phòng công nghệ xưởng máy phÇn mÒm cad/cam ngôn ngữ xử lý hình học
(Dữ liệu hình học và công nghệ Post - Processing)
NC máy cnc phÇn mÒm nc
(Nhập thông số công nghệ - MDI)
Hình 1.17 Lập trình với sự trợ giúp của máy tính
Hình thức tổ chức gia công trên máy CNC
1.6.1 L ập tr ình th ủ công, nh ập chương tr ình tr ực tiếp l ên máy CNC
Bản vẽ chi tiết Phiếu công nghệ
Hình 1.18 Mô hình lập trình trực tiếp trên máy CNC - Phương pháp lập trình này thường được áp dụng cho các chi tiết đơn giản, thường được sử dụng trong máy tiện CNC, với số lượng block lệnh (câu lệnh) nhỏ Điều này đòi hỏi kỹ thuật viên có kỹ năng lập trình tốt.
- Việc lập trình CNC trực tiếp đòi hỏi kiến thức vững về lập trình G-Code và các chức năng cụ thể của máy CNC đang sử dụng Trong trường hợp này, người lập trình cần hiểu về cấu trúc và cú pháp của mã G-Code, cũng như cách các lệnh tương tác với máy CNC để thực hiện các hoạt động gia công theo mong muốn
1.6.2 L ập tr ình t ự động và điều khiển số tr ực tiếp
Trung tâm điều khiển Máy CNC
Hình 1.19 Lập trình tự động và điều khiển trực tiếp - Phương pháp lập trình này thường được áp dụng cho các chi tiết phức tạp và chương trình gia công có dung lượng lớn Việc kết nối được thực hiện thông qua cổng giao tiếp như RS232, mạng LAN hoặc kết nối không dây DNC.
- Hiện nay, chuẩn truyền dữ liệu RS232-C là phương thức truyền thông phổ biến nhất giữa máy CNC và máy tính Tất cả các thế hệ máy CNC mới đều được trang bị cổng giao tiếp này Giao diện DNC cũng được sử dụng để kết nối máy CNC có
17 cổng RS232-C Ngoài việc cho phép tải dữ liệu lên máy CNC, giao diện DNC còn cho phép gửi thông tin từ máy CNC về máy chủ, bao gồm các chương trình gia công đã được kiểm tra và các thông tin liên quan khác như cài đặt dao, cài đặt chuẩn, vv Có thể kết nối trực tiếp máy CNC có cổng giao tiếp RS232-C với hệ thống DNC mà không cần sử dụng bất kỳ thiết bị giao tiếp ngoại vi nào Tuy nhiên, phương pháp kết nối trực tiếp này có những hạn chế, bao gồm việc không thể truy cập các chức năng điều khiển mạng và không thể thực hiện các chức năng khác trong quá trình truyền dữ liệu với máy CNC được kết nối trực tiếp
1.6.3 L ậ p trình t ự động và điều khiển số phân phối Để tạo một mạng truyền thông rộng, ngoài việc điều khiển trực tiếp từ một máy tính chủ, hiện nay mạng DNC (Distributed Numerical Control) cũng được sử dụng
Mạng DNC là một phương thức điều khiển số phân phối, trong đó mạng máy tính được sử dụng để tạo ra một mạng truyền thông rộng trong một xưởng sản xuất Hệ thống điều khiển DNC có các chức năng sau:
- Quản lý chương trình: Đảm bảo quản lý hiệu quả chương trình gia công và cung cấp sự linh hoạt trong việc truyền chương trình giữa các máy CNC
- Đảm bảo an toàn: Bảo vệ dữ liệu truy cập và hiệu chỉnh dữ liệu tránh việc truy cập trái phép và thay đổi dữ liệu không mong muốn
- Phân phối dữ liệu hai chiều: Cho phép truyền dữ liệu hai chiều giữa máy tính và các máy CNC, đảm bảo việc truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị
- Khả năng tương thích: Hỗ trợ tương thích với các máy CNC từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, đảm bảo tính linh hoạt trong việc sử dụng các máy CNC khác nhau trong cùng một mạng
- Quản lý dữ liệu công cụ và đồ gá: Theo dõi và quản lý dữ liệu về công cụ và thiết bị cần thiết cho quá trình gia công
- Thu thập và quản lý dữ liệu hoạt động: Thu thập dữ liệu hoạt động từ các máy CNC và quản lý thông tin liên quan đến hoạt động sản xuất
- Tích hợp với hệ thống CAD/CAM:
Kết hợp mạng DNC với các hệ thống CAD/CAM để tối ưu hóa quá trình lập trình và gia công Ví dụ về cấu hình mạng DNC được trình bày trên hình 1.20 phòng Kỹ THUậT
CNC PLC § êng truyÒn DNC
Cổng nèi phòng KINH DOANH
Hình 1.20 Sơ đồ đường truyền mạng DNC
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
Câu 1 Trình bày lịch sử phát triển của máy CNC?
Câu 2 Trình bày những hạn chế khi sử dụng máy CNC?
Câu 3 Trình bày phương pháp điều khiển điểm? Vẽ hình minh họa?
Câu 4 Trình bày nội dung phần điều khiển trên máy CNC?
Câu 5 Trình bày nội dung phần chấp hành trên máy CNC?
Câu 6 Trình bày phương pháp điều khiển theo đường viền 3D? Vẽ hình minh họa?
Câu 7 Trình bày phương pháp điều khiển theo đường viền 4D? Vẽ hình minh họa?
Câu 8 Trình bày các điểm chuẩn cơ bản của máy CNC?
Câu 9 Cho ví dụ về thiết kế quỹ đạo gia công khi tiện? Vẽ hình minh họa?
Câu 10 Cho ví dụ về thiết kế quỹ đạo gia công khi phay? Vẽ hình minh họa?
LẬP TRÌNH TRỰC TIẾP
Cấu trúc chương trình NC
- Một chương trình (Program) NC gồm nhiều khối lệnh (Block), một câu lệnh có thể có từ một đến nhiều lệnh (Word), một lệnh gồm một địa chỉ (Address) và những con số
Ví dụ về chương trình tiện tinh biên dạng chi tiết (hình 2.1) ỉ25
Hình 2.1 Tiện tinh chi tiết Bảng 2.1 Giải thích lệnh tiện tinh biên dạng chi tiết hình 2.1
% Dấu hiệu đầu chương trình N70 Z-20.0;
Nhóm lệnh di chuyển dụng cụ
N30 G00 X21.0 Z3.0; Địa chỉ lệnh N110 M09; Tắt tưới nguôi N40 M08; Chỉ số địa chỉ lệnh N120 G28 U0.0 W0.0; Về gốc máy
Nhóm lệnh di chuyển dụng cụ
N60 X25.0 Z-2.0 % Dấu hi ệu kết thúc chương trình
20 - Chương trình CNC bao gồm hai loại chương trình: Chương trình chính (Main program) và chương trình con (Subprogram) Tiến trình điều khiển máy được thực hiện theo chương trình chính Khi gặp lệnh gọi chương trình con trong chương trình chính, tiến trình điều khiển được chuyển sang chương trình con tương ứng Khi chương trình con kết thúc, tiến trình điều khiển quay trở lại chương trình chính Cấu trúc của hai loại chương trình này tương tự nhau, điều đó có nghĩa là chúng phải được nhận biết đúng sự bắt đầu và kết thúc của mỗi chương trình
Khối lệnh n: Gọi chương trình con
Khối lệnh n+1: Kết thúc chương trình chính
Khối lệnh m: Kết thúc chương trình con
Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc chương trình chính và chương trình con
2.1.1 Địa chỉ lệnh Địa chỉ lệnh là tất cả các chữ cái, chỉ thị vị trí lưu trữ dữ liệu số theo sau Theo tiêu chuẩn ISO, địa chỉ lệnh có ý nghĩa sau:
- A: Định vị trí góc quay quanh trục X
- B: Định vị trí góc quay quanh trục Y
- C: Định vị trí góc quay quanh trục Z
- D: Định vị trí góc quay quanh trục đặc biệt hoặc hiệu chỉnh dao
- E: Định vị trí góc quay quanh trục đặc biệt
- F: Tốc độ chạy dao (Feed)
- G: Chức năng chuẩn bị (Preparatory functions)
- I: Tọa độ X của tâm đường tròn hoặc bước ren trên trục X
- J: Tọa độ Y của tâm đường tròn hoặc bước ren trên trục Y
- K: Tọa độ Z của tâm đường tròn hoặc bước ren trên trục Z
- M: Chức năng phụ (Auxiliary Functions)
- U, V, W: Tọa độ phụ tương ứng chuyển động theo các trục X, Y, Z
- S: Tốc độ vòng trục chính (Speed) hoặc tốc độ cắt
- X, Y, Z: Tọa độ theo các trục X, Y, Z
Lệnh là một chuỗi ký tự (bao gồm một địa chỉ và các số) được cung cấp cho máy CNC để cung cấp thông tin đầy đủ và chỉ thị cho máy điều khiển một hoạt động cụ thể Có bốn nhóm lệnh căn bản sau:
2.1.2.1 Nhóm lệnh thực hiện chức năng định vị trí và hình học
Bao gồm các địa chỉ:
P Q R U V W X Y Z Số lượng các con số tùy theo khả năng và độ chính xác của mỗi máy, có thể là số dương (có hoặc không có dấu +), có thể là số âm (bắt buộc phải có dấu -) và có thể là số thập phân
2.1.2.2 Nhóm lệnh thực hiện chức năng công nghệ
- Lệnh F (Feed): Đại lượng chạy của dao
- Lệnh S (Speed): Tốc độ quay của trục chính
- Lệnh T (Tool): Dụng cụ cắt sử dụng
- Cách ghi các giá trị số sau các địa chỉ F và S phụ thuộc vào khả năng công nghệ của từng loại máy CNC
- Hiện nay, hầu hết các máy CNC thế hệ mới có trị số trong nhóm lệnh chức năng công nghệ ghi theo giá trị thực Địa chỉ S là tốc độ vòng quay của trục chính có đơn vị vòng/phút Địa chỉ F là tốc độ chạy dao, được tính bằng đơn vị mm/phút (máy phay CNC) hoặc mm/vòng (máy tiện CNC)
- Đối với địa chỉ T, các giá trị số được đặt bởi người lập trình hoặc đã được quy định trên dao cụ, tuy nhiên số lượng giá trị số được phép đặt phụ thuộc vào máy CNC và phần mềm Do đó, khi sử dụng máy CNC cụ thể, ta cần nắm rõ cách ghi các giá trị số sau các địa chỉ F, S, T
2.1.2.3 Nhóm lệnh thực hiện chức năng chuẩn bị
Nhóm lệnh này được sử dụng để chuẩn bị công việc cụ thể và thường không được sử dụng đơn lẻ (trừ một số lệnh có ý nghĩa kết thúc công việc hoặc bắt đầu một chuỗi công việc) Một phần quan trọng trong nhóm lệnh này là địa chỉ G, và các giá trị số theo sau phụ thuộc vào khả năng công nghệ của từng máy CNC Các lệnh chuẩn bị cơ bản như sau:
- Chạy dao với tốc độ nhanh: G0
- Hiệu chỉnh bán kính dao cắt: G41, G4
- Kết thúc hiệu chỉnh bán kính dao: G40
- Phương thức lập trình tuyệt đối: G90
- Phương thức lập trình tương đối: G91
22 Khi lập chương trình cho một máy CNC cụ thể, phải nghiên cứu kỹ tập lệnh của máy đó
2.1.2.4 Nhóm lệnh thực hiện chức năng phụ Đó là địa chỉ M và những con số theo sau tùy thuộc khả năng công nghệ của mỗi máy CNC Nhưng nói chung các lệnh phụ có chức năng cơ bản giống nhau trên các hệ điều hành khác nhau của máy CNC, ví dụ:
- Bật chế độ dung dịch tưới nguội: M8
- Tắt chế độ dung dịch tưới nguội: M9
- Khối lệnh được viết trên một dòng của chương trình để thực hiện một chức năng di chuyển hoặc một hoạt động cụ thể của máy (có thể là nhiều hoạt động độc lập) Khối lệnh được coi là đơn vị cơ bản của chương trình Nó có thể chứa một hoặc nhiều lệnh thực hiện đồng thời Trong mỗi khối lệnh, có thể có nhiều lệnh chức năng và mỗi chức năng có thể chứa nhiều lệnh Tuy nhiên, các lệnh này phải thực hiện các hoạt động độc lập với nhau Ngay cả khi chúng thuộc vào các chức năng khác nhau, chúng không thể được đặt trong cùng một khối lệnh
- Mỗi khối lệnh bắt đầu bằng lệnh số thứ tự (N ) và kết thúc bằng ký tự kết thúc khối lệnh, thông thường là dấu ";"
- Khi sử dụng phần mềm, có hai tiêu chuẩn chính được sử dụng trong lập trình CNC: tiêu chuẩn ISO và tiêu chuẩn EIA Tiêu chuẩn ISO sử dụng ký tự LF (Line feed - xuống dòng) để chỉ định việc xuống dòng, tức là di chuyển con trỏ văn bản đến đầu dòng tiếp theo Trong khi đó, tiêu chuẩn EIA (Hiệp hội công nghiệp điện tử) sử dụng ký tự CR (Carriage Return - xuống dòng) hoặc xuống dòng Enter hoặc EOB (End of Block - kết thúc một block) để kết thúc một block trên một số bảng điều khiển
- Trong một khối lệnh, không thể có các lệnh cùng lúc để bật chế độ tưới nguội (M8) và tắt chế độ tưới nguội (M9), quay trục chính (S1800) và dừng trục chính (M3 M5), hoặc bù trái (G41) và bù phải (G42) Điều này đảm bảo rằng các lệnh không xảy ra xung đột và đảm bảo hoạt động chính xác của máy CNC
- Cấu trúc một khối lệnh như sau:
Nhóm lệnh thực hiện chức năng chuẩn bị
Nhóm lệnh thực hiện chức năng định vị trí và hình học
Nhóm lệnh thực hiện chức năng công nghệ
Nhóm lệnh thực hiện chức n¨ng phô
Ký hiệu kÕt thóc khối lệnh
Hình 2.3 Cấu trúc của một khối lệnh
23 - Thứ tự của các khối lệnh phải tăng dần theo cấp số cộng với công sai có thể là 1, 5 hoặc 10 đơn vị Trong một khối lệnh, các lệnh có thể được viết liền nhau hoặc cách nhau bằng các khoảng trống Khi đọc một khối lệnh, hệ thống điều khiển không đọc các khoảng trống Một khối lệnh tối đa có thể chứa 128 ký tự (bao gồm cả khoảng trống).
Phương pháp lập trình NC
- Phương pháp lập trình theo kích thước tuyệt đối (G90 - Absolute dimensions): Đây là phương pháp mà tất cả các vị trí được xác định dựa trên một điểm tham chiếu tuyệt đối (W), hình 2.4a ghi kích thước chiều dài theo phương thức tuyệt đối
- Phương pháp lập trình theo kích thước tương đối (G91 - Relative or Incremental dimensions): Đây là phương pháp mà vị trí đầu tiên được xác định dựa trên điểm tham chiếu tuyệt đối, và các vị trí tiếp theo được xác định dựa trên vị trí trước đó và tiếp tục như vậy cho đến khi kết thúc, hình 2.4b ghi kích thước chiều dài theo phương thức tương đối
Hình 2.4a Kích thước tuyệt đối Hình 2.4b Kích thước tương đối - Sự lựa chọn phương pháp lập trình phụ thuộc vào độ chính xác và kích thước ghi trên bản vẽ chi tiết gia công
- Khi sử dụng phương pháp lập trình tuyệt đối, mọi vị trí đều được xác định dựa trên chuẩn gia công (W) được chọn ban đầu
- Khi sử dụng phương pháp lập trình tương đối, vị trí đầu tiên được xác định so với chuẩn (W), và các vị trí tiếp theo được xác định so với vị trí đã xác định ngay trước đó.
Lập trình tiện CNC
2.3.1 Cơ sở l ập trình ti ện CNC 2.3.1.1 Máy tiện và hệ trục tọa độ máy tiện CNC
Nhiều hệ điều khiển khác nhau được sử dụng cho máy tiện CNC, ví dụ như máy tiện CNC có hệ điều hành FANUC, FAGOR, OKUMA, MAZAK Tuy nhiên, phần lớn các bộ điều khiển đều có chung một số chức năng điều khiển cơ bản và kỹ thuật lập trình, cũng như việc khai báo thông số là tương tự nhau
Có nhiều loại máy tiện CNC khác nhau, từ loại đơn giản với hai trục tọa độ cho đến các trung tâm gia công nhiều trục, nhiều trục chính, trung tâm gia công phối hợp tiện – phay Hệ thống tọa độ trên máy tiện CNC cũng được sử dụng chung cho các loại máy CNC Các trục tọa độ và chiều của chúng được trình bày trong hình 2.5 Hệ thống
24 tọa độ được xác định dựa trên vị trí phôi và hướng nhìn dọc theo trục chính, có hướng từ mâm cặp đến ụ động
Nếu bàn xe dao ở phía bên nào của trục chính (trục +Z), thì trục +X sẽ hướng về phía đó Tương tự, chiều quay của trục chính (cùng chiều kim đồng hồ – CW hoặc ngược chiều kim đồng hồ - CCW) luôn được xác định theo hướng nhìn từ mâm cặp đến ụ động
Hệ trục tọa độ trên máy tiện CNC luôn đảm bảo nguyên tắc khi chuyển động theo chiều dương của các trục thì dao đi ra xa phôi và ngược lại
Hình 2.5 Hệ trục tọa độ máy tiện CNC a Gốc gia công sử dụng trong dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ; b Gốc gia công sử dụng trong dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối
Không gian làm việc của máy tiện CNC là một khối trụ vì vậy chuẩn gia công W có thể ở tâm và mặt đầu (phía mâm cặp)
2.3.1.2 Dao tiện CNC Đối với máy CNC, việc chọn dao tiện phụ thuộc vào yêu cầu và đặc điểm của bề mặt chi tiết cần gia công Dao tiện bao gồm hai phần chính: phần cắt (phần làm việc) và phần thân (cán dao) Thông thường, phần cắt của dao tiện CNC sử dụng các mảnh chíp cắt (Insert) tiêu chuẩn Ký hiệu (theo tiêu chuẩn ISO 1832, mảnh chíp cắt được ký hiệu theo hình dạng) và kích thước của các loại mảnh chíp cắt được trình bày trên hình 2.6
9° g) h) J) a - Mảnh chíp loại C; b - Mảnh chíp loại D; c - Mảnh chíp loại S; d - Mảnh chíp loại R; e - Mảnh chíp loại T; f - Mảnh chíp loại V; r - Mảnh chíp loại W; h - Mảnh chíp loại O; j - Mảnh chíp loại L
Hình 2.6 Ký hiệu một số mảnh chíp thường dùng - Thân dao tiện CNC
+ Thân dao tiện hoặc gọi là cán dao tiện (Lathe tool holder) được sử dụng trên máy CNC để thực hiện quá trình tiện trong gia công kim loại Cán dao tiện là một phần quan trọng của hệ thống dao tiện trên máy CNC, sử dụng các loại cán khác nhau có vai trò quan trọng trong việc giữ và điều chỉnh vị trí, góc độ của chíp cắt với phôi, tạo ra sự đa dạng cho các chi tiết gia công về hình dạng, nâng cao hiệu suất và độ chính xác của quá trình gia công kim loại Mặt khác, khi mảnh chíp cắt bị mòn, nó có thể dễ dàng thay thế mà không cần phải thay toàn bộ dao cắt, điều đó giúp giảm chi phí gia công
+ Tiết diện thân dao có dạng hình vuông được dùng phổ biến với các kích thước thường sử dụng: 20x20mm; 25x25mm; 32x32mm
+ Tiết diện thân dao có dạng hình tròn được dùng phổ biến với các kích thước thường sử dụng: ỉ10; ỉ12; ỉ16; ỉ20
+ Tiết diện thân dao có dạng hình chữ nhật được dùng phổ biến với các kích thước thường sử dụng: 12x6; 16x8; 20x10; 25x12
Các kích thước khác tra theo TCVN 11257:2015 phù hợp với ISO 241:1994
Kết cấu cơ bản của một số loại dao tiện trên máy CNC được trình bày trên hình 2.7 đến 2.11
Hình 2.7 Mô hình phân rã dao vai tiện ngoài
26 Trên hình 2.7 là mô hình phân rã dao tiện ngoài thân vuông gắn mảnh chíp C
Hình 2.8 Mô hình phân rã dao tiện tinh ngoài Trên hình 2.8 là mô hình phân rã dao tiện ngoài thân vuông gắn mảnh chíp L
Hình 2.9 Mô hình thân dao tiện cắt đứt Trên hình 2.9 là mô hình dao tiện cắt đứt thân vuông gắn mảnh chíp L (không vẽ mảnh chíp)
Hình 2.10 Mô hình dao tiện lỗ Trên hình 2.10 là mô hình dao tiện trong thân vuông gắn mảnh chíp C
27 Trên hình 2.11 là mô hình dao tiện ren trong thân vuông gắn mảnh chíp O
Hình 2.11 Mô hình dao tiện ren lỗ Khi chọn dao tiện trên máy tiện CNC, cần xem xét một số yếu tố quan trọng để đảm bảo lựa chọn đúng công cụ cho quá trình gia công Dưới đây là các bước để chọn dao tiện trên máy tiện CNC:
- Xác định yêu cầu gia công: Xác định loại kim loại cần gia công, kích thước chi tiết, bề mặt gia công (đường trụ, mặt phẳng, khe, rãnh, vít,…) và các yêu cầu chính xác (độ chính xác, bề mặt mịn)
- Xác định vật liệu chíp cắt: Tùy thuộc vào loại kim loại được gia công, chọn vật liệu dao cắt phù hợp như thép cứng, carbide, cermet, hay các vật liệu khác
- Lựa chọn tiết diện dao tiện: Dựa trên yêu cầu gia công, chọn tiết diện phù hợp như thanh vuông, chữ D, tam giác, tròn, hoặc hình chữ E Tiết diện sẽ phụ thuộc vào hình dạng và chi tiết cần gia công
- Xác định chiều dài và kích thước dao: Đo và xác định chiều dài cần thiết của dao tiện, bao gồm chiều dài tổng thể và chiều dài tiếp xúc với chi tiết gia công Cũng cần lưu ý kích thước đầu dao và các thông số khác như bán kính mũi dao
- Chọn hãng và chất lượng: Chọn hãng sản xuất uy tín và đáng tin cậy, cung cấp dao tiện chất lượng và phù hợp với yêu cầu gia công
- Đảm bảo sự tương thích: Đảm bảo dao tiện được thiết kế tương thích với máy tiện CNC của bạn, bao gồm hệ thống cố định dao cắt và các phụ kiện khác
- Đánh giá và thử nghiệm: Nếu có thể, thử nghiệm dao tiện trên một mẫu thử để kiểm tra hiệu suất và độ chính xác trước khi sử dụng cho sản xuất thực tế
Quá trình chọn dao tiện trên máy tiện CNC là một quá trình thử và sai Điều quan trọng là hiểu rõ yêu cầu gia công và thử nghiệm các công cụ khác nhau để tìm ra sự kết hợp tốt nhất giữa dao cắt và quá trình gia công
2.3.2 Ti ến trình l ập tr ình ti ện C NC 2.3.2.1 Tập lệnh của chương trình gia công tiện
- Tọa độ trong block lệnh là tọa độ của điểm đến; tọa độ điểm xuất phát được thể hiện trên block trước đó
28 - Nếu câu lệnh sau sử dụng ký tự G của câu lệnh trước, không cần nhập lại lệnh G trong câu lệnh sau
- Tọa độ theo trục nào không thay đổi khi chạy dao, không cần ghi lại tọa độ đó nữa
- Nếu không khai báo lệnh đặc tính làm việc, máy tiện CNC sẽ chọn đặc tính ưu tiên, mặc định
- Không sử dụng G90, G90 trong quá trình lập trình thông thường; chỉ sử dụng cho chu trình đơn
Bảng 2.2 Lệnh ưu tiên mặc định trên máy tiện CNC
Nhóm lệnh cùng chức năng Lệnh ưu tiên Chức năng
G17; G18; G19 G18 Chọn mặt phẳng gia công XZ
G20; G21 G21 Chọn hệ đo lường Metric
G90; G91 G90 Hệ tọa độ tuyệt đối
Lập trình phay CNC
2.4.1 Cơ sở lập tr ình phay CNC 2.4.1.1 Máy phay CNC và các trục điều khiển
Có nhiều loại máy phay CNC khác nhau, từ loại đơn giản với ba trục tọa độ (máy phay CNC trục chính đứng và ngang) đến các trung tâm gia công nhiều trục (trên 3 trục) Dưới đây là một số hình ảnh ví dụ về một số loại máy phay CNC (hình 2.31): a) b) a Máy phay CNC 3 trục Xmill - M900; b Máy phay CNC 5 trục UMC-500
44 Một vấn đề quan trọng là phải xác định chính xác chuyển động của các trục tọa độ trên máy, cũng như mối quan hệ giữa chúng và hệ tọa độ được định nghĩa trên bộ điều khiển Chương 1 đã trình bày hệ thống tọa độ được sử dụng cho các loại máy CNC và các phương pháp điều khiển Chương này sẽ trình bày kỹ thuật lập trình cho loại máy phay CNC 3 trục, đây là loại máy phay CNC được sử dụng phổ biến
Về cơ bản, dao phay CNC không khác biệt so với dao phay truyền thống Tuy nhiên, máy CNC có một số ưu điểm vượt trội so với máy công cụ truyền thống, bao gồm tốc độ cao, độ chính xác cao, khả năng gia công các bề mặt phức tạp và khả năng tự động Do đó, cấu trúc và chất lượng của dao phay CNC phải được cải tiến.
Hiện nay, có rất nhiều công ty trên thế giới chuyên sản xuất dao phay và cung cấp các sổ tay tra cứu hữu ích Thậm chí, đã có phần mềm tra cứu dao và chế độ cắt tự động khi chúng ta cung cấp thông tin chính xác về vật liệu gia công, kích thước, hình dạng bề mặt gia công và yêu cầu về chất lượng Để lập trình phay, người cán bộ kỹ thuật không chỉ cần biết lựa chọn hình dạng và vật liệu phù hợp cho dao mà còn phải nắm vững các thông số của dao (Thông số công cụ)
Thường thì để gia công một chi tiết, chúng ta cần sử dụng một số dao cắt khác nhau, trong đó mỗi dao có chiều dài điều chỉnh và đường kính, cùng với các thông số hình học khác nhau được trình bày từ hình 2.32 đến hình 2.45 Do đó, khi gia công, đối với mỗi dao, cần thực hiện các hành trình di chuyển dao theo các phương khác nhau Nếu lập trình tọa độ di chuyển dựa trên chiều dài và đường kính của mỗi dao, việc này sẽ rất khó khăn và thực tế thực hiện không được Để thuận tiện cho việc lập trình và hiệu chỉnh chương trình, các hệ điều khiển CNC thường có chức năng lưu trữ giá trị chiều dài và đường kính của dao (Thông số công cụ) Điều này cho phép thực hiện gia công mà không cần thay đổi chương trình, ngay cả khi có sự thay đổi về chiều dài và đường kính của dao
Giá trị chiều dài và đường kính của dao được xác định trên máy trong quá trình rà dao và được lưu trữ trong bộ nhớ Dựa trên giá trị đã lưu trữ, hệ điều khiển sẽ tự động bù trừ tọa độ lập trình để đạt được tọa độ di chuyển thực tế cho mỗi dao cắt
Dưới đây là một số loại dao được sử dụng trên máy phay CNC
Hình 2.32 Dao phay mặt đầu Hình 2.33 Dao phay ngón
45 Hình 2.34 Dao phay ngón có góc bo Hình 2.35 Mũi khoan
Hình 2.36 Dao khoét Hình 2.37 Dao doa
Hình 2.38 Dao taro ren trụ Hình 2.39 Dao taro ren côn
46 Hình 2.40 Dao phay cầu Hình 2.41 Dao phay côn
Hình 2.42 Dao phay rãnh Hình 2.43 Mũi khoan lỗ tâm
Hình 2.44 Dao khắc chữ Hình 2.45 Dao khắc, vát mép
2.4.1.3 Thông số gia công (MP)
Thông số gia công cơ bản cần được xác định trong quá trình nghiên cứu chi tiết và quy trình công nghệ gia công trên máy CNC bao gồm:
- Tốc độ trục chính (Spindle speed - vòng/phút)
- Tốc độ di chuyển dao theo phương X và Y (Feed Rate - thường sử dụng mm/phút)
- Tốc độ di chuyển dao theo phương Z (Plunge Feed Rate - thường sử dụng mm/phút)
- Tốc độ cắt (Cutting Speed - mm/phút)
- Lựa chọn phôi (Stock) và lượng dư gia công (Stock Allowance - mm)
- Thiết kế quỹ đạo cắt và quỹ đạo di chuyển của dao (Toolpath)
- Chiều sâu cắt (Depth - mm)
- Khoảng cách giữa các lần ăn dao (Down step - mm)
- Khoảng cách di chuyển ngang của dao (Stepover distance)
- Mặt phẳng công cụ (Tool Plane)
- Mặt phẳng an toàn (Safe Plane)
- Mặt phẳng rút dao (Retract Plane)
- Gia công bán tinh (Semi Finishing)
- Đánh bóng, trơn láng (Smoothing)
- Phương pháp phay thuận (Conventional)
- Phương pháp phay nghịch (Climb)
- Kiểu ăn dao thẳng (Straight)
- Kiểu ăn dao dốc (Ramping)
- Kiểu ăn dao xoắn (Pelical)
- Kiểu ăn dao biên dạng (Profiling)
2.4.1.4 Phương pháp bù dao trên máy phay CNC
- Bù dao (Cutter compensation) trên máy phay là quá trình điều chỉnh tâm dao so với quỹ đạo cắt Quá trình này bao gồm việc dịch chuyển bán kính dao sang trái, sang phải, điều chỉnh chiều cao, và hủy bù dịch chuyển Các lệnh tương ứng G41, G42, G43 và G40 được sử dụng để thiết lập việc điều chỉnh bán kính dao, và lệnh G49 được sử dụng để hủy bù chiều cao dao
- Ưu điểm của bù dao là giảm thời gian lập trình bởi vì không cần tính toán tọa độ tâm dao Ngoài ra, nó cũng cho phép điều chỉnh kích thước chi tiết gia công do dao mòn thông qua việc áp dụng bù dao mà không cần thay đổi chương trình
- Bù dao thường được áp dụng khi lập trình trực tiếp, trong khi khi lập trình tự động, tọa độ lập trình được tính toán dựa trên tâm dao Việc lựa chọn lệnh bù dao (G41, G42) được trình bày trên hình 2.46
Hình 2.46 Bù bán kính dao + Trước khi thực hiện bù, cần xác định mặt phẳng gia công trước
+ Lệnh khởi động bù trừ G41, G42 và lệnh kết thúc bù trừ G40 phải được sử dụng với lệnh G00, G01, G02, G03
+ Giá trị bù trừ được xác định bởi địa chỉ D và phải được lưu vào bộ nhớ máy (Offset) trước khi sử dụng
+ Cấu trúc câu lệnh bù dao: G00/G01 X Y Dx; (x: Số hiệu dao)
- Các bước tiến hành bù dao trên máy phay CNC + Xác định công cụ cần sử dụng: Chọn công cụ cắt phù hợp với công việc gia công, bao gồm đường kính, chiều dài và hình dạng.
+ Xác định các thông số công cụ: Đặt các thông số cho công cụ như số hiệu, đường kính, độ dài,… Điều này giúp máy phay biết đầy đủ thông tin về công cụ và áp dụng bù dao chính xác
+ Chọn chế độ bù dao: Chọn chế độ bù dao phù hợp trên máy phay CNC, như G41 (bù dao theo hướng trái) hoặc G42 (bù dao theo hướng phải)
+ Xác định điểm tham chiếu: Để thực hiện bù dao, máy phay cần biết điểm tham chiếu để so sánh với đường cắt thực tế Điểm tham chiếu thường được xác định là góc trên cùng bên trái của chi tiết hoặc điểm khởi đầu gia công
+ Lập trình lệnh bù dao: Sử dụng các lệnh G-code để chỉ định việc bù dao trong chương trình gia công Điều này bao gồm lệnh chọn chế độ bù dao (G41 hoặc G42) và cung cấp thông tin về công cụ và điểm tham chiếu
49 + Kiểm tra và điều chỉnh: Trước khi thực hiện gia công thực tế, kiểm tra các lệnh bù dao bằng các chế độ mô phỏng hoặc chế độ thử nghiệm trên máy phay CNC Đảm bảo rằng đường cắt được bù đúng và đáp ứng yêu cầu chính xác
+ Thực hiện gia công: Sau khi xác nhận rằng các lệnh bù dao hoạt động chính xác, thực hiện gia công thực tế trên máy phay CNC Máy sẽ tự động điều chỉnh đường cắt để đảm bảo kích thước chính xác và bề mặt hoàn thiện
2.4.2 Ti ến tr ình l ập tr ình phay CNC 2.4.2.1 Tập lệnh của chương trình gia công phay
MÔ PHỎNG GIA CÔNG
Mô phỏng gia công trên máy tiện CNC hệ điều hành Fanuc
3.1.1 Gi ới thiệu về máy v à các ch ức năng
Máy tiện CNC được sử dụng để gia công các chi tiết kim loại (nhôm, đồng, thép ) và các vật liệu tổng hợp (chất dẻo) Máy có khả năng thực hiện các công việc tiện như tiện ngoài, tiện ren, gia công lỗ, Hệ điều khiển của máy có khả năng nội suy đường thẳng và cung tròn
Bộ phận cơ khí của máy bao gồm: Thân máy, trục chính, mâm cặp, đài dao, ụ động, bàn trượt dọc, bảng điều khiển…, truyền động chạy dao được thực hiện bằng động cơ trục Z và động cơ trục X sử dụng vít me đai ốc bi Đầu dao được trang bị 4 dao và có khả năng quay dao tự động
1 Trục chính; 2 Mâm cặp; 3 Đài dao; 4 Ụ động;
5 Bàn trượt dọc; 6 Thân máy; 7 Bảng điều khiển
Hình 3.1 Cấu tạo bên ngoài của máy tiện CNC
Bộ phận điều khiển sử dụng hệ điều khiển Fanuc Oi - mate và có khả năng kết nối với máy tính qua cổng RS232 Bàn phím điều khiển của máy được chia thành hai vùng: một vùng để điều khiển máy và một vùng dành cho các chức năng lập trình Các phím điều khiển máy được đặt ở phần dưới của bàn phím điều khiển
( (oprt) ) ( hndl ) ( all ) ( rel ) ( abs )
0h 0m 0s time cycle 64h1om run time ptar count
N00000 O0000 (absolute) position actual cycle start feed hodl i o hyd on center farame chip con fwd chip con rev chip con stop
X ref z ref edit mdi auto jog x handle ref quill fwd/ret spindle stop spindle tiggle lub f2 rapid x1 f0 x10 25% x100 50% x1000
100% z handle f1 chuck close/open spindle fwd spindle rev coolnt index sing block block skip machine lock opt. stop dry run program restart message system cstm/gr alter insert delete input can page shift ofs/set pOs prog m i k z t 1 2 3
Fanuc Series Oi Mate - TC
Hình 3.2 Màn hình và các nút điều khiển trên máy CNC
3.1.1.3 Chức năng các phím vùng điều khiển máy hyd on center farame chip con fwd chip con rev chip con stop
X ref z ref edit mdi auto jog x handle ref quill fwd/ret spindle stop spindle tiggle lub f2 rapid x1 f0 x10 25% x100 50% x1000 100% z handle f1 chuck close/open spindle fwd spindle rev coolnt index sing block block skip machine lock opt. stop dry run program restart
Hình 3.3 Phím vùng điều khiển - CYCLE START: Bật trục chính
- SPINDER STOP: Dừng trục chính bằng tay
- COOL: Bật/tắt dung dịch tưới nguội bằng tay
- INDEX: Quay dao bằng tay
- DRY RUN: Chạy mô phỏng chương trình
- SINGLE BLOCK AUTO: Chạy chương trình gia công theo từng câu lệnh
- AUTO: Chạy chương trình gia công tự động
3.1.1.4 Các phím nhập dữ liệu
Các phím nhập dữ liệu tương tự như bàn phím máy tính, gồm các phím chữ cái và số để nhập chương trình gia công vào máy
3.1.1.5 Các nút chức năng page shift ofs/set pOs prog help reset page message system cstm/gr alter insert delete input can
Hình 3.5 Các nút chức năng - POS: Nút hiển thị các tọa độ tuyệt đối và tương đối trên màn hình
- PROG: Nút hiển thị chương trình gia công trên màn hình
- OFS/SET: Nút chọn chế độ khai báo dụng cụ cắt, bù dao
- CAN: Nút xóa từng ký tự
- INPUT: Nhập các thông số máy
- ALTER: Nút thay thế từ lệnh bằng một từ lệnh khác
- INSERT: Nút chèn từ lệnh khi hiệu chỉnh chương trình gia công, lưu giữ chương trình, câu lệnh
- DELETE: Nút xóa từ lệnh, chương trình
- RESET: Nút thiết lập lại trạng thái ban đầu
- SYSTEM: Hiển thị tham số hệ thống máy
- PAGE: Dịch chuyển các trang trên màn hình khi dữ liệu hiển thị ở nhiều trang
- MESSAGE: Hiển thị các cảnh báo
- HELP: Trợ giúp người dùng
3.1.2 Các ch ế độ l àm vi ệc
Hình 3.6 Các chế độ làm việc
3.1.2.1 Chế độ AUTO Đây là chế độ chạy tự động chương trình gia công, nếu sử dụng kết hợp với chức năng Sing Block thì chương trình sẽ chạy theo từng câu lệnh
Chế độ này cho phép nhập, hiệu chỉnh chương trình hoặc truyền dữ liệu từ máy tính
Chế độ này cho phép bật trục chính, thay đổi vị trí dụng cụ, nhập và chạy từng khối lệnh trực tiếp từ bàn phím, xét gốc gia công
3.1.2.4 Chế độ DNC Đây là chế độ chạy tự động chương trình gia công từ bộ nhớ ngoài như thẻ nhớ ngoài, bộ truyền dữ liệu DNC2, thường ứng dụng trong gia công khuôn mẫu, chi tiết phức tạp, chương trình gia công dài
3.1.2.5 Chế độ REF (Home) Ở chế độ này, cho phép di chuyển bàn dao về vị trí chuẩn của máy (vị trí tham chiếu) Khi di chuyển bàn dao về vị trí tham chiếu, tọa độ tuyệt đối của bàn dao sẽ được hiển thị trên màn hình Việc di chuyển bàn dao về vị trí tham chiếu sẽ giúp máy chuẩn lại vị trí của bàn dao theo hệ thống đo lường của máy Điều này là cần thiết trong các trường hợp sau: sau khi bật máy, sau khi xảy ra dừng bất thường, sau sự cố va chạm hoặc quá tải
Chế độ này được sử dụng để dịch chuyển bàn máy bằng tay, truyền động chính xác nhờ cơ cấu vít me - đai ốc bi
Chế độ này sử dụng để gọi dao thủ công, dịch chuyển bằng tay bàn máy với tốc độ lớn
3.1.2.8 Cài đặt thông số dao
Dao được gá lên đài dao và được gắn theo thứ tự Nếu mũi dao bị hỏng, nó sẽ làm sai lượng bù dao mà ta đã nhập vào máy Trong quá trình lập trình, chúng ta phải bù dao một lượng tương ứng bán kính R, đó là mức độ bù cần thiết cho mũi dao
88 Xác định điểm bắt đầu của dao: Điểm bắt đầu của dao được xác định để có thể so sánh với điểm gốc của máy Điểm bắt đầu của dao được tính từ điểm gốc của phôi đã được lập trình trước đó
- Đo đường kính của chi tiết
- Nhấn nút SPINDLE FWD cho mâm cặp quay ngược chiều kim đồng hồ
- Chuyển máy về chế độ: MDI/OFFSET SETTING//OFFSET/GEOM
- Dùng dao di chuyển bằng tay và quan sát hướng đi của dao, sao cho cách phôi khoảng 50mm
- Chuyển chế độ vận hành ở X10 để đảm bảo không bị va chạm giữa dao và phôi, nhấn nút HAND cho X, Z tiến về phía chi tiết gia công
- Chạm mũi dao vào đường sinh của chi tiết gia công (quan sát thấy dao tạo trên chi tiết 1 vạch mờ và có phoi bắn ra)
Hình 3.7 Vị trí tiếp xúc của dao - Nhấn nút OFFSET trên bảng điều khiển máy để mở bảng offset dao Tiếp theo, chọn bảng GEOM và nhập giá trị đường kính vào vị trí dao đang được xem xét
- Di chuyển công cụ để nhẹ nhàng tiếp xúc với mặt đầu của phôi, sau đó nhập giá trị Z0 và nhấn GEOM trên bảng offset trên màn hình và nhấn Measur
- Trên hình 3.8 là màn hình máy tiện CNC khi cài đặt gốc phôi, trong đó:
+ X: Giá trị đường kính phôi tại vị trí dao tiếp xúc + Z: Vị trí mặt đầu phôi so với gốc gia công (W)
89 Hình 3.8 Màn hình máy tiện CNC khi cài đặt gốc phôi
- Đưa máy về chế độ EDIT
- Nhập tên chương trình vào máy (chương trình đảm bảo chưa có trong máy) theo cấu trúc sau: EDIT/PROG/DIR/O /INSERT
Hình 3.9 Màn hình máy tiện CNC ở chế độ nhập chương trình - Có thể nhập chương trình trực tiếp bằng tay hoặc viết chương trình vào máy tính sau đó truyền chương trình vào máy bằng đường truyền qua cáp RS232, USB, thẻ nhớ ngoài (M-Car), mạng LAN hoặc Wi-Fi Thông số cấu hình đường truyền chương trình lên máy CNC như sau:
+ I/O CHANNEL= 0 – Máy CNC nhận được chương trình từ cap RS232 + I/O CHANNEL= 4 - Máy CNC nhận được chương trình từ M-Car + I/O CHANNEL= 9 - Máy CNC nhận được chương trình từ mạng LAN + I/O CHANNEL= 17 - Máy CNC nhận được chương trình từ USB
90 Hình 3.10 Cài đặt thông số nhận đường truyền - Viết chương trình bằng cách sử dụng bàn phím trên bảng điều khiển để nhập chương trình vào bộ nhớ NC
- Nội dung của chương trình đã được nhập vào có thể được kiểm tra trên màn hình Khi chạy chương trình, máy sẽ hoạt động lần lượt theo các khối lệnh trong chương trình
- Sau khi nhập chương trình, cần kiểm tra lại chương trình một cách cẩn thận để phòng ngừa sai hoặc thiếu dữ liệu chương trình
- Có thể chạy mô phỏng trực tiếp trên máy tính trước khi thực hiện trên máy thực tế
Mô phỏng gia công trên máy phay CNC hệ điều hành Fanuc
3.2.1 Gi ới thi ệu về máy v à các ch ức năng
Máy phay CNC có ba trục tham gia hoạt động, có các chức năng gia công như phay, khoan,…trên vật liệu gia công là thép đúc, đồng, nhôm,… Máy có cơ cấu thay dao tự động, ổ dao có 24 vị trí chứa dao với bộ đổi dao là loại tay đòn và có cơ cấu chuyển phoi tự động
Hình 3.18 Cấu tạo chung của máy phay CNC
Gồm thân máy, trục dao, bàn máy, ổ chứa dao, cơ cấu thay dao và các thiết bị khác Truyền dẫn bàn làm việc trên các trục X, Y, Z bằng các động cơ riêng biệt Ổ chứa dao có thể chứa tối đa 16 dao và có khả năng thay dao tự động Bảo vệ bảo vệ máy khỏi bụi bẩn và bảo vệ phôi được che chắn bằng một bao che Có thiết bị tự động để đưa phôi ra khỏi rãnh chứa
Bộ phận điều khiển sử dụng hệ điều khiển Fanuc Oi - Mate, có thể kết nối với máy tính thông qua cổng RS232 hoặc mạng LAN Bảng điều khiển của máy bao gồm màn hình hiển thị, bàn phím và các phím điều khiển máy
Fanuc Series Oi Mate - MC
2 3 t 1 S j i m prog pOs ofs/set shift page can input delete insert alter cstm/gr system message
( (oprt) ) ( hndl ) ( all ) ( rel ) ( abc )
0h 0m 0s time cycle 64h1om run time ptar count (machine) x 0 000 y 0 000 z 0 000
Hình 3.19 Bộ phận điều khiển của máy
3.2.1.3 Các phím và bảng điều khiển a Các phím điều khiển Các phím vùng điều khiển máy giúp cho người dùng có thể thao tác vận hành máy dễ dàng như: Khởi động máy, dịch chuyển bàn máy về điểm chuẩn, dịch chuyển bàn máy bằng tay, chạy chương trình gia công, dừng máy khẩn cấp
Hình 3.20 Các phím điều khiển b Các phím nhập dữ liệu
Các phím nhập dữ liệu tương tự như bàn phím máy tính, gồm các phím chữ cái và số để nhập chương trình gia công vào máy m i j
Hình 3.21 Các phím nhập dữ liệu c Các phím chức năng page shift ofs/set pOs prog help reset page message system cstm/gr alter insert delete input can
97 Hình 3.22 Các phím chức năng - POS: Nút hiển thị các tọa độ tuyệt đối và tương đối trên màn hình
- PROG: Nút hiển thị chương trình gia công trên màn hình
- OFS/SET: Nút chọn chế độ khai báo dụng cụ cắt, bù dao
- CAN: Nút xóa từng ký tự
- INPUT: Nhập các thông số máy
- ALTER: Nút thay thế từ lệnh bằng một từ lệnh khác
- INSERT: Nút chèn từ lệnh khi hiệu chỉnh chương trình gia công, lưu giữ chương trình, câu lệnh
- DELETE: Nút xóa từ lệnh, chương trình
- RESET: Nút thiết lập lại trạng thái ban đầu
- SYSTEM: Hiển thị tham số hệ thống máy
- PAGE: Dịch chuyển các trang trên màn hình khi dữ liệu hiển thị ở nhiều trang
- MESSAGE: Hiển thị các cảnh báo
- HELP: Trợ giúp người dùng
3.2.2 Các ch ế độ l àm vi ệc
Hình 3.23 Các chế độ làm việc
3.2.2.1 Chế độ AUTO Đây là chế độ chạy tự động chương trình gia công, nếu sử dụng kết hợp với chức năng Sing Block thì chương trình sẽ chạy theo từng câu lệnh
Chế độ này cho phép nhập, hiệu chỉnh chương trình hoặc truyền dữ liệu từ máy tính
Chế độ này cho phép bật trục chính, thay đổi vị trí dụng cụ, nhập và chạy từng khối lệnh trực tiếp từ bàn phím, xét gốc gia công
3.2.2.4 Chế độ DNC Đây là chế độ chạy tự động chương trình gia công từ bộ nhớ ngoài như thẻ nhớ ngoài, bộ truyền dữ liệu DNC2
3.2.2.5 Chế độ REF (Home) Ở chế độ này cho phép dịch chuyển bàn dao về điểm chuẩn của máy (vị trí tham chiếu) Khi dịch chuyển bàn dao về vị trí tham chiếu, tọa độ tuyệt đối của bàn dao sẽ được hiển thị trên màn hình Việc dịch chuyển bàn dao về vị trí tham chiếu sẽ giúp cho máy chuẩn lại vị trí của bàn dao theo hệ thống đo lường của máy, việc này là cần thiết trong các trường hợp sau: Sau khi bật máy, sau khi dừng bất thường, sau sự cố va chạm hoặc quá tải
Chế độ này sử dụng để dịch chuyển bàn máy bằng tay, truyền động chính xác bằng vít me
Chế độ này sử dụng để gọi dao thủ công, dịch chuyển bằng tay bàn máy với tốc độ lớn
3.2.2.8 Cài đặt thông số dao Đối với dao phay CNC cần cài đặt dao theo các thông số sau
+ Xét đường kính dao + Xét chiều cao dao
+ Bù lượng mòn dao theo chiều dài + Bù lượng mòn dao theo đường kính
- Trong đó lượng mòn dao theo chiều dài và lượng mòn dao theo đường kính được xác định theo kinh nghiệm của người vận hành máy và thông qua đo kiểm trên chi tiết gia công a Nguyên tắc của việc xét gốc gia công Trong một chương trình gia công sử dụng nhiều dao khác nhau, mỗi một dao có đường kính và chiều dài khác nhau, hay nói một cách khác các điểm gốc dao không trùng nhau, để đảm bảo độ chính xác của chi tiết trong quá trình gia công thì phải đồng nhất các hệ tọa độ của dụng cụ cắt so với phôi và máy
Xét gốc gia công chia thành 2 loại:
- Xét đường kính dao (xét xy): Vì các dao khi lắp trên trục chính đều phải đảm bảo đồng tâm với trục chính lên trong 1 chương trình gia công xét XY chỉ thực hiện cho 1 dao bất kỳ
- Xét chiều dài dao (xét Z): Việc xét Z được thực hiện cho từng dao b Xét đường kính dao (xét XY)
Hình 3.24 Sơ đồ nguyên lý khi xét XY - Phương pháp xét trục X như sau:
+ Cho dao tiếp xúc lần lượt với 2 mặt bên của phôi khi đó tọa độ theo X tại 2 vị trí là: XA; XB
+ Tọa độ tâm phôi theo X được xác định như sau: XW = (XA-XB)/2 + Dùng chức năng di chuyển bằng tay đưa dao về tọa độ XW - Cách nhập dữ liệu để ghi nhớ tọa độ này trên máy phay CNC như sau: MDI/
OFFSET SITTING/OFFSET/WORK/ nhập X0.0/ MEASUA
Hình 3.25 Chọn chức năng MDI
Hình 3.26 Chọn chức năng OFFSET SITTING
100 Hình 3.27 Chọn chức năng OFFSET
Hình 3.28 Chọn chức năng WORK
Hình 3.29 Nhập X0.0 và ấn MEASUR - Phương pháp xét trục Y như sau:
101 - Cho dao tiếp xúc lần lượt với mặt trước và mặt sau của phôi khi đó tọa độ theo Y tại 2 vị trí là: YA; YB
+ Tọa độ tâm phôi theo Y được xác định như sau: YW = (YA-YB)/2
+ Dùng chức năng di chuyển bằng tay đưa dao về tọa độ YW.
+ Ghi nhớ tọa độ này trên máy CNC theo đường dẫn sau:
MDI/OFFSET SITTING/OFFSET/WORK/ nhập Y0.0/ MEASUA + Hình ảnh thao tác trên máy:
Hình 3.30 Chọn chức năng MDI
Hình 3.31 Chọn chức năng OFFSET SITTING
Hình 3.32 Chọn chức năng OFFSET
102 Hình 3.33 Chọn chức năng WORK
Hình 3.34 Nhập Y0.0 và ấn MEASUR c Xét chiều cao dao (xét Z)
- Bản chất của xét chiều cao dao là đưa vị trí của phôi và dao tại bề mặt gia công về cùng tọa độ so với gốc máy (M)
B= DI ST ANC E T O GO C = ABSOL UT E
Hình 3.35 Sơ đồ nguyên khi xét Z
103 - Theo sơ đồ trên: A + B = C từ đó suy ra nếu: B =0 thìA = C khi đó dao chạm mặt phôi
- Tại thời điểm dao chạm mặt phôi ta thực hiện xét Z, cách thực hiện như sau:
- Đọc tọa độ MACHINE của dao: MDI/POS/ALL
Hình 3.36 Đường dẫn đọc tọa độ MACHINE
Hình 3.37 Xác định tọa độ MACHINE theo trục Z - Đồng bộ tọa độ MACHINE với ABSOLUTE:
MDI/OFFSET SITTING/OFFSET/ nhập giá trị Z vừa ghi nhớ/ INPUT
Hình 3.38 Đồng bộ tọa độ MACHINE với ABSOLUTE
Dựa vào quá trình gia công thực tế để cài đặt giá trị này, có 2 phương pháp bù dao: Bù theo toàn bộ các dao trong chương trình gia công ít dùng vì các dao mòn không đều nhau, thường dùng bù từng dao đơn lẻ do các dao mòn khác nhau
Hiệu chỉnh dao (bù dao) trong quá trình gia công là một công việc cần phải được quan tâm thực hiện, vì trong quá trình gia công thường phải sử dụng nhiều dao để gia công hoàn thiện một chi tiết, trong khi đó kích thước đường kính và chiều dài của các dao khác nhau Mặt khác, trong quá trình gia công dao sẽ bị mòn và làm thay đổi kích thước chi tiết gia công và gây nên sai số Để đảm bảo độ chính xác trong suốt quá trình gia công, cần thiết phải hiệu chỉnh dao
Mục đích của hiệu chỉnh dao là làm đồng nhất các điểm được chọn lập trình của mũi dao của tất cả các dao tham gia vào trong chương trình gia công so với gốc tọa độ lập trình tại mọi thời điểm dao được sử dụng để gia công Có hai loại là hiệu chỉnh đường kính và hiệu chỉnh chiều dài dao Hình 3.39 là nhập dữ liệu bù dao toàn bộ chương trình, hình 3.40 là nhập dữ liệu bù dao đơn lẻ cho từng dao
3.2.2.9 Thiết lập chương trình gia công a Tạo mới và nhập một chương trình gia công NC
- Chọn chế độ EDIT nhấn PROG nhập tên chương trình cần tạo
Ví dụ: O7777, nhấn phím nhấn phím nhấn
- Nhập đầy đủ một câu lệnh nhấn để kết thúc câu lệnh, nhấn INSERT để nhập vào chương trình
- Chú ý: Tên chương trình muốn tạo không được trùng với tên đã có trong máy và phải nằm trong dải người dùng Nếu câu lệnh nào dài quá có thể nhập nhiều đoạn, các dòng ghi chú phải nằm trong ngoặc Hình 3.41 trình bày phương pháp tạo mới một chương trình gia công
Hình 3.41 Tạo mới một chương trình gia công
105 b Xóa chương trình trong bộ nhớ máy CNC
- Chọn chế độ EDIT nhấn PROG nhập tên chương trình cần xóa nhấn phím c Mở một chương trình
- Chọn chế độ EDIT nhấn PROG nhập tên chương trình cần mở nhấn phím d Truyền chương trình gia công
Chương trình gia công sau khi được truy xuất từ phần mềm CAD/CAM và được kiểm tra thông qua phần mềm CIMCO EDIT được dùng để chạy máy gia công, có 5 phương thức giao tiếp để truyền chương trình gia công với đặc điểm của các phương thức được đánh giá thông qua bảng sau:
Bảng 3.1 So sánh các phương thức truyền chương trình
Phương thức truyền Ưu điểm Nhược điểm
- Chương trình chạy ổn định
- Thao tác thực hiện đơn giản, dễ nhớ
- Chương trình phải copy vào bộ nhớ máy, làm đầy bộ nhớ máy
- Dùng cho chương trình G-CODE có dung lượng thường nhỏ hơn 0,7Mb (tùy theo từng dòng và đời máy)
- Chương trình chạy ổn định
- Thao tác thực hiện đơn giản, dễ nhớ
- Chạy trực tiếp từ thẻ nhớ - Không hạn chế dung lượng chương trình
Khi chạy 1 chương trình liên tục cắm thẻ, gây nóng thẻ, ảnh hưởng tới tuổi thọ của thẻ nhớ ngoài
- Không hạn chế dung lượng chương trình
- Truyền trực tiếp từ máy tính
- Thao tác cài đặt tham số phức tạp
- Dung lượng bị hạn chế
- Truyền trực tiếp từ máy tính
- Một máy tính có thể truyền nhiều máy CNC
- Thao tác cài đặt tham số phức tạp
- Đường truyền không ổn định, dẫn tới hiện tượng máy bị dừng khi gia công
- Không truyền ở Khoảng cách xa, phụ thuộc cường độ tín hiệu wifi
- Dung lượng không bị hạn chế
- Truyền trực tiếp từ máy tính, đường truyền ổn định, truyền ở khoảng cách xa
- Một máy tính có thể truyền nhiều máy CNC
- Thao tác cài đặt tham số phức tạp
- Máy CNC đắt tiền ở Việt Nam ít sử dụng
106 Tùy từng điều kiện cụ thể mà lựa chọn phương thức truyền khác nhau, phổ biến hiện nay dùng thẻ nhớ ngoài được thực hiện trên máy phay CNC như sau:
- Định dạng thẻ nhớ dạng: FAT32, copy chương trình gia công
- Lắp thẻ vào áo bao trước khi cắm lên máy CNC
- Cắm thẻ và cài đặt tham số nhận thẻ là: 4 Hình 3.42 trình bày cách cài đặt thông số nhận dữ liệu từ thẻ M-CAR
Hình 3.42 Tham số nhận dữ liệu từ thẻ M-CAR: I/O CHANNEL=4 - Thao tác các phím chức năng để chạy chương trình trực tiếp từ thẻ nhớ ngoài:
EDIT/PRO/DNC/DNC Set/ START
Hình 3.43 Máy phay CNC Xmill-M900 gia công chi tiết
