Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC

Tài liệu tham khảo Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC

Trang 1

Lời nói đầu

Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật đang ngày càng phát triển rấtmạnh mẽ không ngừng vơn tới những đỉnh cao mới trong đó có những thànhtựu về khoa học kĩ thuật tự động hoá sản xuất

Khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ tự động trong chiến lợc côngnghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế nớc ta là một việc hết sức có ý nghĩa ,tạo ra khả năng phát triển kinh tế với tốc độ cao, vững chắc và lâu dài

ở các nớc có nền công nghiệp tiên tiến việc tự động hoá các nghành kinh

tế, kĩ thuật trong đó có cơ khí chế tạo đã thực hiện từ nhiều thập kỉ trớc đây Một trong những vấn đề quyết định của ngành tự động hoá ngành cơ khíchế tạo là kĩ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số Để góp phần vào việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ điều khiển số CNC

và công nghệ gia công trên các máy điều khiển số, trong khuôn khổ đồ án tốt

nghiệp với đề tài đợc giao là “Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC” với nhiệm

vụ đó chúng em phải tìm hiểu hệ thống điều khiển theo chơng trình số và cáchlập trình Đây là một đề tài mới, tài liệu nghiên cứu và tham khảo còn hạn chế,cộng với sự thu nhận kiến thức của chúng em còn chậm nên trong quá trìnhthực hiện đề tài và hoàn thành đồ án, chúng em cũng không tránh khỏi nhữngthiếu sót Vậy chúng em kính mong nhận đợc sự đóng góp phê bình và chỉ bảocủa các thầy cô Để chúng em hoàn thành đợc đồ án này là nhờ sự hớng dẫntận tình của thầy giáo Nguyễn Doãn ý, cùng sự giúp đỡ của thầy cô giáo trong

bộ môn máy và ma sát học

Vậy chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo hớng dẫn và các thầycô giáo trong hội đồng đã kí duyệt và cho chúng em ý kiến

Trang 2

Chơng I

Khái niệm cơ bản về điều khiển số

1.Lịch sử phát triển

1 Cuối những năm 40 của thế kỉ XX ,viện công nghệ MIT

(Massachusetts Institute of Technology) của Hoa Kì đã thực hiện dự án nghiên

cứu kĩ thuật điều khiển số

Năm 1948 Viện MIT tiến hành thành công nối ghép mạch giữa máy tính

điện tử với máy công cụ để tự động hoá điều khiển gia công Thành công này

là bớc mở đầu cho các chuyên gia ở lĩnh vực khác nhau tìm cách xây dựng nh

hệ thống điều khiển theo chơng trình số đã đợc công bố

Năm 1957 tại Mỹ máy công cụ điều khiển theo chơng trình số đã đợc sửdụng cho ngành hàng không Năm 1959 triển lãm máy công cụ tại Pari trìnhbày những máy NC đầu tiên tại Châu Âu

Năm 1960 các hệ điều khiển số đợc chế tạo tơng ứng với trình độ kĩthuật của công nghệ bóng đèn điện tử và rơle, kích thớc còn lớn, nhạy cảm vớicác điều kiện môi trờng và còn rất đắt, không thể dùng đợc trong các xởngmáy thông thờng

Máy NC ở thời kì này đợc ứng dụng chủ yếu trong ngành cơ khí phục vụquân đội Năm 1965 hệ thống tự động thay dụng cụ cắt xuất hiện trên cáctrung tâm gia công

Năm 1972 nhờ sự phát triển của máy vi tính cùng kĩ thuật điện tử thì

máy CNC ra đời làm thay đổihẳn bộ mặt của ngành công nghệ chế tạo máy Năm 1985 máy CNC đã có sự hỗ trợ của các phần mềm đồ hoạ môphỏng quá trình gia công Hệ thống đo bằng số hoá vật mẫu các máy đo hiểnthị 3 chiềuđộ chính xác cao

Trang 3

II.Nguyên tắc cấu trúc

Điều khiển theo chơng trình số NC (Numerical control)là phơng pháp tự

động điều hành máy móc, trong đó các hành động điều khiển đợc sản sinh trêncơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng mã “chữ cái + con số” và các kí tự đặc trnghợp thành một chơng trình làm việc

Điều khiển NC là phơng pháp tự động hoá các chức năng của máy vớitính linh hoạt cao để thích ứng dễ dàng với các công việc gia công khác nhau.Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số M-CNC là những máy công cụlàm việc với hệ lệnh “đóng ngắt” và hệ lệnh đờng dịch chuyển trên cơ sở cungcấp các số liệu gia công cắt gọt Những hệ lệnh này đợc tổ chức thành chutrình gia công chặt chẽ và chính xác Nguyên tắc cấu tạo của M- CNC đợc môtả nh trong hình

Từ bản vẽ chế tạo chi tiết và những số liệu kĩ thuật, số liệu công nghệyêu cầu một chơng trình gia công đợc thiết lập gồm những bớc chơng trình kếtiếp nhau, chơng trình này đợc số hoá và đợc ghi vào vật mang tin bởi một cộtmã tơng thích ở các hệ máy công cụ NC ban đầu vật mang tin có thể là băng

đục lỗ, băng từ , đĩa từ Với sự phát triển các hệ máy tính công cụ NC,sau nàyngời ta dùng chính bộ nhớ của máy tính trung tâm (trên nguyên tắc DNC(direct numerical control) hoặc bộ nhớ cụm máy vi tính cài đặt ngay bên trongmáy công cụ (nguyên tắc CNC) để ghi lại chơg trình, quá trình ,xử lí số bớcnày đợc gọi là xử lí số bớc bên ngoài

Tiếp theo là quá trình xử lí số liệu bên trong, các dữ liệu ghi trên vậtmang tin đợc tiếp nhận thông qua bộ đọc và chuyển đổi sang dạng tín hiệu t-

ơng tự (tín hiệu điêù) Tín hiệu này hình thành giá trị “cần” của vị trí bàn máy(trong hệ lệnh về hớng dịch chuyển ),nó đợc dẫn tới bộ so sánh theo một nhịp

điều khiển xác định giá trị thực về vị trí bàn máy đợc thu thập qua hệ thống đolờng dịch chuyển và cũng đợc dẫn tới bộ so sánh

Kết quả đa ra từ bộ so sánh gặp giá trị "cần - thực " trở thành những tínhiệu điều khiển tự động cấp cho hệ chuyển động nhằm đạt tới vị trí chính xácmong muốn của bàn máy Lúc đó kết quả so sánh gặp giá trị "cần -thực"bằng 0tín hiệu điều khiển không còn nữa nên hệ chuyển động ngừng lại Quá trìnhtrên đợc thực hiện theo nguyên tắc đờng tác dụng "kín" Ngoài ra còn cónguyên tắc đờng tác dụng hở ở đờng tác dụng hở, thông tin đã đợc ghi nhậntruyền thẳng tới hệ truyền động, thông qua cụm điều khiển đóng vai trò lànhững giá trị cần Bàn máy thực hiện ra sao là phụ thuộc hoàn toàn vào cụm

điều khiển Giá trị "thực " không đợc thu nhận vào và phản hồi nên đờng tácdụng là "hở" Đối với hệ đóng ngắt quá trình cũng diễn ra tơng tự chúng đợc

Trang 4

ghi nhớ, xử lí và truyền dẫn tới các khâu điều khiển với những chu kì làm việcthích hợp.

III Các hệ thống điều khiển số.

1 Hệ thống điều khiển NC

Ngày nay các máy trang bị hệ điều khiển NC vẫn còn thông dụng Đây

là hệ điều khiển đơn giản với số lợng hạn chế các lệnh thông tin Trong hệ điềukhiển NC các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển

đợc cho dới dạng dãy các con số Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắcsau đây: Sau khi mở máy các lệnh thứ nhất và thứ hai nằm trong bộ nhớ Chỉsau khi quá trình đọc kết thúc ,máy mới bắt đầu thực hiệu lệnh thứ nhất trongthời gian này thông tin của lệnh của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệthống điều khiển Sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh thứ nhất ,máy bắt đầuthực hiện lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ ra trong khi thực hiện lệnh thứ hai ,hệ điềukhiển đọc lệnh thứ ba đợc đa vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa đợc giảiphóng ra Nhợc điểm chính của hệ điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếptheo trong loạt hệ điều khiển lại phải đọc tất cả các lệnh từ đầu và nh vậy sẽkhông tránh khỏi những sai sót của bộ tính toán trong hệ điều khiển Do đó chitiết gia công có thể bị phế phẩm Một nhợc điểm khác nữa là do cần rất nhiềulệnh chứa trong băng đục lỗ hoặc băng từ nên khả năng mà chơng trình bịdừng lại không chạy thờng xuyên có thể xảy ra Ngoài ra với chơng trình làmviệc nh vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị bẩn và mòn, gây lỗicho chơng trình

2.Hệ điều khiển CNC

Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy vi tính.Các nhà tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chơng trình điều khiển chotừng loại máy Hệ điều kiện CNC cho phép thay đổi và hiện chỉnh các chơngtrình gia công chi tiết và cả chơng trình hoạt động của bản thân nó.Trong hệ

điều khiển CNC các chơng trình gia công có đợc ghi nhớ lại

Trong hệ điều khiển CNC chơngtrình có thể đợc nạp vào bộ nhớ toàn bộmột lúc hoặc từng lệnh băng từ từ bàn điều khiển Các lệnh điều khiển khôngchỉ đợc viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà còn cho nhiều chuyển độngcùng lúc Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chơng trình và nh vậy cóthể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy Hệ điều khiển CNC có kích thớcnhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC nhng lại có những đặclính mới mà các hệ điều khiển trớc đó không có Ví dụ, nhiều hệ điều khiển

Trang 5

loại này có khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy - những nguyênnhân gây ra sai số gia công.

3.Hệ điều khiển DNC( Direct Numerical Control)

Đặc điểm của hệ điều khiển DNC nh sau:

hình 1 1

Máy công

cụ CNC

Máy tính trung tâm

2

2 1

- Nhiều máy công cụ CNC đợc nốivới một máy tính trung tâm qua đờngdẫn dữ liệu Mỗi một máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của

nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin (theo chiều 1

hình 3 ) Hay nói cách khác thì bộ tính toán là cầu nối giữa các máycông cụ và máy tính trung tâm

- Máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ điều khiểnCNC (theo chiều 2 hình 1 3) để hiệu chỉnh chơng trình hoặc để đọc những dữliệu từ máy công cụ

- Trong một số trờng hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựachọn những chi tiết gia công theo thứ tự u tiên để phân chia đi các máy khácnhau

- Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của

ch-ơng trình gia công chi tiết trên tất cả các máy công cụ

- Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào hệthống gia công linh hoạt FMS

Trang 6

5 7

3

2 py 1

6

1-Chi tiết 2-Dao 3-Datric 4-Bộ biến đổi 5,6,7-Cơ cấu chạy dao

Hình 1 2 Sơ đồ điều khiển thích nghi

Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phơng pháp hoànthiện máy công cụ CNC Các máy CNC thông thờng có chu kì gia công cố

định (chu kì cứng) đã đợc xác định ở phần tử mang chơng trình và nh vậy cứmỗi lần gia công chi tiết khác chu kì lại đợc lặp lại nh cũ không có sự thay đổinào Chơng trình điều khiển nh vậy không đợc hiệu chỉnh khi có các yếu tốcông nghệ thay đổi Ví dụ khi gia công một chi tiết lợngd có thể thay đổi dẫn

đến thay đổi biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ Khi đó nếu hệ thống

điều khiển không hiệu chỉnh lại lực cắt thì kích thớc gia công có thể vợt rangoài phạm vi dung sai (nghĩa là sinh ra phế phẩm)

Trong trờng hợp này để tránh phế phẩm ta phải giảm lợngchạy dao hoặcthêm bớc gia công nghĩalà ta đã giảm năng suất gia công.Hệ thống điều khiểnthích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên ngoài của hệthống công nghệ để hiệu chỉnh chu kì gia công (quá trình gia công )nhằm loại

bỏ ảnh hởng của các yếu tố đó toạ độ chính xác gia công Hình 1.2 là một ví

dụ về sơ đồ điều khiển thích nghi

Dao 2 gia công chi tiết 1 Các yếu tố công nghệ không ổn định có thểgây ra sự thay đổi lực cắt Py( lực hớng kính ) Lực Py đợc datric 3 ghi lại Tínhiệu của datric đi qua bộ biến đổi 4 tác động đến cơ cấu chạy dao (5-7) và làm

ồn định lực cắt Py.Nếu lực cắt Py tăng thì lợng chạy dao sẽ giảm xuống và nhvậy lực cắt Py sẽ giảm xuống Ngợc lại nếu lực cắt Py sẽ giảm xuống thì lợngchạy dao sẽ tăng lên ổn định lực cắt có nghĩa là ta giảm đợc giao động củakích thớc gia công (tăng độ chính xác và năng xuất gia công).Cũng tơng tự nhvậy hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định đợc công suất cắt, mômencắt hay nhiệt độ cắt Tuy nhiên hệ thống điều khiển thích nghi hay đợc dùng

để ổn định kích thớc gia công ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực (kiểm tra chủ

động ) luôn luôn xác định đợc kích thớc gia công và tác động đến cơ cấu điềukhiển để ổn định kích thớc của chi tiết

Trang 7

IV.Đặc trng của máy NC và CNC

1 Tính tự động cao

Các máy ứng dụng kĩ thuật số NC đạt tốc độ dịch chuyển lớn Tronglĩnh vực gia công cắt gọt máy công cụ NC có năng suất cắt gọt cao và giảm tối

đa thời gian phụ do mức tự động nâng cao vợt bậc

2 Nâng cao tính linh hoạt

Với một tổ chức tốt cho công tác chuẩn bị sản xuất và chuẩn bị môi ờng xung quanh vùng làm việc, máy NC có thể dễ dàng thay đổi chơng trìnhgia công thích hợp với các hoạt động gia công chi tiết khác nhau

Trên bản thân máy NC,CNC thời gian hiệu chỉnh và thời gian làm việctại khu vực làm việc giảm đáng kể, thời gian thay dao đợc thực hiện nhanhchóng, chính xác, có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại ổ tích daochuyển dùng trên máy

Máy NC, CNC có thể thực hiện cùng lúc nhiều chuyển động khácnhau ,có thể tự động hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thớc chitiết và qua đó tự động điều khiển giữa dao và chi tiết

Máy NC gia công đợc các loại chi tiết nhỏ, phản ứng một cách linh hoạtkhi nhiệm vụ công có thể thực hiện bên ngoài máy,hay trong văn phòng có sựtrợ giúp của kĩ thuật tin học, thông qua các thiết bị vi tính xử lí

3.Tính tập trung nguyên công cao

Đa số các máy NC,CNC có thể thực hiện một số lớn các nguyên côngkhác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá lắp chi tiết Từ khả năng tập trungnguyên công các máy NC,CNC đã đợc phát triển thành các trung tâm CNC

4.Nâng cao chất lợng

Độ chính xác lặp lại đặc trng cho suốt quá trình gia công Bản thânnguyên tắc điều khiển theo chơng trình số đảm bảo cơ bản độ chính xác giacông trên máy Ngoài ra máy CNC, NC còn có thể điều khiển khai thác tốichính xác cao và ổn định về chất lợng sản phẩm

5.Nâng cao hiệu quả kinh tế

Sự lựa chọn thế hệ máy NC,CNC ngày nay trở thành một đặc tính cầnthiết có tính quyết định đối với các xí nghiệp , nhà máy, phân xởng Nhiềunghiên cứu đã dự báo về khả năng lợi nhuận và khả năng tái xuất tiềm năng đãthuyết phục giới công nghiệp càng tiến triển tới phổ cập đIều khiển số cho máycông cụ cùng với các quá trình thiết kế các moden sản phẩm mới

Trang 8

V.Chỉ tiêu gia công của CNC.

1.Thông số hình học

Thông số hình học của máy CNC hay của vùng gia công là thông số củakhông gian mà trong đó dụng cụ cắt và chỉ tiêu gia công có thể tác động qualại ở bất kì vị trí nào.Nh vậy trên các máy gia công chi tiết quay vùng gia công

là một khối lăng trụ đợc xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển củacác toạ độ.Trên các máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật vùng gia công làmột khối hình hộp ( đôi khi hình lăng trụ ) đợc xác định bằng các chiều dàidịch chuyển của các toạ độ Các điểm giới hạn của vùng làm việc đợc đánh sốtơng tự kí hiệu số của ma trận Để thuận tiện và dễ nhớ ngời ta đánh thứ tự theocác qui tắc sau: số thứ nhất của chữ số kí hiệu các điểm theo trục thẳng đứng,

số thứ hai của các chữ số kí hiệu các điểm theo trục dọc (trục z) và số thứ bacủa các số kí hiệu các điểm theo trục nằm ngang (trục x)

Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấuchấp hành và công suất động cơ Ngời ta dựa vào thông số hình học (vùng giacông ) nh kích thớc bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọncông suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lợng chạy dao

) (

t Tct Tcbkt n m

4 Độ tin cậy của máy CNC

Các máy công cụ CNC có giá thành rất cao, cho nên chúng chỉ mang lạihiệu quả kinh tế khi chúng đợc sử dụng liên tục (hai ca có khi cả ba ca vàkhông có hỏng hóc nào trong khi làm việc Ngoài ra trong quá trình làm việccác máy phải đảm bảo đợc độ chính xác gia công và nếu có bị hỏng hóc thìmáy phải có khả năng đợc sửa chữa hoặc thay thế một số cơ cấu một cách dễdàng, thuận tiện Vậy độ tin cậy của máy CNC là tính chất thực hiện chứcnăng gia công, giữ đợc các chỉ tiêu công nghệ cũng nh sửa chữa theo một thờigian quy định Độ tin cậy của máy đợc đặc trng bởi ba tính chất sau đây :

Trang 9

Tính chất này là sự ổn định làm việc cho tới lúc sửa chữa ( một phầntuổi thọ ) và sau đó máy lại tiếp tục hoạt động.

Như vậy hai tính chất này đều đặc trng cho khả năng làm việc củamáy(tính làm việc không bị hỏng ) tồn tại trong một khoảng thời gian nhất

định, còn tính chất thứ hai (tuổi thọ) tồn tại trong suốt quá trình máy đợc sửdụng, kể cả thời gian dừng đề sửa chữa Đối với tính chất thứ nhất (tính làmviệc không bị hỏng) còn có khái niệm về xác xuất P của tính chất này

c)Khả năng sửa chữa.

Tính chất này có nghĩa là ngời ta có khả năng phát hiện những khuyếttật, hỏng hóc đó Đối với máy CNC thì hai tính chất là quan trọng nhất bởi vìcác máy CNC có cấu trúc rất phức tạp và có rất nhiều cơ cấu có tác động qualại lẫn nhau

VI Các dạng điều khiển

1 Điều khiển điểm

Điều khiển điểm đợc ứng dụng khi gia công theo các toạ độ chính xác

đơn giản dụng cụ sẽ thực hiện chạy dao nhanh đến điểm đã lập trình Tronghành trình này dao cụ không cắt vào chi tiết Chỉ khi đạt tới điểm đích quátrình gia công mới thực hiện theo phơng chạy dao đã lập trình Tuỳ theo dạng

điều khiển mà các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau hoặc tất cả các trục cóchuyển động đồng thời song song không có mối quan hệ hàm số giữa các trụ.Khi các trục có chuyển động đồng thời hớng chuyển động tạo thành góc 450.Khi một trong hai toạ độ của trục đã đạt đợc thì trục thứ hai sẽ đợc kéo đến

điểm đích Điều khiển điểm đợc ứng dụng trên các máy khoan toạ độ và trêncác thiết bị hàn điểm

Trang 10

2 Điều khiển đờng thẳng

Điều khiển đờng thẳng tạo ra các đờng chạy song song với các trục củamáy Trong khi chạy dao cụ cắt gọt liên tục tạo nên bề mặt gia công với các

điều khiển đờng mở rộng trên hai trục của máy chuyển động đồng thời với tốc

dộ nh nhau, có thể gia công đợc bề mặt côn có góc 450 Dạng điều khiển nàyứng dụng ở máy phay và máy tiện

-Hình vẽ :Điều khiển đờng thẳng

3 Điều khiển biến dạng phi tuyến

Áp dụng dạng điều khiển này để thực hiện gia công theo một quỹ đạocongnào đó, chắc chắn phải có mối quan hệ hàm số giữa các toạ độ chính xácyêu cầu Thờng thì các dạng đục lỗ ngay cả các băng từ chỉ chứa đợc một lợngthông tin cho các điểm ở khoảng cách không lớn Mật độ thông tin đông đủchứa một quỹ đạo cong đảm bảo tính liên tục của nó Bởi vậy đối với một lợngdày đặc các điểm trung gian, cần thiết nằm trên đờng cong mong muốnngời tabuộc phải dùng đến máy tính để thực hiện các tính toán chuyên dụng liên tục

đa ra các thông số cần thiết của điểm trung gian và gọi đó là bộ nội suy.Bộinội suy có thể một hay nhiều cụm vi sử lí MP (micrroprocessor) cài đặt trong

hệ thống điều khiển máy đợc gọi là nội suy trong có thể là máy tính sử lí sốliệu bên ngoài hệ điều khiển (nội suy ngoài ) Các giá trị đa ra từ bộ nội suy

đóng vai trò giá trị cần (hay đại lợng dẫn liên tục) điều khiển các mạch điềuchỉnh hay điều khiển động cơ bớc làm việc Ta thờng có điều khiển phi tuyếnhai kích thớc (2D) ba kích thớc (3D) ứng dụng của nguyên tắc công tắc nàyvào trờng hợp phay rãnh cong, phẳng và phay mặt cong không gian trên máyphay điều khiển theo chơng trình số, ngoài ra nó còn áp dụng trên các máy tiệnmáy mài điều khiển theo chơng trình số

Trang 11

Quá trình điều khiển phi tuyến đợc biểu diễn bằng sơ đồkhối sau:

Trang 12

Chỉ tiêu gia công của CNC

Thông số hình học Thông số gia công Độ tin cậy của máy

Bản vẽ

Năng suất gia công của máy

Lập trìnhVật mang tin

Vật mang tin

ĐọcNhớ, biến đổi phân số

Xử

lí số liệu bên ngoài

ĐC

Hệ lệnh đuờng Hệ lệnh đóng ngắt

Trang 13

Chơng II.

Nghiên cứu cơ bản về kĩ thuật

điều khiển theo chơng trình số

I Kĩ thuật tạo hình trên máy công cụ.

1 Truyền động chạy dao trên máy công cụ điều khiển số.

a Nguyên tắc cấu trúc.

Truyền động chạy dao là chuyển động tạo ra biến dạng của chitiết.Trong đó là sự nội suy các lệnh ghi bằng mã số chuẩn thành chuyển độngphù hợp với tốc độ của các bàn chạy dao trong máy công cụ Cấu trúc có tínhnguyên tắc của một hệ thống truyền động chạy dao thể hiện trong (Hình

vẽ2.1).Hệ thống truyền động bao gồm: một động cơ dẫn động qua một cặptruyền động nữa đi tới bộ vítme đai ốc, biến chuyển động quay thành chuyển

động tịnh tiến Đó là phơng thức tiêu chuẩn của một hệ truyền động chạy daohiện đại

b Các nhiệm vụ của truyền động chạy dao.

Nhiệm vụ chính của các hệ truyền động chạy dao là chuyển đổi các lệnhtrong bộ điều khiển thành các chuyển động tịnh tiến hay quay tròn của nhữngbàn máy mang dao hoặc chi tiết gia công trênmáy công cụ

7

3 2

1

Truyền động chạy dao của 1 bàn máy trong máy CNC 1.Cảm nhận số vòng quay; 2 Động cơ chạy dao;

3 Đai răng; 4 Vitme/ Đai ốc/Bi; 5.Bàn máy;

6.Truyền động đo; 7.Cảm nhận góc quay.

Các chuyển động tịnh tiến là các chuyển động thẳng theo ba trục toạ độcủa không gian ba chiều, còn các chuyển động quay tròn là chuyển động xungquanh trục toạ độ này, chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển t-

ơng đối giữa dao và chi tiết theo một phơng trìnhxác định và đảm bảo đợc tốc

độ cắt, truyền động chạy dao phải đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ trên quĩ

đạo và đảm bảo các yếu tố: biên dạng đờng cắt, biên dạng của dụng cụ cắt vàcác yêu cầu chi tiết gia công khác phải đạt đợc do đó sẽ có các động cơ khác

Trang 14

nhau điều khiển chuyển động cắt Hệ chuyển động chạy dao của một máycông cụ CNC phải thể hiện đợc những tính chất sau đây:

Có tính động cơ rất cao, nếu đại lợng dẫn biến đối, bàn máy phải theokịp biến đổi đó trong thời gian ngắn nhất

Có độ vững chắc số vòng quay cao, khi các lực chạy dao biến đổi cầnhạn chế tới mức thấp nhất ảnh hởng của nó đến sự chạy dao tốt nhất là không

ảnh hởng gì, ngay cả khi chạy dao tốc độ nhỏ nhất cũng đòi hỏi một quá trìnhtốc độ ổn định

Phạm vi điều chỉnh số vòng quay cao nhất nh có thể từ 1:10000 đến

1 :30000

Phải giải quyết đợc những lợng gia tăng dịch chuyển nhỏ nhất(<= 1Mm)

Truyền động chạy dao trong máy công cụ CNC có thể làm việc theonguyên tắc nh điều khiển vị trí kiểu mạch hở đợc đặc trng bởi một quá trìnhtác dụng tuyến tính, mỗi một xung tác dụng tạo ra một bớc chạy dao hởng ứng

Điều khiển vị trí kiểu mạch hở có thể đợc ứng dụng trong các trờng hợp lựccản trên đờng dịch chuyển ổn định hoặc không đáng kể, hay không có tácdụng chuyển động chạy dao Trong các máy công cụ cắt gọt kim loại thờngkhông áp dụng đợc kiểu mạch hở này vì đây tồn tại hàng loạt các đại lợng ảnhhởng tác động đến lực cản trong quá trình chạy dao,do đó các máy công cụ

điều khiển theo chơng trình hầu nh chỉ ứng dụng chạy dao điều chỉnh vị tríkiểu mạch kín có phản hồi Từbộ nội suy mỗi giá trị vị trí cần là

đại lợng dẫn đợc cấp vào vòng mạch

Trang 15

Động cơ

Cơ

cấu chấp hành Máy đo tốc độ

Hệ thống đo điểm

vị trí

A

B

Sơ đồ điều khiển vị trí điểm điều chỉnh vị trí.

A- Mạch hở B - Mạch kín có kết hợp nhiều mạch thứ cấp điều chỉnh vịtrí Từ hệ thống đó đến vị trí đếm thông tin phản hồi đợc đa vào mạch điềuchỉnh để tính toán các yếu tố ảnh hởng khi gia công chi tiết Kết quả so sánh làsai lệch điềuchỉnh cũng là đại lợng điềuchỉnh cho động cơ dẫn động

Mạch điều chỉnh cần thoả mãn điều kiện sau:

Có độ khuếch tán tốc độ cao để giữ cho khoảng cách sai lệch điều chỉnh

là thấp nhất

- Bộ truyền có hằng số thời gian nhỏ

- Tần số riêng về dao động cơ học cao

- Chi tiết cơ khí nằm trong dòng truyền lực có độ bền cao

- Yếu tố truyền động cơ khí có khe hở nhỏ

- Những động cơ dẫn động thẳng đứng nh động cơ điện tuyến tính hoặc

xy lanh thuỷ lực trên thực tế ít đợc ứng dụng cho truyền động chạy dao trênmáy CNC

Toàn bộ các đờng truyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy CNC

đều dùng nguồn động lực riêng biệt (truyền dẫn độc lập triệt để ) bởi vậy côngxích động học của máy CNC gồm hai loại :

- Xích động công suất cắt gọt

- Xích động học truyền động chạy dao

Trang 16

Việc tính toán, thiết kế và chế tạo chúng đợc thực hiện theo nguyên tắctiết modun hoá.

Nhìn tổng quát, xích công suất cắt gọt thờng bắt đầu từ một động cơ cóthể thay đổi vô cấp, dẫn động trục chính thông qua một hộp tốc độ chỉ có hai

đến ba cấp, nhằm khuyếch đại các mômen chi tiết đạt trị số chi tiết cần thiếttrên cơ sởtốc độ ban đầu

Xích động học chạy dao bao gồm những phần lử, những cụm kết cấu

đảm bảo các truyền động của các xe dao trên máy Về mặt chức năng xíchchạy dao phải thoả mãn những yêu cầu đặt ra là:

- Truyền động cho bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy dao êm và

ổn định

- Thực hiện các thay đổi vận tốc theo chơng trình xác định cả về trị số

và chiều, không có sự tháo lỏng chi tiếthoặc sai lệch vị trí tơng đối giữa dao vàchi tiết gia công

- Trờng hợp cần thiết một bộ phận nào đó của xích chạy dao cần phải

đảm nhiệm nhiệm vụ chức năng đờng dịch chuyển của xe dao

- Cung cấp lực cần thiết để những phần lực cắt theo chiều chuyển động Để thoả mãn hai yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao

động riêng lớn nhất theo điều kiện có thể, tính ngay từ đầu nguồn động lực củaxích Với giả định rằng khối lợng bàn máy và chi tiết gia công là một số dữkiện ta cố gắng dùng những các cơ cấu có quán lính (quay và tịnh tiến ) nhỏnhất có thể, đồng thời lại có độ cứng vững cao nhất

Ta có thể thấy rằng mọi lí thuyết tính toán thiết kế động học xíchtruyền động trong máy công cụ vạn năng thông thờng đối với máy CNC khôngcòn ý nghĩa nữa do các nguyên tắc nh truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập vànhất là mô đun hoá kết cấu cụ thể, đầu t nghiên cứu theo chiều sâu và ứngdụng nhanh nhất các tiếnbộ khoa học kĩ thuật trong khi chế tạo các môđun Dới đây là mô tả đôi điều về hai cụm kết cấu quan trọng nhất của mô

đun các xích động

* Cụm cơ cấu.

Để truyền động từ động cơ chạy dao tới điểm tác dụng của dao cụ, ngời

ta dùng cụm truyền động gọi chung là khâu truyền động cơkhí

Phơng án bố trí các khâu truyền động ảnh hởng đến độ chính xác giacông,quan trọng nhất là phải kể tới các yếu tố sau:

- Sự cộng hởng giữa các tần số riêng của các khâu truyền động với tần

số biểu kiến của truyền động Sự cộng hởng này có thể gây ra dao động tại vịtrí cần

- Khe hở giữa trục vít với đai ốc

Trang 17

- Tính tiềm hoá phụ thuộc lực thay đổi do nguyên nhân của những biếndạng khác nhau.

*Kết cấu vít me đai ốc bi:

Kết cấu này đợc áp dụng phổ biến trong xích động chạy dao, trong đóhầu hết bộ truyền vitme - đai ốc bi có ứng lực Sơ đồ nguyên tắc trình bày trênhình 2.3a Hiệu ứng lực tạo ra để khử các khe hở ngợc chiều và tuyến tính hoá

đờng đặc tính tải trọng dịch động trong vùng tải trọng yếu

Cơ cấu có u điểm là ma sát rất nhỏ và ít bị mòn Nhợc điểm là có độgiảm chấn thấp Nhờ một cặp đai ốc ghép cùng theo chiều trục có thể khử đợckhe hở giữa trục vitme và bản thân đai ốc mà không làm tăng ma sát giữachúng Các vitme trong bộ truyền này bị hạn chế về chiều dài ở độ 3 hay 4m

nó khó thực hiện đợc các tốc độ dịch động cao Truyền động quay cho vít me

đợc thực hiện theo một số các phơngán sau

Thông qua một hộp tốc độ gồm các bộ truyền bánh răng, trong đó phảidùng đến các kết cấu khử độ ăn khớp và dẫn động cơ cấu tốc độ cao (động cơ

điện quán tính yếu hoặc động cơ thuỷ lực kiểu quay )

Dựa vào khoảng cách giữa hai gối tựa, sử dụng một bộ truyền đai (có tỉ

Kết cấu này đợc áp dụng trớc hết cho máy CNC cỡ lớn, có hành trìnhchạy dao dài ở đây không có sự hạn chế về tốc độ nh ở vítme đai ốc bi nhngcác biện pháp khử khe hở ăn khớp bánh răng nhất thiết phải đợc thực hiện.Thông thờng ngời ta thiết kế hai xích đồng nhất cùng làm việc nhng hớng đốingợc nhau trên bánh răng Các tốc độ dịch chuyển chậm của bàn máy cũngyêu cầu bánh răng quay với tốc độ thấp, buộc ta phải dùng các hộp giảm tốc đểtạo ra vùng số vòng quay nhỏ này

Cụm phát động lực:

Gồm các động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực Động cơ thuỷ lực đợcdùng vào giai đoạn phát triển ban đầu của máy CNC, ngày nay chúng khôngcòn đợc sử dụng nhiều nữa mà thay vào đó là động cơ điện Các động cơ điện

đợcchia ra nh sau :

Động cơ điện dòng một chiều:

Có hai dạng cơ bản đợc dùng là :

Trang 18

+ Động cơ dẹt: có tốc độ tơng đối cao, có quán tính nhỏ và hiệu ứng

nhiệt động nhỏ Động cơ thờng truyền qua một hộp giảm tốc trớc khi vàovitme Hầu hết động cơ kiểu này đều có bộ phận cảm ứng là cảm nam châmvĩnh cửu

+ Động cơ dài: có tốc độ tơng đối thấp có thể có quán tính nhỏ tuỳ theo

mức tăng của tỷ lệ chiều dài đờng kính nhng chúng chịu hiệu ứng nhiệt độnglớn Động cơ này có thể trực tiếp khớp nối trục với vitme Chúng có bộ phậncảm ứng là nam châm vĩnh cửu nhng thờng có mật độ đờng sức lớn (ở điểmkhởi động có thể đạt tới 7 đến 10 lần các mật độ thờng ) do đó tạo ra các mômen quay ổn định

Động cơ xoay chiều:

Tathờng gặp các động cơ đồng bộ đi kèm một hệ thống biến đổi tần số

để điều khiển tốc độ động cơ Hệ thống này ngày càng hoàn thiện không kémgì đặc tính của các động cơ điện một chiều

Động cơ bớc:

+ Động cơ bớc chạy điện thuần tuý: chúng hoạt động với một hệ thống

các cực nam châm vĩnh cửu trong khoảng tần số tơng đối bé (<100 Hz ) côngsuất của các động cơ này chỉ dùng cho dịch động bàn máy của các máy nhỏvới khoảng tốc độ vài m/phút

+ Động cơ có khuyếch đại mô men bằng thuỷ lực: Trong trờng hợp này

động cơ vừa nêu trên đóng một vai trò dẫn động điều khiển một động cơ thuỷlực công suất lớn Bản thân động cơ bớc chạy điện thuần tuý có công suất thấp

và thiết kế hoạt động trong vùng tần số 16 - 18 KHZ Các hệ thống có bớckhuếch đại mô men bằng thuỷ lực thờng đợc dùng trong các máy CNC hạngnặng nhng vì lí do giá thành cao và những vấn đề có liên quan đến sử dụng hệthống thuỷ lực lên ngày một hiếm thấy hơn các trờng hợpáp dụng

a Vòng lặp điều khiển.

Sơ đồ điều khiển máy CNC đợc cho trên (Hình 2.4) quá trình sử lí diễn

ra bên trong của máy nh sau: các dữ liệu về chơng trình gia công đợc tiếp nhậnthông qua bộ lọc và chuyển đổi thành tín hiệu điện ( tín hiệu tơng tự ).Tín hiệunày hình thành giá trị danh nghĩa của vị trí bàn máy Nó đợc dẫn đến bộchuyển đổi kiểm tra Giá trị thực của bàn máy đợc thu qua hệ thống đo lờngdịch chuyển và phản hồi trở lại dẫn tới bộ so sánh

Nhiệm vụ của bộ so sánh là so sánh thông tin đờng dịch chuyển đa ra từchơng trình (giá trị danh nghĩa ) Sự so sánh nhằm xác định sai lệch của cặpgiá trị danh nghĩa - thực và cấp cho hệ truyền dẫn những tín hiệu cần khiển để

Trang 19

điều khiển sao cho chênh lệch vị trí danh nghĩa và giá trị thực dần dần trở về

O, nhằm đạt vị trí xác định của máy

Sơ đồ chi tiết hơn về mạch điều khiển đợc cho trên hình 2.5 Ta thấy rõràng đây là mạch điều khiển đợc sắp xếp theo lớp (cascade control) Đó lànguyên tắc hoạt động chung của các máy công cụ điều khiển số Mạch điềukhiển vị trí là tiền đề cho các mạch điều khiển dòng Điều khiển theo lớp cónhững lợi ích sau:

Có cấu trúc tổng quan về mỗi mạch cụ thể

Nhiễu thông tin có thể nhanh chóng đợc bù bởi các hệ điều khiển tiếptheo sau

Mạch điều khiển vòng ngoài tơng ứng bảo vệ mạch bên trong nó bằngcách hạn chế các giá trị gốc đầu vào

b Bộ nội suy.

Trong các máy công cụ điều khiển số, những đờng tác dụng giữa dao cụ

và chi tiết đợc hình thành nhờ các dịch chuyển dịch chuyển toạ độ trên nhiềutrục

Trong chơng trình bộ phận toạ độ các điểm trên đờng tác dụng tốc độgia công đợc xác định bởi điều kiện công nghệ cũng nh qui luật chuyển độngyêu cầu đợc đa ra trớc Bộ điều khiển phải xác định từ các dữ liệu những đại l-ợng vectơ tốc độ cũng nh một trình tự các giá trị toạ độ vị trí trung gian có mật

độ đủ dày dọc theo biên dạng cần, các điểm này phải nằm dày đặc đến mứcsao cho đờng cong đợc mô tả đủ chính xác và không có vị trí nào vợt ra ngoàivùng dung sai cho phép Khác với hệ điều khiển đơn giản dạng điểm và đờngcác dữ liệu tăng rất lớn

VD: cần tới 20000 điểm cho một vùng tròn bán kính 100 mm và dungsai 0,01 mm, việc sản sinh một số lợng các điểm nh vậy chỉ có thể giải quyếtbằng máy tính Những giá trị trung gian này hình thành các đại lợng dẫn củamạch điều chỉnh vị trí trên từng trục chạy dao riêng lẻ

Giá trị toạ độ vị trí trung gian đợc tìm ra trong một cụm chức năng của

hệ điều khiển số mà ta gọi là bộ nội suy, nó có các nhiệm vụ sau đây: Tìm ra

vị trí các điểm trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trớc trongmột giới hạn dung sai xác định trớc Có thể nội suy một cách thích hợp với cácyếu tố biên dạng đòi hỏi.Thông thờng những yếu tố biến dạng cơ bản có trongcác chi tiết kĩ thuật là những đoạn đờng cong, tơng ứng với thực tế đó, các bộnộisuy của hệ điều khiển số thờng chỉ giới hạn trong nội suy tuyến tính và nộisuy cung tròn.Tốc độ đa ra toạ độ vị trí trung gian phù hợp với tốc độ chạy daocho trớc, đi tới một cách chính xác các điểm kết thúc chơng trình đã đa ra trớctrong chơng trình Nội suy chỉ có thể làm việc theo nguyên tắc số Nó có thể đ-

Trang 20

ợc thực hiện hoặc bằng các mạch logíc nối cứng (chơng trình hoá các mối liên

hệ NC) hoặc bằng các phần mềm nội suy đợc lập trình (CNC) Bộ nội suy cóthể là một hay nhiều cụm từ vi xử lí cài đặt trong hệ điều khiển máy (đối vớinội suy trong ) hoặc là máy tính xử lí số liệu bên ngoài hệ điều khiển khiểnmáy (nội suy ngoài ) các giá trị đa ra từ bộ nội suy đóng vai trò là các giá trịdanh nghĩa đối với điều khiển các mạch điều chỉnh hay điều khiển động cơ b-

ớc làm việc

Các hệ thống CNC hiện đại thực hiện nội suy ở hai mức

Một phần mềm nội suy xác định toạ độ các điểm trung gian giữa điểm

đầu và điểm cuối của đoạn biên dạng đã đợc đa ra trớc trong chơng trình (nộisuy thô)

Một mức nội suy chính xác đợc thực hiện tiếp theo đó là nội suy tuyếntính giữa các điểm trung gian này

c Hệ thống đo lờng dịch chuyển.

Đại bộ phận máy CNC làm việc bằng nguyên tắc liên hệ ngợc hay đờngtruyền động kín, trong đó đờng dịch chuyển đợc nhờ một hệ thống đo thu thập

định lợng

Độ chính xác của máy CNC bởi thế phụ thuộc rất lớn vào hệ thống đo.Ngoài việc thiết lập chi phí cho bộ điều khiển, đặc biệt là bộ so sánh trongmodun điều khiển, cũng do hệ thống đo xác định Có rất nhiều thiết bị đo đợcthiết kế, chế tạo mà sự khác biệt giữa chúng chủ yếu để giải pháp kĩ thuật linhkiện Trên cơ bản chúng đều dựa theo vài nguyên tắc mà theo đó ta có thể chiacác hệ thống đo lờng dịch chuyển thành nhóm sau:

Theo hình thức truyền động, từ đó trích lấy giá trị đo, kiểu đo tịnh tiếnhoặc kiểu quay

Theo hình thức định lợng giá trị đo kiểu số hoặc kiểu tơng tự

Theo nguyên tắc đo, kiểu gia số hoặc tuyệt đối

d Bộ so sánh.

Nhiệm vụ của bộ so sánh là so sánh thông tin dịch chuyển đa ra từ

Ch-ơng trình (giá trị danh nghiã )với đoạn dịch chuyển đo đợc trên máy (giá trịthực ) So sánh là nhằm xác định sai lệch của cặp giá trị danh nghĩa thực và cấpcho hệ truyền dẫn những tín hiệu cần thiết để điều khiển sao cho chênh lệchgiữa các giá trị cần và và giá trị thực dần dần trở về O Cấu trúc của mỗi bộ sosánh đợc xác định trớc hết do nguyên tắc đo dịch chuyển cũng nh dịch chuyểndạng điều khiển cần thiết Các bộ so sánh nh vậy về cơ bản cũng đợc phân chia

nh các nguyên tắc đo lờng dịch chuyển Ngoài ra còn có thể phân biệt dịchchuyển mang tín hiệu điều khiển truyền động Ta có :Bộ so sánh chỉ đa ra tínhiệu điều khiển khi giá trị danh nghĩa và giá trị thực đồng nhất (tín hiệu sai

Trang 21

khác hay tín hiệu chênh lệch) Trong quá trình đi tới đồng nhất giữa các giá trịdanh nghĩa và giá trị thực, các tín hiệu sai khác nhỏ dần đi liên tục và hoàntoàn triệt tiêu khi gặp giá trị danh nghĩa thực đợc đồng nhất không có tín hiệuliên tục do vậy chỉ đợc ứng dụng trong điều khiển điểm hoặc điều khiển đờng.

Bộ so sánh kiểu thứ nhất chỉ cho phép xây dựng dịch chuyển mạch điềukhiển ngắt, đo tín hiệu đồng nhất không có tín hiệu liên tục do vậy chỉ đợc ứngdụng trong điều khiển điểm hoặc điều khiển đờng.Trái lại bộ so sánh thứ hai

có tín hiệu chênh lệch liên tục cũng đợc dùng vào mạch điều khiển và điềuchỉnh vị trí, do đó có thể thiết lập hệ điều khiển phi tuyến

II ứng dụng kỹ thuật CNC trên trung tâm gia công

Trung tâm gia công (manufacturing centre) đây là một máy công cụ có

ít nhất ba trục điều khiển số có thể thực hiện công việc cắt gọt cần thiết trên ítnhất bốn mắt của phoi có hình khối vuông mà không có tác động của con ngời.Thiếtbị thay đổi dụng cụ tự động thay đổi đa các dụng cụ cần thiết, điều khiểntheo chơng trình ,theo thứ lự lần lợt từ một ổ tích dụng cụ tới trục chính củamáy và ngợc lại, khi các khối chi tiết gia công đợc kẹp chặt trên đầu gá lắp lên

bệ phiến gá chuẩn đợc chuyển tới và chuyển đi tự động thì trung tâm gia côngtơng ứng và hệ cung ứng phôi, dụng cụ tự động nh vậy sẽ tạo thành một tế bàogia công

- Trung tâm gia công có dịch chuyển bàn ngang cố định hoặc dịchchuyển

- Các dịch ngang kết cấu này có một hoặc nhiều trục có thể gia công

đồng thời nhiều chi tiết giống, khác nhau, đặc biệt ở dạng sản xuất hàng loạtlớn thờng sử dụng các trung gia công có hai hoặc ba trục chính

3 Yêu cầu đặt ra với trung tâm gia công.

Trang 22

Trung tâm gia công điều khiển theo chơng trình số là phơng tiện thựchiện mục tiêu thông qua gia công toàn bộ các chi tiết tơng tự với nhau biệnpháp công nghệ trong phạm vi một lần gá kẹp, đạt tới năng suất cao và tínhkinh tế u việt Phạm vi ứng dụng của trung tâm gia công NC phải có những đòihỏi sau:

- Thực hiện đợc nhiều biện pháp công nghệ khác nhau

- Bàn kẹp chi tiết phải có khả năng quay và lật để thực hiện gia côngtrên nhiều mặt toạ độ

- Thực hiện việc tự động đổi dao, đổi chi tiết giảm bớt thời gian phụ mộtcách hữu ích

- Có kết cấu hai trục chính một để thực hiện quá trình gia công tinh vàxác định chính xác nhằm đảm bảo độ chính xác gia công cao

- Có thể thực hiện mọi công việc gia công (phay bào khoan, tiện,cán )với kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng khoan nghiêng hoặctiện ren.Tốc độ quay và tốc độ tiện dao đợc lập trình cho từng dụng cụ.Cácdụng cụ đợc đa vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công, đợc truy nhập theochơng trình và thay đổi trục chính của máy Kết cấu và khả năng thu nhận ổtích dụng cụ rất khác nhau Trong thực tế thờng sử dụng các ổ tích dụng cụdạng băng xích, dạng đĩa tròn và dạng hộp casette Có thêm các tay máy thay

đổi phôi thờng là thiết bị thay đổi bệ hoặc phiếm gá, những trung tâm gia côngphức tạp còn có thêm các thiết bị khác nh có thêm bàn tròn thứ hai quay đợc,

có thêm gá nghiêng dành cho phoi hoặc có thêm đầu lắp dao ngang

Ngày nay ngời sử dụng có thể lựa chọn trung tâm gia công từ nhiềudạng và cỡ kết cấu khác nhau Trớc hết cần lựa chọn giữa hai dịch chuyển kếtcấu: trục chính thẳng đứng và trục chính nằm ngang Trong trung tâm gia công

có dạn trục chính thẳng đứng thờng thích hợp chi tiết gia công dạng tấm, thì đểgia công 4-5 mặt của phôi, có dịch chuyển khối vuông là chủ yếu sử dụng cáctrung tâm gia công có trục chính nằm ngang ,chuyển động y,x dọc và chuyển

động quay chủ yếu phôi thực hiện đó kí hiệu các trục là x y z B" ở các trung

tâm gia công có trục chính thẳng đứng thì chủ yếu có các chuyển động x" y"A" tức là chỉ có chuyển động thẳng góc là chủ yếu của trục chính theo trục z

do dụng cụ thực hiện còn lại do phôi thực hiện

Tính vạn năng của một trung tâm gia công chỉ đợc tận dụng nhờ điềukhiển theo quỹ đạo Trong đó nhiều trờng hợp điều khiển 2.1/2d là đủ Do đó

độ phức tạp của chi tiết cơ khí là tăng lên, những trung tâm gia công hiện naycần có ít nhất là các trục có thể nội suy tuyến tính Các bảng hiệu chỉnh ứngvới chiều dụng cụ, đờng kính dao phay, tuổi bền và chế độ cắt cho các dụng

cụ, một yêu cầu thờng đợc đặt ra cho phạm vi sử dụng có giới hạn.ở các máy

Trang 23

hơi hệ CNC cũng phải có khả năng lu trữ các thông số về trọng lợng, dụng cụ,biên dịch chuyển dụng cụ và những dữ liệu đặc trng khác

để có thể quản lí dụng cụ tốt

III Các hệ thống thành phần của một trung tâm gia công.

Nhiều máy CNC yêu cầu sử dụng nhiều dụng cụ theo thứ tự giacông.Các đầu dao Revolver từ lâu đã đợc sử dụng theo mục đích này từ trớckhi có máy NC, đặc biệt là các máy khoan và máy tiện Sau một nguyên công

đầu Revolver tự động xoay theo một vị trí không lắp dụng cụ sẽ đợc nhảy qua

ở các máy NC có đầu dao Revolver dụng cụ yêu cầu phải đợc lập trình qua vịtrí tơng ứng của đầu dao Revolver dạng đĩa tròn ở những trung tâm gia công

số lợng của vị trí dụng cụ cần thiết hơn nhiều ở các trờng hợp đặc biệt là 100hoặc nhiều hơn Vì vậy nhiều dạng kết cấu ổ tích dao khác nhau đã đợc thiết

kế, chế tạo và sử dụng

Trên máy CNC mỗi dụng cụ đặc trng bởi một mã riêng đó cùng với cácthông số bù dao đợc lu trữ trong một cơ sở dữ liệu đặc biệt Bình thờng các dao

đợc lắp sẵn trên đầu dao tại một vị trí xác định khi dao đợc đa vào vị trí làmviệc thì bộ điều khiển phải tham chiếu đến dữ liệu của nó để tính toán lợng bù

Để mã hiệu dụng cụ có nhiều cách khác nhau nhng trớc hết cần phải nhận biết

u điểm và hạn chế của từng dụng cụ hiện đợc áp dụng, đó là mã hiệu vị trí, mãhiệu dụng cụ theo cách cơ khí mã hiệu dụng cụ theo điện tử, mã hiệu vị tríthay đổi ở các mã hiệu vị trí, các vị trí trong ổ tích dao từ 1 đến n đợc đánh sốvào trong chơng trình gia công, chi tiết không phải là dụng cụ mà là vị trí đợclập trình Sau khi sử dụng, dụng cụ lại trở về vị trí quy định của nó trong ổ tíchdao, u điểm của cách này là tìm kiếm vị trí nhanh, xác nhận vị trí năng độngbằng hệ thống thích hợp nh dùng cam mã hiệu dài và dùng các, vì vậy tốc độtìm kiếm có thể cao dụng cụ tìm kiếm có thể nhận vị trí bất kì ,các vị trí lâncận là để trống ,hiện tợng va đập không xuất hiện Nhợc điểm của cách này là:Khi thay đổi chơng trình phải xác định lại vị trí của chi tiết gia công bất kỳ cóthể xuất hiện các vấn đề, nếu theo chơng trình gia công lại có nhiều dụng cụkhác nhau nhận vị trí nh nhau, việc điền đầy ổ tích dao với những dụng cụcùng họ là vấn đề phức tạp và chỉ có thể thực hiện đợc bằng các thủ thuật đặcbiệt trong hệ thống CNC Mã hiệu dụng cụ theo cách cơ khí là cách mà từngdụng cụ, ví dụ ở các hình trụ của cơ cấu tiếp nhận dụng cụ có các vòng mãhiệu u điểm của cách này là: sắp xếp các dụng cụ đợc lập trình, xác định vị trí

Trang 24

của ổ dụng cụ trong ổ tích dao, hiệu dụng cụ, hạn chế của cách này: tốn thờigian và sai số khi lắp ghép các các vòng mã hiệu cơ cấu giữ đợc mã hoá không

có khả năng sử dụng cho mọi loại máy thời gian tìm kiếm dài, vì quãng đờngngắn nhất không đợc biết Để tránh điều đó các dụng cụ đợc sắp xếp theo sốhiệu tăng dần và những vị trí đó phải giữ nguyên, nếu sử dụng các mã hiệumỏng dán lên dụng cụ mã hiệu thì cũng không khắc phục đợc vấn đề đó Mặtkhác các dải mã hiệu lại dễ bị bong ra do tác động của chất làm mát, ở cáchmã hiệu dụng cụ điện tử từng vị trí tiếp nhận dụng cụ hoặc các dữ liệu dụng

cụ Ưu điểm của cách này là quá trình mã hóa và đọc đợc thực hiện tự động,không có tác động bằng tay, ít sai số, từng dụng cụ cả dữ liệu hoặc mang sốhiệu dụng cụ Trong trờng hợp này, máy tính sau khi đọc số hiệu dụng cụ sẽcung cấp mọi dữ liệu dụng cụ thông qua đờng dẫn dữ liệu tới hệ CNC đảmnhận việc xử lí dữ liệu dụng cụ đã thay đổi tới con chíp dữ liệu hoặc tới máytính mới đợc thực hiện Với cách mã hiệu vị trí thay đổi ngời vận hành máynạp từng dụng cụ vào từng vị trí bất kì trong ổ tích dao và cung cấp thông tinnày cho hệ CNC Hệ CNC tiếp nhận ngay và thực hiện tiếp khâu quản trị dữliệu Cách này càng chiếm u thế vì nó tận dụng các tính chất u việt của hệ điềukhiển số và tránh các điểm hạn chế Ưu điểm của cách này là: Sử dụng cácdụng cụ không mã hoá hoặc các dụng cụ mã hoá điện tử, tận dụng các mã hiệu

vị trí tin cậy của ổ tích dao Lập trình số hiệu dụng cụ trong chơng trình tiếntrình tìm kiếm có quãng đờng ngắn nhất, thời gian thay đổi dụng cụ ngắn vìtốn kém, trao đổi hai dụng cụ giữa vị trí ổ tích dao và vị trí trục chính điềukhiển ứng với các mã hiệu vị trí thay đổi là một hệ CNC có phần mềm cầnthiết, hệ CNC này phải:

- Tạo lập đợc sự sắp xếp đúng của các dữ liệu trong từng lần thay đổidụng cụ và lu giữ (nhớ) các dữ liệu đó toàn vẹn

- Cung cấp các dao diện dữ liệu tơng ứng cho thiết bị đọc, ghi của linhkiện dữ liệu và cho máy tính dữ liệu dụng cụ khi sử dụng hệ thống mã hiệu

điện tử

Hỗ trợ khâu thay đổi dụng cụ bằng tay bằng cách hệ CNC đa dụng cụtìm kiếm tới một trạm lấy dụng cụ và hiển thị số hiệu dụng cụ để kiểm tra

- Giữ chỗ cố định cho các dụng cụ quá cỡ và để trống các chỗ bên cạnh

3 Thay đổi phôi và chi tiết gia công.

- Với thiết bị thay đổi phôi và chi tiết gia công tự động có thể tránh đợcthời gian phụ để điều chỉnh, kẹp chặt, gá lắp tháo đỡ phôi chi tiết gia côngbằng cách thực hiện các thao tác đó ngoài phạm vi thời gian cắt vật liệu Tiền

đề ở đây là máy đợc trang bị một cơ cấu thay đổi palete.Palete là Phơng tiệnmang phôi, trên bề mặt và các phần tử chức năng để định vị và kẹp chặt một

Trang 25

cách chính xác lên bàn trung tâm gia công Palete này đợc thiết bị thay đổichuyển động từ chờ tới phạm vi gia công của máy và sau khi gia công xong,chi tiết lại đợc chuyển đi Nhờ vậy các phôi chỉ đợc thay đổi chỉ trong vài giây.Khi có thêm ổ tích palete hoặchệ vận chuyển khép kín có thể tự động thay đổiphôi và chi tiết gia công trong thời gian gia công dài bất kì.

- Thay đổi palete tự động là điều kiện bắt buộc đối với giải pháp tíchhợp hoá các trung tâm gia công để thiết lập các hệ thống gia công linh hoạt

Đối với trờng hợp ứng dụng này, palete phải đợc ứng dụng thêm các hệ thốngmã hiệu chỉnh nạp và đọc tự động chẳng hạn có thế cho biết trớc số hiệu phôihoặc chi tiết, số hiệu máy và thứ tự cần đảm bảo khi gia công trên máy CNC ởcác thiết bị mã hoá này còn có yêu cầu phải tạo khả năng xác định rõ sau khigia công là các palete các máy nào trong hệ thống gia công linh hoạt Yêu cầunày là cần thiết khi có sai số gia công xuất hiện, khi giới hạn dung sai bị vợtqua hoặc có phế phẩm thì ngời vận hành máy dễ dàng phát hiện ra máy hoặcdụng cụ gia công nào đó có sai số

Trang 26

Trên các máy CNC quá trình gia công đợc thực hiện một cách tự động.

Hệ thống điều khiển số của máy sẽ điều khiển quá trình gia công theo một

Ch-ơng trình đã lập sẵn chCh-ơng trình NC đóng một vai trò rất quan trọng trong quátrình gia công, đó là một mắt xích của quá trình chuẩn bị sản xuất

Vị trí của chơng trình NC đợc thể hiện trong sơ đồsau:

Quá trình hình thành chơng trình NC đợc hiểu nh sau: Từ bản vẽ thiết kếngời lập trình có các thông tin hình học để tính toán sắp xếp cáclệnh điềukhiển theo trình tự nhất định, đồng thờingời lập trình phải cung cấp các thôngtin công nghệ (chế độ công nghệ dụng cụ, các chức năng phụ) để hình thànhchơng trình NC Nh vậy chơng trình NC chứa toàn bộ các thông tin hình học

và thông tin công nghệ của quá trình gia công

Trên cơ sở phân tích về quá trình hình thành chơng trình NC ta có địnhnghĩa sau: quá trình thiết lập các lệnh cho dụng cụ cắt trên cơ sở bản vẽ chi tiết

và các thông tin công nghệ rồi chuyển các thông tin này sang bộ phận mang dữliệu đợc mã hoá và sắp xếp theo dạng mà máy hiểu đợc gọi là lập trình

Tuy nhiên để có thể lập trình gia công trên máy CNC chúng ta phảinắm đợc những khái niệm cơ bản

Trang 27

- Các chiều chuyển động của máy công cụ điều khiển số đợc xác địnhbởi hệ toạ độ vuông góc của bàn tay phải.Hệ toạ độ này luôn đợc gắn trên chitiết Khi lập trình chi tiết đợc coi là đứng yên, các chuyển động thuộc về phầndao cụ.

- Chiều quay dơng ứng với chiều quay thuận của chiều kim đồng hồ.Khi tanhìn tổng thểchiều dơngcủa trục tịnh tiến

- Để bố trí thứ tự của các trục toạ độ hợp với các chiều chuyển động củamáy, tiêu chuẩn DIN66217 xác định:

*Trục Z:

Nếu máy có trục chính cố định không xoay nghiêng đợc thì trục nằmsong song với trục chính công tác hoặc chính là đờng tâm trục đó Nếu trụcchính xoay nghiêng đợc và chỉ một vị trí xoay nghiêng song song với một trụctoạ độ nào đó, thì chính trục toạ độ đó là trục Z

Nếu trục chính xoay nghiêng đợc song song với nhiều trục toạ độ khácnhau thì trục Z là vuông góc với bàn kẹp chi tiết chính của máy

Nếu trục chính xoay nghiêng đợc theo một hớng nghiêng với chính nó

thì trục này kí hiệu là W

Nếu máy có nhiều trục chính công tác, ta sẽ chọn một trong số đó làtrục chính theo cách u tiên trục nào có đờng tâm vuông góc với bàn kẹp chitiết Nếu máy không có trục chính công tác ( máy bào , máy gia công điệnhoá ) thì trục Z cũng là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết

*Trục X.

Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song với bề mặtkẹp chi tiết, thờng u tiên theo phơng nằm ngang Chiều của trục X đợc xác

định nh sau

2.1 Trên các máy có dao quay tròn.

a.Nếu trục Z đã nằm ngang thì chiều dơng của trục X hớng tới về bênphải khi y ta nhìn từ trục chính hớng vào chi tiết

b Nếu trục Z thẳng đứng và máy có một thân máy thì chiều dơng củatrục X hớng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hớng vào chi tiết Nếu máy

có hai thân máy thì chiều dơng của trục X hớng về bên phải nếu ta nhìn từ trụcchính hớng vào trục chính thân máy trái

2.2 Trên máy có chi tiết quay tròn.

Trục X nằm theo phơng hớng kính của chi tiết và đi từ trục chi tiết đếnbàn kẹp dao chính

2.3 Trên các máy không có trục chính công tác.

Trục X chạy song song theo hớnggia công chính

*Trục Y

Trang 28

Vị trí của trục Y xác định sau khi các trục X và trục Z đã đợc địnhnghĩa.

2.4 Các điểm chuẩn.

Trong vùng làm việc của máy công cụ CNC, cần xác định các điểmchuẩn sau đây

- Điểm gốc 0 của máy (ký hiệu M)

- Điểm 0 của máy M là điểm gốc của hệ toạ độ máy Nó đợc nhà chế tạomáy quy định theo một quan điểm có mục đích (VD: ở các máy tiện CNC đó

là dao diện của trục quay (trục Z), với mặt tỳ của mâm cặp trên mặt bích củatrục chính)

- Điểm 0 của chi tiết (ký hiệu: W)

- Điểm 0 của chi tiết W là điểm gốc của hệ toạ độ chi tiết W có thể đợcngời lập trình lựa chọn tuỳ ý trên chi tiết

Trang 29

W A

- Điểm chuẩn R

Điểm chuẩn R là điểm xác định trong vùng làm việc của máy công cụ

mà khoảng cách từ nó đến điểm 0 của máy M cần đợc chính xác

+ Điểm chuẩn đợc đặt mốc trên mỗi trục (nh một phần cứng ) nhớ cữchặn cố định hoặc cữ chặn có thế chỉnh theo từng bớc không đổi Điểm chuẩn

là cần thiết trong trờng hợp hệ điều khiển dùng phép đovị trí kiểu gia số

ở đây, cứ mỗi lần đóng mạch , hệ điều khiển thì các trục phải đợc chạy

về điểm chuẩn của nó ,có nh vậy hệ điều khiển mới có một điểm khởi xuất ,từ

đó bắt đầu đếmcác khoảng gia số Nếu chỉ dùng các cữ chặn và công tắc ngắthành trình thì không đảm bảo đợc độ chính xác đòi hỏi khi đi tới điểm chuẩn( độ chính xác thờnglà 0,0005 hoặc 0,001 mm)

Bởi vậy cụm tổ hợp ,cữ chặn và công tắc ngắt hành trình chỉ báo cho hệ

điều khiển vùng lân cận điểm dừng vùng đó nằm trớc điểm D của tín hiệu đobiểu thị điểm chuẩn

Để khắc phục các sai số cắt gọt ,khi đảo chiều trục công tác, dịchchuyển trở về điểm chuẩn R luôn luôn thực hiện theo cùng một chiều và theochế độ chạy dao chậm Khoảng cách của điểm chuẩn R và điểm 0 của máy M

đợc thông báo cho hệ điều khiển thông qua dữ liệu điều chỉnh máy

Các giá trị tốc độ chạy về điểm chuẩn cũng nh tốc độ của hành trìnhchạy dao chậm trên từng trục ,phụ thuộc và các số liệu kĩ thuật của máy nhkhối lợng bàn máy Chiều dài đoạn dịch chuyển trở về điểm chuẩn R cũng đợcthông báo cho hệ điều khiển thông qua dữ liệu điều chỉnh máy

Dịch chuyển trở về điểm chuẩn đợc thực hiện hoặc là nhờ một lệnh

ch-ơng trình chuyên dụng ,hoặc là nhờ một công tắc chuyên dụng trên bảng điềukhiển

- Điểm chuẩn của dao P

Để có thể xác định vị trí của dao trong vùng làm việc của máy ,ta xác

định điểm chuẩn P của dao

Các điểm chuẩn của dao P trên các dao khác nhau

Trang 30

- Các điểm chuẩn khác

Tuỳ theo dạng máy công cụ ta còn có các điểm chuẩn khác ,xác định cómục đích

3 Nội dung của chơng trình NC.

Nội dung của chơng trình đợc tạo thành từ một số khối mô tả quá trìnhhoạt động của máy bởi các bớc hoặc các câu Mỗi một khối đại diện cho mộtbớc gia công hình học hoặc một chức năng gia công cụ thể nào đó Các khốiriêng biệt đợc đánh số liên tiếp và đợc phân cách với nhau bởi mã kết thúc

khối

Mỗi một khối đợc lập nên bởi các từ, thờng bao gồm các kí tự chữ thêmbởi giá trị số để tạo nên các chuyển động gia công và các chức năng chuyểndịch Mỗi một khối có thể bao gồm những lệnh khác nhau có các kiểu lệnhsau:

- Các lệnh hình học điều khiển chuyển động tơng đối giữa dao và phôi là

- Các lệnh chu trình hay chơng trình con thờng hay gọi là các phần

ch-ơng trình tiếp theo

- Các địa chỉ thờng là một chữ cái qui định các giá trị số đi theo sau phải

lu trữ vào đâu, nghĩa là vào khối thông tin nào

- Mỗi địa chỉ đợc xuất hiện trong một khối việc lập trình điểm thập phân

đại diện cho dữ liệu hành trình kiểu số với dấu chấm thập phân đợc xử lí bởicác số O đi trớc hay theo sau tuỳ theo chiều dài từ và khả năng di chuyển chophép của việc điều khiển (độ phân giải điều khiển)

Để xác định giá trị thực của một số với kiểu điều khiển không biểu diễngiá trị của chúng theo kiểu thập phân, các số 0 phải đợc viết phù hợp với cáclệnh đặc biệt mà ứng dụng vào thiết bị điều khiển đợc dùng

4) Thủ tục lập trình

Sự khác nhau giữa các thủ tục lập trình dựa trên các yếu tố sau :

- Vị trí lập trình

Trang 31

bị điều khiển cụ thể, mộtthiết bị chuẩn bị băng và kinh nghiệm

b) Lập trình có sự trợ giúp của máy tính

- Khi lập trình có sự trợ giúp của máy tính, ngời lập trình mô tả chi tiếtcho máy tính bằng một ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu đợc đó là chơngtrình gốc Nó có thể đợc đa vào theo một trong hai cách:

Tách rời: Chơng trình gốc đợc đa vào máy tính thông qua một bộ phậnmang dữ liệu( VD: nh thẻ đục lỗ) Dữ liệu đợc đục ở trên có thể đợc đọc theotrình tự vào máy tính thông qua một thiết bị không nối trực tiếp với máy tính

- Liên kết dữ liệu đợc đa trực tiếp vào máy tính qua một cổng sử dụngmột ngôn ngữ lập trình phù hợp

Nhiệm vụ của ngôn ngữ lập trình là giúp đỡ việc mô tả chi tiết nghĩa làchuyển động giữa dao và phôi để đạt đợc hình dạng yêu cầu trên máy NCđợctrang bị cho công việc đó

c)Sự kết hợp với hệ thống thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD)

Ngày nay cùng với sự phát triển của các lĩnh vực tự động hoá, ngời ta đãtiến hành kết hợp việc lập trình bộ phận NC với hệ thống CAD với CAM Nh-

ng do giá trị đầu t còn quá cao nên các hệ thống kết hợp kiểu này còn rất hiếmtuy nhiên trong các lĩnh vực chuyên môn hoá cao, chẳng hạn nh việc thiết kế

và chế tạo các bảng mạch in thì kiểu liên kết này đang đợc sử dụng ngày càngnhiều

d) Điều khiển đầu vào dữ liệu bằng tay

- Việc điều khiển dữ liệu bằng tay không khó khăn đối với các thiết bị

điều khiển hiện đại chúng đợc cung cấp một cách thuận tiện để tạo nên mộtkiểu đối thoại thân thiện giữa ngời sử dụng với máy thông qua các phím dànhriêng và các chu trình, chơng trình con đợc lu giữ Nhờ các thiết bị hiển thị lỗi

đầu vào và việc tính toán dữ liệu hành trình cắt cục bộ trong máy CNC, số lợngcác dữ liệu vào cần thiết lúc này nhỏ hơn nhiều so với khi lập trình đợc làmbằng tay trong phòng kĩ thuật

5) Lựa chọn hệ thống lập trình.

a Sự da dạng của các chi tiết liên quan.

Trang 32

- Sự phức tạp của hình dáng chi tiết

- Hình dạng phôi

- Nỗ lực cần thiết để quyết định các số liệu công nghệ

- Độ giống nhau của phôi

b Các máy NC

- Số các máy NC đã có

- Sự đa dạng của các kiểu máy NC đang sử dụng

- Qui trình chế tạo đang dùng

- Phạm vi của các thiết bị NCđang sử dụng

- Năng lực của đội ngũ nhânviên

- Kinh nghiệm về NC của những ngời vận hành và lập trình

- Việc sử dụng các thiết bị tính toán hay các thiết bị lập trình có sự trợgiúp của máy tính đã giảm đáng kể khối lợng công việc cho ngời lập trình chitiết Máy tính nhận và phân tích số liệu riêng kiểm tra các lỗi đầu vào, tiếnhành tất cả các tính toán cần thiết, sắp xếp các kết quả theo một hình thức tối u

và giữ các dữ liệu theo một chuỗi lôgíc tất cả đều không có sự can thiệp củacon ngời, lập trình chi tiết phải tính toán vấn đề gia công và sau đó lập trìnhtrong một ngôn ngữ tợng trng gần với ngời sử dụng

- Các u điểm do khuynh hớng này tạo ra là:

- Giảm đáng kể về thời gian và giá thành so với phơng pháp chuẩn bị sảnxuất thông thờng

- Sử dụng một ngôn ngữ lập trình thông dụng

Trang 33

II Các hình thức tổ chức lập trình

Còn gọi là hình thức tổ chức lập trình ngoại tuyến

phải cung cấp cho ngời vận hành máy phải có trình độ nghề nghiệp cao

III Cách viết một chơng trình cho máy điều khiển số

- Từ lệnh (địa chỉ / cú pháp )

Để lập chơng trình gia công trên máy CNC có rất nhiều phơng pháp

- Các phơng pháp lập trình

+ Lập trình trực tiếp trên máy CNC: là quá trình tìm ra thông số điều

khiển nhập chúng vào hệ điều khiển trực tiếp trên máy thông qua bảng điềukhiển

+ Lập chơng trình bằng tay là quá trình thu thập sắp xếp xử lí các dữ

liệu cần thiết cho công việc gia công trên máy CNC không có sự trợ giúp củacác loại máy tính đó là bớcquá độ bằng tay sang lập trình bằng máy

Lập trình với sự trợ giúp của máy tính làm giảm đáng kể công sức củangời lập trình Máy tính phân tích xử lí các dữ liệu kiểm tra lỗi, làm các tínhtoán cần thiết tạo ra dữ liệu hình học và công nghệ cho hệ điều khiển Quátrình tự động hoá trong gia công CNC để từ lập trình bằng tay đến lập trình có

sự trợ giúp của máy tính và tiến tới toàn lập trình tự động bằng máy tính

Cấu trúc một chơng trìnhgia công điều khiển CNC đợc tiêu chuẩn hóa ,một chơng trình gia công bao gồm một số lợng các từ lệnh Mỗi từ lệnh baogồm các chữ cái, địa chỉ và trình tự các con số Mỗi từ lệnh cung cấp thông tinnhất định cho hệ điều khiển

Chơng trình gia công trên máy phay CNC có cấu trúc câu lệnh tơng tự

nh trên máy tiện CNC và có các dạng nh sau:

Số câu lệnh Lệnh đờng đi

Thông tin đờng đi

Chi tiết gia công

Số hiệu

CN Lệnh phụ trợ

Trang 34

Từ lệnh N: Dùng để đánh số cho câu lệnh, mỗi câu lệnh thì có số hiệuthứ tự nhất định, nhờ đó mà câu lệnh đợc tìm ra trong chơng trình.

- Từ lệnh G: Gồm các địa chỉ G và mã số từ 00-99 với các địa chỉ vẽ ờng dịch chuyển

đ-Từ lệnh X,Y,U,W,Q,R, A,B,C, E, dùng để cung cấp cho hệ điều khiển

các thông số về vị trí đích của đoạn đờngcần dịch chuyển trêntừng trục toạ độhoặc góc xung quang các trục đó

-Từ lệnh X,I,J,K: khi dịch chuyển theo đờng cong, các từ lệnh này chỉdẫn vị trí tâm điểm của đờng cong nội suy theo các hớng trục X, Y,Z

- Từlệnh F: Dùng cholập trình tốc độ chạy dao đơn vị (mm/ph)

- Từ lệnh F: Dùng cho lập trình số vòng quay trục chính (v/ph)

- Mỗi câu lệnh phải có câu lệnh riêng lẻ cho nó, nhờ đó có thể tìm ra

đ-ợc chơng trình Trong mỗi chơng trình, số đánh dấu cho câu lệnh đã định chỉcho phép dùng một lần

- Số câu lệnh không ảnh hởng gì đến thứ tự, theo đó các câu lệnh đợc

hệ điều khiểnxử lí đều đợc hiển thị Các câu lệnh huy động nh một trình tự khichúng đợc nạp vào hệ điều khiển

- Trong đa số các hệ CNC, trong khi xử lí chơng trình thì số câu lệnh

đang xử lí đều đợc hiển thị Do đó quá trình vận hành máy đợc thông báo ởmọi lúc về mức độ xử lí chơng trình

- Từ lệnh G (điều kiện đờng dịch chuyển) Chữ cái địa chỉ G thông báo

hệ điều khiển lệnh chuẩn bị dùng điều khiển các chuyển động của máy, nh nội

suy GO1

- Một lệnh có tác dụng chuẩn bị đổi mạch cho hệ điều khiển sang 1 tiếntrình tự động xác định

- Lệnh đờng dịch chuyển gồm các chữ cái chuẩn bị G và một mã số hai

vị trí 00-99 hoặc tuỳ theo từng tiêu chuẩn lập trình

- Có 3 dạng đờng dịch chuyển Những điều khiển đờng dịch chuyển nhớtrong hệ điều khiển có tác dụng đối với mọi câu lệnh tiếp theo cho đến khi bịmột điều khiển dịch chuyểnkhác, cùng dạng viết đè hoặc bị xoá bởi lệnh xoá

- Những điều khiển đờng dịch chuyển chỉ có tác dụng trong câu lệnhnào mà nó đợc đa vào khi lập trình

- Nhng điều khiển dịch chuyển mà tiêu chuẩn không đặt cho nó một ýnghĩa chắc chắn- một ý nghĩa của mã số trong nhóm này, đợc xác định bởi nhàchế tạo điều khiển

Trang 35

- Khi đóng mạch cho hệ điều khiển CNC một số điều kiện đờng dịchchuyển đợc đặt vào một cách tự động Những điều kiện đờng dịch chuyển nàymột phần do các nhà chế tạo hệ điều khiển cài đặt không thay đổi đợc mộtphần chúng có thể đợc ngời sử dụng máy cài đặt qua dữ liệu điều khiển máy

Mô tả các điều kiện đờng dịch chuyển.

G00 (chạy dao nhanh, điều khiển theo điểm dụng cụ không tham giacắt )

Điểm đích đã lập trình đợc đi tới bảng hành trình chạy dao nhanh.Thông thờng trong các hệ điều khiển hiện đại đoạn đờng cần dịch chuyển cácdữ liệu điều chỉnh máy có thể xác định trớc xem liệu có cần chạy nhanh tớivận tốc tối đa trên từng toạ độ có đoạn dịch chuyển dài hơn hoặc có cần thíchứng tốc độ dịch chuyển tính ra với tốc độ cho phép tối đa

- Độ lớn của tốc độ chạy dao nhanh thờng không cần phải lập trình Nó

đợc nhớ trong hệ điều khiển nh một hằng số máy

- Có một vài hệ điều khiển xử lí G00 theo kiểu đồng thời dịch chuyểnvới tốc độ nhanh tối đa cho phép)

- Độ lớn của tốc độ chạy dao nhanh thờng không cần phải lập trình Nó

đợc nhớ trong hệ điều khiển nh một hằng số máy

- Có một vài hệ điều khiển xử lí G00 theo kiểu đồng thời dịch chuyểnvới tốcđộ nhanh tối đa trên tất cả các trục

- GO1 ( chạy dao gia công theo đờng thẳng ) Từ lệnh GO1, nội suy

đ-ờng thẳng Hệ điều khiển cho phép chạy dao gia công theo đờng thẳng với tốc

độ gắn bởi địa chỉ F Trong trờng hợp đặc biệt của nội suy tuyến tính giữa mộtchuyển động tuyến tính và một chuyển động quay tròn, chuyển động tổng hợpcủa điểm chuẩn dao là một đờng xoắn Helix

- G 02, G03 Nội suy vòng G02 sản sinh một chuyển động cong giữa

điểm khởi xuất và điểm đích theo chiều kim đồng hồ, với G03 thì ngợc chiềukim đồng hồ.Đờng cong đợc đi qua với tốc độ chạy dao đã lập trình Xác địnhchiều thuận G02 hay chiều ngợc G03 theo chiều kim đồng hồ là dựa vào quansát các trục toạ độ theo chiều từ dơng đến âm trên mỗi trục Để giúp hệ điềukhiển sản sinh ra biến dạng cong mong muốn, ngoài điều kiện đờng dịchchuyển G02 hay G03 nó còn cần các dữ liệu về toạ độ điểm đích, vị trí của tăm

đờng cong nội suy hoặc độ lớn của bán kính đờng cong nội suy Toạ độ củatâm đờng cong nội suy đợc lập trình theo địa chỉ I,J,K tơng ứng với các trụctoạ độ X, Y,Z

G11 bán kính lợn, cạnh vát

G14 Nhảy và nhắc lại một số câu lệnh của chơng trình

VD:G14 J2 N1 =4 N2= 1 6

Trang 36

G41 : Bù bán kính dao ở bên trái mặt gia công.

G42: Bù bán kính dao ở bên phải

G43: Bù bán kính dao phay, dao áp sát

G44: Bù bán kính dao khi dao vợt quá mặt gia công

G40:Lệnhhuỷ bỏ các lệnh chỉnh lý dao G41, G42, G43,G44

G54 - G59 lệnh dịch chuyển điểm 0

Với chức năng này cho phép gọi ra trong chơng trình giá trị dịch chuyểntoạ độ của điểm gốc đã đợc truy nhập trớc đây và hệ điều khiển W -M - Xêdịch điểm 0

Z Y X

Trang 37

Với điều kiện này có thể đạt đợc một sự thực hiện chính xác các chuyểntiếp biên dạng không liên tục Việc bắt đầu thực hiện câu lệnh tiếp theo sẽ bịhãm lại cho đến khi khoảng cách lân cận điểm đích của câu lệnh đang thựchiện đợc thực hiện nốt bằng một giá trị tính trớc nhờ các dữ liệu điều chỉnhmáy.

G64:Dao cắt chạy trên biến dạng quá độ phụ thuộc vào tốcđộ cắt

G81 đến G89: Các chu trình gia công Với các lệnh này, những chu kỳ

công tác khác nhau sẽ đợc xác định Một chu trình công tác, theo nghĩa của

điều kiện chuẩn bị này là một trình tự các chuyển động trên một trục với các

số vòng quay tơng ứng của trục côngtác ấy

Trong câu lệnh lập trình có các từ lệnh cho chu trình công tác, nhữngcông nghệ gia công mong muốn đợc xác định bởi những điều kiện đờng tơngứng từ G81 đếnG89

G79: Gọi chu trình đếnvị trígia công

G78:Khai báotoạ độ các điểm đích gia công

- Các lỗ - khoan - khoét - doa

Trang 38

I3 : Lợnggiảm chiều sâu cắt.

K20: Chiều sâu cắt lần khoan đầu tiên

G90: Các số liệu đo kiểu tuyệt đối

Các tọa độ của điểm đích đợc đa vào ở dạng các giá trị tuyệt đối, cónghĩa là góc đo bằng điểm gốc 0 của chi tiết

- Chọn dao phay rãnh chuyêndùng 14 T02

Trang 39

N7 G00 Z50

N8 X-50 Y-50 M05 M09

N9 M30

G91: Lập trình theo kích thớc tuyệt đối

Các chỉ dẫn tọa độ XYZ tính từ vị trí tơng đối xuất phát dao đến điểm

Lệnhh dịch chuyển gốc 0 sẽkéo dài tác dụng cho đến khi nó bị thay đổibởi một lệnhh dịch chuyển gốc 0 khác

Địa chỉ chạy dao F

Tốc độ bàn máy cần dịch chuyển đợc lập trình trực tiếp trong các hệ

điều khiển CNC với địa chỉ Fcó đơn vị đo là mm/ ph hoặc inch/ min

+ Địa chỉ dao T

Các khối dụng cụ cắt là lệnh trực tiếp, lệnh gọi dụng cụ bắt đầu đổidụng cụ M06 Trong một số máy, lệnh đổi dụng cụ đồng thời là lệnh mở đầukẹp

- Địa chỉ số vòng quay của trục chính S tuỳ theo cấu tạo của hệ điềukhiển mà số vòng quay trục chính đợc lập trình trực tích dới dạng địa chỉ Shoặc một mã số

+ Các câu lệnh điều khiển trục:

Việc dịch chuyển đọc các trục đợc điều khiển hoặc bằng các lệnh X Y,

X kèm theo sau là toạ độ tơngứng trong hệ toạ độ Đềcác.Các giá trịcủa toạ độ

M00: Dừng chơng trình sau khi kết thúc câu lệnh

M01:Tơngtự M00 nhng chỉ đợc thực hiện khi có lựa chọn

M02: Kết thúc chơng trình sau khi thực hiện tất cả các lệnh

M03:Trụcchính quay theo chiều kim đồng hồ

Trang 40

M04:Trụcchính quay ngợc chiều kim đồng hồ.

M10: Kẹp cố định các cơ cấu di động của máy

M11 : Kẹp cố định các cơ cấu di động của máy

M12: Dừng trục chính ở vị trí xác định