Giáo trình phay trên máy CNC hệ Fanuc

Tài liệu này được xem là đầy đủ và hoàn thiện nhất về lập trình và vận hành máy phay CNC các hệ điều khiển mới nhất hiện nay CNC Fanuc 16iM18iM và 21iM, người học vẫn có thể áp dụng các kiến thức của tài liệu cho các hệ điều khiển cũ hơn và mới hơn, vì các hệ điều khiển khác thì sự giống nhau cũng đến 95%, do đó bạn hoàn toàn yên tâm là có thể áp dụng ngay cho các loại máy

CHƯƠNG III

CÁC LỆNH KHAI BÁO ĐẦU CHƯƠNG TRÌNH

3.1 Lập trình tuyệt đối và tương đối 3.2 Hệ đơn vị đo kích thước chi tiết 3.3 Lệnh gọi dao

3.4 Lệnh thiết lập tọa độ điểm chuẩn gia cơng của chi tiết 3.5 Lệnh chọn mặt phẳng gia công

3.6 Bước tiến dao 3.7 Lệnh đơn vị đo bước tiến dao 3.8 Lệnh quay trục chính

3.9 Lệnh đơn vị đo tốc độ trục chính 3.10 Lập trình theo tọa độ cực

3.1) Lập trình tuyệt đối và lập trình tương đối

Để xác định chuyển động của dụng cụ cắt từ điểm hiện

tại đến điểm tiếp theo, ta sử dụng hai phương pháp di

chuyển sau đây:

3.1.1) Phương pháp tuyệt đối (G90)

Trong lập trình gia công theo phương thức tuyệt đối được

Ví dụ ( ) các điểm (1), (2), (3) và (4) theo hệ tọa độ

tuyệt đối trên mặt phẳng X-Y

G90 X-175.0 Y-100 Z50.0; (1)

(G90)X175.0(Y-100) Z50.0; (2)

(G90)(X175.0)Y100(Z50.0); (3)

(G90)X-175.0 (Y100.0) (Z50.0); (4)

3.1.2) Phương pháp tương đối (G91)

Phương pháp tương đối xác định tọa đội một điểm

bàng cách chỉ ra khoảng cách di chuyển từ điểm hiện tại

Phương pháp này được xác định bằng lệnh (G91)

Sử dụng lệnh tương đối để di chuyển dụng cụ từ điểm (1)

đến (2)

G90X10.0Y10.0; (1)

G91X-30.0Y10.0; (2)

G90X-175.0Y-100.0Z50.0; (1)

G91X350.0(Y0)(Z0); (2)

(G91)(X0)Y200.0(Z0); (3)

(G91)X-350.(Y0)(Z0); (4)

3.2) Thông số chế độ cắt

Các điều kiện cắt gọt được thiết lập khi chương trình có

ảnh hưởng đến sự an toàn, hiệu suất và độ chính xác gia

công Các điều kiện này phải được tính toán dựa vào các

thông số công nghệ

+ Tốc độ trục chính (Spindle Speed)

Lệnh Ss dungf để thiết lập tốc độ quay trục chính s là giá

trị cần thiết lập

Lệnh Ss có thể được lập trình riêng một dòng lệnh hoặc

ghép chung với một câu lệnh khác

Giá trị tốc độ quay của trục chính sẽ được duy trì cho đến khi có một giá trị mới thay thế Thông thường phải sử dụng kèm theo một lệnh xác định chiều quay của trục chính là

M03 và M04

M03: Trục chính quay cùng chiều kim đồng hồ

M04: Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ

M05: Dừng quay trục chính

+ Đơn vị đo tốc độ trục chính S (G96, G97)

Với máy CNC hệ điều khiển FANUC có hai cách thiết lập đơn vị đo tốc độ trục chính

như sau:

G96: Tốc độ cắt không đổi (m/phút hay feet/phút)

G97: Tốc độ vòng quay của trục chính không đổi (vòng/phút)

Như vậy việc thiết lập tốc độ quay của trục chính có liên quan đến lệnh thiết lập hệ đơn

vị trong lập trình

+ Hệ đơn vị đo kích thước

G20: Đơn vị đo hệ Inch (in)

G21: Đơn vị đo hệ Mét (mm)

Lệnh G20 và G21 thường được xác định ở đầu chương trình để thiết lập đơn vị đo kích

thước chi tiết

Lệnh G20 và G21 sẽ có tác dụng đến khi được thay thế lẫn nhau

Nếu bỏ qua thông số này thì khi máy chạy chương trình sẽ chạy theo thông số máy cài

đặt sẵn do đó có thể sẽ bị sai kích thước khi đơn vị đo không đúng

Ví dụ: Trước đĩ máy gia cơng chi tiết theo đơn vị hệ inch rồi sau đĩ gia cơng chi tiết

theo hệ mét nhưng khơng cĩ lệnh G21 ở đầu chương trình thì máy sẽ hiểu là hệ inch do

đĩ máy sẽ chạy sai

Trong một chương trình gia cơng chỉ cĩ một đơn vị duy nhất

Lưu ý khi vừa khởi động máy CNC sẽ nhận hệ đơn vị do nhà sản xuất thiết lập

Trong hệ đơn vị Inch, cĩ sai số là 0.0001in

Trong hệ đơn vị Mét, cĩ sai số là 0.001mm

Bảng 3.1 : Đơn vị đo tốc độ quay trục chính cho hệ FANUC

G20 G96 feet/phút S100 M03 Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ với tốc độ 100 feet/phút G20 G97 vòng/phút S2000 M04 Trục chính quay theo ngược kim chiều đồng hồ với tốc độ 2000 vòng/phút G21 G96 m/phút S150 M04 Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ 150 m/phút G21 G97 vòng/phút S1000 M03 Trục chính quay theo cùng chiều kim đồng hồ với tốc độ 1000 vòng/phút

Lưu ý:

Máy phay CNC thường dùng số vịng quay khơng đổi G97

Trong trường hợp sử dụng vận tốc cắt khơng đổi G96 (thường là trong máy tiện) phải sử dụng kèm theo số vịng quay tối đa của trục chính G50 S_;

3.3) Lệnh thiết lập tốc độ tiến dao F (Feedrate)

Ta sử dụng lệnh Ff (f là giá trị tốc độ tiến dao) để thiết lập tốc độ tiến dao

khi gia công cắt vật liệu

Lệnh Ff có thể được lập trình trên riêng một dòng lệnh hoặc ghép chung

trong một câu lệnh khác và nó chỉ có tác dụng ở các lệnh di chuyển dao sau nó

Giá trị tốc độ tiến dao sẽ được duy trì cho đến khi có giá trị mới thay thế

Giá trị cho F phải có dấu “.” để phân biệt phần nguyên và phần lẻ

3.4) Lệnh đơn vị đo tốc độ tiến dao (G94, G95)

Với máy CNC, có hai cách thiết lập đơn vị tốc độ tiến dao là tính theo phút và tính theo một vòng quay của trục chính, hình 6.6

mm hay in /vòng

Hình 6.6b : Tốc độ tiến dao theo vòng Hình 6.6a : Tốc độ tiến dao theo phút

mm hay in /phút

G94: Tốc độ tiến dao tính theo đơn vị / phút (mm/phút hay in/phút)

G95: Tốc độ tiến dao tính theo đơn vị / vòng (mm/vòng hay in/vòng)

Như vậy ta thấy việc thiết lập tốc độ tiến dao có liên quan đến lệnh thiết lập đơn vị đo kích thước chi tiết (G20, G21), từ đó ta có đơn vị đo tốc độ tiến dao từ sự kết hợp giữa các lệnh G20, G21, G94, G95 như sau:

G20 G94 : đơn vị đo tốc độ tiến dao là in/phút

G20 G95 : đơn vị đo tốc độ tiến dao là in/vòng

G21 G94 : đơn vị đo tốc độ tiến dao là mm/phút

G21 G95 : đơn vị đo tốc độ tiến dao là mm/vòng

Ví dụ 6.4

G20 G94 F10 (tốc độ tiến dao 10 in/phút)

G20 G95 F0.01 (tốc độ tiến dao 0.01 in/ vòng)

G21 G94 F200 (tốc độ tiến dao 200 mm/phút)

G21 G95 F0.2 (tốc độ tiến dao 0.2 mm/vòng)

Lưu ý trong phay CNC nên sử dụng tốc độ tiến dao theo phút G94

3.5) Lệnh thiết lập tọa độ điểm chuẩn

gia cơng chi tiết

Để cho máy hiểu vị trí tọa độ điểm “0” của chi tiết

phải tiến hành đo dao Cĩ hai cách thiết lập tọa độ

điểm “0” của chi tiết:

+ Lệnh G54 –G59: lưu gốc tọa độ chi tiết

+ Lệnh G92: Lưu vị trí hiện tai của dao

3.6) Lệnh lưu tọa độ điểm “0” của

chi tiết G54 – G59

Sau khi đo dao và xác định được khoảng cách

giữa vị trí điểm “0” của chi tiết và điểm “0” của

máy Nhập các giá trị khoảng cách X, Y và Z vào

các giá trị X G54 , Y G54 và Z G54 trên máy CNC

Khi gọi một dao nào đĩ trên ổ chứa dao ra để gia

cơng, cần phải gọi đúng lệnh đã lưu trong tọa độ

đo dao đĩ

Lưu ý:

Khơng được gọi sai lệnh lưu tọa độ đo

(Offset) dao vì nếu gọi sai cĩ thể xảy ra va chạm

giữa dụng cụ và chi tiết ảnh hưởng đến độ chính

xác của máy

Trường hợp gia cơng nhiều chi tiết trong một lần gia cơng nên cần nhiều gốc tọa độ, cĩ thể

sử dụng các lệnh G54 đến G59 để lưu các gốc tọa độ của từng chi tiết khác nhau

3.7) Lệnh thiết lập tọa độ điểm “0” của chi tiết theo G92

G54

Tọa độ điểm “O”

Gia công nhiều chi tiết

Đối với một số máy CNC khơng cĩ G54 – G59

để ghi nhớ gốc tọa độ đo (Offset) dao, lúc này

phải sử dụng lệnh thiết lập tọa độ điểm “0” của

chi tiết theo lệnh G92

Cấu trúc câu lệnh như sau:

Ví dụ: Để thiết lập tọa độ điểm “0” của chi tiết

khi biết tọa độ hiện tại của dao so với điểm “0”

cần thiết lập là (40, 50, 25) dùng lệnh G92 như sau:

G92 X40 Y50 Z25.;

3.8) Lệnh chọn mặt phẳng gia công

Để chọn mặt phẳng gia công,

ta sử dụng các lệnh như sau:

G17: chọn mặt phẳng XY

G18: chọn mặt phẳng ZX

G19 : chọn mặt phẳng YZ

Lệnh này cĩ tác dụng trong

việc nội suy cung trịn trên

các mặt phẳng gia cơng

Thiết lập điểm chuẩn với G92

G17: chọn mặt phẳng XY G18: chọn mặt phẳng ZX G19 : chọn mặt phẳng YZ

Chọn mặt phẳng gia công

4.6 Bù trừ bán kính dao

Cách chạy dao nhanh trên mặt phẳng XZ

Y

X

Y

X

4.1 Lệnh chạy dao nhanh G00/G0

Lệnh chạy dao nhanh hay còn gọi là chạy dao định vị G00/G0 Câu lệnh này dùng để điều khiển dao chạy nhanh đến vị trí mong muốn với tốc độ chạy dao nhanh của máy Cấu trúc câu lệnh:

G00/G0 X_ Y_ Z_;

X_ Y_ Z_: tọa độ của điểm dao cần di chuyển đến theo phương X, Y và Z, được

lập trình theo dạng tọa độ tương đối hoặc tọa độ tuyệt đối

Đặt điểm chạy dao:

Dao chạy nhanh từ vì trí hiện tại đến vị trí yêu cầu, tốc độ chạy dao nhanh do nhà sản xuất máy thiết lập

Trong quá trình di chuyển dao không được cắt vật liệu

Cách di chuyển của dao trên mặt phẳng XY (hình)

Dao chạy nhanh theo góc 45o để đạt tọa độ phương thứ nhất

Chạy thẳng để đạt tọa độ phương thứ hai

Lệnh G00 có tác dụng đến khi được các lệnh khác cùng nhóm thay thế (G01, G02, )

Lập trình tuyệt đối

G90 G00 X2.25 Y1.25

Lập trình tương đối G91 G00 X5.25 Y2.25

Điểm Tọa độ O(X,Y) 0,0 A(X,Y) -50,-50 B(X,Y) 50,-50 C(X,Y) 50,50 D(X,Y) -50,50 E(X,Y) -50,0 F(X,Y) 0,50 G(X,Y) 50,0 H(X,Y) 0,-50

Tọa độ các điểm

Ví dụ lập trình theo tọa độ tuyệt đối và tương đối

4.2 Nội suy đường thẳng G01 / G1

Mục đích của câu lệnh này là dùng để điều khiển dao di chuyển theo đường thẳng trong quá trình gia công với tốc độ F

Cấu trúc câu lệnh :

G01/G1 X_ Y_ Z_ F f ; X_ Y_ Z_: tọa độ của điểm dao cần di chuyển đến theo phương X, Y và Z, được

lập trình theo dạng tọa độ tương đối hoặc tọa độ tuyệt đối

F f : tốc độ tiến dao khi gia công chi tiết

Lệnh G01 có tác dụng đến khi được các lệnh gia công khác thay thế

Đặt điểm chạy dao:

Dao chạy từ vì trí hiện tại đến vị trí yêu cầu

Trong quá trình di chuyển dao cắt vật liệu với tốc độ Ff

G40 X-0.35 Y-0.25

4.3 Nội suy cung tròn

4.3.1 Lệnh nội suy cung tròn

Cấu trúc câu lệnh:

G02/G2 ( G03/G3) X(U)_ Z(W)_ (R r ) I i J j F f ;

Cung tròn trong mặt phẳng ZX

Cung tròn trong mặt phẳng YZ

Cung tròn trong mặt phẳng XY

Điểm kết thúc

Tâm của cung trịn

Tâm của cung trịn

Điểm kết thúc

Nội suy cung trịn cùng chiều kim đồng

hồ

Nội suy cung trịn ngược chiều

kim đồng hồ

G17: xác định cung tròn được nội suy trên mặt phẳng XY

G18: xác định cung tròn được nội suy trên mặt phẳng ZX

G19: xác định cung tròn được nội suy trên mặt phẳng YZ

G02/ G2 : Cắt cung tròn theo chiều kim đồng hồ

G03/ G3 : Cắt cung tròn ngược chiều kim đồng hồ

Xp_, Yp_, Zp_: tọa độ của điểm cuối của cung tròn theo phương X, Y và Z, giá trị

tọa độ được xác định theo lập trình tuyệt đối (G90) hoặc tương đối (G91) Khi ta lập

trình nếu tọa độ điểm đầu và cuối cung tròn trùng nhau thì ta không cần phải viết tọa độ đó vào chương trình

Ta có thể lập trình gia công cung tròn bằng cách sử dụng bán kính R hoặc tọa độ tâm (I, J, K)

R_ : bán kính cung tròn

R mang giá trị dương cắt cung tròn ≤ 180 0

R mang giá trị âm cắt cung tròn > 180 0 I_, J_, K_ : tọa độ tâm so với điểm đầu của cung tròn theo phương X, Y và Z

I = Xtọa độ tâm – Xtọa độ điểm đầu cung tròn

J = Ytọa độ tâm – Ytọa độ điểm đầu cung tròn

K = Ztọa độ tâm – Ztọa độ điểm đầu cung tròn

Khi giá trị tọa độ tâm bằng 0 (I0, J0, K0) ta có thể bỏ qua không cần phải viết vào chương trình

F f : tốc độ tiến dao khi gia công

Ví dụ:

Cho 2 đường tròn trên mặt phẳng XY,

bán kính 50mm, có tâm O1 và O2 cắt nhau

tại vị trí A và B tạo thành 4 cung tròn

1,2,3,4 như hình bên Ta có tọa độ các điểm

Hoặc G90 G03 X100 Y80 I0 J50 ; Hoặc G91 G03 X50 Y50 I0 J50 ;

Dao

X0,Y0: gốc tọa độ

Điểm bắt đầu cung trịn

Điểm kết thúc cung trịn

X0,Y0: Gốc tọa độ

X0,Y0: Gốc tọa độ chi tiết Dao

Dao Tâm cung tròn Điểm bắt đầu

N6 G01 Y-1.0 F12

N7 X1.250 N8 G03 X0.750 Y-1.500 (I0 J- 0.5 hoặc R0.5)

R.50 R.75

R.75 R1

0

X0,Y0: gốc tọa độ

R.50 R.75

R.75 R1

0

X0,Y0: gốc tọa độ

Dao

Cung tròn nhỏ hơn 1800, sử dụng R dương:

oG90 G54 G00 X-0.25 Y-0.25 G01 Y1.5 F12

G02 X1.884 Y2.384 R1.25

G02 X1.884 Y0.616 R-1.25

4.3.2 Nội suy đường tròn

Khi ta muốn gia công đường tròn 3600, do đặc điểm là điểm bắt đầu và kết

thúc là 1 nên trong câu lệnh ta không cần phải lặp lại tọa độ điểm cuối

Trong nội suy đường tròn ta chỉ có thể lập trình theo tọa độ tâm đường tròn,

không thể sử dụng được l;ập trình theo bán kính R do qua một điểm và bán kính R cho trước ta có thể vẽ vô số đường tròn

Cấu trúc câu lệnh nội suy đường tròn như sau:

4.3.3 Định hướng nội suy cung tròn

Ta có các hướng xác định chiều nội suy cung tròn trên các mặt phẳng XY, ZX và YZ như sau:

Chiều quay cùng chiều kim đồng hồ (G02) hay ngược chiều kim đồng hồ (G03) trên các mặt phẳng được xác định dựa trên nguyên tắt như sau: trên mặt phẳng XY (ZX hay YZ) G02 hay G03 được xác định khi ta nhìn từ hướng Z dương (+Z) về hướng Z âm (-Z) trong hệ tọa đồ Đềcát (tương tự cho trục Y (cho ZX) và X (cho YZ))

4.3.4 Ví dụ các lệnh di chuyển dao

Nội suy cung tròn trên mặt phẳng XY, ZX và YZ

Lập trình cho dao chạy theo quĩ đạo như hình sau, dao ăn sâu 0.5 mm, lập trình theo tọa độ tuyệt đối và tương đối, bỏ qua các lỗ ở 4 góc

Lập theo tọa độ tuyệt đối G90

Viết đầy đủ

N10 G90 G94 G97 G21 G80 ; N20 G54;

N110 G03 X-20.Y-40 R20; ( I-20 J0.) N120 G01 X-40 ;

N130 G03 X-60 Y-20 R20.; ( I-20 J0.) N140 G01 Y-10.;

N150 X-50 Y0;

N160 G03 X-60 Y10 R10.; ( I-10 J0.) N170 G01 Y20.;

N180 X-40 Y40.;

N190 X-20.;

N200 X0 Y10.;

N210 G03 X30 Y40 R30; ( I0 J30.) N220 G01 X40.;

N230 G02 X60 Y20 R20.; ( I0 J-20.) N240 G01 Y0.;

N250 G00 Z200 M05;

N260 G91 G28 Z0;

N270 M30;

%

Lập theo tọa độ tương đối G91

Viết đầy đủ

N10 G90 G94 G97 G21 G80 ; N20 G54;

N110 G03 X-40 R20.; ( I-20 J0.) N120 G01 X-20 ;

N130 G03 X-20 Y20 R20.; ( I-20 J0.) N140 G01 X0 Y10.;

N150 X10 Y10.;

N160 G03 X-10 Y10 R10.; ( I-10 J0.) N170 G01 Y10.;

N180 G01 X20 Y20.;

N190 X20 ; N200 X20 Y-30.;

N210 G03 X30 Y30 R30.; ( I0 J30.) N220 G01 X10 ;

N230 G02 X20 Y-20 R20.; ( I0 J-20.) N240 G01 Y-20.;

N250 G00 Z200 M05;

N260 G91 G28 Z0;

N270 M30;

%

4.4 Lệnh trở về điểm tham chiếu (Reference Position)

Trên các máy CNC có điểm tham chiếu, các vị trí này thường là các điểm được nhà sản xuất thiết lập sẵn và cố định trên máy Thông thường điểm tham chiếu thứ nhất luôn là điểm chuẩn của máy

4.4.1 Lệnh trở về điểm chuẩn “0” của máy G28

Mục đích của câu lệnh này là di chuyển dao về vị trí điểm “0” của máy Thường dùng trước khi bắt đầu chạy dao hay sau khi chạy xong chương trình

Cấu trúc câu lệnh:

G28 X_ Y_ Z_;

Với X_, Y_, Z_ là tọa độ của điểm trung gian mà dao phải đi qua trước khi trở về

điểm “0” của máy

Thông thường khi sử dụng lệnh này người ta thường lập trình như sau:

G91 G28 Z0;

G28 X0 Y0.;

(Nâng dao lên theo phương Z rồi sau đó mới di chuyển theo phương X và Y để tránh va chạm)

Điểm chuẩn “O” của máy (Điểm tham chiếu thứ nhất)

Điểm tham chiếu thứ hai

Điểm tham chiếu thứ ba

Điểm tham chiếu thứ tư

Các điểm tham chiếu trên máy

4.4.2 Lệnh trở về điểm thay dao G30

Mục đích của câu lệnh này là di chuyển dao về vị trí điểm thay dao

Cấu trúc câu lệnh:

G30 X_ Y_ Z_;

Với X_, Y_, Z_ là tọa độ của điểm trung gian mà dao phải đi qua trước khi trở về

điểm thay dao

Thông thường khi sử dụng lệnh này người ta thường lập trình như sau:

G91 G30 Z0;

4.5.3 Lệnh trở về điểm mong muốn từ vị trí điểm tham chiếu G29

Mục đích của câu lệnh này là di chuyển dao từ vị trí điểm tham chiếu đi qua điểm trung gian rồi về vị trí có tọa độ mong muốn để tiếp tục gia công

Cấu trúc câu lệnh:

Ngoài các lệnh G28, G29, G30 còn có lệnh G27 dùng để kiểm tra xem máy đã về

đúng vị trí điểm tham chiếu hay không Kết quả của lệnh này là tín hiệu đèn báo khi máy về đúng điểm tham chiếu còn nếu không đúng máy sẽ báo lỗi