giáo trình tiện PHAY CNC

MỤC LỤC Nội dung .Trang Lời cảm ơn Tuyên bố bảng quyền Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình ảnh 10 BÀI 1: LẬP TRÌNH TIỆN CNC 11 1.1 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển tiện CNC .11 1.1.1 Các dạng điều khiển 11 1.1.2 Các phận máy .11 1.1.3 Hệ trục toạ độ qui ước 20 1.2 Cấu trúc chương trình tiện CNC 23 1.2.1 Ngôn ngữ lập trình 23 1.2.2 Cấu trúc chương trình gia công 26 1.3 Lệnh, câu lệnh tiện CNC 34 1.3.1 Từ lệnh dịch chuyển dao nhanh không cắt gọt: G00 34 1.3.2 Từ lệnh dịch chuyển dao cắt gọt theo đường thẳng (nội suy đường thẳng ): G01 34 1.3.3 Từ lệnh dịch chuyển dao cắt gọt theo đường tròn (nội suy cung tròn): G02, G03 36 1.3.4 Từ lệnh dịch chuyển dao điểm chuẩn R máy: G28 .39 1.4 Chế độ cắt tiện CNC 40 1.4.1 Chức chọn dao: T .40 1.4.2 Chức chọn tốc độ trục S 41 1.4.3 Chức chọn lượng tiến dao F .42 1.5 Giới thiệu lệnh hổ trợ tiện CNC 42 1.5.1 Lệnh tiện ren với bước ren thay đổi G34 42 1.5.2 Bù trừ bán kính mũi dao tiện 43 1.6 Giới thiệu lệnh chu trình tiện CNC 43 1.6.1 Chu trình tiện trụ ngồi .43 1.6.2 Chu trình tiện ren 47 Bài 2: Vận hành máy tiện CNC 49 2.1 Kiểm tra máy 49 2.2 Mở máy 49 2.3 Thao tác di chuyển máy chuẩn máy 49 2.4 Thao tác cho trục quay .49 2.5 Thao tác di chuyển trục X, Z, C…ở chế độ điều khiển tay 50 2.6 Gá dao, gá phôi 50 2.7 Cài đặt thông số dao 50 2.8 Cài đặt thông số phôi 50 2.9 Nhập chương trình .51 2.10 Mô phỏng, chạy thử 51 2.11 Tắt máy 52 2.12 Vệ sinh công nghiệp 52 Bài 3: Gia công tiện CNN 53 3.1 Tiện trụ ngắn, bậc, cong, ngồi, trụ dài 53 3.2 Tiện lỗ, lỗ bậc, cong, côn 53 3.3 Tiện ren 54 3.4 Tiện ren côn 57 BÀI 4: LẬP TRÌNH PHAY CNC 60 4.1 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển phay CNC .60 4.1.1 Cấu tạo chung máy phay CNC 60 4.1.2 Các phận máy 61 4.1.3 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển phay CNC 68 4.2 Cấu trúc chương trình phay CNC 69 4.3 Lệnh, câu lệnh phay CNC 70 4.4 Chế độ cắt phay CNC 71 4.4.1 Mã lệnh T 71 4.4.2 Mã lệnh S 73 4.4.3 Mã lệnh F 74 4.5 Giới thiệu lệnh hổ trợ phay CNC 74 4.5.1 Mở chương trình có sẵn 74 4.5.2 Xố chương trình 75 4.5.3 Thay đổi dao .75 4.5.4 Tắt, mỡ nước tưới nguội 75 4.5.5 Tắt mở 75 4.6 Giới thiệu lệnh cắt gọt phay CNC .74 4.7 Giới thiệu lệnh chu trình phay CNC 104 4.7.1 Chu trình khoan lỗ 104 4.7.2 Chu trình doa 106 4.7.3 Chu trình Tarơ 106 4.8 Mô chương trình .107 4.9 Xuất, nhập chương trình NC 107 4.9.1 Chuẩn bị máy Phay CNC 107 Bài 5: Vận hành máy phay CNC 111 5.1 Kiểm tra máy 111 5.2 Mở máy 111 5.3 Thao tác di chuyển máy chuẩn máy 113 5.4 Thao tác cho trục quay .113 5.5 Thao tác di chuyển trục X, Y, Z, Q…ở chế độ điều khiển tay 114 5.6 Gá dao, gá phôi 114 5.7 Cài đặt thông số dao 115 5.8 Cài đặt thông số phôi 115 5.9 Nhập chương trình 115 5.10 Mô phỏng, chạy thử 115 5.11 Tắt máy 116 5.12 Vệ sinh công nghiệp 116 Bài 6: Gia công phay CNC 117 6.1 Phay mặt đầu 117 6.2 Phay bậc, cong, cung 117 6.3 Khoan lỗ 118 6.4 Tarô 119 6.4.1 Chu trình ta rơ ren phải G84 G84 X_Y_Z_R_P_F_K_ ; 119 6.4.2 Chu trình ta rơ ren trái G74 .119 6.6 Phay mặt 3D lập trình phần mềm CAD/CAM 120 6.6.1 Hổ trợ Cad 120 6.6.2 Hệ thống CAM 121 BÀI 1: LẬP TRÌNH TIỆN CNC 1.1 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển tiện CNC 1.1.1 Các dạng điều khiển 1.1.1.1 điều khiển điểm – điểm Điều khiển điểm – điểm dùng cho nhiệm vụ định vị đơn giản, mục đích cần đạt kích thước a,b,c,d,e,f phải xác, quỹ đạo chạy dao nhanh hay chậm bàn máy khơng có ý nghĩa định (hình 1.1) Điều khiển điểm – điểm ứng dụng để gia công lỗ phương pháp khoan, khoét, doa cắt ren lỗ Hình 1.1 Điều khiển điểm – điểm Vị trí lỗ điều khiển đồng thời theo hai trục ( hình 1.2a ) điều khiển ( hình 1.2b ) Trong trường hợp chạy dao đơng thời theo hai trục X, Y quỹ đạo chuyển động tạo thành góc α so với trục Trong trường hợp chạy dao độc lập trước hết dao chạy song song với trục Y tới điểm 1’ ( lúc tọa độ X không thay đổi ), sau dao chạy theo trục X để tới điểm đích Hình 1.2 Các dạng chạy dao điều khiển điểm – điểm a) điều khiển đồng thời theo hai trục; b) Điều khiển 1.1.1.2 Điều khiển đường thẳng Điều khiển đường thẳng dạng điều khiển mà gia công dụng cụ cắt thực chạy dao độc lập theo đường thẳng Trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song song vng góc với chi tiết ( trục Z ), ( hình 1.3a ) Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song với trục Y song song với trục X Hình 1.3 Điều khiển đường thẳng a) Trên máy tiện; b) máy phay Điều khiển đường thẳng ứng dụng cho máy phay, tiện, cắt dây đon giản 1.1.1.3 Điều khiển biên dạng ( điều khiển contour ) Điều khiển biên dạng cho phép dụng cụ cắt chuyển động thời theo hai trục để tạo biên dạng phức tạp, chuyển động theo trục có mối quan hệ hàm số ràng buộc với Điều khiển biên dạng ứng dụng cho máy tiện ( H 1.4a ), phay ( H 1.4b ) trung tâm gia công Tùy theo số trục điều khiển chuyển động đồng thời, điều khiển biên dạng contour chia thành hệ thống điều khiển 2D, ½ D, 3D, 4D 5D Hình 1.4 điều khiển theo contour a) máy tiện b) máy phay 1.1.2 Các hệ thống điều khiển 1.1.2.1 hệ thống điều khiển NC Ngày máy trang bị điều khiển NC thơng dụng hệ điều khiển đơn giản với số lượng hạn chế kênh thông tin Trong hệ điều khiển NC, thơng số hình học chi tiết gia công lệnh điều khiển cho dạng dãy số Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau đây: sau mở máy thứ thứ hai đọc sau trình đọc kết thúc, máy bắt đầu thực lệnh thứ thời gian thông tin lệnh thứ hai nằm nhớ hệ thống điều khiển sau hoàn thành việc thực lệnh thứ máy bắt đầu thực lệnh thứ hai lấy từ nhớ Trong thực lệnh thứ hai, hệ điều khiển thực lệnh thứ ba đưa vào chỗ nhớ mà lẹnh thứ hai giải phóng Hình 1.5 Các điều khiển biên dạng nhiều trục Nhược điểm điều khiển NC gia công chi tiết loạt hệ điều khiển lại đọc tất lệnh từ đầu không tránh khỏi sai sót tính tốn hệ điều khiển Do đó, chi tiết gia cơng bị phế phẩm Một nhược điểm khác nửa cần nhiều lệnh chứa băng đục lỗ băng từ nên chương trình bị dừng lại (khơng chạy) thường xun xẩy Ngoài với chế độ làm việc băng đục lỗ băng từ nhanh chóng bị bẩn mòn, gây lỗi chương trình 1.1.2 Các phận máy 1.1.2.1 Ụ đứng Là phận làm việc máy tạo vận tốc cắt gọt Bên lắp trục chính, động bước ( điều chỉnh tốc độ thay đổi chiều quay ) Trên đầu trục đầu lắp với mâm cặp dùng để gá kẹp chặt chi tiết gia cơng Phía sau trục lắp hệ thống thủy lực khí nén để đóng mở kẹp chặt chi tiết 1.1.2.2 Truyền động trục Động trục máy tiện CNC động chiều xoay chiều Động chiều điều chỉnh vơ cấp tốc độ kích từ Động xoay chiều điều chỉnh vơ cấp tốc độ độ biến đổi tầng số thay đổi số vòng quay đơn giản có mơ men truyền tải cao 1.1.2.3 Truyền động chạy dao Động ( xoay chiều, chiều ) truyền chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến vít me đai ốc bi làm cho trục chạy dao độc lập (Trục X, Y ) Các loại động có đặc tính động học ưu việt cho q trình cắt, q trình phanh hãm mơ men q tính nhỏ nên độ xác điều chỉnh cao xác Bộ vít me đai ốc bi có khả biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ma sát, điều chỉnh khe hở hợp lý truyền dẫn với tốc độ cao Hình 1.6 Hệ thống truyền động chạy dao máy tiện CNC 1-2-3-4-5-6- Các đường truyền liên động xử lý trung tâm (CPU ) hệ điều khiển Trong đó: đường nối bảng điều khiển CPU Đường nối CPU thống động chạy dao 3,4 Đường phản hồi từ động đến CPU Đường nối CPU đến đầu ụ đứng đường phản hồi từ ụ đứng CPU ( CPU xử lý tringtam6 hệ điều khiển) 1.1.2.4 Mâm cặp Trong trình đóng mở mâm cặp để tháo chi tiết hệ thống thủy lực ( khí nén ) hoạt động nhanh lực phát động nhỏ an toàn Đối với máy tiện CNC thường gia công với tốc độ cao Số vòng quay trục lớn ( - Thực thi trình hậu xử lý để biên dịch liệu đường chạy dao thành chương trình NC - POST-PROCESSOR Có nhiều phần mềm trợ giúp cho thiết kế mẫu từ Autocad, SolidEdges, SolidWorks, Autodesk Inventor đến chuyên dụng khí Mechanical Desktop, phần mềm tích hợp CAD/CAM như: Pro/Engineer, Cimatron, Catia, EdgeCAM, MasterCam, DelCam, AnphaCam, GibbsCam, VisiCam, TopCAM, SurfCAM, MillCAM, LatherCAM … Việc chọn lựa hệ thống trợ giúp thiết kế CAD tốt tuỳ thuộc vào lãnh vực chuyên môn khác nhau, chuyên môn phải cân nhắc nhiều vấn đề có vấn đề kinh tế, độ linh hoạt (giao diện với thiết bị ngoại vi, khả chuyển tải file, tính tương thích với chương trình khác, khả mở rộng …) Hiện nay, phần mềm chuyên dụng ngành khí phần mềm tích hợp CAD/CAM thực thiết kế mẫu từ đơn giản đến phức tạp với hỗ trợ đồ họa mạnh mẽ như: - Thực ý tưởng thiết kế khối solid (PART FILES) - Lắp ráp chi tiết thành sản phẩm hoàn chỉnh (ASSEMBLY FILES) - Mô lắp ráp hoạt động cấu (mô động) - Chuyển đổi từ chi tiết, cấu lắp ráp thành vẽ 2D (DRAWING FILES) - Tạo khuôn mẫu từ mẫu solid - Tạo hệ thống phần tử liệu 6.6.2 Hệ thống CAM 6.6.2.1 công nghệ gia công NC Để quản lý liệu chạy dao cho mục đích biên dịch tự động thành chương trình NC, ngồi u cầu tính cơng nghệ, phương thức chạy dao phải có quy luật tốn học Thông thường chức gia công NC thiết kế theo điều khiển 2,5 trục; trục; trục; trục (2.5x; 3x; 4x; 5x) theo quy luật hình học song song (parallel), xoắn ốc (spiral), tham số (parametric) Tuỳ thuộc vào yêu cầu gia công (thô, bán tinh, tinh), tuỳ thuộc vào khả công nghệ máy gia công (2.5x; 3x; 4x; 5x), phần mềm CAD/CAM cho phép lựa chọn phương thức chạy dao thích hợp cho bước gia cơng Để tìm hiểu sâu công nghệ gia công NC phải học thêm giáo trình chuyên sâu CAD/CAM, giáo trình đề cập kiến thức Dưới số ví dụ: - Cơng nghệ gia cơng mặt phẳng (Facemiling), chọn phương thức chạy dao nào?(hình 6.5) Hình 6.5: Sơ đồ phay mặt phẳng Để vào/ra dao (lead in/out) chuẩn bị phay mặt phẳng, chọn cách hình 6.6: Hình 6.6: Cách vào dao phay mặt Hốc 2,5x Đường biên Hình 6.7: Phương pháp phay hốc Hốc 3x Công nghệ gia công hốc (Pocket): hốc chũ nhật (2,5x); hốc tròn (2,5x); hốc định hình có khơng có đảo (đáy 2,5x – hình 3.5 định hình 3x - Cơng nghệ gia công đường biên (Profile): tạo đường chạy dao 2,5 trục theo đường biên xếp lớp (hình 6.8); đường xoắn, đường có bo cung - Radial strategy Concentric strategy Spiral strategy Hình 6.8: Phương pháp xuống dao theo chiều Z - Công nghệ gia công lỗ, tập lỗ - Công nghệ gia công mặt biên phức tạp cách phối hợp đường biên mặt biên mặt 4x, 5x … Đường biên Mặt biên Hình 6.9: Sơ đồ gia công biên dạng - Thông số NC bao gồm thông số phôi, dụng cụ cắt (tooling parameters) thông số gia công (machining parameters) Nội dung trình bày kỹ chương 2, phần cơng nghệ lập trình phay tiện NC - Thơng số phơi bao gồm kích thước, hình dáng phôi lượng dư gia công - Thông số dụng cụ cắt bao gồm: Số hiệu dao (chỉ định vị trí chứa dao phận trữ dao); Kết cấu dao (kích thước lưỡi cắt, thơng số hình học phần cắt, đường kính, bán kính mũi dao ) vật liệu phần cắt dao Hình 6.10: Thơng số chiều sâu cắt - Thông số gia công bao gồm: Tốc độ trục (spindle speed); Tốc độ chạy dao (feedrate); Tốc độ cắt đứng (plunge Feed); Bước dịnh dao ngang (stepover distance - hình 6.9); Chiều sâu dịch dao: có hai trường hợp, dịch dao nhanh (rapid depth) – di chuyển với tốc độ nhanh, không cắt gọt dịch dao cắt (down step) - di chuyển với tốc độ cắt Thường dùng cho trục Z Ví dụ: Chiều sâu cắt (depth); Lượng dư gia công (stock allowance) … - Đường chạy dao (quỹ đạo cắt quỹ đạo chạy không - toolpaths) xác định cách tự động từ liệu hình học chi tiết gia cơng Thơng thường, phần mềm lập trình CAD/CAM quản lý đường chạy dao dạng tập tin tọa độ chạy dao (Cutter Location – CL), bao gồm điểm (Point), đoạn thẳng (Line), cung tròn (Arc) cấu thành nên đường chạy dao Thơng qua trình trợ giúp, tập tin CL cài đặt thêm thông số NC Cuối cùng, tập tin CL với liệu NC liên quan biên dịch trình hậu sử lý (Post-processing) thành chương trình NC tương ứng theo dạng yêu cầu Hình 6.11 cho thấy số dạng tollpaths gia cơng tinh Hình 6.11: Sơ đồ quỹ đạo chạy dao 6.6.2.2 Trình hậu xử lý POSTPROCESSOR POSTPROCESSOR tập hợp dẫn để chuyển đổi đường chạy dao, thông số công nghệ, điều kiện gia công… tạo thành chương trình điều khiển máy CNC Đây tiện ích quan trọng, muốn làm NC POSTPROCESSOR, người dùng phải hiểu rõ lập trình NC nói chung, hệ điều khiển mà máy NC/CNC sử dụng Mỗi hãng sản xuất hệ điều khiển máy CNC, việc sử dụng mã lệnh bắt buộc thơng thường tiêu chuẩn ISO, sử dụng mã lệnh theo ý riêng họ Thí dụ: cơng việc khai báo hệ thống đo kích thước mm, hệ FANUC MTS chọn lệnh G21, hệ FAGOR SINUMERIK chọn lệnh G71 Chương trình POSTPROCESSOR hãng sản xuất cài đặt sẵn hệ điều khiển máy CNC khách hàng tự cài đặt CÂU HỎI TỰ RÈN Lệnh chạy dao nhanh từ điểm P0 đến P1 G00 X40 Y30 Z5 G1 X40 Y30 Z5 G0 X-40 Y30 Z5 G01 X40 Y-30 Z5 F250 Lệnh chạy dao nhanh từ điểm P12 đến P0 G00 X200 Y200 Z200 G1 X200 Y200 Z200 G00 X-200 Y200 Z200 G01 X200 Y-200 Z200 F300 Lệnh chạy dao nhanh từ điểm P0 đến P1 G90 G00 X40 Y30 Z5 G90 G1 X40 Y30 Z5 G90 G0 X-40 Y30 Z5 G90 G01 X40 Y-30 Z5 F250 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P2 đến P3 G90 G01 X30 Y30 F150 G90 G01 X-30 Y30 F150 G90 G01 X30 Y-30 F150 G90 G01 X-30 Y-30 F150 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P2 đến P3 G91 G01 X-10 Y0 F150 G91 G01 X-30 Y30 F150 G91 G01 X30 Y-30 F150 G91 G01 X30 Y30 F150 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P9 đến P10 G90 G02 X30 Y30 R10 F150 G90 G03 X-30 Y20 R10 F150 G90 G02 X30 Y-20 R10 F150 G90 G03 X30 Y20 R10 F150 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P9 đến P10 G91 G02 X-10 Y10 R10 F150 G91 G02 X10 Y10 R10 F150 G91 G02 X-10 Y-10 R10 F150 G91 G03 X-10 Y10 R10 F150 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P4 đến P5 G90 G03 X0 Y20 R10 F150 G90 G03 X10 Y20 R10 F150 G90 G03 X0 Y-20 R10 F150 G90 G02 X0 Y20 R10 F150 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P4 đến P5 130 G91 G03 X-10 Y-10 R10 F150 G91 G03 X10 Y-10 R10 F150 G91 G03 X-10 Y10 R10 F150 G91 G03 X10 Y10 R10 F150 10 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P9 đến P10 G90 G02 X30 Y20 I0 J10 F150 G90 G02 X30 Y20 I0 J10 F150 G90 G02 X30 Y20 I0 J10 F150 G90 G02 X30 Y20 I0 J10 F150 11 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P9 đến P10 G91 G02 X-10 Y10 I0 J10 F150 G91 G02 X-10 Y10 I10 J10 F150 G91 G02 X-10 Y10 I0 J-10 F150 G91 G02 X-10 Y10 I-10 J-10 F150 12 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P4 đến P5 G90 G03 X0 Y20 I0 J-10 F150 G90 G03 X0 Y20 I10 J-10 F150 G90 G03 X0 Y20 I0 J10 F150 G90 G03 X0 Y20 I-10 J-10 F150 13 Lệnh dịch chuyển cắt gọt từ điểm P4 đến P5 G91 G03 X-10 Y-10 I0 J-10 F150 G91 G03 X-10 Y-10 I0 J10 F150 G91 G03 X-10 Y-10 I10 J-10 F150 G91 G03 X-10 Y-10 I-10 J-10 F15 14 kính dụng Lệnh dịch chuyển từ P0…P1…P2 (hình vẽ), sử dụng lệnh bù bán G42 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) G41 G0 X Y G40 G0 X Y (Đến P1) (Đến P0) c G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) d G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) 15 Lệnh dịch chuyển từ P0…P1…P2 (hình vẽ), sử dụng lệnh bù bán kính dụng cụ G41 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) G42 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) c G40 G0 X Y (Đến P1) G42 G0 X Y (Đến P0) d G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) 16 Lệnh dịch chuyển từ P0…P1…P2 (hình vẽ), sử dụng lệnh bù bán kính dụng cụ G41 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) G42 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) c G40 G0 X Y (Đến P1) G42 G0 X Y (Đến P0) d G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) 17 Lệnh dịch chuyển từ P0…P1…P2 (hình vẽ), sử dụng lệnh bù bán kính dụng cụ G42 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) G41 G0 X Y (Đến P1) G40 G0 X Y (Đến P0) c G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) d G40 G0 X Y (Đến P1) G41 G0 X Y (Đến P0) ... trợ tiện CNC 42 1.5.1 Lệnh tiện ren với bước ren thay đổi G34 42 1.5.2 Bù trừ bán kính mũi dao tiện 43 1.6 Giới thiệu lệnh chu trình tiện CNC 43 1.6.1 Chu trình tiện. .. chung máy phay CNC 60 4.1.2 Các phận máy 61 4.1.3 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển phay CNC 68 4.2 Cấu trúc chương trình phay CNC 69 4.3 Lệnh, câu lệnh phay CNC ... trình gia cơng rãnh theo bán kính (cắt rãnh theo mặt lưng) Chu trình cắt ren Hủy bỏ chu trình khoan Chu trình khoan Chu trình ta rơ Chu trình doa Chu trình khoan bên Chu trình ta rơ bên Chu trình