Giáo trình Máy công cụ CNC và lập trình gia công
MỤC LỤC
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO MÁY CÔNG CỤ CNC
Hệ thống chạy dao tạo ra các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết (trừ chuyển động quay tròn của trục chính mang chi tiết trong máy tiện). Nó bao gồm cơ cấu vitme đai ốc và bộ truyền tự động cơ điện đến trục vít me. Hình 2.9: Các kiểu mặt cắt ngang sống trượt. Hình 2.11 : Bản vẽ lắp hệ thống chạy dao máy phay CNC Bridgeport. a) Vớtme ủai oỏc (screw nut). Bảng so sánh ưu điểm của vít me- đai ốc bi so với các loại truyền động khác Vít me. ủai oỏc bi. Vít me ủai oỏc ácsimet. lực Đai và. xích Bánh raêng thanh. cam Xi lanh khí neùn. Ít cần bảo dưỡng x. Khả năng lặp lại cao x. ống tuần hoàn bi. Hầu như tất cả các máy công cụ CNC đều sử dụng cơ cấu vítme đai ốc bi để biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy. Vitme đai ốc bi có ưu điểm là hệ số ma sát rất nhỏ, khả năng chuyển động nhanh, làm việc êm, chính xác. Hiện nay thường sử dụng vitme đai ốc bi cầu. Vitme đai ốc bi đũa chỉ dùng trong trường hợp tải trọng tác dụng lớn. Các viên bi chuyển động tuần hoàn trong ống của đai ốc thông qua một kênh nối. Khe hở giữa bi và vitme có thể được khử bằng cách điều chỉnh vít nén hay miếng chêm ở giữa hai phần của đai oác. b) Bộ truyền đai răng. Sử dụng đai truyền không vì mục đích giảm tốc hay tăng tốc mà chỉ để thay đổi vị trí lắp đặt động cơ đồng thời loại bỏ yêu cầu sử dụng khớp nối trục mềm để đảm bảo sự làm việc của cơ cấu khi có sự không đồng trục giữa trục động cơ và trục vitme nếu lắp trực tiếp động cơ lên vitme.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CÔNG CỤ CNC
Chức năng NCK (Numerical Control Kernel). Nhìn chung, hệ NC thông dịch dữ liệu nhập, lưu giữ nó trong bộ nhớ, gửi lệnh đến hệ thống dẫn động, và kiểm tra các tín hiệu phản hồi về vị trí hoặc tốc độ của hệ thống dẫn động. Các khối chức năng của NCK và dòng thông tin trong NCK, được xem là bộ phận thiết yếu của hệ CNC, được thể hiện trên hình 3.5. Chức năng thông dịch, nội suy, điều khiển gia tốc/giảm tốc và điều khiển vị trí l cc chức năng chính của bộ phận NCK. a) Chức năng thông dịch (interpreter): đóng vai trò đọc chương trình gia công (part program), thông dịch các block lệnh dưới dạng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) trong chương trình gia công và lưu giữ chương trình đã được thông dịch đó vào bộ nhớ trong để rồi chuyển sang bộ nội suy (interpolator). Độ chính xác cuối cùng (chuyển động của bàn máy) phụ thuộc khá lớn và độ chính xác của trục vitme. Vì thế, trục vít me bi có độ chính xác cao được dùng trong hệ truyền động cho bàn máy. Khi cần thiết, một số máy hệ NC còn cho phép bù trừ sai số của bước vít me và khe hở của trục vitme để tăng độ chính xác. Bù trừ sai số bước vít me bằng cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệ dẫn động servo nhằm loại bỏ sai số tích lũy. Bù trừ sai số khe hở khi chiều chuyển động đổi dấu, một lượng xung tương ứng với khe hở được gửi đến hệ điều khiển động cơ servo để hiệu chỉnh. Hình 3.9 Điều khiển chu trình nửa kín c) Điều khiển chu trình kín (closed loop system).
X EXA
Trong số các loại này, NURBS (non uniform rational B-spline) là mô hình tổng quát nhất bao hàm các loại đường khác. Với đường cong NURBS hoặc mặt cong, người thiết kế có thể dựng các mặt cong phức tạp nhưng lượng dữ liệu mô tả là ít. NURBS được dùng phổ biến trong các hệ thống CAD/CAM ngày nay. Để biết chi tiết về phương trình tổng quát của đường cong NURBS, có thể xem tài liệu tham khảo [ ]. 7) Hiệu chỉnh dụng cụ cắt trên máy công cụ CNC :. a) Hiệu chỉnh bán kính mũi dao (dao tiện ) và đường kính dao (dao phay ). - Cách thứ hai là sử dụng chức năng hiệu chỉnh đường kính (bán kính) dụng cụ cắt (tool radius compensation) có trong các hệ điều khiển CNC. Đường lập trình và đường biên thật là như nhau, ta chỉ cần nhập vài bộ nhớ hiệu chỉnh bán kính dao trực tiếp trên máy có giá trị bằng 5. b) Hiệu chỉnh chiều dài dao. Máy công cụ CNC là máy tự động có khả năng thay dụng cụ cắt để thực hiện nhiều nguyên công khác nhau, trong khi đó trong khi đó chiều dài của các dao khác nhau là khác nhau. Do vậy, cần phải hiệu chỉnh chiều dài của các dao khi thay dao. Phương pháp và thủ tục hiệu chỉnh chiều dài dao được trình bày ở chương 4 của tài liệu này. c) Hiệu chỉnh độ mòn dao. Sau một thời gian làm việc dao sẽ mòn đi. Đối với dao tiện, lưỡi cắt mòn sẽ làm cho đường kính chi tiết gia công tăng. Đối với dao phay, dao mòn làm cho đường kính dao giảm đi, chiều dài dao ngắn lại. Để hiệu chỉnh lượng mòn này, một số hệ điều khiển sẽ cho phép hiệu chỉnh độ mòn của dao theo độ bền của dao, để đảm bảo độ chính xác gia công của máy, sản phẩm chế tạo được đồng nhất. d) Hiệu chỉnh khe hở và sai lệch bước vítme.
LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC
- Cú pháp câu lệnh và cấu trúc của một chương trình NC
Gốc tọa độ của chi tiết gia công W là một điểm do người sử dụng máy định nghĩa và thường chọn là một điểm nằm trên chi tiết gia công (có thể là tâm mặt trên hoặc tại các góc của chi tiết gia công khi gia công trên máy phay và tâm mặt đầu bên phải của chi tiết khi gia công tiện (hình 4.17)). Gốc tọa độ chi tiết gia công có tọa độ tuyệt đối đối với điểm zero của máy. Khi thiết lập điểm gốc tọa độ chủa chi tiết ta phải đặt nó trùng với gốc tọa độ chi tiết lúc ta lập chương trình NC bằng tay từ bản vẽ chế tạo chi tiết hoặc lập trình gia công nhờ các phần mềm CAD/CAM. Hình 4.17: Minh họa gốc tọa độ chi tiết W khi gia công phay và tiện. d) ẹieồm thao chieỏu cuỷa dao caột T (Tool reference point) Hệ điều khiển của máy chỉ nhận biết chuyển động của điểm tham chiếu của dao T chứ không nhận biết chuyển động của mũi dao vì các dao khác nhau có chiều dài và hình dáng hình học khác nhau. G22 Thiết lập không gian gia công G17 Chọn mặt phẳng gia công XY G23 Bỏ không kiểm tra không gian gia công G18 Chọn mặt phẳng gia công XZ G28 Trở về điểm tham chiếu G19 Chọn mặt phẳng gia công ZY G29 Về vị trí cũ từ điểm tham chiếu Hiệu chỉnh bán kính dao G40 Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao G40 Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao G41 Hiệu chỉnh bán kính dao bên trái G41 Hiệu chỉnh bán kính dao bên trái G42 Hiệu chỉnh bán kính dao bên phải G42 Hiệu chỉnh bán kính dao bên phải G43 Hiệu chỉnh chiều dài dao (dương) G43 Hiệu chỉnh chiều dài dao (dương) G44 Hiệu chỉnh chiều dài dao hướng âm G44 Hiệu chỉnh chiều dài dao hướng âm G49 Hủy bỏ hiệu chỉnh chiều dài dao G49 Hủy bỏ hiệu chỉnh chiều dài dao G50 Hủy bỏ tỷ lệ phóng to hay thu nhỏ Chuyển đổi tọa độ.
LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC
Tọa độ máy và tọa độ chi tiết gia công trên máy tiện
Chiều quay thuận hay ngược chiều kim đồng hồ được xác định theo quy tắc hướng nhìn từ mâm cặp (trục chính) đến dụng cụ cắt (xe dao, hay ụ động). Dùng để dừng trục chính khi keát thuùc gia coâng hoặc chuẩn bị đổi chiều trục chính. Trước khi đổi chiều trục chính từ M03 sang M04 và ngược lại thì phải sử dụng M05 để dừng trục chính trước, tuyệt đối tránh trường hợp chuyển từ quay chiều quay này sang chiều quay kia trong chương trình mà không dùng M05. d) Lựa chọn tốc độ trục chính là hằng số hay tốc độ cắt là hằng số. Khi tiện côn hoặc tiện mặt đầu, vì bán kính gia công thay đổi nên nếu tốc độ trục chính là hằng số thì tốc độ cắt vẫn bị thay đổi. Để giữ nguyên tốc độ cắt thì cần phải thay đổi tốc độ truùc chớnh. Khi tiện mặt đầu với G96 S_, về mặt lý thuyết, khi dao tiến vào tâm chi tiết thì tốc độ cắt phải tăng đến vô cùng để giữ nguyên vận tốc cắt. Điều này không thể xảy ra, lúc đó tốc độ quay của trục chính tiến tới giá trị cực đại mà trục chính có thể đạt được. Để khống chế tốc. độ lớn nhất của trục chính nếu ta không muốn động cơ trục chính quay đến tốc độ tối đa của nó ta có thể dùng:. Lệnh khống chế tốc độ quay trục chính. Trong đó S_ là tốc độ quay của trục chính tính bằng vòng/phút Chú ý: G97 là lệnh nội trú, nó chỉ mất tác dụng khi gặp lệnh G96. 2.3 Các G code liên quan đến lựa chọn đơn vị đo lượng chạy dao a) Chọn đơn vị đo lượng chạy dao mm/phút. Vì vậy các nội suy thẳng hay nội suy cung tròn có thể được thực hiện cho trục còn lại Sau khi nội suy, khoảng cách nói trên (trên trục hoành ở hình 5.17) sẽ được chuyển đổi ngược trở lại thành góc quay của trục quay. IP : ẹũa chổ cuỷa truùc quay. - Không được sử dụng các địa chỉ I, J, K khi nội suy cung tròn trong tọa độ trụ Ví dụ: Gia công chi tiết như trên hình 5.17 bằng cách sử dụng nội suy trụ:. Hình 5.17: Mặt cam và profile khai triển. a) Gia công ren có bước không đổi G32.
CÁC CHU TRÌNH GIA CÔNG ĐỂ ĐƠN GIẢN VIỆC LẬP TRÌNH TRONG GIA COÂNG TIEÄN
CÁC CHU TRÌNH GIA CÔNG ĐỂ ĐƠN GIẢN VIỆC LẬP TRÌNH TRONG GIA. Khi lập trình theo kích thước gia số, dấu của các số đi theo sau các địa chỉ U và W phụ thuộc vào hướng đi của đường chạy dao 1 và 2. Các trường hợp về dấu của U và W và hướng của các đường chạy dao quy định trên hình 5.32. b) Chu trình caét coân. Chuyển động ăn dao. Góc thoát dao khoảng 450. Khi gia công ren, tốc độ trục chính và lượng chạy dao là hằng số. Nếu người vần hành bấm phím dừng chạy dao thì dao sẽ ngừng cắt ren, lùi ra xa và chạy nhanh về vị trí xuất phát ban đầu. b) Gia coâng ren coân. Khi lập trình theo kích thước gia số, mối quan hệ về dấu của các số đi theo sau các địa chỉ U,W, R và các đường chạy dao được quy định như trên hình 5.38.
CÁC CHU TRÌNH GIA CÔNG PHỨC TẠP GIA CÔNG THÔ HỚT HẾT PHẦN LỚN LƯỢNG DƯ THEO NHIỀU BẬC TRỤC KHÁC NHAU
Chú ý: Đường chạy dao giữa A và A’ trong block số ns (block bắt đầu) bao gồm G00 và G01 nhưng trong các khối lệnh này không được có mặt của Z (tức là không được dịch chuyển dao theo trục Z ở các khối lệnh này). Chú ý: Đường chạy dao giữa A và A’ trong block số ns (block bắt đầu) bao gồm G00 và G01 nhưng trong các khối lệnh này không được có mặt của X (tức là không được dịch chuyển dao theo trục X ở khối lệnh này).
Các chu trình khoan
Để thực hiện chu trình khoan này, ngoài cú pháp câu lệnh ta còn phải đặt bít số 2 (RTR) cuỷa bieỏn No.5010 =0 (heọ ủieàu khieồn Fanuc). Các chu trình khoan - doa - tarô là các lệnh nội trú nên sau khi thực hiện xong ta cần hủy bỏ chúng rồi mới thực hiện các chuyển động khác.
Vát mép và bo góc (Chamfering and Corner)
Chú ý: Chuyển động có áp dụng vát mép và bo góc phải là chuyển động đơn giản dọc theo trục X hoặc trục Z bằng G01. 2011 ẹXPhửụng-BM CTM, Khoa CK, ẹH NT 145 I hoặc K và R luôn tính theo bán kính Điểm bắt đầu của dòng lệnh tiếp theo sau dòng lệnh vát mép hoặc bo góc không phải là điểm c mà là điểm b như trên tất cả các hình ở trên Ví dụ: Bo góc và vát mép cho chi tiết trên hình 5.50.
Lập trình trực tiếp từ kích thước trên bản vẽ (Direct Drawing Dimensions Programming)
Để lập trình đường thẳng, cần chỉ ra một hoặc hai địa chỉ trong ba địa chỉ X, Z, A. Nếu chỉ dùng một địa chỉ thì đường thẳng phải được xác định ở khối lệnh tiếp theo.
Tiện đa giác (Polygon Turning)
Nguyên lý tiện đa giác được mô tả như sau: Giả sử bán kính của dao là A và bán kính của chi tiết là B và vận tốc góc của dao và của chi tiết là α và β. Khi nhận lệnh G51.2, bộ điều khiển sẽ kiểm tra tốc độ và vị trí của trục chính sau đó cho dao quay với tốc độ đồng bộ với tốc độ trục chính.