3. Nội dung chính của đồ án:
9.3 Cơ sở lập trình
Thông thƣờng ở các máy gia công xung định hình, trƣớc lúc thực hiện gia công ngƣời vận hành máy phải chuẩn bị kế hoạch làm việc gọi là sự mô tả gia công. Quy trình gia công đƣợc chia ra nhiều bƣớc với các trình tự riêng. Bản vẽ phôi là cơ sở cho trình tự gia công.
Gia công ở máy xung định hình CNC cũng có trình tự nhƣ vậy. Tuy nhiên, các trình tự công việc riêng biệt mà lẽ ra ngƣời vận hành máy phải đảm nhiệm thì ở máy CNC các
132
nhiệm vụ đó đều do hệ điều khiển thực hiện, phù hợp với một chƣơng trình đƣợc đƣa vào tử trƣớc.
Hệ điều khiển CNC phải nhận đƣợc các thông tin sau đây để gia công phôi:
- Hệ điều khiển phải biết thực hiện thế nào để gia công phôi này, nghĩa là nó phải có các dữ liệu về quá trình phóng điện.
-Hệ điều khiển phải nhận biết đƣợc hình dáng củaphôi nhƣ thế nào sau khi gia công xong, có nghĩa là hệ điều khiển phải có các dữ liệu hình học.
-Ngƣời vận hành máy phải nhập các thông tin này vào hệ điều khiển sao cho hệ điều khiển CNC có thể hiểu đƣợc và xử lý thông tin cập nhật đƣợc.
Tùy theo từng loại máy chế độ cắt sẽ đƣợc tìm thấy trong tài liệu chế độ cắt kèm theo máy, hay chúng có thể đƣợc trình bày tại máy. Sau đây là ví vụ về máy cắt dây AP500: Có một danh sách trong màn hình soạn thảo khi đƣợc gọi bởi việc nhấn nút “COND” tại đáy của màn hình điểu khiển. Một lần thực đơn đƣợc thực hiện xổ lên trong đó là tập hợp nút nhấn, sau đó trở lại chế độ cắt và ACC (điều khiển góc) sẽ đƣợc thêm vào đỉnh chƣơng trình NC nhƣ là một đầu mục. Chƣơng trình sẽ gọi “C1 và H1” cho chế độ cắt và offset đầu tiên, sau đó chƣơng trình sẽ gọi “C2 và H2” cho chế độ cắt và offset tiếp theo, cứ nhƣ vậy tiếp tục lần 3 và 4.
Hình 9.8:Thực đơn trong màn hình soạn thảo.
+ Workpiece Material: Vật liệu của chi tiết gia công. Dƣới mỗi đƣờng kính dây sẵn có, sẽ có vài nguyên liệu để chọn đến.
+ Workpiece Thickness: Chiều dày của chi tiết gia công. Mỗi vật liệu đƣợc liệt kê sẽ cho phép bạn chọn một đến từ vài bề dày chi tiết khác nhau.
133
+ Wire Diameter:Đƣờng kính dây. Dây sẽ đƣợc chọn theo yêu cầu cắt. Để lựa chọn đƣờng kính dây để sử dụng nên tham khảo tài liệu hƣớng dẫn sử dụng để tìm thấy những trang thích hợp cho đƣờng kính dây lựa chọn phù hợp với vật liệu cắt.
+ Cycle: Số chu kỳ ngƣời vận hành mong muốn chạy vòng quanh chi tiết gia công. Sự lựa chọn này phải làm với những yêu cầu chính xác và kết thúc nhƣ mong muốn. Càng nhiều chu kì, sản phẩm sẽ tốt hơn và chính xác hơn.
+ Offset:Đây là số lƣợng muốn để thêm vào hay trừ ra từ kích thƣớc danh nghĩa trong bảng điều kiện cắt.
Ví dụ:Danh mục trên máy cắt dây AP500 đƣợc tạo ra bởi chế độ cắt
Hình 9.9:Danh mục trên máy cắt dây AP500.
“N0001 H101=0.002,” “;” “N0002 (Chƣơng trình chính);” “N0003 G54 G90;” “N0004 G92 X.03333 Y.3;” “N0005 G29;” “;”
“CRT(JOB 1 CNT2X ROUGH CUT FORWARD);” “N0006 T84;”
“N0007 C1;” C1 đƣợc gọi là thiết lập các điều kiện cắt. Thông số này sẽ đƣợc cài đặt vào lúc đầu khởi động máy.
“N0008 G41 G51 A0 H0;” “N0009 G01 Y.1;” “N0010 A+H101 H1;” “N0011 X.1;” “N0012 Y-.1;” “N0013 X-.1;”
134 “N0014 Y.1;” “N0015 X-.03667;” “N0016 A0 H0;” “N0017 G40 G50 Y.11;” “M0;” 9.4 Ngôn ngữ lập trình
Lập trình gia công tia lửa điện cũng sử dụng ngôn ngữ ISO-CNC trên cơ sở các mã “G”. Trong chƣơng trình gia công trên máy cắt dây có thể tồn tại 02 loại chƣơng trình là chƣơng trình chính (Main Program) và chƣơng trình con (Sub Program).
Thƣờng khi có những đoạn gia công lặp đi lặp lại trong chƣơng trình chính thì sử dụng chƣơng trình con để đơn giản hoá và rút gọn chƣơng trình gia công. Nếu trong chƣơng trình chính có lệnh “Execute Sub Program” thì chƣơng trình sẽ tự động chuyển sang chƣơng trình con, ở cuối chƣơng trình con thƣờng có dòng lệnh “Return to Main Program” để quay trở lại chƣơng trình chính.
Cũng giống nhƣ các ngôn ngữ khác, ngôn ngữ lập trình CNC cho xung định hình cũng bao gồm các từ. Mỗi từ gồm một chữ cái địa chỉ và một con số. Nhờ các chữ cái địa chỉ này, hệ điều khiển biết phải truyền các lệnh gia công tới đâu.
Hình 9.10:Máy CNC EDM gia công xung định hình.
Theo sau các chữ cái địa chỉ có thể là một số bất kỳ, nói lên kích thƣớc hoặc độ lớn đại lƣợng mà chữ cái địa chỉ đại diện, hoặc là một con số cố định, đại diện cho một lệnh đã đƣợc mã hóa. Để hiểu rõ hơn chúng ta đi xét các ví dụ sau:
G90X50Y50 là một từ trong đó:
G là một chữ cái địa chỉ.
90 là con số cố định đƣợc mã hóa cùng với địa chỉ G để ngƣời vận hành hiểu rằng ở đây kích thƣớc đang đƣợc dùng là kích thƣớc tuyệt đối.
X50Y50 là giá trị tính từ gốc tọa độ theo các trục X, Y lần lƣợt là 50, 50
135
TI là độ kéo dài xung.
150 thể hiện độ lớn của độ kéo dài xung bằng 150µs.
M70 là một từ trong đó:
M là chữ cái địa chỉ, thể hiện sự đấu cực của điện cực.
70 là một số cố định đƣợc mã hóa cùng với địa chỉ M để thể hiện điện cực đƣợc đấu là điện cực dƣơng(ngƣợc lại là M71: điện cực đƣợc đấu là cực âm).
Tập hợp một số lệnh đứng cạnh nhau để hình thành một bƣớc gia công đƣợc gọi là một block (một câu lệnh).
Tập hợp nhiều câu lệnh blocks theo một trình tự nhất định sẽ hình thành một chƣơng trình gia công chi tiết hoàn chỉnh hoặc tạo thành một chƣơng trình con.
Một số lệnh chỉ tác động trong block mà ở đó chúng đƣợc lập trình đƣợc gọi là “lệnh tác động trong block”, hay còn đƣợc gọi là “lệnh một lần”.
Một số lệnh khác duy trì đƣợc hiệu lực của chúng cho đến khi chúng bị xóa đi hoặc thay thế bởi một lệnh khác. Các lệnh này đƣợc gọi là “ lệnh tự duy trì”.
Các câu lệnh đƣợc đánh số tự động trong lúc vào chƣơng trình. Ngƣời lập trình cũng có thể tự đánh số các câu lệnh.
Một chƣơng trình gia công xung định hình gồm có: + Các block định vị.
+ Các block gia công tia lửa điện.
9.5 Trình tự lập trình
Để thực hiện gia công một chi tiết bất kỳ, phải thực hiện theo một quy trình công nghệ hợp lý. Đối với một lòng khuôn phức tạp, phải định trƣớc phƣơng pháp và dụng cụ sử dụng bởi vì hệ điều khiển của bất kỳ loại máy nào cũng hoạt động dựa trên sự điều khiển và các thông tin mà con ngƣời đƣa vào, chúng ta phải hiểu là các máy móc đều là sản phẩm do con ngƣời tạo ra. Hệ điều khiển chỉ thực hiện các lệnh khi con ngƣời có các dữ liệu cần thiết để sắp đặt các bƣớc gia công trƣớc khi gia công.
- Các bƣớc chuẩn bị để gia công EDM điện cực xung định hình gồm: + Mở công tắc chính.
+ Mở công tắc điều khiển và nút an toàn để sử dụng máy. + Home panel, điều khiển bằng tay khi nhấn nút F2.
+ Các trục X, Y, và Z đƣợc điều khiển để điều chỉnh vị trí của điện cực. + Nhấn nút Cycle start để làm nóng hệ thống động cơ.
136
+ Mở bơm dầu để rút hết chất lỏng (dầu) nhằm giảm bớt những tia lửa trong quá trình cắt. + G54 thiết lập tọa độ. + Lập trình tuyệt đối G90. + Vị trí Z 50.0. + Vị trí X 50.0, Y 50.0. + Vị trí Z 0.5. + ZI1 B1-0.5. …
Phần trình bày trên chỉ mang tính tổng quát, chúng ta phải hiểu ở mỗi máy đều có những đặc tính riêng theo hãng sản xuất. ví dụ có máy dùng hệ điều hành Mitsubishi, Fanuc, Siemens...
Ví dụ1:
Lập trình gia công xung định hình một lòng khuôn hình trụ trong một khối hình hộp. Lòng khuôn có kích thƣớc 10x20, bề mặt đạt Ra=7.2 µm có trình tự lập trình nhƣ sau:
PHIẾU GIA CÔNG
Bƣớc 1 Chọn hình dáng và vật liệu điện cực Đƣa vật liệu phôi và hình dáng yêu cầu vào bản kê
Bƣớc 2
Chọn các tham số gia công tia lửa điện và xác định điều kiện dòng chảy
chất điện môi.
- Đƣa lƣợng hớt vật liệu và độ thô hoặc tinh của bề mặt gia công vào bản kê. +Các tham số phóng I, ti, t0, Uz.
+Các tham số điều khiển khe hở REP, VM.
+Các tham số ăn mòn điện AW, T. +Các tham số để tự động ngăn ngừa lỗi: LS, KS.
+Dòng chảy SPL (liên tục? nhấp?) +Kết thúc gia công tia lửa điện ERE
Bƣớc 3 Chọn điểm zêrô chƣơng trình. Đƣa kích thƣớc và hình dáng yêu cầu của phôi vào bản vẽ.
Bƣớc 4 Xác định các tọa độ. -Đối với block định vị: X, Y, Z, C -Đối với các block ăn mòn điện: X,
137
Y.Z, C
Bƣớc 5 Xác định kế hoạch gia công Các bƣớc kế tiếp nhau. Bƣớc 6 Viết chƣơng trình.
Chuyển các bƣớc định vị và gia công tia lửa điện sang các lệnh lập trình và gom vào các block.
Bƣớc 7 Vào chƣơng trình. Kiểm tra trình tự đúng của các block. Bƣớc 8 Thử chƣơng trình. Màn hình hiển thị nhƣ khi gia công thật.
Bƣớc 9 Chạy chƣơng trình. Gia công phôi.
- Bƣớc 1: Chọn vật liệu và hình dáng điện cực: sử dụng điện cực bằng đồng, hình trụ.
Khe hở mặt bên Fs đƣợc cho trong sổ tay công nghệ: Fs = 0.29mm, đƣờng kính d của điện cực: d = 10 – 2x0.29 = 9.42mm
- Bƣớc 2: Chọn các tham số gia công tia lửa điện và điều kiện dòng chảy chất điện môi:
Các tham số gia công tia lửa điện nhƣ: sự đấu cực, sự phóng điện và điều kiện khe hở…đƣợc tra trong sổ tay công nghệ.
+ Đấu cực: điện cực dƣơng: M70 + Các tham số gia công tia lửa điện:
Bƣớc dòng điện:I=13. Điện áp đánh lửa Uz=3. Độ dài xung: ti =200 (µm). Khoảng cách xung: to=25(µm). + Các tham số để điều khiển khe hở:
Độ nhạy điều khiển khe hở: VM=60. Gốc ăn mòn điện: REP=51.
+ Kết thúc gia công:
Điện cực phóng điện nốt: 3 (s). Sau khi đạt tới đích (ERE=2.13).
Điện cực quay về vị trí xuất phát khi chu trình đã thực hiện xong (ERE=…13). + Các tham số cho quá trình ngăn ngừa một số lỗi xảy ra trong quá trình gia công:
Ngăn ngừa hồ quang LS=3. Ngăn ngừa ngắn mạch KS=3. Khoảng cách rút về AW=0.5
138 + Dòng chảy:
Dòng chảy qua 2 van (SPL 2) Dƣới áp lực (SPL 2.1)
Và tiếp tục (SPL 2.11)
- Bƣớc 3: Chọn điểm zêrô chƣơng trình từ zêrô phôi W.
Điểm W nằm ở góc thấp bên trái phôi. Mọi kích thƣớc của phôi đƣợc so với điểm này.
- Bƣớc 4: Xác định các tọa độ:
Các kích thƣớc đƣợc cho ở hình 64 tƣơng ứng với các tọa độ đúng. + Để định vị: kích thƣớc X50, Y50.
+ Để gia công xung định hình: kích thƣớc Z–20. - Bƣớc 5: Xác định kế hoạch gia công:
a. Di chuyển điện cực theo trục Z đến vị trí cách mặt phôi 2mm (đảm bảo an toàn ko để điện cực chạm vào phôi).
b. Di chuyển điện cực đến vị trí xuất phát X-, Y-.
c. Gia công xung định hình đạt đến chiều sâu Z yêu cầu.
d. Đƣa điện cực dụng cụ lên theo trục Z đến một vị trí đảm bảo an toàn, giả sử Z50.
- Bƣớc 6 : Viết chƣơng trình.
Nguyên công đầu tiên là block đầu tiên:
Điện cực cách bề mặt phôi gia công 2mm để đảm bảo khoảng cách an toàn. Nguyên công tiếp theo sẽ định vị điện cực ở phía trên điểm xuất phát: + Tọa độ điểm đặt trục X.
+ Tọa độ điểm đặt trục Y.
Các block tiếp theo, lập trình nguyên công gia công xung định hình lòng khuôn theo biểu mẫu để nhập các tham số phóng tia lửa điện.
139
9.6 Sự lập trình của các máy gia công tia lửa điện CNC
Chƣơng trình CNC của các máy gia công tia lửa điện bao gồm: - Chƣơng trình NC hình học:
Lập trình gia công tia lửa điện cũng sử dụng ngôn ngữ ISO-CNC trên cơ sở các mã “G”. Tuy nhiên, một số nguyên công có thể có các mã chức năng khác.
Chƣơng trình này bao gồm các số liệu hình học để gia công chi tiết. Về nguyên tắc, nó mô tả quỹ đạo mà điện cực phải đi theo.
- Chƣơng trình NC công nghệ:
Chƣơng trình NC công nghệ dùng để thiết lập các ghi chép của máy phát (thời gian xung, dòng điện, servo điều chỉnh khe hở, dòng chảy chất điện môi…).
Dạng đƣợc sử dụng là không tiêu chuẩn và hoàn toàn phụ thuộc vào kết cấu máy. Ở một số trƣờng hợp thì không yêu cầu các chƣơng trình công nghệ vì tất cả các chức năng liên quan đến công nghệ đã đƣợc phối hợp trong hệ điều khiển của máy. Tuy vậy, việc sử dụng chƣơng trình công nghệ có thể hữu ích để phối hợp với công nghệ riêng của ngƣời sử dụng.
Việc chuẩn bị các chƣơng trình có thể thực hiện ngay tại máy hoặc tách rời khỏi máy.
- Sự lập trình tại máy (hay phân xƣởng), có thể đƣợc thực hiện nhờ:
+ Điển hình hóa các chƣơng trình khác nhau trên hệ điều khiển. Nó có thể là mã hóa ISO hoặc ngôn ngữ phụ thuộc máy.
+ Hội thoại menu.
+ Sử dụng hệ thống lập trình đồ họa. Hệ điều khiển có các đặc tính CAD/CAM đơn giản.
- Sự lập trình tách rời khỏi máy:
Công việc lập trình này hầu hết đƣợc thực hiện trên một máy tính. Sau đó các chƣơng trình đƣợc cài vào đĩa mềm, các giao diện truyền thông dữ liệu nhƣ RS 232, RS 422, ethernet, hoặc DNC.
Những khả năng khác nhau của lập trình tách rời khỏi máy là:
+ Điển hình hóa các chƣơng trình NC với các bộ xử lý ngôn ngữ (wordprocessor).
+ Sử dụng máy phụ thuộc máy tính dựa trên các hệ thống lập trình. Nhiều nhà thiết kế máy cung cấp các hệ thống này tƣơng tự nhƣ hệ thống lập trình tại máy (nghĩa là cơ học). Chƣơng trình đƣợc viết trong một ngôn ngữ giống nhƣ ngôn ngữ APT hoặc đƣợc tự động sinh ra trên cơ sở một hình học xác định. Ở đây đòi hỏi phải có các postprocessors (các bộ vi xử lý) để nhận đƣợc chƣơng trình chi tiết phụ thuộc máy cuối cùng.
140
Hệ thống CAD đƣợc sử dụng ở nhà thiết kế chi tiết có thể đƣợc dùng để tạo ra quỹ đạo dụng cụ (CAM). Đầu ra của hệ thống CAM là file CL (cutter location) và đƣợc truyền bởi bộ xử lý tới chƣơng trình phụ thuộc máy.
- Sự phối hợp của máy xung định hình trong môi trƣờng CIM:
Cách đây không lâu, các máy gia công tia lửa điện còn là những “hòn đảo tự động hóa”. Hiện nay, chúng có thể đƣợc phối hợp trong một môi trƣờng hiện hữu qua:
+ Việc thay đổi điện cực.
+ Chu kỳ đo (cho phép trong sự bù quá trình). + Thay đổi palet.
+ Mô tả đặc trƣng và giữ lại ghi tự động.
+ Chƣơng trình đối thoại dễ dàng với ngƣời sử dụng
+ Sự phối hợp về công nghệ (đặt tự động các thông số công nghệ)
+ Giao điện truyền thông dữ liệu (RS 232, RS 422, RS 485, Ethernet, v.v…) Sau đây là ví dụ về sự lập trình cơ bản khi sử dụng máy cắt dây AP500 để gia công:
Mã G
G00 Định vị nhanh.
G01 Nội suy đƣờng thẳng.
G02 Nội suy cung tròn (cùng chiều kim đồng hồ).
Hình 9.12: Hình ảnh máy cắt dây AP500.
G03 Nội suy cung tròn (ngƣợc chiều kim đồng hồ). G04 Dừng tạm thời (vd G04x5.0 ngừng trong 5 giây). G05 X
141 G06 Y G08 Đổi trục X-Y G09 Hủy bỏ lệnh G05, G06, G08 G11 G12
G13 AWT REF=1 sự khôi phục đứt dây G14 AWT REF=0 hủy bỏ khôi phục đứt dây G15 AWT REF = 2 sự khôi phục đứt dây G20 Hệ inch
G21 Hệ mét
G22 Soft Limit On G23 Soft Limit Off G26 Pattern Rotation On G27 Pattern Rotation Off
G28 Quay lại điểm tham chiếu G29 G29 Điểm tham chiếu của máy
G30 Quay lại sự định vị G92 cuối cùng G40 Hủy bỏ bù trừ bán kính dao
G41 Bù trừ bán kính dao bên trái G42 Bù trừ bán kính dao bên phải