a, Các đối tượng chính trên giao diện phần mềm Mach3 Mill
Hình 4.7 Giao diện chính của phần mềm
+ Các nút bấm (Button) như : Reset, Stop<Alt-S>, Load G-Code, Edit G-Code,… + Các DRO : Bất cứ những cái được hiển thị như : Vị trí hiện tại của các trục X, Y, Z, các thông số về tỉ lệ đều được gọi là DRO.
+ Cửa sổ hiện thị G-Code : Nơi chứa các dòng lệnh G-Code mà ta sẽ Load vào khi chạy chương trình gia công.
+ Phần hiển thị quá trình gia công Toolparh (Ô vuông màu đen) : Ô này s ẽ mô phỏng hình dạng của quá trình gia công.
Nút Reset có viền nhấp nháy màu xanh/đỏ khi ta kích chuột vào nó làm cho nó chỉ cốđịnh với màu xanh thì lúc này Mach 3 đã sẵn sàng hoạt động.
b, Các menu chính của phần mềm.
Trên giao diện của Mach 3 ta có thể dễ dàng nhận thấy các menu của phần mềm như Hình 4.8 dưới đây :
Hình 4.8 Các menu chính của Mach3
Trong đó menu “Config” là quan trọng nhất, nó là cơ sở để ta kết nối giao tiếp giữa máy tính và máy công cụ hay các driver động cơ điều khiển các trục cũng như các hệ thống ngoại vi khác.
60
Thư mục Select native units
Thư mục này dùng để đặt đơn vị đo cho hệ thống. Có 2 đơn vị chuẩn thường dùng là hệ millimet và hệ inch.
Hình 4.9 Cửa sổ lựa chọn đơn vị
Thư mục ports & pins
Thư mục này xác định các cổng để sử dụng, tức là ta sẽcài đặt các chân ra/vào của cổng LPT với các thiết bị ngoại vi cho phù hợp với mong muốn điều khiển.
Giao diện của thư mục này như Hình 4.11 sau.
Hình 4.10 Giao diện thư mục ports & pins
Các cấu hình trong thư mục pots & pins:
61
Hình 4.11 Cửa sổxác định cổng sử dụng
Mach 3 cung cấp tối đa hai địa chỉ cổng sử dụng. Ta phải điền tên địa chỉ cổng sử dụng vào mục “Port Address”. Nếu ta chỉ dùng một cổng song song thì đ ịa chỉ đầu tiên được mặc định là 0x378(tức là Hexadecimal 378), Nếu sử dụng một hay nhiều card mở rộng PCI add-on thì cần phải kiểm tra xem địa chỉ mà ta muốn sử dụng rồi điên tên vào các ô địa chỉ của Mach 3.
Cách kiểm tra địa chỉ cổng như sau : Nhấp đúp chuột vào System và chọn tab Hardware. Nhấp vào nút Device Manager.Mở rộng cây cho "mục Ports (COM & LPT)" tiếp theo nhấp chuột phải vào địa chỉ cần dùng chọn Proties/resources.
Xác định tần số động cơ : Tùy thuộc vào tốc độ xung tối đa để điều khiển động cơ các trục ta có thể chọn 25000Hz, 35000Hz, 45000Hz. Đối với động cơ bước ta nên chọn với mức 25000Hz để có tốc độ chạy phù hợp, còn đ ối với động cơ secvo thì tần số 35000Hz cho đáp ứng tốt hơn.
• Cửa sổ “Motor Outputs”
Trong cấu hình này ta dùng để chọn cho việc cài đặt các chân lấy tín hiệu ra từ cổng LPT trên máy tính. Trong hình dưới cụ thể ta chọn:
- Các chân 2,3 từLPT để điều khiển cấp xung và chiều động cơ trục X. - Các chân 4,5 từLPT để điều khiển cấp xung và chiều động cơ trụcY. - Các chân 6,7 từLPT để điều khiển cấp xung và chiều động cơ trục Z.
62
Hình 4.12 Cửa sổcài đặt các chân điều khiển
Một điểm lưu ý nữa là ta chọn mức tích cực cho các chân là mức logic cao hoặc mức logic thấp. Nếu chọn mức cao thì trong các cột “Step Pin#” và “Dir Pin#” của các chân tương ứng là dấu đỏ chéo , và ngược lại nếu chọn mức thấp là dấu xanh .
• Cửa sổ lấy tín hiệu đầu vào “Inputs Signals”.
Trong hệ thống máy công cụ CNC có phần điều khiển bằng tay và các thiết bị như: Công tắc hành trình để giới hạn vị trí các trục, các thiết bị an toàn, nút dừng khẩn…
Hình 4.13 Cửa sổcài đặt các tín hiệu vào
Cổng LPT cung cấp các chân 10,11,12,13,15 của thanh ghi điều khiển cho việc lấy tín hiệu ngoài. Thông thường số lượng tín hiệu vào thường lớn hơn 5 nên muốn lấy tín hiệu vào nhiều hơn 5 thì phải dùng hai cổng LPT (tổng cộng 2 LPT có 10 chân vào). Tuy nhiên, trên máy tính cá nhân chỉ có tối đa 1 công LPT thậm chí những máy tính thế hệ mới thường không trang bị cổng này vì thế phải dùng phương án chuyển đổi để có các cổng LPT.(USB sang LPT; PCI sang LPT…).
- X++, X- - : Là giới hành trình trục X. - Y++, Y- - : Là giới hành trình trục Y.
63
- Z++, Z- - : Là giới hành trình trục Z.
- Jog X++; Jog X-- : Là điều khiển trục X tiến theo chiều dương;âm. - Jog X++; Jog X-- : Là điều khiển trục X tiến theo chiều dương;âm. - Jog Y++; Jog Y-- : Là điều khiển trục X tiến theo chiều dương;âm. - Jog Z++; Jog Z-- : Là điều khiển trục Z tiến theo chiều dương;âm.
Tương tự như với cấu hình Motor Outputs ta có thể chọn các tính năng của nó bằng việc tich dấu đểđồng ý hoặc dấu đểkhông đồng ý tương ứng với từng cột.
• Cửa sổ “ Output Signals ”.
Dùng để kết nối đầu ra mà mình cần, như là muốn thực hiện được nhiều chức năng trên một chân nhất định.Cổng LPT cung cấp các chân từ 2-9 của thanh ghi dữ liệu và các chân 1,14,16,17 của thanh ghi trạng thái cho việc kết nối này.
Các tín hiệu Output# dùng để điều khiển trục chính hoạt động hay dừng(đồng thời cả việc quay cùng chiều hay ngược chiều kim đồng hồ ), điều chỉnh các chế độ làm mát của hệ thống CNC
Hình 4.13 Cửa sổcài đặt các tín hiệu ra
Các dòng Charge Pump : dùng đ ể điều khiển các chức năng ngắt ngoài. Dùng kết nối với cổng thứ 2 mà muốn sử dụng.
• Cửa sổ “ Encoder/MPG’s “.
Được dùng cho việc kết nối và phân giải các đường đặc tính Encoder hoặc tạo xung thủ công bằng tay(MPG’s) trong điều khiển các trục.
64
Hình 4. 14 Dùng để kết nối với các tín hiệu Encoder
• Cửa sổ “ Mill Options “.
Trong phần này cho ta đặt độ sâu cắt tối đa cũng như việc chọn các chức năng bù dao G41 hoặc G42:
Hình 4.15 Cửa sổcài đặt thông số cắt
Chú ý : Nhấp nút “Apply” khi hoàn thành mỗi phần của thư mục. Thư mục Turning Motor
Phần này, Mach3 sẽ thiết lập cho các Driver động cơ điều khiển các trục. Cụ thể là :
Thứ nhất: Tính toán và xác định phải gửi bao nhiêu bước xung cho Driver điều khiển động cơ được 1 đơn vị dài.
Thứ hai: Thành lập tốc độ tối đa cho động cơ.
65
Chúng ta thực hiện các tính toán như sau :
• Tính toán và xác định phải gửi bao nhiêu bước xung cho Driver điều khiển động cơ được 1 đơn vị dài. Kết quả của việc tính toán này được điền vào ô “Steps-Per” của thư mục trên. Bao gồm các yếu tố sau:
- Tính toán cho hệ thống chấp hành cơ khí, nghĩa là ta tính toán xem đ ể bàn máy dịch chuyển được 1 đơn vị dài thì động cơ phải quay bao nhiêu vòng. Hay nói cách khác 1 vòng quay của động cơ làm cho bàn máy dịch chuyển được bao nhiêu đơn vị dài. Nó hoàn toàn phụ thuộc vào kết cấu cơ khí (vitme) của hệ thống.
Tinh toán xem khi ta cấp 1 xung cho Driver điêu khiển động cơ sẽ làm cho quay một góc bao nhiêu. Việc tính toán này phụ thuộc vào đặc tính của động cơ và thông thường được cung cấp bởi các nhà sản xuất .
- Tính toán bước xung mà Mach3 cung cấp cho các driver điều khiển động cơ. Mach3 khuyến cáo sử dụng con số 10 cho việc tính toán này.
Kết quả tính toán cuối cùng để điền vào ô: Steps Per = Số xung mà Mach 3 cung cấp cho Driver đểđộng cơ quay một vòng × Số vòng quay của động cơ để bàn máy dịch chuyển một đơn vị dài.
• Thành lập tốc độ tối đa cho động cơ
Vận tốc tối đa mà ta có thể đạt được sẽ bị giới hạn bởi tốc độ xung tối đa của Mach3. Giả sửta đặt chếđộ cấu hình đến 25.000 Hz và 2000 bước cho mỗi đơn vị thì chỉ có thể có vận tốc tối đa là 750 đơn vị / phút. Tuy nhiên, tốc độ tối đa này sẽ không phải là tốt cho động cơ.Chính vì th ế nên có thêm nhưng tính toán cần thiết và thực nghiệm để có tốc độ phù hợp với động cơ.
• Đặt ra các yêu cầu về tăng,giảm vận tốc động cơ
Trong hộp thoại trên khi ta kéo thanh trượt sẽ làm cho hình dạng đường đặc tính vận tốc khác nhau, theo đó một chuyển động bao giờ cũng có các giai đoạn sau:
- Tăng tốc độ với gia tốc nhất định.
- Duy trì tốc độkhông đổi ở vận tốc lớn nhất. - Giảm tốc độ với gia tốc nhất định.
Thông thường thời gian tăng tốc và thời gian giảm tốc bằng nhau nghĩa là cùng một gia tốc. Căn cứ vào tải trọng cũng như đặc tính riêng của động cơ mà ta chọn gia tốc này cho phù hợp.
Tương ứng với mỗi trục X,Y, Z ta có các cài đặt riêng và chú ý tích vào “Save Axis Setting” để hoàn thành các cài đặt cho các trục.
Cách cài đặt số xung trên đơn vị dài trong phần mềm Mach3. Trên giao diện phần mềm.
66
→ Hiện ra một cửa sổ sau
Chọn trục X → OK.
Đo khoảng cách thực và điền vào
Làm tương tự với các trục Y, Z. Như vậy ta đã có 3 trục thực tỉ lệ với 3 trục ảo là tương đối chuẩn (phụ thuộc vào người đo).
Sau khi cài đặt và hiệu chỉnh các thông sốta đã có một máy phay CNC hoàn chỉnh có thểgia công được các chi tiết, vấn đề bây giờ chỉ là lập trình.
Việc lập trình một chương trình G -Code để gia công một chi tiết mẫu có thể thực hiện bằng tay, tức là ta tự viết các câu lệnh. Tuy nhiên, công việc này sẽ rất khó khăn đối với những chương trình gia công chi tiết có độ phức tạp rất nhiều các câu lệnh. Ngày nay, việc ra đời và phát triển của CAD/CAM cho phép ta mô phỏng gia công và lấy mã lệnh G-Code một cách dễ dàng. Nhóm thực hiện đềtài đã sử dụng phần mềm Inventor để thiết kế chi tiết mẫu tiếp theo xuất sang MasterCAMX tiến hành gia công mô phỏng rôi từđây lấy mã G-code đưa vào Mach3 tiến hành gia công trên vật mẫu thật.
Các bước gia công chi tiết mẫu
Thiết kế chi tiết trên inventor
67
Đưa sang MasterCam gia công mô phỏng sau đó xuất ra G-Code
Hình 4.18 Chi tiết gia công mô phỏng trên MasterCam
Lấy G-code
%
O0000 N100 G21
N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90
( TOOL - 1 DIA. OFF. - 0 LEN. - 0 DIA. - 1. )
N104 T1 M6 N106 G0 G90 G54 X-38.457 Y13.503 A0. S2000 M3 N108 G43 H0 Z41.994 ………. N5414 X23.738 Y3.32 N5416 G0 Z35.192 N5418 M5 N5420 G91 G28 Z0. N5422 G28 X0. Y0. A0. N5424 M30 %
Sau đó đưa vào Mach3 để gia công
68
Hình 4.20 Hình ảnh khi gia công hoàn thành xong chi tiết mẫu c, Các giao diện làm việc chính của Mach3
Giao diện Program Run <Alt-1>
Đây là giao diện chính của Mach3 khi thực hiện quá trình gia công :
Hình 4.21 Cửa sổ làm việc chính
69 • Cửa sổ G-Code
Giao diện này chứa các dòng lệnh G-code mà ta Load vào khi thực hiện chương trình :
Hình4.22Cửa sổ G-code
Trong cửa sổ G-Code khi ta kéo thanh trượt một dòng lệnh được đánh dấu (màu sáng) đây là dòng l ệnh được Mach3 thực hiện trong khi chạy chương trình. Vì th ế ta không nhất thiết cho gia công cả chương trình mà có thể thực hiện một đoạn chương trình hay từng dòng lệnh.
• Các nút điều khiển chương trình hoạt động
Như trong Hình 4.23 dưới gồm có những nút với công dụng khác nhau:
- Nút Cycle Start : khi được chọn thì chu trình gia công sẽ bắt đầu.
- Nút Feed Hold : Dùng để dừng chương trình nhanh nhất có thể để khi khởi động vơi một chu trình mới. Khi nút này được sử dụng thì trục chính và hệ thống làm mát vẫn hoạt động.
- Nút Stop : Dừng mọi hoạt động của trục càng nhanh càng tốt. khi dùng nút này sẽ dẫn đến mất bước(đặc biệt là đối với điều khiển động cơ bước) và khi khởi động lại các giá trị không còn đúng nữa.
Hình 4.23 Các nút điều khiển chương trình
- Nút Edit G-Code : Nút này dùng để chỉnh sửa tập tin đoạn mã G-Code. - Nút Recent File : Thực hiện lấy lại tập tin đã dùng gân nhất.
- Nút Close G-code : Đóng G-Code cũng đồng nghĩa với kết thúc một chương trình. - Nút Load G-Code : Sử dụng nút này để tải một tập tin dưới dạng Notepad chứa các câu lệnh G-Code vào cửa sổ G-code để thực hiện chương trình gia công.
70
- Nút Rewind : Tua lại chương trình đã được nạp.
- Nút Single BLK : Khi được chọn sẽ có đèn báo nó được dùng sau khi ấn Feed Hold tiếp tục ấn Cycle Start chương trình sẽ thực hiện tiếp dòng các dòng lệnh tiêp theo.
- Nút Reverse Run : nút này cũng có đèn báo khi được chọn. Nó có tác dụng chạy lại đoạn chương trình trước đó sau khi ấn Feed Hold.
- Nút Block Delete : Nếu nút này được kich hoạt thì dòng G-Code bị đánh dấu sẽ không được thưc hiện.
- Nút Set Next Line : Chương trình sẽ thực hiện từ dòng lệnh này.
- Nút Optional Stop : Nếu được kích hoạt thi lệnh M01 coi như lệnh M00.
• Phần mô phỏng quá trình gia công : Ô màu đen cho ta biên dạng của đối tượng gia công. Và mô phỏng quá trình gia công các biên dạng đó.
Ngoài ra còn các ô hiển thị chi tiết về tốc độ trục chính, rút dao, toạđộ chạy của các trục
Giao diện MDI<Alt-2>
Giao diện thực hiện chức năng điều khiển bằng tay.
Hình 4.24 Cửa sổ thực hiện chức năng điều khiển bằng tay
Trong giao diện này chỉ có một đầu vào dữ liệu. Ta điền vào Input một dòng lệnh G-Code và nhấn Enter thì lệnh đó được thực hiện. Ví dụ nhập vào lệnh G00 X100Y50.thì Mach3 sẽ chuyển từ vị trí hiện tại tới tọa điểm (100,50), ta có thể kiểm tra điều này bằng các thay đổi trên biểu nhãn X, Y, Z.
Mach3 cung cấp một phương pháp điều khiển bằng tay các trục máy riêng lẻ thông qua bàn phím :
- Phím mũi tên trái/phải : Tương ứng với giảm/tăng tọa độ X -Phím mũi tên xuông/lên : Tương ứng với giảm/tăng tọa độ Y -Phim PageUp/PageDown : Tương ứng với giảm/tăng tọa độ Y
71
Một lưu ý quan tr ọng là để thực hiện chế độ bằng tay này thi phải bật tính năng “OFLINE” (Nếu được chọn LED màu vàng sẽ sáng).
Một chức năng nữa trong giao diện này của Mach3 là chức năng giảng dạy. Nghĩa là khi ta nhập một loạt các câu lệnh G-Code và nhấp nút Start Teach Mach3 sẽ nhớ và lưu chúng vào một tập tin. Và tập tin này có thể chạy như một đoạn G-Code bình thường.khi hoàn thành bấm Stop Teach.
Giao diện Tool Part<Alt-4>
Hiển thị cho ta quá trình gia công. Cửa sổ Offset: bù dụng cụ cắt.
Hình 4.25 Cửa sổ bù dao
Việc bù dụng cụ căt (bù dao) có ý nghia r ất quan trọng trong việc lập trình và vận hành máy CNC. Sở dĩ có việc này bởi vì trong quá trình thiết kế gia công ta luôn chọn