Chương 3 : LẬP TRÌNH CNC CĂN BẢN
3.2 Lập trình với các địa chỉ G căn bản
3.2.1. Lệnh chọn chuẩn chi tiết gia công G54 G59
- Ý nghĩa của việc chọn chuẩn chi tiết gia công là làm máy công cụ CNC hiểu được vị trí của chuẩn chi tiết (W) hoặc chuẩn thảo chương (P) của chương trình NC so với điểm chuẩn của máy (M). Khi thực hiện lệnh này cần thực hiện việc làm dịch chuyển điểm chuẩn để đồng nhất điểm gốc chương trình với điểm gốc đo lường của máy. - Trong một chương trình gia cơng có thể chọn một hay nhiều chuẩn chi tiết. - Cấu trúc: G54
Hoặc lựa chọn từ một trong các mã lệnh từ G55 đến G59 3.2.2. Lệnh về mặt phẳng gia công G17/G18/G19
- Lệnh chọn mặt phẳng gia công gồm các lệnh G17/G18/G19 ứng với mặt phẳng gia công XOY/XOZ/YOZ.
- Các chức năng này sẽ chi phối cho tất cả các câu lệnh tiếp theo cho đến chừng nào có các chức năng cùng họ là một trong chức năng trên hủy bỏ nó và thiết lập mặt phẳng gia công mới.
34
Hình 3. 1: Mặt phẳng gia cơng ứng với máy tiện và máy phay
3.2.3. Lệnh về đơn vị gia công G20/G21
Lệnh Đơn vị Đơn vị lập trình nhỏ nhất Ví dụ
G20 Hệ Inch 1/10.000 X0.0001 Y0.0001
G21 Hệ Met 1/1.000 X0.001 Y0.001
3.2.4. Lệnh về chuẩn máy tự động G28
- Cấu trúc: G28 X…Y… Z…
- Ý nghĩa: Di chuyển với tốc độ tối đa về điểm chuẩn máy, trước khi về chuẩn máy dao sẽ di chuyển qua điểm trung gian có tọa độ X, Y, Z trong câu lệnh.
35
- Trong thực tế, để an tồn trong q trình gia cơng, phải lập trình về chuẩn tự động theo từng trục, thứ tự theo phương Z trước và X-Y sau để tránh va chạm vào đồ gá. Nếu ngay tại vị trí đó dịch chuyển lệnh cho dao di chuyển nhanh về chuẩn máy mà không qua điểm trung gian, câu lệnh lập trình như sau:
G91 G28 Z0 (G28 Về chuẩn máy theo phương Z, G91 Z0 là điểm trung gian ngay tại vị trí dao hiện tại.)
G91 G28 X0 Y0 (G28 Về chuẩn phương theo X, Y, G91 X0 Y0 có nghĩa là điểm
trung gian X0, Y0 tại vị trí dao hiện tại)
3.2.5. Lệnh cơng nghệ F, S, T
- Lệnh công nghệ để xác định bước tiến F(FEED), vịng quay trục chính S(SPEED) và dụng cụ T(TOOL)
Xác định chế độ cắt trên máy CNC
- Xác định chế độ cắt nghĩa là tìm các trị số của chiều sâu (t), lượng chạy dao (s), tốc độ cắt (v), công suất cắt cần thiết (N), thời gian máy (t) trong điều kiện gia công cụ thể. Lựa chọn chế độ cắt hợp lí là một trong những mục tiêu của các phương pháp gia công kim loại bằng cắt gọt như tiện, phay, bào, khoan, mài...
- Chế độ cắt hợp lí là chế độ cắt trên cơ sở bảo đảm yêu cầu kỹ thuật của nguyên công thực hiện, phát huy được khả năng máy, của trang bị công nghệ và dụng cụ cắt, bảo đảm năng suất lao động cao và giá thành sản phẩm hạ trọng điều kiện cụ thể của xí nghiệp cơ khí.
- Chế độ cắt gọt hợp lí bảo đảm tuổi bền của dao, độ chính xác và độ bóng. Từ đó, tiết kiệm thời gian gia công, mang lại những hiệu quả kinh tế tốt nhất.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ cắt:
Vật liệu và thơng số hình học của dao. Vật liệu gia công.
Khả năng công nghệ của máy (tốc độ, cơng suất của trục chính và động cơ điều khiển các trục máy).
Độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
Yêu cầu cụ thể của bước công nghệ (gia công thô, gia công tinh, cắt thuận, cắt nghịch...)
Phương pháp giải nhiệt của q trình gia cơng: khí, dung dịch làm mát... - Phương pháp tính tốn chế độ cắt: Tra bảng thông số cắt gọt từ hãng sản xuất dao. Dựa vào vật liệu chế tạo dao và vật liệu gia cơng để tìm các thơng số cắt hợp lí. Các thơng số cần tính tốn khi lập trình như sau.
- Chế độ cắt khi phay:
Chọn chiều sâu mỗi lớp cắt: t
Chọn bề dày mỗi lớp cắt: ae (lượng ăn dao ngang) – tối đa bằng 0.5d ÷ 0.7d
Tốc độ trục chính (Spindle Speed) n: =
p [vòng/phút] hoặc [r.p.m] (revolutions per minute). [1] Trong đó:
Vc : vận tốc cắt, [m/phút] tra bảng. D : đường kính [mm] (xem trên dao).
36
Lượng dịch chuyển bàn máy [FEED RATE] = ∗ ∗ . [2]
Trong đó:
n: tính ở cơng thức [1]. z: số lưỡi cắt (xem trên dao). fz: lượng ăn dao răng [mm/răng] - Ví dụ:
Dùng dao của hãng Jimmore International Corp. Dao phay ngón có ký hiệu 220124:
Bảng tra Vc, fz như sau:
Bảng 3. 3: Bảng tra vận tốc cắt và lượng ăn dao răng
- Chế độ cắt khi tiện:
Tốc độ cắt
Có hai lựa chọn: m/min (mét/phút) hoặc rev/min (vịng/phút) Chọn m/min → G96; Chọn rev/min → G97
Công thức giữa tốc độ cắt Vc và số vòng quay trục chính: Vc = π x D x n / 1000
Tốc độ ăn dao F (feedrate), mm/rev Máy tiện G01 Z-100. F0.1
F0.1 lượng chạy dao giá trị 0.1 đơn vị đo mm/vòng Máy phay G01 Z-5. F100.
F100. lượng chạy dao giá trị 100. đơn vị đo mm/phút
3.2.6. Lệnh về hiệu chỉnh chiều dài dao
- Trong q trình gia cơng, chiều dài dao sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chiều sâu cắt, có ảnh hưởng tới q trình tính tốn nội suy theo phương Z. Trong máy phay đứng, chiều dài dao được tính tốn mặc định theo phương Z, máy sẽ tính tốn khoảng cách từ gốc
37
tọa độ Machine (M) đến chuẩn T của dao và hiển thị trong hệ tọa độ Machine của máy.
- Để tiến hành gia công, điểm làm việc phải dời từ chuẩn dao T xuống đầu mũi dài nhất của dụng cụ cắt gọt.
- Người vận hành máy sẽ thao tác và đo được chiều dài từ chuẩn T tới đầu mũi dao hoặc đo so sánh giá trị của các dao so với một dao chuẩn nào đó và lưu vào các ơ nhớ trên máy CNC. Trong hệ điều khiển HAAS, người lập trình có thể gọi ơ nhớ lưu chiều dài dao bằng từ Hnn, trong đó nn là vị trí ơ nhớ trên máy.
- Đối với các loại dao có nhiều lưỡi cắt, cần phải xác định chiều dài của lưỡi cắt cao nhất, vì lưỡi cắt này sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chiều sâu gia công và gây ra sai số. - Q trình vận hành đo dao trên máy có thể thực hiện thủ cơng rà và đo bằng tay, đo bằng đầu đo có đèn báo tiếp xúc hoặc đo bằng đầu đo tự động (touch probe). Các máy có sử dụng đầu đo tự động tiếp xúc hoặc khơng tiếp xúc đều cho độ chính xác rất cao, máy có chu trình đo riêng. Đầu đo tiếp xúc về lâu dài sẽ bị mịn, ảnh hưởng tới sai số đo, đầu đo khơng tiếp xúc sử dụng tia Laser để đo nên tránh được nhược điểm mòn do tiếp xúc. Tuy nhiên, giá thành của thiết bị đo sẽ làm cho giá máy lên cao.
- Các lệnh hiệu chỉnh chiều dài dao gồm có:
Hiệu chỉnh chiều dài dao dương Cấu trúc: G43 Hnn
Ý nghĩa: Dịch chuyển điểm tính tốn về phía Z- (âm) một đoạn có giá trị nằm trong ơ nhớ Hnn. Các ơ nhớ lưu chiều dài dao có giá trị dương.
Hiệu chỉnh chiều dài dao âm. Cấu trúc: G44 Hnn
Ý nghĩa: Dịch chuyển điểm tính tốn về phía Z+ (dương) một đoạn có giá trị nằm trong ô nhớ Hnn. Các ô nhớ lưu chiều dài dao có giá trị âm, (ngược lại G43).
Hủy hiệu chỉnh chiều dài. Cấu trúc: G49
Ý nghĩa: Hủy bỏ các giá trị hiệu chỉnh về chiều dài. Điểm tính tốn theo chuẩn T.
Lưu ý: chỉ nên dùng một kiểu hiệu chỉnh để tránh nhầm lẫn trong quá trình gia cơng.
38
3.2.7. Lệnh di chuyển dao cơ bản
Lệnh di chuyển dao nhanh – G00
- Chức năng: Di chuyển dao nhanh, dùng để định vị trí nhanh, khơng cắt gọt. Ở lệnh này, máy sẽ di chuyển dao theo tất cả các trục nhanh nhất đến vị trí điểm tới.
- Cấu trúc: G00 X... Y... Z... - Trong đó:
X, Y, Z: Tọa độ điểm tới khi hoàn thành câu lệnh. Ví dụ: Lập trình tuyệt đối (G90): N10 G90 G00 X40 Y56 Lập trình tương đối (G91): N10 G91 G00 X-30 Y-30.5
Nội suy đường thẳng – G01
- Chức năng: Dao sẽ di chuyển theo đường thẳng với tốc độ di chuyển chính xác trong câu lệnh, có cắt gọt.
Hình 3. 4: Nội suy đường thẳng với G01
- Cấu trúc: G01 X... Y... Z... F... - Trong đó:
X... Y... Z... F... Tọa độ điểm tới khi hoàn thành câu lệnh. F: tốc độ chuyển bàn máy (feedrate).
39 Lập trình tuyệt đối: N... G94 .... N50 (G90) G1 X40 Y20.1 F500 Lập trình tương đối: N... G94 .... N50 G91 G1 X20 Y25.9 F500
Nội suy cung tròn – G02 / G03.
- Chức năng: G02: Nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ. G03: Nội suy cung trịn ngược chiều kim đồng hồ
Hình 3. 5: Nội suy cung trịn với G02 và G03
- Cấu trúc 1: Sử dụng tọa độ tâm cung tròn
G02/G03 X... Y... Z... I... J... F...
- Cấu trúc 2: Sử dụng bán kính R
G02/G03 X... Y... Z... R... F...
- Trong đó:
X, Y, Z: Tọa độ điểm cuối của cung tròn.
I, J: Tọa độ tương đối của tâm cung tròn so với điểm bắt đầu nội suy, lần lượt theo phương X, Y.
R: giá trị bán kính cung trịn. F: lượng dịch chuyển bàn máy.
40 Ví dụ: G92 X200 Y40 Z0 G90 G03 X140 Y100 R60 F300 G02 X120 Y60 R50 Hoặc: G90 X200 Y40 Z0 G90 G03 X140 Y100 I-60 F300 G02 X120 Y60 I-50 Hoặc: G91 G03 X-60 Y60 I-60 F300 G02 X-20 Y-40 I-50 Hoặc: G91 G03 X-60 Y60 R60 F300 G02 X-20 Y-40 R50 Chú ý:
Trường hợp cắt cung tròn A: Cắt cung trịn có góc chắn cung nhỏ hơn 180o
(G17 G90 G54)
G02 X90. Y70. R40. F120.;
Trường hợp cắt cung trịn B: Cắt cung trịn có góc chắn cung bằng từ 180 o đến nhỏ
hơn 360 0
(G17 G90 G54)
41
Tâm đường tròn
Trường hợp cắt đường tròn đủ 360o cùng chiều kim đồng hồ, điểm bắt đầu cắt của
cung tròn là điểm A: (G17 G90 G54) G02 I-30. F120.;
3.2.8. Lệnh bù trừ bán kính dao
Hình 3. 6: Mơ phỏng đường chạy dao
- Để giảm nhẹ cơng việc lập trình, thay vì việc phải tính tốn tọa độ tâm dao, người lập trình dựa vào chiều tiến và lập trình biên dạng cần giữ lại để chỉ ra cho bộ điều khiển quy luật chạy dao, từ đó, máy sẽ tự động nội suy ra các vị trí đường tâm để điều khiển dao cắt gọt ra đúng quỹ đạo cần thiết.
- Theo chiều tiến dao, dao ở phía phải hoặc phía trái của đường lập trình, véc tơ hiệu chỉnh sẽ được tự động sinh ra để để dịch dao về phía đó. Như vậy, khơng cần tính tọa độ offset dao của đường tâm.
Offset góc nội suy cung trịn
Nội suy cung trịn Nội suy đường thẳng
Offset góc Nội suy cung trịn
Hủy bù Nội suy đường thẳng
Vector offset Khởi động
Điểm bắt đầu và kết thúc
Nội suy đường thẳng Nội suy cung tròn Quỹ đạo tâm dao
42
- Tại vị trí các góc cạnh, hệ điều khiển tự động tính tốn phát sinh các chuyển động cung tròn nối giữa các đường chuyển dao khi đảo chiều di chuyển, từ đó giảm bớt lực qn tính (của bàn máy, chi tiết và đồ gá) có tác động khơng tốt lên hệ thống ổ đỡ, vít me, giảm rung động khi máy gia công.
- Trong thực tế, việc lập trình hiệu chỉnh bán kính dao có tác dụng hỗ trợ và làm giảm nhẹ q trình lập trình thủ cơng. Do bán kính dao là số lẻ và việc tính tốn tọa độ tâm dao tại các góc cạnh khá phức tạp. Nên khi sử dụng hiệu chỉnh bán kính, người lập trình chỉ cần chỉ ra hướng di chuyển và vị trí dao so với quỹ đạo, bộ nội suy sẽ tự tính tốn các vị trí của đường tâm dao.
- Việc lập trình hiệu chỉnh bán kính cịn có ý nghĩa quan trọng trong gia cơng hàng loạt, khi dụng cụ cắt bị mịn, chỉ cần nhập lại giá trị bán kính thực của dao để bảo đảm dung sai gia công. Nếu hãng sản xuất chỉ định số lần cắt và độ mịn của dao, thì người vận hành sẽ giảm bớt được thời gian phải kiểm tra kích thước thường xuyên và dự đoán trước khả năng phát sinh phế phẩm do sai số mòn của dao.
- Trong một số trường hợp, có thể thay đổi dao có đường kính khác với dao khi lập trình (nếu đường kính dao phù hợp với biên dạng gia cơng) thì khơng cần phải lập trình lại từ đầu, chỉ cần nhập lại ơ nhớ lưu giá trị bán kính.
- Quy ước về cách xác định hiệu chỉnh bán kính dao:
Hình 3. 7: Hiệu chỉnh bán kính dao
G40 Kết thúc hiệu chỉnh bán kính dao. Tọa độ các điểm là tọa độ của tâm dao. G41 Dnn Hiệu chỉnh bán kính dao trái (Dao di chuyển bên trái quỹ đạo cắt).
G42 Dnn Hiệu chỉnh bán kính dao phải (Dao di chuyển bên phải quỹ đạo cắt).
- Sau từ lệnh G41, G42 là từ lệnh Dnn, trong đó nn là vị trí ơ nhớ lưu giá trị bán kính thực tế của dao. Trước khi gia cơng, người vận hành phải đo và nhập giá trị thực của bán kính dao vào ơ nhớ tương ứng, nếu nhập sai thì kết quả gia cơng sẽ sai (dù chương trình có viết đúng).
- Lệnh hiệu chỉnh bán kính dao tạo lập vectơ bù trừ vng góc với quỹ đạo cắt và có độ lớn bằng bán kính dao. Để trở về quỹ đạo cắt là tâm dao cần hủy bỏ chế độ hiệu chỉnh bán kính dao bằng lệnh G40.
- Hướng vào hiệu chỉnh bán kính nên vng góc với quỹ đạo cắt tại điểm bắt đầu hiệu chỉnh.
- Với các quỹ đạo cắt, phải bắt đầu và kết thúc hiệu chỉnh tại các điểm có cùng tọa độ XY.
43
Chú ý:
Trong câu lệnh đầu tiên của chức năng hiệu chỉnh bán kính chỉ được dùng G00;
G01,
Nếu dùng G02; G03 máy sẽ không thực hiện được.
Giữa block KHỞI ĐỘNG hiệu chỉnh bán kính G41/G42 và block XĨA hiệu chỉnh
bán kính G40, các lệnh gia cơng CUNG TRỊN G02/G03 vẫn được hiệu chỉnh bán kính dao và được máy thực hiện hồn tồn bình thường,
Đảm bảo bán kính dao ln ln nhỏ hơn bán kính trong nhỏ nhất của biên dạng chi
tiết.
Trong chế độ xóa G40, hãy đưa dao đến khơng gian trống.
3.3 Lệnh về chương trình con Main program Main program N10…; N20…; N30 M98 P1010; N40…; N50…; N60…; N70 M30; Subprogram O1010; N1010…; N1020…; N1030…; N1040…; N1050…; N1060 M99;
Ý nghĩa của chương trình con
- Giảm nhẹ việc lập trình, thay vì phải viết nhiều đoạn trùng lặp giống nhau, các đoạn chương trình trùng lắp sẽ được viết vào một chương trình con (sub program), khi nào cần thì gọi đoạn đó ra.
- Chương trình ngắn gọn, dễ đọc và dễ chỉnh sửa.
Cách viết chương trình con
- Chương trình con được viết bên ngồi chương trình chính nhưng kết thúc bằng M99 theo cấu trúc: N… M99
- Khai báo với M99, khi kết thúc chương trình con, con trỏ sẽ trở lại chương trình chính ở dịng kế tiếp dịng lệnh gọi chương trình con đó
- Từ lệnh M99 kết thúc chương trình con phải viết ở một dịng riêng.
Gọi chương trình con
- Trong hệ điều khiển Hass một chương trình con được gọi bằng lệnh M97 hoặc M98.
44
Chức năng: Gọi một chương trình con, chương trình con này được viết ngay sau chương trình chính.
Cấu trúc: M97 P…L…
Trong đó: P… Số thứ tự câu lệnh bắt đầu chương trình con L … Số lần lập lại chương trình con
Ví dụ: % O111 … M97 P1000 L2; ( L2: lặp lại hai lần) M30; KẾT THÚC CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH N1000 G00 G90 G55 X0 Y0;