1.4.1 Ngụn ngữ lập trỡnh CNC.
Một chương trỡnh NC bao gồm một loạt cỏc lệnh chỉ thị cho mỏy cụng cụ CNC thực hiện gia cụng. Cỏc khối định vị của chương trỡnh NC tương ứng với thứ tự cỏc bước gia cụng với mó lệnh kốm những thụng tin thớch hợp. Cỏc lệnh này cú thể là cỏc mó theo chữ cỏi, con số. Cỏc yếu tố cơ bản cho ngụn ngữ lập trỡnh sử dụng cho hệ thống điều khiển CNC được tiờu chuẩn hoỏ. Ngụn ngữ lập trỡnh cú thể là:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 29
71.4.1.1. Ngụn ngữ ISO( G- code)
Tiờu chuẩn iso 6983 cố gắng tiờu chuẩn hoỏ ngụn ngữ lập trỡnh của cỏc mỏy trong lĩnh vực chế tạo theo nguyờn tắc xõy dựng khối block chương trỡnh theo điểm. Đõy là cơ sở để cỏc nhà sản xuất hệ thống điểu khiển thừa hưởng và phỏt triển ngụn ngữ G- code cho hệ điều khiển của mỡnh.
* ý nghĩa cỏc chữ cỏi từ A Z theo tiờu chuẩn ISO 6983:
Chữ
cỏi í nghĩa
Chữ
cỏi í nghĩa
A Quay quanh trục X N Số blockk
B Quay quanh trục Y O
C Quay quanh trục Z P Dịch chuyển lần 3 song song X
D Nhớ bự hiệu chỉnh dao Q Dịch chuyển lần 3 song song Y
E Lượng chạy dao hai lần R Dịch chuyển nhanh theo hướng Z
hoặc dịch chuyển lần 3 song song Z
F Lượng chạy dao S Tốc độ trục chớnh
G Chức năng dịch chuyển T Dụng cụ
H U Dịch chuyển lần 2 song song X
I Tham số nội suy hoặc bước ren
song song trục X V Dịch chuyển lần 2 song song Y
J Tham số nội suy hoặc bước ren
song song trục Y W Dịch chuyển lần 2 song song Z
K Tham số nội suy hoặc bước ren
song song trục Z X Dịch chuyển theo hướng trục X
M Chức năng bổ xung Y Dịch chuyển theo hướng trục Y
Z Dịch chuyển theo hướng trục Z
* Cỏc lệnh G theo ISO
Lệnh Chức năng
G00 Chạy dao nhanh
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 30 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
G02 Chạy dao nội suy theo đường cung trũn cựng chiều kim đồng hồ
G03 Chạy dao nội suy theo đường trũn ngược chiều kim đồng hồ
G04 Dừng mỏy cú thời gian
G09 Dừng kiểm tra chớnh xỏc
G10 Chương trỡnh tham số
G11 Hủy lệnh trương trỡnh tham số
G12 Kết thỳc chạy dao theo cung trũn cựng chiều kim đồng hồ
G13 Kết thỳc chạy dao theo cung trũn ngược chiều kim đồng hồ
G17/ G18/ G19 Chọn mặt phẳng làm việclà mặt X-Y, Z-X, Z-Y.
G20/G21 Đơn vị đo theo hệ inch/ một
G22 Gọi chương trỡnh con
G23 Lặp lại phần chương trỡnh
G24 Nhảy vụ điều kiện
G25 Nhảy tới điểm gốc ( điểm R)
G26 Chạy tới điểm thay dao
G40 Kết thỳc hiệu chỉnh bỏn kớnh dao
G41 Hiệu chỉnh bỏn kớnh dao phớa bờn trỏi
G42 Hiệu chỉnh bỏn kớnh dao phớa bờn phải
G53 Chọn hệ thống toạ độ mỏy
G54-G59 Chọn hệ toạ độ làm việc
G90 Hệ toạ độ tuyệt đối
G91 Hệ toạ độ tương đối
G93 Hệ toạ độ cực
G94 Lượng chạy dao phỳt (mm / ph)
G95 Lượng chạy dao vũng (mm / vg)
1.4.1.2. Ngụn ngữ APT (Automaticcally Programed Toosl)
APT là ngụn ngữ bậc cao cú khoảng 3000 từ cho phộp thiết lập phần tạo hỡnh của quỏ trỡnh gia cụng trờn mỏy CNC ( Vớ dụ mỏy phay 5 trục). Do mỏy CNC khụng hiểu trực
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 31
tiếp ngụn ngữ APT nờn hệ điều khiển CNC phải cú một chương trỡnh dịch APT thành ngụn ngữ G.
Tập kớ tự dựng trong ngụn ngữ APT : + 26 chữ cỏi hoa la tinh A Z. + 26 chữ cỏi thường la tinh a z. + 10 chữ số thập phõn 0 9. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Cỏc toỏn tử +; - ; *; : ; = ; ( . ) và cỏc kớ tự đặc biệt khỏc. Một số quy tắc lập trỡnh với APT
- Cõu lệnh: Cú 6 loại cõu lệnh
+ Cỏc lệnh định nghĩa ban đầu: Hỡnh dỏng hỡnh học của phụi, của chi tiết gia cụng, đặc tớnh và cỏc thụng số hỡnh học của dụng cụ cắt.
+ Cỏc lệnh dịch chuyển : Định vị dụng cụ và mụ tả quỹ đạo chuyển động của dụng cụ.
+ Cỏc lệnh mụ tả nguyờn cụng: Chế độ gia cụng; chọn dao; bật/ tắt dung dịch bụi trơn.
+ Cỏc lệnh phụ trợ cho cụng nghệ: Định nghĩa dung sai; Chế độ dừng mỏy. + Cỏc cấu trỳc điều khiển : Vũng lặp, chương trỡnh con.
+ Cỏc lệnh tớnh toỏn: cỏc phộp toỏn thụng thường, tham số toỏn học, lượng giỏc. Kết thỳc lệnh bằng dấu chấm phẩy(;).
- Tờn: Tờn hằng, tờn biến, tờn mảng, tờn nhón, tờn phần tử hỡnh học, được đặt theo
quy tắc là dẫy khụng quỏ 8 ký tự và số, bắt đầu bằng một chữ cỏi và khụng được phộp trựng với từ khoỏ.
Từ khoỏ: được sử dụng để khai bỏo cỏc kiểu dữ liệu, để viết cỏc cõu lệnh. Vớ dụ : POINT, LINE, CIRCLE.
1.4.1.3. Ngụn ngữ đối thoại trực tiếp
Là dạng điều khiển theo hỡnh tượng. Nhiều hệ điều khiển (vớ dụ HEIDENHAIN) trờn bản điều khiển thường cú cỏc phớm trờn đú thể hiện biểu tượng tương đương với cỏc lệnh cụ thể nào đú.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 32
1.4.2. Cơ sở hỡnh học của lập trỡnh
1.4.2.1. Hệ toạ độ hỡnh học
Mọi điểm trong khụng gian đều cú thể xỏc định thụng qua toạ độ của nú trong một hệ toạ độ nào đú, thường cú hai hệ toạ độ được độ được sử dụng :
- Hệ toạ độ đề cỏc. - Hệ toạ độ cực. * Hệ toạ độ đề cỏc:
Hệ 2 trục (phẳng) hoặc 3 trục (khụng gian) vuụng gúc với nhau trờn hỡnh 1.17a, 1.17b.
Trong hệ toạ độ 2 trục X vàY. Mỗi một điểm cú thể được xỏc định trong một mặt phẳng bởi toạ độ ( X, Y ) với khoảng cỏch từ trục Y gọi là toạ độ X và khoảng cỏch từ trục X gọi là toạ độ Y. Nếu một bản vẽ chi tiết được đặt trong hệ toạ độ này, tất cả điểm của chi tiết đều cú thể xỏc định được, vớ dụ P4(40,-70).
Hệ toạ độ đề cỏc 3 trục thường để miờu tả hoặc định vị rừ những phụi khụng gian như phụi phay. Để xỏc định một điểm trong khụng gian cần 3 toạ độ (X, Y, Z ) tương đương với cỏc trục.
Hỡnh 1.19a -Hệ 2 trục ( phẳng ) Hỡnh 1.19b-Hệ 3 trục (Khụng gian)
Một hệ toạ độ bao giờ cũng cú vựng õm, dương để cú thể miờu tả chớnh xỏc tất cả cỏc điểm, chỳ ý vị trớ của toạ độ gốc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 33
* Hệ toạ độ cực
Trong hệ toạ độ cực, một điểm được xỏc định bởi khoảng cỏch (bỏn kớnh r) tới điểm
gốc và gúc của nú () đối với một trục xỏc định. Gúc quy tới trục X trong hệ toạ độ X,
Y, là dương nếu nú được đo ngược chiều kim đồng hồ bắt đầu từ trục X dương hỡnh
1.18a. Theo hướng ngược lại nú là gúc õm hỡnh 1.18b.
Gúc dương Gúc õm
Hỡnh 1.20 - Hệ toạ độ cực 1.4.2.2. Hệ toạ độ mỏy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Hệ toạ độ trờn mỏy cụng cụ CNC
Dụng cụ của mỏy CNC thưc hiện những di chuyển cụ thể phụ thuộc vào loại mỏy. Trờn mỏy tiện đú là chuyển động dọc trục (Z) và chuyển động ăn dao (X). Trờn mỏy phay cũn thờm một chuyển động ngang (Y)
Để điều khiển dụng cụ được chớnh xỏc, tất cả cỏc điểm trờn vựng gia cụng phải được xỏc định rừ nhờ hệ thống toạ độ. Việc xỏc định 3 trục và hướng của nú dựa vào quy tắc bàn tay phải. Theo nguyờn tắc này thỡ ngún tay cỏi chỉ chiều dương của trục X, ngún tay giữa chỉ chiều dương của trục Z, cũn ngún tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y. Cỏc trục quay tương ứng với trục X, Y, Z được ký hiệu bằng cỏc chữ cỏi A, B, C. Chiều quay dương là chiều quay theo chiều kim đồng hồ nếu ta nhỡn theo chiều dương của cỏc trục X,Y, Z.
+ Trục Z
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 34
- Mỏy tiện: trục Z song song với trục chớnh của mỏy cú chiều dương chạy từ mõm cặp tới dụng cụ (chạy xa khỏi chi tiết gia cụng được cặp trờn mõm cặp). Hay núi cỏch khỏc thỡ chiều dương của trục Z chạy từ trỏi sang phải.
- Mỏy khoan đứng, mỏy phay đứng, mỏy khoan cần: Trục Z song song với trục chớnh
và cú chiều dương hướng từ bàn mỏy lờn phớa trục chớnh.
- Mỏy bào, mỏy xung điện: Trục Z vuụng gúc với bàn mỏy và cú chiều dương hướng từ bàn mỏy lờn phớa trờn.
- Cỏc mỏy phay cú nhiều trục chớnh: Trục Z song song với đường tõm trục chớnh vuụng gúc với bàn mỏy (chọn trục chớnh cú đường tõm vuụng gúc với bàn mỏy làm trục Z). Chiều dương của trục Z trong trường hợp này hướng từ bàn mỏy tới trục chớnh.
Hình 1.19: Hệ trục toạ độ của máy CNC Hình 1.20: Quy tắc bàn tay phải
Hỡnh 1.21: Hệ trục toạ độ của mỏy CNC Hỡnh 1.22: Quy tắc bàn tay phải
+ Trục X
Trục X là trục nằm trờn bàn mỏy và thụng thường nú được xỏc định theo phương nằm ngang. Chiều của trục X được xỏc định theo quy tắc bàn tay phải (ngún tay cỏi chỉ chiều dương của trục X).
- Mỏy phay đứng: Nếu đứng ngoài nhỡn vào trục chớnh thỡ chiều dương của trục X hướng về bờn phải.
- Mỏy khoan cần: Nếu đứng ở vị trớ điều khiển mỏy ta cú chiều dương của trục X hướng vào trụ mỏy.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 35
- Mỏy phay ngang: Nếu đứng ngoài nhỡn thẳng vào trục chớnh thỡ ta cú chiều dương của trục X hướng về bờn trỏi, cũn nếu đứng ở phớa trục chớnh để nhỡn vào chi tiết thỡ ta cú chiều dương của trục X hướng về bờn phải.
- Mỏy tiện: trục X vuụng gúc với trục mỏy và cú chiều dương hướng về phớa bàn kẹp dao (hướng về phớa dụng cụ cắt). Như vậy nếu bàn kẹp dao ở phớa trước trục chớnh thỡ chiều dương của X hướng vào người thợ, cũn nếu bàn kẹp dao ở phớa sau trục chớnh thỡ chiều dương đi xa khỏi người thợ.
- Mỏy bào: trục X nằm song song với mặt định vị chi tiết trờn bàn mỏy và chiều dương hướng từ bàn mỏy tới thõn mỏy.
+ Trục Y
Trục Y được xỏc định sau khi cỏc trục Z, X đó được xỏc định theo quy tắc bàn tay phải. Ngún tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y.
+ Cỏc trục phụ
Trờn cỏc mỏy CNC ngoài cỏc trục X, Y, Z cũn cú cỏc trục toạ độ khỏc song song với chỳng (cỏc bộ phận mỏy khỏc dịch chuyển song song với cỏc trục X, Y, Z). Cỏc trục này được ký hiệu là U, V, W thỡ cỏc trục này được ký hiệu là P, Q, R trong đú P//X, Q//Y, R//Z. Cỏc trục U, V, W được gọi là trục thứ hai, cũn cỏc trục P, Q và R được gọi là trục thứ ba (Hỡnh 1.20).
Khi chi tiết gia cụng cựng bàn mỏy tham gia chuyển động thay cho dụng cụ cắt thỡ cỏc chuyển động ấy (chuyển động tịnh tiến theo ba trục và chuyển động quay quanh ba trục) được ký hiệu bằng cỏc chữ X’, Y’, Z’ và A’, B’, C’ (Hỡnh 1.21). Cỏc chiều chuyển động này ngược với chiều chuyển động của dụng cụ.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 36
Hình 1. 21: Hệ toạ độ của máy CNC khi chi tiết chuyển động thay cho dụng cụ cắt
Hỡnh 1.23: Hệ toạ độ của mỏy CNC khi chi tiết chuyển động thay cho dụng cụ cắt
b. Xỏc định hệ toạ độ với chuẩn mỏy hoặc phụi
Cỏc điểm chuẩn cần được xỏc định chớnh trong vựng làm việc của mỏy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Điểm chuẩn của mỏy M (điểm gốc 0 của mỏy)
Hình 1. 22: Điểm M của máy khoan cần (a) và của máy phay đứng (b)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 37
Điểm gốc O của mỏy (điểm chuẩn M của mỏy) là điểm gốc của hệ toạ độ của mỏy.
Điểm M được cỏc nhà chế tạo quy định theo kết cấu của từng loại mỏy. Điểm M là điểm giới hạn vựng làm việc của mỏy. Điều đú cú nghĩa là trong phạm vi vựng làm việc của mỏy cỏc dịch chuyển của cỏc cơ cấu mỏy cú thể thực hiện theo chiều dương của cỏc toạ độ. ở cỏc mỏy phay điểm thường nằm ở điểm giới hạn dịch chuyển của bàn mỏy.
Điểm chuẩn M (điểm 0 của mỏy) của mỏy khoan cần và mỏy phay đứng được thể hiện trờn (hỡnh 1.22).
+ Điểm 0 của chi tiết W
Điểm W của chi tiết là gốc toạ độ của chi tiết. Vị trớ điểm W phụ thuộc vào sự lựa chọn của người lập trỡnh.
Đối với chi tiết phay ta chọn điểm W tại điểm gúc ngoài của đường viền chi tiết. (hỡnh 1.23a).
Khi gia cụng cỏc bề mặt đối xứng ta cú thể chọn nhiều hệ toạ độ khỏc nhau với cỏc điểm gốc W1 và cỏc hệ toạ độ W2 ,W3 ,W4 và W5 (hỡnh 1.23b).
Hình 1.23: Một điểm W (a) và nhiều điểm W (b). W1 W3 W2 W4 W5 W a) b)
Hỡnh 1.25: Một điểm W (a) và nhiều điểm W (b)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 38
Hình 1.24: Hệ toạ độ và các điểm chuẩn
c) d)
a)
b)
Hỡnh 1.26: Hệ toạ độ và cỏc điểm chuẩn
Đối với cỏc chi tiết tiện ta chọn điểm W của chi tiết nằm trờn đường tõm của chi
tiết hoặc ở mặt đầu bờn trỏi hoặc mặt đầu bờn phải (Hỡnh 1.24) cho thấy điểm W nằm ở mặt đầu bờn trỏi của chi tiết.
+ Điểm chuẩn của dao (p)
Cỏc dao tiện, dao khoan cú điểm chuẩn là đỉnh dao (hỡnh 1.25 a, b). Cỏc dao khoột, dao doa hoặc dao phay thỡ điểm P là tõm của mặt đầu của dao. Điểm P được dựng khi tớnh
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 39
Hình 1.25: Điểm chuẩn của dao
p p p
p p
a) b) c) d) đ)
Hỡnh 1.27: Điểm chuẩn của dao
+ Điểm chuẩn của giỏ dao T và điểm gỏ dao N
Điểm T được dựng để xỏc định trục toạ độ của dao. Điểm T phụ thuộc vào việc gỏ dao trờn mỏy. Thụng thường khi gỏ dao trờn mỏy thỡ điểm T trựng với điểm gỏ dao N (hỡnh 1.26). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 1.26: Điểm của giá dao T và điểm gá dao N Hình 1.27: Điểm điều chỉnh dao E
L
E
Hỡnh 1.28: Điểm của giỏ dao T Hỡnh 1.29: Điểm điều chỉnh dao E và điểm gỏ dao N
+ Điểm điều chỉnh dao E
Khi gia cụng ta phải sử dụng nhiều dao, như vậy cỏc kớch thước của chỳng phải được xỏc định bằng cơ cấu điều chỉnh dao.
Mục đớch của việc điều chỉnh dao là để cú thụng tin chớnh xỏc cho hệ thống điều khiển về kớch thước dao (hỡnh 1.27).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 41
+ Điểm gỏ đặt (hay điểm tỳ) A
Điểm A là điểm tỳ của bề mặt chi tiết lờn đồ định vị của đồ gỏ.
Điểm A cú thể trựng với điểm W của chi tiết (hỡnh 1.28) hoặc cú thể lựa chọn tuỳ ý trờn mặt định vị của chi tiết gia cụng.
+ Điểm 0 của chương trỡnh
Điểm 0 của chương trỡnh (chớnh xỏc hơn là điểm P của dụng cụ cắt) là điểm trước khi gia cụng dụng cụ cắt nằm ở đú. Điểm 0 của chương trỡnh phải xỏc định sao cho khi thay dao khụng bị ảnh hưởng của chi tiết hoặc đồ gỏ.
1.5. Cỏc hỡnh thức tổ chức lập trỡnh gia cụng CNC.
Để lập được một chương trỡnh CNC cần dựa trờn cỏc cơ sở sau:
- Bản vẽ chi tiết gia cụng: thể hiện được hỡnh dạng cỏc bề mặt cần gia cụng và kớch thước của cỏc bề mặt đú. Tất cả cỏc yếu tố trờn đõy người ta gọi là yếu tố hỡnh học và khi lập trỡnh chuyển nú thành cỏc thụng tin hỡnh học.
- Yờu cầu kỹ thuật của bề mặt gia cụng bao gồm độ chớnh xỏc kớch thước được đặc trưng bằng dung sai. Độ chớnh xỏc về vị chớ tương quan như độ đồng tõm, độ khụng