CHƯƠNG XII: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC
12.3 Các PP lập trình và các hình thức tổ chức lập trình
Theo sự trợ giúp của máy tính đối với việc lập trình, có thể phân biệt hai phương thức lập trình NC:
- Lập trình trực tiếp: Không có sự trợ giúp của máy tính.
- Lập trình tự động: Có sự trợ giúp của máy tính.
1/ Lập trình trực tiếp.
Phương thức lập trình trực tiếp thường được sử dụng cho các trường hợp gia
công đơn giản: đường chạy dao bao gồm các đoạn thẳng, cung tròn và người lập trình có thể tự biên soạn chương trình NC trên cơ sở nhận dạng hoàn toàn chính xác toạ độ
trình NC, bởi vì có kỹ năng lập trình trực tiếp, người lập trình mới có khả năng hiểu, đọc và sửa đổi chương trình khi trực tiếp vận hành máy.
Đối với phương thức lập trình này, có thể truyền chương trình NC vào hệ điều khiển máy (MCU) bằng 2 phương pháp
a. Nhập từ thiết bị mang tin trung gian như bìa đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ,...
b. Nhập từ panel điều khiển theo chế độ MDI.
Ngày nay, hầu hết các cơ sở sản xuất sử dụng máy NC/CNC kết hợp các
phương pháp trên để lập trình. Phương pháp ghi chương trình trên bìa đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ hiện nay chỉ còn được sử dụng cho các thế hệ máy NC cũ.
Lập trình theo chế độ MDI được thực hiện bằng cách nhập dữ liệu trực tiếp từ bàn phiểm hệ điều khiển. Phương pháp này được sử dụng phổ biến nhất do ngoài việc sử dụng cho các trường hợp gia công đơn giản, đây là phương thức vận hành máy NC/CNC cơ bản nhất.
2/ Lập trình tự động.
Phương thức lập trình tự động sử dụng ngôn ngữ lập trình hoặc phần mềm
CAD/CAM như công cụ trợ giúp để chuyển đổi tự động dữ liệu hình học và dữ liệu công nghệ thành chương trình NC. Theo phương thức này có ba phương pháp:
a. Lập trình bằng phần mềm NC.
b. Lập trình bằng ngôn ngữ xử lý hình học.
c. Lập trình bằng phần mềm CAD/CAM.
Hình 12.14
Hình 12.15
- Lập trình bằng phần mềm NC được thực hiện trực tiếp trên hệ điều khiển. Phần lớn các phần mềm lập trình NC là sản phẩm của chính nhà sản xuất hệ điều khiển, thường được cung cấp kèm theo máy. Khả năng lập trình của những phần mềm này nói chung rất hạn chế. Phần lớn chỉ có khả năng lập trình cho những đường chạy
dao 2D đơn giản và những chu trình gia công cơ bản.
- Ngôn ngữ xử lý hình học được sử dụng phổ biến nhất là APT (Automatically
Programmed Tools). APT là ngôn ngữ lập trình cao cấp, được phát triển bởi Viện Kỹ thuật Massachussets Mỹ để tự động lập trình cho máy công cụ NC. Nội dung cốt lõi của APT là trình xử lý mô tả hình học thành dữ liệu đường chạy dao và các thông tin cần thiết khác để điều khiển máy NC. Các dữ liệu này thông qua quá trình hậu xử lý được chuyển thành định dạng mã điều khiển phù hợp với máy NC cụ thể.
- Ngày nay, các ngôn ngữ xử lý hình học dần dần được thay thế bởi các phần mềm CAD/CAM và việc sử dụng phần mềm này để lập trình NC đã trở thành phương pháp phổ biến nhất, hiệu quả nhất, đặc biệt cho các trường hợp gia công mặt cong phức tạp.
Lập trình theo công nghệ CAD/CAM
Nguyên lý của công nghệ CAD/CAM là sử dụng cơ sở dữ liệu chung cho các
chức năng thiết kế và lập kế hoạch sản xuất. Như vậy, theo công nghệ CAD/CAM, ta có thể truy xuất dữ liệu hình học và công nghệ về sản phẩm, lưu trữ trong cơ sở dữ liệu cho các chức năng quản lý và điều hành sản xuất, bao gồm chức năng lập trình NC.
Trong các ứng dụng điều khiển số, các chức năng CAD cho phép xác lập hình học chi tiết gia công và các chức năng CAM cho phép sử dụng dữ liệu hình học sản phẩm để tạo đường chạy dao (quĩ đạo tâm dao) và thực hiện các chức năng quản lý, điều khiển sản xuất như lập qui trình chế tạo, lập kế hoạch sản xuất, quản lý chất lượng và hoạch định nguồn lực sản xuất.
Qui trình lập trình NC theo công nghệ CAD/CAM thông thường gồm các bước cơ bản như sau:
+ Thiết kế mẫu gia công trên hệ thống CAD.
+ Xác lập tiến trình gia công (machining sequence).
+ Lựa chọn công nghệ gia công NC (phương thức chạy dao) cho từng bước gia công.
+ Xác lập các thông số NC cho chức năng gia công NC tương ứng.
+ Thực thi trình xử lý đối với chức năng gia công NC để tạo đường chạy dao (toolpath generation).
+ Thực thi trình hậu xử lý để biên dịch dữ liệu đường chạy dao thành c/trình NC.
Công nghệ gia công NC là chức năng của các phần mềm CAD/CAM. Về lý thuyết, có thể thực hiện đường chạy dao bất kỳ. Tuy nhiên để quản lý được dữ liệu chạy dao cho mục đích biên dịch tự động thành chương trình NC, ngoài yêu cầu về
chức năng gia công NC được thiết kế theo phương thức điều khiển 2,5 trục, 3 trục, 4 trục, 5 trục và theo qui luật hình học song song, xoắn ốc, tham số. Tuỳ thuộc vào yêu cầu gia công, khả năng công nghệ của máy gia công, các phần mềm CAD/CAM cho phép lựa chọn phương thức chạy dao thích hợp cho từng công đoạn gia công.
Đường chạy dao (toolpath) được xác định từ dữ liệu hình học chi tiết gia công, như hàm số phụ thuộc vào thông số NC.
Về hình học, đường chạy dao là đường cong, được quản lý theo định dạng dữ liệu đồ hoạ như mọi đường cong hình học khác. Thông thường các phần mềm lập trình NC (hoặc CAD/CAM) quản lý đường chạy dao dưới dạng tập tin toạ độ chạy dao (Cutter Location - CL), bao gồm các điểm, đoạn thẳng, cung tròn cấu thành nên đường chạy dao. Thông qua trình trợ giúp, tập tin CL được cài đặt thêm các thông số NC. Cuối cùng, tập tin CL cùng với mọi dữ liệu NC liên quan được biên dịch bởi trình hậu xử lý thành chương rình NC tương ứng theo định dạng yêu cầu. Chương trình dù được biên soạn theo phương thức trực tiếp hay tự động đều cần được lưu giữ trên thiết bị mang tin và sau đó truyền vào hệ điều khiển máy (MCU)
để phục vụ cho quá trình đọc dữ liệu tự động. Mặc khác, chương trình đã được hiệu chỉnh, đã được kiểm tra và đã được sử dụng để gia công trên các máy cũng cần được lưu trữ để sử dụng lại khi cần thiết.
12.3.2 Các hình thức tổ chức lập trình
LT tại phân xưởng được thực hiện trực tiếp trên máy thông qua bảng điều khiển.
Màn hình của hệ điều khiển giúp cho người lập trình quan sát được các dữ liệu đưa vào và tránh được các lỗi của C.trình. Sau khi LT xong người ta có thể cho chạy C.trình mô phỏng bằng đồ hoạ trên màn hình. Như vậy qua màn hình người ta có thể phát hiện xem DCC có va chạm vào chi tiết hoặc chuyển động có sai quỹ đạo hay không.
Đối với hình thức lập trình tại phân xưởng người vận hành máy (đồng thời cũng là người LT) phải có trình độ tay nghề cao.
Khi một nhà máy có quy mô sản xuất lớn, tức là có sử dụng nhiều máy CNC khác nhau, gia công nhiều loại CT khác nhau và số lượng CT trong từng loại cũng lớn thì cần phải LT tập trung trong chuẩn bị sản xuất. Công việc LT này được thực hiện tại phòng công nghệ hoặc tại trung tâm lập trình của nhà máy. Như vậy nhà máy cần có đội ngũ LT viên được đào tạo chuyên môn hoá và ứng dụng thành thạo các phương pháp LT, đặc biệt là LT cho các máy 3D, 4D, 5D.
Ưu điểm: Năng suất lập trình cao và người lập trình tuy chưa vận hành máy thành thạo vẫn có thể lập trình gia công cho nhiều loại chi tiết khác nhau. Tuy nhiên hình thức lập trình này có
Nhược điểm: là các lỗi chương trình chỉ được phát hiện sau khi chạy mô phỏng hoặc
gia công thử.