Điểm 0 của chương trình hay điểm 0 của chi tiết cĩ thể được xác định tại điểm bất kỳ trong vùng làm việc của hệ điều khiển.
Khi lập trình, các tính tốn toạ độ sẽ đơn giản hơn hoặc thậm chí cĩ thể bỏ qua, nếu điểm gốc 0 của hệ toạ độ được lựa chọn ở những điểm thuận lợi.
Nhờ G92, ta xác lập được điểm 0 của chương trình hay điểm 0 của chi tiết (gốc của hệ toạ độ làm việc) so với điểm chuẩn của máy theo các giá trị đã cho tại địa chỉ X, Y, Z. Các bàn máy khơng chuyển động với lệnh này.
Lệnh G92 sẽ cĩ tác dụng cho đến khi nĩ bị thay đổi bởi một lệnh khác.
Dưới các địa chỉ X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C, hệ điều khiển nhận được các thơng tin về những đoạn đường cần dịch chuyển trên từng trục riêng lẻ hoặc là về các gĩc quay xung quanh các trục xác định.
4.2.8. Tr về điểm tham chiếu G28, G29, G30.
a) Trở về điểm tham chiếu cĩ đi qua điểm trung gian G28
Định dạng chung:
G28 Xx Yy Zz
126
Chi tiết gia cơng
Y
X W
R
Vị trí hiện tại của dao
(X,Y,Z) Điểm trung gian
G29
G28
Vị trí lập trình (X,Y,Z)
Hình 4-9. Quá trình thực hiện mã lệnh G28 và G29.
b) Trở về điểm lập trình từ gốc toạ độ hoặc điểm tham chiếu cĩ đi qua điểm trung gian.
Định dạng chung:
G29 Xx Yy Zz
Trong đĩ x, y, z là toạ độ điểm lập trình (hình 4-9). Điểm trung gian là điểm được lập trình trong lệnh G28 trước đĩ. Như vậy lệnh G28 phải được sử dụng thì G29 mới cĩ hiệu lực.
c) Trở về điểm tham chiếu thứ hai, thứ ba hoặc thứ tư.
Nhiều máy CNC cĩ thể cĩ một số điểm tham chiếu (nhiều nhất là 4). Điểm đầu tiên được sử dụng làm điểm gốc của máy và cũng là nơi tiến hành thay dao tự động. Muốn biết các điểm tham chiếu ở đâu cần tham chiếu hướng dẫn sử dụng. G30 cĩ định dạng chung:
G30 Pp Xx Yy Zz
Trong đĩ p là tham số (P2 là mặc định và cĩ thể khơng thể hiện trong câu lệnh). Ví dụ: G30 P3 X7.0 Y3.0
Câu lệnh này được hiểu như sau: Dao dịch chuyển từ điểm hiện thời qua điểm trung gian (7,0; 3,0) rồi về điểm tham chiếu thứ ba qui định tại từ lệnh P3.
4.2.9. Lựa chọn và thay thế dao cắt
Địa chỉ dao cắt T (T - TOOL) và các chữ số tiếp theo đặc trưng cho một con dao xác định.
127
Địa chỉ dao cĩ những nhiệm vụ sau:
- Nhớ các kích thước của dao (TOOL DATA) trong bộ nhớ dữ liệu về dao của hệ điều khiển. Khi lập trình cho các chuyển động cong, khơng cần phải quan tâm đến các kích thước dao, bỏ qua các lo ngại về va chạm. Các kích thước chính xác của dao được tìm ra nhờ quá trình điều chỉnh dao hoặc đo dao trên máy sẽ được nạp vào hệ điều khiển bằng tay trên bảng điều khiển hoặc thơng qua vật mang tin đưa vào bộ nhớ về dữ liệu dao của hệ điều khiển.
- Nhớ các giá trị bù dao. Các giá trị sai lệch khi điều chỉnh gá lắp dao cũng như lượng mịn của lưỡi cắt dẫn đến sai lệch giữa các dữ liệu dao đã ghi trong bộ nhớ và vị trí thật của các lưỡi cắt. Hệ điều khiển khi nhớ thêm các giá trị bù dao (TOOL OFFSET) sẽ tạo khả năng khắc phục các sai lệch của dao ứng với từng số hiệu dao trong bộ nhớ.
- Gọi dao từ ổ chứa dao. Lệnh T cho phép gọi dao từ ổ chứa vào vị trí làm việc, cho phép hệ điều khiển quan tâm đến những dữ liệu về dao.Trong một số trường hợp, quan tâm cả những giá trị bù dao phù hợp với điều kiện chỉnh dao (G41 đến G44) cũng như bề mặt nội suy đã lập trình.
4.2.10. Đơn vị tốc độ chạy dao G94 và G95
Tốc độ mà bàn máy cần dịch chuyển được lập trình trực tiếp trong các hệ điều khiển CNC với địa chỉ F (F = FEED) với đơn vị đo theo phút hoặc theo vịng quay trục chính. G94 đơn vị chạy dao theo phút, cịn G95 - theo vịng. Đương nhiên đơn vị đo này cịn phụ thuộc đơn vị dài. Ví dụ:
G70 G94 - inch/phút G70 G95 - inch/vịng. G71 G94 - mm/phút. G71 G95 - mm/vịng. Ví dụ :
G71 G95 F1.5 - lượng chạy dao là 1,5 mm/vịng. G70 G94 F7.5 - lượng chạy dao 7,5 inch/phút.
4.2.11. Số vịng quay trục chính S
Số vịng quay trục chính cĩ thể được lập trình trực tiếp dưới địa chỉ S (S- SPEED).
Lập trình trực tiếp: số vịng quanh trục chính được lập trình với đơn vị vịng/phút (round per minute - RPM). Ví dụ, số vịng quay trục chính mong muốn là 710 vịng/phút thì mã lệnh phải lập trình là S710. Trong trường hợp này hệ điều khiển
128
cấp ra một tín hiệu tương tự cĩ tác dụng như một tín hiệu điều chỉnh, đặt trực tiếp vào động cơ dẫn động trục chính.
Lập trình bằng mã số (code): trong các truyền động chính phân cấp (máy cũ), số vịng quay trục chính thường được ghi bằng các mã số hai vị trí.
Lập trình mã S cần cĩ thêm mã M03 (trục chính quay theo chiều kim đồng hồ) hoặc M04 (trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ). Ví dụ:
S1000 M03 - trục chính quay 1000 vịng/phút theo chiều kim đồng hồ. S1500 M04 - trục chính quay 1500 vịng/phút ngược chiều kim đồng hồ. M05 - trục chính ngừng quay.
4.2.12. Lập trình t lệ, đối xứng G51
Định dạng chung:
G51 Xx Yy Zz Ii Jj Kk
Trong đĩ:
Xx, Yy, Zz - tọa độ điểm gốc lấy t lệ.
Ii, Jj, Kk - hệ số t lệ và đối xứng theo phương X, Y, Z (t lệ 1/1000). Ví dụ: G51 X0 Y0 Z0 I2000 J1000 K1000.
Chú ý:
1. Nếu lấy hệ số tỷ lệ khác nhau trên các trục thì biên dạng gia cơng bị biến
dạng.
2. Khi tiết diện cĩ cung trịn thì khơng được phép lấy tỷ lệ khác nhau.
3. Nếu tỷ lệ âm ta cĩ biên dạng đối xứng qua trục tương ứng.
4. G50 hủy bỏ chế độ tỷ lệ, đối xứng. 4.2.13. Quay hệ tọa độ G68 Định dạng chung của mã G68: G68 ......Rr ... G69 Trong đĩ: G68 - Mã lệnh quay hệ tọa độ.
, - Tọa độ tâm quay. Rr - Gĩc quay (hình 4-10). G69 - Hủy lệnh quay hệ tọa độ.
Chú ý: Nếu khơng cĩ tham số , thì tâm quay sẽ là vị trí hiện thời của dao. Nếu khơng cĩ tham số Rr thì gĩc quay sẽ lấy giá trị ở tham số 5410 của máy.
129 Hình 4-10. Quay hệ tọa độ G68. 22 .5° 22 .5° 10;10 W 21 6 22.5° Hình 4-11. Thí dụ lập trình cĩ sử dụng quay hệ tọa độ G68.
Trên hình 4-11 là ví dụ về lập trình gia cơng cĩ ứng dụng quay hệ tọa độ G68. Chúng ta cần gia cơng 3 rãnh bố trí các nhau gĩc 22,5o. Chương trình phay một rãnh được tổ chức thành một chương trình con (xem thêm mục 10.2 để hiểu rõ về chương trình con).
Chương trình gia cơng như sau:
N5 G54 Hệ tọa độ làm việc
N10 G43 T10 H10 M06 Bù chiều dài dao, thay dao T10 N15 S200 M3 F300 Tốc độ trục chính và lượng chạy dao N20 M98 P030100 Gọi chương trình con 0100 3 lần N25 G0 Z50 Chạy dao nhanh theo Z
O0100 Chương trình con 0100
130
gốc quay là 22,5o
N15 G90 X30 Y10 Z5 Lập trình tuyệt đối, chạy dao nhanh đến tọa độ X30Y10Z5
N20 G1 Z-2 Gia cơng theo đến chiều sâu 2 mm. N25 X45 Gia cơng theo trục X đến tọa độ X45 N30 G0 Z5 Rút dao nhanh theo Z
N35 M99 Kết thúc chương trình con Dưới đây là ví dụ ứng dụng các mã lệnh lập trình cơ bản.
Để gia cơng chi tiết như trên hình 4-11 (phay biên dạng và khoan 4 lỗ) cần sử dụng:
- Dao phay T1 đường kính 10 mm. Chiều sâu phay là 10 mm. - Dao khoan T2 đường kính 20 mm.
131 50 135 10 R15 K M L J I H G F E D C B A (-15,-15) (-45,57,40) R22,5 135 45 45 45 Ø20 Ø60 Hình 4-12. Ví dụ lập trình
Một đoạn của chương trình (khơng sử dụng bù bán kính dao) như sau:
Câu lệnh Ý nghĩa
N5 G90 G71 G94 G17 Xác lập mơi trường gia cơng: Hệ toạ độ đo tuyệt đối, mm, mm/phút, mặt phẳng XY,
N10 T01 M06 Thay dao T01
N15 G92 X-45 Y57.5 Z40 Xác lập hệ toạ độ làm việc, gốc toạ độ tại điểm A trên bề mặt chi tiết.
N20 G00 X-15 Y-15 Z1 S1500 M3 Chạy nhanh đến điểm cĩ toạ độ X-15, Y-15, Z1. Trục chính quay 1500 vịng/phút cùng chiều kim đồng hồ.
N25 G01 Z-10 F200 Ăn dao đủ chiều sâu 10 mm, lượng chạy dao 200 mm/phút.
132
Câu lệnh Ý nghĩa
N30 X-5 Y0 F250 Chạy dao đến điểm A, lượng chạy dao 250 mm/phút.
N35 Y50 Chạy dao đến điểm đến C
N40 X45 Chạy dao đến điểm đến D
N45 G03 Y85 I0 J17.5 Chạy dao đến điểm đến F
N50 G1 X-5 Chạy dao đến điểm đến G
133
Chƣơng 5 LẬP TRÌNH CƠ BẢN CHO MÁY TIỆN CNC
Trong chương này và các chương tiếp theo về lập trình gia cơng trên máy tiện, chúng ta chỉ giới thiệu về các máy hai trục toạ độ. Tuy nhiên kỹ thuật lập trình máy tiện hai trục toạ độ cũng cĩ thể mở rộng cho máy cĩ nhiều hơn hai trục.
Các trục toạ độ và hướng của chúng trên máy tiện hai trục đã được giới thiệu trong chương 3: trục Z trùng với trục chính và hướng +Z ra ngồi thể hiện chiều chuyển động của bàn dao. Trục X vuơng gĩc với trục Z và hướng +X về phía bàn dao (dao cắt). Như vậy trục +X hướng về phía người vận hành khi bàn dao nằm giữa người vận hành và chi tiết (hệ toạ độ tay phải - right-hand coordinate system), cịn khi bàn dao nằm phía bên kia chi tiết thì trục +X hướng ra xa người vận hành (left-hand coordinate system). Theo qui định này thì:
+Z (hoặc +W) - bàn dao dịch chuyển ra xa trục chính. -Z (hoặc -W) - bàn dao dịch chuyển vào gần trục chính. +X (hoặc +U) - bàn dao dịch chuyển ra xa trục chính. -X (hoặc -U) - bàn dao dịch chuyển vào gần trục chính.
Quá trình tiện bao gồm các dạng: tiện mặt đầu, tiện mặt trụ, tiện rãnh, khoan lỗ, tiện trong, cắt ren...
5.1. Các nhĩm mã lệnh chủ yếu của máy tiện
5.1.1. Các mã lệnh chuẩn bị (mã G)
Các mã lệnh chuẩn bị G-codes cho máy tiện cĩ ba nhĩm: A, B và C. Nhĩm A sử dụng tại Nhật, nhĩm B sử dụng tại Mỹ và nhĩm C cho các nước khác. Bảng 5-1 thống kê một số mả G hay dùng.
- Chạy nhanh (G00).
- Nội suy (G01, G02, G03).
- Bù bán kính dao cắt (G40, G41, G42).
- Các chu trình chuẩn: gia cơng ren (G32, G34, G76, G92); tiện thơ chạy dao ngang (G72); chu trình tiện thơ chạy dao dọc (G71); chu trình tiện thơ theo biên dạng G73; chu trình tiện tinh G70; chu trình phay rãnh then (G75); chu trình khoan hốc (G74); chu trình tiện rãnh (G77); chu trình khác (G90, G94).
- Điều khiển tốc độ bề mặt cố định (G96, G97). - Đơn vị lượng chạy dao (G98, G99 hoặc G94, G95). - Xác lập hệ toạ độ (G50 hoặc G92).
Bảng 5-1
134
01 G00 Chạy dao nhanh
01 G01 Chạy dao thẳng cắt gọt (nội suy tuyến tính)
01 G02 Chạy dao theo cung trịn cùng chiều kim đồng hồ (nội suy cung trịn)
01 G03 Chạy dao theo cung trịn ngược chiều kim đồng hồ (nội suy cung trịn)
06 G20 Đơn vị đo inch 06 G21 Đơn vị đo mm
G24 Lập trình theo bán kính 00 G28 Trở về điểm tham khảo 00 G29 Trở về từ điểm tham khảo
G32 Chu trình cắt ren
07 G40 Hu bù bán kính đỉnh dao 07 G41 Bù bán kính bên trái 07 G42 Bù bán kính bên phải
08 G43 Bù chiều dài dao dương (hướng +) 08 G44 Bù chiều dài dao âm (hướng -) 08 G49 Hu bù chiều dài dao
G84 Chu trình tiện 03 G90 Lập trình tuyệt đối 03 G91 Lập trình tương đối
(*) - Một số hệ điều khiển sử dụng G70 và G71. (**) - Chỉ sử dụng cho trung tâm tiện.
1) Các mã G94, G90, G80, G70, G67, G64, G60, G40, G17 là mã G cĩ hiệu lực tại
lúc khởi động hoặc lúc cài đặt (mặc định) với điều kiện là một mã khác trong nhĩm trực tiếp của nĩ khơng được chỉ dẫn qua thơng số.
2) Các mã G của nhĩm 00, 05, 06, là các mã khơng phương thức. chúng chỉ cĩ hiệu
lực trong câu lệnh mà chúng được chỉ rõ.
3) Các mã G của nhĩm 01 và 04 là các mã theo phương thức và luơn cĩ hiệu lực cho
tới khi chúng được thay thế bởi một mã khác trong nhĩm trực tiếp của nĩ.
4) Các mã G của nhĩm 02, 03, và 07 là các mã phương thức (modal).
5.1.2. Các mã lệnh M
Nhĩm mã lệnh cĩ chức năng phụ trợ được thể hiện trong bảng 5-2
Bảng 5-2
Mã lệnh Chức năng
M00 Dừng chương trình M02 Kết thúc chương trình
135
M03 Trục chính quay cùng chiều kim đồng hồ (CW) M04 Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ (CCW) M05 Trục chính dừng quay
M06 Thay dao
M08 Mở dung dịch trơn nguội M09 Ngắt dung dịch trơn nguội M10 Mâm cặp kẹp chi tiết
M7 Mâm cặp nhả kẹp M12 Tailstock spindle out M13 Tailstock spindle in M17 Toolpost rotation normal M18 Toolpost rotation reverse
M30 Kết thúc và trở về đầu chương trình M98 Gọi chương trình con
M99 Kết thúc chương trình con
5.2. Các mã lệnh cơ bản
5.2.1. Chức năng dao T
Các máy tiện CNC cĩ một đến hai đài dao, lắp các loại dao khác nhau. Đa số máy tiện CNC cĩ 8 đến 12 vị trí lắp dao (01 đến 12) và đến 32 số hiệu bù dao (01 đến 32). Một số vị trí lắp dao cho phép lắp các loại đầu dao quay được (như đầu phay hoặc đầu khoan để gia cơng các hốc hoặc lỗ khơng đồng tâm với trục chính.
Mã địa chỉ của dao là T tiếp theo là số cĩ 4 chữ số chia thành hai nhĩm: Nhĩm hai chữ số đầu là số hiệu dao trên đài dao. Nhĩm hai số tiếp theo là số hiệu bù dao. Nếu nhĩm sau là 00 thì xố bù dao.
Ví dụ:
T0101 - Chọn dao số 01 và bù dao 01. T0313 - Chọn dao số 03 và bù dao 13. T0500 - Chọn dao số 05 và xố bù dao.
5.2.2. Chức năng vận tốc chạy dao F
Tốc độ chạy dao nhanh là G00. Cĩ thể thay đổi tốc độ này theo 25%, 50% và 100% bằng núm xoay (chuyển mạch) trên bảng điều khiển.
136
Tốc độ chạy dao cắt gọt: G01, G02, G03 là mã dịch chuyển cắt gọt. Tốc độ chạy dao lúc này được thể hiện bằng mã địa chỉ F với con số tiếp theo thể hiện giá trị tốc độ chạy dao. Trên các hệ điều khiển FANUC, tốc độ chạy dao cĩ thể là theo phút G98 hoặc theo vịng quay chi tiết G99. Các mã G98 và G99 là mã phương thức (modal code), nghĩa là tác động đến máy cho đến khi được thay đổi bằng mã lệnh khác.
Với hệ điều khiển FANUC mã G20 dùng đơn vị đo là inch, mã G21 - đơn vị đo là mm.
FANUC:
G20 G98 F10.0 - Tốc độ chạy dao là 10 IPM (10 inch/phút).
G20 G99 F0.003 - Tốc độ chạy dao là 0.003 IPR (0,003 inch/vịng). G21 G98 F250.0 - Tốc độ chạy dao là 250 MMPM (250 mm/phút). G21 G99 F0.01 - Tốc độ chạy dao là 0.01 MMPR (0,01 mm/vịng). Đối với hệ điều khiển tại Mỹ ta cĩ:
G70 G94 F10.0 - Tốc độ chạy dao là 10 IPM (10 inch/phút).
G70 G95 F0.003 - Tốc độ chạy dao là 0.003 IPR (0.003 inch/vịng). G71 G94 F250.0 - Tốc độ chạy dao là 250 MMPM (250 mm/phút). G71 G95 F0.01 - Tốc độ chạy dao là 0.01 MMPR (0.01 mm/vịng).
5.2.3. Chức năng tốc độ trục chính S
Mã địa chỉ của tốc độ trục chính là S. Tốc độ trục chính cĩ thể là số vịng quay trong một phút (RPM vịng/phút) hoặc vận tốc cắt MPM (mét/phút) và FPM (feet/phút) với 1 feed = 304.8 mm.
- Sử dụng mã G50 để đặt số vịng quay (spindle speed) lớn nhất của trục