cad/cam/cnc & rô-bốt (phần cnc)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ ��

TS. Đặng Xuân Phương

&

Nha Trang, 7/2011Nha Trang, 7/2011Nha Trang, 7/2011Nha Trang, 7/2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ

BM CHẾ TẠO MÁY ��

TS. Đặng Xuân Phương

&

(Tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy)

(Lưu hành nội bộ)

Nha Trang, 7/2011

2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 1

CHÖÔNG 1:

TOÅNG QUAN VEÀ MAÙY ÑIEÀU KHIEÅN

THEO CHÖÔNG TRÌNH SOÁ CNC

I. Khaùi nieäm veà ñieàu khieån soá NC vaø CNC.

Ñieàu khieån soá (numerical control) NC laø phöông phaùp ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa maùy coâng cuï moät caùch chính xaùc döïa vaøo moät chuoãi caùc maõ leänh bao goàm caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maø boä ñieàu khieån maùy (machine control unit – MCU ) coù theå hieåu ñöôïc.

Caùc maõ leänh ñieàu khieån naøy ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh caùc xung ñieän ñieàu khieån caùc motor vaø höôùng daãn boä ñieàu khieån thöïc hieän quaù trình gia coâng caùc chi tieát moät caùch töï ñoäng. Caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maõ hoaù lieân quan ñeán vò trí, khoaûng caùch, caùc chuyeån ñoäng cuûa baøn maùy vaø duïng cuï caét cuõng nhö caùc chöùc naêng khaùc maø maùy coù theå hieåu ñöôïc.

Thôøi kyø ban ñaàu (töø 1953 ñeán ñaàu nhöõng naêm 70) laø theá heä cuûa caùc maùy ñieàu khieån soá NC, chöông trình naïp vaøo maùy thoâng qua caùc baêng giaáy giaáy ñuïc loã vaø thoâng tin ñöôïc xöû lyù baèng coâng ngheä ñieän töû thôøi kyø ñaàu (rôle, boùng ñeøn ñieän töû roài ñeán caùc transitor). Caùc linh kieän ñieän töû rieâng leû coù nhöõng nhieäm vuï nhaát ñònh, lieân heä giöõa chuùng ñöôïc thoâng qua caùc moái giaây noái haøn cöùng treân caùc maïch logic ñieàu khieån. Sau khi kyõ thuaät vi xöû lyù phaùt trieån maïnh meõ ngöôøi ta ñaõ gheùp noái caùc vi xöû lyù vaø caùc heä ñieàu khieån NC vaø maùy coâng cuï ñieàu khieån soá luùc naøy trôû thaønh maùy CNC (computer numerical control). Thoâng tin naïp vaøo maùy töø caùc baêng ñuïc loã ñaõ chuyeån sang taát caû caùc daïng nhö caùc daïng maø chuùng ta coù theå nhaäp vaøo maùy tính caù nhaân hieän nay ( ñóa töø, thẻ nhớ, baøn phím… ). Ngöôïc laïi, cuõng coù theå xuaát thoâng tin ra maøn hình maøu hoaëc traéng ñen coù treân maùy cuõng nhö xuaát ra caùc thieát bò gioáng caùc thieát bò nhaäp. Ña soá caùc chöùc naêng ñieàu khieån ñöôïc giaûi quyeát thoâng qua caùc phaàn meàm heä thoáng ñöôïc laäp trình tröôùc.

II. Phaân loaïi maùy coâng cuï CNC.

Coù nhieàu tieâu chí ñeå phaân loaïi maùy CNC coâng nghieäp:

- Phaân loaïi theo phöông phaùp truyeàn ñoäng ñieän, thuyû löïc, khí neùn. - Phaân loaïi theo phöông phaùp ñieàu khieån: ñieàu khieån ñieåm, ñieàu khieån ñoaïn, ñieàu

khieån ñöôøng. - Phaân loaïi theo phöông phaùp thay dao: baèng tay hay töï ñoäng theo kieåu ñaàu

rôvoânve, troáng mang dao hoaëc baêng taûi dao. - Phaân loaïi theo kích côõ phoâi coù theå gia coâng ñöôïc. - Phaân loaïi theo kích thöôùc vaø troïng löôïng maùy. - Phaân loaïi theo soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi. - Phaân loaïi theo heä ñieàu haønh: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Fagor, EMCO… - Phaân loaïi theo chöùc naêng: cuï theå goàm:

a. Maùy khoan CNC:

+ Maùy khoan 2 truïc: 2 truïc X vaø Y ñöôïc ñieàu khieån baèng laäp trình, noù coù theå ñònh vò chính xaùc vò trí cuûa caùc loã caàn khoan treân maët phaúng. Chieàu saâu cuûa loã ñöôïc ñieàu khieån baèng cam hoaëc baèng tay.

+ Maùy khoan 3 truïc: chieàu saâu Z cuõng ñöôïc laäp trình.

+ Maùy khoan 4 truïc: ñaàu truïc chính coù theå xoay ñöôïc ñeå khoan caùc loã nghieâng.


b. Maùy tieän CNC

Chöùc naêng gia coâng gioáng nhö maùy tieän truyeàn thoáng nhöng ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính vaø thöôøng coù hai truïc trôû leân. Toái thieåu phaûi coù hai truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi giống như máy tiện truyền thống: ñoù laø chuyeån ñoäng cuûa baøn xe dao doïc theo truïc Z vaø ngang theo truïc X ñeå gia coâng caùc bieân daïng troøn xoay baát kyø cuõng nhö khoan, khoeùt caùc loã coù taâm truøng vôùi taâm cuûa truïc chính (hình 1.1).

c. Maùy phay CNC.

Coù nhieàu maùy phay ñieàu khieån soá CNC khaùc nhau. Neáu döïa vaøo vò trí cuûa caùc truïc chính mang ñaàu dao ta coù maùy phay ñöùng hoaëc maùy phay ngang gioáng nhö maùy phay truyeàn thoáng. Soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi thöôøng laø 3 truïc trôû leân (ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa phoâi hay duïng cuï caét tònh tieán theo 3 phöông X, Y, Z trong khoâng gian). Chöùc naêng gia coâng cuûa noù bao goàm phay mặt phaúng, phay ñöôøng bieân, phay mặt cong, khoan, khoeùt, doa loã và tarô ren (hình 1.2).

Hình 1.1: Maùy tieän CNC DECKEL MAHO

Hình 1.2: Maùy phay CNC hieäu DECKEL MAHO


d. Trung taâm gia coâng

Trung taâm gia coâng (ra ñôøi töø nhöõng naêm 60) cuõng laø moät maùy coâng cuï CNC nhöng khaû naêng gia coâng cuûa noù roäng hôn caùc maùy tieän hay phay CNC ñôn leû. Trung taâm gia coâng coù theå ñöôïc thöïc hieän nhieàu nguyeân coâng gia coâng hoaøn thaønh chi tieát chæ caàn moät laàn gaù. Ñaùp öùng yeâu caàu treân, trung taâm gia coâng thöôøng coù khaû naêng töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï caét vaø ñieàu khieån ñöôïc nhieàu chuyeån ñoäng ñoàng thôøi (toái thieåu laø 3 truïc).

Ngöôøi ta coøn chia ra trung taâm gia coâng gia coâng tieän vaø trung taâm gia coâng phay vaø nhieàu nhaùnh nhoû hôn theo sô ñoà sau:

Döôùi ñaây seõ trình baøy roõ theâm veà töøng loaïi trung taâm gia coâng phoå bieán ôû treân:

* Trung taâm gia coâng tieän thoâng duïng:

Khi trang bò trung taâm gia coâng tieän ta caàn chuù yù ñeán ñaëc ñieåm saûn xuaát vaø tính chaát cuûa chi tieát gia coâng maø choïn loaïi maùy thích hôïp. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän ñöôïc trang bò nhieàu loaïi maâm caëp coù kích côõ khaùc nhau ñeå kẹp ñöôïc nhieàu daïng chi tieát khaùc nhau. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän laïi chæ coù 1 maâm caëp thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc chi tieát truï nhoû maø phoâi laø dạng phoâi thanh coù theå loàng qua loã cuûa truïc chính. Coù loaïi trung taâm gia coâng tieän coù uï ñoäng choáng taâm coøn coù loaïi thì khoâng (chæ gia coâng chi tieát ngaén). Coù loaïi coù 1 baøn xe dao, coù loaïi coù 2 baøn xe dao. Loaïi coù 2 baøn xe dao thì soá truïc ñieàu khieån ñoàng thôøi laø 4 truïc (moãi baøn xe dao 2 truïc)

Trung taâm gia coâng

Trung taâm gia coâng tieän Trung taâm gia coâng phay

Trung taâm GC tieän

thoâng duïng

Trung taâm GC coù khaû naêng phay

Trung taâm gia coâng

ñöùng

Trung taâm gia coâng ngang

Trung taâm GC phay vaïn naêng

Hình 1.3: Phaân loaïi trung taâm gia coâng

Hình 1.4: Trung taâm gia coâng tieän EMCO HYPERTURN


Neáu xe dao döôùi thöïc hieän vieäc gia coâng ñöôøng kính ngoaøi thì xe dao treân cuøng thôøi ñieåm coù theå gia coâng ñöôøng kính trong hoặc các chức năng gia công khác neân naêng suaát gia coâng raát cao. Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù 2 maâm caëp coù khaû naêng gia coâng ñöôïc 2 ñaàu cuûa chi tieát maø ngöôøi vaän haønh khoâng phaûi ngöøng maùy ñeå ñoåi ñaàu chi tieát.

* Trung taâm gia coâng tieän coù khaû naêng phay (tieän – phay keát hôïp):

Xuaát phaùt töø söï phaùt trieån cuûa maùy coâng cuï CNC cuõng nhö yeâu caàu veà taêng naêng suaát gia coâng, trung taâm gia coâng tieän phay ra ñôøi ñeå gia coâng caùc chi tieát maø tröôùc ñaây ñeå hoaøn thaønh noù phaûi chuyeån töø maùy tieän sang maùy phay toán nhieàu thôøi gian vaän chuyeån, thaùo laép vaø gaù ñaët phoâi. Ñeå thöïc hieän ñöôïc coâng vieäc phay, khoan, taroâ, trung taâm gia coâng tieän – phay ñöôïc trang bò theâm treân xe dao caùc uï dao coù theå quay ñöôïc ñeå laép dao phay hay mũi khoan maø ngöôøi ta goïi laø driven tools hay live tools (hình 1.5). Ñoái vôùi trung taâm gia coâng tieän – phay soá truïc ñoàng thôøi toái thieåu phaûi laø 3 truïc: truïc X vaø truïc Z laø höôùng tònh tieán ngang và dọc cuûa xe dao, truïc C laø truïc quay cuûa truïc chính bôûi vì luùc naøy truïc chính baét buộc phaûi coù khaû naêng ñònh vò chi tieát taïi caùc goùc quay baát kyø. Ví duï ñeå khoan 4 loã höôùng kính caùch ñeàu nhau moät goùc 900 treân truïc thì truïc C (maâm caëp) phaûi coù khaû naêng töï ñoäng xoay ñi 900 vaø coá ñònh laïi vò trí ñoù khi ñaõ gia coâng 1 loã khoan vaø chuyeån sang gia coâng loã khoan kế tiếp.

Hình 1.6: Ñaàu mang dao cuûa trung taâm gia coâng tieän phay 4 truïc (coù truïc Y thaúng ñöùng) vaø

caùc daïng chi tieát maø maùy gia coâng ñöôïc

Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù theâm truïc Y (xe dao coù theå tònh tieán leân xuoáng). Luùc naøy maùy coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc coâng vieäc maø moät maùy phay 4 truïc coù theå laøm ñöôïc ví duï nhö khoan caùc loã vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc nhöng khoâng xuyeân taâm, phay caùc raõnh xoaén oác vaø caùc beà maët phöùc taïp beân ngoaøi truïc (hình 1.6).

Hình 1.5: Ñaàu rôvoânve trung taâm gia coâng tieän coù mang dao töï quay (driven

tools)(haõng EMCO)


* Trung taâm gia coâng phay ñöùng :

Trung taâm gia coâng phay, ñoâi khi ngöôøi ta chæ goïi laø trung taâm gia coâng (khoâng coù töø phay).

Trung taâm gia coâng ñöùng coù truïc chính mang dao coù höôùng thaúng ñöùng aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø phoâi thöôøng coù daïng khoái phaúng vaø vieäc gaù ñaët treân baøn maùy cuõng ñôn giaûn (chæ caàn duøng eâtoâ hay caùc thỏi kê và thanh keïp). Löïc caét chuû yeáu taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng. Trung taâm gia coâng ñöùng thöôøng coù töø 3 ñeán 4 truïc. Neáu coù theâm truïc thöù tö (cuøng ñieàu khieån soá - laäp trình ñöôïc) gọi là trục C (thöôøng laø truïc quay xung quanh ñoái vôùi truïc X), töùc laø ngöôøi ta gaén thêm uï quay gioáng nhö ñaàu phaân ñoä laép treân maùy phay .

*Trung taâm gia coâng ngang :

Trung taâm gia coâng ngang coù truïc chính naèm theo phöông ngang, aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø caùc maët gia coâng chuû yeáu naèm ôû maêt beân. Trung taâm gia coâng ngang thöôøng coù hai baøn maùy, trong khi chi tieát ôû baøn maùy naøy ñang gia coâng thì ta thaùo laáy saûn phaåm vaø laép phoâi môùi ôû baøn maùy kia.

* Trung taâm gia coâng vaïn naêng :

Trung taâm gia coâng vaïn naêng keát hôïp ñöôïc ñaëc tính cuûa trung taâm gia coâng ñöùng vaø trung taâm gia coâng ngang. Truïc chính cuûa noù coù theå laäp trình nhö laø trung taâm gia coâng ngang hoaëc laø trung taâm gia coâng ñöùng khi ta thaùo hoaëc laép theâm ñaàu truïc chính ñöùng . Vôùi caùc trung taâm gia coâng vaïn naêng 5 truïc thì hai chuyeån ñoäng quay coù theå do ñaàu truïc chính thöïc hieän hoaëc baøn maùy coù khaû naêng xoay quanh truïc X naèm doïc vaø quanh truïc Y naèm ngang (hình 1.7)

e. Maùy gia coâng tia löûa ñieän EDM:

Hình 1.7: Trung taâm gia coâng 5 truïc (3 tònh tieán + 2 quay) (a) UÏ truïc chính xoay vaø (b) baøn maùy xoay

(b) (a)


Duïng cuï caét ñoùng vai troø laø moät ñieän cöïc aâm, chi tieát cuõng ñoùng vai troø cuûa moät ñieän cöïc. Khi tia löûa ñieän phoùng ra giöõa hai ñieän cöïc seõ ñoát noùng vaø laøm chaûy vaät lieäu gia coâng ôû vuøng tieáp xuùc vôùi ñieän cöïc duïng cuï. Muoán duy trì quaù trình gia coâng thì baét buoäc khe hôû giöõa caùc ñieän cöïc phaûi ñöôïc duy trì ôû moät möùc naøo ño ñeå duy trì söï phoùng ñieän, ñieàu naøy chæ coù theå thöïc hieän thoâng qua caùc caûm bieán veà hieäu ñieän theá vaø doøng ñieän ñöa qua boä ñieàu khieån soá ñeå dòch chuyeån duïng cuï caét hay dòch chuyeån baøn maùy mang chi tieát.

Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñöôïc chia laøm hai loaïi :

+ Maùy gia coâng tia löûa ñieän coù ñieän cöïc ñònh hình: hình daùng cuûa beà ma gia coâng laø aâm baûn cuûa hình daùng duïng cuï (in daäp hình daùng cuûa duïng cuï ñieän cöïc).

+ Maùy caét daây: ñieän cöïc duïng cuï laø moät sôïi daây ñoàng hoaëc hôïp kim wonfram daøi chaïy lieân tuïc qua phoâi ñeå caét caùc bieân daïng 2D trong maët phaúng.

Maùy gia coâng tia löûa ñieän thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc loaïi vaät lieäu coù ñoä cöùng cao (nhöng phaûi daãn ñieän ñöôïc), gia coâng tinh caùc beà maët 3D phöùc taïp sau khi ñaõ gia coâng thoâ baèng gia coâng cô, gia coâng caùc khe heïp vaø saâu, gia coâng caùc goùc heïp, taïo veát nhaùm cho beà maët khuoân ñuùc caùc saûn phaåm nhöïa, caét profile cho caùc khuoân daäp hoaëc khuoân ñuøn eùp.

Hình 1.8: Maùy caét daây

Hình 1.10: Maùy caét daây 4 truïc X,Y; U,V Maxicut 734 (AÁn ñoä)

Hình 1.9: Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñieän cöïc ñònh hình TOP EDM (Ñaøi loan)


III. Öu nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC

1:Öu ñieåm :

Ñaëc tính vaø öu ñieåm chung cuûa maùy CNC coù theå chia laøm 4 noäi dung chính sau:

- Chính xaùc: caùc maùy CNC hieän ñaïi coù theå ñaït ñoä chính xaùc trong phaïm vi dung sai 0,0025-0,005 mm.

- Tin caäy: do boä ñieàu khieån (vi xöû lyù) cuõng nhö caùc caûi tieán ôû ñoä cöùng vöõng, soáng tröôït vít me bi, baøn maùy cuõng nhö duïng cuï caét goït ñaõ laøm cho maùy coù ñoä tin caäy hoaït ñoäng raát cao.

- Coù khaû naêng laäp laïi cao: caùc chi tieát cheá taïo trong haøng loaït raát gioáng nhau nhôø khaû naêng laäp laïi cuûa maùy tính coäng vôùi ñoä tin caäy cuûa maùy.

- Naêng suaát cao: nhaø cheá taïo ñaõ giaûm ñeán möùc toái ña haønh trình chaïy khoâng cuûa maùy, taêng toác ñoä chaïy dao nhanh, caét goït töï ñoäng lieân tuïc vôùi toác ñoä caét cao, giaûm soá laàn gaù ñaët vaø giaûm soá coâng nhaân vaâïn haønh maùy ñaõ laøm cho naêng suaát cuûa maùy CNC khaù cao. Ñaây laø moät trong nhöõng yeáu toá goùp phaàn hoaøn voán ñaàu tö nhanh khi trang bò caùc maùy coâng cuï CNC ñaét tieàn.

Cuï theå hôn öu ñieåm cuûa maùy coâng cuï CNC coù theå toùm taét ôû 13 ñieåm chính sau:

1 - Ñoä chính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng ñoàng nhaát 2 -Thöïc hieän ñöôïc caùc thuû tuïc (nguyeân coâng) gia coâng caùc chi tieát coù hình daùng phöùc taïp

maø caùc maùy truyeàn thoáng khoâng theå gia coâng ñöôïc. 3 - Naêng suaát gia coâng taêng 4 - Giaûm ñöôïc thôøi gian chuaån bò saûn xuaát, thôøi gian phuï 5 - Haïn cheá ñöôïc pheá phaåm 6 - Haïn cheá ñöôïc loãi cuûa con ngöôøi: do khoâng caàn phaûi caét thöû, ño thöû, ñònh vò trí dao… 7 - An toaøn cho ngöôøi vaän haønh: nguyeân taéc an toaøn cuûa maùy CNC traùnh cho ngöôøi vaän

haønh ñuïng vaøo caùc boä phaän chuyeån ñoäng cuõng nhö duïng cuï caét. 8 - Hieäu quaû vaø tieän lôïi khi vaän haønh maùy: khi maùy baét ñaàu laøm vieäc noù khoâng caàn

nhieàu ñeán söï giaùm saùt cuûa con ngöôøi khi vaän haønh so vôùi maùy truyeàn thoáng. 9 - Haï ñöôïc giaù thaønh duïng cuï caét : maùy CNC söû duïng caùc duïng cuï caét vaø caùc thieát bò

caëp dao tieâu chuaån vaø ñôn giaûn, chuùng khoâng caàn duøng caùc dao ñònh hình phöùc taïp. 10 - Maùy laøm vieäc an toaøn, ít loãi do ít coù söï can thieäp cuûa ngöôøi vaän haønh khi noù hoaït

ñoäng 11 - Ít caàn phaûi kieåm tra saûn phaåm trong loaït 12 - Hieäu sduaát söû duïng maùy cao: thôøi gian gaù laép ít, khoâng caàn phaûi ñieàu chænh maùy, caét

goït lieân tuïc ñaõ laøm cho hieäu suaát söû duïng cuûa maùy coù theå leân ñeán 50% 13 - Khoâng chieám nhieàu khoâng gian trong xöôûng: do giaûm ñöôïc choã löu tröõ phuï tuøng vaø

ñoà gaù. 14 - Chöông trình gia coâng coù theå löu tröõ, chænh söûa vaø goïi ra baát cöù luùc naøo nhôø söû

duïng maùy tính, khoâng caàn duøng nhieàu giaáy tôø.

2 Nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC - Giaù thaønh ñaét, chi phí ñaàu tö ban ñaàu cao - Coâng nhaân vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo: maëc duø noùi raèng ñoä chính xaùc cuûa chi tieát

gia coâng khoâng phuï thuoäc vaøo tay ngheà cuûa ngöôøi vaän haønh vì ngöôøi vaän haønh khoâng can thieäp tröïc tieáp baèng tay vaøi quaù trình gia coâng. Tuy nghieân, ñeå laäp trình


vaø vaän haønh maùy, ngöôøi vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo kyõ löôõng veà CNC vaø kyõ thuaät gia coâng treân maùy CNC.

- Phaûi toán chi phí cho vieäc laäp trình vaø caùc coâng vieäc thöïc hieän treân maùy tính - Chi phí baûo döôõng cao.

IV: Nhöõng tính naêng trong heä ñieàu khieån cuûa maùy CNC hieän ñaïi ngaøy nay 1) Coù maøn hình (maøu hoaëc traéng ñen) 2) Coù theå laäp trình theo kích thöôùc heä met hoaëc inch 3) Trao ñoåi döõ lieäu theo tieâu chuaån EIA hoaëc ACII 4) Coù theå nhaäp döõ lieäu baèng tay (manual data input) 5) Soaïn thaûo ñöôïc chöông trình gia coâng 6) Noäi suy 7) Ñònh vò duïng cuï caét theo heä thoáng ñieåm hoaëc ñöôøng lieân tuïc 8) Hieäu chænh (buø tröø) baùn kính löôõi caét cuûa dao, hieäu chænh chieàu daøi dao 9) Löu tröõ nhieàu chöông trình gia coâng cuøng luùc 10) Coù nhieàu chöông trình gia coâng (hay chu trình gia coâng ñöôïc nhaø saûn xuaát laäp trình saün) 11) Coù chöùa nhieàu macro vaø chöông trình con 12) Ñaûo chieàu caùc truïc 13) Chaån ñoaùn vaø baûo loãi hö hoûng, giuùp ñôõ vaän haønh (help and diagnostics) 14) Quaûn trò döõ lieäu

Nhieàu khaùi nieäm môùi ôû ñaây seõ ñöôïc laøm roõ ôû nhöõng chöông sau.

Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa caùc kieåu maùy CNC

Khi trang bò caùc maùy CNC nhö maùy phay, maùy tieän, maùy EDM, ta caàn chuù yù caùc thoâng soá cô baûn nhö minh hoaï döôùi ñaây:

a) Mùaùy phay CNC 3 truïc

Thoâng soá Ñôn vò Ví duï maùy phay Brigeport VMC

2216 (Myõ) Khoaûng dòch chuyeån truïc X mm 560 Khoaûng dòch chuyeån truïc Y mm 406 Khoaûng dòch chuyeån truïc Z mm 508 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc X&Y m/ph 18 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc Z m/ph 18 Löïc doïc truïc X&Y kgf 771 Löïc doïc truïc X&Y cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Löïc doïc truïc Z kgf 771 Löïc doïc truïc Z cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Toác ñoä truïc chính voøng/ph 6 ÷8000 Coâng suaát truïc chính HP 12 Baøn maùy (dieän tích laøm vieäc) mm 838x356 Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát baøn maùy chòu ñöôïc kg 341 Soá raõnh chöõ T cuûa baøn maùy 3


Kích thöôùc bao cuûa maùy WxDxH (m) 2,5x2,6x2,46 Daãn ñoäng caùc truïc Ñoäng cô servo AC Heä ñieàu khieån Fanuc 21i Ñoä chính xaùc tính toaùn mm 0.001 Maøn hình Tinh theå loûng LCD ñôn saéc Thay dao töï ñoäng, soá löôïng dao mang toái ña caùi 22

b) Maùy phay CNC 5 truïc

Mô tả các thông số VC630/5AX DOOSAN Hàn Quốc

X-axis 650mm

Y-axis 765mm

Z-axis 520mm

A-axis 150 deg

Khoảng dịch chuyển (Travel)

Hành trình (Stroke)

C-axis 360 deg

X-axis 40 m/min

Y-axis 40 m/min

Z-axis 36 m/min

A-axis 20 deg/min

Tốc độ chạy dao (Feed)

Tốc độ chuyển động nhanh (Rapid traverse)

C-axis 30 deg/min

Kích thước bàn máy (Table Size) ø 630 Bàn máy (Table)

Khối lượng phôi cho phép (Allowable Load) 500Kg

Trục chính (Spindle) Tốc độ trục chính tối đa (Max. Spindle Speed) 12,000 r/min

Loại chuôi kẹp dao (Tool Shank) MAS403 BT40

Số lượng dao (Tool storage capacity)

CAM 40 Thay dao tự động ATC (Automatic tool change)

Thời gian thay dao- (Tool Transfer Time)

1 Sec

c) Maùy tieän CNC

Thoâng soá Ñôn vò Ví duï maùy tieän EMCO 345II (AÙo)

Caùc kích thöôùc laøm vieäc Ñöôøng kính chi tieát lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 220 Chieàu daøi phoâi lôùn nhaát mm 510 Khoaûng caùch hai muõi taâm lôùn nhaát mm 600 Ñöôøng kính phoâi thanh lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 45


Khoaûng dòch chuyeån caùc truïc Truïc X mm 160 Truïc Z mm 510

Truïc chính Khoaûng toác ñoä Voøng/ph 0÷6300 Momen quay Nm 78 Ñöôøng kính loã truïc chính mm 45.5

Truïc quay C Goùc quay beù nhaát (ñoä phaân giaûi goùc quay) ñoä 0.001 Toác ñoä lôùn nhaát Voøng/ph 100 Ñoä chính xaùc ñònh vò truïc chính ñoä 0.01 Coâng suaát ñoäng cô truïc chính kW 13

Ñaàu rôvoânve (tool turret) Soá löôïng dao 12 Kích thöôùc caùn dao tieän lôùn nhaát mm 20x20 Ñöôøng kính caùn dao doa lôùn nhaát mm 32 Toác ñoä chuyeån vò trí dao s 0.14

Dao töï quay Soá löôïng dao töï quay (driven tools) duøng ñeå gia

coâng nhö phay 6

Coâng suaát kW 6.7 Momen Nm 16 Khoaûng toác ñoä quay Voøng/ph 0÷6000

Daãn ñoäng aên dao Toác ñoä dòch chuyeån nhanh m/ph Löïc aên dao treân truïc X N 4000 Löïc aên dao treân truïc Z N 6000 Thôøi gian gia toác s 0.2 Ñoä chính xaùc dòch chuyeån mm 0.005

UÏ ñoäng tieâu chuaån Ñöôøng kính thaân muõi taâm mm 60 Haønh trình dòch chuyeån mm 120 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000

UÏ ñoäng töï ñoäng Haønh trình dòch chuyeån mm 510 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000 Toác ñoä dòch chuyeån m/ph 20

Heä thoáng laøm maùt Dung tích thuøng chöùa lít 250 Coâng suaát maùy bôm kW 2.2

Nguoàn cung caáp Nguoàn ñieän kVA 17 Nguoàn khí neùn bar 6


Kích thöôùc vaø troïng löôïng Chieàu cao taâm truïc chính so vôùi saøn mm 1160 Chieàu cao maùy mm 1940 Chieàu ngang x saâu mm 2250x1980 Khoái löôïng kg 2600 Heä ñieàu khieån SIEMENS 840D

d) Maùy caét daây EMD

Döôùi ñaây laø ñaëc tính vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa maùy caét daây MAXICUT e (AÁn Ñoä)

• Naêng suaát caét (Cutting speed) tính baèng dieän tích/phuùt : 120 mm2/min

• Ñoä nhaùm beà maët beù nhaát: 0.8µ Ra

• Goùc nghieâng caét toái ña (Taper angle) : ±15° treân 100mm

• Ñieàu khieån töø xa caàm tay

• Boä laøm maùt chaát ñieän moâi coù ñieàu chænh nhieät ñoä

• ePulse technology

Phaàn maùy coâng cuï (Machine tool)

Kích thöôùc baøn maùy lôùn nhaát 650 X 440 mm

Chieàu cao phoâi lôùn nhaát 200 mm

Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát 300 kg

Khoaûng dòch chuyeån X,Y cuûa baøn maùy 300, 400 mm

Khoaûng dòch chuyeån U,V (song song X,Y) 80, 80 mm

Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa cuoän daây caét 6 kg

Ñoä chính xaùc kích thöôùc (ñoä phaân giaûi) 0.001 mm

Ñöôøng kính daây ñieän cöïc 0.25 mm (Std.) 0.15. 0.2, 0.3 mm (töï choïn)

Maùy phaùt xung (Pulse Generator) ELPULS - 20 e

Ñieàu khieån caùc truïc X, Y, u, v ñoàng thôøi

Noäi suy (Interpolation) Ñöôøng thaúng vaø troøn (Linear & Circular)

Böôùc nhaûy giaù trò nhaäp nhoû nhaát 0.001 mm

Giaù trò leänh nhaäp beù nhaát (X,Y) 0.001 mm

Kích thöôùc laäp trình lôùn nhaát (X,Y) ± 999.999

Data Input / Output •RS-232C isolated serial interface

•1.44 MB Floppy disk •Special function sealed keyboard

Nguoàn cung caáp 3-phase, AC 415 V** 50 Hz

Coâng suaát 7 kVA

Boä phaän chaát ñieän moâi DL 25P

Chaát loûng ñieän moâi Nöôùc ñaõ laøm giaûm ioân (De-ionised water)


Dung tích boàn chöùa 250 lit.

Giaáy loïc 10 µ Single cartridge

Heä thoáng laøm maùt chaát ñieän moâi 1700kCal.

e) Maùy ñieän cöïc ñònh hình EDM

Thoâng soá Ñôn vò Ví duï (maùy TOP EDM CNC 340)

Kích thöôùc thuøng laøm vieäc mm 1200x700x450 Kích thöôùc baøn maùy mm 650x350 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc X mm 400 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Y mm 300 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Z mm 400 Kích thöôùc töø ñaàu keïp ñieän cöïc ñeán baùn maùy mm 150-600 Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa ñieän cöïc kg 180 Khoái löôïng phoâi lôùn nhaát kg 900 Khoái löôïng maùy kg 1750 Kích thöôùc maùy mm 1350x1580x2750 Dung tích thuøng chöùa dung dòch ñieän moâi L 305 Khoái löôïng thuøng chöùa ñieän moâi kg 80 Kích thöôùc thuøng chöùa chaát ñieän moâi (LxWxH) mm 860x1010x600 Cöôøng ñoä doøng ñieän lôùn nhaát A 100 Naêng suaát gia coâng cöïc ñaïi mm3/ph 930 Tyû leä moøn ñieän cöïc % 0,1 Ñoä boùng beà maët gia coâng cöïc ñaïi (nhaùm toái thieåu) Ra (µm) 1


CHÖÔNG 2

ÑAËC ÑIEÅM CAÁU TAÏO MAÙY COÂNG CUÏ CNC

1. Ñaëc ñieåm keát caáu chung

Maùy coâng cuï ñieàu khieån soá CNC veà maët keát caáu cô baûn thì noù cuõng goàm ñaày ñuû caùc boä phaän chính maø moät maùy coâng cuï truyeàn thoáng cần phải cóù. Tuy nhieân maùy CNC coù ñoä chính xaùc gia coâng cao hôn nhieàu so vôùi maùy truyeàn thoáng neân noù coù moät soá ñaëc ñieåm caáu taïo rieâng coù thöôøng gaëp seõ ñöôïc trình baøy döôùi ñaây. Ñieàu hieån nhieân laø maùy CNC phaûi coù boä ñieàu khieån baèng maùy tính, coù baøn phím nhaäp döõ lieäu vaø ñieàu khieån maùy, coù maøn hình hieån thò caùc thoâng tin vaø döõ lieäu vaøo ra cuõng nhö caùc hình veõ ñoà họa. Các nội dung này seõ ñöôïc giôùi thieäu trong chöông 3 vaø phaàn vaän haønh gia coâng treân maùy.

Caáu taïo chung cuûa maùy phay CNC ñöôïc bieåu dieãn qua caùc sô ñoà sau:

Hình 2.2: Hình daùng chung beân ngoaøi cuûa moät soáâ maùy phay CNC: MAKINO – Nhaät Baûn (traùi) vaø EMCO – AÙo (phaûi)

Caùc boä phaän cuûa maùy phay CNC

Khung keát caáu cô khí Caùc boä phaän CNC

Baêng tröôït Baøn maùy Beä maùy Truï maùy Truïc chính Boä ñieàu khieån maùy

Ñoäng cô servo

Boä thay dao töï ñoäng

Hình 2.1: Caùc boä phaän chính cuûa maùy phay CNC


Caùc boä phaän cuûa maùy tieän CNC

Khung keát caáu cô khí

Caùc boä phaän CNC

Truïc chính vaø uï truïc

Baøn xe dao

Beä maùy vaø baêng

Soáng tröôït ngang vaø voû hoäp xe

Boä ñieàu khieån maùy

Ñoäng cô servo

Uï ñoäng

Hình 2.4: Caùc boä phaän chính cuûa maùy tieän CNC

Tuû ñieän

Bôm daàu boâi trôn töï ñoäng

Ñoäng cô servo truïc X

Raõnh daãn dung dòch trôn nguoäi

Truïc chính

Heä thoáng khí neùn

OÅ chöùa dao vaø boä phaän töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï caét

Ñoäng cô truïc chính

Hoäp soá 2 toác ñoä

Boä taïo löïc ñaåy thanh ñaåy thay dao

Nuùt baám thay dao

Hình 2.3 : Caáu taïo cuûa maùy phay CNC 3 truïc (hieäu BridgePort) khi boû voû che


Sau ñaây xeùt ñaëc ñieåm cuûa moät soá heä thoáng vaø cô caáu chính.

Hình 2.5: Caáu taïo chung beân ngoaøi cuûa maùy tieän CNC DOOSAN Puma MX 2600 (haõng Doosan – Haøn quoác)

Ñoäng cô servo daãn ñoäng truïc chính

Uï ñoäng ñöôïc daãn ñoäng baèng thuyû löïc vaø ñöôïc ñieàu khieån soá

Ñaàu rôvoânve coù theå laép nhieàu dao höôùng kính vaø höôùng truïc, coù moät vaøi dao töï quay

Khung maùy Soáng tröôït kieåu nghieâng

Hình 2.6 : Caáu taïo cuûa maùy tieän CNC 3 truïc (haõng EMCO) khi boû voû che


2. Keát caáu heä thoáng cô khí cuûa maùy

2.1. Khung maùy Khung maùy laøm

chi tieát cô sôû ñeå laép taát caû caùc thieát bò vaø bo ä phaän khaùc nhö baøn maùy, truïc chính, xe dao (ñoái vôùi maùy tieän) v.v… leân noù taïo thaønh maùy hoaøn chænh. Khung maùy phaûi chòu taát caû caùc taûi troïng tónh cuõng nhö ñoäng do taùc ñoäng cuûa löïc caét, do rung ñoäng trong quaù trình caét vaø do khoái löôïng cuûa caùc chi tieát va ø boä phaän laép leân noù cuõng nhö troïng löôïng baûn thaân cuûa noù. Do vaäy ñoái vôùi khung maùy caàn phaûi thoaû maõn hai yeâu caàu chính sau nhaèm ñaûm baûo ñoä chính xaùc gia coâng cuûa maùy:

- Phaûi ñaûm baûo ñuû ñoä cöõng vöõng.

- Phaûi coù khaê naêng choáng vaø haáp thu rung ñoäng Vôùi caùc lyù do treân, khung maùy CNC thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng gang ñuùc, coù hình khoái roãng,

nhieàu gaân chòu löïc vaø coù keát caáu vöõng chaéc. Ñoái vôùi moät soá maùy tieän coâng suaát côõ vöøa vaø nhoû coù theå cheá taïo ñeá maùy maùy baèng theùp taám haøn laïi vôùi nhau

2.2. Soáng tröôït

Soáng tröôït coù chöùc naêng daãn höôùng chuyeån ñoäng cuûa baøn maùy, xe dao, uï truïc chính, uï ñoäng v.v…. Hình daïng vaø kích thöôùc cuûa soáng tröôït phuï thuoäc vaøo ñoä chính xaùc dòch chuyeån, khaû naêng chòu taûi vaø ñoä chính xaùc ñoäng hoïc cuûa soáng tröôït. Veà maët ma saùt coù theå chia soáng tröôït ra hai loaïi: soáng tröôït ma saùt tröôït vaø soáng tröôït ma saùt laên (soáng tröôït con laên).

Soáng tröôït ma saùt tröôït ñöôïc söû duïng nhieàu vì giaù thaønh cheá taïo thaáp vaø khaû naêng chòu taûi lôùn maëc duø noù coù heä soá ma saùt lôn hôn soáng tröôït ma saùt laên. Soáng tröôït ma saùt

Truï ñöùng (column)

Truïc Z

Baøn maùy (saddle) Truïc X

Thaân ñeá (bed)

Truïc Y

Hình 2.7: Caáu taïo khung maùy phay CNC

Hình 2.8: Soáng tröôït maùy tieän CNC (haõng EMCO)


tröôïc coù theå ñuùc lieàn khoái vôùi thaân maùy sau ñoù maï moät lôùp hôïp kim choáng maøi moøn hoaëc cuõng coù theå cheá taïo rôøi roài laép vaøo thaân maùy baèng vít.

Soáng tröôït ma saùt tröôït thöôøng coù caùc daïng sau (hình 2.9): Soáng tröôït phaúng, soáâng tröôït ñuoâi eùn, soáng töôït tam giaùc, soáng tröôït laêng truï nhieàu caïnh.

Soáng tröôït tam giaùc thöôøng duøng cho maùy tieän, öu ñieåm cuûa loaïi naøy laø baøn xe dao vaãn duy

trì ñöôïc söï caân baèng ngay caû khi soáng tröôït bò moøn. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø coù heä soá ma saùt lôùn nhaát so vôùi caùc loaïi khaùc.

Soáng tröôït phaúng thöôøng aùp duïng cho caùc maùy CNC côõ lôùn coù khaê naêng taûi cao. Ñeå ñaêm baûo khaû naêng ñònh höôùng chuyeån ñoäng, soáng tröôït phaúng thöôøng phaûi keát hôïp vôùi soáng tröôït ñuoâi eùn.

Soáng tröôït laên truï nhieàu caïnh thöôøng hay gaëp trong caùc maùy phay vaø maùy caét daây CNC, khaû naêng taûi cuûa noù coù nhoû hôn caùc loaïi soáng tröôït ma saùt tröôïc khaùc do dieän tích tieáp xuùc thöôøng nhoû hôn. Loaïi naøy mang tính chaát dung hoaø vaø keát hôïp cuûa loaïi soáng tröôït phaúng vaø soáng tröôït tam giaùc.

Soáng tröôït con laên: Duøng soáng tröïôt con laên

coù khaû naêng giaûm hao moøn, giaûm ma saùt vaø giaûm taûi nhieät phaùt sinh trong quaù trình dòch chuyeån, toác ñoä dòch chuyeån cao, khoâng xaûy ra hieän töôïng dính khi baét ñaàu tröôït. Nhöôïc ñieåm cuûa soáng tröôït con laên laø khaû naêng chòu va ñaäp keùm.

Ngoaøi caùc soáng tröôït keå

treân coøn coù theå coù soáng tröôït thuyû tónh, beà maët cuûa baïc tröôït ñôïc ngaên caùch hoaøn toaøn vôùi soáng tröôït baèng moät lôùp daàu thuyû löïc aùp suaát cao ñeán khoaûng 300 bar. Vôùi loaïi naøy thì hao moøn do ma saùt laø khoâng ñaùng keå, cöùng vöõng vaø chòu ñöôïc va ñaäp, khaû naêng taûi cao neáu aùp löïc daàu lôùn. Tuy nhieân, noù ít ñöôïc söû duïng vì giaù thaønh cheá taïo cao vaø khoù khaên trong vieäc laép raùp.

2.3. Heä thoáng chaïy dao

Heä thoáng chaïy dao taïo ra caùc chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa dao vaø chi tieát (tröø chuyeån ñoäng quay troøn cuûa truïc chính mang chi tieát trong maùy tieän). Noù bao goàm cô caáu vitme ñai oác vaø boä truyeàn töï ñoäng cô ñieän ñeán truïc vít me.

a) b) c) d)

Hình 2.9: Caùc kieåu maët caét ngang soáng tröôït

Hình 2.10: Soáng tröôït con laên


Hình 2.11 : Baûn veõ laép heä thoáng chaïy dao maùy phay CNC Bridgeport


a) Vítme ñai oác (screw nut) Baûng so saùnh öu ñieåm cuûa vít me- ñai oác bi so vôùi caùc loaïi truyeàn ñoäng khaùc

Vít me ñai oác

bi

Vít me ñai oác

aùcsimet

Thuûy löïc

Ñai vaø xích

Baùnh raêng thanh raêng

Cô caáu cam

Xi lanh khí neùn

Giaù thaønh khoâng ñaét x x x x x

Tieâu toán coâng suaát beù x x x x

Ít caàn baûo döôõng x Ñoä chính xaùc cao x x Khaû naêng laëp laïi cao x

Hieäu suaát cao x Khaû naêng taûi cao x x x Nhoû goïn x x x

oáng tuaàn hoaøn bi

Hình 2.12: Vít me - ñai oác bi trong heä thoáng chaïy daïo maùy CNC


Haàu nhö taát caû caùc maùy coâng cuï CNC ñeàu söû duïng cô caáu vítme ñai oác bi ñeå bieán chuyeån ñoäng quay cuûa ñoäng cô thaønh chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa baøn maùy. Vitme ñai oác bi coù öu ñieåm laø heä soá ma saùt raát nhoû, khaû naêng chuyeån ñoäng nhanh, laøm vieäc eâm, chính xaùc. Hieän nay thöôøng söû duïng vitme ñai oác bi caàu. Vitme ñai oác bi ñuõa chæ duøng trong tröôøng hôïp taûi troïng taùc duïng lôùn. Caùc vieân bi chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn trong oáng cuûa ñai oác thoâng qua moät keânh noái. Khe hôû giöõa bi vaø vitme coù theå ñöôïc khöû baèng caùch ñieàu chænh vít neùn hay mieáng cheâm ôû giöõa hai phaàn cuûa ñai oác.

b) Boä truyeàn ñai raêng Ña soá caùc maùy CNC thöôøng söû duïng boä

truyeàn ñai raêng trong heä thoáng chaïy dao bôûi giaù thaønh cheá taïo thaáp, laøm vieäc khoâng oàn, khoâng caàn boâi trôn, ít baûo döôõng. Söû duïng ñai raêng cho pheùp khaéc phuïc hieän töôïng tröôït töông ñoái giöõa daây ñai vaø puli. Hình daïng cuûa ñai nhö hình veõ. Moät soá ñai coù löïc caêng laøm vieäc cao coù loõi baèng caùc sôïi daây theùp.

Söû duïng ñai truyeàn khoâng vì muïc ñích giaûm toác hay taêng toác maø chæ ñeå thay ñoåi vò trí laép ñaët ñoäng cô ñoàng thôøi loaïi boû yeâu caàu söû duïng khôùp noái truïc meàm ñeå ñaûm baûo söï laøm vieäc cuûa cô caáu khi coù söï khoâng ñoàng truïc giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc vitme neáu laép tröïc tieáp ñoäng cô leân vitme.

c) Hoäp toác ñoä Do ñoäng cô coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä

quay raát roäng coù theå naèm trong giôùi haïn töø 0 ñeán maximum, vì vaäy hoäp soá trong heä thoáng chaïy dao vaø thay ñoåi toác ñoä truïc chính khoâng coøn yù nghóa bieán ñoåi toác ñoä nöõa. Thoâng thöôøng chæ coù moät heä baùnh raêng hai caáp toác ñoä truïc chính (low gear vaø high gear) vôùi muïc ñích taêng momen cho truïc chính chöù khoâng duøng vaøo muïc ñích bieán ñoåi toác ñoä.

2.4. Truïc chính Truïc chính cuûa maùy coâng cuï CNC laøm

vieäc trong moät phaïm vi toác ñoä raát roäng (0 ÷ 20.000 v/ph), thaäm chí ñeán 40.00 v/ph, do vaäy noù ñöôïc cheá taïo vôùi ñoäâ chính xaùc cao vaø phaûi ñöôïc caân baèng ñoäng toát ñeå traùnh aûnh höôûng cuûa löïc quaùn tính vaø momen quan tính.

Ñoái vôùi maùy phay, trong loã truïc coù coù laép cô caáu then keùo (draw bar) ñeå giöõ chaët gaù dao

hoaëc ñaåy gaù dao ra khi thay dao (xem hình veõ truïc chính maùy phay). Ñoái vôùi maùy tieän, truïc chính laø truïc roãng gioáng nhö maùy tieän truyeàn thoáng ñeå loàng gaù ñöôïc

phoâi thanh. Kích thöôùc lôùn nhaát cuûa phoâi thanh gaù ñöôïc phuï thuoäc vaø kích côõ cuûa maùy.

Hình 2.13: Truyeàn ñoäng ñai raêng trong cô caáu chaïy dao

Hình 2.14: Truïc chính maùy tieän CNC


Hình 2.15: Caáu taïo truïc chính maùy phay CNC VMC Bridgeport

Hình 1.16: Caáu taïo truïc chính maùy tieän CNC EMCO


2.5 Baïc truïc chính Ngaøy nay ña soá baïc truïc chính laø oå laên. Do chòu löïc doïc truïc neân oå laên laøm baïc truïc chính

phaûi laø loaïi bi caàu ñôõ chaën hoaëc oå bi ñuõa coân. Öu ñieåm cuûa oå laên laø heä soá ma saùt nhoû, kích thöôùc vöøa phaûi, deã thay theá. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø chòu taûi troïng va ñaäp keùm. Ngoaøi oå laên, ngöôøi ta coøn duøng oå tröôït laøm baïc truïc chính. Khi ñoù phöông phaùp boâi trôn cho truïc chính laø phöông phaùp thuyû ñoäng hay thuyû tónh.

Boâi trôn cho oå laên truïc chính baèng chính môõ trong oå laên cho ñeán heát tuoåi thoï cuûa chuùng chöù khoâng caàn phaûi caáp daàu boâi trôn lieân tuïc nhö cho vít me hay soáng tröôït.

3. Heä thoáng ñoäng löïc

Heä thoáng ñoäng löïc treân caùc maùy CNC theo kieåu truyeàn ñoäng ñieän cuï theå laø caùc ñoäng cô ñieän daãn ñoäng caùc heä thoáng nhö chaïy dao, dòch chuyeån baøn maùy vaø quay truïc chính. Ñoäng cô ñieän treân caùc maùy coâng cuï CNC laø caùc ñoäng cô servo, toác ñoä coù theå thay ñoåi ñöôïc töø 0 ñeán giôùi haïn maximum. Ñộng cơ servo khác với động cơ điện thông thường ở chỗ nó được thiết kế cho những hệ thống hồi t iếp vòng kín. T ín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi t iếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi t iếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển t iếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được vị trí chính xác.

Ñoäng cô daãn ñoäng truïc chính vaø daãn ñoäng baøn maùy hay baøn xe dao ñeàu laø ñoäng cô servo. Ñoäng cô daãn ñoäng truïc chính coù coâng suaát lôùn hôn. Coù hai loaïi ñoäng cô servo:

- Ñoäng cô servo moät chieàu DC. - Ñoäng cô servo xoay chieàu AC.

Moät soá maùy söû duïng ñoäng cô böôùc vaø ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng ñeå daãn ñoäng baøn maùy - Ñoäng cô böôùc (stepper motor) - Ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng (linear motor) Ñoäng cô ñieän moät chieàu coù loaïi coù choåi goùp vaø khoâng coù choåi goùp. Loaïi khoâng coù choåi goùp

phaûi nhôø nguoàn ñieän ngoaøi ñeå taïo ra löïc töø laøm quay rotor. Ñoäng cô servo moät chieàu kích töø baèng nam chaâm vónh cöûu, baét buoäc phaûi coù coå goùp vaø choåi than, chuùng coù caùc ñaëc tính sau:

+ Ñieàu khieån toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng vì toác ñoä ñoäng cô DC chòu taùc ñoäng tröïc tieáp cuûa hieäu ñieän theá taùc duïng vaø töø thoâng cuûa nam chaâm vónh cöûu.

+ Ñoäng cô DC coù momen lôùn neân aùp duïng toát cho caùc coâng vieäc caàn coù gia toác lôùn. Ngoaøi ra noù coøn dao ñoäng ñöôïc cheá taïo vôùi moät soá ñaëc ñieåm nhö: truyeàn ñoäng eâm khoâng

giaät cuïc ôû toác ñoä < 1v/ph, maùy phaùt toác ñoä ñöôïc tích hôïp trong roto vaø laép cuøng truïc vôùi roto. Löïa choïn loaïi ñoäng cô DC coù choåi goùp hay khoâng coù choåi goùp nhìn chung tuøy vaøo tröôøng

hôïp. Loaïi coù choåi than giaù thaønh reû hôn. Söû duïng loaïi khoâng coù choåi than trong seõ khoâng caàn baûo döôõng nhieàu, ñaùp öùng ñöôïc toác ñoä laøm vieäc cao vaø khoâng gaây chaùy noå trong moâi tröôøng deã gaây chaùy noå do khoâng sinh ra tia löûa ñieän nhö loaïi coù coå goùp.

Thay ñoåi ñieän theá vaø cöôøng ñoä doøng ñieän seõ ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä vaø momen cuûa ñoäng cô neân ñoäng cô DC ñaùp

Hình 2.17:Maët caét ngang ñoäng cô servo DC nam chaâm vónh cöûu


öùng ñöôïc caùc nhieäm vuï chuyeån ñoäng phöùc taïp. Ñoäng cô servo xoay chieàu söû duïng doøng ñieän xoay chieàu. Töø tröôøng sinh ra töø caùc cuoän daây

cuûa rotor vaø stato vaø löïc töø sinh ra trong cuoän daây stato do söï ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän. Ñoäng cô servo xoay chieàu AC ngaøy ñôïc söû duïng nhieàu vaø gaàn nhö thay theá cho ñoäng cô DC do giaù thaønh cheá taïo thaáp, deã söû duïng vaø hoaït ñoäng tin caäy, söû duïng ñieän löôùi quoác gia tieâu chuaån, khoâng coù coå goùp vaø choåi than neân khoâng caàn baûo döôõng caùc boä phaän naøy. Vieäc thay ñoåi soá voøng quay ñöôïc thöïc hieän baèng caùch thay ñoåi taàn soá cuûa doøng ñieän nhôø maùy bieán taàn. Tuy nhieân giaù thaønh cuûa thieát bò hôi ñaét, vì vaäy ñoäng cô servo AC thöôøng ít duøng ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån chuyeån ñoäng phöùc taïp

Ñoäng cô böôùc: thöôøng söû duïng cho heä thoáng ñieàu khieån chu trình hôû (khoâng coù hoài tieáp vò trí). Ñoäng cô böôùc cung caáp momnen nhoû do vaäy chæ aùp duïng cho caùc truyeàn ñoäng coù löïc caûn nhoû vaø ít thay ñoåi (ví duï nhö maùy caét daây hoaëc maùy gia coâng tia löûa ñieän).

Khaùc vôùi hai loaïi ñoäng cô treân, ñoäng cô böôùc chuyeån ñoäng khoâng lieân tuïc, chuyeån ñoäng cuûa chuùng laø toång hôïp caùc chuyeån ñoäng rôøi raïc cuûa caùc goùc quay nhoû coäng laïi khi ñoäng cô nhaän ñöôïc tín hieäu chuyeån ñoäng laø caùc xung soá ôû daïng hình thang. Chuyeån ñoäng cuûa ñoäng cô böôùc ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu leänh chæ chieàu quay (cuøng chieàu hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà) vaø caùc xung ñieän. ÖÙng vôùi moãi xung ñieän, roto seõ quay ñöôïc moät goùc xaùc ñònh. Ví duï loaïi ñoäng cô böôùc 200 böôùc seõ quay moät goùc 360/200 = 1,80 khi nhaän ñöôïc moät xung ñieän. Ñaây laø loaïi ñoäng cô ñöôïc tieâu chuaån hoùa trong töï ñoäng hoùa coâng nghieäp. (Nhieàu loaïi ñoäng cô böôùc coù böôùc chia nhoû hôn goïi laø Microstepping coù ñoä phaân giaûi goùc quay nhoû hôn)

Ñoäng cô böôùc coù ñaëc tính laø giöõ taïi vò trí coá ñònh raát toát tuy nhieân khoâng taïo ñöôïc momen lôùn neân noù raát lyù töôûng cho caùc öùng duïng coù coâng suaát nhoû, deã ñieàu khieån baèng maùy tính vaø giaù thaønh reû. Khoâng neân aùp duïng cho caùc öùng duïng caàn toác ñoä cao vaø phaûi ñieàu khieån chính xaùc momen quay.

Hình 2.19 laø maët caét cuûa ñoäng cô böôùc

Hình 2.19: Maët caét ngang cuûa ñoäng cô böôùc 200 böôùc

Hình 2.18: ÖÙng duïng ñoäng cô böôùc trong heä thoáng chaïy dao ñieàu khieån chu trình hôû (khoâng coù hoài tieáp)


tieâu chuaån. Ñoäng cô böôùc coù roto laø nam chaâm vónh cöûu, chuùng laøm vieäc döïa treân töø tröôøng cuûa nam chaâm vónh cöõu treân roto vaø töø tröôøng cuûa cuoän daây treân stato.

Ñoäng cô böôùc coù 4 daây kyù hieäu nhö hình veõ, ñeå quay ñoäng cô caùc pha chuyeån laàn löôït töø 1, 2, 3, 4 vaø sau ñoù baét ñaàu töø 1 laïi. Ñeå ñaûo chieàu ñoäng cô, thöù töï böôùc seõ ngöôïc laïi, coù nghóa laø 4, 3, 2, 1, 4….. Neáu taäp hôïp caùc giaù trò treân giöõ nguyeân thì ñoäng cô seõ ñöùng yeân khoâng quay. Moãi böôùc xoay ñöôïc phaûi nhoû hôn ñoä chính xaùc dòch chuyeån (böôùc dòch chuyeån) yeâu caàu.

Caùc ñoäng cô servo coù toån hao coâng suaát ñieän naêng nhoû, löôïng nhieät toaû ra beù coù theå truyeàn

qua voû cuûa ñoäng cô vaø truyeàn ra moâi tröôøng xung quanh, do vaäy maø voû cuûa ñoäng cô coù theå bao kín hoaøn toaøn, baûo veä ñoäng cô khoûi buïi baëm hoaëc dung dòch trôn nguoäi loït vaøo. Bôûi lyù do ñoù ñoäng cô servo truyeàn ñoäng chaïy dao coù theå ñaët ngay döôøi baøn maùy nôi maø daàu môõ, buïi phoi, vaø nöôùc laøm maùt coù khaû naêng xaâm nhaäp vaøo.

Ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng: Nếu chúng ta trải phẳng một động cơ điện chuyển động quay thì stator trở thành nguồn tạo lực

và rotor trở thành một ray nam châm điện. Do vậy nguyên lý làm việc của động cơ chuyển động thẳng cũng giống như động cơ quay thông dụng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Lực Lorentz trong động cơ truyền động thẳng là lực đẩy tác động lên phần động theo phương tịnh t iến thay vì việc sinh ra mômen quay trong máy điện quay thông thường. Khi cho dòng điện xoay chiều vào dây quấn phần sơ cấp làm xuất hiện từ trường chạy trong khe hở giữa phần sơ và thứ cấp. Từ trường này quét qua các thanh dẫn của phần thứ cấp làm xuất hiện trong chúng sức điện động cảm ứng. Do dây quấn thứ cấp ngắn mạch nên sinh ra dòng điện cảm ứng. Từ trường chạy tác dụng với dòng điện phần ứng sinh ra lực điện từ có xu hướng kéo phần thứ cấp chạy cùng chiều từ trường. Vì thứ cấp cố định nên tạo ra phản lực có tác dụng đẩy phần sơ cấp chạy theo chiều ngược với từ trường.

Động cơ điện chuyển động thẳng không phải là kỹ thuật mới vì chúng đã được sử dụng ở những năm đầu thế kỷ 20 và ứng dụng thường thấy nhất là trong hệ thống đẩy tàu đệm từ trường. Cấu tạo của động cơ điện tuyến tính được trình bày ở hình 2.10

Hình 2.20: Caáu taïo cuûa ñoäng cô chuyeån ñoäng thaúng Ưu điểm của động cơ chuyển động thẳng:

Boä ñieàu

khieån ñoäng cô

steeppermotor

step 1A 2A 1B 2B 1 1 0 1 0 2 0 1 1 0 3 0 1 0 1 4 1 0 0 1

1A

2A 1B 2B


• Tốc độ cao: Tốc độ lớn nhất của động cơ điện chuyển động thẳng chỉ bị giới hạn bởi điện thế và tốc độ của bộ điều khiển điện tử. Tốc độ phổ biến nhất là 3m/s với độ phân giải 1 micromet. Nếu tốc độ cao hơn thì độ phân giải phải thô hơn

• Độ chính xác cao: Độ chính , độ phân giải và khả năng lặp lại của động cơ chuyển động thẳng được điều khiển bằng thiết bị hồi t iếp.

• Độ đáp ứng nhanh: Tốc độ đáp ứng nhanh do không có độ trễ trong điều khiển chuyển động. Tốc độ đáp ứng của các thiết bị dẫn động bằng động cơ chuyển động thẳng cao hơn một trăm lần so với hệ thống truyền động cơ khí. Điều này đồng nghĩa với gia tốc và năng suất cao.

• Độ cứng vững: Do không có khâu khớp cơ khí nên việc gia tăng độ cứng vững được thực hiện dễ dàng. Độ cứng vững của hệ thống dẫn động dùng đông cơ tịnh t iến cao hơn nhiều so với hệ thống dùng động cơ chuyển động quay và vítme-đai ốc bi.

• Vận hành không cần bảo dưỡng: Do không có sự t iếp xúc giữa các chi t iết chuyển động nên không có hiện tượng mòn.

• Tuổi thọ cao

Do có ưu điểm về độ chính xác và tốc độ chuyển động nhanh, hiện nay có một số nhà sản xuất máy công cụ CNC sử dụng động cơ chuyển động tịnh t iến để dẫn động bàn máy. Khi đó không còn sử dụng vitme-đai ốc, không còn khâu khớp cơ khí, kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp, không có hiện tượng rung động hoặc hiện tượng dính trượt . Hình 2.21 minh họa so sánh về cấu tạo giữa bộ dẫn động động cơ chuyển động quay và động cơ chuyển động tịnh t iến. Điển hình một số máy CNC sử dụng động cơ chuyển động thẳng như Deckel Maho 5 trục HSC 75V của Đức, Matsuura 5 trục LX-05 AX của Nhật Bản

Hình 2.21: So sánh về cấu tạo giữa bộ dẫn động động cơ chuyển động quay và động cơ chuyển động

t ịnh t iến

4. Duïng cuï caét vaø heä thoáng thay dao (tool changer) 4.1 Duïng cuï caét

Nhìn chung duïng cuï caét söû duïng treân maùy tieän vaø maùy phay CNC gioáng nhö caùc duïng cuï sö û duïng treân caùc maùy truyeàn thoáng. Tuy nhieân khi söû duïng dao cho maùy CNC caàn duøng caùc loaïi dao chaát löôïng cao ñeå giaûm löïc caét, giaûm rung ñoäng nhaèm taêng tuoåi thoï vaø ñaûm baûo ñoä chính xaùc cao cho chi tieát gia coâng. Khi söû duïng dao keùm chaát löôïng veà kích thöôùc, hình daùng hình hoïc, ñoä saéc vaø ñoä choáng moøn seõ laøm maát ñi öu ñieåm chính xaùc cuûa baûn thaân maùy coâng cuï CNC. Caùc duïng caét coù chaát löôïng cao maëc duø coù giaù thaønh ñaét nhöng tuoåi beàn cao, toác ñoä caét cho pheùp lôùn, löïc caét nhoû neân taêng ñöôïc naêng suaát gia coâng vaø ñaûm baûo chaát löôïng gia coâng, giuùp maùy hoaït ñoäng ít rung vaø ñaûm baûo tuoåi thoï. Do vaäy cuoái cuøng seõ laøm taêng hieäu quaû kinh teá cuûa quaù trình saûn xuaát.


4.2 Chuoâi keïp dao (tool holder):

Chuoâi keïp dao treân maùy phay CNC coù nhieàu loaïi khaùc nhau vaø ñöôïc tieâu chuaån hoùa (thoâng duïng nhaát laø tieâu chuaån DIN cuûa Ñöùc). Chuoâi dao coù phaàn coân ñeå ruùt vaøo loã truïc chính. Hai loaïi chuoâi dao phoå bieán laø loaïi coù gôø kieåu CV vaø gôø kieåu BT (hình 2.23). Ñaàu döôùi cuûa chuoâi dao coù loã coân ñeå laép san-ga (hay collect chuck) laø moät baïc coân xeû raõnh ñeå keïp chaët chuoâi dao baèng löïc ma saùt khi ta vaën ñai oác haõm boùp chaët san-ga. Ñaàu treân chuoâi keïp dao coù moät loã ren ñeå laép nuùm duøng ñeå giöõ chaët chuoâi keïp dao vaøo trong loã truïc chính.

Hình 2.22: Caùc loaïi duïng cuï caét söû duïng cho maùy tieän vaø phay CNC

Hình 2.23: Kieåu chuoâi dao tieâu chuaån thöôøng duøng cho maùy phay CNC

Kieåu gôø CV Kieåu gôø BT

Ñai oác haõm Loã ren vaën nuùm giöõ chuoâi dao


Hình 2.24: Chuoâi dao vaø caùc boä phaän keïp dao söû duïng cho maùy phay CNC

Treân hình 2.25 laø moät soá kieåu boä keïp caùn dao duøng treân maùy tieän CNC. Hình 2.25 (a) vaø (b)

laø keïp dao cho dao töï quay ñeå thöïc hieän chöùc naêng phay vaø hình 2.25 (c) laø cho caùc dao tieän thoâng thöôøng. Xem theâm hình 2.28 ñeå bieát theâm chi tieát veà caùch laép boä phaàn keïp dao treân ñaàu rôvonve cuûa maùy tieän.

100

ESX25 95

ESX25

Hình 2.25: Caùc kieåu chuoâi keïp dao treân maùy tieän CNC

(a) (b) (c)


4.3 Heä thoáng thay dao Maùy coâng cuï CNC coù theå töï ñoäng thöïc hieän nhieàu nguyeân coâng khaùc nhau moät caùch lieân

tuïc, moãi nguyeân coâng thöôøng söû duïng moät hay nhieàu dao, vì vaäy chuùng phaûi coù khaû naêng töï ñoäng thay dao caét thoâng qua söï ñieàu khieån CNC. Maùy tieän hay söû duïng maâm chöùa dao kieåu nhö ñaàu rôvoânve (tool turret). Ñoái vôùi trung taâm gia coâng phay, vì soá löôïng dao caàn raát nhieàu neân dao coù theå chöùa trong maâm xoay (carousel (xem hình 2.26), ring magazine) hoaëc trong caùc oå chöùa dao (magazine) kieåu baêng xích taûi (tool chain magazine) nhö minh hoïa treân hình 2.27.

Tuyø thuoäc vaø kieåu vaø kích côõ, ñaàu rô voân ve coù theå chöùa töø 8 ñeán 16 dao (hình 2.28). ÔÛ caùc tung taâm gia coâng lôùn coù theå söû duïng tôùi 3 ñaàu rôvoânve. Neáu nhö soá dao lôùn hôn 48 thì chuyeån sang söû duïng baêng taûi dao vaø noù coù theå chöùa tôùi 100 duïng cuï caét hoaëc hôn theá nöõa.

Quaù trình thay dao caét dieãn ra nhö sau: Ñoái vôùi maùy tieän, ñaàu rôvoânve chi caàn xoay dao caàn thieát ñeán vò trí laøm vieäc. Ñoái vôùi maùy phay neáu oå chöùa dao kieåu magazine thì quaù trình thay duïng cuï caét goàm nhieàu

böôùc: - Chuyeån oå chöùa dao ñeán vò trí thay dao. - Ñöa truïc chính ñeán vò trí thay dao. (moät soá maùy khoâng caàn böôùc naøy).

Hình 2.27: Kieåu oå chöùa dao kieåu magazine

OÅ chöùa dao maùy phay CNC DECKEN MAHO

Maâm chöùa dao kieåu carousel

Maâm chöùa dao Bridgeport VMC 2216

Hình 2.26: OÅ chöùa dao vaø heä thoáng thay dao treân maùy phay CNC


- Laáy ra töø truïc chính dao cuõ vaø caát no ù vaøo vò trí ban ñaàu cuûa noù. (chuù yù choã cuõ cuûa dao phaûi troáng- töùc laø khoâng coù dao naøo ñang chieám choã - neáu khoâng seõ xaûy ra va chaïm dao).

- Xoay troøn oå chöùa dao ñeå ñöa dao môùi caàn thieát ñeán vò trí vaø dao coù theå ñöôïc laáy ra, truïc chính haï xuoáng giöõ chaët laáy dao môùi.

- OÅ chöùa dao vaø truïc chính luøi veà vò trí ban ñaàu (home position)

Thay dao kieåu treân maát nhieàu thôøi gian hôn (6 ñeán 15 giaây) vì phaûi traûi qua nhieàu böôùc, trong khi ñoù ñaàu rôvoânve chæ caàn maát khoaûng 5 giaây laø noù coù theå ñoåi ñöôïc dao khaùc.

Moät soá maùy cuûa CHLB Ñöùc söû duïng tay keïp dao (xem hình 2.29). Tay keïp dao coù hai ñaàu.

Trong luùc noù vöøa laáy dao cuõ töø truïc chính thì cuøng thôøi ñieåm noù keïp laáy dao môùi trong oå chöùa, sau ñoù quay 1800 ñeå laép dao môùi vaøo truïc chính vaø caát dao cuõ vaøo oå chöùa. Kieåu thay dao naøy ít toán thôøi gian hôn vì coù hai böôùc ñöôïc thöïc hieän ñoàng thôøi.

Hình 2.30: Tay keïp vaø giöõ dao trong maâm chöùa dao kieåu carousel (maùy phay Bridgeport)

Hình 2.29: Kieåu thay dao treân caùc maùy phay CNC CHLB Ñöùc

1. Dao phay 2. Tay keïp dao 3. Truïc chính 4. Baêng taûi dao (tool

magazine)

Hình 2.28: Ñaàu Rôvoânve chöùa dao treân maùy phay (a) vaø maùy tieän (b) cuûa haõng EMCO

a) b)

2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT

31

CHƯƠNG 3:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHI ỂN MÁY CÔNG CỤ CNC

Trong chương này, không đi sâu vào cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển máy công cụ CNC một cách chi tiết, mà chỉ tập trung vào các nguyên lý và các khái niệm cơ bản nhất về cấu thành và sự hoạt động của hệ thống điều khiển máy công cụ CNC.

Nói một cách chung nhất, bộ điều khiển máy nhận các mã lệnh chỉ dẫn của người lập trình dưới dạng G-code (sẽ được đề cập sau), sau đó thông dịch và chuyển thành các xung điều hướng dẫn các động cơ chuyển động trong quá trình gia công.

1. Cấu thành của hệ thống điều khiển số CNC Hệ thống CNC bao gồm 3 bộ phận:

- Hệ NC (numerical control) làm nhiệm vụ tương tác với người vận hành và tiến hành việc điều khiển vị trí.

- Hệ điều khiển các động cơ - Hệ các driver.

Theo nghĩa hẹp, chỉ có hệ NC được gọi là hệ điều khiển CNC. Chương này chỉ tập trung vào cấu thành thứ nhất, tức là tập trung vào kiến trúc và chức năng của hệ NC.

Hình 3.1 Cấu thành của hệ điều khiển CNC

Xét về mặt chức năng, hệ điều khiển CNC bao gồm bộ phận giao tiếp giữa người và máy (MMI-Man-Machine-Interface), phần lõi điều khiển số (NCK - Numerical Control Kernel) và bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Control) (xem hình 3.1).

MMI chịu trách nhiệm giao tiếp giữa NC và người vận hành máy, thi hành các lệnh của máy, hiển thị thông tin trạng thái của máy và thực hiện các chức năng soạn thảo chương trình gia công.

NCK là lõi của hệ thống CNC, nó thông dịch chương trình gia công và tiến hành nội suy, điều khiển vị trí và bù trừ sai số dựa trên chương trình đã được thông dịch. Cuối cùng NCK điều khiển các động cơ servo chuyển động để gia công chi tiết.

PLC NKC

MMI


32

Bộ điều khiển PLC điều khiển việc thay dao, tốc độ trục chính, thay chi tiết gia công và nhập hoặc xuất các tín hiệu xử lý. Nó đóng vai trò điều khiển các hoạt động của máy (ngoại trừ điều khiển cộng cơ servo)

Hình 3.2 thể hiện kiến trúc của một hệ máy công cụ CNC dưới góc độ cả phần cứng lẫn phần mềm. Dưới góc độ phần cứng, máy CNC bao gồm hệ điều khiển CNC, hệ thống các động cơ dẫn động, và bản thân máy công cụ. Tín hiệu điều khiển vị trí, là đầu ra cuối cùng của hệ CNC, được truyền đến bộ điều khiển động cơ (motor drive system), bộ điều khiển động cơ điều khiển các động cơ servo bằng điều khiển vận tốc hoặc momen. Cuối cùng, động cơ bắt bàn máy mang chi tiết chuyển động thông qua hệ thống truyền động.

Trong hệ thống CNC, mô-đun xử lý các chức năng của MMI, NCK và PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm, hệ thống RAM và ROM để lưu các ứng dụng của người dùng (cho MMI), chương trình gia công (cho NCK) và các chương trình PLC (cho PLC). Mô-đun xử lý kết nối với hệ giao diện có trang bị các phím nhập dữ liệu, màn hình hiển thị và hệ thống bus. Có thể nói, kiến trúc của một hệ CNC tương tự như một máy tính đa nhiệm. Hệ CNC cũng có các thiết bị nhập/xuất các tín hiệu tương tự và tín hiệu số nhằm giao tiếp trực tiếp với các thiết bị ngoại vi khác và tạo mối liên kết truyền thông giữa các động cơ và mô-đun nhập/xuất.

Theo cách nhìn về mặt phần mềm, hệ thống CNC được thể hiện trên hình 3.2. Theo đó, hệ CNC bao gồm các chức năng MMI hỗ trợ chức năng soạn thảo chương trình, giao diện người dùng và hiển thị các thông tin trạng thái của máy; các chức năng NCK thi hành công việc thông dịch chương trình, nội suy và điều khiển; các chức năng PLC thực hiện các chương trình logic theo cách tuần tự.

Hình 3.2 Cấu thành của hệ thống CNC chuẩn

1.1 Chức năng của MMI (giao tiếp giữa người và máy)

MMI thực hiện chức năng tương tác với người vân hành máy. Vì thế có rất nhiều loại giao diện người dùng khác nhau tùy vào các nhà sản xuất máy công cụ khác nhau. Các chức năng của MMI được chia ra 5 nhóm sau:


33

1. Các chức năng liên quan đến hoạt động của máy: bao gồm hiển thị trạn thái của máy khi máy hoạt động ví dụ như khoảng cách đã đi được, tốc độ dịch chuyển dao, tốc độ quay của trục chính, dòng lệnh nào đang được thi hành... Ngoài ra nó còn hỗ trợ các chức năng như dịch chuyển bàn máy bằng tay, nhập dữ liệu bằng tay, tìm chương trình, soạn thảo chương trình, quản lý dụng cụ cắt (xem hình 3.3).

Hình 3.3 Ví dụ về màn hình hiển thị MMI và bộ bàn phím nhập dữ liệu của hệ điều khiển

FANUC áp dụng cho máy phay

2. Chức năng thiết lập (set) các tham số: Trong hệ thống CNC, có rất nhiều các tham số (parameters) và chúng được phân thành 3 loại sau:

- Tham số của máy dùng để thiết lập các chế độ thông thường của máy, hệ đẫn động các động cơ servo và trục chính, hiệu chỉnh dao, hệ tọa độ máy, các điều kiện biên an toàn.

- Tham số chương trình: thiết lập trong quá trình soạn thảo chương trình

- Tham số người dùng: để thích nghi với yêu cầu của người sử dụng máy.

Ví dụ về màn hình hiển thị các tham số và phương pháp thay đổi các tham số bằng hệ thống bàn phím nhập liệu được minh họa trên hình 3.4 (hệ điều khiển FANUC).

Hình 3.4. Ví dụ về thiết lập tham số (parameters) cho máy thông qua MMI (hệ điều khiển

FANUC), đưa con trỏ đến tham số cần sửa, nhập giá trị mới và nhấn phím Input


34

3. Chức năng soạn thảo chương trình gia công: Chức năng này cho phép nhập và chỉnh sửa chương trình gia công (gọi là G-code, dựa trên tiêu chuẩn EIA/ISO Electronics Industry Association/International Organization for Standardization). Về mặt thực tế, người sử dụng máy phải biết G/M code (sẽ được làm rõ ở chương 4). Ở một số hệ điều khiển CNC, chức năng lập trình gia công sử dụng chế độ hội thoại giữa người và máy để giúp cho việc soạn thảo chương trình được dễ dàng hơn. Ví dụ để soạn thảo chương trình gia công khoan lỗ, người lập trình không cần nhớ chi tiết cú pháp của từng câu lệnh trong chu trình khoan. Chương trình hỗ trợ lập trình trong máy sẽ tự động sinh chương trình G-code, người dùng chỉ nhập các thông số cơ bản như vị trí lỗ cần khoan, chiều sâu lỗ v.v…

4. Chức năng giám sát và cảnh báo (Monitoring and alarm functions): Hệ thống CNC luôn luôn thông báo cho người dùng trạng thái và tình trạng của máy. Chức năng này là rất cần thiết khi máy hoạt động ở tốc độ cao. Trên máy công cụ CNC thường có các đèn báo về mức độ tải của máy, các chuông hoặc đèn báo lỗi về sự cố, báo cáo trạng thái của PLC v.v…

5. Các dịch vụ và tiện ích khác: Ngoài 4 chức năng thiết yếu bên trên, nhiều chức năng tiện ích khác rất hữu dụng đối với người vận hành máy. Ví dụ chức năng DNC (Direct Numerical Control) có nhiệm vụ truyền chương trình gia công soạn thảo bên ngoài máy CNC xuống máy CNC để tiến hành gia công (sẽ được làm rõ thêm ở cuối chương), hoặc chức năng copy các tham số trong máy ra bên ngoài và lưu thành file để lưu trữ khi người dùng cần phục hồi các tham số như ban đầu, hoặc chức năng giao tiếp trao đổi dữ liệu giữa máy tính PC và hệ điều khiển CNC.

1.2. Chức năng NCK (Numerical Control Kernel)

Nhìn chung, hệ NC thông dịch dữ liệu nhập, lưu giữ nó trong bộ nhớ, gửi lệnh đến hệ thống dẫn động, và kiểm tra các tín hiệu phản hồi về vị trí hoặc tốc độ của hệ thống dẫn động. Các khối chức năng của NCK và dòng thông tin trong NCK, được xem là bộ phận thiết yếu của hệ CNC, được thể hiện trên hình 3.5. Chức năng thông dịch, nội suy, điều khiển gia tốc/giảm tốc và điều khiển vị trí l cc chức năng chính của bộ phận NCK.

a) Chức năng thông dịch (interpreter): đóng vai trò đọc chương trình gia công (part program), thông dịch các block lệnh dưới dạng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) trong chương trình gia công và lưu giữ chương trình đã được thông dịch đó vào bộ nhớ trong để rồi chuyển sang bộ nội suy (interpolator). Các khối lệnh (blocks) được thực hiện tuần tự, trình thông dịch sẽ đọc và dịch block lệnh kế tiếp khi khối lệnh phía trước đang được thi hành. Vì thế, nếu thời gian thông dịch khối lệnh phía sau dài hơn thời gian thực hiện lệnh thì máy phải chờ cho đến khi khối lệnh được thông dịch xong. Do vậy việc máy phải tạm dừng là không tránh khỏi. Để tránh trường hợp này, người ta dùng bộ đệm (buffer) để lưu trữ tạm thời dữ liệu thông dịch. Bộ đệm luôn giữ một lượng số các dữ liệu đã được thông dịch đủ để tránh việc máy phải dừng tạm thời khi có trường hợp thời gian thông dịch lệnh lớn hơn thời gian thi hành lệnh.

Hình 3.5. Các khối chức năng của NCK


35

b) Nội suy (interpolator): đóng vai trò đọc các thông tin đã được thông dịch và lưu trữ trong bộ nhớ đệm bên trong, tính toán vị trí, tốc độ trên mỗi đơn vị thời gian của các trục của máy, và lưu trữ kết quả này vào một bộ nhớ đệm khác có tên là FIFO (first in, first out) để điều khiển việc gia tốc và giảm tốc. Nội suy đường thẳng và nội suy đường tròn là hai kiểu nội suy điển hình trong hệ thống NC. Nội suy parapol, nội suy spline và một số nội suy khác chỉ dùng trong một số máy CNC. Các phương pháp nội suy sẽ được làm rõ ở mục 6.

Bộ nội suy phát một xung (pulse) ứng với dữ liệu đường tùy vào loại đường được nội suy (thẳng, tròn, prarapol hay spline) và gửi xung đó đến bộ đệm FIFO. Số lượng của xung được quyết định dựa vào vận tốc. Trong một hệ NC, chuyển vị trên mỗi xung quyết định độ chính xác dịch chuyển (không xét sai số cơ khí). Ví dụ nếu một trục nào đó có thể chuyển động 0.002mm/xung thì độ chính xác của hệ thống NC là 0.002. Thêm vào đó, hệ thống NC phải tạo ra 25000 xung để dịch chuyển chi tiết một đoạn 50 mm và 8333 xung/giây để dịch chuyển với tốc độ 1 mét/phút.

c) Nếu điều khiển vị trí thi hành bằng cách sử dụng dữ liệu tạo ra từ bộ nội suy, máy sẽ bị rung về mặt cơ khí do quán tính khi chi tiết bắt đầu chuyển động hoặc dừng. Để khắc phục hiện tượng đó, việc điều khiển gia tốc và giảm tốc phải được thực hiện trước khi dữ liệu nội suy được gửi đến bộ điều khiển vị trí. Phương pháp này gọi là gia tốc/giảm tốc sau nội suy. Ngược lại cũng tồn tại phương pháp gia tốc/giảm tốc trước nội suy khi việc điều khiển tốc/giảm tốc được thực hiện trước khi nội suy.

1.3 Khối chức năng PLC Bộ điều khiển logic được dùng để thi hành các điều khiển mang tính tuần tự trong các máy móc và trong công nghiệp. Trong quá khứ, điều khiển logic được thực hiện chủ yếu bằng phần cứng bao gồm rơle, bộ đếm, timer và mạch điện. Chúng được gọi là bộ điều khiển dựa vào phần cứng. Gần đây, hệ thống PLC gồm ít thiết bị điện hơn, chúng bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ. Chúng có khả năng thực hiện các phép logic, đếm, chức năng timer và cả bộ tính toán số học. Vì vậy, PLC được gọi là bộ điều khiển logic dựa vào phần mềm (software-based logic controller). Ưu điểm của PCL bao gồm:

- Linh hoạt: điều khiển logic được thay đổi chỉ cần thông qua thay đổi chương trình (phần mềm)

- Khả năng mở rộng: thực hiện dễ dàng bằng cách thêm các module và sửa lại chương trình

- Hiệu quả kinh tế: giảm được giá thành vì giảm được thời gian thiết kế, độ tin cậy cao, dễ bảo trì.

- Tiết kiệm không gian: có kích thước nhỏ gọn so với điều khiển bằng hộp rơle

- Tin cậy: xác xuất hỏng do tiếp điểm kém rất thấp thì PLC sử dụng công nghệ bán dẫn

- Tính năng hoạt động tốt: thực hiện đươc các phép toán học và soạn thảo chương trình

Kiến trúc về phần cứng của bộ phận PLC của hệ NC bao gồm bộ vi xử lý, hệ thống bộ nhớ, bộ nhớ chươg trình và các module input/output như trên hình 3.5. Ngay khi nguồn được bật lên, hệ thống bộ nhớ set môi trường phần cứng cho PLC và bộ nhớ chương trình, quản lý input/output, rơ le, timer, lưu giữ các chương trình của người dùng, và các dữ liệu được thông dịch bởi bộ vi xử lý. Module input/output giao tiếp với các công tắc hành trình, rơle…

Các module chức năng của được thực hiện trong PLC thể hiện trên hình 3.6 và có thể tóm tắt như sau: Ban đầu, người dùng tạo các chương trình ứng dụng bằng cách dùng một chương trình soạn thảo PLC bên ngoài sau đó nạp vào PLC. Ở giai đoạn này, một thiết bị chuyên dụng được dùng để giúp người dùng soạn thảo chương trình gọi là programer hay loader. Programer bao gồm trình soạn thảo để soạn chương trình và bộ biên dịch (compiler, lưu ý biên dịch khác với thông dịch) chuyển chương trình PLC thành ngôn ngữ PLC có thể hiểu và thi hành được. Lý do tại sao phải dùng trình biên dịch là vì chương trình được biên dịch thực hiện nhanh và hiệu quả rất nhiều so với chưa biên dịch. Chương trình PLC đã được biên dịch được truyền qua CPU module. Trạng thái của PLC đang được thi hành trong CPU module được gửi đến chương trình PLC để người dùng giám sát trạng thái hoạt động.


36

Hình 3.6. Kiến trúc và chức năng của hệ thống PLC

Module đọc chương trình soạn thảo bằng Loader và thi hành tuần tự các lệnh lệnh logic được gọi là Executer. Đây là bộ phận cốt lõi của PLC. Executer lặp một cách tuần tự các bước: đọc input, thực hiện các phép logic của chương trình, gửi kết quả đến output thông qua output module.

PLC trong máy CNC cũng tương tự như các PLC thông dụng nhưng chúng có thêm bộ điều khiển bổ trợ dùng để hỗ trợ chức năng của khối NCK. Các chức năng cần thiết đó là:

- Mạch giao tiếp với NCK

- Dual-port RAM để hỗ trợ đường truyền tốc độ cao

- Bộ nhớ để trao đổi dữ liệu trong quá trình giao tiếp tốc độ cao với NCK

- Module input tốc độ cao

Trong thực tế, tùy vào quyết định cá nhân của từng nhà sản xuất máy CNC và các nhà sản xuất PLC, nhiều ngôn ngữ PLC được sử dụng. Cũng chính vì thế đã xảy ra một số khó khăn trong quá trình bảo trì và hướng dẫn sử dụng. Để giải quyết vấn đề này, ngôn ngữ PLC (IEC1131-3) chuẩn được xây dựng và được sử dụng rộng rãi. Tiêu chuẩn IEC1131-3 định nghĩa năm loại ngôn ngữ PLC: 1) Structured Text (ST), 2) Function Block Diagram (FBD), 3) Sequential Function Charts (SFC), 4) Ladder Diagram (LD), và 5) Instruction List (IL 1).

2. Phân loại hệ thống điều khiển Đối với hệ thống điều khiển máy công cụ CNC vấn đề cơ bản quan trọng là làm sao từ các dữ liệu của chương trình đã lập của người dùng, bộ điều khiển tiến hành xử lý, tính toán và phát lệnh đến các đông cơ dẫn động bàn máy và trục chính thực hiện các dịch chuyển cần thiết để tạo ra hình dáng hình học của chi tiết cần gia công với độ chính xác nhất định một cách tự động hoàn toàn.

Khi vận tốc thực và vị trí thực được các sensor nhận biết và hồi tiếp ngược về mạch điều khiển, động cơ servo dùng trong các máy CNC liên tục được điều khiển sao cho sai số vận tốc hoặc sai số vị trí giữa vị trí cần và vị trí thật là nhỏ nhất. Hệ thống hồi tiếp đầy đủ nhất sẽ bao gồm 3 vòng lặp điều khiển độc lập điều khiển các trục của máy (hình 3.7). Vòng ngoài cùng nhất là vòng hồi tiếp vị trí, vòng giữa là vòng hồi tiếp vận tốc, và vòng trong cùng là vòng lặp về dòng điện. Nói chung, vòng lặp điều khiển vị trí được bố trí trong hệ NC, do hệ NC đảm nhận, các vòng lặp khác đặt ngay trong thiết bị dẫn động servo. Tuy nhiên cũng không có quy định thống nhất nào về vị trí của các vòng lặp điều khiển. Chúng phụ thuộc vào nhà thiết kế máy công cụ CNC.


37

Hình 3.7. Ba loại vòng lặp điều khiển trong máy CNC

Nếu phân loại dựa theo phương pháp mà hệ điều khiển xác định và kiểm tra vị trí, người ta chia hệ thống điều khiển thành 4 loại sau:

- Điều khiển chu trình hở (open loop)

- Điều khiển theo chu trình nửa kín (semi-closed loop)

- Điều khiển chu trình kín (closed loop)

- Điều khiển hỗn hợp (hybrid loop)

Phần lớn các máy công cụ CNC có độ chính xác cao được trang bị bộ điều khiển chu trình đóng và nó kiểm soát vị trí dịch chuyển dụng cụ cắt chính xác hơn, do đó chất lượng gia công chi tiết tốt hơn. Tuy nhiên điều khiển theo chu trình hở vẫn còn sử dụng ở các máy CNC có độ chính xác vị trí thấp hoặc các máy có mômen cản sinh ra trên động cơ đẫn động bàn máy là nhỏ và giá trị ổn định (ví dụ máy gia công tia lửa điện điện cực dây hoặc điện cực định hình) để giảm giá thành chế tạo.

a) Hệ thống điều khiển chu trình hở

Ở hệ thống điều khiển chu trình hở, dữ liệu chương trình gia công nhập được đưa vào bộ điều khiển MCU (machine control unit) (xem hình 3.8). Nó giải mã thông tin và lưu trữ trong bộ nhớ cho đến khi người vận hành bấm nút bắt đầu chạy chương trình. Từng lệnh của chương trình được chuyển đổi sang các xung điện một cách tuần tự và tự động để gửi tới bộ điều khiển, kích hoạt và điều khiển các động cơ servo. Lượng dịch chuyển của động cơ hay nói cách khác là bàn máy phụ thuộc vào số xung điện (electric pulses) mà động cơ nhận được.

Hình 3.8 Hệ thống điều khiển theo chu trình hở

Ñieàu khieån toác ñoä truïc chính

Chương trình gia công

Ñieàu khieån ñ/cô Servo Y

Đ/cơ trục chính

Boä ÑK maùy Machine cotrol unit (MCU)

Ñieàu khieån ñ/cô Servo X

Trục X

Đ/c Servo

Đai truyền

Vít me

Đ/cơ Servo

Trục Y


38

Hệ thống này khá đơn giản vì không có mạch hồi tiếp (feedback), tuy nhiên không có cách nào để kiểm tra xem động cơ servo có dịch chuyển (quay) đúng theo lệnh đã được yêu cầu hay không, tức là chúng không có mối liên hệ ngược. Do vậy hệ thống điều khiển chu trình hở không thể áp dụng cho các máy CNC gia công cơ có độ chính xác lớn hơn 0,02 mm hoặc có lực cắt trong quá trình gia công lớn. Đối với loại điều khiển này động cơ servo là các động cơ một chiều kiểu động cơ bước (stepper motor). Độ chính xác gia công chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác chuyển động của động cơ bước, vítme và hệ thống truyền động. Khi mômen quay nhỏ và ít thay đổi thì độ chính xác dịch chuyển khá cao, do vậy các máy gia công tia lửa điện hiện nay vẫn sử dụng điều khiển theo chu trình hở.

b) Bộ điều khiển chu trình nửa kín

Điều khiển chu trình nửa kín là loại hệ thống điều khiển phổ biến có cấu trúc như hình 3.9. Với loại này, thiết bị kiểm tra vị trí được lắp vào trục của động cơ servo và chúng kiểm tra góc quay. Độ chính xác cuối cùng (chuyển động của bàn máy) phụ thuộc khá lớn và độ chính xác của trục vitme. Vì thế, trục vít me bi có độ chính xác cao được dùng trong hệ truyền động cho bàn máy. Khi cần thiết, một số máy hệ NC còn cho phép bù trừ sai số của bước vít me và khe hở của trục vitme để tăng độ chính xác. Bù trừ sai số bước vít me bằng cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệ dẫn động servo nhằm loại bỏ sai số tích lũy. Bù trừ sai số khe hở khi chiều chuyển động đổi dấu, một lượng xung tương ứng với khe hở được gửi đến hệ điều khiển động cơ servo để hiệu chỉnh.

Hình 3.9 Điều khiển chu trình nửa kín

c) Điều khiển chu trình kín (closed loop system)

Mặc dù bộ điều khiển chu trình nửa kín có thể thể bù trừ sai số bước vitme và he hở vitme nhưng nói chung khó đạt được độ chính xác cao khi ảnh hưởng của khe hở sẽ thay đổi theo khối lượng của chi tiết gia công. Độ mòn của trục vít me cũng khác nhau tại các vị trí khác nhau. Khe hở của vitme cũng thay đổi theo nhiệt độ. Thêm vào đó, chiều dài của trục vitme cũng bị giới hạn so với các máy có yêu cầu hành trình lớn. Khi đó cơ cấu bánh răng thanh răng được sử dụng đối với các máy có kích thước lớn. Tuy nhiên, độ chính xác của cơ cấu bánh răng thanh răng thường kém. Do vậy, điều khiển chu trình kín sử dụng trong trường hợp này sẽ khắc phục được sai số của vitme hoặc bánh răng thanh răng (hình 3.10)

Hình 3.8. Hệ thống điều khiển theo chu trình kín (có hồi tiếp vị trí và tốc độ)

Chỉ thị vị trí

Baøn maùy

Ñoäng cô servo daãn ñoäng

Maùy ño toác ñoä (tachometer)

Vít me- ñai oác

Điều khiển vị trí

Điều khiển vận tốc

Thước quang học


39

Trong hệ thống điều khiển chu trình kín, thiết bị giám sát vị trí được lắp trên bàn máy và vị trí thực của bàn máy được hồi tiếp về hệ điều khiển. Chu trình kín và chu trình nửa kín khá giống nhau ngoại trừ vị trí của thiết bị giám sát vị trí (gọi là linear scale) được lắp ở bàn máy hay ở trục của động cơ và độ chính xác của thiết vị nhận biết vị trí của hệ điều khiển chu trình kín rất cao.

Tuy vậy, hiện tượng cộng hưởng trong dao động của khung máy, hiện tượng dính trượt v.v.. gây nên thiết hụt chuyển động bởi vì bản thân cả thân máy cũng dính liền với đối tượng giám sát (bàn máy) có ảnh hưởng đến đặc tính của hệ servo. Hệ điều khiển chu trình kín luôn cố làm giảm sai số giữa vị trí cần đến trong lệch dịch chuyển và vị trí thật. Để giảm các sai số do các hiện tượng nói trên gây ra, bộ điều khiển phải nhạy (dập được ảnh hưởng của dao động rung của khung máy) và đôi khi dẫn đến mất ổn định trong điều khiển. Vì vậy, nếu tần số cộng hưởng của máy thấp hơn tần số đáp ứng của hệ điều khiển chu trình kín thì hệ điều khiển vị trí trở nên mất ổn định. Vì thế người ta cố gắng tăng độ cứng vững của khung máy nhằm tăng tần số dao động cộng hưởng của máy. Đồng thời cố gắng giảm hệ số ma sát và loại bỏ các nguyên nhân gây ra thiếu hụt chuyển động.

d) Hệ điều khiển chu trình hỗn hợp

Trong trường hợp khó tăng được độ cứng vững của máy khi khối lượng chi tiết gia công lớn hoặc khó loại bỏ được hiện tượng thiếu hụt chuyển động do hiện tượng dính hoặc trượt chuyển động trong các máy CNC hạng nặng, người ta sử dụng bộ điều khiển chu trình hỗn hợp nhằm bảo đảm độ chính xác vị trí mà không làm mất tính ổn định điều khiển (hình 3.9). Trong chu trình hỗn hợp, có hai vòng lặp điều khiển: vòng nửa kín giám chuyển động của động cơ, vòng kín sử dụng thước quang để giám sát vị trí của bàn máy. Trong vòng lặp nửa kín, có thể dùng thuật toán điều khiển có độ nhạy cao bởi vì vòng lặp này không bị ảnh hưởng của toàn bộ khung máy. Còn trong vòng lặp kín, độ chính xác điều khiển được tăng lên nhờ phương pháp bù trừ sai số mà vòng lặp nửa kín không thực hiện được. Vì vòng lặp kín chỉ bù trừ sai số thuộc về vị trí nên hoạt động tốt ở chế độ nhạy thấp hơn. Sự kết hợp giữa vòng lặp kín và nửa kín cho phép đảm bảo độ chính xác điều khiển trong mọi trường hợp.

Hình 3.9 Bộ điều khiển chu trình hỗn hợp

3. Nguyên lý về điều chỉnh vị trí ki ểu chu trình kín của máy công cụ CNC Mục này giới thiệu vắn tắt nguyên lý chung của điều khiển chu trình kín nói chung (mở rộng ra cho cả 3 loại, nửa kín, kín và hỗn hợp).

Đối với các máy công cụ CNC gia công cắt gọt hiện nay đều phải dùng phương pháp điều khiển vị trí theo kiểu kín chứ không thể dùng mạch hở bởi ta biết rằng mômen cản trên các trục vít me sẽ thay đổi liên tục và có giá trị rất lớn để chống lại lực cản cắt kim loại. Thậm chí trên cùng một đường chuyển dao, lực cắt cũng thay đổi do độ cứng vật gia công thay đổi cũng như chiều dày cắt thay đổi. Lực cản thay đổi làm cho tốc độ động cơ dẫn động thay đổi và do vậy với cùng một xung điện do MCU phát ra thì bàn máy không thể luôn luôn dịch chuyển được những khoảng cách luôn bằng nhau . Ví dụ để dịch chuyển từ điểm A đến điểm B thì bộ điều khiển đông cơ servo phát ra một số lượng X xung điều khiển nào đó trong điều kiện chuẩn không đổi. Tuy nhiên khi điều khiển cắt thay đổi, nếu bộ điều khiển động cơ servo phát ra X xung điện thì


40

bàn máy vẫn chưa đến hoặc vượt quá vị trí B. Do vậy để đến đúng vị trí B thì trong quá trình dịch chuyển nó phải luôn luôn giám sát vị trí hiện tại của nó để quyết định khoảng dịch chuyển còn lại. Việc làm này gọi là điều chỉnh vị trí.

Chức năng và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều chỉnh vị trí như sau:

Từ bộ nội suy, mỗi giá trị vị trí cần đạt đến được bộ điều khiển MCU đưa vào mạch điều chỉnh vị trí. Trong bộ điều chỉnh vị trí giá trị vị trí thực được nhận biết qua hệ thống đo vị trí. Lấy giá trị vị trí thực này trừ đi giá trị vị trí cần sẽ được một sai lệch điều chỉnh. Sai lệch điều chỉnh là đại lượng điều chỉnh và đối tượng điều chỉnh ở đây là động cơ servo.

Điều chỉnh kiểu mạch chính động cơ servo trong tất cả các trường hợp chung với bộ mã hoá kiểu xoay sử dụng hồi tiếp vị trí/ tốc độ có sơ đồ như hình 3.10.

Bộ điều chỉnh vị trí luôn phải ra lệnh chỉ dẫn cho động cơ servo dịch chuyển cho đến khi

hai tín hiệu từ bộ điều khiển và tín hiệu hồi tiếp vị trí được xem là “bằng nhau”, tức là sai số điều chỉnh “bằng không”. Để đạt độ chính xác điều chỉnh cao, khắc phục được các đại lượng nhiễu, bộ điều chỉnh cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Có bộ khuyếch đại tốc độ cao để giữ cho sai lệch điều chỉnh là thấp nhất (tốt nhất là bằng không).

- Có độ giảm chấn và tần số dao động riêng cao để khắc phục được hiện tượng dao động tại vị trí đích.

- Mômen quán tính của các bộ phận chuyển động có giá trị nhỏ. - Bộ truyền động cơ có hằng số thời gian trễ nhỏ. - Các chi tiết truyền động cơ khí có độ bền cao, khe hở lắp ghép nhỏ

4. Các thiết bị và hệ thống đo và giám giát vị trí 4.1 Các thiết bị đo và giám sát vị trí (encoders)

Trong mục 2 có đề cập vai trò của các thiết bị giám sát và đo đạc vị trí hay tốc độ trong các vòng lặp điều khiển từ chu trình nửa kín cho đến chu trình kín và chu trình hỗn hợp. Mục này sẽ giới thiệu cụ thể hơn nguyên lý làm việc, đặc điểm và cấu tạo của các thiết bị này.

Thiết bị dùng để kiểm tra vị trí nhằm mục đích giám sát và điều khiển vị trí có tên gọi là encoder. Thông thường nó được lắp vào đầu cuối của hệ thống trục truyền động hoặc lắp vào trục của động cơ servo. Để điều khiển tốc độ, tốc độ được kiểm tra bằng một sensor gọi là tachometer hoặc được tính thông qua dữ liệu vị trí do encoder cung cấp. Phương pháp kiểm tra vận tốc bằng encoder là cách đếm số xung tạo ra trên một thời gian, tức là đồng nghĩa với chuyển vị trên một đơn vị thời gian, hay nói cách khác chính là đo vận tốc.

(Trong hệ thống trục chính của máy cộng cụ, hồi tiếp vận tốc thường được áp dụng để duy trì tốc độ quay của trục chính. Thông tin phản hồi thường được thực hiện bằng một trong hai cách sau: dùng tachometer, là một thiết bị tạo ra hiệu điện thế cảm ứng (tín hiệu tương tự chứ không phải tín hiệu số). Gần đây người ta thường dùng encoder dựa trên nguyên tắc quang học, sinh ra tín hiệu hồi tiếp dạng xung số, để thay cho tachometer.)

Caùc leänh dòch chuyeån hay vò trí

Boä phaùt leänh: PLC, computer…

Boä ñieàu khieån Khueách ñaïi coâng suaát

Doøng ñieän/ñieän theá ñaõ khueách ñaïi

Servo motor

Hoài tieáp

Caûm bieán vò trí/toác ñoä

Hình 3.10 Sô ñoà khoái cuûa ñieàu khieån chu trình kín ñoäng cô servo


41

Hiện nay người ta sử dụng các loại encoder sau (hình 3.11):

Hình 3.11: Phân loại các thiết bị giám sát vị trí (encoder) trong máy CNC

Thiết bị đo vị trí sử dụng một trong các nguyên lý cơ bản sau:

- Nguyên lý cảm ứng điện từ

- Nguyên lý quang điện - Nguyên lý biến trở (ít dùng).

a) Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, người ta sử dụng một thước đo (thực tế là một cuộn dây có dòng điện xoay chiều chạy qua, do đó hình thành một trường điện từ biến thiên. Từ trường biến thiên này làm xuất hiện trên một thước dẫn điện khác (đặt trong phạm vi của nó) một điện áp. Điện áp cảm ứng phụ thuộc vào cường độ từ trường tức là phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai vật dẫn. Như vậy thông qua đo điện áp có thể xác định được khoảng cách (vị trí).

b) Thiết bị đo vị trí kiểu quang điện

Gồm có hai loại:

- Hệ thống đo vị trí (đo hành trình) quang điện chuyển động quay

- Hệ thống đo vị trí (đo hành trình ) quang điện chuyển động thẳng

Chu kỳ chia Tín hiệu ra

Độ lệch pha

Tín hiệu chuẩn

Encoder chuyển động quay (lắp trên trục vitme, trong động cơ)

Rotary encoder

Encoder chuyển động thẳng (Phần cố định lắp trên thân máy, phần động lắp trên bàn máy)

Linear encoder

Nguyên tắc cảm ứng điện từ

Nguyên tắc quang điện

Nguyên tắc cảm ứng điện từ

Nguyên tắc quang điện

Hình 3.12: Nguyên lý đo hành trình kiểu quang điện chuyển động thẳng


42

Hình 3.13 Hình dáng thật của thước quang điện chuyển động thẳng (optical scale)

Nguyên lý đo kiểu quang điện như sau:

Xét hệ thống đo quang điện chuyển động thẳng (hình 3.12).

Thiết bị gồm có một nguồn sáng 1, một thấu kính hội tụ 2, thước đo có khắc vạch thành các khe hẹp để ánh sáng có thể lọt qua lưới kích quang 4 và các tế bào quang điện 5. Khi lưới kích quang có chuyển động tương đối với thước đo, nguồn sáng xuyên qua các khe hở của thước đo và lưới kích tác động lên các tế bào quang điện tạo ra các xung điện hình sin. Người ta bố trí các tế bào quang điện cách đều nhau và có tới hai lớp xếp bố trí lệch nhau ¼ khoảng cách chia nên sẽ nhận được hai tín hiệu hình sin lệch pha nhau 90° với mục đích giúp cho hệ điều khiển nhận biết được chiều chuyển động. Các tín hiệu hình sin này được chuyển thành các xung hình chữ nhật thông qua một mạch điện tử khác để từ đó đưa vào các cơ cấu đếm để xác định vị trí của bàn máy.

Để tăng độ phân giải của phép đo (tăng độ chính xác điều khiển) người ta có thể dùng hai cách :

- Tăng số vạch chia trên thước (lúc đó việc chế tạo thước khó hơn)

- Biến đổi các xung chữ nhật thành các xung có chu kỳ nhỏ hơn (5 lần hoặc 25 lần) (xem hình 3.12)

Hình 3.14 Nguyên lý hoạt động và nguyên lý cấu tạo của encoder quang chuyển động quay

Đối với thiết bị đo vị trí quang điện chuyển động quay, thay vì dùng thước khắc vạch, người ta sử dụng đĩa khắc vạch có các vòng lỗ gọi là track, nguyên tắc đo cũng tương tự thước chuyển động thẳng (nguyên lý xác định vị trí con trỏ trên màn hình máy tính khi sử dụng con chuột). Track bên ngoài dùng để xác định vị trí. Track giữa dùng để xác định hướng chuyển

Tham chiếu

Đĩa có khắc vạch

3 nguồn sáng

3 chùm tia sáng

3 tế bào quang điện

Track ngoài

Track giữa

Track trong

Thời gian


43

động. Track trong cùng dùng để xác định kết thúc một vòng quay. Mạch tích phân dùng để đếm số các cạnh tăng và giảm của các xung.

Đĩa được khắc rất nhiều vạch từ 200-18000 vạch nhờ kỹ thuật khắc hoá. Số vạch càng nhiều thì độ phân giải đo càng cao. Độ chính xác của thước quang rất cao với sai số ± 5µm/m. Cấu trúc thật của encoder quang học chuyển động quay như trên hình 3.15.

Hình 3.15: Thước quang chuyển động quay (optical rotary encoder): cấu trúc thật bên ngoài

c) Nguyên lý biến trở: Sử dụng Potentiometers, Là loại vật liệu có điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài. Vị trí cần xác định cũng chính là vị trí của con chạy, được tính toán dựa vào tỉ số điện áp (ở đây điện áp bằng cường độ dòng điện không đổi nhân với điện trở tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu làm potentiometers), hình 3.16.

Hình 3.16. Potentiometers chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến

4.2 Các thệ thống đo hành trình và giám sát vị trí Tất cả các máy công cụ điều khiển theo chu trình kín đều phải cỏ có hệ thống đo hành

trình để giám sát chuyển động thật của bàn máy, xe dao, trục chính tại vị trí hiện tại so với vị trí yêu cầu.

a) Phân loại

Hình 3.17 Phân loại các phương pháp đo vị trí

Soá (Digital) Töông töï (Analog)

Töông ñoái (gia soá) Tuyeät ñoái (absolute)

Tröïc tieáp Giaùn tieáp Tröïc tieáp Giaùn tieáp

Töông ñoái (gia soá) Tuyeät ñoái (absolute)

Tröïc tieáp Giaùn tieáp Tröïc tieáp Giaùn tieáp


44

Hệ thống phân loại hệ thống đo hành trình được trình bày trên hình 3.17

- Phân loại theo phương pháp đo: tuyệt đối (absolute) và tương đối (hay gia số – incremental )

- Phân loại theo vị trí đo: trực tiếp và gián tiếp

- Phân loại theo chuyển động của thiết bị đo: thiết bị chuyển động thẳng và chuyển động quay

- Phân loại theo tín hiệu đo: tương tự (analog) và số (digital )

Đo vị trí trực tiếp:

Là phương pháp giám sát vị trí cần đo, không cần qua các dẫn động cơ khí trung gian. Hệ thống đo được ghép trực tiếp với chuyển động cần đo, cụ thể là thước đo gắn trực tiếp lên bàn máy, hệ thống đọc gắn lên thân máy cố định (ví dụ hình 3.18). Phương pháp đo trực tiếp có độ chính xác vị trí cao vì nó loại trừ được sai số do khe hở và biến dạng của bộ truyền động cơ khí.

Đo gián tiếp:

Thay vì đo trực tiếp chuyển động tịnh tiến của bàn máy ta gián tiếp đo chuyển động quay của vít me để từ đó thông qua bước vít của vít me để biết vị trí hay độ dịch chuyển của bàn máy (xem hình 3.19).

Các sai số mắc phải do sai lệch bước vít me cũng như khe hở của bộ truyền sẽ đưa vào trong sai số của phép đo. Sai số này phải nằm trong phạm vi cho phép thông qua việc chế tạo bộ truyền có độ chính xác đủ lớn hoặc được bù lại thông qua các yếu tố hiệu chỉnh được cài đặt trong chương trình điều khiển. Thiết bị đo gián tiếp được sử dụng rộng rãi hiện nay vì các bộ truyền được chế tạo khá chính xác và bộ điều khiển cũng có khả năng hiệu chỉnh khe hở bước vít me. Việc bảo vệ thiết bị đo gián tiếp khỏi bụi, phoi và nước làm mát dễ hơn so với thiết bị đo trực tiếp.

Trong thực tế thiết bị hồi tiếp vị trí kiểu gián tiếp được lắp đặt vào đầu cuối của trục động cơ servo (xem hình 2.17) nhằm đồng bộ với động cơ và thuận tiện trong việc che kín, bảo vệ và gọn nhẹ về kết cấu.

Phương pháp đo vị trí tuyệt đối

Trong phương pháp đo này, mỗi giá trị đo đều được so sánh với điểm O của thước đo.

- Đối với phương pháp đo vị trí theo kiểu tương tự / tuyệt đối, ứng với mỗi vị trí trong phạm vi đường dịch chuyển là một mức điện áp đặt biệt.

- Đối với phương pháp đo vị trí số hoá / tuyệt đối, mỗi một gia số vị trí được đánh dấu riêng bằng các mã nhị phân cho trước.

- Ưu điểm của phương pháp đo tuyệt đối là tại mỗi thời điểm đo hay cả khi mất điện, vị trí tuyệt đối so với điểm O đều nhận biết ngay.

- Nhược điểm của hệ thống đo tuyệt đối là phức tạp về cấu trúc nên giá thành đắt, vì vậy các máy mới hiện nay ít dùng vì lý do cạnh tranh về giá cả.

Phương pháp đo vị trí kiểu gia số (tương đối)

Toàn bộ phạm vi dịch chuyển được chia thành các bước tăng (increments) có độ lớn như nhau. Vị trí hiện tại được tính bằng tổng các bước tăng đã đi qua. Các gia số vượt qua đều cộng

Hình 3.18 Heä thoáng ño tröïc tieáp

Khôùp noái

Vít me

Thieát bò ño vò trí giaùn tieáp

Ñoäng cô

Hình 3.19 Heä thoáng ño vò trí giaùn tieáp


45

lại với nhau hoặc trừ đi cho nhau để xác định vị trí thật tuỳ theo chiều chuyển động. Giá thành của hệ thống đo gia số không đắt lắm nên được dùng nhiều.

Nhược điểm của nó là khi khởi động máy, vị trí thật của bàn máy lúc đó không nhận biết được, do vậy sau khi mở máy, bộ điều khiển bắt người vận hành phải đưa các trục của máy về home (điểm 0) của nó (referrent zero point) để lấy điểm gốc ban đầu nếu như không có nguồn nuôi dự phòng.

5. Phương pháp dịch chuyển và định vị dụng cụ cắt trên máy CNC Các hệ điều khiển CNC có thể có hai phương pháp định vị và dịch chuyển dụng cụ cắt đó là:

- Dịch chuyển từ điểm đến điểm (point-to- point).

- Dịch chuyển theo đường (contouring path).

a) Dịch chuyển từ điểm đến điểm

Đối với phương pháp này, các điểm lập trình được nối với nhau bằng các đường thẳng. Phương pháp này dùng để định vị chính xác vị trí của trục chính (dụng cụ cắt) tại một hoặc một vài điểm cho trước trong các thủ tục gia công như: khoan, khoét, doa, taro, đột lỗ. Trong quá trình dịch chuyển từ điểm này đến điểm kia, dụng cụ cắt nhấc lên khỏi chi tiết một khoảng an toàn và dịch chuyển nhanh đến điểm tiếp theo. Máy khoan sử dụng phương pháp dịch chuyển và định vị này là rất tốt. Khi ga công xong một lỗ, nó chuyển từ điểm lập trình này đến điểm lập trình kia với vận tốc nhanh nhất có thể để giảm thời gian chạy không (v=5-20 m/phút ). Cả hai trục (X và Y) dịch chuyển đồng thời với cùng một tộc độ chạy dao. Điều này có nghĩa là chúng chỉ dịch chuyển theo các hướng song song với các trục toạ độ hoăc dịch chuyển theo hướng 45°so với phương X và Y.

Ví dụ: khi chuyển hai điểm ở hai đỉnh chéo của hình chữ nhật chúng sẽ dịch chuyển như hình (3.20)

b) Điều khiển dịch chuyển theo đường contour

Đối với máy phay và máy tiện buộc phải có hệ điều khiển theo đường contour. Dao cắt luôn luôn tiếp xúc với phôi để tạo ra các đường cong hoặc đường thẳng tuỳ theo ý trong mặt phẳng hay trong không gian. Điều này có được nhờ chuyển động đồng thời của bàn máy theo nhiều phương (nhiều trục) khác nhau theo các quan hệ hàm số: (tuyến tính) theo đường thẳng và phi tuyến theo đường cong.

Tuỳ theo số trục được điều khiển đồng thời (cùng một lúc) mà hệ điều khiển theo đường được chia thành các loại điều khiển như: 2D, 2 ½ D, 3D, 4D, 5D và tối đa có thể là 6D hoặc 7D v.v... Số trục được điều khiển đồng thời

càng nhiều thì giá thành của bộ điều khiển tăng lên rất nhanh do mức độ phức tạp về mặt cơ khí cũng như về mặt điều khiển tăng lên khi tăng số trục.

Điều khiển 2D

Điều khiển 2D cho phép gia công một đường cong phẳnh hay đường thẳng trong mặt phẳng X-Y (hình 3.22). Trục thứ 3 (để xác định chiều sâu) được điều khiển độc lập với hai trục kia tức là khi trục X và Y dịch chuyển thì bắt buộc trục thứ 3 (trục Z) phải đứng yên. Hoặc là trục thứ 3 được điều khiển bằng tay (có động cơ dẫn động

450

P1

P2

Hình 3.20: Sô ñoà ñònh vò theo ñieåm

Hình 3.21 Sô ñoà ñònh vò theo ñöôøng kieåu 2D

Hình 3.22 Sô ñoà ñònh vò theo ñöôøng 2 ½ D


46

riêng biệt nhưng không được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm.

Điều khiển 2 ½ D

Không thể gia công được đường cong trong không gian nhưng nó có khả năng gia công được đường cong trong 3 mặt phẳng toạ độ XY, XZ, hoặc ZX bằng cách xoay trục chính của máy vuông góc với các mặt phẳng này hoặc hệ điều khiển có khả năng chuyển đổi mặt phẳng nội suy đường cong từ mặt X-Y sang hai mặt còn lại và ngược lại (xem hình 3.22).

Điều khiển 3D

Mũi dao có thể chuyển động theo đường cong trong không gian do vậy điều khiển 3D có thể gia công được mặt cong trong không gian. Tuy nhiên nó có hai hạn chế:

- Vết nhấp nhô để lại khi gia công mặt cong có độ cong lớn là lớn khi gia công bằng dao phay ngón đầu phẳng

- Không gia công được các mặt tạo các hốc kiểu hàm ếch (hình 3.24) hoặc các bề mặt như mặt cách tua bin và một số bề mặt khác.

Điều khiển 4D và 5D (được xếp vào loại nhiều trục (multi axes))

Đối với hệ điều khiển này, ngoài các trục tịnh tiến X, Y, Z thì chúng còn điều khiển các trục quay (bàn quay lắp trên bàn máy hoặc đầu trục chính xoay được). Nhờ vây mà nó có khả năng gia côn g được các mặt gia công phức tạp có độ bóng cao hơn vơi cùng một thời gian gia công so với máy 3D bởi vì trong quá trình gia công hướng của trục chính luôn xoay cùng với hướng pháp tuyến của mặt cong tại điểm gia công nên vết nhấp nhô do các lưỡi cắt để lại là nhỏ (hình 3.25). Hơn nữa, điều khiển 5D trở lên có khả năng gia công được nhiều mặt trên chi tiết chỉ cần một lần gá.

Hình 3.25 Điều khiển 4D và 5D

a) Ñieàu khieån 4D (X,Y,X,A) b) Ñieàu khieån 5D (X,Y,X,A,B)

Hình 3.23 Sô ñoà ñònh vò theo ñöôøng 3 D

Hình 3.24 Những beà maët maø maùy ñieàu khieån theo ñöôøng 3D khoâng gia coâng ñöôïc

Y

X

Z

Vuøng hoác loõm haøm eách

Cánh turbine


47

6. Nội suy trong điều khiển số CNC Nội suy đóng vai trò sinh ra dữ liệu vị trí để dịch chuyển các trục từ các block dữ liệu tạo

ra bởi bộ thông dịch. Nó là một trong những bộ phận quan trọng phản ánh độ chính xác của hệ điều khiển. Trong mục này, các loại nội suy khác nhau được giới thiệu một cách cơ bản. Ưu điểm và nhược điểm của chúng cũng được đề cập.

6.1. Tổng quan Mỗi máy CNC nói chung luôn có ít nhất 2 trục được điều khiển để gia công được các hình

dáng phức tạp. Hai phương pháp điều khiển dịch chuyển dụng cụ cắt (hay các trục) là “điểm đến điểm” và theo đường như đã trình bày ở mục 5. Để thực hiện các phương pháp dịch chuyển này, chuyển động của dụng cụ cắt phải được chia thành các thành phần theo các trục. Ví dụ để dụng cụ cắt dịch chuyển từ điểm P1 đến P2 với vận tốc Vf trong mặt phẳng XY như trên hình 3.26, bộ nội suy chia toàn bộ quãng đường thành các thành phần dịch chuyển theo trục X và trục Y theo một tốc độ dịch chuyển xác định trước. Cuối cùng tốc độ dịch chuyển V1 và V2 cho cả hai trục X và Y minh họa trên hình 3.26. Rõ ràng V2 > V1 vì (y2-y1) >(x2-x1).

Hình 3.26 Khái niệm cơ bản về nội suy

Các đặc điểm yêu cầu đối với bộ nội suy để nó có thể thực hiện tốt việc tính toán các vị trí trung gian và tốc độ dịch chuyển của các trục từ dữ liệu hình dáng của đường cần gia công và tốc độ ăn dao:

1. Dữ liệu từ bộ nội suy phải trùng với hình dáng (đường) cần gia công

2. Bộ nội suy phải xem xét về giới hạn tốc độ tùy theo cấu trúc của máy và đặc tính của động cơ servo trong quá trình tính toán vận tốc.

3. Cần phải tránh sai số tích lũy trong quá trình nội suy để hình dáng gia công được trùng (gần giống nhất co thể) so với lệnh về vị trí trong chương trình gia công.

Nếu phân chia nội suy theo loại đường cần nội suy, hiện nay người ta dùng các phương pháp nội suy sau (hình 3.27):

- Nội suy thẳng dùng để gia công các đường thẳng đi qua các điểm.

- Nội suy tròn dùng để gia công cung tròn hoặc các đường tròn khép kín.

- Nội suy xoắn ốc dùng để gia công ren hoặc gia công các rãnh xoắn ốc.

- Nội suy bậc 2, bậc 3, paraplol, hypepol và spline sử dụng trong công nghệ chế tạo các chi tiết phức tạp như các chi tiết trong máy bay, khuôn dập khung hay vỏ của ôtô.

Hình 3.27 Các phương pháp nội suy trong điều khiển máy CNC

Nội suy

Thẳng Tròn Xoắn ốc Parapol hypepol spline Bậc 3 NURBS


48

Nếu phân chia bộ nội suy theo thiết bị và phương pháp thực hiện, bộ nội suy được phân loại thành nội suy phần cứng (hardware interpolator) và nội suy phần mềm (software interpolator). Bộ nội suy bằng phần cứng bao gồm các loại thiết bị điện tử khác nhau, được dùng cho đến khi CNC được phát triển. Tuy nhiên, ngày nay, nội suy bằng phần mềm được sử dụng phổ biến trong các hệ CNC. Khái niệm nội suy phần mềm bắt nguồn từ nội suy phần phần cứng và nội suy phần cứng chỉ giới hạn trong các hệ thống điều khiển đơn giản.

6.2 Nội suy bằng phần cứng Bộ nội suy phần cứng thực hiện việc nội suy và tạo ra các xung bằng mạch điện tử. Nó cho phép nội suy với tốc độ cao nhưng khó thích nghi trong việc sửa đổi hoặc thay thế các thuật toán nội suy mới. Phương pháp nội suy phần cứng điển hình nhất là sử dụng bộ phân tích vi phân số DDA (Digital Differential Analyzer).

a) Nội suy thẳng Nội suy thẳng nghĩa là điều khiển chuyển động theo chuyển động tuyến tính từ vị trí xuất

phát đến vị trí đích. Nói chung, nội suy thẳng thực hiện việc điều khiển các trục chuyển động đồng thời (2 trục trong mặt phẳng 2D và 3 trục cho không gian 3D).

Khi thực hiện nội suy thẳng, điều quan trọng nhất là sự động bộ của 2 trục (xét nội suy trong mặt phẳng) tương ứng với cả vận tốc và chuyển vị. Gọi BLU (basis length unit) là chiều dài bé nhất mà mỗi trục có thể dịch chuyển được. Khi động cơ được cung cấp 1 xung, nó sẽ tạo ra một dịch chuyển bằng BLU. Khi Ví dụ, giả sử trục X dịch chuyển A BLU và trục Y dịch chuyển B BLU như trên hình 3.28 (a). Trong trường hợp này bộ nội suy DDA phần cứng sẽ tạo ra “A” xung để dịch chuyển trục X và “B” xung để dịch chuyển trục Y. Tỉ số giữa vận tốc giữa trục X và trục Y phải giữ bằng hằng số.

Hình 3.28 Ví dụ về nội suy thẳng và nội

suy tròn

Nguyên lý tính toán các điểm trung gian trong nội suy thẳng:

Giả sử dao cần chuyển từ điểm bắt đầu PA đến điểm kết thúc PE theo một đường thẳng với một tốc độ chạy dao Constu =� xác định trước (hình 3.29). Toàn bộ những đoạn L được phân chia thành những đoạn

S∆ . Khoảng thời gian toàn bộ để dao dịch chuyển từ hai điểm lập trình A và E là

L

LT

∆=

Các giá trị trung gian về vị trí mà dao

phải cắt cần phải đi qua được tính theo hàm

b) b)

X E X A

L

P n+1

∆Y

V y

Y A V X A

u

Y E

∆

∆ P n

E

Hình 3.29: Sô ñoà tính toaùn noäi suy thaúng


49

số theo thời gian:

( )

( ) dtT

yyydtvyty

dtT

xxxdtvxtx

D

0

AEA

T

0

yA

T

0

AEA

T

0

xA

∫∫

∫∫

−+=+=

−+=+=

Nếu chia thời gian T thành các khoảng N

Tt =∆ đủ nhỏ phép tích phân sẽ được thay thành phép

cộng số và nó được thực hiện trong bộ cộng tích phân của phần cứng.

( )

( ) ∑

∑

−+=

−+=

⋅−

+=

−+=

−+=

⋅−

+=

n

1

AEA

AEA

AEA

n

1

AEA

AEA

AEA

N

yyyn

N

yyyn∆t

T

yyyty

N

xxxn

N

xxxn∆t

T

xxxtx

(với n = 1,2,3,…..,N)

Với mỗi bước cộng, giá trị về vị trí lại tăng thêm một bước bằng hằng số. Để đảm bảo độ

chính xác về biên dạng nội suy so với biên dạng yêu cầu, các bước cộng N

xx∆x AE −

= và

N

yy∆y AE −

= phải nhỏ hơn hoặc bằng 0.001 mm. Mỗi bước cộng được gọi là basic length unit

(BLU). Thông thường BLU = 0.001 mm hoặc 0.0001 mm.

b) Nội suy đường tròn Giả sử cần cắt một biên dạng là một cung tròn có bán kính R, điểm đầu PA điểm, cuối PE.

Để cung tròn được xác định là duy nhất, cần có thêm một thông số nữa là tọa độ của tâm cung tròn so với điểm điểm đầu (xem hình 3.28 (b)).

Xây dựng một trục toạ độ Đề-các có góc toạ độ là tâm cung tròn. Trục X và trục Y trùng với các trục tương ứng trong hệ điều khiển (các trục trên bàn máy). Theo quan hệ hình học ta có:

ϕϕ

R.siny

R.cosx

==

Ta có thêm một số tính toán khác:

E

EE

A

AA

x

yarctg

x

yarctg

=

=

ϕ

ϕ

Chiều dài của cung : PAPE = R (ϕE - ϕA).

Gọi T : thời gian đi hết cung PAPE

t : thời gian đi từ điểm PA đến điểm P(x,y) trung gian nào đó trên cung tròn.

Tốc độ tiến dao trong nội suy tròn luôn hướng tiếp tuyến với cung tròn và hệ điều khiển luôn luôn cố gắng đều chỉnh sao

cho nó bằng hằng số constVVV yx =+= 22 .

Dựa vào các yếu tố trên, góc ϕ được xác định như sau: ( )A E A

t

Tφ φ φ φ= + −

T

t R

M X A

P (x,y)

Y A P A

P E

Hình 3.30: Sơ đồ tính toán nội suy tròn


50

Vặy ϕ được xác đinh hoàn toàn tại thời điểm t. Khi đó:

( )

( )

−+=

−+=

T

tRcosx

T

tRsiny

AEA

AEA

ϕϕϕ

ϕϕϕ

Đạo hàm hai vế theo thời gian t ta được tốc độ thành phần trên các trục

( ) ( )

( ) ( )txT

RT

Rdt

dyV

tyT

RT

Rdt

dxV

AEAEy

AEAEx

ϕϕϕϕϕϕϕ

ϕϕϕϕϕϕϕ

−=

−+−==

−−=

−+−−==

T

t

T

t

AEA

AEA

cos

sin

Với độ chính xác đủ dùng khi chia nhỏ thời gian N

Tt =∆ toạ độ điểm P được xác định

qua phép cộng gia số các dịch chuyển thay cho phép lấy tích phân.

( )

( ) ∑

∑

=

=

∆−+=+=

∆−−=+=

n

i

AEAyA

n

i

AEAxA

tixN

RytVyty

tiyN

RxtVxtx

0

0

).(

).(

ϕϕ

ϕϕ

6.3 Nội suy bằng phần mềm

Nhờ giá cả cũng như kích thước của máy tính PC giảm dần, phương pháp nội suy bằng phần mềm xuất hiện. Phương pháp nội suy này dùng chương trình máy tính thay vì sử dụng bộ phần cứng logic và toán học như ở nội suy phần cứng. Hiện nay có nhiều phương pháp nội suy bằng phần mềm khác nhau. Trong phạm vi khuôn khổ của tài liệu này chỉ giới thiệu 3 phương pháp nội suy dùng phần mềm đó là: nội suy phỏng theo DDA, nội suy bậc thang và nội suy NURBS.

a) Nội suy phỏng theo DDA.

Phương pháps nội suy này bắt nguồn từ phương pháp nội suy bằng phần cứng và có đặc tính giống nội suy DDA dùng phần cứng. Hình 3.31 trình bày lưu đồ thuật toán của nội suy thẳng và nội suy tròn dùng DDA và phần mềm. Trên hình 3.31 a), biến L là chuyển vị tuyến tính và A, B tương ứng là chuyển vị của các trục X và Y. Giá trị ban đầu của Q1 và Q2 bằng không. Trên hình 3.31 b), giá trị ban đầu của các biến tương tự như nội suy thẳng, biến R là bán kính của đường tròn, biến P1 và P1 cho biết vị trí tâm của đường tròn (cung tròn) so với điểm ban đầu của cung tròn khi điểm ban đầu của cung được lấy làm gốc tọa độ.

Hình 3.31. Lưu đồ thuật toán nội suy thẳng (a) và nội suy tròn (b) theo phương pháp DDA bằng

phần mềm


51

Hình 3.32 Kết quả nội suy đường tròn theo phương pháp DDA (a) và phương pháp bậc thang (b)

Sau đây là một ví dụ sử dụng nội suy DDA bằng phần mềm, chiều dài đơn vị của chương trình gia công được lấy bằng BLU và vận tốc lấy bằng BLU/giây.

G01 X0.Y10.F10 (nội suy thẳng, chạy đến điểm (X,Y) = (0,10))

G02 G90 X10. Y0. I0. J-10. F10 (Nội suy tròn cùng chiều kim đồng hồ), điểm đầu là (0,10), điểm cuối của cung là (10,0), vị trí tương đối của tâm so với điểm đầu là (0,10). Kết quả nội suy thể hiện trên hình 3.32 (a).

b) Nội suy bậc thang Thuật toán nội suy bậc thang xác định

hướng của các bước nhảy bằng chiều dài đơn vị BLU và gửi tín hiệu xung đến các trục tương ứng. Mục này chỉ giới thiệu nội suy bậc thang áp dụng cho nội suy cung tròn và thuật toán áp dụng cho nội suy thẳng dễ dàng suy ra từ nội suy tròn.

Hình 3.33 cho thấy nguyên lý làm việc của nội suy tròn theo chiều kim đồng hồ ở góc phần tư thứ nhất của hệ trục tọa độ. Giả sử dụng cụ cắt cần đến điểm (Xk,Yk) sau i bước lặp. Trong phép nội suy này, biến số Dk được tính theo phương trình sau:

222 RXXD kkk −+=

Hướng của mỗi bước nhảy được xác định dựa trên Dk, hướng của cung tròn, và góc phần tư mà của hệ tọa độ, Giả sử chuyển động theo cung tròn xoay theo chiều kim đồng hồ ở góc phần tư thứ nhất, thuật toán như sau:

1. Dk < 0: Trường hợp này nghĩa là vị trí (Xk,Yk) nằm trong đường tròn và phải nhảy theo chiều dương của trục X

2. Dk > 0: Trường hợp này nghĩa là vị trí (Xk,Yk) nằm trong đường ngoài và phải nhảy theo chiều âm của trục X

3. Dk = 0: Một trong hai trường hộ trên có thể chọn và áp dụng ngẫu nhiên hai trường hợp trên. Sau khi một bước được hoàn tất, vị trí (Xk+1,Yk+1) được cập nhật và thủ tục cứ thế tiến hành cho đến khi đạt đến điểm đích tron câu lệnh về vị trí (Xf ,Yf ).

Thuật toán này chỉ cần một số phép tính toán nhỏ và cần ít bộ nhớ, tuy nhiên số lần lặp lớn. Số lần lặp có thể được tính theo công thức:

ff YYXXN −+−= 00

Trong đó (X0,Y0) là điểm xuất phát Ví dụ, khi nội suy ¼ đường tròn với bánh kính R, số lần lặp sẽ là N=2R. Để duy trì lệnh vận

tốc chạy dao F (BLU/giây), bộ nội suy phải lặp với tần số f0 được tính theo công thức:

(a) (b)

Hình 3.33 Đặc tính của nội suy bậc thang


52

ππ4

2/20 ==R

R

F

f

Hình 3.34 minh họa sơ đồ thuật toán của phương pháp nội suy bậc thang.

Dưới đây là minh họa nội suy bậc thang cho trường hợp giống nội suy DDA, kết quả nội suy được trình bày trên hình 3.32b).

G01 X0.Y10.F10 G02 G90 X10. Y0.(BLU) I0. J-10.(BLU) F10(BLU/giây)

Hình 3.34 Lưu đồ thuật toán phương pháp nội suy bậc thang dùng phần mềm

Bảng 1. Kết quả nội suy đường tròn theo phương pháp bậc thang


53

c) Nội suy NURBS

Đối với các máy CNC tốc độ cao hoặc các máy gia công có độ chính xác cao, nhiều phương pháp nội suy hình học được áp dụng như spline, đường thân khai, nội suy xoắn ốc. Khi gia công các đường cong tự do, các đường này có thể xấp xỉ gần đúng bằng tập hợp các đoạn thẳng hoặc các cung tròn. Tuy nhiên, để đạt được độ chính xác xấp xỉ cao thì các đoạn thẳng hoặc cung tròn này phải thật ngắn. Các đoạn chuyển động rất ngắn này gây ra hiện tượng không đồng nhất về tốc tộ cắt và làm giảm chất lượng gia công bề mặt. Thêm vào đó điều này cũng dẫn đến số dòng lệnh của chương trình quá nhiều trong khi chỉ gia công một đường cong ngắn. Để khắc phục nhược điểm trên, phương pháp nội suy NURBS ra đời. Trong nội suy NURBS, hệ điều khiển CNC trực tiếp chuyển dữ liệu của đường cong NURBS từ chương trình gia công thành các đoạn nhỏ. Theo cách này, dung lượng của chương trình gia công giảm đi và có thể gia công cao tốc vì lệnh tốc độ ăn dao phụ thuộc vào nội suy.

Có nhiều mô hình toán học như spline bậc 3, Bezier, B-spline và NURBS dùng để biểu diễn các đường cong tự do. Trong số các loại này, NURBS (non uniform rational B-spline) là mô hình tổng quát nhất bao hàm các loại đường khác. Với đường cong NURBS hoặc mặt cong, người thiết kế có thể dựng các mặt cong phức tạp nhưng lượng dữ liệu mô tả là ít. NURBS được dùng phổ biến trong các hệ thống CAD/CAM ngày nay. Để biết chi tiết về phương trình tổng quát của đường cong NURBS, có thể xem tài liệu tham khảo [ ].

7) Hiệu chỉnh dụng cụ cắt trên máy công cụ CNC : a) Hiệu chỉnh bán kính mũi dao (dao tiện ) và đường kính dao (dao phay )

* Hiệu chỉnh bán kính mũi dao (đối với dao tiện):

Nếu lưỡi dao tiện có bán kính R hoặc lưỡi cắt là các mảnh hợp kim hình tròn có bán kính R thì trong quá trình gia công, hệ điều khiển cho phép hiệu chỉnh dụng cụ cắt, nếu không sẽ gây ra sai khác trong đường biên dạng lập trình và đường biên dạng thực thu được sau khi cắt .

Xét ví dụ trên hình (3.35) về hai trường hợp: không và có hiệu chỉnh bánh kính mũi dao.

Hình 3.35 Hiệu chỉnh bán kính mũi dao (khi tiện)

a) Khoâng hieäu chænh baùn kính muõi dao b) Coù hieäu chænh baùn kính muõi dao


54

Bởi vì đối với dao tiện, mũi dao sẽ chạy theo đường biên dạng đã lập trình. Mà khi đó với dao có bán kính mũi dao thì điểm mũi dao P được xác định như hình vẽ 3.35. Khi gia công, nếu không hiệu chỉnh bán kính mũi dao thì sẽ gây ra sai khác biên dạng của đoạn AB (phần gạch chéo) hình 3.35 (a) bởi vậy hệ điều khiển CNC cho phép đưa vào thông số hiệu chỉnh (nhập vào bộ nhớ hiệu chỉnh của máy bán kính R của dao), lúc đó bộ điều khiển sẽ tính toán lại đường chạy dao. Cụ thể ở ví dụ trên hình 3.35 nó sẽ tự động lùi điểm A về phía trên môt đoạn Xc và dời điểm B sang trái một đoạn Zc tính theo quan hệ lượng giác giữa độ nghiêng của đường AB và bán kính mũi dao.

* Hi ệu chỉnh bán kính dao (đối với dao phay):

Khi gia công một đường biên nào đó bằng dao phay ngón, người gia công có thể dùng các con dao có bán kính khác nhau. Khi đó, nếu bộ điều khiển không có khả năng tự động hiệu chỉnh đường chạy dao theo các bán kính khác nhau thì người lập trình phải hiệu chỉnh bằng tay. Điều này nhiều khi phiền phức trong việc tính toán. Do vậy, bộ điều khiển CNC cho phép hiệu chỉnh hiệu chỉnh bán kính mũi dao. Ví dụ khi gia công một đường công khép kín đi qua các điểm P1 đến P5 (hình 3.36) bằng dao phay có d = 10 mm, người lập trình và gia công có thể chọ một trong hai cách :

- Thay đổi đường lập trình bằng cách offset đường biên thật ra bên ngoài 5mm bởi quỹ đạo dao cắt là quỹ đạo tâm của dao và xác định lại các điểm các điểm P1

’ đến P5’. Việc làm này

là không đơn giản nếu tính bằng tay vì một số điểm P’

i có toạ độ lẻ cho dù Pi là không lẻ.

- Cách thứ hai là sử dụng chức năng hiệu chỉnh đường kính (bán kính) dụng cụ cắt (tool radius compensation) có trong các hệ điều khiển CNC. Đường lập trình và đường biên thật là như nhau, ta chỉ cần nhập vài bộ nhớ hiệu chỉnh bán kính dao trực tiếp trên máy có giá trị bằng 5.

b) Hiệu chỉnh chiều dài dao

Máy công cụ CNC là máy tự động có khả năng thay dụng cụ cắt để thực hiện nhiều nguyên công khác nhau, trong khi đó trong khi đó chiều dài của các dao khác nhau là khác nhau. Do vậy, cần phải hiệu chỉnh chiều dài của các dao khi thay dao. Phương pháp và thủ tục hiệu chỉnh chiều dài dao được trình bày ở chương 4 của tài liệu này.

c) Hiệu chỉnh độ mòn dao.

Sau một thời gian làm việc dao sẽ mòn đi. Đối với dao tiện, lưỡi cắt mòn sẽ làm cho đường kính chi tiết gia công tăng. Đối với dao phay, dao mòn làm cho đường kính dao giảm đi, chiều dài dao ngắn lại. Để hiệu chỉnh lượng mòn này, một số hệ điều khiển sẽ cho phép hiệu chỉnh độ mòn của dao theo độ bền của dao, để đảm bảo độ chính xác gia công của máy, sản phẩm chế tạo được đồng nhất.

d) Hiệu chỉnh khe hở và sai lệch bước vítme.

Hệ điều khiển CNC cho phép hiệu chỉnh lại sai lệch bước của vítme đai ốc cũng như khe hở xuất hiện trong vít me sau một thời gian làm việc mà nó bị mòn đi. Để thực hiện hiệu chỉnh này, điểm tham chiếu ban đầu phải được đưa vào máy. Hệ thống sẽ dịch chuyển bàn dao hay bàn máy đến hai vị trí đầu cuối của trục vít. Trong quá trình dịch chuyển, hệ thống đo lường sẽ so sánh sai lệch bước vít với điểm gốc ban đầu để hiệu chỉnh lại sai lệch này.

Quyõ ñaïo cuûa dao

P' 2 P' 1

P' 4

P' 5 P 5

P 1 P 2

P 4

P' 3

P 3

Ñöôøng laäp trình

Hình 3.36 Hieäu chænh baùn kính dao phay


55

8. Điều khiển thích nghi (Adaptive Control) Khi lập trình NC, điều cần thiết là ta luôn nhập tốc độ trục chính và lượng chạy dao cho

từng dụng cụ cắt và cho từng thủ tục gia công để gia công một chi tiết nào đó. Trong quá trình gia công, khi đã cho máy chạy thật, nếu cần thiết ta có thể chủ động tăng hoặc giảm tốc độ trục chính và lượng chạy dao bằng các nút điều khiển trên panel điều khiển khi cảm thấy chế độ cắt mình đã lập trình là lớn hoặc bé. Có thể là dao bị mòn cần phải giảm chế độ cắt để tránh vỡ dao hoặc là chiều dài đúc thay đổi làm tăng chiều dày cắt, hoặc độ cứng của vật gia công thay đổi theo vùng. Tuy nhiên đây là việc can thiệp của con người vào quá trình làm việc của máy để đảm bảo cho nó hoạt đông tốt nhất tránh các hư hỏng cho máy nâng cao năng suất và độ chính xác chi tiết gia công. Công việc này chỉ có những người vận hành có kinh nghiệm mới thực hiện được. Xuất phát từ yêu cầu về tính tự động hoá và khả năng điều khiển tối ưu mà các hệ điều khiển CNC có khả năng điều khiển thích nghi tức là tự động thay đổi các thông số gia công theo ảnh hưởng ngẫu nhiên không thể dự kiến trước trong suốt quá trình gia công mà không cần tác động của người vận hành máy. Các ảnh hưởng ngẫu nhiên đó là:

- Trong nhiều trường hợp, chiều sâu cắt thực tế thay đổi chứ không phải là hằng số, nhất là gia công thô.

- Vật liệu của phôi có thể không đồng đều, cơ tính của nó có thể thay đổi theo quy luật biết trước hoặc ngẫu nhiên.

- Độ mòn của dao thay đổi làm lực cắt thay đổi.

- Sự rung động hoặc biến dạng của các thành phần trong hệ thống công nghệ.

Trong công nghệ cắt gọt kim loại, điều khiển thích nghi được hiểu là hệ thống có khả năng thường xuyên giám sát sự thay đổi của các thông số ra của quá trình, căn cứ vào đó để thay đổi các thông số công nghệ sao cho chúng luôn đạt giá trị cao nhất có thể mà vẫn không phá vỡ các điều kiện ràng buộc, đảm bảo cho hệ thống hoạt động bình thường.

Trên hình 3.37 là sơ đồ máy CNC có điều khiển thích nghi (AC). Hệ khiển thích nghi được ghép thêm vào hệ CNC bình thường, nó có nhiệm vụ đo các thông số trạng thái và hiệu chỉnh S, F theo các ràng buộc, mục tiêu và luật điều khiển định trước. Trong khi CNC chỉ nhận tín hiệu phản hồi vị trí của dao, không có khả năng tự động hiệu chỉnh tốc độ cắt S và lượng chạy dao F thì AC thường xuyên giám sát sự biến động của kích thước và cơ tính của phôi thông qua lực cắt hoặc momen, từ đó hiệu chỉnh S, F cho phù hợp. Khác với gia công CNC thông thường, trong đó năng suất gia công tăng chủ yếu nhờ giảm thời gian không gia công (thời gian chạy không, định vị, thay đổi chế độ cắt, gá đặt phôi, thay dao, đo kiểm,...), CNC có AC tăng năng suất gia công bằng cách giảm thời gian gia công (thời gian chính) nhờ tốc độ cắt và lượng chạy dao luôn được tốt ưu. Mục tiêu của hầu hết các hệ AC là tăng khối lượng cắt gọt trong gia công thô. Một số công trình nghiên cứu cho thấy, năng suất gia công có AC tăng 20-80%, còn chi phí gia công chỉ bằng 40-50% so với gia công CNC thông thường. Lợi ích rõ nhất của AC thấy được khi gia công với chiều sâu cắt thay đổi trong phạm vi rộng.

Hình 3.37 Sơ đồ nguyên lý điều khiển thích nghi trên máy CNC


56

Điều khiển thích nghi phổ biến nhất hiện nay là dựa vào mômen (điều khiển mômen) trong đó mômen của lực cản trên trục chính cũng như trên trục vít me được tính toán tại trục động cơ dẫn động. Ban đầu momen được đo khi trục chính và bàn máy chuyển động nhưng không tham gia cắt gọt, giá trị này được lưu vào bộ nhớ của máy tính. Khi máy bắt đầu gia công cắt gọt, lấy giá trị momen đo được hiện tại trừ đi momen không tải sẽ được momen thuần nhất chỉ do lực cắt tác dụng, giá trị này được đem so sánh với momen giới hạn được lập trình sẵn trong bộ điều khiển. Nếu momen của lực cắt gọt lớn hơn giới hạn momen được lập trình thì bộ điều khiển sẽ hạn chê tốc độ cắt và lượng chạy dao, bật dung dịch trơn nguội nếu chưa bật hoặc thậm chí có thể dừng quá trình gia công. Chế độ cắt cũng tự động giảm xuống khi công suất cắt lớn hơn công suất được lập trình có sẵn trong máy.

Ngoài ra, một số nghiên cứu dùng sensor lực để đo các thành phần lực trên các trục. Tín hiệu do các sensor lực áp điện với tín hiệu ra là điện áp. Thông qua bộ biến đổi AD, tín hiệu tương tự này sẽ chuyển sang tín hiệu số sau đó được xử lý và tính toán trong điều khiển AC. Ngoài thay đổi chế độ cắt, một số máy và hệ điều khiển thích nghi còn cho phép quyết định thay dụng cụ cắt cùng loại khi cảm thấy dao đang gia công bị cùn (lực cắt và momen cắt tăng) và quá trình gia công lại tiếp diễn.

9. Bàn phím và màn hình trên máy CNC a) Màn hình

Màn hình là thiết bị hiển thị rất quan trọng mà mọi máy CNC đều phải có. Màn hình có thể là màn hình màu hoặc đơn sắc, loại tinh thể lỏng (LCD) hoặc loại ống phóng tia âm cực (CRT). Công dụng của màn hình trên máy CNC là:

Hình 3.27: Màn hình cơ bản của hệ điều khiển SIEMENS Sinmerik 840D

1) Hieån thò traïng thaùi 2) .Hieån thò vò trí 3) Hieån thò caùc thoâng tin veà truïc chính vaø löôïng chaïy dao 4) Hieån thò caùc thoâng tin veà löôïng chaïy dao 5.Hieån thò doøng leänh ñang thöïc hieän 6). Teân cuûa caùc phím meàm (softkey) naèm ngang hieän taïi 7) Teân cuûa caùc phím meàm (softkey) theo chieàu doïc hieän taïi

7

1 3

6 4


57

- Hiển thị tất cả các ký tự và ký số nhập từ bàn phím để người lập chương trình kiểm tra chương trình nhập.

- Cho phép người vận hành kiểm tra các tham số và thông số đã cài đặt cho máy.

- Hiển thị các tọa độ hiện hành khi máy đang làm việc, hiển thị các thông số công nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao thực tế… và dòng lệnh hiện hành mà máy đang thực hiện.

- Mô phỏng quá trình gia công dưới dạng đồ họa.

Màn hình cơ bản của hệ điều khiển máy công cụ có thay đổi theo các hệ điều khiển khác nhau (FANUC, SIEMENS, HEIDENHAIN…) nhưng nhìn chung có cấu trúc như hình 3.27.

b) Bộ bàn phím

Bàn phím là thiết bị nhập quan trọng không thể thiếu được trên các máy công cụ CNC hiện nay. Nhờ bộ bàn phím, ta có thể nhập tất cả các loại dữ liệu cần thiết cho quá trình gia công cũng như cài đặt các các tham số điều khiển liên quan đến sự hoạt động của máy.

Bộ bàn phím của máy CNC thường gồm 2 panel riêng biệt, một panel nằm cạnh ngay dưới màn hình và một panel nằm ở bên phải màn hình. Panel bên phải chủ yếu dùng để lập trình, soạn thảo chương trình và cài đặt các tham số cho máy (hình 3.28 và 3.29).

Bộ bàn phím lập trình tùy theo hãng chế tạo, tùy theo ngôn ngữ (Anh, Pháp, Đức, Nga, Tung, Hàn quốc…) và tùy theo các hệ điều khiển khác nhau có thể có bố trí khác nhau. Trên hình 3.30 và 3.31 trình bày một kiểu bố trí bàn phím lập trình của hệ điều khiển FANUC áp dụng trên máy phay dưới hai dạng là tiếng Anh và dạng ký hiệu.

Hình 3.28: Panel điều khiển trên máy tiện (hệ điều khiển Fanuc 21i T)


58

Hình 3.29: Panel điều khiển trên máy tiện (Hệ điều khiển SINUMERICK 810D/840D)

Phím SHIFT

Phím Cancel

Phím INPUT

Phím EDIT

Phím HELP

Phím RESET

Caùc phím soá vaø maãu töï ñòa chæ

Caùc phím chöùc naêng

Caùc phím dòch chuyeån con troû

Caùc phím chuyeån trang

Hình 3.30: Saép xeáp caùc phím theo heä ñieàu khieån FANUC, kieåu tieáng Anh


59

Hình 3.31: Sắp xếp các phím soạn thảo chương trình theo hệ điều khiển FANUC (kiểu ký hiệu)

Ngay kề sát phía dưới mà hình có một dãy phím gọi là phím mềm (softkey) hoặc function keys, (hình 3.32), đây là các phím không được in tên vì chức năng của nó thay đổi theo ngữ cảnh và tên chức năng của các phím này hiện lên trên màn hình ngay sát vị trí của nó (giống như các phím không tên sát màn hình trong các máy rút tiền tự động). Chúng có rất nhiều chức năng liên quan đến hệ điều khiển và lựa chọn các thư mục khác nhau trong cấu trúc của hệ điều khiển

Panel phím phía dưới dùng dùng để điều khiển máy trong quá trình gia công cũng như lựa chọn chế độ hoạt động của bộ điều khiển, lựa chọn chiều chuyển động của các trục khi chạy dao bằng tay, thay đổi tốc độ trục chính khi máy đang chạy chương trình.v.v.. được mô tả ở hình 3.33.

Hình 3.32: Các phím softkeys hoặc function keys trên panel điều khiển.

Caùc phím meàm (softkey)

Các softkeys hay còn goi là phím chức năng

Phím SHIFT

Phím Cancel

Phím INPUT

Phím EDIT

Phím HELP

Phím RESET

Caùc phím soá vaø maãu töï ñòa chæ

Caùc phím chöùc naêng

Caùc phím dòch chuyeån con troû

Caùc phím chuyeån trang


60

Hình 3.33: Bộ phím điều khiển trên panel điều khiển ở phía dưới màn hình (hệ điều khiển FANUC)

10. Thiết bị nhập dữ liệu (Input Media) Cũng như những gì đã trình bày ở mục hệ thống điều khiển (phần phân loại), các thiết bị

và phương pháp nhập dữ liệu được trình bày trên (hình vẽ 3.34). Các phương tiện này mang chương trình hay còn gọi là mang tin (băng đục lỗ, bìa đột lỗ, băng từ, đĩa từ, thẻ nhớ…). Bàn phím không mang chương trình nhưng nó là thiết bị tạo ra chương trình gia công cũng như nhập các dữ liệu vào máy rất linh hoạt nhờ khả năng soạn thảo, xoá, sửa rất thuận lợi cũng giống như bàn phím của máy tính PC.

Nhiều năm trước đây, phương tiện chính để mang và nạp dữ liệu vào máy là một băng giấy đục lỗ có 8 hàng lỗ, có chiều rộng là 1 inch (25,4 mm). Hiện nay băng đục lỗ không còn được dùng nữa, chỉ dùng phổ biến tăng dần theo thứ tự băng từ , đĩa từ và PCMCIA Card. Thẻ nhớ PCMCIA Card là một thiết bị lưu chương trình tiện lợi có dung lượng lớn hơn 8 Mbyte, làm việc theo cơ chế của bộ nhớ ghi đọc điện tử, có khả năng chống chịu được rung động khi lắp vào máy công cụ.

Caùc phím OPERATION vaø PROGRAM SOURCE duøng ñeå löïa choïn caùc mode hoaït ñoäng khaùc nhau: AUTO (töï ñoäng), EDIT (cheá ñoä soaïn thaûo), MDI (Manual Data Input - nhaäp döõ lieäu baèng tay), JOG (cho pheùp dòch chuyeån caùc truïc baèng caùch baám caùc phím AXIS/DIRECTION), TEACH (Playback) hoaëc OFFSET (hieäu chænh dao)

Söû duïng caùc phím naøy ñeå löïa choïn truïc vaø höôùng dòch chuyeån, baám caùc phím naøy ôû cheá ñoä JOG thì caùc truïc X, Y, Z seõ dòch chuyeån

Söû duïng caùc phím naøy ñeå chaïy vaø thöû chöông trình. Ví duï khi choïn SINGLE BLOCK, baám CYCLE START, maùy seõ thöïc hieän doøng leänh hieän haønh, baám CYCLE START laàn nöõa, doøng leänh thöù hai seõ thöïc hieän; baám CYCLE STOP, maùy seõ döøng töùc thì; baám CYCLE START maùy seõ tieáp tuïc chaïy

Söû duïng caùc phím naøy ñeå chaïy hoaëc döøng moät doøng leänh (khi choïn SINGLE BLOCK ôû treân OPERATION SELECT) hoaëc toaøn boä chöông trình

Quay truïc chính cuøng chieàu kim ñoàng hoà, döøng truïc chính vaø quay truïc chính ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà

Löïa choïn cheá ñoä phun dung dòch trôn nguoäi: môû, taét cöôõng böùc hoaëc tuøy theo trong chöông trình

Söû duïng caùc phím naøy ñeå laøm taêng hoaëc giaûm toác ñoä dòch chuyeån cuûa caùc truïc khi duøng tay quay MPG treân panel ñieàu khieån. Ba phím döôùi cuøng laøm thay ñoåi toác ñoä truïc chính


61

Các máy CNC hiện đại đều sử dụng bàn phím sử dụng mã chuẩn ASCII (American Standard Code for Information Interchange) để nhập trực tiếp thông tin và chương trình vào bộ điều khiển.

Ngoài các thiết bị nhập bằng bàn phím, đĩa từ hay thẻ nhớ, phương pháp Direct Numerical Control (DNC) sử dụng một máy tính PC hoặc một server computer và một phần mềm giao tiếp (communication software) hiện đang trở thành phương pháp truyền dữ liệu xuống máy tính CNC. Với DNC, chương trình gia cộng được truyền từ một máy tính chủ đến một hay nhiều máy CNC để gia công. Ngược lại, tất cả các dữ liệu về tham số (paremeters) và file chương trình gia công chứa trong máy CNC đều có thể truyền ngược về máy tính chủ qua cáp truyền RS232 để lưu trữ, dự phòng và sử dụng khi cần thiết.

11. CNC data interface và Direct numerical control

Direct numerical control (DNC), còn được gọi là distributed numerical control (cũng viết tắt là DNC), là một thuật ngữ trong ngành chế tạo máy có sử dụng các máy CNC kết thành mạng lưới. Ở một số máy CNC, bộ nhớ của máy rất nhỏ. Chúng không thể chứa được các chương trình gia công phức tạp có nhiều dòng lệnh. Trong trường hợp này, chương trình gia công được chứa trên một máy tính khác và được gửi một cách trực tiếp xuống máy CNC, mỗi block lệnh được gửi mỗi lần. Nếu một máy tính được nối với nhiều máy CNC khác nhau, máy tính đó có thể chia sẻ và phân bổ các chương trình gia công đến các máy CNC khi có yêu cầu.

Giao tiếp giữa máy tính PC và máy CNC theo phương pháp DNC có thể thực hiện qua chuẩn giao tiếp nối tiếp (serial interface) RS-232, RS-422 và RS-423. Ngoài ra còn có thể kết nối theo kiểu mạng LAN có dây hoặc không dây như hình 3.35

Hình 3.35: Sơ đồ điều khiển DNC (Direct Numerical Control) thông qua mạng LAN

Hình 3.34 Các thiết bị nhập và xuất trên máy công cụ CNC

Memory CARD

Memory CARD


CHÖÔNG 4

LAÄP TRÌNH GIA COÂNG TREÂN MAÙY PHAY CNC

1. Khaùi nieäm veà laäp trình gia coâng treân maùy CNC

1.1 Khaùi nieäm laäp trình vaø chöông trình gia coâng

Ñeå coù theå töï ñoäng gia coâng ñöôïc moät chi tieát treân maùy coâng cuï CNC thì caàn thieát coù moät chöông trình gia coâng. Vaäy laäp trình gia coâng töùc laø taïo ra moät chöông trình gia coâng baèng moät phöông tieän laäp trình naøo ñoù vaø chöông trình gia coâng được chöùa treân moät phöông tieäân mang chöông trình naøo ñoù (baêng ñoät loã, baêng töø, ñóa töø, boä nhôù maùy tính PC, boä nhôù trong boä ñieàu khieån maùy coâng cuï).

Chöông trình gia coâng laø moät chuoãi caùc caâu leänh do caùc chöõ caùi, caùc con soá vaø caùc kyù hieäu taïo thaønh ñeå höôùng daãn maùy thöïc hieän vaø chuyeån ñoäng caét goït gia coâng taïo hình chi tieát theo yù ñoà cuûa ngöôøi laäp trình. Noù chính laø ngoân ngöõ giao tieáp giöõa ngöôøi vaø maùy ñeå thöïc hieän yù ñoà gia coâng. Laäp trình gia coâng treân maùy CNC cuõng gioáng nhö laäp trình noùi chung trong tin hoïc. Noù ñoøi hoûi ngöôøi laäp trình phaûi:

� Naém ñöôïc quy taéc, quy öôùc vaø cuù phaùp cuûa caâu leänh laäp trình.

� Phaûi coù moät yù ñoà gia coâng ñuùng ñaén vaø hôïp lyù. Muoán thöïc hieän vieäc gia coâng taïo hình moät chi tieát naøo ñoù thì ngöôøi laäp trình phaûi bieát vaän duïng caùc cuù phaùp laäp trình NC moät caùch ngaén goïn, roõ raøng, chính xaùc nhaèm tieát kieäm thôøi gian gia coâng nhöng laïi ñaûm baûo toát nhaát chaát löôïng gia coâng.

� Am hieåu caùc kieán thöùc chung veà maùy CNC, ñoàng thôøi cuõng phaûi naém thaät roõ caùc ñaëc ñieåm cuûa töøng loaïi maùy, hoï maùy, ñôøi maùy vì hieän nay toàn taïi nhieàu heä ñieàu khieån (cuõng coù theå goïi laø heä ñieàu haønh) maùy coâng cuï khaùc nhau ( ví duï: Fanuc, Simens - Sinumerik, Heidenhain, Emcotronic….) vôùi caùc version khaùc nhau. Tuy coù khaùc nhau chuùt ít nhöng haàu heát chuùng ñeàu döïa vaøo boä maõ NC theo DIN 66025 cuûa Coäng hoaø lieân bang Ñöùc.

1.2 Caùc hình thöùc toå chöùc laäp trình NC

(Chuù yù veà thuaät ngöõ: ngöôøi ta thöôøng goïi chung laäp trình NC chung treân maùy CNC vaø maùy NC chöù khoâng goïi laäp trình CNC cho duø ta coù hai loaïi maùy NC vaø CNC).

Veà hình thöùc toå chöùc trình coù theå phaân loaïi nhö sau:

a) Theo vò trí vaø khoâng gian laäp trình

- Laäp trình trong chuaån bò saûn xuaát: coâng vieäc laäp trình ñöôïc tieán haønh trong phoøng laøm vieäc rieâng vaø thöôøng coù söï trôï giuùp cuûa maùy tính. Ñaây laø moät hình thöùc laäp trình chung khi xí nghieäp phaûi thieát laäp nhieàu chöông trình NC cho caùc maùy CNC khaùc nhau vaø cho caùc chi tieát khaùc nhau cuûa moät saûn phaåm toång theå.

- Laäp trình tröïc tieáp taïi phaân xöôûng: ngöôøi vaän haønh laäp chöông trình gia coâng ngay taïi maùy coâng cuï CNC trong phaân xöôûng baèng söû duïng baøn phím laäp trình treân panel ñieàu khieån maùy.

b) Theo phöông tieän giuùp khi laäp trình

- Laäp trình baèng tay: töø baûn veõ cheá taïo vaø caùc phaàn nguyeân coâng, ngöôøi laäp trình tieán haønh phaân tích vaø laäp chöông trình trong ñaàu vaø tröïc tieáp söû duïnh baøn phím treân panel ñieàu khieån ñeå soaïn vaø löu chöông trình vaøo boä nhôù cuûa heä ñieàu khieån maùy. Hoaëc cuõng coù theå laø ta soaïn chöông trình gia coâng ra giaáy hoaëc maùy tính PC, tieán haønh kieåm tra vaø sau ñoù nhaäp vaøo maùy baèøng baøn phím treân maùy hoaëc chuyeån caùc thoâng tin laäp trình qua baêng töø , ñóa töø, caùp truyeàn maø maùy CNC coù theå ñoïc ñöôïc. Laäp trình baèng tay


thöôøng söû duïng maùy tính boû tuùi vaø caùc phaàn meàm veõ nhö Auto CAD ñeå xaùc ñònh toïa ñoä caùc ñieåm vaø giao ñieåm.

- Laäp trình baèng maùy: laø phöông phaùp söû duïng caùc phaàn meàm CAD/CAM ñeå taïo ra chöông trình gia coâng treân maùy CNC. Khi laäp trình CAD/CAM ngöôøi laäp trình phaûi:

+ Moâ taû hình daùng hình hoïc cuûa chi tieát ôû choã caàn gia coâng caét goït baèng caùc ñieåm, ñöôøng thaúng, ñöôøng troøn, cung troøn hay caùc maët phaúng, maët cong. Caùc thoâng tin naøy thuoäc nhoùm CAD.

+ Moâ taû caùc yeáu toá coâng ngheä cuûa quaù trình gia coâng: bao goàm choïn thuû tuïc gia coâng: phay hay khoan, thoâ hay tinh, duïng cuï caét nhö theá naøo, cheá ñoä caét laø bao nhieâu. Caùc thoâng tin naøy thuoäc nhoùm CAM.

Sau khi ñaõ moâ taû ñaày ñuû caùc thoâng soá hình hoïc vaø thoâng soá coâng ngheä neâu treân, thoâng qua chöùc naêng haäu xöû lyùù (post processing) phaàn meàm seõ töï ñoäng cho ra moät chöông trình gia coâng laø moät file döõ lieäu döôùi daïng G-code gioáng nhö nhöõng gì maø ta laäp trình baèng tay. Tuy nhieân cuõng caàn phaûi coù moät vaøi söõa chöõa ôû ñaàu chöông trình cho phuø hôïp vôùi töøng loaïi maùy CNC maø ta ñang söû duïng.

1.3 Qui trình taïo moät chöông trình NC

Moät chöông trình NC ñöôïc xem laø ñuùng ñaén sau khi ñaõ traûi qua gia coâng thöû vaø kieåm tra chaát löôïng. Vò trí cuûa chöông trình NC trong moái quan heä hình thaønh saûn phaåm nhö sau:

Caùc thoâng soá hình hoïc - Bieân daïng cuûa chi tieát gia coâng - Caùc beà maët gia coâng - Caùc loã, raõnh…

Caùc thoâng soá gia coâng - Thoâng soá cuûa duïng cuï caét - Thuû tuïc gia coâng - Cheá ñoä caét (V, t, S)

Taïo thoâng tin döôùi daïng text vaø taûi xuoáng maùy

Nhaäp chöông trình qua baøn phím treân panel ñieàu khieån

Maùy coâng cuï CNC

Phieáu laäp trình gia coâng

Caùc thoâng tin veà ñöôøng hình hoïc Caùc thoâng tin veà coâng ngheä

G X Y Z I J K F S T D/H M

Hình 4.1: Sô ñoà hoùa quy trình laäp trình NC cho maùy ñieàu khieån soá


Trong chöông naøy, ñieàu quan taâm tröôùc nhaát laø kyõ thuaät laäp trình baèng tay vì noù cung caáp caùc kieán thöùc caên baûn nhaát veà laäp trình gia coâng treân maùy CNC. Noù laø kieán thöùc caàn thieát ñeå caùc baïn laäp ñöôïc caùc chöông trình ñôn giaûn. Caùc chöông trình phöùc taïp thöïc ra cuõng chæ laø toå hôïp caùc chöông trình ñôn giaûn, töùc laø chæ daøi hôn maø thoâi. Hieåu ñöôïc chöông trình NC cho pheùp caùc baïn chænh söûa caùc chöông trình töï ñoäng nhôø laäp trình baèng caùc phaàn meàm CAD/CAM cho phuø hôïp vôùi loaïi maùy maø mình ñang söû duïng cuõng nhö caùc trang thieát bò duïng cuï caét hieän coù. Sau khi hieåu ñöôïc caùch laäp trình baèng tay, hieåu ñöôïc cuù phaùp cuûa caùc leänh NC baét maùy phaûi thöïc hieän caùc yeâu caàu gia coâng, baïn ñoïc seõ ñöôïc chuyển sang caùch laäp trình NC söû duïng caùc phaàn meàm CAD/CAM.

Ñeå tieän ghi nhôù, döôùi ñaây laø toùm taét caùc böôùc khi laäp trình NC

Caùc böôùc laäp trình baèng tay (Manual Programaing) 1. Nghieân cöùu baûn veõ chi tieát 2. Quyeát ñònh loaïi maùy caàn thieát ñeå gia coâng chi tieát 3. Löïa choïn duïng cuï caét 4. Xaây döïng tieán trình gia coâng 5. Tính toaùn toïa ñoä caùc ñieåm vaø ñöôøng treân chi tieát 6. Xaùc ñònh cheá ñoä caét 7. Vieát chöông trình NC 8. Chuaån bò caøi ñaët maùy vaø duïng cuï caét 9. Kieåm tra chöông trình baèng caùch söû duïng coâng cuï moâ phoûng ảo 10. Chænh söûa chöông trình neáu caàn thieát 11. Chaïy chöông trình ñeå gia coâng chi tieát.

Duïng cuï

Phöông phaùp söû duïng dao

Maùy CNC Keïp chaët Ñieàu chænh maùy Xaùc ñònh toïa Gia coâng ñoä chi tieát Ño kieåm

Baûn veõ Phoâi thoâ

Quy trình coâng ngheä

Sô ñoà gaù ñaët

CHÖÔNG TRÌNH

Saûn phaåm

Kieåm tra chaát löôïng

Hình 4.2: Vò trí cuûa chöông trình NC trong moái quan heä hình thaønh saûn phaåm trong quaù trình cheá taïo


Caùc böôùc laäp trình baèng maùy (söû duïng caùc phaàn meàm CAD/CAM)

1. Xaây döïng chi tieát theo moâ hình 3D nhôø caùc phaàn meàm CAD 2. Quyeát ñònh loaïi maùy caàn thieát ñeå gia coâng chi tieát 3. Löïa choïn duïng cuï caét 4. Söû duïng phaàn meàm CAM ñeå laäp quy trình gia coâng, löïa choïn cheá ñoä caét, cheá ñoä

gia coâng, duïng cuï caét… moâ phoûng quaù trình gia coâng, kieåm tra vaø xuaát file NC 5. Naïp chöông trình NC vöøa taïo nhôø CAD/CAM vaøo maùy CNC thích hôïp ñaõ choïn 6. Kieåm tra laïi chöông trình treân maùy CNC thaät nhôø cheá ñoä test vaø chaïy thöû, chænh

söûa neáu caàn thieát 7. Chaïy chöông trình ñeå gia coâng chi tieát.

2. Khaùi nieäm veà heä thoáng toïa ñoä treân maùy CNC

Tröôùc heát caàn naém ñöôïc quy öôùc caùc heä thoáng toïa ñoä treân maùy phay, maùy tieän, trung taâm gia coâng vaø caùc maùy CNC noùi chung ñeå coù caùi nhìn thoáng nhaát vaø toång quan chung, khoâng nhaéc laïi sau naøy cho muïc laäp trình gia coâng treân maùy tieän

a) Quan heä giöõa chieàu caùc truïc X,Y, Z:

Cuõng gioáng nhö quy taéc xaùc ñònh toaï ñoä trong caùc heä thoáng soá thieát keá CAD, heä thoáng toïa ñoä treân maùy CNC tuaân theo quy taéc baøn tay phaûi (hình 4.3) hay coøn goïi laø quy taéc tam dieän thuaän trong toaùn hoïc.

Quy taéc phaùt bieåu nhö sau: ñeå caùc ngoùn tay cuûa baøn tay phaûi sao cho ngoùn caùi vuoâng goùc ngoùn troû, ngoùn giöõa vuoâng goùc vôùi hai ngoùn coøn laïi (nhö hình 4.3) luùc ñoù chieàu döông cuûa truïc X laø chieàu ngoùn caùi, chieàu truïc Y laø ngoùn troû vaø chieàu truïc Z laø ngoùn giöõa.

b. Chieàu quay quanh caùc truïc X, Y, Z laàn löôïc kyù hieäu laø A, B, C. Höôùng quay aâm hay döông xaùc ñònh theo quy taéc vaën nuùt chai (hình 4.4) Neáu maùy coù theâm caùc truïc tònh tieán khaùc vôùi X, Y, Z thì luùc ñoù teân seõ ñaët laø U, V, W moät caùch töông öùng (xem hình 4.6 vaø 4.9).

Hình 4.3: Quy taéc baøn tay phaûi xaùc ñònh chieàu caùc truïc toïa ñoä

+X

+Y

+Z

+C +B

+A

-X

-Z -Y

O

Hình 4.4: Caùch goïi teân vaø xaùc ñònh chieàu cuûa caùc truïc quay


c. Quy ñònh toïa ñoä treân maùy CNC:

* Maùy phay (hình 4.5):

- Truïc Z: song song vôùi truïc chính mang duïng cuï caét, chieàu döông cuûa truïc Z höôùng töø ñaàu dao (muõi dao) ñeán ñaàu gaù dao (ñeá dao) hay noùi caùch khaùc höôùng döông truïc Z höôùng töø chi tieát ñeán duïng cuï caét.

- Truïc X: naèm trong maët phaúng ñònh vò chi tieát (naèm ngang) vaø chieàu döông cuûa noù laø höôùng cuûa phía tay phaûi cuûa ngöôøi vaän haønh khi ñöùng ñoái dieän vôùi maùy.

- Truïc Y: truïc Y dó nhieân vuoâng goùc vôùi truïc X vaø naèm trong maët phaúng naèm ngang. Chieàu cuûa truïc Y ñöôïc xaùc ñònh hoaøn toaøn theo quy taéc baøn tay phaûi sau khi ñaõ bieát tröôùc chieàu truïc Z vaø truïc X.

Chuù yù: Ta cuõng coù theå xaùc ñònh truïc Z tröôùc, truïc Y sau vaø cuoái cuøng duøng quy taéc baøn tay phaûi xaùc ñònh chieàu truïc X, khi ñoù chieàu döông truïc Y chính laø höôùng nhìn cuûa maét ngöôøi vaän haønh ñöùng ñoái dieän vôùi maùy.

- Ngoaøi caùc truïc tònh tieán X, Y, Z thì coøn coù caùc truïc tònh tieán song song töông öùng laø U, V, W (hình 4.6) thöôøng gaëp trong caùc maùy nhieàu truïc nhö trung taâm gia coâng hay treân caùc maùy caét daây tia löûa ñieän.

* Maùy khoan:

Maùy khoan CNC coù theå coù loaïi hai truïc X,Y vaø coù loaïi 3 truïc X, Y, Z. Chieàu caùc truïc tònh tieán cuõng ñöôïc xaùc ñònh töông töï nhö maùy phay (hình 4.7).

* Maùy tieän:

- Truïc Z: laø truïc chính mang chi tieát quay troøn. Chieàu cuûa truïc Z chaïy töø chi tieát ñeán duïng cuï caét, hay noùi caùch khaùc chieàu döông cuûa truïc Z höôùng ra khoûi maâm caëp.

Ñoái vôùi maùy tieän hai truïc, baøn xe dao chaïy doïc theo truïc Z vaø chaïy

Hình 4.7: Chieàu caùc truïc toïa ñoä treân maùy khoan a) Maùy khoan 2 truïc; b) Maùy khoan 3 truïc

Hình 4.5: Heä thoáng truïc toïa ñoä treân maùy phay tuaân theo quy taéc baøn tay phaûi

a) Maùy phay ngang; b) Maùy phay ñöùng

a) b)

Hình 4.6: Maùy phay 6 truïc: 4 truïc tònh tieán X, Y, Z, W; hai truïc quay B, C


ngang theo truïc X.

- Truïc X: theo phöông chuyeån ñoäng ngang cuûa xe dao. Höôùng döông cuûa truïc X höôùng töø chi tieát ñeán gaù dao. Do vaäy, khi phía ñaët gaù dao thay ñoåi thì höôùng döông cuûa truïc X thay ñoåi theo. Trong taøi lieäu naøy, quy öôùc baøn xe dao ôû phía ñoái dieän ngöôøi vaän haønh so vôùi ñöôøng taâm truïc chính (ngöôc vôùi maùy tieän truyeàn thoáng).

Vôùi maùy tieän 3 truïc thì coù theâm truïc C (töùc laø truïc quay quanh truïc Z) duøng ñeå xaùc ñònh chính xaùc goùc quay hay vò trí goùc cuûa phoâi ví duï trong tröôøng hôïp caàn khoan phaân ñoä caùc loã treân maët ñaàu chaúng haïn (hình 4.8 c). Moät soá maùy tieän coøn coù theâm truïc thöù tö laø truïc Y (vuoâng goùc vôùi truïc X vaø truïc Z) duøng ñeå gia coâng caùc chi tieát phöùc taïp khoâng coøn ñôn thuaàn laø troøn xoay maø laø caùc maùy tieän coù khaû naêng phay phöùc taïp (hình 4.8 b).

* Maùy caét daây:

Maùy caét daây thöôøng coù 4 truïc tònh tieán (hình 4.9)

- Tònh tieán X, Y cuûa baøn maùy döôùi.

- Tònh tieán U,V song song vôùi X, Y cuûa baøn maùy phuï mang truïc daãn höôùng daây phía treân ( söû duïng trong tröôøng hôïp caét loã coân hay raõnh nghieâng).

- Truch tònh tieán leân xuoáng cuûa truïc daãn höôùng daây caét theo phöông Z cho phuø hôïp vôùi chieàu daøy chi tieát thöôøng ñöôïc ñieàu khieån baèng tay.

Quy taéc xaùc ñònh chieàu caùc truïc cuõng gioáng nhö maùy phay.

* Trung taâm gia coâng.

Trung taâm gia coâng coù gia coâng ñöôïc nhieàu nguyeân coâng treân moät laàn gaù ñaët vaø coù theå coù nhieàu dao ñoàng thôøi tieán laïi phoâi ñeå gia coâng. Do vaäy thöôøng toái thieåu, trung taâm gia coâng phaûi coù ít nhaát 4 truïc. Ngoaøi 3 truïc tònh tieán thì phaûi coù theâm ít nhaát moät trong caùc truïc quay A, B, hoaëc C (hình 4.10). Caùc chuyeån ñoäng quay naøy thöôøng do baøn quay thöïc hieän hoaëc do ñaàu truïc chính coù theå xoay ñöôïc thöïc hieän. Ñoái vôùi trung taâm gia coâng nhieàu truïc thì vieäc löïa choïn truïc quay laø truïc A, truïc B, hay truïc C laø cöïc kyø quan troïng, noù phuï thuoäc vaøo ñaëc ñieåm hình hoïc cuûa chi tieát caàn gia coâng chuû yeáu. Do vaäy khi trang bò maùy nhieàu truïc caàn phaûi phaân tích löïa choïn kyõ caøng daïng chi tieát gia coâng ñeå choïn maùy theo truïc naøo cho phuø hôïp ñeå ñaûm baûo söï thuaän lôïi trong gia coâng. Löïa choïn trung taâm gia coâng ñöùng hay trung taâm gia coâng ngang cuõng laø moät

Hình 4.9: Heä thoáng toïa ñoä treân maùy caét daây tia löûa ñieän

a) b) c)

Hình 4.8: Heä toïa ñoä treân maùy tieän CNC

+

Y


b)

Hình 4.10 : Chieàu caùc truïc toïa ñoä treân trung taâm gia coâng a) Trung taâm gia coâng 4 truïc X, Y, Z, B; b) Trung taâm gia coâng 5 truïc X, Y, Z, A, B

B

a)

TTGC ngang, ñaàu truïc chính thöïc hieän truïc quay A, ñaàu truïc chính B

TTGC ngang, baøn maùy thöïc hieän truïc quay A, ñaàu truïc chính thöïc hieän truïc quay B

TTGC ñöùng, baøn maùy thöïc hieän truïc quay C, ñaàu truïc chính thöïc hieän truïc

quay A

TTGC ñöùng, baøn maùy thöïc hieän truïc quay A, ñaàu truïc chính thöïc hieän truïc

Hình 4.11: Caùc trung taâm gia coâng 5 truïc theo caùc caùch phoái hôïp caùc truïc khaùc nhau


quyeát ñònh quan troïng. Ñoái vôùi trung taâm gia coâng nhieàu truïc, nhaø saûn xuaát khoâng cheá taïo haøng loaït theo moät kieåu naøo maø tuøy theo yeâu caàu (löïa choïn) cuûa khaùch haøng hay coøn goïi laø option maø hoï cung caáp maùy coù truïc quay treân cô sôû toå hôïp cuûa A, B, C laø A, B; A, C hay B, C.

Hình 4.11 minh hoïa truïc toïa ñoä cuûa caùc trung taâm gia coâng ñöùng hoaëc ngang 5 truïc coù truïc quay khaùc nhau (3 truïc tònh tieán vaø 2 truïc quay). Caùc truïc quay ñoù coù theå do baøn quay hoaëc ñaàu truïc chính thöïc hieän theo nhieàu caùch toå hôïp khaùc nhau. Taát caû caùc chieàu truïc treân hình 4.11 ñeàu tuaân theo quy taéc baøn tay phaûi cho caùc truïc tònh tieán vaø quy taéc vaën nuùt chai cho caùc truïc quay.

3. Heä thoáng kích thöôùc laäp trình NC vaø phöông phaùp ghi kích thöôùc treân baûn veõ cheá taïo khi gia coâng treân maùy CNC.

Laäp trình NC söû duïng hai phöông phaùp xaùc ñònh kích thöôùc:

a/ Laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái trong toaï ñoä Ñeà- caùc

Taát caû caùc kích thöôùc xaùc ñònh vò trí cuûa caùc ñieåm ñeàu xuaát phaùt töø moät goác chuaån nhaát chi tieát. Ñieåm goác chuaån ñoù goïi laø toaï ñoä goác cuûa chi tieát (Work coordinate).

Khi laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái thì treân baûn veõ cheá taïo neân phaûi ghi kích thöôùc theo kieåu tuyeät ñoái (hình 4.12) ñeå ngöôøi laäp trình ñôõ phaûi thay ñoåi tính toaùn laïi kích thöôùc so vôùi baûn veõ ghi kích thöôùc theo kieåu hoãn hôïp.

Heä thoáng xaùc ñònh kích thöôùc (hay vò trí) trong laäp trình NC

Tuyeät ñoái (Absolute)

Töông ñoái Töông ñoái (Icremental)

Tuyeät ñoái

Toaï ñoä Ñeà- caùc Toaï ñoä cöïc

Hình 4.12: Laäp trình vaø ghi kích thöôùc theo kích thöôùc tuyeät ñoái


b. Laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái hay gia soá (incremental) trong toïa ñoä Ñecac

Theo caùch xaùc ñònh kích thöôùc naøy, vò trí sau ñöôïc xaùc ñònh xuaát phaùt töø vò trí tröôùc cuûa noù, töùc laø neáu muoán xaùc ñònh vò trí cuûa ñieåm thöù 2 thì laáy ñieåm thöù nhaát laøm goác kích thöôùc, muoán xaùc ñònh vò trí ñieåm thöù 3 thì laáy ñieåm thöù 2 laøm goác kích thöôùc. Noùi chung caùch naøy ít duøng hôn caùch ghi kích thöôùc tuyeät ñoái. Khi muoán laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái thì baûn veõ cheá taïo phaûi ghi kích thöôùc theo kieåu töông ñoái laø thuaän lôïi nhaát (hình 4.13)

c. Laäp trình theo kích thöôùc trong heä toïa ñoä cöïc (polar coordinate system)

Toïa ñoä cöïc thöôøng ít khi duøng tuy nhieân trong nhieàu tröôøng hôïp ghi kích thöôùc theo toïa cöïc khaù thuaän lôïi. Ví duï khi muoán khoan 3 loã phaân boá ñeàu quanh 1 ñöôøng troøn chaúng haïn (hình 4.14), neáu duøng toïa ñoä Ñeâcac ñeå ghi toïa ñoä taâm cuûa caùc loã thì chaéc chaén seõ coù moät soá ñieåm coù toïa ñoä leû thaäp phaân maát coâng cho ngöôøi ghi kích thöôùc hoaëc ngöôøi laäp trình phaûi baám maùy tính ñeå tính caùc toïa ñoä naøy. Trong khi ñoù neáu duøng toïa ñoä cöïc ta chæ caàn chæ ra goác cöïc, goùc giöõa taïo bôûi giöõa ñöôøng noái goác cöïc vaø ñieåm ñích vôùi truïc X, chæ ra baùn kính vectô (khoaûng caùch töø goác cöïc vaø ñieåm ñích).

Laäp trình theo toïa ñoä cöïc cuõng coù 2 caùch ghi kích thöôùc tuyeät ñoái vaø töông ñoái. Ñeå bieát chi tieát, xin xem ôû phaàn laäp trình phía sau.

d. Vaán ñeà ghi dung sai, ñoä nhaùm treân baûn veõ cheá taïo chi tieát gia coâng treân maùy CNC

Caùc maùy CNC thöôøng coù ñoä chính xaùc tính toaùn cao hôn 0,001 mm. Cuõng gioáng nhö maùy coâng cuï truyeàn thoáng, caùc maùy CNC khaùc nhau theo caùc tieâu chuaån khaùc nhau vaø caùc haõng cheá taïo khaùc nhau coù caáp chính xaùc khaùc nhau. Ñoái vôùi caùc maùy CNC nhoùm caét goït

20

20

30

20 20 30 Khoaûng caùch vaø höôùng dòch chuyeån doïc theo caùc truïc

Doøng leänh chæ ra chuyeån ñoäng cuûa dao töø ñieåm A

ñeán ñieåm B

dao

Hình 4.13: Laäp trình vaø ghi kích thöôùc theo kích thöôùc töông ñoái

Hình 4.14: Söû duïng toïa ñoä cöïc ñeå laäp trình


thoâng duïng, neáu maùy coøn môùi, ñoä chính xaùc dòch chuyeån cuûa ñoäng cô daãn ñoäng baøn maùy hay xe dao cuõng xaáp xæ côõ 1µm. Tuy nhieân ñoä chính xaùc gia coâng noùi chung laø thaáp hôn do nhieàu yeáu toá sai soá nhö ñaõ ñeà caäp trong chöông 1. Ñoái vôùi maùy CNC, ñeå ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc 0,002 - 0,005 mm laø ñieàu deã daøng thöïc hieän khi duïng cuï caét ñaûm baûo chaát löôïng vaø cheá ñoä caét hôïp lyù.

Vieäc ghi dung sai kích thöôùc treân caùc baûn veõ cheá taïo treân maùy CNC khoâng coøn mang yù nghóa quan troïng vaø khaét khe nhö ñoái vôùi gia coâng treân maùy truyeàn thoáng bôûi möùc ñoä gia coâng chính xaùc vaø ñoàng nhaát cuûa maùy CNC raát cao. Tuy nhieân nhöõng kích thöôùc baét buoäc phaûi cheá taïo trong phaïm vi dung sai naøo ñoù côõ < 0,02 mm thì caàn thieát phaûi ghi dung sai ñeå ngöôøi laäp trình vaø vaän haønh maùy chuù yù trong xaùc ñònh chieàu saâu caét, löôïng chaïy dao; caån thaän trong vieäc xaùc ñònh toïa ñoä goác cuûa chi tieát, caùch gaù ñaët chi tieát cuõng nhö caùch ñieàu chænh vaø so dao.

Veà ñoä nhaùm beà maët gia coâng treân maùy CNC: Nhìn chung, vôùi cuøng chöùc naêng gia coâng tieän hay phay thì maùy CNC coù theå gia coâng ñaït ñoä boùng cao hôn maùy truyeàn thoáng 1 ñeán 2 caáp bôûi lyù do cheá ñoä caét goït gia coâng treân maùy CNC deã daøng ñieàu chænh voâ caáp, dao cuï toát hôn, ñoä cöùng vöõng vaø ñoä chính xaùc cuûa maùy CNC cao hôn. Tuy nhieân ñeå gia coâng caùc maët cong phöùc taïp thì ñoä nhaùm beà maët khaù lôùn do veát cuûa duïng cuï ñeå laïi. Luùc naøy muoán giaûm ñoä nhaáp nhoâ thì phaûi taêng maät ñoä ñöôøng chaïy dao, khi ñoù thôøi gian gia coâng seõ taêng leân.

Ñeå gia coâng caùc beà maët cong phöùc hôïp vaø phöùc taïp coù ñoä boùng cao thì thöôøng phaûi chuyeån sang maùy gia coâng tia löûa ñieän coù ñieän cöïc ñònh hình ôû cheá ñoä gia coâng tinh (Ra=1µ m) hoaëc phaûi maøi baèng maùy maøi sieâu aâm, caïo söûa vaø ñaùnh boùng laïi beà maët sau khi

gia coâng cô.

4. Khaùi nieäm vaø quy öôùc veà caùc ñieåm chuaån treân maùy CNC.

Treân maùy coâng cuï CNC noùi chung vaø maùy phay CNC noùi rieâng, ngöôøi ta quy öôùc nhieàu loaïi ñieåm chuaån khaùc nhau, trong ñoù coù 4 ñieåm chuaån quan troïng nhaát caàn bieát laø :

- Goác toïa ñoä maùy M (Machine zero)

- Ñieåm tham chieáu ñònh chuaån cuûa maùy (Reference point)

- Ñieåm tham chieáu duïng cuï caét T (Tool referent point)

- Goác toïa ñoä chi tieát gia coâng (Work part zero)

Hình 4.15: Caùc ñieåm chuaån treân maùy tieän vaø maùy phay CNC


a) Ñieåm zero M (ñieåm khoâng cuûa maùy)

Moãi maùy coâng cuï ñieàu khieån soá ñeàu laøm vieäc vôùi heä thoáng toaï ñoä maùy. Ñieåm zero cuûa maùy laø ñieåm goác cuûa heä toïa ñoä tham chieáu cuûa maùy. Ñieåm khoâng cuûa maùy do nhaø cheá taïo thieát laäp vaø khoâng theå thay ñoåi. Noùi chung, ñieåm khoâng cuûa maùy M naèm ôû taâm truïc chính vaø taïi ñaàu truïc chính (choã maët bích cuûa maâm caëp) ñoái vôùi maùy tieän CNC vaø goùc treân traùi cuûa baøn maùy mang chi tieát ñoái vôùi maùy phay ñöùng.

b) Ñieåm tham chieáu R (reference point)

Caùc maùy coâng cuï coù heä thoáng ño quaûng ñöôøng dòch chuyeån thao phöông phaùp gia soá caàn coù ñieåm goác ñeå ñònh vò trí cuûa duïng cuï caét vaø baøn maùy mang chi tieát. Ñieåm ñònh vò naøy goïi laø ñieåm tham chieáu R. Noù naèm ngay ñieåm giôùi haïn taïi coâng taéc haønh trình treân caùc truïc vít me. Toaï ñoä cuûa ñieåm tham chieáu coù quan heä vôùi ñieåm khoâng cuûa maùy vaø luoân luoân coù giaù trò baèng nhau. Sau khi khôûi ñoäng maùy, ñieåm tham chieáu seõ ñöôïc xaùc ñònh hoaøn toaøn cho caùc truïc ñeå ñònh vò trí goác cho heä thoáng ño quaûng ñöôøng dòch chuyeån theo phöông phaùp gia soá (xem hình 4.15).

c) Goác toïa ñoä cuûa chi tieát gia coâng W (Work part zero)

Goác toïa ñoä cuûa chi tieát gia coâng W laø moät ñieåm do ngöôøi söû duïng maùy ñònh nghóa vaø thöôøng choïn laø moät ñieåm naèm treân chi tieát gia coâng (coù theå laø taâm maët treân hoaëc taïi caùc goùc cuûa chi tieát gia coâng khi gia coâng treân maùy phay vaø taâm maët ñaàu beân phaûi cuûa chi tieát khi gia coâng tieän (hình 4.17)). Goác toïa ñoä chi tieát gia coâng coù toïa ñoä tuyeät ñoái ñoái vôùi ñieåm zero cuûa maùy. Khi thieát laäp ñieåm goác toïa ñoä chuûa chi tieát ta phaûi ñaët noù truøng vôùi goác toïa ñoä chi tieát luùc ta laäp chöông trình NC baèng tay töø baûn veõ cheá taïo chi tieát hoaëc laäp trình gia coâng nhôø caùc phaàn meàm CAD/CAM.

Moät soá maùy CNC cho pheùp ngöôøi duøng ñònh nghóa ñeán toái ña 6 goác toïa ñoä chi tieát coù maõ töø G54, G55, G56, G47, G58 vaø G59.

(a) b)

Hình 4.16 Vò trí ñieåm chuaån M treân maùy tieän (a) vaø maùy phay (b )

Hình 4.17: Minh hoïa goác toïa ñoä chi tieát W khi gia coâng phay vaø tieän


d) Ñieåm thao chieáu cuûa dao caét T (Tool reference point)

Heä ñieàu khieån cuûa maùy chæ nhaän bieát chuyeån ñoäng cuûa ñieåm tham chieáu cuûa dao T chöù khoâng nhaän bieát chuyeån ñoäng cuûa muõi dao vì caùc dao khaùc nhau coù chieàu daøi vaø hình daùng hình hoïc khaùc nhau. Do vaäy khi vieát chöông trình NC chính laø chæ ñöôøng chuyeån ñoäng cuûa toïa ñoä ñieåm T so vôùi ñieåm khoâng coá ñònh cuûa maùy M. Ñeå muõi dao gia coâng ñuùng bieân daïng mong muoán thì ta coøn phaûi thöïc hieän böôùc hieäu chænh chieàu daøi muõi dao vaø baùn kính duïng cuï caét (vaán ñeà naøy seõ ñöôïc ñeà caäp cuï theå ôû phaàn laäp trình gia coâng)

5. Cuù phaùp caâu leänh vaø caáu truùc cuûa moät chöông trình NC

5.1 Cuù phaùp (hay ñònh daïng) cuûa caùc caâu leänh trong chöông trình NC

Ñònh daïng chung cuûa caùc leänh trong chöông trình NC laø kieåu maãu töï ñòa chæ (Word address format). Kieåu Word address format laø kieåu maø moät khoái leänh (block) goàm 1 hoaëc nhieàu töø, moät töø goàm moät chöõ caùi töø A÷Z vaø theo sau laø con soá (coù theå coù daáu)

Word= Address + Number

Ví duï : X-1500 thì X-1500 laø troïn moät töø trong ñoù X laø ñòa chæ chæ toïa ñoä X, -1500 laø con soá chæ giaù trò cuûa toïa ñoä X.

Laäp trình NC döïa vaøo moät soá löôïng lôùn caùc maõ (code) khaùc nhau ñeå chuyeån thoâng tin cuûa chöông trình ñeán caùc ñoäng cô servo, caùc rôle hay caùc coâng taéc vi maïch…, nhaèm thöïc hieän caùc chuyeån ñoäng caàn thieát ñeå gia coâng chi tieát. Caùc maõ naøy tuaân theo moät tieâu chuaån ñaõ thoáng nhaát hoùa (tieâu chuaån DIN 66025), chuùng ñöôïc gheùp noái vôùi nhau theo moät thöù töï logic moãi doøng thoâng tin goïi laø moät block (khoái), moãi khoái nhaát thieát phaûi chöùa ñuû caùc thoâng tin toái thieåu ñeå thöïc hieän moät böôùc gia coâng hay moät taùc vuï naøo ñoù.

Ñeå baét ñaàu vieäc hieåu caáu truùc vaø yù nghóa cuûa töøng leänh trong laäp trình NC, ví duï ta coù moät khoái leänh: N110 G01 X20 Y30 F150

Trong ñoù :

N laø soá thöù töï cuûa khoái leänh ;

G01 laø maõ leänh baét dao caét chuyeån ñoäng thaúng,

X=20,Y=30 laø toïa ñoä cuûa ñieåm ñích caàn ñeán,

F150 laø toác ñoä chaïy dao 150 mm/phuùt.

Moãi caâu leänh goàm caùc maãu töï ñòa chæ ví duï G, X, Y, Z, S, T, F…vaø theo sau caùc chöõ naøy laø caùc con soá duøng ñeå xaùc ñònh yù nghóa cuûa caùc chöõ caùi (ví duï G1, G2, G3, M6, M8, M9…) hoaëc vò trí toïa ñoä (ví duï X5.0 Y7,5 Z10,3), hoaëc toác ñoä truïc chính (S1500), hoaëc löôïng chaïy dao (F200)…

Daïng thöôøng gaëp cuûa khoái leänh (block) NC nhö sau, Ví duï :

N320 G90 G01 X50.0 Y100.0 F250 M08

Soá thöù töï G code

(chöùc naêng chính)

Chöùc naêng chaïy dao

M code (chöùc naêng

boå trôï)

Kích thöôùc

T

T

Hình 4.18: Ñieåm tham chieáu cuûa duïng cuï caét


Ñaàu khoái leänh laø soá thöù töï baét ñaàu töø chöõ N duøng ñeå ñònh danh cho khoái leänh coù ích cho vieäc tìm kieám. Boû N vaø soá thöù töï trong caâu leänh cuõng ñöôïc (khoâng aûnh höôûng ñeán chöùc naêng gia coâng). Cuoái caâu leänh laø daáu chaám phaåy cho bieát heát caâu leänh. Trong moät caâu leänh coù theå coù nhieàu G_code khaùc nhau nhöng chæ söû duïng toái ña 3 M_code.

5.2 Maõ NC söû duïng trong laäp trình :

Caùc maõ NC coù theå chia laøm 2 loaïi chính : G_code vaø M_code

Ngoaøi caùc maõ G vaø M ra coøn coù caùc maõ sau:

F : Löôïng chaïy dao

S : Toác ñoä truïc chính

D : Ñòa chæ hieäu chænh baùn kính dao

H : Ñòa chæ hieäu chænh chieàu daøi dao

P : Goïi chöông trình con

T : Ñòa chæ (soá hieäu) duïng cuï caét

A : Goùc

R : + Baùn kính ñöôøng troøn, cung troøn

+ Ñieåm tham chieáu (söû duïng vôùi G81, G82, G83)

Q : Chieàu saâu moãi laàn khoan xuoáng trong chu trình khoan loã saâu coù cô cheá beû phoâi

Beân caïnh caùc maõ treân coøn coù caùc maõ khaùc thöôøng hay goïi laø caùc maãu töï ñòa chæ (address character), chuùng bao goàm caùc chöõ caùi döôùi ñaây:

N : Soá thöù töï caâu leänh

X : Toïa ñoä truïc X

Y : Toïa ñoä truïc Y

Z : Toïa ñoä truïc Z

I : Toïa ñoä X cuûa taâm cung troøn hay ñöôøng troøn

J : Toaï ñoä Y cuûa taâm cung troøn hay ñöôøng troøn

K : Toaï ñoä Z cuûa taâm cung troøn hay ñöôøng troøn

(Löu yù : F, S, D, H, P, T, A, R, Q cuõng coøn ñöôïc goïi laø caùc maãu töï ñòa chæ)

Caùc loaïi maõ G_code vaø M_code thöôøng söû duïng cho laäp trình phay döïa theo tieâu chuaån DIN 66025 – CHLB Ñöùc. Heä ñieàu khieån FANUC 21i ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.1

- Chuyeån ñoäng nhanh - Noäi suy thaúng - Noäi suy voøng - Hieäu chænh dao

- Baät /taét truïc chính - Baät /taét trôn nguoäi - Chieàu quay truïc chính - Thay dao

Caùc leänh veà chuyeån ñoäng

G_code

M_code Caùc leänh phuï trôï

Caùc maõ chính cuûa chöông trình NC

Hình 4.19 : Caùc loaïi code duøng trong chöông trình NC


Löu yù : Ñoái vôùi laäp trình cho maùy tieän vaø trung taâm gia coâng tieän, chöùc naêng cuûa moät vaøi G_code vaø M_code coù theå khaùc nhau ñoái vôùi maùy phay vaø maùy tieän, hoaëc coù moät soá G_code vaø M_code khoâng xuaát hieän ôû laäp trình phay nhöng coù ôû laäp trình tieän. Lyù do nhö sau:

- Moät vaøi ñaëc ñieåm chuyeån ñoäng cuûa maùy phay vaø maùy tieän khaùc nhau.

- Do nhaø cheá taïo maùy coâng cuï söû duïng theâm moät soá G_code ñeå taïo theâm moät soá chöùc naêng ñaëc bieät cho maùy cuûa hoï.

Do vaäy khi laäp trình cho caùc maùy vaø heä ñieàu khieån cuï thể, xin xem theâm Operation Manual. Phaïm vi taøi lieäu naøy chuû yeáu döïa theo heä ñieàu khieån FANUC.

Baûng 4.1: Caùc maõ G_code söû duïng trong laäp trình gia coâng phay vôùi heä ñieàu khieån FANUC 21i

Xeáp theo thöù töï taêng daàn Xeáp theo nhoùm chöùc naêng G0 Chaïy dao nhanh Nhoùm dòch chuyeån G1 Noäi suy (chaïy dao thaúng) G0 Chaïy dao nhanh G2 Noäi suy voøng cuøng chieàu kim ñoàng hoà G1 Noäi suy (chaïy dao thaúng) G3 Noäi suy voøng ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà G2 Noäi suy voøng cuøng chieàu kim ñoàng hoà G4 Döøng chaïy dao G3 Noäi suy voøng ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà G5 Gia coâng toác ñoä cao G4 Thôøi gian döøng chaïy dao G9 Döøng baét buoäc G5 Gia coâng toác ñoä cao G15 Huyû boû heä toïa ñoä cöïc G9 Döøng baét buoäc G16 Chuyeån sang heä toïa ñoä cöïc G61 Döøng baét buoäc G17 Choïn maët phaúng gia coâng XY G63 Mode gia coâng ren G18 Choïn maët phaúng gia coâng XZ G64 Mode gia coâng bình thöôøng G19 Choïn maët phaúng gia coâng ZY G28 Trôû veà ñieåm tham chieáu G20 Kích thöôùc heä inch G29 Veà vò trí cuõ töø ñieåm tham chieáu G21 Kích thöôùc heä met Löïa choïn maët phaúng G22 Thieát laäp khoâng gian gia coâng G17 Choïn maët phaúng gia coâng XY G23 Boû khoâng kieåm tra khoâng gian gia coâng G18 Choïn maët phaúng gia coâng XZ G28 Trôû veà ñieåm tham chieáu G19 Choïn maët phaúng gia coâng ZY G29 Veà vò trí cuõ töø ñieåm tham chieáu Hieäu chænh baùn kính dao G40 Huyû boû hieäu chænh baùn kính dao G40 Huyû boû hieäu chænh baùn kính dao G41 Hieäu chænh baùn kính dao beân traùi G41 Hieäu chænh baùn kính dao beân traùi

G42 Hieäu chænh baùn kính dao beân phaûi G42 Hieäu chænh baùn kính dao beân phaûi G43 Hieäu chænh chieàu daøi dao (döông) G43 Hieäu chænh chieàu daøi dao (döông) G44 Hieäu chænh chieàu daøi dao höôùng aâm G44 Hieäu chænh chieàu daøi dao höôùng aâm G49 Huûy boû hieäu chænh chieàu daøi dao G49 Huûy boû hieäu chænh chieàu daøi dao G50 Huûy boû tyû leä phoùng to hay thu nhoû Chuyeån ñoåi toïa ñoä G51 Cheá ñoä tyû leä hình hoïc G15 Huyû boû heä toïa cöïc G52 Thieát laäp heä toïa ñoä ñòa phöông G16 Chuyeån sang heä toïa ñoä cöïc G53 Löïa choïn heä thoáng toïa ñoä maùy G50 Huûy boû tyû leä phoùng to hay thu nhoû G54 Thieát laäp (choïn) toïa ñoä goác chi tieát G51 Cheá ñoä tyû leä hình hoïc G55 Choïn goác toïa ñoä treân chi tieát (löïa choïn 2) G52 Thieát laäp heä toïa ñoä ñòa phöông G56 Choïn goác toïa ñoä treân chi tieát (löïa choïn 3) G53 Löïa choïn heä thoáng toïa ñoä maùy G57 Choïn goác toïa ñoä treân chi tieát (löïa choïn 4) G54 Thieát laäp (choïn) toïa ñoä goác chi tieát G58 Choïn goác toïa ñoä treân chi tieát (löïa choïn 5) G55 Choïn goác toïa ñoä chi tieát (löïa choïn 2) G59 Choïn goác toïa ñoä treân chi tieát (löïa choïn 6) G56 Choïn goác toïa ñoä chi tieát (löïa choïn 3) G61 Döøng baét buoäc G57 Choïn goác toïa ñoä chi tieát (löïa choïn 4)


G63 Mode gia coâng ren G58 Choïn goác toïa ñoä chi tieát (löïa choïn 5) G66 Goïi thöïc hieän Macroâ G59 Choïn goác toïa ñoä chi tieát (löïa choïn 6) G67 Huyû goïi Macroâ G68 Thöïc hieän pheùp xoay hình hoïc G68 Thöïc hieän pheùp xoay hình hoïc G69 Huûy pheùp xoay G69 Huûy pheùp xoay G92 Thieát laäp tröôùc goác toïa ñoä chi tieát G80 Huûy boû chu trình gia coâng Toác ñoä chaïy dao G81 Chu trình khoan thöôøng G94 Toác ñoä chaïy dao phuùt G82 Chu trình doa G95 Toác ñoä chaïy dao voøng G83 Chu trình khoan loã sau Kích thöôùc G84 Chu trình taroâ ren G20 Kích thöôùc heä inch G85 Chu trình khoeùt G21 Kích thöôùc heä met G90 Laäp trình kích thöôùc tuyeät ñoái G90 Laäp trình kích thöôùc tuyeät ñoái G91 Laäp trình kích thöôùc töông ñoái G91 Laäp trình kích thöôùc töông ñoái G92 Thieát laäp tröôùc goác toïa ñoä chi tieát Macroâ mode G94 Toác ñoä chaïy dao/phuùt G66 Goïi thöïc hieän Macroâ G95 Toác ñoä chaïy dao/voøng G67 Huyû goïi Macroâ G98 Luøi dao veà maët phaúng an toaøn ban ñaàu Khoâng gian an toaøn gia coâng G99 Khoâng luøi veà maët phaúng ban ñaàu maø luøi veà

möùc baét ñaàu aên dao G22 Thieát laäp khoâng gian gia coâng

G23 Boû khoâng kieåm tra khoâng gian gia coâng Caùc M_code thöôøng gaëp trong gia coâng phay vôùi heä ñieàu khieån FANUC 21i

Xeáp theo thöù töï taêng daàn Xeáp theo nhoùm chöùc naêng M0 Döøng chöông trình Nhoùm döøng chöông trình M1 Döøng chöông trình coù löïa choïn M0 Döøng chöông trình M2 Keát thuùc chöông trình M1 Döøng chöông trình coù löïa choïn M3 Quay truïc chính theo chieàu kim ñoàng hoà M2 Keát thuùc chöông trình M4 Quay truïc chính ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà M30 Keát thuùc chöông trình (con troû hay

baêng töø quay laïi töø ñaàu) M5 Döøng truïc chính Truïc chính vaø dung dòch trôn nguoäi M6 Thay dao M3 Quay truïc chính theo chieàu ñoàng hoà M7 Môû dung dòch trôn nguoäi (ñöôøng qua loã dao) M4 Quay truïc chính ngöôïc chieàu ñoàng hoà M8 Môû dung dòch trôn nguoäi M5 Döøng truïc chính M9 Taét dung dòch trôn nguoäi M7 Môû dung dòch trôn nguoäi (M8) M10 Keïp chaët (truïc quay C) M8 Môû dung dòch trôn nguoäi (M7) M11 Nôùi loûng M9 Taét dung dòch trôn nguoäi M19 Ñònh höôùng goùc quay truïc chính vaø döøng M19 Ñònh höôùng goùc quay truïc chính vaø döøng M20 Huûy boû ñònh höôùng truïc M20 Huûy boû ñònh höôùng truïc M21 Baät ñoái xöùng göông truïc X Leänh veà dao caét M22 Taét ñoái xöùng göông truïc X M6 Thay dao M23 Baät ñoái xöùng göông truïc Y M25 Cho pheùp thay dao baèng tay M24 Taét ñoái xöùng göông truïc Y Leänh veà caùc truïc M25 Cho pheùp thay dao baèng tay M10 Keïp chaët (truïc quay C) M30 Keát thuùc chöông trình (con troû hay baêng töø

quay laïi töø ñaàu) M11 Nôùi loûng cô caáu keïp

M48 Cho pheùp thay ñoåi toác ñoä truïc chính vaø M21 Baät ñoái xöùng göông truïc X


löôïng chaïy dao M49 Cho pheùp thay ñoåi toác ñoä truïc chính vaø

löôïng chaïy dao M22 Taét ñoái xöùng göông truïc X

M98 Reõ nhaùnh töø chöông trình chính sang chöông trình con

M23 Baät ñoái xöùng göông truïc Y

M99 Töø chöông trình con trôû veà chöông trình chính

M24 Taét ñoái xöùng göông truïc Y

Löôïng chaïy dao vaø toác ñoä truïc chính M48 Cho pheùp thay ñoåi toác ñoä truïc chính vaø

löôïng chaïy dao M49 Cho pheùp thay ñoåi toác ñoä truïc chính vaø

löôïng chaïy dao Chöông trình con M98 Reõ nhaùnh töø chöông trình chính sang

chöông trình con M99 Töø chöông trình con trôû chöông trình

chính

•••• Möùc taùc ñoäng cuûa G - code vaø M - code

- G-code ñöôïc phaân laøm hai loaïi: noäi truù vaø khoâng noäi truù (modal vaø non-modal)

- G- code modal taùc ñoäng ñöôïc löu vaøo boä nhôù vaø taùc ñoäng cho ñeán khi gaëp moät G-code khaùc trong nhoùm ñöôïc goïi

Ví duï: G01 vaø G00 laø modal G - code

G01 X _ ;

Z _ ; G01 taùc duïng trong toaøn boä caùc khoái leänh naøy

Y _ ; (daáu _ coù nghóa laø moät con soá naøo ñoù phaûi nhaäp)

G00 Z _ ;

- G code non-modal (khoâng noäi truù) chæ coù taùc duïng ngay trong khoái leänh cuûa noùù

Ñeå bieát caùc G-code naøo maø modal vaø non-modal, xem phuï luïc 1 cuoái taøi lieäu

•••• Theo möùc taùc ñoäng, M- code ñöôïc chia laøm 2 nhoùm :

a) Löu tröõ trong boä nhôù cho ñeán khi gaëp moät M-code cuøng nhoùm

Ví duï : M08 môû dung dòch trôn nguoäi, noù chæ taét khi naøo gaëp M09 do vaäy coù theå goïi laø modal M-code

b) Chæ taùc ñoäng trong phaïm vi caâu leänh chöùa noù, coù theå goïi laø non-modal M code

Ví duï :M06 goïi thay duïng cuï caét

•Theo thöù töï thöïc hieän trong khoái leänh (doøng leänh), M-code ñöôïc chia laøm hai 2 loaïi :

a) Loaïi taùc ñoäng ngay:

Ví duï: M03 quay truïc chính CW ; M08 môû dung dòch trôn nguoäi

b) Loaïi taùc ñoäng cuoái caâu leänh.

Ví duï : M05 duøng truïc chính

Neáu ta vieát M05 G01 X_Y_ thì maùy thöïc hieän xong chaïy dao thaúng ñeå caét goït ñeán toaï ñoä X_Y_ roài môùi döøng truïc chính (khoâng quay)

Chuù yù : Neáu coù nhieàu G code cuøng nhoùm xuaát hieän treân moät doøng leänh thì chæ coù G- code sau cuøng coù taùc duïng. Ví duï coù caâu leänh G0 G01 X10.5 Y20.5 thì khi ñoù chæ coù G01 coù taùc duïng.


Noùi chung, trong moät khoái leänh chæ duøng moät M-code, tuy nhieân cuõng coù theå söû duïng toái ña ñeán 3 M-code khoâng choáng ñoái nhau neáu ñaët bit 7 (M3B) cuûa bieán No. 3404 sang giaù trò 1. (Xem soå tay höôùng daãn söû duïng cuûa heä ñieàu khieån FANUC ñeå bieát theâm chi tieát).

Khi caùc G-code nhoùm chuyeån ñoäng nhö G00, G01, G02, G03 xen vaøo mode caùc chu trình khoan – doa nhö G81, G82, G83… thì chu trình khoan bò huyû coøn caùc G code chuyeån ñoäng vaãn taùc ñoäng bình thöôøng.

5.3 Caáu truùc cuûa moät chöông trình NC :

Chöông trình NC bao goàm nhieàu khoái leänh (block), baét ñaàu laø daáu hieäu baét ñaàu chöông trình, soá chöông trình vaø cuoái cuøng seõ coù leänh keát thuùc chöông trình.

Noäi dung moät chöông trình NC bao goàm 3 phaàn:

- Baét ñaàu chöông trình vaø caùc caøi ñaët ban ñaàu.

- Gia coâng

- Taét heä thoáng vaø keát thuùc chöông trình

Sau ñaây laø ví duï veà moät chöông trình ñôn giaûn, phay caùc ñöôøng nhö hình veõ 4.20

Chieàu saâu raõnh baèng 10mm

Chieàu roäng raõnh baèng 6mm

Ta choïn duïng cuï caét laø dao phay ngoùn coù d=6mm

Laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái. Toác ñoä truïc chính 1500v/phuùt, löôïng chaïy dao 120mm/phuùt.

Giaû söû tung ñoä Z cuûa ñieåm goác toïa ñoä chi tieát laø maët treân cuûa phoâi.

Qua ví duï treân ta thaáy cuù phaùp cuõng nhö coâng vieäc vieát moät chöông trình NC khoâng coù gì laø khoù laém, vaán ñeà caàn chuù yù laø raát deã nhaàm laãn veà toaï ñoä caùc ñieåm. Moät soá phaàn meàm hoã trôï laäp trình NC nhö Cimco Edit, CNC syntax editor coù theå giuùp baïn traùnh caùc loãi veà cuù phaùp khi laäp trình.

A

B

C E D

20 40 60 80 100 120

100

80

60

40

20

y

x

Hình 4.20

% O001 (chöõ O vaø soá 0) N05 G90 G21 G55; N10 T03 M06; N15 M03 S1500; N20 M08. N25 G00 X0.0 Y0.0; N30 X20.0 Y40.0 Z1.0 N35 G01 Z -10.0 F24; / caùc ghi chuù (maùy khoâng thöïc hieän) N40 G01 X60.0 Y00.0 F120; N45 X60.0 Y40.0; N50 G03 X100. Y40.0 R20.0 N55 G00 Z300.0; N60 M05; N65 M09; N70 M30;

Daáu hieäu baét ñaàu chöông trình Teân chöông trình baèng soá Toaï ñoä tuyeät ñoái, heä meùt, goác toaï ñoä chi tieát laø G55 Thay dao soá 3 (taát nhieân laø dao phay ngoùn d=6mm) Quay truïc chính 1500v/ph cuøng chieàu kim ñoàng hoà Môû dung dòch trôn nguoäi Chaïy nhanh ñeán toaï ñoä x=0, y=0 Haï dao nhanh xuoáng caùch chi tieát 1 mm AÊn dao ñi xuoáng saâu 10 mm, löôïng aên dao 24mm/ph (ghi chuù baét ñaàu baèng daáu (/) ôû ñaàu doøng leänh) Chaïy dao thaúng töø A ñeán B, giöõ nguyeân Z Chaïy dao thaúng ñeán C Chaïy dao voøng cung troøn CD baùn kính 20 mm Nhaác dao leân caùch beà maët chi tieát 300 mm Ngöøng truïc chính Taét dung dòch trôn nguoäi Keát thuùc chöông trình

Baét ñaàu vaø caøi ñaët

chöông trình

Gia coâng (caùc leänh chuyeån

ñoäng cuûa dao)

Taét heä thoáng vaø keát thuùc


Noùi moät caùch ñôn giaûn, quaù trình vieát chöông trình NC chaúng qua laø vieäc ñi qua tuaàn töï caùc böôùc gia coâng theo caùc quy öôùc. Tröôùc khi laäp chöông trình NC ta phaûi nghieân cöùu baûn veõ chi tieát, choïn thöù töï gia coâng, cheá ñoä coâng ngheä, choïn duïng cuï caét, phöông phaùp gaù ñaët, choïn goác toaï ñoä chi tieát, choïn heä thoáng ghi kích thöôùc. Neáu caàn thieát phaûi xaây döïng baûng toïa caùc chi tieát vaø sau ñoù laø coâng vieäc soaïn thaûo chöông trình.

Ñeå hoå trôï cho coâng vieäc laäp trình ta coù theå söû duïng tôø maãu sau:

Teân chi tieát: Ngöôøi laäp trình:

Maùy: Ngaøy: Trang

Baûng laäp chöông trình

Thoâng tin veà caøi ñaët :

N G X Y Z I J K R F S T M - -

5 21,91 3 6

10 1500 03

15 08

20 0 0.0 0.0

25 20.0 40.0 10.0

30 01 60.0 80.0 120

Chuù yù: Ñoái vôùi soá thöù töï cuûa caâu leänh ñaùnh sao cuõng ñöôïc mieãn sao laø theo thöù töï taêng daàn. Ngöôøi ta thöôøng ñaùnh 5, 10, 15, 20, … phoøng khi cheøn theâm vaøo moät soá khoái leänh taïi vò trí naøo ñoù. Khoâng ñaùnh soá thöù töï cuõng ñöôïc. Muïc ñích cuûa ñaùnh soá thöù töï chæ vò trí caâu leänh trong chöông trình cho deã. Maùy coù theå tìm ñeán vò trí caàn cuûa chöông trình thoâng qua soá vò trí cuûa khoái leänh.

- Daáu % baùo hieäu ñaàu chöông trình (coù saün treân maùy khi môû trình soaïn thaûo edit ñeå goõ chöông trình qua baøn phím coù treân maùy).

- Coù theå taïo caùc doøng chuù thích naèm trong caëp ngoaën ñôn. Khi gaëp choã chuù thích, boä ñieàu khieån chöông trình seõ boû qua khoâng thöïc hieän ñoaïn naøy.

- Teân chöông trình baét ñaàu baèng chöõ O hoaëc daáu: ñoái vôùi ISO code vaø theo sau laø toái ña 4 con soá, ví duï O9999.

6) ÖÙng duïng cuûa G code vaø M code cô baûn trong laäp trình phay.

Laäp moät chöông trình NC khoâng khoù höng maát khaù nhieàu gian neáu gaëp chöông trình lôùn, (khoái löôïng gia coâng lôùn, nhieàu ñöôøng chaïy dao).

Coù khoaûng 109 G code vaø M code nhöng thöïc ra neáu naém khoaûng 30 ÷ 40 G code vaø khoaûng 10 M code laø ta laäp cuõng nhö coù theå nhö ñoïc vaø hieåu ñöôïc caùc chöông trình gia coâng phay thöôøng gaëp treân maùy CNC. Thaät vaäy, gia coâng cô laø thöïc hieän caùc chuyeån ñoäng chaïy khoâng vaø chuyeån ñoäng caét, töùc laø caàn G00, G01, G02, G03 laø coù theå chaïy dao nhanh, chaïy dao thaúng hay chaïy dao voøng theo cung troøn. Theâm vaøo moät soá chöùc naêng khaùc cuûa caùc G code khaùc vaø moät soá chöùc naêng phuï nöõa laø coù theå taïo thaønh chöông trình gia coâng hoaøn chænh.


Sau ñaây seõ giaûi thích chöùc naêng, cuù phaùp cuï theå vaø öùng duïng cuûa caùc G code vaø M code thöôøng gaëp. Caùc ví duï seõ ñi töø deã ñeán khoù hôn vaø ngaøy caøng theo höôùng phoái hôïp.

Caùc G code vaø M code ñöôïc trình baøy theo nhoùm ñeå tieän cho vieäc tham khaûo.

6.1 Nhoùm G code dòch chuyeån duïng cuï caét

• G00: chuyeån dao nhanh ñeán vò trí caàn thieát:

Cuù phaùp: (Format): N_ G00 X_ Y_Z _

Leänh G00 coù chöùc naêng dòch chuyeån nhanh duïng cuï caét töø vò trí hieän taïi ñeán vò trí ñích coù toaï ñoä X_, Y_, Z_ vôùi toác ñoä dòch chuyeån toái ña cuûa maùy (töø 5÷21 m/phuùt). Toác ñoä naøy tuøy thuoäc vaøo maùy vaø coù theå thay ñoåi ñöôïc baèng caùch thieát laäp laïi giaù

trò cuûa parameter trong maùy CNC.

Chuù yù: Khi duøng leänh dòch chuyeån G00, khoâng ñöôïc ñeå cho dao chaïm vaøo phoâi neáu khoâng söï coá gaõy dao seõ xaûy ra. G00 dòch chuyeån nhanh duïng cuï caét töø ñieåm hieän taïi ñeán ñieåm ñích theo ñöôøng ngaén nhaát (ñöôøng thaúng). Do vaäy khi söû duïng leänh naøy phaûi chuù yù va chaïm dao vaø phoâi. Khi gia coâng xong, ruùt dao leân thì phaûi ruùt theo höôùng thaúng ñöùng (khi thay ñoåi Z )

• G01: chaïy dao (noäi suy) theo ñöôøng thaúng:

Cuù phaùp : N_ G01 X_ Y_ Z_ F _

Duïng cuï caét dòch chuyeån töø vò trí hieän taïi ñeán vò trí ñích coù toïa ñoä X_ Y_ Z_

Chuù yù: Khoâng phaûi nhaát thieát ñaày ñuû X_ Y_ Z_

Neáu ta vieát:

G01 X_F _ : Chaïy dao song song truïc X (vì Y khoâng ñoåi)

G01 Y_F _ : Chaïy dao song song truïc Y.

G01 Z _ F _ : Chaïy dao leân xuoáng theo truïc Z.

G01 X_ Y_ F _ : Chaïy dao song song trong maëtphaúng XY.

G01 X_ Y_ Z_ F_ : Chaïy dao thaúng cheùo trong khoâng gian.

Khi söû duïng G01 thì phaûi coù löôïng chaïy dao F trong doøng leänh ñoù hoaëc ôû phía tröôùc.

Ví duï :

Gia coâng caùc raõnh thaúng lieân tuïc ABCD (hình 4.22) coù:

Chieàu roäng raõnh = 8mm (choïn dao soá 1)

Chieàu saâu raõnh = 5 mm

Goác toïa ñoä (X,Y) chi tieát taïi ñieåm A, toïa ñoä Z cuûa ñieåm goác naèm ngay treân maët cuûa phoâi.

Hình 4.21: Söï coá gaõy dao khi chaïy dao nhanh va phaûi phoâi

20 40 60 80 100 120

120

100

80

60

40

20 A

B C

D

Hình 4.22

G code


1 Kích thöôùc tuyeät ñoái heä mm.

2 Thay dao soá 1.

3 Quay truïc chính cuøng chieàu kim ñoàng hoà, toác ñoä 1250v/phuùt.

4 Chaïy nhanh ñeán X0 Y0.

5 Haï dao xuoáng caùch maët treân 10mm.

6 AÊn saâu dao xuoáng 5mm vôùi löôïng chaïy dao F= 50mm/ph

7 Chaïy dao töø A ñeán B vôùi löôïng chaïy dao F= 150mm/ph.

8 Chaïy dao töø B ñeán C.

9 Chaïy dao töø C ñeán D.

10 Ruùt nhanh dao leân caùch chi tieát 100mm.

11 Ngöøng quay truïc chính.

12 Ngöøng chöông trình, con troû chaïy veà ñaàu chöông trình

•••• G02 Chaïy dao voøng theo chieàu kim ñoàng hoà (clockwise)

Cuù phaùp: N_ G02 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ (1)

Hoaëc N_ G02 X_ Y_ Z_ R_ F_ (2)

Chuù yù:

- Ñoái vôùi voøng troøn kín thì söû duïng cuù phaùp (1).

- Ñoái vôùi cung troøn thì söû duïng cuù phaùp (1) hoaëc (2).

- Neáu coù Z thì baét buoät phaûi coù K, luùc ñoù G02 trôû thaønh noäi suy xoaén oác Helixcal.

Giaûi thích:

X_ Y_ Z_ xaùc ñònh toaï ñoä cuoái cuûa cung hay ñöôøng troøn.

I_ J_ K_ xaùc ñònh vò trí töông ñoái cuûa taâm cung so vôùi ñieåm ñaàu (I öùng vôùi X, J öùng vôùi Y,vaø K öùng vôùi Z).

R – laø baùn kính cung troøn.

Ví duï 1:

Phay cung troøn coù chieàu saâu 5mm, toïa ñoä dieåm xuaát phaùt laø (55,35), toïa ñoä ñieåm ñích laø (95,75), taâm cung troøn coù toïa ñoä (85,45). Söû duïng toïa ñoä tuyeät ñoái.

(hình 4.23)

N085 G90

N090 G00 X55. Y35. Z2.

N095 G01 Z-5.

N100 G02 X95. Y75. I30. J10.

%

01002 ;

N05 G90 G21 ;

N10 T01 M06;

N15 M03 S1250 ;

N20 G00 X0 Y0 ;

N25 G00 Z10 ;

N30 G01 Z – 5.0 F50 ;

N35 G01 X 40.0 Y 60.0 F150 ;

N40 X80.0 ;

N45 Y120.0 ;

N50 G00 Z100,0

N55 M05 ;

N60 M30 ;

điểm xuất phát

điểm đích đến

Hình 4.23


Ví duï 2 :

Söû duïng dao ngoùn d = 6mm coù soá hieäu laø 2. Chaïy theo ñöôøng ABCDEFC (hình 4.24) vôùi chieàu saâu 2mm F = 200mm, S= 2500v/phuùt.

Laäp trình theo toïa ñoä tuyeät ñoái, heä meùt

•••• G03 chaïy dao voøng ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà (CCW)

Cuù phaùp: N_ G03 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ (1)

hoaëc: N_ G03 X_ Y_ Z_ R_ F_ (2)

Caùch söû duïng gioáng nhö G02 nhöng chieàu chuyeån ñoäng cuûa dao töø ñieåm ñaàu ñeán ñieåm cuoâi cuûa cung laø ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà.

ví duï: (hình 4.25)

Gia coâng raõnh ña tuyeán ABCDEF xuaát phaùt töø goác toïa ñoä A. Ñöôøng ñi cuûa dao chuû yeáu laø cung troøn ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà. Boû qua phaàn ñaàu chöông trình, chöông trình minh hoïa chæ taäp trung vaøo phaàn chaïy dao chính

A

B A

C

D

E

20 40 60 80 100 120

100

80

60

40

20

Hình 4.24

Laáy soá lieäu trong ñòa chæ G55 laøm goác toaï ñoä chi tieát. G40: huyû hieäu chænh baùn kính dao.

AÊn dao saâu xuoáng 2mm

Noäi suy cuøng chieàu kim ñoàng hoà töø A ñeán B.

Ñi thaúng

Noäi suy troøn troïn 1 voøng troøn BCDEB

Döøng truïc chính

Ruùt dao veà ñieåm tham chieáu

Döøng chöông trình, con troû veà ñaàu ch. trình

%

01003

N02 G90 G21 G55 G40 ;

N04 T02 M06 ;

N06 M03 S2500 ;

N08 G00 X0.0 Y0.0 ;

N10 X20.0 Y20.0 Z1.0 ;

N12 G01 Z -2.0 F40 M08 ;

N14 G02 X40 Y60.0 I10.0 J20.0 F200 ;

N16 G01 X60.0 ;

N18 GO2 X60.0 Y60.0 I30.0 J0.0 M09 ;

N20 G00 Z200.0 ;

N22 M05 ;

N24 G28 ;

N26 M30 ;


•••• G04 thôøi gian döøng chaïy dao:

Cuù phaùp: G04 P_

Trong ñoù P ñöôïc tính baèng giaây.

Leänh naøy thöôøng ñöôïc söû duïng cho khoan loã, muïc ñích ñeå dao vaãn quay ngöng khoâng aên dao döôùi ñaùy loã nhaèm muïc ñích laøm saïch phoâi vaø loã .

Ví duï:

O1004 N05 G90 G21 G54 G40; N10 T04 M06; N15 M03 S1300; N20 G00 X30.0 Y30.0 Z1.0; N25 G01 Z-20.0 F50; AÊn dao saâu xuoáng 20mm

N30 G04 P5; Döøng aên dao döôùi ñaùy loã 5 giaây N35 G00 Z300.0; Ruùt dao leân caùch chi tieát 300mm N40 M30

6.2 Nhoùm G code löïa choïn maët phaúng gia coâng

•••• G17 Noäi suy cung troøn trong maët phaúng XY

Cuù phaùp: N_ G17

Leänh G17 löïa choïn maët phaúng XY laø maët phaúng chính cho chuyeån ñoäng noäi suy troøn vaø hieäu chænh dao treân 3 truïc baát kyø cuûa maùy coâng cuï. Maëc ñònh cuûa heä thoáng laø maët phaúng XY bôûi maët phaúng naøy laø maët phaúng gia coâng thoâng duïng nhaát.

G03 X0.0 Y60.0 R30.0 F150; A ñeán B

G01 X40.0 Y100.0; B ñeán C

G03 X80.0 Y100.0 I20.0 J0.0; C ñeán D

G01 X100.0 Y100.0; D ñeán E

Y 60.0 ; E ñeán F

G03 X60.0 Y20.0 I-40.0 J-40.0 F ñeán G

A

B

C D E

F

G

0 20 40 60 80 100 120

100

80

60

40

20

0

-20

Hình 4.25

Hình 4.26: Noäi suy cung troøn trong caùc maët phaúng XY, ZX vaø YZ

X

Y Z


•••• G18 : Noäi suy cung troøn trong maët phaúng ZX:

Cuù phaùp: N_ G18

G18 Choïn maët phaúng XZ laøm maët phaúng noäi suy cung troøn, coù nghóa laø ñöôøng troøn hay cung troøn naèm trong maët phaúng naøy.

Vôùi leänh G02 hay G03 vaø G18, neáu coù ñaày ñuû X_ Y_ Z_ vaø I_ J_ K_ thì seõ taïo thaønh ñöôøng xoaén oác coù ñöôøng truïc laø truïc Y. Luùc naøy goïi laø noäi suy xoaén oác (Helixcal interpolation) vaø ta coù theå taïo ra raõnh xoaén (söû duïng dao phay caàu) coù ñöôøng truïc laø truïc Y, keát quaû nhö hình veõ 4.27

Phoå bieán nhaát laø ñeå taïo caùc cung troøn loài hay loõm trong maët phaúng XZ baèng noäi suy ñöôøng troøn G02 hay G03. Chuù yù raèng vôùi G18

Ví duï

Phay raõnh thaúng AB trong maët phaúng XY baèng dao phay choûm caàu R=4mm, saâu 4mm cung loõm BC trong maët phaúng ZX

(hình 4.28)

%

O1005

N05 G90 G21 G56 G40;

N10 T03 M06;

N15 M03 S2500;

N20 G00 X0.0 Y0.0;

N25 X120.0 Z1.0; Chaïy nhanh ñeán caùch treân ñieåm A 1 mm

N30 G01 Z –4.0 F40;

N35 Y160.0

N40 G18; Chuyeån sang noäi suy trong maët phaúng ZX

N45 G00 Z0.0; Ruùt nhanh leân ñoä cao Z=0

N50 G02 X0.0 Z0.0 I-60 K0.0 F150; Noäi suy voøng cuøng chieàu ñoàng hoà trong maët phaúng XZ

N55 G00 Z300.0;

N60 M30;

X

Y Z

Z X

Y

A B

C

Taâm

0 40

80 120

160

0 80 160

Hình 4.28

X

Z

Y

Hình 4.27: Xaõnh xoaén coù theå gia coâng baèng G02 hay G03 trong maët phaúng ZX


•••• G19 Noäi suy cung troøn trong maët phaúng YZ

Cuù phaùp : N_ G19

Leänh G19 ñaët maët phaúng YZ laøm maët phaúng gia chính ñeå noäi suy ñöôøng troøn.

Luùc naøy truïc Y vaø truïc Z laø truïc cô baûn, truïc X trôû thaønh truïc thöù caáp.

Neáu muoán gia coâng caùc cung loài hay cung loõm trong maët phaúng XZ laø ta phaûi duøng G02 hoaëc G03 coäng vôùi Y_ Z_ J_ K_. Neáu coù ñaày ñuû

X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ thì seõ taïo thaønh ñöôøng xoaén oác coù ñöôøng truïc laø truïc X

Ví duï : Phay raõnh xoaén nhö hình veõ baèng dao phay caàu R= 4 mm

%

O1006

N05 G90 G21 G54 G40;

N10 M06 T04 ;

N15 G00 X100.0 Y100.0;

N20 G19 G02 X40.0 Y20.0 Z0.0 I-30 J-40 K0.0 F150;

N25 G28

N30 M30

Khi söû duïng G17,G18, G19 ta coù theå vieát rieâng thaønh moät doøng vaø cuõng coù theå gheùp chung vôùi G02 hoaëc G03. Ñeå xaùc ñònh chieàu quay laø thuaän hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà (töùc laø choïn G02 hay G03), haõy xem laïi quy taéc ôû hình 4.4. Toùm laïi, cuù phaùp noäi suy cung troøn trong caùc maët phaúng chính khaùc nhau nhö sau:

Noäi suy cung troøn trong maët phaúng XY

Noäi suy cung troøn trong maët phaúng ZX

Noäi suy cung troøn trong maët phaúng YZ

Z Y

X

100

20 R40

40

Z Y

X

Taâm

Hình 4.29

100


6.3 Nhoùm G code veà kích thöôùc laäp trình

• G90 Laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái

Caùc ví duï töø muïc 6.1 ñeán 6.2 ñeàu söû duïng laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái G90

• G91 Laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái

Sau ñaây laø moät ví ñeå baïn ñoïc tham khaûo, ñoàng thôøi oân laïi cuù phaùp noäi suy theo ñöôøng thaúng vaø noäi suy cung troøn ñaõ giôùi thieäu ôû treân. Noùi chung, ngöôøi ta ít laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái bôûi vì treân baûn veõ cheá taïo ngöôøi ta thöôøng ghi kích thöôùc theo kieåu tuyeät ñoái.

Chuù yù: Ñoái vôùi laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái thì toïa ñieåm ñích ñích ñeán trong caâu leänh laø toïa ñoä töông ñoái coù goác toïa ñoä taïm thôøi laø ñieåm xuaát phaùt.

Ví duï:

Muoán ñieàu khieån dao chaïy theo quyõ ñaïo ABCDEFGH bao goàm caùc ñoaïn thaúng vaø cung troøn nhö treân hình veõ 4.30 thì toïa ñoä töông ñoái cuûa ñieåm B so vôùi ñieåm A laø (40,20) trong maët phaúng XY, toïa ñoä ttöông ñoái cuûa ñieåm C ñoái vôùi ñieåm B laø (0,20), toïa ñoä töông ñoái cuûa ñieåm D ñoái vôùi ñieåm C laø (0,60), toïa ñoä ttöông ñoái cuûa ñieåm E ñoái vôùi ñieåm D laø (0,-20) v.vv…

Raõnh saâu 2 mm.

Söû duïng dao soá 4 (d= 6mm).

Taâm muõi dao chaïy theo ñöôøng taâm laäp trình.

Laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái.

%

O1007

N02 G91 G21 G40 G80

N04 T04 M06

N06 G00 X0.0 Y0.0 Z1.0;

N08 G01 Z -2.0 F50; AÊn dao saâu xuoáng 2mm

N10 X40.0 Y20.0; AÊn dao töø A ñeán B

N12 Y20.0 AÊn dao töø B ñeán C

N14 G02 X0.0 Y60.0 I0.0 J30.0 F120; AÊn dao theo cung troøn töø C ñeán D

N16 G01 Y-20 ; AÊn dao töø D ñeán E

N18 X20; AÊn dao töø E ñeán F

N20 G03 X20.0 Y20.0 I20.0 J0.0; AÊn dao theo cung troøn töø F ñeán G

N22 G01 X40.0 Y20.0 AÊn dao töø G ñeán H

N24 G28;

N26 M30;

0 40 80 120

120

100

80

60

40

20

A

B

C

D

E

F

G

H

Hình 4.30


6.4 Nhoùm G code veà ñôn vò ño kích thöôùc laäp trình

•••• G20 Löïa choïn ñôn vò ño heä inch

Cuù phaùp: N_G20

Khi söû duïng ñôn vò ño heä inch thì ñoä chính xaùc ñieàu khieån cuûa maùy CNC laø 4 soá leû thaäp phaân (0.0001), coøn khi söû duïng ñôn vò ño heä met (mm) thì ñoä chính xaùc laø 3 soá leû thaäp phaân (0.001).

•••• G20 Löïa choïn ñôn vò ño heä meùt

Cuù phaùp: N_G21

6.5 Nhoùm G code hieäu chænh chieàu daøi vaø ñöôøng kính dao:

a) Nhoùm hieäu chænh baùn kính dao:

•••• G40 huyû boû hieäu chænh baùn kính dao

Cuù phaùp: N_ G40

- Leänh G40 coù taùc duïng huyû boû taát caû hieäu chænh baùn kính dao tröôùc ñoù neáu khoâng muoán hieäu chænh nöõa. Vôùi lyù do an toaøn (hieäu chænh sai khoâng mong muoán) vì caùc leänh hieäu chænh dao laø leänh noäi truù coù theå coøn naèm trong boä nhôù cuûa heä ñieàu khieån. Vì vaäy ñaàu chöông trình ngöôøi ta hay duøng ngay G40 ñeå huûy hieäu chænh baùn kính dao.

- Caùc chöông trình ví duï ôû tröôùc muïc naøy ñieàu khoâng söû duïng hieäu chænh baùn kính dao, coù nghóa laø taâm dao caét chaïy theo ñöôøng laäp trình.

•••• Hieäu chænh baùn kính dao beân traùi.

Cuù phaùp : N_ G41 D_

Leänh G41 D_ duøng ñeå hieäu chænh dao caét dời veà beân traùi cuûa ñöôøng laäp trình moät khoaûng baèng baùn kính dao.

Chuù yù: D_ Khoâng phaûi laø baùn kính dao baèng bao nhieâu maø D_ (ví duï D5) khoâng phaûi laø hieäu chænh baùn kính baèng 5mm maø D5 laø ñòa chæ trong moät boä nhôù thanh ghi (register)

chöùa giaù trò baùn kính caàn hieäu chænh. Ví duï trong ñòa chæ D5 trong maùy CNC chöùa giaù trò baèng 12 thì coù nghóa laø neáu ta goïi G41 D5 thì dao caét seõ ñöôïc hieäu chænh sang traùi 6mm so vôùi ñöôøng laäp trình (phaàn naøy seõ trình baøy theâm ôû muïc vaän haønh maùy phay CNC)

Ví duï: Giaû söû phoâi gia coâng laø phoâi ñuùc ñaõ coù loõm saün. Laäp trình gia coâng ñöôøng vieàn beân trong (Löôïng dö ñuùc coøn ñeå laïi 5 mm, coi nhö maët chuaån ñaùy vaø maët treân ñaõ gia coâng. Xuaát phaùt dao töø ñieåm A).

METRIC

INCH

B-B

62

112

B B

122 10

52

10

R6

R6 R6

Hình 4.31

A B

C

D

E F

G

H I

J

K


Neáu khoâng hieäu chænh baùn kính dao thì ñöôøng vieàn gia coâng seõ lôùn hôn ñöôøng vieàn treân baûn veõ moät löôïng baèng baùn kính dao. Neáu veõ laïi ñöôøng vieàn (ñöôøng laäp trình) ñeå cho keát quaû gia coâng gioáng nhö baûn veõ thì raát phieàn phöùc vaø deã sai soùt, maát nhieàu thôøi gian. Vì vaäy caùch toát nhaát ta duøng G41 ñeå hieäu chænh baùn kính dao. Khi ñoù buoäc höôùng chaïy dao phaûi xuaát phaùt töø ñieåm gaàn ñieåm gaàn ñieåm A coù toaï ñoä (16,16) vaø ñi voøng theo höôùng ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà ñeå cho dao naèm beân traùi ñöôøng laäp trình. (Muoán naém chi tieát veà nguyeân lyù hieäu chænh hình hoïc baïn ñoïc tìm ñoïc operation maunual cuûa GE FANUC).

Chuù yù: Phaûi söû duïng dao coù baùn kính nhoû hôn hoaëc baèng baùn kính cuûa cung loõm taïi goùc bo neáu khoâng ñeå laïi moät phaàn kim loaïi khoâng ñöôïc caét do baùn kính duïng cuï caét lôùn hôn baùn kính goùc bo troøn caàn gia coâng.

%

01007

N05 G90 G21 G40 ; huyû boû hieåu chænh dao

N10 T4 M06

N15 M03 S2000

N20 G00 X160 Y 160 Z10;

N25 G01 Z-10.0 F50;

N30 G41 D4 G01 X16.0 Y10.0 F 150 ;

N35 X120.0 Y10.0;

N40 G03 X132.0 Y16.0 R6;

N45 G01 X 132.0 Y56.0;

N50 G03 X126.0 Y62.0 R6;

N55 G01 X72.0 Y62.0;

N60 Y116.0;

N65 G03 X66.0 Y122.0 R6;

N70 G01 X16.0;

N75 G03 X10.0 Y116.0 R6;

N80 G01 Y16.0;

N85 G03 X16.0 Y10.0 R6;

N90 G00 Z300.0;

N95 M30;

Löu yù:

- Ñeå söû duïng G41 thì caàn phaûi taïo theâm ñöôøng vaøo cho dao ñeõ noù bieát höôùng hieäu chænh (beân phaûi hay traùi) ngay töø ñieåm ñaàu cuûa ñöôøng laäp trình.

- Höôùng beân phaûi coù nghóa laø neáu ta ñöùng nhìn theo höôùng ñöôøng chaïy dao thì neáu dòch dao sang phía beân tay traùi goïi laø hieäu chænh beân traùi, neáu dòch dao sang phía tay phaûi goïi laø hieäu chænh baùn kính dao beân phaûi.

- Khoái leänh (doøng leänh) maø ôû ñoù mode hieäu chænh chuyeån töø G40 sang G41 hoaëc G42 ñöôïc goïi laø khoái start- up (khôûi ñoäng) duøng ñeå taïo ra ñöôøng chuyeån tieáp töø choã khoâng coù hieäu chænh sang coù hieäu chænh baùn kính dao.

Hieäu chænh dao beân traùi vôùi baùn

kính chöùa trong ñòa chæ D4 cuûa

maùy. Nneáu ta choïn dao coù d =10 mm ñeå gia coâng ñöôøng vieàn naøy thì phaûi nhaäp baèng ñòa chæ cuûa D4=10

Khoái leänh N30 goïi laø khoái start up. Ñeán cuoái khoái leänh naøy thì quaù trình hieäu chænh môùi hoaøn thaønh. G41 seõ löu trong boä nhôù ñeán khi naøo gaëp leänh huyû boû hieäu chænh môùi thoâi neân caùc khoái leänh töø N35 trôû ñi khoâng caàn goïi laïi G41


Ví duï :

Ñeå gia coâng bieân daïng AB theo hieäu chænh dao ôû beân phaûi (ngay taïi ñieåm A ñaõ hieåu chænh thì baét buoäc caàn phaûi coù quaù trình chuyeån tieáp. Ñoaïn leänh cho dòch chuyeån töø N ñeán A goïi laø khoái start–up.

G40; G01 XN YN F_ ; G42 G01 XA YA D_ Khoái start – up •••• G42 hieäu chænh baùn kính dao beân phaûi ñöôøng gia coâng:

Cuù phaùp vaø caùch söû duïng gioáng nhö G41, chæ khaùc nhau laø

höôùng beân phaûi maø thoâi (dao caét naèm ôû vò trí beân phaûi cuûa ñöôøng laäp trình). ÔÛ vò trí treân hình veõ 4.31 neáu ñeå gia coâng bieân loõm beân trong maø ñi theo höôùng ngöôïc laïi töø AKJIHGDCB thì baét buoäc hieäu chænh beân phaûi.

b) Nhoùm hieäu chænh chieàu daøi dao: Khi thay caùc duïng cuï caét khaùc nhau thì chieàu daøi cuûa noù seõ khaùc nhau. Treân hình veõ

neáu ta ñöa muõi cuûa dao thöù 2 (daøi hôn dao thöù nhaát) vaøo chaïm ñieåm W (goác toïa ñoä cuûa chi tieát) thì roõ raøng ñieåm T(ñieåm chuaån cuûa dao seõ cao hôn ban ñaàu moät löôïng baèng hieäu soá chieàu daøi cuûa dao vaø dao ngaén). Heä ñieàu khieån maùy chæ bieát vaø quaûn lí toïa ñoä Z cuûa ñieåm T (ñieåm chuaån cuûa duïng cuï caét) chöù khoâng phaûi quaûn lí toïa ñoä cuûa ñaàu dao, coøn ta laïi muoán quaûn lí toïa ñoä Z cuûa ñaàu dao ñeå bieát ñöôïc chieàu saâu caét. Do vaäy khi thay dao khaùc phaûi hieäu chænh laïi chieàu daøi hay coøn goïi laø chieàu cao (töùc laø hieäu chænh laïi vò trí cuûa ñieåm T (ñieåm tham chieáu dao) theo chieàu cao Z). (hình 4.33)

M

A B

N

G40

G42

Dao phay

Hình 4.32

R

W

M

T

P

105.216

Hình 4.33

1 2

a)

b)


•••• G43 Hieäu chænh chieàu daøi dao theo chieàu döông: Cuù phaùp: N_G43 H_

Trong ñoù H_ (ví duï H10) laø ñòa chæ trong boä nhôù CNC coù chöùa giaù trò hieäu chænh. Ví duï trong maùy CNC ñòa chæ H10 coù giaù trò laø 25.355 thì khi ta vieát: G43H10; dao seõ hieäu chænh theo chieàu döông töùc laø naâng leân cuøng chieàu vôùi truïc Z moät ñoaïn = 25.355mm

Khi thay moät giao môùi thöù 2 trôû ñi baét buoäc phaûi hieäu chænh laïi chieàu daøi dao neân leänh G43_H thöôøng ñi keøm theo sau leänh thay dao T_M06.

Caùch thöùc ño chieàu daøi dao vaø nhaäp giaù trò hieäu chænh vaøo boä nhôù maùy phay ñieän ñöôïc trình baøy trong phaàn vaän haønh maùy phay.

Ví duï: Gia coâng chi tieát nhö hình veõ 4.34 Caùc böôùc gia coâng:

1. Khoan loã ∅10 saâu 14m baèng muõi khoan ruoät gaø. 2. Phay raõnh thaúng baèng dao ngoùn d=16. 3. Phay raõng cong ½ ñöôøng troøn baèng dao phay ngoùn d=12mm.

Dao chuû (master tool) laø dao phay ngoùn d=16, laø dao duøng ñeå laáy chieàu cao Z cuûa goác toïa ñoä chi tieát.

• Chuù yù: Khi phay 2 raõnh buoäc phaûi khoan moät hoaëc hai ñaàu baèng muõi khoan coù ñöôøng kính nhoû hôn chieàu roäng raõnh bôûi vì dao phay ngoùn khoâng coù löôõi caét ôû taâm dao neân khoâng theå aên saâu xuoáng. N05 G90 G21 G40 G40 G49 G54; G40 vaø G49 huyû hieäu chænh baùn kính vaø chieàu daøi dao cho an toaøn

N10 T01 M06; Choïn dao khoa N15 M03 S1200 G43 H01; Hieäu chænh chieàu daøi muõi khoan (giaû söû muõi khoan daøi

hôn dao chuû -dao phay soá 2). N20 G00 X20.0 Y20.0 Z1.0; N25 G01 Z-9,5 F50; Khoan moài loã ñaàu raõnh thaúng. N30 G00 Z50.0; N35 X140.0 Z1.0; N40 G01 Z-9,5; Khoan moài ñaàu raõnh cong. N45 G00 Z50; N50 X140 Y70.0;

T1 T2

T3

100 120 130

1 2

R6

Hình 4.34


N55 G01 Z-14.0; Khoan loã ∅10. N60 T02 M06; Thay dao soá 2 (dao phay d =16). N65 G43 H2; Neáu coù doøng naøy thì trong ñòa chæ H2 phaûi coù giaù trò

baèng khoâng vì ta choïn dao chuû laø dao thöù 2 ôû treân. N70 G00 X20.0 Y20.0 Z1.0; N75 G01 Z-10.0 F200; N80 Y120.0; N85 T03 M06 : Thay dao soá 3 (dao phay d= 12). N90 G43 H03: Hieäu chænh chieàu daøi dao döông (giaû söû dao phay soá 3

d=12 daøi hôn dao phay soá 2 d=16); N95 G00 X 140.0 Y20.0 Z10.0; N100 G01 Z-10.0 F100; N105 G02 X 140.0 Y120.0 I0.0 J50 F200; N110 G28 N115 M30 •••• G44 Hieäu chænh chieàu daøi aâm: Cuù phaùp: G44 H_

Khi dao chuaån bò laáy ra ñeå gia coâng coù chieàu daøi ngaén hôn dao chuû thì phaûi hieäu chænh chieàu daøi aâm, töùc laø dao phaûi ñi xuoáng theâm (ngöôïc chieàu truïc Z chieàu aâm) ñeå muõi dao cuûa dao chuaån bò thay vôùi dao chuû laø baèng nhau veà ñoä cao.

•••• G49 Huûy boû hieäu chænh chieàu daøi cuûa dao: Cuù phaùp: N_G49.

Vì G43 vaø G44 laø leänh noäi truù neân ñeå huûy boû hieäu chænh chieàu daøi dao trong boä nhôù ta phai duøng G49

G49 thöôøng hay söû duïng ñaàu chöông trình ñeå huûy boû taát caû caùc hieäu chænh chieàu daøi dao cho an toaøn.

Ví duï :

N05 G90 G21 G40 G40 G49 G54 N10 T01 M06; N15 M03 S1200

6.6 Nhoùm caùc Gcode löïa choïn vaø thay ñoåi toïa ñoä chi tieát: Nhö ñaõ trình baøy ôû muïc 4 veà khaùi nieäm vaø qui öôùc caùc ñieåm chuaån treân maùy, goác toïa ñoä

cuûa chi tieát gia coâng do ngöôøi vaän haønh maùy löïa choïn vaø coù theå thay ñoåi ñöôïc. a) Nhoùm caùc G code löïa choïn goác toïa chi tieát:. Tröôùc khi laäp trình cuõng nhö baét ñaàu chaïy maùy thì ngöôøi laäp trình vaø ngöôøi vaän haønh

baét buoäc phaûi löïa choïn goác toïa ñoä chi tieát gia coâng. Goác toïa ñoä chi tieát treân maùy phay thöôøng choïn laø ñieåm goùc cuûa chi tieát (ñoái vôùi phoâi laø hình khoái phaúng), taâm chi tieát ôû giöõa moät caïnh naøo ñoù (trong ñoù goùc chi tieát laø thöôøng choïn nhaát vì deã ño vaø thöôøng truøng vôùi goác kích thöôùc laäp trình).

X

1 2


Ngöôøi laäp trình vaø vaän haønh maùy ñöôïc pheùp choïn 6 heä thoáng toïa ñoä cho chi tieát baèng caùch söû duïng nhoùm caùc G-code sau:

G54, G55, G56, G57, G58, G59 Cuù phaùp : N_G54

hoaëc N_G55 hoaëc N_G56, G57, G58, G59

Giaù trò cuûa caùc G54→G59 chöùa trong

boä nhôù Register cuûa maùy vaø noù chính laø khoaûng caùch töø goác ñoä maùy M.

Ví duï: giaû söû goác toïa ñoä maùy naèm ngang goùc baøn maùy nhö hình veõ 4.35 vaø ta muoán ñaët G54 cho W1, G55 cho W2 vaø G56 cho W3 thì phaûi nhaäp caùc giaù trò khoaûng hieäu chænh vaøo maùy.

(Trong ví duï naøy giaû söû chieàu cao Z caàn hieäu chænh ñeå ñöa caùc goác toïa ñoä W1, W2, W3 veà truøng vôùi goác toïa ñoä maùy M laø 125.000).

Löïa choïn caùc goác toïa ñoä chi tieát trong chöông trình baèng caùch goïi caùc G54 hoaëc G55 hoaëc G56… naøy ra,

Ví duï : N05 G90 G21 G55; N10 G0.0 X0.0 Z0.0 N15…

Luùc naøy coù nghóa laø choïn G55 töùc laø laáy W2 laøm goác toïa ñoä. Sau leänh G00 X0.0 Y0.0 Z0.0 thì muõi dao chaïy nhanh veà ngay ñieåm W2. Khi goïi G55 (trong ví duï treân) heä ñieàu khieån seõ coäng toïa ñoä maùy vôùi caùc giaù trò toïa ñoä chöùa trong G55 (mang giaù trò aâm) vaø luùc ñoù taïi ñieåm W2 ñöôïc hieåu laø coù toïa ñoä baèng (0,0,0).

Chuù yù: Khi laäp trình, ngöôøi laäp trình khoâng bieát tröôùc giaù trò cuûa G54 ñeán G59 baèng bao nhieâu, ví duï khi ta duøng G55 thì ñeán luùc gaù ñaët chi tieát baøn maùy, duøng ñaàu ño ñeå laáy toïa ñoä cuûa ñieåm goác toïa ñoä chi tieát caàn ñaët roài nhaäp vaøo ñòa chæ G55 trong boä nhôù cuûa heä ñieàu khieån.

Baøn maùy

50

100

Chi tieát

Hình 4.35

W1

W2

W3

G54

G55

G56

G57 G58

Caùc giaù trò hieäu chænh ñieåm O

X Y Z

1 -50.000 -20.000 -125.000

2 -100.000 -40.000 -125.000

3 -5.000 -40.000 -125.000

4 0.000 0.000 0.000

5 0.000 0.000 0.000

G55

Caùc giaù trò hieäu chænh ñieåm O

X Y Z

1 -50.000 -20.000 -125.000

2 -100.000 -40.000 -125.000

3 -5.000 -40.000 -125.000

W1

W2

W3

G54 G55 G56

G57 G58 G59

Hình 4.36: Löïa choïn nhieàu goác toïa ñoä chi tieát khaùc nhau öùng duïng trong gia coâng nhieàu chi tieát


Vieäc cho pheùp löïa choïn nhieàu goác toïa ñoä chi tieát (ñieåm chuaån laäp trình) khaùc nhau raát coù lôïi trong saûn xuaát haøng loaït khi nhieàu ñoà gaù ñöôïc ñònh vò trí saün treân baøn maùy baèng caùc choát hay baïc ñònh vò, hoaëc khi gia coâng nhieàu chi tieát gioáng nhau gaù treân cuøng moät ñoà gaù nhieàu vò trí (hình 4.36).

b) Thay ñoåi heä truïc toaï ñoä chi tieát

Cuù phaùp: G92 X_ Y_ Z_

Coâng duïng: Duøng ñeå chuyeån ñoåi goác toaï ñoä chi tieát gia coâng tröïc tieáp trong chöông trình maø khoâng caàn duøng G55, G56 ñeán G59 ñeå thay ñoåi. Caùc giaù trò cuûa G54 ñeán G59 chöùa trong boä nhôù cuûa maùy vì vaäy neáu ngöôøi laäp trình khoâng phaûi laø ngöôøi vaän haønh maùy thì hoï khoâng theå thieát laäp caùc giaù trò naøy theo yù ñònh. Vì vaäy duøng G92X_ Y_ Z_ ta coù theå thay ñoåi heä truïc toaï ñoä chi tieát tuyø yù.

GGiaû söû ta söû duïng ñòa chæ G54 laøm goác toaï ñoä chi tieát (heä truïc toaï ñoä chi tieát ban ñaàu). Neáu ta duøng leänh G92X100 Y100 (hình 4.37) khi dao ñang ôû vò trí (200,160) thì heä truïc toaï ñoä chi tieát seõ dòch chuyeån veà vò trí môùi theo chieàu cuûa veùctô A. Nhö vaäy thay baèng vieäc phaûi söû duïng G55, G56, G57... ñeå thay ñoåi goác toaï ñoä chi tieát, ngöôøi laäp trình coù theå chuû ñoäng söû duïng G92 ñeå thay ñoåi goác toaï ñoä chi tieát gia coâng tröïc tieáp trong chöông trình.

Ví duï:

Ñeå khoan 3 voøng loã hoaøn toaøn gioáng nhau treân moät chi tieát nhö hình veõ 4.38. Toång coäng soá loã caàn khoan laø 18 loã vaø chaéc chaén raèng toaï ñoä cuûa ña soá caùc loã khoâng cho saün treân baûn veõ maø ta phaûi tính ra baèng löôïng giaùc raát phieàn phöùc. Ñeå khaéc phuïc ñieåm phöùc taïp naøy, ngöôøi laäp trình coù theå chæ caàn tính toaï ñoä cuûa moät voøng loã maø thoâi. Sau khi gia coâng xong moät voøng loã, ta söû duïng G92 ñeå thay ñoåi goác toaï ñoä sao cho goác toaï ñoä môùi truøng vôùi taâm cuûa caùc voøng loã.

N05 G54 N10 G00 X0.0 Y0.0

Y Y’

X

X’

120

200 150

100 200 200

W

W1

W2

W3

Hình 4.38

Heä truïc toaï ñoä chi tieát ban ñaàu

Heä truïc toaï ñoä chi tieát môùi

Söû duïng G54 laø goác toaï ñoä chi tieát

Vò trí cuûa dao

Hình 4.37


N15 G92 X-100 Y-120 W1 trôû thaønh goác toaï ñoä chi tieát Ñoaïn chöông trình gia coâng 6 loã

N50 G00 X0.0 Y0.0 Z50.0 N55 X200.0 Y200.0 N60 G92 X0.0 Y0.0 W2 trôû thaønh goác toaï ñoä chi tieát

Copy ñoaïn chöông ttrình gia coâng 6 loã N100 G00 X0.0 Y0.0 Z50.0 N105 X200.0 Y200.0 N110 G92 X0.0 Y0.0 W3 trôû thaønh goác toaï ñoä chi tieát

Copy ñoaïn chöông ttrình gia coâng 6 loã

N150 G28 N155 M30 c) Pheùp quay heä thoáng toïa ñoä

G68: Thöïc hieän pheùp xoay hình hoïc.

Hình daùng gia coâng ñaõ ñöôïc laäp trình coù theå xoay ñi moät goùc naøo ñoù taïi moät taâm quay naøo ñoù. Söû duïng leänh naøy cho pheùp ta gia coâng nhieàu chi tieát gioáng nhau nhöng ñöôïc ñaët treân baøn maùy taïo thaønh moät goùc xoay hoaëc gia coâng caùc chi tieát coù moät soá hình maãu gioáng nhau boá trí vôùi nhau taïo thaønh moät goùc xoay (ví duï gia coâng caùc beà maët caùnh chaân vòt (hình 4.39) noùi rieâng hoaëc caùnh quaït noùi chung). Laøm nhö vaäy seõ tieát kieäm ñöôïc thôøi gian laäp trình cuõng nhö

dung löôïng cuûa chöông trình gia coâng raát ñaùng keå. Ta chæ vieäc vieát moät chöông trình con ñeå gia coâng moät hình ñôn, sau ñoù thöïc hieän pheùp xoay vaø goïi chöông trình con ñeå gia coâng caùc hình coøn laïi.

X

Y Y’

X’

O

O’

Hình 4.39: Daïng chi tieát gia coâng coù theå aùp duïng hieäu quaû pheùp xoay

Y

X O

Taâm quay (α,β)

Goùc quay (R)

Hình 4.40


Cuù phaùp: G68αααα_ββββ_R_ ; Trong ñoù: αααα_ββββ_ laø toïa ñoä taâm quay trong heä toïa ñoä tuyeät ñoái (hình 4.40)

R_ : goùc quay tính baèng 1/1000 ñoä coù chieàu döông laø chieàu ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà (giaù trò nhaäp töø -360000 ñeán 360000, böôùc nhaûy nhoû nhaát laø 0.001 ñoä). Goùc xoay coù theå laø goùc xoay töông ñoái hay tuyeät ñoái tuøy theo G91 hay G90 ñöôïc aùp duïng.

Leänh G68 coù theå ñi keøm vôùi leänh löïa choïn maët phaúng gia coâng G17, G18, G19 Chuù yù:

- Khi aùp duïng pheùp xoay G68 thì khoâng ñöôïc aùp duïng caùc G code lieân quan ñeán ñieåm tham chieáu G27, G28, G29, G30 v.v.. vaø caùc G code lieân quan ñeán löïa choïn goác toïa ñoä. Sau khi huûy pheùp xoay baèng G69 thì cho pheùp söû duïng caùc G code naøy. Ñeå chæ goác toïa ñoä chi tieát, neân duøng G92 X_Y_

- Neáu khoâng cho bieát α_β_ thì vò trí hieän taïi cuûa dao khi baét ñaàu thöïc hieän pheùp quay ñöôïc laáy laø taâm xoay.

- Khi khoâng cho bieát giaù trò R_ thì giaù trò chöùa trong bieán 5410 (ñoái vôùi heä ñieàu khieån FANUC) seõ laø goùc quay.

Ví duï:

Neáu söû duïng G91 sau G68 vaø tröôùc G90 thì vò trí hieän taïi cuûa dao laø taâm xoay

G69: Huûy thöïc hieän pheùp xoay. Cuù phaùp: G69 Chuù yù: Sau khi huûy pheùp xoay baèng G69 thì leänh dòch chuyeån dao ñaàu tieân sau leänh G69 phaûi ñöôïc laäp trình vôùi G90 (kích thöôùc tuyeät ñoái)

6.7 Caùc chu trình gia coâng

Caùc chu trình gia coâng ñöôïc taïo ra nhaèm muïc ñích ñôn giaûn hoùa bôùt caâu leänh cho laäp trình. Moät chu trình gia coâng neáu phaân ra coù raát nhieàu block leänh ñieàu khieån, nhieàu hoaït ñoäng chuyeån dao. Coù theå coi chu trình gai coâng nhö moät macro leänh bao goàm nhieàu leänh aån trong chu trình. Noù giuùp cho vieäc laäp trình trôû neân thuaän lôïi hôn, chöông trình ñöôïc goïn vaø trong

Taâm quay (700.0, 300.0)

Ñöôøng chaïy dao laäp trình ban ñaàu

Ñöôøng chaïy dao sau khi xoay

Ñöôøng chaïy dao khi söû duïng pheùp laäp trình theo kích thöôùc gia soá ôû khoái leänh soá 3 trong daáu ngoaëc

ñôn

Hình 4.41

N1 G92 X-5000 Y-5000 G69 G17 ;

N2 G68 X700.0 Y300.0 R60000 ;

N3 G90 G01 X0 Y0 F200 ; (G91 X500.0 Y500.0)

N4 G91 X1000.0 ; N5 G02 Y1000.0 R1000.0 ; N6 G03 X-1000.0 I-500.0 J-500.0 ; N7 G01 Y-1000.0 ;

N8 G69 G90 X-500.0 Y-500.0 M02 ;


saùng hôn. Caùc chu trình ñeà caäp noùi treân bao goàm caùc chu trình gia coâng khoan – khoeùt – doa vaø caùc chu trình gia coâng ñaëc bieät thöôøng gaëp nhaát trong gia coâng caét goït.

6.7.1 Caùc chu trình gia coâng khoan –khoeùt- doa –taro ren Baûng toùm taét caùc chu trình gia coâng khoan – khoeùt - doa

G code

Khoan

(höôùùng -Z)

Thao taùc döôùi ñaùy loã

Ruùt leân

( höôùng +Z)

ÖÙng duïng

G73 AÊn dao giaùn ñoaïn – Chaïy nhanh Chu trình khoan loã saâu toác ñoä cao

G74 AÊn dao lieân tuïc Döøng → quay truïc CW

AÊn dao Chu trình taro ren traùi

G76 AÊn dao lieân tuïc Döøng ñònh höôùng truïc chính

Chaïy nhanh Chu trình doa tinh

G80 – – – Huyû chu trình khoan - doa

G81 AÊn dao lieân tuïc – Chaïy nhanh Chu trình khoan thöôøng

G82 AÊn dao lieân tuïc Döøng chaïy dao Chaïy nhanh Chu trình khoan hoaëc doa

G83 AÊn dao giaùn ñoaïn ñeå beû phoi

– Chaïy nhanh Chu trình khoan loã saâu

G84 AÊn dao lieân tuïc Döøng chaïy dao → quay truïc CCW

AÊn dao Chu trình Taro ren

G85 AÊn dao lieân tuïc – AÊn dao Chu trình doa

G86 AÊn dao lieân tuïc Döøng quay truïc Chaïy nhanh Chu trình doa

G87 AÊn dao lieân tuïc Quay truïc CW Chaïy nhanh Chu trình doa coù dòch löôõi caét vaøo trong taâm loã tröôùc khi ruùt dao leân

G88 AÊn dao lieân tuïc Döøng chaïy dao→ Döøng truïc chính

Baèng tay Chu trình doa

G89 AÊn dao lieân tuïc Döøng chaïy dao AÊn dao Chu trình doa

Ví duï: ñeå taroâ moät loã ren thì phaûi coù 6 böôùc hoaït ñoäng nhö (hình 4.42): 1. Chaïy dao nhanh ñeán ñuùng toïa ñoä

X_Y_Z_. 2. Haï dao nhanh ñeán ñieåm baét ñaàu

aên dao. 3. Chaïy dao aên saâu xuoáng ñeå taro. 4. Döøng truïc chính ñeå chuaån bò ñaûo

chieàu. 5. Nhaá muõi taro leân, truïc chính quay

ngöôïc chieàu. 6. Ruùt nhanh leân chieàu cao ban ñaàu. Nhö vaäy neáu duøng G00, G01, M03, M04, G04 ñeå laäp trình thì raát daøi doøng, deã nhaèm laãn. Vì lyù do ñoù caùc nhaø saûn xuaát heä ñieàu khieån ñöa ra caùc chu trình gia coâng khoan- khoeùt- doa chæ

vieát baèng moät doøng leänh duy nhaát. Sau ñaây laø caùc chu trình gia coâng khoan-doa-taroâ cô baûn thöôøng hay gaëp.

1

2

3

4

Truïc chính quay cuøng chieàu kim ñoàng hoà

Maët phaúng ban ñaàu

Ñieåm tham chieáu

Truïc chính quay ngöôïc

chieàu kim ñoàng hoà

Döøng moät thôøi gian

5

6

Hình 4.42


a) G81 Chu trình khoan loã thöôøng Ñaây laø chu trình khoan loã bình thöôøng. Quaù trình aên dao thöïc hieän lieân tuïc ñeán ñaùy loã, sau ñoù dao ruùt leân nhanh. Cuù phaùp: G81 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_ ;

Trong ñoù: X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát)

Ghi chuù: Trong taát caû caùc hình veõ cuûa caùc chu tri trình khoan-doa, neùt lieàn laø chuyeån ñoäng aên dao, neùt ñöùt laø chuyeån ñoäng chaïy dao nhanh

Sau khi ñònh vò taïi vò trí coù toïa ñoä X_ Y_, dao chuyeån ñoäng nhanh ñeán ñieåm R. Quaù trình khoan (aên dao) thöïc hieän töø ñieåm R ñeán ñieåm Z. Sau ñoù dao ruùt nhanh leân ñeán maët phaúng ban ñaàu hay ñieåm R laø tuøy vaøo ta söû duïng theâm G98 hay G99.

Tröôùc khi söû duïng G81 caàn phaûi söû duïng M code quay truïc chính Neáu coù M code trong cuøng moät doøng leänh vôùi G81 thì M code ñöôïc thöïc hieän taïi thôøi ñieåm dao ñònh vò trí X_Y_ cuûa loã. Khi söû duïng K_ ñeå laëp laïi thì M code chæ thöïc hieän cho loã ñaàu tieân.

Neáu coù söû duïng G43, G44, G49 ñeå hieäu chænh dao thì quaù trình hieäu chænh seõ ñöôïc thöïc hieän taïi thôøi ñieåm dao ñònh vò ñeán ñieåm R

Trong khoái leänh cuûa chöông trình con khoâng ñöôïc duøng M code Ví duï:

M3 S2000 ; Quay truïc chính G90 G99 G81 X300. Y–250. Z–150. R10. F120. ;

Ñònh vò, khoan loã thöù 1, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R (G99) Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 2, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 3, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R X1000. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 4, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 5, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R G98 Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 6, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm maët phaúng

ban ñaàu (do söû duïng G98)

Maët phaúng ban

Ñieåm tham chieáu R


Maët phaúng tham chieáu

R

(Chieàu saâu)

(Chieàu saâu)

Hình 4.43: Chu trình khoan thöôøng

Maët phaúng ban ñaàu coøn goïi baèng teân khaùc laø maët phaúng luøi dao Maët phaúng tham chieáu R coøn

goïi laø maët phaúng an toaøn

R_

Z_


G80 G28 G91 X0 Y0 Z0 ; Huûy boû chu trình khoan, luøi dao veà ñieåm tham chieáu G28 (ñieåm tham chieáu cuûa maùy G28 khaùc vôùi ñieåm tham chieáu cuûa chu trình khoan) M5 ; Döøng quay truïc chính

b) G82 Chu trình khoan loã thöôøng vaø doa Chu trình khoan G82 cô baûn gioáng G81, chæ khaùc laø coù theâm thôøi gian döøng chaïy dao

döôùi ñaùy loã (dao vaãn quay ñeå söûa loã). Chu trình naøy duøng ñeå khoan loã chính xaùc hôn vaø caàn chuù yù nhieàu ñeán ñoä saâu cuûa loã. Cuù phaùp: G82 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_ K_ ; G82 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_ K_ ; Trong ñoù:

X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã P_ : Thôøi gian döøng aên dao döôùi ñaùy loã (tính baèng mili giaây) R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát)

Ví duï: M3 S2000 ; Quay truïc chính G90 G99 G82 X300. Y–250. Z–150. R10. P1000 F120. ;

Ñònh vò, khoan loã thöù 1, döøng 1 giaây döôùi ñaùy loã, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R (do söû duïng G99)

Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 2, döøng 1s, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 3, döøng 1s, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R X1000. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 4, döøng 1s, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 5, döøng 1s, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R G98 Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 6, döøng 1s, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm maët

phaúng ban ñaàu (do söû duïng G98) G80 G28 G91 X0 Y0 Z0 ; Huûy boû chu trình khoan, luøi dao veà ñieåm tham chieáu G28 (ñieåm tham chieáu cuûa maùy G28 khaùc vôùi ñieåm tham chieáu cuûa chu trình khoan)

M5 ; Döøng quay truïc chính

Maët phaúng ban



Maët phaúng tham chieáu

R

(Chieàu saâu)

(Chieàu saâu)

Hình 4.44: Chu trình khoan coù söûa loã

Maët phaúng ban ñaàu coøn goïi baèng teân khaùc laø maët phaúng luøi dao Maët phaúng tham chieáu R coøn

goïi laø maët phaúng an toaøn

R_

Z_


c) G83 Chu trình khoan loã saâu coù cô cheá beû phoâi

Ñaây laø chu trình khoan khoâng lieân tuïc vôùi muïc ñích taùch phoi ra töøng ñoaïn ñeå traùnh keït phoi vaø quaán phoi. Muõi khoan aên saâu moät ñoaïn nhaát ñònh sau ñoù nhaác dao leân cao, roài tieáp tuïc aên saâu theâm moät ñoaïn khaùc. Cöù nhö cho ñeán khi ñaït ñöôïc ñoä saâu caàn gia coâng.

Cuù phaùp: G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ K_ ;

Trong ñoù: X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã Q_ : Chieàu saâu cuûa moãi lôùp khoan R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu caàn thieát) Giaù trò cuûa khoaûng caùch d (hình 4.45) ñöôïc quy ñònh trong caùc bieán ñieàu khieån

(parameter) cuûa maùy vaø noù luoân laø soá döông (ñoái vôùi heä ñieàu khieån FANUC bieán thieát laäp giaù trò q laø bieán soá 5115) Ví duï:

M3 S2000 ; Quay truïc chính G90 G99 G83 X300. Y–250. Z–150. Q15. P1000 F120. ;

Ñònh vò, khoan loã thöù 1, moãi nhaùt khoan saâu 15m; keát thuùc khoan moät loã, dao ruùt nhanh veà ñieåm R (do söû duïng G99)

Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 2, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 3, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R X1000. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 4, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R Y–550. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 5, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm R G98 Y–750. ; Ñònh vò, khoan loã thöù 6, sau ñoù ruùt nhanh veà ñieåm maët phaúng

ban ñaàu (do söû duïng G98) G80 G28 G91 X0 Y0 Z0 ; Huûy boû chu trình khoan, luøi dao veà ñieåm tham chieáu G28

mặt phẳng ban đầu

Điểm R Điểm R mặt phẳng

tham chiếu R

Điểm Z Điểm Z

Hình 4.45: Chu trình khoan loã coù cô cheá beû phoi


(ñieåm tham chieáu cuûa maùy G28 khaùc vôùi ñieåm tham chieáu cuûa chu trình khoan)

M5 ; Döøng quay truïc chính d) G84 Chu trình taroâ ren

Ñoái vôùi chu trình taroâ ren, khi dao ñaït ñeán ñoä saâu caàn taroâ, truïc chính seõ quay ngöôïc chieàu ñeå ñöa muõi taroâ ra khoûi loã ren. Cuù phaùp: G84 X_ Y_ Z_ R_P_ F_ K_ ; Trong ñoù:

X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã P_ : Thôøi gian döøng aên dao döôùi ñaùy loã (tính baèng mili giaây) R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát)

Chuù yù: Khi gia coâng ren, quan heä giöõa löôïng chaïy dao F, böôùc ren caàn gia coâng p (pitch) vaø soá

voøng quay truïc chính S laø: F = p.S Khi gia coâng ren, neáu ta voâ tình hoaëc coá yù vaën nuùt ñieàu chænh toác ñoä chaïy dao thì noù

khoâng coù taùc duïng, bôûi neáu ñieàu naøy xaûy ra thì seõ laøm hoûng böôùc ren caàn gia coâng.

Ví duï:

M3 S2000 ; Quay truïc chính G90 G99 G84 X300. Y–250. Z–150. R10. P300 F120. ;

Ñònh vò, taro loã thöù 1, döøng 0.3 giaây döôùi ñaùy loã, sau ñoù quay ngöôïc dao veà ñieåm R (do söû duïng G99)

Y–550. ; Ñònh vò, taro loã thöù 2, sau ñoù quay ngöôïc dao veà ñieåm R

Hình 4.46: Chu trình taroâ ren


e) G85 Chu trình doa loã Cuù phaùp: G85 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_ ; Trong ñoù:

X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã P_ : Thôøi gian döøng aên dao döôùi ñaùy loã (tính baèng mili giaây) R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát) Ñoái vôùi chu trình doa, khi dao ñaït tôùi chieàu saâu caàn thieát thì noù khoâng ruùt leân nhanh

nhö chu trình khoan maø vaãn thöïc hieän chuyeån ñoäng baèng toác ñoä chaïy dao khi ruùt dao leân.

Ví duï:

M3 S2000 ; Quay truïc chính G90 G99 G85 X300. Y–250. Z–150. R10. F120. ; Ñònh vò, doa loã thöù 1, sau ñoù ruùt dao veà

ñieåm R (do söû duïng G99) Y–550. ; Ñònh vò, doa loã thöù 2, sau ñoù ruùt dao veà ñieåm R G98 Y–750. ; Ñònh vò, doa loã thöù 3, sau ñoù ruùt dao veà maët phaúng ban ñaàu (do

söû duïng G98) M30;

f) Chu trình doa loã coù döøng quay truïc chính döôùi ñaùy loã vaø ruùt dao leân nhanh Cuù phaùp: G86 X_ Y_ Z_ R_ F_ K_ ;

Trong ñoù: X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát)

Hình 4.47: Chu trình doa


g) G87 Chu trình doa chính xaùc loã thoâng phía döôùi baèng dao doa moät löôõi caét Cuù phaùp: G87 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ K_ ; Trong ñoù:

X_ Y_: Vò trí (toïa ñoä) cuûa loã caàn gia coâng. Z_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã Q_: Khoaûng dòch chuyeån q cuûa löôõi caét vaøo vaø ra theo höôùng kính cuûa loã P_ : Thôøi gian döøng aên dao döôùi ñaùy loã (tính baèng mili giaây) R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng ban ñaàu ñeán maët phaúng (ñieåm) tham chieáu R F_ : Löôïng chaïy dao K_ : Soá laàn laëp laïi (neáu thaáy caàn thieát)

Chuù yù: Chu trình doa G87 khoâng duøng keøm vôùi G98 Giaù trò cuûa Q laø bieán noäi truù (modal) vaø noù coù taùc duïng trong caùc chu trình khoan nhö G73 vaø G83 neân phaûi caån thaän khi söû duïng giaù trò naøy

Hình 4.48: Chu trình doa (loaïi 2)

Hình 4.49: Chu trình doa loã chính xaùc baèng dao doa moät löôõi caét

Löôïng dòch löôõi caét q

Döøng vaø ñònh höôùng truïc chính


Giaûi thích: Sau khi ñònh vò taïi vò trí X_Y_, truïc chính döøng ôû vò trí coá ñònh. Duïng cuï caét dòch chuyeån theo höôùng ngöôïc vôùi hôùng löôõi caét, chaïy dao nhanh ñeán ñaùy loã (ñieåm R). Sau ñoù duïng caét dòch chuyeån höôùng kính moät löôïng q ngöôïc vôùi höôùng ban ñaàu (xem hình 4.49), truïc chính quay cuøng chieàu kim ñoàng hoà. Quaù trình doa ñöôïc thöïc hieän theo höôùng döông cuûa truïc Z (töø döôùi leân) cho ñeán khi chaïm ñieåm Z. Taïi ñieåm Z, truïc chính ngöøng quay taïi ñieåm coá ñònh xaùc ñònh, duïng cuï caét dòch chuyeån ngöôïc vôùi höôùng cuûa phía löôõi caét roài ruùt veà maët phaúng ban ñaàu. Sau ñoù quaù trình doa loã khaùc xaûy ra töông töï.

Ví duï:

M3 S500 ; G90 G87 X300. Y-250. Z-120. R-150. Q5. P1000 F120. ; doa loã 1 Y–550. ; doa loã 2 M30

6.8 Caùc M_code cô baûn vaø öùng duïng cuûa noù

a) Nhoùm M-code khôûi ñoäng vaø ngöøng truïc chính M03: khôûi ñoäng truïc chính, quay phaûi (thuaän chieàu kim ñoàng hoà). AÙp duïng cho dao phay thuaän ñoái vôùi phay. AÙp duïng cho dao tieän coù xe dao ñaët ôû phía ngöôøi vaän haønh Leänh M03 thöôøng ñi keøm vôùi S (chæ ra toác ñoä quay) Ví duï: -----------

M03 S1500 ; G00 00.0 Y0.0 -----------

M04: khôûi ñoäng truïc chính, quay traùi (ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà). AÙp duïng cho dao phay nghòch ñoái vôùi maùy phay AÙp duïng cho dao tieän ñaët ôû xe dao phía ñoái dieän ngöôøi vaän haønh. Chuù yù: Quy taéc xaùc ñònh chieàu quay laø thuaän chieàu hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà baèng

caùch nhìn töø duïng cuï caét ñeán chi tieát gia coâng. M05: Döøng quay truïc chính, thöôøng aùp duïng ôû cuoái chöông trình, tröôùc khi keát thuùc

chöông trình. Ví duï: ------ G90 G87 X300. Y-250. Z-120. R-150. Q5. P1000 F120. ; Y–550. ; M05; M30

b) Nhoùm M code ngöng chöông trình * M00: ngöng chöông trình.

Cuù phaùp: M00 Khi gaëp doøng leänh M00, maùy seõ ngöøng hoaït ñoäng vaø taát caû caùc

thoâng tin noäi truù trong maùy ñeàu giöõ nguyeân. Maùy seõ tieáp tuïc hoaït ñoäng khi ngöôøi vaän haønh baám nuùt “cycle start” treân panel ñieàu khieån. Leänh naøy thöôøng duøng khi ngöôøi laäp trình vaø gia coâng muoán maùy töï ñoäng

M code

STOP


döøng taïi moät vò trí nhaát ñònh naøo ñoù keå kieåm tra quaù trình gia coâng. Ví duï: M3 S2000 ; G90 G99 G83 X300. Y–250. Z–150. Q15. P1000 F120. ; Khoan loã thöù 1 M00; Döøng maùy chôø ngöôøi vaän haønh kieåm tra vieäc gia coâng loã thöù 1 Y–550. ; Khoan loã thöù 2 sau khi ngöôøi vaän haønh nhaán nuùt Cycle start Y–750. ; Khoan loã thöù 3 * M01: Döøng chöông trình coù löïa choïn.

Cuù phaùp: M01 Leänh gioáng nhö M00 nhöng noù chæ coù taùc duïng khi nuùt “Optional stop” treân maùy ñöôïc

baám (coù taùc duïng). Leänh M01 hoã trôï tính tieän ích theâm cho M00, neáu duøng M00 thì khi thöïc hieän ñeán doøng leänh naøy thì maùy seõ döøng, nhöng neáu ta duøng M01 thì coù theå baét maùy phaûi döøng khi gaëp M01 (khi baám choïn optional stop) hoaëc khoâng caàn döøng maùy ñeå kieåm tra nöõa neáu ngöôøi vaän haønh caûm thaát khoâng caàn thieát (khi khoâng baám choïn optional stop)

c) Nhoùm Mcode keát thuùc chöông trình - M30: Keát thuùc chöông trình chính, con troû ñieàu khieån nhaûy veà ñaàu chöông trình. Neáu

söû duïng baêng töø thì baêng seõ traû laïi ban ñaàu. Cuù phaùp: M30

- M02: Keát thuùc chöông trình chính, caùc caøi ñaët vaø bieán traïng thaùi hay caùc tham soá ban ñaàu tröôùc khi chaïy chöông trình ñöôïc hoài phuïc laïi (gioáng nhö M30) Cuù phaùp: M02

d) Nhoùm Mcode ñoái xöùng göông caùc truïc Pheùp ñoái xöùng göông caùc truïc cho pheùp gia coâng caùc chi tieát coù

caùc vuøng gia coâng ñoái xöùng nhau, vaø nhö vaäy noù cho pheùp laøm giaûm ñoä daøi cuûa chöông trình gia coâng. Khi söû duïng pheùp ñoái xöùng göông, hình hoïc cuûa ñöôõng chaïy dao seõ ñoái xöùng qua truïc X hoaëc truïc Y vaø höôùng cuûa ñöôøng chaïy dao cuõng ñoái xöùng nhau. - Pheùp ñoái xöùng göông truïc X

Cuù phaùp: M21 - Huûy boû ñoái xöùng göông truïc X

Cuù phaùp: M22 - Pheùp ñoái xöùng göông truïc Y

Cuù phaùp: M23 - Huûy boû ñoái xöùng göông truïc Y

Cuù phaùp: M24 e) M code thay duïng cuï caét

Cuù phaùp: M06 T_ hoaëc T_M6 Leänh M06 T_ döøng chöông trình taïm thôøi, truïc chính ngöøng

quay cuûa maùy ruùt leân cao veà vò trí thay dao, ñònh höôùng goùc quay vaø caát dao hieän haønh vaøo oå chöùa dao, sau ñoù thay dao môùi coù soá hieäu T_ trong oå chöùa dao sau. Quaù trình gia coâng ñöôïc tieáp dieãn ôû doøng leänh keá tieáp.

X

Y

O

X

Y

O


Khi thay dao, chieàu daøi dao môùi seõ khaùc vôùi chieàu daøi dao chuû, do vaäy buoäc phaûi hieäu chænh laïi chieàu daøi cuûa dao. Vì theá leänh M06 T_ thöôøng ñi keøm vôùi leänh hieäu chænh chieàu daøi dao. Khi goïi M06 ñeå thay dao thì ñieàu taát nhieân truïc chính phaûi ngöøng quay, tuy nhieân vì lyù do an toaøn khi coù söï coá khoâng mong muoán, ñoâi khi ngöôøi ta theâm leänh M05 ñeå döøng truïc chính phía treân doøng leänh thay dao.

Ví duï: : N001 G92X0Y0Z0; N002 G90 G00 Z250.0 T11 M6; Thay dao soá 11 N003 G43 Z0 H11; Hieäu chænh chieàu daøi dao N004 S30 M3 Quay truïc chính vôùi toác ñoä 30v/ph N005 G99 G81X400.0 R Y–350.0 Z–153,0R–97.0 F120; N006 Y–550.0; N011 G00X0Y0M5; Döøng quay truïc chính N012 G49Z250.0T15M6; Thay dao soá 15 N013 G43Z0H15; Hieäu chænh chieàu daøi dao N014 S20M3; Quay truïc chính vôùi toác ñoä 20v/ph N015 G99G82X550.0Y–450.0 Z–130.0R–97.0P300F70; N016 G98Y–650.0; N025 G28X0Y0M5; N026 G49Z0; N027 M30;

f) Nhoùm M code ñoùng môû dung dòch trôn nguoäi M08: Môû dung dòch trôn nguoäi Khi chuaån bò gia coâng ta phaûi môû ngay dung dòch trôn nguoäi ñeå

saün saøng laøm maùt khi gia coâng, vì vaäy M08 ñöôïc ñaët ngay ôû phaàn ñaàu chöông trình.

Ví duï: % O001 N05 G90 G21 G55 G40 G49 G80;

N10 T01 M06; N15 M03 S1500; N20 M08; N25 G00 X0.0 Y0.0; N35 G01 Z -10.0 F24; M09 : Taét dung dòch trôn nguoäi

Sau khi gia coâng xong ta phaûi taét dung dòch trôn nguoäi, do vaäy M09 ñöôïc ñaët ôû phaàn cuoái chöông trình. Thoâng thöôøng qua caùc böôùc: döøng truïc chính, taét dung dòch trôn nguoäi vaø döøng chöông trình.

Ví duï N55 G00 Z300.0; N60 M05; N65 M09;

N70 M30; g) Nhoùm caùc M code keïp chaët vaø nôùi loûng phoâi Moät soá maùy CNC coù boä phaän töï ñoäng cung caáp phoâi do vaäy coù leänh ñieàu khieån quaù trình

keïp chaët vaø nôùi loûng phoâi. Vieäc keïp chaët coù theå ñöôïc thöïc hieän nhôø cô caáu keïp baèng khí neùn, thuûy löïc hoaëc ñieän töø.


M10: Keïp chaët. Keïp chaët chi tieát phaûi ñöôïc ñaët ôû phaàn ñaàu chöông trình tröôùc khi ñi vaøo caùc leänh

chuyeån ñoäng caét goït Ví duï:

O0011 N05 G90 G21 G55 G40 G49 G80; N10 T02 M06; N15 M03 S1500;

N20 M08; N25 M10;

N30 G00 X0.0 Y0.0; N35 G01 Z -10.0 F200; M11: Nôùi loûng Sau khi chi tieát ñöôïc nôùi loûng, noù coù theå ñöôïc cô caáu gaép phoâi chuyeån ñi vaø phoâi khaùc

ñöôïc ñöa vaøo ñeå gia coâng. h) Nhoùm caùc M-code goïi chöông trình con M98: goïi chöông trình con. Cuù phaùp: M98 POOOO

Trong ñoù OOOO chæ teân cuûa chöông trình con (laø caùc con soá) M99: keát thuùc chöông trình con vaø trôû veà chöông trình chính ñaõ

goïi noù. Ñeán ñaây ta coù khaùi nieäm môùi veà chöông trình con vaø söï laøm vieäc

cuûa chöông trình chính vaø chöông trình con - Caáu truùc cuûa chöông trình con:

- Söï laøm vieäc cuûa chöông trình chính vaø chöông trình con: Moät chöông trình chính coù theå goïi nhieàu chöông trình con vaø moät chöông trình con coù

theå goïi chöông trình con cuûa noù (coù theå goïi laø chöông trình chaùu) vaø coù theå goïi ñöôïc 4 caáp con nhö sô ñoà hình 4.51.

Soá chöông trình con (ôû Iso code daáu : thay cho chöõ O)

Keát thuùc chöông trình con.

M99 khoâng caàn thieát phaûi ñaët rieâng ôû moät khoái, ví duï: X100.0 Y100.0 M99.

O � � � � | | | M99;

Hình 4.50: Caáu truùc cuûa moät chöông trình con

O0001 Á Á

M98P1000 Á Á

M30

O1000 Á Á

M98P2000 Á Á

M99

O2000 Á Á

M98P4000 Á Á

M99

O3000 Á Á

M98P4000 Á Á

M99

O4000 Á Á Á Á Á

M99

Caáp 1 Caáp 2 Caáp 3 Caáp 4

Hình 4.51:Sô ñoà laøm vieäc cuûa caùc chöông trình con loàng gheùp nhau

-------- -------- M98 -------- -------- --------

O001- ------- ------- M99--


* ÖÙng duïng chöông trình con trong laäp trình Söû duïng chöông trình con cho caùc

coâng vieäc laëp ñi laëp laïi laø moät kyõ thuaät laäp trình raát hieäu quaû nhaèm laøm giaûm thôøi gian laäp trình, chöông trình roõ raøng ngaén goïn, ñôõ toán boä nhôù ñeå löu tröõ chöông trình.

Xeùt hai ví duï sau: - ÔÛ ví duï 1 caùc voøng loã hoaøn toaøn

gioáng nhau, neáu goác toïa ñoä ñöôïc chuyeån töø O1 sang O2 thì noäi dung caùc khoái leänh ñeå khoan 6 loã ôû hai voøng loã laø nhö nhau. Nhö vaäy, ta taïo moät chöông trình con gia coâng voøng loã thöù nhaát vaø ñaët noù vôùi teân O1001 chaúng haïn. Sau khi dôøi goác taïo ñoä chi tieát sang O2 ta goïi chöông trình con baèng leänh:

M98 P1001 - ÔÛ ví duï 2 ñeå khoeùt loõm moät

hình chöõ nhaät ñaït chieàu saâu yeâu caàu thì phaûi qua 3 laàn caét. Caû 3 laàn caét (ba lôùp caét) ñeàu gioáng nhau veà toïa ñoä X vaø Y, chæ khaùc nhau veà toïa ñoä Z. Ñeå chöông trình ngaén goïn, ta laäp moät chöông trình con gia coâng lôùp thöù nhaát (giaû söû ñaët teân laø O1002) vaø sau ñoù goïi chöông trình con nhö sau:

% O1234 N05 G90 G21 G40 G49 G80; N10 G00 X_ Y_ Z 1.0; N15 G01 Z-5.0 F50; N20 G98 P1002; N25 G00 X_Y_ Z-4.0; N30 G01 Z-10.0 F50 ; N35 M98 P1002; N40 G00 X_ Y_ Z -9.0; N45 G01 Z-15.0 F50; N50 M30;

7. Kyõ thuaät laäp trình NC

Naém vöõng caùc G-code, M-code vaø cuù phaùp caùc caâu leänh trong laäp trình NC laø caàn thieát vaø baét ñeå tieán haønh laäp trình vaø gia coâng. Ngaøy nay, baïn coù theå söû duïng moät phaàn meàm CAD/CAM ñeå taïo ra moät file G code chöông trình maø khoâng caàn bieát ñeán cuù phaùp hoaëc chöùc naêng cuûa caâu leänh. Tuy nhieân baïn khoâng chaéc chaén naïp ngay chöông trình naøy vaøo maùy CNC ñeå gia coâng ngay ñöôïc bôûi leõ chöông trình chöa haún ñaõ phuø hôïp vôùi töøng loaïi maùy CNC cuï

3 lôùp caét coù quyõ ñaïo chaïy dao gioáng nhau

A A

A -A

Hình 4.53: Caét nhieàu lôùp vaät lieäu coù quyõ ñaïo chaïy dao gioáng nhau

Hình 4.52: Hai voøng loã gioáng nhau coù theå söû duïng chöông trình con ñeå laäp trình

O1 O2


theå. Noùi caùch khaùc, duø suû duïng phöông tieän hoã trôï laäp trình naøo ñi nöõa thì baïn cuõng phaûi naém vöõng caùc G code, M code vaø caùc cuù phaùp cuõng nhö chöùc naêng cuûa chuùng.

Haàu heát caùc maùy CNC ñeàu ñöôïc ñieàu khieån soá vaø laäp trình theo tieâu chuaån DIN 66025. Maëc duø caùc nhaø cheá taïo maùy coâng cuï CNC raát toân troïng tieâu chuaån naøy nhöng ñoái vôùi caùc heä ñieàu khieån khaùc nhau (ví duï SIEMENS hay FANUC…) hoaëc treân caùc maùy khaùc nhau (maùy phay, maùy tieän…) thì coù moät soá G code vaø M code coù chöùc naêng khaùc. Cuøng öùng duïng moät heä ñieàu haønh nhö nhau nhöng caùc nhaø saûn xuaát maùy CNC khaùc nhau cuõng taïo ra moät soá leänh rieâng cho maùy cuûa mình. Vì vaäy ñeå laäp trình vaø vaän haønh maùy CNC cuï theå naøo ñoù ñöôïc, ta cuõng caàn phaûi naém ñöôïc nhöõng kieán thöùc cô baûn veà maùy CNC vaø caùch laäp trình ñoàng thôøi phaûi bieát ñöôïc caùc tính naêng cuï theå cuûa maùy (thöôøng ñöôïc höôùng daãn kyõ trong Operator Manual).

Ngaøy nay, baïn cuõng coù theå duøng caùc phaàn meàm hoã trôï laäp trình NC nhö CNC Syntax Editor, Cimco Edit, Vericut ñeå hoã trôï veà maët cuù phaùp laäp trình, kieåm tra loãi, moâ phoûng chöông trình gia coâng raát tieän lôïi vaø höõu ích. Caùc phaàn meàm treân cuõng coù chöùc naêng trao naïp chöông trình gia coâng xuoáng maùy coâng cuï ñeå gia coâng thoâng qua giao tieáp DNC.

Caùc yeâu caàu ñoái vôùi ngöôøi laäp trình:

Cho duø laø laäp trình baèng tay hay laäp trình baèng maùy (duøng phaàn meàm CAD/CAM), ngöôøi laäp ñeàu caàn coù nhöõng kieán thöùc vaø khaû naêng sau:

- Coù kieán thöùc vöõng veà hình hoïc giaûi tích. - Coù kieán thöùc vöõng veà coâng ngheä gia coâng (bieát laäp quy trình coâng ngheä gia coâng hôïp

lyù vaø söû duïng cheá ñoä caét thích hôïp). - Coù khaû naêng söû duïng nhöõng phaàn meàm CAD ñeå trôï giuùp tính toaùn veà maët hình hoïc.

Neáu laäp trình baèng maùy thì phaûi coù kieán thöùc veà CAD/CAM töø caên baûn trôû leân. - Phaûi bieát laøm chuû caùc quy taéc laäp trình, thuoäc caùc G code vaø M code thoâng duïng, naém

vöõng caùc chu trình gia coâng. - Naém vöõng vaø vaän duïng hôïp lyù caùc loaïi duïng cuï caét goït thöôøng söû duïng treân caùc maùy

CNC, caùc ñoà gaù neáu caàn vaø caùc phöông phaùp gaù ñaët chi tieát.

2011 ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑH NT 111

CHÖÔNG 5

LAÄP TRÌNH GIA COÂNG TREÂN MAÙY TIEÄN CNC Caùc G code maø M code giöõa laäp trình gia coâng phay vaø laäp trình gia coâng tieän phaàn lôùn

gioáng nhau, tuy nhieân cuõng coù moät soá phaàn khaùc nhau. ÔÛ chöông naøy, do baïn ñoïc ñaõ laøm quen vôùi laäp trình gia coâng phay ôû chöông 4 neân caùc noäi dung cô baûn veà caáu truùc chöông trình gia coâng khoâng ñeà caäp laïi nöõa. Caùc G code vaø M code coù chöùc naêng gioáng vôùi maùy phay seõ ñöôïc giôùi thieäu nhanh, chæ taäp trung ñi saâu vaøo caùc G code khaùc vôùi gia coâng phay vaø moät soá G code môùi vôùi caùc ñaëc tröng rieâng cuûa gia coâng tieän.

Baûng toùm taét caùc chöùc naêng chính vaø caùc töø khoùa ñòa chæ trong laäp trình gia coâng tieän

Chöùc naêng Ñòa chæ YÙ nghóa

Soá cuûa chöông trình O Soá cuûa chöông trình

Soá thöù töï cuûa caâu leänh N Soá thöù töï cuûa caâu leänh

Caùc G code cô baûn G Caùc G code lieân quan ñeán chuyeån ñoäng

X,Y,Z,U,V,W A,B,C

Teân caùc truïc toïa ñoä chuyeån ñoäng

I,J,K Toïa ñoä cuûa taâm cung troøn

Caùc töø chæ kích thöôùc

R Baùn kính cung troøn

S Toác ñoä truïc chính

Löôïng aên dao F Löôïng chaïy dao

Chöùc naêng veà dao T Soá hieäu dao

M M code lieân quan ñeán baät taét caùc ñieàu khieån maùy Caùc chöùc naêng hoã trôï B Ñònh vò trí maâm xoay

Thôøi gian döøng P, X, U Thôøi gian taïm döøng

Gaùn chöông trình con P Soá hieäu chöông trình con

Soá böôùc laëp P Soá böôùc laëp cuûa chöông trình con

Caùc tham soá P, Q Caùc bieán cuûa caùc chu trình gia coâng

1. Toïa ñoä maùy vaø toïa ñoä chi tieát gia coâng treân maùy tieän Maùy tieän CNC ñôn giaûn nhaát coù hai truïc cô baûn laø truïc Z doïc theo truïc chính cuûa maùy

hay ñöôøng taâm cuûa chi tieát gia coâng (theo höôùng chaïy dao doïc), truïc X theo höôùng aên dao ngang. Chieàu cuûa caùc truïc nhö hình veõ (5.1). Chuùng ta phaûi chuù yù ñieåm naøy ñeå traùnh nhaàm laãn teân caùc truïc so vôùi laäp trình treân maùy phay.

Hình 5.1: Hai truïc cô baûn baûn cuûa maùy tieän CNC


Baûng5.1: Caùc G code trong laäp trình gia coâng tieän

G code A B C

Nhoùm Chöùc naêng

G00 G00 G00 Ñònh vò vaø dòch chuyeån nhanh

G01 G01 G01 Noäi suy thaúng (coù toác ñoä chaïy dao)

G02 G02 G02 Noäi suy troøn cuøng chieàu ñoàng hoà (hoaëc xoaén oác)

G03 G03 G03

01

Noäi suy troøn ngöôïc chieàu ñoàng hoà (hoaëc xoaén oác)

G04 G04 G04 Thôøi gian döøng chay dao

G05 G05 G05 Caét vôùi toác ñoä cao (high speed cutting)

G07.1 G107

G07.1 G107

G07.1 G107

00

Noäi suy truï (cylindrical interpolation)

G12.1 G112

G12.1 G112

G12.1 G112

Mode noäi suy trong toaï ñoä cöïc

G13.1 G113

G13.1 G113

G13.1 G113

21 Huyû boû mode noäi suy trong toaï ñoä cöïc

G17 G17 G17 Maët phaúng noäi suy laø XY

G18 G18 G18 Maët phaúng noäi suy laø XZ

G19 G19 G19

16

Maët phaúng noäi suy laø YZ

20 20 G70 Ñôn vò nhaäp laø inch

21 21 G71 06

Ñôn vò nhaäp laø mm

G22 G22 G22 Baät chöùc naêng kieåm tra khoaûng haønh trình gia coâng

G23 G23 G23 09

Taét chöùc naêng kieåm tra khoaûng haønh trình gia coâng

G25 G25 G25 Taét vieäc kieåm tra söï dao ñoäng toác ñoä truïc chính

G26 G26 G26 08

Baät vieäc kieåm tra söï dao ñoäng toác ñoä truïc chính

G27 G27 G27 Kieåm tra vieäc trôû veà ñieåm tham chieáu

G28 G28 G28 Trôû veà ñieåm tham chieáu

G30 G30 G30 Trôû veà caùc ñieåm tham chieáu thöù 2, 3 vaø 4

G31 G31 G31

00

Chöùc naêng boû qua khoâng thöïc hieän moät soá leänh

G33 G33 G33 Caét ren

G34 G34 G34 01

Caét ren coù böôùc thay ñoåi

G36 G36 G36 Töï ñoäng hieäu chænh dao theo X

G37 G37 G37 00

Töï ñoäng hieäu chænh dao theo Z

G40 G40 G40 Huyû boû hieäu chænh baùn kính muõi dao

G41 G41 G41 Hieäu chænh baùn kính muõi dao phía beân traùi

G42 G42 G42

07

Hieäu chænh baùn kính muõi dao phía beân phaûi

G50 G92 G92 Thieát laäp goác toaï ñoä (hoaëc choïn v truïc chính max)

G50.3 G92.1 G92.1 00

Thieát laäp heä toaï ñoä chi tieát

G50.2 G250

G50.2 G250

G50.2 G250

Huyû boû cheá ñoä tieän ña giaùc

G51.2 G251

G51.2 G251

G51.2 G251

20 Choïn cheá ñoä tieän ña giaùc


G code A B C

Nhoùm Chöùc naêng

G52 G52 G52 Thieát laäp heä toaï ñoä ñòa phöông

G53 G53 G53 00

Thieát laäp heä toaï ñoä maùy

G54 G54 G54 Choïn heâï thoáng goác toaï ñoä chi tieát thöù 1





G59 G59 G59

14

Choïn heâï thoáng goác toaï ñoä chi tieát thöù 6

G65 G65 G65 00 Goïi macro

G66 G66 G66 Goïi macro noäi truù

G67 G67 G67 12

Huyû boû goïi macro noäi truù

G68 G68 G68 Baät cheá ñoä gia coâng ñoái xöùng göông ñoái vôùi maùy 2 xe dao

G69 G69 G69 04

Taét cheá ñoä gia coâng ñoái xöùng göông ñoái vôùi maùy 2 xe dao

G70 G70 G72 Chu kyø tieän tinh

G71 G71 G73 Chu kyø tieän thoâ hôùt bôùt löôïng dö doïc theo truïc

G72 G72 G74 Chu kyø tieän thoâ hôùt bôùt löôïng dö phía maët ñaàu

G73 G73 G75 Gia coâng laëp laïi nhieàu laàn theo moät bieän daïng nhaát ñònh

G74 G74 G76 Chu trình khoan ôû phía maët ñaàu

G75 G75 G77 Chu trình khoan ôû phía höôùng kính

G76 G76 G78

00

Caét ren nhieàu laàn aên dao

G80 G80 G80 Huyû boû chu trình khoan

G83 G83 G83 Chu trình khoan loã ôû maët ñaàu

G84 G84 G84 Chu trình taro ren loã ôû maët ñaàu

G86 G86 G86 Chu trình doa loã ôû maët ñaàu

G87 G87 G87 Chu trình khoan loã höôùng kính

G88 G88 G88 Chu trình taro ren loã höôùng kính

G89 G89 G89

10

Chu trình doa loã höôùng kính

G90 G77 G20 Chu trình gia coâng doïc theo baùn kính

G92 G78 G21 Chu trình caét ren

G94 G79 G24

01

Chu trình tieän maët ñaàu

G96 G96 G96 Cheá ñoä toác ñoä caét laø haèng soá

G97 G97 G97 02

Huyû choïn cheá ñoä toác ñoä caét laø haèng soá

G98 G94 G94 Toác ñoä aên dao phuùt (mm/phuùt)

G99 G95 G95 05

Toác ñoä aên dao voøng (mm/voøng)

- G90 G90 Laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái

- G91 G91 03

Laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái

- G98 G98 Trôû veà maët phaúng ban ñaàu (trong chu trình khoan doa…)

- G98 G99 11

Trôû veà maët phaúng tham chieáu (trong chu trình khoan doa…)

(Ghi chuù: Caùc G code toâ xaùm laø caùc G code maëc ñònh taùc ñoäng khi maùy vöøa ñöôïc khôûi ñoäng xong)


2. Caùc G code vaø M code cô baûn 2.1 Thieát laäp (löïa choïn) toïa ñoä chi tieát gia coâng Khia laäp trình gia coâng tieän ta coù theå löïa choïn moät trong hai caùch choïn goác toïa ñoä chi

tieát tuøy theo caùch ghi kích thöôùc treân baûn veõ chi tieát:

a) Choïn goác toïa ñoä chi tieát taïi maët cuûa maâm caëp

Caùch choïn goác toïa ñoä naøy aùp duïng cho caùc chi tieát coù caùch ghi kích thöôùc coù chung ñöôøng gioùng cô sôû naèm ôû ñaàu traùi cuûa chi tieát (hình 5.2)

b) Choïn goác toïa ñoä chi tieát taïi maët ñaàu beân phaûi cuûa chi tieát

Caùch choïn goác toïa ñoä naøy aùp duïng cho caùc chi tieát coù caùch ghi kích thöôùc coù chung ñöôøng gioùng cô sôû naèm ôû ñaàu phaûi cuûa chi tieát (hình 5.3)

Cuõng gioáng nhö laäp trình gia coâng treân maùy phay, ta cuõng duøng caùc 6 G code G54 ñeán G59 ñeå choïn goác toïa ñoä chi tieát gia coâng.

Chi tieát Chi tieát

Hình 5.2: Choïn goác toïa ñoä taïi maët ñaàu cuûa maâm caëp

Chi tieát Chi tieát Z

Hình 5.3: Choïn goác toïa ñoä taïi maët ñaàu phaûi cuûa chi tieát

Hình 5.4


2.2 G code vaø M code lieân quan ñeán toác ñoä truïc chính a) Quay truïc chính cuøng chieàu

kim ñoàng hoà

Cuù phaùp: M03

Ñoái vôùi maùy tieän CNC, xe dao ñaët phía ñoái dieän ngöôøi vaän haønh neân trong tröôøng hôïp naøy dao tieän phaûi ñaët uùp xuoáng (hình 5.5). M03 söû duïng cho dao tieän phaûi.

b) Quay truïc chính ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà

Cuù phaùp: M04

M03 aùp duïng cho caùc dao tieän, muõi khoan traùi.

Chieàu quay thuaän hay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà ñöôïc xaùc ñònh theo quy taéc höôùng nhìn töø maâm caëp (truïc chính) ñeán duïng cuï caét (xe dao, hay uï ñoäng)

c) Döøng truïc chính

Cuù phaùp: M05

Duøng ñeå döøng truïc chính khi keát thuùc gia coâng hoaëc chuaån bò ñoåi chieàu truïc chính.

Tröôùc khi ñoåi chieàu truïc chính töø M03 sang M04 vaø ngöôïc laïi thì phaûi söû duïng M05 ñeå döøng truïc chính tröôùc, tuyeät ñoái traùnh tröôøng hôïp chuyeån töø quay chieàu quay naøy sang chieàu quay kia trong chöông trình maø khoâng duøng M05.

d) Löïa choïn toác ñoä truïc chính laø haèng soá hay toác ñoä caét laø haèng soá.

α) Toác ñoä caét laø haèng soá

Cuù phaùp: G96 S_ Trong ñoù:

S_: toác ñoä caét (meùt/phuùt), trong ñoù kyù hieäu _ laø giaù trò caàn phaûi nhaäp vaøo.

Khi tieän coân hoaëc tieän maët ñaàu, vì baùn kính gia coâng thay ñoåi neân neáu toác ñoä truïc chính laø haèng soá thì toác ñoä caét vaãn bò thay ñoåi. Ñeå giöõ nguyeân toác ñoä caét thì caàn phaûi thay ñoåi toác ñoä truïc chính.

Khi tieän maët ñaàu vôùi G96 S_, veà maët lyù thuyeát, khi dao tieán vaøo taâm chi tieát thì toác ñoä caét phaûi taêng ñeán voâ cuøng ñeå giöõ nguyeân vaän toác caét. Ñieàu naøy khoâng theå xaûy ra, luùc ñoù toác ñoä quay cuûa truïc chính tieán tôùi giaù trò cöïc ñaïi maø truïc chính coù theå ñaït ñöôïc. Ñeå khoáng cheá toác

Hình 5.6

Hình 5.5


ñoä lôùn nhaát cuûa truïc chính neáu ta khoâng muoán ñoäng cô truïc chính quay ñeán toác ñoä toái ña cuûa noù ta coù theå duøng:

Leänh khoáng cheá toác ñoä quay truïc chính

G50 S_; (S_: toác ñoä truïc chính tính baèng voøng/phuùt)

β) Choïn toác ñoä quay truïc chính laø haèng soá (huûy boû cheá ñoä toác ñoä caét laø haèng soá)

Cuù phaùp: G97 S_; Trong ñoù S_ laø toác ñoä quay cuûa truïc chính tính baèng voøng/phuùt

Chuù yù: G97 laø leänh noäi truù, noù chæ maát taùc duïng khi gaëp leänh G96

Ví duï: Chöông trình tieän truïc baäc coù maët coân (xem hình 5.7).

N8 G00 X1000.0 Z1400.0 ;

N9 T33;

N11 X400.0 Z1050.0;

N12 G50 S3000 ; Gaùn toác ñoä quay cöïc ñaïi cho truïc chính

N13 G96 S200 ; Gaùn toác ñoâ caét coá ñònh baèng 200 meùt/phuùt

N14 G01 Z700.0 F1000 ;

N15 X600.0 Z 400.0;

2.3 Caùc G code lieân quan ñeán löïa choïn ñôn vò ño löôïng chaïy dao

a) Choïn ñôn vò ño löôïng chaïy dao mm/phuùt

Cuù phaùp: G94

b) Choïn ñôn vò ño löôïng chaïy dao mm/voøng

Cuù phaùp: G95

Giaù trò baùn kính Ñöôøng laäp trình

Offset ñöôøng chaïy dao

Hình 5.7: AÙp duïng cheá ñoä toác ñoä caét baèng haèng soá cho ñoaïn coân


Maëc ñònh cuûa heä thoáng laø ñôn vò ño voøng/phuùt, cuõng gioáng vôùi ñôn vò ño löôïng chaïy dao ta söû duïng treân maùy tieän truyeàn thoáng.

2.4 G code löïa choïn kích thöôùc laäp trình tuyeät ñoái vaø gia soá G90: laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái

G91: laäp trình theo kích thöôùc töông ñoái (gia soá) 2.5 M code lieân quan ñeán thay dao Cuù phaùp leänh thay dao coù phuï thuoäc vaøo nhaø cheá taïo maùy tieän CNC nhöng chung quy ñeàu baét ñaàu baèng ñòa chæ T, theo quy ñònh cuûa heä ñieàu khieån FANUC, cuù phaùp leänh thay dao tieän laø:

Cuù phaùp: T�� M06 Caùc soá ñaàu laø soá hieäu dao löïa choïn, hai soá cuoái laø ñòa chæ giaù trò hieäu chænh dao (bao goàm hieäu chænh hình hoïc (baùn kính muõi dao) vaø hieäu chænh ñoä moøn).

Ví duï:

N1 G00 X1000 Z1400

N2 T03 13 M06; (löïa choïn dao soá 3 vaø giaù trò hieäu chænh soá 13)

N3 X400 Z1050;

Moät soá heä ñieàu khieån khaùc (ví duï Siemens) söû duïng cuù phaùp:

T�� D�� M06

Trong ñoù: 2 chöõ soá theo sau ñòa chæ T chæ soá hieäu dao caàn choïn, 2 chöõ soá theo sau ñòa chæ D chæ giaù trò hieäu chænh chieàu daøi vaø baùn kính muõi dao trong boä nhôù vaø M06 baét leänh thay dao phaûi thi haønh.

Ví duï:

N80 G00 X150 Z150

N90 T04 D04 M06

N100…

2.6 M code ñoùng môû dung dòch trôn nguoäi M07/M08: Môû dung dòch trôn nguoäi

Nhieàu maùy tieän CNC coù hai bôm dung dòch trôn nguoäi: moät bôm aùp suaát thaáp vaø moät bôm aùp suaát cao. Bôm aùp suaát cao thöôøng söû duïng cho ñöôøng laøm maùt ñi qua taâm cuûa muõi khoan khi khoan loã saâu. Nhôø aùp suaát cao, phoi deã daøng bò ñaåy ra khoûi loã khoan. Bôm aùp suaát cao ñöôïc kích hoaït baèng leänh M07

M08: Taét dung dòch trôn nguoäi

2.7 Nhoùm caùc M code taïm döøng vaø keát thuùc chöông trình. Caùc M code naøy gioáng nhö laäp trình treân maùy phay:

M00: Döøng chöông trình taïm thôøi

M01: Döøng chöông trình taïm thôøi coù löïa choïn (optional stop)

M30: Keát thuùc chöông trình


2.8 Caùc kieåu kích thöôùc laäp trình a) Laäp trình theo baùn kính vaø laäp trình theo ñöôøng kính

Ñoái vôùi gia coâng tieän, ñöôøng kính chi tieát gia coâng gaáp ñoâi baùn kính gia coâng. Khi chæ ra toïa ñoä cuûa ñöôøng chaïy dao thì bình thöôøng ta phaûi chæ baùn kính cuûa chi tieát gia coâng, trong khi ñoù treân baûn veõ laïi ghi theo kích thöôùc ñöôøng kính φ. Do vaäy phaûi maát coâng chia ñoâi ñöôøng kính chi tieát gia coâng khi laäp trình vaø ñoâi khi gaây nhaàm laãn. Ñeå khaéc phuïc raéc roái ñoù, caùc heä ñieàu khieån maùy tieän CNC söû duïng cheá ñoä maëc ñònh laø laäp trình theo ñöôøng kính. Tuy nhieân noù cuõng cho pheùp ngöôøi laäp trình choïn cheá ñoä laø laäp trình theo baùn kính (toïa ñoä X ghi theo baùn kính). Khoâng coù G code ñeå löïa choïn caùc cheá ñoä laäp trình theo ñöôøng kính hay baùn kính. Baïn coù theå söû duïng bieán DIA (No.1006#3) ñoái vôùi heä ñieàu khieån FANUC. Ñoái vôùi caùc heä ñieàu khieån khaùc, baïn ñoïc tham khaûo Operation Manual.

b) Laäp trình theo kích thöôùc tuyeät ñoái vaø kích thöôùc gia soá

Cuõng gioáng nhö laäp trình gia coâng phay:

G90 - Laäp trình theo kích thöôùc (toïa ñoä) tuyeät ñoái (absolute programming)

G91 - Laäp trình theo kích thöôùc (toïa ñoä) töông ñoái (incremental programming)

Tuy nhieân coù moät soá vaán ñeà caàn löu yù sau:

- Ñoái vôùi heä thoáng G code A (xem baûng 5.1) ngöôøi ta söû duïng töø ñòa chæ. Ví duï khi laäp trình, thay vì ghi toïa ñoä X_, Y_, Z_ maø phaûi ghi thaønh U_, V_, W_ töông öùng. Luùc ñoù heä ñieàu khieån hieåu laø laäp trình theo kích thöôùc gia soá. Ñieàu naøy coù nghóa laø khoâng caàn duøng G91 ñeå chi raèng ta ñang laäp trình theo kích thöôùc gia soá maø chæ caàn ghi toïa ñoä theo U, V, W laø heä ñieàu khieån theo heä thoáng G code A hieåu raèng ta ñang söû duïng heä toïa ñoä töông ñoái (kích thöôùc gia soá)

- Ñoái vôùi heä thoáng G code B vaø C, ngöôøi ta söû duïng G code G90 vaø G91 (xem baûng 5.1)

Ví duï ñoái vôùi chi tieát hình 5.9 khi laäp trình theo caùc heä thoáng kích thöôùc khaùc nhau ta coù theå thöïc hieän nhö sau:

Heä thoáng G code A Heä thoáng G code B hoaëc C Laäp trình theo toïa ñoä tuyeät ñoái X400.0 Z50.0 ; G90 X400.0 Z50.0;

Laäp trình theo toïa ñoä töông ñoái U200.0 W–400.0 ; G91 X200.0 Z–400.0;

D1, D2 : Lập trình theo đường kính R1, R2 : Lập trình theo bán kính

Hình 5.8: Laäp trình theo baùn kính vaø ñöôøng kính

Hình 5.9


2.9 Nhoùm caùc G code lieân quan ñeán chuyeån ñoäng nhanh vaø chuyeån ñoäng an dao. a) Chaïy dao nhanh

Cuù phaùp: G00

Duøng ñeå dòch chuyeån dao vôùi toác ñoä nhanh (khoâng thöïc hieän chuyeån ñoäng caét goït) ñeán vò trí caàn thieát. Noù thöôøng ñöôïc duøng khi baét dao baét ñaàu tieán vaøo ñöôøng laäp trình caàn gia coâng hoaëc luøi dao ra khoûi vuøng gia coâng.

Ví duï: (hình 5.10)

< Laäp trình baùn kính > G00 X40.0 Z56.0 ; (Söû duïng toaï ñoä

tuyeät ñoái) hoaëc

G00 U–60.0 W–30.5;(Söû duïng toaï ñoä töông ñoái)

b) Noäi suy thaúng

Cuù phaùp: G01 IP_ F_

Trong ñoù IP (Indicate Point) laø toaï ñoä cuûa ñieåm ñích caàn ñeán

F – löôïng chaïy dao

Ví duï (hình 5.11):

(Laäp trình theo ñöôøng kính) G01 X40.0 Z20.1 F20 ; (Söû duïng toaï ñoä tuyeät ñoái)

hoaëc

G01 U20.0 W–25.9 F20; (Söû duïng toaï ñoä töông ñoái)

c) Noäi suy cung troøn

* Noäi suy cung troøn cuøng chieàu kim ñoàng hoà G02 Cuù phaùp: Trong maët phaúng ZX: G02 X_ Z_ I_ K_ F_; hoaëc G02 X_ Z_ R_ F_; Trong maët phaúng XY: G02 X_ Y_ I_ J_ F_; hoaëc G02 X_ Y_ R_ F_; Trong maët phaúng YZ: G02 Y_ Z_ J_ K_ F_; hoaëc G02 Y_ Z_ R_ F_;

Hình 5.10

Hình 5.11


* Noäi suy cung troøn ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà G03

Cuù phaùp: Trong maët phaúng ZX: G03 X_ Z_ I_ K_ F_; hoaëc G03 X_ Z_ R_ F_; Trong maët phaúng XY: G03 X_ Y_ I_ J_ F_; hoaëc G03 X_ Y_ R_ F_; Trong maët phaúng YZ: G03 Y_ Z_ J_ K_ F_; hoaëc G03 Y_ Z_ R_ F_;

Ví duï:

< Laäp trình ñöôøng kính > G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3; hoaëc G02 U20.0 W–020.0 I25.0 F0.3; hoaëc G02 X50.0 Z30.0 R25.0 F0.3 hoaëc G02 U20.0 W–20.0 R25. F0.3; ÎÎ ÎÎ

* Thôøi gian döøng gia coâng

G04 X_ hoaëc G04 U_ ;

Hoaëc G04 P_ ;

X_ hoaëc U_ Laø thôøi gian döøng gia coâng

P_ : Nhaäp thôøi gian döøng gia coâng (khoâng cho pheùp söû duïng soá leû thaäp phaân)

Ñôn vò tính coù theå laø giaây hoaëc voøng ñoái vôùi X_U_; mili giaây hoaëc voøng ñoái vôùi P_ tuyø theo caùch ñaët parameter cho maùy CNC.

Laäp trình theo toaï ñoä tuyeät ñoái Laäp trình theo toaï ñoä tuyeät ñoái Laäp trình theo toaï ñoä töông ñoái

Ñieåm cuoái

Ñöôøng kính laäp trình

Ñieåm ñaàu

Taâm cung troøn Ñieåm cuoái


Ñieåm ñaàu

Ñieåm cuoái

Ñieåm ñaàu


Taâm cung troøn

Hình 5.12

Hình 5.13


2.10 Noäi suy söû duïng toaï ñoä cöïc Noäi suy trong toïa ñoä cöïc laø moät chöùc naêng duøng ñeå chuyeån ñoåi caùc leänh chuyeån ñoäng

trong toïa ñoä Ñeà-caùc sang chuyeån ñoäng thaúng tuyeán tính cuûa caùc truïc tuyeán tính (chuyeån ñoäng cuûa duïng cuï caét) vaø chuyeån ñoäng cuûa caùc truïc quay (phoâi quay troøn). Phöông phaùp noäi suy trong toïa ñoä cöïc raát höõu ích khi duøng ñeå gia coâng caùc ñöôøng contour treân maët ñaàu cuûa chi tieát vaø gia coâng maët cam treân maùy tieän. Ñeå thöïc hieän ñöôïc noäi suy trong toïa ñoä cöïc thì maùy phaûi coù theâm truïc thöù ba ngoaøi truïc X vaø truïc Z ñoù laø truïc C.

Cuù phaùp:

G12.1; |

|

|

G13.1; Chuù yù: Thay vì söû duïng G12.1 vaø G13.1 ta coù theå duøng G112 vaø G113 töông öùng. Ñaët G12.1 vaø G13.1 ôû hai doøng leänh rieâng bieät

G12.1 khôûi ñoäng mode noäi suy trong toïa ñoä cöïc vaø löïa choïn moät maët phaúng noäi suy nhö hình veõ 5.14

Caùc G code sau coù theå aùp duïng trong noäi suy toïa ñoä cöïc:

G01 noäi suy thaúng G02, G03 noäi suy cung troøn G04 döøng truïc chính moät thôøi gian G40, G41, G42 hieäu chænh baùn kính muõi dao

Ví duï: Phay ñöôøng vieàn treân maët ñaàu cuûa chi tieát nhö hình veõ 5.15

Khôûi ñoäng mode toïa ñoä cöïc Caùc leänh noäi suy thaúng vaø noäi suy troøn aùp duïng cho heä thoáng toïa ñoä Ñeà-caùc bao goàm caùc truïc tuyeán tính vaø truïc quay aûo Huûy boû cheá ñoä toïa ñoä cöïc

Truïc tuyeán tính

Truïc quay (truïc aûo)

Goác toïa ñoä chi tieát

Hình 5.14: Maët phaúng noäi suy toïa ñoä cöïc

Truïc C

C’ (truïc aûo)

Ñöôøng chaïy dao sau khi hieäu chænh baùn kính muõi dao


Truïc X

Truïc Z

Maët truï

Maët ñaàu

Hình 5.15


Truïc X ñöôïc laäp trình theo ñöôøng kính, truïc quay C ñöôïc laäp trình theo baùn kính

O0001 ; N010 T0101 N0100 G00 X120.0 C0 Z _ ; Chaïy nhanh ñeán ñieåm ban ñaàu N0200 G12.1 ; Khôûi ñoäng mode toïa ñoä cöïc N0201 G42 G01 X40.0 F _ ; N0202 C10.0 ; N0203 G03 X20.0 C20.0 R10.0 ; N0204 G01 X–40.0 ; Chöông trình moâ taû hình hoïc söû duïng toïa ñoä N0205 C–10.0 ; Ñeà-caùc trong maët phaúng X-C’ N0206 G03 X–20.0 C–20.0 I10.0 J0 ; N0207 G01 X40.0 ; N0208 C0 ; N0209 G40 X120.0 ; N0210 G13.1 ; Huûy boû cheá ñoä toïa ñoä cöïc N0300 Z _ ; N0400 X _C _ ; N0900 M30 ;

Ví duï 2: Tieän maët cam ôû maët ñaàu nhö hình veõ 5.16:

G94 ; (F tính baèng mm/phuùt) T0101 ; G00 X120.0 C0 ; G12.1 ; G01 G42 X40.0 F100.0 ; G03 X0 C40.0 I-20.0 ; G01 X-25.0 ; G03 X-40.0 C25.0 K-15.0 ; G01 C0 ; G03 X20.0 I20.0 ; G01 G40 X120.0 ; G13.1 ; M30 ;

2.11 Noäi suy truï (Cylindrical interpolation) G07.1 Noäi suy truï raát thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc ñöôøng vieàn bao quanh maët truï, nhaát laø

caùc raõnh cam khoâng gian treân maët truï (hình 5.17). Noäi suy truï giuùp cho vieäc laäp trình gia coâng caùc beà maët naøy moät caùch deã daøng. Ñeå thöïc hieän ñöôïc noäi suy truï thì maùy cuõng phaûi coù theâm truïc thöù ba ngoaøi truïc X vaø truïc Z ñoù laø truïc quay (thöôøng laø truïc C, töùc laø truïc quay quanh truïc Z).

Hình 5.16


Löôïng dòch chuyeån cuûa truïc quay tính baèng goùc quay seõ ñöôïc heä ñieàu khieån töùc thôøi

chuyeån ñoåi (trong boä nhôù trong) thaønh khoaûng caùch chieàu daøi cuûa truïc tuyeán tính töôûng töôïng khi traûi phaúng beà maët truï ra. Vì vaäy caùc noäi suy thaúng hay noäi suy cung troøn coù theå ñöôïc thöïc hieän cho truïc coøn laïi Sau khi noäi suy, khoaûng caùch noùi treân (treân truïc hoaønh ôû hình 5.17) seõ ñöôïc chuyeån ñoåi ngöôïc trôû laïi thaønh goùc quay cuûa truïc quay.

Cuù phaùp:

G07.1 IP r ; Khôûi ñoäng cheá ñoä noäi suy truï : : : G07.1 IP 0 ; Huûy boû cheá ñoä noäi suy truï Trong ñoù:

IP : Ñòa chæ cuûa truïc quay r : Baùn kính cuûa maët truï

Chuù yù:

- Phaûi ñaët G07.1 IP r ; vaø G07.1 IP 0 ôû hai doøng leänh rieâng bieät

- Thay vì duøng G07.1 ta coù theå duøng G107

- Khoâng ñöôïc söû duïng caùc ñòa chæ I, J, K khi noäi suy cung troøn trong toïa ñoä truï

Ví duï: Gia coâng chi tieát nhö treân hình 5.17 baèng caùch söû duïng noäi suy truï:

Hình 5.17: Maët cam vaø profile khai trieån


O0001 N01 G00 Z100.0 C0 ; N02 G01 G18 W0 H0 ; N03 G07.1 C57299 ; N04 G01 G42 Z120.0 D01 F250 ; N05 C30.0 ; N06 G02 Z90.0 C60.0 R30.0 ; N07 G01 Z70.0 ; N08 G03 Z60.0 C70.0 R10.0 ; N09 G01 C150.0 ; N10 G03 Z70.0 C190.0 R75.0 ; N11 G01 Z110.0 C230.0 ; N12 G02 Z120.0 C270.0 R75.0 ; N13 G01 C360.0 ; N14 G40 Z100.0 ; N15 G07.1 C0 ; N16 M30 ;

2.12 Gia coâng ren a) Gia coâng ren coù böôùc khoâng ñoåi G32

Caùc loaïi ren nhö ren treân maët truï, ren treân maët coân, ren treân maët ñaàu (hình 5.18) coù böôùc khoâng ñoåi ñöôïc gia coâng baèng leänh G32.

Toác ñoä cuûa truïc chính baây giôø khoâng phaûi ñöôïc ñoïc theo giaù trò ta laäp trình maø ñoïc töø boä maõ hoùa vò trí truïc chính ñeå nhaän ñöôïc chính xaùc giaù trò thöïc cuûa toác ñoä quay truïc chính ñeå töø ñoù tính ra toác ñoä chaïy dao tính baèng böôùc ren treân phuùt. Coù nhö vaäy môùi caét ñöôïc ren coù böôùc ren chính xaùc.

Cuù phaùp: G32 IP_ F_; Trong ñoù:

IP_: ñieåm cuoái F_: böôùc ren

doïc theo truïc Chuù yù luoân söû duïng laäp trình theo baùn kính

Ñieåm ñaàu

Ñieåm cuoái

Hình 5.19

Hình 5.18


Noùi chung, quaù trình caét ren ñöôïc laïp laïi cuøng moät ñöôøng chaïy dao qua caùc böôùc thoâ vaø tinh. Bôûi vì quaù trình caét ren baét ñaàu khi boä maõ hoùa (laép trong truïc chính) phaùt ra tín hieäu quay truïc. Do vaäy quaù trình caét ren ñöôïc xuaát phaùt töø moät ñieåm ban ñaàu coá ñònh treân phoâi vaø ñöôøng chaïy dao ñöôïc laëp laïi khoâng ñoåi. Chuù yù khi ñoù toác ñoä truïc chính phaûi ñöôïc giöõ baèng haèng soá trong luùc caét thoâ cuõng nhö luùc caét tinh ñeå traùnh sai soá böôùc ren.

* Caét ren thaúng

Ví duï: laäp trình gia coâng reân coù böôùc ren = 4mm δ1=3mm δ2=1.5mm Chieàu saâu moãi nhaùt caét: 1mm (caét 2 laàn) (Söû duïng kích thöôùc heä meùt, laäp trình theo ñöôøng kính) G00 U–62.0 ; G32 W–74.5 F4.0 ; G00 U62.0 ; W74.5 ; U–64.0 ; (Ñoái vôùi laàn caét thöù hai, caét theâm 1mm) G32 W–74.5 ; G00 U64.0 ; W74.5 ;

* Caét ren coân

Ví duï: laäp trình gia coâng reân coù böôùc ren = 3.5mm theo höôùng truïc Z δ1=2mm δ2=1mm Chieàu saâu caét theo truïc X laø 1mm, caét 2 laàn (Söû duïng kích thöôùc heä meùt, laäp trình theo ñöôøng kính) G00 X 12.0 Z72.0 ; G32 X 41.0 Z29.0 F3.5 ; G00 X 50.0 ; Z 72.0 ; X 10.0 ; (Caét theâm 1mm ôû laàn caét thöù hai) G32 X 39.0 Z29.0 ; G00 X 50.0 ; Z 72.0 ;

b) Caét ren coù böôùc thay ñoåi (G34)

Khi caét ren coù böôùc thay ñoåi ta caàn cho bieát theâm löôïng thay ñoåi böôùc vít trong moät voøng quay cuûa truïc vít.

Cuù phaùp:

G34 IP_F_K_; Trong ñoù:

IP : ñieåm cuoái F : böôùc ren doïc theo truïc taïi vò trí xuaát phaùt

Hình 5.20

Hình 5.21


K : Löôïng taêng hoaëc giaûm böôùc ren sau moät voøng quay cuûa truïc chính. Ví duï: Caét ren coù böôùc =8.0mm taïi ñieåm xuaát phaùt Ñoä gia taêng böôùc ren: 0.3mm/voøng G34 Z–72.0 F8.0 K0.3 ;

c) Caét ren nhieàu ñaàu moái

Söû duïng ñòa chæ Q ñeå chæ goùc quay giöõa moái ren ban ñaàu vaø moái ren tieáp theo CCuùIP Cuù phaùp:

G32 IP_ F_ Q_ ; G32 IP_ Q_ ;

Trong ñoù: IP_ : ñieåm cuoái F_ : böôùc ren doïc theo truïc

Q_ : goùc baét ñaàu cuûa moái ren (ñôn vò tính 1/1000 ñoä)

(ren coù böôùc ren khoâng ñoåi)

Caùc loaïi ren coù theå caét nhieàu ñaàu moái:

G32: Constant–lead thread cutting (ren coù böôùc khoâng ñoåi) G34: Variable–lead thread cutting (ren coù böôùc thay ñoåi) G76: Multiple–thread cutting cycle G92: Thread cutting cycle

Ví duï: Caét ren hai ñaàu moái coù goùc baét ñaàu cuûa hai moái ren laø 00 vaø 1800

G00 X40.0 ; G32 W–38.0 F4.0 Q0 ; G00 X72.0 ; W38.0 ; X40.0 ; G32 W–38.0 F4.0 Q180000 ; G00 X72.0 ; W38.0 ;

2.13 Hieäu chænh baùn kính muõi dao (hieäu chænh hình hoïc dao) Muõi dao tieän khoâng phaûi laø nhoïn maø coù baùn kính R ñeå naâng cao

tuoåi beàn vaø giaûm ñoä nhaáp nhoâ beà maët gia coâng. Khi tieän maët ñaàu hoaëc tieän ngoaøi song song vôùi truïc chính thì khoâng coù sai soá gia coâng giöõa ñöôøng laäp trình vaø ñöôøng bieân thöïc thu ñöôïc. Tuy nhieân khi tieän caùc maët coân

vaø tieän caùc cung troøn, khi ñieåm muõi dao chaïy theo ñöôøng laäp trình, beà maët gia coâng thöïc coù kích thöôùc khaùc so vôùi laäp trình (xem hình 5.22b).

a b c

Hình 5.22


Neáu laáy taâm cong cuûa baùn kính muõi dao laøm ñieåm muõi dao, ñeå keát quaû gia coâng ñuùng vôùi ñöôøng laäp trình thì trong quaù trình gia coâng caàn phaûi hieäu chænh dao caùch ñöôøng laäp trình moät löôïng ñuùng baèng baùn kính muõi dao.

Tuyø thuoäc vaøo vò trí cuûa ñöôøng laäp trình vaø dao maø ta coù hieäu chænh beân traùi (khi dao naèm beân traùi ñöôøng laäp trình) vaø hieäu chænh beân phaûi (khi dao naèm ôû beân phaûi ñöôøng laäp trình)

* Hieäu chænh dao beân traùi ñöôøng laäp trình, ñieåm muõi dao dòch sang phaûi ñöôøng laäp trình

Cuù phaùp: G41;

* Hieäu chænh dao beân traùi ñöôøng laäp trình, ñieåm muõi dao dòch sang traùi ñöôøng laäp trình

Cuù phaùp: G42;

* Huyû boû hieäu chænh dao, ñieåm muõi dao chaïy theo ñöôøng laäp trình

Cuù phaùp: G40;

Chuù yù: G40, G41, G42 laø leänh noäi truù (modal code)

Khaùc vôùi hieäu chænh baùn kính muõi dao ôû laäp trình gia coâng phay, theo sau G41 vaø G42 khoâng coù ñòa chæ hieäu chænh maø giaù trò hieäu chænh naèm ôû ñòa chæ T trong phaàn thay dao (xem muïc 2.5)

Khi hieäu chænh baùn kính muõi dao ta caàn cho heä ñieàu khieån CNC bieát baùn kính muõi dao vaø vò trí cuûa taâm baùn kính muõi dao vaø ñieåm muõi dao P (hình 5.25).

Coù hai loaïi ñieåm muõi dao (tool nose): taâm cong cuûa baùn kính muõi dao vaø ñieåm giaû töôûng P nhö hình 5.25. Trong thöïc teá ngöôøi ta duøng ñieåm muõi dao giaû töôûng vì raát khoù xaùc ñònh taâm cuûa baùn kính muõi dao laøm ñieåm baét ñaàu. Neáu söû duïng ñieåm giaû töôûng (hình 5.25b) treân muõi dao laøm ñieåm baét ñaàu thì noù deã daøng xaùc ñònh hôn. Theâm vaøo ñoù khi söû duïng ñieåm giaû töôûng laøm ñieåm muõi dao thì ta khoâng caàn phaûi khai baùo baùn kính muõi dao.

Coù 8 vò trí ñieåm muõi dao giaû ñònh ñöôïc maõ hoaù soá thöù töï töø 1 ñeán 8 nhö hình 5.26 tuyø theo höôùng cua duïng cuï caét. Vò trí soá 9 ñöôïc xem laø ñieåm muõi dao truøng vôùi taâm cuûa baùn kính muõi dao. Caùc vò trí naøy phaûi ñöôïc khai baùo cuøng vôùi giaù trò hieäu chænh dao baèng caùch ñöa caùc maõ soá vò trí naøo vaøo ñòa chæ OFT cuûa boä ñieàu khieån.

Đường chạy dao không có hiệu chỉnh bán kính mũi dao

Đường chạy dao có hiệu chỉnh bán kính mũi dao

Phôi

Hình dáng chi tiết khi không có hiệu chỉnh bán kính mũi dao

Chiều sâu cắt bị sai

Mũi dao

Hình 5.23

Vò trí baét ñaàu Vò trí baét ñaàu

a) b)

Hình 5.25

P


Ñieåm chuaån cuûa dao T coù theå ñaët choàng leân ñieåm muõi dao (ñieåm xuaát phaùt) neáu ñöôïc coäng vaøo giaù trò hieäu chænh. Khoaûng caùch töø ñieåm chuaån cuûa dao T ñeán ñieåm muõi dao chính laø giaù trò hieäu chænh dao (tool offset value), hình 5.27. Ñeå thieát laäp giaù trò hieäu chænh dao ngöôøi ta thöôøng söû duïng khoaûng caùch töø ñieåm giaû ñònh treân muõi dao ñeán ñieåm chuaån cuûa dao bôûi vì khoaûng caùch naøy deã ño hôn so vôùi ño khoaûng caùch töø taâm muõi dao tieän ñeán ñieåm chuaån cuûa dao. (Ñieåm chuaån cuûa dao thöôøng naèm ôû taâm cuûa ñaàu rôvoânve keïp dao).

Chuù yù: Khoái leänh maø trong ñoù chuyeån töø mode G40 sang mode G41 hoaëc G42 goïi laø khoái leänh start-up, ví duï: G40 _ ; G41 _ ; (Start–up block) Chuyeån ñoäng chuyeån tieáp cuûa dao ñeå ñaùp öùng giaù trò hieäu chænh ñöôïc thöïc hieän ôû khoái leänh start-up. Taïi khoái leänh ñöùng ngay sau start-up block, taâm cuûa muõi dao ñaët taïi vò trí thaúng ñöùng ñoái vôùi ñöôøng laäp trình cuûa khoái leänh naøy (hình 5.28)

Ví duï: tieän ñöôøng bieân chi tieát hình 5.29 <laäp trình ñöôøng kính> N060... N070 G00 X25 Z2 G42; chaïy dao nhanh ñeán (25,2)

vaø hieäu chænh beân phaûi

N080 G01 X26 Z0; Chaïy dao ñeán ñieåm 1 N090 X30 Z-2 AÊn dao ñeán ñieåm 2 (vaùt meùp)

N100 Z-30 AÊn dao ñieåm ñieåm 3 N110 X50 Z-50 N120 G00 X80 Z20 G40 N130...

Hình 5.28

T Offset theo truïc X

Offset theo truïc Z

Hình 5.27

Hình 5.26

Hình 5.29


3. CAÙC CHU TRÌNH GIA COÂNG ÑEÅ ÑÔN GIAÛN VIEÄC LAÄP TRÌNH TRONG GIA COÂNG TIEÄN

Ñeå ñôn giaûn vaø thuaän tieän trong trong caâu leänh laäp trình, thay vì duøng raát nhieàu leänh G00, G01, G02, G03, heä ñieàu khieån maùy tieän CNC cho pheùp ta söû duïng caùc chu trình gia coâng khaùc nhau bao goàm:

- Caùc chu trình gia coâng ñôn giaûn (G90, G92, G94)

- Caùc chu trình gia coâng laëp laïi nhieàu böôùc (G70 ñeán G76)

- Caùc chu trình gia coâng khoan (G80 ñeán G89)

- Vaùt meùp vaø bo goùc

- Laäp trình tröïc tieáp töø kích thöôùc treân baûn veõ

3.1 Caùc chu trình gia coâng ñôn. 3.1.1 Chu trình gia coâng tieän ngoaøi vaø tieän trong chaïy dao thaúng G90

Chu trình goàm 4 ñöôøng chuyeån dao taïo thaønh moät hình töù giaùc kín, ñieåm baét ñaàu vaø ñieåm keát thuùc cuûa dao truøng nhau. Coù 2 ñöôøng chuyeån dao nhanh vaø 2 ñöôøng aên dao (hình 5.30).

a) Chu trình caét truï thaúng

Cuù phaùp: G90 X_ Z_ F_; (aùp duïng cho heä thoáng G code A)

hoaëc G90 U_ W_ F_; (khi laäp trình theo kích thöôùc gia soá)

Chuù yù:

Neáu söû duïng cho heä thoáng G code B ta thay G90 baèng G77

Neáu söû duïng cho heä thoáng G code C ta thay G90 baèng G20 (xem baûng G code)

Ví duï: Tieän 4 nhaùt caét nhö hình 5.31 <laäp trình theo ñöôøng kính>

N030 G90 U–8.0 W–66.0 F0.4 ;

N031 U–16.0 ; (Caét lôùp 2)

N032 U–24.0 ; (Caét lôùp 3)

N033 U–32.0 ; (Caét lôùp 4)

Nhö vaäy coù 4 chu trình caét, moãi chu trình hôùt ñi moät lôùp phoi daøy 4mm nhö hình 5.31

Hình 5.31:

(R)….Chuyeån ñoäng nhanh (F)…. Chuyeån ñoäng chaïy dao

Hình 5.30: Chu trình tieän ngoaøi chaïy dao thaúng


Khi laäp trình theo kích thöôùc gia soá, daáu cuûa caùc soá ñi theo sau caùc ñòa chæ U vaø W phuï thuoäc vaøo höôùng ñi cuûa ñöôøng chaïy dao 1 vaø 2. Caùc tröôøng hôïp veà daáu cuûa U vaø W vaø höôùng cuûa caùc ñöôøng chaïy dao quy ñònh treân hình 5.32.

b) Chu trình caét coân

Khi theâm ñòa chæ R vaø giaù trò cuûa noù ñeå chæ ñoä coân (xem hình 5.33) thì ta coù theå söû duïng G90 ñeå caét coân

Cuù phaùp: G90 X_ Z_ R_F_; (aùp duïng cho heä thoáng G code A)

hoaëc G90 U_ W_R_ F_; (khi laäp trình theo kích thöôùc gia soá)

Hình 5.32:

Hình 5.33: Chu trình tieän coân

(R)….Chuyeån ñoäng nhanh (F)…. Chuyeån ñoäng aên dao


3.1.2 Chu trình gia coâng ren (Thread cutting cycle).

a) Gia coâng ren thöôøng (hình 5.34)



Chuù yù: Neáu söû duïng cho heä thoáng G code B ta thay G92 baèng G78


Goùc thoaùt dao khoaûng 450. Khi gia coâng ren, toác ñoä truïc chính vaø löôïng chaïy dao laø haèng soá. Neáu ngöôøi vaàn haønh baám phím döøng chaïy dao thì dao seõ ngöøng caét ren, luøi ra xa vaø chaïy nhanh veà vò trí xuaát phaùt ban ñaàu.

b) Gia coâng ren coân

Leänh G92 cuõng coù theå duøng ñeå caét ren coân (taper thread cutting) khi ta ñöa theâm ñòa chæ R ñeå chæ ñoä coân (xem kích thöôùc R treân hình 5.35).

Cuù phaùp: G92 X_ Z_ R_ F_; (aùp duïng cho heä thoáng G code A)


Hình 5.34: Chu trình gia coâng ren

L−îng chay F dao ph¶i b»ng b−íc ren

(R)….Chuyeån ñoäng nhanh (F)…. Chuyeån ñoäng chaïy dao

Hình 5.35: Chu trình gia coâng ren coân

(R)...Ch¹y dao nhanh (F)...ChuyÓn ®éng ¨n dao


3.1.3 Chu trình tieän maët ñaàu (end face turning cycle).

a) Gia coâng maët ñaàu (hình 5.36)



Chuù yù:

Neáu söû duïng cho heä thoáng G code B ta thay G94 baèng G79


b) Chu trình gia coâng maët ñaàu coân (hình 5.37)

Vôùi G94 coù theå tieän maët ñaàu nghieâng khi theâm ñòa chæ R.

Cuù phaùp: G94 X_ Z_ R_ F_; (aùp duïng cho heä thoáng G code A)



Hình 5.36: Chu trình tieän maët ñaàu

Hình 5.37: Chu trình tieän maët ñaàu daïng coân



Khi laäp trình theo kích thöôùc gia soá, moái quan heä veà daáu cuûa caùc soá ñi theo sau caùc ñòa chæ U,W, R vaø caùc ñöôøng chaïy dao ñöôïc quy ñònh nhö treân hình 5.38.

3.1.4 Caùch söû duïng caùc chu trình gia coâng G90 vaø G94 Tuyø vaøo hình daùng cuûa phoâi vaø hình daùng cuûa saûn phaåm maø ta choïn caùc chu trình gia

coâng thích hôïp thoâng caùc ví duï minh hoaï nhö caùc hình veõ 5.39:

Söû duïng G90 caét thaúng: G90 X (U)_ Z (W)_ F _

Hình daïng phoâi

Hình daïng saûn phaåm Hình daïng saûn phaåm

Söû duïng G90 caét coân: G90 X (U)_ Z (W)_ R_ F _

Hình daïng phoâi

Hình daïng phoâi Hình daïng phoâi

Hình daïng saûn phaåm

Söû duïng G94 caét thaúng: G90 X (U)_ Z (W)_ F _ Söû duïng G94 caét coân: G90 X (U)_ Z (W)_ R_ F_

Hình daïng saûn phaåm

Hình 5.39: Daïng phoâi vaø chi tieát khi aùp duïng G90 vaø G94

Hình 5.38


4. CAÙC CHU TRÌNH GIA COÂNG PHÖÙC TAÏP GIA COÂNG THOÂ HÔÙT HEÁT PHAÀN LÔÙN LÖÔÏNG DÖ THEO NHIEÀU BAÄC TRUÏC KHAÙC NHAU.

4.1 Hôùt löôïng dö doïc theo maët truïc ngoaøi (stock removal in turning) G71

Tuyø theo ñöôøng bieân daïng maø ta coù hai loaïi:

- Loaïi maø bieân daïng coù ñöôøng kính taêng daàn hay giaûm daàn lieân tuïc (loaïi I)

- Loaïi maø bieân daïng coù ñöôøng kính taêng giaûm baát thöôøng taïo thaønh nhieàu hoá loõm (loaïi II).

(Chuù yù: bieân daïng coù theå bao goàm caû ñöôøng thaúng vaø cung troøn. Treân hình cho minh hoaï goàm toaøn caùc ñoaïn thaúng.)

Loaïi I:

Ñeå hôùt boû löôïng dö baùm theo bieân daïng gia coâng töø A’ ñeán B ta duøng leänh G71 ñeå taïo ra nhieàu ñöôøng chaïy dao hôùt töøng lôùp löôïng dö vôùi chieàu daøy ∆d vaø löôïng dö coøn chöøa laïi cho gia coâng tinh laø ∆u/2. Löôïng dö theo truïc Z ñöôïc kyù hieäu laø ∆w (hình 5.40).

Cuù phaùp cuûa nhoùm caâu leänh nhö sau:

G71 U (∆∆∆∆d) R (e) G71 P (ns) Q (nf) U (∆∆∆∆u) W (∆∆∆∆w) F (f) S (s) T (t) N (ns)…………

………………

F_ _ _

S_ _ _

T_ _ _

N (nf)………… ;

Trong ñoù:

∆d : chieàu daøy cuûa moãi nhaùt caét (tham soá naøy laø noäi truù - modal)

e : khoaûng caùch luøi dao khi ruùt dao veà (traùnh dao tì vaøo maët vöøa gia coâng xong) (e cuõng noäi truù)

ns : Soá thöù töï cuûa block ñaàu tieân (start) ñeå gia coâng tinh chaïy ñuùng theo bieân daïng.

nf : Soá thöù töï cuûa block cuoái cuøng (finish) ñeå gia coâng tinh chaïy ñuùng theo bieân daïng.

∆u : Löôïng dö höôùng kính coøn ñeå laïi cho gia coâng tinh (tính theo radius hoaëc diameter)

∆w : Löôïng dö theo truïc Z

Caùc leänh dòch chuyeån giöõa A, A’ vaø B keå caû noäi suy cung troøn G02, G03 trong caùc block töø soá thöù töï ns (baét ñaàu) ñeán nf (keát thuùc)


(R)...Ch¹y dao nhanh (F)...ChuyÓn ®éng

Hình 5.40: Chu trình hôùt bôùt löôïng dö G71


f,t,s : Taát caû caùc chöùc naêng F, T, S caùc caùc khoái leänh töø ns ñeán nf khoâng coù hieäu löïc, chæ caùc caùc F, T, S trong G71 laø coù hieäu löïc. Caùc chöùc naêng F, T, S caùc caùc khoái leänh töø ns ñeán nf chæ coù taùc duïng trong leänh gia coâng tinh theo bieân daïng baèng caùch goïi G70 P (ns) Q (nf).

Chuù yù: Ñöôøng chaïy dao giöõa A vaø A’ trong block soá ns (block baét ñaàu) bao goàm G00 vaø G01 nhöng trong caùc khoái leänh naøy khoâng ñöôïc coù maët cuûa Z (töùc laø khoâng ñöôïc dòch chuyeån dao theo truïc Z ôû caùc khoái leänh naøy).

Loaïi II:

Bieân daïng coù nhieàu hoá saâu (toái ña laø 10), luùc ñoù ñöôøng chaïy dao coù theå coù daïng nhö hình veõ ví duï sau (hình 5.41):

Trong tröôøng hôïp naøy phaûi cho ∆w= 0, neáu khoâng dao seõ caét leïm vaøo vaùch beân phaûi cuûa hoác.

Ví duï:

Kieåu I Kieåu II G71 U10.0 R5.0 ; G71 P100 Q200....; N100X (U)___; : : N200..............;

G71 U10.0 R5.0 ; G71 P100 Q200........; N100X (U)___ Z(W)___; : : N200.........................;

4.2 Hôùt löôïng dö doïc theo maët ñaàu (stock removal in facing) G72

YÙ nghóa cuûa ∆d, e, ns, nf, ∆u, ∆w, s, f vaø t gioáng nhö leänh G70 chæ coù ñieàu khaùc laø: vôùi G71, caùc nhaùt caét luoân song song vôùi truïc x.

Cuù phaùp cuûa nhoùm caâu leänh nhö sau:

G72 U (∆∆∆∆d) R (e) G72 P (ns) Q (nf) U (∆∆∆∆u) W (∆∆∆∆w) F (f) S (s) T (t) N (ns)…………

………………

F_ _ _

S_ _ _

T_ _ _

N (nf)………… ;

Caùc leänh dòch chuyeån giöõa A, A’ vaø B keå caû noäi suy cung troøn G02, G03 trong caùc block töø soá thöù töï ns ñeán nf

Hình 5.41


Chuù yù: Ñöôøng chaïy dao giöõa A vaø A’ trong block soá ns (block baét ñaàu) bao goàm G00 vaø G01 nhöng trong caùc khoái leänh naøy khoâng ñöôïc coù maët cuûa X (töùc laø khoâng ñöôïc dòch chuyeån dao theo truïc X ôû khoái leänh naøy).

Quan heä veà daáu cuûa ∆u vaø ∆w vaø höôùng cuûa ñöôøng chaïy dao theå hieän treân hình 5.42

Ví duï:


Ñöôøng chaïy dao

Hình 5.42: Chu trình gia coâng hôùt löôïng dö xeùn theo höôùng maët ñaàu G72

60

Goác toaï ñoä chi tieát

Ñieåm baét ñaàu

Hình 5.43: ví duï veà laäp trình theo chu trình xeùn löôïng dö theo höôùng maët ñaàu G72


Laäp trình theo ñöôøng kính, ñôn vò mm (hình 5.43)

N010 G50 X220.0 Z190.0 ;

N011 G00 X176.0 Z132.0 ;

N012 G72 W7.0 R1.0 ;

N013 G72 P014 Q019 U4.0 W2.0 F0.3 S550 ;

N014 G00 Z58.0 S700 ;

N015 G01 X120.0 W12.0 F0.15 ;

N016 W10.0 ;

N017 X80.0 W10.0 ;

N018 W20.0 ;

N019 X36.0 W22.0 ;

N020 G70 P014 Q019 ;

Vôùi leänh G50, goác toïa ñoä chi tieát nhö treân

hình (G50 ôû tieän gioáng G92 ôû phay)

Baét ñaàu G72

Khoái thöù hai trong cuù phaùp cuûa G72

Khoái leänh baét ñaàu laø N14

Ñoaïn coân töø φ160 xuoáng φ120

Ñoaïn φ120

Ñoaïn coân töø φ120 xuoáng φ80

Ñoaïn ngang φ80

Ñoaïn coân, Khoái leänh keát thuùc laø N19

G70 goïi ch/trình gc tinh (th/hieän leänh töø

N14 ñeán N19)

Ta nhaän thaáy raèng caùc khoái leänh baét ñaàu töø ns ñeán nf coù hai chöùc naêng. Thöù nhaát laø laø chæ daãn ñeå G70 gia coâng tinh thöïc hieän. Thöù hai, noù laøm cô sôû hình hoïc ñeå tính toaùn ñöôøng chaïy dao cho vieäc hôùt thoâ löôïng dö ôû G72.

4.3 Gia coâng laëp laïi theo moät bieân daïng cho tröôùc (Pattern Repeatting) (G73)

§−êng biªn mÉu lÆp l¹i ph¶i nªn theo A ®Õn A' ®Õn B

C¸c lÖnh dÞch chuyÓn gi÷a A vµ B trong c¸c khèi lÖnh tõ sè thø tù ns ®Õn nf

Hình 5.44


Cuù phaùp:

G73 U (∆∆∆∆i) W (∆∆∆∆k) R (d) ; G73 P (ns) Q (nf) U (∆∆∆∆u) W (∆∆∆∆w) F (f ) S (s ) T (t) ;

N (ns)…………

………………

F_ _ _

S_ _ _

T_ _ _

N (nf)………… ;

Trong ñoù:

∆i : Khoaûng caùch vaø höôùng luøi dao ño theo truïc X

∆k : Khoaûng caùch vaø höôùng luøi dao ño theo truïc Z

d : Soá laàn laëp laïi bieân maãu bieân daïng.

ns : Soá thöù töï cuûa khoái leänh baét ñaàu cho ñoaïn chöông trình gia coâng tinh bieân daïng.

nf : Soá thöù töï cuûa khoái leänh keát thuùc cho ñoaïn chöông trình gia coâng tinh bieân daïng.

∆w: Löôïng dö ñeå daønh cho gia coâng tinh ño theo truïc Z.

s, t, f : Trong luùc hôùt thoâ löôïng dö, s, t, f ñöôïc laáy trong G73. Khi caét tinh baùm saùt bieân daïng, s, t, f ñöôïc laáy theo caùc khoái leänh töø ns ñeán nf.

Ví duï:

Gia coâng chi tieát nhö hình veõ 5.45 theo caùch cheùp hình bieân daïng chi tieát gia coâng nhieàu laàn söû duïng G73. Phöông phaùp naøy aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø phoâi coù hình daùng ban ñaàu gaàn gioáng vôùi chi tieát saûn phaåm (ví duï nhö phoâi ñuùc hoaëc phoâi ñaõ qua gia coâng sô boä ôû caùc maùy khaùc).

Goác toaï ñoä chi tieát

40 10 20 20 20 10 40

B’

Hình 5.45

Caùc leänh dòch chuyeån giöõa A vaø B trong caùc block töø soá thöù töï ns ñeán nf


Laäp trình theo baùn kính, ñôn vò mm

N010 G50 X260.0 Z220.0 ;

N011 G00 X220.0 Z160.0 ;

N012 G73 U14.0 W14.0 R3 ;

N013 G73 P014 Q019 U4.0 W2.0 F0.3 S0180 ;

N014 G00 X80.0 W–40.0 ;

N015 G01 W20.0 F0.15 S0600 ;

N016 X120 W –10;

N017 W–20.0 S0400 ;

N018 G02 X160.0 W–20.0 R20.0 ;

N019 G01 X180.0 W–10.0 S0280 ;

N020 G70 P014 Q019 ;

Ñaët goác toaï ñoä chi tieát nhö hình veõ

Chaïy nhanh ñeán B’

Baét ñaàu G73

Khoái leänh baét ñaàu trong taùc ñoäng cuûa G73

Ñoaïn ngang φ80

Ñoaïn coân töø φ80 ñeán φ120

Ñoaïn ngang φ120

Cung troøn R20

Khoái leänh keát thuùc trong taùc ñoäng cuûa G73,

ñoaïn coân töø φ160 ñeán φ180

G70 goïi chu trình gia coâng tinh (thöïc hieän

khoái N14 ñeán N19)

Sau khi gia coâng thoâ baèng G71, G72 hoaëc G73 ta söû duïng G70 ñeå gia coâng tinh

4.4 Chu trình gia coâng tinh (G70)

Cuù phaùp: G70P (ns) Q (nf)

Trong ñoù : (ns) – soá thöù töï cuûa khoái leänh baét ñaàu cuûa chöông trình gia coâng tinh

(nf) – soá thöù töï cuûa khoái leänh keát thuùc cuûa chöông trình gia coâng tinh

Chuù yù: - F vaø S naèm trong caùc khoái leänh coù G71, G72, G73 khoâng coù taùc duïng trong G70.

- Khi keát thuùc chu trình gc G70, dao caét trôû veà vò trí xuaát phaùt vaø khoái leänh tieáp theo ñöôïc ñoïc vaøo boä nhôù

- Khoâng ñöôïc goïi chöông trình con trong caùc khoái leänh giöõa ns vaø nf.

5. Caùc chu trình khoan Trong gia coâng tieän cuõng coù caùc chu trình khoan nhö gia coâng phay

G code

Truïc khoan

Hoaït ñoäng gia coâng theo höôùng -Z

Hoaït ñoäng döôùi ñaùy loã

Hoaït ñoäng ruùt dao ra theo höôùng +Z

ÖÙng duïng

G80 ------- ------- ------- ------- Huûy chu trình khoan

G83 Truïc Z AÊn dao / giaùn ñoaïn


Ruùt dao nhanh Khoan loã maët ñaàu

G84 Truïc Z AÊn dao Döøng → ñaûo chieàu truïc

AÊn dao Taro loã maët ñaàu

G85 Truïc Z AÊn dao -------- AÊn dao khoeùt loã maët ñaàu

G87 Truïc X AÊn dao / giaùn ñoaïn


Ruùt dao nhanh Khoan loã maët beân

G88 Truïc X AÊn dao Döøng → ñaûo chieàu truïc

AÊn dao Taro loã maët beân

G89 Truïc X AÊn dao Döøng moät thôøi gian

AÊn dao khoeùt loã maët beân


5.1 Chu trình khoan maët ñaàu (G83) vaø chu trình khoan loã treân maët truï ngoaøi (G87)

a) Chu trình khoan coù cô cheá beû phoi toác ñoä cao (High-Speed Peck drilling cycle) (G83, G87) (hình 5.47)

Ñeå thöïc hieän chu trình khoan naøy, ngoaøi cuù phaùp caâu leänh ta coøn phaûi ñaët bít soá 2 (RTR) cuûa bieán No.5010 =0 (heä ñieàu khieån Fanuc)

Cuù phaùp:

G83 X(U)_ C(H)_ Z(W)_ R_ Q_ P_ F_ M_ ; (khoan loã treân maët ñaàu) hoaëc

G87 Z(W)_ C(H)_ X(U)_ R_ Q_ P_ F_ M_ ; (khoan loã treân maët truï ngoaøi) Trong ñoù:

X_ C_ hoaëc Z_ C_ : Vò trí loã caàn khoan Z_ or X_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng luøi dao ñeán maët phaúng tham chieáu R

Hình 5.47: Chu trình khoan coù beû phoi toác ñoä cao

Hình 5.46: Khoan loã treân maët ñaàu vaø maët truï ngoaøi


Q_ : Chieàu saâu cuûa moãi nhaùt caét khi aên xuoáng P_ : Khoaûng thôøi gian döøng döôùi ñaùy loã F_ : Löôïng chaïy dao M_ : M code keïp chaët truïc quay C (khi caàn thieát)

b) Chu trình khoan coù cô cheá beû phoi thöôøng (Peck drilling cycle) (G83, G87) Ñeå thöïc hieän chu trình khoan naøy, ngoaøi cuù phaùp caâu leänh ta coøn phaûi ñaët bít soá 2

(RTR) cuûa bieán No.5010 =1 (heä ñieàu khieån Fanuc).

Cuù phaùp:

G83 X(U)_ C(H)_ Z(W)_ R_ Q_ P_ F_ M_ K_ ; (khoan loã treân maët ñaàu) hoaëc

G87 Z(W)_ C(H)_ X(U)_ R_ Q_ P_ F_ M_ K_; (khoan loã treân maët truï ngoaøi) Trong ñoù:

X_ C_ hoaëc Z_ C_ : Vò trí loã caàn khoan Z_ or X_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng luøi dao ñeán maët phaúng tham chieáu R Q_ : Chieàu saâu cuûa moãi nhaùt caét khi aên xuoáng P_ : Khoaûng thôøi gian döøng döôùi ñaùy loã F_ : Löôïng chaïy dao

K_ : Soá laàn laëp (neáu caàn)

M_ : M code keïp chaët truïc quay C (khi caàn thieát)

Ghi chuù:

Mα : M code keïp chaët truïc C M(α+1) : M code nôùi loûng truïc C P1 : Thôøi gian döøng trong chöông trình P2 : Thôøi gian döøng quy ñònh bôûi bieán No.51111 d : Khoaûng caùch luøi dao d treân hình 5.48

Ví duï: Khoan 4 loã taïo thaønh moät voøng troøn coù ban kính 50 mm treân maët ñaàu cuûa chi tieát

M51 ; Khôûi ñoäng mode ñònh vò truïc quay C

Hình 5.48: Chu trình khoan coù beû phoi thöôøng


M3 S2000 ; Quay muõi khoan G00 X50.0 C0.0 ; Ñònh vò muõi khoan theo truïc X vaø truïc C G83 Z–40.0 R–5.0 Q5.0 F5.0 M31 ; Khoan loã thöù nhaát C90.0 M31 ; Quay phoâi ñi moät goùc 900, khoan loã thöù hai

C180.0 M31 ; Quay phoâi ñi moät goùc 900, khoan loã thöù ba C270.0 M31 ; Quay phoâi ñi moät goùc 900, khoan loã thöù tö G80 M05 ; Huûy boû chu trình khoan vaø döøng quay muõi khoan M50 ; Huûy boû cheá ñoä dònh vò truïc quay C

c) Chu trình khoan thöôøng (Drilling cycle) (G83, G87) Khi khoâng khai baùo chieàu saâu moãi nhaùt caét Q, ta coù chu trình khoan loã thöôøng.

Cuù phaùp:

G83 X(U)_ C(H)_ Z(W)_ R_ P_ F_ M_ K_ ; (khoan loã treân maët ñaàu) hoaëc

G87 Z(W)_ C(H)_ X(U)_ R_ P_ F_ M_ K_; (khoan loã treân maët truï ngoaøi) Trong ñoù:

X_ C_ hoaëc Z_ C_ : Vò trí loã caàn khoan Z_ or X_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng luøi dao ñeán maët phaúng tham chieáu R P_ : Khoaûng thôøi gian döøng döôùi ñaùy loã F_ : Löôïng chaïy dao



5.2 Chu trình taro ren loã treân maët ñaàu (G84) vaø treân maët truï ngoaøi (G88) Cuù phaùp:

G84 X(U)_ C(H)_ Z(W)_ R_ P_ F_ M_ K_ ; (taroâ treân maët ñaàu) hoaëc

G88 Z(W)_ C(H)_ X(U)_ R_ P_ F_ M_ K_; (taroâ treân maët truï ngoaøi) Trong ñoù:

Hình 5.49


X_ C_ hoaëc Z_ C_ : Vò trí loã caàn taroâ Z_ or X_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng luøi dao ñeán maët phaúng tham chieáu R P_ : Khoaûng thôøi gian döøng döôùi ñaùy loã F_ : Löôïng chaïy dao



5.3 Chu trình doa loã treân maët ñaàu (G85) vaø treân maët truï ngoaøi (G89) Cuù phaùp:

G84 X(U)_ C(H)_ Z(W)_ R_ P_ F_ M_ K_ ; (doa loã treân maët ñaàu) hoaëc

G88 Z(W)_ C(H)_ X(U)_ R_ P_ F_ M_ K_; (doa loã treân maët truï ngoaøi) Trong ñoù:

X_ C_ hoaëc Z_ C_ : Vò trí loã caàn taroâ Z_ hoaëc X_ : Khoaûng caùch töø ñieåm tham chieáu R ñeán ñaùy loã R_ : Khoaûng caùch töø maët phaúng luøi dao ñeán maët phaúng tham chieáu R P_ : Khoaûng thôøi gian döøng döôùi ñaùy loã F_ : Löôïng chaïy dao



5.4 Huûy boû chu trình khoan G80 Caùc chu trình khoan - doa - taroâ laø caùc leänh noäi truù neân sau khi thöïc hieän xong ta caàn

huûy boû chuùng roài môùi thöïc hieän caùc chuyeån ñoäng khaùc.

Cuù phaùp:

G80; 6. Vaùt meùp vaø bo goùc (Chamfering and Corner) Vaùt meùp vaø bo goùc ñöôïc cheøn vaøo giöõa hai khoái leänh nhö sau:

* Vaùt meùp Z →→→→ X

Cuù phaùp Chuyeån ñoäng cuûa dao

G01 Z(W) _ I (C) ±i ; Chæ ra chuyeån ñoäng ñeán ñieåm b baèng toïa ñoä tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái treân hình phía beân phaûi

Ñieåm baét ñaàu Chuyeån ñoäng töø a→d→c (Ñoái vôùi chuyeån ñoäng -X, i laáy daáu aâm)


* Vaùt meùp X →→→→ Z


G01 X(U) _ K (C) ±k ; Chæ ra chuyeån ñoäng ñeán ñieåm b baèng toïa ñoä tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái treân hình phía beân phaûi

Bo goùc R, Z→→→→X


G01 Z(W) _ R ±r ; Chæ ra chuyeån ñoäng ñeán ñieåm b baèng toïa ñoä tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái treân hình phía beân phaûi

Bo goùc R, X→→→→Z


G01 X(U) _ R ±r ; Chæ ra chuyeån ñoäng ñeán ñieåm b baèng toïa ñoä tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái treân hình phía beân phaûi

Chuù yù: Chuyeån ñoäng coù aùp duïng vaùt meùp vaø bo goùc phaûi laø chuyeån ñoäng ñôn giaûn doïc theo truïc X hoaëc truïc Z baèng G01. Doøng leänh keá tieáp cuõng laø leänh chuyeån ñoäng ñôn giaûn doïc theo truïc X hoaëc truïc Z vuoâng goùc vôùi doøng leänh cuõ.


(Ñoái vôùi chuyeån ñoäng -Z, i laáy daáu aâm)

Chuyeån ñoäng töø a→d→c

Ñieåm baét ñaàu Chuyeån ñoäng töø a→d→c (Ñoái vôùi chuyeån ñoäng -X, r laáy daáu aâm)


(Ñoái vôùi chuyeån ñoäng -Z, r laáy daáu aâm)

Chuyeån ñoäng töø a→d→c


I hoaëc K vaø R luoân tính theo baùn kính Ñieåm baét ñaàu cuûa doøng leänh tieáp theo sau doøng leänh vaùt meùp hoaëc bo goùc khoâng phaûi laø ñieåm c maø laø ñieåm b nhö treân taát caû caùc hình ôû treân Ví duï: Bo goùc vaø vaùt meùp cho chi tieát treân hình 5.50 N1 Z270.0 R6.0; N2 X860.0 K–3.0; N3 Z0;

7. Laäp trình tröïc tieáp töø kích thöôùc treân baûn veõ (Direct Drawing Dimensions Programming)

Caùc ñöôøng thaúng nghieâng moät goùc baát kyø, caùc meùp vaùt, goùc bo… vaø caùc kích thöôùc khaùc ghi treân baûn veõ coù theå ñöôïc laäp trình baènh caùch nhaäp tröïc tieáp caùc giaù trò naøy maø khoâng caàn tính toaùn chuyeån ñoåi toïa ñoä nhö ta thöôøng thaáy khi laäp trình gia coâng chi tieát töø baûn veõ cheá taïo. Theâm vaøo ñoù, caùc leänh bo goùc vaø vaùt meùp coù theå ñöôïc cheøn vaøo giöõa caùc ñöôøng thaúng coù goùc baát kyø. Kieåu laäp trình naøy chæ chaïy ñöôïc ôû cheá ñoä memory (chaïy baèng boä nhôù trong)

TT Leänh Chuyeån ñoäng cuûa dao TT Leänh Chuyeån ñoäng cuûa dao

1

X2_ (Z2_), A_ ;

5

X2_ Z2_ , R1_ ;

X3_ Z3_ , R2_ ;

X4_ Z4_ ;

hoaëc

,A1_, R1_ ;

X3_ Z3_, A2_, R2_ ;

X4_ Z4_ ;

2

,A1_ ;

X3_ Z3_, A2_ ;

6

X2_ Z2_ , C1_ ;

X3_ Z3_ , C2_ ;

X4_ Z4_ ;

hoaëc

,A1_, C1_ ;

X3_ Z3_, A2_, C2_ ;

X4_ Z4_ ;

3

X2_ Z2_, R1_ ;

X3_ Z3_ ;

hoaëc

,A1_, R1_ ;

X3_ Z3_, A2_ ;

7

X2_ Z2_ , R1_ ;

X3_ Z3_ , C2_ ;

X4_ Z4_ ;

hoaëc

,A1_, R1_ ;

X3_ Z3_, A2_, C2_ ;

X4_ Z4_ ;

Hình 5.50


Ví duï: Laäp trình gia coâng chi tieát nhö hình veõ 5.51

Laäp trình ñöôøng kính, ñôn vò ño mm N001 G50 X0.0 Z0.0 ; N002 G01 X60.0, A90.0, C1.0 F80 ; N003 Z–30.0, A180.0, R6.0 ; N004 X100.0, A90.0 ; N005 Z-180, A170.0, R20.0 ;

N006 X300.0 Z–180.0, A112.0, R15.0 ; N007 Z–230.0, A180.0 ;

:

:

Giaûi thích:

Chöông trình gia coâng doïc theo ñöôøng bieân treân hình 5.52 nhö sau:

X (x2) , Z(z2), C (c1) ; X (x3) Z (z3) , R (r2) ; X (x4) Z (z4) ;

4

X2_ Z2_, C1_ ;

X3_ Z3_ ;

hoaëc

,A1_, C1_ ;

X3_ Z3_, A2_ ;

8

X2_ Z2_ , C1_ ;

X3_ Z3_ , R2_ ;

X4_ Z4_ ;

hoaëc

,A1_, C1_ ;

X3_ Z3_, A2_, R2_ ;

X4_ Z4_ ;

Hình 5.51


Hình 5.52


hoaëc

,A (a1), C (c1) ; X (x3) Z (z3) , A (a2), R (r2) ; X (x4) Z (z4) ;

Ñeå laäp trình ñöôøng thaúng, caàn chæ ra moät hoaëc hai ñòa chæ trong ba ñòa chæ X, Z, A. Neáu chæ duøng moät ñòa chæ thì ñöôøng thaúng phaûi ñöôïc xaùc ñònh ôû khoái leänh tieáp theo. Ñeå laäp trình goùc nghieâng cuûa caùc ñöôøng thaúng, giaù trò cuûa goùc vaùt hoaëc baùn kính goùc bo R, ta phaûi söû duïng daáu phaûy (,) nhö sau:

, A_

, C_

, R_

8. Tieän ña giaùc (Polygon Turning). Nhö ôû baûng G code ta thaáy coù G code thöïc hieän chöùc naêng tieän ña giaùc cuûa maùy tieän

CNC, laøm theá naøo ñeå tieän ñöôïc ña giaùc, chuùng ta tìm hieåu nguyeân lyù gia coâng cuûa noù.

8.1) Nguyeân lyù gia coâng.

Ñeå gia coâng caùc maët ña giaùc, tieän laø phöông phaùp coù naêng suaát caét goït cao hôn nhieàu so vôùi phay. Vì vaäy tieän ña giaùc ñeàu laø moät trong nhöõng khaû naêng öu vieät cuûa maùy tieän CNC maø caùc maùy tieän thöôøng khoâng theå thöïc hieän ñöôïc.

Tieän ña giaùc ñöôïc thöïc hieän baèng caùch phoái hôïp chuyeån ñoäng quay cuûa phoâi vôùi chuyeån ñoäng cuûa dao theo moät tæ soá truyeàn xaùc ñònh. Baèng caùch thay ñoåi tæ soá vaän toác goùc giöõa phoâi vaø duïng cuï caét cuõng nhö soá löôõi caét ta coù theå gia coâng ñöôïc ña giaùc 4 caïnh , 6 caïnh hay nhieàu caïnh khaùc. Tieän gia giaùc laøm cho thôøi gia gia coâng giaûm so vôùi vieäc söû duïng truïc C vaø truïc X ñeå phay, tuy nhieân nhìn chung ña giaùc thu ñöôïc khoâng thöïc söï chính xaùc laø moät ña giaùc. Chæ söû duïng phöông phaùp naøy ñeå tieän ñaàu buloâng hay ñai oác 4 caïnh hoaëc luïc giaùc. Nhö vaäy muoán tieän ña giaùc thì heä ñieàu khieån khoâng nhöõng ñieàu khieån ñöôïc toác ñoä cuûa truïc chính maø coøn phaûi ñieàu khieån ñöôïc toác ñoä quay cuûa caùc dao töï quay (driven tools).

Hình 5.53

Hình 5.54


Nguyeân lyù tieän ña giaùc ñöôïc moâ taû nhö sau: Giaû söû baùn kính cuûa dao laø A vaø baùn kính cuûa chi tieát laø B vaø vaän toác goùc cuûa dao vaø cuûa chi tieát laø α vaø β. Goác toïa ñoä Ñeàcaùc XY ñöôïc xem ñaët ôû taâm cuûa chi tieát gia coâng. Ñeå ñôn giaûn, xem nhö taâm dao naèm ôû vò trí Po(A,0) naèm treân ñöôøng bieân ngoaøi cuûa chi tieát nhö hình veõ (5.54) vaø muõi dao xuaát phaùt töø ñieåm Pto(A–B, 0). Trong tröôøng hôïp naøy vò trí cuûa muõi dao Pt (Xt, Yt) sau thôøi gian t ñöôïc bieåu dieãn baèng coâng thöùc:

Xt=Acos αt–Bcos(β–α)t Yt=Asin αt+Bsin(β–α)t (1)

Bay giôø giaû söû toác ñoä goùc cuûa dao caét nhanh gaáp ñoâi toác ñoä goùc cuûa chi tieát (töùc laø β ø =2α), luùc naøy coâng thöùc (1) ñöôïc vieát laïi:

Xt=Acos αt–Bcos αt =(A–B)cos αt

Yt=Asin αt+Bsin αt =(A+B)sin αt (2)

Coâng thöùc (2) cho thaáy muõi dao veõ ra moät elíp coù caïnh daøi laø A+B vaø caïnh ngaén laø A-B. Neáu dao goàm hai löôõi caét ñaët ñoái xöùng moät goùc 1800 thì seõ caét ñöôïc moät hình gaàn hình vuoâng (hình 5.55). Neáu dao coù ba löôõi caét phaân boá ñeàu 1800 thì seõ caét ñöôïc hình luïc giaùc.

8.2 Leänh tieän ña giaùc.

Cuù phaùp:

G51.2 P_Q_;

hoaëc G251 P_Q_;

Trong ñoù P vaø Q laø tæ soá toác ñoä goùc cuûa truïc chính vaø toác ñoä quay cuûa dao. Q döông thì dao quay thuaän, Q aâm dao quay chieàu ngöôïc laïi. Khi nhaän leänh G51.2, boä ñieàu khieån seõ kieåm tra toác ñoä vaø vò trí cuûa truïc chính sau ñoù cho dao quay vôùi toác ñoä ñoàng boä vôùi toác ñoä truïc chính

A: baùn kính chi tieát B: baùn kính dao α: toác ñoä quay cuûa ct β : toác ñoä quay cuûa dao

Chi tieát

Hình 5.54

Hình 5.55


vôùi tyû soá truyeàn (P:Q) vaø duy trì moái lieân heä toác ñoä ñoù cho ñeán khi gaëp leänh G50.2 (G250) huyû cheá ñoä tieän ña giaùc (toác ñoä cuûa truïc chính do maõ S quy ñònh).

Ví duï:

G00X100. 0Z20.0 S1000.0M03 ; Chi tieát quay vôùi toác ñoä 1000v/ph .

G51.2P1 Q2 ; Dao baét ñaàu quay . . . . . . . . . . . . . . . .

(vôùi toác ñoä 2000 v/ph)

G01X80.0 F10.0 ; Tieán dao theo truïc X . . . . . . . . . . . . .

G04X2. ; G00X100.0 ; Luøi dao . . . . . . . . . . . . . . . . .

G50.2 ; Döøng quay dao (döøng G51.2) . . . . . .

M05 ; Döøng truïc chính . . . . . . . . . . . . . . . . .

(chuù yù phaûi luoân luoân ñeå G50.2 vaø G51.2 treân caùc khoái rieâng cuûa noù.

Phuï luïc 1:

Danh saùch caùc maõ G code trong heä ñieàu khieån FANUC 21 i vaø chöùc naêng cuûa noù. Caùc G code coù ñaùnh daáu tam giaùc ñen laø modal code

(tieáp phuï luïc 1)

Phuï luïc 2:

Danh saùch caùc maõ G code vaø M code trong heä ñieàu khieån SINUMERIK 480D

(tieáp phuï luïc 2)

Caùc Mcode trong heä ñieàu khieån SINUMERIK 480D

cad/cam/cnc & rô-bốt (phần cnc)

Documents