Tiểu luận cao học công nghệ CNC. ĐHBK HN

Trong quá trình công nghiệp hóa đất nước hiện nay, việc đào tạo ra lực lượng lao động đáp ứng được yêu cầu của sản xuất là nhiệm vụ hàng đầu của các trường đại học. Chính vì vậy “công nghệ CNC” là một trong những môn học đang được quan tâm và chú trọng trong các chương trình đào tạo đại học và sau đại học ở Việt Nam. Trong quá trình học đại học tôi đã được học môn học CNC và thu được các kiến thức cơ bản nhất về môn học này. Trong giai đoạn học sau đại học, tôi tiếp tục được củng cố và bổ xung thêm kiến thức về môn học CNC qua chuyên đề của........ Sau thời gian nghiên cứu với sự giúp đỡ của thầy tôi đã học thêm được nhiều kiến thức quý báu. Các kiến thức đã được học sẽ là nền tảng quý báu để tôi tiếp tục nghiên cứu phục vụ cho công việc giảng dạy của bản thân. Trong bài tiểu luận của mình tôi xin phép được bỏ qua các phần trình bầy các định nghĩa và lý thuyết cơ bản. Thay vào đó tôi xin trình bầy ba chương trình CNC theo mã G code của các chi tiết tự thiết kế ra. Qua ba chương trình này tôi hy vọng thể hiện được các kiến thức phong phú liên quan đến kỹ thuật lập trình CNC, đó là các kiến thức lập trình trên máy phay, máy tiện và ứng dụng các chu trình trong gia công. Vì thời gian và kiến thức có hạn nên chắc chắn còn nhiều sai sót. Tôi mong muốn được sự góp ý của thầy để hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn .....đã hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành tiểu luận này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRUNG TÂM ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ CNC

Học viên Lớp :

GVHD :

Hà nội 2008

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa đất nước hiện nay, việc đào tạo ra lực lượng lao động đáp ứng được yêu cầu của sản xuất là nhiệm vụ hàng đầu của các trường đại học Chính vì vậy “công nghệ CNC” là một trong những môn học đang được quan tâm và chú trọng trong các chương trình đào tạo đại học và sau đại học ở Việt Nam Trong quá trình học đại học tôi đã được học môn học CNC và thu được các kiến thức cơ bản nhất về môn học này Trong giai đoạn học sau đại học, tôi tiếp tục được củng cố và bổ xung thêm kiến

thức về môn học CNC qua chuyên đề của Sau thời gian nghiên cứu với sự giúp đỡ của

thầy tôi đã học thêm được nhiều kiến thức quý báu Các kiến thức đã được học sẽ là nền tảng quý báu để tôi tiếp tục nghiên cứu phục vụ cho công việc giảng dạy của bản thân

Trong bài tiểu luận của mình tôi xin phép được bỏ qua các phần trình bầy các định nghĩa và lý thuyết cơ bản Thay vào đó tôi xin trình bầy ba chương trình CNC theo mã G code của các chi tiết tự thiết kế ra Qua ba chương trình này tôi hy vọng thể hiện được các kiến thức phong phú liên quan đến kỹ thuật lập trình CNC, đó là các kiến thức lập trình trên máy phay, máy tiện và ứng dụng các chu trình trong gia công Vì thời gian và kiến thức có hạn nên chắc chắn còn nhiều sai sót Tôi mong muốn được sự góp ý của thầy để hoàn thiện

hơn kiến thức của mình Tôi xin chân thành cảm ơn đã hướng dẫn tôi trong quá trình

nghiên cứu và hoàn thành tiểu luận này

PHẦN 1 CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH LẬP TRÌNH CNC

Bài 1

W +Z +X

Chương trình gia công

Bài 2

Chương trình gia công

N28 T02(Dao phay ) D02 M06 N29 G00 X19.5 Y80

Bài 3

Y

X

Chương trình gia công

N27 G79 Y60

N29 G83 X1.5 Y2 Z-205 B20 I5 K40 F50 S400 M03 M08 N30 G79 Z0 Y0 Z0

N32 G83 X1.5 Y2 Z-205 B20 I5 K40 F50 S400 M03 M08 N33 G79 Z0 Y0 Z0

N35 G83 X1.5 Y2 Z-205 B20 I5 K40 F50 S400 M03 M08 N36 G79 Z0 Y0 Z0

PHẦN 2 MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH BẬC CAO

APT

APT là ngôn ngữ lập trình NC cao cấp được phát triển cho hệ điều khiển máy công

cụ điều khiển số tại Hoa Kỳ lần đầu tiên vào năm 1955 Hiện tại APT được biết đến như một ngôn ngữ lập trình NC hoàn chỉnh và được phổ biến rộng rãi nhất

Ngôn ngữ APT cho phép thiết lập phần tạo hình của các gia công tới năm trục chuyển động điều khiển đồng thời Cho đến nay ngôn ngữ này bao gồm trên 3000 từ

Do ngôn ngữ này rất tiện dụng cho nhiều chương trình gia công đơn giản, đã có nhiều ngôn ngữ khác được suy ra từ nó như một tệp con của APT:

EXAPT ( Extended Subset of APT)

Trong khi APT chỉ cho phép thiết lập phần tạo hình gia công thì EXAPT với tư cách

là tệp con mở rộng của APT còn tạo điều kiện mô tả công nghệ gia công

Trong mức độ phát triển thích hợp, EXAPT còn có thể thực hiện từ máy tính việc chọn dao, xác định các thông số gia công (tốc độ cắt, lượng chạy dao )

EXAPT có ba phiên bản:

- EXAPT 1: Lập trình cho điều khiển điểm và đường

- EXAPT 2: Lập trình cho điều khiển phi tuyến trên máy tiện

- EXAPT 3: Lập trình cho điều khiển phi tuyến 21/2 –D

Ba phần ngôn ngữ này có thể ghép nối với nhau được

APT là ngôn ngữ lập trình bậc cao, cho phép tạo ra các chương trình nhanh và chính xác bằng việc thực hiện hàng loạt các tính toán tự động Các chương trình chi tiết trong APT không thể thực hiện ngay bởi hệ điều hành CNC, mà phải thông qua một chương trình dịch ( từ ngôn ngữ APT sang mã G ), các chương trình dịch phù hợp được sử dụng từ những năm 60 cho đến nay Chương trình dịch là những chương trình lớn mà lần đầu tiên

chỉ có thể chạy trên các máy COMPUTER chính, nhưng ngày nay có thể chạy trên các máy

PC Một quyết định quan trọng khi phát triển APT là nó có thể được thiết kế để tất cả các

hệ thống CNC được cung cấp trong công nghệ đầu ra từ bộ xử lý APT – PROCESSOR mà

nó mô tả vị trí dụng cụ cắt và trình tự mong muốn của các nguyên công và được biết đến như một dữ liệu định vị dụng cụ Nên là một dạng tiêu chuẩn mà nó phụ thuộc vào hệ thống CNC, hơn nữa nó cần được truyền bởi chương trình máy tính khác gọi là bộ hậu xử lý – POST PROCESSOR – trong các mã CNC riêng và được yêu cầu sử dụng bởi máy CNC

APT là hệ thống trong không gian 3 chiều và nó có thể điều khiển cùng một lúc tới 5 trục Để lập trình bằng ngôn ngữ APT đầu tiên ta phải định nghĩa hình học cho bề mặt gia công, sau đó định hướng dụng cụ đến điểm định vị và di chuyển dụng cụ theo bề mặt gia công để thực hiện nguyên công cơ khí, điểm nhìn – VIEW POINT – của người lập trình là

cố định và sao cho bề mặt gia công là cố định, dụng cụ cắt được coi là dịch chuyển

Có tất cả 6 loại câu lệnh trong một chương trình APT:

- Các lệnh định nghĩa ban đầu:

Các lệnh này cho phép định nghĩa hình dáng hình học của phôi, của chi tiết gia công, đặc tính thông số kỹ thuật của dụng cụ cắt trong quá trình gia công

- Các lệnh dịch chuyển:

Các lệnh này được sử dụng để định vị dao cắt và mô tả quỹ đạo chuyển động của dao cắt

- Các lệnh mô tả nguyên công:

Các lệnh này sẽ tiến hành đặt chế độ cắt, chọn dao, bật tắt dung dịch trơn nguội

- Các lệnh phụ trợ công nghệ:

Lệnh định nghĩa dung sai, các chế độ dùng máy

- Các cấu trúc điều khiển:

Vòng lặp, chương trình con

- Các lệnh tính toán:

Các phép toán thông thường, các tham số toán học, lượng giác …

1 CÁC ĐỊNH NGHĨA HÌNH HỌC

1.1 Định nghĩa điểm

1.1.1 Theo hệ tọa độ vuông góc

POINT / toạ độ X, toạ độ Y, (Toạ độ Z)

XYPLAN

, giá trị bán kính, giá trị góc

1.1.3 Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu

POINT/ Tên điểm tham chiếu, RADIUS/ Giá trị bán kính, ATANGL/ Giá trị góc

1.1.4 Theo tâm đường tròn

POINT/ CENTER, tên đường tròn

1.1.5 Giao điểm của một đường tròn và một đường thẳng đi qua tâm

POINT/ Tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc

1.1.6 Điểm quan hệ với một điểm khác trên đường tròn

POINT/điểm tham chiếu, DELTA,

,ON, tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc

1.1.7 Giao điểm 2 đường thẳng

POINT/ INTOF, tên đường thẳng, tên đường thẳng

1.1.8 Giao điểm đường thẳng và đường tròn

XLARGE

, INTOF, tên đường thẳng, tên đường tròn

1.1.9 Giao điểm 2 đường tròn

1 2 Định nghĩa đường thẳng

1.2.1 Qua 2 điểm

LINE/ tên điểm, tên điểm

Hoặc LINE/ tọa độ X, tọa độ Y, tọa độ X, tọa độ Y

1.2.2 Dựa trên trục X, Y và khoảng cách offset

, giá trị khoảng offset (offset value)

1.2.3 Đi qua 1 điểm, tạo với trục X hoặc Y một góc

LINE/ Tên điểm, ATANGL, Giá trị góc,

1.2.4 Đi qua 1 điểm, song song hoặc vuông góc 1 đường thẳng cho trước

LINE/ Tên điểm,

, tên đường thẳng (line name)

1.2.5 Thông qua chiều nghiêng hoặc góc tạo với trục chính và đoạn chắn trên trục

slopesèTrÞ,

Yé

§Täa X,é

§Täa

,ATANGL, giá trị góc, tên đường thẳng

1.2.7 Song song với một đường thẳng cho trước

LINE/ PARLEL, tên đường thẳng cho trước,

XLARGE

, giá trị khoảng rời

1.2.8 Tiếp tuyến 1 đường tròn

§Täa X,é

§Täa

iÓm

§nTª

, TANTO, tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc

1.2.10 Tiếp tuyến đường tròn cho trước và hợp với đường thẳng cho trước 1 góc xác định

LINE/ATANGL, giá trị góc, tên đường thẳng, TANTO, tên đường tròn,

1.2.11 Tiếp tuyến của 2 đường tròn

CIRCLE/tọa độ X, tọa độ Y, giá trị bán kính

CIRCLE/CENTER, tên điểm, RADIUS, giá trị bán kính

Tọa độ Z cho vị trí tâm không được đưa ra trong câu lệnh

1.3.2 Tâm và một điểm trên chu vi

CIRCLE / CENTER, tên điểm, tên điểm

1.3.3 Qua 3 điểm

CIRCLE / Tên điểm, Tên điểm, Tên điểm

1.3.4 Bán kính cho trước và 2 điểm trên chu vi

XLARGE

, tên điểm, tên điểm, RADIUS, giá trị bán kính

1.3.5 Tâm và đường thẳng tiếp tuyến

CIRCLE / CENTER, Tên điểm tâm, TANTO, Tên đường thẳng

1.3.6 Bán kính xác định và 2 tiếp tuyến giao nhau

CIRCLE/ TANTO, tên đường thẳng,

XLARGE

, tên điểm, RADIUS, giá trị bán kính

1.3.8 Ba đường thẳng tiếp tuyến

1.4.1 Qua 3 điểm phân biệt không thẳng hàng

PLANE/ tên điểm, tên điểm, tên điểm

1.4.2 Hệ số phương trình mặt phẳng

PLANE/ a, b, c, d

1.4.3 Qua 1 điểm và song song 1 mặt phẳng cho trước

PLANE/ tên điểm, PARLEL, tên mặt phẳng cho trước

1.4.4 Song song và cách mặt phẳng cho trước 1 khoảng xác định

PLANE/ PARLEL, tên mặt phẳng,

, khoảng cách giữa hai mặt phẳng

1.4.5 Một điểm và véctơ pháp tuyến

PLANE/ tên điểm, PERPTO, tên véctơ

1.4.6 Qua 2 điểm và vuông góc 1 mặt phẳng cho trước

PLANE/ PERPTO, tên mặt phẳng, tên điểm, tên điểm

Hoặc

PLANE/ tên điểm, tên điểm, PERPTO, tên mặt phẳng

1.4.7 Qua 1 điểm cho trước và vuông góc 2 mặt phẳng giao nhau

PLANE/ tên điểm, PERPTO, tên mặt phẳng, tên mặt phẳng

1.4.8 Song song và cách mặt phẳng tọa độ một khoảng xác định

XYPLAN

, giá trị offset (khoảng cách tới mặt phẳng tọa độ)

1.4.9 Qua 1 điểm và tiếp xúc 1 hình trụ cho trước

PLANE/ tên điểm,

, TANTO, tên hình trụ

FROM/ Tên điểm

Tọa độ Z sẽ bằng không nếu trong câu lệnh không có giá trị thứ ba

2.1.2 GOTO

GOTO/ Tọa độ X, Tọa độ Y, ( Tọa độ Z)

Hoặc

GOTO/ Tên điểm

Tọa độ Z tùy chọn và sẽ bằng không nếu trong câu lệnh không có giá trị thứ ba

2.1.3 GODLTA

GODLTA/ x, y, z

GODLTA/ z

GODLTA/ Tên véctơ

Giá trị x, y, z tăng dọc theo các trục X, Y, Z tương ứng với lượng dịch chuyển của dao so với vị trí hiện thời Trong câu lệnh thứ hai, chỉ có một giá trị z đưa ra nên dao chỉ chuyển động theo hướng trục Z

2.2 Câu lệnh khởi tạo

TO

.Part surface

2.2.3 Khởi đầu 1 bề mặt

.Driver surface

2.3 Lập trình chuyển động đường

2.3.1 Thay đổi hướng chuyển động chạy dao

GOUP Chạy dao lên

GODOWN Chạy dao ăn xuống

GOFWD Chạy dao về phía trước

GOBACK Chạy dao lùi về

GORGT Chạy dao sang bên phải

GOLFT Chạy dao sang bên trái

2.3.2 Thay đổi điểm đặt dao

TLON Tool on: Tâm dao nằm trên bề mặt bao

TLRGT Tool right: Dao được bù sang bên phải bề mặt làm việc

đúng bằng bán kính dao, nhìn theo hướng chạy dao

TLLFT Tool left: Dao được bù sang bên trái bề mặt làm việc

đúng bằng bán kính dao, nhìn theo hướng chạy dao

2.3.3 Chuyển động đường liền

PSTAN TANTO PAST ON TO

.,

3 BỘ HẬU XỬ LÝ APT

3.1 Các câu lệnh thuộc bộ hậu xử lý

3.1.1 Khai báo đơn vị sử dụng

CLW

,

SPINDL/OFF

3.1.4 Khai báo tốc độ chạy dao

FEDRAT/ trị số tốc độ chạy dao,

3.1.7 Tạo thời gian trễ

Lệnh OPSTOP là lệnh dừng có chủ định của người vận hành hoặc dừng tùy ý và dừng ở mặt phẳng người vận hành lựa chọn Máy chỉ dừng khi người vận hành ấn vào nút OPSTOP trên bảng điều khiển

3.1.9 Tạo mặt phẳng mới

Lệnh tạo mặt phẳng mới cho ta một mặt phẳng song song với mặt phẳng XY và cắt trục Z tại một điểm xác định Lệnh này thường được sử dụng để thiết lập mặt phẳng tham chiếu cho câu lệnh RETRCT

CLEARP/ mặt phẳng XY, giao điểm với trục Z

MACHIN/ Tên bộ hậu xử lý, số máy, ( tham số riêng)

3.2.3 NOPOST

Câu lệnh NOPOST có thể được đặt ở vị trí bất ký trong chương trình APT, câu lệnh này nhằm mục đích báo hiệu cho hệ hống không xử lý câu lệnh tiếp theo Cấu trúc của câu lệnh được xác định ở dạng tự do với cấu trúc là một từ đơn NOPOST

3.2.4 CLPRNT

Hệ thống APT xử lý chương trình và sau đó đưa ra một file dữ liệu gọi là file CL hoặc CLDATA Nó bao gồm tọa độ của các vị trí dao để gia công chi tiết và lệnh hậu xử lý xác định các chức năng vận hành máy File CL được sử dụng như đầu vào của bộ hậu xử

lý Câu lệnh CLPRNT là nguyên nhân khiến file CL được in ra dưới dạng cấu trúc sắp xếp theo thứ tự để có thể xem xét kỹ Sự hoạt động của câu lệnh CLPRNT ( ví dụ như đưa ra lời nhắn hoạt động hoặc trong quá trình tạo ra file CL) trong chương trình không ảnh hưởng đến chương trình Câu lệnh này là câu lệnh đơn ở dưới dạng cấu trúc tự do CLPRNT

Hai dấu $$ có thể được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ tương tự như lệnh REMARK Dấu $$ có thể được đặt ở cột 1 và 2 để buộc câu lệnh được xử lý như một lời giải thích Nó

có thể được đặt ở vị trí bất kỳ trong chương trình để giải thích câu lệnh Hệ thống APT sẽ

bỏ qua nội dung sau hai dấu $$

4 MỘT SỐ VÍ DỤ CHƯƠNG TRÌNH APT

4.1 Lập chương trình để gia công chi tiết như hình vẽ

Mặt phẳng chi tiết là mặt phẳng P1 dưới mặt phẳng không 1/4 inch

Chuyển động chạy dao theo hình mũi tên

P1(3,0)P2(4,2)P3(5,5,4)P4(5,0,6)P5(0,4)

SP9(-1.5,-1.5,4)

L1

P1L2P2

L3P3L4L6

c1(5,5,3)L7

xy

Định nghĩa hình dáng và trình tự các câu lệnh như sau:

$$ Định nghĩa hình dáng hình học $$

P1= POINT/ 3,0 Định nghĩa điểm P1

P2= POINT/ 4,2 Định nghĩa điểm P2

P3= POINT/ 5,5,4 Định nghĩa điểm P3

P4= POINT/ 5,0,6 Định nghĩa điểm P4

P5= POINT/ 0,4 Định nghĩa điểm P5

SP= POINT/ -1.5, -1.5, 4 Định nghĩa tập hợp điểm SP C1= CIRCLE/ 5.5, 3 Định nghĩa đường tròn

L1= LINE/ XAXIS Định nghĩa đường thẳng L1 L2= LINE/ P1, P2 Định nghĩa đường thẳng L2 L3= LINE/ P2, RIGHT, TANTO, C1 Định nghĩa đường thẳng L3 L4= LINE/ P3, LEFT, TANTO, C1 Định nghĩa đường thẳng L4 L5= LINE/ P3, P4 Định nghĩa đường thẳng L5 L6= LINE/ P4, P5 Định nghĩa đường thẳng L6

L7= LINE/ YAXIS Định nghĩa đường thẳng L7

PL1= PLANE/ 0, 0, 1, -0.25 Định nghĩa mặt phẳng PL1, với độ sâu

0.25 inch so với bề mặt trên $$ Câu lệnh chuyển động cắt $$

FROM/ SP 10

GO/ TO, L1, TO, PL1, TO, L7 20

TLRGT, GOFWD/ L1, ON, L2 30

TLON, GOFWD/ L2, TO, L3 40

TLRGT, GOFWD/ L3, TANTO, C1 50

GOFWD/ C1, TANTO, L4 60

GOFWD/ L4, PAST, L5 70

GOFWD/ L5, TO, L6 80

TLLFT, GOLFT/ L6, PAST, L7 90

TLRGT, GOLFT/ L7, ON, L1 100

GOTO/ SP 110

Chú ý:

10 : Chỉ ra điểm SP là điểm đầu của dao

20 : Dùng câu lệnh khởi đầu với ba bề mặt để di chuyển dao tới điểm xác định bởi L1( bề mặt bao), PL1( bề mặt chi tiết) và L7( bề mặt kiểm tra)

30 : Dao di chuyển bên phải dọc theo L1 cho đến khi tâm dao chạm vào L2

40 : Dao chạy thẳng từ L2 đến L3

50 : Dao chuyển động bên phải, dọc theo L3 cho đến khi tiếp tuyến với C1

60 : Dao chạy thẳng từ C1 cho đến khi tiếp tuyến với L4

70 : Dao chạy thẳng từ L4 cho đến khi qua L5

80 : Dao chạy thẳng từ L5 cho đến khi chạm L6

90 : Dao chạy dọc theo bên trái L6 cho đến khi qua L7

100: Dao chạy dọc theo bên trái L7 cho đến khi tâm dao chạm vào L1

110: Dao chạy đến điểm SP

4.2 Viết chương trình cắt chi tiết như hình vẽ Bề mặt chi tiết của dao được xác định là

PL1, bề mặt này cách mặt phẳng không là 1/2 inch (bề mặt trên cùng của chi tiết) Dao cắt chuyển động dọc theo biên dạng của chi tiết theo chiều kim đồng hồ, như hình vẽ

L3 P4

SP9(-1.5,-1.5,3)

P1(2,0) P2(6,3) P3(8,4) P4(8,6) P5(0,7)

x

y

P1 L2

c1(6,0)

L4

L4 L5

L5

L7 L8

Chương trình APT dưới đây chỉ rõ biên dạng hình học và chuyển động của dao cắt

để tạo ra chi tiết hoàn chỉnh

$$ Định nghĩa hình dáng hình học $$

SP= POINT/ -1.5, -1.5, 3 Định nghĩa điểm SP

ORI= POINT/ 0,0 Định nghĩa điểm ORI

P1= POINT/ 2,0 Định nghĩa điểm P1

P2= POINT/ 3,3 Định nghĩa điểm P2

P3= POINT/ 3,4 Định nghĩa điểm P3

P4= POINT/ 8,6 Định nghĩa điểm P4

P5= POINT/ 0,7 Định nghĩa điểm P5

C1= CIRCLE/ 6,3, 0 Định nghĩa đường tròn C1

C2= CIRCLE/ 5,5, 1 Định nghĩa đường tròn C2

C3= CIRCLE/ 0,3.5, 2.5 Định nghĩa đường tròn C3

L1= LINE/ XAXIS Định nghĩa đường thẳng L1

L2= LINE/ P1, LEFT, TANTO Định nghĩa đường thẳng L2

L3= LINE/ P2, RIGHT, TANTO Định nghĩa đường thẳng L3