lap trinh cnc

Các chương trình bộ phận part program như vậy chứa tất cả các thông tinhành trình cần thiết cũng như các thông tin vềdịch chuyển và một số lệnh khác để gia công chitiết một cách tự động

• Một chương trình NC được tạo nên bởi một

chuỗi các lệnh khiến cho một máy tính hay mộtmáy NC tiến hành một công việc xác định Vớicác máy NC, công việc này là chế tạo một chitiết cụ thể bằng chuyển động tương đối giữadao và chi tiết Các chương trình bộ phận (part program) như vậy chứa tất cả các thông tinhành trình cần thiết cũng như các thông tin vềdịch chuyển và một số lệnh khác để gia công chitiết một cách tự động hoàn toàn

• Quá trình thiết lập các chuỗi lệnh cho các dụng

cụ cắt từ bản vẽ chi tiết và catalô dụng cụ, cùngvới việc phát triển các lệnh chương trình cụ thể,

và sau đó chuyển tất cả các thông tin này sang

bộ phận mang dữ liệu được mã hóa đặc biệtcho một hệ thống NC mà có thể đọc nó mộtcách tự động được gọi là lập trình

• Việc lập trình trên máy công cụ NC phải tuântheo các quy tắc riêng quy định bởi mỗi hệ điềukhiển lập trình gia công NC cụ thể

• Thực chất của lập trình NC là viết lại từng bướcquá trình gia công theo mã NC Tùy thuộc kinhnghiệm và kỹ năng riêng của từng lập trình viên

mà chương trình họ viết ra để gia công cùngmột biên dạng chi tiết có thể rất khác nhau

1.1.2 Lập trình NC

• Tuy vậy, vẫn có một số điều kiện cơ bản chomột chương trình NC Đó là phải đúng, chínhxác và dung lượng bộ nhớ cần lưu trữ chươngtrình nhỏ Chương trình NC cần sinh ra quỹ đạocắt đúng, đồng thời phải thoả mãn các yêu cầu

về kích thước và dung sai chi tiết được chỉ địnhtrên bản vẽ Ngoài ra, do dung lượng bộ nhớ hệđiều khiển NC thường hạn chế Vì vậy chươngtrình viểt ra cần phải ngắn gọn Các biện phápthường dùng để rút ngắn chương trình gồm có:

- Chọn hoặc dịch chuyển tới các hệ tọa độ thuận tiệncho lập trình.

- Sử dụng hiệu quả các chương trình con, các chutrình gia công

- Bỏ qua các mã thừa, ví dụ: mã G đã được chỉ địnhtrong khối lệnh trước

• Khi lập trình NC, lập trình viên cần dựa vào quytrình công nghệ gia công chi tiết như đặc trưng vàcấu trúc của máy NC, phương pháp gá đặt và kẹpchặt chi tiết, dao cắt, hình dạng và vật liệu chi tiết,mức độ dễ dàng khi điều chỉnh hoặc vận hành máyv.v

• Việc lập trình NC đòi hỏi tính toán chính xác các tọa

độ cho các vị trí dịch chuyển dao liên tiếp nhautương ứng với các bước gia công cụ thể Trongtrường hợp biên dạng chi tiết khá phức tạp, hoặcgồm những phần không phải là đoạn thẳng haycung tròn, thì lập trình bằng tay tốn rất nhiều thờigian và công sức Khi này, lập trình viên có thể tiếnhành lập trình bằng máy thông qua các ngôn ngữlập trình bậc cao (như APT, COMPACT II) hoặc qua

hệ đồ họa vi tính

• Về cơ bản, trước khi viết chương trình NC, ngườilập trình cần liệt kê đầy đủ các thông tin cần thiết,bao gồm: chuyển động dao cắt, loại dao sử dụng,đặc trưng quá trình gia công

• Biên dạng chi tiết gia công thường được chia thànhcác đoạn thẳng và cung tròn Mỗi yếu tố biên dạnghình học đơn giản này có thể được điều khiển thựchiện trong từng bước gia công hoặc thông qua cácchức năng cụ thể nào đó- chúng được mô tả trong

nội dung của một khối lệnh (block) hay câu lệnh (statement) Các khối riêng biệt được đánh số vàđược phân cách với nhau bởi mã kết thúc khối

• Mỗi khối được lập nên bởi các từ lệnh (word),

thường bao gồm các ký tự chữ-số, với chữ cái địa

chỉ (letter, address) thêm bởi giá trị số (numerical

value) để tạo nên các chuyển động gia công và cácchức năng chuyển dịch

1.2 Nội dung của chương trình NC

• Mỗi một khối có thể bao gồm những lệnh khác nhau.

• Các lệnh hành trình quy định kiểu chuyển động G, ví

dụ hành trình chạy dao nhanh không cắt, nội suyđường thẳng, đường tròn…

• Các lệnh chuyển dịch lựa chọn dụng cụ cắt T, cáclệnh M đại diện cho các chức năng như bật/tắt dungdịch trơn nguội, quay/dừng trục chính, chiều quaytrục chính, các lệnh hiệu chỉnh để bù chiều dài dụng

cụ, bán kính dao cắt, bán kính mũi dao, các lệnh xêdịch điểm chuẩn …

• Các lệnh chu trình, chương trình con

• Sự khác nhau giữa các phương pháp lập trình dựa trên các yếu tố như: vị trí lập trình, mức độ tự động hoá, loại máy tính được sử dụng, các phương tiện hỗ trợ lập trình cũng như các phương tiện hỗ trợ điều khiển và kiểm tra Hiện nay đã xuất hiện các phương pháp lập trình sau:

1.3.1.Lập trình bằng tay

• Khi lập trình bằng tay, chương trình gia công cho máy

NC được người lập trình viết ra và nhập vào máy NC

bằng tay (manual programming) Nghĩa là tuần tự các

bước gia công chi tiết trên máy đều được quy định bởi người lập trình.

• Phương tiện hỗ trợ duy nhất được sử dụng là các bảng

số liệu, máy tính tay (calculator), các lệnh lập trình NC,

các thiết bị điều khiển cụ thể cùng với kinh nghiệm và kỹ năng của lập trình viên.

• Về cơ bản, phương pháp lập trình bằng tay gồm có các bước sau:

1.3 Các phương pháp lập trình

• Bước 1: Sau khi chọn được máy NC phù hợp nhất

dựa trên cơ sở độ phức tạp về hình học của cấu tạochi tiết, người lập trình phác họa quá trình gia côngtrong một bản thảo chương trình

• Bước 2: Dựa vào tệp dữ liệu về dao cắt để quyết định

số, kiểu và chuỗi dụng cụ cắt cần thiết, có cần dùngthiết bị kẹp hoặc đồ gá riêng để kẹp chặt chi tiết haykhông Ngoài ra, cần chọn tốc độ trục chính và lượngchạy dao tùy theo vật liệu gia công

• Bước 3: Sau khi đã khảo sát sơ bộ các số liệu

hình học từ bản vẽ chi tiết, khi lập trình để cóchuyển động cắt gọt giữa dao và chi tiết thườngcần các tính toán hình học phụ để xác định cácđiểm cắt, các đường tâm dụng cụ cắt đều nhau,các giao điểm Mặt khác còn phải bảo đảm tínhtoán chính xác tất cả các chuyển động để tránh

va chạm giữa dao, phôi và đồ gá Các công việcnày cần phải được tiến hành theo một quy địnhchặt chẽ được trình bày cụ thể trong các bảnhướng dẫn lập trình cho thiết bị điều khiển giacông có liên quan

• Để đảm bảo quá trình vận hành máy CNC chính xác,

an toàn và hiệu quả, người lập trình NC ngoài việc cókiến thức vững vàng về gia công cơ khí cần phải:

• Có kiến thức sâu về hệ thống máy công cụ CNC(công năng của máy, các thuật ngữ máy công cụ) vàcác thiết bị điều khiển liên quan

• Hiểu biết về các phương pháp và dụng cụ dùng đểđịnh vị và kẹp chặt chi tiết gia công trên bàn máy (đồgá)

• Xác định được dụng cụ cắt thích hợp nhờ việc chú ýtới hình dáng, vật liệu phôi, tốc độ trục chính, lượngchạy dao, chiều sâu và chiều rộng cắt nhằm ngănchặn các sự cố có thể xảy ra trong quá trình giacông

• Nắm vững hoạt động của các thiết bị an toàn (safety

devices) và chức năng khoá liên động (interlock

function) trên máy CNC.

• Ngoài ra, các yêu cầu cơ bản về kỹ thuật lập trìnhđối với một lập trình viên gồm:

• Nắm vững các quy ước dùng trong hệ thống lậptrình, chẳng hạn như định dạng (format) nhập dữ

liệu cho từ lệnh và khối lệnh

• Thành thạo với việc sử dụng các mã NC biểu diễncác chức năng gia công riêng biệt và các khả nănghoạt động của chúng

• Có kiến thức về các kiểu nội suy đã có (thẳng, tròn,parabol, 2 ½ D, 3D) và các ứng dụng của chúng

• Có khả năng tính toán chính xác hành trình củadao

• Nhận biết được các giới hạn của hệ thống

• Khi lập trình có sự trợ giúp máy tính, chương trìnhgia công được tạo ra một cách tự động thông quacác phần mềm máy tính Các phần mềm này có thểlà:

• Các ngôn ngữ lập trình bậc cao: như APT, EXAPT,COMPACT II, SYMAP, LANC

• Hệ thống CAD-CAM kết hợp: MasterCAM,Cimatron, Pro-Engineer, Catia, UniGraphics

• Nhiệm vụ của ngôn ngữ lập trình là giúp đỡ việc

mô tả chi tiết gia công, nghĩa là chuyển động giữadao và phôi để đạt được hình dạng yêu cầu trênmáy NC Nếu ngôn ngữ này được viết độc lập vớimáy công cụ hay các thiết bị điều khiển máy cụ thể,thì nói chung nó có thể sử dụng rộng rãi với phầnlớn các máy NC

1.3.2 Lập trình có sự trợ giúp của máy tính

• Hiện nay cùng với sự phát triển của các lĩnh vực tựđộng hoá, người ta đã tiến hành lập trình bộ phận

NC với hệ thống CAD-CAM kết hợp Mô hình hìnhhọc của chi tiết được tạo ra trong phần mềm CAD,kết hợp với phần mềm CAM để lựa chọn các yếu

tố công nghệ cần thiết, từ đó dữ liệu đầu ra có thểchuyển sang máy CNC để gia công chi tiết hoàntoàn tự động, hoặc có thể kết xuất ra mã chươngtrình NC tương tự như khi ta tiến hành lập trìnhbằng tay

• Nhờ áp dụng hệ thống CAD-CAM này mà khoảngthời gian từ khi thiết kế chi tiết, chuẩn bị các tài liệuchế tạo (bao gồm tất cả các chương trình NC) đếnkhi chi tiết đã được gia công tinh có thể được rútngắn một cách đáng kể Nhưng do giá thành đầu

tư còn khá lớn nên các hệ thống kết hợp loại nàyvẫn chưa phổ biến trên thị trường Nhưng trongcác lĩnh vực đòi hỏi tính chuyên môn hóa cao,chẳng hạn như việc thiết kế và chế tạo các bảngmạch in thì kiểu liên kết này ngày càng được sửdụng rộng rãi

• Việc sử dụng có hiệu quả kinh tế các máy NC phụthuộc nhiều vào hình thức tổ chức lập trình Tùythuộc vào bộ phận nào của máy đảm nhận việcsoạn thảo chương trình NC mà người ta phân rathành 2 hình thức tổ chức lập trình NC Đó là lậptrình trong chuẩn bị sản xuất và lập trình phânxưởng.

• Lập trình phân xưởng là hình thức lập trình NC caonhất và ngày càng được ứng dụng rộng rãi Sửdụng hình thức tổ chức lập trình nào ở trong nhàmáy là tùy thuộc vào số lượng và chủng loại chi tiếtgia công, số máy NC có trong phân xưởng và trình

độ tay nghề người thợ

2 Các hình thức tổ chức lập trình

2.1.Lập trình trong chuẩn bị sản xuất

• Ở hình thức tổ chức lập trình này các chương trình

NC được tạo ra trong quá trình chuẩn bị sản xuất,người ta cũng gọi hình thức tổ chức này là lậptrình ngoại tuyến Theo phương tiện mà người lậptrình sử dụng người ta lại phân chia thành: Lậptrình bằng tay và lập trình bằng máy

• Khi lập trình bằng tay, chương trình NC được tạo ra nhờ máy tính để bàn (desktop computer)

và một hệ thống bài khoá Người lập trình đưavào máy tính này lần lượt các câu lệnh củachương trình NC Hệ thống bài khoá cho khảnăng sửa chữa dễ dàng các lỗi của chươngtrình

• Các chương trình NC sau khi tạo ra sẽ được lưulại thành các file dữ liệu cất giữ trên ổ đĩa (cứng,mềm) của máy tính Cũng có thể ghép nối máytính với hệ điều khiển NC, sau đó dùng máy tínhnày như là một thiết bị vạn năng đưa dữ liệu vào

và xuất dữ liệu ra (thiết bị truyền tin)

• Khi lập trình bằng máy, người lập trình mô tả

nhiệm vụ gia công bằng một ngôn ngữ lập trìnhnào đó (hoặc dùng CAD/CAM) Lập trình luônđược tiến hành nhờ máy tính Trong chươngtrình luôn có 2 phần: hình học và công nghệ

2.2 Lập trình phân xưởng

• Khi lập trình phân xưởng, người vận hành máylập chương trình gia công ngay tại máy NC Đểgiảm thời gian dừng máy cho lập trình và điềuchỉnh máy, cần phải cung cấp cho người vậnhành máy nhiều phương tiện hỗ trợ

• Hệ điều khiển NC có một hệ thống chương trìnhnhư đã được ứng dụng trong lập trình bằng tay.Màn hình của hệ điều khiển giúp cho người lậptrình tránh được các lỗi của dữ liệu đưa vào cũngnhư các lỗi chương trình Để tránh va chạm củadụng cụ cắt với chi tiết gia công, quá trình chuyểnđộng đã lập trình còn được mô phỏng bằng đồhọa trên màn hình điều khiển.

• Lập chương trình và thử chương trình có thể tiếnhành trong khi chi tiết đang được gia công trênmáy Để giảm thời gian tháo lắp dụng cụ, máy NCđược trang bị một bộ phận dụng cụ cắt tiêu chuẩn

có thể gia công nhiều loại chi tiết khác nhau Cácdụng cụ cắt theo bộ được đo và điều chỉnh trướccũng làm giảm đáng kể thời gian thay dao

• Lập trình phân xưởng đòi hỏi người vận hành máyphải có trình độ tay nghề cao

• Các bản vẽ gia công thường dùng trong các phânxưởng trước đây phần lớn không thích hợp choviệc lập trình NC Do vậy trong các quy chuẩn vềghi kích thước đã xác định rõ cần phải ghi kíchthước theo tọa độ Đề-các đối với các chi tiết giacông trên máy NC Quy chuẩn này sẽ giúp chongười lập trình dễ dàng biến đổi các kích thước trênbản vẽ thành các thông tin dịch chuyển trongchương trình NC.

• Các thông tin về kích thước chi tiết gia công đượcthể hiện trên bản vẽ theo hệ thống ghi kích thướctuyệt đối hoặc ghi kích thước theo gia số (haytương đối)

3 Ghi kích thước trên bản vẽ

Kích thước tuyệt

đối được so sánh với

một điểm gốc cố định

(thường là điểm 0

Nghĩa là tọa độ của

60 70

3.1 Ghi kích thước

tuyệt đối

3.2 Ghi kích thước theo

gia số (tương đối)

3.3 Ghi kích thước theo bảng

Theo ph¬ng ph¸p nµy ta thay thÕ kÝch thíc trªn b¶n vÏ nhê b¶ng ghi kÝch thíc vÞ trÝ c¸c ®iÓm gia c«ng

60 20

5 6

P5 P6

P7 Y

X 9

P9

Điểm Tọa độ X Tọa độ Z Tâm cung tròn

• Chơng trình NC là toàn bộ tất cả các lệnh cần thiết lập vàthực hiện để gia công một chi tiết trên máy công cụ NC.Cấu trúc chơng trình đợc tiêu chuẩn hóa, đợc viết theo mộtngôn ngữ lập trình phù hợp do nhà sản xuất quy định Ngờilập trình dựa vào ngôn ngữ lập trình mà lập nên chơngtrình gia công.

• Chơng trình NC đợc viết bằng các chữ cái và con số theocác mã ký tự, theo quy định chuẩn về chức năng của cácchữ và số

• Một chơng trình NC đợc lập ra có cấu trúc nh sau:

4 Cấu trỳc một chương trỡnh NC

4.2 Néi dung cña c¸c ch¬ng tr×nh bao gåm:

C¸c c©u lÖnh (khèi) ch¬ng tr×nh Mçi c©u lÖnh

ch-¬ng tr×nh thùc hiÖn mét bíc c«ng nghÖ theo mét chøc n¨ng dÞch chuyÓn CÊu tróc néi dung ch¬ng tr×nh NC gåm cã c¸c th«ng tin dÞch chuyÓn, th«ng tin c«ng nghÖ vµ c¸c chøc n¨ng phô

Trong hệ điều khiển có thể lưu giữ nhiều chương trình

NC, vì vậy các số hiệu chương trình được sử dụng để sắp xếp chúng theo thứ tự số (numerical order) Các số hiệu thường dùng gồm chữ cái P, O hoặc dấu % và dãy chữ số ghi số chương trình Ví dụ: % PM 9002.

• Mỗi một câu lệnh bắt đầu bằng một số thứ tự câu lệnh bao gồm một chữ cái N (number) và một con số tự

nhiên đứng đằng sau (phạm vi lựa chọn từ N1 đến N99999) Số thứ tự câu lệnh có thể đặc trưng cho bản thân câu lệnh (riêng lẻ) hoặc đặc trưng cho một chuỗi câu lệnh thực hiện bước gia công cụ thể nào đó.

• Vì vậy số thứ tự này giúp ta dễ dàng tìm ra các câu trong bộ nhớ của hệ điều khiển trong trường hợp cần phải thay đổi một câu chương trình Đặc biệt, số thứ tự của mỗi câu lệnh riêng lẻ hay được sử dụng trong các câu lệnh cần gọi dụng cụ cắt, để khi chương trình bị gián đoạn ta có thể dễ dàng quay trở lại được.

• Giá trị của các con số tự nhiên không ảnh hưởngđến trình tự soạn thảo các câu lệnh Trình tự giacông do đó được xác định bởi trình tự xử lý câulệnh Chẳng hạn người ta có thể ký hiệu thứ tự câulệnh theo N1, N2, N3… hoặc nhảy cách cứ 10 đơn

vị một như N10, N20, N30…nhằm tạo thuận tiệncho việc chỉnh sửa nội dung chương trình NC Tuynhiên nếu sử dụng nhiều mã N thừa có thể làmtăng dung lượng bộ nhớ lưu giữ chương trình

• Mỗi số thứ tự câu lệnh chỉ được sử dụng một lầntrong chương trình, nếu không sẽ dẫn tới nhiễuloạn khó kiểm soát trong quá trình tìm kiếm câulệnh hoặc nhảy trở lại chương trình sau một giánđoạn nào đó

• Khối lệnh (block, statement)

Khối lệnh là đơn vị lệnh nhỏ nhất xác định mộtthao tác máy Các từ lệnh trong một khối lệnh được

Số thứ

Mã dịch chuyển

chạy dao

Số vòng quay

Dụng

cụ cắt

Chức năng phụ

0

T0101

M

Ví dụ:

• Chức năng dịch chuyển đợc thể hiện bằng chữ cái G

và một con số gồm một hoặc hai chữ số phía sau gọi tắt là chức năng G

• Chức năng dịch chuyển G đợc mã hóa từ G00 G99 tùy theo phần mềm điều khiển CNC, theo ngôn ngữ máy đợc dùng do nhà sản xuất chế tạo quy định mà chức năng G đợc sử dụng phù hợp G0; G1; G2; G3

4.3 Cỏc chức năng dịch chuyển

• G94 F120 {Lượng chạy dao = 120 m/ph dao = 120 m/phút}

• G95 F0.25 {Lư Lượng chạy dao = 0,25 mm/vòng }

• G96 S120 {Tốc độ cắt v = 120 m/ph v = 120 m/phút}

• G97 S1000 {Số vòng quay trục chính n = 1000 v/ph}

• G90: Lập trình theo kích thước tuyệt đối

• G91: Lập trình theo kích thước tương đối

• G80-G89: Các chu trình gia công