Nghiên cứu về kỹ thụât lập trình gia công nc và ứng dụng vào gia công cnc cho đối tượng cụ thể (chi tiết tiện, phay)

Tuy vậy nội dung này lại rất mới mẻ và phức tạp, cần phải đ-ợc nghiên cứu tìm hiểu tổng hợp và cụ thể những vấn đề có liên quan về nguyên lý gia công theo ch-ơng trình số, máy và dung cụ

MôC LôC Trang

Môc lôc……… 1

Më ®Çu……… 3

Ch-¬ng 1: Tæng quan vÒ c«ng nghÖ trªn m¸y gia c«ng ®iÒu khiÓn CNC 5

1.1 Kh¸i niÖm vÒ gia c«ng CNC 5

1.2 C¸c lo¹i m¸y gia c«ng CNC 15

1.2.1 M¸y khoan 15

1.2.2 M¸y doa 16

1.2.3 M¸y phay 17

1.2.4 M¸y tiÖn 18

1.2.5 Trung t©m gia c«ng khoan phay 19

KÕt luËn ch-¬ng 1 21

Ch-¬ng 2: ChuÈn bÞ c«ng nghÖ vµ lËp tr×nh gia c«ng CNC 22

2.1 ChuÈn bÞ c«ng nghÖ gia c«ng chi tiÕt c¬ khÝ trªn m¸y c«ng cô CNC 22

2.2 2.2.1 2.2.2 Ch-¬ng tr×nh CNC vµ cÊu h×nh ch-¬ng tr×nh NC

Ch-¬ng tr×nh CNC

CÊu h×nh ch-¬ng tr×nh CNC

23 23 23 2.3 C¸c ph-¬ng thøc t¹o lËp ch-¬ng tr×nh CNC 29

2.3.1 LËp tr×nh thñ c«ng trùc tiÕp t¹i m¸y gia c«ng CNC (Manual Data Input) 29 2.3.2 LËp tr×nh cã trî gióp cña m¸y tÝnh (Computer Aided NC programming) 29

2.4 Ng«n ng÷ l©p tr×nh CNC 33

2.4.1 HÖ m· lÖnh NC c¬ b¶n (iso 6983, DIN 66025) 34

2.4.2 Ng«n ng÷ lËp tr×nh bËc cao (APT, EXAPT, SYMAP) 48

2.4.3 VÝ dô lËp ch-¬ng tr×nh gia c«ng CNC theo ng«n ng÷ APT

KÕt luËn ch-¬ng 2

71 72 Ch-¬ng 3: Kü thuËt lËp tr×nh gia c«ng CNC 73

3.1 Vßng lÆp (Loops) 73

3.2 Ch-¬ng tr×nh thø cÊp (Subroutine Subprogram) 75

3.3 VÜ lÖnh (Maro)

KÕt luËn ch-¬ng 3

77 87 Ch-¬ng 4: C¬ së lËp tr×nh phay vµ tiÖn CNC 88

4.1

4.1.1

4.1.2

C¬ së lËp tr×nh chung cho phay vµ tiÖn

Néi suy cung trßn khi tiÖn vµ phay

Mét sè thÝ dô vÒ néi suy cung trßn trªn m¸y CNC - Denford

88 88 93 4.2 C¸c chu tr×nh phay phay CNC 96

4.3 C¸c chu tr×nh tiÖn CNC 102

4.4 øng dông lËp tr×nh gia c«ng CNC 125

4.4.1 LËp tr×nh gia c«ng phay CNC 125

4.4.2 LËp tr×nh gia c«ng tiÖn CNC 136

KÕt luËn ch-¬ng 4

KÕt luËn chung

144 144 Tµi liÖu tham kh¶o 146

mở đầu

Trong một vài thập niên gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các sản phẩm cơ khí ngày càng phong phú về số l-ợng, chủng loại và chất l-ợng Để đáp ứng nhu cầu thịnh hiếu của ng-ời tiêu dùng về số l-ợng, Để đáp ứng kịp thời thị hiếu của ng-ời tiêu dùng, các nhà sản xuất không thể chỉ dùng các thiết

bị công nghệ thông th-ờng

Hiện nay, việc đ-a máy gia công điều khiển theo ch-ơng trình số (máy NC hoặc máy CNC) vào quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí là giải pháp có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn máy gia công thông th-ờng và phù hợp với kinh tế phát triển chung

ở n-ớc ta, số l-ợng máy gia công NC - CNC đ-ợc nhập từ n-ớc ngoài về ngày càng nhiều, trong đó có khá nhiều máy, trung tâm gia công CNC hiện đại và đắt tiền Vấn đề cấp thiết hiện nay là phải sử dụng và khai thác Các máy CNC đã đ-ợc

đầu t- nh- thế nào để đem lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời phải tổng kết kinh nghiệm khai thác và sử dụng các loại máy hiện đại này trong sản xuất cơ khí để tìm

ra những giải pháp có hiệu quả hơn, nhất là công việc chuẩn bị nhân lực kỹ thuật để tiếp nhận chuyển giao công nghệ - vận hành và dịch vụ bảo trì kỹ thuật trong quá trình sử dụng máy

Do vậy, trong lĩnh vực đào tạo kiến thức về công nghệ gia công các chi tiết cơ khí trên máy điều khiển theo ch-ơng trình số (NC, CNC) là rất quan trọng Tuy vậy nội dung này lại rất mới mẻ và phức tạp, cần phải đ-ợc nghiên cứu tìm hiểu tổng hợp và cụ thể những vấn đề có liên quan về nguyên lý gia công theo ch-ơng trình

số, máy và dung cụ gia công CNC, chuẩn bị công nghệ và lập trình gia công trên máy CNC, v.v…

Luận văn này với đề tài: " Nghiên cứu về kỹ thuật lập trình gia công NC và

ứng dụng vào gia công CNC cho đối t-ợng cụ thể (chi tiết tiện phay)" nhằm góp

phần nhỏ bé vào việc tổng hợp kiến thức chuyên môn phục vụ cho quá trình đào tạo nhân lực kỹ thuật ngành cơ khí theo h-ớng đổi mới

Nội dung của luận văn đ-ợc chia thành các phần ch-ơng nh- sau:

Mở đầu

Ch-ơng 1 Tổng quan về công nghệ trên máy gia công điều khiển CNC

Xin tr©n träng c¶m ¬n

Hµ Néi, N¨m 2005

Ch-ơng 1

Tổng quan về công nghệ trên máy gia công

điều khiển theo ch-ơng trình số (NC, CNC) 1.1 Khái niệm chung về gia công CNC

Điều khiển số (NC = Numerical Control) trong 30 năm qua đã tác động tới ngành chế tạo máy, đã tao ra những máy mới và công cụ tự động hoá cơ khí mới Ngày nay, máy điều khiển số (CNC-Machine) là thành phần cơ bản của hệ thống gia công linh hoạt Để có thể đáp ứng yêu cầu cao, từng kiểu máy phải có khả năng đảm nhận những chức năng điều khiển nhất định

Trong thời kỳ đầu ch-a có máy điều khiển số phù hợp Ng-ời ta ch-a nhận biết

đ-ợc những yêu cầu phụ phát sinh khi lắp đặt hệ thống điều khiển số (NC) vào máy th-ờng và phải thay đổi gì về kết cấu máy Do vậy ng-ời ta bắt đầu từ các máy phay

và tiện, những máy này đã đ-ợc chế tạo phù hợp với ph-ơng thức điều khiển theo ch-ơng trình hoặc đ-ợc trang bị cơ cấu chép hình và trên cơ sở đó trang bị cho chúng các hệ thống đo và hệ khởi động dùng cho chế độ điều khiển số (NC) Nhờ đó, chỉ sau một số năm một thế hệ máy mới ra đời, đó là máy điều khiển số (NCM = Numerical Control Maschine)

ý t-ởng về điều khiển máy bằng các lệnh đ-ợc nhớ, nh- ngày nay đã đ-ợc thực hiện ở các máy CNC có từ thế kỷ 14 Kỹ thuật này bắt đầu với các trò chơi đánh chuông đ-ợc điều khiển bằng các trục quay có cắm các tăm điều khiển chạm vào chuông

❖ Sau đây là các mốc quan trọng đáng ghi nhớ về quá trình phát triển kỹ thuật

điều khiển bằng số:

* Năm 1808: Joseph M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các máy dệt

Vật mang tin có thể thay thế đ-ợc dùng để điều khiển máy đã phát minh chính là bìa tôn có đục các lỗ

* Năm 1863: M Fourneaux đã sáng chế ra đàn d-ơng cầm tự động, có tên gọi nổi

tiếng thế giới là Pianola, có dùng một băng giấy khổ rộng 30 cm, với các lỗ t-ơng ứng

để điều tiết khí nén, tác động lên hệ phím ấn cơ khí tạo ra nhạc điệu Ph-ơng pháp này

đã đ-ợc tiếp tục phát triển để sau đó có thể điều khiển cả âm l-ợng, áp lực ấn các

phím và tốc độ cuộn của băng giấy Băng giấy đã trở thành vật mang tin và kỹ thuật

điều khiển các chức năng phụ đã đ-ợc phát minh

* Năm 1938: Claude E Shannon đã đạt đ-ợc thành công với luận án tiến sĩ ở viện

công nghệ M.I.T (Massachusetts Institute of Technology) tính toán và chuyển giao

nhanh giữ liệu ở dạng nhị phân (binary date) có vận dụng lý thuyết đại số BOOL (Bool

Algebra) và xác nhận công tắc điện tử là thành phần hiện thực duy nhất cho giải pháp

này Những nền tảng cơ sở của máy tính ngày nay, kể cả kỹ thuật điều khiển số đã

đ-ợc chuẩn bị

* Năm 1946: Tiến sĩ John W Mauchly và tiến sĩ J Presper Eckert đã cung cấp máy

tính số điện tử đầu tiên có tên là ANIAC cho quân đội Mỹ Cơ sở của kỹ thuật xử lý số

liệu điện tử đã đ-ợc tạo lập

* Năm 1949-1952: John Parsons và Viện công nghệ MIT đã nghiên cứu theo hợp

đồng của không quân Mỹ (US Air Force) một hệ thống dùng cho các máy công cụ để

điều khiển trực tiếp vị trí của các trục vít me bằng đầu ra của một máy tính và chứng

minh chức năng thông qua gia công một chi tiết Parsons đã công bố bốn luận điểm

cơ bản về ý t-ởng này nh- sau:

1 L-u trữ (nhớ) các vị trí đã tính toán ở bìa đục lỗ (Punched cards)

2 Các bìa đục lỗ đ-ợc đọc trên máy

3 Các vị trí đã đ-ợc đọc phải đ-ợc thông báo liên tục và các giá trị trung gian

bổ sung phải đ-ợc tính toán, sao cho

4 Các động cơ SERVO (Servomotor) có thể điều khiển chuyển động của các

trục

Các chi tiết tích hợp ngày càng phức tạp dùng trong công nghiệp máy bay cần

đ-ợc chế taọ với máy này Những chi tiết này một phần đã đ-ợc mô tả chính xác với các dữ liệu toán học, nh-ng rất khó gia công thủ công Mối liên kết giữa máy tính (Computer) và kỹ thuật NC đã là tiền đề khi khởi đầu quá trình phát triển này

* Năm 1952: Trong viện công nghệ MIT đã vận hành máy công cụ điều khiển số

đầu tiên Đó là máy CINCINNATI HYDROTEL có trục vit me thẳng đứng Hệ điều

khiển có cấu tạo gồm nhiều đèn điện tử (electronic Tubes), tạo khả năng chuyển động

đồng thời ba trục, tức là nội suy đ-ờng thẳng đồng thời theo ba trục (3D

Linearinterpolation) và nhận dữ liệu qua băng đục lỗ mã nhị phân (Binary Code Punched band)

* Năm 1954: Bendix đã mua các bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo ra hệ

điều khiển NC hoàn chỉnh đầu tiên có dùng các đèn điện tử

* Năm 1957: Không quân Mỹ (US Air Force) đã lắp đặt những máy phay NC đầu

tiên trong các x-ởng của mình

* Năm 1958: Ngôn ngữ lập trình biểu t-ợng hoá (symbolish) đầu tiên là APT (Automatically programmed Tool = Công cụ lập trình tự động) đã đ-ợc giới thiệu

trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704

* Năm 1960: Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn (transitor) đã thay thế

các hệ điều khiển cũ (dùng đèn relais và đèn điện tử )

* Năm 1965: Giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Change) đã nâng

cao trình độ tự động hoá khâu gia công

* Năm 1968: Kỹ thuật mạch tích hợp IC (Integrated Circuits) đã làm cho hệ điều

khiển nhỏ gọn và tin cậy hơn

* Năm 1969: Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy tính

trung tâm DNC (Direct Numerical Control hoặc Distributed Numerical Control) đã

đ-ợc thiết lập ở Mỹ bằng hệ điều khiển Sundstrand “Omnicontrol ” và máy tính IBM

* Năm 1970: Giải pháp thay bệ/ phiến gá phôi tự động (Automatic Palete Change)

* Năm 1972: Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt một máy tính nhỏ

(Minicomputer) chế tạo hàng loạt đã tạo ra một thế hệ mới có tiềm lực mạnh hơn, đó

là hệ điều khiển số dùng máy tính nhỏ CNC (Computerised Numerical Control),

nh-ng thế hệ này lại bị thay thế nhanh bằng thế hệ mới hơn và mạnh hơn, đó là hệ

điều khiển số dùng vi tính có hệ vi xử lý (Microprocessors -CNC) sau này

* Năm 1976: Các hệ vi xử lý (Microprocessors) tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ

thuật CNC

* Năm 1978: Các hệ thống gia công linh hoạt ( Flexible Manufacturing Systems)

đ-ợc tạo lập hiện thực

* Năm 1979: Những khớp nối liên hoàn CAC/CAM (Computer Aided Design/

Computer Aided Manufacturing = thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy tính) đầu tiên xuất hiện

* Năm 1980: Những công cụ trợ giúp lập trình tích hợp trong hệ điều khiển CNC đã

tạo ra cuộc tranh cãi về quan điểm, xoay quanh vấn đề là cần hay không cần giải pháp

điều khiển có dùng cách nạp dữ liệu trực tiếp bằng tay

* Năm 1984: Những hệ điều khiển CNC mạnh, có các công cụ trợ giúp lập trình đồ

hoạ (Graphic), đã đạt những chuẩn mực mới cao hơn đối với việc lập trình tại x-ởng sản xuất

* Năm 1985-1986: Những hệ điều khiển CNC với cách lập trình t-ơng tác đồ hoạ

(graphic interactive programming) đã làm cho việc lập trình tại x-ởng sản xuất hấp

dẫn hơn

* Năm 1986-1987: Những giao diện tiêu chuẩn hoá (Standard Interfaces) mở ra con

đ-ờng tiến tới công x-ởng tự động hoá trên cơ sở trao đổi thông tin liên thông, nghĩa

là tiến tới tạo tập các giải pháp “ Tích hợp hoá và tự động sản xuất CIM (Computer

Integrated Manufacturing)”

* Năm 1990: Các giao diện số (Digital interfaces), giữa hệ điều khiển NC và các hệ

khởi động, cải thiện độ chính xác và đáp ứng điều khiển của các trục NC (NC axsis)

và trục chính của máy

* Năm 1992: Các hệ thống CNC hở (Open- ended Control) tạo khả năng và điều kiện

biến đổi thích ứng theo yêu cầu sử dụng

* Năm 1993: Sử dụng theo tiêu chuẩn đầu tiên các hệ khởi động (động cơ) tuyến tính

(Linear) ở các trung tâm gia công MC (Manufacturing Centres)

Năm 1994:

Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC (CAD/CAM/CNC process chain)

bằng cách sử dụng hệ NURBS (Not Uniforme Rationale B-Splines) làm ph-ơng pháp nội suy (interpolation method) trong các hệ CNC NURBS là ph-ơng pháp dùng để diễn tả toán học các bề mặt thông th-ờng và các bề mặt đặc biệt (ví dụ: Mặt trụ, mặt cầu, mặt xuyến ) bằng các điểm (points) và các thông số (parameters) tạo thành mô hình l-ới gồm nhiều nút để diễn tả bề mặt đạt độ mịn và độ sắc nét cao Những hệ thống CAD/CAM mới xử lý trực tiếp NURBS, đ-ợc truy cập từ hệ CAD trong hệ CNC Giải pháp này giảm đ-ợc khối l-ợng dữ liệu, nâng cao chính xác và tốc độ xử lý, tạo

ra chuyển động đều đặn của máy, làm tăng tuổi thọ của máy và dụng cụ

* Năm 1996: Điều khiển bộ khởi động số (Digital Motor Control) và nội suy chính

xác (Fine interpolation) với độ phân giải nhỏ hơn 0.001m và l-ợng tiến đạt tới giá trị

100 m/ phút

❖ Nói chung, gia công chi tiết cơ khí trên các máy công cụ điều khiển CNC có

những nét khác biệt so với máy công cụ thông th-ờng (không điều khiển CNC), sau đây là những nét tóm tắt cần đ-ợc l-u ý

* Đặc tr-ng cơ bản của các máy gia công CNC:

- Tự động hoá cao

- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay lớn (lớn hơn 1000 vòng/phút)

- Độ chính xác cao (Sai lệch kích th-ớc < 1/1000 mm)

- Năng suất gia công cao (gấp 3 lần máy th-ờng)

- Tính linh hoạt cao, nghĩa là thích nghi nhanh với đối t-ợng gia công thay đổi,

thich nghi với sản xuất loạt nhỏ

- Tập trung nguyên công cao (Gia công nhiều bề mặt trên chi tiết trong một lần

gá phôi)

- Khả năng lặp lại công việc gia công (lập trình gia công một lần, sử dụng lặp

lại nhiều lần)

- Chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết có khác so với máy th-ờng là phải lập

ch-ơng trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC

- Máy gia công CNC có giá trị kinh tế rất lớn (máy rất đắt tiền, ví dụ: Máy hiện

đại của các n-ớc công nghiệp phát triển th-ờng bán với giá lớn hơn một vạn USD t-ơng đ-ơng hàng trăn triệu đến vài tỷ đồng Việt Nam) Vận hành đơn giản nh-ng bảo d-ỡng và sửa chữa phức tạp, tốn kém, phải có môi tr-ờng

điều hoà tốt (nhiệt độ không quá 45 0 C ,độ ẩm không quá 75%), Không thích hợp với trình độ sản xuất thấp, không nên dùng máy CNC để gia công chi tiết

đơn giản, vì chi phí máy lớn

* Các thành phần chính của một hệ thống gia công CNC theo nguyên lý điều khiển bằng số NC:

- Ch-ơng trình gia công chi tiết (Part program),

- Thiết bị nạp ch-ơng trình (Program Imput Device),

- Hệ điều khiển máy (MCU=Machine Control Unit),

- Hệ khởi động (Drive system),

- Máy gia công (Machine Tool),

- Hệ phản hồi (Feedback system)

* Các dạng tín hiệu điều khiển đ-ợc hệ CNC tạo lập:

- Các tín hiệu điều khiển số (Numerical control signals) về dữ liệu vị trí, dao cụ

- Các tín hiệu điều khiển tiến trình (sequence control signals) để thực hiện các thao tác rời rạc (discrete) đòi hỏi khả năng nhập/xuất bằng tín hiệu số của máy tính

* Hệ điều khiển máy (MCU= Machine Control Unit) hoạt động trên cơ sở phần cứng

+ Phần giao diện máy (điều khiển máy)

+ Phần mềm ứng dụng, th-ờng đ-ợc gọi là ch-ơng trình chi tiết hoặc ch-ơng trình gia công, đ-ợc tạo lập theo hai cách sau:

. Lập trình theo hệ mã lệnh G

. Lập trình theo thông số là dùng các biến số các địa chỉ và các lệnh lập trình khác nh- các phép tính số học, quyết định, rẽ nhánh và các chức năng điều khiển, để tạo lập một ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram) hoặc một ch-ơng trình vĩ lệnh (Macro program) để gia công một nhóm bề mặt hoặc chi tiết trùng lặp nhau

Mặt khác, nếu xét về ph-ơng thức lập trình thì có lập trình thủ công và lập trình

tự động:

. Lập trình thủ công là dùng tay trực tiếp soạn thảo ch-ơng trình gia công NCvới bàn phím của máy vi tính hoặc với bàn phím CNC của máy gia công Ph-ơng thức nàyđ-ợc gọi là lập trình bằng cách nạp dữ liệu bằng tay

. Lập trình tự động là dùng ngôn ngữ lập trình bậc cao, nh-: APT (Atomaticaly Programmed Tool), ví dụ APT I, APT II, APT III, APT IV, và các ngôn ngữ lập trình bậc cao khác t-ơng đ-ơng nh- SPLIT, AXAPT, COMPACT II, ADAPT, …Những năm gần đây lập trình CAD/CAM - CNC có cơ sở là ngôn ngữ lập trình bậc cao APTđ-ợc coi là giải pháp lập trình tự động trọn gói hữu hiệu Đến nay đã có hàng trăm hệ phần mềm CAD/CAM - CNC đ-ợc các n-ớc tạo lập, ví dụ: DENFORD (Anh) BOXFORD PORTFIOLIO (Anh), HAIDENHAIN (Đức,) CIMATRON (israel), MASTERCAM

(Mỹ),v.v…Phần lớn các hệ này dùng trên máy vi tính, một số hoạt động trên máy nhỏ (Minicomputer) hoặc máy tính lớn (Mainframe) trên cơ sở hệ dữ liệu hình học, kỹ thuật, công nghệ thống nhất chung cho cả hai khâu liên thông là thiết kế kết cấu chi tiết (CAD) và chuẩn bị công nghệ chi tiết (CAM) bao gồn việc tạo lập quỹ đạo cắt của dao và tạo lập ch-ơng trình gia công NCcho chi tiết cần chế tạo theo ngôn ngữ lập trình phù hợp với máy gia công CNC đ-ợc sử dụng

* Ph-ơng tiện l-u giữ ch-ơng trình NC:

(MDI=Manual hoặc bàn phím máy tính

Data Input) (CNC desk top tutor, PC keyboard)

* Phân biệt giữa máy gia công NC và máy gia công CNC

- Máy gia công NC và máy gia công CNC đều theo nguyên lý điều khiển theo

ch-ơng trình số, chỉ khác ở hệ điều khiển: máy gia công NC dùng hệ NC, còn máy gia công CNC dùng hệ điều khiển CNC

- Hệ điều khiển CNC linh hoạt hơn và mạnh hơn hệ NC, d-ợc chế tạo theo các

môdun khác nhau, có khả năng lập trình tại x-ởng sản xuất, có công cụ trợ giúp lập trình đồ hoạ rất mạnh toạ khả năng mô phỏng 2D hoặc 3D trên màn hình quá trình gia công tr-ớc khi cắt phôi

- Hệ CNC rất nhanh nhạy vì có tốc độ chuyển tiếp dữ liệu cao, thời gian thực

hiện chu trình gia công ngắn, tốc độ phát động của bộ servo cao, thời gian chu kỳ của hệ điều khiển lôgích (PLC=Programmable Logic Kontroller có khả năng lập trình tự do ngắn

- Các trục điều khiển NC Của máy gia công NC hoặc CNC phải đảm bảo hai

tiền đề sau:

+ Mỗi trục NC cần có một hệ điện tử để cho dịch chuyển,

+Mỗi trục NC cần có một bộ phát động điều chỉnh đ-ợc và điều khiển đ-ợc,

ví dụ: động cơ một chiều, động cơ b-ớc, …

Hệ điều khiển CNC (CNC control unit)

- Máy gia công NC hoặc CNC hoạt động theo nguyên lý vòng tròn điều khiển

khép kín

Đối với các n-ớc có nền công nghiệp phát triển, việc sử dụng máy NC trong sản

xuất từ nhiều năm đã không còn là giải pháp tiềm ẩn rủi ro về kỹ thuật hoặc về kinh tế nữa Tuy vậy, nếu muốn lắp đặt và sử dụng lần đầu tiên máy NC cần xét kỹ các tiền đề chính của cơ sở sản xuất

Những kinh nghiệm tích luỹ nhiều năm của các nhà chế tạo máy công cụ, của

các nhà chế tạo hệ thống điều khiển và của những ng-ời sử dụng ở mọi lĩnh vực công

nghiệp đã xác nhận là việc sử dụng máy NC ngày nay không còn là một khoản đầu t- lớn kèm theo rủi ro để thử nghiệm một công nghệ mới Quyết định đầu t- để sử dụng máy NC có thể dựa trên những cân nhắc và suy xét thận trọng về mặt kinh tế xí nghiệp, nghĩa là tr-ớc hết phải tính toán chi phí đầu t- và lợi nhuận thu đ-ợc

Máy công cụ điều khiển số (NC Machine Tool) là giải pháp tối -u về tự động

hoá sản xuất hàng loạt nhỏ và đơn chiếc, nh-ng phải có tiền đề và quy hoạch sử dụng

có tình bao quát rộng Nhiều tài liệu chuyên môn đ-ợc công bố trong những năm qua

đã đề cập đến câu hỏi là: Giải pháp sử dụng máy NC liệu có lợi thực sự không? Những năm đầu của thập niên 60, những nhà tiên phong NC đã báo cáo kinh nghiệm đầu tiên của họ, nh-ng lại không phải luôn luôn là kinh nghiệm tích cực Từ đó, mọi phía liên quan cần phải phối hợp với nhau

Hãng chế tạo máy cần l-u ý xem việc hoàn thiện / bổ sung các kiểu loại máy sẵn

có bằng các hệ phát động điều khiển đ-ợc và các công cụ kiểm tra có thể dẫn đến kết quả chấp nhận đ-ợc hay không và tr-ớc hết trên cơ sở đề án máy NC có thể tạo b-ớc

đi phù hợp trong kỹ thuật NC

Hãng điện tử không còn chỉ dựa vào các đại l-ợng điện thông th-ờng đ-ợc nữa,

mà cần phải có máy ghi dao động (Oszillograph) dùng tia Catốt để thực hiện các phép

đo của mình và phải am hiểu các đơn vị vật lý không thông dụng, những khái niệm mới nh-: Momen quay, xoắn tr-ợt (Stick - Slip), hệ số ma sát v.v , mặt khác cũng cần phải nhận thức là thiết bị của mình phải hoạt động và làm việc trong môi tr-ờng khắc nghiệt có nhiều bụi kim loại nhỏ, có dầu và chất làm mát, có nhiệt độ thay đổi lớn với độ tin cậy cao nhất

Ng-ời sử dụng trong hết các tr-ờng hợp là đối kháng với hộp đen điều khiển,

không có khả năng tác động hiệu chỉnh trong khi quá trình gia công diễn ra tự động Qua đó, các phía (hãng chế tạo máy, hãng điện tử, ng-ời sử dụng) đã nhận thức

đ-ợc một điều là phải phối hợp với nhau tốt và tạo điều kiện hỗ trợ lẫn nhau Tr-ớc hết, việc trao đổi kinh nghiệm rộng rãi sẽ tạo điều kiện để công nghệ NC đạt tới trình

độ ngày nay của nó Sự thay đổi kinh nghiệm này là cần thiết và nhờ đó v-ợt qua các giới hạn của cơ sở sản xuất và của ngành

Ngày nay, việc đầu t- sử dụng một máy công cụ điều khiển NC không còn đặt ra những vấn đề khó nhận biết đối với năng lực của cơ sở sản xuất Các đề án rõ ràng và

nghiêm túc đã đ-ợc tạo lập và độ tin cậy của máy, hệ điều khiển đã đ-ợc kiểm nghiệm

và chứng minh nhiều lần Thực tế cho thấy là sau khi hoà nhập thiết bị NC đầu tiên vào quá trình sản xuất thì chỉ một thời gian không lâu nhiều thiết bị khác tiếp theo cũng đ-ợc đ-a vào sử dụng Lý do ở đây là dễ hiểu: Các máy công cụ điều khiển NC gia công nhanh hơn, tin cậy hơn và chính xác hơn với chi phí ít hơn Điều đó có giá trị

ít nhất là cho hầu hết các máy NC hiện đ-ợc giới thiệu trên thị tr-ờng Những máy này chiếm tỷ trọng t-ơng đối lớn trong ngành sản suất máy công cụ xét về mặt giá trị tại các n-ớc công nghiệp phát triển

Ng-ời mua máy NC để sử dụng chỉ cần quan tâm đến những vấn đề gia công và giải pháp gia công, mà không cần phải tìm hiểu quá sâu về cấu tạo của máy

Điều cần thiết ở đây là phải xem xét và cân nhắc khi nào giải pháp đầu t- sử

dụng một máy công cụ NC, CNC đem lại hiệu quả kinh tế

Mỗi một máy công cụ có đặc điểm mà nó đ-ợc cấu tạo từ một tổ hợp nhiều trục thẳng và quay (linear and rotate axises) Để có thể điều khiển các trục này bằng số (NC = numerical Control) phải có hai tiền đề sau cho mỗi trục NC (NC axis):

1 Mỗi trục NC cần có một hệ thống đo điện tử về dịch chuyển,

2 Mỗi trục NC cần có một bộ phát động điều chỉnh đ-ợc và điều khiển đ-ợc

Hệ thống đo về dịch chuyển và bộ phát động đ-ợc nối trực tiếp với hệ điều khiển số (NC, CNC)

Nhiệm vụ của hệ NC là so sánh các giá trị cần đạt về vị trí đã định tr-ớc với

các giá trị thực tế về vị trí do hệ thống đo về dịch chuyển thông báo và khi có sai lệch

giữa hai giá trị này (giá trị cần và giá trị thực) sẽ phát ra một tín hiệu điều chỉnh truyền

đạt tới các bộ phát động của các trục để cân bằng sai lệch đó Nguyên lý nạp và xử lý các thông tin hình học trong một vòng điều khiển khép kín (Control Cycle) có thể nh- hình 1-1

Điều khiển theo quỹ đạo liên tục thông báo những giá trị vị trí mới mà các trục

điều khiển phải đạt tới, nhờ đó có thể đạt đ-ợc những chuyển động liên tục theo quỹ

đạo

ở máy tiện, trục chính của máy cũng đ-ợc xác lập là trục NC (NC axis) nếu

những trục dụng cụ đ-ợc phát động để khoan và phay

Phần lớn các trung tâm gia công đ-ợc trang bị bàn tròn quay điều khiển NC

Bàn tròn quay theo nhịp, ví dụ nhịp quay 4  900 hoặc 12  300,không tính vào các trục điều khiển NC

Cấu trúc điện tử của các hệ điều khiển CNC ngày nay đ-ợc thiết lập trên cơ sở

sử dụng các bộ vi sử lý (microprocessors) 16 và 32 bit và các mạch tích hợp IC

(Intergrated Circuit) Số l-ợng các bộ vi sử lý đ-ợc sử dụng cho hệ CNC th-ờng là

2 5

Những hệ CNC còn sử dụng ngôn ngữ lập trình tích hợp (integrated programming

language) t-ơng tự nh- các ngôn ngữ lập trình BASIC và pascal tạo điều kiện thực

hiện các giải pháp chuyên dụng Nh- vậy các nhà chế tạo máy NC có khả năng đ-a tri

thức và kinh nghiệm (know-how) của họ vận dụng vào hệ điều khiển và đ-a ra những

giải pháp hiệu dụng cho các vấn đề gia công đặc biệt, kể cả vận dụng kỹ thuật màn

hình đồ hoạ

Máy NC, CNC là máy có khả năng lập trình tự do, nghĩa là các chuyển động theo

từng trục đ-ợc định tr-ớc theo một ch-ơng trình (program) Những hệ điều khiển số

nh- ngày nay đ-ợc thiết lập trên cơ sở sử dụng máy vi tính, còn đ-ợc gọi là hệ điều

khiển CNC (Computerised Numerical Control), tức là điều khiển số bằng máy tính

Để nạp và xuất dữ liệu tự động, các hệ điều khiển CNC đ-ợc trang bị những giao diện

(interfaces) khác nhau mạnh và hữu hiệu

Hệ điều khiển NC và CNC đều dựa trên nguyên lý chung nên có thể coi nh- các

khái niệm NC và CNC là đồng nghĩa với nhau

Nạp dữ liệu trực tiếp bằng tay

X 2 4 6 0

Bộ nhớ ch-ơng trình

Giá trị yêu cầu Bàn điều

khiển máy NC

Hệ đo

Bộ đọc băng lỗ

_

Hình 1-1 Nguyên lý nạp và xử lý các dữ kiện hình học trong một vòng tròn điều khiển khép kín

CNC là hệ điều khiển số mà mọi chức năng điều khiển đ-ợc thực hiện bằng một hoặc nhiều máy vi tính tích hợp và một phần mềm (software) phù hợp

Những đặc điểm của CNC so với NC là:

- Có một hoặc nhiều màn hình một hoặc nhiều màu sắc,

- Phần lớn với đồ hoạ nhiều mầu để lập trình và thử nghiệm ch-ơng trình,

- Có một bộ nhớ điện tử để l-u trữ các ch-ơng trình, có dung l-ợng tới 0,5 hoặc

1 Mbyte,

- Có khả năng hiệu chỉnh trong các ch-ơng trình đ-ợc l-u trữ,

- Những hiệu chỉnh dụng cụ (bù dao) về chiều dài, đ-ờng kính, tuổi bền, vv có

thể l-u trữ (nhớ),

- Có nhiều nhất là 5 - 10 phím mềm (softkeys) với các chức năng thay đổi,

- Có thể cắm một hệ phím bấm ASCII tích hợp hoặc tuỳ chọn,

- Không có công tắc thập phân (decade switch) và cũng th-ờng không có công

- Có nhiều chức năng mới khác đ-ợc bổ sung

Các hệ CNC đ-ợc chế tạo theo mô - đun có khả năng đáp ứng tuỳ chọn nhiều chức năng và khả năng Khách hàng phải kiểm tra xem mình dùng mô - đun nào cho phù hợp và có hiệu quả nhất

Những hệ CNC có khả năng lập trình tại x-ởng (workshop programable CNC)

có những công cụ trợ giúp lập trình đồ hoạ rất mạnh

Các hệ CNC sử dụng nhiều bộ nhớ đa dạng và hoàn hảo về cấu tạo cho những

mục sau:

- Ch-ơng trình sản xuất của xí nghiệp,

- Các ch-ơng trình gia công chi tiết (partprograms) có thể nạp lại tự động,

- Các chu trình cố định và thay đổi,

- Những chỉ dẫn thích hợp cho ng-ời vận hành,

- Phần mềm chuẩn đoán (diagnose software) và những trợ giúp tìm lỗi,

- Những dữ liệu về máy và xí nghiệp,

- Chỉ dẫn và hiển thị sai số với văn bản rõ ràng,

- Quản trị dụng cụ và quản trị bệ / Phiến gá phôi (palete),

- Các chuyển dịch điểm không, bù dao, các dữ liệu dung cụ ,

- Các thông số máy, v.v

Những giao diện dữ liệu (datainterfaces) có một ý nghĩa rất lớn để nối với các

thiết bị ngoại vi (pheripheries) cần thiết

Điểm đặc tr-ng quan trọng về tính nhanh nhạy của một hệ CNC là tốc độ chuyển tiếp dữ liệu, thời gian thực hiện chu trình gia công (blockcycletime) tốc độ phát động của bộ SERVO và thời gian chu kỳ của hệ điều khiển khả năng lập trình PLC (Programable Logic Controller)

Máy CNC là những máy gia công tự động và lập trình tự do, đặc biệt phù hợp để

tự động hoá gia công hàng loạt vừa và nhỏ, -u điểm của máy gia công CNC là khả năng điều chỉnh nhanh để thích nghi với ch-ơng trình gia công thay đổi, mà không cần phải tác động thủ công hoặc thay đổi máy

1.2.Các loại máy gia công CNC

Hiện nay, trên thế giới có nhiều hãng chế tạo các loại máy công cụ và hệ dụng cụ

điều khiển số dùng kỹ thuật vi tính (CNC), để phục vụ quá trình gia công các chi tiết cơ khí Song ở đây chỉ giới thiệu một số khái quát đặc điểm cấu trúc về một số loại máy công cụ và hệ dụng cụ CNC, nhằm cung cấp những thông tin tổng quan cần thiết cho khâu chuẩn bị công nghệ để gia công các chi tiết cơ khí trên máy CNC thông dụng

1.2.1 Máy khoan

Các loại máy khoan có hai đặc điểm cề kết cấu nh- sau:

1 Có một đầu trục chính với trục khoan thẳng đứng, lắp dụng cụ gia công và thực hiện chuyển động tiến dao (tiến thẳng đứng theo trục Z)

2 Có một bàn máy, trên đó gá đặt (định vị và kẹp trặt) phôi gia công và xác

định vị trí của phôi theo các trục X và Y

Nh- vậy, áp lực khoan tác động thẳng góc lên bàn máy, làm cho phôi bị ép chặt trên bàn máy và không có những chuyển dịch ngang trên phôi, đồ gá và động cơ của các trục

Máy khoan có đặc điểm phù hợp để gia công phôi có dạng tấm và có thể gia công với dụng cụ một hoặc nhiều trục Ngoài ra, máy khoan có khả năng thực hiện các công việc phay nhẹ

Kết cấu đơn giản nhất của máy khoan CNC là kết cấu chỉ có một bàn toạ độ

điều khiển số (CNC Coordinate Table) Chiều sâu khoan đ-ợc tính sẵn (điều chỉnh) tr-ớc khi gia công bằng cữ hoặc rãnh cam ở những máy khoan này, chu trình khoan (boring/ drilling Cycle) đ-ợc phát lệnh thực hiện, sau khi đã thực hiện đúng vị trí gia công, bằng tín hiện “ Table in position” (bàn đã vào vị trí) Chu kỳ khoan tiến triển mà không có tác động của hệ NC, nhờ hệ cơ khí hoặc điện

Một kết cấu khác của máy khoan NC, nh-ng lại kèm thêm phí tổn, cũng đ-ợc

đòi hỏi và yêu cầu là thay đổi dụng cụ tự động Yêu cầu đòi hỏi này chỉ đ-ợc đáp ứng

nếu phạm vi chức năng của ng-ời thợ gia công đ-ợc giới hạn và chỉ còn là giám sát

quá trình gia công Với hệ thay đổi dụng cụ tự động (Automatic tool changer), quá

trình gia công mới thực sự là tự động

Ngoài ra, máy khoan còn phải có khả năng thực hiện các chu trình khoan lặp đi

lặp lại Các chu trình có tính chất lặp lại này th-ờng ở dạng các ch-ơng trình NC thứ

cấp (NC subprograms), với các ph-ơng án khác nhau và truy cập (gọi) thông qua các

từ lệnh, ví dụ theo tiêu chuẩn Đức DIN 66025 từ G81 đến G89, và ứng với từng vị trí

X/ Y t-ơng ứng sẽ lặp lại tự động Với từ lệnh G80 (theo DIN 66025) chức năng

khoan tự động sẽ kết thúc Hình 1-2 là thí dụ về máy khoan CNC

Hình 1-2 Máy khoan CNC

1.2.2 Máy doa

Loại máy này th-ờng là rất lớn, có trục chính nằm ngang, có các phôi gia công rất lớn

Các phôi gia công cũng lớn và không cho phép thay đổi phôi tự động Từng phôi đ-ợc

gá kẹp, đ-ợc gia công riêng (hình1-3)

Máy doa 3 trục NC (3D) Máy doa 4 trục NC (4D)

Hình 1-3 Máy doa CNC

Các máy doa có những chức năng cần thiết sau:

• Teach In các hệ lỗ phức tạp có phép đối xứng g-ơng, ví dụ để tạo ra các lỗ trên vỏ

máy có dạng khối hộp và các nắp đậy t-ơng ứng,

• Hiệu chỉnh độ nghiêng để cân bằng dung sai gá kẹp,

• Phay các lỗ,

• Phay ren,

• Chu trình đo dùng các đầu đo dạng đóng/ gắt,

• Lập trình đồ hoạ có mô phỏng quá trình gia công trên máy

1.2.3 Máy phay

Các trục CNC trên máy phay đứng

Máy phay có trục chính thẳng đứng, có đầu quay và bàn xoay, 5 trục NC (5D)

Hình1- 4 Máy phay CNC

Các máy phay ngày nay đ-ợc trang bị hệ điều khiển theo biên dạng (quỹ đạo) với ít nhất là 3 đến 5 trục điều khiển, với phép nội suy (interpolation) không gian (đồng thời) cho mọi trục điều khiển, khâu lập ch-ơng trình gia công (programming)

Do vậy, đ-ợc thực hiện nhờ các hệ lập trình có máy tính trợ giúp và các hệ xử lý thích nghi (hậu xử lý), post processors, phù hợp với máy

Máy phay có nhiều dạng kết cấu Tr-ớc hết, ng-ời ta phân chia các máy phay theo vị trí của trục phay, nghĩa là có máy phay đứng và máy phay ngang, máy phay ngang th-ờng có trụ máy đứng, còn máy phay đứng th-ờng có dầm ngang (gantry) Một số trục chính song song th-ờng hoạt động đồng thời (hình 1-4)

1.2.4 Máy tiện

Máy tiện luôn là máy đa dạng và tự động hoá cao, nh-ng nhờ hệ NC và đặc biệt

là hệ CNC chúng đã trở thành máy vạn năng hơn và linh hoạt hơn

Mức độ tự động hoá của các máy tiện cũng có thể khác nhau Do đó máy tiện có thể đ-ợc trang bị các bộ phận tự động hoá sau đây:

- ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động,

- ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ giữa đầu dao revolver và ổ tích

dao,

- Các dụng cụ đ-ợc khởi động th-ờng là kết hợp với một trục NC khác và trục

chính đ-ợc điều khiển thành trục C,

- Giám sát dụng cụ tự động,

- Thay đổi các trấu kẹp tự động trong mâm cặp,

- Luy-nét và ụ động đ-ợc điều khiển số,

- Các thiết bị để liên kết nhiều máy giống nhau hoặc khác nhau

1.2.5 Trung tâm gia công (Manufacturing Center) phay/khoan

Trung tâm gia công (MC= Manufacturing Center) là một máy công cụ có ít nhất

3 trục điều khiển số (NC) để phay và khoan, có thể thực hiện các công việc cắt gọt cần thiết trên ít nhất 4 mặt của một phôi có hình khối vuông mà không có tác động của con ng-ời Thiết bị thay đổi dụng cụ tự động đ-a các dụng cụ cần thiết, điều khiển theo ch-ơng trình, theo thứ tự lần l-ợt, từ một ổ tích dụng cụ tới trục chính của máy và ng-ợc lại (từ trục chính của máy trở về ổ tích dụng cụ) Khi các phôi/chi tiết gia công

đ-ợc kẹp trên đồ gá lắp trên bệ/phiến gá chuẩn (palette), đ-ợc chuyển tới và chuyển đi

tự động thì trung tâm gia công t-ơng ứng và hệ cung ứng phôi, dụng cụ tự động nh- vậy sẽ tạo thành một tế bào gia công (Manufacturing Cell)

Ng-ời ta phân loại các trung tâm gia công theo dạng kết cấu của chúng nh- sau (hình 1-5):

- Theo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia

công đứng,

Máy tiện 2 trục NC (2D) Máy tiện 3 trục NC (3D

Máy tiện đứng 2 trục NC (2D) Máy tiện đứng 3x2 trục NC

Máy tiện ngang 2 x 2 trục NC

Hình 1-5 Máy tiện CNC

- Trung tâm gia công có bàn toạ độ, nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển động Z của dụng cụ,

- Trung tâm gia công có trục đứng chuyển dịch, ở đây: dụng cụ thực hiện các chuyển động X, Y và Z; còn phôi tuỳ theo yêu cầu, nghiêng hoặc quay theo 1

hoặc 2 trục (ở các trung tâm gia công 5 trục)

- Trung tâm gia công có dầm ngang cố định hoặc dịch chuyển

Những đặc điểm của trung tâm gia công là:

1 Ba trục NC thẳng (linear NC-axises) và một bàn tròn quay đ-ợc để gia công 4 mặt trên các phôi trên hình khối vuông trong một lần gá Khi sử dụng một đầu lắp dụng

cụ (đầu dao) có thể nghiêng theo ph-ơng ngang hoặc đứng, có thể gia công cả trục

NC thứ 5

2 Có thể thực hiện mọi công việc gia công (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren), với kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng, khoan nghiêng hoặc tiện ren Tốc độ và tốc độ tiến daophải đ-ợc lập trình cho từng dụng cụ

Trung tâm gia công 4 trục NC (4D) Trung tâm gia công 5 trục NC (5D)

Các trục NC trên trung tâm gia công (6D)

Hình 1-6 Trung tâm gia công CNC

3 Các dụng cụ đ-ợc đ-a vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công đ-ợc truy cập theo

ch-ơng trình và thay đổi vào trục chính của máy Kết cấu và khả năng thu nhận của

ổ tích dụng cụ (toolmagazine) rất khác nhau Trong thực tế th-ờng phải sử dụng

các ổ tích dụng cụ dạng băng xích, dạng đĩa tròn và dạng hộp cassette

4 Có thêm thiết bị thay đổi phôi, th-ờng là thiết bị thay đổi bệ/phiến gá (palette changer), để giảm thời gian dừng máy do phải thay đổi phôi gia công.Việc gá kẹp

và tháo dỡ phôi đ-ợc thực hiện trong thời gian cắt vật liệu (thời gian cơ bản) ở bên ngoài phạm vi gia công của máy

5 Những trung tâm phức tạp hơn còn có thêm các thiết bị khác, nh- có thêm bàn tròn thứ hai quay đ-ợc, có thêm đồ gá nghiêng dùng cho phôi, hoặc có thêm một đầu lắp dao ngang hoặc đứng có thể điều chỉnh theo góc bất kỳ

Tính vạn năng của một trung tâm gia công đ-ợc chỉ tận dụng nhờ điều khiển theo quỹ đạo, trong nhiều tr-ờng hợp, điều khiển 2 D đã là đủ Do độ phức tạp của chi

tiết cơ khí tăng lên, những trung tâm gia công hiện nay cần có dạng điều khiển 3D, ít

nhất là các trục có thể nội suy đ-ờng thẳng (linear interpolate) đồng thời Khi sử dụng một đầu dao nghiêng phải nội suy đ-ờng thẳng theo 3 trục đối với lỗ nghiêng Khi dùng các đầu dao tiện mặt đầu còn có thêm một hoặc hai loại trục khác

Kết luận ch-ơng 1

Ch-ơng 1 giới thiệu khái quát các mốc lịch sử phát triển đáng ghi nhớ của

kỹ thuật điều khiển bằng số Một trong các nét đặc tr-ng cơ bản của máy công cụ

điều khiển theo ch-ơng trình số (NC & CNC) là hệ điều khiển bằng số và ph-ơng thức điều khiển phụ thuộc vào hệ điều khiển số ở máy công cụ NC dùng vật mang tin chủ yếu là: Bìa đục lỗ (Punched Card); Băng đục lỗ (Punched band); Băng từ (Magnetic band) Ch-ơng trình NC ghi trên bìa, băng đục lỗ không thể sửa đ-ợc khi bị lỗi, ghi trên băng từ dễ xoá dễ sửa hơn ở máy công cụ CNC, các chức năng điều khiển, quá trình xử lý tính toán nhờ có cụm vi xử lý/vi tính (microprocessor), cụm vi xử lý vi tính đ-ợc lắp trực tiếp vào hệ điều khiển của máy, ch-ơng trình NC đã lập đ-ợc l-u giữ trên các đĩa từ có thể sửa đổi hiệu chỉnh nhanh Các quy định về trục toạ độ đ-ợc quốc tế hoá dựa trên định lý ba ngón tay của bàn tay phải Các quá trình xử lý số và bản chất của quá trình điều khiển máy công cụ NC, CNC đ-ợc chia làm hai giai đoạn: xử lý số ở bên ngoài

và ở bên trong máy Việc chuẩn bị công nghệ cho quá trình gia công chi tiết cơ khí trên máy công cụ NC, CNC cần đặc biệt chú ý: Cách ghi kích th-ớc trên bản

vẽ chế tạo chi tiết Thông th-ờng, kích th-ớc ghi trên bản vẽ chi tiết dùng cho máy gia công NC, CNC ghi theo kích th-ớc tuyệt đối (các kích th-ớc đều đ-ợc xuất phát từ một điểm chuẩn trùng với điểm không của phôi "W"), còn cách ghi

1

2

kích th-ớc t-ơng đối (Các kích th-ớc liên tiếp nhau) cũng đ-ợc sử dụng và có sai

số tích luỹ Ngoài ra các hệ toạ độ và các điểm gốc của máy cũng đ-ợc quy định, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình khi gia công các chi tiết cơ khí Vậy,

muốn lập trình tốt, ng-ời lập trình cần phải nắm bắt đ-ợc các quy định nêu trên

Ch-ơng 2:

Chuẩn bị công nghệ và lập trình gia công CNC

2.1 Chuẩn bị công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy công cụ CNC

Điều cần l-u ý ở đây là công việc chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiêt cơ khí trên các máy công cụ NC, CNC về cơ bản vẫn phải tuân thủ theo ph-ơng pháp

và những nguyên tắc về chuẩn bị công nghệ đối với máy công cụ thông th-ờng ( chọn chuẩn công nghệ định vị và kẹp chặt phôi gia công trên máy, xác định ph-ơng

pháp, trang bị, dụng cụ, chế độ gia công ) nh-ng lại còn phải lập ch-ơng trình

gia công NC ứng với máy NC, CNC cụ thể theo ngôn ngữ lập trình đ-ợc cài đặt

trong hệ điều khiển NC,CNC của máy gia công

Nói chung, các công việc lập trình gia công NC gồm :

- Lập sơ đồ gá đặt chi tiết gia công trên máy công cụ NC,CNC (xác định số bậc tự

do chuyển động cần hạn chế của phôi gia công, xác định điểm kẹp và lực kẹp phôi gia công); xác định điểm gốc của phôi gia công

- Lập sơ đồ toạ độ (xác định quan hệ về vị trí giữa các yếu tố: điểm không của máy,

điểm không của chi tiết, toạ độ các điểm gia công )

- Lập tiến trình công nghệ gia công chi tiết ( các nguyên công, thứ tự các nguyên

công)

Hình 2-1 Nội dung chuẩn bị công nghệ và lập trình gia công NC

Chuẩn bị công nghệ tr-ớc khi lập ch-ơng trình gia công NC

Ng-ời lập trình NC

- Chỉ dẫn lập trình NC

- Bảng Code (ISO Code)

Lập ch-ơng trình

gia công

2.2 Ch-ơng trình CNC và cấu hình ch-ơng trình CNC

2.2.1 Ch-ơng trình CNC

Máy công cụ NC và CNC không có sự khác nhau cơ bản về ngôn ngữ lập trình và

công nghệ gia công của máy công cụ; do vậy, khái niệm:" Ch-ơng trình NC ” được

dùng chung cho cả thế hệ máy này

Ch-ơng trình NC là tập hợp những chỉ dẫn cần thiết cho quá trình gia công

một chi tiết cơ khí trên máy công cụ điều khiển NC hoặc CNC

Cấu trúc của ch-ơng trình NC, câu lệnh NC từ lệnh NC đ-ợc quy định theo

tiêu chuẩn quốc tế ISO 6983 (t-ơng đ-ơng tiêu chuẩn Đức DIN - 66025)

Ch-ơng trình NC gồm nhiều câu lệnh NC Mỗi câu lệnh NC lại có nhiều từ

lệnh NC

Câu lệnh NC là sự ghép nối tối thiểu các từ lệnh cần thiết các từ lệnh cần thiết

để thực hiện một chuyển dịch hoặc một chức năng khác của maý công cụ NC,

CNC; ví dụ:

N10 G00 Z- 25000X60250 ;

(N10 là câu lệnh số 10 ; G00 là lệnh chạy nhanh không cắt ; Toạ độ cần dịch tới

là : Z = -25mm, X = 60,25mm; còn dấu(;) là dấu kết thúc câu lệnh NC )

Từ lệnh NC là sự phối hợp các con số và chữ cái, để l-ợng hoá chính xác các

chức năng yêu cầu thực hiện, ví dụ:

X420,000( nghĩa là dịch chuyển trên trục X một đoạn 420mm )

Sau đây là ví dụ về cú pháp tổng quát của một câu lệnh NC trong ch-ơng trình

NC :

N G XYZ ABC IJK HD T M S F CRLF

Trong đó: N là thứ tự của câu lệnh NC trong ch-ơng trình NC,

G là điều kiện/dữ liệu dịch chuyển,

XYZ là các toạ độ thẳng (vị trí) ,

ABC là các toạ độ góc (góc quay),

IJK là thông số nội suy, ví dụ: khi cắt cung tròn từ lệnh

có I J , hoặc I K , hoặc J K cho biết toạ độ tâm cung so

tâm cung so với điểm đầu cung,

HD là hiệu chỉnh, bù dao

ví dụ: bù chiều dài dao (H), bù đ-ờng kính dao (D),

T là lệnh về dụng cụ gia công,

M là lệnh về chức năng phụ (quay trục, dừng, tháo

dao ),

S là thông số về tốc độ quay của trục dao hoặc vận

tốc cắt ,

F là thông số về tốc độ chạy dao (l-ợng tiến dao ),

CRLF hoặc dấu(;) là hết câu lệnh và xuống câu lệnh sau

Mối t-ơng quan giữa cấu trúc công nghệ và ch-ơng trình NC đ-ợc trình bày

2.2.2 Cấu hình ch-ơng trình CNC ( CNC program configuration)

Một nhóm các lệnh đ-ợc truyền tới hệ CNC để vận hành máy đ-ợc gọi là

ch-ơng trình Thông qua việc ấn định các lệnh, dao đ-ợc dịch chuyển dọc theo một

đ-ờng thẳng hoặc một cung tròn, hay là động cơ trục chính máy quay và dừng { A group of commands given to the CNC for operating the machine is called the

program By specifying the commands, the tool is moved along a steraight line or

an arc, or the spindle motor is turned on and off}

Trong ch-ơng trình, các lệnh ấn định theo thứ tự các chuyển dịch thực tế của dao {In the program, specify the commands in the sequence of actual tool movements}

Cấu hình của một ch-ơng trình (program configuration) nh- sau hình 3-29:

Một nhóm các lệnh ở từng b-ớc của tiến trình đ-ợc gọi là khối lệnh (Block)

Ch-ơng trình gồm một nhóm các khối lệnh cho một loạt công việc gia công {A

group of commands at each step of the sequence is called the block The program consists of a group of blocks for a series of machining} Số hiệu để phân biệt từng

khối lệnh đ-ợc gọi là số thứ tự, và sồ hiệu để phân biệt từng ch-ơng trình đ-ợc gọi

là số hiệu ch-ơng trình {The number for discriminating each block is called the

sequence number, and the number for discriminating each program is called the program number}

sequence)

% số hiệu ch-ơng trình(Program number),{% là bắt đầu

tệp có ghi ch-ơng trình NC (tape start)}

Ch-ơng trình chính và ch-ơng trình thứ cấp (Main program and Subprogram)

Khi gia công bề mặt không thay đổi (the same pattern) nh-ng xuất hiện ở

nhiều vị trí khác nhau của một ch-ơng trình, thì một ch-ơng trình cho bề mặt đó

đ-ợc tạo lập, gọi là ch-ơng trình thứ cấp (subprogram) Mặt khác, ch-ơng trình

gốc (the original program) đ-ợc gọi là ch-ơng trình chính (main program) Nếu một lệnh thực hiện ch-ơng trình thứ cấp xuất hiện trong khi thực hiện ch-ơng trình chính, thì các lệnh của ch-ơng trình thứ cấp đ-ợc thực hiện Khi việc thực hiện ch-ơng trình thứ cấp đã xong, tiến trình gia công (sequence) trở về ch-ơng trình chính Mối quan hệ giữa ch-ơng trình thứ cấp và ch-ơng trình chính khi gia công CNC nh- sau, hình 2- 4:

M99

O1002

M99

Ch-ơng trình thứ cấp 2 (Subprogram #2)

Ch-ơng trình cho lỗ 1 (Program for hole #1)

Ch-ơng trình cho lỗ 2 (Program for hole #2)

Hình 2-4 Quan hệ giữa ch-ơng trình chính và thứ cấp

Ch-ơng trình thứ cấp (subprogram):

Nếu một ch-ơng trình có chứa một tiến trình xác định hoặc các bề mặtđ-ợc lặp lại theo chu kỳ, thì tiến trình và các bề mặt đó có thể đ-ợc l-u dữ thành một ch-ơng

trình thứ cấp trong bộ nhớ để đơn giản hoá ch-ơng trình Một ch-ơng trình thứ cấp có thể đ-ợc gọi từ ch-ơng trình chính Một ch-ơng trình thứ cấp đã đ-ợc gọi lại có thể gọi một ch-ơng trình thứ cấp khác

{if a program contains a fixed sequence or frequently reqeated pattern, such

a sequence or pattern can be stored as a subprogram in memory to simplify the program A subprogram can be called from the main program A called subprogram can also call another subprogram}

Cấu trúc của ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram configuration):

Số hiệu ch-ơng trình thứ cấp (hoặc là dấu hai chấm

(:) theo ISO) {Subprogram number (of the colon (:) optionally in the case of ISO)}

Kết thúc ch-ơng trình (Program end)

Từ lệnh M99 không cần tạo lập một khối riêng, ví dụ:

X100.0 Z100.0 M99;

Gọi ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram call):

Khi ch-ơng trình chính gọi một ch-ơng trình thứ cấp, thì đó là gọi ch-ơng trình thứ cấp ở cấp 1 Các lệnh gọi ch-ơng trình thứ cấp có thể lồng vào nhau tới

2 cấp.{When the main program calls a subprogram, it is regarded as a one-level subprogram call Subprogram calls can be nested up to two levels} , hình 2- 5

Số lần ch-ơng trình thứ cấp đ-ợc gọi lặp lại; khi không cho số lần lặp lại thì ch-ơng trình thứ cấp chỉ đ-ợc gọi có một lần

(Number of times the subprogram is called repeatedly; when no repetition data is specified, the subprogram is called just once) M98 P OOOO OOOO

Một lệnh gọi đơn có thể lặp lại một ch-ơng trình thứ cấp tới 999 lần Để thuận tiện với các hệ thống lập trình tự động, trong khối lệnh đầu tiên (First block) có thể dùng Nxxxx thay thế cho một số hiệu ch-ơng trình thứ cấp đi kèm theo sau chữ cái O (hoặc sau dấu hai chấm (:)) Số thứ tự đứng sau N đ-ợc ghi nhận nh- là một số hiệu ch-ơng trình thứ cấp (A sequence number after N is registered as a subprogram number)

Thứ tự thực hiện các ch-ơng trình thứ cấp đ-ợc gọi từ ch-ơng trình chính:

(Execution sequence of subprograms called from a main program), hình 2-6

Ch-ơng trình chính

(Main program)

Ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram)

Ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram)

Cấp 2 Two-level nesting

Ch-ơng trình chính

(Main program)

Ch-ơng trình thứ cấp (Subprogram)

N1040 ; N1050;

N1060 M99 ;

1 2 3

Hình 2-6 Lệnh gọi ch-ơng trình thứ cấp từ ch-ơng trình chính

Hình 2-5 các lệnh gọi ch-ơng trình thứ cấp

Một ch-ơng trình thứ cấp có thể gọi một ch-ơng trình thứ cấp khác theo cách thức nh- ch-ơng trình chính gọi một ch-ơng trình thứ cấp

2.3 Các ph-ơng thức tạo lập ch-ơng trình NC

Trong thực tế có hai ph-ơng pháp tạo lập ch-ơng trình NC (NC program

generation methods) nh- sau:

- Lập trình thủ công/ bằng tay (manual programming),

- Lập trình có máy tính trợ giúp (computer assisted programming)

2.3.1 Lập trình thủ công trực tiếp tại máy gia công CNC

Ph-ơng pháp lập trình thủ công /bằng tay (manual programming) có thể

thực hiện theo 3 cách sau đây:

- Dùng thiết bị tạo băng lỗ NC (using a tape punching unit ),

- Dùng chế độ nạp dữ liệu bằng tay (Inputting via manual data input (MDI) mode) có trong hệ CNC (on the CNC unit),

- Dùng một máy tính với hệ soạn thảo văn bản (using a computer with

a text editor)

Theo số liệu thống kê ở các n-ớc công nghiệp hàng đầu, phần lớn các cơ sở sản xuất có máy CNC dùng vài ph-ơng pháp khởi tạo ch-ơng trình NC Hơn một nửa cơ sở có máy CNC dùng cách nạp dữ liệu trực tiếp bằng tay (MDI), nghĩa là dùng tay ấn các bàn phím của bàn điều khiển máy CNC để nạp các lệnh NC, và 25 cơ sở có máy CNC vẫn dùng công nghệ tạo lập bằng lỗ NC (tape punching unit) Mặt khác, cho dù máy tính với hệ soạn thảo văn bản (computer with a text editor) đ-ợc dùng để tạo lập ch-ơng trình NC, thì cách này vẫn chỉ coi là lập trình thủ công/bằng tay (manual programming ), vì ng-ời lập trình vẫn phải dùng tay tác động trực tếp tới các phím của máy tính để nạp các mã lệnh NC (enter NC command codes ) và các toạ độ (coordinates) để tạo lập một ch-ơng trình NC Khoảng 1/3 cơ sở có máy CNC đ-ợc trang bị ph-ơng tiện theo cách này để soạn thảo và l-u giữ ch-ơng trình NC ở đĩa mềm (on floppy disk) hoặc đĩa cứng ( hard disk)

2.3.2 Lập trình có trợ giúp máy tính

Lập trình có máy tính trợ giúp (computer - assisted NC programming) có thể ở các dạng nh- sau:

1 Dùng các ngôn ngữ lập trình, xử lý NC (NC processor languages) nh- APT , FAPT , LANC , COMPACT II, EXAPT ,.v.v ,

2 Dùng các hệ thống phần mềm CAD/CAM (CAD/CAM - Software systems),

3 Dùng phần mềm lập trình đối thoại có trong hệ CNC (Conversational programming software as part of the CNC unit )

Theo xu h-ớng phát triển, cách dùng các hệ thống phần mềm tích hợp CAD/CAM (dạng 2) sẽ dần dần thay thế cách dùng các ngôn ngữ xử lý NC (dạng 1) Khoảng hơn 1/3 cơ sở có máy CNC đã dùng phần mềm tích hợp CAD/CAM

để tạo lập ch-ơng trình gia công NC

Khoảng 1/5 cơ sở có máy CNC áp dụng cách dùng phần mềm lập trình đối thoại (conversationnal or interactive programming software) do các hãng chế tạo máy CNC cung cấp và là một phần của hệ CNC, để lập trình gia công NC đối với các chi tiết đơn giản (adequate for programminging simple workpieces)

ở Tây Âu ng-ời ta nêu rõ đặc điểm của ph-ơng pháp lập trình NC theo bẩy mức khác nhau nh- bảng 2-2:

7 Hệ thống CAD Sử dụng các đặc tr-ng hình học của chi tiết có

sẵn trong máy tính để tạo lập ch-ơng trình gia công NC hoặc xử lý tiếp trong hệ lập trình tiếp theo

4 Dùng bảng lập trình

từ xa

Công cụ lập trình với các phím biểu t-ợng/chức năng và có hỗ trợ đồ hoạ chuyên dụng với máy gia công, thích hợp với sản xuất, nối ghép với máy tính CNC bên trong

3 Điều khiển với cách

Bảng 2-2 Đặc điểm tổng quát của các ph-ơng pháp lập trình NC

h-ớng theo sản xuất

2 Lập trình thủ công

theo quy cách (ví dụ

theo ISO Code)

Lập trình theo máy gia công với vật mang tin

là băng lỗ, không có sự trợ giúp của máy tính tích hợp

1 Lập trình TEACH- IN Dịch chuyển thủ công qua các vị trí cùng với

máy gia công và ghi nhớ các vị trí đã dịch chuyển trong quan hệ CNC (dùng chủ yếu để lập trình NC cho ng-ời máy công nghiệp) Khi số hoá và so sánh, máy gia công sẽ chạy qua bề mặt vật mẫu/mô hình và ghi nhớ tự động các điểm đã chạy qua trong hệ NC

Hệ thống lập trình tự động đ-ợc gọi là APT (= Automatically Programned Tool) đã đ-ợc tạo lập, hiện nay đã có thế hệ thứ t-, đó là APT-IV, có khả năng chuẩn bị ch-ơng trình gia công các khả năng chuẩn bị ch-ơng trình gia công các

bề mặt điêu khắc (sculptured surfaces) trên các máy CNC APT đ-ợc đ-a vào châu Âu và đã đ-ợc bổ sung nhiều chức năng để xử lý (process) nhiều loại dữ liệu khác nhau nh- các thủ tục, thủ pháp cắt (cutting procedure) và các điều kiện cắt (cutting conditions), đ-ợc tích hợp vào một hệ thống lập trình tự động mới,

mở rộng gọi là EXAPT 3 (= Extended APT ) và qua một vài thế hệ, hiện nay là thế hệ EXAPT 3

Nhiều hệ thống lập trình tự động dùng cho máy NC cũng đã đ-ợc tạo lập ở Nhật bản, nh- FAPT (Fanue), HAPT (Hitachi), MINIAPT (Oki) Các hệ thống này đã trở thành phổ cập vì xu h-ớng phát triển đã rõ là các thế hệ máy NC tiên tiến đ-ợc trang bị hệ thống lập trình tự động

Hệ thống này tạo lập tự động một ch-ơng trình gia công NC bằng cách tính toán các giá trị toạ độ cần thiết và quỹ đạo dao (by calculating required coordinate values and tool paths), nếu dữ liệu đ-ợc dịch sang ngôn ngữ mà hệ

NC hiểu đ-ợc Hệ thống này có những đặc điểm nh- không cần phải tính toán các giá trị toạ độ, ngay cả các chi tiết có hình dạng phức tạp hoặc các chi tiết có hình dạng với kích th-ớc ba chiều nh- các bề mặt điêu khắc (complicated shaped workpiece of workpieces of three dimensional shape like sculptured surfaces) và ch-ơng trình NC có thể đ-ợc kiểm nghiệm trực tiếp từ quỹ đạo dao (checked directly from tool path); nh-ng lại yêu cầu ng-ời sử dụng phải có đủ kiến thức và

kỹ năng

Nói chung, một hệ thống lập trình tự động để gia công trên máy NC gồm có: bộ phận chính (mainbody of automatic programming unit), bàn phím (key board), bộ tạo băng lỗ (NC tape puncher) và các thiết bị mở rộng nh- bảng điện

tử (tablet), máy vẽ hai chiều (X-Y plotter) và một bộ nhớ có dung l-ợng lớn (a memory with large capacity) Các phân hệ xử lý của hệ thống lập trình tự động (Processing procedures of automatic programming) đ-ợc nêu ở hình 2-2

Có nhiều hệ phần mềm lập trình tự động dành cho mày tiện, phay, khoan đ-ợc tạo lập và cung cấp trên thị tr-ờng

Khi một ch-ơng trình (program or part program) đ-ợc soạn thảo theo một ngôn ngữ lập trình tự động (in an automatic programming language) đ-ợc lạp vào một máy tính từ bàn phím, máy tinh sẽ tính toán các giá trị toạ độ và xác định

các quỹ đạo tự động Dữ liệu này gọi là dữ liệu vị trí dao (CL data (= Cutter

Location Data)) và ch-ơng trình xử lý dữ liệu này đ-ợc gọi là bộ xử lý chính (Main Processor) Thông tin về hình học của chi tiết gia công, quỹ đạo dao và

những điều kiện cắt đ-ợc biên tập theo ngôn ngữ lập trình tự động Có nhiều dạng khác nhau của ngôn ngữ lập trình tự động, nh- :

Hình 2-7 Các phân hệ xử lý của hệ thống lập trình tự động

(Processing procedures of automatic programming)

APT, FAPT, LANC, EXAPT, COMPACT II, v.v

Một ch-ơng trình gia công chi tiết trên máy NC (part program) đ-ợc biên

tập theo một ngôn ngữ lập trình tự động nào đó, th-ờng bao gồm định nghĩa về

hình học (definition of geometry) và định nghĩa về dịch chuyển (deifinition of movement)

trị toạ độ

NC

Bộ

xử

lý chính

Bộ hậu

xử lý

Dữ liệu

vị trí dao

Phần mềm thuộc một hệ thống lập trình tự động có cấu hình thông dụng (the common software configration of automatic programming) nh- sau:

a) Ch-ơng trình tiện ích (Utility Program) có chức năng đọc và xuất các băng lỗ NC (NC tabes), các ch-ơng trình gia công NC (part programs), vẽ quỹ đạo dao (drawing tool paths), soạn thảo các ch-ơng trình (editing programs),v.v

2 dimensional processing) là phần mềm để tạo lập

ch-ơng trình gia công kích th-ớc hai chiều hoặc

+) Lập trình bằng ISO Code t-ơng ứng với lập trình trên máy vi tính với ngôn ngữ ASSEMBLER

+) Lập trình bằng ngôn ngữ APT t-ơng ứng với lập trình trên máy vi tính bằng ngôn ngữ thuật toán (ngôn ngữ bậc cao) nh- C, PASCAL

Nói chung, phần mềm của một hệ thống điều khiển số , ứng với quá trình gia

công chi tiết cơ khí, cần thiết cho lập trình gia công NC gồm:

1 Hệ thống điều khiển số NC-OS (Numerical Control Operating System) có chức năng điều khiển quá trình gia công thông qua tệp ch-ơng trình dùng mã ISO (ISO Code) Phần mềm hệ điều hành CNC-OS (Computerised Numerical Control Operating System) của máy công cụ CNC kế thừa toàn bộ phần mềm sẵn có của hệ vi tính IBM- PC-XT/AT, ví dụ: hệ điều hành PC-MS-DOS và các ch-ơng trình hệ thống khác nh- BASIC, TASM, EDLINE Phần lớn cơ bản nhất của hệ CNC-OS là hệ điều hành theo thời gian RTOS (Real Time Operating System) gồm các ch-ơng trình hệ thống của hệ CNC thay thế cho các thao tác của thợ đứng máy

2 Th- viện các ch-ơng trình điều khiển máy (Machine Control Program Library) gồm các ch-ơng trình ISO đ-ợc l-u trữ và đ-ợc phân loại theo dạng chi tiết công, có thể dùng lại khi lập trình gia công NC cho các chi tiết t-ơng tự

3 Phần mềm tự động hoá lập trình chuẩn bị công nghệ (Automatically Programed to Prepare Technology) đ-ợc viết cho ngôn ngữ lập trình công nghệ APT nhằm hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho ng-ời lập trình công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy công cụ NC, CNC

và các hệ thống gia công cấp cao (trung tâm gia công, hệ thống gia công linh hoạt FMS)

2.4.1 Hệ mã ISO cơ bản (ISO 6983, DIN 66025)

Tiêu chuẩn quốc tế ISO 6983 quy định một bộ cốt mã (ISO Code) cho các máy NC để điều khiển quá trình gia công chi tiết cơ khí Các hãng chế tạo máy công cụ NC, CNC sử dụng ISO Code có hiệu chỉnh để giữ bản quyền của mình trong sử dụng máy của hãng Các tiêu chuẩn quốc gia, ví dụ của Đức: DIN 66025

và DIN 66257, đều dựa trên cơ sở quốc tế ISO/DIS 6983 và ISO/DP 6983

Ví dụ: hệ cốt mã cơ bản của ngôn ngữ lập trình NC theo tiêu chuẩn Đức DIN

G02 Dịch chuyển cắt cung tròn theo chiều kim đồng hồ

G03 Dịch chuyển cắt cung tròn ng-ợc chiều kim đồng hồ

G04 Thời gian trễ/dừng (0,1 983sec)

G14 Câu lệnh nhảy và lặp lại

G17 Gia công theo mặt phẳng ngang XY

G18 Gia công theo mặt phẳng ngang XZ

G22 Gọi ch-ơng trình con

G26 Ăn dao 100

G27 Chuyển động chạy dao quá độ êm

G28 Chuyển động chạy dao dừng chính xác

G29 Câu lệnh nhảy có điều kiện

G40 Bỏ chế độ bù dao(bỏ hiệu chỉnh dao)

G41 Bù/hiệu chỉnh dao theo bán kính, về phía trái quỹ đạo cắt G42 Bù/hiệu chỉnh dao theo bán kính, về phía phải quỹ đạo cắt G43 Bù dao âm theo quỹ đạo cắt

G44 Bù dao d-ơng theo quỹ đạo cắt

G53 Không đặt “ điểm không ” vào bộ nhớ

G54 G59 Định nghĩa “điểm không” ứng với các hệ toạ độ làm việc

từ thứ 1 đến thứ 6 trong bộ nhớ (G54, G55, G56, G57, G58, G59)

G63 Ngắt điện hệ thống xử lý dữ liệu hình học

G64 Bật điện hệ thống xử lý dữ liệu hình học

G70 Cho đơn vị đo l-ờng là Inch

G71 Cho đơn vị đo l-ờng là mm

G81 Chu trình khoan lỗ th-ờng

G83 Chu trình khoan lỗ sâu

G84 Chu trình ta-rô lỗ ren

G85 Chu trình doa lỗ

G86 Chu trình khoét lỗ

G87 Chu trình phay lỗ vuông

G88 Chu trình phay rãnh then

G89 Chu trình phay lỗ tròn

G90 Kích th-ớc tuyệt đối (absolute),kích th-ớc đi từ điểm gốc

G91 Kích th-ớc t-ơng đối (increment),kích th-ớc theo l-ợng gia tăng

G92 Đặt điểm không theo các kích th-ớc t-ơng đối (increment)

G93 Đặt điểm không theo các kích th-ớc tuyệt đối (absolute)

G94 Cho đơn vi tốc độ tiến dao là mm/phút

G95 Cho đơn vi tốc độ tiến dao là mm/vòng

G98 Không gian t-ởng t-ợng của bàn máy công tác

G99 Biên dạng chi tiết gia công

Bảng 2-4 Hệ cốt mã NC cơ bản theo tiêu chuẩn DIN 66025

Ký

tự Chức năng điều khiển

Ký

tự Chức năng điều khiển

A Chuyển động quay quanh trục X R Chuyển động thẳng thứ 3 song

song với trục Z

B Chuyển động quay quanh trục Y S Tốc độ quay của trục chính máy

E B-ớc tiến dao thứ hai (mm/phút) V Chuyển động thẳng thứ 2 song

song với trục Y

F B-ớc tiến dao thứ nhất(

mm/phút)

W Chuyển động thẳng thứ 2 song song với trục Z

G Chức năng dịch chuyển X Chuyển động cơ bản/thẳng theo

L (tuỳ chọn theo hãng chế tạo )

J Tham số/b-ớc nội suy song song

Các chức năng phụ trợ (M) theo quy định của Tiêu chuẩn Đức DIN 66025:

M06 Thay dụng cụ/dao tự động

M07 Bật vòi phun dung dịch trơn lạnh 1

M08 Bật vòi phun dung dịch trơn lạnh 2

M09 Tắt vòi phun dung dịch trơn lạnh

M13 Quay trục chính công tác theo chiều kim đồng hồ và

bật vòi phun dung dịch trơn lạnh

M14 Quay trục chính công tác ng-ợc chiều kim đồng hồ

và bật vòi phun dung dịch trơn lạnh

M20 Chức năng M bổ sung (tuỳ chọn theo hãng chế tạo) M30 Kết thúc ch-ơng trình gia công NC

M46 Thay dụng cụ ở mọi vị trí

M66 Thay dụng cụ tại vị trí thực

Sau đây là một ví dụ về cấu trúc của một ch-ơng trình NC theo ISO-DIN- 66025:

% PM { Ch-ơng trình chính }

N ? { Số hiệu ch-ơng trình }

N1 G17 hoặc G18 { Khai báo mặt phẳng cần gia công }

N2 G54 { Khai báo không gian của bàn máy công tác theo hệ toạ độ thứ nhất }

N4 G99 { Khai báo biên dạng của chi tiết gia công }

N G53 { Xoá chức năng đặt điểm không (khai báo không

gian của bàn máy công tác theo các hệ toạ độ làm việc }

M30 { Kết thúc ch-ơng trình gia công NC }

Chú ý: Ch-ơng trình NC lập theo ISO Code là một tệp ký tự có cú pháp riêng,

đ-ợc l-u giữ trên đĩa mềm hay đĩa cứng, đ-ợc lập bằng tay với sự hỗ trợ của một hệ soạn thảo văn bản nào đó (ví dụ: Side Kick, EDIT, MS-DOS 6.2) hoặc lập tự động (bằng máy vi tính của máy công cụ NC)

Các lệnh quay về điểm gốc

(Reference POINT(ORIGIN) RETURN) G28, G29, G30

Điểm gốc, điểm chuẩn (Reference point) là một vị trí đã xác định (fixed position) mà máy công cụ dịch chuyển quay trở về nhờ chức năng quay về điểm gốc (Reference point return function)

Có 4 điểm gốc đ-ợc ấn định sẵn trên các máy CNC; gọi là các điểm gốc,

điểm chuẩn (Reference point) và th-ờng trùng điểm gốc của máy (Machine origin) Các điểm gốc thứ hai, thứ ba, thứ t-, còn lại có thể đ-ợc cài đặt ở từng vị trí tiện lợi (be set to any convenient position) với cách cài đặt thông số (with parameter setting)

Chức năng quay về điểm gốc (Reference point return) về cơ bản đ-ợc dùng

để:

1 Cho trục chính máy (spindle) về vị trí gốc (home position) để thay dao (for tool change) Trục chính của máy phải quay trở về vị trí gốc (home position) tr-ớc khi lệnh thay dao đ-ợc ấn định

2 Dịch chuyển dao tới một vị trí tiện lợi để bắt đầu nguyên công mới (for staring a new machining operation)

3 Tập kết trục chính máy và bàn máy về vị trí gốc khi kết thúc một ch-ơng trình gia công (park the spindle and machine table at home position at the end of the partprogram)

Có ba lệnh G (G Codes) đ-ợc dùng để thực hiện chức năng quay về điểm gốc trong ch-ơng trình NC là: G28, G29 và G30

• Lệnh tự động quay về điểm gốc (Automatic Reference point return) G28:

Lệnh G28 tác động trực tiếp đến hệ điều khiển để dịch chuyển dao nhanh từ

vị trí hiện thời (current position) tới một vị trí quá độ, điểm quá độ (intermediate point) rồi quay lại điểm gốc máy (Machine origin) Điểm gốc máy (Machine origin) th-ờng đ-ợc gọi là điểm gốc máy (điểm chuẩn) thứ nhất (the first reference point), hoặc là điểm thay dao (tool change point) Với lệnh G28 có thể tiến hành theo từng trục NC (single axis), hoặc phối hợp 2 hoặc 3 trục NC đồng thời (simultaneously), theo quy cách viết nh- sau:

G28 Xx Yy Zz ; { cho 3 trục NC là X, Y, Z đồng thời } G28 Xx Yy ; { cho 2 trục NC là X và Y đồng thời } G28 Xx Zz ; { cho 2 trục NC là X và Z đồng thời }