Nhằm giúp cho sinh viên có tài liệu để học tập và trình tự các bước tiến hành cũng như phương pháp vận hành và lập trình gia công trên máy tiện CNC. Tác giả đã biên soạn tài liệu tiện CNC, đây là tài liệu được biên soạn dựa trên chương trình mô đun tiện CNC căn bản. Tiện CNC là tài liệu học tập dùng cho sinh viên Cao đẳng nghề cắt gọt kim loại. đồng thời cũng có thề dùng tài liệu này làm tham khảo cho giáo viên trong quá trình giảng dạy tiện CNC căn bản cho sinh viên, học sinh.
Trang 1BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CĐN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO
GIÁO TRÌNH TIỆN CNC
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)
Biên soạn: NGUYỄN QUỐC THANH
Khoa : Cơ Khí Chế Tạo
Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 08/2013
(Ban hành theo quyết định số 386/QĐ-CĐNKTCN, ngày 29 tháng 12 năm
2014 của Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP HCM)
Trang 2Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và thm khảo
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấp
Trang 3LỜI GIỚI THIỆU
Nhằm giúp cho sinh viên có tài liệu để học tập và trình tự các bước tiến hành cũng như phương pháp vận hành và lập trình gia công trên máy tiện CNC Tác giả đã biên soạn tài liệu tiện CNC, đây là tài liệu được biên soạn dựa trên chương trình mô đun tiện CNC căn bản
Tiện cnc là tài liệu học tập dùng cho sinh viên Cao đẳng nghề cắt gọt kim loại đồng thời cũng có thề dùng tài liệu này làm tham khảo cho giáo viên trong quá trình giảng dạy tiện CNC căn bản cho sinh viên, học sinh
Mặc dù đã rất cố gắng song không thể tránh khoải những thiếu sót nhất định, tác giả mong muốn nhận được những góp ý cả về nội dung lẫn hình thức của bạn đọc để tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn
Trang 4MỤC LỤC
1 Lời tựa……… 3
2 Mục lục……… 4
3 Ý nghĩa và vị trí môn học……….5
4 Bài 1: khái quát chung về kỹ thuật iện cnc………6
5 Bài 2: Ngôn ngữ lập trình và các hình thức tổ chức lập trình………16
6 Bài 3: Cấu trúc chương trình gia công trên máy tiện cnc………24
7 Bài 4: Các chức năng vận hành………36
8 Bài 5: Lập trình gia công trên máy tiện cnc………40
9 Bài 6: Vận hành máy tiện cnc……….43
Trang 5MÔ ĐUN
TIỆN CNC CĂN BẢN
Mã mô đun 33
I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
Trước khi học mô đun này học sinh phải hoàn thành: MH 05; MH 06; MH 07; MH 08; MH 09, MĐ 13, MĐ 14; MĐ 15; MĐ 16; MĐ 17; MĐ 18; MĐ 19;
MĐ 20; MĐ 21; MĐ 22; MĐ 23; MĐ 24, là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc
II MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
Học xong mô đun này học sinh có khả năng:
Chuẩn bị được máy và đồ gá cho việc gia công chi tiết
Chọn và gá lắp được dao, kiểm tra và lưu vào bộ nhớ thông số về kích thước dao
Lập được chương trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi được chương trình
Nhập được chương trình vào máy, lưu trữ và gọi được chương trình gia công
Thực hiện được việc xác định điểm 0 của chi tiết (Điểm W )
Thực hiện được chạy mô phỏng và chạy thử chương trình không cắt gọt
Thiết lập được chế độ làm việc của máy
- Vận hành máy để gia công chi tiết đảm bảo đúng quy trình, đúng chế độ và
an toàn
III NỘI DUNG MÔ ĐUN:
3.1 Nôi dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số
TT
Tên các bài trong mô đun
Thời gian Tổng
số
Lý thuyế
t
Thực hành
Kiểm tra *
Tự học
Trang 6- Chọn và gá lắp được dao, đo kiểm tra và nhập được các thông số kích thước dao
- Chọn đồ gá và gá lắp được chi tiết gia công trên máy
- Lập trình trực tiếp từ bảng điều khiển trên máy
- Thực hiện kiểm tra, sửa lỗi và chạy mô phỏng chương trình đúng
- Xác định được điểm gốc W của chi tiết gia công trên máy
- Thiết lập được chế độ gia công và vận hành máy thành thạo để gia công chi tiết đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
Được đánh giá bằng kiểm tra trực tiếp thao tác trên máy, qua quá trình thực hiện, qua chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu
3 Thái độ:
- Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc Có tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau Được đánh giá qua quá trình học tập
Trang 7Bài 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC
MĐ-33-01 Giới thiệu chung: Bài này giới thiệu cho người học cấu tạo của máy tiện cnc, khả năng công nghệ và ứng dụng tiện cnc ở nước ta hiện nay
Mục tiêu của bài:
Trình bày được quá trình phát triển của kỹ thuật CNC và các loại máy gia công
sử dụng kỹ thuật NC và CNC
Nêu rõ tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Nội dung của bài: Thời gian:2h (LT:2h;TH:0h)
1 Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC
2 Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
3 Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
I Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC
1 Lịch sử phát triển CNC
- Năm 1947, Jonh Parson nảy ra ý tưởng điều khiển tự động vào quá trình chế tạo cách quạt máy bay, trực thăng ở Mỹ do trước đó việc gia công và kiểm tra biên dạng của cánh quạt phải dùng các mẫu chép hình, sử dụng dưỡng rất lâu và không mang tính kinh tế
- Năm 1949 Ông yêu cầu trợ giúp để sử dụng phòng thí nghiệm điều khiển tự động của viện công nghệ Massa Chusetts nơi được chính phủ Mỹ tài trợ để chế tạo một loại máy phay 3 toạ độ điều khiển bằng chương trình số
- Sau 5 năm nghiên cứu ông đã hoàn thành và được sử dụng lần đầu tiên vào năm
1954 với tên gọi máy NC
- Những năm 60 là thời gian chín mùi cho việc phát triển và ứng dụng các máy NC Trên cơ sở đó ứng dụng và phát triển ra thế hệ máy mới CNC cho phép phay biên dạng phức tạp, tạo hình với 2, 3, 4, 5 trục (3 tịnh tiến và 2 quay)
- Châu Âu và Nhật Bản phát triển chậm hơn một vài năm nhưng cũng có những đặc điểm riêng, chẳng hạn về kỹ thuật kết cấu như trục chính, cơ cấu chứa dao, hệ thống cấp phôi,…
2 Đặc trưng cơ bản của máy CNC
- Tính năng tự động cao: Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động được nâng cao vượt bậc, có thể tự động thay dao,hiệu chỉnh sai số, tự động kiểm tra…
Trang 8- Tính năng linh hoạt cao: Cĩ thể dễ dàng và nhanh chĩng thích ứng với các loại chi tiết khác nhau, do đĩ rút ngắn thời gian phụ và thời gian chuẩn bị…
- Tính năng tập trung nguyên cơng: Thực hiện số lượng lớn các nguyên cơng khác nhau mà khơng cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết
- Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao: Cĩ khả năng đảm bảo chính xác hàng loạt cả về hình dáng và kích thước, đảm bảo chất lượng cho chi tiết gia cơng
- Gia cơng biên dạng phức tạp: Máy CNC là máy duy nhất cĩ thể gia cơng chính xác
và nhanh các chi tiết cĩ hình dáng phức tạp như các bề mặt 3 chiều
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao: Giảm phế phẩm, tiết kiệm tiền thuê, giảm thời gian sản xuất, sử dụng lại chương trình…
II Các loại máy gia cơng sử dụng kỹ thuật NC và CNC
Như đã đề cập ở trên, các loại máy cơng cụ CNC đến nay đã chứng tỏ cĩ vai trị quan trọng ở hầu hết các ngành sản xuất, đáp ứng được yêu cầu đặt ra trong quá trình chế tạo sản phẩm Nhiều quá trình gia cơng được cải thiện trong thực tế và mang lại hiệu quả rõ
rệt qua việc sử dụng cơng nghệ CNC Thử điểm qua một số lĩnh vực sản xuất cĩ ứng dụng CNC
1 Máy gia cơng cắt gọt kim loại
Các quá trình gia cơng cắt gọt kim
loại trên các máy truyền thống đều cĩ thể
tiến
hành trên các máy CNC ví dụ như tất cả
các dạng phay ( phay mặt phẳng, phay
theo đường bao, phay rãnh, ), khoan,
khoét, doa lỗ, và cắt ren Cũng tương tự,
tất cả các dạng tiện như tiện mặt đầu,
khoét, tiện ngồi, cắt rãnh, khía nhám, tiện
ren …đều gia cơng được trên các máy tiện
CNC Các máy mài CNC cho phép thực hiện các nguyên cơng mài như mài trịn ngồi, trịn trong CNC cịn mở ra một triển vọng mới khi dung cho mài, đĩ là mài theo biên dạng theo cách tương tự như tiện mà trước đây chỉ cĩ thể tiến hành bằng phương pháp chép hình trên các máy truyền thống
Hình 1.1: Trung tâm gia cơng CNC
Hình 1.2 : Máy mài CNC nhiều
trục
Hình 1.3: Máy tiện CNC
Trang 92 Máy gia cơng bằng biến dạng dẻo
Các nguyên cơng biến dạng tạo hình đối
với các sản phẩm cơ khí bao gồm xén, cắt bằng
lửa hàn hay plasma, đột lỗ, cắt bằng tia laser, uốn,
và hàn Cơng nghệ CNC cĩ thể ứng dụng cho
từng thao tác của ngành gia cơng biến dạng dẻo
kim loại, ví dụ hệ thống CNC trên các máy xén
để xác định chính xác chiều dài tấm được xén
Cắt CNC bằng tia laser hoặc plasma cũng được
dùng Các máy đột dập liên hợp CNC cĩ thể gia
cơng các lỗ cĩ hình dạng, kích thước tùy ý, và tạo
thành phẩm dạng tấm với các máy uốn CNC
Hình 1.4: Máy gia cơng tia lửa
Trang 103 Máy gia cơng ăn mịn tia lửa điện
Gia cơng bằng phương pháp ăn mịn phĩng điện qua điện cực (Electrical Discharge Machining-EDM) là quá trình lấy đi kim loại qua việc sử dụng các tia lửa điện đốt chảy kim loại CNC-EDM cĩ 2 dạng, EDM thẳng đứng và EDM dây điện cực EDM thẳng đứng dùng 1 điện cực riêng biệt (thường được gia cơng trên máy CNC) cĩ dạng giống hình dạng của lỗ sâu hoặc hốc lõm cần gia cơng trên chi tiết EDM dây điện cực ứng dụng để chế tạo chày, cối, các bộ khuơn Hình dạng yêu cầu của chi tiết đạt được thơng qua sự điều khiển hành trình liên tục NC của điện cực dây Bằng cách này mà các khuơn dập, các tấm mẫu cĩ thể được cắt theo chương trình
4 Máy gia cơng gỗ
Các máy CNC dùng nhiều ở các xưởng chế biến gỗ để thực hiện các cơng việc như phay theo biên dạng, khoan Nhiều máy phay gỗ cĩ thể chứa nhiều dao và thực hiện được các nguyên cơng khác nhau trên cùng chi tiết
5 Các kiểu máy CNC khác
Các hệ thống viết chữ và chạm trỗ cũng mang lại hiệu quả kinh tế khi ứng dụng cơng nghệ CNC, cắt vật liệu dạng đĩa bằng tia nước áp lực cao, ngay cả ở các ngành sản xuất chi tiết trong ngành điện như các máy quấn dây CNC, các mỏ hàn CNC
* Kết luận
Cĩ thể nĩi rằng với sự xuất hiện của các máy CNC, bộ mặt của các ngành sản xuất
nhìn chung đã thay đổi Đối với nước ta, những năm gần đây các máy CNC đã được từng bước trang bị trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các cơng ty liên doanh Hiểu biết một cách đầy đủ và khai thác triệt để các ưu thế của loại máy nầy là một nhiệm vụ thiết thực trong việc chế tạo sản phẩm nĩi riêng cũng như thúc đẩy và phát triển sản xuất nĩi chung
III Tình hình trang bị Ứng dụng kỹ thuât CNC ở nước ta hiện nay
Thuật ngữ CNC trỏ vào một
khái niệm mà hầu như bất kì ai học tập,
đào tạo, nghiên cứu trên lĩnh vực Tự
động hĩa đều biết: Đĩ là loại thiết bị
điều khiển sử dụng trong các máy gia
cơng/chế biến, cho phép thực hiện các
quy trình gia cơng/chế biến trên cơ sở
các thơng số về kích thước/hình dáng
của sản phẩm, chuyển sang thành quỹ
đạo chuyển động trên khơng gian 3
chiều
Xuất phát từ các ứng dụng ban đầu
của cơng nghệ chế tạo máy, chủ yếu là
gia cơng cắt gọt kim loại, hiện tại CNC
được dùng trong nhiều loại máy thuộc các lĩnh vực khác nhau: trải dài từ chế tạo máy tới
Hình 1.5: Một hệ thống Rơ bốt
Trang 11ngành dệt may, điều khiển robot hay chế tạo thiết bị điện tử Từ dạng thiết bị NC (Numerical Control) đơn giản bằng vi mạch Lôgic rời ở đầu thập kỉ 70 (của thế kỉ trước) tới CNC ngày nay sử dụng các loại vi điều khiển với tính năng mạnh Trong nhiều ứng dụng, thậm chí ta không thể hình dung ra được sự thiếu vắng của CNC, đặc biệt là công nghệ chế tạo máy, ngành công nghệ đẻ ra các máy cái, phục vụ cho mọi ngành công nghiệp khác Chính vì vậy, thật dễ hiểu khi chúng ta – một đất nước còn chậm phát triển – đã và đang nỗ lực tìm ra con đường đi để tiến tới thiết bị CNC của riêng mình
Trong hơn 10 năm vừa qua, Nhà nước (đã thông qua các chương trình và nhiều kênh khác) đầu tư khá nhiều nhằm mục tiêu tạo ra thiết bị CNC Vậy bây giờ cũng là lúc để chúng ta nhìn lại: Đầu tư đã khá nhiều, làm đã khá nhiều, vậy ta đã làm được những gì để đạt mục tiêu trên? Liệu có cần phải tiếp tục, và nếu tiếp tục thì nên làm thế nào?
Các ứng dụng cơ bản
Trước khi đi vào phân tích và thử tìm câu trả lời, ta hãy điểm qua các ứng dụng cơ bản nhất của công nghệ CNC, chỉ ra những phần tử làm nên dạng thiết bị này
Máy gia công cắt gọt kim loại: Đây là lĩnh vực sử dụng nhiều nhất thiết bị điều khiển
CNC Chúng ta đã rất quen thuộc với các loại máy phay, máy tiện, hay máy khoan điều khiển CNC Hãy bắt đầu từ máy khoan: Loại máy này đều mang 2 đặc điểm kết cấu chung (hình 1.6), chúng có:
- Một trục quay chính với đầu kẹp mũi khoan theo phương thẳng đứng và khả năng chuyển động tịnh tiến (theo trục Z có phương thẳng đứng)
- Một bàn máy mang bộ đồ gá lắp phôi với khả năng chuyển động tịnh tiến theo 2 chiều
X, Y nằm dưới trục chính
Hình 1.6: Mô hình máy khoan CNC loại 2 và 3 trục
Trang 12Kết cấu đó có lợi thế là lực đẩy mũi khoan luôn hướng xuống vuông góc với bàn máy,
ép phôi xuống mặt bàn và do đó không gây nên các lực bất lợi có thể đẩy phôi, đồ gá và hệ truyền động trục XY trượt trên mặt bàn Việc điều khiển NC các mũi khoan theo hệ tọa độ mặt bàn máy có thể được thực hiện rất đơn giản Để có thể tự động hóa hoàn toàn quá trình khoan, kết cấu máy ở hình (1.6) sẽ được mở rộng thêm (hình 1.7) một cơ chế tự động thay
mũi khoan nhờ một kho dụng cụ dạng mâm tròn (hình trái) hoặc chuỗi dây xích (hình phải), thậm chí có thể có khả năng thay đổi bàn máy, tức là khả năng thay phôi gia công (hình phải)
Dạng thiết bị gia công có kết cấu phức tạp hơn là máy phay, được phân thành 2 nhóm chính là loại có trục chính theo phương nằm ngang (hình 1.8) hay phương thẳng đứng (hình 1.9), điều khiển theo quỹ đạo Trên hình đó ta có thể dễ dàng nhận biết cách định nghĩa các trục: 3 trục tịnh tiến XYZ và 2 trục quay AB
Hình 1.7: Hai dạng máy khoan đứng với khả năng tự động thay mũi
Trang 13góc nghiêng định trước so với bề mặt Có thể thực hiện linh hoạt chuyển động tương đối đó giữa dụng cụ và phôi theo một trong 3 cách:
Giữ cố định trục của dụng cụ, thực hiện bàn gá phôi theo 2 trục
Thực hiện xoay trục của dụng cụ và một trục của bàn gá phôi
Giữ cố định phôi và xoay 2 trục của dụng cụ
Với các máy phay CNC như vậy ta có thể gia công các chi tiết rất phức tạp Ngoài ra, máy phay CNC còn có thể có nhiều trục chính kết cấu song song với nhau (hình 1.10, phải)
Hình 1.10: Máy phay 5 trục loại thay dao thủ công (trái)
và loại có 4 trục chính song song (phải)
Trang 14Đối với máy công cụ kích cỡ trung bình, ngày nay các nhà sản xuất có xu hướng thực hiện máy phay tích hợp trong một trung tâm gia công (hình 1.1) Đó là một thiết bị điều khiển CNC với ít nhất 3 trục, có khả năng thực hiện cả 2 công đoạn khoan và phay, cho phép dao tiếp cận cắt gọt phôi dạng lập thể từ ít nhất 4 phía mà không cần bất kì sự can thiệp thủ công nào Một cơ chế thay dụng cụ tự động có nhiệm vụ lấy dụng cụ từ khay/mâm dụng cụ đưa tới lắp vào trục chính, hoặc tháo từ trục chính đưa ngược trở lại khay/mâm Trình tự tháo lắp đó đều được lập trình sẵn
Trung tâm gia công là loại máy CNC điển hình, và chỉ ra đời sau khi xuất hiện CNC Chúng có những đặc điểm chính sau đây:
Có 3 trục NC chuyển động thẳng và bàn máy tròn, cho phép tiếp cận gia công từ 4 phía phôi dạng lập thể được gá cố dịnh
Có thể thực hiện mọi nguyên công cắt gọt kim loại như phay thẳng, khoan, tiện, vê bóng bề mặt, khoan cắt ren trong Nếu được trang bị đủ còn thêm cả phay theo quỹ đạo, khoan nghiêng, cẳt ren ngoài Mỗi dụng cụ đều phải có khả năng lập trình tốc độ quay và chuyển động tịnh tiến
Dụng cụ được cất trong một khay/mâm/đĩa dụng cụ, được chương trình điều khiển
tự động lựa chọn đưa tới lắp vào trục công tác Kết cấu và dung lượng của khay/mâm/đĩa dụng cụ trên các máy là rất khác nhau
Đôi khi còn có thêm cơ chế tự động thay đổi khay/mâm/đĩa dụng cụ Việc gá các dụng cụ lên khay/mâm/đĩa được thực hiện ngay trong khi gia công và ở bên ngoài không gian công tác của trục chính Khả năng này cho phép nâng cao đáng kể năng suất của máy
Hình 1.11: Trung tâm gia công 4 trục cho phép tiếp cận cắt gọt phôi từ 5 phía
Trang 15Câu hỏi:
1 Trình bày nguyên lý hoạt động của máy tiện cnc?
2 Trình bày cấu tạo của máy tiện cnc
Trang 16Bài 2 : NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ CÁC HÌNH THỨC TỔ
CHỨC LẬP TRÌNH
MĐ-33-02 Giới thiệu chung: Bài này giới thiệu các mã lệnh (G-code) để nắm được ý nghĩa của từng mã lệnh
Trình tự thiết kế một chương trình nc
Mục tiêu của bài:
Trình bày được khái quát các loại ngôn ngữ lập trình tương thích với hệ điều khiển của máy tiện CNC
Trình bày đầy đủ các hình thức tổ chức lập trình, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của nó
Nội dung của bài: Thời gian:18h (LT:3h;TH:5h, TH: 10h)
B¶ng 6.1 C¸c chøc n¨ng cña lÖnh G
Trang 17Mã
tiêu
chuẩn
Mã đặc biệt Nhóm
Chức năng
G00 G00 01 Đặc tính điều khiển điểm, chạy dao nhanh
G01 G01 01 Nội suy tuyến tính (nội suy đường thẳng )
G02 G02 01 Nội suy vòng theo chiều kim đồng hồ (CW) G03 G03 01 Nội suy vòng ngược chiều kim đồng hồ CCW) G04 G04 00 Lệnh trễ (Thời gian lưu /dừng lại một thời gian
ngắn ) G22 G22 04 Lệnh kiểm tra vùng giới hạn dao
G23 G23 04 Bỏ lệnh kiểm tra vùng giới hạn dao
G28 G28 00 Quay về điểm tham chiếu (điểm gốc)
G32 G33 01 Cắt ren
G40 G40 07 Lệnh bù bán kính mũi dao
G41 G41 07 Bù bán kính mũi dao phía bên trái
G42 G42 07 Bù bán kính mũi dao phía bên phải
G50 G92 00 Thiết lập hệ trục toạ độ
G70 G70 00 Chu trình cắt tinh
G71 G71 00 Chu trình cắt thô mặt ngoài
G72 G72 00 Kết thúc chu trình cắt thô mặt ngoài
G73 G73 00 Đóng lại vòng lặp của chu trình
G98 G94 05 Lượng tiến dao theo phút (mm/phút)
G99 G95 05 Lượng tiến dao theo vòng ( mm/vòng)
G90 03 Lệnh lập trình theo giá trị tuyệt đối G91 03 Lệnh lập trình theo giá trị tương đối
2 Ngôn ngữ lập trình tự động
Trang 18II Các hình thức tổ chức lập trình
Trên cơ sở đó, ngày nay có rất nhiều phương thức lập trình CNC khác nhau, tùy theo đặc
Trang 19tính cụ thể của các loại máy CNC được trang bị củng như hệ điều khiển và mục đích sử dụng mà có thể lựa chọn các phương pháp một cách thích hợp
1 Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC
2 Lập trình bằng tay trên cụm CNC khác
Trong khi máy CNC đang hoạt động, người ta có thể chuẩn bị cho chúng một chương trình gia công tiếp theo bằng cách dung các bảng lập trình CNC khác hay các máy tính trong hệ thống DNC Điều này đặc biệt rất thuận lợi cho quá trình giảng dạy, đào tạo và thực hành củng như để gia công các chi tiết đơn giản trong dạng sản xuất đơn chiếc hay loạt nhỏ Với phương pháp này, ta có thể bố trí các cụm lập trình hay các máy tính ngay trong phân xưởng sản xuất để thuân lợi cho quá trình dạy và thực hành
3 Lập trình bằng tay tại phân xưởng chuẩn bị chương trình
Kiểu lập trình này thích hợp với các cơ sở sản xuất của các nhà máy có năng lực sản xuất lớn hay thực hiện một hợp đồng bao gồm nhiều chi tiết lắp ghép mà cần phải thực hiện trên nhiều máy CNC Khi đó yêu cầu phải có phòng lập trình và có các kỹ sư lập trình đủ trình độ về chuyên môn và kinh nghiệm về nghề nghiệp, đặc biệt là với các máy 3D, 4D
và 5D Các kỹ sư lập trình này trước hết phải trãi qua quá trình lập trình trực tiếp trong phân xưởng và phải đạt đến trình độ thành thạo và có kinh nghiệm mới có thể đảm nhiệm được công việc
Thông thường việc lập trình được thực hiện trên máy vi tính Vì thế nên chỉ có những cán bộ có đủ trình độ kiến thức và kinh nghiệm mới có thể thực hiện được công việc này
Trang 204 Lập trình bằng máy
Từ cơ sở CAD : vẽ và thiết kế trên máy tính, người ta đã đưa vào một hệ thống biên dịch trợ giúp cho quá trình lập trình, sau khi đã thiết kế xong chi tiết, người ta có thể lựa chọn quy trình công nghệ và cách thức gia công ( Như cắt thô, cắt bán tinh hay cắt tinh và rất tinh, các kiểu tiến hành ăn dao…) và từ kiểu lựa chọn đó máy tính sẽ thông qua bộ xử lý
sẽ xác định một chương trình gia công thích hợp dưới dạng mô tả các quá trình dịch chuyển dụng cụ và các chế độ công nghệ tương ứng Công việc tiếp theo là mã hóa chương trình gia công trên do bộ hậu xử lý theo code của hệ thống điều khiển số tương thích được lắp trên máy để cho ra chương trình gia công thích hợp với ngôn ngử máy Kỹ thuật đó gọi là CAM Hiện nay các phần mềm CAD/CAM càng ngày càng mạnh hơn và có nhiều chức năng hơn củng như giá thành ngày càng rẽ hơn và đã cho phép người sử dụng rất thuận lợi trong quá trình lập chương trình gia công Đặc biệt là với các máy 3D, 4D, 5D
III Trình tự tổ chức lập trình NC
Chương trình NC có thể được thiết lập ở nhiều các bộ phận khác nhau Vì vậy cần phân biệt các dạng lập trình NC sau:
Thiết lập chương trình ở bộ phận chuẩn bị sản xuất
Thiết lập chương trình trong phạm vi xưởng (Lập trình xưởng)
1 Thiết lập chương trình ở bộ phận chuẩn bị sản xuất
Tất cả các biện pháp kế hoạch hóa được thực hiện ở bộ phận chuẩn bị sản xuất để thực hiện nhiệm vụ gia công Biện pháp kế hoạch này là sắp đặt trước thời gian cho việc gia công Vì bộ phận này nằm ở ngoài phạm vi xưởng nên người ta cũng gọi là lập trình từ bên ngoài
Chương trình NC được tạo ra bởi các lập trình viên-NC, họ đã được đào tạo sâu cho lập trình NC Phần nhiều họ làm việc tại vị trí lập trình và thiết lập chương trình bằng máy Ở đây chương trình không chỉ được tạo ra mà còn được quản lý theo trật tự nhất định Chương trình được dẫn vào máy công cụ CNC bởi mạng vận hành DNC
Thiết lập chương trình trong bước chuẩn bị sản xuất chỉ có lợi khi:
Quy mô chương trình NC lớn hoặc
Chương trình NC cho các chi tiết phức tạp phải được thiết lập, nếu
Nhiều chương trình NC phải được quản lý hoặc
Khi trong phân xưởng có nhiều máy công cụ CNC
Nhược điểm:
Chương trình NC phải được tối ưu hoá trên máy công cụ CNC và
chỉ có mối liên hệ rất ít với xưởng
2 Thiết lập chương trình trong phạm vi xưởng
Nếu chương trình NC được thiết lập trong phạm vi xưởng, thì người ta gọi đó là lập trình bên máy Chương trình NC có thể được tạo ra trực tiếp trên máy hoặc tại vị trí lâp trình gần bên máy
Trang 21Chương trình NC được tạo ra trong phạm vi xưởng và ở bước chuẩn bị sản xuất được kiểm tra trực tiếp và tối ưu hóa trực tiếp trên máy công cụ CNC bởi người vận hành khi điều chỉnh máy
Thiết lập chương trình trong phạm vi xưởng chỉ có lợi khi:
Người công nhân ở xưởng có kinh nghiệm,
Chương trình NC ngắn hoặc
Phải thiết lập chương trình NC cho các chi tiết đơn giản
Chỉ có một vài máy công cụ CNC hoặc
Chương trình NC có sẵn và nhận được một cách nhanh chóng
Nhược điểm:
Nhân sự ở xưởng phải được đào tạo chuyên sâu và
Thời gian lập trình dài dẫn đến máy phải dừng tương ứng
Lập trình CNC có thể được thực hiện với các phương pháp khác nhau ở địa điểm khác nhau Sơ đồ sau trình bày khái quát những khả năng này
3 Trình tự nguyên tắc lập trình NC bằng phương pháp thủ công
Gia công trên máy công cụ CNC đòi hỏi quá trình chuẩn bị gia công và kế hoạch kĩ lưỡng Tất cả các hoạt động mà người công nhân thực hiện trên máy tiện hay máy phay vạn năng phải được suy nghĩ và mô tả trước bởi người lập trình cho gia công trên máy công cụ CNC
Khi lập trình bằng phương pháp thủ công, người lập trình trình bày rõ ràng và chính xác nhiệm vụ gia công trong chương trình NC, mà không có sự trợ giúp từ hệ thống lập trình Nguyên tắc lập trình NC bằng phương pháp thủ công bao gồm các bước sau:
a Khẳng định trình tự gia công
Việc xác định tiến trình gia công phải được cấu trúc hóa cho chương trình NC được tạo ra Người lập trình xác định trình tự gia công dựa trên bản vẽ chế tạo Ngoài ra phải xác định phương án kẹp cần thiết và thiết bị kẹp sử dụng cho phương án kẹp cũng như từng bước gia công trong trình tự gia công
b Xác định các dụng cụ cắt cần thiết
Người lập trình xác định dụng cụ cắt cần thiết cho từng bước gia công Dụng cụ cắt được lựa chọn từ ngân hàng dụng cụ cắt
c Tính toán các thông số công nghệ
Thông số chế độ cắt có liên quan đến vật liệu gia công và dụng cụ cắt phải được xác định cho từng bước gia công
d Tính toán các thông số hình học
Các tọa độ cần thiết cho chương trình gia công được lấy từ bản vẽ chế tạo hoặc phải được tính toán thêm từ các tọa độ đã biết
e Thiết lập chương trình gia công cho từng bước gia công
Với sự hỗ trợ của các thông số hình học và thông số công nghệ đã xác định trước đây, từng các bước lập trình được ghi lại trong phiếu lập trình
Trang 22f Kiểm tra chương trình NC
Các chuyển động dịch chuyển được mô phỏng trên máy công cụ CNC để kiểm tra
và phát hiện các lỗi của chương trình
Câu hỏi:
Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết theo bản vẽ sau trên máy tiện cnc 2 trục
Trang 23
Bài 3: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG TRÊN
MÁY TIỆN CNC
MĐ-33-03
Giới thiệu chung: Bài này giới thiệu người học kiến thức và kỹ năng thiết kế
chương trình cnc, trình tự thiết kế một chương trình tiện cnc, hạn chế và khắc phục những lỗi thường gặp khi thiết kế
Mục tiêu của bài:
Trình bày được cấu trúc chung của chương trình gia công trên máy CNC và cấu trúc một câu lệnh (Một câu lệnh điều khiển) trong chương trình gia công để vận dụng vào lập chương trình gia công
Nội dung của bài: Thời gian:20h (LT:4h;TH:5h, KT: 1h, TH: 10h)
1 Cấu trúc một chương trình gia công
I Cấu trúc một chương trình gia công
Một chương trình NC hoàn chỉnh bao gồm các phần sau:
Trang 24Bao gồm các lệnh như: Tên chương trình; khai báo điểm bắt đầu của dụng cụ cắt
(hay còn gọi là điểm (O) của chương trình, chọn dụng cụ cắt, chọn tốc độ trục
chính…)
Ví dụ:
O 001; (ký hiệu của chương trình)
G50 X200 Z150; (vị trí của dụng cụ trước khi gia công)
N01 G00 X20.Z2; (chạy dao nhanh đến điểm có toạ độ X=20, Z=2)
N10 G01 X15 Z2.F0.3 M08; (tiến dao cắt đến điểm X=15, Z=2
với lượng tiến dao = 0.3 mm/vòng; mở dung dịch làm mát)
II Cấu trúc của một câu lệnh
Mỗi một câu lệnh NC bao gồm số của câu lệnh, một số các từ lệnh cũng như một dấu
hiệu điều khiển riêng biệt dùng để báo cho hệ điều khiển CNC biết câu lệnh NC đã kết
Trang 25thúc Dấu hiệu điều khiển này được kí hiệu là LF (Line Feed) Nó được tự động tạo ra trong chương trình NC khi nhấn phím “Chấp nhận” của hệ điều khiển CNC hoặc phím “Enter” trên bàn phím máy tính (PC)
Chữ cái: gồm 26 chữ cái từ A,B……….X,Y,Z
* Một khối lệnh có cấu trúc như sau :
N5 G01 X20 Z30 F0.2 T0101 M03 M08;
Thông tin vận hành máy
(Thông tin công nghệ)
Thông tin dịch chuyển
Số câu lệnh
Gồm: - Thông tin vận hành máy;
- Thông tin dịch chuyển;
+ Thông tin dịch chuyển:
Bao gồm mã dịch chuyển G, kèm theo các con số chỉ kiểu dịch chuyển
Ví dụ:
G00 dịch chuyển dao nhanh G01 dịch chuyển dao theo đường thẳng
Trang 26G02 dịch chuyển dao theo cung tròn cùng chiều kim đồng hồ Các giá trị toạ độ X, Z kèm theo các con số chỉ vị trí cần dịch chuyển đến của dụng cụ cắt
Chú ý : Sau các con số phải có dấu chấm (.) để chỉ giá trị đó tính bằng mm
- Lệnh về cho trục chính quay M, kèm theo số chỉ chiều quay
Ví dụ: M04 (là trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ)
- Lệnh về mở dung dịch làm mát M08
- Lệnh M còn gọi là các chức năng phụ
III Cấu trúc của một từ lệnh
Một từ lệnh hình thành từ một chữ cái địa chỉ và một con số (Mang dấu “+” hoặc dấu
“-“) Ý nghĩa và trình tự của các từ lệnh được chỉ định trong chỉ dẫn lập trình của từng hệ
điều khiển CNC Mỗi con số sẽ tùy thuộc chữ cái địa chỉ mà có ý nghĩa hoặc là một mã lệnh hoặc là một giá trị
Ví dụ Địa chỉ Số Ý nghĩa
N75 N 75 Số 75 mô tả số của câu lệnh NC cho địa chỉ N
G01 G 01 Số 01 có ý nghĩa là một mã lệnh cho địa chỉ G Lệnh
NC-G01 cho biết “Hành trình của dụng cụ cắt là đường thẳng với lượng chạy dao”
Z-10.75 Z -10.75 Số -10.75 có ý nghĩa là một giá trị cho địa chỉ Z Z-10.75 có
ý nghĩa trong mối tương quan với lệnh NC- G01 của câu lệnh đã cho Dụng cụ cần chạy tới vị trí Z = -10.75 trong hệ tọa độ tức thời của chi tiết
Trang 274 I, J, và K Các tham số nội suy
Điều kiện về hành trình G
Điều kiện về hành trình xác định cùng với các từ lệnh cho các tọa độ cơ sở hình học chi tiết của chương trình NC Điều kiện về hành trình bao gồm địa chỉ G và một mã lệnh với 2 chữ số
Toạ độ X, Y, Z
Các toạ độ X, Y và Z xác định toạ độ điểm đích cần thiết
Tham số nội suy I, J, K
Các tham số nội suy I, J, K được dùng để xác định tâm của các chuyển động tròn và thường được nhập theo giá trị tương đối
Bước tiến F
Tốc độ dịch chuyển của dụng cụ cắt được lập trình bằng chức năng F Bước tiến của dụng cụ cắt F thường nhập theo đơn vị mm/phút Trong tiện, bước tiến F(mm/vòng) có liên quan đến số vòng quay trục chính cũng có thể được sử dụng
Số vòng quay S
Chức năng S được dùng để nhập số vòng quay của trục chính Có thể được lập trình trực tiếp theo đơn vị vòng/phút