(NB) Giáo trình Tiện CNC cơ bản với mục tiêu giúp các bạn có thể lập được chương trình tiện CNC trên phần mềm điều khiển; So sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa máy tiện vạn năng và máy tiện CNC; Giải thích được các dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục khi tiện trên máy tiện CNC.
Giới thiệu chung về máy tiện CNC
Quá trình phát triển của máy tiện CNC
Điều khiển số (Numerical Control) được phát triển để tự động hóa các quá trình gia công cắt gọt trên máy công cụ, bao gồm máy cắt kim loại, robot, và băng tải vận chuyển Quá trình này sử dụng dữ liệu mã số nhị phân, bao gồm chữ số, số thập phân, chữ cái và ký tự đặc biệt, để tạo ra chương trình làm việc cho thiết bị hoặc hệ thống.
Trước đây, quá trình gia công cắt gọt chủ yếu được điều khiển bằng các kỹ thuật truyền thống như chép hình theo mẫu và hệ thống thủy lực Tuy nhiên, nhờ vào những tiến bộ trong Khoa học – Công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học, các nhà chế tạo máy đã phát triển các hệ thống điều khiển hiện đại Những hệ thống này không chỉ giúp gia công linh hoạt hơn mà còn đáp ứng tốt hơn với nhu cầu sản xuất hiện đại, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế.
Nhờ vào những tiến bộ kỹ thuật hiện nay, chúng ta có thể giải quyết các bài toán phức tạp với độ chính xác cao hơn, điều này trước đây thường bị bỏ qua do điều kiện không đủ hoặc quá phức tạp Sự phát triển này đã cho phép các nhà chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy móc có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động tốt và khả năng chuyển động tạo hình phức tạp, từ đó nâng cao chất lượng và hiệu quả trong sản xuất.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ nhu cầu quân sự và hàng không vũ trụ, đòi hỏi các tiêu chí chất lượng cao nhất cho máy bay, tên lửa và xe tăng, với độ chính xác, độ tin cậy, độ bền và hiệu quả sử dụng tối ưu Hiện nay, NC đã trải qua một quá trình phát triển liên tục, đi cùng với sự tiến bộ trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8 bit cho đến 32 bit, cho phép các thế hệ sau mạnh mẽ hơn và có khả năng lưu trữ, xử lý tốt hơn so với các thế hệ trước.
- Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên công trình của một người có tên là John Parsons
Từ thập niên 1940, Parsons đã phát minh ra phương pháp sử dụng phiếu đục lỗ để ghi lại dữ liệu vị trí tọa độ, nhằm điều khiển máy công cụ Nhờ vào việc điều khiển máy theo từng tọa độ, phương pháp này đã giúp tạo ra bề mặt cần thiết cho cánh máy bay.
- Năm 1948 J Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa
Kỳ Cơ quan này sau đó đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT)
Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC, điều khiển chuyển động của đầu dao theo 3 trụ tọa độ Mẫu máy NC đầu tiên được trình diễn vào năm 1952 và từ năm 1953, khả năng của máy NC đã được chứng minh.
Sau một thời gian ngắn, các nhà sản xuất máy bắt đầu chế tạo máy NC để bán ra thị trường Các nhà công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo máy bay, đã áp dụng máy NC để sản xuất các chi tiết cần thiết cho quy trình sản xuất của họ.
Hoa Kỳ đang nỗ lực phát triển công nghệ điều khiển máy NC thông qua việc tài trợ cho Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Kết quả của sự đầu tư này là sự ra đời của ngôn ngữ APT (Automatically Programmed Tools) vào năm 1959.
Mục tiêu nghiên cứu APT là cung cấp công cụ cho lập trình viên nhập lệnh vào máy NC Mặc dù APT bị chỉ trích là ngôn ngữ phức tạp cho nhiều máy tính, nó vẫn là công cụ quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hiện nay, với nhiều ngôn ngữ lập trình mới dựa trên APT.
Từ máy CNC đơn lẻ đến các trung tâm gia công CNC hiện đại với hàng trăm ổ chứa dao, công nghệ đã cho phép thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một vị trí gá đặt Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền số liệu và mạng cục bộ đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp kết nối nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâm DNC (Direct Numerical Control) Điều này giúp tối ưu hóa việc bố trí công việc, tổ chức sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm một cách hiệu quả nhất.
Hình 1.1: Mô hình điều khiển DNC
Hiện nay, sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã đạt trình độ cao với các phân xưởng tự động linh hoạt và hệ thống CIM (Computer Integrated Manufacturing) Việc trang bị robot cấp phôi và vận chuyển, cùng với các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến, đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể nhờ áp dụng các kiểu nhà kho hiện đại.
Hình 1.2: Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM
Cấu tạo chung của máy tiện CNC
Máy tiện NC có cấu tạo tương tự như máy tiện thông thường, nhưng khác biệt ở chỗ máy CNC hoạt động theo chương trình đã được lập trình sẵn, giúp gia công chi tiết một cách chính xác và hiệu quả Trong khi đó, máy tiện thông thường yêu cầu người điều khiển theo dõi vị trí dao cắt và thực hiện các thao tác thủ công, dẫn đến độ chính xác và năng suất phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển Việc lập trình máy CNC theo quy trình công nghệ cụ thể giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sai sót trong quá trình gia công.
Kết quả sản xuất của máy CNC không bị ảnh hưởng bởi kỹ năng của người điều khiển, mà chủ yếu phụ thuộc vào việc giám sát và kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
*Ưu điểm cơ bản của máy điều khiển số so với điều khiển thường:
So với máy công cụ điều khiển bằng tay, máy CNC mang lại hiệu quả làm việc cao hơn vì không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển Người điều khiển máy CNC chủ yếu thực hiện vai trò giám sát và kiểm tra các chức năng hoạt động của máy, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Máy CNC mang lại tính linh hoạt vượt trội so với các máy điều khiển tự động truyền thống như máy sử dụng cam hay công tắc hành trình Nhờ có sự hỗ trợ của máy tính, quá trình lập trình trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn, giúp tiết kiệm thời gian điều chỉnh máy Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo tính kinh tế, đặc biệt trong các lô sản xuất nhỏ.
Phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin điện tử và số hóa cho phép kết nối với hệ thống xử lý số trong toàn bộ xí nghiệp Điều này tạo điều kiện mở rộng tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất, ứng dụng các kỹ thuật quản lý hiện đại thông qua mạng liên thông cục bộ hoặc toàn cầu.
*Những nét đặc trưng cơ bản của máy tiện (NC, CNC):
Máy CNC mang lại năng suất cắt gọt cao và tối ưu hóa thời gian phụ nhờ khả năng tự động thực hiện nhiều chuyển động khác nhau cùng lúc Thiết bị có khả năng tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, và kiểm tra kích thước chi tiết, từ đó tự động điều chỉnh sai lệch vị trí giữa dao và chi tiết Ngoài ra, máy còn tự động tưới nguội và hút phoi ra khỏi khu vực cắt, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.
- Tốc độ dịch chuyển và tốc độ quay lớn (hơn 1000 vòng/phút)
- Độ chính xác cao (sai lệch kích thước < 0,001mm)
Máy CNC giúp giảm thiểu hư hỏng do sai sót của con người và giảm cường độ chú ý cần thiết trong quá trình làm việc Với khả năng gia công chính xác hàng loạt và độ chính xác lặp lại cao, máy CNC thể hiện sự ổn định vượt trội trong suốt quá trình gia công Hệ thống điều khiển khép kín của máy cho phép gia công các chi tiết với độ chính xác về hình dáng và kích thước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp ghép và giảm thiểu tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
- Năng suất gia công cao
+ Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối ưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và các phụ kiện khác
+ Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng năng suất gia công cao hơn
+ Giảm thời gian sản xuất
+ Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy
+ Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất
+ CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công chi tiết này sang chi tiết khác với thời gian chuẩn bị thấp nhất
- Tính linh hoạt cao (tính thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, thích hợp với sản xuất loạt nhỏ)
Chương trình CNC có khả năng thay đổi linh hoạt và nhanh chóng để phù hợp với nhiều loại chi tiết khác nhau, giúp rút ngắn thời gian phụ và chuẩn bị sản xuất Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa sản xuất hàng loạt nhỏ, cho phép sản xuất nhanh chóng các chi tiết đã lập trình mà không cần dự trữ Máy CNC có thể gia công các chi tiết nhỏ và vừa, đồng thời phản ứng linh hoạt với sự thay đổi trong nhiệm vụ công nghệ Quan trọng hơn, việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, nhờ vào sự hỗ trợ của công nghệ thông tin qua các thiết bị vi tính và vi xử lý.
Máy CNC cho phép thực hiện nhiều nguyên công khác nhau trên một chi tiết mà không cần thay đổi vị trí gá đặt, giúp tối ưu hóa quy trình gia công Nhờ khả năng này, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm gia công CNC, tập trung vào việc gia công nhiều bề mặt trong một lần gá phôi.
Để gia công bằng công nghệ NC, cần chuẩn bị lập trình để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà nhà sản xuất đã cài đặt cho hệ thống điều khiển.
- Máy gia công CNC có giá trị kinh tế lớn (giá đắt) Đặc điểm bên ngoài của máy tiện CNC (hình 1.3)
Hình 1.4 Cấu tạo bên ngoài của máy tiện cnc
Hình 1.5 Cấu tạo bên trong của máy tiện cnc Hình 1.3:Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC
Các bộ phận chính của máy
Bộ phận chính của máy tạo ra vận tốc cắt gọt là trục chính, được trang bị động cơ bước cho phép điều chỉnh tốc độ và thay đổi chiều quay Trục chính có mâm cặp ở đầu để gá và kẹp chặt chi tiết gia công, trong khi phía sau được lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để thực hiện các thao tác đóng, mở và kẹp chặt chi tiết.
1.3.2 Truyền động chính Động cơ của trục chính của máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều Động cơ dòng một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ Động cơ dòng xoay chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộ biến đổi tần số thay đổi số vòng quay đơn giản có mô men truyền tải cao
Hình 1.6 Động cơ của máy tiện cnc
1.3.3 Truyền động chạy dao Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (trục X,Z) các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác
Hình 1.7 Động cơ trục X,Z của máy tiện cnc
Bộ vít me, đai ốc và bi cho phép truyền dẫn hiệu quả với ít ma sát, đồng thời có khả năng điều chỉnh khe hở hợp lý khi hoạt động ở tốc độ cao.
Hình 1.8 Bộ vít me- đai ốc bi
1 Đường nối giữa bảng điều khiển và CPU
2 Đường nối giữa CPU với hệ thống động cơ chạy dao
3 Đường phản hồi từ động cơ đến CPU
4 Đường nối giữa CPU đến đầu ụ đứng
5 Đường phản hồi từ ụ đứng về CPU
( CPU- Bộ xử lý trung tâm của hệ điều khiển)
Hình 1-9 Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp bằng hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén giúp tháo lắp chi tiết nhanh chóng, với lực phát động nhỏ và an toàn Máy tiện CNC hoạt động với tốc độ cao, trục chính có thể đạt tới 8000 v/ph khi gia công kim loại màu, tạo ra lực ly tâm lớn Vì vậy, các mâm cặp thường được kẹp chặt tự động bằng hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén để đảm bảo hiệu quả và độ an toàn trong quá trình gia công.
Hình 1.10 Mâm cặp dành cho máy tiên cnc
Bộ phận này bao gồm nhiều chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt nhờ hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén)
Hình 1.10 Mâm cặp dành cho máy tiên cnc
1.3.6 Hệ thống bàn xe dao
Bao gồm hai bộ phận chính sau:
+ Giá đỡ ổ tích dao (Bàn xe dao)
Bộ phận này hỗ trợ ổ chứa dao, cho phép thực hiện các chuyển động tịnh tiến ra vào theo chiều song song và vuông góc với trục chính, nhờ vào các động cơ bước đã được lập trình sẵn.
Hình 1.11 Hệ thống bàn xe dao Ô tích dao Giá đỡ ổ tích dao
Máy tiện CNC thường dùng hai loại sau:
- Đầu Rơ von ve có thể lắp từ 10 đến 12 dao các loại;
- Các ổ chứa dao trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác (đồ gá thay đổi dụng cụ)
Đầu Rơvonve giúp thay dao nhanh chóng trong thời gian ngắn, trong khi ổ chứa dao có khả năng lưu trữ nhiều dao mà không gây nguy hiểm hay va chạm trong khu vực làm việc của máy tiện.
Trong cả hai trường hợp, chuôi dao được kẹp chắc chắn trong khối mang dao tại các vị trí xác định trên bàn xe Các khối mang dao này được thiết kế tương thích với giá đỡ dao trên máy tiện và được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Các kết cấu của đầu Rơvonve tùy thuộc vào công dụng và yêu cầu công nghệ của từng loại máy
Bao gồm các đầu Rơvônve (kiểu chữ thập, các đầu Rơvônve kiểu chữ thập kiểu đĩa kiểu hình trống)
Phổ biến đầu Rơvonve của các loại máy tiện CNC có kết cấu như hình 1.12
Các loại dụng cụ cắt Các khối mang dao Đầu rơ-vôn-ve kiểu đĩa
Hệ thống gá đặt dụng cụ đầu rơ-von-ve cho phép lắp đặt đa dạng các loại dao như tiện, phay, khoan, khoét và cắt ren Thiết kế tiêu chuẩn hóa phần chuôi giúp dễ dàng lắp ghép và tương thích với các đồ gá khác trên đầu rơ-von-ve.
+ Ổ chứa dụng cụ dùng cho máy tiện CNC
Các ổ chứa dao cụ thường ít được sử dụng hơn so với đầu rơ-vôn-ve do việc thay đổi dụng cụ khó khăn hơn Tuy nhiên, ổ chứa có ưu điểm nổi bật là an toàn hơn, giảm thiểu va chạm trong vùng gia công và cho phép ghép nối tự động một số lượng lớn dụng cụ mà không cần can thiệp bằng tay.
Bảng điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối người sử dụng với máy móc Cấu trúc của bảng điều khiển có thể thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất Thông thường, bảng điều khiển của máy tiện CNC được thiết kế với các thành phần đặc trưng nhằm tối ưu hóa hiệu suất và sự tiện lợi cho người dùng.
Máy CNC hiện nay chủ yếu sử dụng màn hình tinh thể lỏng LCD thay vì màn hình CRT như trước đây Bên cạnh đó, máy còn được trang bị bàn phím với các nút chức năng để nhập dữ liệu và bản vẽ Những dữ liệu này được chuyển vào máy để truy cập các thực đơn điều khiển chức năng vận hành Trong hệ thống máy NC, các bảng điều khiển được thiết kế riêng biệt và lắp đặt trên máy, cho phép người điều khiển làm việc tại một vị trí cố định.
* Vùng điều khiển màn hình bao gồm :
- Màn hình CRT (CRT DISPLAY) màn hình máy tính, để biểu diễn tín hiệu điều khiển số
Nút hủy bỏ lệnh RESET và nút khởi động START cùng với các nút chức năng hiển thị ở cuối màn hình CRT-SOFT KEY, bao gồm nút ADDRESS để khai báo thực đơn, nút NUMERIC để nhập dấu và giá trị số, và nút SHIFT để thay đổi chức năng địa chỉ Ngoài ra, còn có nút INPUT để nhập chữ, biểu tượng và giá trị số vào bộ điều khiển CNC, nút CANCEL để hủy bỏ địa chỉ và giá trị số, cùng với các nút di chuyển con trỏ, nút DELETE để xóa, nút PAGE để thay đổi trang màn hình, nút NC/PC để chuyển đổi chế độ, nút CALCULATION để tính toán, và nút AUX để nhập khoảng trống.
* Vùng điều khiển các chức năng làm việc của máy bao gồm các nút:
- Chế độ soạn thảo: EDITION MODE;
- Chế độ điều khiển nhớ: MEMORY OPERATION MODE;
- Chế độ điều khiển MDI-MDI OPERATION MODE;
- Các hệ thống công tắc (làm vô hiệu hoá các chức năng và cung cấp nhanh, chọn lọc);
- Các công tắc: Chạy và thực hiện từng câu lệnh, khoá các chế độ làm việc của máy; chạy khô …
Hình 1.13 Bảng điều khiển máy tiện cnc
- Vùng điều khiển màn hình (CRT) - Vùng điều khiển máy
Đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy tiện CNC
Mỗi loại máy có những đặc tính kỹ thuật riêng, tùy thuộc vào từng hãng sản xuất Chẳng hạn, máy tiện CNC tại Trường cao đẳng nghề Việt Nam - Hàn Quốc, thành phố Hà Nội, sở hữu các đặc điểm kỹ thuật cơ bản nổi bật.
Mâm cặp có đường kính 203 mm, trong khi đường kính dịch chuyển lớn nhất của thân máy đạt 565 mm Đường kính gia công lớn nhất là 480 mm, với chiều dài gia công lớn nhất cho dạng trục là 530 mm Hành trình hướng dọc lớn nhất của máng trượt là 660 mm và hành trình hướng ngang lớn nhất là 170 mm Đường kính lỗ trục chính là 55 mm, với vận tốc trục chính vô cấp từ 40 đến 5000 vòng/phút (truyền động hai chiều).
+ Bộ điều khiển Fanuc 0i-mate TF
+ Đường kính ống lồng ụ động 75 mm
+ Lượng chạy dao dọc (trục Z) 36 m/ph
+ Lượng chạy dao ngang (trục X) 36m/ph
Lắp đặt, bảo quản, bảo dưỡng máy tiện CNC
1.5.1 Lắp đặt Để năng cao hiệu quả sử dụng và độ chính xác trong quá trình gia công, khu vực đặt máy cần chú ý các bước sau:
- Đặt máy ở vị trí chắc chắn, không gây đổ vỡ, không bị ảnh hưởng của hóa chất và tránh rung động, nước mưa và ánh nắng
- Không đặt máy gần kề với máy phay , máy khoan, máy đột giập để tránh vấn đề hoạt động không hiệu quả của máy
Để đảm bảo việc vận hành, vệ sinh và bảo dưỡng máy móc được thuận lợi, bạn nên đặt máy cách tường và các thiết bị khác ít nhất 500mm Khoảng cách này cũng giúp việc mở tủ điện trở nên dễ dàng hơn.
Không cần phải cầu kỳ trong việc làm nền đặt máy, vì máy có khả năng đặc biệt chống lại mô men quay Chỉ cần sử dụng một chân đỡ bê tông dày khoảng
150mm và để khoảng trống cần thiết cho bộ phận cân bằng máy
Có thể lắp đặt máy ở tầng 1 hoặc tầng 2, nhưng cần chú ý vị trí để tránh xê dịch Đầu tiên, đào 6 hố trên nền bê tông để đặt bu lông móng Sau đó, đặt bu lông vào hố và lắp lại bằng xi măng Khi xi măng đã đông cứng, lắp chân máy vào các bu lông và cố định bằng ốc vít.
Trước khi lắp đặt máy, hãy điều chỉnh các ốc vít ở chân đế để máy gần sát với sàn và đảm bảo máy được đặt thăng bằng, nhằm tăng cường tính ổn định.
1.5.2 Bảo dưỡng, bảo quản máy tiện CNC
Lau sạch hết dầu bảo quản máy trước khi vận hành, tuyệt đối không vận hành máy khi chưa lau Chú ý khi vệ sinh máy
- Không dùng dầu hỏa hay các chất dễ bắt lửa để lau máy
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho máy, hãy vệ sinh sạch sẽ và bôi trơn các khu vực hở của bàn máy và bàn trượt Nếu máy được trang bị hệ thống bôi trơn tự động, cần chú ý đến van đo tỷ lệ và hệ thống báo động khi mức bôi trơn thấp Tuy nhiên, luôn kiểm tra lượng dầu trước khi vận hành và bổ sung dầu nếu cần thiết.
Có vị trí để tra dầu nằm ở ụ động, cần tra 10 giọt dầu mỗi ngày vào mỗi vị trí để đảm bảo máy chạy êm
Kiểm tra hệ thống bôi trơn ở nhiệt độ thông thường khi máy hoạt động để đảm bảo hiệu suất tối ưu Khi phát hiện hiện tượng dò rỉ dầu, cần siết chặt lại núm dầu để ngăn ngừa mất mát Ngoài ra, việc kiểm tra lượng dầu hàng ngày là rất quan trọng để duy trì hoạt động của máy.
Sau mỗi giờ vận hành phải lau chùi máy sạch sẽ.
Lập trình tiện CNC
Một số điểm không và điểm chuẩn trên máy tiện CNC
Quá trình gia công trên máy CNC được thực hiện thông qua một chương trình điều khiển mô tả quỹ đạo chuyển động giữa lưỡi cắt và phôi Để đạt độ chính xác cao, các chuyển động của dụng cụ cần được so sánh với điểm gốc (zero) trong hệ thống đo lường, được gọi là điểm gốc của hệ tọa độ hai gốc đo lường M Các điểm M này do nhà chế tạo máy quy định, thường được bố trí tại vị trí sau mâm cặp, trùng với đường tâm của trục chính.
Khi bắt đầu gia công, việc xác định tọa độ điểm Zero (W) của chi tiết so với điểm M là rất quan trọng để hiệu chỉnh hệ thống đo lường dịch chuyển Điểm W xác định hệ tọa độ của phôi trong mối quan hệ với điểm Zero của máy, và được lập trình viên chọn lựa trước khi gia công Điểm W có thể được chọn tùy ý trong không gian làm việc của máy và chi tiết, nhưng nên chọn vị trí thuận tiện để dễ dàng xác định các thông số giữa nó và điểm M Đối với chi tiết gá trên máy tiện, điểm W thường được đặt dọc theo tâm trục chính và có thể chọn tại đầu mút trái hoặc hai đầu mút bên phải của phôi.
Thông thường, có hai loại cán dao được sử dụng: chuôi trụ và chuôi côn theo tiêu chuẩn Khi lắp đặt dụng cụ, điểm E được lấy cho chuôi dao, trong khi điểm N được sử dụng cho lỗ gá dao Khi chuôi dao được gắn vào lỗ gá, điểm N và điểm E sẽ trùng nhau.
Dựa trên điểm chuẩn, có thể xác định kích thước cần thiết để đưa vào bộ nhớ bù dao, bao gồm chiều dài dao tiện theo phương X và Z (điểm mũi dao) Các kích thước này có thể được đo trước bằng thiết bị chuyên dụng hoặc xác định trực tiếp trên máy và sau đó nhập vào hệ điều khiển CNC để thực hiện bù dao.
* Điểm gốc của chương trình:
Tùy thuộc vào bản vẽ chi tiết gia công, sẽ có một hoặc nhiều điểm chuẩn để xác định tọa độ các bề mặt khác, được gọi là điểm gốc của chương trình P Việc chọn điểm gốc W của phôi trùng với điểm gốc P của chương trình sẽ thuận lợi hơn trong quá trình lập trình, vì giảm thiểu các phép toán bổ sung cần thực hiện.
Điểm chuẩn của máy R là hệ thống đo lường cần thiết để giám sát và điều chỉnh quỹ đạo chuyển động của dụng cụ Trên các máy CNC, các mốc được thiết lập để theo dõi tọa độ thực của dụng cụ trong quá trình di chuyển, đảm bảo rằng vị trí của dụng cụ luôn được so sánh với gốc đo lường của máy M Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển, tất cả các trục phải chạy về một điểm chuẩn có giá trị tọa độ không đổi so với điểm gốc M, theo quy định của các nhà máy chế tạo.
Điểm chuẩn của dao là vị trí quan trọng để lập trình chuyển động trong quá trình gia công Đối với dao tiện, điểm chuẩn được xác định tại điểm nhọn của mũi dao Trong khi đó, đối với dao khoan, điểm chuẩn nằm ở đỉnh giao giữa hai lưỡi cắt Đối với dao cầu, điểm chuẩn được chọn là tâm của mặt cầu.
Trong quá trình gia công, việc sử dụng và thay đổi dao là cần thiết tùy thuộc vào yêu cầu bề mặt gia công Đối với các máy có cơ cấu thay dao tự động, cần chú ý không để dao va chạm vào phôi hoặc máy, vì vậy cần xác định điểm thay dao Đối với máy phay hoặc trung tâm gia công, bàn máy thường phải di chuyển về điểm chuẩn R để thay dao, trong khi đó, đối với máy tiện, các dao thường nằm trên đầu rơvonve, cho phép thay dao ở vị trí an toàn mà không cần di chuyển đến điểm chuẩn, nhằm giảm thiểu thời gian phụ trong quá trình gia công.
Các điểm chuẩn R, điểm Zero M, điểm W và N đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công chi tiết thực Trong quá trình lập trình, các giá trị này thường bị tạm bỏ qua để đơn giản hóa việc thiết lập chương trình gia công.
Cấu trúc chương trình tiện CNC
Chương trình NC (Điều khiển số) bao gồm tất cả các lệnh cần thiết để gia công một chi tiết trên máy CNC Cấu trúc của chương trình NC đã được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo tính nhất quán và hiệu quả trong quá trình gia công.
Một chương trình NC bắt đầu bằng một ký hiệu chương trình, và các ký hiệu này có thể là chữ số hoặc chữ cái, tùy thuộc vào nơi sản xuất hệ điều khiển.
Một chương trình gia công trên máy NC bao giờ cũng gồm có 3 phần: Đầu chương trình; Thân chương trình; Cuối chương trình
Các lệnh trong chương trình bao gồm: tên chương trình, khai báo điểm bắt đầu của dụng cụ cắt (điểm O), lựa chọn dụng cụ cắt và thiết lập tốc độ trục chính.
Ví dụ: O 0001; (ký hiệu của chương trình)
G50 X200 Z150; (vị trí của dụng cụ trước khi gia công) G97 S1000 T0101 M03;
Tốc độ trục chính 1000v/p Máy quay cùng chiều kim đồng hồ
Bao gồm một dãy các khối lệnh về gia công và các chế độ gia công
N01 G00 X20 Z2.; (chạy dao nhanh đến điểm có toạ độ X , Z=2)
N10 G01 X15 Z2.F0.3 M08; (tiến dao cắt đến điểm X, Z=2 với lượng tiến dao = 0.3 mm/vòng; mở dung dịch làm mát)
Cuối chương trình là các lệnh: Trở về điểm gốc chương trình; Tắt dung dịch làm mát; Dừng trục chính; Dừng chương trình…
N35 G00 X200 Z150 M09; (trở về điểm gốc chương trình; tắt dung dịch làm mát)
Lệnh, câu lệnh tiện CNC
Cấu trúc của một câu lệnh (Block)
Một khối câu lệnh chương trình được cấu tạo từ các chữ số và các chữ cái: Chữ số: gồm các số từ 0 đến 9
Chữ cái: gồm 26 chữ cái từ A,B……….X,Y,Z
* Một khối lệnh có cấu trúc như sau :
Thông tin vận hành máy
Gồm: - Thông tin vận hành máy;
- Số thứ tự câu lệnh
Cuối câu lệnh bao giờ cũng có dấu chấm phảy (;)
+ Số thứ tự câu lệnh:
Số thứ tự câu lệnh bao gồm một chữ cái N (Number) và một số tự nhiên theo sau, giúp dễ dàng xác định các câu lệnh trong bộ nhớ của hệ thống điều khiển Điều này đặc biệt hữu ích trong các trường hợp cần sử dụng lệnh lặp hoặc chu trình.
Bao gồm mã dịch chuyển G, kèm theo các con số chỉ kiểu dịch chuyển
G01 dịch chuyển dao theo đường thẳng
G02 là lệnh để dịch chuyển dao theo đường tròn theo chiều kim đồng hồ Lệnh này đi kèm với các giá trị tọa độ X, Z, thể hiện vị trí mà dụng cụ cắt cần di chuyển đến.
Chú ý : Sau các con số phải có dấu chấm (.) để chỉ giá trị đó tính bằng mm Nếu không có dấu (.) máy sẽ hiểu là micromet
Bao gồm lệnh về lượng dịch dao F (lượng chạy dao), kèm theo số chỉ giá trị dịch chuyển
F0.2 (là lượng dịch dao 0.2 mm/vòng)
- Lệnh về dụng cụ cắt T, kèm theo số chỉ số hiệu dao và số hiệu bộ nhớ dao
T0202 (là dao số 02 và bộ nhớ số 02)
- Lệnh về cho trục chính quay M, kèm theo số chỉ chiều quay
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
Chế độ cắt khi tiện CNC
Chiều sâu cắt (mm) là độ dày của lớp kim loại được tiện trong quá trình gia công, được đo theo phương vuông góc với bề mặt làm việc.
2 Trong đó : D : là đường kính đang gia công (mm) d: là đường kính đã gia công (mm)
Khi tiện đường kính lỗ chiều sâu cắt là nửa hiệu của đường kính lỗ sau khi gia công và đường kính lỗ trước khi gia công
Khi tiện mặt đầu chiều sâu cắt là kích thước của lớp kim lọai bớt đi theo phương vuông góc với mặt đầu
Khi tiện cắt đứt chiều sâu cắt là bề rộng của rãnh được cắt
Chiều sâu cắt được xác định dựa trên nhiều yếu tố công nghệ, bao gồm công suất của máy và độ cứng vững của hệ thống máy, đồ gá, dao và chi tiết gia công.
Chiều sâu cắt nhỏ nhất không được nhỏ hơn bán kính mũi dao
Hình 2.1: Chiều sâu cắt khi tiện
*Bước tiến (Lượng tiến dao) (mm/vòng) :
Là quãng đường dịch chuyển của đỉnh dao theo phương chạy dao trong một vòng quay của phôi
Công thức xác định chất lượng bề mặt sau gia công:
8 r Ra = Rz 3.5 f : bước tiến (mm/vòng) r : bán kính mũi dao (mm)
Giá trị bề mặt sau gia công tinh Ra
Bán kính mũi dao r (mm)
*Vận tốc cắt và số vòng quay:
Tốc độ cắt là quãng đường mà điểm xa nhất trên bề mặt cắt di chuyển so với đỉnh dao trong một đơn vị thời gian Điều này cho thấy rằng, khi đường kính D của phôi tăng lên, tốc độ cắt V cũng sẽ tăng theo, trong khi số vòng quay n của trục chính vẫn giữ nguyên.
Để tính số vòng quay n của phôi (trục chính) khi biết tốc độ cắt V và đường kính chi tiết D, bạn có thể sử dụng công thức: n = 1000 V/πD (vòng/phút) Trong đó, n đại diện cho số vòng của phôi quay trong một phút Việc điều chỉnh hộp tốc độ theo số vòng quay này là cần thiết để đảm bảo hiệu quả cắt.
D: Đường kính của phôi đang gia công
Công thức xác định vận tốc cắt:
Vc = Dn/1000 (m/p) Bảng 2.2 Vận tốc cắt
Giới thiệu các lệnh hỗ trợ tiện CNC
Hiện nay, hầu hết các máy tiện NC và CNC đều sử dụng ngôn ngữ lập trình theo tiêu chuẩn ISO, được gọi là mã G (G-code), hay còn được biết đến với tên gọi lệnh G, viết tắt từ chữ Geometric Function.
Hệ điều khiển của FANUC với các phần mềm đi theo đều sử dụng mã
G Với từ lệnh G nó thông báo cho hệ điều khiển đường dịch chuyển
Các chức năng của mã G được thống kê trong bảng (2.3)
Bảng 2.3 Các chức năng của G
Mã đặc biệt Nhóm Chức năng
G00 G00 01 Chạy dao nhanh không cắt gọt
G01 G01 01 Nội suy đường thẳng (Cắt theo đường thẳng)
G02 G02 01 Cắt cung tròn theo chiều kim đồng hồ (CW)
G03 G03 01 Cắt cung tròn theo chiều ngược chiều kim đồng hồ
CCW) G04 G04 00 Lệnh trễ (Thời gian trễ /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)
G40 G40 07 Lệnh hủy bỏ chế độ bù 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 Giới hạn tốc độ tối đa trục chính(vg/ph)
G71 G71 00 Chu trình cắt thô theo trục Z
G72 G72 00 Chu trình cắt thô theo trục X
G73 G73 00 Chu trình tiện thô phôi đúc
G74 G74 00 Chu trình cắt thô theo trục Z có ngắt phoi
G75 G75 00 Chu trình cắt thô theo trục X có ngắt phoi
G76 G76 00 Chu trình cắt ren có mở me cắt
G90 G77 01 Chu trình cắt thô theo trục Z
G94 G79 01 Chu trình cắt mặt đầu (cắt thô theo trục X)
G96 G96 02 Tốc độ cắt dài không đổi (m/phút)
G97 G97 02 Tốc độ cắt góc không đổi (vòng /phút)
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
Giới thiệu các lệnh cắt gọt cơ bản tiện CNC
Với phương pháp điều khiển này, dụng cụ cắt sẽ di chuyển nhanh chóng từ vị trí hiện tại đến điểm đã được lập trình sẵn, đạt tốc độ chạy dao tối đa mà không thực hiện quá trình cắt.
Hệ điều khiển sẽ cho máy chạy từng trục một đến từng điểm đã cho trong câu lệnh
Dạng điều khiển này chủ yếu để dịch chuyển dao nhanh
Giá trị chuyển dịch theo trục Z
Giá trị dịch chuyển theo trục X hay tọa độ điểm đích tính theo phương X được lấy theo giá trị đường kính
* Chú ý : Đối với máy tiện CNC, khi sử dụng G00 thì dao luôn dịch chuyển theo phương hợp với trục Z hoặc trục W một góc 26 o
Hình 2.2: Dao di chuyển với lệnh G00
Dao di chuyển nhanh không cắt
Dao di chuyển cắt với tốc độ cắt (lượng chạy dao)
Lập trình gia công theo đường cắt (hình 2.3):
G00 T0101; Dao di chuyển nhanh không cắt đến điểm (1) gần bề mặt gia công
G00 X50 W1.; Dao di chuyển nhanh không cắt từ điểm (3) (4) để chuẩn bị cắt ngoài
Hình 2.3 Lập trình sử dụng G00
G00 U1 Z20.; Dao di chuyển nhanh không cắt từ điểm (9) (10) X200 Z150 M09; Dao di chuyển nhanh không cắt trở về điểm ban đầu
Khi làm việc với các giá trị tọa độ, cần lưu ý rằng dấu chấm (.) không được quên sau các giá trị tọa độ là số nguyên Tuy nhiên, có thể bỏ dấu chấm sau các giá trị tọa độ là số thập phân và giá trị không (0).
Nếu bỏ dấu chấm thì hệ điều khiển hiểu rằng đơn vị của giá trị dịch chuyển theo các trục toạ độ là micrômét (m)
X10 => Dịch chuyển dao theo trục X 0 (m) = 0.01 mm
X0 , Z0 , U0 , W0 , X12.3, Z34.5 => Được phép bỏ dấu chấm(.)
Trong dạng điều khiển này, dụng cụ cắt di chuyển từ vị trí hiện tại đến một điểm đã được lập trình theo đường thẳng Hệ điều khiển sẽ đồng thời điều khiển cả hai trục X và Z, giúp dao di chuyển một cách chính xác từ vị trí hiện tại đến điểm cần đến, đảm bảo quá trình gia công diễn ra hiệu quả.
Giá trị lượng chạy dao
Giá trị toạ độ theo trục Z
Giá trị dịch chuyển theo trục X hay tọa độ điểm đích tính theo phương X, được lấy theo giá trị đường kính
Hình 2.4 Lập trình sử dụng G01
Hình 2.5 Lập trình sử dụng G01
Dao di chuyển nhanh không cắt
Dao di chuyển cắt với tốc độ cắt (lượng chạy dao)
Lập trình gia công theo đường cắt (hình 2.3) :
G01 Z0 F0.1; Dao di chuyển đến điểm (2) để chuẩn bị cắt mặt đầu với lượng chạy dao 1 mm/v
X30 F0.15; Dao cắt mặt đầu với lượng chạy dao với lượng chạy dao 0.15 mm/v
G01 X54 Z-1.; Dao cắt dọc theo đường cắt từ (4) (5) với lượng chạy dao 0.15 mm/v
Z-5.; Dao cắt dọc theo đường cắt từ (5) (6) với lượng chạy dao 0.15 mm/v
X56.8; Dao cắt dọc theo đường cắt từ (6) (7)
X59.8 Z-6.5; Dao cắt dọc theo đường cắt từ (7) (8) với lượng chạy dao 0.15 mm/v
Z-23 F0.2; Dao cắt dọc theo đường cắt từ (8) (9) với lượng chạy dao 0.2 mm/v
Việc lập trình theo hệ tọa độ tuyệt đối hay tương đối phụ thuộc vào quan điểm và sự thuận tiện của người lập trình Chọn phương pháp nào sẽ giúp tối ưu hóa quá trình lập trình.
Ví dụ: Lập trình theo hệ toạ độ tương đối (Hình 2.5)
Lập lệnh dịch chuyển dao theo đường cắt sau (Hình 2.6):
Hình 2.6: Lập trình tiện lỗ
Với dạng điều khiển này, dao cắt sẽ dịch chuyển theo cung tròn từ điểm hiện tại tới điểm đích với lượng chạy dao đã được xác định
Giá trị bán kính Giá trị toạ độ theo trục Z
Giá trị toạ độ theo trục X
Lệnh dịch chuyển theo đường tròn
Mẫu câu lệnh viết theo thông số nội suy vòng tròn:
I: là khoảng cách từ điểm bắt đầu của cung tròn đến tâm cung tròn theo phương X
K: là khoảng cách từ điểm bắt đầu của cung tròn đến tâm cung tròn theo phương Z
Hình 2.7: Tiện cung R theo lệnh G02
G02 Dịch chuyển dao theo đường cung tròn cùng chiều kim đồng hồ
Dịch chuyển dao theo đường cung tròn ngược chiều kim đồng hồ
Ví dụ : Lập lệnh dịch chuyển dao theo đường cắt sau (Hình 2.5) (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) (H) (A)
Hình 2.8: Lập trình tiện cung R
G03 X30 Z- 4 R4 F0.07; Dao cắt dọc theo cung tròn từ
G01 Z-34.; (D) (E) có bán kính R=4mm với lượng chạy dao 0.07 mm / v;
Dao cắt dọc theo cung tròn từ
5mm với lượng chạy dao 0.07 mm / v;
*Ví dụ: Lập trình theo hệ tọa độ tương đối (Hình 2.8)
G03 U8 W- 4 R4 F0.07; Dao cắt dọc theo cung tròn từ
G01 W-30.; (D) (E) có bán kính R =4mm với lượng chạy dao 0.07 mm / v;
Lập trình theo hệ tọa độ tương đối với thông số nội suy (I,K) (Hình 2.8) Chương trình :
Dao cắt dọc theo cung tròn từ
5mm với lượng chạy dao 0.07 mm / v;
G03 U8 W- 4 I0 K-4 F0.07; Dao cắt dọc theo cung tròn từ (D) (E) có bán kính R=4mm, sử dụng thông số nội suy cung tròn I,K với F = 0.07mm/v;
+Giá trị của I (khoảng cách từ điểm bắt đầu của cung tròn đến tâm cung tròn) lấy theo giá trị bán kính
+Dấu (-), (+) của trị số I,K tuỳ thuộc vào vị trí tâm của cung tròn ở góc phần tư nào( I,II,III,IV) và được xác theo sơ đồ sau:
Dao cắt dọc theo cung tròn từ
(F) (G) có bán kính R=5 mm sử dụng thông số nội suy cung tròn I,K, với f = 0.07mm/v;
I- _,K- _ I- _,K+ _ Điểm bắt đầu của cung tròn
Hình 2.9 Sơ đồ theo hệ tọa độ tương đối với thông số nội suy (I,K)
Lập trình gia công theo đường cắt (Hình 2.10):
( Lệnh tuyệt đối ) ( Lệnh tương đối ) (A) (B) : ………
- Lựa chọn thời gian tạm dừng:
Thời gian tạm dừng (dwell time) trong quá trình cắt thường rất ngắn, thường chỉ dưới một giây Vì dwell là thời gian không gia công, việc lựa chọn thời gian ngắn nhất cần thiết để hoàn tất hoạt động là rất quan trọng Do đó, việc xác định thời gian dwell phù hợp là trách nhiệm của các nhà lập trình, nhưng nhiều lập trình viên vẫn thường cài đặt thời gian quá dài, dẫn đến hiệu suất không tối ưu.
Lệnh này cho phép dụng cụ ngừng hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, rất hữu ích khi cắt rãnh để làm phẳng đáy rãnh hoặc trong quá trình bẻ phoi khi khoan.
Hình 2.11: Lệnh trễ khi cắt rãnh và khi khoan
Các giá trị trễ phụ thuộc vào từ lệnh G98 hay G99
Giá trị trễ Giá trị trễ
Lệnh trễ khi khoan Lệnh trễ khi cắt rãnh
- Nếu đi với G99 thì giá trị trễ tính bằng giây (từ 0.001 đến 9999.999 giây)
- Nếu đi với G98 thì giá trị trễ tính bằng số vòng quay của trục chính (từ 0.001 đến 9999.999 vòng)
G99 G04 X3 ; : Thời gian dừng lại là 3 giây
G98 G04 X3 ; : Thời gian dừng lại sau 3 vòng quay của trục chính
* Khoảng thời gian trễ được tính theo công thức sau:
2.6.5 Tự động trở về điểm gốc (G28)
Lệnh G28 cho phép dụng cụ cắt tự động quay về điểm gốc máy (điểm R) sau khi hoàn thành quá trình gia công Lệnh này thường được sử dụng vào cuối chương trình hoặc khi cần trở lại vị trí gốc để hệ thống đo dịch chuyển nhận diện chính xác.
Trong đó giá trị toạ độ theo trục X và trục Z là của điểm trung gian mà dao sẽ đi qua đó trước khi về điểm R
Ví dụ : Lập trình sử dụng G28 (hình 2.12)
Số vòng quay của trục chính (v/ph) (s)
Hình 2.12 Hướng đi của dao qua điểm trung gian
Chú ý: + Trường hợp trở về thẳng điểm R, việc lập trình như sau: G28 U0 W0;
Đường đi sẽ đi qua điểm trung gian, là điểm gốc tọa độ chi tiết, trước khi trở về điểm gốc R Điều này có thể gây ra nguy hiểm, như thể hiện trong hình 2.13 Điểm tham chiếu của máy sẽ là điểm trước khi trở về điểm R, với điểm trung gian tùy chọn.
Hình 2.13 Sơ đồ về gốc máy của dao khi viết sai câu lệnh
2.6.6 Lập trình theo toạ độ tuyệt đối (G90) và tương đối (G91)
Trong kỹ thuật lập trình thường sử dụng G90, nhưng trong một số trường hợp việc sử dụng lập trình theo toạ độ tương đối thì thuận tiện hơn
Theo toạ độ tuyệt đối G90
Theo toạ độ tương đối G91
+ Chữ cái U được dùng thay cho chữ X , chữ cái W được dùng thay cho chữ Z, khi đó có thể không cần dùng G90 hay G91 ở trong câu lệnh
+ Kỹ thuật lập trình sử dụng G90, G91 tuỳ thuộc vào phần mềm điều khiển của các hãng sản xuất và từng loại máy tiện, phay …
2.6.7 Thiết lập hệ thống làm việc (G50)
Khi gia công theo chương trình, hệ điều khiển cần nhận diện vị trí dao tại điểm gốc chương trình Po Do đó, việc thiết lập hệ thống làm việc thông qua lệnh G50 là cần thiết.
Trong đó giá trị X , Z là toạ độ điểm bắt đầu của dao Po( X ,Z )
Hệ điều khiển xác định vị trí của dao Po so với điểm gốc chương trình W tại X0, Z0 Quá trình này diễn ra nhờ bộ xử lý, giúp tính toán và điều khiển hoạt động của máy gia công.
Nhưng việc sử dụng G50 trong kỹ thuật lập trình còn phụ thuộc vào phần mềm điều khiển của từng hãng, với từ lệnh này không được tiêu chuẩn hóa
Phần mềm điều khiển cho máy tiện CNC, Sử dụng từ lệnh G50 để giới hạn tốc độ tối đa của trục chính
Trong đó: S : Khai báo tốc độ tối đa của trục chính (v/ph);
Với câu lệnh này thường đặt ngay đầu mỗi chương trình gia công
G50 S2000; Giới hạn số vòng quay trục chính S = 2000 vòng/phút G00 T0101;
2.6.8.1 Chức năng chọn dụng cụ gia công (T)
Khi thực hiện gia công, việc lựa chọn dao phù hợp với bề mặt cần gia công là rất quan trọng Quyết định này dựa trên chức năng của dụng cụ theo quy định của hệ điều khiển.
* Mẫu từ lệnh: * Bao gồm: Địa chỉ T và 4 chữ số tạo thành 2 nhóm
T … nhóm thứ hai chỉ OFFSET( bù) dao, nhóm thứ nhất chỉ số hiệu dao,
Nếu nhóm thứ hai là 00 tức là bỏ OFFSET dao
* Nếu nhóm thứ hai là hai số không (00) tức là bỏ OFFSET dao
2.6.8.2 Chức năng chọn tốc độ trục chính (S)
Tốc độ quay của trục chính được xác định bằng chức năng (S), tốc độ quay được tính bằng vòng/phút hoặc mét/phút
*Trường hợp tốc độ tính theo (vòng/phút)
G97 S M03(M04); Điều khiển số vòng quay của trục chính (n) không đổi;
Số vòng quay quay của trục chính(vòng/ phút)
Trục chính quay thuận(ngược chiều kim đồng hồ), với hướng nhìn vào mặt đầu trục chính;
Trục chính quay thuận chiều kim đồng hồ với tốc độ 1000 vòng/phút
Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ 500 vòng/phút
*Trường hợp tốc độ tính theo(mét/phút)
Trục chính quay thuận chiều kim đồng hồ với tốc độ 100 m/phút
Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ 150 m/phút
Tốc độ dài của trục chính tỷ lệ nghịch với đường kính của phôi trong quá trình cắt, dẫn đến tốc độ cắt rất lớn khi dao tiếp cận tâm Do đó, khi sử dụng mã G96, cần áp dụng lệnh G50 S… để giới hạn tốc độ cắt.
…… Điều khiển vận tốc dài của trục chính (V) không đổi;
Giá trị vận tốc dài của trục chính(mét/ phút)
Trục chính quay thuận(ngược chiều kim đồng hồ), với hướng nhìn vào mặt đầu trục chính;
V = 100 m/ph, nhưng số vòng quay của trục chính tối đa là 2000
2.6.8.3 Chức năng chọn lượng dịch chuyển dao (F)
Lượng dịch chuyển dao được xác định bằng chức năng F Lượng dịch chuyển có đơn vị có thể là mm/vòng hoặc mm/phút
* Trường hợp lượng dịch chuyển là mm/phút(hình 2.14)
Hình 2.14 Lượng dịch chuyển dao là mm/phút
G98 G01 X25 Z10 F80 ; Dịch dao tới điểm có toạ độ X = 25 mm; Z
= 10 mm; Lượng dịch chuyển F = 80 mm/phút
* Trường hợp lượng dịch chuyển là mm/vòng (hình 2.15)
Hình 2.15 Lượng dịch chuyển dao là mm/vòng
Dịch chuyển Theo mm/vòng
Giá trị dịch chuyển Dịch chuyển
G99 G01 X25 Z10.F0.25 ; Dịch dao tới điểm có toạ độ X = 25 mm; Z =
10 mm; Lượng dịch chuyển F = 80 mm/phút
* Trưòng hợp tiện ren (G32, G76, G92) (hình 2.16)
Các lệnh G32, G76, G92 được dùng trong chương trình khi cắt ren liên tục hoặc cắt ren theo chu trình (trong giáo trình chỉ đề cập tới G92)
Trong đó: G32, G92, G76: là mã lệnh khi cắt ren
Hình 2.16 Dịch chuyển dao khi tiện ren
G92 X50 Z-30 F1.5 ; Tiện ren có bước ren F = 1.5 mm
2.6.8.4 Tính toán bù bán kính mũi dao, các chức năng (G40,G41,G42)
Dao tiện dùng để tiện mặt trụ ngòai hay mặt trụ trong thường có bán kính ở đầu mũi dao
Giá trị bán kính mũi dao R thay đổi tùy thuộc vào loại dao và nhà sản xuất Để điều chỉnh bán kính mũi dao, chúng ta sử dụng các mã lệnh phù hợp.
G40 : hủy bỏ hiệu chỉnh bán kính mũi dao
G41 : hiệu chỉnh bán kính dao trái
G42: hiệu chỉnh bán kính dao phải
Mũi dao tưởng tượng và vị trí so với điểm chuẩn của dụng cụ cắt
Việc không tính toán bù bán kính mũi dao có thể dẫn đến sai số trong quá trình gia công Dưới đây là một số trường hợp thường gặp liên quan đến vấn đề này.
Hình 2.18 Tiện trụ ngoài và mặt đầu
Hình 2.19 Mũi dao khi tiện côn
Hình 2.20 Dịch chuyển dao khi tiện cung
Muốn đúng: Điểm điều khiển phải là tâm dao và nằm cách quỹ đạo lập trình một khoảng bằng bán kính mũi dao
Hình 2.21 Sử dụng lệnh bù dao
-Dời tâm dao một khoảng I và K về phía mũi dao tưởng tượng
-Cho tâm dao nằm cách quỹ đạo lập trình một khoảng bằng bán kính dao nhờ lệnh G42 (hay G41)
Offset dao bên trái và bên phải khi gia công trụ ngoài
Offset dao bên trái và bên phải khi gia công trụ trong
Các chức năng M chủ yếu là các lệnh mở máy, tắt máy, đóng và mở chất làm mát …
Bảng 2.4 Các chức năng phụ
- Khi có M00 chương trình sẽ dừng lại đồng thời dừng trục chính,đóng chất làm mát
- Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
-Chương trình sẽ dừng lại khi sử dụng công tắc OFF và tiếp tục khi sử dụng công tắc ON trong bảng điều khiển của máy
Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
-Tất cả các hoạt động sẽ dừng lại và NC đặt lai các chế độ đã có
- Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
- Như M02 nhưng không đặt lại chế độ mà tự động quay trở về đầu chương trình
- Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
Cho trục chính quay cùng chiều kim đồng hồ
- Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
Cho trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ
- Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
7 M05 Dừng trục chính - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
8 M08 Mở chất làm mát - Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
9 M09 Đóng chất làm mát - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
- ổ tích dao quay cùng chiều kim đồng hồ để thay dao
- Có hiệu lực chỉ ở trong câu lệnh
- ổ tích dao quay ngược chiều kim đồng hồ để thay dao
- Có hiệu lực chỉ ở trong câu lệnh
Thay đổi tốc độ trục chính ở mức thấp
-Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
Thay đổi tốc độ trục chính ở mức cao
-Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
- Cuối lát cắt,dao ra khỏi mặt gia công theo đường vát 45 o
- Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
- Cuối lát cắt,dao ra khỏi mặt gia công không theo đường vát 45 o mà theo đường vuông góc
- Có hiệu lực ở cuối câu lệnh
- Chương trình con sẽ được thực hiện ở trong chương trình chính
- Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh
17 M99 Kết thúc chương trình con - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh.
Giới thiệu các lệnh chu trình tiện CNC
2.7.1 Chu trình tiện trụ ngoài (G90, G71)
X_: Giá trị về đường kính
Z_ : Giá trị về chiều dài
F _: Giá trị về bước tiến
Cắt thô đường kính trong, đường kính ngoài, rãnh mặt theo chu kỳ khép kín Cấu trúc lệnh:
U1 : Chiều sâu cắt một lát cắt
R: Lượng nhấc dao khỏi bề mặt khi lùi dao sau mỗi lát cắt
P : Câu lệnh bắt đầu chu trình
Q_: Câu lệnh kết thúc chu trình
U 2 : Lượng dư để lại để tiện tinh theo đường kính
W: Lượng dư để lại để tiện tinh theo chiều dài
F_: Bước tiến dao mm/vòng
2.7.2 Chu trình tiện rãnh, cắt đứt.G75
Cắt thô đường kính trong, đường kính ngoài, mặt đầu, rãnh ngoài theo chu kỳ khép kín
R(1): Lượng dịch chuyển dao sau mỗi lát cắt
X_: Tọa độ điểm đến theo đường kính
Z_: Tọa độ điểm đến theo chiều dài
P_ : Chiều dài đoạn ngắt phoi
Q_: Chiều sâu mỗi lát cắt(nếu là dao cắt thì không cho vào)
R_: Lượng chạy dao sau mỗi lát cắt
F_: Bước tiến dao mm/vòng
P3000: Lượng dao tiến 3 mm sẽ lùi ra 0.1mm
Q1000: Là chiều dày lát cắt
R0.5: Dao lùi ra sau mỗi lát cắt
Với bề rộng rãnh bằng bề rộng dao:
F_: Bước tiến của mũi khoan
Khi cắt các bề mặt của chi tiết, việc sử dụng kỹ thuật lập trình thông thường đòi hỏi nhiều câu lệnh, đặc biệt khi cắt ren cần thực hiện nhiều lát cắt, mỗi lát cắt là một chu trình khép kín Sau một số lát cắt nhất định, bề mặt ren sẽ đạt yêu cầu kỹ thuật Do đó, kỹ thuật lập trình bằng từ lệnh G92 đã được giới thiệu để tối ưu hóa quá trình này.
Mẫu câu lệnh: a) Cắt ren khi có rãnh thoát dao b) Cắt ren
* Cắt ren khi có rãnh thoát dao thì thêm (M21) vào trong câu lệnh
Để cắt ren cạn dần, cần thêm ký hiệu (M22) vào trong câu lệnh Số lần cắt và chiều sâu mỗi lần cắt được xác định dựa trên bảng (2.17), tùy thuộc vào bước ren cần gia công.
Hình 2.23 Thông số của ren Hình 2.22.Chu trình khi cắt ren
Bảng 2.7 Chiều sâu cắt khi cắt ren
* Những điểm cần chú ý khi cắt ren:
1 Tốc độ quay của trục chính được xác định bằng từ lệnh G97
2 Khi máy bắt đầu chạy, một thời gian ngắn sau mới đạt được tốc độ ổn định, do đó phải tính toán khoảng cách trước và sau khi dao bắt đầu cắt phải được xác định sao cho khi dao đã có tốc độ cắt (hình 2.18)
Hình 2.24 Đồ thị tốc độ trong một chu trình cắt ren
Khoảng cách 1 và 2 được xác định theo công thức:
Trong đó: K1 - là hằng số, khoảng 0.002,
N - tốc độ quay của trục chính,
3 Đối với trường hợp không có rãnh thoát dao (ren cạn dần), trong câu lệnh phải có sử dụng chế độ (Chamfering ON) bằng lệnh M76, huỷ bỏ bằng M77
*.Lệnh cắt ren phức hợp :G76
Cắt ren trong, ren ngoài theo chu kỳ khép kín
P(1)_: Đứng sau P có 6 ký tự:
2 ký tự đầu là số lần cắt tinh cuối
2 ký tự tiếp theo thể hiện lượng ren bị cắt bỏ để vát mép
2 ký tự cuối cùng là góc của ren
Ví dụ: P021260 (Cắt tinh 2 lần, lượng ren vát mép 1,2L,góc đỉnh ren 60 độ) X,Z Tọa độ điểm tuyệt đối kết thúc ren
U,W Tọa độ điểm tương đối kết thúc ren
R(2) Dùng để tiện ren côn, hoặc xử lý độ côn của ren
P(2) Chiều cao ren (P=bước ren x hệ số 0.64)
Q(2) Chiều sâu lát cắt đầu tiên
P010060 (Cắt tinh cuối 1 lần, không vát mép,góc đỉnh ren 60 độ)
Z-24: Điểm cuối của chiều dài ren bao gồm cả bước ren cuối = 2mm
P1300: Chiều cao đỉnh ren 1.3 mm
Q350: Lát cắt đầu tiên 0.35 mm
M98 – Lệnh gọi chương trình con
Số hiệu chương trình con trong trường hợp gọi nhiều nhất bắt buộc phải gồm 4 chữ số
Chú ý kết thúc chương trình con phải có lệnh M99 để kết thúc lệnh
Số hiệu chương trình con
Mô phỏng chương trình
Chạy mô phỏng chương trình trên máy tính hoặc máy tiện CNC giúp hiển thị hình ảnh mô phỏng phôi và các hướng tiến của dao Những hình ảnh này được thể hiện theo chương trình đã được lập trình thông qua giao diện trên vùng điều khiển màn hình.
Vận hành máy tiện CNC
Kiểm tra máy
+ Trước khi vận hành máy chúng ta phải tiến hành kiểm tra tổng thể máy: + Máy phải sạch (không bụi bẩn, phoi bám)
+ Các thiết bị, dụng cụ phải để đúng nơi quy định
+ Dầu bôi trơn máy phải đủ (trên mức MIN)
Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ, nước làm mát cần phải đủ và đáp ứng đúng yêu cầu Nếu phát hiện thiếu nước làm mát, hãy bổ sung ngay và loại bỏ váng bẩn trên bề mặt Ngoài ra, nếu nồng độ dầu làm mát loãng (màu trắng nhờ), cần thêm dầu làm mát theo tỷ lệ 3 phần nước và 1 phần dầu.
Mở máy
+ Bật điện nguồn của máy
+ Ấn nút (POWER ON trên màn hình điều khiển)
+ Ấn nút Reset Alarm (màu vàng) khoảng 3 ÷ 5s trên màn hình để khởi động NC.
Thao tác di chuyển máy về chuẩn máy
Hình 3.1 Sơ đồ di chuyển dao về chuẩn máy
Để thực hiện việc về gốc máy, bạn hãy nhấn phím REF Sau đó, nhấn giữ các phím X và Z theo hướng gốc máy (đi lên và sang phải) cho đến khi đèn báo trên các phím sáng lên, lúc đó bạn đã hoàn thành việc về gốc máy.
Thao tác cho trục chính quay
- Sau khi bật máy và về gốc xong ta thực hiện bước chạy khởi động (khởi động trục chính)
- Chuyển màn hình sang chức năng soạn thảo (EDIT),đèn nút này sáng là được
- Nhấn phím PROG để trở về màn hình soạn thảo
- Nhấn MDI để đến chương trình O0000 (đó là màn hình soạn thảo chương trình chạy khởi động)
- Nhập chương trình chạy khởi động
VD: S300 M3; -> (Chạy trục chính với vận tốc 300 vòng/ph và quay theo chiều cùng chiều kim đồng hồ)
-> Hoàn thành bước khởi động trục chính.
Thao tác di chuyển các trục X,Z , C…ở các chế độ điều khiển bằng tay
Tọa độ tương đối Ý nghĩa giá trị
X U Giá trị tính theo đường kính
Z W Giá trị tính theo chiều dài băng máy,chi tiết
C H Góc quay trục chính(mâm cặp) với máy có Milling
Tọa độ tuyệt đối (X,Z,C) là tọa độ có giá trị cố định,ta không thể gán và cho một giá trị bất kỳ
Tọa độ tương đối (U,W,H) là tọa độ có giá trị không cố định,ta không thể gán và cho một giá trị bất kỳ
Muốn di chuyển các trục bằng tay ta thực hiện như sau:
Nhấn phím MPG để chọn trục di chuyển, sau đó sử dụng phím X hoặc Z để điều chỉnh bàn dao bằng tay quay Khi quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều, bàn dao sẽ di chuyển vào hoặc ra khỏi mâm cặp, điều chỉnh vị trí gần hoặc xa tâm phôi.
Để di chuyển trục C trên máy Milling, người dùng cần xoay mâm cặp theo góc mong muốn để thực hiện gia công Đầu tiên, hãy đăng nhập vào chế độ soạn thảo bằng phím EDIT, sau đó nhấn vào phím tương ứng với trục cần di chuyển.
Để di chuyển trục X bằng tay, bạn chỉ cần nhấn vào phím đèn báo sáng và sau đó quay vô lăng theo hướng mong muốn (chiều dương hoặc chiều âm của trục X) Tương tự, bạn cũng thực hiện các bước tương ứng để điều chỉnh trục Z.
Nhấn phím JOG sau đó chọn trục di chuyển bằng cách nhấn vào phím X hoặc Z để di chuyển bàn dao bằng phím bấm
Hình 3.2 Sơ đồ chiều của các trục X,Z,C…
Gá dao, gá phôi
- Vệ sinh dao ngoài và bề mặt tấm đệm lắp dao,dùng tay kiểm tra các bề mặt xem có dính phoi không
- Lắp tấm đệm vào ổ lắp dao sau đó đưa dao vào ổ lắp dao Đẩy dao sát mặt tỳ phía sau và giữ cho dao thẳng
- Đưa dao vào rồi đo chiều dài dao
Chú ý: Dao đủ cứng vững khi chiều dài L≤ 1,5 chiều cao H
- Tay phải giữ dao cố định , tay trái xiết đều 2 bu lông để ép tấm đệm gá dao ép sát vào dao
- Nới ốc hãm vòi để chỉnh vòi nước phun vào đầu dao rồi hãm chặt lại Không được dùng vật lặng để đập vòi nước, làm bẹp vòi nước
- Khi thao tác nên nhấn phím EDIT để an toàn trong quá trình thao tác
- Dùng súng khí xì sạch chấu, nếu chấu làm tinh mà kẹp đường kính lớn phải dùng tay xoa lên mặt tỳ kiểm tra xem có phoi không
- Cầm phôi đưa vào chấu, đẩy sát phần bậc của chấu hoặc cữ chặn Xoay nhẹ phôi 1 góc khoảng 1/8 vòng để bề mặt tiếp xúc tốt hơn
- Nếu phôi ≤ 10 thì phải xoay mâm cặp cho 1 chấu bất kỳ nằm theo chiều thẳng đứng hướng xuống dưới rồi tiến hành đẩy phôi vào
- Những chi tiết dài dùng cữ chặn phải đóng mở mâm cặp 2 lần ( lần đầu gá -> lần 2 mở + đóng mâm cặp nhanh đồng thời đẩy thẳng phôi sát cữ)
- Tương tự trên, với những chi tiết to nặng cần độ song song, vuông góc, đồng tâm cũng đóng mở mâm cặp 2 lần
- Kết hợp dùng chân đóng mâm cặp lại Nếu phôi dùng chống tâm thì chống tâm xong hãy đóng mở mâm cặp 1 lần nữa cho chi tiết thẳng tâm.
Cài đặt thông số dao
Dao được gá trên đầu và sắp xếp theo thứ tự, vì vậy nếu mũi dao bị hỏng, lượng bù dao đã nạp vào máy sẽ bị sai lệch Mũi dao có bán kính R, và đây là lượng bù dao cần tính toán trong lập trình Việc xác định điểm bắt đầu của dao là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình gia công.
Xác định điểm bắt đầu của dao là bước quan trọng để so sánh với điểm gốc của máy Điểm bắt đầu này được tính từ điểm gốc của phôi, đã được lập trong chương trình.
Cài đặt thông số phôi
Cách sét gốc tọa độ của phôi như sau:
+ Đo đường kính của chi tiết
+ Nhấn nút SPINDLE FWD cho mâm cặp quay ngược chiều kim đồng hồ
+ Dùng dao di chuyển bằng tay và quan sát hướng đi của dao, sao cho cách phôi khoảng 50mm
+ Chuyển chế độ vận hành ở X10 để đảm bảo không bị va chạm giữa dao và phôi đo.Nhấn nút HAND cho X, Z tiến về phía chi tiết gia công
+ Chạm mũi dao vào đường sinh của chi tiết gia công(quan sát thấy dao tạo trên chi tiết 1 vạch mờ và có phoi bắn ra)
Nhấn nút OFFSET trên bảng điều khiển máy để mở bảng offset dao Tiếp theo, chọn bẳng G và nhập giá trị đường kính vào vị trí dao đang cài đặt, sau đó nhấn GEOM để hoàn tất.
+ Di chuyển dao cho chạm nhẹ vào mặt đầu của phôi sau đó nhập Z0 và nhấn GEOM vào bảng offset trên màn hình
Hoàn thành việc khai báo hệ trục tọa độ của phôi.
Nhập chương trình
+ Nhập tên chương trình vào máy (Chương trình đảm bảo chưa có trong máy)
+ Có thể nhập chương trình trực tiếp bằng tay hoặc viết chương trình vào máy tính sau đó chuyển chương trình ra máy bằng đường truyền cáp
Sau khi viết chương trình,sử dụng bàn phím trên bảng điều khiển để nhập chương trình vào bộ nhớ NC
Nội dung chương trình đã nhập có thể được kiểm tra trên màn hình Khi thực hiện chương trình, máy sẽ hoạt động theo các khối lệnh đã được lập trình.
Sau khi nhập chương trình vào, cần kiểm tra lại chương trình một cách cẩn thận xem có nhập sai hay thiếu dữ liệu hay không.
Mô phỏng, chạy thử
+ Có thể chạy mô phỏng ngay trên máy tính trước khi chuyển ra máy
Để thử nghiệm chương trình trên máy, bạn có thể sử dụng chức năng khóa máy (nhấn phím MACHINE LOCK) để chạy chương trình chỉ với mâm cặp và việc chọn dao hoạt động Ngoài ra, bạn cũng có thể di chuyển gốc gia công ra ngoài phôi bằng cách sử dụng G54 trước khi tiến hành chạy thử chương trình.
Tắt máy
Sau khi máy hoạt động xong ta thực hiện việc tắt máy như sau:
- Đưa dao về chuẩn máy
- Nhấn nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop)
- Ngắt nguồn điện ra khỏi máy.
Vệ sinh công nghiệp
+ Cắt điện trước khi làm vệ sinh
+ Lau chùi dụng cụ đo, máy tiện CNC
+ Sắp đặt dụng cụ, thiết bị đúng quy định,vệ sinh công nghiệp + Dùng súng khí thổi sạch phoi bám trên toàn bộ máy
+ Hót sạch phoi ra khỏi máy cẩn thận, sạch sẽ.
