CHƢƠNG V. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CÔNG CỤ CNC
5.1 . Chương trình NC
5.1.1
Đặc điểm của chương trình NC
Một chương trình NC được tạo nên bởi một chuỗi các lệnh khiển cho một máy
tính hay một máy NC tiến hành một công việc xác định. Với các máy NC, công việc
này là chế tạo một chi tiết cụ thể bằng chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết.
Các chương trình bộ phận (part program) như vậy chứa tất cả các thông tin hành
trình cần thiết cũng như các thông tin về dịch chuyển và một số lệnh khác để gia
công chi tiết một cách tự động hoàn toàn.
5.1.2
Cấu trúc và nội dung của chương trình
Cấu trúc của một chương trình NC đã được quy chuẩn hoá. Về cơ bản chương
trình NC gồm nhiều câu lệnh, trong mỗi câu lệnh lại gồm một hoặc nhiều từ
lệnh, cuối cùng mỗi từ lệnh lại là tổ hợp của ký tự địa chỉ và giá trị số như trong
hình bên.
Các thành phần chính bao gồm:
- Số hiệu chương trình (program number)
Trong hệ điều khiển có thể lưu giữ nhiều chương trình NC, vì vậy các số hiệu
chương trình được sử dụng để sắp xếp chúng theo thứ tự số (numerical order).
Các số hiệu thường dùng gồm chữ cái P, O và dãy số 4 chữ số tiếp sau (từ 0000
– 9999). Nếu ta nhập vào ít chữ số hơn, hệ điều khiển sẽ tự động chuyển thành
định dạng 4 chữ số, ví dụ O1 thành O0001.
O0001;
G91 G28 Z0 T9001;
M06;
Sè hiÖu ch¦ ¬ng tr×nh
1 khèi lÖnh
N1;
G90 G00 G54 X90.0 Y105.0;
Sè thø tù c©u lÖnh
Ch¦ ¬ng tr×nh
bé phËn
§Þa chØ + Gi¸ trÞ sè
Tõ lÖnh
G91 G28 Z0 M05;
M01;
M06;
1 khèi lÖnh
N2;
G90 G00 G54 X0 Y0;
...
...
...
G91 G28 Z0 M05;
M30;
Sè thø tù c©u lÖnh
1 khèi lÖnh
Ch¦ ¬ng tr×nh
NC
Ch¦ ¬ng tr×nh
bé phËn
1 khèi lÖnh
Ngoài ra tùy thuộc vào hệ điều khiển, người ta có thể dùng ký hiệu % để bắt đầu
chương trình (ví dụ trên máy FP2-NC). Khi này tất cả các dữ liệu đứng ở trước ký
hiệu % sẽ được hệ điều khiển bỏ qua.
- Chương trình bộ phận (part program)
Chứa các thông tin cần thiết cho việc thực hiện các bước gia công (cutting
process) tương ứng với mỗi dao cắt đơn (single cutting tool). Một chương trình
NC thường gồm một hoặc nhiều các chương trình bộ phận.
- Số thứ tự câu lệnh (sequence number)
Mỗi một câu lệnh bắt đầu bằng một số thứ tự câu lệnh bao gồm một chữ cái N
(number) và một con số tự nhiên đứng đằng sau (phạm vi lựa chọn từ N1 đến
N99999). Số thứ tự câu lệnh có thể đặc trưng cho bản thân câu lệnh (riêng lẻ)
hoặc đặc trưng cho một chuỗi câu lệnh thực hiện bước gia công cụ thể nào đó.
Vì vậy số thứ tự này giúp ta dễ dàng tìm ra các câu trong bộ nhớ của hệ điều
khiển trong trường hợp cần phải thay đổi một câu chương trình. Đặc biệt, số thứ
tự của mỗi câu lệnh riêng lẻ hay được sử dụng trong các câu lệnh cần gọi dụng
cụ cắt, để khi chương trình bị gián đoạn ta có thể dễ dàng quay trở lại được.
Giá trị của các con số tự nhiên không ảnh hưởng đến trình tự soạn thảo các câu
lệnh. Trình tự gia công do đó được xác định bởi trình tự xử lý câu lệnh. Chẳng
hạn người ta có thể ký hiệu thứ tự câu lệnh theo N1, N2, N3… hoặc nhảy cách
cứ 10 đơn vị một như N10, N20, N30…nhằm tạo thuận tiện cho việc chỉnh sửa
nội dung chương trình NC. Tuy nhiên nếu sử dụng nhiều mã N thừa có thể làm
tăng dung lượng bộ nhớ lưu giữ chương trình.
Mỗi số thứ tự câu lệnh chỉ được sử dụng một lần trong chương trình, nếu không
sẽ dẫn tới nhiễu loạn khó kiểm soát trong quá trình tìm kiếm câu lệnh hoặc nhảy
trở lại chương trình sau một gián đoạn nào đó.
Thông thường, số thứ tự câu lệnh được gán cho một chương trình bộ phận (part
program) ứng với một dụng cụ cắt đơn nào đó (single cutting tool) theo trình tự
tương ứng với các bước gia công được thực hiện.
- Ký tự địa chỉ (address)
Là các chữ cái A, B, C..., Z mang ý nghĩa riêng quy định bởi mỗi hệ điều khiển
lập trình gia công NC.
Các mã địa chỉ trên biểu diễn hai loại lệnh thường gặp trong chương trình NC:
Lệnh xác định chuyển động cắt của dao so với chi tiết: gồm
-
Loại chuyển động (tuyệt đối, gia tăng), đơn vị (mm, inch), vị trí tương
đối các hệ tọa độ được sử dụng.
2
-
Loại chuyển động cắt: định vị, nội suy cắt thẳng, nội suy cung tròn, cắt
ren...
-
Lượng chạy dao, thời gian dừng, lượng hiệu chỉnh dao.
Trên máy phay FANUC dùng các mã: G, X, Y, Z, R, I, J, K, H, D, P, Q, R, F.
Bảng 5.1. Một số ký tự địa chỉ thường gặp (hệ FANUC)
Mã địa chỉ
Ý nghĩa
: (ISO)/ O
(EIA)
Số hiệu chương trình
N
Số thứ tự câu lệnh
G
Mã định nghĩa chuyển động
X, Y, Z
Chuyển động theo hướng trục X, Y, Z
A, B, C
Chuyển động quay xung quanh trục X, Y, Z
R
Bán kính cung tròn, đường tròn; lượng vát góc
I, J, K
Giá trị tọa độ tâm cung tròn, tâm vát góc
F
Lượng chạy dao; bước cắt ren
S
Tốc độ quay trục chính
M
Chức năng máy
H
Số hiệu hiệu chỉnh
P, U, X
Thời gian dừng (dwell time)
P
Định danh số hiệu chương trình con
P, Q
Định danh số thứ tự câu lệnh được lặp lại trong
chương trình
P
Đếm số lần lặp
;
Mã kết thúc khối
Lệnh điều khiển hoạt động của máy NC: gồm chọn dao cắt và số
vòng quay trục chính, xác định số hiệu chương trình và số hiệu câu lệnh.
Máy phay FANUC dùng các mã: M, T, L, O, P, S.
Trên máy tiện FANUC về cơ bản ý nghĩa các ký tự địa chỉ giống với trên máy phay,
chỉ khác ở một số điểm sau:
-
Do máy tiện chỉ có chuyển động theo 2 trục X, Z nên chỉ cần các mã xác
định chuyển động cắt theo 2 trục này.
-
Sử dụng tọa độ tương đối U, W thay vì X, Z. Mã X trên máy tiện mang ý
nghĩa giá trị đường kính (bằng 2 lần tọa độ X thực tế), do các chi tiết gia
công trên máy tiện thường là trụ tròn xoay, biên dạng mặt cắt ngang tròn và
phép đo kích thước đường kính dễ dàng hơn so với đo kích thước bán kính.
-
Mã địa chỉ T vừa dùng để chọn dao vừa để chọn số hiệu hiệu chỉnh dao.
3
Các mã chuyển động cắt trên máy tiện FANUC là: G, X, Z,U, W, R, I, K, P, Q,
D, F. Các địa chỉ G, M thường có nhiều hơn 1 chức năng. Các địa chỉ còn lại, ngoại
trừ X, U, P thì đều chỉ có duy nhất 1 chức năng.
- Giá trị số (numerical value/ data)
Các giá trị số theo sau các ký tự địa chỉ có thể là số nguyên hoặc số thập phân,
tùy theo định dạng nhập dữ liệu quy định bởi mỗi mã.
Các mã X,Y, Z, I, J, K, R, Q, U, W là các mã chỉ tọa độ vị trí, ta có thể nhập số
có hoặc không có dấu chấm thập phân. Nếu không có dấu thập phân, đơn vị được
tính theo độ phân giải của hệ điều khiển, là 0.001 mm (lập trình theo hệ mét- metric
programming) và 0.0001 in. (lập trình theo hệ Inch- programing in inches).
Ví dụ:
Hệ Mét
Hệ Inch
Nhập vào
Giá trị (mm)
Nhập vào
Giá trị (inch)
X1.
X = 1.0
X1.
X = 1.0
X1
X = 0.001
X1
X = 0.0001
X100
X = 0.100
X100
X = 0.0100
Các mã khác chỉ cho phép nhập giá trị nguyên, ví dụ G01 hoặc M06...
- Từ lệnh (word)
Từ lệnh là đơn vị nhỏ nhất xác định một chức năng nào đó, nó chứa đựng các
thông tin hình học, công nghệ hoặc thông tin kỹ thuật của chương trình. Đó cũng
chính là các lệnh điều khiển máy.
Trong một số bộ điều khiển, khi lập trình, ở những từ lệnh có các số 0 đứng
trước các chữ số có nghĩa thì có thể lược bớt, chẳng hạn N0001 có thể viết thành
N1, lệnh G00 có thể viết là G0…
Theo tính chất tác động của lệnh, người ta phân chia chúng thành hai loại:
- Lệnh có hiệu lực tác dụng kéo dài cho đến khi nó bị xoá hoặc thay thế bởi
một lệnh khác cùng loại gọi là lệnh tác dụng theo phương thức MODAL. Ví dụ:
lệnh F200 vẫn có hiệu lực cho tới khi một lệnh F khác (chẳng hạn F120) được chỉ
định...
- Lệnh chỉ có tác dụng trong bản thân câu lệnh chứa nó gọi là lệnh tác dụng
theo phương thức THEO CÂU LỆNH.
Ví dụ:
Lệnh G02 chỉ có hiệu lực trong khối lệnh chứa nó...
Dưới đây là bảng một số địa chỉ thông dụng (bắt đầu các từ lệnh) và mô tả của
chúng:
4
Bảng 5.2.. Các địa chỉ lệnh và mô tả của chúng
Mã
Chức năng
G
Xác định phương thức gia công ở mỗi khối lệnh hoặc các dịch chuyển
dọc theo các trục. Trước lệnh này, NC phải chuẩn bị cho các dịch
chuyển trong mỗi khối. Vì vậy, chức năng G còn được gọi là “chức
năng chuẩn bị” (preparatory function)
Ví dụ: G00... dịch chuyển nhanh không cắt dọc theo các trục
Các chức năng hỗn tạp (miscellaneous function), dùng để hỗ trợ các
chức năng gọi bởi mã G.
M
Dùng để đóng/mở các chức năng vận hành máy, chẳng hạn: dừng
chương trình, chuyển động quay trục chính hoặc đóng/mở xả chất làm
mát...
Ví dụ: M08: xả chất làm mát, M09: ngừng xả chất làm mát
Tốc độ quay trục chính (vg/ph)
S
Ví dụ: S400...Tốc độ quay trục chính 400 vg/ph
F
Lượng tiến dao (mm/ph), Ví dụ: F100...Lượng tiến dao 100 mm/ph
T
Số hiệu dao cắt, Ví dụ: T1...Gọi dao số hiệu 1 tại vị trí thay dao
D
Số hiệu hiệu chỉnh bán kính dao cắt
Ví dụ: D1...Gọi số hiệu hiệu chỉnh dao 1 trên màn hình hiệu chỉnh dao
Số hiệu hiệu chỉnh chiều dài dao cắtVí dụ: H1...Gọi số hiệu hiệu chỉnh
H
dao 1 trên màn hình hiệu chỉnh dao
- Khối lệnh (block, statement)
Khối lệnh là đơn vị lệnh nhỏ nhất xác định một thao tác máy. Các từ lệnh
trong một khối lệnh được sắp xếp theo một trình tự xác định gọi là cú pháp, ví
dụ:
N01
G00
X15
Z2
S1000
M08;
Hình dưới đây minh họa cấu trúc của chương trình NC.
Thông tin dịch chuyển
Số thứ Mã
tự câu
dịch
Thông tin vận hành máy
Các trục tọa độ
chuyển
N
G
N1
G90
N2
G00
N3
G00
N4
G01
X
Y
Z
Z-200
X50.0
Y35.5
Z-150
5
Lượng
Số
Dụng
Chức
chạy
dao
vòng
quay
cụ cắt
năng
phụ
F
S
T
M
F100
S3000
T0102
M03
5.1.3 . trình chính và chương trình con
Chương trình để gia công toàn bộ chi tiết được gọi là chương trình chính.
Trong quá trình gia công trên máy CNC, nếu có chế độ cắt được lặp lại cả về
vị trí cắt và phương thức cắt thì phần chương trình NC tương ứng với nó có thể
được biểu diễn dưới dạng một chương trình con. Khi này chương trình chính gọi
chương trình con bằng lệnh M98, thực hiện chương trình con, rồi trở về chương
trình chính bằng lệnh M99. Trong chương trình chính cần phải chỉ rõ số hiệu
chương trình con được gọi và số lần lặp lại chương trình con đó. Việc lập trình bằng
chương trình con giúp rút ngắn đáng kể độ dài chương trình NC, giảm dung lượng
bộ nhớ lưu trữ và tránh được các sai sót khi lập trình.
Chương trình chính
Chương trình con
O0001;
N1……………...;
N2 M98 P200 L2;
N3……………...;
N4 M98 P200;
N5………………
…
O200;
N1……….;
N2……….;
N3……….;
…
…
N20 M99;
Gọi
lần 1
Gọi
lần 2
Hình 5.2. Chương trình chính và chương trình con
Trong lệnh dưới đây hệ điều khiển nhảy tới thực hiện từ câu lệnh có số hiệu chỉ
định bởi H trong chương trình con số hiệu chỉ định bởi P, và số lần lặp lại thao tác
trên được chỉ định bởi L.
M98 P_ H_ L_;
Chú ý rằng số lần lặp tối đa trên máy hệ FANUC là 9999 và cho phép gọi lồng
chương trình con tới 4 lần.
Lệnh M99 còn được dùng để lặp lại một đoạn không quan trọng ở phần đầu
chương trình NC, giúp cho quá trình khởi động- làm “nóng máy” CNC:
Dưới đây là chương trình NC minh họa lập trình với M98, M99:
6
+Y
1
2
8
+X
W
10
4
3
Chương trình chính (O1)
O1;
N1;
G90 G00 G54 X0 Y0;
G43 Z30.0 H1 S700 T2;
M03;
G99 G81 Z-25.0 R10.0 F120 K0; Gọi chu trình khoan lỗ điểm G81
K0: không khoan tại (X0,Y0)
M98 P2;
Gọi chương trình con O2 Khoan các lỗ 1-4
G91 G28 Z0 M05;
M01;
M06;
M30;
Chương trình con (O2)
O2;
X10.0 Y8.0;
Lỗ 1
Lỗ 2
X-10.0;
Y-8.0;
Lỗ 3
X10.0;
Lỗ 4
G80;
M99;
5.2 . Lập chương trình
5.2.1
Các chức năng trong lập trình NC
a, Các chức năng dịch chuyển :
Các chức năng G còn được gọi là các chức năng chuẩn bị (preparatory function), vì nó
xác định cách thức gia công và chế độ dịch chuyển theo các trục trong một câu lệnh cụ
thể.
Hàm G được chia ra thành hai loại chính:
7
-
Tác động THEO CÂU LỆNH (One-shot G code): Hàm G chỉ có hiệu lực trong một
câu lệnh xác định. Bao gồm các lệnh thuộc nhóm 00 (ngoại trừ G10 và G11).
-
Tác động theo kiểu MODAL (Modal G code): Hàm G giữ nguyên hiệu lực cho đến
khi một hàm G khác cùng nhóm được chỉ định. Bao gồm các nhóm lệnh khác với
nhóm 00.
Ví dụ: G00 và G01 đều tác động theo kiểu MODAL, thuộc nhóm 01.
G01 X_ Y_;
G01
X_;
hợp
lệ
những câu lệnh này
Y_;
G00 X_ Y_;
Dưới đây là một số hàm G sử dụng trên máy phay và tiện FANUC:
Bảng 5.3. Một số hàm G trên máy phay FANUC
Mã G
Nhóm
lệnh
Chạy dao nhanh
G00
G01
G02
01
00
02
G21
G28
G30
06
00
Chọn mặt phẳng gia công XZ
Dữ liệu số nhập theo hệ inch
Dữ liệu số nhập theo hệ mét
Về điểm 0
Về điểm 0 thứ hai/ba, bốn
Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao
G40
G41
Dừng đều đặn
Chọn mặt phẳng gia công YZ
G19
G20
Nội suy cung tròn, thuận chiều kim đồng hồ
Chọn mặt phẳng gia công XY
G17
G18
Nội suy đường thẳng
Nội suy cung tròn, ngược chiều kim đồng hồ
G03
G04
Chức năng
07
Hiệu chỉnh bán kính dao, trái
G42
Hiệu chỉnh bán kính dao, phải
G43
Hiệu chỉnh chiều dài dao, +
G44
08
Huỷ bỏ hiệu chỉnh chiều dài dao
G49
G52
G53
G54-G59
Hiệu chỉnh chiều dài dao, -
00
12
Đặt hệ tọa độ cục bộ
Chọn hệ tọa độ máy
Chọn hệ tọa độ làm việc 1-6
8
trong
G73
Chu trình khoan nhanh lỗ sâu
G74
Chu trình tarô ren (ren trái)
G76
Chu trình doa tinh
G80
Huỷ bỏ chu trình gia công lỗ
G81
Chu trình khoan điểm
G82
Chu trình khoét (phẳng)
G83
09
Chu trình khoan lỗ sâu
G84
Chu trình tarô ren (ren phải)
G85
Chu trình doa
G86
Chu trình doa
G87
Chu trình doa từ phía sau
G88
Chu trình doa
G89
Chu trình doa
G90
G91
G92
G94
G95
G98
G99
03
00
05
10
Lập trình theo kích thước tuyệt đối
Lập trình theo kích thước tương đối
Thay đổi hệ tọa độ làm việc
Đặt tốc độ trục chính lớn nhất
Lượng chạy dao mm/ph
Lượng chạy dao mm/vg
Về điểm ban đầu (chu trình gia công lỗ)
Về điểm R (chu trình gia công lỗ)
Bảng 5.4. Một số hàm G trên máy tiện FANUC
Mã G
Nhóm
lệnh
Chức năng
G00
Chạy dao nhanh
G01
Nội suy đường thẳng
G02
01
00
02
Chọn mặt phẳng gia công XZ
Chọn mặt phẳng gia công YZ
G19
G20
Dừng đều đặn
Chọn mặt phẳng gia công XY
G17
G18
hồ
Nội suy cung tròn, ngược chiều kim đồng
hồ
G03
G04
Nội suy cung tròn, thuận chiều kim đồng
06
Dữ liệu số nhập theo hệ inch
9
Dữ liệu số nhập theo hệ mét
G21
G28
G30
G32
00
01
Về điểm 0
Về điểm 0 thứ hai/ba, bốn
Cắt ren
G40
Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao
G41
Hiệu chỉnh bán kính dao, trái
G42
07
Hiệu chỉnh bán kính dao
G46
(tự động xác định hướng hiệu chỉnh)
Thiết lập hệ tọa độ
G50
G52
Thiết lập giới hạn tốc độ trục chính
00
Đặt hệ tọa độ cục bộ
Chọn hệ tọa độ máy
G53
G54-G59
Hiệu chỉnh bán kính dao, phải
12
Chọn hệ tọa độ làm việc 1-6
G70
Chu trình tiện tinh
G71
Chu trình tiện thô ngoài/trong
G72
Chu trình gia công thô mặt đầu
G73
00
Chu trình cắt theo vòng lặp kín
G74
Chu trình cắt đứt, khoan lỗ sâu
G75
Chu trình tiện rãnh ngoài/trong, cắt đứt
G76
Đa chu trình cắt ren
G90
Chu trình tiện ngoài/trong
G92
09
Chu trình gia công mặt đầu
G94
G98
G99
Chu trình cắt ren đơn
05
Lượng chạy dao mm/ph
Lượng chạy dao mm/vg
Một số chú ý khi lập trình với hàm G:
-
Vị trí hàm G dùng trong câu lệnh phải đứng trước các địa chỉ khác (ngoại trừ
G và M) dùng bổ sung cho chế độ thiết lập bởi hàm G nói trên.
-
Cho phép tối đa là ba hàm G (mà mỗi hàm thuộc về các nhóm khác nhau) có
thể xuất hiện đồng thời trong một câu lệnh.
-
Nếu có nhiều hơn một hàm G thuộc cùng nhóm xuất hiện trong một câu lệnh,
chỉ có hàm G cuối cùng có hiệu lực.
-
Khi mới bật nguồn, các hàm G sau được mặc định: G00, G40, G53, G80.
Sau đây ta sẽ trình bày về một số hàm G tiêu biểu và các ứng dụng trong lập
trình của chúng.
10
a1. Lập trình với kích thước tuyệt đối và tương đối (G90, G91)
Để lập trình với kích thước tuyệt đối và tương đối, ta dùng các lệnh G90 và G91
tương ứng.
Lệnh:
G90 X_ Y_ Z_;
G91 X_ Y_ Z_;
Trong đó:
G90
Kích thước tuyệt đối
G91
Kích thước tương đối
X, Y, Z
Xác định hướng và khoảng cách từ điểm đích tới
0
điểm
chi tiết (G90)
Xác định khoảng dịch chuyển tới điểm đích tính từ vị trí
sát trước (G91)
Dưới đây là bảng so sánh lập trình tuyệt đối và tương đối.
Bảng 5.5. So sánh lập trình tuyệt đối và lập trình tương đối
Lập trình tuyệt đối
Lập trình tƣơng đối
Ký tự địa chỉ
G90(X_,Y_,Z_)
G91(X_,Y_,Z_)
Ý nghĩa dấu
+/-
Miền mặt phẳng chứa điểm
đích
Hướng dịch chuyển của dao
cắt
Ý nghĩa của
Giá trị tọa độ (khoảng cách
Khoảng dịch chuyển của dao
các giá trị số
tính từ điểm 0 chi tiết)
cắt
Điểm
chiếu
Điểm 0 chi
(X0,Y0,Z0)
tham
tiết
W
Vị trí hiện tại
a2. Dịch dao nhanh không cắt (G00)
Lệnh dịch dao nhanh không cắt cùng với các lệnh nội suy đường thẳng và cung
tròn được hệ điều khiển NC thực hiện thông qua hoạt động của các bộ nội suy.
Bộ nội suy dùng để tính toán các điểm trung gian trên quỹ đạo gia công. Nó là
một cụm phần mềm để cộng liên tục các đoạn gia tăng bằng nhau theo các giá trị
tọa độ của điểm xuất phát Pa.
Một đường thẳng trong mặt phẳng XY (hình 5.2) giữa các điểm đầu Pa (Xa,Ya)
và điểm cuối Pe (Xe,Pe) được chia thành n = 5 đoạn, tương ứng với n-1 = 4
điểm trung gian. Các giá trị tọa độ của các điểm trung gian trên quỹ đạo được
cộng liên tục với số gia X/n và Y/n với X, Y là các chiều dài dịch chuyển: X=
Xe-Xa, Y= Ye-Ya.
11
Y
Pe
(Xe,Ye)
C¸c ®iÓm néi suy trung gian
Y/n
Y
Pa
(Xa,Ya)
X/n
n=5
X
X
Hình 5.3. Nội suy đường thẳng giữa điểm đầu và điểm cuối
Trong điều khiển số theo đường viền, các giá trị của số gia không nhỏ hơn đơn
vị đo của hệ thống đo, do vậy cũng không nhỏ hơn bước dịch chuyển (0.001
mm). Số chia n là bội số của bước dịch chuyển này. Phép chia cho số chia n đặc
biệt đơn giản nếu bộ nội suy làm việc trong hệ thống thập phân. Số chia thường
được chọn là 10, 100, 1000.
Để dịch chuyển nhanh dụng cụ cắt từ điểm hiện tại đến điểm tiếp theo đã
được lập trình với một tốc độ chạy tối đa (chạy dao không gia công), người ta
dùng lệnh G00.
Lệnh:
G00 X_ Y_ Z_;
G00
Dịch dao nhanh không cắt
X, Y, Z
Toạ độ điểm đích
Lúc đầu tất cả các trục vít-me của bàn trượt chạy đồng thời với tốc độ tối đa
như nhau theo các hướng X, Y, Z cho tới khi đạt được 1 trong 3 tọa độ đích. Sau
đó lại chạy với tốc độ như nhau theo 2 hướng còn lại cho tới khi 1 trong 2 tọa độ
này đạt được. Cuối cùng, dao cắt được dịch chuyển vô hướng (move
undirectionally) để tiến tới tọa độ còn lại của điểm đích (hình 5.4).
Y
B (50,50)
G00 X50 Y50
C (50,30)
G00 X50 Y30
VÞ trÝ dao
hiÖn t¹i
A (10,10)
D (50,10)
G00 X50 Y10
O
E (50,-10)
G00 X50 Y-10
Hình 5.4. Chuyển động trong chạy dao nhanh
12
X
Lệnh G00 thường được dùng trong các trường hợp cần dịch chuyển dao
nhanh từ vị trí hiện tại tới vị trí đích mà không có yêu cầu gì về quỹ đạo dịch
chuyển. Ta chỉ cần quan tâm tới tọa độ điểm đích. Do vậy, nó được sử dụng khi:
-
Bắt đầu chương trình: để dịch chuyển dao cắt tới gần chi tiết gia công.
-
Trong quá trình gia công: để dịch chuyển dao cắt từ vùng cắt hiện tại tới vị
trí được lập trình tiếp theo. Chẳng hạn sau khi khoan xong một lỗ, cần đưa
nhanh mũi khoan sang vị trí mới để khoan tiếp. Tuy nhiên cần bảo đảm
không có chướng ngại trên quỹ đạo dịch chuyển của dao theo từng trục riêng
biệt (X,Y,Z), vì không phải lúc nào quỹ đạo này cũng là đường thẳng từ vị trí
hiện tại tới điểm đích được lập trình.
-
Kết thúc chương trình: Dao rời khỏi chi tiết, về vị trí lưu trữ dao.
a3. Nội suy đường thẳng (G01)
Người ta dùng lệnh G01 để đưa dụng cụ cắt từ vị trí hiện tại đến một điểm
tiếp theo đã được lập trình trên một đường thẳng với lượng chạy dao gia công đã
lập trình (có gia công).
Lệnh:
G01 X_ Y_ Z_ F_;
G01
Nội suy thẳng với tốc độ chạy dao
X,Y, Z
Toạ độ điểm đích
F
Lượng chạy dao
Khi thực hiện đến lệnh G01, hệ điều khiển phát 3 dãy xung cho 3 động cơ
dịch chuyển dao hoặc bàn máy tương ứng theo các hướng X, Y, Z. Tần số phát
ra của 3 dãy xung này được điều chỉnh theo một tỷ lệ thích hợp, sao cho dao cắt
sẽ dịch chuyển thẳng từ điểm đầu tới điểm cuối với lượng chạy dao xác định bởi
mã F.
Giá trị của lượng chạy dao là 0 cho tới khi được chỉ định bởi lệnh F, và nếu
các lệnh dịch chuyển dọc theo các trục được đọc trước khi lệnh F được chỉ định,
hệ điều khiển NC sẽ báo lỗi.
Y
H u íng ch¹y dao
P1
(-30,30)
P2
(30,30)
P8
(-40,20)
P3
(40,20)
X
P4
(40,-20)
P7
(-40,-20)
P5
(30,-30)
P6
(-30,-30)
Hình 5.5. Chuyển động của dao với nội suy đường thẳng
13
a4. Nội suy cung tròn (G02, G03)
Để có thể tính toán được đường chạy dao trong nội suy cung tròn, hệ điều
khiển cần các thông số sau để mô tả rõ ràng, chính xác cung tròn đó:
-
Hướng quay của chuyển động chạy dao.
-
Điểm đích của cung tròn
-
Vị trí của tâm cung tròn
Để tạo ra một cung tròn, hai trục máy phải được dịch chuyển đồng thời theo một
hàm số đường tròn, và biên dạng gia công này phải nằm trong một mặt phẳng
chính nào đó (XY, YZ hoặc XZ). Đây chính là lý do trước hết ta phải xác định
mặt phẳng gia công bằng các lệnh G17 (G18, G19).
Lệnh:
(Nội suy cung tròn trên mặt phẳng XY)
G17 G02(G03) X_ Y_ I_ J_ F_;
G17 G02(G03) X_ Y_ R_ F_;
Nếu nội suy cung tròn trên mặt phẳng ZX G18 và (I,K)
Nếu nội suy cung tròn trên mặt phẳng YZ G19 và (J,K)
G17, G18, G19
Chọn mặt phẳng gia công cung tròn
G02
Nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ
G03
Nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ
Toạ độ điểm cuối cung tròn
X, Y, Z
Khoảng và hướng dịch chuyển từ điểm bắt đầu
I, J, K
cung tròn đến tâm cung tròn (thông số nội suy)
R
Bán kính cung tròn
F
Lượng chạy dao
Trên hình 5.6: là quy ước về chiều dương và âm trong nội suy cung tròn:
Z
G19
G03
CCW
G18
CW
CCW
CW
G02
O
Y
CW
CCW
G17
X
CW = Clockwise = Chiều kim đồng hồ (chiều âm)
CCW = Counter Clockwise = Ngược chiều kim đồng hồ (chiều dương)
Hình 5.6. Các mặt phẳng gia công và chiều nội suy trong nội suy cung tròn
14
Một số chú ý khi lập trình với G02, G03:
-
G17 (mặt phẳng XY) được chọn mặc định khi bật máy. Muốn gia công
cung tròn trên các mặt phẳng ZX hoặc YZ, ta dùng các lệnh G18, G19
tương ứng.
Các lệnh chọn mặt phẳng gia công không chỉ được dùng nội suy cung
tròn, mà còn trong hiệu chỉnh bán kính dao và khoan.
-
Quy ước sử dụng dấu +/- cho bán kính R:
Cung tròn 180 hoặc nhỏ
R>
hơn
0
Cung tròn 180 hoặc lớn
R<
hơn
0
- Khi lập trình với bán kính R, cần thoả mãn điều kiện sau:
L
R với R: bán kính cung tròn, L: Khoảng cách từ điểm bắt đầu
2
cung tròn tới điểm kết thúc cung tròn dọc theo dây cung (chord).
Cung trßn khi R < 0
O2
§iÓm cuèi
Cung trßn khi R > 0
L
R
O1
§iÓm ®Çu
Hình 5.7. Quy ước khi lập trình với bán kính R
-
Khi cắt cả đường tròn, chỉ được lập trình với I, J, K. Không được dùng lệnh
với bán kính R, vì khi này sẽ có vô số các đường tròn có cùng điểm bắt đầu
và kết thúc thoả mãn, và do đó không có một đường tròn cụ thể nào được
xác định.
-
Khi dùng cả I, J, K và R trong cùng một câu lệnh, lệnh với R được ưu tiên,
các lệnh với I, J, K được bỏ qua.
15
-
Để cắt chính xác cung tròn, nên sử dụng I, J, K thay vì R. Nếu dùng lệnh R,
có thể xảy ra trường hợp tâm cung tròn không được xác định chính xác do
sai số tính toán (calculation error).
-
Các dịch chuyển theo trục không bị ảnh hưởng bởi lệnh chọn mặt phẳng
gia công:
Ví dụ: G17 G02 X_ Y_ R_ F_;
G01 Z_; dịch chuyển theo trục Z độc lập với mặt phẳng
gia công được lựa chọn
Y
Y
H ¦ íng
ch¹y dao
Ka (-10,32.36)
H ¦ íng
ch¹y dao
-J
+I
Ka (20,36.28)
-I
-J
M (10,10)
M (10,10)
X
X
Ke (-10,-12.36)
Ke (20,-18.28)
N70 G02 X20 Y-18.28 I20 J-22.36 F100
N100 G03 X-10 Y-12.36 I-10 J-26.28 F100
Hình 5.8. Chuyển động của dao với nội suy đường tròn
O0001
N1
G50 S2000
G00 T0101
G96 S200 M04
G00 X0 Z1
G01
Z0
X10 Y45
G03 X20 Z-5 I0
G01
Z-12
G02 X40 Z-22 I10
G00 X200 Z100
M30
X
Z
W
K-5
K0
Hình 5.9. Nội suy đường tròn khi tiện
Khi gia công trên máy tiện, tùy theo loại máy mà dao tiện có thể bố trí ở phía
dưới hoặc phía sau đường tâm quay. Khi này cần chú ý chiều quay của trục
chính (xác định bởi M03/M04) do bố trí của mặt phẳng XZ khác nhau (hình
3.14).
Việc lập trình bằng G02, G03 sẽ đưa ra cùng 1 biên dạng mà không phụ thuộc
vào máy tiện có đầu dao phía trước hay phía sau đường tâm trục máy, nghĩa là
không cần quan tâm đến kiểu máy (hình 5.10).
16
R4
R2
R1
R3
+X
R1: G03
R2: G02
R3: G03
R4: G02
W
+Z
W
+Z
R1
R2
R3
R4
+X
Hình 5.10. Xác định hướng quay của chuyển động chạy dao khi tiện
Ngoài nội suy đường thẳng và nội suy cung tròn còn có các dạng nội suy khác:
Nội suy parabol: một đường parabol không gian được tạo bởi 3 điểm
(hình 2.17). Điểm P2 là trung điểm của P4 và P5, còn P5 lại là trung điểm
của P1 và P3. P1 được biết từ khối dữ liệu trước, P2 và P3 được đưa vào
cùng với hai khối dữ liệu tiếp theo. Việc chuyển giữa hai hình parabol
liên tục sẽ phối hợp tốt nếu biết rõ được tiếp tuyến tại P3 của chung.
P4
L2
P2
L1
P3
P5
P1
Hình 5.11. Nội suy parabol
Nội suy parabol cơ bản chỉ được sử dụng khi gia công trên máy có 4, 5 trục
tọa độ, bởi vì dữ liệu dùng cho các chuyển động theo nhiều trục tọa độ này sẽ giảm
đi một cách đáng kể so với nội suy đường thẳng khi các bề mặt có độ phức tạp cao.
Nội suy ghép nối: Việc ghép nối các đường cong theo định nghĩa bằng toán
học có thể được gọi là lắp ghép và sự chuyển tiếp giữa các đường cong được tiến
hành thông qua tiếp tuyến.
17
Với kiểu nội suy này, các dạng hình học phức tạp có thể được lập trình bằng cách
sử dụng các khối dữ liệu chương trình ít hơn một cách đáng kể so với khi sử dụng
nội suy đường thẳng. Nhưng các giải thuật về toán của nó lại khá phức tạp.
Các dạng nội suy đặc biệt khác như nội suy hình sin, xoắn ốc, cô-níc... tùy theo hệ
điều khiển có thể thực hiện được bằng việc sử dụng Công cụ lập trình tự động APT
(Automatically Programmed Tool).
a5. Tạm dừng chương trình tại vị trí hiện tại (G04)
Lệnh G04 dùng để treo việc thực hiện chương trình trong một khoảng thời gian
xác định. Khi thực hiện chức năng này trong gia công đáy lỗ, chuyển động theo các
trục dừng lại nhưng trục chính máy vẫn quay. Do vậy, độ chính xác gia công đáy lỗ
được cải thiện và phần cắt lẹm (undercut portion) bị loại trừ.
Thời gian dừng đều đặn (dwell time) ở đáy lỗ chỉ khoảng xấp xỉ một vòng quay
trục chính. Nếu thời gian dừng quá lâu trong khi dao cắt vẫn tiếp xúc với chi tiết,
chẳng những rút ngắn tuổi thọ của dao mà còn phá hỏng độ chính xác gia công tinh
bề mặt đã đạt được.
Lệnh:
G04 P_;
G04 X_;
Trong đó:
G04
Gọi hàm dừng đều đặn
P
Khoảng thời gian dừng thực hiện chương trình (đơn vị 0.001s)
ví dụ: P1000 1 sec (chỉ dùng với giá trị nguyên)
X
Khoảng thời gian dừng thực hiện chương trình (tương ứng với giá trị dấu
chấm thập phân). Ví dụ: X1.0 1sec, X1 0.001 sec
Tính toán thời gian quay 1 vòng trục chính theo công thức :
t (sec)
60(sec)
SpindleSpe ed (min 1 )
2
+Z
1
Z0
10
Ch¹y dao nhanh
Néi suy ® ¦ êng th¼ng
2
-Z
Dõng ®Òu ®Æn 0.1 s t¹i ®¸y lç
18
Chương trình NC minh họa sử dụng G04:
O0001;
N1;
...
G90 G00 G54 X0 Y0;
Đặt tốc độ trục chính 800 vg/ph, quay
G43 Z30.0 H1 S800 T2 M03;
thuận
Chạy dao tới vị trí 1 với lượng chạy dao
G01 Z2.0 F2000;
2000 mm/ph
Z-10.0 F50;
Cắt tới vị trí 2, lượng chạy dao 50 mm/ph
G04 P100;
Dừng đều đặn 0.1s tại đáy lỗ
G01 Z2.0;
Lùi dao từ vị trí 2 về vị trí 1 với lượng chạy
dao 50 mm/ph
...
Trong chương trình trên tốc độ trục chính 800 vg/ph nên theo công thức đã
nêu, thời gian cho 1 vòng quay trục chính sẽ là:
t
60(sec)
0.075(sec)
800(min 1 )
Để dừng thực hiện chương trình trong khoảng thời gian nhiều hơn 1 vòng
quay trục chính, ta lấy 0.1s làm giá trị cho hàm G04.
Một ứng dụng khác của G04 là khi gia công góc vuông. Thông thường khi
dao cắt tới vị trí giao nhau của hai mặt biên dạng chi tiết thì ban đầu tốc độ chạy
dao sẽ giảm dần, sau đó lại tăng dần lên, chính vì vậy sẽ sinh ra góc tròn (round
corner). Xen G04 giữa hai câu lệnh chuyển động cắt này có thể cắt được góc sắc
cạnh (sharp corner).
Y
Cã G04
1
...
G01 Xxa Yya Ff;
Yyb;
...
2
A
A (xa,ya)
B (xb,yb)
Kh«ng cã G04
1
B
2
...
G01 Xxa Yya Ff;
G04 X3
Yyb;
...
X
Hình 5.12. Ứng dụng G04 gia công góc vuông
19
Khi dùng G04 với các hàm G khác trong cùng một câu lệnh phải chú ý tránh xảy
ra xung đột (conflict) giữa các lệnh, chẳng hạn nếu chỉ định:
G04 G00 X_ Y_;
Vì G04 là lệnh dừng dao ở vị trí hiện tại, còn G00 là lệnh dịch dao nhanh
không cắt từ vị trí hiện tại tới vị trí xác định bởi tọa độ X_, Y_ nên sẽ sinh ra
mâu thuẫn và hệ điều khiển NC sẽ báo lỗi.
a6. Tự động về điểm 0 máy (G28, G30)
Các lệnh G28, G30 dùng để dịch chuyển các trục về điểm 0 máy (hoặc các điểm
0 thứ 2,3,4) thông qua một điểm trung gian nào đó. Nếu ta đưa trực tiếp dao cắt từ
vị trí hiện tại tới vị trí thay dao rất có thể sẽ xảy ra va chạm giữa dao với chi tiết và
đồ gá. Dùng G28, G30 có thể tránh được điều này. Ngoài ra chúng còn được sử
dụng khi ta cần thay phôi mới, quét sạch phoi hoặc tiến hành APC.
Lệnh:
G28 X_ Y_ Z_;
G30 X_ Y_ Z_;
G30 P3(P4) X_ Y_ Z_;
Trong đó:
Trở về điểm 0 của máy
G28
G30
Trở về điểm 0 thứ hai
G30 P3
Trở về điểm 0 thứ ba
G30 P4
Trở về điểm 0 thứ tư
X, Y, Z
Các trục sẽ trở về điểm 0. Giá trị số sau X, Y, Z chỉ tọa
độ của điểm trung gian sẽ đi qua.
Muốn đưa các trục về điểm 0 máy, trước hết ta tiến hành với trục Z, sau đó là
các trục X, Y. Lệnh dịch chuyển trục Z về điểm 0 là:
G91 G28 Z0;
G91 G30 Z0;
G91 G30 P3(P4) Z0;
Nếu dùng G90 thay vì G91 trong các câu lệnh trên, trục Z sẽ trở về điểm 0 thông
qua điểm 0 chi tiết W. Điều này có thể gây ra các va chạm giữa dao cắt với chi
tiết hoặc đồ gá nên cần phải tránh.
Chu trình thay dao chỉ được phép tiến hành khi trục Z đã định vị tại điểm 0
máy.
G91
G28
Z0
M06;
b, Các chức năng vận hành máy (S, F, T, M)
20
M05;
- Xem thêm -