Đồ án Nghiên cứu hệ thống điều khiển số trên máy công cụ CNC

quay phải ( theo hướng toạ độ dương trên trục Z). M05 : Dừng quay trục chính,chương trình làm việc phải dừng. M06 : Đổi dao. M30 : Chức năng này giống như chức năng M02 nhưng nó còn cho phép quay trở lại từ lệnh “ bắt đầu chương trình “. 1.5. Các câu lệnh, từ lệnh trong lập trình số. Chương trình gồm từ dấu hiệu “bắt đầu chương trình”; sau đó là một trình tự các câu lệnh. a) Câu lệnh. Câu lệnh là một tập hợp các thông tin cần cho hệ điều khiển để thực hiện một bước gia công . Kết thúc chương trình được đánh dấu bởi một chức năng phụ M. Một câu lệnh chương trình bao gồm những thông tin riêng lẽ mà ta gọi là “từ lệnh”. b) Từ lệnh. Mỗi từ lệnh hàm chứa một thông tin về kỹ thuật lập trình, về hình học hoặc về công nghệ. Trong phương thức viết liên tục kiểu thông dụng,mỗi từ lệnh bao gồm một chữ cái và một con số. Khoảng cách giữa các từ lệnh bằng một dấu cách . Hệ điều khiển nhận biết dạng của từ lệnh nhờ chữ cái . Về con số, hệ điều khiển đọc là số dương nếu nó không có số âm đứng trước . Các từ lệnh của một câu lệnh được xếp vào câu lệnh theo một trình tự xác định gọi là cú pháp, ví dụ: N01 G00 X15 Z2 S + 1000 M08 Mỗi từ của câu lệnh là một lệnh điều khiển máy. Lệnh có hiệu lực tác dụng kéo dài cho đến khi nó bị xoá hoặc bị thay thế bởi một lệnh có cùng chữ cái và có cùng địa chỉ. 2. Mô tả từng từ lệnh riêng lẽ trong một câu lệnh. 2.1. Từ lệnh N : số câu lệnh. Từ đầu tiên của một câu lệnh là số câu lệnh N.Nó đánh số cho câu lệnh. Mỗi câu lệnh phải có số đánh riêng cho nó, nhờ đó có thể tìm ra trong chương trình Trong một chương trình, số đánh dấu cho một câu lệnh đã định chỉ cho phép dùng một lần . 2.2. Từ lệnh /N- ngắt câu lệnh: Một câu lệnh đứng trước địa chỉ số lệnh của nó còn có một gạch chéo “/ ” sẽ bị hệ điều khiển không cần biết tới nếu như trên bảng điều khiển, nút “ xoá câu lệnh “ bị nhấn 2.3. Từ lệnh G : Điều khiển đường dịch chuyển. Chữ cái địa chỉ G (viết tắt của chữ Geometric Function) thông báo cho hệ điều khiển lệnh chuẩn bị. Một lệnh chuẩn bị có tác dụng đổi mạch cho hệ điều khiển sang một tiến trình tự động xác định . Lệnh chuẩn bị gồm chữ cái địa chỉ G và một mã số hai vị trí 00 đến 99 . 2.4. Mô tả các điều kiện đường dịch chuyển: G00 : Đặc tính điều khiển điểm chạy dao nhanh (hình 41). Điểm đích đã lập trình được đi tới bằng hành trình chạy dao nhanh. Máy có thể xác định được trước xem liệu có cần chạy dao với tốc độ nhanh tối đa trên trục tọa độ có đoạn dịch chuyển dài hơn, hoặc có cần thích ứng với tốc độ dịch chuyển tính ra với tốc độ chạy dao tối đa cho phép. Độ lớn của tốc độ chạy dao nhanh thường không cần phải lập trình. Nó được nhớ trong bộ điều khiển như một hằng số máy. Hình 41: Lệnh G00 dùng cho phay. G01 : Nội suy thẳng . Với lệnh G01, hệ điều khiển cho phép điểm chuẩn của dao chạy với chuyển động chạy dao đã lập trình trên đường thẳng nối từ điểm khởi xuất đến điểm đích, được thể hiện như trên hình 42: Hình 42: Nội suy thẳng, địa chỉ G01. G02,G03 : Nội suy vòng. Lệnh G02 sản sinh ra một chuyển động cong giữa điểm khởi xuất và điểm đích theo chiều kim đồng hồ. Lệnh G03 sản sinh ra một chuyển động cong giữa điểm khởi xuất và điểm đích theo chiều ngược chiều kim đồng hồ (hình 43). Hình 43: Các cung dùng trong máy phay. Đường cong được đi qua với tốc độ chạy dao F đã lập trình. Cá dữ liệu cần có: Tọa độ điểm khởi xuất. Tọa độ điểm đích. Vị trí cuả tâm đường cong nội suy, hay độ lớn bán kính đường cong nội suy. G04 : thời gian duy trì. Với chức năng này ta xác định được một điểm duy trì chương trình, tại đó, thời gian duy trì có thể xác định trước. Khoảng thời gian duy trì thường được lập trình với địa chỉ X. Một thời gian duy trì có thể được lập trình, ví dụ khi kết thúc một nguyên công khoét nhắm đạt được mặt đáy lỗ khoét phẳng đều (hình 44). Hình 44: Gia công khoét có thời gian duy trì. N10 …. N15 G04 X1 (đưa ra thời gian duy trì 1 s) N20 … G07, G08: các yếu tố chuyển tiếp. Ta chỉ cần lập trình cho điểm cắt bởi hai bề mặt bằng hai lệch trong câu chương trình có liên quan đến góc lượn hoặc vát mép như ở hình 45: Hình 45: Lệnh vê tròn góc G7 và lệnh vát mép G8. Các điểm cần lưu ý khi sử dụng yếu tố chuyển tiếp: Chỉ lập trình được trong phạm vi một lệnh hiệu chỉnh biên dạn. Hai bề mặt có một điểm cắt chung. Các bề mặt phải lớn hơn bản thân yếu tố chuyển tiếp. Cung chuyển tiếp G7 được đặt tiếp tuyến. Sau khi gọi lệnh hiệu chỉnh biên dạng và trước khi xóa lệnh G41 hay G42 cũng chưa lập trình ngay được các yếu tố chuyển tiếp. Muốn lập trình cho một yếu tố chuyển tiếp, buộc phải tồn tại một trong số chuyển động G1/G2 hoặc G3 sau khi gọi và trước khi xóa lệnh hiệu chỉnh biên dạng. Nạp dữ liệu cho lệnh lượn góc G7: Nhập G7: góc lượn. Nhập R bán kính góc lượn ( R tối thiểu 0,02 mm). Một biên dạng có thể có các góc lượn tại các giao điểm sau. Giao nhau giữa hai đường thẳng. Một đường thẳng và một cung tròn. Hai cung tròn Nạp dữ liệu cho lệnh vát mép: G8 chỉ có thể lập trình giữa hai đoạn thẳng. G8 chỉ vận dụng được ở chuyển tiếp ngoài. Nhập G8 vát mép. Nhập R chiều dài mép vát ( R tối thiểu 0,02 mm). G17, G18, G19: Chọn mặt phẳng toạ độ. Với chức năng này ta chọn được một mặt phẳng tạo bởi hai trục tọa độ hoặc là một mặt phẳng song song với mặt tọa độ này, trên đó lệnh nội suy vòng và giá trị chỉnh lý bán kính đầu dao cần có hiệu lực tác dụng, các lệnh được thể hiện như trên hình 46: Hình 46: Địa chỉ hoá các bề mặt nội suy. G17. Mặt XY; G18 Mặt XZ; G19 Mặt YZ. G41 đến G44: Chỉnh lý dao. Điều kiện chuẩn bị này đặt hệ điều khiển vào khả năng: nếu biết đường kính dao hiện thời hoặc bán kính đầu dao hiện thời trên các dao tiện, có thể tính toán được một biên dạng phỏng theo biên dạng đã lập trình với khoảng cách bằng bán kính hiện thời. G54 đến G59 : Dịch chuyển điểm O. Với chức năng này cho phép gọi ra trong chương trình giá trị dịch chuyển tọa độ của điểm gốc đã được truy nhập trước đây vào hệ điều khiển và Hình 48: Dịch chuyển điểm 0 khi phay theo chu kỳ con lắc. được thể hiện như trên hình 48. G60, G61: Dừng xác định. Với điều kiện này có thể đạt được một sự thực hiện chính xác các chuyển tiếp biên dạng không liên tục. Việc bắt đầu thực hiện câu lệnh tiếp theo sẽ bị hãm lại cho đến khi khoảng cách lân cận điểm đích của câu lệnh đang thực hiện được thực hiện nốt bằng một giá trị tính trước nhờ các dữ liệu điều chỉnh máy. G81 đến G89 : Các chu kỳ công tác. Với các lệnh này, những chu kỳ công tác khác nhau sẽ được xác định. Một chu kỳ công tác, theo nghĩa của điều kiện chuẩn bị này, là một trình tự các chuyển động trên một trục với các số vòng quay tương ứng của công tác trục ấy. Ví dụ về các chu kỳ công tác được thể hiện trên hình 48: Hình 48: Các chu kỳ công tác. G81. Chu kỳ khoan; G84. Chu kỳ tarô - ren; G85. Chu kỳ tiện rộng. G90 : Các số liệu đo kiểu tuyệt đối. Các tọa độ của điểm đích được đưa vào ở dạng các giá trị tuyệt đối, có nghĩa là gốc đo bằng điểm gốc 0 của chi tiết. Hệ điều thực hiện dịch động trên các trục đã lập trình với các giá trị đích đưa ra trước trong chương trình. Hình 50: Lập trình với địa chỉ G90. Lập trình với các giá trị tọa độ kiểu tuyệt đối cũng được coi là lập trình theo chuẩn đo. Hình 50 chỉ rõ lập trình kiểu này. Câu lệnh Ý nghĩa N10 G90 Đóng mạch chương trình theo chuẩn đo (chỉ yêu cầu khi G90 không phải là điều kiện cho đóng mạch) N20 G01 X7 Z4 F100 Tiến đến vị trí theo một đường thẳng từ vị trí khởi xuất, tốc độ tiến dao 100mm/ph. G91 : Các số liệu kiểu tương đối. Nếu có điều kiện đường G91, hệ điều khiển sẽ hiểu lệnh dịch chuyển trên từng trục riêng lẻ là kiểu dịch chuyển gia số và xử lý các giá trị tọa độ đã lập trình theo kiểu đo gia số. Khi lập trình ta phân biệt các địa chỉ X, Y, Z, dành cho kiểu đo tuyệt đối, còn các địa chỉ U, V, W, dành cho kiểu đo tương đối. G92 : Dịch chuyển điểm 0. Điểm 0 của chương trình hay điểm 0 của chi tiết có thể xác định bất kỳ nội trong vùng làm việc của hệ điều khiển. Khi lập trình các tính toán theo đó sẽ đơn giản hơn hoặc thặm chí có thể bỏ qua, nếu điểm gốc 0 của hệ tọa độ được lựa chọn ở những điểm thuận lơi. Các bàn máy không chuyển động với lệnh này và nó sẽ kéo dài tác dụng cho đến khi nó bị thay đổi bởi một lệnh dịch chuyển gốc 0 khác. Các thông số nội suy (hình 50). Khi dịch chuyển theo đường cong (các điều kiện đường dịch chuyển là G02 và G03), I, J và K mô tả vị trí tâm của đường cong nội suy theo các hướng trục X,Y, Z . Sau khi hệ điều khiển đã biết tọa độ của điểm khởi xuất Hình 50: Lập trình cho chuyển động cong. của chuyển động cong nội suy, chính là điểm đích của chuyển động trong câu lệnh trước đó, hệ điều khiển có thể xác định bán kính của đường cong dịch chuyển. Nếu điều kiện đường G90 được lập trình thì các tọa độ tâm đường cong I, J, K, phải được đưa vào ở dạng đo tuyệt đối, nghĩa là đo từ chuẩn gốc tọa độ. Ngược lại, nếu có G91 thì I, J, K, phải đưa vào ở dạng đo gia số, nghĩa là giá trị khoảng cách của điểm khởi xuất chuyển động cong so với tâm của đường cong đó. 3. Các vị dụ lập trình với địa chỉ G. Ví dụ 1: Dùng dao phay mặt đầu để phay biên dạng trên hình 51. Hình 51: Chi tiếtgia công với kích thước tuyệt đối. Chương trình Ý nghĩa % N9001……………………………………………Tên chương trình N9001. N1 G17 T1………………………………………..Mặt nội suy XY, đổi dao T1. N2 G0 X – 5 Y – 22 Z2 F500 S +1600…Chạy nhanh vào vị trí khởi xuất. N3 G0 Z – 7……………………………………..Chạy nhanh điều chỉnh đến Z – 7. N4 G41 G01 X + 16 Y + 16…………………Gọi hiệu chỉnh biên dạng, dao cắt bên trái biên dạng theo hướng cắt phay. N5 G1 Y +35…………………………… N6 G1 X +35 Y + 65…………….. N7 G1 X +90 Y+35…………………… Phay biên dạng. N8 G1 Y + 16……………………….. N9 G1 X +16…………………………….. N10 G40 G45………………………….Xoá hiệu chỉnh biên dạng. N11 G0 Z2 ……………………………Dao chay nhanh thoát khỏi chi tiết. N12 G0 Y +120 Z +120 SO……….Dao chạy nhanh tự do và trục chính dừng. N13 M30 ……………………………….Kết thúc chương trình với lệnh nhảy về đầu chương trình. Ví dụ 2: Phay biên dạng trình bày trong hình dưới đây, điểm bắt đầu của rãnh phay có toạ độ X – 28.5;và Y20. Vật liệu Al, Cu, Mg, Pb; Chiều sâu phay: 4 mm; Đường đường kính dao phay: 5 mm; Số vòng quay trục chính: 3150 vòng/ phút; Lượng chạy dao ăn sâu: 60 mm/ phúLượng chạy dao cắt rãnh: 120 mm/ phút. Hình 52: Chi tiết gia công. Chương trình Ý nghĩa % N9002………………………………………………..Tên chương trình N9002 N1 G17 T1……………………………………………..Mặt nội suy X, đổi dao (khoan tâm) N2 G0 X – 28.5 Y20 Z2 S + 3150………………..Chạy nhanh không cắt đến toạ độ X = -28.5, Y = 20, Z = 2 N3 Z –4 F60 M8……………………………………….Khoan sâu Z = 4 N4 G3 F120 X – 22.5 Y30 I – 6 J10.39 Z – 1……….Chạy dao vòng, ngược chiều kim đồng hồ quanh tâm có toạ độ X = I Y= J, độ sâu Z = 1 N5 G1 Y42.39 Z –5………………………………….. Chạy dao thẳng, độ sâu Z = 5 N6 G1 X – 47.5 Y57.39 Z –2……………………….. Chạy dao thẳng, độ sâu Z = 2 N7 G1 Y42.39 Z-6…………………………………….Chạy dao thẳng, độ sâu Z = 6 N8 G2 X – 57.5 Y32.39 I0 J – 10 Z – 1…………….Chạy dao vòng, cùng chiều kim đồng hồ quanh tâm X = 0, Y = -10, độ sâu khoan Z = 1 N9 Z2 M9……………………………………………...Đưa dao lên Z = 2, tắt dung dịch trơn nguội. N10 G0 Y100 Z100…………………………………Chạy dao nhanh N11 M30………………………………………………Kết thúc chương trình. Ví dụ 3: Lập trình phay biên dạng rãnh trên chi tiết cho trên hình 53: Chương trình: % N9003 N1 G17 T1 N2 G0 X 0 Y 0 Z2 S +1600 N3 Z-3 F30 M8 N4 F120 N5 G42 A+2 X 0 Y-20 G1 G60 M62 N6 G2 I 0 J20 N7 G40 G47 A+ Hình 53: Chi tiết gia công. N8 G0 Z+2 N9 G0 X +17.5 Y-30.311 N10 Z-3 N11 G2 X-17.5 Y-30.311 I-17.5 J +30.311 N12 G0 Z+2 N13 G0 X-30.311 Y-17.5 N14 Z-3 N15 G2 X-30.311 Y+17.5 I+30.311 J+17.5 N16 G0 Z+2 N17 G0 X-17.5 Y+30.311 N18 Z-3 N19 G2 X+17.5 Y+30.311 I+17.5 J-30.311 N20 G0 Z+2 N21 G0 X+30.311 Y+17.5 N22 Z-3 N23 G2 X+30.311 Y-17.5 I-30.311 J-17.5 N24 G0 Z+2 N25 G0 X+0 Y-60 N26 Z-3 N27 G42 G47 A+2 X+0 Y-50 G1 G60 M62 N28 G3 X+46.39 Y-18.654 I+0 J+50 N29 G7 R12 N30 G3 X+46.39 Y+18.654 I+3.61 J+18.654 N31 G7 R12 N32 G3 X-46.39 Y+18.654 I-3.61 J-18.654 N33 G7 R12 N34 G3 X - 46.39 Y-18.654 I-3.61 J-18.654 N35 G7 R12 N36 G3 X+0 Y-50 I+46.39 J+18.654 N37 G40 G47 A+2 N38 G0 Z+2 M9 N39 G0 Y+100 Z+100 N40 M30 II. LẬP TRÌNH CHO MÁY TNC 426. 1. Giới thiệu chung. Nhà sản xuất hàng đầu thế giới HEIDENHAIN về các hệ điều số cho máy phay, máy khoan, máy doa…Với bộ điều khiển TNC 426, lắp trên trung tâm gia công DMU 60T, có khả năng dùng trên trung tâm gia công tới 5 trục điều khiển. Do tính năng tối ưu hoá cao nên TNC được sử dụng rộng rãi trên thế giới và nó cũng đựơc sử dụng nhiều ở Việt Nam hiện nay. TNC 426 ta có thể lập trình phay, khoan, doa theo phương pháp truyền thống trên máy một cách dễ dàng nhờ các giao tiếp hội thoại dễ hiểu với người dùng. Ngoài ra, trong bộ điều khiển này còn có một đĩa cứng dung lượng lớn do đó có thể lưu trữ một khối lượng chương trình lớn. Để hỗ trợ cho tính toán nhanh, các bộ điều khiển TNC còn cho phép “ gọi” một máy tính hiện lên màn hình, bàn phím và màn hình được thiết kế sắp xếp hợp lý khiến cho việc xử dụng các chức năng rất dễ dàng. Bộ điều khiển TNC cho phép lập trình bằng hai ngôn ngữ: ISO và hội thoại (Heidenhain Converstional Format). Ngôn ngữ ISO dùng mã G để mô tả chuyển động thì ngôn ngữ HEIDENHAIN dùng ngôn ngữ giao thoại thông thường ( English - like language) nên rất thuận tiện cho người sử dụng, và khi lập trình với TNC các lệnh được nhập vào bộ điều khiển đều nhờ các phím biểu tượng. Bộ điều khiển luôn đưa ra các địa chỉ X, Y, …, DR,…cần thiết cho quá trình đi tới toạ độ cần của dao trên chi tiết gia công. Chính vì thế nó giúp cho người dùng không phải nhớ cú pháp của câu lệnh, thời gian lập trình được rút ngắn rất nhiều, và tránh được những sai sót về thứ tự câu lệnh. Lập trình hội thoại bằng ngôn ngữ HEIDENHAIN là một giải pháp đặc biệt dễ dàng để viết các chương trình gia công. HEIDENHAIN cũng quan tâm cung cấp tối đa những công cụ trợ giúp đồ hoạ cho người lập trình. Chức năng AUTODRAW cho phép hiện thị biên dạng cần gia công ngay sau khi hiện lệnh. Nó có thể vẽ contour cho cả hay một phần chương trình thậm chí hiện cả số thứ tự của dòng lệnh và hình vẽ mô phỏng. Sau đó tiến hành chạy mô phỏng chương trình vừa lập được trước khi quyết định có gia công hay không. Người sử dụng có thể lập trình hay sửa chữa một chương trình trong khi máy đang làm việc với một chương trình khác. Các chức năng bắt toạ độ hiện thời giúp cho việc đặt hệ thống (gốc toạ độ, kích thước chạy dao) được dễ dàng. Quá trình mô phỏng rất phong phú được hiện thì trên màn hình. Đặc biệt có sự bổ xung thêm chương trình đồ hoạ 3D khiến cho TNC 426 càng được ưu chuộng hơn trong việc ứng dụng vào gia công các chi tiết cần độ chính xác cao, những chi tiết mẫu. Các hệ điều khiển số trước như máy công cụ NC, CNC thì TNC có các cải tiến đáng kể so với các thế hệ trước đó, thuận tiện cho việc sử dụng, các ưu điểm về khả năng hỗ trợ lập trình, mô phỏng, điều khiển, đã khiến cho TNC 426 ngày càng được thị trường chấp nhận và sử dụng. MÀN HÌNH, BÀN PHÍM VÀ TAY QUAY ĐIỆN TỬ CỦA TNC426. 2. Chế độ vận hành máy. TNC đưa ra các chế độ vận hành cho các chức năng khác nhau và từng bước công việc cần thiết gia công chi tiết. 2.1. Các chế độ vận hành bằng tay quay địên tử. Chế độ vận hành bằng tay được sử dụng khi cần thiết lập các thông số của dao cụ, gốc toạ độ của phôi. Với chế độ làm việc này ta có thể dịch chuyển các trục máy, chạy trục chính, nhập dữ liệu hay xác định mặt phẳng gia công nhờ các phím bấm trên bàn phím. Và có thể dùng tay quay điện tử để dịch chuyển các trục của máy. 2.2. MID (Manual Data Input). MID là chế độ làm việc cho phép ta soạn thảo chương trình gia công chi tiết, lập trình các contour tự do đặc trưng, các chu kỳ gia công khác nhau và các tham số Q giúp ta có các thông tin cần thiết để lập trình. Trong khi lập trình nếu cần có thể hiện thị bằng đồ hoạ từng bước của chương trình. 2.3. Lập trình và sửa chương trình. Chế độ làm việc này cho phép ta soạn thảo chương trình và chỉnh sửa chương trình đã lập trình. Nếu trong khi lập trình pháp hiện các thống số, các thông tin công nghệ đưa vào chương trình bi sai ta có thể sửa các thông tin đó sau đó ta có thể chạy thử chương trình vừa lập. 2.4. Chạy thử chương trình. Khi chạy thử chương trình, TNC tự động kiểm tra xem chương trình lập có lỗi hay không, các lỗi thường gặp trong lập trình: do xung đột hình học, do nhập dữ liệu thiếu hoặc không đúng, sự vi phạm không gian gia công….Chế độ làm việc này cho phép mô phỏng bằng đồ hoạ với nhiều chế đồ hiện thị khác nhau ta có thể biết trước được biên dạng gia công nếu thấy thích hợp với các yêu cầu lập trình ta có thể gia công thật. 3. Lập trình cho máy TNC 426. 3.1. Cơ sở điều khiển số. 3.1.1 Bộ mã hoá vị trí (encoder) và điểm chuẩn. Các trục máy được gắn các enconder (thẳng hoặc quay) để giám sát vị trí của bàn máy hoặc dao cắt. Khi một trục nào đó chuyển động thì encoder tương ứng sẽ phát ra một tín hiệu điện. TNC nhận tín hiệu này và tính toán ra vị trí thực của máy. Nếu trong quá trình gia công chẳng may bị ngắt điện thì vị trí tính toán sẽ không còn tương ứng với vị trí thực của trục máy nữa. Khi có điện trở lạiTNC có thể thiết lập trở lại mỗi quan hệ này dựa trên các vạch chuẩn encoder. Trên các thước của encoder có một hay nhiều vạch chuẩn để truyền tín hiệu tới TNC mỗi khi tia sáng đi qua nó. Từ tín hiệu này mà TNC nhận biết vị trí thực của bàn máy tương ứng với vùng nào đó trên thước đo. Các trục encoder thẳng thường được dùng cho các chuyển động thẳng. Các bàn quay hay trục nghiêng dùng các encoder quay, nếu trên thước đo chỉ có một vạch chuẩn thì hệ thống chỉ có một chuẩn (reference) duy nhất. Trong trường hợp đó quãng đường cần thiết để bàn máy chạy tới điểm chuẩn thường dài. Khi dùng nhiều vạch chuẩn, quãng đường để bộ TNC không vượt qua khoảng cách giữa hai vạch cạnh nhau. Ví dụ, encoder của Heidenhain có khoảng cách giữa hai vạch chuẩn là 20 mm (cho encoder thẳng còn 200 cho encoder quay). 3.1.2 Hệ toạ độ tham chiếu trên máy phay. Đối với các máy phay dụng cụ khi gia công được định hướng theo hệ toạ độ đề các. Hình bên mô tả “ quy tắc bàn tay phải”: ngón giữa theo ngón dương của dao cắt là hướng từ phôi đến dao (trục Z), ngón tay cái chỉ theo hướng dương của trục X và ngón trỏ chỉ theo hướng dương của trục Y. TNC 426 có thể điều khiển tới 5 trục; TNC 430 có thể điều khiển tới 9 trục. Các trục U, V, và W là các trục tịnh tiến thứ cấp song song với các trục cơ bản X, Y, Z. Các trục quay là các trục A, B, C. Hình bên mô tả quan hệ giữa các trục thứ cấp và trục quay với trục cơ bản. 3.2. Lập trình contour. Biên dạng của chi tiết gia công thường gồm nhiều dạng đường khác nhau như đường thẳng, cung tròn, các đường cong bậc ba,… Do đó TNC cung cấp cho người lập trình các khả năng cho phép gia công đoạn thẳng, cung tròn, hay một đường cong bất kỳ bằng các lệnh có sẵn, dưới đây là các lệnh dùng trong máy TNC. 3.2.1. Lập trình trong hệ đề các. a) Lệnh tiến dao thẳng L. Đây là lệnh đưa dao cắt tiến theo một đường thẳng từ vị trí hiện tại tới điểm cuối của đoạn thẳng. Điểm đầu của đoạn này là điểm cuối của đoạn lập trình trước nó. Những dữ liệu cần nhập vào như sau: Nhập toạ độ điểm đầu. Nhập toạ độ điểm cuối. Ngoài ra nếu cần thiết có thể nhập bù bán kính bù dao RL, RR, RO, lượng chạy dao F và các lệnh phụ M. Ví dụ: 7 L X + 15 Y + 460 RL F200 M3 8 L IX + 20 IY - 25 9 L X + 80 IY - 10 b) Lệnh vát góc giữa hai đường thẳng CHF. Lệnh này cho phép vát góc giữa hai đường thẳng giao nhau với những điều kiện sau: Dòng lệnh trước và sau lệnh CHF phải giống nhau. Mỗi cạnh phải đủ lớn so với bán kính dao cắt. Ví dụ: 7 L X + 0 Y + 40 RL F250 M3 8 L X + 50 IY + 10 9 CHF 12 10 L IX + 10 c) Gia công cung tròn C với tâm CC. Trước khi lập trình gia công một cung tròn C, ta phải nhập toạ độ tâm CC. Vị trí cuối cùng của dao được lập trình trước đó sẽ là điểm bắt đầu của cung tròn, các bước gia công được tiến hành như sau. Nhập toạ độ tâm cung tròn CC. Nhập toạ độ điểm cuối cung tròn. Ngoài ra nếu cần còn có thể phải nhập thêm cả lượng chạy dao F, hướng chạy dao DR- , DR + và các hàm phụ M. Ví dụ: 5 CC X + 25 Y + 25 6 L X + 5 Y + 25 RL F200 M3 7 C X + 45 Y + 25 DR - Khi lập trình gia công cung tròn, TNC gắn cung tròn đó trên một trong những mặt phẳng chính. Mặt này tự động được xác định khi lập dữ liệu cho trục ở lệnh gọi dao. Trục: mặt phẳng chính. Z XY (hoặc UV, XV, UY). Y ZX (hoặc WU, ZU,WX). X YZ (hoặc VW, YW, VZ). Hướng khi gia công cung tròn: Khi cung tròn cần gia công không có chuyển tiếp là tiếp tuyến với một đường khác, ta phải nhập hướng để gia công cung tròn DR, nếu hướng quay thuận chiều kim đồng hồ là DR-, còn nếu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ là DR+. Bù bán kính dao. Nếu trong quá trình gia công ta cần bù bán kính dao cụ thì ta phải khai báo lệnh bù dao trước dòng lệnh chứa toạ độ đầu tiên của biên dạng cần gia công. Ta cũng không thể bù bán kính khi đang gia công cung tròn mà phải bù bán kính trước đó bằng lệnh tiến dao thẳng hay đoạn chương trình tiếp cận (APPR block). d) Lệnh gia công cung tròn, với bán kính cho trước CR. Lệnh này cho phép ta đưa dao cắt theo một cung tròn biết trước bán kính R. Các dữ liệu cần nhập: Nhập toạ độ điểm cuối của cung tròn. Nhập bán kính R. Nếu cần nhập lượng chạy dao F, Các hàm phụ M va hướng chạy dao DR;.. Để gia công một đường tròn kín ta chỉ việc lấy điểm cuối cùng trùng với với điểm đầu. e) Gia công cung tròn biết trước bán kính R và góc đi qua tâm CCA. Có bốn khả năng sau: Góc CCA 0). Góc CCA > 180, bán kính nhập vào có dấu - ( R < 0). Hướng gia công cùng chiều kim đồng hồ DR -. Hướng gia công theo ngược chiều kim đồng hồ DR + Ví dụ: 10 L X + 50 Y + 50 RL F200 M3 11 CR X + 80 Y + 50 R + 30 DR - (arc 1) Hoặc 11 CR X + 80 Y + 50 R + 30 DR + (arc 2) 11 CR X + 80 Y + 50 R - 30 DR - (arc 3) Hoặc 11 CR X + 80 Y + 50 R - 30 DR + (arc 4) f) Lệnh gia công cung tròn tiếp tuyến với một đường CT. Dao cắt theo một cung tròn tiếp tuyến với một contour được lập trình trước nó. Các dữ liệu cần nhập: Nhập toạ độ điểm cuối của cung tròn. Nếu cần thiết nhập lượng chạy dao F, các hàm phụ M và bù bán kính dao. Ví dụ: 7 L X + 0 Y + 35 RL F300 M3 8 L X + 40 I Y + 5 9 CT X + 80 Y + 25 10 L Y + 0 g) Lệnh vê tròn góc RND. Hàm RND được dùng để vê tròn góc giữa hai contour cho trước. Bán kính góc vê phải đủ lớn phù hợp với dao cắt, các bứơc cần thiết là: Nhập bán kính vê. Nhập lượng chạy dao F Ví dụ: 5 L X + 10 Y + 40 RL F300 M3 6 L X + 40 Y + 25 7 RND R5 F100 8 L X + 10 Y + 5 3.2.2. Lập trình trong hệ toạ độ cực. Trong hệ toạ độ cục một vị trí được xác định bằng một góc PA và một khoảng cách PR ứng với một cực CC được định nghĩa trước đó. Hệ toạ cực thuận tiện khi cần: Xác định vị trí trên một cung tròn. Các kích thước cần gia công được đo bằng độ (00). a) Định nghĩa gốc toạ độ trong hệ toạ độ cực. Ta có thể định nghĩa cực CC bất cứ vị trí nào trong chương trình miễn là phải trứơc đoạn chương trình chưa các toạ độ cực. Định nghĩa toạ độ cực trong hệ toạ độ đề các cũng giống như định nghĩa một tâm cung tròn. Nếu không định nghĩa thì cực sẽ là vị trí dao cắt ngay trong trước đó trong chương trình. b) Lệnh tiến dao thẳng LP. Các bứơc nhập lệnh như sau: Nhập bán kính PR: Là khoảng cách từ trục cực CC đến điểm cuối của đoạn thẳng. Nhập góc cực PA: Là góc có giá trị từ . Ví dụ : 12 CC X+ 45 Y + 25 13 LP PR + 30 PA + 0 RR F300 M3 14 LP PA + 60 15 LP IPA + 60 16 LP PA + 180 c) Lệnh cắt theo cung tròn CP quanh cực CC. Bán kính toạ độ cực đồng thời cũng là bán kính của cung tròn, được xác định bằng khoảng cách từ điểm đầu tới cực CC. Vị trí dao cuối cùng trước đó trong chương trình sẽ là điểm bắt đầu cung tròn. Các dữ liệu cần nhập là: Góc toạ độ cực PA: góc này có giá trị từ Hướng quay DR. Ví dụ: 18 CC X + 25 Y + 35 19 LP PR + 25 PA + 0 RL F200 M3 20 CP PA + 180 DR - d) Lệnh gia công cung tròn tiếp tuyến CTP. Cung tròn được gia công tiếp tuyến với contour trước đó. Các giá trị cần nhập là: Bán kính cực PR: khoảng cách từ điểm cuối cung tròn tới cực CC. Góc PA: góc xác định vị trí điểm cuối của cung tròn. Ví dụ: 12 CC X + 40 Y + 25 13 L X + 0 Y + 35 RL F200 M3 14 LP PR + 25 PA + 120 15 CTP PR + 30 PA + 30 16 L Y + 0 e) Chương trình gia công đường xoắn ốc. Ta có thể ứng dụng gia công cung tròn CP để gia công đường xoắn ốc như sau: 12 CC X+ 40 Y + 35 13 Z + 0 F100 M3 14 LP PR + 3 PA + 27 15 CP IPA-1800 I+5 DR - RL F250 Trong đó: IPA là toàn bộ góc xoắn. 3.2.3. Lập trình contour tự do. Ngoài những lệnh gia công đã kể trên, TNC còn cho phép lập trình gia công những contour tự do mà các toạ độ kích thước không thể nhập vào như thông thường các chức năng từ bàn phím… Ta có thể nhập trực tiếp những dữ liệu kiểu như vậy bằng các hàm lập trình contour tự do FK. TNC sẽ từ những toạ độ cho trước của conotur cung cấp một dao thức hội thoại ở chế độ lập trình đồ hoạ tương hỗ. 3.3. Các lệnh hỗ trợ M (Miscellancous Function). Các lệnh bổ trợ hay còn gọi là các lệnh M được lập trình dưới địa chỉ M. Nó gồm trước hết các nhiệm vụ công nghệ không lập trình dưới các địa chỉ F, S, T. Một số hàm M chỉ có tác dụng ngay trong dòng lệnh mà chúng được gọi. 3.3.1 Các lệnh M điều khiển chạy dao, trục chính và chất làm mát. Dưới đây là bảng thông kê các chức năng của lệnh M. Lệnh M Tác dụng Thời điểm tác dụng M00 Dừng chương trình. Dừng trục chính. Ngừng tưới chất làm mát. - Cuối dòng lệnh M02 Nhảy về dòng lệnh. Xoá trạng thái hiện thị. M03 Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ. - Đầu dòng lệnh. M04 Trục chính quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. - Đầu dòng lệnh. M05 Dừng trục chính. - Cuối dòng lệnh. M06 Đổi dao. - Cuối dòng lệnh. M08 Bật dung dịch trơn nguội. - Đầu dòng lệnh. M09 Tắt dung dịch trơn nguội. - Cuối dòng lệnh. M13 Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ. Bật dung dịch trơn nguội - Đầu dòng lệnh. M14 Trục chính quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Bật dung dịch trơn nguội. - Đầu dòng lệnh. M30 Giống lệnh M02 - Cuối dòng lệnh. 3.3.2. Các lệnh bổ trợ cho lập trình toạ độ vị trí. Toạ độ tham chiếu của máy M91/M92: Nếu muốn toạ độ trọng tâm trong câu lệnh tham chiếu đến dữ liệu máy thì phải kết thúc bằng lệnh M91, nếu tham chiếu đến dữ liệu phụ của máy thì dùng lệnh M92. 3.3.3. Các lệnh bổ trợ cho gia công contour. Làm trơn góc M90: Dao cắt qua các góc với vận tốc không đổi, quá trình này làm trơn các góc cạnh và giảm thời gian gia công. Tạo cung tròn giữa hai đường thẳng M112: TNC tạo một cung tròn hoặc một đường bậc ba, giữa hai đường thẳng (không bù bán kính dao). Không tạo thêm cung tròn nữa tại chuyển tiếp giữa đường thẳng - cung tròn hoặc cung tròn - đường thẳng. 3.4. Chu trình gia công. Đó là các chương trình gia công đặc biệt, dùng cho một số bước công nghệ điển hình và thường dùng để lập đi lập lại. Nhờ các chu trình mà việc lập trình gia công các đối tượng phức tạp trở lên đơn giản hơn, thay vì phải lập trình cho từng đường chạy dao, người lập trình chỉ cần nhập các thông số hình học và các thông số công nghệ gia công nó. Chu trình được coi là tiện ích lập trình quan trọng và là một trong các chỉ tiêu để lựa chọn bộ điều khiển. Bộ điều khiển nào có nhiều chu trình và việc mô phỏng chúng đơn giản thường được ưa chuộng hơn. Hầu hết các bộ điều khiển phay có chu trình phay hốc (tròn và chữ nhật), khoan sâu, tarô cứng, lựa phay các rãnh tròn và thẳng, dịch gốc toạ độ, quay đối xứng, thu phóng,… TNC có các loại chu trình sau: Chu trình cứng (Fixed Cycle). Mọi bộ điều khiển CNC đều có thư viện các chu trình (gọi là fixed cycles hoặc standard cycles). Thư viện này của TNC rất phong phú và có thể được chia ra các nhóm sau: Cac chu trình khoan, gồm khoan lỗ sâu, doa, tarô ren (với đầu tarô cứng hoăc lựa) và cắt ren bằng dao ren một lưỡi cắt. Các chu trình phay hốc, đảo và rãnh. Các chu trình khoan dãy lỗ, có thể dãy thẳng, dãy hàng chéo hay cung tròn. Các chu trình phay nhiều đường chạy dao để phay các bề mặt, trong đó có cả mặt kẻ (Ruled Surface). Các chu trình chuyển đổi hình và toạ độ, gồm chuyển gốc toạ độ, xoay, đối xứng, phóng to thu nhỏ. Các chu trình đặc biệt như thời gian dừng, gọi chương trình, dừng trục chính có định hướng. Chu trình gia công tổ hợp contour. Với các bộ điều khiển họ TNC, các bề mặt phức hợp có thể được lập trình dễ dàng nhờ một loại chu trình SL (Subcontour Lish) cycle. Đây là sự kết hợp giữa kỹ thuật lặp và kỹ thuật chu trình và một giải pháp độc đáo của Heidenhain. Chu trình OEM. Ngoài các chu trình cứng, Heidenhain còn cung cấp cho các nhà chế tạo máy công cụ một phần mềm thiết kế chu trình, gọi là Cycle design. Nó cho phép nhà chế tạo có thể tạo thêm các chu trình của riêng mình hoặc bổ xung các phím mềm, trợ giúp đồ hoạ,… vào các chu trình cứng, thậm chí cả tổ chức lại các nhóm chu trình. Các đối tượng đồ hoạ thông dụng, như Autosketch dưới dạng DXF. Nhờ tham số máy MP 7364.x, người điều khiển có thể quy định mầu hiển thị các đối tượng đồ hoạ trong môi trường TNC. Chu trình OEM (Original Equipment Manufacture’ s Cycle), chính là chu trình được tạo ra nhờ phần mềm nói trên. Thực chất nó là một chương trình NC dùng ngôn ngữ giao thoại, trong đó mô tả các thủ tục gia công và dùng các tham số để truyền dữ liệu. Một tham số Q (Q200 đến Q248) được dành riêng để truyền dữ liệu cho các chu trình OEM. Một số hàm FN cũng được cung cấp để truy cập sâu vào các tham số hệ thống. Hàm FN 14 xuất thông báo lỗi ra màn hình. Hàm FN 15 xuất thông bao lỗi và các tham số Q ra file thông báo qua giao diện truyền thông. Hàm FN 17 ghi đè tham số hệ thống. Hàm FN 18 đọc tham số hệ thống. Hàm FN 19 gán các giá trị tham số Q cần thiết cho PLC. 3.4.1 Định nghĩa một chu trình gia công. Định nghĩa một chu trình gia công ta tiến hành các bước sau: Nhấn phím CYCLE DEF để hiện ra các nhóm Cycles. Chọn một nhóm chu trình gia công, chẳng hạn chu trình khoan lỗ DRILING. Chọn chu trình mong muốn, ví dụ chu trình khoét PECKING, khi đó TNC sẽ đưa ra hộp thoại lập trình và yêu cầu cho các giá trị đầu vào. Nhập đầy đủ các thông số. TNC đóng hộp thoại khi tất cả các dữ liệu đã được nhập hết. 3.4.2 Các chu trình khoan, khoét, doa,.. TNC cung cấp 8 chu trình khoan, khoét như sau: Chu trình Chức năng 1 Khoan sâu 200 Khoan 201 Khoét 202 Doa 203 Khoan thông dụng 2 Tarô bằng đầu dao tự lựa 17 Tarô bằng đầu dao cứng 18 Gia công ren bằng dao đơn Nhìn chung cách lập các chu trình này đều giống nha, ta xét một chu trình bất kỳ, chẳng hạn như khoan lỗ. Một chu trình khoan lỗ hoạt động như sau: TNC đưa dao đến vị trí cần gia công và cách phôi một khoảng an toàn. Khoan lần thứ nhất. Rút dao lên khoảng an toà. Quá trình từ 24 được lập đi lập lại cho đến khi khoan xong toàn bộ lỗ. Các giá trị đầu vào phải nhập: Q200: Khoảng cách giữa đầu dao và bề mặt phôi. Q201: Chiều sâu lỗ cần gia công. Q206: Là lượng ăn dao trong mỗi bước gia công. Q210: Thời gian dừng dao không cắt - là thời gian dao dừng ở một vị trí an toàn sau mỗi bước. Q203: Chiều cao của phôi. Q204: Chiều cao rút dao lên sau khi gia công xong. Q202: Chiều sâu lắt cắt. Ví dụ: Xét chu trình khoan chi tiết sau đây. Chương trình gia công như sau: 0 BEGIN PGM C300 MM 1 BLK FORM 0.1 X + 0 Y + 0 Z + 0 2 BLK FORM O.2 X + 100 Y +100 Z - 2 0 3 TOOL DEF 1 L + 0 R + 4 4 TOOL CALL 1 Z S4500 5 L Z +25 RO FMAX 6 CYCL DEF 200 DRILING Q200 = +25 Q201 = -20 Q206 = 250 Q202 = - 15 Q210 =+ 0 Q203 = 20 Q204 = +25 7 L X + 15 Y + 15 RO FMAX M3 M99 8 L Y + 95 RO FMAX M99 9 L X + 95 RO FMAX M99 10 L Y + 15 RO FMAX M99 11 L Z+250 RO FMAX M2 12 END PGM C300 MM. 3.4.3 Các chu trình phay hốc, đảo. Chu trình Chức năng 4 Phay thô hốc chữ nhật 212 Phay tinh hốc chữ nhật 213 Phay đảo chữ nhật 5 Phay hốc tròn 214 Phay hốc tròn tinh 215 Phay tinh đảo tròn tinh 3 Phay rãnh 210 Phay rãnh nhiều lớp cắt 211 Phay rãnh tròn Các chu trình này đều giống nhau về cách lập trình, ta xét một chu trình bất kỳ, chẳng hạn như phay thô hốc chữ nhập gồm các bước như sau: 1. Dao cắt tiến đến tâm hốc cần gia công và cách bề mặt phôi một khoảng cách an toàn. 2. Dao bắt đầu phay theo hướng trục dương của cạnh dài của hốc và sau đó phay xung quanh cạnh hốc từ phía bên trong ra. 3. Lặp lại từ bước 1 đến bước 2 cho đến khi hết chiều sâu hốc. 4 Rút dao lên vị trí ban đầu. Khi phay hốc tròn thì dao tiến từ theo đường xoắn ốc từ ngoài vào cho đến khi gia công xong. 3.4.4 Các chu trình khoan dãy lỗ. TNC cho phép 2 chu trình phay dãy lỗ như sau: Phay dãy thẳng: chu trình 220. Phay dãy tròn: chu trình 221. TNC còn cho phép dùng kết hợp các chu trình phay dãy lỗ 220 và 221 với các chu trình cố định sau: Chu trình 1 Khoan sâu Chu trình 2 Tarô bằng đầu dao tự lựa Chu trình 3 Phay rãnh Chu trình 4 Phay thô hốc chữ nhật Chu trình 5 Phay hốc tròn Chu trình 17 Torô bằng đầu dao cứng Chu trình 18 Gia công ren bằng dao đơn Chu trình 200 Khoan Chu trình 201 Khoét Chu trình 202 Doa Chu trình 203 Khoan thông dụng Chu trình 212 Phay tinh hốc chữ nhật Chu trình 213 Phay đảo chữ nhật Chu trình 214 Phay hốc tròn tinh Chu trình 215 Phay đảo tròn tinh 3.5. Chương trình con và vòng lập. Việc sử dụng chương trình con và vòng lập trong chương trình làm cho chương trình ngắn ngọn hơn, tránh phải viết lập đi lập lại một đoạn chương trình làm việc với những công đoạn giống nhau. Đầu của mỗi chương trình con hoặc vòng lập được ngán bằng một nhãn ( Label), các nhãn này được nhận biết bằng một số bất kỳ từ . Kết thúc mỗi chương trình con là nhãn O (Label 0), nhãn LBLO có thể sử dụng được nhiều lần. 3.5.1. Chương trình con. TNC gọi chương trình con thông qua số hiệu nhãn của nó bằng lệnh CALL LBL. Chương trình con sau đó khi được nạp sẽ thi hành từ đầu cho tới khi gặp nhãn LBL0 thì kết thúc. Sau đó TNC sẽ tiếp tục chạy phần chương trình sau lệnh chương trình con. TNC cho phép trong một chương trình chính có thể có 254 chương trình con ứng với 254 nhãn, ta có thể gọi chương trình con bất kỳ lúc nào trong chương trình, tuy nhiên cần chú ý một số nguyên tắc sau: Một chương trình con không thể gọi chính nó. Chương trình con phải được viết cuối chương trình chính (sau dòng lệnh có M2 hoặc M30). Nếu chương trình con nằm trước M2 hoặc M30 thì chúng sẽ được gọi ít nhất một lần trước khi có lệnh gọi đến chúng. Lập một chương trình con. Để gán nhãn cho một chương trình con, nhấn phím LBL SET và nhập số hiệu nhãn (LABEL NUMBER) vào. Viết chương trình con. Kết thúc chương trình con lại nhấn phím LBL SET và nhập số hiệu nhãn ( LABEL NUMBER) vào. Gọi một chương trình con. Để viết một lệnh gọi chương trình con trong chương trình chính ta nhấn phím LBL CALL. Gõ vào số hiệu chương trình mà ta muốn gọi. 3.5.2. Vòng lặp. Cũng giống như chương trình, mở đầu mỗi vòng lặp là một nhãn (LBL) nhưng kết thúc vòng lặp là cặp lệnh CALL LBL/ REP xác định số vòng lặp. TNC khi gặp vòng lặp sẽ thi hành từ đầu cho đến khi gặp lệnh kết thúc, sau TNC sẽ tiếp tục thi hành phần chương trình còn lại sau vòng lặp. Chú ý: Một vòng lặp có thể được lập đi lập lại 66534 lần. Số hiệu đằng sau từ lệnh REP xác định số lần lặp của vòng lặp. Số lần lặp luôn nhiều hơn số hiệu được lập trình một lần, do đó để lập đúng số lần mong muốn thì khi lập trình phải chú ý giảm số hiệu này đi một đơn vị. Lập một vòng lặp. Để gán nhãn cho một vòng lặp, nhấn phím LBL SET và nhập số hiệu nhãn (LABEL NUMBER) vào. Viết chương trình con cần lặp. Gọi một vòng lặp. Để viết một lệnh gọi vòng lặp trong chương trình chính ta nhấn phím LBL CALL và gõ số hiệu LBL vào, sau đó cho số lần lặp. 3.5.3. Lồng chương trình con vào vòng lặp. TNC cho phép lồng chương trình con hay vòng lặp theo những cách sau đây: Lồng chương trình con trong một chương trình con. Lồng một vòng lặp trong một vòng lặp. Lồng một chương trình con trong một vòng lặp. Cách viết một chương trình con đó như sau: Ví dụ: 0 BEGIN PGM DE1 MM ………… 17 CALL LBL 1……………. Gọi chương trình con có nhãn là LBL 1 …………………………………. (đoạn chương trình chính còn lại có lệnh M2) 35 LBL 1 ……………………. đầu chương trình con 1 ………… 39 CALL LBL 2 ……………Gọi chương trình con có nhãn là LBL 2 ……. 45 LBL 0 ………………….. kết thúc chương trình con 1 46 LBL 2 …………………..đầu chương trình con 2 …………….. 62 LBL 0 ………………….. kết thúc chương trình con 2 63 END PGM DE1 MM….kết thúc chương trình. Lồng một vòng lặp trong một vòng lặp. Ví dụ: 0 BEGIN PGM DE2 MM ………….. 15 LBL 1 ………………….. Đầu vòng lặp 1 ………. 20 LBL 2 …………………... đầu vòng lặp 2 ……………. 27 CALL LBL 2 REP 3/3……… đoạn chương trình con từ LBL 2 đến dòng này được lặp 3 lần ………………… 35 CALL LBL 1 REP 1/1 ……..đoạn chương trình LBL 1 đến dòng lệnh này được lặp 1 lần ……………… 50 END PGM DE2 MM. Lồng một chương trình con trong vòng lặp. Ví dụ: 0 BEGIN PGM DE3 MM …………… 10 LBL 1…………………………….. Đầu vòng lặp 11 CALL LBL 2 …………….……….Gọi chương trình con có nhãn LBL 2 12 CALL LBL 1 REP 2/2 ………… Đoạn chương trình từ LBL 1 đến dòng lệnh này được lặp 2 lần L Z + 100 RO FMAX M2…….. Kết thúc lệnh chính LBL 2……………………………….Đầu chương trình con 2 …………….. 28 LBL O ………………………………. Kết thúc chương trình con 29 END PGM DE3 MM. PHỤ LỤC MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY TNC 426 (DÙNG NGÔN NGỮ DIN PLUS) Các dữ liệu trong phần gia công này là: các thông tin công nghệ của dụng cụ, các chức năng gia công trên máy, các chu trình gia công như chu trình khoan, khoét, doa, tarô, phay,…. Nó được áp dụng trên máy DMU - 60T với bộ điều khiển TNC 426, một chương trình gia công của máy phay gồm các từ khoá sau: 0 BEGIN PGM (tên chuơng trình, đơn vị đo) Các lệnh khai báo phôi (Worpiece) 1 BLK FORM 0.1 X… Y…. Z….. 2 BLK FORM 0.2 X….. Y….. Z….. Khai báo dao và gọi dao 3 TOOL DEF 1….. 4 TOOL CALL 1….. ………..(thân chương trình) Kết thúc chương trình END PGM (tên chương trình, đơn vị đo). CÁC CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ĐIỂN HÌNH TRÊN MÁY PHAY TNC 426 Cấu trúc chương trình khoan lỗ. Chương trình khoan lỗ: Ta có chương trình như sau: 0 BEGIN PGM KHOAN_LO MM 1 BLK FORM 0.1 X + 0 Y + 0 Z + 0………….Khai báo phôi 2 BLK FORM O.2 X + 100 Y +100 Z - 15 3 TOOL DEF 1 L + 0 R + 3…………………….Khai bao dao cắt 4 TOOL CALL 1 Z S3500…………………………Gọi dao số 1 5 L Z +25 RO FMAX……………………………Độ cao an toàn 6 L X + 10 Y + 10 RO FMAX M3……………… Lỗ thứ nhất 7 L Z-20 RO F200 M8……………………………Khoan lỗ thứ nhất 8 L Z+25 RO FMAX……………………………Rút dao lên độ cao an toàn 9 L Y + 80 RO FMAX …………………………Lỗ thứ hai 10 L Z-20 RO F200 M8……………………………Khoan lỗ thứ hai 11 L Z+25 RO FMAX……………………………Rút dao lên độ cao an toàn 10 L X+80 Y + 10 RO FMAX …………………Lỗ thứ ba 11 L Z-20 RO F200 M8……………………………Khoan lỗ thứ ba 12 L Z+250 RO FMAX M2……………………. Rút dao lên, dừng chương trình 13 END PGM KHOAN_LO MM. ………………Kết thúc chương trình HH Chu trình khoan: Dựa vào hình vẽ ta có sơ đồ khối của chu trình khoan 3 lỗ như sau. Chương trình thực hiện: 0 BENGIN PGM KHOAN_LO MM 1 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z + 0…………………Khai báo phôi 2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z - 15…………………. 3 TOOL DEF 2 L+0 R+3………………………………Khai báo dao cắt 4 TOOL CAAL 2 Z S 3500……………………………Gọi dao số 2 5 CYCL DEF 200 DRILLING…………………………..Gọi chu trình Q200 = +25 ……………………………………………Độ cao an toàn Q201 = - 15 …………………………………………..Chiều sâu cần gia công Q206 = 100 ……………………………………………Tốc độ chạy dao Q202 = - 10 ……………………………………………Chiều sâu lát cắt Q200 = +25 ……………………………………………Độ cao an toàn Q203 = 15 ……………………………………………Chiều cao của phôi Q210 =+ 0 ……………………………………………Thời gian dừng dao không cắt Q204 = +20 ……………………………………………Độ cao an toàn 6 L Z+100 R0 FMAX M3 7 L Y+80 M 99………………………………..Khoan lỗ thứ nhất, gọi chu trình 8 L X+10 Y+80 M 99…………………………Khoan lỗ thứ hai 9 L X+10 Y+10 M 99…………………………Khoan lỗ thứ ba 10 END PGM KHOAN_LO MM……………Kết thúc Ví dụ: Cấu trúc chương trình khoan tấm lỗ hàng chéo. Chương trình thực hiện: Chương trình Ý nghĩa 1 BENGIN PGM TAM_LO_HANG_CHEO MM……..Bắt đầu chương trình 2 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z+ 0…………………...Khai báo phôi 3 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z-20……………… 4 TOOL DEF 1 L+0 R0 R + 3………………………Khai báo dao cắt 5 TOOL CALL 1 Z S 4500………………………………Gọi dao cắt 6 L Z+100 RO FMAX ……………………………….Độ cao an toàn, trục chính quay theo chiều kim đồng hồ 7 CYCL DEF 200 DRILLING…………………………..Chu trình khoan Q200 = +25……………………………………………..Khoảng cách an toàn Q201 = - 20………………………………………………Chiều sâu lỗ cần gia công Q206 = 250……………………………………………Bước tiến cho dao cắt Q202 = -15……………………………………………Chiều sâu lắt cắt Q210 = + 0………………………………………… Thời gian dừng cắt ở vị trí an toàn Q204 =+ 30…………………………………………..Khoảng cách an toàn thứ hai Q203 = 20………………………………………….Toạ độ bề mặt phôi 8 L X + 0 Y+10 R0 F9999 M3……………………….Điểm phụ trợ 9 LBL 1………………………………………………………Bắt đầu vòng lập LBL 1 10 L IX +20 M99………………………………………..Khoan lỗ thứ nhất 11 LBL 2……………………………………………………Bẳt đầu vòng lập LBL 2 12 L IX – 3 IY+15 M99…………………………………..Khoan lỗ thứ hai 13 CALL LBL 2 REP 4/4…………………………………Lập lại LBL 2 bốn lần 14 IX + 10 M99……………………………………………Khoan lỗ thứ 7 15 LBL 3……………………………………………………Bắt đầu vòng lập LBL 3 16 L IX +3 IY - 15 M99………………………………….Khoan lỗ thứ 8 17 CALL LBL 3 REP 4/4………………………………Lập lại LBL 3 bốn lần 18 CALL LBL 1 REP 2/2………………………………Lập lại LBL 1 hai lần 19 L Z+100 RO FMAX M2…………………………….Đưa dao đến vị trí an toàn 20 END PGM KHOAN_LO_HANG_CHEO MM…………. Chương trình khoan hàng lỗ: Chương trình Ý nghĩa 1 BENGIN PGM KHOAN_LO_HANG_LO MM……..Bắt đầu chương trình 2 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z+0…………………...Khai báo phôi 3 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z - 15 ……………… 4 TOOL DEF 5 L+0 RO R + 4……………………………Khai báo dao cắt 5 TOOL CALL 5 Z S 3500………………………………Gọi dao cắt 6 CYCL DEF 200 DRILLING…………………………..Chu trình khoan Q200 = +25………………………………………………Khoảng cách an toàn Q201 = -15………………………………………………Chiều sâu lỗ cần gia công Q206 = 250……………………………………………Bước tiến cho dao cắt Q202 = -10…………………………………………….Chiều sâu lắt cắt Q210 = 0………………………………………………Thời gian dừng cắt ở vị trí an toàn Q204 =+ 30……………………………………………..Khoảng cách an toàn thứ hai Q203 = +15……………………………………………Toạ độ bề mặt phôi 8 L X + 0 Y+10 R0 F9999 M3……………………….Điểm phụ trợ 9 LBL 1………………………………………………………Bắt đầu vòng lập LBL 1 10 L IX - 15 M99………………………………………..Khoan lỗ thứ nhất 11 LBL 2……………………………………………………Bẳt đầu vòng lập LBL 2 12 L IY+10 M99………………………………………..Khoan lỗ thứ hai 13 CALL LBL 2 REP 4/4…………………………………Lập lại LBL 2 bốn lần 14 IX - 10 M99……………………………………………Khoan lỗ thứ 7 15 LBL 3……………………………………………………Bắt đầu vòng lập LBL 3 16 L IY - 10 M99………………………………………...Khoan lỗ thứ 8 17 CALL LBL 3 REP 4/4………………………………Lập lại LBL 3 bốn lần 18 CALL LBL 1 REP 2/2………………………………Lập lại LBL 1 hai lần 19 L Z+100 RO FMAX M2…………………………….Đưa dao đến vị trí an toàn 20 END PGM KHOAN_LO_HANG_LO MM………….Kết thúc chương trình. LỜI KẾT Sau thời gian học tập tại Khoa Máy Xây Dựng & TBTL Trường Đại học Thuỷ Lợi Hà Nội, em được giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu hệ thống điều khiển số trên máy công cụ CNC (máy phay). Với sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Công Nguyên cùng các thầy cô trong Khoa Máy Xây Dựng & TBTL, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Nguyễn Công Nguyên – giáo viên đã hướng dẫn đồ án tốt nghiệp. Đồng thời cho em xin chân thành cảm ơn đến các thầy trong Khoa Máy Xây Dựng & TBTL và cùng toàn thể các bạn đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Mặc dù trong thời gian qua em đã hết sức cố gắng tìm hiểu thực tế, nghiên cứu tài liệu để thực hiện đồ án. Nhưng vấn đề còn khá mới, cùng với sự hạn chế về kiến thức chuyên môn cho nên nội dung trình bày trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót và hạn chế, em rất mong sự góp ý kiến của các thầy trong khoa cùng các bạn để đề tài của em nghiên cứu được hoàn thiện hơn. Em xin trân thành cảm ơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tạ Duy Liêm …………Máy điều khiển theo chương trình số và rôbốt công nghiệp - Đại học Bách Khoa Hà nội(tập 1)- 1996. 2. Tạ Duy Liêm……………Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ – NXBKHKT - 1999. 3. Tạ Duy Liêm……………Máy công cụ CNC- NXBKHKT – 2001. 4. Trần Văn Địch…………Công nghệ trên máy CNC – NXBKHKT- 2000. 5. Vũ Hoài Ân……………..Nhập môn gia công CNC. 6. Hendenhain……………..NC – Software TNC 426 – 4/1997. 7.Trần Văn Địch………….. Máy CNC – NXBKHKT – 2004. MỤC LỤC Trang LỜI TỰA CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ MÁY CỘNG CỤ CNC 1 Đ1: KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ 1 I. Quá trình phát triển, trình độ hiện tại của ngành máy công cụ CNC 1 1. Quá trình phát triển 1 2. Trình độ hiện tại 2 II. Các khái niệm cơ bản về điều khiển số 2 2.1 Điều khiển kỹ thuật 2 2.2 Điều khiển tự động hóa máy công cụ 3 2.3 Định nghĩa điều khiển 3 2.4 Điều khiển số NC (Numerical Control) 4 2.5 Điều khiển CNC (Computerized Numerical Control) 4 2.6 Điều khiển đọc 5 2.7 Bộ nhớ chương trình 5 2.8 Thông tin hình học 5 2.9 Thông tin công nghệ (Technologual information) 5 2.10 Biểu thị thông tin qua tín hiệu 6 III. Nguyên lý vận hành và các dạng điều khiển số trên máy công cụ CNC 6 3.1 Nguyên lý làm việc của máy công cụ CNC 6 3.2 Các dạng điều khiển trong điều khiển số 9 3.2.1 Điều khiển điểm 9 3.2.2 Điều khiển đoạn hay đường thẳng 9 3.3.3 Điều khiển theo biên dạng 10 Đ2: KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 13 I khái niệm chung về máy công cụ CNC 13 Các đặc điểm kết cấu của các máy công cụ điều khiển CNC so với máy công cụ thông thường 13 1.1. Máy cộng cụ thông thường 13 1.2. Máy công cụ CNC 13 2. Ưu, nhược điểm của máy công cụ CNC và các yêu cầu đặt ra 15 2.1. Ưu điểm 15 2.2. Nhược điểm 16 2.3. Các yêu cầu đặt ra 16 II. Chức năng của CNC 16 1.Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tương đối Dao/ Chi tiết 16 1.1. Chuyển động đảm bảo tốc độ cắt của dao cụ 16 1.2. Chuyển động chạy dao 17 2. Quá trình cấp dao 17 3. Quá trình cấp chi tiết 18 4. Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm sạch 19 III. Các hệ trục tọa độ và các điểm chuẩn trong máy CNC 20 1.Hệ trục toạ độ của máy công cụ CNC 20 A) Trục Z 21 b) Trục X 21 c) Trục Y 22 d) Các trục phụ 22 2. Các điểm O và các điểm chuẩn 22 a) Điểm O của máy M 22 b) Điểm O của chi tiết W 23 c) Điểm O của chương trình PO 23 d) Các điểm chuẩn của máy R 23 e) Điểm tỳ A 24 g) Điểm thay dao Ww 24 h) Điểm đặt dụng cụ E và điểm lỗ gá dụng cụ N 24 i) Điểm chuẩn của giá dao T 25 j) Điểm cắt của dao P 25 k) Điểm chuẩn của bàn trượt F 25 Chương ii: bộ nội suy và hệ thống truyền động 28 Đ1: BỘ NỘI SUY 28 I. Khái niệm, nhiện vụ, các bộ nội suy và các dạng nội suy 28 1. Khái niệm chung 28 2. Nhiệm vụ của bộ nội suy 29 3. Bộ nội suy trong, bộ nội suy ngoàI 29 4. Các dạng nội suy 30 II. Phương pháp nội suy 30 1. Nội suy thẳng theo Phương pháp DDA 32 2. Nội suy vòng theo phương pháp DDA 36 Đ2: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ 39 i. các dạng chuyển động chạy dao trong máy điều khiển số 39 II. Truyền động điều chỉnh và các dạng truyền động 39 1.Truyền động điều chỉnh 39 2. Các dạng truyền động 40 2.1 Truyền động điều chỉnh phân cấp 40 2.2 Truyền động điều chỉnh vô cấp 42 2.2.1 Những ưu điểm của truyền động điều chỉnh vô cấp 42 2.2.2. Điều chỉnh vị trí của dao 43 2.2.3 Điều chỉnh vị vị trí kiểu mạch kín 43 2.3. Truyền động bước 46 III. Truyền động chạy dao trong máy công cụ CNC 48 1.Các nhiệm vụ của truyền động chạy dao 48 2. Động cơ bước chạy điện 49 3. Động cơ điện một chiều 51 4. Động cơ điện xoay chiều 52 IV. Các khâu truyền động cơ khí trong máy công cụ điều khiển số 53 V. Cơ sở tính toán cho truyền động chạy dao 55 5.1 Tính mômen quay (hình 39) 55 5.2 Mômen quán tính (hình 40) 56 CHƯƠNG III: LẬP TRÌNH CHO MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ 59 I. Lập trình trên máy công cụ CNC theo tiêu chuẩn ISO 59 1. Lập trình cho máy công cụ CNC 59 1.1. Địa chỉ chạy dao F 59 1.2. Địa chỉ số vòng quay trục chính S 59 1.3. Địa chỉ dao T 59 1.4. Các chức năng phụ M 60 1.5. Các câu lệnh, từ lệnh trong lập trình số 60 2. Mô tả từng từ lệnh riêng lẽ trong một câu lệnh 61 2.1. Từ lệnh N : số câu lệnh 61 2.2. Từ lệnh /N- ngắt câu lệnh 61 2.3. Từ lệnh G : Điều khiển đường dịch chuyển 61 2.4. Mô tả các điều kiện đường dịch chuyển: 62 3. Các vị dụ lập trình với địa chỉ G 68 II. Lập trình cho máy TNC 426 73 1. Giới thiệu chung 73 2. Chế độ vận hành máy 75 2.1. Các chế độ vận hành bằng tay quay địên tử 75 2.2. MID (Manual Data Input) 75 2.3. Lập trình và sửa chương trình 75 2.4. Chạy thử chương trình 75 3. Lập trình cho máy TNC 426 75 3.1. Cơ sở điều khiển số 75 3.1.1 Bộ mã hoá vị trí (encoder) và điểm chuẩn 75 3.1.2 Hệ toạ độ tham chiếu trên máy phay 76 3.2. Lập trình contour 77 3.2.1. Lập trình trong hệ đề các 77 a) Lệnh tiến dao thẳng L 77 b) Lệnh vát góc giữa hai đường thẳng CHF 77 c) Gia công cung tròn C với tâm CC 77 d) Lệnh gia công cung tròn, với bán kính cho trước CR 79 e) Gia công cung tròn biết trước bán kính R và góc đi qua tâm CCA 79 f) Lệnh gia công cung tròn tiếp tuyến với một đường CT 80 g) Lệnh vê tròn góc RND 80 3.2.2. Lập trình trong hệ toạ độ cực 81 a) Định nghĩa gốc toạ độ trong hệ toạ độ cực 81 b) Lệnh tiến dao thẳng LP 81 c) Lệnh cắt theo cung tròn CP quanh cực CC 81 d) Lệnh gia công cung tròn tiếp tuyến CTP 82 e) Chương trình gia công đường xoắn ốc 82 3.2.3. Lập trình contour tự do 82 3.3. Các lệnh hỗ trợ M (Miscellancous Function) 83 3.3.1 Các lệnh M điều khiển chạy dao, trục chính và chất làm mát 83 3.3.2. Các lệnh bổ trợ cho lập trình toạ độ vị trí 84 3.3.3. Các lệnh bổ trợ cho gia công contour 84 3.4. Chu trình gia công 84 3.4.1 Định nghĩa một chu trình gia công 86 3.4.2 Các chu trình khoan, khoét, doa, 86 3.4.3 Các chu trình phay hốc, đảo 89 3.4.4 Các chu trình khoan dãy lỗ 90 3.5. Chương trình con và vòng lập 90 3.5.1 Chương trình con 91 3.5.2. Vòng lặp 91 3.5.3. Lồng chương trình con vào vòng lặp 92 PHỤ LỤC: MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY TNC 426 (DÙNG NGÔN NGỮ DIN PLUS) 95 Lời kết 105 Tài liệu tham khảo 106