Lập trình phay – hệ điều khiển Fanuc

Trang 30 Chương 3 LẬP TRÌNH PHAY – HỆ ĐIỀU KHIỂN FANUC I. Nhóm lệnh lập trình hệ điều khiển Fanuc. 1. Các lệnh lập trình cơ bản. - Lệnh di chuyển dao: G00, G01, G02, G03 - Lệnh về tọa độ và đơn vị kích thước: G90, G91, G20, G21 - Lệnh về hệ tọa độ: G17, G18, G19, G54 – G59, G92 - Lệnh về điểm tham chiếu: G28 - Lệnh về tốc độ chạy dao: F…, G94, G95, G96 - Lệnh về tốc độ trục chính: S…, G97, M03, M04, M05 - Lệnh chọn và thay dao: T…, M06 - Lệnh về các chức năng phụ: M00, M01, M02, M07, M08, M09, M25, M26, M30 2. Các lệnh lập trình bù trừ và dịch chỉnh dao. Các hệ điều khiển yêu cầu lập trình gia công theo tọa độ tâm dao (Tool Center Coordinate) thay cho điểm biên trên chu vi dao cắt. Do đó không thể sử dụng trực tiếp tọa độ chi tiết vì tâm dao phải có vị trí cách đường biên cắt một khoảng bằng bán kính dao. Phép dịch chỉnh vị trí tâm dao được gọi là bù trừ bán kính dao (Radius Compensation). Các lệnh lập trình bù trừ và dịch chỉnh dao cho phép biến đổi đơn giản dữ liệu lập trình theo biên dạng chi tiết gia công thành dữ liệu đường tâm dao. Trong giáo trình này, ta sử dụng thuật ngữ hiệu chỉnh dao, bao gồm: - Hiệu chỉnh bán kính dao: G40, G41, G42 - Hiệu chỉnh chiều dài dao: G43, G44, G49 3. Các lệnh về chu trình gia công. Lệnh chu trình gia công cho phép thực hiện chuỗi các chức năng gia công lặp lại bằng một khối lệnh. Lệnh chu trình hạn chế được việc xác định tọa độ, giảm đáng kể lỗi lập trình, tiết kiệm khoảng 50% thời gian lập trình. Có thể phân loại chu trình gia công thành ba nhóm: - Chu trình cơ bản (Standard Cycles): G80, G81, G82... G89; - Chu trình đặc biệt (special cycles): G71, G72, G73, G75, G76 … 4. Các lệnh về lập trình phép lặp. Trang 31 Để tăng hiệu suất lập trình cũng như giảm thiểu kích thước chương trình cho các trường hợp gia công phức tạp về hình dáng hay có tính lặp về quy trình, ví dụ như khoan một tập hợp lỗ có cùng đường kính và cách đều nhau… các hệ điều khiển CNC hiện đại đều được trang bị các chức năng lập trình vòng lặp (Loops), chương trình con (Subprogram). Có thể coi vòng lặp như chuỗi lệnh được lặp lại nhiều lần. Chức năng tạo vòng lặp cho phép rẽ nhánh trở về khối lệnh trước trong chương trình và thực hiện các khối lệnh trong vòng lặp theo số lần chỉ định. Chương trình con là một phần của chương trình chính và có thể được gọi theo yêu cầu bởi chương trình gia công có liên quan tới chương trình con này. Cấu trúc chương trình con hoặc macro cũng như cấu trúc một chương trình chính NC. 5. Các chức năng lập trình nâng cao. Các chức năng này trợ giúp như phép lấy tỉ lệ, phép xoay, phép lấy đối xứng… làm đơn giản công việc lập trình, giảm thời gian lập trình. II. Lập trình trên hệ điều khiển Fanuc 21 MB. 1. Các lệnh về lựa chọn mặt phẳng gia công và phương thức lập trình. - Hệ tọa độ gia công xác định bằng ba trục X, Y, Z và tạo nên ba mặt phẳng gia công chính: XY, XZ, YZ. Có thể chỉ định mặt phẳng gia công bằng lệnh:  G17 Mặt phẳng XOY  G18 Mặt phẳng XOZ  G19 Mặt phẳng YOZ hoặc bởi lệnh kích thước tương ứng như những ví dụ về các lệnh di chuyển dao ở trên. - Định nghĩa mặt phẳng gia công theo lệnh kích thước chỉ có tác dụng trong khối lệnh, nhưng định nghĩa mặt phẳng gia công bằng lệnh có tác dụng cho nhiều khối lệnh hoặc cả chương trình. G90 Phương thức lập trình tuyệt đối. G91 Phương thức lập trình tương đối. 2. Lệnh di chuyển dao. Trang 32 G00: Rapid Traverse – Di chuyển dao nhanh (không cắt gọt). Cấu trúc: N... G00 X... Y... Z... (Tọa độ điểm tới) Ví dụ: - Lập trình tuyệt đối (G90): N10 G90 G00 X40 Y56 - Lập trình tương đối (G91): N10 G91 G00 X-30 Y-30.5  Lưu ý: Tốc độ dịch chuyển trong lệnh di chuyển nhanh là lớn nhất và phụ thuộc trực tiếp vào khả năng của máy CNC. Khi thực hiện rút dao lên để di chuyển đến một vị trí khác nên di chuyển theo phương Z trước sau đó đến tọa độ X,Y (để tránh va chạm dao với chi tiết hoặc đồ gá). G01: Linear Interpolation – Nội suy đường thẳng. Cấu trúc: N... G01 X... Y... Z... F... (Tọa độ điểm tới). Ví dụ: Lập trình tuyệt đối: N... G94 .... N 50 (G90) G1 X40 Y20.1 F500 Lập trình tương đối: N... G94 .... N 50 G91 G1 X20 Y25.9 F500  Có thể sử dụng vát cạnh và bo cung (chamfer và radius) bằng cấu trúc: N... G00/G01 X... Y... C/R  Các cạnh được vát hoặc bo cung phải nằm trong mặt phẳng đang được kích hoạt, với gia công phay mặt phẳng XY được kích hoạt bằng G17. G02: Circular Interpolation Clockwise – Nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ. Trang 33 G03: Circular Interpolation Counterclockwise – Nội suy cung tròn theo chiều ngược kim đồng hồ. Cấu trúc 1: N... G02/G03 X... Y... Z... I... J... K... F... Cấu trúc 2: N... G02/G03 X... Y... Z... R... F... X, Y, Z: Tọa độ điểm cuối của cung tròn. I, J, K: Tọa độ tương đối của tâm cung tròn so với điểm đầu lần lượt theo phương X, Y, Z. R: bán kính cung tròn.  Cấu trúc 1 được dùng để nội suy đường tròn (điểm đầu và cuối trùng nhau).  Nội suy đồng thời 3 tọa độ sẽ tạo thành cung helix, khi đó góc f phải nhỏ hơn 45 0 . Đường helix chỉ có thể nội suy trên mặt phẳng XY (G17). Ví dụ: N090 G90 G00 X55 Y35 Z2 N100 G01 Z-5 N105 G02 X95 Y75 R30 Hoặc: N090 G90 G00 X55 Y35 Z2 N100 G91 G01 Z-7 N105 G02 X40 Y40 R30 3. Hiệu chỉnh bán kính dao (Cutter Radius Compensation). G40 Kết thúc hiệu chỉnh bán kính dao. G41 Hiệu chỉnh bán kính dao trái (Dao di chuyển bên trái quỹ đạo cắt). G42 Hiệu chỉnh bán kính dao phải (Dao di chuyển bên phải quỹ đạo cắt). Trang 34 Các lệnh hiệu chỉnh bán kính dao tạo lập vectơ bù trừ vuông góc với quỹ đạo cắt và có độ lớn bằng bán kính dao. Để trở về quỹ đạo cắt là tâm dao cần hủy bỏ chế độ hiệu chỉnh bán kính dao bằng lệnh G40. Hướng vào hiệu chỉnh bán kính nên vuông góc với quỹ đạo cắt tại điểm bắt đầu hiệu chỉnh. Phải bắt đầu và kết thúc hiệu chỉnh tại các điểm có cùng tọa độ XY. 4. Các chu trình gia công lỗ. a. Mặt phẳng an toàn và số lần lặp. Trước khi gia công lỗ tại một vị trí, dao cần được đưa nhanh về vị trí trong mặt phẳng an toàn và bắt đầu gia công, vị trí này được tạo bởi trục của lỗ và cách điểm cần gia công một khoảng l. Đối với các chu trình đặc biệt như gia công ren, dao sẽ tự động đảo chiều quay và lùi về. Có 2 cách lùi dao bằng cách lập trình kèm theo các địa chỉ lệnh sau: G98 Sau khi đạt đến chiều sâu cần gia công lùi về mặt phẳng an toàn. G99 Sau khi đạt đến chiều sâu cần gia công lùi dao về mặt phẳng lùi dao nhanh – định nghĩa bởi trị số R trong các lệnh về chu trình. Trong lập trình tuyệt đối: R là khoảng cách (theo phương Z) tính từ gốc tọa độ đến mặt phẳng an toàn. Trong lập trình tương đối: R tính từ điểm di chuyển cuối của dao (tọa độ bắt đầu gia công lỗ theo phương Z). Với giá trị R âm, mặt phẳng cắt sẽ nằm dưới mặt phẳng an toàn. Khi thực hiện gia công lỗ lặp lại nhiều lần, vị trí các lỗ được lập trình tương đối tương đối so với vị trí lỗ đầu tiên. Số lần lặp được chỉ định bởi thông số K trong chu trình đó. b. Các chu trình gia công lỗ. G81 Chu trình khoan lỗ không sâu. Cấu trúc: N... G98(G99) G81 X... Y... Z... (R...) F... K... X, Y: Vị trí gia công. Z: Chiều sâu gia công. R: Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. K: Số lần lặp. Trang 35 G82 Chu trình khoan lỗ với thời gian tạm dừng (sau khi gia công tới chiều sâu chỉ định, dao tạm ngưng để làm nguội dụng cụ cắt). Cấu trúc: N... G98(G99) G82 X... Y... Z... (R...) P... F... K... X, Y: Vị trí gia công. Z: Chiều sâu gia công. R: Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. P: Thời gian dừng tại đáy lỗ (tính bằng mi li giây) F: Tốc độ cắt. K: Số lần lặp. G80 Hủy bỏ chu trình khoan lỗ. Cấu trúc: N... G82 Các chu trình gia công lỗ thuộc phương pháp điều khiển điểm, nên cần phải hủy lệnh về chu trình gia công trước khi tiến hành các bước gia công kế tiếp. G83: Chu trình khoan lỗ sâu, vật liệu gia công có tính dẻo và dễ bị phoi dây. G73: Chu trình khoan lỗ sâu, vật liệu khó gia công. Cấu trúc: N... G98(G99) G73/G83 X... Y... Z... (R...) P... Q... F... K... G98(G99) Sau khi gia công lùi về mặt phẳng an toàn (mặt phẳng lùi dao nhanh). X... Y ............. Vị trí lỗ. Z ....................... Chiều sâu lỗ. R[mm] ........ Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. P[ms] ........... Thời gian dừng ở đáy lỗ. F ....................... Tốc độ cắt. Q ...................... Chiều sâu mỗi lát cắt. K ...................... Số lần lặp. G76 Chu trình làm tinh lỗ. Cấu trúc: N... G98(G99) G76 X... Y... Z... (R...) F... Q... K... X... Y ............. Vị trí lỗ. Z ........... Chiều sâu lỗ. R[mm] ........ Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. Q....................... Trị số dịch dao ngang khi lùi dao. K....................... Số lần lặp. Trang 36 G84 Chu trình taro (chu trình cắt ren trong): Dao quay cùng chiều kim đồng hồ, gia công tới chiều sâu lỗ, đảo chiều quay và di chuyển lên với cùng tốc độ. Sử dụng chu trình G74 với cùng cấu trúc nhưng đảo chiều gia công (cắt ren trái). Cấu trúc: N... G98(G99) G84 X... Y... Z... (R...) F... P... K... X... Y ............ Vị trí lỗ. Z ............ Chiều sâu lỗ. R[mm] ........ Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. F ....................... Bước ren. P ....................... Thời gian dừng tại đáy lỗ. K ...................... Số lần lặp. G85 Chu trình doa. Sử dụng chu trình G89 với chức năng tương tự nhưng có thêm trị số P là thời gian dừng tại đáy lỗ. Cấu trúc: N... G98(G99) G85 X... Y... Z... (R...) F... K... X... Y ............. Vị trí lỗ. Z ............ Chiều sâu lỗ. R[mm] ........ Khoảng cách đến mặt phẳng lùi dao. F ....................... Tốc độ cắt. K ...................... Số lần lặp. 5. Chương trình con và vòng lặp. a. Gọi chương trình con. Cấu trúc: N... M98 P...xxxx P...xxxx: bốn số đầu tiên tính từ bên phải qua trái là tên của chương trình con. Các số còn lại là số lần lặp. Mặc định nếu chỉ thực thi chương trình con một lần thì chỉ cần lập trình 4 chữ số tên của chương trình con. Chỉ chương trình con đầu tiên được gọi các chương trình con khác b. Kết thúc chương trình con. Chương trình con được viết bên ngoài chương trình chính nhưng phải kết thúc chương trình con bằng cấu trúc: N... M99 (Pxxxx) Nếu M99 được đặt trong chương trình chính, nếu không lập trình trị số Pxxxx chương trình sẽ trở lại vị trí đầu tiên trong trương trình. Nếu có trị số Pxxxx, chương trình sẽ trở lại block số xxxx trong chương trình. Trang 37 M99 luôn được đặt cuối cùng trong chương trình con, nếu không lập trình trị số Pxxxx chương trình sẽ trở lại vị trí kế tiếp câu lệnh gọi chương trình con đó trong trương trình chính. Nếu có trị số Pxxxx, chương trình sẽ trở lại block số xxxx trong chương trình chính. 6. Các lệnh thực hiện chức năng công nghệ và các lệnh chức năng phụ. G94 ................ Tốc độ chạy dao mm/phút. G95 ................ Tốc độ chạy dao mm/vòng. F ........................ Khai báo tốc độ chạy dao (mm/phút hoặc mm/vòng). S ........................ Tốc độ vòng quay trục chính (vòng/phút). T ....................... Lệnh gọi dao. Các lệnh chức năng phụ M2, M30........... Kết thúc chương trình chính. M3 .......................... Chiều quay trục chính theo kim đồng hồ. M4 .......................... Chiều quay trục chính theo ngược kim đồng hồ. M5 .......................... Dừng trục chính. M6 .......................... Thay dao tự động M8 .......................... Mở tưới trơn. M9 .......................... Tắt tưới trơn. 7. Các lệnh lập trình về hệ trục tọa độ. a. Dịch chuyển chuẩn gia công. Khi lập trình, người lập trình đặt một chuẩn thảo chương (cũng là chuẩn chi tiết khi gia công) để tính toán các đường chạy dao. Để gia công chi tiết, máy luôn lấy chuẩn dao so sánh với chuẩn máy để tính tọa độ các đường chạy dao. Như vậy sau khi gá đặt chi tiết lên bàn máy cần phải thông báo cho máy vị trí của chi tiết cần gia công. Khi đó, toàn bộ các đường chạy dao sẽ được tính toán theo gốc tọa độ mới. Các lệnh G54 đến G59 cho phép gọi các chuẩn, tọa độ các chuẩn được nhập vào khi gá đặt chi tiết gia công trên bàn máy. b. Dịch chuyển chuẩn thảo chương. Khi lập trình, đôi khi cần tính toán các tọa độ theo một điểm khác với gốc tọa độ, khi đó chương trình cho phép gọi một gốc tọa độ phụ để hỗ trợ người lập trình. Cấu trúc: G52 X... Y... Z... Khi gọi lệnh G52, các tọa độ sau đó sẽ được tính toán tạm thời theo tọa độ (x,y,z) so với hệ tọa độ gốc. Khi cần trở về gốc tọa độ lập trình thì gọi lại lệnh G52. 10 0 140 45 40 Ø40 R3 5 (M8x1.25)x8 Trang 38 c. Nội suy theo hệ tọa độ cực. Cấu trúc: N... G16/G15 G16: Bắt đầu nội suy theo hệ tọa độ cực, trong các câu lệnh kế tiếp giá trị X là bán kính và Y là góc. G15: Kết thúc nội suy hệ tọa độ cực. Ví dụ: N75 G17 G16 N80 X50 Y30