CNC TURNING BASIS - Chương 1: Giới thiệu về máy CNC pptx

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

1
CNC TURNING BASIS

Chương 1: Giới thiệu về máy CNC
1. Giới thiệu
Năm 1949, John Parson bắt đầu nghiên cứu máy phay NC 3 trục tại phòng thí
nghiệm cơ điện tử của học viện công nghệ Masachusette
Năm 1954, máy NC được ứng dụng vào sản xuất. Tuy nhiên, thế hệ máy NC đầu sử
dụng các cáp logic trong hệ thống. Phương pháp điều khiển theo điểm và đường thẳng.
Việc điều khiển mang tính cứng. Không có quan h
ệ hàm số giữa chuyển động và tọa
độ. Do đó chỉ gia công được các chi tiết đơn giản.
Với sự phát triển của ngành khoa học máy tính, người ta đã tích hợp bộ điều khiển
máy NC bằng một máy tính (computer), và một thế hệ máy mới ra đời lấy tên là máy
điều khiển chương trình số CNC. Việc điều khiển trở nên mềm hóa. Phương pháp điều
khiển theo đường biên
được thực hiện bằng bộ nội suy. Có quan hệ hàm số giữa
chuyển động và tọa độ. Chương trình được soạn thảo tỉ mỉ hơn và có thể gia công được
các chi tiết phức tạp.

Máy NC thế hệ đầu Sơ đồ hệ điều khiển máy CNC
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

2

2. Các hệ thống điều khiển trên máy CNC
2.1 Hệ điều khiển hở
Sử dụng động cơ bước để tạo ra vị trí. Động cơ bước quay một bước khi
nhận được một xung từ bộ điều khiển MCU. Việc điều khiển đơn giản. Không
có hồi tiếp vị trí đạt được thực tế về
bộ điều khiển. Độ chính xác phụ thuộc vào
số bước của động cơ và vitme đai ốc bi.













Máy tiện 3 trục Concept TURN 250

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

3
2.2 Hệ điều khiển kín
Sử dụng động cơ AC, DC hoặc Servo thủy lực để tạo ra chuyển động. Tốc
độ động cơ thay đổi và được điều khiển bằng dòng điện hay dòng dầu thủy lực.
Vị trí thực tế của bàn máy được hồi tiếp về bộ điều khiển MCU thông qua
Resolver hay Encoder.


















3. Các ưu đ
iểm của máy CNC
Máy CNC sử dụng bộ nội suy bằng phần mềm, tạo ra các đường chạy dao linh hoạt

và chính xác hơn.
Chương trình được mã hóa bằng các file, chứa các câu lệnh điều khiển máy. Người
sử dụng dễ dàng viết và chỉnh sửa các chương trình dạng mã G-code. Điều này giúp
tiết kiệm thời gian chuẩn bị sản xuất và dễ dàng thay đổi các chủng loại chi tiết.
Chương trình có thể
được sửa ngay trên máy.
Khả năng lưu trữ các file chương trình trên máy được tăng lên rất nhiều.
Hệ thống điều khiển có thể được nâng cấp nếu cần.
Các máy CNC hiện đại hỗ trợ lập trình giao diện đồ họa và mô phỏng được chương
trình gia công.
Hiện tại các nhà khoa học đang nghiên cứu một thế hệ CNC mới có khả năng tự lập
trình từ dữ liệ
u hình học của chi tiết.
Ngày nay, các máy CNC sử dụng các mã lập trình G-code như một ngôn ngữ
tiêu chuẩn trên thế giới. Tất cả các phần mềm hỗ trợ gia công đều xuất ra file mã
G-code để máy hiểu. Do đó người lập trình gia công CNC trước tiên cần phải có
kiến thức cơ bản về các mã lập trình. Từ đó mới có thể sử dụng các phần mềm
máy tính hỗ trợ để lập trình gia công các chi tiết phứ
c tạp.
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

4
4. Trục trên máy tiện CNC

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

5

Chương 2: Chuẩn trên máy CNC

a. Chuẩn máy M = Machine zero point
Do nhà sản xuất quy định.
Là gốc tọa độ của máy để từ đó tính tọa độ của dao.
Chuẩn máy là gốc tọa độ để biết được phôi nằm ở đâu, dao nằm ở đâu trong
không gian làm việc của máy.
b. Chuẩn tham khảo R = Reference point
Do nhà sản xuất quy định.
Là điểm khi ta cho máy về HOME.
Được xác định chính xác bằng các công tắc hành trình (limit switches).
Thường là đ
iểm nằm xa chuẩn máy nhất.
Cần phải được set khi có sự cố về điện hoặc lỗi.
c. Chuẩn dao N = Tool mount reference point
Do nhà sản xuất quy định.
Là điểm mà từ đó máy hiện tọa độ trên màn hình.
Chuẩn dao là để đo dao trước khi gia công. Và để biết được dao nằm ở đâu
trong không gian làm việc.
Các offset dao sẽ được so với chuẩn dao
d. Chuẩn phôi W = workpiece zero point
Chuẩn phôi do người lập trình quy đị
nh.
Là gốc tọa độ để người lập trình thiết kế chi tiết cần gia công.

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

6
Thực tế, để gia công chi tiết ta chỉ cần quan tâm đến chuẩn máy, chuẩn dao và
chuẩn lập trình.

Chương 3: Các lệnh cơ bản của máy tiện CNC

1. Tổng quan
Tất cả các hoạt động đều được điều khiển bằng các lệnh trên máy.
Một lệnh bao gồm tập hợp ký tự (một địa chỉ và các con số). Nó cung cấp cho máy
CNC một thông tin đầ
y đủ để thực hiện một chức năng.
Một khối lệnh là một hoặc một nhóm lệnh thực hiện cùng lúc được viết cùng một
hàng trong chương trình. Nó có thể chứa một hoặc nhiều chức năng. Một chức năng có
thể có một hoặc nhiều lệnh. Khối lệnh được kết thúc bằng ký hiệu EOB (end of block)
( hệ Fanuc là dấu chấm phẩy “;” còn hệ
Sinumerik là L
F
).
Cấu trúc một khối lệnh:

N G X Y Z F S T M ;

Trong đó, N là số thứ tự khối lệnh. Không nhất thiết phải có trong chương trình.
VD: N5 G54 G17 G80 G49 G40;

2. Nhóm lệnh
Các nhóm lệnh bao gồm:
- Lệnh di chuyển dao: G00, G01, G02, G03
- Lệnh về tọa độ: G90, G91
- Lệnh về đơn vị: G70, G71

- Lệnh về mặt phẳng gia công: G17, G18, G19
- Lệnh về các hệ tọa độ làm việc (work offset): G54, G55 … G59
- Lệnh về tốc độ chạy dao: F , G94, G95, G96
- Lệnh về tốc độ trục chính: S , G97, M3, M4, M5
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

7
- Lệnh gọi chương trình con: M98, M99, MCALL, M17
- Lệnh kết thúc chương trình: M30
- Lệnh về HOME thông qua điểm trung gian: G28 G91 Z0, X0

a. Lệnh về chuẩn phôi và dao
a.1 Chuẩn phôi (Work offset)
Khi vào đầu chương trình, trước tiên ta phải gọi work offset (chuẩn phôi mà
ta lập trình) để từ đó máy so các tọa độ trong chương trình với nó.
Đối với máy hệ Fanuc ta sẽ nhập giá trị vào work shift (giá trị luôn âm).
* Ghi chú :
Các work offset trong máy tiện chỉ khác nhau về gốc trục Z so với chu
ẩn
máy. Còn gốc trục X thì luôn luôn nằm ở đường tâm của trục chính.
a.2 Dao (Tool)
Sau khi gọi work offset ta phải gọi dao và offset của mũi dao đó so với
chuẩn dao.
Với máy hệ Fanuc ta nhập Txxxx. Trong đó, 2 chỉ số đầu là số thứ tự dao,
hai chỉ số sau là số của tool offset. Vd: T0505

b. Lệnh về chế độ cắt
• Tốc độ cắt ta có hai lựa chọn:
m/min (mét/phút) hoặc rev/min (vòng/phút)

Chọn m/min Æ G96
Chọn rev/min Æ G97
VD: Muốn chọn vận tốc cắt 200 m/min ta gõ: G96 S200
Muốn chọn vận tốc cắt 1500 rev/min ta nhập: G97 S1500

Công thức giữa tốc độ cắt Vc và số vòng quay trục chính:
Vc = π x D x n / 1000

• Tốc độ ăn dao (feedrate) ta cũng có 2 lựa chọn: mm/min hoặc mm/rev
Chọn mm/min Æ G94 (thường dùng cho phay)
Chọn mm/rev Æ G95 (thường dùng cho tiện)
• Chiều quay tr
ục chính: (nhìn từ sau trục chính ra trước)
Quay theo chiều kim đồng hồ Æ M3
Quay ngược chiều kim đồng hồ Æ M4
Ghi chú: Vào đầu chương trình ta phải khai báo tốc độ trục chính, tốc độ ăn dao và
chiều quay trục chính
Vd1: G97 S1500 G95 F0.5 M3
Vd2: G96 S300 G95 F0.8 M4

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

8
c. Lệnh chạy dao nhanh không cắt và nội suy đường thẳng

• Để chạy dao nhanh không cắt ta dùng
lệnh G0
CT: G0 X Z
• Để chạy dao cắt theo đường thẳng ta

dùng lệnh G1
CT: G1 X Z









Bài tập 1: Gia công chi tiết theo bản vẽ















Các bước công nghệ:
- Vạt mặt đầu
- Tiện trụ trơn

* Hướng dẫn:
Chọn gốc tọa độ là
điểm giao giữa mặt đầu chi và đường tâm trục chính.





Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

9

d. Lệnh chạy dao nội suy đường tròn
• Để chạy nội suy đường tròn theo
chiều kim đồng hồ Æ G3
CT: G3 X(U) Z(W) I K
hoặc G3 X(U) Z(W) R
• Để chạy nội suy đường tròn theo
chiều kim đồng hồ Æ G2
CT: G2 X(U) Z(W) I K
hoặc G2 X(U) Z(W) R




e. Phương thức lập trình tương đối


- Tuyệt đối :

G0 X40 Z56

- Tương đối :
G0 U-30 W-30.5

Khi gọi lệnh G91, tất cả
các tọa độ
sau đó đều theo tương đối

G91 G0 X-30 Z-30.5

Lệnh G91 sẽ bị hủy bỏ khi gọi G90, tất cả các tọa độ sau đó đều theo giá trị
tuyệt đối

Bài tập 2: Gia công chi tiết theo bản vẽ
- Tiện trơn biên dạng cong của chi tiết










Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

10

* Các bước công nghệ
- Đặt chuẩn phôi là điểm giao giữa mặt đầu chi tiết và đường tâm trục chính.
- Vạt mặt đầu.

Chương 4: Các lệnh chu trình gia công

1. Giới thiệu
Chu trình là một chương trình con được viết sẵn trên máy để tiện lợi cho người
sử dụng. Chu trình sẽ giúp người lập trình dễ dàng gia công các biên dạng cần phải
gia công với nhiều đường chạy dao mà không cần phải tính tọa độ từ
ng đường
chạy.
Người lập trình chỉ cần nhập các tham số cần thiết đặc trưng cho từng chu trình,
máy sẽ tự động tính các đường chạy dao.
Các chu trình gồm có:
- Chu trình tiện : bóc vỏ, cắt rãnh, cắt lõm, cắt ren
- Chu trình khoan : khoan, tarô
Mỗi hệ điều khiển khác nhau có cách gọi chu trình khác nhau:
- Hệ Fanuc: G73, G76, G83, G84…
- Hệ Sinumerik: CYCLE95, CYCLE97, CYCLE83, CYCLE84…

2. Các chu trình của hệ FANUC
a. Lệnh chu trình tiện hệ FANUC
a.1 Chu trình bóc vỏ thô và tinh theo trục Z
i. Ch
ức năng
Tiện chi tiết từng lớp theo trục Z để được biên dạng mong muốn. Người
lập trình chỉ cần nhập tọa độ của biên dạng, máy sẽ tự động cắt từng lớp để
được biên dạng yêu cầu.

ii. Cấu trúc chu trình








N G73 U
1
… R…
N G73 P… Q… U
2
+/-… W+/-… F… S… T…

Dòng lệnh đầu:
U
1
Æ chiều sâu một lớp cắt (tính theo bán kính), không có dấu
R Æ chiều cao lùi dao
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

11
Dòng lệnh sau:
P Æ dòng lệnh đầu tiên của biên dạng cần cắt
Q Æ dòng lệnh cuối cùng của biên dạng cần cắt
U
2

Æ lượng dư theo trục X cho gia công tinh
W Æ lượng dư theo trục Z cho gia công tinh
F, S, T Æ tốc độ ăn dao, tốc độ cắt và dao

a.2 Chu trình tiện ren
i. Chức năng
Tiện ren trên mặt trụ một hay nhiều mối
ii. Cấu trúc chu trình










N G78 P
1
… Q
1
… R
1
…
N G78 X(U)… Z(W)… R
2
… P
2
… Q

2
… F…

Dòng lệnh đầu:
P
1
xxxxxx Æ một số có 6 chỉ số
Hai chỉ số đầu là số lần cắt tinh
Hai chỉ số tiếp theo là giá trị chamfer P
F


Hai chỉ số cuối là góc đỉnh ren với giá trị cho phép: 29; 30; 56; 60; 80
Q
1
Æ Chiều sâu cắt tối thiểu (µm) tính tương đối
R
1
Æ Lượng dư gia công tinh (mm) tính tương đối
Dòng lệnh thứ hai:
X(U), Z(W) Æ Giá trị tọa độ của điểm K
R
2
(mm) Æ Giá trị côn (tương đối) có dấu (R
2
=0 là ren trên mặt trụ)
P
2
(µm) Æ Chiều sâu răng (luôn dương)
Q

2
(µm) Æ Chiều sâu lớp cắt đầu tiên
F (mm) Æ Giá trị bước ren
Ghi chú: Trên hình vẽ là giá trị côn với R âm
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

12
Bài tập chu trình tiện
Gia công chi tiết với kích thước như hình sau (phôi Ø30 x 65 mm)









Chương trình

a.3 Chu trình cắt rãnh
i. Chức năng
Tiện rãnh trên nằm dọc theo trục Z.
ii. Cấu trúc chu trình

G77 R1
G77 X W P Q R2 F

* Giải thích:
A Æ điểm đầu rãnh
K Æ điểm cuối rãnh
R1 (mm) Æ Khoảng lùi dao để thoát phoi
X,W Æ tọa độ điểm K ở đáy rãnh
P (µm) Æ Chiều sâu mỗi lần cắt theo trục X
Q (µm)
Æ Khoảng dịch dao theo trục Z (luôn nhỏ hơn bề rộng dao)
R2 Æ khoảng dịch dao về sau mỗi lần cắt
F Æ tốc độ ăn dao


Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

13
b. Lệnh chu trình khoan hệ FANUC
b1. Chu trình khoan lỗ
Cấu trúc chu trình
N G98(G99) G83 X0 Z(W)… (R…) Q… P… F… M…

G98(G99) Æ Trở về mặt phẳng ban
đầu hoặc mặt phẳng lùi dao
Z(W)… Æ Chiều sâu cắt
R(mm) Æ Giá trị tương đối của mặt
phẳng lùi dao so với điểm bắt đầu
theo phương Z (có dấu)
Q(µm) Æ Chiều sâu mỗi lớp cắt
P(ms) Æ thời gian dừng ở đáy lỗ

F Æ tốc độ
ăn dao
M Æ chiều quay trục chính
Ghi chú:
• Nếu G99 được lập trình, phải định nghĩa giá trị R. Với G98 có thể bỏ
giá trị R.
• Nếu Q không được định nghĩa, chu trình sẽ khoan 1 lần tới đáy lỗ.

b2. Chu trình tarô
Cấu trúc chu trình
N G98(G99) G84 X0 Z(W)…
(R…) F… M…

F Æ Bước ren





b.3 Bài tập chu trình khoan
Gia công chi tiết theo hình vẽ sau: (phôi Ø30 x 50 mm)

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

14
Chương 5: Các lệnh lập trình trên trục C và driven tool

1. Giới thiệu trục C
Trục C là trục quay quanh trục Z với mọi góc độ và chiều. Trục C kết hợp với
driven tool và trục X, Z để gia công phay các biên dạng phức tạp như: lục giác, rãnh
trên mặt trụ.
2. Các lệnh lập trình di chuyển trên trục C
a. Lệnh khởi động và di chuyển trục
Lệnh khởi động trục : M52
Lệnh tắt trục: M53
Vd: M52
G0 C0
G0 C120
M53
M30
b. Lệnh khởi động driven tool
Quay theo chiều kim đồng hồ: M13
Quay ngược chiều kim đồng hồ: M14
Tắt driven tool: M15
3. Các lệnh lập trình gia công trên trục C
a. Lệnh gia công với dao hướng trục
a.1 Lệnh khoan lỗ
Cấu trúc:
N G83 Z Q F
Q (µm) Æ chiều sâu một lớp cắt

F Æ tốc độ ăn dao
a.2 Lệnh tarô
Cấu trúc:
N G84 Z F M
F Æ bước ren
M3 hoặc M4
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

15
a.3 Bài tập khoan lỗ và tarô với dao hướng trục















b. Lệnh gia công với dao hướng tâm
b.1 Lệnh khoan lỗ
Cấu trúc:
N G77 R1

N G77 X-4 P F
R1 Æ Khoảng cách lùi dao (ở đây là 1mm)
X-4 Æ Chiều sâu cắt (ở đây là 4mm)
P (µm) Æ Chiều sâu một lớp cắt
F Æ Tốc độ ăn dao
b.2 Lệnh tarô
Cấu trúc:
N G33 X2 F M13
N G33 X24 F M14
X2 (mm) Æ Chiều sâu ren (tuyệt đối)
X24 (mm) Æ Điểm bắ
t đầu
F Æ bước ren
M13 Æ khoan xuống
M14 Æ rút lui

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

16
b.3 Bài tập khoan lỗ và tarô với dao hướng tâm

4. Lệnh nội suy hai trục C và X
a. Gia công vơi dao hướng trục
Cấu trúc:
N G12.1 (start)
N G13.1 (stop)

G12.1 Æ bắt đầu nội suy
G13.1 Æ Kết thúc nội suy


Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

17

 Bài tập

Gia công hexagon có chiều rộng 17mm











Tính tọa độ các điểm ta có bảng dưới đây










Chương trình:

b. Lệnh gia công với dao hướng tâm
Cấu trúc:
N G7.1 C…
N G7.1 C0

C… Æ nhập bán kính nội suy

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM approved by : Dr HN Hoàng
Trung tâm công nghệ cao written by : HDS Toàn

18

 Bài tập
Gia công chi tiết sau, có Ø38.2