Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo một mô đun gia công tự động kiểu bàn quay tích hợp điều khiển

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần
tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

Phạm Thị Hoa


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS: Phạm Văn Hùng, người đã hướng dẫn
và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và
hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô trong bộ môn Máy và Ma Sát học
xưởng Cơ khí bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, viện Cơ khí trường Đại hoc Bách
Khoa Hà Nội. Xin cám ơn Ban lãnh đạo và Viện đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí
của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành
bản Luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo TTĐT&THCN Cơ Khí và Khoa
Cơ khí trường ĐHSPKT Hưng Yên đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả thực hiện đề
tài.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai
sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà
khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Phạm Thị Hoa

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: Nghiên cứu lập trình Marco trên trung tâm phay CNC Brideport TC-1
Tác giả luận văn: Phạm Thị Hoa

Khóa: 2009 -2011

Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hùng
Nội dung tóm tắt:
a) Lý do chọn đề tài.
Để khai thác hiệu quả hơn những tính năng của máy cũng giảm ngắn thời gian gia
công chi tiết trên máy CNC sử dụng hệ điều hành Fanuc người ta sử dụng chương
trình Macro để lập trình gia công chi tiết. Việc phát triển các chương trình macro
không khác nhiều so với việc phát triển các chương trình CNC tiêu chuẩn. Macro trở
thành một công cụ linh hoạt và rất mạnh, nó giúp ngắn thời gian lập trình. Với Macro
người ta có thể “nâng cao” và “mở rộng” các phương pháp lập trình truyền thống.
Marco sử dụng các biến số, các hàm và hằng số, các hàm logic. Marcco có ưu việt hơn
hẳn chương trình con nhờ sử dụng các biến dữ liệu giúp quá trình lập trình nhanh
chóng và tiện lợi. Trên đây là những thông tin quan trọng để chỉ ra rằng việc nghiên
cứu lập trình macro trong máy CNC là rất cần thiết .
b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
+Mục đích
- Tổng quan về hệ điều khiển Fanuc dùng cho máy CNC
- Tìm hiểu các phương pháp lập trình và câu lệnh của hệ điều khiển Fanuc dùng
lập trình cho máy CNC
- Nghiên cứu, lập trình Marco cho máy CNC để gia công các biên dạng phức tạp
của chi tiết cơ khí cụ thể logo trương ĐHSPKT Hưng Yên.
- Tạo lập thư viện chương trình tham số cho máy CNC để gia công các bề mặt
logo trường ĐHSPKT Hưng Yên
+ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Trung tâm phay CNC Brideport TC-1.
- Hệ điều khiển Fanuc dùng cho trung tâm phay CNC Brideport TC-1.
- Lý thuyết về lập trình Macro trong hệ điều khiển.

- Lập trình Macro để gia công bề mặt chi tiết phức tạp.
c) Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả.
+ Nội dung gồm ba chương cơ bản


Chương 1: Khái quát về hệ điều khiển Fanuc dùng cho máy CNC bao gồm các
phương pháp lập trình, cấu trúc của một chương trình gia công, các địa chỉ và từ ngữ,
mã lệnh dùng cho lập trình.
Chương 2: Tổng quan về trung tâm phay CNC BRIDEPORT TC-1 bao gồm các
thông số kỹ thuật của máy, kết cấu động học, các bộ phận và hệ thống cơ bản của
trung tâm.
Chương 3: Nghiên cứu về lập trình Marco trung tâm phay CNC BRIDEPORT
TC-1: nghiên cứu về Marco A, Marco B, bao gồm các phương pháp gọi Marco, các
hàm số, các biến số, các hàm logic sử dụng để đề lập trình trong CNC việc sử dụng
Marco nhằm giảm bớt số câu lệnh, thời gian lập trình và việc truyền tham số vào từng
biến có thể lập trình được với các chi tiết kích thước khác nhau.
Chương 4: Lập trình Marco gia công Logo trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật
Hưng Yên. Trong chương phân tích và lập trình các maro cho logo trường Đại học Sư
phạm Kĩ thuật Hưng Yên.
+ Đóng góp mới của tác giả.
- Tổng hợp về lập trình Macro với hai cách lập Macro A và Macro B
- Xác định các biến số và các hàm logic sử dụng trong lập trình Macro là cơ sở cho
quá trình lập trình được dễ dàng và thuận tiện và giảm bớt thời gian.
- Ứng dụng gia công các chi tiết có kích thước thay đổi to nhỏ khác nhau với cùng
biên dạng bề mặt phức tạp.
d) Phương pháp nghiên cứu.

Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp vợi thực nghiệm
-Nghiên cứu lý thuyết liên quan đến lập trình CNC sử dụng hệ điều khiển Fanuc.
-Nghiên cứu các tham biến và các hàm logic sử dụng trong Macro và xác định ưu
nhược điểm nổi bật của Macro.
-Lập trình gia công chi tiết với Marco B với hệ điều khiển Fanuc và thực nghiệm với
các biến kích thước.
-Xác định nhằm đánh giá kết quả của lập trình Marco với lập trình thông thường.
e) Kết luận
Trong quá trình nghiên cứu về hệ điều khiển Fanuc trong cho trung tâm CNC
Brideport TC -1 và lý thuyết về Marco đề tài đã trình bày được sự khác biệt của
chương trình Marco so với chương trình con, Macro đã sử dụng các biến số, các phép
toán học, các hàm logic để quá trình lập trình dễ dàng và câu lệnh lập trình trở lên
ngắn gọn đồng thời việc truyền tham biến khác nhau sẽ cho các sản phẩm có kích
thước khác nhau.


MỤC LỤC
HỆ THỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................ 3
HỆ THỐNG DANH MỤCCÁC HÌNH VẼ .............................................................. 4
PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 5
CHƢƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN FANUC DÙNG CHO MÁY
CNC ........................................................................................................................ 9
Tổng qu n về lập tr nh CNC s dụng hệ iều hành Fanuc.................................. 9
Phƣơng pháp và h nh thức lập tr nh CNC .................................................... 9
2 Lập tr nh theo kích thƣớc tƣơng ối .......................................................... 13
3 Lập tr nh theo kích thƣớc tuyệt ối ........................................................... 14
2 Cấu trúc củ chƣơng tr nh gi công.................................................................. 15
2 Các thuật ngữ lập tr nh cơ bản .................................................................. 15
2 3 T và

ch ............................................................................................. 18

2 4 Mã lệnh G và chƣơng tr nh ....................................................................... 18
2 5 Mã lệnh M ................................................................................................ 21
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM CNC BRIDGEPORT TC-1 ....... 23
2

Giới thiệu chung .............................................................................................. 23
2

Thông số kỹ thuật củ máy ....................................................................... 23

2 2 Kết cấu ộng học củ trung tâm ph y CNC Bridgeport TC-1 ................... 25
2 3 Phạm vi s dụng củ máy ......................................................................... 27
2 2 Các hệ thống cơ bản củ trung tâm gia công CNC Bridgeport TC-1 ................ 27
2 2 Cụm trục chính trong trung tâm gi công BRIDGEPORT-TC1 ................. 27
2 2 2 Hệ thống khí nén ....................................................................................... 28
2 2 3 Hệ thống làm mát máy bridgeport TC-1 .................................................... 28
2 2 4 Hệ thống bôi trơn trong máy bridgeport TC ............................................ 29
2 2 5 Hệ thống truyền ộng bằng ộng cơ .......................................................... 29
2 2 6 Hệ thống cơ iện ....................................................................................... 29
2.3 Các cơ cấu ặc trƣng củ trung tâm ph y CNC Bridgeport TC-1 ..................... 30
2 3 Hệ thống ƣờng hƣớng ............................................................................. 30

-1-


2 3 2 Hệ thống gà kẹp chi tiết ............................................................................ 31
2 3 3 Hệ thống th y d o tự ộng ........................................................................ 32
2 3 4 Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ ................................................................... 33

CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH MARCO TRÊN TRUNG TÂM CNC
BRIDGEPORT TC -1............................................................................................ 35
3

Cấu trúc cơ bản củ M cro .............................................................................. 35

3 2 Nghi n cứu Custom M rco A .......................................................................... 37
3.2.. Câu lệnh Custom M cro A ........................................................................ 37
3.2..2 Thân chƣơng tr nh custom M cro ............................................................. 38
3 3 Nghi n cứu Custom M rco B ......................................................................... 49
3.3. Biến số và các hệ thống biến ...................................................................... 49
3 3 2 Hoạt ộng toán học và logic ...................................................................... 56
3.4 Câu lệnh củ M rco và NC .............................................................................. 61
3.5 Nhánh và vòng lặp ........................................................................................... 61
3.6 Gọi M rco ....................................................................................................... 66
CHƢƠNG IV:LẬP TRÌNH MARCO GIA CÔNG LOGO TRƢỜNG ĐHSPKT
HƢNG YÊN .......................................................................................................... 76
4

Cấu trúc củ chƣơng tr nh chứ chƣơng tr nh M rco ....................................... 76

4 2 Lập tr nh m cro gi công Logo trƣờng ĐHSPKT Hƣng Y n ........................... 76
4 2 Mô tả chung ............................................................................................... 76
4 2 2 Lập tr nh Logo trƣờng ĐHSPKT Hƣng Y n .............................................. 78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

...................................................................120

TÓM TẮT LUẬN VĂN ...................................................................................... 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 124

-2-


HỆ THỐNG DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1- Các chữ cái theo DIN 66025 ( tiêu chuẩn CHLB Đức).......................... 18
Bảng 1.2 - Các chức năng dịch chuyển theo DIN 66025( tiêu chuẩn CHLB Đức... 19
Bảng 1.3 - Chức năng vận hành máy....................................................................... 22
Bảng 3.1 Hệ thống biến trong bù dụng cụ cắt..........................................................41
Bảng 3.3 Biến đồng hồ thông tin..............................................................................42
Bảng 3.2 Biến thay đổi tọa độ phôi...........................................................................42
Bảng 3.4 Biến các phương thức thông tin.................................................................42
Bảng 3.4 Biến thông tin vị trí....................................................................................43
Bảng 3.5 chức năng điều khiển và chức năng nhánh G65 .......................................44
Bảng 3.6 Kiểu của biến............................................................................................50
Bảng 3.7( a) Biến hệ thống cho tín hiệu giao diện...................................................52
Bảng 3.7 (b) Bộ nhớ C của biến hệ thống cho lượng bù dao....................................52
Bảng 3.7 (c) Hệ thống biến báo chương trình Marco...............................................53
Bảng 3.7 (d) Hệ thống biến cho thời gian thông tin.................................................53
Bảng 3.7(h) Biến hệ thống cho phương thức thông tin.............................................54
Bảng 3.7 (f) Biến hệ thống cho vị trí thông tin.........................................................55
Bảng 3.7(j) Biến hệ thống cho giá trị gốc phôi.........................................................56
Bảng 3.8 (a) Số học và hoạt động logic....................................................................57
Bảng 3.8 (b) Lỗi liên quan đến thao tác...................................................................60
Bảng 3.9 Operators...................................................................................................63
Bảng 3.10 Tham số kiểu I..........................................................................................69
Bảng 3.11 Tham số loại II.........................................................................................69

-3-

HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Hình thức tổ chức lập trình.................................................................... 10
Hình 1.2 - Các dòng thông tin khi lập trình bằng tay...............................................11
Hình 1.3 - Các dòng thông tin khi lập trình bằng máy.............................................11
Hình 1.4 - Các dòng thông tin khi lập trình phân xưởng.........................................13
Hình 1.5 - Lập trình theo kích thước tuyệt đối.........................................................14
Hình 1.6 - Lập trình theo kích thước tương đối.......................................................14
Hình 1.7 Thuật ngữ lập trình CNC...........................................................................16
Hình 1.8 Cấu trúc chương trình NC.........................................................................17
Hình 2.1 Hình dạng bên ngoài của máy Bridgerot TC-1......................................... 23
Hình 2.2 Các bộ phận chính của trung tâm khoan phay CNC: TC1........................25
Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC..............................................26
Hình 2.4 Kết cấu cơ bản của cặp ma sát đường dẫn hướng ma sát lăn...................30
Hình 2.5 – Các điểm tham chiếu cơ bản trên máy phay CNC .................................31
Hình 2.6 Trình tự quá trình thay dao của ổ chứa dao tự hành ................................32
Hình 2.7 ổ chứa dao tự hành................................................................................... 33
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống kẹp và tháo dụng cụ..................................35
Hình 3.1 Cấu trúc của custom macro body..............................................................38
Hình 3.2 Ví dụ về custom MarcoB............................................................................49
Bảng 3.3 Ba kiểu vòng lặp được sử dụng trong Macro............................................62
Hình 3.4 Mô tả câu lệnh IF.......................................................................................63
Hình 3.5 Mô tả vòng lặp WHITE..............................................................................64
Hình 3.6 Mô tả sự xếp lồng của các vòng lặp...........................................................66
Hình 3.7 Phương thức gọi chương trình Marco.......................................................67
Hình 3.8 Gọi marco theo G65...................................................................................68
Hình 3.9 Mô tả gọi Marco bằng G66........................................................................73
Hình 4.1 Bản vẽ 2D logo ĐHSPKTHY....................................................................75

-4-


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Với chủ trƣơng ẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện ại hoá, ngành công nghiệp
nói chung và ngành cơ khí chế tạo nói ri ng mà Đảng và nhà nƣớc ề r
cơ khí chế tạo

ng phát triển rất mạnh với

Hiện n y

dạng quy mô không ch ở trong các

nhà máy xí nghiệp mà ng y cả các viện, trƣờng, trung tâm… ã phát triển và

ầu tƣ

những tr ng thiết b , công nghệ mới nhằm nâng c o năng suất, chất lƣợng sản phẩm
và ào tạo bồi dƣỡng nguồn nhân lực ể theo k p sự phát triển củ thế giới
Cùng với sự phát triển ó máy công cụ CNC ã trở n n rất phổ biến trong
ngành chế tạo máy, thậm chí nó cũng ã phát triển rộng r rất nhiều các ngành khác
( nhƣ ngành gỗ, m y mặc, …) với những tính năng ƣu việt s u:
- Gi công ƣợc các chi tiết có h nh dáng phức tạp và cho ộ chính xác c o
- Tính toán chính xác thời gi n máy ồng thời quy hoạch sản xuất tốt hơn
- Có thể tập trung nguy n công do ó giảm thời gi n phụ
- Tính linh hoạt c o do việc th y ổi chƣơng tr nh gi công nh nh và ơn giản
- Độ lớn loạt tối ƣu nhỏ hơn
- Giảm các chi phí kiểm tr và s i hỏng sản phẩm

- Đạt ƣợc năng suất c o
T

ó cho thấy rằng việc s dụng máy CNC ã là một xu hƣớng úng ắn trong

sản xuất cũng nhƣ trong các trƣờng học, viện nghi n cứu…Để kh i thác hiệu quả
hơn những tính năng củ máy cũng giảm ngắn thời gi n gi công chi tiết ngƣời t s
dụng chƣơng tr nh M cro ể lập tr nh gi công chi tiết Việc phát triển các chƣơng
trình m cro không khác nhiều so với việc phát triển các chƣơng tr nh CNC ti u
chuẩn M cro trở thành một công cụ linh hoạt và rất mạnh, nó giúp ngắn thời gian
lập tr nh Cấu trúc củ m rco b o gồm các

nh dạng và nội dung các biến ƣợc s

dụng trong ó Với M cro ngƣời t có thể “nâng c o” và “mở rộng” các phƣơng
pháp lập tr nh truyền thống Để s dụng các ƣu việt củ M cro ngƣời t s dụng các
miền cơ bản sau:

-5-


- Biến
- Các hàm và hằng số … tính toán các phép tính
- Các hàm logic … hàm lặp và rẽ nhánh
B miền chức năng cơ bản tr n cung cấp các chức năng mạnh mẽ nhất ó là
trong phạm vi thân chƣơng tr nh m cro, nó cũng tƣơng tự nhƣ thân chƣơng tr nh
con. Cấu trúc củ chƣơng tr nh con không thể s dụng các biến dữ liệu, tuy nhi n
macro thì có thể (và cũng ƣợc s dụng rộng rãi).
Giống nhƣ chƣơng tr nh con, một m cro không ch s dụng bởi bản thân củ
nó mà có thể trộn với chƣơng tr nh khác, ƣợc gọi t chƣơng tr nh khác, bởi các ký

hiệu số chƣơng tr nh trƣớc nó Đ ch O ƣợc dữ trữ chƣơng tr nh m cro,

ch P

dùng ể gọi, áp dụng này lôgic giống nhƣ chƣơng tr nh con
Tr n ây là những thông tin qu n trọng ể ch r rằng việc nghi n cứu lập
tr nh m cro trong máy CNC là rất cần thiết
2. Lịch sử nghiên cứu.
Để thực hiện ề tài tác giả ã nghi n cứu tổng qu n về lập tr nh CNC với hệ
iều khiển F nuc, các h nh thức lập tr nh CNC với hệ thống máy ph y CNC T m
hiểu tổng qu n về trung tâm ph y CNC Bridgeport. T m hiểu việc lập tr nh CNC
nhằm s dụng hết tính linh hoạt củ hệ thống iều khiển, giúp tăng năng suất, giảm
thời gi n gi công chi tiết Nghi n cứu tài liệu li n qu n ến lập tr nh CNC với hệ
iều khiển F nuc ặc biệt là lập tr nh M rco T các vấn ề t m hiểu ã ƣ r các
các nghi n những ƣu iểm vƣợt bậc củ m rco khi gi công chi tiết cụ thể
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
+ Mục đích.
Mục ích nghi n cứu củ

ể tài tập trung vào:

- Tổng qu n về hệ iều khiển F nuc dùng cho máy CNC
- T m hiểu các phƣơng pháp lập tr nh và câu lệnh củ hệ iều khiển F nuc
dùng lập tr nh cho máy CNC
- Nghi n cứu, lập tr nh M rco cho máy CNC ể gi công các bi n dạng phức
tạp củ chi tiết cơ khí cụ thể logo trƣơng ĐHSPKT Hƣng Y n

-6-

- Tạo lập thƣ viện chƣơng tr nh th m số cho máy CNC ể gi công các bề mặt
logo trƣờng ĐHSPKT Hƣng Y n
+ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tƣợng và phạm vi nghi n cứu
- Trung tâm phay CNC Bridgeport TC-1
- Hệ iều khiển F nuc dùng cho trung tâm ph y CNC Bridgeport TC-1
- Lý thuyết về lập tr nh M cro trong hệ iều khiển
- Lập tr nh M cro ể gi công bề mặt logo ĐHSPKT Hƣng Y n
4.Tóm tắt những luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
+ Luận điểm cơ bản
Bằng việc nghi n cứu lập tr nh CNC với hệ iều khiển F nuc và trung tâm
phay CNC Bridgeport TC- luận văn ã tổng hợp lý thuyết về lập tr nh M cro cho
trung tâm phay Bridgeport TC- : gồm lập tr nh M cro A và lập tr nh M cro B, hệ
thống các biến dùng ể lập tr nh M cro, phƣơng pháp gọi chƣơng tr nh và việc gán
các giá tr cho biến trong quá tr nh lập tr nh Lập tr nh M cro có ƣu iểm so với lập
tr nh chƣơng tr nh con là các biến trong M cro có chức năng lƣu trữ các dữ liệu t
ó khi muốn tăng giảm kích thƣớc cho một chi tiết t ch việc truyền vào biến số
các dữ liệu theo y u cầu mà không nhất thiết mất thời gi n lập tr nh lại
+ Đóng góp mới của tác giả.
- Tổng hợp về lập tr nh M cro với h i cách lập M cro A và M cro B
- Xác

nh các biến số và các hàm logic s dụng trong lập tr nh M cro là cơ sở cho

quá tr nh lập tr nh ƣợc dễ dàng và thuận tiện và giảm bớt thời gi n
- Ứng dụng gi công các chi tiết có kích thƣớc th y ổi to nhỏ khác nhau với cùng
bi n dạng bề mặt phức tạp

-7-

5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Dùng phƣơng pháp nghi n cứu lý thuyết kết hợp vợi thực nghiệm
-

Nghi n cứu lý thuyết li n qu n ến lập tr nh CNC s dụng hệ iều khiển
Fanuc.

-

Nghi n cứu các th m biến và các hàm logic s dụng trong M cro và xác
nh ƣu nhƣợc iểm nổi bật củ M cro

-

Lập tr nh gi công chi tiết với M rco B với hệ iều khiển F nuc và thực
nghiệm với các biến kích thƣớc

-

Xác

nh nhằm ánh giá kết quả củ lập tr nh M rco với lập tr nh thong

thƣờng

-8-


CHƢƠNG I

KHÁI QUÁT VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN FANUC DÙNG CHO MÁY CNC
1.1 T ng quan về lập tr nh CNC sử dụng h điều hành Fanuc
1.1.1 Phƣơng pháp và h nh thức lập tr nh CNC
a. Phƣơng pháp lập tr nh
Để lập trình gia công c n phải dựa trên cơ sở sau:
Các thông tin h nh học: nhƣ bản vẽ chi tiết gi công, thể hiện h nh dạng bề
mặt cần gi công (nhƣ mặt ph ng, mặt trụ, mặt rãnh then, mặt

nh h nh…) các kích

thƣớc củ bề mặt ó Các thông tin tr n gọi là các thông tin h nh học nhờ các thông
tin này sẽ giúp chúng t xây dựng một chƣơng tr nh d ch chuyển dụng cụ cắt trong
hệ tọ

ộ ƣợc chọn
Các thông tin công nghệ b o gồm các y u cầu củ bề mặt gi công b o gồm

ộ chính xác kích thƣớc ƣợc ặc trƣng bằng dung s i: chiều c o nhấp nhô tế vi R z
và s i lệch chiều c o nhấp nhô trung b nh Ra ( ộ nhám bề mặt); Độ chính xác về v
trí tƣơng qu n nhƣ ộ không ồng tâm, ộ không vuông góc Các yếu tố thông tin
công nghệ sẽ giúp chúng t xác

nh các thông số nhƣ: Loại dụng cụ cắt (các thông

số nhƣ góc trƣớc, góc s u, bán kính lƣỡi cắt…); các thông số công nghệ nhƣ chế ộ
cắt v, s, t và các iều kiện khác nhƣ bôi trơn, làm mát, b phoi…
T các cơ sở tr n ngƣời t

ƣ r rất nhiều h nh thức lập tr nh CNC khác nh u

với t ng ặc tính cụ thể củ t ng máy
b. Các h nh thức lập tr nh CNC
 Lập tr nh gia công CNC:
Việc s dụng máy có hiệu quả kinh tế các máy NC phụ thuộc nhiều vào h nh thức
tổ chức lập tr nh, tuỳ thuộc vào bộ phận nào củ nhà máy ảm nhận việc soạn thảo
chƣơng tr nh NC mà ngƣời t phân chi thành 2 h nh thức tổ chức lập tr nh NC:
- Lập tr nh trong chuẩn b sản xuất
- Lập tr nh phân xƣởng

-9-


Lập tr nh NC

Lập tr nh trong chuẩn b
sản xuất

Lập tr nh bằng tay

Lập tr nh phân xƣởng

Lập tr nh bằng máy

Hình 1.1 - Hình thức tổ chức lập trình
Lập tr nh phân xƣởng

ng ngày càng ứng dụng rộng rãi S dụng h nh thức tổ

chức lập tr nh nào ở trong nhà máy là tuỳ thuộc vào sản lƣợng gi công, số máy NC
có trong phân xƣởng, chủng loại chi tiết và tr nh ộ thợ

o Lập tr nh trong chuẩn bị sản xuất
Trong h nh thức tổ chức lập tr nh này các chƣơng tr nh NC ƣợc là trong quá
tr nh chuẩn b sản xuất, ngƣời t còn gọi h nh thức tổ chức này lập tr nh x máy
hoặc lập tr nh ngoại tuyến
Theo phƣơng tiện mà ngƣời lập tr nh s dụng, ngƣời t lại phân chi thành:
- Lập tr nh bằng t y: Khi lập tr nh bằng t y ngƣời lập tr nh viết theo các mẫu
chƣơng tr nh ã ƣợc dự kiến trƣớc cho nó S u ó nội dung củ các mẫu chƣơng
tr nh này ƣợc viết r bằng máy viết băng ục lỗ Máy viết băng ục lỗ sẽ tạo r
cho ngƣời lập tr nh và ngƣời vận hành máy một băng ục lỗ dùng ể truyền dữ liệu
cho hệ iều khiển NC Băng ục lỗ sẽ ọc trong hệ iều khiển khi máy NC gia
công.
Nếu xuất hiện lỗi trong chƣơng tr nh NC, việc s

chữ sẽ rất phức tạp, thƣờng

phải làm lại một băng ục lỗ mới Khi cần th y ổi chƣơng tr nh NC, cần phải th y
ổi một băng ục lỗ mới ã làm sẵn
Một khả năng khác củ lập tr nh bằng t y là chƣơng tr nh NC ƣợc làm nhờ
máy tính ể bàn và một hệ thống soạn thảo Ngƣời lập tr nh ƣ vào máy tính ể
làm lần lƣợt các câu lệnh củ NC Hệ thống soạn thảo cho khả năng s
dàng các lỗi củ chƣơng tr nh

- 10 -

chữ dễ


Các chƣơng tr nh NC ƣợc tạo r dƣới dạng các chƣơng tr nh nhờ một máy in
hoặc dƣới dạng băng ục lỗ nhờ một máy dập băng ục lỗ, hoặc dƣới dạng tệp dữ
liệu trong ĩ Cũng có thể ghép nối máy tính ể bàn vào hệ thống iều khiển NC,

s u ó máy tính ể bàn ƣợc dùng nhƣ một thiết b

ƣ dữ liệu vào và ƣ dữ liệu

r vạn năng (h nh 1.2)
Bản vẽ chi tiết

Kế hoạch gia
công
`

Kế hoạch dụng cụ
cắt

Ch dẫn chƣơng
trình

K.H ồ gá

Bảng các toạ
ộ

Máy viết băng ục lỗ
hoặc máy tính với hệ
thống soạn thảo

Ngƣời lập tr nh

Chƣơng tr nh NC ( các tờ chƣơng tr nh, băng ục lỗ,
ĩ )

Hình 1.2 - Các dòng thông tin khi lập trình bằng tay
- Khi lập tr nh bằng máy, ngƣời lập tr nh mô tả nhiệm vụ gi công bằng một ngôn

ngữ lập tr nh dùng cho công nghệ Lập tr nh luôn ƣợc tiến hành nhờ máy tính
Trong chƣơng tr nh có 2 thành phần: Phần h nh học và phần công nghệ (h nh 1.3)
Thiết kế

Bản vẽ chi tiết

Kế hoạch gia công

Dữ liệu dụng
cụ cắt

Kế hoạch ồ gá

Ngƣời lập trình, hệ
thống lập trình

Chuẩn b sản xuất

Postproccesor

Chƣơng tr nh NC
Hình 1.3 - Các dòng thông tin khi lập trình bằng máy

- 11 -

Lập tr nh NC

- Trong phần h nh học, ngƣời t mô tả các thành phần h nh học củ chi tiết Ví
dụ nhƣ: iểm, ƣờng th ng, vòng tròn…
- Trong phần công nghệ, ngƣời t mô tả việc gi công chi tiết thông qu việc
xác

nh các nguy n công gi công Ví dụ nhƣ: khoả mặt ầu, kho n,…
Và s u ó chọn dụng cụ cắt, chế ộ cắt Việc mô tả chi tiết và gi công chi tiết

ngƣời t gọi là chƣơng tr nh nguồn Bộ vi x lý là một cụm chƣơng tr nh và là một
thành phần củ hệ thống, chƣơng tr nh sẽ biến chƣơng tr nh nguồn trong quá tr nh
x lý thành các dữ liệu ộc lập với máy tính và với máy gi công
Postproccesor cũng là một khối chƣơng tr nh và là một phần củ hệ thống
chƣơng tr nh, nó m ng các dữ liệu ở dạng không phụ thuộc vào máy gi công
Những nơi s dụng máy NC cần thiết một postproccesor cho t ng tổ hợp “ Máy hệ iều khiển”
Các postproccesor có thể do nơi sản xuất các hệ thống chƣơng tr nh hoặc nơi s
dụng máy NC viết Để làm r các postproccesor òi hỏi phải có kiến thức ầy ủ về
máy công cụ và hệ iều khiển kèm theo máy
Những chƣơng tr nh gi công và các chƣơng tr nh nguồn kèm theo ƣợc lƣu dữ
về iều hành tại trung tâm Những th y ổi chƣơng tr nh tr n máy công cụ sẽ gây r
những th y ổi cần thiết tr n các chƣơng tr nh nguồn
o Lập tr nh phân xƣởng:
Khi lập tr nh phân xƣởng ngƣời vận hành máy lập chƣơng tr nh gi công ng y
tại máy NC Để giảm thời gi n dùng cho lập tr nh và iều ch nh máy cần phải cung
cấp cho ngƣời vận hành nhiều phƣơng tiện s dụng.
Hệ iều khiển NC có một hệ thống chƣơng tr nh nhƣ ã ƣợc ứng dụng trong
lập tr nh bằng t y Màn h nh củ hệ iều khiển giúp cho ngƣời lập tr nh tránh ƣợc
các lỗi củ dữ liệu ƣ vào và các lỗi củ chƣơng tr nh Để tránh v chạm củ dụng
cụ với chi tiết gi công, các quá tr nh chuyển ộng ã ƣợc lập tr nh mô phỏng
bằng ồ hoạ tr n màn h nh iều khiển

- 12 -


Lập tr nh chƣơng tr nh là th chƣơng tr nh có thể tiến hành trong khi chi tiết
Bản vẽ chi tiết

Kế hoạch gia công
Kế hoạch dụng cụ
Ngƣời vận hành

Kế hoạch gá ặt

Hệ iều khiển NC
Kế hoạch các toạ ộ
Chƣơng tr nh NC
Hình 1.4 - Các dòng thông tin khi lập trình phân xưởng
ng ƣợc gi công tr n máy Để giảm thời gi n tháo lắp dụng cụ, máy NC ƣợc
trạng b một bộ các dụng cụ cắt ti u chuẩn có thể gi công nhiều lo i chi tiết khác
nhau. Các dụng cụ cắt theo bộ ựơc o và iều ch nh trƣớc cũng làm giảm áng kể
thời gi n th y ổi d o
Trong lập tr nh phân xƣởng òi hỏi ngƣời vận hành máy phải có tr nh ộ nghề
nghiệp c o H nh 1.4 dƣới biểu th các dòng thông tin khi lập tr nh phân xƣởng
1.1.2 Lập tr nh theo kích thƣớc tƣơng đối
Lập tr nh chƣơng tr nh gi công trong hệ tọ

ộ tuyệt ối là th m chiếu tọ

củ tất cả các iểm nằm tr n bi n dạng chi tiết ến gốc tọ
chƣơng tr nh gi công tr n máy CNC ƣợc xác

nh bằng

ộ cố

ộ

nh Trong

ch G9

Khi lập tr nh theo kích thƣớc tuyệt ối t lập tr nh trƣớc v trí củ các iểm ích
Điểm ích củ chúng có các giá tr toạ ộ gắn với iểm
kích thƣớc ể xác

nh các iểm ích

Ví dụ: Lập tr nh cho chi tiết nhƣ hình 1.5

- 13 -

củ chi tiết W, ó là gốc


N1
N2
N3
N4
N5
N6

N7
N8
N9

G90 F200
G00 X8
Z1
G01
X28
X41
G00
X0

S3000
Y37
M03
Z-10
Y45
Y31
Z100
Y0
M30

Hình 1.5 - Lập trình theo kích thước tuyệt đối
1.1.3 Lập tr nh theo kích thƣớc tuy t đối
Kiểu lập tr nh mà tọ
cách lấy gốc tọ
củ hệ tọ

ộ các iểm lập tr nh tiếp theo sẽ ƣợc xác

ộ ở ng y iểm sát trƣớc có nghĩ là t phải d ch chuyển iểm gốc

ộ s u mỗi lần xác

CNC nó ƣợc xác

nh hệ tọ

nh bằng lệnh G9

ộ củ

iểm lập tr nh tiếp theo Trong

Điểm ích có giá tr toạ ộ củ nó luôn gắn

với v trí củ dụng cụ cắt ã ến trƣớc ó, nghĩ là v trí củ
ý nghĩ quyết

nh bằng

iểm xuất phát có một

nh ể ạt ƣợc các iểm ích mong muốn

Lập tr nh theo kích thƣớc tƣơng ối ựơc ứng dụng chủ yếu ối với các chu
tr nh củ chƣơng tr nh và các chƣơng tr nh ơn
Ví dụ: Lập tr nh theo kích thƣớc tƣơng ối
N1

N2
N3
N4
N5
N6
N7
N8
N9

G91 F200
G00 X8
Z-99
G01
X20
X13
G00
X-41

S3000
Y37
M03
Z-11
Y8
Y-14
Z110
Y-31
M30

Hình 1.6 - Lập trình theo kích thước tương đối

- 14 -


1.2 Cấu trúc của chƣơng tr nh gia công
1.2.1 Các thuật ngữ lập tr nh cơ bản
Các thuật ngữ ều có li n qu n ến cấu trúc củ chƣơng tr nh Có bốn thuật ngữ
cơ bản dung trong lập tr nh CNC Ký tự - T ngữ - Khối – Chƣơng tr nh
+ Ký tự: Là ơn v nhỏ nhất củ chƣơng tr nh CNC có thể có một trong b dạng”
- Chữ số
- Chữ cái
- Ký hiệu
Các ký tự kết hợp với nh u thành các t có nghĩ Sự kết hợp các chữ số, chữ cái,
và ký hiệu là mục nhập chƣơng tr nh chữ số
+ Chữ số: Có mƣời chữ số t

ến 9 ƣợc dùng ể tạo r các số Các chữ số

ƣợc dùng theo h i chế ộ - một là các giá tr nguy n (số không dùng thập phân) và
số thứ h i là số thực (số có thập phân) Số có thể có giá tr âm hoặc giá tr dƣơng
+ Chữ cái:
Trong CNC 26 chữ cái ều có thể ƣợc s dụng ể lập tr nh Hầu hết các hệ iều
khiển ch chấp nhận một số chữ cái, loại bỏ các chữ còn lại Các chữ ho thƣờng
ƣợc dùng trong lập tr nh CNC, nhƣng một số bộ iều khiển chấp nhận các chữ
thƣờng với cùng ý nghĩ nhƣ chữ ho
+ Ký hiệu:
T ngữ chƣơng tr nh là sự kết hợp các ký tự số - chữ, tạo r lệnh ơn cho hệ
thống iều khiển Nói chung mỗi t

ều bắt ầu với chữ ho , tiếp theo là số biểu th

mã chƣơng tr nh hoặc giá tr thực Các t ngữ phổ biến thƣờng ƣợc hiển th v trí
các trục, lƣợng ăn d o và các lệnh chuẩn b , các chức năng chung và nhiều
nghĩ khác
+ Khối

- 15 -

nh


Ký tự

6

F

.

Từ ngữ

.

F 2 7 5 . 0
Khối

G0 1

N5

.

N5 G0 1 Y- 6 . 4 8 F 2 7 5 . 0
.
.
Hình 1.7 Thuật ngữ lập trình CNC
T ngữ ƣợc dùng làm lệnh ơn cho hệ thống CNC, khối ƣợc dùng cho nhóm
nhiều lệnh (khối lệnh) Chƣơng tr nh ƣợc nhập vào hệ thống iều khiển gồm các
dòng lệnh ri ng rẽ, sắp xếp theo thứ tự logic Mỗi dòng lệnh ƣợc gọi là khối chuỗi
ký tự hoặc ơn giản là khối block – gồm một hoặc nhiều ký tự
+ Chƣơng tr nh
Cấu trúc chƣơng tr nh th y ổi tùy theo bộ iều khiển nhƣng sự tiếp cận lôgic
không th y ổi theo bộ iều khiển Chƣơng tr nh CNC thƣơng bắt ầu với số
chƣơng tr nh hoặc ký hiệu tƣơng tự, tiếp theo là khối lệnh theo thứ tự logic Chƣơng
tr nh kết thúc bằng stop code hoặc ký hiệu chấm dứt chƣơng tr nh ch ng hạn dấu
phần trăm
Chƣơng tr nh NC là toàn bộ tất cả các lệnh cần thiết ể gi công một chi tiết
tr n máy công cụ NC Cấu trúc củ một chƣơng tr nh NC ã ƣợc quy chuẩn hoá,
mỗi một chƣơng tr nh NC ều ƣợc bắt ầu bằng một dấu hiệu chƣơng tr nh Tuỳ
thuộc vào nơi sản xuất hệ iều khiển các dấu hiệu củ chƣơng tr nh có thể ƣợc
biểu th bằng các con số và chữ cái
Ví dụ:

P 78
Con số
Chữ cái

- 16 -


Ngƣời t cũng h y dùng kí hiệu % ể bắt ầu chƣơng tr nh Dấu hiệu chƣơng

tr nh dùng nhƣ một dấu hiệu iều khiển ối với một bộ phận ọc băng ục lỗ Tất
cả các dữ liệu ứng ở trƣớc ký hiệu % sẽ không ƣợc hệ iều khiển ể ý
Ví dụ: - Dấu hiệu chƣơng tr nh bằng số:
% 3018
Dấu hiệu chƣơng tr nh
- Dấu hiệu chƣơng tr nh có chú giải:
% 281 (vỏ hộp truyền ộng)
Chú giải nằm trong dấu ngoặc
Chƣơng tr nh NC ƣợc cấu thành bởi một dãy các cấu chƣơng tr nh Mỗi một
cấu chƣơng tr nh bắt ầu bằng một số thứ tự câu:
- Số thứ tự câu b o gồm chữ cái N (Number) và số tự nhi n ứng ằng s u
Số thứ tự câu giúp t t m r dễ dàng các câu trong bộ nhớ củ hệ iều khiển trong
trƣờng hợp cần phải th y ổi một câu chƣơng tr nh Hình 2.9 minh hoạ cấu trúc
chƣơng tr nh NC:
Thông tin d ch chuyển
Số thứ
tự câu

Mã d ch
chuyển

N

G

N1

G90

N2

G00

N3

G00

N4

G01

Thông tin vận hành máy

Các trục toạ ộ
X

Y

Lƣợng
chạy
dao

Z

F
F100

Sốvòn
g quay
S

S3000

Z-20.0
X50.
0

Dụng
cụ cắt
T

Chức
năng phụ
M

T0
102
M03

Y35.5
Z150
Hình 1.8 Cấu trúc chương trình NC

- 17 -


1.2.2 Từ và địa ch
Bảng 1.1- Các chữ cái theo ISO6983
Ký tự
Ý nghĩa
Chuyển ộng chạy d o qu nh trục X

A
Chuyển ộng chạy d o qu nh trục Y
B
Chuyển ộng chạy d o qu nh trục Z
C
Chuyển ộng chạy d o tr n trục khác (gọi bộ nhớ hiệu ch nh d o)
D
Chuyển ộng chạy d o qu nh trục khác (gọi lƣợng chạy d o lần 2)
E
Lƣợng chạy d o
F
Điều kiện ƣờng d ch chuyển
G
Đ ch chƣ dùng
H
Thông số nội suy theo trục X hoặc bƣớc ren song song với trục Y
I
Thông số nội suy theo trục X hoặc bƣớc ren song song với trục X
J
Thông số nội suy theo trục X hoặc bƣớc ren song song với trục Z
K
Đ ch chƣ dung tự do
L
Chức năng phụ
M
Số thứ tự câu lệnh
N
Chuyển ộng thứ 3 song song với trục X và thông số hiệu ch nh d o
P
Chuyển ộng thứ 3 song song với trục Y và thông số hiệu ch nh d o

Q
Chuyển ộng thứ 3 song song với trục Z và thông số hiệu ch nh d o
R
Số vòng qu y trục chính hoặc tốc ộ cắt
S
Lệnh gọi dụng cụ cắt
T
Chuyển ộng thứ 2 song song với trục X
U
Chuyển ộng thứ 2 song song với trục Y
V
Chuyển ộng thứ 2 song song với trục Z
W
Chuyển ộng theo hƣớng trục X
X
Chuyển ộng theo hƣớng trục Y
Y
Chuyển ộng theo hƣớng trục Z
Z
Bắt ầu chƣơng tr nh
%
Bắt ầu một chú thích
(
Kết thúc một chú thích
)
1.2.3 Mã l nh G và chƣơng tr nh
Chức năng G thông thƣờng ƣợc ghép thêm h i chữ số t G
ể iều khiển sự d ch chuyển củ dụng cụ (chức năng d ch chuyển)

- 18 -

ến G99 dùng


Bảng 1.2 - Các chức năng dịch chuyển theo ISO6983
Mã l nh G

Nhóm
(lệnh chuyển

Công dụng

G00

Đ nh v nh nh

G01

Nội suy tuyến tính

G02

Nội suy vòng thuận chiều kim ồng hồ

G03

Nội suy vòng ngƣợc chiều kim ồng hồ

G04

Tạm d ng máy (khi block ri ng rẽ)

G09

Kiểm tr sự d ng chính xác – ch một
block

G10

Nhập dữ liệu lập tr nh (D t Setting)

G11

Xó chế ộ D t setting

G15

Xó lệnh tọ

G16

Lệnh tọ

G17

Chọn mặt ph ng gi công XY

G18

Chọn mặt ph ng gia công XZ

G19

Chọn mặt ph ng gi công YZ

G20

Đặt ơn v làm việc hệ Anh

G21

Đặt ơn v làm việc theo hệ Mét

4 (hành tr nh ã
lƣu)

G22

Kiểm tr hành tr nh ã lƣu ON

G23

Kiểm tr

24 (d o ộng tốc
ộ trục chính)

G25

T m d o ộng tốc ộ trục chính ON

G26

T m d o ộng tốc ộ trục chính OFF

00

G27

Kiểm tr v trí zero tr n máy

G28

Trả về zero tr n máy ( iểm quy chiếu )

G29

Trả về t zero tr n máy

G30

Trả về zero tr n máy ( iểm quy chiều 2)

G31

Bỏ qu mã lệnh

G40

Xó bù bán kính dụng cụ cắt

G41

Bù bán kính dụng cụ cắt – phía trái

G42

Bù bán kính dụng cụ cắt – phí phải

G43

Bù chiều dài d o cắt - dƣơng

G44

Bù chiều dài d o cắt - âm

ộng chu kỳ cắt)

(mã G phi chế
ộ)

8 (nhập tọ
cực)
2

(chọn

ộ
mặt

ph ng)
6 (nhập ơn v )

07 (bù bán kính
dao)
8 (bù chiều dài
dao)

- 19 -

ộ cực

ộ cực

ơn v hành tr nh ã lƣu OFF


G45

Bù v trí tăng một

G46

Bù v trí – giảm một

G47

Bù v trí – tăng ôi

G48

Bù v trí – giảm ôi

08

G49

Xó bù chiều dài dụng cụ cắt

11

G50

Xó hàm lập tỷ lệ

00

G51

Hàm lập tỷ lệ

G52

Xác lập hệ tọ

G53

Hệ tọ

G54

D ch gốc tọ

ộ1

G55

D ch gốc tọ

ộ2

G56

D ch gốc tọ

ộ3

G57

D ch gốc tọ

ộ4

G58

D ch gốc tọ

ộ5

G59

D ch gốc tọ

ộ6

G60

Đ nh v một chiều

G61

Chế ộ d ng chính xác

G62

Chế ộ override tự ộng

G63

Chế ộ t ro ren

G64

Chế ộ cắt

G65

Gọi M cro ri ng

G66

Gọi chế ộ M cro ri ng

G67

Xó chế ộ M cro ri ng

G68

Qu y hệ tọ

G69

Xó xo y hệ tọ

G73

Chu kỳ kho n tốc ộ c o (lỗ sâu)

G74

Chu kỳ cắt ren trái

G76

Chu kỳ do tinh

G80

Xó chu kỳ cố

G81

Chu kỳ kho n

G82

Chu kỳ kho n iểm – kho n lấy dấu

G83

Chu kỳ kho n bậc (chu kỳ kho n lỗ sâu)

00

12
(hệ tọ

ộ)

3 (chế ộ cắt)

00
4 (chế ộ m cro)
6 (qu y tọ
9 (chu kỳ)

ộ)

- 20 -

ộ cục bộ

ộ máy

ộ
ộ

nh


G84

Chu kỳ cắt ren phải

G85

Chu kỳ do

G86

Chu kỳ khoét

G90

Chế ộ kích thƣớc tuyệt ối

tr nh kích thƣớc)

G91

Chế ộ kích thƣớc tƣơng ối

00

G92

Bộ ghi v trí d o cắt

G98

Trở lại mức b n ầu trong chu kỳ cố

G99

Trở lại R trong chu kỳ cố

3(chế

ộ

lập

(Chế ộ trả về)

Các nhóm mã G ƣợc ánh dấu t

nh

nh

ến 25 Khoảng cách này th y ổi

giữ các bộ iều khiển khác nh u, tùy theo ặc tính củ chúng Nhóm ặc trƣng
nhất và qu n trọng nhất là nhóm
Mọi lệnh chuẩn b trong nhóm

ều là không chế ộ Chúng ch hoạt

ộng trong block ƣợc lập tr nh Nếu các mã G phi chế ộ tác dụng trong vài
block li n tiếp, chúng phải ƣợc lập tr nh trong t ng block ó Trong hầu hết các
lệnh phi chế ộ, nói chung sự biểu th này ít ƣợc s dụng
Nhóm

là các lệnh chuyển ộng và nhóm 9 chu kỳ Qu n hệ giữ h i

nhóm này là nếu mà G t nhóm

ƣợc chuy n biệt trong chu kỳ cố

thuộc nhóm 9, chu kỳ ó lập tức b xó , nhƣng không xảy r

nh bất kỳ

iều ngƣợc lại Nói

cách khác lệnh chuyển ộng hoạt ộng không b xó trong chu kỳ
Nhóm

không b các mã G thuộc nhóm 9 tác ộng

Tóm lại: Mã G bất kỳ t nhóm cho trƣớc sẽ th y thế mã G khác một cách tự ộng
trong cùng nhóm ó
1.2.4 Mã l nh M
Chức năng củ bảng mã M dùng ể kiểm tr và iều khiển các chức năng
hoạt ộng củ máy nhƣ trục chính qu y thuận, ngh ch, d ng trục chính, tƣới dung
d ch trơn nguội ở các chế ộ phun sƣơng hoặc phun ti , tắt dung d ch trơn nguội,
kẹp và tháo chi tiết, d ng có

iều kiện hoặc d ng không iều kiện…

- 21 -