Lập trình gia công trên máy phay CNC

LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MAY PHAY CNC

12.1. Lập phiếu công nghệ – tính toán.

Cũng như các nguyên công khác, trước khi phay cũng phải lập phiếu công nghệ – tính toán và thứ tự các bước cần làm cũng được tiến hành tương tự . Một ví dụ lập phiếu công nghệ – tính toán khi phay được trình bày trên hình 12.1.

Nét đặc biệt của nguyên công phay là phải xây dựng quỹ đạo chuyển động của tâm dao trong hai mặt phẳng :YW X (quỹ đạo mặt phẳng) và ZW X (quỹ đạo chiều cao).

Tính chất của quỹ đạo chuyển động khi phay phụ thuộc vào số toạ độ được điều khiển và nguyên tắc điều khiển chuyển động các cơ cấu chấp hành của máy. Như vậy, điều khiển 2 toạ độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ điểm nào trong mặt phẳng, điều khiển 3 toạ độ cho phép dao dịch chuyển đến bất kỳ điểm nào trong không gian. Khi số toạ độ được điều khiển tăng lên đến 5 hướng, trục dao có thể thay đổi và có vị trí vuông góc với bề mặt gia công.

Khi lập trình cho các bước nguyên công phay nên dựa vào các sơ đồ: phay contour, phay mặt phẳng và phay thể tích.

12.2. Các sơ đồ phay

12.2.1. Phay contour

Phay contuor được thực hiện chủ yếu bằng dao phay ngón. Quỹ đạo của dao gồm ba phần:

– Dịch chuyển của dao tới bề mặt gia công kể cả ăn dao vào chi tiết (gọi là phần ăn dao).

– Dịch chuyển của dao theo contour chi tiết (lượn theo contour).

– Thoát dao từ bề mặt gia công (phần thoát dao).

Phần ăn dao được thực hiện từ từ theo tiếp tuyến của contour chi tiết để lực cắt không tăng đột ngột. Tuy nhiên khi phay thô có thể thực hiện ăn dao vuông góc với contour chi tiết. Phần thoát dao cũng được thực hiện theo qũy đạo tương tự.

Trong phần lượn theo contour hướng chuyển động của dao có thể thay đổi đột ngột, do đó gây ra sai số contour (do biến dạng đàn hồi của dao trong quá trình cắt và sai số động lực học của cơ cấu chạy dao). Để giảm sai số contour cần giảm lượng chạy dao, giảm lượng dư hoặc thay đổi kích thước dao.

12.2.2. Phay mặt phẳng.

Phay các mặt phẳng hở được thực hiện theo sơ đồ chạy dao “ziczăc” , còn phay các mặt phẳng nửa hở (xem hình 8.14) được thực hiện theo sơ đồ “dải băng” . Để phay các mặt phẳng kín được giới hạn bằng đường tròn người ta dùng sơ đồ chạy dao theo đường “xoắn ốc” .

Đường xoắn ốc được tạo thành từ các cung tròn được xây dựng với hai hoặc bốn cực. Dưới đây ta nghiên cứu trường hợp đường xoắn ốc hai cực (hình 12.2).

Đường xoắn ốc được tạo thành từ hai cung tròn (hình 12.2) có các tâm ở hai cực A và B. Cực A nằm ở tâm đường tròn có bán kính Rk (đường tròn giới hạn mặt phẳng kín). Khoảng cách giữa hai cực A và B bằng 1/2 bước xoắn. Đường xoắn ốc bắt đầu ở tâm A cũng chính là tâm lỗ khoan để ăn dao. Bước xoắn h được chọn trong khoảng (0,6-0,8)Dj

Quỹ đạo dịch chuyển của dao phay để gia công mặt phẳng kín (giới hạn bằng đường tròn có bán kính Rk) bao gồm các phần sau: phần ăn dao (từ điểm 1 đến điểm 2); phần đường xoắn ốc hai cực (qua các điểm 2,3,4,5); phần đường tròn có bán kính Ro (qua các điểm 5, 6, 7); phần thoát dao (qua các điểm 7,8) và phần chạy dao về điểm xuất phát (qua các điểm 8 ,1 ).

12.2.3. Phay thể tích.

Khi phay thể tích quỹ đạo dịch chuyển của dao phay xảy ra đồng thời ít nhất là theo 3 trục. Thông thường để phay thể tích người ta dùng dao phay có bán kính cầu. Việc lập trình phay thể tích rất phức tạp, do đó để nâng cao năng suất và độ chính xác người ta lập trình với sự trợ giúp của máy tính. Tuy nhiên phương pháp phay thể tích với quỹ đạo dịch chuyển của dao theo 4 hoặc 5 toạ độ chỉ được dùng cho số loại chi tiết hạn chế.

12.3. Hiệu chính dao khi phay.

Hình thức hiệu chỉnh  dao phụ thuộc vào dạng quỹ đạo của dao và khá năng cua hệ điều khiển máy. Đối với các hệ điều khiển máy khác nhau cùng một chức năng có thể tương ứng với nhiều lệnh khác nhau. Ví dụ. cùng một chức năng huỷ bỏ hiệu chỉnh  dao có thê’ được thực hiện bằng G40 hoặc G49, hiệu chính nội suy đường thẳng và hiệu chỉnh nội suy cung tròn có thể được ký hiệu bằng G52,…

Dưới đây ta nghiên cứu sơ đồ hiệu chỉnh  bán kính dao phay (hình 12.3). Trong nhiều máy CNC hiện đại. hệ điều khiến cho phép lập trình gia công trực tiếp theo contour chi tiết mà không cần xác định toạ độ các điểm trên đường cách đều. Trên Số hiệu chỉnh của dao phay người ta cho giá trị thực của bán kính dao phay. Đặc tính của mã hoá thông tin phụ thuộc vào từng hệ điều khiển cự thể, nhưng nhìn chung hiệu chính dao được mã hoá bằng các chức năng G41-G46 và bao gồm hai giai đoạn.

Giai đoạn thứ nhất là dịch chuyển dao tới đường cách đều, còn giai đoạn thứ hai là hiệu chỉnh  quá trình cắt

Các chức năng G41-7-G46 cho các lệnh sau đây: G41: nội suy cung tròn theo kim đồng hồ với đường cách đều “dương”.

G42: nội suy cung tròn theo kim đồng hồ với đường cách điều “âm”.

G43: hiệu chỉnh  dao dương (dịch chỉnh tới đường cách đều “dương”).

G44: hiệu chỉnh dao âm (dịch chỉnh với đường cách điều “âm”).

G45: nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ với đường cách đều “dương”.

G46: nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ với đường cách đều “âm”.

Ví dụ: trên hình 12.3a nếu lập trình dịch chuyển từ điểm 0 tới điểm 1’ (toạ độ X1Y1,) trong hệ kích thước tương đối thì địch chuyển thực của dao theo lệnh:

N(i) G43 X(AX) Y(AY)L(n)

sẽ được thực tại điểm 1’ với giá trị thực của bán kính dao phay Rd. Bán kính dao phay Rd được chọn trên số hiệu chỉnh theo địa chỉ L.

Theo G44 (trên hình 12.3b) đoạn thẳng OB bằng đoạn thẳng OA (tọa độ AX,AY) trừ đi bán kính dao phay Rd :

N(i) G44 X(AX) Y(AY)L(n)

Cần nhớ rằng phương dịch chuyền của dao tới đường cách đều phải vuông góc với contour chi tiết.

Theo G42 (trên hình12.3c) dao cắt phải và tâm dao dịch chuyển từ điềm Bh tới điềm Bk. Nhưng khi lập trình ta cho giá trị toạ độ của điểm xuất phát A(I,J) và điểm đích AK (XK ,YK). Như vậy ta có:

N(i) G42I(i) J(j) X(Xk ) Y(YK) L(n)

Theo G41 (trên hình 12.3d) dao cắt trái và tâm dao dịch chuyển từ điểm Bh tới điểm BK. Nhưng khi lập trình ta cũng cho giá trị toạ độ của điểm xuất phát A(I,J) và điểm đích AK(XK , YK). Như vậy ta viết lệnh này như sau:

N(i) G41I(i) J(j) X(Xk ) Y(Yk ) L(n)

Dưới đây ta nghiên cứu hai ví dụ lập trình gia công trên máy phay .

Ví dụ 1: lập trình gia công trực tiếp theo contour chi tiết (hình 12.4).

Dao phay có bán kính thực R,, = 19,8mm. Giá trị bán kính R., có dấu dương (+) được cho trên số hiệu chỉnh L27. Chương trình phay chi tiết nói trên được viết như sau:

%LF

N01 G91 G00 Y100 F50

N02 Z-50

N03 G44 Y100 L27

N04 G46 I0 J200 X-200 Y-0 L27

N05 1-75 J0 X0 Y-75 L27

N06 I0 J-75 X75 Y0 L27

N07 G41 1-50 J0 X0 Y50 L27

N08 I0 J50 X50 Y0 L27

N09 G46 1-75 J0 X0 Y-75 L27

N10 I0 J-75 X75 Y0 L27

N11 I200 J0 X0 Y200 L27

N12 G44 Y-100 L27

N13 G00 Z50

N14 Y-100 M02

Giải thích chương trình:

Các lệnh N01 và N02: dịch chuyển dao từ điểm W tới điểm 1 và hạ dao theo trục Z xuống chiều sâu cần thiết (kích thước tương đối).

Câu lệnh N03: dịch chuyển dao tới điểm 2 (dịch dao tới đường cách đều “âm” theo G44).

Các lệnh N044-N06: dao dịch chuyển từ điểm 2 đến các điểm 3, 4 và 5 theo G46 (nội suy cung tròn ngược chiều kim đồng hồ). Tại điểm 2 toạ độ tâm cung tròn 1=0; J = 200. Tại điểm 3: I=-75, J=0. Tại điếm 4: 1=0, J=-75. Các toạ độ X,Y được xác định như sau: tại điếm 3: x= -200,Y=0; tại điểm 4: x=0 (tại điểm 3 ta có x=-200, do kích thước được ghi theo gia số nên từ điểm 3 đến điểm 4 giá trị X tăng nên 75 đồng thời lại giám đi 75 nên kết quả là X=0), Y= -75; tại điểm 5: x=75 (tãng) và Y=0. Tại điểm 3 (theo N04) Y=0 cho biết hướng của Y thay đổi.

Các lệnh N07 và N08: dao dịch chuyển từ điểm 5 đến điểm 7 theo G41 (nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ). Tại điếm 5: I=-50, J=0. các toạ độ X,Y tại điểm 6: x=0 và Y=50. Tại điểm 6: 1=0, J=50, các tọa độ X, Y tại điểm 7: X=75 và Y=0.

Các lệnh N09 và N10: dao dịch chuyển từ điểm 7 đến điểm 9 theo G46 (nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ). Điểm 7 có toạ độ: I=-75, J=0. Điểm 8 có toạ độ: 1=0, J=-75, x=0 và Y=-75. Điểm 9 có toạ độ: x=75 , Y= 0.

Các lệnh N11 và N12: dao dịch chuyển đến điểm 2(theo N11) sau đó dao dịch chuyển từ điểm 2 đến điểm 1 (điểm 10) theo G44 của NI2.

Điểm 9 có toạ độ: 1=200,J=0.Điểm 2 có toạ độ :X=0 và Y=200. Do dao dịch chuyển theo hướng âm của Y nên điểm 1 có toạ độ Y=-100 và x=0.

Các lệnh N13 và N14: Dao chạy nhanh về điểm W theo hướng âm của Y do đó điểm W có Y=-100 và kết thúc chương trình (M02).

Khi gia công những phần contour không nối tiếp cần phải dùng chương trình nối tiếp. Để thực hiện chương trình nối tiếp có thể dùng chức năng G47 (cung nối tiếp theo chiều kim đồng hồ) và G48 (cung nối tiếp ngược chiều kim đổng hồ). Theo các lệnh này, dao lượn vòng qua góc theo cung ABC (hình 12.5) với bán kính bằng bán kính dao phay.

Trong câu lệnh với G47 (hoặc G48) có ghi toạ độ của một điểm bất kỳ (B’) với dấu dịch chuyển theo một tia đi qua điểm này. Điều đó cho biết phương dịch chuyển của dao. Khi cho toạ độ của một điểm bất kỳ phải đảm bảo được tương quan sau đây:

ở đây: Xk,Yk là toạ độ của điểm bất kỳ B’; Rj là bán kính dao phay.

Ví dụ 2: gia công các sản phẩm contour chi tiết với lập trình nối tiếp (hình 12.5).

Chương trình gia công chi tiết này có thể được viết như sau:

%LF

N01 G90 S850 F45

N02G43 X-75 Y-80L18

N03 G41 1-75 J-80 X-120 Y0 L18

N04G411-120 J0X0 Y120L18

N05G01 X240

N06G47 X+280 Y-120 L I8

N07 G47 X-250 Y-60 L18

N08 G01 X70 Y-55

N09 X-140 M02

Giải thích chương trình:

Câu lệnh N01: xác định điều kiện gia công (S=850vg/ph, F=45mm/ph) và cách ghi kích thước theo G90 (tuyệt đối).

Câu lệnh N02: hiệu chỉnh dao dương (G43) với số hiệu chỉnh L18.

Điểm 1 có toạ độ: X=-75 và Y =-80.

Các lệnh N03-N05: dao cắt bên trái contour qua các điểm 1,2,3,4.

Các lệnh N06 và N07: dao dịch chuyển theo cung ABC với G47 (cung nối tiếp theo chiều kim đông hồ). Tọa độ của điểm B’ bất kỳ trên tia kéo dài của điểm 3 và điểm B. Dấu trừ (Y-120) cho biết phương dịch chuyển của dao phay làm cho toạ độ Y giảm. N07 cho biết dao dịch chuyển từ điểm B tới điểm C. Các toạ độ X , Y mang dấu trừ (tại C ’) cho biết phương dịch chuyển của dao làm cho chúng giảm.

Các lệnh N08 và N09: dao dịch chuyển về điểm 6 (qua 6’) và dừng chương trình (M02).