Ngày nay, gia công CNC đã trở thành một phần không thể thiếu trong hoạt động sản xuất. Để có thể tạo ra một sản phẩm có chất lượng cao và chính xác, người vận hành cần phải hiểu rõ những kiến thức cơ bản về lập trình CNC. Việc nắm rõ các bước lập trình cơ bản của máy CNC không những có thể giúp bạn tiết kiệm được thời gian mà còn làm tăng hiệu quả gia công.
1. Lập trình CNC là gì?
Lập trình CNC là tạo ra các cách thức giao tiếp và điều khiển máy CNC. Các hoạt động này được tạo lập dựa trên những mã G hoặc mã M theo mặc định của máy. Các giao thức này có thể được lập thủ công hoặc bằng sự trợ giúp của phần mềm CAD/ CAM.
Lập trình CNC
2. Cấu trúc lập trình CNC
2.1. Cấu trúc của một đoạn code lập trình CNC
Một chương trình CNC hoàn thiện cần có rất nhiều đoạn source code khác nhau. Nhưng những đoạn mã này đều có một cấu trúc chung là:
- Phần đầu chương trình là phần khai báo tổng quát bao gồm: %, Oxxxx, N5, N10, N25, N30.
- Phần tiếp theo là những lệnh để di chuyển dao, cắt, thời gian bắt đầu để tiến hành gia công sản phẩm là lệnh N,…
- Cuối cùng là các lệnh kết thúc chương trình và lặp lại chương trình.
Cấu trúc của một đoạn code lập trình CNC
2.2. Cấu trúc thiết lập các dòng lệnh lập trình CNC
- Số thứ tự của các dòng lệnh được sắp xếp như sau:
Nxx Gxx X… Z… I… J… K… T… S… F… M… ; Nxx
- Lệnh để chuẩn bị lập trình: Gxx
- Các lệnh về thiết lập về kích thước và định vị vị trí dao sẽ di chuyển: X… Y… Z… I… J… K…
- Các lệnh về quy định dao: F…
- Các lệnh phụ được quy định bắt đầu bằng: M…
- Để kết thúc chương trình, người vận hành chỉ cần gõ dấu “;”
- Trong thiết kế lập trình chương trình CNC, một dòng lệnh còn được gọi là một “Block”. Để bỏ qua một block thì người vận hành sẽ sử dụng dấu “/”.
- Ví dụ
….
/N30 G1 X30. Y40. ; N40 M5 M9 :
- Điều này có nghĩa là dòng lệnh N30 sẽ được bỏ qua và trên màn hình hiển thị máy tính sẽ hiện nút “single block”.
2.3. Lệnh khai báo trong lập trình CNC
2.3.1. Các lệnh khai báo hệ tọa độ
Trong bước này, người vận hành sẽ dùng 2 lệnh G90 hoặc G91 để thực hiện khai báo hệ tọa độ.
- Với lệnh G90, tọa độ sẽ được khai báo tuyệt đối, dao cắt sẽ di chuyển đến vị trí đó khi được yêu cầu.
- Với lệnh G91, tọa độ sẽ được khai báo tương đối. Có nghĩa là vị trí hiện tại của dao có thể được coi là góc tọa độ của các điểm tiếp theo.
2.3.2. Các lệnh khai báo đơn vị đo
Ở đây, người lập trình sẽ sử dụng các lệnh G20 và G21 .
- G20 khai báo đơn vị inch
- G21 khai báo đơn vị mét
2.3.3. Các lệnh về chạy dao
Để thiết lập về tốc độ chạy dao, người vận hành sẽ dùng các lệnh G94 và G95:
- G94 khai báo đơn vị mm/phút hoặc inch/phút.
- G95 khai báo đơn vị mm/vòng hoặc inch/vòng.
2.3.4. Các lệnh để quay trục chính
- Lệnh M3/M03: quay trục theo chiều kim đồng hồ.
- Lệnh M4/M04: quay trục theo ngược chiều kim đồng hồ.
- Lệnh M5: làm trục ngừng quay.
Mã lệnh M03, M04 máy CNC
2.3.5. Các lệnh chọn mặt phẳng lập trình
- G17: chọn mặt phẳng XY
- G18: chọn mặt phẳng XZ
- G19: chọn mặt phẳng YZ
2.3.6. Các lệnh chọn dao
- Lệnh Txxx M6: “xxx” là số dao, M6 nghĩa là thay dao. Txxx là lệnh gọi dao.
- Lệnh để trở về điểm tham chiếu là G28, G29, G30 (các lệnh này đều có tác dụng giống nhau).
- Điểm tham chiếu được thiết lập cố định ở máy và đưa dữ liệu vào bàn máy.
2.4. Lệnh kết thúc lập trình CNC
- Lệnh M30: kết thúc chương và bắt đầu lại chương trình.
- Lệnh M99: kết thúc chương trình con.
- Lệnh M01: tạm dừng các chương trình được mở bởi OSP.
- Lệnh M00: tạm dừng toàn bộ chương trình.
- Lệnh M9: tắt dung dịch làm nguội.
- Lệnh M8: bật chương trình làm nguội.
3. Các phương pháp lập trình CNC
3.1. Phương pháp lập trình CNC thủ công (Manual Programming)
Theo phương pháp này, từ bản vẽ chế tạo và các phần nguyên công, người lập trình sẽ phân tích và lập chương trình trong đầu. Sau đó trực tiếp sử dụng bàn phím trên panel điều khiển để soạn và lưu chương trình vào bộ nhớ của hệ điều khiển máy.
Hoặc soạn chương trình gia công ra giấy hoặc máy tính PC. Tiến hành kiểm tra và sau đó nhập vào máy bằng bàn phím trên máy hoặc chuyển các thông tin lập trình qua băng từ, đĩa từ, cáp truyền mà máy CNC có thể đọc được.
Phương pháp lập trình CNC thủ công
Các bước lập trình thủ công:
Bước 1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết
Bước 2. Chọn loại máy phù hợp để gia công chi tiết
Bước 3. Lựa chọn dụng cụ cắt
Bước 4. Xây dựng tiến trình gia công
Bước 5. Tính toán tọa độ các điểm và đường trên chi tiết
Bước 6. Xác định chế độ cắt
Bước 7. Viết chương trình CNC
Bước 8. Chuẩn bị cài đặt máy và dụng cụ cắt
Bước 9. Kiểm tra chương trình bằng cách sử dụng công cụ mô phỏng ảo
Bước 10. Chỉnh sửa chương trình nếu cần thiết
Bước 11. Chạy chương trình để gia công chi tiết.
3.2. Phương pháp lập trình tự động (sử dụng các phần mềm CAD/CAM)
Là phương pháp sử dụng các phần mềm CAD/CAM để tạo ra chương trình gia công trên máy CNC.
Khi lập trình CAD/CAM người lập trình phải:
- Mô tả hình dáng hình học của chi tiết ở chỗ cần gia công cắt gọt bằng các điểm, đường thẳng, đường tròn, cung tròn hay các mặt phẳng, mặt cong. Các thông tin này thuộc nhóm CAD.
- Mô tả các yếu tố công nghệ của quá trình gia công: bao gồm chọn thủ tục gia công: phay hay khoan, thô hay tinh, dụng cụ cắt chế độ cắt. Các thông tin này thuộc nhóm CAM.
Sau khi đã mô tả đầy đủ các thông số hình học và thông số công nghệ nêu trên. Thông qua chức năng hậu xử lý (post processing) phần mềm sẽ tự động cho ra một chương trình gia công là một file dữ liệu dưới dạng G-code giống như những gì mà ta lập trình bằng tay. Tuy nhiên cũng cần phải điều chỉnh ở đầu chương trình cho phù hợp với từng loại máy CNC.
Phương pháp lập trình CNC tự động
Các bước lập trình tự động:
Bước 1. Xây dựng chi tiết theo mô hình 3D nhờ các phần mềm CAD
Bước 2. Quyết định loại máy cần thiết để gia công chi tiết
Bước 3. Lựa chọn dụng cụ cắt
Bước 4. Sử dụng phần mềm CAM để lập quy trình gia công, lựa chọn chế độ cắt, chế độ gia công, dụng cụ cắt,… Mô phỏng quá trình gia công, kiểm tra và xuất file CNC
Bước 5. Nạp chương trình CNC vừa tạo nhờ CAD/CAM vào máy CNC thích hợp đã chọn
Bước 6. Kiểm tra lại chương trình trên máy CNC thật nhờ chế độ test và chạy thử, chỉnh sửa nếu cần thiết
Bước 7. Chạy chương trình để gia công chi tiết.
4. Các phần mềm hỗ trợ lập trình CNC
Một số phần mềm CNC được sử dụng phổ biến để lập trình CNC đó là:
4.1. Phần mềm CAD
Phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) là các chương trình được sử dụng để phác thảo và tạo ra các kết xuất bề mặt và vectơ 2D hoặc phần rắn 3D. Cũng như các tài liệu kỹ thuật và thông số kỹ thuật cần thiết liên quan đến phần đó.
Các thiết kế và mô hình được tạo trong chương trình CAD thường được chương trình CAM sử dụng. Để tạo chương trình máy cần thiết để sản xuất chi tiết thông qua phương pháp gia công CNC.
Phần mềm CAD
4.2. Phần mềm CAM
Phần mềm sản xuất có sự trợ giúp của máy tính (CAM) là các chương trình được sử dụng trích xuất thông tin kỹ thuật từ mô hình CAD. Từ đó tạo chương trình máy cần thiết để chạy máy CNC và thao tác dụng cụ để tạo ra phần được thiết kế tùy chỉnh.
Phần mềm CAM cho phép máy CNC chạy mà không cần sự trợ giúp của người vận hành và có thể tự động đánh giá thành phẩm.
Phần mềm CAM /MASTERCAM
4.3. Phần mềm CAE
Phần mềm kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) là các chương trình được sử dụng bởi các kỹ sư trong các giai đoạn tiền xử lý, phân tích và xử lý hậu kỳ của quá trình phát triển.
Phần mềm CAE được sử dụng làm công cụ hỗ trợ trong các ứng dụng phân tích kỹ thuật. Bao gồm thiết kế, mô phỏng, lập kế hoạch, sản xuất, chẩn đoán và sửa chữa, để giúp đánh giá và sửa đổi thiết kế sản phẩm.
Phần mềm CAE
5. Các yêu cầu đối với người lập trình CNC
Cho dù là lập trình thủ công hay lập trình tự động, người lập đều cần có những kiến thức và khả năng sau:
- Có kiến thức vững về hình học giải tích.
- Có kiến thức vững về công nghệ gia công.
- Có khả năng sử dụng những phần mềm CAD để trợ giúp tính toán về mặt hình học. Nếu lập trình tự động thì phải có kiến thức về CAD/CAM từ căn bản trở lên.
- Phải biết làm chủ các quy tắc lập trình, thuộc các G code và M code thông dụng, nắm vững các chu trình gia công.
- Nắm vững và vận dụng hợp lý các loại dụng cụ cắt gọt thường sử dụng trên các máy CNC, các đồ gá nếu cần và các phương pháp gá đặt chi tiết.
- Nắm được quy tắc, quy ước và cú pháp của câu lệnh lập trình.
Thông qua việc nắm rõ cấu trúc lập trình CNC cũng như sử dụng thành thạo các phần mềm CNC không những có thể giúp bạn tạo ra các chương trình CNC một các dễ dàng và nhanh chóng. Mà từ đó còn tiết kiệm được công sức và chi phí do giảm thiểu tình trạng lập trình sai và gây ra lỗi gia công CNC.
Theo dõi Máy CNC nhập khẩu để cập nhật thêm thông tin bổ ích về Máy CNC, Gia công CNC, Lập Trình CNC.
