Giáo trình Phay CNC - Bộ Công Thương Trường Cao Đẳng Công Nghiệp và Xây Dựng

Tài liệu giáo trình Phay CNC toàn diện dành cho sinh viên cao đẳng, trung cấp ngành cơ khí. Hướng dẫn lập trình gia công chi tiết trên máy phay CNC với lý

• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghiệp và Xây Dựng Quảng Ninh
• Chuyên ngành: Cơ khí chế tạo
• Đề tài: Phay CNC
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Quảng Ninh

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình phay CNC cơ bản

Giáo trình phay CNC là tài liệu đào tạo chuyên ngành cắt gọt kim loại. Tài liệu này thuộc chương trình giảng dạy tại Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh. Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về điều khiển số và phương pháp lập trình gia công trên máy phay CNC. Nội dung bao gồm các bài học từ cơ bản đến nâng cao. Học viên được hướng dẫn cách vận hành máy, xác định gốc phôi, gốc dao. Giáo trình cũng trình bày ngôn ngữ lập trình ISO CODE tiêu chuẩn quốc tế. Các lệnh G và M được giải thích chi tiết với ví dụ minh họa. Mục tiêu chính là giúp học viên lập trình được chương trình gia công chi tiết hoàn chỉnh. Giáo trình phù hợp cho đào tạo trung cấp và cao đẳng nghề cơ khí. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho người mới bắt đầu học phay CNC.

1.1. Mục tiêu đào tạo của giáo trình phay CNC

Giáo trình phay CNC hướng đến nhiều mục tiêu đào tạo cụ thể. Về kiến thức, học viên phải trình bày được cấu tạo chung và các bộ phận chính của máy phay CNC. Người học cần nắm được các dạng điều khiển và ứng dụng của chúng. Về kỹ năng, học viên phải chuẩn bị được máy và đồ gá cho việc gia công. Việc chọn và gá lắp dao cũng là kỹ năng quan trọng cần thành thạo. Học viên cần thực hiện được việc xác định điểm gốc phôi và điểm gốc dao. Cuối cùng là khả năng lập chương trình gia công chi tiết hoàn chỉnh.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình phay CNC

Giáo trình phay CNC được chia thành nhiều bài học logic. Bài 1 giới thiệu các chức năng vận hành cơ bản của máy. Bài 2 hướng dẫn thao tác gá, tháo phôi và dao trên máy phay CNC. Bài 3 trình bày cách xác định điểm gốc phôi và gốc dao. Bài 4 là nội dung trọng tâm về lập trình gia công chi tiết. Bài 5 hướng dẫn kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình. Bài 6 tập trung vào vận hành máy phay CNC thực tế. Mỗi bài đều có lý thuyết và bài tập thực hành đi kèm.

II. Các vấn đề và thách thức trong lập trình phay CNC

Lập trình phay CNC đối mặt với nhiều thách thức phức tạp. Người lập trình phải hiểu rõ hệ tọa độ và các phương pháp quy ước. Việc xác định điểm gốc phôi và gốc dao đòi hỏi độ chính xác cao. Ngôn ngữ lập trình ISO CODE với nhiều lệnh G và M gây khó khăn cho người mới. Các lệnh như G00, G01, G02, G03 có cách sử dụng khác nhau tùy tình huống. Bù bán kính dao là vấn đề phức tạp trong lập trình phay. Người lập trình cần hiểu rõ cách hoạt động của lệnh G41, G42, G40. Hệ thống tọa độ tuyệt đối và tương đối cũng gây nhầm lẫn. Việc chọn sai phương pháp tọa độ dẫn đến sai sót nghiêm trọng. Ngoài ra, lỗi cú pháp và logic trong chương trình rất khó phát hiện. Người học thường gặp khó khăn khi đọc và hiểu bản vẽ chi tiết. Việc chuyển đổi từ bản vẽ sang chương trình CNC cần nhiều kinh nghiệm thực tế.

2.1. Khó khăn trong xác định hệ tọa độ và gốc phôi

Xác định hệ tọa độ là bước quan trọng nhưng đầy thách thức. Gốc phôi phải được đặt chính xác để đảm bảo gia công đúng vị trí. Điểm gốc phôi ảnh hưởng trực tiếp đến tất cả tọa độ trong chương trình. Nếu xác định sai gốc phôi, toàn bộ chi tiết sẽ bị gia công lệch vị trí. Gốc dao cũng cần được xác định cẩn thận và lưu vào bộ nhớ máy. Kích thước và vị trí dao phải được đo đạc chính xác bằng thiết bị chuyên dụng. Việc này đòi hỏi kỹ năng thao tác thành thạo trên máy CNC thực tế.

2.2. Nhầm lẫn giữa các lệnh G và cách sử dụng

Hệ thống lệnh G trong phay CNC rất đa dạng và phức tạp. Lệnh G00 dùng để chạy dao nhanh không cắt gọt đến vị trí cần thiết. Lệnh G01 thực hiện nội suy đường thẳng với tốc độ cắt gọt. G02 và G03 lần lượt là nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều. Nhiều người học nhầm lẫn giữa G02 và G03 dẫn đến đường cắt sai hướng. Các lệnh nhóm 02 như G17, G18, G19 xác định mặt phẳng gia công. Việc chọn sai mặt phẳng gia công sẽ gây ra lỗi lập trình nghiêm trọng.

III. Phương pháp lập trình gia công phay CNC hiệu quả

Phương pháp lập trình phay CNC hiệu quả đòi hỏi quy trình chuẩn hóa. Đầu tiên phải đọc hiểu bản vẽ chi tiết một cách kỹ lưỡng. Tiếp theo là xác định quy trình gia công phù hợp với vật liệu và hình dạng. Việc chọn dao cắt và thông số cắt phải dựa trên cơ sở khoa học. Người lập trình cần nắm vững cú pháp của ngôn ngữ ISO CODE. Chương trình phải tuân thủ cấu trúc chuẩn với phần đầu, thân và kết thúc. Lệnh M03 dùng để mở trục chính quay thuận chiều cắt. Lệnh M08 mở dung dịch trơn nguội để làm mát và bôi trơn. M09 tắt dung dịch sau khi gia công xong. M05 dừng trục chính khi kết thúc quá trình cắt gọt. Việc kiểm tra chương trình trước khi chạy thử rất quan trọng. Phần mềm mô phỏng giúp phát hiện lỗi trước khi gia công thực tế.

3.1. Quy trình viết chương trình phay CNC chuẩn

Viết chương trình phay CNC cần tuân theo quy trình chuẩn hóa. Bước đầu tiên là đặt tên chương trình và khai báo các thông số cơ bản. Tiếp theo chọn mặt phẳng gia công bằng lệnh G17 cho phay XY. Xác định chế độ tọa độ tuyệt đối G90 hoặc tương đối G91. Chạy dao nhanh đến vị trí xuất phát bằng lệnh G00. Mở trục chính với tốc độ phù hợp bằng lệnh M03 S. Bù bán kính dao phía trái bằng G41 hoặc phía phải bằng G42. Thực hiện các lệnh cắt gọt G01, G02, G03 theo đường đi đã định. Cuối cùng bỏ bù dao bằng G40 và kết thúc chương trình bằng M30.

3.2. Sử dụng lệnh bù bán kính dao trong lập trình

Bù bán kính dao là kỹ thuật quan trọng trong lập trình phay CNC. Lệnh G41 kích hoạt bù bán kính dao phía trái đường cắt. Lệnh G42 kích hoạt bù bán kính dao phía phải đường cắt. Khi sử dụng bù dao, chương trình phải có giá trị X hoặc Y trong mỗi dòng lệnh. Nếu thiếu tọa độ X hoặc Y, máy sẽ tự động bỏ bù dao. Lệnh G40 dùng để hủy bỏ chức năng bù bán kính dao. Đối với máy CNC cũ, dòng lệnh bắt đầu và kết thúc bù phải có thêm I và J. Số hiệu bù bán kính dao được lưu trong bảng bù của máy.

IV. Ứng dụng thực tế và kết luận về giáo trình phay CNC

Giáo trình phay CNC có nhiều ứng dụng thực tế trong đào tạo nghề. Chương trình được sử dụng để giảng dạy tại các trường cao đẳng và trung cấp kỹ thuật. Học viên sau khi hoàn thành có khả năng lập trình gia công chi tiết cơ bản. Giáo trình cung cấp nền tảng để học viên tiếp tục học các mô đun nâng cao hơn. Kiến thức về lập trình phay CNC rất cần thiết trong ngành cơ khí chế tạo. Các nhà máy sản xuất hiện đại đều sử dụng máy CNC để gia công chi tiết. Nhân lực có kỹ năng lập trình CNC luôn được thị trường lao động chào đón. Giáo trình cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho kỹ sư cơ khí. Việc nắm vững lập trình phay CNC mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp hấp dẫn. Giáo trình cần được cập nhật thường xuyên theo công nghệ mới nhất.

4.1. Vai trò của giáo trình trong đào tạo nghề CNC

Giáo trình phay CNC đóng vai trò quan trọng trong đào tạo nhân lực kỹ thuật. Đây là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc trong chương trình đào tạo. Học viên phải hoàn thành các môn học tiên quyết trước khi học mô đun này. Giáo trình giúp người học tìm hiểu dễ dàng và đi sâu vào chuyên ngành. Chương trình đào tạo được sử dụng thống nhất trong phạm vi trường đào tạo. Giáo viên dạy nghề cắt gọt kim loại sử dụng giáo trình làm tài liệu giảng dạy chính. Giáo trình đảm bảo tính chuẩn hóa trong đào tạo nghề CNC trên toàn quốc.

4.2. Hướng phát triển và cải tiến giáo trình phay CNC

Giáo trình phay CNC cần liên tục được cải tiến và cập nhật. Công nghệ CNC phát triển nhanh đòi hỏi nội dung giáo trình phải theo kịp. Các phần mềm CAM hiện đại cần được tích hợp vào chương trình đào tạo. Thực hành trên máy CNC thực tế cần được tăng cường thời lượng. Bài tập thực hành nên bám sát yêu cầu thực tế của nhà máy sản xuất. Giáo trình cần bổ sung thêm các ví dụ từ đơn giản đến phức tạp. Đội ngũ biên soạn cần thu thập ý kiến đóng góp từ giảng viên và học viên. Sự hợp tác với doanh nghiệp sẽ giúp giáo trình sát với thực tế hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG ---------o0o--------- GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN/MÔN HỌC: PHAY CNC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Ban hành theo quyết định số: / QĐ- TCĐCN & XD ngày tháng năm 2019 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng) Quảng Ninh, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọimục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự động hóa sản xuất. Phương thức cao của tự động sản xuất là sản xuất linh hoạt.

Trong dây chuyền sản suất linh hoạt thì máy điều khiển số CNC đóng vai trò rất quan trọng. Ngoài ra các máy công cụ điều khiển số CNC còn được dùng trong nghiên cứu khoa học và đào tạo đại học, sau đại học ở các trường đào tạo kỹ thuật. Bên cạnh đó còn đào tạo ở các trường dạy nghề nhằm cung cấp nhân lực chất lượng cao trong tương lai. Cuốn giáo trình này trình bày những kiến thức cơ bản về điều khiển số, đặc biệt là phương pháp lập trình để gia công chi tiết trên máy phay CNC Mục đích là hỗ trợ cho giáo viên dạy nghề ngành cắt gọt kim loại và là kiến thức cơ bản cho người học.

Giúp cho người học tìm hiểu dễ dàng hơn và đi sâu hơn cho những mô đun sau này của chuyên ngành. Mặc dù nhóm biên soạn đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Khoa Cơ khí – Trường cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh, ngày tháng năm 2019 Biên soạn Tổ cơ khí chế tạo 1 MỤC LỤC Bài 1: Các chức năng vận hành.

4 Bài 2: Thao tác gá, tháo phôi, dao trên máy phay CNC. 10 Bài 3:Xác định điểm gốc phôi, gốc dao. 12 Bài 4: Lập trình gia công trên máy phay CNC. 16 Bài 5: Kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình.

67 Bài 6: Vận hành máy phay CNC. 69 Tài liệu tham khảo. 74 2 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên mô đun: phay CNC Mã mô đun: Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: -Vị trí: Trước khi học mô đun này học sinh phải học xong: MH 17; MH 18; MH19; MĐ 20; MĐ 21. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc.

- Ý nghĩa và vai trò: Chương trình mô đun được sử dụng để giảng dạy cho trình độ trung cấp,cao đẳng sử dụng thống nhất trong phạm vi trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Mục tiêu mô đun: - Kiến thức +Trình bày được cấu tạo chung và các bộ phận chính của máy phay CNC Nắm được các dạng điều khiển và ứng dụng của nó. + Sử dụng đúng các từ lệnh, các chức năng để lập trình được chương trình gia công chi tiết. - Kỹ năng: + Chuẩn bị được máy và đồ gá cho việc gia công chi tiết; + Chọn và gá lắp được dao, kiểm tra; + Thực hiện được việc xác định điểm 0 của chi tiết (Điểm W). + Thực hiện được việc xác định và lưu vào bộ nhớ thông số về kích thước và vị trí của dao; + Lập được chương trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi được chương trình; + Nhập được chương trình vào máy, lưu trữ và gọi được chương trình gia công; + Thực hiện được chạy mô phỏng và chạy thử chương trình không cắt gọt; + Thiết lập được chế độ làm việc của máy; - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính nghiêm túc, tích cực, chủ động trong học tập và lao động.

+ Chấp hành các nguyên tắc, nội quy, an toàn trong học tập và trách nhiệm đối với công việc, bảo vệ tài sản. Nội dung của mô đun: 3 BÀI 1: CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH Giới thiệu: Bài đầu tiên hướng dẫn về các chức năng vận hành của máy CNC: chức năng chọn dao, chọn tốc độ, lượng tiến dao, các chức năng phụ Mục tiêu: Phân tích và nhận dạng được các chức năng vận hành như gọi dao, tốc độ trục chính, lượng chạy dao, chế độ trơn nguội, cho trục chính quay, dừng quay. để sau vận dụng vào lập chương trìnhgia công. Nội dung chính: 1.

Chức năng chọn dao: T Khi việc gia công phay đã được đảm bảo không có va chạm. ta có thể đổi dao mong muốn vào vị tri làm việc bởi lệnh goi dao trong chương trinh với địa chi T. Nếu trên máy nhíều vị trí dao thìvới lệnh T, sẽ đồng thời gọi vị tri đầu dao mong muốn và dòng nhớ dữ liệu hiệu chỉnh (với các giá tri hiệu chinh). Khư vậy dao phải được đặt đúng chỗ trên đầu dao để không xảy ra trường hợp gọi nhầm dao Trong từ lệnh với địa chỉ T, con số thứ nhất chỉ vị trí đặt dao, đồng thời đi kèm bộ dữ liệu hiệu chỉnh của dao đó.

Con số thứ hai trong dòng lệnh nhớ thuộc bộ dữ liệu tinh chỉnh dao Khi lập trình gia công, tuỳ thuộc vào bề mặt cần gia công mà ta lựa chọn dao cho phù hợp.Việc lựa chọn dao dựa vào chức năng dụng cụ mà hệ điều khiển đã qui ước. Mẫu câu lệnh. x N40 Txx M06 hoặc TxxM6 hoặc TxxxxM6 Hoặc N40 Txx DxxM06 Trong đó: Txx là số hiệu dao với T là dao (Tool), xx là số thứ tự dao M06 ( M6) là lệnh gọi thay dao. Dxx là số hiệu chỉnh dao Do đó câu lệnh là: G43 Z_Hxx Trong đó: Z là tọa độ trục Z của dao chuẩn, Hxx là hiệu chỉnh chiều dài dao ( thường ứng dụng trên máy phay) Ví dụ: - Gọi dao trên máy phay.

N20 T01 M6 Trong đó: N20 là câu lệnh thứ 20 T01 là gọi dao số 1 vào vùng gia công M6 là lệnh gọi thay dao số 1. Hay N20 T0101 M06 cũng tương tự như trên Chú ý: Khi gọi dao trên máy phay để đơn giản hóa việc lập trình ta có thể sử dụng mẫu câu lệnh sau: N20 T0101. 4 Khi lệnh này được xuất hiện thì con dao số 1 được gọi vào vùng gia công - Gọi dao trên máy Phay. N20 T01 M06 Cũng giống như trên máy Phay khi lệnh này xuất hiện thì hệ điều khiển sẽ tự động gọi dao số 1 vào vùng gia công.

N20 T02 D02 M06 Khi này hệ điều khiển sẽ tự động gọi dao số 2 vào vùng gia công nhưng đã có sự hiệu chỉnh bù dao. Chẳng hạn dao số 2 là dao phay ngón có đường kính là 10mm thì hệ điều khiển sẽ tự động bù bán kính dao là 5mm với chức năng D02 N20 G43 Z100 H01 Giả sử dao chuẩn có Z100 và có giá trị hiệu chỉnh bằng 0 được lưu vào bộ nhớ, dao số 2 có chiều dài dài hơn dao chuẩn là 10mm. Khi đó với câu lệnh trên được gọi thì dao số 2 sẽ tự động được hệ điều khiển tính toán và đạt giá trị Z110. Chú ý: Số hiệu hiệu chỉnh dao có xét tới dấu.

Chức năng chọn tốc độ trục chính: S Tốc độ quay của trục chính được xác định bằng chức năng (S), tốc độ quay được tính bằng vòng/phút hoặc mét/phút. Trường hợp tốc độ tính theo (vòng/phút) * Mẫu câu lệnh: G97SM03(M04); Điều khiển số vòng quay Số vòng quay quay Trục chính quay của trục chính (n) không của trục thuận(ngược chiều đổi; chính(vòng/ phút) kim đồng hồ), với hướng nhìn vào mặt đầu trục 5 chính; Ví dụ: G97 S1000 M03 ;  Trục chính quay thuận chiều kim đồng hồ với tốc độ 1000 vòng/phút. G97 S500 M04 ;  Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ 500 vòng/phút Trường hợp tốc độ tính theo(mét/phút) Mẫu câu lệnh: G96SM03(M04); Giá trị vận tốc dài Trục chính quay Điều khiển vận tốc dài của trục thuận(ngược chiều của trục chính (V) không kim đồng hồ), với chính(mét/ phút) đổi; hướng nhìn vào mặt đầu trục chính; Ví dụ: G96 S100 M03 ; Trục chính quay thuận chiều kim đồng hồ với tốc độ 100 m/phút G96 S150 M04 ; Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồvới tốc độ 150 m/phút * Ghi chú:  Tốc độ dài của trục chính tỷ nghịch với đường kính của phôi khi cắt, tốc độ cắt vô cùng lớn khi dao đến tâm. Vì vậy khi sử dụng G96, người ta phải sử dụng câu lệnh G50 S….; để giới hạn tốc độ cắt.

Ví dụ: O0001; G50 S2000;  V = 100 m/ph, nhưng số G00 T0101; vòng quay của trục chính G96 S100 M03;  tối đa là 2000 …… vòng/phút. Chức năng chọn lượng tiến dao: F Lượng dịch chuyển dao được xác định bằng chức năng F. Lượng dịch chuyển có đơn vị có thể là mm/vòng hoặc mm/phút. Trường hợp lượng dịch chuyển là mm/phút Mẫu câu lệnh: G98 F ; Giá trị dịch chuyển 6 Lượng dịch chuyển dao là mm/phút.

Dịch chuyển Theo mm/phút Ví dụ: G98 G01 X25.F80 ; Dịch dao tới điểm có toạ độ X = 25 mm; Z = 10 mm; Lượng dịch chuyển F = 80 mm/phút. Trường hợp lượng dịch chuyển là mm/vòng Mẫu câu lệnh: G99 F ; Dịch chuyển Giá trị dịch chuyển Theo mm/vòng Lượng bù dao 2Xc = 2 .Lượng dịch chuyển dao là mm/vòng.25 ; Dịch dao tới điểm có toạ độ X = 25 mm; Z = 10 mm; Lượng dịch chuyển F = 80 mm/phút. Trưòng hợp phay ren (G32, G76, G92) Các lệnh G32, G76, G92 được dùng trong chương trình khi cắt ren liên tục hoặc cắt ren theo chu trình(trong giáo trình chỉ đề cập tới G92). Mẫu câu lệnh: G32…F ; G76…F ; G92…F ; G92 X50.5 ; Phay ren có bước ren F = 1.

Chức năng phụ: M T/T M Chức năng Giải thích - Khi có M00 chương trình sẽ dừng lại đồng thời dừng trục chính,đóng chất làm 1 M00 Dừng chương trình mát. - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh. -Chương trình sẽ dừng lại khi sử dụng 2 M01 Tạm dừng công tắc OFF và tiếp tục khi sử dụng công Dịch chuyển dao khi phay ren 7 tắc ON trong bảng điều khiển của máy. Có hiệu lực ở cuối câu lệnh.

-Tất cả các hoạt động sẽ dừng lại và NC 3 M02 Kết thúc chương trình đặt lai các chế độ đã có. - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh. - Như M02 nhưng không đặt lại chế độ mà 4 M30 Kết thúc chương trình tự động quay trở về đầu chương trình. - Có hiệu lực ở cuối câu lệnh.

Cho trục chính quay cùng 5 M03 - Có hiệu lực ngay ở đầu câu lệnh.