Cơ khí chế tạo máy - Các phương pháp lập trình nâng cao

*4.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH NCTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *NỘI DUNGLập trình NC là gì?Các phương pháp lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Lập trình NC là gì?Là thủ tục trong đó các bước công nghệ thực hiện trên máy NC được thiết kế và được viết thành văn (dưới dạng mã G, M, T, S, F, X, Y, Z,). Việc lập trình gồm cả việc đục băng lỗ (hoặc một kiểu thiết bị nhập chương trình khác) để đưa chương trình vào máy NC để thực hiện việc gia công.Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Các từ lệnh trong NCN - Thứ tự blockG- Chuyển động (preparatory functions)X, Y, Z, - Tọa độF – Lượng ăn daoS – Tốc độ cắtT – Dụng cụM – Lệnh phụ; (EOB) – kết thúc dòng lệnhTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Các phương pháp lập trình NCLập trình NC bằng tayLập trình NC bằng máy tínhLập trình NC bằng tương tác đồ họaLập trình NC bằng cách nóiLập trình NC kiểu MDITrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Lập trình bằng tayNgười lập trình dùng một phiếu gọi là Bản thảo chương trình NC.Các dòng lệnh phải được viết thật chính xác vì băng lỗ được hình thành trực tiếp từ bản thảo này. Tuỳ theo dạng máy công cụ và dạng băng lỗ, bản thảo chương có thể khác nhau Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Lập trình bằng máy tínhNgười lập trình nhập chương trình được viết bằng APT hoặc một một ngôn ngữ khác. Thiết bị biên dịch dữ liệu nhập sẽ chuyển đổi các lệnh được mã hóa chứa trong chương trình thành dạng dùng được cho máy tính và chuẩn bị cho quá trình gia công tiếp theo.Thiết bị tính toán số học của hệ thống, gồm bộ các chương trình, giải các bài toán để tạo ra các mặt của chi tiết. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Công việc của người lập trìnhAPTprogramTrạm thiết kếCông việc của máy tínhBiên dịch dữ liệu vàoTính toán số họcTính toán offset daoChương trình hậu xử lýLập trình bằng máy tínhTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Làm cho chương trình chung có tính đặc thù để thích nghi cho từng loại máy riêng biệt, phần chương trình này gọi là chương trình hậu xử lý (postprocessor).Postprocessor là một chương trình máy tính riêng rẽ được viết để tạo ra băng lỗ cho từng máy NC riêng biệt. Đầu ra của postprocessor là 1 băng NC được viết ở dạng chính xác cho máy mà nó sử dụng. Lập trình bằng máy tínhTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Các ngôn ngữ lập trình NC 1) APT: ( Automatically Programmed Tools) do MIT phát triển, bắt đầu tháng 6/1956 và lần đầu tiên được dùng cho sản xuất vào khoảng năm 1959. Nó được dùng rộng rãi ở Mỹ, có thể dùng để lập trình NC theo vị trí và đường cong tới 5X. Các phiên bản của APT cho các ứng dụng riêng rẽ là:APTTURN ( cho máy tiện),APTMILL ( cho máy phay),APTPOINT(cho các nguyên công gia công theo điểm). Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *2) ADAPT (Adaptation of APT). Do IBM thiết kế để dùng cho máy tính nhỏ. Do APT đầy đủ đòi hỏi phải có máy tính lớn nên nhiều khách hàng không dùng nổi. ADAPT không mạnh bằng APT nhưng có thể dùng để lập trình cho máy NC kiểu điểm và đường cong.Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *3) EXAPT – Extended subset of APT, do người Đức xây dựng từ đầu những năm 1964 và dựa trên ngôn ngữ APT. Có 3 phiên bản là:EXAPT 1 – Dùng cho máy phay theo điểm và khoanEXAPT 2 – Dùng cho máy tiệnEXAPT 3 - Cho các nguyên công gia công theo đường congMột trong những đặc điểm của EXAPT là tự động tối ưu hóa tốc độ cắt và lượng ăn dao.Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *4) UNIAPT - Do United Computing Corp. of Carson, California, phát triển để dùng cho minicomputer, cho phép nhiều xưởng sản xuất nhỏ có khả năng lập trình nhờ máy tính. Đây là một phiên bản APT hạn chế.Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *5) SPLIT ( Sundstrand Processing Language Internally Translated). Là hệ thống dùng riêng cho các máy công cụ của hãng Sundstrand. Có thể lập chương trình cho máy NC 5 trục loại điểm và đường cong. Đặc điểm nổi bật của SPLIT là Postprocessor có sẵn trong chương trình. Mỗi máy NC dùng hệ thống SPLIT riêng, do vậy không cần phải có postprocessor chuyên biệt.Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *6) COMPACT II: Do Manufacturing Data Systems, Inc. ( MDSI) thiết kế, một hãng đặt cơ sở tại Ann Arbor, Michigan, Mỹ, phát triển . Ngôn ngữ này có nhiều đặc điểm giống với SPLIT . MDSI bán COMPACT II cho khách hàng theo kiểu chia sẻ thời gian (Time-sharing). Người lập trình NC dùng đầu nối từ xa nạp chương trình của họ vào 1 trong những máy tính của MDSI, còn MDSI thì cho ra băng NC. COMPACT II là một trong những ngôn ngữ lập trình được dùng rất rộng rãi. Hãng MDSI có tới 3000 công ty là khách hàng sử dụng hệ thống của họ.Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *7) PROMPT : Phát triển bởi hãng Weber N/C system, đóng ở Milwaukee, Wilsconsin, được thiết kế để dùng cho nhiều loại máy NC thông dụng như máy tiện, trung tâm gia công, cắt gió đá và máy đột.8) CINTURN II: Được phát triển bởi hãng Cincinnati Milacron để đơn giản việc lập trình cho máy tiện.Sử dụng rộng rãi nhất là ngôn ngữ APT, kể cả các phiên bản xuất xứ từ APT (ADAPT, EXAPT, UNIAPT, v.v.). Các ngôn ngữ lập trình NC Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Lập chương trình NC với tương tác đồ họa (CAD/CAM)Lập trình tương tác đồ họa là một trong những thí dụ tuyệt vời về sự tích hợp giữa CAD và CAM. Các bước lập trình được đưa ra màn hình đồ hoạ của hệ thống CAD/CAM bằng cách sử dụng dữ liệu hình học thu được trong quá trình thiết kế. Người lập chương trình xây dựng nó bằng các lệnh cấp cao của hệ thống. Trong nhiều trường hợp đường chạy dao được tự động sinh ra bởi phần mềm CAD/CAM. Kết quả là danh sách các chương trình APT hay các File về Cutter location (CLFILES) có thể được xử lý để tạo ra chương trình NC, băng lỗ NC. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Những bước đầu tiên Xác định hình học trên màn hình vi tính Hệ thống CAD/CAM sẽ thực hiện việc đánh dấu các phần tử với các lệnh đơn giản sử dụng bởi người lập trình. Sau khi đánh dấu (gọi tên), các câu lệnh hình học APT có thể được tạo ra tự động bởi hệ thống Một khi chi tiết đã được xác định trên màn hình người lập trình có thể đặt biên dạng phôi lên chi tiết tùy theo số lần gia công cần thiết. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Chọn dụng cắt Thường hệ thống CAD/CAM có một thư viện các dụng cụ. Người lập trình có thể chọn một trong số dụng cụ đó hay tạo ra một dụng cụ mới bằng cách khai các tham số kích thước của dụng cụ (đường kính, bán kính góc lượn, chiều dài đoạn cắt,v.v.).Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Tạo đường chạy dao Phương pháp tương tác cho phép người lập trình tạo ra đường chạy dao từøng bước và kiểm tra sự đúng đắn trên màn hình.Thủ tục bắt đầu với việc xác định điểm đầu tiên của đường chạy dao.Người lập trình sau đó cho dụng cụ di chuyển theo hình dáng của phôi. Khi dụng cụ gia công trên màn hình, hệ thống CAD/CAM sẽ tự động chuẩn bị các câu lệnh chuyển động ứng với ngôn ngữ APT. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Tạo đường chạy dao Phương pháp tương tác cho phép người lập trình cơ hội chèn các câu postprocessor vào các điểm tương ứng trong khi tạo ra chương trình. Các câu lệnh postprocessor bao gồm các lệnh về điều khiển máy công cụ như Feed rates, Speeds, dung dịch trơn nguộiCác chương trình con tự động được gọi với sự tương tác ít nhất của người dùng. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Mô phỏng đường chạy daoĐồ họa màu cho phép người lập trình dễ dàng trông thấy sự khác nhau giữa phôi và dụng cụ.Việc mô phỏng có thể thực hiện theo nhiều cách:- Chạy nhanh - Chạy với tốc độ hiện thời - Chạy từng bước Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Ưu điểm của CAD/CAMTiết kiệm thời gian xác định hình học Kiểm tra thấy ngay (immediate Visual verification). Sử dụng chương trình con lập trình tự động. Tăng năng suất lao động.Tích hợp với các chức năng liên quan khác: Thiết kế dụng cụ, lập kế hoạch gia công, nhóm hóa các chi tiết để gia công theo công nghệ nhóm v.v. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Lập trình bằng giọng nói : VNC (Voice NC)Dùng lời nói để giao tiếp với máy,VNC cho phép người lập trình khỏi phải viết chương trình bằng tay, gõ chữ hay kiểm tra bằng tay.Để thực hiện việc lập trình bằng VNC, người vận hành nói vào micro được thiết kế đặc biệt để giảm tiếng ồnTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Dùng từ đơn giản với các từ như “Turn”, “Thread”, “Mill line” cùng với số để đảm bảo các dữ liệu kích thước và tọa độ. Trước khi hệ thống VNC được sử dụng, nó phải được huấn luyện để nhận ra và chấp nhận tiếng nói của cá nhân người lập trình. Người lập trình khi tập phải nói tới 5 lần để đảm bảo 1 tập tham chiếu về giọng nói mà sau đó nó phải so sánh khi lập trình. Toàn bộ từ điển của hệ thống có khoảng100 từ. Nhiều chương trình NC chỉ cần dùng 20 từ là đủ.Lập trình bằng giọng nói : VNC (Voice NC)Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Khi nói người lập trình phải ngăn cách các từ bằng những đoạn nghỉ. Thời gian nghỉ giữa các từ vào khoảng 1/10 giây hoặc dài hơn. Việc này cho phép hệ thống nhận diện tiếng nói có thể phân biệt biên độ của lệnh nói và so sánh đặc tính âm thanh với từ được nhớ trong tập lệnh của nó.Tốc độ nói vào khoảng 70 từ/phút. Khi các từ được nói ra, màn hình trước người lập trình kiểm tra mỗi lệnh của người vận hành và nhắc nhở người vận hành những lệnh cần phải thực hiện tiếp theo.Lập trình bằng giọng nói : VNC (Voice NC)Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC * Thí dụ VNC Để xác định một đường tròn, cuộc đối thoại giữa người và máy có dạng đặc trưng như sau (được gọi ra trên màn hình CRT) Programmer : “Define” System : DEFINITION TYPE Programmer : CIRCLE System : CIRCLE # = Programmer : “Three” System : CENTER PT X =Programmer : Five decimal three one, Go”System : Y =Programmer : “Two Decimal Four Seven Five, Go”System : CW/ CCWProgrammer : Counterclockwise Khi chương trình đã được lập và kiểm tra, hệ thống sẽ chuẩn bị cho ra băng đục lỗ để gia công.Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Ưu điểm của VNCTieát kieäm thôøi gian laäp trình, do ñoù giaûm ñöôïc thôøi gian chu kyø saûn xuaát. Thôøi gian laäp trình coù theå giaûm ñeán 50%.Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Manual Data Input - MDI Được thiết kế để đơn giản việc lập trình gia công Nó đòi hỏi người lập trình phải biết chi tiết về quá trình gia công, để viết chương trình theo đúng trình tự của nó. Về cơ bản người vận hành phải có khả năng đọc bản vẽ kỹ thuật và hiểu biết về công nghệ.Không nhất thiết phải qua một kỳ đào tạo căng thẳng về lập trình NC.Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Manual Data Input - MDI Người lập trình nhập lệnh trực tiếp trên màn hình CRT của máy NC vì thế không cần phải đục băng lỗ. Việc lập trình do người vận hành làm. Hệ thống NC được trang bị khả năng MDI có trang bị máy tính (micro computer) làm thiết bị điều khiển.Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Ưu điểm của MDI:Đơn giảnKhông cần máy đục băng lỗ vốn đắt tiền và chiếm mặt bằngNhững cơ sở nhỏ đễ dàng dưa vào sử dụng các máy CNCTrường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC *Hạn chế của MDI:Chương trình phải ngắn gọn, chi tiết phải đơn giản, Do màn hình nhỏ (22-25 dòng), người lập trình khó kiểm tra chương trình.Không hiệu quả nếu lập trình để gia công các chi tiết phức tạp. Để nâng hiệu quả sử dụng có thể vừa gia công, vừa lập trình để gia công chi tiết mới. Đó là làm việc ở chế độ hậu trường (BACKGROUND MODE).--------------Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC