Lập trình gia công CNC cho người mới bắt đầu: Hướng dẫn chi tiết

Lập trình gia công CNC đóng vai trò vô cùng quan trọng trong trong quá trình sản xuất, chế tạo sản phẩm trong các xưởng cơ khí hiện nay. Trong bài viết hôm nay, Cơ khí KCC sẽ chia sẻ với các bạn chi tiết về các phương pháp, phần mềm hỗ trợ cũng như những lưu ý để có thể lập trình CNC hiệu quả cho người mới bắt đầu.

Lập trình gia công CNC là gì?

Lập trình gia công CNC là quá trình thiết lập chương trình để máy CNC có thể hoạt động và tạo ra sản phẩm chính xác theo bản thiết kế mà người dùng yêu cầu. Đây là một trong những quy trình quan trọng nhất trong lĩnh vực gia công cơ khí hiện đại.

Quá trình này sẽ chuyển đổi các bản thiết kế thành các thao tác trên máy CNC thông qua ngôn ngữ mà máy có thể hiểu được là G-code và M-code. Các mã lệnh sẽ giúp máy hiểu rõ cách di chuyển, tốc độ và hướng, cũng như thao tác trên vật liệu. Lập trình CNC đòi hỏi người lập trình cần có trình độ cao và kinh nghiệm để có hiểu rõ các mã lệnh và sử dụng chúng một cách hiệu quả nhất.

Các phương pháp lập trình gia công CNC phổ biến

Hiện nay có hai phương pháp lập trình phổ biến nhất giúp người dùng giao tiếp với máy CNC đó là: phương pháp thủ công và tự động.

Lập trình thủ công

Với phương pháp lập trình thủ công, lập trình viên phải phân tích bản vẽ kỹ thuật và từ đó viết chương trình trực tiếp trên máy CNC hoặc soạn mã lệnh trên máy tính rồi chuyển chúng vào máy CNC thông qua các phương tiện như băng từ, đĩa hay cáp truyền.

Phương pháp này đòi hỏi người lập trình phải có kinh nghiệm và hiểu được máy sẽ phản hồi như nào để có thể thay đổi và khắc phục lỗi phát sinh ngay trên máy.

Lập trình đàm thoại

Đây là phương pháp lập trình trên các máy CNC có tích hợp giao diện lập trình đàm thoại. Hệ thống sẽ hỏi người dùng một loạt câu hỏi có hướng dẫn để từ đó tạo ra chương trình chính xác nhất. Lập trình đàm thoại có thiết kế dễ sử dụng và nhanh hơn so với lập trình thủ công.

Lập trình tự động

Phương pháp lập trình tự động sẽ có sự trợ giúp của các phần mềm như CAD, CAM. Người lập trình chỉ cần thực hiện các tác để máy phân tích bản vẽ và tự động tạo ra các đoạn mã G-code tương ứng. Sau đó, bạn chỉ cần xuất ra file và nạp vào máy CNC.

So với lập trình thủ công thì phương pháp này tiết kiệm thời gian và giảm thiểu sai sót hiệu quả. Tuy nhiên, người lập trình cũng phải nắm vững nguyên tắc hoạt động của máy CNC để có thể điều chỉnh chương trình sao cho phù hợp.

Các bước lập trình CNC cơ bản

• Xác định mục tiêu: Đầu tiên, người lập trình cần xác định mục tiêu gia công như kích thước và hình dáng của chi tiết.
• Thiết kế mô hình sản phẩm: Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế mô hình 3D sản phẩm với các thông số chính xác.
• Lập trình CAM: bước này sẽ chuyển đổi từ mô hình CAD thành các đường vẽ và tối ưu chúng, loại bỏ các chi tiết thừa trong quá trình vẽ CAD.
• Viết mã lệnh G-code và M-code: Thực hiện viết mã G-code để điều khiển di chuyển của máy và M-code để điều khiển các chức năng bổ sung.

Hướng dẫn lập trình gia công CNC cơ bản

Lập trình CNC có nhiều cấp độ từ dễ đến khó như lập trình CNC tiện, lập trình CNC gỗ, lập trình CNC 4 trục, 5 trục,.. Tuy nhiên, dù ở cấp độ nào thì cấu trúc các dòng lệnh vẫn có sự tương đồng.

Cấu trúc code lập trình CNC

Các đoạn code trong chương trình dù đơn giản hay phức tạp đều có cấu trúc chung là:

• Phần khai báo gồm %, Oxxxx, N5, N10, N25, N30
• Các lệnh để điều khiển di chuyển dao cắt là lệnh N
• Các lệnh kết thúc chương trình, sau đó là lệnh quay lại từ đầu.

Cấu trúc của các dòng lệnh

Các dòng lệnh sẽ tuân theo quy tắc sau đây:

• Câu lệnh dùng để chuẩn bị lập trình là Gxx
• Số thứ tự của các dòng lệnh là Nxx Gxx X… Z… I… J… K… T… S… F… M… ; Nxx
• Các lệnh điều khiển vị trí dao di chuyển là X… Y… Z… I… J… K…
• Lệnh T… dùng để gọi dao
• Lệnh S… dùng để điều khiển tốc độ quay của trục chính
• Các bước tiến của dao được quy định là F…
• Các lệnh phụ khác là M…
• Để kết thúc chương trình hãy dùng (;)

Một số mã lệnh các bạn có thể tham khảo

• G00: Định vị dao nhanh
• G01: Nội suy theo đường thẳng
• G02: Nội suy theo cung tròn, cùng chiều kim đồng hồ
• G03: Nội suy theo cung tròn, ngược chiều kim đồng hồ
• G04: Tạm dừng chương trình theo thời gian
• G09: Dừng chính xác
• G10: Thiết lập giá trị OFF-SET
• G20: Đơn vị chương trình “inch”
• G21: Đơn vị chương trình “mm”
• G22: Đóng cực hạn hành trình dao
• G23: Tắt cực hạn hành trình dao
• M00: Dừng chương trình không điều kiện
• M01: Dừng chương trình có điều kiện
• M02: Dừng chương trình
• M03: Trục xoay theo chiều kim đồng hồ
• M04: Trục xoay ngược chiều kim đồng hồ
• M05: Dừng trục chính
• M08: Bật dung dịch tưới nguội
• M09: Tắt dung dịch tưới nguội
• M30: Kết thúc chương trình
• M41: Trục chính quay ở vùng tốc độ thấp
• M42: Trục chính quay ở vùng tốc độ cao
• M98: Gọi chương trình con
• M99: Kết thúc chương trình con

Các phần mềm hỗ trợ lập trình hiệu quả

Để giúp cho quá trình lập trình máy CNC hiệu quả và nhanh chóng hơn, sự ra đời của các phần mềm đóng vai trò vô cùng quan trọng. Hiện nay đã có rất nhiều phần mềm với các phiên bản đổi mới liên tục để giúp cho quá trình lập trình được tối ưu, tiết kiệm thời gian và hiệu quả hơn. Sau đây là các phần mềm mà bạn có thể tham khảo:

Phần mềm CAD

Đây là phần mềm hỗ trợ phác thảo hình dáng của sản phẩm và mô hình hóa các chi tiết 3D. Sử dụng phần mềm CAD sẽ tạo ra các bản vẽ chi tiết, trực quan với đầy đủ thông số chính xác như sản phẩm thật.
Một số phần mềm CAD bạn có thể sử dụng đó là AutoCAD, SolidWorks, Creo.

Phần mềm CAM

Sau khi đã có bản thiết kế 3D từ phần mềm CAD thì phần mềm CAM sẽ thực hiện nhiệm vụ tạo ra các đường cắt và lập trình mã lệnh G-code để máy CNC có thể hiểu được.
Phần mềm CAM sẽ tự động hoàn thiện toàn bộ quá trình lập trình mà không cần lập trình viên phải can thiệp quá nhiều. Bạn chỉ cần thiết lập các thông số như tốc độ cắt, độ sâu của vết cắt,… chúng sẽ tự động tạo ra các mã lệnh chính xác.

Một số phần mềm CAM phổ biến hiện nay đó là Mastercam, Fusion 360 và EdgeCAM.

Phần mềm CAE

Đây là phần mềm hỗ trợ kỹ thuật được sử dụng trong giai đoạn phân tích, mô phỏng trước khi gia công. Phần mềm này sẽ hỗ trợ các kỹ sư đánh giá hiệu quả của quá trình gia công, từ đó phát hiện ra vấn đề và khắc phục kịp thời trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt. Sử dụng chúng sẽ giúp các đơn vị tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí, đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu tốt nhất.
Một số phần mềm CAE tiêu biểu đó là: ANSYS, Abaqus, và HyperMesh.

>> Xem thêm: Các phần mềm mô phỏng gia công CNC tốt nhất

Các lỗi thường gặp trong quá trình lập trình CNC

Một lỗi phổ biến của người mới là lỗi cú pháp trong G-code như viết sai tên lệnh hoặc thiếu tọa độ. Để sửa lỗi này, người vận hành nên kiểm tra kỹ mã trước khi chạy và sử dụng phần mềm mô phỏng để xác định lỗi tiềm ẩn.

Ngoài ra còn có lỗi thiết lập sai tọa độ, tốc độ cắt, hoặc không đúng công cụ sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình gia công. Để tránh điều này, người vận hành cần kiểm tra và hiệu chỉnh các thiết lập trên phần mềm CAD/CAM và kiểm tra lại trước khi chạy máy CNC.

Những yêu cầu khi lập trình gia công CNC

Để quá trình lập trình gia công CNC hiệu quả, chính xác thì người thực hiện cần đáp ứng một số yêu cầu sau đây:

• Phải có hiểu biết về lĩnh vực gia công cơ khí nói chung bao gồm các kiến thức về cắt gọt, đồ gá, phôi,… Từ đó mới đưa ra được lựa chọn phương pháp gia công nào phù hợp với sản phẩm.
• Lựa chọn dụng cụ cắt phù hợp dựa trên những phân tích về hình dáng phôi, tốc độ quay, chiều sâu, chiều rộng nhát cắt. Việc này sẽ tránh được những lỗi phát sinh trong quá trình gia công.
• Hiểu rõ khả năng gia công của loại máy CNC đang sử dụng.
• Nắm được các chức năng liên quan đến việc lập trình của máy cũng như các lệnh CNC cơ bản.

Tổng kết

Trên đây, chúng tôi vừa chia sẻ với các bạn chi tiết về quá trình lập trình gia công CNC cũng như các phương pháp, phần mềm hỗ trợ hiệu quả. Hy vọng bài viết đã đem đến cho các bạn những thông tin hữu ích để từ đó có thể tự tin thực hiện khi gia công sản phẩm.