Dwell được hiểu là sự tạm dừng trong chương trình, đây là sự tạm dừng có chủ ý trong khi xử lý chương trình. Trong khoảng thời gian đó – được chuyên biệt trong chương trình – mọi chuyển động trục đều dừng lại, mọi hàm và lệnh chương trình đều không bị tác động. Sau thời lượng đó, hệ điều khiển khôi phục sự xử lý chương trình với block kế tiếp block chứa lệnh dwell (tạm dừng)
ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH
Lập trình dwell là rất dễ dàng và có thể rất hữu ích trong hai nhóm ứng dụng chính:
- Trong khi cắt gọt thực sự, khi dao tiếp xúc với phôi.
- Để thao tác các phụ tùng trên máy, khi không cắt gọt.
Mỗi ứng dụng đều rất quan trọng đôi với người lập trình, nhưng hai ứng dụng này không được sử dụng đồng thời.
Ứng dụng khi cắt gọt
Khi Cắt gọt, dao tiếp xúc với chi tiết gia công. Sự tạm dừng (dwell) có thế được áp dụng trong khi cắt gọt vì nhiều lý do. Nếu trục chính quay, sự quay đó là rất quan trọng.
Trong thực tiễn, ứng dụng dwell trong khi cắt gọt chủ yếu để làm gãy phôi cắt, chẳng hạn khi khoan lỗ, doa ngược, cắt rãnh, hoặc cắt đứt. Dwell còn có thể được dùng khi tiện hoặc doa để loại bỏ các dấu trên chi tiết do lực đẩy của dụng cụ cắt. Lực đẩy này là do áp suất của dao trong khi cắt gọt. Trong nhiều ứng dụng khác, hàm dwell rất hữu ích để kiểm soát sự giám tốc độ cắt ở góc trong khi sử dụng tốc độ cắt nhanh, điều này có thể rất có ích trên các hệ điều khiển cũ. Trong cả hai trường hợp, lệnh dwell “buộc” nguyên công cắt gọt hoàn tất trong một số block, trước khi có thể thực thi block kế tiếp. Người lập trình vẫn có thể cung cấp chính xác thời lượng tạm dừng. Thời lượng này phải đủ, không quá ngắn cũng không quá dài.
Lệnh dwell luôn luôn hoàn tất trước khi bắt đầu thao tác kế tiếp
Ứng dụng cho các phụ tùng
Ứng dụng phổ biến thứ hai của lệnh dwell là đứng sau một số hàm M. Các hàm này được dùng để điều khiển nhiều phụ tùng máy CNC, chẳng hạn bộ cấp phôi thanh, ụ động, đồ gá, cữ chặn,… Thời gian tạm dừng được lập trình sẽ cho phép hoàn tất quy trình nào đó, chẳng hạn thao tác ở ụ động. Trục chính của máy có thể quay hoặc tĩnh tại trong các trường hợp đó. Do không có sự tiếp xúc giữa dao và chi tiết gia công, trục quay hay không quay dều không quan trọng.
Trên một số máy CNC, có thể cần lệnh dwell khi thay đổi tốc độ trục chính, thường là sau khi đổi số tốc độ. Điều này được dùng chủ yếu trên máy tiện CNC. Trong các trường hợp đó, hướng dẫn tốt nhất về phương pháp và thời điểm lập trình thời gian dwell là tuân theo hướng dẫn của nhà chế tạo máy CNC. Các ví dụ về sử dụng dwell cho các phụ tùng máy tiện sẽ được trình bày trong Chương 43.
LỆNH DWELL
Lệnh chuẩn bị chung cho dwell là G04. Tương tự các lệnh G khác, lệnh G04 độc lập sẽ không có tác dụng. Lệnh này luôn luôn được dùng với địa chỉ chuyên biệt thời lượng dwell. Các địa chỉ dùng cho lệnh dwell là X, P, hoặc U (địa chỉ U chỉ dùng trên máy tiện CNC). Thời lượng thực được chuyên biệt theo địa chỉ đã chọn là miligiây (ms) hoặc giây (s) tùy theo địa chỉ đó. Một số hệ điều khiển sử dụng địa chỉ khác cho lệnh dwell, nhưng mục đích và phương pháp lập trình không thay đổi.
Một số chu kỳ cố định trên trung tâm gia công cũng sử dụng lệnh dwell. Lệnh dwell này được lập trình cùng với dữ liệu chương trình không trong block riêng rẽ. Chỉ có các chu kỳ cố định yêu cầu thời lượng dwell mới được dùng trong cùng block đó. Đối với mọi ứng dụng khác, lệnh dwell phải được lập trình theo block độc lập, chỉ có hiệu lực đối với block đó và không chuyển sang block kế tiếp. Dwell là hàm chỉ một block và không có tính chế độ. Trong khi thực thi dwell, trạng thái xử lý hiện hành của chương trình không thay đổi, nhưng thời gian chung của chu kỳ sẽ kéo dài theo thời lượng dwell.
Cấu trúc của lệnh dwell
Cấu trúc hoặc định dạng của hàm dwell như sau:
X5.3 … Mọi máy mốc, trừ các chu kỳ cố định
U5.3 …Chỉ dùng cho máy tiện
P5.3 … Mọi máy công cụ, kể cả chu kỳ cố định.
Trong trường hợp bất kỳ, sự biểu diễn là 5 chữ số trước và ba chữ số sau dấu thập phân, dù điều đó có thể thay đổi trên các hệ điều khiển khác nhau.
Các ví dụ về ứng dụng thực tiễn của định dạng dwell bao gồm:
G04 X2 .0 … thường dùng cho các dwell dài
G04 P2000 … thường dùng cho các dwell trung bình và ngắn
G04 U2 . 0 … chỉ dùng trên máy tiện, đơn vịl à giây
Trong ví dụ này, dwell là 2 giây hay 2000 mili giây với cả ba định dạng. Ví dụ kế tiếp cũng tương tự
G04 X0.5
G04 P500
G04 U0.5
Ví dụ này minh họa thời lượng dwell là 500 mili giây hoặc nửa giây với cả ba định dạng.
Trong chương trình CNC, hàm dwell có thể xuất hiện theo cách thức dưới đây, bạn hãy lưu ý dwell trong một. block riêng:
N21 G01 Z-1.5 F12.0
N22G04X0.3 (LỆNH DWELL 0.3 SEC)
N23 Z-2.7 F8.0
Các chương trình sử dụng địa chỉ X hoặc U có thể gây ra sự nhầm lẫn, đặc biệt đối với người lập trình mới. Các địa chỉ X hoặc U có thể được diễn dịch không đúng, do có thể hiểu là chuyển động trục. Điều này không thể xảy ra. Theo định nghĩa, trục X và ứng dụng tiện của trục này, trục U, là trục dwell X là trục chung duy nhất cho mọi máy CNC.
Không có chuyển động trục xảy ra khi địa chỉ X, P hoặc U được dùng với lệnh dwell G04
Bộ điều khiển diễn dịch lệnh này theo dwell, không theo chuyển động trục. Điều này là do sự hiện diện của lệnh chuẩn bị G04, quyết định ý nghĩa của địa chỉ đi kèm. Nếu sử dụng địa chỉ X hoặc U đối với dwell không thuận tiện, bạn hãy dùng địa chỉ P. Bạn cần nhớ, địa chỉ P không chấp nhận dấu thập phân, do đó dwell được lập trình trực tiếp theo số miligiây để điều khiển thời lượng tạm dừng. Một miligiây tương ứng 1/1000 giây, do đó một giây là 1000 miligiây.
Các địa chỉ X và U còn có thể được lập trình theo mili giây, không dùng dấu thập phân, ví dụ:
G04 X2.0 tương dương với G04 X2000
Có thể bỏ các chữ số’ Zero đứng trước trong định dạng không có dấu thập phân (nhưng không được bỏ các chữ số Zero đứng sau):
P1 = P0001 …lmiligiây
P10 = P0010 …10 miligiây
P100 = P0100 …100 miligiây
Tùy theo định dạng lập trình đối với dwell, khoảng thời lượng lập trình có thể thay đổi. Đối với định dạng sử dụng 5 chữ số đứng trước và 3 chữ số đứng sau dấu thập phân, khoảng thời lượng là 0.009 giây đến 99999.999 giây, tương ứng khoảng từ 1/1000 giây đến 27 giờ, 46 phút và 39,999 giây.
Các ứng dụng lập trình dwell là như nhau trên cả trung tâm gia công và máy tiện CNC, nhưng địa chỉ U chỉ có thể được sử dụng trong các chương trình tiện. Sự lựa chọn đơn vị hệ mét hoặc hệ Anh không ảnh hưởng đến hàm dwell.
LỰA CHỌN THỜI GIAN TẠM DỪNG
Rất ít khi thời gian tạm dừng dwell vượt quá vài giây, hầu hết đều dưới một giây. Dwell luôn luồn là thời gian không gia công, do đó phải được chọn với thời lượng ngắn nhất cần thiết để hoàn tất hoạt động được yêu cầu. Thời gian để hoàn tất thao tác máy hoặc phụ tùng máy thường do nhà chế tạo máy đề nghị. Sự lựa chọn thời gian dwell đối với các mục đích cắt gọt luôn luôn là trách nhiệm của nhà lập trình. Tuy nhiên, một số nhà lập trình thường lập trình thời gian tạm dừng quá dài. Một giây dường như chỉ là thời gian rất ngắn, nhưng bạn hãy xét ví dụ dưới đây:
Trong một block chương trình, hàm dwell được gán thời lượng là một giây. Tốc độ trục chính được chọn là 4805/min và dwell được áp dụng ở 50 vị trí trên chi tiết có lẽ với nguyên công khoan điểm. Điều đó có nghĩa là chu kỳ thời gian đối với từng chi tiết dài thêm 50 giây với dwell so với không có dwell. Năm mươi giây dường như không quá bất hợp lý. Nhưng có thật sự cần thiết không? Bạn hãy thử suy nghĩ và tính toán. Nếu buộc phải sử dụng dwell, bạn hãy tính thời lượng tối thiểu có thể thực hiện công việc đó. Có thể dễ dàng lựa chọn thời lượng dwell một cách tùy ý. Trong ví dụ này, thời lượng dwell tối thiểu chỉ là 0.125 giây:
60 / 480 = 0.125
Thời lượng dwell tối thiểu này nhỏ hơn 8 lần so với dwell được lập trình một giây. Nếu sử dụng dwell tôi thiểu thay cho dwell được chọn, thời gian chu kỳ sẽ chỉ tăng 6.25 giây, thay vì 50 giây, sự cải thiệt rõ rệt về hiệu suất chương trình và năng suất trên máy công cụ.
Thiết lập chế độ tạm dừng
Hầu hết các chương trình trên trung tâm gia công đều sử dụng tốc độ cắt theo thời gian (lập trình theo in/min hoặc mm/min). Các ứng dụng tiện thường lập trình tốc độ cắt theo vòng quay in/rev hoặc mm/rev. Trên nhiều bộ điều khiển Fanuc, xác lập tham số cho phép lập trình dwell theo thời lượng hoặc số vòng quay trục chính. Mỗi ứng dụng đều có ưu điểm và công dụng thực tiễn riêng. Tùy theo xác lập tham số hệ thống, lệnh dwell sẽ biết ý nghĩa với từng xác lập tương ứng:
Xác lập thời gian
Đây là xác lập mặc định phổ biến trên nhiều thiết bị CNC. Đối với xác lập thời gian, dwell luôn luôn được lập trình theo giây hoặc mili giây trong khoảng cho phép của bộ điều khiển, chẳng hạn từ 0.001 đến 99999.999 giây, thông dụng trên hầu hết các bộ điều khiển Fanuc, hoặc tương tự Fanuc:
G04 P1000
… biểu thị dwell một giây, tương đương 1000 mili giây.
Xác lập số vòng quay
Đôi với xác lập số vòng quay trục chính, dwell được xác lập theo số lượng vòng quay của trục chính trong khoảng 0.001 – 99999.999 vòng, ví dụ:
G04 P1000
… biểu thị dwell kéo dài trong một vòng quay trục chính
DWELL TỐI THIỂU
Trong khi cắt gọt, dao cắt tiếp xúc với chi tiết gia công, định nghĩa dwell tối thiểu là rất quan trọng, nhưng chế độ xác lập là không quan trọng (thời gian hoặc số vòng quay).
Dwell tối thiểu lầ thời gian .cần .thiết để hoàn tất một vòng quay trục chính.
Dwell tối thiểu được lập trình theo giây, cộ thể tính toán theo công thức
Dwell tối thiểu (giây) = —— r/min
Ví dụ
Để tính dwell tối thiểu theo giây, nếu biết số vòng quay trục chính là 420 r/min, bạn hãy chia cho 60 (do một phút bằng 60 giây):
6.0/420 = 0.143 giây tạm dừng
Sự lựa chọn định dạng của block chứa dwell trong chương trình có thể khác nhau, tùy theo kiểu máy và phong cách lập trình. Mọi ví dụ dưới đây đều sử dựng thời gian dwell (tạm dừng) là 0.143 giây:
G04 X0.143
G04 P143
G04 U0.143
Bất kể định dạng được sử dụng, mọi giá trị dwell trong ví dụ đều chuyên biệt là 0.143 giây, tương đương 143 mili giây. Chương trình có thể chứa các định dạng dwell khác nhau, nhưng ít được dùng trong thực tế.
Đối với các ứng dụng dwell thực tiền trong chương trình CNC, dwell tối thiểu được tính toán chỉ đúng về toán học nhưng có thể không phù hợp với ứng dụng thực tế. Bạn nên làm tròn giá trị tính toán theo hướng tăng. Ví dụ G04 X0. 134 có thể chọn là G04 X0.2 hoặc G04 X0.3. Lý do để thực hiện sự diều chỉnh này là từ các điều kiện gia công thực tế. Chẳng hạn người vận hành CNC có thể tiến hành gia công với tốc độ trục chính theo chế độ override, ví dụ 50%. Do override tốc độ trục chính 50% thường là giá trị tối thiểu trên hầu hết các bộ điều khiển CNC, sự gấp đôi dwell tối thiểu sẽ luôn luôn bảo đảm. ít nhất một vòng quay mà không bị tổn thất năng suất.
Dừng lâu
Đổi với các mục đích gia công trên máy CNC, thời gian dwell dài thường ít được yêu cầu và hầu như không cần thiết. Tuy nhiên, có vài trường hợp cần dùng thời gian dwell dài.
Thời gian dwell dài là thời lượng được lập trình dài hơn giá trị trung bình được thiết lập cho hầu hết các ứng dụng bình thường. Hầu như rất ít khi cần lập trình thời gian dwell trong khi gia công chi tiết vượt quá một, hai, ba, hoặc bốn giây. Khoảng thời lượng lớn khả dụng trên hệ thông điều khiển (hơn 27 giờ) đối với sự bảo trì máy là quan trọng hơn so với nhà lập trình CNC. Ví dụ về ứng dụng dwell dài là chương trình do kỹ thuật víên bảo trì sử dụng để kiểm tra chức năng của trục chính.
Bạn hãy xét tình huống thực tế về bảodưỡng máy – trục chính của máy CNC được sửa chữa và cần kiểm tra trước khi đưa máy vào sản xuất. Sự kiểm tra chủ yếu là chạy trục chính với các tốc độ khác nhau, mỗi tốc độ sẽ chạy với thời gian xác định.
Trong ví dụ này, bộ phận bảo trì cần một chương trình CNC nhỏ, trong đó trục chính quay 100 r/min trong 10 phút, sau đó quay 500 r/min trong 20 phút, cuối cùng là 1000 r/min trong 30 phút. Chương trình không hẳn là cần thiết, do kỹ thuật víên bảo trì có thể kiểm tra bằng các phương pháp thủ công. Phương pháp thủ công tuy không thực sự hiệu quả nhưng vần được dùng cho mục đích kiểm tra bảo trì.
Trong các trường hợp đó, phương pháp tốt hơn có lè là lưu quy trình kiểm tra theo chương trình nhỏ, trực tíep trong bộ nhớ CNC. Chương trình bảo trì hơi khác nhau giữa trung tâm gia công và máy tiện nhưng các đốì tượng chính là như nhau.
Ví dụ-Trung tâm gia công-kiểm tra trục chính
S100 M03 (100 R/MIN INITIAL SPEED)
G04 X600.0 (600 SECONDS IS 10 MINUTES)
S500 (SPEED INCREASED TO 500 R/MIN)
G04 X1200.0 (1200 SECONDS IS 2 0 MINUTES)
S1500 (SPEED INCREASED TO 1500 R/MIN)
G04 X1800.0 (1800 SECONDS IS 30 MINUTES)
M05 (SPINDLE STOP)
Ví dụ, trung tâm gia công khởi động với tốc độ trục chính ban đầu là 100 r/min. Tiếp theo là dwell 600 giây, bảo đảm 10 phút chạy với tốc độ không đổi. Tốc độ trục chính sau đó tăng đến 500 r/min và thời gian dwell là 1200 giây (20 phút). Cuối cùng là tốc độ trục chính 1500 r/min chạy trong 1800 giây (30 phút), và trục chính dừng lại.
Ví dụ – máy tiện – kiểm tra trục chính
M43 (GEARRANGE SELECTION)
G97 S100 M03 (100R/MININITIAL SPEED)
G04 X600.0 (600 SECONDS IS 10 MINUTES)
S500 (SPEED INCREASED TO 500 R/MIN)
G04 X1200.0 (1200 SECONDS IS 2 0 MINUTES)
S1500 (SPEED INCREASED TO 1500 R/MIN)
G04 X1800.0 (1800 SECONDS IS 30 MINUTES)
M05 (SPINDLE STOP)
Chương trình kiểm tra trục chính trên máy tiện hầu như tương tự chương trình dùng cho trung tâm giacông nêu trên. Xác lập tốc độtrục chính ban đầu là lựa chọn khoảng tốc độtrên hộp số, ví dụ M43. Tốc độ quay trục chính là 100r/min, thời gian dwell là 600 giây để trục chính quay trong 10 phút. Sau đó tăng tôc độ đến 500 r/min, trục chính quay trong 20 phút (1200 giây). Trước khi dừng, trục chính quay 1500 r/min trong 30 phút (1800 giây).
Cần tuân thủ mọi nguyên tắc an toàn khi sử dụng thời lượng dwell dài
Trục dwell là trục X
Màn hình bộ điều khiển hiển thị thời lượng còn lại trước khi kết thúc thời gian dwell. Bạn có thể quan sát điều đó bằng cách xem hiển thị X của bộ chỉ thị Distance – To – G0 trên màn hình POS (position – vị trí) của bộ điều khiển Fanuc. Màn hình này luôn luôn hiển thị theo X, do trục X là trục dwell duy nhất, bất kể hệ điều khiển, dù các địa chỉ P hoặc U được lập trình. Tại sao trục X được chọn là trục dwell và tại sao không là trục khác? Lý do rất đơn giản, bởi vì X là trục duy nhất chung cho mọi máy công cụ CNC, máy khoan, máy phay, trung tâm gia công, máy cắt bằng ngọn lửa, máy cắt bàng tia nước, máy laser, … Tất cả đều sử dụng các trục XYZ. Máy tiện sử dụng các trục X Z (không dùng trục Y), máy gia công tia lửa điện (EDM) sử dụng các trục XY (không dùng trục Z). Các máy khác cũng tương tự.
