Việc lập trình điều khiển số (CNC – computer numerial control) (1) đòi hỏi sự đào tạo và thời gian, thường là một số kinh nghiệm, có nghĩa là nó có thể là rào cản để cải thiện năng suất của nhà máy gia công. Xem xét và tối ưu hóa các tệp dữ liệu điều khiển số, là một cách để đạt được khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp.
(1) Lập trình CNC: là lập trình điều khiển số bằng máy tính, hoặc lập trình máy CNC, là quá trình viết mã hoặc một bộ hướng dẫn mà máy tính có thể sử dụng, để điều khiển các công cụ và máy CNC để tạo ra một bộ phận hoặc sản phẩm.

Ngay cả khi thời gian chu kỳ máy móc ngắn hơn mức trung bình, thì các doanh nghiệp vẫn phải tiếp tục phấn đấu để đạt hiệu quả cao hơn. Cho dù việc phân tích mã theo cách thủ công hay sử dụng trình tối ưu hóa mã G-code, cải thiện chương trình điều khiển số bằng máy tính là một trong những cách nhanh nhất và tiết kiệm chi phí nhất để đạt được hiệu quả.

Mã G-code, hay mã hình học, là ngôn ngữ lập trình hướng dẫn chuyển động của máy CNC (2), chẳng hạn như các lệnh xác định chuyển động, vị trí và chức năng (và các giá trị khác) bằng mã chữ số. Ví dụ, G00 có nghĩa là chuyển động nhanh, G01 có nghĩa là chuyển động nạp tuyến tính và G02/G03 có nghĩa là chuyển động nạp theo chiều kim đồng hồ/ ngược chiều kim đồng hồ.
(2) Máy CNC: là loại máy gia công vật liệu, hoạt động dưới sự hỗ trợ của các thiết bị điện tử được số hóa. 

Tính linh hoạt là một tính năng khác của mã G-code, giúp nó hữu ích cho việc lập trình các yêu cầu gia công cụ thể.

Nhưng lập trình G-code đòi hỏi phải có sự đào tạo và thời gian, nghĩa là nó có thể là vấn đề đối với các lập trình viên và kỹ thuật viên, có thể là rào cản đối với việc cải thiện năng suất của nhà máy gia công.

Chu kỳ gia công sản phẩm có quá dài không?

Vì thời gian hoàn thành một công việc gia công được xác định bởi độ phức tạp về mặt hình học, loại vật liệu và phạm vi của dự án, nên số liệu feet-per-minute (độ dài trên mỗi phút) theo hệ mét trên bề mặt sản phẩm thông thường, có thể dao động từ vài feet đến vài trăm feet. Điều đó nói rằng, ngay cả khi thời gian chu kỳ của doanh nghiệp luôn cao hơn so với mức trung bình, họ vẫn có thể cải thiện được.

Lĩnh vực này cho thấy ​​một luồng ổn định từ các máy CNC, quy trình và phần mềm mới. Các hoạt động có đủ nguồn lực để áp dụng các công cụ mới nhất sẽ có được lợi thế cạnh tranh. Họ được hưởng lợi ích từ việc giảm thời gian chu kỳ gia công, bao gồm cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng lợi nhuận.

Nếu doanh nghiệp sử dụng công nghệ sản xuất cũ, thì việc giảm thời gian chu kỳ thông qua tối ưu hóa mã G-code là điều cần thiết.

Đừng mắc những lỗi G-code này

Cách đơn giản nhất để tối ưu hóa mã G-code để gia công hiệu quả hơn, là tránh lỗi lập trình. Lỗi cú pháp là một trong những lỗi phổ biến nhất. Những lỗi này có thể gây ra thời gian chết không mong muốn và hoạt động cắt không chính xác. Ví dụ, thay thế “0” bằng “O” sẽ khiến chương trình không tải đúng cách trong quá trình vận hành.

Trong trường hợp xấu nhất, trong quá trình gia công có thể làm văng các mảnh kim loại hoặc làm hỏng thiết bị. Có thể vô tình ép trục chính khoan vào bàn bằng cách sử dụng G1 cho các chuyển động đùn, thay vì G0 cho chuyển động không đùn. Ngoài ra, vô tình có độ cong âm cho vùng cắt không cong dẫn đến làm hỏng bộ phận.

Nếu hình học không đúng, có thể sẽ gặp phải tình trạng chồng chéo, khoảng trống hoặc trùng lặp. Ngay cả khi điều này không gây ra vấn đề về bề mặt hoàn thiện, vẫn sẽ phải đối mặt với các hướng dẫn chưa được tối ưu hóa. Mỗi khoảnh khắc cắt không khí hoặc theo đi lại đường chạy dao, đều là thời gian chết không cần thiết. Với những cải tiến mang tính chiến lược, bạn có thể tiết kiệm được rất nhiều thời gian.

Các kỹ thuật viên có bao giờ sai đơn vị đo chưa? Thiếu một ký tự có thể khiến máy ghi 35 mm thay vì 0,35 mm – một sự khác biệt không mong muốn. Mặc dù các vấn đề như thế này tương đối dễ phát hiện, nhưng sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian hơn khi loại bỏ chúng trong quá trình lập trình, hơn là sửa chúng trong quá trình thiết lập hoặc vận hành.

Kỹ thuật tối ưu hóa G-code

Tận dụng các kỹ thuật tối ưu hóa này để rút ngắn thời gian chu kỳ gia công. Cho dù doanh nghiệp sử dụng trình tối ưu hóa mã G-code hay dãy số khối, sẽ có những cải thiện đáng chú ý.

1. Tự động lập trình. Giống như nhiều hoạt động gia công khác, khi người quản lý yêu cầu công nhân thực hiện gia công với thời gian chu kỳ nghiêm ngặt. Nếu người công nhân này, giống như hầu hết những người công nhân khác, thấy điều này gây căng thẳng và mất tập trung, anh ấy sẽ nhiều khả năng dễ mắc lỗi hơn – đặc biệt là khi công việc yêu cầu độ chính xác hoặc giám sát các quy trình song song.

Tự động hóa là lý tưởng để tối ưu hóa hiệu quả trong những trường hợp này. Nó có thể giảm thời gian sản xuất của doanh nghiệp trên mỗi sản phẩm, mà không làm giảm độ chính xác. Tiết kiệm tài nguyên đặc biệt trong các dự án có hình học phức tạp.

2. Sử dụng chức năng làm mịn. Sử dụng chức năng làm mịn để làm mềm mại hình dạng răng cưa, làm giảm độ cong và độ sắc của các phân đoạn, giảm sự giảm tốc và độ giật tại các điểm giao nhau. Hơn nữa, nó làm giảm chiều dài đường chạy dao, tăng tốc độ máy móc và rút ngắn thời gian chu kỳ.

3. Sử dụng trình tối ưu hóa mã G-code. Các công cụ xử lý hậu kỳ như trình tối ưu hóa mã G-code sẽ giúp doanh nghiệp xác định các khu vực có cơ hội. Doanh nghiệp có thể giảm thời gian chu kỳ tới 70% chỉ bằng phần mềm tối ưu hóa – ngay cả trên các đường chạy dao trước đây được tối ưu hóa bằng sản xuất gia công với sự hỗ trợ của máy tính (CAM – Computer-Aided Manufacturing).

4. Giảm kích thước chương trình của doanh nghiệp. Mặc dù thiếu bộ nhớ CNC không phải là vấn đề với nhiều máy móc hiện đại, nhưng hoạt động của doanh nghiệp vẫn có thể sử dụng các mô hình cũ. Doanh nghiệp có thể giảm kích thước chương trình, bằng cách sử dụng phương pháp nhỏ giọt – gửi chương trình qua một vài lệnh cùng một lúc.

Việc đơn giản hóa G-code bao gồm việc làm cho chương trình ngắn gọn và rõ ràng. Bắt đầu bằng cách loại bỏ các chú thích và số khối không cần thiết. Nếu các hoạt động tương tự nhau, có thể sử dụng các chương trình con và vòng lặp, để tránh sự dư thừa.

5. Kiểm tra và xác minh mã G-code. Kiểm tra và xác minh chương trình của bạn trước khi chạy trên máy CNC. Bạn có thể thực hiện cắt thử, sử dụng trình giả lập tích hợp hoặc tận dụng phần mềm mô phỏng của bên thứ ba. Theo cách này, bạn có thể nhanh chóng giải quyết lỗi, sai sót và sự không nhất quán trong mã của mình.

Áp dụng nguyên tắc sản xuất tinh gọn

Các nguyên tắc sản xuất tinh gọn liên quan đến việc xác định giá trị và tạo ra luồng và quy trình lý tưởng. Kết hợp chúng vào quy trình lập trình của doanh nghiệp, bằng cách phát hiện và loại bỏ lãng phí. Sửa lỗi mã dự phòng, cắt khí và các tiện ích bổ sung không cần thiết là những điểm khởi đầu tốt. Bao nhiêu tính năng được doanh nghiệp thường xuyên sử dụng trong phần mềm CNC tùy chỉnh?

Với các nguyên tắc tinh gọn, tính súc tích là rất quan trọng. Việc điều chỉnh các chương trình cho từng công việc có thể dẫn đến tăng hiệu quả trong quá trình vận hành, nhưng sẽ kéo dài thời gian lập trình một cách không cần thiết. Trừ khi liên tục tạo các bộ phận tùy chỉnh, hãy thực hành tái sử dụng. Các chu trình đóng hộp và mã G-code được tái sử dụng sẽ phục vụ tốt cho doanh nghiệp, giúp giảm độ dài và độ phức tạp.

Hãy chú ý loại bỏ các khuyết tật trước thời hạn – không phải sửa chúng sau khi sự việc đã xảy ra. Tối ưu hóa các tệp kiểm soát số, bằng cách áp dụng các nguyên tắc sản xuất tinh gọn. Điều chỉnh tốc độ và nguồn cấp dữ liệu, đảm bảo cân bằng thời gian chu kỳ và chất lượng sản phẩm. Hãy lập trình cho đường chạy dao trở nên tối ưu hơn.

Trên hết, các doanh nghiệp nên liên tục phấn đấu để đạt đến sự hoàn hảo. Tuy nhiên, khả năng nhìn ra những điểm không nhất quán và các lĩnh vực có cơ hội được hình thành qua nhiều năm kinh nghiệm. Để hợp lý hóa quy trình, hãy cân nhắc sử dụng trình tối ưu hóa mã G-code hoặc công cụ trực quan hóa xử lý hậu kỳ. Theo cách này, các doanh nghiệp có thể nhanh chóng sửa mã chưa được tối ưu hóa trong khi vẫn có được kiến ​​thức thực tế.

Mục đích của việc tối ưu hóa chương trình CNC

Trừ khi các doanh nghiệp có đủ khả năng chi trả cho công nghệ lập trình CNC hoặc gia công mới nhất, việc tối ưu hóa các tệp điều khiển số để đạt hiệu quả, là một trong những cách duy nhất để duy trì khả năng cạnh tranh trên thị trường này.

Để xem các tin bài khác về “Lập trình CNC”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: American Machinist