Bù dao là cách bộ điều khiển CNC dùng số đo thật của từng con dao, lưu trong bảng bù, để đưa dao tới đúng vị trí mà chương trình yêu cầu. Bù chiều dài (G43 với số H) xử lý chuyện mỗi dao nhô ra một khác theo trục Z. Bù bán kính (G41, G42 với số D) cho phép chương trình viết theo đường biên chi tiết, còn máy tự dịch tâm dao ra một khoảng bằng bán kính, sang trái hoặc sang phải hướng đi.
Hiểu bù dao giúp bạn làm hai việc hằng ngày: chạy một chương trình với những con dao thực tế đã mòn, đã mài lại, và chỉnh kích thước chi tiết bằng cách sửa vài con số trong bảng bù thay vì sửa chương trình. Ví dụ trong bài theo cú pháp kiểu Fanuc và chỉ để minh hoạ; cách lưu giá trị bù, dấu và tên ô khác nhau giữa các máy, bạn đối chiếu sổ tay của máy mình.
Vì sao chương trình không thể viết theo đúng con dao đang lắp
Chương trình CNC thường được lập trước khi dao được lắp lên máy, có khi được dùng lại hàng năm với hàng chục lần thay dao. Mỗi lần lắp, chiều dài nhô của dao khỏi đầu kẹp khác đi vài milimét; dao phay sau khi mài lại nhỏ hơn đường kính danh nghĩa; dao đang dùng mòn dần theo từng chi tiết. Nếu chương trình phải sửa theo mỗi thay đổi đó, xưởng sẽ có hàng trăm phiên bản của cùng một chương trình và không ai biết bản nào đúng.
Bù dao tách hai loại thông tin: chương trình mô tả hình học của chi tiết, còn bảng bù mô tả con dao thật. Người lập trình lo phần thứ nhất, người đứng máy lo phần thứ hai. Khi kích thước lệch vài phần trăm milimét do dao mòn, người đứng máy sửa bảng bù mà không đụng tới chương trình đã chạy thử.
Tách như vậy cũng có cái giá: chương trình và bảng bù phải khớp nhau. Chương trình gọi H05 mà bảng bù ô 05 là của một dao khác, máy vẫn chạy bình thường cho tới khi dao chạm phôi ở chỗ không ngờ. Vì thế mọi xưởng làm CNC nghiêm túc đều có tờ setup ghi rõ dao nào, ô bù nào, và một bước kiểm bảng bù trước khi chạy.
Trên máy phay, hai loại bù hay dùng là chiều dài và bán kính. Trên máy tiện, bảng bù gồm độ lệch theo X và Z của mũi dao so với điểm chuẩn của đài dao, cộng thêm bán kính mũi dao và hướng mũi. Nguyên lý giống nhau: chương trình nói "đi tới đây", bảng bù nói "con dao này lệch bao nhiêu so với lý tưởng".
Bù chiều dài dao G43: từ số đo đến dòng lệnh
Khi chương trình gọi G43 với một số H, bộ điều khiển lấy giá trị trong ô H đó để điều chỉnh vị trí trục Z, sao cho mũi dao, chứ không phải mặt đầu trục chính, đi tới toạ độ Z được yêu cầu. Lệnh thường viết cùng một chuyển động Z tới cao độ an toàn, ví dụ minh hoạ: G43 H01 Z50. Từ dòng này, mọi toạ độ Z đều tính theo mũi dao số 1.
Giá trị trong ô H là gì phụ thuộc cách xưởng tổ chức đo. Nếu đo từ mặt chuẩn cố định, H là chiều dài dao, thường dương. Nếu chạm từng dao lên mặt phôi, H là toạ độ máy lúc chạm, thường âm và lớn. Cả hai đều đúng nếu G54 được cài tương ứng; bài về cài gốc phôi trong danh mục này giải thích hai cách.
Ba lỗi hay gặp với bù chiều dài. Thứ nhất, gọi sai số H: dao 3 nhưng gọi H01, máy dùng chiều dài dao 1 cho dao 3. Thứ hai, quên G43 sau khi thay dao trong chương trình sửa tay: máy coi như dao dài bằng không, mặt đầu trục chính đi tới toạ độ, nên mũi dao thật thấp hơn mong đợi đúng bằng chiều dài dao. Thứ ba, chuyển động đầu tiên sau khi bật bù đi xuống quá thấp trước khi kịp kiểm.
Bù chiều dài được huỷ bằng G49, hoặc tự huỷ khi về điểm chuẩn tuỳ tham số máy. Nhiều xưởng đặt G49 ở dòng an toàn đầu chương trình để không thừa hưởng bù cũ. Trên máy có đầu đo dao tự động, việc đo chiều dài sau khi thay dao trở thành một chu trình, giảm hẳn lỗi nhập tay, nhưng vẫn phải kiểm số H trong chương trình khớp với ô mà chu trình đo ghi vào.
Bù bán kính G41, G42: trái, phải và phay thuận, phay nghịch
Trái hay phải tính theo hướng đi. G41 đặt dao ở bên trái đường lập trình khi nhìn theo hướng dao đang chạy; G42 đặt dao bên phải. Cùng một biên dạng, đổi chiều đi là phải đổi G41 thành G42 để dao vẫn nằm ngoài chi tiết.
Liên hệ với phay thuận. Với trục chính quay thuận, bù trái cho kiểu phay thuận, tức lưỡi cắt vào vật liệu từ phía dày ra phía mỏng của phoi; bù phải cho kiểu phay nghịch. Trên máy CNC có vít me bi khe hở nhỏ, phay thuận thường được ưu tiên vì bề mặt đẹp hơn và dao bền hơn, trừ một số trường hợp như vỏ cứng của phôi đúc.
Ô D chứa bán kính hoặc đường kính. Tuỳ tham số, ô D lưu bán kính hoặc đường kính. Nhập đường kính vào máy đang hiểu là bán kính, chi tiết sẽ nhỏ hơn cả một đường kính dao ở mọi biên ngoài.
Hai kiểu dùng với CAM. Kiểu thứ nhất: CAM xuất đường tâm dao, máy không bù bán kính. Kiểu thứ hai: CAM xuất đường biên và để máy bù toàn bộ bán kính. Kiểu thứ ba, phổ biến ở xưởng làm hàng loạt: CAM đã tính đường tâm dao theo bán kính danh nghĩa, đồng thời vẫn xuất G41 hoặc G42, và ô D trên máy chỉ chứa lượng mòn, thường bằng 0 lúc đầu. Kiểu này cho phép chỉnh kích thước tại máy mà ô D luôn là số nhỏ, dễ nhìn ra số nhập nhầm.
Bộ hậu xử lý quyết định. Chương trình của bạn thuộc kiểu nào phụ thuộc cài đặt trong phần mềm CAM và bộ hậu xử lý. Người lập trình phải ghi rõ trên tờ setup, vì người đứng máy nhập bán kính đầy đủ vào ô D của chương trình kiểu thứ ba sẽ làm chi tiết lệch đúng bằng một bán kính.
Đoạn chạy vào, chạy ra và những báo lỗi quen thuộc
Bù bán kính cần không gian để bộ điều khiển dịch dao sang bên. Phần lớn báo lỗi và vết lẹm liên quan bù bán kính đến từ đoạn chạy vào, chạy ra hoặc hình học không cho phép bù:
- Bật bù trên một đoạn thẳng có chiều dài lớn hơn bán kính dao, ở vị trí dao chưa chạm phôi. Nhiều bộ điều khiển không cho bật hoặc tắt bù trên một cung tròn.
- Góc trong của biên dạng có bán kính nhỏ hơn bán kính dao thì dao không thể đi vào; máy hoặc báo lỗi, hoặc lẹm vào thành nếu tính năng kiểm tra bị tắt. Chọn dao nhỏ hơn bán kính góc trong.
- Rãnh hẹp hơn đường kính dao gây lỗi tương tự.
- Nhiều dòng liên tiếp không có chuyển động trong mặt phẳng bù, ví dụ một loạt dòng chỉ chạy Z hoặc chỉ là lệnh phụ, có thể làm bộ điều khiển mất khả năng nhìn trước đường đi kế tiếp và tính sai điểm chuyển, gây vết lẹm. Số dòng cho phép tuỳ máy.
- Huỷ bù khi dao còn tì vào phôi làm dao trượt về đường tâm và cắt vào chi tiết. Rời phôi trước, huỷ bù sau.
- Bật bù với ô D bằng 0 không báo lỗi gì, chi tiết chỉ đơn giản lệch đúng bằng bán kính dao. Đây là lý do nên kiểm bảng bù trước khi chạy chứ không chỉ kiểm chương trình.
Mô phỏng trên phần mềm CAM thường không thể hiện bù bán kính của máy, vì CAM mô phỏng đường nó xuất ra. Vết lẹm do bù chỉ thấy trên mô phỏng đồ hoạ của chính bộ điều khiển hoặc khi chạy thử.
Chỉnh kích thước bằng bảng bù: ví dụ giả định
Ví dụ giả định trên máy phay: biên ngoài một tấm có kích thước danh nghĩa 60 mm, đo được 60,04 mm. Mỗi bên dư 0,02 mm. Dao đang đi quá xa biên một chút, nên bạn giảm giá trị bán kính hoặc lượng mòn trong ô D đi 0,02 mm để tâm dao dịch vào gần biên hơn. Với lỗ được phay bằng nội suy, nếu đo nhỏ hơn danh nghĩa, giảm giá trị ô D cũng làm lỗ to ra, vì dao lại được đưa gần biên hơn từ phía trong.
Ví dụ giả định trên máy tiện: đường kính ngoài danh nghĩa 40 mm, đo được 40,04 mm. Vì X là đường kính, bạn nhập lượng mòn X là âm 0,04 mm cho dao đó, không phải âm 0,02. Chiều dài bậc dư 0,05 mm theo Z thì chỉnh lượng mòn Z theo chiều đưa dao vào thêm; dấu cụ thể phụ thuộc chiều trục trên máy, bạn kiểm hướng dẫn của máy.
Ba nguyên tắc khi chỉnh bằng bảng bù. Thứ nhất, chỉnh vào ô mòn, không sửa ô hình học, để còn biết dao đã mòn bao nhiêu và đưa về 0 khi thay dao. Thứ hai, đo ít nhất hai chi tiết hoặc đo lại một lần trước khi chỉnh; chỉnh theo một phép đo đơn lẻ dễ đuổi theo sai số đo. Thứ ba, ghi lại mỗi lần chỉnh vào tờ setup: ngày, giá trị, lý do. Khi lượng mòn cộng dồn lớn bất thường, đó là tín hiệu thay dao hoặc kiểm máy, không phải tiếp tục chỉnh.
Dung sai cho phép và cách đo đúng thuộc danh mục dung sai và đo lường của trang; ở đây chỉ nhấn mạnh rằng con số bạn nhập vào bảng bù chỉ tốt bằng phép đo sinh ra nó.
Dùng AI kiểm sự khớp giữa chương trình và bảng bù
AI không thấy bảng bù trên máy, nhưng bạn có thể chép bảng ra dạng chữ và nhờ nó so khớp. Đây là việc so sánh văn bản thuần, AI làm khá đều tay.
- Chép danh sách dao từ tờ setup: số dao, loại dao, đường kính danh nghĩa, ô H, ô D, kiểu bù mà chương trình dùng.
- Chép các dòng thay dao và các dòng có G41, G42, G43 trong chương trình, đã xoá tên khách và mã chi tiết.
- Câu lệnh gợi ý: "So khớp danh sách dao với các dòng lệnh dưới đây. Liệt kê: dao nào được gọi mà không có G43 ngay sau, số H hoặc D nào không khớp số dao theo tờ setup, đoạn nào bật hoặc tắt bù bán kính trên cung tròn, đoạn nào huỷ bù mà chưa rời phôi theo toạ độ. Không tự đề xuất giá trị bù."
- Đọc từng mục AI báo, kiểm lại trên màn hình máy và tờ setup.
- Không nhờ AI tính giá trị bù để nhập vào máy. Giá trị đến từ phép đo; phép cộng trừ đơn giản bạn tự làm và người thứ hai kiểm.
Sau vài lần làm, nhiều xưởng chuyển câu lệnh này thành một danh mục kiểm in sẵn, không cần AI nữa. Đó là kết quả tốt: AI giúp bạn hệ thống hoá việc kiểm, còn việc kiểm vẫn là của người.
Câu hỏi thường gặp
Ô hình học và ô mòn trong bảng bù khác nhau thế nào?
Ô hình học lưu số đo ban đầu của dao, như chiều dài hay bán kính lúc mới lắp. Ô mòn lưu phần điều chỉnh nhỏ trong quá trình sản xuất. Máy cộng hai giá trị khi tính. Tách hai ô giúp bạn biết dao đã mòn bao nhiêu, và khi thay dao chỉ cần đo lại ô hình học, đưa ô mòn về 0.
Có thể dùng bù bán kính cho phay 3D bề mặt cong không?
Bù G41, G42 làm việc trong một mặt phẳng nên không phù hợp cho đường chạy 3D đồng thời. Với phay bề mặt, CAM tính đường tâm dao theo hình dạng mũi dao, và máy chỉ bù chiều dài. Một số bộ điều khiển cao cấp có bù dao 3D, nhưng cần CAM và bộ hậu xử lý hỗ trợ tương ứng.
Vì sao chương trình CAM có G41 mà ô D lại để 0?
Đó là kiểu bù mòn: CAM đã tính đường tâm dao theo bán kính danh nghĩa, G41 chỉ để máy có chỗ nhận phần điều chỉnh nhỏ. Ô D bằng 0 nghĩa là dao đúng danh nghĩa. Nhập bán kính đầy đủ vào ô này sẽ làm chi tiết lệch một bán kính, nên tờ setup phải ghi rõ kiểu bù.
Dao phay đã mài lại nhỏ hơn đường kính danh nghĩa thì xử lý thế nào?
Đo đường kính thật và nhập phần chênh vào ô bù theo kiểu bù chương trình đang dùng, hoặc báo người lập trình xuất lại đường chạy theo đường kính mới. Với nguyên công tinh, cách chắc nhất là cắt thử với lượng dư nhỏ, đo, rồi chỉnh bù trước khi cắt lớp cuối.
Máy tiện có cần bù bán kính mũi dao không?
Cần khi tiện côn, cung tròn hoặc vát mép có yêu cầu kích thước. Khi chỉ tiện mặt trụ song song trục và mặt đầu vuông góc, bán kính mũi không làm sai kích thước. Với biên dạng có góc nghiêng hay cung, không bù sẽ sinh sai lệch phụ thuộc bán kính mũi dao và góc của biên dạng.
Sau va dao nhẹ có cần đo lại bảng bù không?
Có. Va dao có thể làm dao xê dịch trong đầu kẹp, mẻ lưỡi hoặc làm cong dao, đồng nghĩa chiều dài và bán kính hiệu dụng đã thay đổi. Kiểm dao, đo lại, và kiểm cả gốc phôi nếu phôi có thể đã bị xê dịch. Va chạm mạnh thì báo người bảo trì kiểm máy trước khi chạy tiếp.