Cài gốc phôi là báo cho máy biết điểm 0 của chương trình nằm ở đâu trên bàn máy, bằng cách lưu khoảng cách từ gốc máy tới điểm đó vào một ô hệ toạ độ như G54. Chương trình đúng mà gốc phôi sai thì mọi đường chạy dao đều lệch theo, có khi lệch vài phần trăm milimét làm hỏng kích thước, có khi lệch hàng chục milimét làm dao đâm vào đồ gá. Vì vậy cài gốc phôi luôn đi kèm một bước kiểm trước khi bấm chạy.
Bài này viết cho máy phay đứng ba trục với bộ điều khiển kiểu Fanuc, nguyên lý áp dụng được cho phần lớn máy khác. Bạn sẽ đọc về cách chọn vị trí gốc, bốn cách xác định gốc X và Y, hai cách cài gốc Z, quy trình từng bước cho một phôi chữ nhật, các lỗi nhập liệu hay gặp, và cách dùng AI để soạn tờ setup. Tên phím, tên trang màn hình mỗi máy một khác; bạn đối chiếu với sổ tay vận hành của máy mình.
Gốc máy, gốc phôi và gốc chương trình khác nhau thế nào
Máy CNC có một gốc máy cố định do nhà chế tạo đặt, thường ở cuối hành trình của mỗi trục. Mỗi khi khởi động và về điểm chuẩn, máy biết chính xác bàn máy và trục chính đang ở đâu so với gốc này. Toạ độ máy hiển thị trên màn hình thường là những con số âm khá lớn, vì gốc máy nằm ở một góc xa của vùng làm việc.
Gốc phôi là điểm do người lập trình chọn trên chi tiết: góc phôi, tâm phôi, tâm một lỗ có sẵn. Ô G54 lưu toạ độ máy của điểm đó cho từng trục. Khi chương trình gọi G54 và ra lệnh X0 Y0, máy cộng giá trị trong ô G54 vào và đưa dao tới đúng điểm đã chọn. Ngoài G54 còn G55 đến G59, nhiều máy có thêm hệ mở rộng, cho phép lưu nhiều gốc khi kẹp nhiều chi tiết trên cùng một bàn.
Gốc chương trình là điểm 0 mà người lập trình dùng khi viết hoặc khi dựng nguyên công trên CAM. Gốc phôi trên máy phải trùng với gốc chương trình. Phần lớn lỗi lệch không nằm ở thao tác chạm dao mà ở chỗ người lập trình đặt gốc một nơi, người đứng máy hiểu một nơi khác. Ví dụ CAM đặt gốc ở tâm phôi trong khi người đứng máy theo thói quen chạm góc trái dưới.
Còn một ô ít người để ý: ô dịch chung, trên nhiều máy gọi là hệ dùng chung hoặc mở rộng, có giá trị được cộng vào mọi hệ G54 đến G59. Nó hữu ích khi cần dịch toàn bộ, nhưng nếu ai đó để lại một giá trị cũ, mọi chương trình đều lệch mà không ai hiểu vì sao.
Chọn vị trí gốc phôi: theo bản vẽ, theo đồ gá, theo cách đo
Trùng chuẩn kích thước trên bản vẽ. Nếu bản vẽ ghi kích thước từ mặt trái và mặt dưới, đặt gốc ở góc đó giúp toạ độ trong chương trình đọc thẳng từ bản vẽ, ít bước cộng trừ, ít cơ hội sai. Nếu kích thước ghi đối xứng quanh tâm, đặt gốc ở tâm.
Ở chỗ đo lại được. Gốc phải là thứ bạn chạm, dò hoặc định tâm được một cách lặp lại. Một góc phôi bị bavia, một mặt chưa phay phẳng là chuẩn kém. Nhiều xưởng phay sạch hai mặt bên trước, rồi mới lấy chúng làm chuẩn cho nguyên công chính.
Gắn với đồ gá khi làm hàng loạt. Với ê tô có hàm cố định hay đồ gá có chốt định vị, đặt gốc theo hàm cố định hoặc chốt giúp thay phôi mà không phải dò lại X Y. Chỉ cần phôi tì đúng chuẩn, gốc vẫn còn đúng.
Mặt trên phôi cho trục Z. Đặt Z0 ở mặt trên phôi là phổ biến nhất vì mọi độ sâu cắt đều mang dấu âm, nhìn là biết dao đang trong hay ngoài vật liệu. Một số xưởng đặt Z0 ở mặt đáy hay mặt bàn đồ gá cho chi tiết có lượng dư mặt trên không đều; cách nào cũng được, miễn ghi rõ trên tờ setup.
Phôi tròn và lỗ có sẵn. Với phôi trụ hay chi tiết gia công lại từ một lỗ có sẵn, gốc thường là tâm. Định tâm bằng đầu dò hoặc đồng hồ so cho kết quả tốt hơn chạm hai mép rồi chia đôi.
Bốn cách xác định gốc X và Y
Bảng dưới so sánh bốn cách thường gặp ở xưởng vừa và nhỏ. Độ chính xác chỉ ghi tương đối vì còn phụ thuộc tình trạng máy, dụng cụ và tay nghề.
| Cách | Làm thế nào | Độ chính xác tương đối | Lưu ý |
|---|---|---|---|
| Chạm dao vào mép phôi | Cho dao quay chậm, tiến từ từ tới khi vừa chạm mép, thường lót một mảnh giấy mỏng để biết lúc chạm | Thấp nhất | Để lại vết trên phôi; phải cộng trừ bán kính dao và độ dày lớp lót |
| Dò cạnh cơ khí | Đầu dò hai đoạn lệch tâm quay ở tốc độ thấp, khi chạm mép hai đoạn đồng trục rồi lệch hẳn | Khá | Cộng trừ bán kính đầu dò; tốc độ quay theo hướng dẫn của dụng cụ |
| Đầu dò điện tử | Đầu dò báo tín hiệu khi chạm, nhiều máy có chu trình dò tự ghi vào G54 | Cao | Phải hiệu chuẩn đầu dò; không để trục chính quay khi lắp đầu dò |
| Đồng hồ so định tâm | Gắn đồng hồ lên trục chính, quay tay quanh lỗ hoặc trục, chỉnh tới khi kim dao động ít nhất | Cao với lỗ và trục tròn | Chậm; cần kinh nghiệm đọc kim |
Sai lầm phổ biến nhất khi dùng dò cạnh hay đầu dò là quên cộng trừ bán kính đầu dò, hoặc cộng sai chiều. Khi đầu dò tiến vào mép trái phôi theo chiều dương X, tâm đầu dò đang nằm bên trái mép một khoảng đúng bằng bán kính, nên toạ độ mép bằng toạ độ tâm cộng bán kính. Tiến vào mép phải theo chiều âm X thì trừ.
Cài gốc Z và mối quan hệ với chiều dài dao
Trục Z phức tạp hơn X và Y vì mỗi dao dài một khác. Có hai cách tổ chức phổ biến, và một xưởng nên chọn một cách dùng thống nhất cho mỗi máy.
Cách thứ nhất: đo chiều dài dao từ một mặt chuẩn cố định. Mỗi dao được đo một lần, bằng đầu đo dao trên máy hoặc bằng cách chạm lên một mặt chuẩn trên bàn máy, giá trị lưu vào ô bù chiều dài H của dao đó. Ô Z của G54 lưu khoảng cách từ mặt chuẩn tới mặt trên phôi. Khi đổi phôi, chỉ cần đo lại Z của G54 bằng một dao hoặc đầu dò; mọi dao khác vẫn đúng. Cách này hợp với xưởng thay phôi thường xuyên và dùng nhiều dao.
Cách thứ hai: chạm từng dao lên mặt phôi. Mỗi dao chạm mặt trên phôi, toạ độ máy lúc đó lưu thẳng vào ô H, còn ô Z của G54 để 0. Cách này nhanh khi làm một chi tiết với ít dao, nhưng đổi phôi có chiều cao khác là phải chạm lại tất cả dao.
Lỗi nguy hiểm xảy ra khi hai người trên cùng một máy dùng hai cách khác nhau: người này để Z của G54 bằng 0, người kia ghi khoảng cách mặt chuẩn vào đó. Dao đo theo cách thứ hai chạy với G54 của cách thứ nhất sẽ lệch đúng bằng khoảng cách ấy, thường vài trăm milimét theo chiều nào đó. Xưởng nên ghi cách đang dùng ngay trên tờ dán cạnh máy.
Khi chạm Z bằng tay, người ta hay dùng một khối chuẩn có chiều cao biết trước đặt trên mặt phôi, đưa dao xuống tới khi khối vừa lọt qua, rồi trừ chiều cao khối. Cách này bảo vệ lưỡi dao và mặt phôi hơn là chạm thẳng.
Quy trình cài gốc phôi cho một phôi chữ nhật trên ê tô
Trình tự dưới đây áp dụng cho gốc ở góc trái dưới mặt trên phôi và dùng dò cạnh cơ khí. Trước khi đưa tay vào vùng làm việc, dừng trục chính và làm theo quy định an toàn của xưởng.
- Làm sạch hàm ê tô và phôi, kẹp chắc, kiểm phôi tì sát hàm cố định và tấm kê.
- Lắp dò cạnh vào trục chính, cho quay ở tốc độ thấp theo hướng dẫn của dụng cụ.
- Đưa dò cạnh xuống thấp hơn mặt trên phôi vài milimét, cách mép trái một khoảng an toàn, tiến từ từ theo chiều dương X bằng tay quay với bước nhỏ tới khi đầu dò lệch hẳn.
- Ghi toạ độ máy X, cộng bán kính đầu dò, nhập vào ô X của G54. Nếu máy có chức năng đo ghi trực tiếp, nhập giá trị bán kính theo đúng hướng dẫn của chức năng đó.
- Nâng đầu dò lên khỏi phôi, làm tương tự với mép dưới theo chiều dương Y, nhập vào ô Y.
- Cài Z theo cách xưởng đang dùng: đo bằng đầu dò hoặc chạm một dao chuẩn qua khối chuẩn.
- Kiểm: gọi G54 ở chế độ nhập lệnh tay, đưa dao tới X0 Y0 ở cao độ an toàn, ví dụ 50 mm, với núm giảm tốc chạy nhanh để thấp. Nhìn dao có nằm đúng trên góc phôi không, rồi hạ dần bằng tay tới gần mặt phôi để kiểm Z.
- Ghi giá trị G54 vào tờ setup cùng ngày, tên chương trình và tên người cài.
Bước 7 là bước hay bị bỏ khi vội, và là bước rẻ nhất để bắt lỗi nhập sai ô hay sai dấu.
Lỗi hay gặp khi cài gốc phôi
Các lỗi dưới đây không cần máy hỏng hay chương trình sai, chỉ cần một lần nhập vội:
- Nhập vào nhầm ô: cài G55 trong khi chương trình gọi G54, hoặc ngược lại. Đọc dòng đầu chương trình trước khi cài.
- Ô dịch chung còn giá trị cũ, làm mọi hệ toạ độ lệch theo.
- Nhầm giữa nhập đè và nhập cộng dồn. Nhiều máy có hai phím: một phím thay giá trị, một phím cộng thêm vào giá trị đang có. Bấm nhầm phím cộng là gốc lệch đúng bằng giá trị cũ.
- Cộng trừ bán kính đầu dò sai chiều, lệch gấp đôi bán kính.
- Đổi phôi có chiều cao khác mà không cài lại Z.
- Phôi xê dịch sau khi cài vì kẹp chưa chặt hoặc lực cắt lớn; với nguyên công dài nên kiểm lại gốc trước khi chạy dao tinh.
- Nhiệt: máy chạy vài giờ thì trục chính giãn dài ra một chút so với lúc sáng sớm. Với chi tiết cần chính xác cao, xưởng thường cho máy chạy ấm trước khi cài gốc và gia công tinh.
Phần lớn các lỗi trên được phát hiện ngay ở bước kiểm X0 Y0 ở cao độ an toàn. Lỗi do nhiệt và xê dịch phôi thì chỉ thấy khi đo chi tiết, nên kiểm chi tiết đầu luôn là một phần của quy trình.
Dùng AI tính nháp toạ độ và soạn tờ setup
AI hữu ích ở hai việc quanh khâu cài gốc: kiểm phép cộng trừ và soạn tài liệu. Ví dụ giả định: bạn dùng dò cạnh đường kính 10 mm tiến vào mép trái theo chiều dương X, toạ độ máy đọc được là -412,350. Bạn hỏi AI: "Dò cạnh đường kính 10 mm tiến vào mép trái phôi theo chiều dương X, toạ độ máy tại lúc lệch là -412,350. Toạ độ mép trái là bao nhiêu? Trình bày từng bước và nêu vì sao cộng hay trừ." Đáp án đúng là -407,350. Bạn không cần AI cho phép tính đơn giản này, nhưng yêu cầu nó giải thích lý do cộng trừ giúp người mới nắm nguyên tắc, và câu trả lời sai chiều là dịp tốt để kiểm hiểu biết của chính mình.
Việc thứ hai đáng giá hơn: soạn mẫu tờ setup. Câu lệnh gợi ý: "Soạn mẫu tờ setup một trang cho máy phay ba trục, gồm: tên chương trình và phiên bản, mô tả phôi và vật liệu, vị trí gốc phôi kèm ô trống để vẽ phác, hệ toạ độ dùng, cách cài Z của xưởng, đồ gá và vị trí kẹp, danh sách dao với số dao, số bù chiều dài, số bù bán kính, chiều dài nhô, ghi chú an toàn, ô ký người cài và người kiểm." Bạn sửa mẫu theo thói quen xưởng rồi in dùng thống nhất.
Đừng nhờ AI đoán vị trí gốc phôi từ ảnh chụp bản vẽ của khách. Vừa có rủi ro lộ bản vẽ, vừa dễ nhầm chuẩn kích thước. Vị trí gốc là quyết định của người lập trình, ghi trong tài liệu nguyên công, không phải việc để máy đoán.
Câu hỏi thường gặp
Dùng G54 hay G55 thì có khác gì nhau không?
Về chức năng không khác: cả hai đều lưu một bộ toạ độ gốc phôi. Khác biệt chỉ ở quy ước của xưởng, ví dụ G54 cho vị trí kẹp thứ nhất, G55 cho vị trí thứ hai. Điều quan trọng là chương trình gọi ô nào thì ô đó phải được cài, và các ô không dùng không nên để giá trị rác.
Có cần cài lại gốc phôi mỗi lần thay phôi không?
Nếu đồ gá định vị tốt, phôi tì đúng chuẩn và kích thước phôi đều, gốc X Y thường giữ được qua nhiều phôi. Trục Z cần kiểm lại khi chiều cao phôi thay đổi. Với chi tiết chính xác, nhiều xưởng vẫn dò lại hoặc dùng chu trình dò tự động cho từng phôi để loại sai lệch do kẹp.
Vì sao chạm dao bằng giấy lại phổ biến dù kém chính xác?
Vì không cần dụng cụ riêng và đủ cho nguyên công thô hoặc chi tiết dung sai rộng. Độ dày giấy và lực tay làm sai số không ổn định, nên với nguyên công tinh hay dung sai chặt, dò cạnh, đầu dò hoặc đồng hồ so là lựa chọn an toàn hơn.
Đầu dò điện tử trên máy có cần hiệu chuẩn không?
Có. Đầu dò cần được hiệu chuẩn để bộ điều khiển biết bán kính hiệu dụng và độ lệch tâm thật của nó. Hiệu chuẩn thường làm bằng một vòng chuẩn hoặc một mặt chuẩn theo hướng dẫn của nhà sản xuất đầu dò. Sau va chạm hay thay kim dò, phải hiệu chuẩn lại.
Gốc phôi đặt ở tâm hay ở góc thì tốt hơn?
Không có cách nào tốt hơn tuyệt đối. Đặt theo cách bản vẽ ghi kích thước và theo cách bạn đo được chính xác nhất. Chi tiết đối xứng, phôi tròn hay chi tiết lấy chuẩn từ lỗ thường đặt ở tâm; chi tiết ghi kích thước từ hai mặt vuông góc thường đặt ở góc.
Máy báo toạ độ phôi đúng mà chi tiết vẫn lệch thì nên kiểm gì?
Kiểm theo thứ tự: chương trình gọi đúng hệ toạ độ chưa, ô dịch chung có giá trị lạ không, bù chiều dài và bù bán kính có đúng dao không, phôi có xê dịch trong lúc cắt không, và CAM đặt gốc ở đâu. Cuối cùng mới nghĩ tới độ chính xác của máy, việc đó nên nhờ người bảo trì đo.