Giáo trình điều khiển máy tính vào hệ thống sản xuất

§µo V¨n HiÖp













§iÒu khiÓn sè m¸y c«ng cô
(Bµi gi¶ng)

Hµ Néi, 8-2009

Mục lục
Chơng 1: Nhập môn điều khiển số máy công cụ 1
1.1. Khái quát về điều khiển quá trình công nghệ 1
1.1.1. Điều khiển quá trình công nghệ với máy công cụ truyền thống 3
1.3.2. Điều khiển quá trình công nghệ với máy tự động 3
1.3.3. Điều khiển thích nghi quá trình công nghệ 4
1.2. Các dạng điều khiển tự động máy công cụ 4
1.2.1. Điều khiển bằng cam 6
1.2.2. Điều khiển theo mẫu 6
1.2.3. Điều khiển nhờ bảng cắm 7
1.2.4. Điều khiển theo chơng trình số 8
1.3. Điều khiển số máy công cụ 8
1.3.1. Khái niệm điều khiển số 8
1.3.2. NC và CNC 13
1.3.4. Trung tâm gia công CNC 17
1.3.5. Điều khiển số trực tiếp 20
1.4. Lịch sử phát triển của máy NC 22
1.4.1. Sự ra đời và phát triển của máy NC 22
1.4.2. Các giai đoạn phát triển 25
1.5. Các u, nhợc điểm của máy CNC 26
1.5.1. Các u điểm của máy CNC 27
1.5.2. Các nhợc điểm của CNC 32
1.6. Hớng sử dụng và phát triển máy CNC 33
1.6.1. Lựa chọn và sử dụng hợp lý máy CNC 33
1.6.2. Điều khiển thích nghi máy CNC 36

1.6.3. Máy có cấu hình thay đổi đợc 41
Chơng 2: Đặc điểm kết cấu và điều khiển máy CNC 45
2.1. Nguyên tắc điều khiển CNC 45
2.1.1. Các phơng pháp nội suy 46
2.1.2. Các kiểu điều khiển 48
2.3. Đặc điểm kết cấu và điều khiển các hệ thống 50
2.3.1. Hệ thống điều khiển trục chính 50
2.3.2. Hệ thống điều khiển chạy dao 51
2.3.3. Thiết bị gá kẹp chi tiết 54
2.3.4. Hệ thống thay dao tự động 55
Chơng 3: Cơ sở lập trình gia công trên máy CNC 59
3.1. Các chế độ làm việc của máy CNC 59
3.2. Cơ sở hình học của việc lập trình NC 60
3.2.1. Các hệ toạ độ 60
3.2.2. Phơng pháp nhập toạ độ 61
3.2.3. Quy định gốc toạ độ phôi (zero phôi) 61

3.2.4. Bù thông số dao 64
3.3. Cơ sở công nghệ của việc lập trình NC 66
3.3.1. Cơ sở công nghệ tiện 66
3.3.2. Cơ sở công nghệ phay 66
3.4. Những vấn đề chung về lập trình NC 68
3.4.1. Cấu trúc của chơng trình NC 68
3.4.2. Các phơng pháp lập trình 69
3.4.3. Các loại ngôn ngữ lập trình 73
Tài liệu tham khảo 78


Chơng 1: Nhập môn điều khiển số máy công cụ
Máy NC (Numerical Control Machine Tools) nếu đợc dịch một cách đầy đủ phải là

máy công cụ điều khiển theo chơng trình số, nhng thờng đợc gọi tắt là máy công cụ
điều khiển số hoặc máy NC. Tuy cũng là một loại máy tự động nh nhiều thế hệ máy tự
động trớc, máy NC có những tiến bộ về nền tảng công nghệ và tính năng. Để giúp bạn
đọc hiểu sâu sắc hơn về bản chất của NC, những u điểm và ứng dụng của máy NC, chúng
tôi điểm qua về vấn đề tự động hoá quá trình công nghệ và về máy tự động nói chung
trớc khi đi vào những vấn đề cụ thể của máy NC.
1.1. Khái quát về điều khiển quá trình công nghệ
Để đạt đợc kết quả gia công mong muốn, quá trình công nghệ (gia công trên máy
công cụ) cần phải đợc điều khiển. Có thể nói lịch sử phát triển của khoa học công nghệ
chế tạo máy gắn liền với lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển máy công cụ. Điều
khiển máy công cụ đợc định nghĩa là sự tác động lên các cơ cấu của máy để thực hiện
quá trình công nghệ gia công chi tiết đạt các chỉ tiêu kỹ thuật, năng suất và chi phí [7].
Điều khiển máy công cụ có thể "bằng tay" (do con ngời thực hiện) hoặc "tự động", nghĩa
là không có sự can thiệp trực tiếp của con ngời. Tơng ứng với 2 phơng pháp điều khiển
là 2 loại máy: máy thông thờng và máy tự động.
Máy thông thờng (Conventional Machine Tools), đôi khi còn đợc gọi một cách
không thật rõ ràng là máy vạn năng (Universal Machine Tools hoặc General Purpose
Machine Tools), là các máy công cụ không đợc tự động hoá hoặc tự động hoá ở mức rất
thấp. Mặc dù đã có những tiến bộ vợt bậc về kết cấu; có thể đạt độ chính xác gia công
cao (đến
àm); tốc độ làm việc cao (3000 ữ 4000v/ph) và khả năng công nghệ cao (gia
công đợc nhiều dạng bề mặt khác nhau); các tiện ích sử dụng đợc cải thiện (ví dụ đo,
hiển thị toạ độ và chu trình gia công dạng số), nhng về nguyên lý làm việc và kết cấu
cơ bản thì các máy hiện đại (hình 1.1) không có gì khác so với máy cổ điển (hình 1.2). Về
bản chất, chúng đều đợc ngời điều khiển trực tiếp. Ngời thợ đứng máy phải trực tiếp
thực hiện hầu hết các công việc, từ khi gá phôi cho đến khi hoàn thành nguyên công và tháo
chi tiết khỏi máy. Đó là chuỗi các công việc: gá phôi, chọn dao, đặt chế độ cắt, dịch chuyển
dao, giám sát quá trình và kiểm tra kết quả gia công, tháo chi tiết khỏi máy.
Trên máy tự động (Automated Machine Tools), một số chức năng đợc điều khiển tự
động. Từ máy thông thờng thành máy tự động điều khiển số hiện đại, máy công cụ trải

qua nhiều giai đoạn TĐH. Trớc hết ngời ta u tiên TĐH hệ thống chuyển động tạo hình,
sau đó là TĐH các hệ thống phụ trợ.
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 1

H×nh 1. 1: KÕt cÊu cña m¸y tiÖn hiÖn ®¹i

H×nh 1. 2: KÕt cÊu cña m¸y tiÖn cæ ®iÓn
Ch−¬ng 1: NhËp m«n ®iÒu khiÕn sè m¸y c«ng cô 2
1.1.1. Điều khiển quá trình công nghệ với máy công cụ truyền thống
Máy công cụ truyền thống đợc điều khiển bằng tay (hình 1.3). Quá trình công nghệ
chứa đựng tơng tác cơ, lý, hoá giữa các yếu tố của hệ thống và các yếu tố nhiễu loạn.
Thông số đầu vào của hệ thống là chế độ công nghệ (tốc độ cắt S và lợng chạy dao F),
các thông số đầu ra Y thể hiện phản ứng của hệ thống (kích thớc, độ nhám bề mặt, lực
cắt, nhiệt độ vùng cắt, rung động, mòn dao, ). Chức năng điều khiển hoàn toàn do con
ngời (công nhân) thực hiện. Con ngời căn cứ yêu cầu công nghệ, tính toán các thông số
công nghệ X, đặt chúng vào máy, giám sát đầu ra Y của quá trình để thực hiện các hiệu
chỉnh cần thiết. Trong hệ thống này hoàn toàn không có yếu tố tự động điều khiển. Về
nguyên tắc, đây là hệ điều khiển quá trình. Với cấu trúc này của hệ thống, quá trình công
nghệ nằm trong vòng điều khiển nên mặc dù không đạt đợc độ chính xác và độ nhạy cần
thiết (do con ngời thực hiện), hệ thống có khả năng thích ứng với biến động của qúa
trình. Do các đặc điểm nói trên mà máy công cụ thông thờng đợc gọi là hệ thống điều
khiển thích nghi bằng tay (Manual Adaptive Control).

Hình 1. 3: Sơ đồ điều khiển quá trình theo công nghệ truyền thống
1.3.2. Điều khiển quá trình công nghệ với máy tự động
Khi thực hiện quá trình công nghệ trên máy tự động (hình 1.4), việc tính toán các
chế độ công nghệ vẫn do con ngời thực hiện. Bộ điều khiển thay thế con ngời đa các
thông số công nghệ (S, F) vào máy và điều khiển máy hoạt động theo các giá trị đã ấn
định. Nó chỉ giúp tự động hoá khâu nhận, đọc, giải mã chơng trình, tính toán và điều
khiển hệ thống thực hiện đúng trình tự và thông số công nghệ quy định sẵn. Chính vì vậy,

điều khiển máy công cụ là điều khiển theo chơng trình.

Hình 1. 4: Sơ đồ điều khiển quá trình với máy tự động
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 3
Mục tiêu điều khiển tự động trên các máy công cụ hiện nay là đảm bảo các cơ cấu
công tác hoạt động theo đúng trình tự và các chế độ công nghệ (S, F) ghi trong chơng
trình chứ không phải là các thông số ra (Y) của quá trình. Chất lợng của quá trình hoàn
toàn phụ thuộc vào tính đúng đắn của phép tính thông số công nghệ ban đầu. Quá trình
công nghệ nằm ngoài vòng giám sát của bộ điều khiển nên nó không thể nhận biết và
không thể phản ứng trớc các biến động (nhiễu loạn) trong xảy ra trong quá trình công
nghệ và những biến động của thông số ra Y. Vì vậy, bộ điều khiển này đợc gọi là bộ điều
khiển tĩnh (Fixed Controller).
1.3.3. Điều khiển thích nghi quá trình công nghệ
Muốn tự động kiểm soát kết quả gia công, bộ điều khiển phải có khả năng nhận biết
những thay đổi của các thông số ra Y hoặc các thông số môi trờng đặc trng, có khả năng
bù trừ hoặc hạn chế biến động của chúng, nhằm duy trì sự làm việc bình thờng hoặc đảm
bảo hiệu quả cao nhất cho quá trình. Hệ thống điều khiển nh vậy đợc gọi là hệ điều
khiển thích nghi (ĐKTN). Sơ đồ ĐKTN máy công cụ đợc thể hiện trong hình 1.5. Trong
hệ thống này, con ngời chỉ phải tính chế độ gia công. Bộ điều khiển (thờng là CNC) vẫn
giữ chức năng nhận và duy trì thông số công nghệ đã định. Bộ ĐKTN giám sát thông số ra
hoặc thông số môi trờng, ra quyết định điều khiển và lệnh cho bộ CNC thực hiện các
hiệu chỉnh cần thiết. Việc giám sát và hiệu chỉnh chế độ công nghệ đợc thực hiện trong
thời gian thực, khiến máy công cụ làm việc với chế độ gia công S
2
, F
2
khác với chế độ gia
công tính toán S
1
, F

1
, đảm bảo giá trị hợp lý nhất của thông số ra.

Hình 1. 5: Sơ đồ điều khiển thích nghi quá trình công nghệ
Về cấu trúc logic, sơ đồ ĐKTN trong hình 1.5 tơng tự nh sơ đồ điều khiển bằng
tay trong hình 1.3, nhng ĐKTN do máy móc thực hiện nên đảm bảo đợc độ chính xác
và độ nhạy cao. Khác về bản chất so với điều khiển thông thờng, ĐKTN mang tính tích
cực, động và thông minh.
1.2. Các dạng điều khiển tự động máy công cụ
Từ máy thông thờng đến máy CNC hiện đại, máy công cụ trải qua nhiều giai đoạn
phát triển. Đó là quá trình tự động hoá từng phần, từng hệ thống của máy với sự ứng dụng
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 4
các kỹ thuật tiên tiến nhất của mỗi thời kỳ. Trớc hết, ngời ta u tiên TĐH hệ thống
chuyển động tạo hình, sau đó TĐH các hệ thống phụ trợ. Về kỹ thuật, tất cả các dạng
TĐH dùng tín hiệu tơng tự và tín hiệu số đã đợc lần lợt sử dụng.
Để đảm bảo các thông số hình học và chất lợng gia công, hệ thống chuyển động tạo
hình phải làm việc theo một chơng trình lập trớc. Chơng trình gia công đợc biểu hiện
dới các dạng khác nhau và đợc ghi lên một phơng tiện thích hợp, đợc gọi là vật mang
tin. Căn cứ vào dạng biểu diễn chơng trình và vật mang tin (phần tô xám trong hình 1.6),
có thể phân biệt 4 dạng điều khiển. Đó là dạng điều khiển bằng cam (I), điều khiển theo
mẫu (II), điều khiển nhờ bảng cắm (III) và điều khiển theo chơng trình số (IV).
Hình 1. 6: Các dạng điều khiển máy công cụ
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 5
1.2.1. Điều khiển bằng cam
Trong hệ thống điều khiển bằng cam
(Cam Control), khoảng và tốc độ dịch chuyển
của các cơ cấu đợc điều khiển nhờ biên dạng
của cam. Sự phối hợp giữa các cơ cấu đợc
thực hiện nhờ vị trí tơng đối của các cam với
nhau trên trục phân phối. Trên hình 1.7 là sơ

đồ cơ cấu chạy dao của máy tự động revolver.
Khoảng dịch chuyển của các dao phụ thuộc
biên dạng của các cam tơng ứng. Tốc độ ăn
dao phụ thuộc vào tốc độ của trục phân phối
và đồng bộ với tốc độ trục chính. Các dao hoạt
động đồng bộ theo chu trình, phụ thuộc vào vị
trí lắp ráp của các cam trên trục. Nh vậy,
trong dạng điều khiển này, chơng trình gia
công đợc thể hiện qua hình học vị trí của các
cam, có dạng tơng tự và hệ thống cam - trục
phân phối là vật mang tin.
Hình 1. 7: Hệ thống điều khiển bằng cam
1.2.2. Điều khiển theo mẫu
Hệ thống điều khiển theo mẫu
(Tracer Control) còn đợc gọi là hệ
thống chép hình, trong đó quỹ đạo
của dao (tạo nên biên dạng của chi
tiết gia công) đợc sao chép từ biên
dạng của mẫu (hình 1.8). Tuỳ theo
cơ cấu truyền chuyển động từ đầu dò
2 đến dao 8 mà có thể có hệ thống
chép hình cơ khí (dùng con trợt,
đòn bẩy cơ khí) hoặc hệ thống bám
(thuỷ lực, điện hoặc điện - thuỷ lực).
Trong hệ thống chép hình, chơng
trình gia công có dạng tơng tự và
mẫu chép hình là vật mang tin.
Hình 1. 8: Hệ thống chép hình thuỷ lực
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 6
1.2.3. Điều khiển nhờ bảng cắm

Bảng cắm (Plug-
board) là tên chung để
chỉ các bảng phẳng
(Panel Type) hoặc tang
trống (Drum Type), trên
đó chứa ma trận (hàng ì
cột) các lỗ cắm để cắm
dây, nối kín mạch điện
(qua các phần tử logic
điện, điện tử nh tiếp
điểm, rơle, diode, bộ
đếm, định thời, ) để
điều khiển một chuỗi
công việc nhất định
(hình 1.9).
Hình 1. 9: Bảng cắm là vật mang tin
Nh vậy trong trờng hợp này, bảng cắm chính là vật mang tin. Mỗi hàng trong
bảng tơng ứng với một lệnh trong chơng trình, nên số hàng trên bảng cắm (thờng là
24) giới hạn số lệnh điều khiển. Trên mỗi hàng có các lỗ (thờng là 34) cách đều nhau.
Khi mỗi lỗ đợc cắm thì một chức năng đợc kích hoạt (ví dụ dịch chuyển theo chiều
+X). Khi mỗi lệnh (hàng) đợc hoàn thành thì các công tắc hành trình sẽ tác động, cho
phép chuyển sang lệnh ghi trong hàng kế tiếp. Khi một lỗ đợc cắm thì chức năng tơng
ứng đợc kích hoạt liên tục cho đến khi chuyển sang lệnh mới. Vì vậy, điều khiển dùng
bảng cắm thuộc dạng điều khiển nối cứng (Hard-Wired Control).
Một bộ điều khiển có thể dùng kết hợp nhiều bảng cắm, mỗi bảng chứa một modul
chơng trình theo chức năng nhất định. Trên một số máy công cụ còn dùng 2 loại bảng
cắm: bảng cắm cơ khí chứa các dỡng, vấu để điều khiển quỹ đạo và toạ độ dịch chuyển
của cơ cấu công tác. Bảng cắm điện điều khiển các chức năng phụ trợ (nh bật tắt, đảo
chiều động cơ, thay dao, tới dung dịch, ). Tín hiệu điều khiển dùng với bảng cắm có thể

là liên tục hoặc rời rạc, tuỳ theo phần tử đợc dùng.
Có thể nói, điều khiển bằng bảng cắm cha phải là điều khiển theo chơng trình số,
nhng nó gợi ra ý tởng mang tính cách mạng trong lĩnh vực điều khiển máy công cụ:
điều khiển theo chơng trình số.
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 7
1.2.4. Điều khiển theo chơng trình số
Điều khiển theo chơng trình số là dạng điều khiển theo chơng trình cho trớc,
đợc sản sinh và lu trữ dới dạng các ký tự (chữ số, chữ cái hoặc các ký tự khác). Nhờ sử
dụng chơng trình dạng ký tự mà việc sản sinh, sửa đổi chơng trình dễ dàng hơn; thiết bị
lu trữ và đọc chơng trình đa dạng và đơn giản hơn, nhất là khi máy tính đợc sử dụng
với t cách bộ điều khiển. Vì điều khiển số máy công cụ là nội dung cơ bản, xuyên suốt
của tài liệu này nên từng vấn đề: khái niệm, kết cấu, vận hành, lập trình cho máy công cụ
điều khiển số sẽ đợc trình bày kỹ hơn, theo từng chơng riêng.
Đặc điểm của các dạng điều khiển nói trên đợc tóm tắt trong bảng sau.
Vật mang tin
Dạng điều
khiển
Nhiệm vụ
Hình học Chức năng phụ trợ
Nơi sản sinh
chơng trình
Bằng cam định vị, dịch chuyển cam (đĩa, thùng, mặt đầu) phòng thiết kế
Bằng mẫu định vị, dịch chuyển mẫu, dỡng phòng thiết kế
Bảng cắm định vị, dịch chuyển vấu, mẫu bảng cắm tại máy
NC
định vị, dịch chuyển
chính xác
băng đục
lỗ, băng từ
chuyển mạch,

băng lỗ, băng từ
phòng công
nghệ
CNC
định vị, dịch chuyển
chính xác với dạng
hình học phức tạp
băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ, bộ
nhớ trong
phòng công
nghệ hoặc tại
máy
1.3. Điều khiển số máy công cụ
1.3.1. Khái niệm điều khiển số
Hiện có nhiều định nghĩa về điều khiển theo chơng trình số
(*)
.
Theo Hiệp hội công nghiệp điện tử Mỹ [3] (U. S. Electronic Industries Association -
EIA), thiết bị điều khiển số là một hệ thống, hoạt động của nó đợc điều khiển bằng dữ
liệu số. Hệ thống phải dịch tự động ít nhất một phần của dữ liệu này.
Theo Britannica Concise Encyclopedia, điều khiển số là điều khiển một hệ thống hay
thiết bị bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu dới dạng chữ số, chữ cái, ký hiệu, từ hoặc tổ hợp
các dạng trên.


(*)
Thuật ngữ "điều khiển số" đợc dịch trực tiếp từ "Numerical Control". Tuy nhiên, trong tiếng
Việt, "điều khiển số" còn có nghĩa là điều khiển dùng tín hiệu số "Digital Control". Trong nhiều trờng
hợp, cần phân biệt để tránh nhầm lẫn. Trong tài liệu này, trừ những chỗ có ghi chú, thuật ngữ "điều khiển
số" cần đợc hiểu một cách chính xác là "điều khiển theo chơng trình số" (nh trong tiếng Nga:

" ").
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 8
Theo 20523-80 [7], điều khiển theo chơng trình số máy công cụ là điều khiển
quá trình gia công theo chơng trình, trong đó các dữ liệu đợc cho dới dạng chữ số.
Chơng trình gia công (Part Program) là bản hớng dẫn gia công, trong đó chứa
các thông tin hình học (mô tả quỹ đạo chuyển động tơng đối giữa dao và phôi) và thông
tin công nghệ (tốc độ trục chính, lợng chạy dao, ). Các lệnh và từ trong chơng trình
đợc tập hợp theo một quy tắc và trình tự quy định và đợc biểu diễn theo một hệ mã tiêu
chuẩn (ví dụ ISO) mà bộ điều khiển có thể hiểu và xử lý đợc. Nhờ mã hoá mà các thông
tin đợc biểu diễn dới dạng số. Bộ điều khiển phải dịch chơng trình ra mã máy để xử lý.
Mã hoá ở đây là sự chuyển đổi thông tin các dạng khác nhau (ngôn ngữ nói, số)
sang dạng số (ký tự). Ví dụ lệnh "Chạy dao theo đờng thẳng từ vị trí hiện tại đến toạ độ
X=100, Y=150 với tốc độ 300mm/ph" đợc mã hoá nh sau: G01 X100 Y150 F300; "Khởi
động trục chính theo chiều kim đồng hồ" đợc mã hoá thành M03. Nhờ thông tin đợc số
hoá (thoát ly bản chất vật lý) mà nó có thể đợc ghi vào các thiết bị lu trữ văn bản. Thiết
bị lu trữ (vật mang tin) dùng cho máy NC rất đa dạng và thay đổi không ngừng theo sự
tiến bộ của phơng tiện truyền và lu trữ thông tin: băng đục lỗ, bìa đục lỗ, băng từ, đĩa từ,
các thiết bị điện tử (nh RAM, Memory Card, USB Flash Drive). Chơng trình NC còn có
thể đợc truyền từng qua cáp (RS 232, RS 485) hoặc truyền file qua mạng máy tính, nh

mạng cục bộ (LAN) hoặc Internet.
Tuy các phơng tiện lu trữ và truyền thông tin khác nhau về bản chất vật lý, nhng
nguyên tắc mã hoá vẫn giống nh ở băng đục lỗ.
Theo nguyên tắc máy tính số, mọi thông tin đợc số hoá và đợc biểu diễn theo mã
nhị phân, trong đó chỉ dùng 2 ký tự, là "0" và "1". Trong máy NC, "1" tơng ứng trạng
thái có tín hiệu (xung), "0" tơng ứng trạng thái không có xung. Trong máy CNC (bộ điều
khiển là máy tính số) trạng thái "1" hoặc "0" đợc chứa trong 1 bit thông tin. Nhờ sử dụng
kết hợp các bit theo một quy tắc nhất định, ta có thể biểu diễn bất cứ ký tự nào.
Do hạn chế về kích thớc, các băng đục lỗ chỉ có 8 rãnh (Track), nên hệ mã nhị phân
thuần tuý chỉ biểu diễn đợc 258 ký tự, không thể biểu diễn đợc các số lớn và các số thập

phân nhiều chữ số. Để khắc phục điều đó, ngời ta đã đa ra hệ mã thập-nhị phân (Binary-
Coded Decimal Code), gọi tắt là BCD Code. Trong hệ BCD, chỉ các chữ số từ 0-9 là đợc
biểu diễn dới dạng nhị phân, còn phần thập phân đợc biểu diễn dới dạng thập phân. Với 1
băng đục lỗ 8 rãnh, ta có thể biểu diễn bất cứ ký tự nào và lợng thông tin là không hạn chế.
Hình 1.10 mô tả một đoạn băng đục lỗ theo hệ mã BCD, chuẩn ISO. Băng gồm 8
rãnh (Track) chứa thông tin (đánh số từ 1-8) chạy dọc suốt chiều dài của băng và 1 hàng
lỗ (nhỏ) ăn khớp với răng của cơ cấu dịch chuyển. Mỗi hàng (vuông góc với phơng
chuyển động) biểu diễn 1 ký tự. Vị trí có lỗ biểu thị giá trị 1, vị trí không có lỗ - giá trị 0.
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 9
Quy tắc kết hợp các bit đợc gọi là hệ mã (Code System). Ta lấy 2 hệ mã thông dụng
để làm ví dụ về cách mã hoá thông tin. Đó là hệ EIA của Hiệp hội công nghiệp điện tử Mỹ
và hệ ISO của tổ chức tiêu chuẩn thế giới. Quy ớc về các rãnh theo các hệ mã nh sau:
Hệ EIA: - rãnh 1-4 biểu diễn các chữ số 1-9 theo mã nhị phân;
- rãnh 5 chứa mã kiểm tra;
- rãnh 6 số 0;
- rãnh 6 và 7 kết hợp với các rãnh 1-4 biểu diễn các chữ cái và ký hiệu;
- rãnh 8 kết thúc dòng lệnh.
Hệ ISO (DIN 66024):
- rãnh 1-4 kết hợp với rãnh 5, 6 biểu diễn các chữ số 0-9;
- rãnh 1-5 kết hợp với rãnh 7 biểu diễn các chữ cái A-Z;
- rãnh 8 chứa mã kiểm tra;
- rãnh 1-4 kết hợp với rãnh 6 biểu diễn các ký hiệu.
Mã kiểm tra (Parity Check) dùng để kiểm tra lỗi. Hệ EIA đòi hỏi số lỗ trên mỗi hàng
phải lẻ. Nếu số lỗ mang thông tin là số chẵn thì máy đục lỗ phải tự động đục thêm lỗ vào
rãnh 5 để tạo thành số lỗ lẻ. Khi đọc thông tin để gia công, nếu gặp hàng có số lỗ chẵn thì
bộ điều khiển (NC) coi đó là lỗi. Hệ ISO yêu cầu số chẵn và mã kiểm tra ở rãnh 8.

Hình 1. 10: Biểu diễn thông tin trên băng đục lỗ 8 rãnh nhờ BCD code
Hình 1.11 cho tóm tắt về quy ớc biểu diễn thông tin theo hệ mã EIA và hệ mã ISO.
Theo hệ mã ISO thì đoạn băng trên hình 1.10 biểu thị lệnh G01 X25Y4.

Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 10
Hình 1. 11: Quy ớc
về biểu diễn thông
tin theo hệ mã EIA
và hệ mã ISO
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 11
Càng ngày máy tính trên máy NC càng gần với máy tính thông dụng. Vì vậy mọi
phơng tiện lu trữ và truyền thông của máy NC cũng đợc dùng chung với các loại máy
tính khác. Ngoài hệ mã BCD đã nói ở trên, mã ASCII (Ameriacan Standard Code for
Information Interchange), một hệ mã dùng chung cho máy tính, đang dần dần đợc dùng
phổ biến cho các bộ điều khiển công nghiệp trên nền máy tính số, trong đó có máy NC.
Trên màn hình của các bộ điều khiển (CNC) ra đời trong khoảng thập niên gần đây,
chơng trình NC đợc hiển thị nh file văn bản (text file), ngời dùng có thể sửa chữa, lu
trữ, sao chép. Hầu hết các bộ CNC hiện đại có thể đọc trực tiếp hoặc chuyển đổi (Import,
Export) các chơng trình NC đợc soạn thảo bởi các bộ soạn thảo văn bản (Text Editor)
thông dụng. Trên thực tế, ngời vận hành các máy CNC hiện đại không phải bận tâm đến
hệ mã nào đang đợc sử dụng. Việc soạn thảo, sửa chữa và xử lý các chơng trình NC
đợc thực hiện nh các file văn bản thông thờng.

Hình 1. 12: Sơ đồ cấu trúc của máy CNC
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 12
Bộ điều khiển (Machine Control Unit - MCU) và máy công cụ là 2 bộ phận cấu thành
chính của máy NC (hình 1.12). MCU thực hiện mọi chức năng điều khiển, cung cấp tín hiệu
cho các thiết bị chấp hành trên máy công cụ. Về phần mình, MCU có 2 modul: bộ xử lý dữ
liệu (Data Processing Unit - DPU) và các mạch điều khiển (Control Loops Unit - CLU).
DPU có nhiệm vụ đọc và giải mã chơng trình, tính toán lợng và tốc độ dịch chuyển của
các trục chạy dao (nội suy) và cung cấp số liệu cho CLU. Số liệu đó gồm toạ độ điểm cần
tới, chiều và vận tốc chuyển động của mỗi trục chạy dao; các thông tin phụ trợ (chiều quay
trục chính, dung dịch bôi trơn, ). CLU cấp tín hiệu chuyển động cho các thiết bị chấp hành
và nhận tín hiệu phản hồi về vị trí và vận tốc của cơ cấu công tác. Nh vậy, chỉ khi nào CLU

xác nhận lệnh trớc đã hoàn thành thì DPU mới cung cấp thông tin tiếp theo.
1.3.2. NC và CNC
Có thể quan niệm một cách đơn giản rằng máy CNC là máy NC đợc điều khiển
bằng máy tính, hay nói cách khác, trên máy CNC, máy tính giữ vai trò bộ điều khiển. Từ
đó có công thức:
CNC = Computer + NC.
Quan niệm đó không sai, nhng cha đủ thể hiện sự tiến bộ chất của CNC so với NC.
Việc sử dụng máy tính số làm bộ điều khiển làm thay đổi căn bản cấu trúc và tính năng của
toàn hệ thống.
Về cấu trúc, quá trình chuyển hoá từ NC sang CNC trớc hết là quá trình chuyển dần
các chức năng từ phần cứng sang phần mềm. Điều khiển NC thờng đợc gọi là điều khiển
nối cứng (Hard-Wired Control), nghĩa là các chức năng đều đợc thực hiện bởi phần cứng.
Cho đến cuối thập kỷ 196x, khi minicomputer xuất hiện (vào năm 1969) thì một số chức năng
đợc chuyển từ phần cứng sang phần mềm. Tuy nhiên, vào thời đó, minicomputer còn đắt so
với giá của máy công cụ. Cho đến cuối thập kỷ 197x và thập kỷ 198x, microcomputer mới
đợc ứng dụng rộng rãi trong NC nhờ tính năng tốt mà kích th
ớc nhỏ gọn và rẻ tiền. Các bộ
CNC dựa trên microcomputer đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cho đến bây giờ. Vai
trò của phần mềm trong CNC ngày càng chiếm u thế và ngày nay CNC đợc quan niệm là
điều khiển nối mềm (Soft-Wired Control), trong đó các quá trình thu nhận, xử lý và truyền dữ
liệu (từ điều khiển vào/ra, nội suy, quản trị dữ liệu, tạo lệnh điều khiển, giám sát hệ thống, )
đều do máy tính với phần mềm thích hợp thực hiện. Ví dụ, bộ NC đợc chế tạo năm 1968
chứa 400 bảng mạch gồm, trong khi các bộ CNC hiện đại với cùng chức năng chỉ có 1 bảng
mạch. Hình 1.13 minh hoạ sự chuyển các chức năng điều khiển từ phần cứng sang phần mềm.
Về cơ bản, trên các máy NC, cả DPU và CLU đều có cấu trúc phần cứng. Trên máy
CNC, chức năng DPU do máy tính đảm nhiệm, còn CLU vẫn giữ cấu trúc phần cứng.
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 13

Hình 1. 13: Sự chuyển các chức năng điều khiển từ phần cứng sang phần mềm
- Tín hiệu điều khiển sử dụng trong các hệ điều khiển nối cứng là xung điện áp. Mỗi

xung điện áp tạo nên dịch chuyển bằng 1 đơn vị chiều dài cơ sở (Base Length Unit - BLU)
của trục đợc điều khiển. Số lợng các xung đặt lên trục xác định khoảng cách cần dịch
chuyển, tần cấp số xung xác định vận tốc dịch chuyển. Ngợc lại, tín hiệu điều khiển trong
hệ CNC có dạng số nhị phân. Mỗi từ (word) chứa số bit nhất định (thờng là 8, 16 hoặc 32
bit tuỳ theo bộ vi xử lý). Mỗi bit dữ liệu tạo ra dịch chuyển bằng 1 BLU cho trục điều khiển.
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 14
Về tính năng, CNC có nhiều u việt nhờ việc sử dụng máy tính số với phần mềm
tích hợp trong điều khiển. Hình 1.14 cho thấy sự khác nhau giữa NC và CNC.

Hình 1. 14: So sánh tính năng của NC và CNC
- Máy tính CNC có đầy đủ các dạng phần mềm cơ bản
(*)
: hệ điều hành, các phần
mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng. Vì vậy, CNC thực hiện đợc đủ các chức năng của
máy tính: quản lý và điều hành file, quản lý bộ nhớ, điều khiển màn hình, bàn phím, mạng
truyền thong, soạn thảo chơng trình, mô phỏng đồ hoạ, truyền thông, ). Các bộ CNC
trên nền PC (PC Based CNC) dùng các hệ điều hành thông dụng, nh Windows, Unix, tạo
cho ngời dùng môi trờng làm việc thuận lợi và quen thuộc.


(*)
Các loại phần mềm có hệ điều hành (Operating System - OS), thực hiện chức năng giao diện ngời
dùng, quản trị bộ nhớ, quản trị file, ; phần mềm hệ thống (System Software) - quản trị, phối hợp đồng bộ
và điều khiển toàn bộ phần cứng của hệ thống, nh truyền dữ liệu, ghi file vào bộ nhớ, hiển thị thông tin
lên màn hình, và phần mềm ứng dụng (Application Software) - thực hiện các chức năng chuyên biệt, nh
soạn thảo chơng trình, mô phỏng đồ hoạ, thu nhận tín hiệu, điều khiển các cơ cấu,
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 15
- Giao diện ngời dùng của máy CNC hấp dẫn và tiện lợi: màn hình đồ hoạ màu để
trợ giúp lập trình và mô phỏng kiểm tra chơng trình, thông báo trạng thái và cảnh báo lỗi,
hớng dẫn vận hành, )

- Máy tính tạo nên tính linh hoạt, dễ biến đổi và nâng cấp bộ điều khiển. Chỉ bằng
cách thay đổi phần mềm, có thể tạo ra các bộ điều khiển khác nhau mà không phải hoặc
phải thay đổi rất ít về phần cứng. Ví dụ, chỉ cần cài lại phần mềm, ngời dùng có thể nhận
đợc hệ điều khiển Fanuc, Siemens, Heidenhian, trên cùng một hệ thống máy tính và
phần cứng. Thông qua phần mềm có thể quy định cấu hình của máy: số trục điều khiển,
định giới hạn vùng làm việc (Software Limit Switch), chiều và tốc độ chuyển động, thêm
bớt các thiết bị phụ trợ, ). Các bộ CNC hiện đại thờng đợc thiết kế với cấu hình chuẩn.
Cấu hình cụ thể đợc khai báo theo phần cứng của máy công cụ.
- Khả năng bảo mật hệ thống đợc tăng cờng. Phần mềm không chỉ giúp nhà sản
xuất giữ đợc bản quyền và bí quyết công nghệ (Know-how) mà còn cho phép ngời dùng
bảo vệ các khai báo cấu hình hệ thống, chơng trình điều khiển; ngăn chặn sự truy cập,
sao chép, sửa đổi trái phép vô tình hay cố ý. Phần mềm cũng cho phép sao lu (Back-up)
hệ thống và chơng trình để khi cần thì khôi phục lại (Restore).
Do giữ vai trò ngày càng quan trọng nên giá trị của phần mềm ngày càng tăng so với
phần cứng (hình 1.15). Đầu tiên, các bộ điều khiển đơn giản với các CPU chuyên dùng đợc
tạo ra. Sau đó, chúng đợc thay bằng các CPU thông dụng với phần mềm chuyên dùng.
Ngày nay nhiều bộ điều khiển đợc tạo ra hoàn toàn nhờ phần mềm chạy trên PC (PC
based CNC) với hệ điều hành thông dụng (Windows hoặc Unix). Từ thập kỷ 198x, các bộ
NC dựa trên phần cứng không đợc sản xuất và hiện nay, NC mặc nhiên đợc hiểu là CNC.

Hình 1. 15: Giá trị phần mềm ngày càng tăng so với phần cứng

Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 16
Bảng sau cho phép so sánh một cách tóm tắt các đặc điểm của NC và CNC.
So sánh NC và CNC
Đặc tính so sánh Điều khiển NC Điều khiển CNC
Thời gian xuất hiện 1954 - đầu thập kỷ 197x Khoảng 1970 - nay
Thực hiện các chức
năng điều khiển
Mạch phần cứng điện tử Máy tính với các chơng trình điều

khiển máy công cụ
Dạng tín hiệu điều
khiển
Xung điện áp. Mỗi xung
tạo dịch chuyển 1 BLU
Tín hiệu số (bit). Mỗi bit tạo dịch
chuyển 1 BLU
Nhập chơng trình Từ băng, bìa đục lỗ, nhờ
thiết bị đọc. Đọc và thực
hiện theo từng block.
Dùng mọi thiết bị lu trữ thông
dụng (bàn phím, bộ nhớ trong, bộ
nhớ ngoài, các giao diện truyền
thông, mạng cục bộ, Internet, )
Đọc 1 lần nhiều block, ghi vào bộ
nhớ đệm và sử dụng dần.
Khả năng
Giới hạn các chức năng cơ
bản: nội suy, nhận định
dạng băng từ, vị trí tuyệt
đối và tơng đối, nhận mã
ký tự
Bao gồm các chức năng cơ bản
nh NC và mở rộng: thêm dạng
nội suy (parabol, xoắn ốc), soạn
thảo, truyền thông, bộ nhớ, hiển
thị, giao tiếp vào/ra,
Cấu trúc phần cứng
điều khiển
Phức tạp, bởi vì các chức

năng điều khiển đợc thực
hiện bởi các mạch điện tử
Đơn giản hơn vì nhiều chức năng
điều khiển đợc thực hiện bởi phần
mềm
Bộ nhớ (lu trữ)
chơng trình
Không có bộ nhớ trong Có bộ nhớ trong. Sử dụng các thiết
bị lu trữ thông dụng (băng từ, đĩa
từ, USB flash drive, )
1.3.4. Trung tâm gia công CNC
Trung tâm gia công (Machining Center) CNC khác máy CNC thông thờng ở chỗ,
có khả năng thực hiện nhiều nguyên công công nghệ khác nhau, nh tiện, phay, doa, gia
công ren, mài, mà bình thờng phải dùng một số máy CNC thông thờng. Do yêu cầu về
tập trung nguyên công mà các trung tâm gia công (TTGC) có những đặc điểm kết cấu sau:
- Có nhiều trục điều khiển (4 đến 5 trục hoặc hơn);
- Có hệ thống thay dao tự động;
- Có cơ cấu cấp phôi, kẹp phôi tự động.
- Có khả năng giao tiếp với các thiết bị sản xuất khác, nh robot, băng tải,
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 17
Nhờ có khả năng tập trung nguyên công cao mà các TTGC cho phép tăng năng suất,
tăng độ chính xác gia công.
Thờng có 2 loại TTGC, là TTGC ngang và TTGC đứng. TTGC ngang dựa trên cơ sở
máy tiện, còn TTGC đứng dựa trên máy phay.
Ngoài 2 trục X, Z nh máy tiện, TTGC ngang thờng có thêm các trục Y, C. Kho
chứa dao trên trung tâm ngang thờng có dạng revolver (Turret), trên đó các dao có thể
đợc dẫn động (Driven Tool). Một số TTGC ngang có tới 2 trục chính, 2 đài dao, nên có
thể gia công hoàn chỉnh các chi tiết có hình dạng phức tạp, nh các rãnh, lỗ lệch tâm hoặc
hớng kính; có thể gia công các mặt profile theo phơng pháp bao hình, Trong hình 1.16
là hình ảnh một TTGC ngang và các dạng chi tiết đợc gia công trên đó.

Hình 1. 16: Trung tâm ngang CNC
TTGC đứng có cấu hình cơ bản nh máy phay, nhng thờng có tới 4, 5 trục hoặc
hơn. Kho chứa dao có nhiều dạng: dạng đĩa, dạng xích, dạng tang trống,
Ví dụ trung tâm trên hình 1.17 có 6 trục (X, Y, Z, B, C, W), trong đó có 1 bàn quay
(trục C), ụ dao có thể quay (trục B) và tịnh tiến (trục W). Với cấu hình này, trung tâm có
thể gia công nhiều dạng mặt cong không gian phức tạp, nh cánh bơm ly tâm.

Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 18

Hình 1. 17: Trung tâm gia công đứng 6 trục
TTGC nh trong hình 1.18 có 5 trục (X, Y, Z, B, U), có kho chứa dao dạng xích. Hệ
thống cấp phôi tự động (Automatic Pallet Changer) nh trong hình 1.18 thờng đợc
dùng nhiều trong sản xuất linh hoạt. Các phiến gá (Pallet) có tác dụng nh đồ gá. Phôi
đợc lắp lên đó trớc khi gia công và đợc gia công ngay trên khay. Sau khi gia công
xong, cả phôi và khay có thể đợc chuyển đến nguyên công sau. Việc gá, tháo phôi đợc
thực hiện bên ngoài máy, trong khi gia công chi tiết khác nên không chiếm thời gian máy.

Hình 1. 18: Trung tâm gia công đứng 5 trục
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 19
1.3.5. Điều khiển số trực tiếp
Điều khiển số trực tiếp (Direct Numerical Control) hay điều khiển số phân bố
(Distributed Numerical Control), đều đợc viết tắt là DNC là giải pháp nối mạng các máy
CNC để có thể dùng chung các thiết bị nhập, lu trữ chơng trình và các tiện ích khác (ví dụ
phần mềm CAD/CAM). Bình thờng, mỗi máy CNC độc lập cần có thiết bị nhập (bàn phím,
thiết bị đọc) và lu trữ riêng. Điều đó không chỉ bất lợi về mặt kinh tế, gây phiền phức khi
sử dụng (ví dụ, bộ nhớ của máy không đủ lu trữ trọn vẹn các chơng trình lớn, gây gián
đoạn quá trình gia công) mà còn gây khó khăn cho việc quản lý thống nhất dữ liệu và
chơng trình. Có DNC, các máy CNC riêng lẻ không cần hoặc chỉ cần bộ nhớ chơng trình
rất nhỏ. Các chơng trình lớn đợc truyền trực tiếp từng block từ máy tính DNC tới máy

CNC để thực hiện, hoặc các chơng trình đợc phân bố cho các máy CNC theo nhiệm vụ.
Về kết cấu, hệ DNC (hình 1.19) là mạng máy tính nên gồm có:

Hình 1. 19: Giải pháp DNC
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 20
1. Máy tính trung tâm (DNC Computer). Máy tính DNC có nhiệm vụ đọc chơng
trình, lu trữ và phân phối cho các máy CNC theo yêu cầu. Vì vậy, nó phải có cấu hình đủ
mạnh, đặc biệt bộ nhớ dung lợng lớn, đợc cài các phần mềm chuyên dùng (phần mềm
DNC) phục vụ quản lý, phân phối chơng trình và hệ điều hành mạng và trang bị các thiết
bị đọc chuyên dùng. Máy tính DNC cũng nhận dữ liệu phản hồi từ các máy công cụ để
phục vụ cho việc cung cấp chơng trình và phục vụ cho công tác điều hành, quản lý
(thống kê và lập báo cáo số lợng sản phẩm, thời gian gia công, sự cố, ). Để đáp ứng nhu
cầu gia công của các máy CNC và nhận thông tin phản hồi ngay lập tức, hệ thống thông
tin 2 chiều này hoạt động theo thời gian thực.
2. Thiết bị mạng (gồm các đờng cáp, giao diện, chuyển mạch) để liên kết các thiết
bị trong hệ thống.
3. Các máy CNC - đối tợng phục vụ.
Tơng tự nh các mạng máy tính thông thờng, mạng DNC cũng đợc nối theo vòng
tròn (hình 1.20) và theo hình sao hay hớng tâm (hình 1.21).
Hình 1. 20: Phơng pháp nối mạng DNC
theo vòng tròn
Hình 1. 21: Nối mạng DNC kiểu hớng tâm
Những khác biệt chính giữa DNC và CNC là:
- Các máy tính ở điều khiển DNC phân phối dữ liệu chơng trình tới, và thu thập dữ
liệu từ nhiều máy công cụ. Các máy tính ở điều khiển CNC chỉ điều khiển một máy công
cụ, hoặc một số ít máy công cụ.
- Máy tính DNC thờng đợc đặt ở xa các máy công cụ. Máy tính ở điều khiển CNC
đợc đặt liền máy công cụ.
- Phần mềm DNC đợc phát triển không chỉ để điều khiển từng bộ phận của thiết bị
sản xuất mà còn phục vụ nh là một phần của hệ thống quản lý thông tin trong hệ thống

Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 21
sản xuất của công ty. Phần mềm DNC đợc có thể bổ sung (tăng cờng) các khả năng của
máy CNC đặc biệt.
Những u điểm chính của DNC:
- Điều khiển nhiều máy bởi máy tính (Time Sharing).
- Khả năng lu trữ và tính toán lớn.
- Vị trí của máy tính đợc đặt ở xa khu vực sản xuất nên dễ đảm bảo về môi trờng.
- Loại bỏ đợc băng từ và thiết bị đọc băng từ ở máy công cụ để nâng cao độ tin cậy.
- Loại bỏ bộ điều khiển nối cứng (Hardwired Controller) trên một số hệ thống.
- Cho phép dùng chung các phần mềm đắt tiền (CAD/CAM, Post-Procesor) và giảm
dung lợng lu trữ. Ví dụ các chơng trình đợc lu trữ dới dạng chung (CL Data), khi
cần chuyển cho máy nào thì mới dịch (Post-processed) theo mã và cấu hình tơng ứng.
1.4. Lịch sử phát triển của máy NC
1.4.1. Sự ra đời và phát triển của máy NC
Mẫu đầu tiên của máy công cụ điều khiển số (gọi là máy NC - Numerical Control) do
Viện công nghệ Massachusetts (MIT) - Mỹ thiết kế và chế tạo vào năm 1949, theo đặt hàng
của Không lực Hoa kỳ, để sản xuất các chi tiết phức tạp và chính xác của máy bay.
Trớc đó, các chi tiết máy hoặc các khuôn mẫu phức tạp thờng đợc chia thành các
phần đơn giản hơn. Sau khi gia công xong, chúng mới đợc ghép lại với nhau thành chi tiết
hoàn chỉnh bằng phơng pháp hàn, tán, Công nghệ đó đắt và không đảm bảo đợc độ
chính xác về kích thớc và hình học mong muốn cũng nh sự đồng đều về cơ tính vật liệu.
Sau này, nhờ phơng pháp chép hình, ngời ta đã chế tạo đợc các chi tiết phức tạp hơn.
Tuy vậy, công nghệ gia công trên máy chép hình vẫn còn nhiều nhợc điểm, nh
độ chính
xác không cao (do quán tính của hệ thống lớn, do sai số truyền động cơ khí, do sai số của
mẫu, ); năng suất thấp (do phải hạn chế tốc độ trợt của đầu dò trên mẫu); đắt và kém linh
hoạt (vì các dỡng mẫu là các chi tiết cơ khí chính xác, dùng vật liệu đặc biệt nên khó chế
tạo). ý tởng áp dụng điều khiển số vào máy công cụ đã gây nên cuộc cách mạng trong
công nghệ chế tạo cơ khí. Có thể hình dung máy công cụ điều khiển số là một máy chép
hình, nhng các dỡng, mẫu, cam, cơ khí đợc thay bằng chơng trình máy tính. Chơng

trình không bị mòn nh các dỡng mẫu, mang đi mang lại dễ dàng. Việc soạn thảo, sửa đổi
chơng trình lại dễ, nhanh và rẻ hơn nhiều so với chế tạo cam, dỡng, nên máy NC nhanh
chóng đợc hoan nghênh.
Ngay sau đó, một phơng án chế tạo máy NC công nghiệp đợc đề nghị với 3
nguyên tắc sau:
Chơng 1: Nhập môn điều khiến số máy công cụ 22