Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC

Lời Tựa
Các nớc phát triển trên thế giới, sự đột phá về khoa học kỹ thuật đã giúp họ
tìm ra những kỹ thuật tiên tiến áp dụng trong sản xuất, chế tạo. Nhằm tạo ra những
công cụ giảm sức lao động của con ngời mà năng suất, hiệu quả kinh tế đạt ở mức độ
cao. Trong ngành chế tạo máy thì không ngừng đổi mới những tính năng của các máy,
quá trình tự động hoá, các phần mềm ứng dụng tin học đợc đa vào trong kỹ thuật chế
tạo. Do vậy các thiết bị sản xuất đợc tự động hoá cao nhờ sự hỗ trợ của hệ thống
điều khiển số bằng máy tính đã có mặt ở các nhà máy, xí nghiệp,
Trong chế tạo máy từ những máy thông thờng đã dần đợc cải tiến nhờ điều
khiển số, lúc đầu xử dụng hệ điều khiển NC dùng để điều khiển tự động một chuỗi
lệnh kế tiếp liên tục. Thế hệ sau của NC là hệ điều khiển số CNC dùng các cụm vi
xử lý thông qua máy tính để thực hiện một cách tự động các máy công cụ, bằng các
chơng trình đợc lập trớc.
Thời kỳ đổi mới đất nớc ta đã chủ trơng phát triển ngành công nghiệp nặng,
trong đó ngành cơ khí chế tạo đợc quan tâm, và không ngừng đổi mới các trang thiết
bị để năng cao chất lợng và tính u việt của sản phẩm. Do vậy các máy điều khiển số
đang đợc sử dụng rộng rãi ở nớc ta để chế tạo cơ khí, đặc biệt áp dụng để chế tạo các
khuôn mẫu chính xác, các chi tiết phục vụ trong công nghiệp Quốc Phòng. Các máy
công cụ điều khiển số còn đợc dùng trong công tác nghiên cứu khoa học và đào tạo,
qua các lớp đào tạo về máy điều khiển số ta có thể tìm hiểu vận hành và sử dụng
chúng để nâng cao trình độ áp dụng trong sản xuất có hiệu tối đa nhất.
Dới đây em xin trình bày toàn bộ nội dung đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ
thống điều khiển số trên máy công cụ CNC. Để hiểu sâu hơn về máy công cụ
điều khiển số, trong thuyết minh em trình bày các phần sau:
Chơng I: Khái niệm cơ bản về điều khiển số & máy công cụ CNC.
Chơng II: Bộ nội suy và hệ thống truyền động cơ khí trong máy điều khiển số.
Chơng III: Lập trình trên máy công cụ điều số theo ngôn ngữ ISO và lập trình
trên máy phay DMU 60 T với bộ điều khiển TNC 426 (dùng ngôn ngữ DINPLUS)
và các chơng trình gia công.
Phụ lục: Một số chơng trình gia công trên máy phay TNC426 (dùng ngôn ngữ

DINPLUS).
- 1

Chơng I
Khái niện cơ bản về hệ thống điều khiển số
và máy cộng cụ cnc
Đ1: khái niệm về điều khiển số
i. quá trình phát triển, trình độ hiện tại của ngành máy
công cụ cnc.
1. Quá trình phát triển.
ý tởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp liên tục,
mà chúng đợc ứng dụng trong các máy điều khiển NC ngày nay, thực ra đã đợc phát
kiến từ thế kỷ 14, bắt đầu từ những cụm chuông đợc điều khiển bởi các trục đục lỗ.
Năm 1808, Joseph M Jacquard dùng những tấm tôn đục lỗ điều khiển tự
động các máy dệt. Những vật mang tin thay đổi đợc đã ra đời.
Cuối những năm 1940, Học viện công nghệ MIT ( Massachusetts Institute of
Technology ) của Hoa Kỳ thực hiện dự án nghiên cứu kỹ thuật điều khiển số.
Năm 1953 Công bố sáng chế máy phay điều khiển theo chơng trình số
NC.
Năm 1959 máy công cụ NC đợc triển lãm đầu tiên ở Pari, trình bày những
máy NC đầu tiên ở Châu Âu.
Từ sau năm 1960, bóng đèn điển tử đợc thay thế bởi các phần tử bán dẫn điện
tử rời rạc điốt ( đèn hai cực ) và Tranzito ( đèn ba cực ). Nhng đa số những linh kiện
này vẫn đòi hỏi thể tích chiếm chỗ đủ lớn, còn rất nhiều mỗi hàn và các ổ cắm (giao
điện ) vừa tốn kém trong chế tạo và hạn chế độ tin cậy trong vận hành và điều
khiển.Thông tin điều khiển ghi trên băng đục lỗ, dung lơng thấp, khi gia công cho
nhiều chi tiết giống nhau vẫn phải đọc băng đục lỗ cho từng lân gia công. Khi thay
đổi chơng trình điều khiển đòi hỏi phải cải tiến hay làm lại băng đục lỗ.
Trong những năm 70 ngành điều khiển số nhanh chóng ứng dụng trong các
thành tựu phát triển của kỹ thuật vi điện tử , vi mạch tích hợp. Những hệ NC sử dụng

các bản mạch logic nối cứng đợc thay thế bởi các hệ điều khiển có bộ nhớ và dung l-
ợng đủ lớn. Do nối ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà phần cứng có nhiệm
vụ chuyên dùng trớc đây đợc thay thế bằng các phần mềm linh hoạt hơn. Dung lợng
nhớ ngày càng đợc mở rộng, tạo điều kiện lu trữ trong hệ điều khiển số trớc hết là
những chơng trình đơn lẻ sau đó là cả một th viện chơng trình, lại có thể thay đổi đợc
chơng trình đã lập một cách dễ dàng thông qua cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp
trên máy.
Năm 1972, các tủ điều khiển NC đầu tiên có cài đặt các cụm vi tính chế tạo
hàng loạt đa ra một thế hệ mới các thiết bị NC cài đặt các cụm vi tính có công năng
- 2

mạnh mẽ hơn. Thế hệ này đợc nhanh chóng thay thế bởi các cụm điều khiển CNC cài
đặt ( Microproessor ).
Năm 1984 hệ điều khiển CNC có công năng mạnh đợc trang bị các công cụ
trợ giúp lập trình garaphic . Tiến thêm một bớc phát triển mới lập trình tại phân x-
ởng sản xuất.
Những năm 1986 1987 các giao diện tiêu chuẩn hóa ( Inteface ) mở ra
con đờng tiến tới các xí nghiệp tự động trên cơ sở một hệ thống trao đổi thông tin liên
thông : CIM ( Computer Integrated ManufaeTuring ).
2. Trình độ hiện tại.
Các chức năng tình toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện hơn và
đạt độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý
P
à
. Các hệ thống CNC đợc chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng,
dùng cho mục đích điều khiển khác nhau.
Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact ( CD) có
dung lợng nhớ ngày càng mở rộng, độ tin cậy và tuổi thọ ngày càng cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC
( Computer Numerical Control ) đã tạo điệu khiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay

cả trong xí nghiệp nhỏ không có phòng lập trình riêng. Nghĩa là ngời điều khiển có
thể lập trình trực tiếp trên máy. Dữ liệu lập vào nội dung lu trữ, thông báo về tình
trạng hoạt động của máy công cụ chỉ dẫn cần thiết cho ngời điều khiển đợc hiện trên
màn hình.
Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và con số thì ngày nay
đã dùng màn hình màu có độ phân giải cao (có thêm toán đồ họa và hình vẽ mô
phỏng tĩnh hoặc động quá trình gia công của chi tiết). Biên dạng của chi tiết gia công
và chuyển động của dao đều đợc hiển thị trên màn hình.
Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép mạng cục bộ hay có thể mở rộng quản lý và
điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xi nghiệp hay của một tập
đoàn công nghiệp
Với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi của tin học vào ngành cơ khí, cùng với
xu hớng con ngời đang có nhu cầu tìm các lọai vật liệu thông minh mới nhằm thay
đổi các loại vật liệu sản xuất trớc đây, thì trong tơng lai ngành cơ khí còn có nhiều
những bớc phát triển đột phá khác nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao phục vụ và đáp
ứng tốt nhu cầu của xã hội.
ii. Các khái niệm cơ bản về điều khiển số.
2.1 điều khiển kỹ thuật.
Điều khiển kỹ thuật là lý thuyết cơ bản của kỹ thuật tự động hóa, bao gồm
các khoa học về điều khiển, điều chỉnh, nhớ, sử lý và chuyển giao thông tin. Điều
khiển kỹ thuật nghiêm cứu các quy luật xuất hiện trong : Quá trình thiết lập hoặc
trong quá trình hoạt động.
- 3

Các hệ thống làm việc tự động, gọi chung là hệ thống công tác. Một hệ
thống công tác bao gồm hàng loạt hệ thống thành phần và hàng loạt các mỗi quan hệ
giữa hai hay nhiều khâu hoặc nhiều quá trình. Một hệ thống công tác phải có một hay
nhiều đầu vào và đầu ra, thông qua đó hệ thống công tác có thể trao đổi vật chất,
năng lợng và thông tin với môi trờng bên ngoài.
2.2 Điều khiển tự động hóa máy công cụ.

Điều khiển tự động hoá máy công cụ đợc thể hiện qua các chức năng sau:
- Khởi động, dẫn dắt và kết thúc các chuyển động.
- Biến đổi tốc độ, số vòng quay, biến đổi lực, mô men hay biến đổi công suất
tác dụng.
- Thực hiện định vị các cụm máy với độ chính xác yêu cầu để bảo đảm vị trí
tơng quan giữa dao và phôi.
- Bộ điều khiển bao gồm một hay nhiều xích điều khiển, chúng gắn liền một
hay nhiều mạch điều chỉnh.
Các xích điều khiển và mạch điều chỉnh làm việc với các bộ khuyếch đại
công suất. ở đầu vào của bộ điều khiển, công suất thờng thấp, nhng ở đầu ra, công
suất điều khiển lại cao hơn nhiều. Năng lợng này sẽ đợc khuếch đại từ nguồn khác.
Bởi vậy giữa các đại lợng đầu vào và đầu ra xuất hiện sự trễ về thời gian. Thời
gian trễ phụ thuộc vào lực quán tính và các trở kháng (nh ma sát trợt và lăn, điện trở
công suất, các hiệu ứng cảm ứng điện từ ).
Quá trình làm việc của một máy công cụ, thì từng bớc nguyên công đợc thực
hiện theo một trình tự không gian và thời gian xác định, với sự xắp đặt có tính quy
luật, rất chặt chẽ và chính xác giữa các chuyển động và thiết bị đóng/ ngắt. Gọi đó là
chơng trình làm việc cuả máy. Bộ điều khiển máy công cụ có nhiệm vụ thực hiện ch-
ơng trình này một cách tự động.
Trong điều khiển theo chơng trình có :
- Điều khiển khởi động và phanh hãm.
- Điều khiển tốc độ, điều khiển đổi chiều.
- Điều khiển đo đờng dịch chuyển
Các lệnh điều khiển đợc chia thành :
Hệ điều khiển đóng/ ngắt: Với hệ điều khiển này thờng tác động khi xác định
về chiều và độ lớn của các tốc độ dịch chuyển trên các đoạn đờng dịch chuyển.
Hệ lệnh điều khiển đờng: Thông tin đờng dịch chuyển thờng tác động khi
xác định độ lớn của chiều dài hành trình cần thực hiện.
Ngoài ra còn có các lệnh đóng/gắt cho các thiết bị phụ hoạt động trong chức
năng hộ trợ kèm theo.

Năng lợng tác dụng trong các bộ điều khiển, có thể thực hiện bằng cơ khí,
khí nén, thủy lực, điện và điện tử hoặc là sự phối hợp các dạng năng lợng này để tạo
ra một dạng năng lợng tối u dùng cho bộ điều khiển. Mỗi dạng năng lợng đều có
- 4

những u, khuếch điểm riêng, với các nhiêm vụ khác nhau mà ta có thể lựa chọn các
dạng năng lợng thích hợp, đảm bảo tính kinh tế.
2.3 Định nghĩa điều khiển.
Là quá trình xảy ra trong một hệ thống giới hạn, trong đó một hay nhiều đại l-
ợng là đại lợng đầu vào, các đại lợng khác nhau là các đại lợng đầu ra, chúng tác
động và ảnh hởng đến hệ thống theo những quy luật riêng.
2.4 Điều khiển số NC (Numerical Control).
Là hệ thống điều khiển đặc trng bởi các đại lợng đầu vào là những tín hiệu số
nhị phân, chúng đợc đa vào hệ thống điều khiển dới dạng một chơng trình điều khiển
có hệ thống. Trong điều khiển số ứng dụng cho máy công cụ, các đại lợng đầu vào là
những thông tin, dữ liệu hay số liệu nhập vào.
- Điều khiển NC: Đặc tính của hệ điều khiển này là chơng trình hóa các
mỗi liên hệ , trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ đợc xác định một nhiệm
vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nối hàn cứng trên các
mạch logic điều khiển.
- Chức năng điều khiển đợc xác định chủ yếu bởi phần cứng.
2.5 Điều khiển CNC (Computerized Numerical Control).
Là một hệ thống điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ. Nó bao hàm một
máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý ( microprocessor) kèm theo các bộ nhớ ngoại
vi.
Đa số các chức năng điều khiển đều đợc giải quyết thông qua phần mềm
nghĩa là các chơng trình làm việc có thể thiết lập trớc.
2.6 Điều khiển đọc.
Điều khiển đọc bao quát cả quá trình đọc tin. Nó kiểm tra các thông tin đã đợc
đọc về tính đúng đắn của hình thức cấu trúc tin (tính chẵn của số bit trong mã số ISO)

và ngừng ngay quá trình đọc khi phát hiện các cấu trúc tin bị lỗi.
2.7 Bộ nhớ chơng trình.
Bộ nhớ chơng trình đảm bảo chuẩn bị và thực hiện các bớc xử lý song song
(xử lý đồng thời) các thông tin của một công đoạn gia công vốn đã đợc đọc vào theo
thứ tự từng bớc (dạng chuyển động, tọa độ điểm kết thúc chuyển động, tốc độ trên đ-
ờng biên dạng, số vòng quay và chiều quay của trục chính).
2.8 Thông tin hình học.
Là hệ thống thông tin điều khiển các hệ thống chuyển động tơng đối giữa dao
cụ và chi tiết liên quan trực tiếp tới quá trình tạo hình bề mặt, còn gọi là thông tin về
đờng dịch chuyển (hình dạng đờng sinh và đờng chuẩn của bề mặt hình học muốn tạo
ra trên đờng dịch chuyển).
2.9 Thông tin công nghệ (Technologual information).
Là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công
nghệ yêu cầu: Chuẩn hóa các gốc tọa độ, chọn chiều sâu lát cắt, tốc độ chạy dao, số
- 5

vòng quay trục chính, chiều quay trục chính vị trí xuất phát của dao đóng hay ngắt
mạch tới dung dịch trơn nguội, mạch đo lờng kiểm tra
2.10 Biểu thị thông tin qua tín hiệu.
Một thông tin có thể đợc trình bày bằng những giá trị hoặc diễn biến giá trị
của thông số tín hiệu.
Hệ thống tín hiệu chỉ chấp nhận những giá trị số rời rạc xác định gọi
là các tín hiệu số.
iii. Nguyên lý vận hành và các dạng điều khiển số trên máy
công cụ cnc
3.1 Nguyên lý làm việc của máy công cụ CNC.
Hệ thống điều khiển số CNC có một máy tính giúp ngời đứng máy không chỉ
khởi động chơng trình NC mà còn:
- Viết và đa chơng trình vào máy.
- Biến đổi các chơng trình đã đa vào máy.

Các kích thớc của dụng cụ và của thiết bị kẹp phôi có thể đợc đa vào hệ thống
CNC khi đặt số liệu mà không phụ thuộc vào chơng trình NC. Các kích thớc này đợc
thực hiện tự động khi gia công. Do đó ngời đứng máy cần rất ít thông tin về bản vẽ,
khi cần thiết có thể tự chọn dụng cụ và thiết bị kẹp chặt. Ta nhận thấy không có sự
khác nhau cơ bản giữa hệ thống NC và CNC về ngôn ngữ lập trình và công nghệ gia
công trên máy công cụ. Do các hành động đều đợc sản sinh trên cơ sở cung cấp các
dữ liệu ở dạng mã chữ cái cộng các con số và ký tự đặc trng.
Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số là những máy công cụ làm việc
với các hệ thống ngắt và hệ lệnh đờng dịch chuyển trên cơ sở cung cấp các dữ liệu
của công nghệ gia công cắt gọt ở dạng mã nói trên. Những hệ lệnh này đợc tổ chức
theo một chơng trình gia công chặt chẽ chính xác. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
điều khiển số trên máy công cụ CNC đợc thể hiện nh trên hình 1:
Quá trình xử lý bên ngoài:
Từ bản vẽ chế tạo, những thông số kỹ thuật và số liệu công nghệ yêu cầu để gia
công chi tiết, đợc đa vào chơng trình gia công với các bớc gia công kế tiếp nhau.
Những chơng trình gia công chi tiết đợc số hoá và ghi vào vật mang tin bởi một mã
(code) tơng thích, để phân biệt với bộ nhớ nôị tại vật mang tin còn gọi là bộ nhớ
ngoại vi. Vật mang tin có thể là băng đục lỗ đợc ghi và đựơc đọc ra một cách tuần tự
với tốc độ đọc 120 ký tự/ giây, băng từ (casset) là những dải băng có khả năng nhiễm
từ quấn trong một casset và nó có tốc độ đọc từ 400 đến 3000 ký tự/ giây hoặc đĩa từ
(disk) có u điểm là khai thác nhanh, trực tiếp, đựơc lựa chọn tự do với tốc độ đọc từ
4000 đến 300000 ký tự/ giây.
- 6

- 7
Bàn máy
Bộ so sánh
tđ
số bên
b ớc

Bàn máy
HT đo
Hệ thống đóng/ngắt
GT cần
GT thực
GT cần
Đ cơ
Lập trình
Điều khiển
Bộ nội suy
Nhớ
Đọc
Bản vẽ
Vật mang tin
Vật mang tin
(a)
(b)
Xử lý
ngoài
trong
số bên
Xử lý
b) Đ ờng tác dụng hở
a) Đ ờng tác dụng kín

Hình 1: Sơđồ hệ thống điều khiển số trên máy công cụ CNC.
Qúa trình xử lý bên trong:
Tiếp theo là quá trình xử lý bên ngoài là quá trình xử lý bên trong. Các dữ
liệu ghi trên vật mang tin đợc tiếp nhận thông qua bộ đọc, bộ đọc có nhiệm vụ kiểm
tra các thông tin đã đợc đọc về hình thức cấu trúc tin (tính chẵn của số bít trong mã

số ISO) và ngừng ngay quá trình đọc khi phát hiện cấu trúc tin bị mắc lỗi. Các thông
tin đuợc bộ đọc kiểm tra và đọc song đợc chuyển vào bộ nhớ. Bộ nhớ chơng trình
đảm bảo chuẩn bị và thực hiện chuẩn bị các bớc song song (xử lý đồng thời) các
thông tin của một công đoạn gia công vốn đã đợc đọc vào theo thứ tự từng bớc (dạng
chuyển động, toạ độ của điểm kết thúc chuyển động, tốc độ trên đờng biên dạng, số
vòng quay và chiều quay trục chính), dung lợng của các bộ nhớ trong các hệ CNC
hiện đại cho phép nội dung thông tin của nhiều chơng trình con đợc lu trữ cùng một
lúc trong bộ nhớ.
Từ bộ nhớ các thông tin chơng trình gia công đợc chuyển qua bộ nội suy, bộ
nội suy có nhiệm vụ tính toán hiệu chỉnh để đảm bảo các dữ liệu của chơng trình đọc
vào là phù hợp. Bộ nội suy tính toán tọa độ của các điểm trên đờng dịch chuyển dọc
theo biên dạng cần, đoạn biên dạng giữa điểm khởi xuất và điểm kết thúc mà toạ độ
của chúng đã đợc đa vào chơng trình, để hình thành nên biên dạng của chi tiết cần gia
công trong một dung sai xác định. Các tín hiệu điện đợc bộ đọc chuyển đổi từ các
thông tin cần đa vào thành tín hiệu tơng tự (tín hiệu điện), tín hiệu này hình thành giá
trị Cần của vị trí bàn máy (trong hệ lệnh về hớng dịch chuyển). Giá trị Cần đợc
dẫn tới bộ so sánh theo một tuần tự điều khiển xác định. Các giá trị Cần qua bộ so
- 8

sánh hình thành giá trị Thực về vị trí bàn máy, nó đợc thu thập thông qua hệ thống
đo lờng dịch chuyển và cũng đợc dẫn tới bộ so sánh .
Kết quả đa ra từ bộ so sánh giá trị Cần - Thực trở thành những tín hiệu
điều khiển tự động cấp cho hệ thống truyền động, nhằm đạt tới vị trí chính xác mong
muốn của bàn máy. Đến khi kết quả so sánh cặp giá trị Cần - Thực bằng Không,
tín hiệu điều khiển không còn nữa và hệ thống truyền động ngừng lại.
Quá trình trên đây đợc thực hiện trên nguyên tắc đờng tác dụng kín
(hình1a). Còn trên hình1b, lại mô tả một hệ điều khiển theo nguyên tắc đờng tác
dụng hở. ở đây, các thông tin đã ghi nhận đợc truyền động thẳng tới hệ truyền động
thông qua cụm điều khiển. Giá trị Thực không đợc thu thập và phản hồi trên đờng
tác dụng hở. Đối với hệ lệnh đóng/ ngắt quá trình cũng diễn ra tợng tự, chúng đợc

ghi nhớ, xử lý và truyền đạt tới các khâu điều chỉnh và những chu kỳ làm việc thích
hợp .
3.2 Các dạng điều khiển trong điều khiển số.
Các dạng máy công cụ khác nhau, các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi
những chuyển động tơng đối rất khác nhau giữa dao cụ và chi tiết gia công. Các dạng
điều khiển số đó cũng đợc phân thành: điều khiển điểm, điều khiển đoạn thẳng hay
đờng thẳng và điều khiển biên dạng phi tuyến (contour).
3.2.1 Điều khiển điểm.
Cho phép xác định vị trí dụng
cụ theo các điểm đã lập trình với
hành trình chạy nhanh của dụng cụ và
dụng cụ không ăn vào phôi. Chuyển
động trên các trục riêng lẻ, lúc này
không có rằng buộc bởi quan hệ hàm
số và tốc độ của các yếu tố định vị
không phụ thuộc vào các yếu tố công
nghệ. Điều khiển điểm - điểm chủ
yếu dùng trong các máy khoan, doa,
hàn điểm.
Hình 2: Điều khiển điểm - điểm.
Khi dụng cụ chạy tới các điểm đích dao bắt đầu cắt. Mục đích cần đạt là các
kích thớc của các lỗ gia công so với hai trục X, Y phải chính xác, còn các quỹ đạo
chuyển động của dao hay bàn máy đều không có ý nghĩa lắm (hình 2). Vị trí của các
lỗ có thể đợc điều khiển đồng thời trên hai trục X, Y, quỹ đạo làm với một trong hai
trục một góc

tơng ứng với hai trục đó hoặc có thể điều khiển kế tiếp nhau, tức là
theo hai trục riêng rẽ.
3.2.2 Điều khiển đoạn hay đờng thẳng.
- 9

Z
Y
X

X
Z
Z
Y
X
(a)
(b)
Hình 3: Điều khiển đờng thẳng trên máy tiện, máy phay CNC.
Điều khiển đờng thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực
hiện một lợng chạy dao theo một đờng thẳng nào đó. Điều khiển đờng thẳng cho
phép bên cạnh dịch chuyển nhanh định vị, còn có một dịch chuyển song song với
chiều trục của dụng cụ cắt với lợng chạy dao yêu cầu, khi đó dao ăn vào phôi.
Hình 3a là sơ đồ chạy dao trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song song
hoặc vuông góc trục của chi tiết so với trục Z. Trên hình 3b thể hiện sơ đồ máy phay,
dụng cụ cắt chuyển động song song với trục X. Trong cả hai trờng hợp trên dụng cụ
cắt chuyển động độc lập theo từng trục tức không có quan hệ rằng buộc hàm số.
Dạng điều khiển này dùng cho máy phay và máy tiện đơn giản.
3.2.3 Điều khiển theo biên dạng.
Nếu giữa điểm bắt đầu một
chuyển động và điểm kết thúc nó cần
sản sinh ra một biên dạng có ràng
buộc bởi các quan hệ hàm số (tuyến
tính hay phi tuyến) thì điều khiển số
thực hiện chuyển động nh vậy thuộc
dạng điều khiển biên dạng ( Contour).
Dạng điều khiển này đòi hỏi

phải có các truyền động biệt lập, điều
chỉnh đợc vị trí theo thời gian thực trên
mỗi trục tọa độ và đảm bảo quan hệ
phụ thuộc hàm số với các Hình 4:
Điều khiển biên dạng trên máy phay
CNC.
chuyển động đồng thời trên các trục khác. Giá trị cần ứng với một vị trí tức thời
trên một trục phải đợc tính toán một cách tuần tự đúng với ràng buộc hằng số của
biên dạng cần gia công.
Ví dụ trên hình 4 là quá trình phay biên dạng trên máy phay.Trong trờng
hợp trên dụng cụ cắt chuyển động đồng thời theo hai trục để tạo ra một biên dạng vừa
- 10
Z
Y
X

có phần thẳng vừa có phần cong. Trong đó các chuyển động theo các trục có quan hệ
hàm số rằng buộc với nhau. Dạng điều khiển này ứng dụng trên các máy tiện, máy
phay và các trung tâm gia công (máy công cụ tự động đa chức năng có quá trình trao
đổi dao tự động, thực hiện nhiều công nghệ khác nhau nh khoan, phay, cắt ren, tiện
rộng, ).Tuỳ theo số trục đợc điều khiển đồng thời khi gia công để phân biệt thành
điều khiển contour 2D, điều khiển contour 2,5D và điều khiển 3D (D = Dimension
hay kích thớc).
a) Điều khiển contour 2D.
Điều khiển contour 2D cho phép các dịch chuyển của dụng cụ cắt theo đờng
thẳng và cung tròn, dựa vào hai trục cố định.
Nếu một máy CNC có ba trục và sự
điều khiển contour 2D, thì trục thứ ba chỉ có
thể đợc điều khiển không phụ thuộc vào hai
trục kia. Trên hình 5, lợng ăn dao đợc điều

khiển theo trục Z còn phay biên dạng là sự
kết hợp giữa hai trục X, Y.

Hình 5: Điều khiển 2D.
b) Điều khiển contour 2,5D.
Cho phép các dịch chuyển của dụng
cụ theo đờng thẳng và theo cung tròn trong
một số mặt phẳng làm việc, nhng chỉ có thể
có hai trục hoà hợp với nhau với sự lu ý tới các
chuyển động giữa chúng.
Trên máy phay CNC có ba trục X, Y, Z
sẽ điều khiển đợc đồng thời hoặc X và Y hoặc
X và Z hoặc Y và Z. Trên các máy phay điều
đó có nghĩa là sự ăn dao có thể thực hiện
Hình 6: Điều khiển 2,5D.
theo bất kỳ 1 trong 3 trục, trong khi đó giữa hai trục kia dùng sử dụng để phay
contour. Hình 6, thể hiện các chức năng trên.
Nh vậy thông qua chức năng G ( G17, G18, G19 ) của chơng trình gia công ta
có thể chuyển từ bề mặt gia công này sang bề mặt gia công khác.
c) Điều khiển contour 3D.
Cho phép đồng thời chạy dao theo cả ba trục X, Y, Z, ( cả ba trục chuyển
động hòa hợp với nhau hay có quan hệ ràng buộc bằng hàm số ). Ta thấy trên hình 7,
biên dạng đuợc gia công theo cả ba trục đều có lợng chạy dao theo chúng tạo thành.
Điều khiển contour 3D đợc ứng dụng rộng để gia công các khuôn mẫu chính xác, gia
công các bề mặt không gian phức tạp.
- 11
Z
Y
X
Y

Z
X

Hìn
h 7:
Điều khiển 3D.
Đ2: khái niệm về máy công cụ CNC.
I khái niệm chung về máy công cụ CNC.
Là thế hệ máy công cụ đợc điều khiển theo chơng trình số viết bằng mã số ký
tự chuyên dùng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý
micropocessor (
p
à
) làm việc với các chu trình thời gian từ 1 đến 20
p
à
có bộ nhớ tối
thiểu 4 Kbyte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản của chơng trình điều khiển số nh :
Tính toán trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của
máy tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ đạo
biên dạng (tuyến tính và phi tuyến tính) thực hiện so sánh giá trị Cần - Thực.
1. Các đặc điểm kết cấu của các máy công cụ điều khiển CNC so với máy công
cụ thông thờng.
1.1 Máy cộng cụ thông thờng.
- 12
Y
Z
X

Khi thực hiện gia công trên máy thông thờng ngời công nhân thờng phải dùng

tay để điều khiển máy, ngời công nhân căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi
tiết nhằm đảo bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra
Khi gia công trên máy phay thông thờng thì năng suất và chất lợng sản phẩm
phụ thuộc vào rất nhiều tay nghề của công nhân, nếu so với các máy điều khiển số thì
máy công cụ thông thờng còn rất nhiều hạn chế, tuy nhiên máy công cụ thông thờng
vẫn đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam với lý do giá thành thấp và thuận tiện cho công
việc sửa chữa và cho nền sản xuất còn đang ở trình độ thấp.
1.2 Máy công cụ CNC .
Thế hệ sau của máy công cụ thông thờng là máy NC (máy điều khiển số), với yêu cầu
ngày càng tăng để đa ra những sản phẩm có chất lợng, gia công hàng loạt trên một máy
công cụ. Chính vì thế mà máy công cụ CNC ra đời là bớc phát triển từ máy NC. Các
máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm để điều khiển chức năng dịch chuyển
của máy. Các chơng trình gia công đợc đọc cùng một lúc và đợc lu trữ vào trong bộ
nhớ, khi gia công máy tính đa các câu lệnh vào điều cũng có khả năng bù chiều dài và
đờng kính dụng cụ Tất cả các chức năng trên đều đợc nhờ một phần mềm của máy
tính, các chơng trình lập ra đều có thể đợc lu trữ vào đĩa cứng hoặc đĩa mềm. So với
máy công cụ thông thờng thì máy công cụ CNC có khả năng tự động
- 13

Hình 8: máy phay thông thờng và máy phay CNC.
hoá, độ chính xác cũng nh chất lợng sản phẩm khi gia công rất cao. Quá trình điều
khiển chuyển động giữa các trục của máy điều khiển theo chơng trình số đợc các động
cơ dẫn động đảm nhiệm, chạy theo biên dạng của chi tiết với chơng trình đã đợc lập còn
- 14
Vítme đai ốc bi (trục Y)
Truyền động chạy dao (Động cơ AC, DC)
Bảng điều khiển
có màn hình
Hệ thống đo đ ờng dịch chuyển
Truyền động chính

Các tay quay
Thân máy
Cụm trục chính
Bàn máy
Truyền động trục chính
(Động cơ AC, DC)
Truyền động chạy dao
(Động cơ AC, DC)
Vítme đai ốc bi (trục X)
Vítme đai ốc bi (trục Z)
Truyền động chạy dao
(Động cơ AC, DC)
Thân máy
Bàn máy
Máy phay thông th ờng
Máy phay CNC

máy công cụ thông thờng các chuyển động phải điều khiển bằng tay (Hình 8 mô tả kết
cấu máy phay thông thờng và máy phay CNC).
2. Ưu, nhợc điểm của máy công cụ CNC và các yêu cầu đặt ra.
2.1 Ưu điểm:
So với các máy công cụ điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của máy công cụ
CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của ngời điều khiển. Ngời điều khiển
máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
So với các máy tự động theo chơng trình cứng (dùng cam, dỡng, cữ chặn, công
tắc hành trình), máy công cụ CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc
biệt khi có trợ giúp của máy vi tính, tiết kiệm đợc thời gian chỉnh máy, đạt đợc tính kinh
tế cao ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ.
Ưu điểm chỉ có trong máy công cụ CNC đó là phơng thức làm việc với hệ
thống xử lý thông tin điện tử số hóa , cho phép nối ghép các hệ thống xử lý số

trong phạm vi quản lý của toàn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hóa toàn bộ
quá trình sản xuất, ứng dụng các kỹ thuật hiện đại thông qua mạng liên thông cục bộ
( LAN) hay mạng liên thông toàn cầu( WAN).
Các máy ứng dụng kỹ thuật CNC đạt tốc độ dịch chuyển lớn.Trong lĩnh vực gia
công cắt gọt, máy công cụ CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm đợc tối đa thời gian
phụ, do mức tự động hoá nâng cao vợt bậc.
Máy công cụ CNC có thể dễ dàng thay đổi chơng trình gia công, thiết thực với
các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹ thuật tại khu vực làm
việc giảm đáng kể. Thời gian thay dao đợc thực hiện nhanh chóng, chính xác có thể
chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổ tích dao chuyên dùng gắn trên máy.
Máy điều khiển kỹ thuật số có thể thực hiện một lúc nhiều chuyển động khác
nhau, tự động điều chỉnh sai số dao cụ, tự động khiểm tra kích thớc chi tiết và qua đó tự
động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tơng đối giữa dao và chi tiết.
Máy công cụ CNC gia công đợc loạt chi tiết nhỏ, phản ứng một cách linh hoạt
khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điểm quan trọng nhất là việc lập trình gia công có
thể thực hiện đợc ngoài máy, trong văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin học thông
qua các thiết bị vi tính, vi xử lý,.
Đa số các máy CNC đều có thể thực hiện một số lợng lớn các nguyên công khác
nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết.
Độ chính xác lập lại đặc trng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình đảm bảo
chất lợng gia công cao, là u việt tuyệt đối của các máy điều khiển kỹ thuật số.
Bản thân nguyên tắc điều khiển theo chơng trình số là đảm bảo cơ bản của độ
chính xác gia công trên máy. Ngoài ra máy CNC còn có điều kiện khai thác tối đa các
chế độ cắt gọt, các nguyên lý cắt và phơng án gá đặt, đảm bảo độ chính xác cao, ổn
định chất lợng sản phẩm.
Tóm lại sự lựa chọn thế hệ máy CNC ngày nay trở thành một đặc tính cần thiết
có tầm quan trọng, quyết định đối với các xí nghiệp công nghiệp. Vì nó có thể đem lại
- 15

lợi nhuận, khả năng tái sản xuất vá nó có những tính năng cao mà may công cụ thông

thờng cha đạt đợc.
2.2 Nhợc điểm.
- Giá thành chế tạo máy cao hơn;
- Giá mua máy đắt hơn;
- Giá thành bảo dỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;
- Vận hành máy phức tạp hơn;
- Thay đổi ngời đứng máy khó khăn hơn;
2.3 Các yêu cầu đặt ra.
- Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các khâu thiết kế, chuẩn bị sản xuất và thực
hiện gia công chế tạo.
- Cần đào tạo nâng cao cho thợ chuyên môn. Một khóa đào taọ về kỹ thuật CNC
là phải có, vì máy móc chỉ sử dụng tốt nếu ngời sử dụng có kiến thức thuần thục.
II. Chức năng của CNC.
1.Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tơng đối Dao/Chi tiết.
1.1 Chuyển động đảm bảo tốc độ cắt của dao cụ.
Dụng cụ cắt phải đảm bảo chức năng sau :
- Truyền một chuyển động tạo ra tốc độ cắt trực tiếp .
- Truyền một chuyển động chạy dao với một tốc độ nhỏ hơn và theo một hớng
khác với hớng tốc độ cắt.
- Truyền đồng thời cả hai tốc độ cắt và chạy dao theo phơng pháp tổ hợp.
- Giữ cố định trong phơng án các chuyển động nói trên truyền cho chi tiết gia
công.
- Công suất đảm bảo năng lợng tạo hình thay đổi trong khoảng rộng từ vài trăm W
đến vài trăm Kw.
1.2 Chuyển động chạy dao.
Đảm bảo các dịch chuyển cuả dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công trong các quỹ
đạo tơng đối giữa chúng. Những quỹ đạo này phụ thuộc vào biên dạng đờng cắt của quá
trình tạo hình, biên dạng của bản thân dụng cụ cắt và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho
chi tiết gia công. Công suất của chuyển động chạy dao thay đổi trong khoảng một vài
Kw, trừ trờng hợp máy gia công các chi tiết lớn.

Với máy công cụ điều khiển số thì các chuyển động nói trên đều đợc thực hiện
bởi các động cơ riêng biệt, đợc điều khiển độc lập với nhau.
2. Quá trình cấp dao.
- 16

Các thế hệ CNC
ngày nay càng đợc trang bị
các hệ thống cấp dao hoàn
chỉnh, trong đó các quá trình
cấp dao, chuyển đổi dụng cụ
cắt đều đợc thực hiện một
cách tự động.
Một tổ hợp các
nhóm dao, lựa chọn theo
những nhiệm vụ công
nghệ dự kiến trớc, đợc
Hình 9: ổ tích lũy dao: a): Đĩa hoặc tang quay;
xếp vào các ổ tích luỹ dao. A: dụng cụ cắt; B: đĩa nâng dao; C: hốc dao;
Từ ổ này, dao đợc chuyển, D: phần tự kẹp mảnh cắt; E: mảnh cắt;
trực tiếp cho kết cấu kẹp F: rãnh chứa; G: phần tử dụng cụ.
trên đầu trục chính, hoặc thông qua một tay máy đổi dao, đảm bảo lấy dao vừa cắt
xong từ trục chính trở lại ổ tích luỹ và thay vào một dao mới từ ổ dao lắp vào trục chính.
Phổ biến có hai loại ổ dao tích lũy dao.Một là ổ dao dạng đĩa hoặc dạng tang
quay và ổ dao dạng xích. ổ tích lũy dao kiểu đĩa hoặc tang quay có một dung lợng cố
định nhng bản thân cả đĩa hoặc tang quay có thể thay đổi một cách tự động. ổ tích lũy
dao kiểu xích thì có thể thay đổi đợc số dao chứa ở trong đó.
3. Quá trình cấp chi tiết.
a): Hệ thống băng tải chi tiết.
b): Hệ thống con lăn.
- 17

B
A
a)
C E
D
F
c)
b)
d)
F
G
A
E
M
P
B
b)
R
a)
M

A: Chi tiết cấp vào;
B: Tay máy đổi chi tiết, E: Chi tiết mang đI;
M: Máy, P: Chi tiết, R: Rôbốt.
Hình 10: Hệ thống cấp chi tiết.
Đối với nhóm có chi tiết quay:Thì việc tháo lắp chi tiết vừa gia công mới đợc
thực hiện bởi một rô bốt gắn liền với máy. Kết cấu hợp thành toàn máy do đó phụ
thuộc vào các chuyển động mà ta yêu cầu rô bốt thực hiện. Các chi tiết gia công xong
cũng nh các chi tiết thô đợc đặt trên giá đỡ di động có dạng một băng tải hoặc đặt trên
các máng dẫn đảm bảo sự dịch chuyển của chúng theo nguyên tắc trọng lực.

Đối với nhóm máy có dao quay: Các chi tiết đợc gá lắp cố định trên các bàn gá
chuẩn. Các bàn gá chuẩn lại đợc đặt trên các băng tải, dịch chuyển động, để chuyển dao
cho bàn máy một cách tự động. Việc chuyển dao giữa băng tải và bàn máy cũng đợc
thực hiện bởi các rô bốt.
(a): Chuyển dao bằng bàn quay; (b): Dùng băng tải hoặc xe dẫn hớng.
(c): chuyển dao cho trung tâm gia công; B: Trục chính; C: Băng tải; T: Chuyển
pallete.
Hình 11: Hệ thống chuyển dao.
4. Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm sạch.
- 18
B
(a)
(b)
C
(c)
T

Việc bôi trơn và làm nguội đợc thực hiện thông qua chơng trình điều khiển máy.
Nói cách khác các điều kiện phụ trợ của mỗi bớc gia công trong quy trình công nghệ
cũng đợc quan tâm khi lập trình nh các thông số kỹ thuật cắt gọt và các dữ liệu công
nghệ khác. Nó đợc đa vào chơng trình gia công theo câu lênh M.
Việc làm sạch tự động tại các thời điểm thích hợp nh các giai đoạn đổi dao, đổi
bàn gá lắp hoặc đổi bàn kẹp chuẩn .
Các máy CNC đều đợc trang bị hệ thống khai thác phoi cắt hoặc các phế liệu,
phế thải một cách tự động không cần đến lao động của con ngời .
III. các hệ trục tọa độ và các điểm chuẩn trong máy cnc.
Chơng trình điều hành cơ bản của hệ thống điều khiển số bao gồm các dữ liệu
sau:
- Nạp dữ liệu chơng trình.
- Ghi nhớ các dữ liệu.

- Xử lý các dữ liệu để nhận đợc chuyển động của máy và các chức năng phụ.
- Điều khiển các chuyển động trên máy.
Một phần không thể thiếu trong cấu trúc chơng trình làm việc trên máy công cụ
CNC là hệ thống toạ độ và các điểm chuẩn.
Để xách định các tơng quan hình học trong vùng làm việc của máy trong phạm
vi của chi tiết gia công một cách rõ ràng, ngời ta đa vào hệ toạ độ và các điểm chuẩn
gốc của máy công cụ CNC nh sau .
1. Hệ trục toạ độ của máy công cụ
CNC.
Các trục toạ độ của máy công
cụ CNC cho phép xác định chiều
chuyển động của cơ cấu máy và dụng
cụ cắt thể hiện trên hình 12. Các trục
toạ độ đó là X,Y, Z chiều dơng của X,Y,
Z đợc xác định theo quy tắc bàn tay
phải (trên hình13a và hình 13b ) theo
nguyên tắc này thì ngón tay cái chỉ
chiều dơng của trục X, ngón tay trỏ chỉ
chiều dơng của trục Y, ngón giữa chỉ
chiều dơng cuả trục Z, các trục quay t-
ơng ứng với các trục X,Y, Z đợc ký hiệu
bằng các chữ cái A, B, C chiều quay dơng là chiều quay theo chiều kim đồng hồ nếu
nhìn theo chiều dơng của các trục X,Y, Z.
a) Trục Z.
Nói chung ở các máy trục Z luôn song song với trục chính của máy.
- 19
+A
+B
+X
+Y

+Z
+C
Hình 12: Ký hiệu các trục tọa độ trên máy CNC
(Nguyên tắc bàn tay phải - tiêu chuẩn VDI 3255 )

Máy tiện: Trục Z song song với trục chính của máy và có chiều dơng chạy từ
mâm cặp tới dụng cụ (chiều từ trái sang phải ).
Máy khoan đứng,máy phay đứng: Trục Z song song với các trục chính và có
chiều dơng hớng từ bàn máy lên phía trục chính.
Các máy bào: Trục Z vuông góc với bàn máy và có chiều dơng hớng từ bàn máy
lên phía trên .
Các máy phay có nhiều trục chính: Trục Z song song với đờng tâm trục chính
vuông góc với bàn máy (chọn trục chính có đờng tâm vuông góc với bàn máy làm trục
Z) chiều dơng của trục Z trong trờng hợp này hớng từ bàn máy tới trục chính.
b) Trục X.
Trục X là trục nằm trên bàn máy và thông thờng nó đợc xác định theo phơng
ngang. Chiều của trục X đợc xác định theo quy tắc bàn tay phải (ngón tay cái chỉ chiều
dơng của trục X).
Máy phay đứng, máy khoan đứng: Nếu đứng ngoài nhìn vào trục chính thì chiều
dơng của trục X hớng về phía bên phải .
Máy phay ngang: Nếu đứng ngoài nhìn thẳng vào trục chính thì chiều dơng của
trục X hớng về phía bên trái còn nếu đứng ở phía trục chính để nhìn vào chi tiết thì có
chiều dơng của trục X hớng về phía bên phải.
Máy tiện: Trục X vuông góc với trục máy và có chiều dơng hớng về phía bàn
kẹp dao (hớng về phía dụng cụ cắt). Nh vậy bàn kẹp dao ở phía trớc trục chính thì trục
chiều dơng của trục X hớng vào ngời thợ, còn nếu bàn kẹp dao ở phía sau trục chính thì
chiều dơng đi xa khỏi ngời thợ .
Máy bào: Trục X nằm song song với mặt định vị của chi tiết trên bàn máy và
chiều dơng hớng từ bàn máy về thân máy .
c) Trục Y .

Trục Y đợc xác định sau khi xác định đợc
trục X, Z, theo quy tắc bàn tay phải, ngón tay trỏ chỉ
chiều dơng của trục Y.
d) Các trục phụ.
Trên các máy CNC ngoài các trục X, Z, Y còn
các trục toạ độ khác song song với chúng (các bộ
phận máy khác dịch chuyển song song với các trục
X,Y, Z ). Các trục này đợc ký hiệu là U,V, W trong đó
U // X,V//Y,W//Z. Nếu có các trục khác nữa song
song với toạ độ chính X,Y, Z thì các trục này đợc ký
hiệu P, Q, R trong đó P//X, Q//Y, R//Z. Các trục U,V,
W đợc gọi là trục thứ hai còn các trục P, Q, R đợc gọi là trục thứ ba (hình 13).
- 20
+B
+C
+Z
+Y
+X
+X'
+Z'
+Y'
+A
Hình 13: Hệ trục của máy CNC
khi chi tiết chuyển động quay
R W
U
P
Q
V
+C'

+B'
+A'

Khi chi tiết gia công cùng bàn máy tham gia chuyển động thay cho dụng cụ cắt
thì các chuyển động ấy (chuyển động tịnh tiến theo ba trục và chuyển động quay quanh
ba trục) đợc ký hiệu bằng các chữ cái X,Y, Z, và A, B, C. Các chiều chuyển động
này ngợc chiều với chiều
chuyển động của dụng cụ
cắt.
2. Các điểm O và các điểm
chuẩn .
Vị trí chính xác của
các hệ thống toạ độ do các
điểm O quyết định và các
điểm chuẩn cần xác định
chính xác trong vùng làm
việc của máy nhằm đảm bảo
chính xác chi tiết khi gia
công.
a) Điểm O của máy M.
Hình 14: Điểm M của máy
phay đứng.
Điểm O (điểm chuẩn
M của máy) của máy là điểm
gốc của hệ toạ độ máy. Điểm
M đợc các nhà chế tạo quy định theo kết cấu của từng loại máy. Điểm M là điểm giới
hạn của vùng làm việc của máy, ở các máy phay điểm M thờng nằm ở điểm giới hạn
dịch chuyển của bàn máy. Điểm chuẩn M (điểm O của máy) của máy khoan cần và
máy khoan đứng đợc thể hiện trên hình 14.
b) Điểm O của chi tiết.

Điểm O của chi tiết là gốc
của hệ toạ độ gắn lên chi tiết, vị trí
của điểm W do ngời lập trình lựa
chọn và xác định. Song ngời lập
trình cần phải xác định sao cho các
kích thớc trên bản vẽ gia công trực
tiếp là các giá trị toạ độ của hệ
thống toạ độ.
Nếu hệ thống của toạ độ
chi tiết và hệ thống toạ độ máy
khác loại thì các toạ độ của chi tiết
Hình 15: Điểm O của chi tíêt.
phải chuyển sang hệ toạ độ của máy: Ví dụ trong một bản vẽ chi tiết gia công vừa có
toạ độ cực thì trớc khi gia công phải tính toán và chuyển đổi các hệ toạ độ cực thành
các toạ độ đề các.
- 21
Z
Y
M
R
X
W
W

Đối với các chi tiết phay để hợp lý nên chọn điểm O của chi tiết tại điểm góc
ngoài cùng của đờng viền chi tiết, trên các chi tiết đối xứng nên chọn tại trục đối xứng
(hình 15).
c) Điểm O của chơng trình PO.
Điểm O của chơng trình là điểm mà
dụng cụ sẽ ở đó trớc khi chi tiết gia công.

Để hợp lý điểm O của chơng trình đợc chọn
sao cho chi tiết gia công hoặc dụng cụ có
thể thay đổi một cách dễ dàng.
d) Các điểm chuẩn của máy R.
Điểm chuẩn R là điểm xác định
trong vùng làm việc của máy công cụ mà
khoảng cách từ nó đến điểm O của máy M
cần đợc biết chính xác.
Điểm chuẩn R đợc đặt mốc trên mỗi trục, nhờ cữ chặn cố định hoặc cữ chặn có
thể điều chỉnh theo từng bớc không đổi. Thể hiện trên hình 14.
Điểm chuẩn là cần thiết trong trờng hợp hệ điều khiển dùng phép đo kiểu gia số.
ở đây, cứ mỗi lần đóng mạch điều khiển thì các trục phải đợc chạy về điểm chuẩn của
nó, có nh vậy hệ điều khiển mới có một điểm khởi xuất, từ đó bắt đầu đếm các gia số.
Để khắc phục những sai số cắt gọt khi đảo chiều công tác, dịch chuyển trở về
điểm chuẩn R luôn luôn thực hịên theo cùng một chiều và theo chế độ chạy dao chậm
(hình 16).
Khoảng cách giữa điểm chuẩn R và điểm O của máy M đợc thông báo cho hệ
điều khiển thông qua dữ liệu điều chỉnh máy. Các giá trị tốc độ chạy về điểm chuẩn
cũng nh tốc độ của hành trình chạy dao chậm trên từng trục, phụ thuộc vào các số liệu
kỹ thuật của bàn máy nh khối lợng bàn máy. Chiều dài đoạn dịch chuyển trở về điểm
chuẩn R, cũng đợc thông báo cho hệ điều khiển thông qua dữ liệu điều chỉnh máy.
e) Điểm tỳ A.
Điểm tỳ A là giao điểm của các đờng
trục mặt phẳng tỳ. Trên các máy tiện, mặt
phẳng tỳ nằm ngay tại mâm cặp hoặc chấu
cặp, có thể điểm A trùng lập với điểm W
(hình 17).
g) Điểm thay dao W
W
.

Để tránh va đập vào chi tiết gia công
khi thay dao tự động phải chạy đến điểm
thay dao, hình 18.
h) Điểm đặt dụng cụ E và điểm lỗ gá dụng
cụ N.
- 22
W
W
Hình 18: Điểm thay dao
W
W
Hình 17: Vị trí điểm gá đặt A trùng với điểm M
A
W
Tốc độ chạy chậm
Tốc độ dịch chuyển tới
A
B
C
Hình 16: Xác định điểm chuẩn trong khi đo vị trí chu kỳ tuyệt đối
và đo vị trí t ơng đối ( A. vấu tỳ; B, công tắc hành trình;
C. Bàn máy).

Khi sử dụng nhiều dao, các kích thớc của dao phải đợc xác định bằng cơ cấu
điều chỉnh dao, để có thông tin đa vào trong hệ thống điều chỉnh nhằm hiệu chỉnh tự
động kích thớc dao. Khi dao đợc lắp vào giá dao thì điểm E và điểm N trùng nhau
(Hình 19).
Hình 19:
Điểm đặt dụng cụ E
và điểm lỗ gá dụng cụ N.

i) Điểm chuẩn của giá dao T.
Điểm T dùng để xác định hệ trục toạ độ của dao, điểm T phụ thuộc vào việc gá
đặt dao trên máy. Thông thờng khi gá dao trên máy thì điểm T trùng với điểm lỗ gá
dụng cụ N.
j) Điểm cắt của dao P.
Để xác định vị trí của dao trong
vùng làm việc của máy, ta xác định
điểm chuẩn P của dao. Điểm này là
điểm đỉnh dao thực hay lý thuyết, trên
hình 20 trình bày các vị trí điểm chuẩn
P của dao cho các dao khác nhau quay
hoặc không quay.
k) Điểm chuẩn của bàn trợt F.
Tất cả các điểm ở trên bàn máy đều liên quan đến điểm chuẩn này để xác định
các kích thớc có liên quan.
Dới đây là một ví dụ về vị trí các điểm O, các điểm chuẩn trên máy tiện và bảng
ký hiệu các điểm chuẩn đó.
- 23
A
C
P
B P
Hình 20: Vị trí các điểm chuẩn của dao P
trên các dao khác nhau
A- Dao tiện; B- Mũi khoan ruột gà; C- Dao phay ngón
NE



Hình

21: Vị trí
các điểm chuẩn và điểm 0 trên máy tiện.
Những khái niệm cơ bản về điều khiển số trong máy công cụ CNC, sự khác biệt
giữa máy công cụ thông thờng và máy công cụ điều khiển số CNC, những u điểm, chức
năng của máy công cụ CNC. Những vấn đề trên đợc trình bày trong chơng I, giúp ta
hình dung, hiểu sâu về hệ thống điều khiển số trên máy công cụ.
Ta nhận thấy rằng, khi gia công trên máy công cụ thông thờng, các bớc gia công
chi tiết do ngời thợ thực hiện bằng tay nh: điều khiển số vòng quay, lợng chạy dao,
kiểm tra vị trí của dụng cụ cắt để đạt đợc kích thớc cần gia công trên bản vẽ. Chất l-
ợng của chi tiết gia công phụ thuộc nhiều tay nghề của ngời thợ, thời gian gia công chi
tiết nhiều hơn,
Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số thì quá trình gia công thực hiện một
cách tự động, trớc khi gia công ngời điều khiển máy đa vào hệ thống điều khiển một
chơng trình gia công dới dạng một chuỗi các lệnh điều khiển đợc mã hoá. Hệ thống
điều khiển số cho khả năng thực hiện các lệnh này và kiểm tra chúng nhờ một hệ thống
đo dịch chuyển trên các bàn trợt của máy.
Tính tối u hoá của điều khiển số trong máy công cụ là lập các chơng trình để
thực hiện một loạt các hoạt động ở một chế độ đợc xác định trớc nhằm tạo ra chi tiết có
các kích thớc và các thông số vật lý có thể hoàn toàn dự báo trớc. u điểm của máy công
cụ điều khiển số nó có thể thay đổi đợc chơng trình gia công, có thể lập trình một ch-
ơng trình mới ngay trên máy bên cạnh một chơng trình đang gia công.
Trong nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển số trên máy công cụ CNC,
gồm các bộ điều khiển trong đó có các bộ chính nh: bộ nội suy, bộ so sánh, hệ thống
truyền động và hệ thống đo. Các bộ đều có những nhiệm vụ nhất định và chúng có quan
hệ rằng buộc với nhau.Vì giới hạn của đề tài nghiên cứu em xin trình bày bộ nội suy và
hệ thống truyền động trong máy điều khiển số.
- 24
F
Điểm O của máy
Điểm tỳ

Điểm chuẩn của máy
Điểm O của chi tiết
Điểm O của ch ơng trình
Điểm thay đổi dụng cụ
Điểm điều chỉnh của dụng cụ
Điểm đón dụng cụ
Điểm cắt của dụng cụ
Điểm chuẩn của bàn tr ợt
Điểm chuẩn của dao
T
N, E
P, PO
A
W
W
P
N
F
T
E
W
W
A
M
R
M
W
PO
R
W

Chơng ii
bộ nội suy và hệ thống truyền động
1: bộ nội suy
i. Khái niệm, nhiện vụ, các bộ nội suy và các dạng nội suy.
1. Khái niệm chung.
Trong các máy công cụ điều
khiển theo chơng trình số những đ-
ờng tác dụng giữa dao cụ và chi tiết
đợc hình thành nhờ các dịch chuyển
trên nhiều trục.
Để sản sinh một đờng cong
trên một máy điều khiển theo chơng
trình số, giữa các chuyển động trên
từng trục riêng lẻ phải có một quan
hệ hàm số (điều khiển phi tuyến).
Các điểm tựa phải nằm dày đặc đến
- 25
X
Y
P
1
11
P
12
P
P
13
14

P
P
2
21
P
P
22
P
3
Giá trị đầu vào
P1, P2, P3
P11, P12, P13,
Các điểm trung gian
Nội suy tinh
Nội suy thô
x
i
y
i
y
i
x
i
;