TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CỦA MÁY PHAY CNC 5 TRỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
CỦA MÁY PHAY CNC 5 TRỤC
GVHD : ThS. Lê Thanh Tùng
SVTH : Nguyễn Vũ Thanh Hoài – 06111038
Lưu Mạnh Sơn – 06111083
Đinh Quang Trí – 06111107
Trần Doãn Trung – 06111112
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2010
i
ii
NHIỆM VỤ BÀI BÁO CÁO
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài:
Nguyễn Vũ Thanh Hoài MSSV: 06111038
Lưu Mạnh Sơn MSSV: 06111083
Đinh Quang Trí MSSV: 06111107
Trần Doãn Trung MSSV: 06111112
Ngành : Cơ điện tử
Khóa : 2006
Tên đề tài:
“TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CỦA MÁY PHAY CNC 5 TRỤC”
Nhiệm vụ cụ thể:
- Tìm hiểu tổng quan về máy điều khiển chuơng trình số NC.
- Tìm hiểu cấu tạo của máy phay CNC 5trục.
- Tìm hiểu nguyên lý họat động của máy phay CNC 5trục.

- Phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC 5trục.
Ngày giao đề tài : Ngày 13 tháng 03 năm 2010
Ngày hoàn thành đề tài : Ngày 05 tháng 05 năm 2010
Giảng viên hướng dẫn : ThS. Lê Thanh Tùng
iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN






















Tp.HCM, ngày tháng năm 2010
Giáo viên hướng dẫn

ThS. Lê Thanh Tùng
iv
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN






















Tp.HCM, ngày tháng năm 2010
Giáo viên phản biện

v

LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình thực hiện đề tài với nhiều cố gắng và nỗ lực của nhóm, cuối cùng
bài báo cáo này đã được hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu đặt ra là
“Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý họat động và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy
phay CNC 5 trục”.
Qua thời gian làm đề tài, nhóm đã học hỏi, thu nhận thêm được nhiều kiến thức
bổ ích. Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS. Lê Thanh Tùng – giáo viên hướng dẫn
đề tài đã tận tình giúp đỡ nhóm và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực
hiện đề tài.
Nhóm cũng cảm ơn đến các thầy trong Bộ môn Cơ điện tử nói riêng, thầy cô
trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và bạn bè cùng niên khóa đã nhiệt tình
giúp đỡ nhóm để hoàn thành đề tài này đúng thời gian quy định một cách tốt nhất có
thể.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai lầm thiếu sót
không mong muốn. Chúng em rất mong nhận được những ý kiến góp ý từ thầy cô và
bạn bè.
Tp. HCM, ngày 5 tháng 05 năm 2010
Nhóm thực hiện đề tài
vi
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Đề tài “Tìm hiểu cấu tạo và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC
5 trục” được thực hiện để hoàn tất bài báo cáo giữa kì của môn học Hệ thống Cơ điện
tử. Đề tài nghiên cứu bao gồm các nội dung sau: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống điều
khiển chương trình số NC, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, phân tích hệ thống cơ điện
tử của máy phay CNC 5 trục.
vii
ABSTRACT
Topic “Finding about structure, fundamental principles and analyzing the
mechatronics system of 5 axis CNC milling machine” is carried out to finish the
midterm assignment in the “Mechatronics system” subject. The topic includes some

main points: to learn about the control system of digital programme CNC in general, to
know about the structure, fundamental principles and to analyze the mechatronics
system of 5 axis CNC milling machine.
viii
MỤC LỤC
Trang
TRANG BÌA
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
ABSTRACT
MỤC LỤC viii
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU
1.1. Lý do chọn đề tài
1.2 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu
1.3 Đối tượng nghiên cứu
1.4 Yêu cầu và giới hạn đề tài
1.5 Phương pháp nghiên cứu
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC
2.1 Khái niệm về điều khiển số
2.2 Lịch sử phát triển máy CNC
2.3 Những nét cơ bản về máy công cụ và máy CNC
2.4 Kết cấu cơ bản của máy CNC
CHƯƠNG 3 : CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY CNC
3.1 Phần cơ khí
3.1.1 Thân máy và đế máy

3.1.2 Bàn máy
3.1.3 Bàn xoay
3.1.4 Cụm trục chính
3.1.5 Băng dẫn huớng
3.1.6 Trục vítme đai ốc bi
ix
3.1.7 Ổ tích dụng cụ
3.1.8 Các xích động của máy CNC
3.2 Phần điều khiển
3.2.1 Màn hình và bảng điều khiển
3.2.2 Bộ điều khiển
3.2.3 Các loại động cơ trên máy CNC
CHƯƠNG 4 : NGUYÊN LÝ HỌAT ĐỘNG CỦA MÁY CNC
4.1Đưa dữ liệu vào hệ thống
4.2 Xử lý dữ liệu và đưa dữ liệu ra
4.3 Bộ thích nghi
4.4 Sơ đồ hệ điều khiển CNC
CHƯƠNG 5 : HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CỦA MÁY CNC
5.1 Các hệ thống vật lý
5.2 Cảm biến
5.2.1 Khái niệm chung về Encoder
5.2.2 Phân loại
5.3 Các cơ cấu chấp hành
5.4 Kỹ thuật điện tử
5.5 Hệ điều khiển
5.5.1 Khái niệm hệ điều khiển CNC
5.5.2 Đặc trưng cơ bản của hệ điều khiển CNC
5.5.3 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC
CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
6.1 Kết luận

6.2 Đề nghị
6.3 Huớng phát triển đề tài
TÀI LIỆU THAM KHẢO
x
DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1 Mô hình điều khiển DNC 4
Hình 2.2 Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM 4
Hình 2.3 Kết cấu cơ bản của máy CNC 7
Hình 3.1 Một số hình ảnh về bàn máy 8
Hình 3.2 Bàn xoay tiêu chuẩn trục nằm ngang 9
Hình 3.3 Bàn xoay động cơ lắp phía sau 9
Hình 3.4 Bàn xoay có lỗ trục chính lớn 10
Hình 3.5 Bàn xoay 4 trục chính 10
Hình 3.6 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng bằng tay 10
Hình 3.7 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng tự động 10
Hình 3.8 Các trục của bàn xoay và máy phay CNC 11
Hình 3.9 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay không nghiêng 12
Hình 3.10 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng tự động 12
Hình 3.11 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng bằng tay 12
Hình 3.12 Cụm trục chính 13
Hình 3.13 Điều khiển đai 13
Hình 3.14 Điều khiển trực tiếp 14
Hình 3.15 Điều khiển bánh răng 14
Hình 3.16 Băng dẫn hướng 14
Hình 3.17 Trục vitme đai ốc thường 15
Hình 3.18 Trục vitme đai ốc bi 15
Hình 3.19 Quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ của vít me đai ốc thường
và vít me đai ốc bi 15
Hình 3.20 Kết cấu bộ truyền vítme đai ốc bi 16

Hình 3.21 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu bằng tấm đệm 17
Hình 3.22 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng bằng lo xo 17
Hình 3.23 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng với đai ốc có vành răng 18
Hình 3.24 Ổ tích dụng cụ 18
Hình 3.25 Ổ tích dạng xích 18
Hình 3.26 Ổ tích dạng đĩa 19
Hình 3.27 Ổ tích dạng sao 19
Hình 3.28 Các thao tác thay đổi dụng cụ 19
xi
Hình 3.29 Xích động học của chuyển động chạy dao 20
Hình 3.30 Xích động học tốc độ cắt gọt 20
Hình 3.31 Màn hình và bảng điều khiển 21
Hình 4.1 Sơ đồ hệ điều khiển CNC 25
Hình 4.1 Sơ đồ hoạt động của máy CNC 26
Hình 4.2 Điều khiển số trên máy CNC 26
Hình 5.1 Các thành phần cơ bản của Encoder 28
Hình 5.2 Encoder gia số dạng quay 29
Hình 5.3 Nguyên lý hoạt động của encoder kiểu gia số 29
Hình 5.4 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC 31
Hình 5.5 Cấu trúc ưu tiên trong hệ thống của hệ điều khiển CNC 32
xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CAD: Computer Aided Design
CAM: Computer Aided manufaturing
CIM: Computer Integrated Manufacturing
CNC: Computer Numerical Control
DNC: Directe Numerical Control
NC: Numerical Control
xiii
CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU
1.1Lý do chọn đề tài
Trong những buổi đầu phát triển của xã hội, lao động sáng tạo của con người chủ
yếu dựa vào sức lực của bản thân hay của súc vật. Với việc tìm ra bánh xe và cơ cấu
nâng đơn giản, con người đã có thể dựng nên những Kim tự tháp hùng vĩ, đền Ăngkor
huy hoàng. Dần dần với máy hơi nước, ý chí của con người đã có thể điều khiển và sử
dụng nguồn năng lượng của tự nhiên. Từ đó trở đi, những công cụ của con người sáng
tạo ra càng hoàn chỉnh, càng nhiều chủng loại, nhằm thỏa mãn yêu cầu: lao động của
con người được nhẹ nhàng hơn và hiệu quả công việc được cao hơn.
Máy công cụ - một loại khí cụ hoạt động với sự tham gia trực tiếp của con người
ra đời trong quá trình này. Yêu cầu giải phóng con người ra khỏi những công việc
nặng nhọc, khỏi những hoạt động đơn điệu, lặp lại của máy móc càng trở nên cấp thiết,
thúc đẩy nhanh quá trình tự động hóa: máy tự động được hình thành. Ở máy tự động,
toàn bộ quá trình gia công được thực hiện không có sự tham gia trực tiếp của con
người. Như thế, không chỉ việc truyền lực mà việc điều khiển cũng được tiến hành tự
động trong cả một chu kỳ làm việc của máy.
Máy tự động có năng suất cao hơn, độ chính xác gia công cao hơn và dễ thực
hiện sản xuất hàng loạt so với máy điều khiển bằng tay. Trong lịch sử phát triển của
máy công cụ, máy tự động trước tiên được sử dụng trong sản xuất hàng loạt lớn và
hàng khối. Đây là những máy tự động được điều khiển bằng cam. Ngoài những ưu
điểm lớn, loại máy này có nhược điểm là khi thay đổi mặt hàng phải điều chỉnh khó
khăn, tốn kém và cần nhiều thời gian. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng
rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ loại máy tự động gọi là máy điều
khiển theo chương trình số.
Trong quá trình phát triển, máy điều khiển theo chương trình số không những
được sử dụng để gia công những chi tiết phức tạp, mà dần dần người ta nhận thấy máy
điều khiển theo chương trình số cũng có thể sử dụng với hiệu quả kinh tế cao để gia
công những chi tiết đơn giản.
Cùng với sự phát triển của nghành tự động, kỹ thuật tính toán, đo lường và điện
tử, máy điều khiển theo chương trình số đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đóng

vai trò quan trọng trong việc nâng cao sức sản xuất, năng suất lao động và chất lượng
sản phẩm.
Nhận thấy các lĩnh vực công nghệ trên là tương đối mới mẻ và có vai trò quan
trọng trong công cuộc tự động hóa nền công nghiệp đất nước ta nên nhóm quyết định
chọn đề tài: “Tìm hiếu cấu tạo, nguyên lý hoạt và phân tích hệ thống cơ điện tử của
máy CNC 5 trục” với mong muốn tham khảo và tìm hiểu thêm về một công cụ đặc
trưng cho xu thế phát triển của ngành chế tạo máy.
1
1.2Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu về cấu tạo của máy CNC.
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy CNC.
- Phân tích hệ thống cơ điện tử của máy CNC.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là máy CNC công nghiệp, cụ thể là máy
phay CNC 5 trục.
1.4 Yêu cầu và giới hạn đề tài
Đề tài thực hiện tìm hiểu và phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hệ thống
cơ điện tử của máy phay CNC 5trục.
1.5Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu tài liệu: nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan đến máy CNC, những
vấn đề cơ bản về cấu trúc, chức năng và vận hành của máy điều khiển chương
trình số CNC…
- Tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm: các đồ án, các báo cáo, các tài
liệu có liên quan đã được thực hiện, các nguồn từ Internet và sự tham vấn trực
tiếp của các giảng viên chuyên ngành thuộc Bộ môn Cơ điện tử.
2
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC
2.1 Khái niệm về điều khiển số
Điều khiển số (NC) ra đời với mục đích điều khiển quá trình công nghệ gia công

cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiển
các họat động của máy (như các máy cắt kim lọai, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu
hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm…) trên cơ sở các dữ liệu
đuợc cung cấp ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái
và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chuơng trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Như vậy, điều khiển số (NC) là một hình thức đặc biệt của tự động hóa, mà cụ
thể là các máy công cụ tự động đuợc lập trình để thực hiện một lọat các họat động ở
một chế độ đuợc xác định truớc nhằm tạo ra một chi tiết có các kích thuớc và các
thông số vật lý có thể hoàn toàn dự đoán truớc.
Trước đây, cũng đã có các quy trình gia công cắt gọt được điều khiển theo
chương trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực,
cam, hoặc điều khiển bằng mạch logic… Ngày nay, với việc ứng dụng các thành quả
tiến bộ của khoa học công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho
phép các nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào các máy công cụ các hệ thống điều
khiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt hơn, thích ứng với
nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Về mặt khoa học: Trong những điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kỹ thuật đã
cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn trước
đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và
dẫn đến một kết quả gần đúng. Chính vì vậy đã cho phép các nhà chế tạo máy thiết kế
và chế tạo các máy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao cũng
như những khả năng chuyển động tạo hình phức tạp và chính xác hơn.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không
vũ trụ khi mà yêu cầu về các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng
là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và hiệu quả khi sử dụng
cao ). Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển không
ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit… cho đến nay đã đạt
được đến 32 bit và cho thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu
trữ và xử lý.
Từ các máy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tool) cho đến sự phát triển cao hơn

là trung tâm gia công CNC (CNC Engineering – Centre) có các ổ chứa dao lên tới
hàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một
vị trí gá đặt. Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và
liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ứng dụng để
kết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâm
DNC với mục đích khai thác có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp có các công việc
trên từng máy, tố chức sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm
3
Hình 2.1 Mô hình điều khiển DNC
Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong cơ khí đã phát triển và đạt đến trình độ
cao như phân xưởng sản xuất tự động linh hoạt và các tổ hợp (CIM) với việc trang bị
thêm các robot cấp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất
lượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quả
kinh tế rất đáng kể.
Hình 2.2 Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM
2.2 Lịch sử phát triển máy CNC
Ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp liên tục, mà
chúng được ứng dụng trong các máy điều khiển NC ngày nay, thực ra đã được phát
hiện từ thế kỉ 14, bắt đầu từ những cụm chuông được 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 được” đã ra đời.
Năm 1863, M. Fourneaux đăng ký bằng phát minh “đàn dương cầm tự động”, nổi
tiếng thế giới với tên gọi Pianola, trong đó dùng một băng giấy có chiều rộng khoảng
30cm đục các lỗ theo vị trí tương thích để điều khiển luồng khí nén tác động vào các
phím bấm cơ khí. Băng giấy đục lỗ dùng làm vật mang tin đã được phát kiến.
4
Năm 1938, Claud E. Shannon trong khi làm luận án tiến sĩ tại M.I.T
(Massachusets Institute of Technology) đã đi tới kết luận viêc tính toán và truyền tải
nhanh dữ liệu có thể duy nhất thực hiện được nhờ dạng mã nhị phân. Cơ sở khoa học
cho các máy tính hiện nay, kể cả các hệ điều khiển số đã được hoàn thiện.

Năm 1946, Dr. John W. Mauchly và Dr. J. Presper Eckert đưa ra các máy tính số
điện tử đầu tiên “ENIAC” cho quân đội Mỹ. Cơ sở của xử lý số bằng điện tử đã có
được ứng dụng.
Trong những năm 1949 – 1952, John Parsons và M.I.T đã thiết kế theo hợp đồng
của Không lực Hoa Kỳ “Một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ, để điều
khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính, làm bằng
chứng cho chức năng gia công một chi tiết”. Parsons đã đưa ra 4 tiền đề cơ bản cho ý
tưởng này:
- Những vị trí được tính ra trên một biên dạng được ghi nhớ vào các đục lỗ.
- Các đục lỗ được đọc ở trên máy một cách tự động.
- Những vị trí đã đọc ra được liên tục di chuyển đi và bổ sung thêm tính toán
cho các giá trị trung gian nội tại.
- Các động cơ Servo (vô cấp tốc độ) có thể điều khiển được chuyển động của
các trục.
Với một máy như vậy cần phải chế tạo được các phần tử tích phân phức tạp hơn
cho công nghiệp chế tạo máy bay. Những chi tiết đó vào thời kỳ này đã được miêu tả
chính xác với một số ít các dữ liệu toán học, nhưng việc chế tạo chúng bằng tay rất
khó khăn.
Việc ghép nối máy tính và hệ NC đã được nhìn nhận ngay từ buổi đầu của quá
trình phát triển.
Năm 1952, tai M.I.T đã cung cấp chiếc máy phay điều khiển số đầu tiên mang
tên “Cincinnati Hydrotel” có trục thẳng đứng. Tủ điều khiển lắp các bóng đèn điện tử,
có thể dịch chuyển đồng thời trên 3 trục (Nội suy tuyến tính 3 kích thước = 3D Linear
interpolation), tiếp nhận dữ liệu qua băng đục lỗ mã nhị phân.
Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo thiết bị điều
khiển NC công nghiệp đầu tiên, thiết bị này vẫn dùng các bóng đèn điện tử.
Năm 1957, Không lực Hoa Kỳ trang bị những máy phay điều khiển NC đầu tiên
trong các phân xưởng của họ.
Năm 1958, giới thiệu ngôn ngữ lập trình biểu trưng đầu tiên – APT – gắn liền với
máy tính IBM 704.

Năm 1960, các nhà chế tạo Đức trình bày những máy điều khiển NC đầu tiên tại
hội chợ Hannover.
Năm 1968, kỹ thuật mạch tích hợp IC (Intergarted Circuits) làm cho các tủ điều
khiển có kích thước nhỏ hơn và tin cậy hơn.
Năm 1972, các tủ điều khiển NC đầu tiên có cài đặt các cụm vi tính chế tạo hàng
loạt, đưa ra một thế hệ mới các thiết bị NC cài đặt các cụm vi tính có công năng mạnh
mẽ hơn (CNC). Thế hệ này mau chóng được thay thế bởi các cụm điều khiển CNC cài
đặt microprocessor (µP).
5
Năm 1980, trong khi phát kiến các công cụ trợ giúp lập trình tích hợp CNC, xuất
hiện một “cuộc chiến lòng tin” ủng hộ hay chống đối giải pháp điều khiển qua cấp
lệnh bằng tay.
Năm 1984, hệ điều khiển CNC có công năng mạnh mẽ, được trang bị các công cụ
trợ giúp lập trình Graphic tiến thêm một bước phát triển mới: “Lập trình tại phân
xưởng”.
Những năm 1986 – 1987, các giao diện tiêu chuẩn hóa (Interface) mở ra con
đường tiến tới các xí nghiệp tự động trên cơ sở một hệ thống trao đổi thông tin liên
thông CIM.
Năm 1990, các giao diện số giữa điều khiển NC và hệ truyền động cải thiện độ
chính xác và đặc tính điều chỉnh của các trục điều khiển NC và trục chính.
2.3 Những nét cơ bản về máy công cụ và máy CNC
Về cơ bản máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số đều có kết cấu
khung giống nhau, đó là:
- Thân máy.
- Đế máy.
- Bàn trượt.
- Đầu trục chính.
Ngoài ra chúng còn có một số điểm khác nhau, cụ thể:
STT Nội dung Máy công cụ vạn năng Máy CNC
1 Nguồn động lực Động cơ 3 pha thường

- Động cơ DC điều khiển
vô cấp hoặc AC biến tần
điều khiển vô cấp
- Động cơ bước và động cơ
thủy lực
- Động cơ Servo
2 Tốc độ truyền dẫn Phân cấp Vô cấp
3 Truyền động
Kiểu nối tiếp (thông qua
hộp số)
Độc lập
4 Bộ truyền dẫn
- Thanh răng/ bánh răng
thường
- Vít me/ đai ốc thường
- Thanh răng/ bánh răng
yêu cầu có cơ cấu kẹp khử
khe hở
- Vít me/ đai ốc bi
5 Điều khiển
Bằng tay (công tắc, tay
gạt cơ khí)
Bằng máy tính với hệ điều
khiển số (bảng điều khiển
và màn hình điều khiển)
6
Tính điển hình của
xích động
- Dài, thông qua nhiều
cơ cấu

- Cứng, khó thay đổi
- Ngắn hơn rất nhiều do
không phải thông qua
nhiều cơ cấu
- Mềm dẻo, linh hoạt cao
6
Những ưu điểm nổi bật của máy CNC so với máy thông thường khi sản xuất loạt
vừa và nhỏ:
- Gia công được những chi tiết phức tạp, độ chính xác gia công
ổn định.
- Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao,
giảm thời gian phụ và tăng được thời gian sản xuất.
- Tính linh hoạt và quy hoạch thời gian sản xuất cao.
- Chi phí kiểm tra và chi phí cho phế phẩm giảm.
- Hiệu suất cao và tăng năng lực sản xuất
- Do có khả năng tự động hóa cao nên rất thích hợp trên các dây
chuyền sản xuất linh hoạt.
2.4 Kết cấu cơ bản của máy CNC:
Gồm 2 phần chính đó là:
- Phần cơ khí: Đế máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trục
mít me bi, ổ tích dụng cụ, cụm trục chính và băng dẫn hướng. Ở Việt Nam
hiện nay chưa thể chế tạo ra 2 bộ phận quan trọng của máy là: cụm trục
chính và băng dẫn hướng mà mới chỉ chế tạo được những cơ cấu đơn giản
là: thân máy, bàn máy, bàn xoay.
- Phần điều khiển: các loại động cơ, các hệ thống điều
khiển và máy tính trung tâm.

Hình 2.3 Kết cấu cơ bản của máy CNC
7
CHƯƠNG 3

CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY CNC
3.1 Phần cơ khí
3.1.1 Thân máy và đế máy
Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp 10 lần
so với thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc. Bên
trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệ thống
khác.
Yêu cầu:
- Phải có độ cứng vững cao.
- Phải có các thiết bị chống rung động
- Phải có độ ổn định về nhiệt
Mục đích:
- Đảm bảo độ chính xác cao khi gia công
- Đế máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng cho máy.
3.1.2 Bàn máy
Bàn máy là nơi để gá đặt chi tiết gia công hay đồ gá. Nhờ có sự chuyển động linh
hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng lên rất
cao, có khả năng gia công được những chi tiết có biên dạng phức tạp.
Trên các máy CNC 5 trục thì bàn máy là dạng bàn máy xoay được, nó có ý nghĩa
như trục thứ 4, thứ 5 của máy.
Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ổn định, cứng vững, được điều khiển chuyển
động một cách chính xác.

Hình 3.1 Một số hình ảnh về bàn máy
8
3.1.3 Bàn xoay
Nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy công cụ, nhất là cho các máy CNC
2 hoặc 3 trục, người ta đã chế tạo một thiết bị có khả năng tăng số trục của máy từ 2
hoặc 3 trục thành các máy 4 hoặc 5 trục. Thiết bị đó chính là bàn xoay (Rotory Table).
Thực ra bàn xoay chẳng qua là một loại đồ gá đặc biệt và chúng chủ yếu được sử dụng

trên các máy phay CNC, trung tâm gia công đứng, trung tâm gia công ngang và máy
doa ngang.
a. Phân loại:
Bàn xoay trên máy phay CNC và các trung tâm gia công có thể được phân ra làm
các loại như sau:
Loại tiêu chuẩn:
Là loại bàn xoay này dùng để gá đặt chi tiết sao cho tâm của chi tiết trùng với
tâm trục chính. Có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau như gia công mặt
phẳng, gia công rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn và gia công các mặt định hình với dao định
hình, đôi khi dùng để cắt bánh răng với dao phay môđun. Loại bàn xoay tiêu chuẩn có
thể phân ra làm hai loại :
- Loại có trục chính nằm ngang.
- Loại có trục chính thẳng đứng.
Hình 3.2 Bàn xoay tiêu chuẩn trục nằm ngang
Loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau:
. .
Hình 3.3 Bàn xoay động cơ lắp phía sau
- Loại bàn xoay này có khả năng hạn chế sự rung động khi máy đang làm
việc.
- Loại bàn xoay này có thể che chắn nước và phoi vụn, không cho chúng rơi
vào động cơ.
9
Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn:
Loại bàn xoay này có trục chính có lỗ lớn, dùng để gia công các phôi dài hoặc
các ống. Kích thước lỗ trục chính của chúng có khả năng được mở rộng để mở rộng
phạm vi làm việc cho máy. Loại này thích hợp cho việc sản xuất hàng khối. Tương tự
như loại bàn xoay tiêu chuẩn, loại bàn xoay này cũng loại trục chính nằm ngang và
loại trục chính thẳng đứng.
Hình 3.4 Bàn xoay có lỗ trục chính lớn
Loại bàn xoay có nhiều trục chính:

Hình 3.5 Bàn xoay 4 trục chính
Loại bàn xoay nhiều trục chính cho phép gá đặt cùng lúc nhiều chi tiết. Loại
bàn xoay nhiều trục chính có năng suất gấp nhiều lần so với loại bàn xoay tiêu chuẩn,
thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Loại bàn xoay nghiêng :

Hình 3.6 Bàn xoay CNC điều khiển Hình 3.7 Bàn xoay CNC điều khiển
nghiêng bằng tay nghiêng tự động
10
Loại bàn xoay này có hai trục. Bàn xoay có thể nghiêng đi nhờ xoay quanh được
một trục nào đó. Do đó loại này có khả năng công nghệ cao, có thể sử dụng làm đồ gá
để gia công các mặt phẳng, các rãnh các gờ lồi và đặt biệt là gia công các bề mặt
nghiêng ở nhiều góc độ khác nhau.
Loại bàn xoay này được phân ra hai loại như sau:
- Loại điều khiển nghiêng tự động: cả hai trục của bàn xoay được điều khiển
hoàn toàn tự động từ hệ thống CNC.
- Loại điều khiển nghiêng bằng tay: chuyển động làm nghiêng trục được thực
hiện bằng tay.
Loại cỡ lớn:
Ngoài các loại nêu trên, các nhà sản xuất bàn xoay còn chế tạo loại bàn xoay có
kích thước bàn từ 1m đến 3m hoặc lớn hơn. Loại bàn xoay này có trục chính thẳng
đứng hoặc nằm ngang với độ chính xác cao. Chúng được dùng để gia công các chi tiết
lớn, nặng (có thể lên đến 10.000kg) và cho các ứng dụng về đo lường.
b. Lập trình gia công với bàn xoay CNC
Bàn xoay thường được lắp trên các máy phay CNC hoặc trung tâm gia công. Đối
với loại bàn xoay không nghiêng thì nó có vai trò như trục thứ 4 của máy. Đối với loại
bàn xoay nghiêng thì nó đóng vai trò như trục thứ 4 và thứ 5 của máy CNC. Tùy theo
định nghĩa của nhà sản xuất mà các trục này có thể có tên là A và B.
Hình 3.8 Các trục của bàn xoay và máy phay CNC
c. Ứng dụng của bàn xoay

Bàn xoay CNC có tác dụng làm tăng thêm tính vạn năng cho máy CNC. Đối với
các bàn xoay 2 trục, nhờ khả năng nghiêng bàn xoay đi một góc nào đó, nên cho phép
máy CNC 3 trục gia công được các bề mặt phức tạp như cánh tua bin, cánh chân vịt
tàu thủy. Nói chung chúng có phạm vi sử dụng rất rộng, nhưng chủ yếu là dùng để gia
công các chi tiết có các dạng bề mặt sau:
- Mặt phẳng.
- Các bề mặt định hình (như bề mặt cam, cối dập, khuôn ép…).
- Cắt ren vít trong và ngoài.
11
- Gia công bánh răng và dao cắt nhiều lưỡi có răng thẳng hoặc xoắn.
- Cắt rãnh thẳng và xoắn…
- Các bề mặt nghiêng.
Đối với bàn xoay nhiều trục, có thể tiến hành gia công cùng một lúc nhiều chi
tiết. Điều này làm:
- Tăng khả năng công nghệ của máy,.
- Tăng năng suất gia công.
- Giảm thời tháo lắp và điều khiển dụng cụ.
- Giảm thời gian gia công cơ bản.
Hình 3.9 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay không nghiêng.
Hình 3.10 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng tự động.

Hình 3.11 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng bằng tay.

12