BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SỞ MÁY CNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ SƠ MÁY CNC
Môn học : Cơ sở máy CNC
Họ và tên : Trần Khánh Duy
MSSV : 200110180
Lớp : KT.CĐT3- K56

NỘI DUNG BÁO CÁO:
1. Giải thích dịch chuyển của ổ tích dao khi thực hiện lệnh reference, vị trí 0
trong ổ tích dao có tác dụng gì.
2. Trình bày ưu điểm máy CNC băng nghiêng.
3. Trình bày về con đường truyền dẫn thông tin trong máy CNC
4. Kết cấu cụm trục chính máy phay
5. Trình bày các loại động cơ dùng trong máy CNC
6. Trình bày kết cấu cụm ,các loại vitme đai ốc bi,cách hoạt động
TRẢ LỜI CÂU HỎI
1. Giải thích dịch chuyển của ổ tích dao khi thực hiện lệnh reference
Các dịch chuyển đó là để máy tìm điểm tham chiếu R của máy. Điểm R là 1
điểm trong vùng làm việc của máy được xác định chính xác bởi công tắc hành
trình. Vị trí của các bàn trượt được báo tới bộ điều khiển khi nó tiếp cận điểm R.
Phải thực hiện sau tất cả các lần tắt nguồn.
Vị trí 0 trong ổ tích dao có tác dụng gì.
- Vị trí điểm 0 của máy 0
M
: Các điểm 0
M
là điểm gốc ở các thước đo trục
tọa độ của máy và thường là vị trí giới hạn dịch chuyển. Trên các máy
phay CNC, điểm 0
M

nằm ở các điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy.
Điểm tham chiếu này không thể thay đổi được, được qui định bởi nhà sản
xuất.
- Vị trí điểm 0 của chi tiết 0
w
: Điểm 0
w
của chi tiết là gốc hệ trục tọa độ gắn
lên chi tiết. Vị trí 0
w
do người lập trình tự chọn sao cho việc xác định biên
dạng trên bản vẽ chi tiết gia công là dễ nhất.
- Vị trí 0 của chương trình 0
P
: đây là điểm xuất phát hay trở về của dụng cụ
khi gia công chi tiết. Thường điểm 0
P
được chọn sao cho dụng cụ có thể
thay đổi 1 cách thuận tiện và an toàn.
2. Những ưu việt của một máy tiện bang nghiêng so với máy tiện băng
ngang.
Máy tiện băng nghiêng thường có góc nghiêng của bề mặt các sống trượt là
450 so với mặt phẳng nằm ngang. Nhờ đó, phoi tiện không thể đọng trên
mặt băng làm cào xước mặt băng, dung dịch tưới nguội cũng không đọng
được trên mặt băng gây ăn mòn hoá học mặt băng và sống trượt.
Về mặt kết cấu máy, bàn trượt X của máy được đặt trên mặt nghiêng 450,
tức là trên cạnh huyền của tam giác vuông cân. Hình chiếu của bàn trượt X
trên nền xưởng chỉ bằng 0,71(tức sin 45o) chiều dài của bàn trượt này. Do
đó máy chiếm diện tích mặt bằng hơn trong nhà xưởng, ngoài ra việc bố trí
đài dao Revonve ở máy tiện băng nghiêng cũng thuận tiện hơn so với ở máy

băng ngang.
3. Trình bày con đường truyền dẫn thông tin.
Truyền các chương trình gia công qua các hệ điều khiển CNC đã trở nên được
ưa chuộng do việc truyền dữ liệu nhanh chóng, tiện lợi. Chương trình có thể
được lưu trữ, cập nhật… dễ dàng, có thể kiểm tra sửa đổi ngay trên máy. Mãi
cho đến gần đây, truyền thông nối tiếp qua cổng RS232C được dùng để truyền
chương trình. Loại truyền tải này phổ biến ở mọi thiết bị ngoại vi của máy tính
( ví dụ máy in, máy vẽ…). Và với ý nghĩa đó, các máy công cụ CNC cũng được
coi là 1 loại thiết bị ngoại vi.
Các hệ điều khiển mới còn có khả năng truyền thông hiện đại hơn khi được nối
mạng theo nhiều cách đến các hệ điều khiển CNC của từng máy công cụ. Điều
khiển theo nguyên tắc DNC (Direct Numericcal Control). Một máy tính trung
tâm có thể điều khiển nhiều máy công cụ riêng biệt và tạo nên 1 liên kết bằng
chương trình cho các hẹ thống sản xuất linh hoạt ( FMS – Flexible
Manufacturing Systems).
Ở hệ thống FMS, các hệ điều khiển CNC của máy công cụ được nối với các hệ
thống cấp và tháo phôi tự động, hệ thống kiểm tra sản phẩm,… Dùng 1 chương
trình máy tính chung để điều khiển vận chuyển nguyên vật liệu phôi,… Phân
phối, lập khế hoạch tổ chức và các thao tác điều khiển khác. Máy tính trung tâm
có nhiêm vụ lưu trữ, phân phối các chương trình theo yêu cầu. Các trương trình
liên lạc cài đặt sẵn trên máy chủ hỗ trợ cho biết khi nào các chương trình phân
phối đã kết thúc, các thông tin về định mức sản xuất, hiệu quả sử dụng máy cũng
như các thông tin về sản phẩm gia công… Kiểu truyền dữ liệu 2 chiều này là 1
đặc tính cơ bản của nguyên tắc điều khiển DNC.
Một đặc điểm khác của truyền dữ liệu DNC là trong một chương trình gia
công, có thể truyền 1 lệnh hay 1 đoạn chương trình thông qua 1 bộ nhớ đệm
ở sau bộ đọc. Dữ liệu được truyền đến hệ điều khiển giống như đang đọc băng,
mặc dù thực tế đang ở dữ liệu mã ASCII từ máy tính. Bộ nhớ đệm ( khoảng 4
Kb, tương đương 4000 ký tự của chương trình gia công, khoảng 100 lệnh hay
10m băng)chứa dữ liệu và luôn được duy trì ở mức (1,2- 4) Kb. Nhờ vậy, máy

công cụ được điều khiển từ 1 máy tính bên ngoài và khi đó, để đảm bảo sự làm
việc bình thường cho máy công cụ, bộ nhớ đệm phải được điền đầy theo từng
mà lệnh G.
Với bộ nhớ đệm, có thể nhập được các chương trình dài mà không cần phải
trang bị các bộ nhớ dung lượng lớn cho các hệ điều khiển CNC. Đặc điểm này
thích hợp với sự ứng dụng rộng rãi của các hệ thống lập trình có sự trợ giúp của
máy tính. Trong đó các chương trình gia công dễ dàng được tạo ra trên máy tính
từ xa, đang ở dạng mã sẵn sàng truyền trực tiếp đến hệ điều khiển máy công cụ.
Ngoài ra độ dài của chương trình gia công hầu như không bị giới hạn nên rất
thuận tiện khi gia công các bề mặt phức tạp thường phải dùng 1 mảng lớn các dữ
liệu tọa độ điểm xác định bề mặt. Hơn thế nữa, có thể thêm vào hay bớt đi 1
đoạn chương trình trên máy chủ ngay cả khi đang gia công chi tiết.
Hình 1 trình
bày sơ đồ khối 1
hệ ĐKS máy
công cụ truyền dữ
liệu qua bộ nhớ
đệm. Dữ liệu
chương trình gia
công được lưu trữ
ở 1 máy tính bên
ngoài ở dạng mã
ASCII theo bảng
mã ISO- 7bit tiêu
chuẩn. truyền các
bít dữ liệu 1 lúc 1
bít( truyền nối
tiếp) hoặc có thể 8 bít 1 lúc ( truyền song song). Truyền dữ liệu nối tiếp so với
song song có các ưu điểm:
- Dây cáp nối tiếp truyền được khoảng cách lớn hơn so với dây cáp song song.

Cổng nối tiếp truyền 1 bít “1” ứng với mức điện áp (-3
÷
-25)V và bít “0” với (+3
÷
+25)V trong khi 1 cổng song song truyền “0” ở mức 0V và “1” ở mức 5V. Do
đó cổng nối tiếp có thể có 1 mức dao động tối đa đến 50V so với cổng song song
có mức dao động tối đa 5V. Như thế, khả năng gây nhiễu không phải là vấn đề
lớn đặt ra đối với các dây cáp nối tiếp so với dây cáp song song.
- Không cần phải dùng cáp nhiều sợi như truyền song song. Nếu thiết bị ngoại
vi ( Máy công cụ ĐKS ) được lắp ở xa máy tính thì dây cáp 3 sợi
( Null Modem Configuration) có giá thành thấp hơn nhiều so với dây cáp 9 hay
25 sợi. tuy nhiên cũng phải chú ý đến đặc điểm kết nối ở mỗi đầu nối
( loại cổng, có sử dụng tín hiệu bắt tay hoặc không…). Các thiết bị nối với cổng
nối tiếp đều chuyển đổi truyền nối tiếp sang lại song song để sử dụng, nhờ 1
UART ( Universal Asynchronous Receiver Transmitter ).
Một ví dụ truyền nối tiếp ký tự “A” cùng với các bít khởi động, bít kiểm tra và
các bít dừng được trình bày ở Hình 2.
Để truyền dữ liệu, chuỗi các bít truyền bắt đầu từ phía tay trái. 1 bít khởi
động bắt đầu cho việc truyền dữ liệu, tiếp theo là các bít dữ liệu riêng lẻ. Cuối
dòng dữ liệu còn có 1 hoặc 2 bít dừng. mỗi bít là “0” hay “1” trong 1 khoảng
thời gian cố định theo tốc độ truyền, được định nghĩa là số bít lớn nhất có thể
truyền được trong 1s, đơn vị tính “ Baud” . Tốc độ truyền gộp cả bít khởi động,
bít kiểm tra và bít dừng, chẳng hạn tốc độ truyền 9600 baud có thể truyền được
9600/(1+7+1+2) = 872 byte mỗi giây. Bít kiểm tra dùng để phát hiện lỗi về bít,
nếu số bít dữ liệu là chẵn bít kiểm tra sẽ là số chẵn và ngược lại. Bít kiểm tra và
2 bít dừng ngăn cách byte đang truyền với byte kế tiếp.

Các hệ ĐKS máy công cụ hiện nay đều có cổng ghép nối tiếp RS-232C tiêu
chuẩn. Với các thiết bị dùng dây cáp nối tiếp làm kênh liên lạc, có thể phân
thành 2 loại :

- DTE ( Data Terminal Equipment ) : Thiết bị đầu cuối dữ liệu.
- DCE ( Data Communication Equipment ) : thiết bị truyền thông dữ
liệu.
Thiết bị đầu cuối dữ liệu là các máy trạm trong khi thiết bị truyền thông dữ liệu
là các bộ phận như modem, adapter, máy vẽ… Cổng RSC232C tiêu chuẩn cũng
sử dụng các loại này.
Các đặc điểm kỹ thuật của cổng nối tiếp tiêu chuẩn được quy định bởi hiệp hội
kỹ nghệ điện tử EIA ( Electronics Industry Association), gồm nhiều tham số như:
- Một mức logic 0 nằm giữa +3 và +25V
- Một mức logic 1 nằm giữa -3 và -25V
- Miền giữa +3 và -3V không xác định
- Thế hiệu mạch hở không được vượt quá 25V
- Một dòng ngắn mạch không được vượt quá 500mA
Trên đây là 1 phần của tiêu chuẩn EIA RS232-C. Các cổng này được chế tạo
với 2 cỡ, đầu nối kiểu D-25 chân và kiểu D-9 chân, cả 2 đều là dạng chân cắm.
Loại cổng kiểu D-25 thực tế có 25 chân liên lạc độc lập, mỗi chân có chức năng
riêng, tuy nhiên chỉ có 9 chân được dùng ( Hình 3a,b).
Các chân được dùng :
- FG ( Frame Ground)
- SD ( Sending Data) : Truyền dữ liệu.
- RD ( Receiving Data) : Nhận dữ liệu.
- RS (Request to Send) : Khi máy nhận đã sẵn sàng nhận dữ liệu, Bít CS
( Clear to Send) đặt ở trạng thái tích cực và máy gửi biết thông tin này trên
chân RS.
- CS (Clear to Send )
- DR ( Data Set Ready) : Các kênh liên lạc cho biết dữ liệu sẵn sàng được
truyền.
- SG ( Signal): Dùng thiết lập 1 thế hiệu chuẩn cho SD & RD ( nối đất )
- CD ( Carrier Detect ) : Nhận biết đang có thiết bị từ xa.
- ER ( NC Ready to Operate – Data Terminal Ready) : Các kênh liên lạc cho

biết máy đầu cuối sẵn sàng nhận dữ liệu.
4. Kết cấu cụm trục chính máy phay CNC
Trục chính gồm các bộ phận chính:
- Động cơ.
- Cơ cấu kẹp dụng cụ.
- Làm mát động cơ.
Tốc độ trục chính ở các máy CNC thường rất lớn, có thể lên đến chục nghìn
vòng/phút. Ngày nay, các máy phay CNC cao tốc có tốc độ trục chính lên đến
30.000 – 40.000 vòng/phút. Do vậy việc tính toán, thiết kế, kiểm tra rất quan
trọng.
Hình ảnh: Kết cấu trục chính
Hình ảnh trên cho thấy kết cấu bên trong khá phức tạp, kết cấu cơ bản của
trục chính gồm:
- Đông cơ: 2 phần Rotor và Stator
- Trục chính: Spinlde Shafp
- Các ổ bi đỡ trước và sau: Front Bearing, Rear Bearing, Tail Bearing
- Phần kẹp dụng cụ cắt: Tool – Holder
- Đai ốc khóa: Front Lock – nut
- Các lò xo giảm chấn trước và sau: Spring
- Encoder quay: Encoder Wheel
- Các miếng đệm: Labyrinth
- Hệ thống làm mát: Motor Coolant
Hình ảnh: kết cấu trục chính
5. Các loại động cơ trên máy CNC.
Máy cnc sử dụng 2 loại động cơ servo chủ yếu là :DC và AC servo .Những
máy đời cũ thì thường dùng là máy DC còn cá máy từ khoảng năm 1987 trở về
đây thì người ta thường sử dụng động cơ AC servo.
+ Thường sử dụng động cơ không đồng bộ AC, công suất 0.75 kw.
+ Dải tốc độ trục chính ( có điều chỉnh liên tục ) từ 150 – 3500 V/ph.
+ Momen lớn nhất trên trục chính : 3,7 Nm.

- Ưu điểm:
+ Mô men ổn định trong dải tốc độ rộng,tốc độ cao ,ít ồn.
+ Không yêu cầu bảo trì ,công suất lớn.
+ Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều.
+ Đa dạng và rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ.
- Nhược điểm :
+ Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và phần chấp hành để đảm
bảo an toàn, momen khởi động nhỏ.
+ Mạch điều khiển tốc độ phức tạp( biến tần).
• Đối với chuyển động bàn máy :
+ Dẫn động bằng động cơ bước 3 pha cho các trục X/Y/Z với độ phân giải
0.0005 mm.
+ Dải tốc độ dịch chuyển bàn và tốc độ chạy bàn nhanh theo hướng trục
X/Y/Z 2 mét/phút.
+ Giá trị dịch chuyển vị trí bàn theo chuẩn VDI 3441 theo chiều X/Y/Z là
0.006/ 0.008 mm.
+ Lực ăn dao lớn nhất theo hướng trục X/Y/Z 800/ 1000 N.
- Ưu điểm :
+ Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác không cần mạch phản hồi.
+ Thường sử dụng trong các hệ thống CNC.
- Nhược điểm :
+ Giá thành cao.
+ Momen máy nhỏ, momen xoắn nhỏ.
Sơ đồ cấu tạo:

Trong đó :
- S1, S2 là các khóa đóng mở để cấp từ trường vào các cực của nam châm.
- SM là cơ cấu chấp hành biến năng lượng điện thành năng lượng cơ học đặc
tính chuyển động rời rạc ( chuyển động theo bước ).
SM có thể điều khiển cả vị trí và tốc độ ( 0 – 300 v/ph ). Tần số cấp cho động

cơ là vùng tần số thấp, độ chính xác vị trí góc thường dùng là : 1.8
o
, 7.5
o
, 15
o
, 30
o
, 90
o
.

Có 3 kiểu động cơ thường gặp :
- SM N
o
1: SM nam châm vĩnh cửu < PM_Permanent Metric>
- SM N
o
2: SM có từ và trở biến thiên < VR_viriable Reluetance>
- SM N
o
3: Động cơ sai, kết hợp cả 2 loại trên < PM+ VR -> Hybride>
6. Kết cấu cụm các loại vit me đai ốc bi, cách hoạt đông
Bộ truyền vít me - đai ốc bi thường được dùng trong chuyển động chạy dao
của máy công cụ NC, CNC và dùng trong các máy công cụ chính như máy mài,
máy doa tốc độ và các loại máy khác. Đôi khi còn dùng trong máy tiện, máy tổ
hợp, dùng trong truyền dẫn di động xà, trụ và các máy công cụ hạng nặng. Ngoài
dẫn ra còn dùng trong bộ truyền chính của các loại máy có chuyển động tịnh tiến
khứ hồi như máy bào giường, máy chuốt .
Các ưu điểm:

- Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng
vững chiều trục cao.
- Tổn thất do ma sát bé, hiệu suất bộ truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc
trượt là 0,2 ÷ 0,4.
- Gần như độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát
tĩnh rất bé nên chuyển động êm.
Hình 2.2. Kết cấu sơ bộ của vít me đai ốc bi
Kết cấu bộ truyền vít me - đai ốc bi hình trên bao gồm trục vít me, đai ốc,
dòng bi chuyển động trong vít me - đai ốc và ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần
hoàn liên tục.
Tùy theo dạng chuyể n động của vít và đai ốc có thể chia ra các loại:
+ Vít vừa quay vừa tịnh tiến, đai ốc cố định với giá
+ Đai ốc quay, vít tịnh tiến
+ Vít quay, đai cố tịnh tiế n
+ Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, vít cố định
Các dạng prôfin ren của vít me và đai ốc như sau
Dạng chữ nhật (hình b), dạng hình thang (hình c), dạng nửa cung tròn và
dạngrãnh (dạng cung nhọn). Dạng chữ nhật và dạng prôfin ren hình thang có khả
năng tải thấp, chỉ dùng khi máy có khả năng chịu tải trọng chiều trục bé và độ
cứng vững không cao.
Dạng nửa cung tròn (hình d) được sử dụng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2
gần bằng bán kính viên bi R1 sẽ giảm tối đa ứng suất tiếp xúc, có thể chọn
r2/r1=0,95÷0,97, giá trị r2/r1 sẽ làm tổn thất do ma sát 1 cách rõ rệt. Tại góc tiếp
xúc bé thì bộ truyền có độ cứng vững bé và khả năng tải bé, lực hướng kính sẽ
lớn. Do tăng góc tiếp xúc thì khả năng đảo và độ cứng vững truyền động tăng và
hạ thấp tổn thất do ma sát vì vậy khe hở đường kính ∆d phải chọn để góc tiếp
xúc đạt 45°. ∆d = 4.(r2 − r1 ).(1 − cos α ) .
Hình. Các dạng profin ren vít me và ổ bi
Dạng rãnh cung nhọn (a) có nhiều ưu điểm hơn loại cung tròn, nó còn cho
phép truyền động không rơ hoặc chọn được độ dôi của đường kính viên bi. Còn

ở dạng nửa tròn muốn khử độ rơ và tạo độ dôi đều dùng thêm đai ốc thứ hai để
điều chỉnh .