Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC

Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật đang ngày càng phát triển rất
mạnh mẽ không ngừng vơn tới những đỉnh cao mới trong đó có những thành tựu
về khoa học kĩ thuật tự động hoá sản xuất .
Khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ tự động trong chiến lợc công
nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế nớc ta là một việc hết sức có ý nghĩa , tạo
ra khả năng phát triển kinh tế với tốc độ cao, vững chắc và lâu dài.
ở các nớc có nền công nghiệp tiên tiến việc tự động hoá các nghành kinh tế,
kĩ thuật trong đó có cơ khí chế tạo đã thực hiện từ nhiều thập kỉ trớc đây .
Một trong những vấn đề quyết định của ngành tự động hoá ngành cơ khí chế
tạo là kĩ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số .
Để góp phần vào việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ điều khiển số CNC và
công nghệ gia công trên các máy điều khiển số, trong khuôn khổ đồ án tốt
nghiệp với đề tài đợc giao là Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình CNC với nhiệm vụ
đó chúng em phải tìm hiểu hệ thống điều khiển theo chơng trình số và cách lập
trình . Đây là một đề tài mới, tài liệu nghiên cứu và tham khảo còn hạn chế,
cộng với sự thu nhận kiến thức của chúng em còn chậm nên trong quá trình thực
hiện đề tài và hoàn thành đồ án, chúng em cũng không tránh khỏi những thiếu
sót. Vậy chúng em kính mong nhận đợc sự đóng góp phê bình và chỉ bảo của
các thầy cô. Để chúng em hoàn thành đợc đồ án này là nhờ sự hớng dẫn tận tình
của thầy giáo Nguyễn Doãn ý, cùng sự giúp đỡ của thầy cô giáo trong bộ môn
máy và ma sát học.
Vậy chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo hớng dẫn và các thầy
cô giáo trong hội đồng đã kí duyệt và cho chúng em ý kiến.
1
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chơng I.
Khái niệm cơ bản về điều khiển số
1.Lịch sử phát triển
1. Cuối những năm 40 của thế kỉ XX ,viện công nghệ MIT (Massachusetts

Institute of Technology) của Hoa Kì đã thực hiện dự án nghiên cứu kĩ thuật điều
khiển số .
Năm 1948 Viện MIT tiến hành thành công nối ghép mạch giữa máy tính
điện tử với máy công cụ để tự động hoá điều khiển gia công. Thành công này là
bớc mở đầu cho các chuyên gia ở lĩnh vực khác nhau tìm cách xây dựng nh hệ
thống điều khiển theo chơng trình số đã đợc công bố
Năm 1957 tại Mỹ máy công cụ điều khiển theo chơng trình số đã đợc sử
dụng cho ngành hàng không. Năm 1959 triển lãm máy công cụ tại Pari trình bày
những máy NC đầu tiên tại Châu Âu.
Năm 1960 các hệ điều khiển số đợc chế tạo tơng ứng với trình độ kĩ thuật
của công nghệ bóng đèn điện tử và rơle, kích thớc còn lớn, nhạy cảm với các
điều kiện môi trờng và còn rất đắt, không thể dùng đợc trong các xởng máy
thông thờng.
Máy NC ở thời kì này đợc ứng dụng chủ yếu trong ngành cơ khí phục vụ
quân đội. Năm 1965 hệ thống tự động thay dụng cụ cắt xuất hiện trên các trung
tâm gia công.
Năm 1972 nhờ sự phát triển của máy vi tính cùng kĩ thuật điện tử thì máy
CNC ra đời làm thay đổi hẳn bộ mặt của ngành công nghệ chế tạo máy
Năm 1985 máy CNC đã có sự hỗ trợ của các phần mềm đồ hoạ mô phỏng
quá trình gia công. Hệ thống đo bằng số hoá vật mẫu các máy đo hiển thị 3
chiều độ chính xác cao.
2
Website: Email : Tel : 0918.775.368
II.Nguyên tắc cấu trúc
Điều khiển theo chơng trình số NC (Numerical control)là phơng pháp tự
động điều hành máy móc, trong đó các hành động điều khiển đợc sản sinh trên
cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng mã chữ cái + con số và các kí tự đặc trng
hợp thành một chơng trình làm việc.
Điều khiển NC là phơng pháp tự động hoá các chức năng của máy với
tính linh hoạt cao để thích ứng dễ dàng với các công việc gia công khác nhau.

Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số M-CNC là những máy công cụ làm
việc với hệ lệnh đóng ngắt và hệ lệnh đờng dịch chuyển trên cơ sở cung cấp
các số liệu gia công cắt gọt. Những hệ lệnh này đợc tổ chức thành chu trình gia
công chặt chẽ và chính xác. Nguyên tắc cấu tạo của M- CNC đợc mô tả nh trong
hình.
Từ bản vẽ chế tạo chi tiết và những số liệu kĩ thuật, số liệu công nghệ yêu
cầu một chơng trình gia công đợc thiết lập gồm những bớc chơng trình kế tiếp
nhau, chơng trình này đợc số hoá và đợc ghi vào vật mang tin bởi một cột mã t-
ơng thích ở các hệ máy công cụ NC ban đầu vật mang tin có thể là băng đục lỗ,
băng từ , đĩa từ .Với sự phát triển các hệ máy tính công cụ NC,sau này ngời ta
dùng chính bộ nhớ của máy tính trung tâm (trên nguyên tắc DNC (direct
numerical control) hoặc bộ nhớ cụm máy vi tính cài đặt ngay bên trong máy
công cụ (nguyên tắc CNC) để ghi lại chơg trình, quá trình ,xử lí số bớc này đợc
gọi là xử lí số bớc bên ngoài.
Tiếp theo là quá trình xử lí số liệu bên trong, các dữ liệu ghi trên vật
mang tin đợc tiếp nhận thông qua bộ đọc và chuyển đổi sang dạng tín hiệu tơng
tự (tín hiệu điêù). Tín hiệu này hình thành giá trị cần của vị trí bàn máy (trong
hệ lệnh về hớng dịch chuyển ),nó đợc dẫn tới bộ so sánh theo một nhịp điều
khiển xác định giá trị thực về vị trí bàn máy đợc thu thập qua hệ thống đo lờng
dịch chuyển và cũng đợc dẫn tới bộ so sánh.
Kết quả đa ra từ bộ so sánh gặp giá trị "cần - thực " trở thành những tín
hiệu điều khiển tự động cấp cho hệ chuyển động nhằm đạt tới vị trí chính xác
mong muốn của bàn máy. Lúc đó kết quả so sánh gặp giá trị "cần -thực"bằng 0
tín hiệu điều khiển không còn nữa nên hệ chuyển động ngừng lại . Quá trình
3
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trên đợc thực hiện theo nguyên tắc đờng tác dụng "kín". Ngoài ra còn có nguyên
tắc đờng tác dụng hở. ở đờng tác dụng hở, thông tin đã đợc ghi nhận truyền
thẳng tới hệ truyền động, thông qua cụm điều khiển đóng vai trò là những giá trị
cần. Bàn máy thực hiện ra sao là phụ thuộc hoàn toàn vào cụm điều khiển. Giá

trị "thực " không đợc thu nhận vào và phản hồi nên đờng tác dụng là "hở". Đối
với hệ đóng ngắt quá trình cũng diễn ra tơng tự chúng đợc ghi nhớ, xử lí và
truyền dẫn tới các khâu điều khiển với những chu kì làm việc thích hợp.
III. Các hệ thống điều khiển số.
1. Hệ thống điều khiển NC
Ngày nay các máy trang bị hệ điều khiển NC vẫn còn thông dụng. Đây là
hệ điều khiển đơn giản với số lợng hạn chế các lệnh thông tin. Trong hệ điều
khiển NC các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển đợc
cho dới dạng dãy các con số. Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau
đây: Sau khi mở máy các lệnh thứ nhất và thứ hai nằm trong bộ nhớ. Chỉ sau khi
quá trình đọc kết thúc ,máy mới bắt đầu thực hiệu lệnh thứ nhất trong thời gian
này thông tin của lệnh của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều
khiển .Sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh thứ nhất ,máy bắt đầu thực hiện
lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ ra trong khi thực hiện lệnh thứ hai ,hệ điều khiển đọc
lệnh thứ ba đợc đa vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa đợc giải phóng ra.
Nhợc điểm chính của hệ điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếp theo trong
loạt hệ điều khiển lại phải đọc tất cả các lệnh từ đầu và nh vậy sẽ không tránh
khỏi những sai sót của bộ tính toán trong hệ điều khiển. Do đó chi tiết gia công
có thể bị phế phẩm. Một nhợc điểm khác nữa là do cần rất nhiều lệnh chứa trong
băng đục lỗ hoặc băng từ nên khả năng mà chơng trình bị dừng lại không chạy
thờng xuyên có thể xảy ra. Ngoài ra với chơng trình làm việc nh vậy băng đục lỗ
hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị bẩn và mòn, gây lỗi cho chơng trình.
2.Hệ điều khiển CNC
4
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy vi tính.
Các nhà tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chơng trình điều khiển cho
từng loại máy. Hệ điều kiện CNC cho phép thay đổi và hiện chỉnh các chơng
trình gia công chi tiết và cả chơng trình hoạt động của bản thân nó.Trong hệ
điều khiển CNC các chơng trình gia công có đợc ghi nhớ lại.

Trong hệ điều khiển CNC chơng trình có thể đợc nạp vào bộ nhớ toàn bộ
một lúc hoặc từng lệnh băng từ từ bàn điều khiển .Các lệnh điều khiển không chỉ
đợc viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà còn cho nhiều chuyển động cùng lúc.
Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chơng trình và nh vậy có thể nâng cao
độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích thớc nhỏ hơn và giá
thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC nhng lại có những đặc lính mới mà các
hệ điều khiển trớc đó không có. Ví dụ, nhiều hệ điều khiển loại này có khả năng
hiệu chỉnh những sai số cố định của máy - những nguyên nhân gây ra sai số gia
công.
3.Hệ điều khiển DNC( Direct Numerical Control)
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC nh sau:
hình 1 . 1
Máy
công
cụ
CNC
Máy
tính
trung
tâm
CNC
CNC
CNC
1
2
1
2
2
1
- Nhiều máy công cụ CNC đợc nối với một máy tính trung tâm qua đờng

dẫn dữ liệu. Mỗi một máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của
nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin (theo chiều 1
hình 3 ). Hay nói cách khác thì bộ tính toán là cầu nối giữa các máy công
cụ và máy tính trung tâm.
5
Website: Email : Tel : 0918.775.368
- Máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ điều khiển
CNC (theo chiều 2 hình 1 .3) để hiệu chỉnh chơng trình hoặc để đọc những dữ
liệu từ máy công cụ.
- Trong một số trờng hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa
chọn những chi tiết gia công theo thứ tự u tiên để phân chia đi các máy khác
nhau.
- Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của ch-
ơng trình gia công chi tiết trên tất cả các máy công cụ.
- Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào hệ thống
gia công linh hoạt FMS.
4.Điều khiển thích nghi.
4
5
7
3
2
py
1
6
1-Chi tiết
2-Dao
3-Datric
4-Bộ biến đổi
5,6,7-Cơ cấu chạy dao

Hình 1 .2 Sơ đồ điều khiển thích nghi
Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phơng pháp hoàn
thiện máy công cụ CNC. Các máy CNC thông thờng có chu kì gia công cố định
(chu kì cứng) đã đợc xác định ở phần tử mang chơng trình và nh vậy cứ mỗi lần
gia công chi tiết khác chu kì lại đợc lặp lại nh cũ không có sự thay đổi nào. Ch-
ơng trình điều khiển nh vậy không đợc hiệu chỉnh khi có các yếu tố công nghệ
thay đổi. Ví dụ khi gia công một chi tiết lợng d có thể thay đổi dẫn đến thay đổi
biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ. Khi đó nếu hệ thống điều khiển
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
không hiệu chỉnh lại lực cắt thì kích thớc gia công có thể vợt ra ngoài phạm vi
dung sai (nghĩa là sinh ra phế phẩm).
Trong trờng hợp này để tránh phế phẩm ta phải giảm lợng chạy dao hoặc
thêm bớc gia công nghĩa là ta đã giảm năng suất gia công.Hệ thống điều khiển
thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên ngoài của hệ
thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kì gia công (quá trình gia công )nhằm loại
bỏ ảnh hởng của các yếu tố đó toạ độ chính xác gia công. Hình 1.2 là một ví dụ
về sơ đồ điều khiển thích nghi .
Dao 2 gia công chi tiết 1 . Các yếu tố công nghệ không ổn định có thể gây
ra sự thay đổi lực cắt Py( lực hớng kính ). Lực Py đợc datric 3 ghi lại. Tín hiệu
của datric đi qua bộ biến đổi 4 tác động đến cơ cấu chạy dao (5-7) và làm ồn
định lực cắt Py.Nếu lực cắt Py tăng thì lợng chạy dao sẽ giảm xuống và nh vậy
lực cắt Py sẽ giảm xuống. Ngợc lại nếu lực cắt Py sẽ giảm xuống thì lợng chạy
dao sẽ tăng lên. ổn định lực cắt có nghĩa là ta giảm đợc giao động của kích thớc
gia công (tăng độ chính xác và năng xuất gia công).Cũng tơng tự nh vậy hệ
thống điều khiển thích nghi có thể ổn định đợc công suất cắt, mômen cắt hay
nhiệt độ cắt... Tuy nhiên hệ thống điều khiển thích nghi hay đợc dùng để ổn
định kích thớc gia công. ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực (kiểm tra chủ động )
luôn luôn xác định đợc kích thớc gia công và tác động đến cơ cấu điều khiển để
ổn định kích thớc của chi tiết

IV.Đặc trng của máy NC và CNC
1. Tính tự động cao
Các máy ứng dụng kĩ thuật số NC đạt tốc độ dịch chuyển lớn. Trong lĩnh
vực gia công cắt gọt máy công cụ NC có năng suất cắt gọt cao và giảm tối đa
thời gian phụ do mức tự động nâng cao vợt bậc.
2. Nâng cao tính linh hoạt
7
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Với một tổ chức tốt cho công tác chuẩn bị sản xuất và chuẩn bị môi trờng
xung quanh vùng làm việc, máy NC có thể dễ dàng thay đổi chơng trình gia
công thích hợp với các hoạt động gia công chi tiết khác nhau.
Trên bản thân máy NC,CNC thời gian hiệu chỉnh và thời gian làm việc 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 ổ tích dao chuyển
dùng trên máy.
Máy NC, CNC có thể thực hiện cùng lúc nhiều chuyển động khác nhau
,có thể tự động hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thớc chi tiết và
qua đó tự động điều khiển giữa dao và chi tiết.
Máy NC gia công đợc các loại chi tiết nhỏ, phản ứng một cách linh hoạt
khi nhiệm vụ công có thể thực hiện bên ngoài máy,hay trong văn phòng có sự
trợ giúp của kĩ thuật tin học, thông qua các thiết bị vi tính xử lí.
3.Tính tập trung nguyên công cao
Đa số các máy NC,CNC có thể thực hiện một số lớn các nguyên công
khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá lắp chi tiết. Từ khả năng tập trung
nguyên công các máy NC,CNC đã đợc phát triển thành các trung tâm CNC .
4.Nâng cao chất lợng
Độ chính xác lặp lại đặc trng cho suốt quá trình gia công .Bản thân
nguyên tắc điều khiển theo chơng trình số đảm bảo cơ bản độ chính xác gia
công trên máy. Ngoài ra máy CNC, NC còn có thể điều khiển khai thác tối
chính xác cao và ổn định về chất lợng sản phẩm.

5.Nâng cao hiệu quả kinh tế.
Sự lựa chọn thế hệ máy NC,CNC ngày nay trở thành một đặc tính cần
thiết có tính quyết định đối với các xí nghiệp , nhà máy, phân xởng .Nhiều
nghiên cứu đã dự báo về khả năng lợi nhuận và khả năng tái xuất tiềm năng đã
thuyết phục giới công nghiệp càng tiến triển tới phổ cập đIều khiển số cho máy
công cụ cùng với các quá trình thiết kế các moden sản phẩm mới.
V.Chỉ tiêu gia công của CNC.
8
Website: Email : Tel : 0918.775.368
1.Thông số hình học
Thông số hình học của máy CNC hay của vùng gia công là thông số của
không gian mà trong đó dụng cụ cắt và chỉ tiêu gia công có thể tác động qua lại
ở bất kì vị trí nào.Nh vậy trên các máy gia công chi tiết quay vùng gia công là
một khối lăng trụ đợc xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển của các
toạ độ.Trên các máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật vùng gia công là một
khối hình hộp ( đôi khi hình lăng trụ ) đợc xác định bằng các chiều dài dịch
chuyển của các toạ độ. Các điểm giới hạn của vùng làm việc đợc đánh số tơng tự
kí hiệu số của ma trận. Để thuận tiện và dễ nhớ ngời ta đánh thứ tự theo các qui
tắc sau: số thứ nhất của chữ số kí hiệu các điểm theo trục thẳng đứng, số thứ hai
của các chữ số kí hiệu các điểm theo trục dọc (trục z) và số thứ ba của các số kí
hiệu các điểm theo trục nằm ngang (trục x).
2. Thông số gia công .
Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu
chấp hành và công suất động cơ. Ngời ta dựa vào thông số hình học (vùng gia
công ) nh kích thớc bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọn công
suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lợng chạy dao
3. Năng suất gia công
Năng suất gia công là số lợng chi tiết đợc gia công trong một đơn vị thời
gian công thức tính năng suất gia công đợc viết dới dạng.

Q=
0
1
T
=+
1
1
1 1
)(








++++

i k
TktTtdtTctTcbkt
n
m
4. Độ tin cậy của máy CNC
Các máy công cụ CNC có giá thành rất cao, cho nên chúng chỉ mang lại
hiệu quả kinh tế khi chúng đợc sử dụng liên tục (hai ca có khi cả ba ca và không
có hỏng hóc nào trong khi làm việc. Ngoài ra trong quá trình làm việc các máy
phải đảm bảo đợc độ chính xác gia công và nếu có bị hỏng hóc thì máy phải có
khả năng đợc sửa chữa hoặc thay thế một số cơ cấu một cách dễ dàng, thuận
tiện. Vậy độ tin cậy của máy CNC là tính chất thực hiện chức năng gia công, giữ

9
Website: Email : Tel : 0918.775.368
đợc các chỉ tiêu công nghệ cũng nh sửa chữa theo một thời gian quy định. Độ tin
cậy của máy đợc đặc trng bởi ba tính chất sau đây :
a) Tính làm việc không bị hỏng.
Tính chất này đợc đặc trng bằng sự làm việc liên tục của máy trong một
thời gian nhất định (thời gian chạy rà và làm việc của máy ).
b)Tuổi thọ của máy.
Tính chất này là sự ổn định làm việc cho tới lúc sửa chữa ( một phần tuổi
thọ ) và sau đó máy lại tiếp tục hoạt động.
Nh vậy hai tính chất này đều đặc trng cho khả năng làm việc của
máy(tính làm việc không bị hỏng ) tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định,
còn tính chất thứ hai (tuổi thọ) tồn tại trong suốt quá trình máy đợc sử dụng, kể
cả thời gian dừng đề sửa chữa. Đối với tính chất thứ nhất (tính làm việc không bị
hỏng) còn có khái niệm về xác xuất P của tính chất này.
c)Khả năng sửa chữa.
Tính chất này có nghĩa là ngời ta có khả năng phát hiện những khuyết tật,
hỏng hóc đó. Đối với máy CNC thì hai tính chất là quan trọng nhất bởi vì các
máy CNC có cấu trúc rất phức tạp và có rất nhiều cơ cấu có tác động qua lại lẫn
nhau.
VI. Các dạng điều khiển
1. Điều khiển điểm
Điều khiển điểm đợc ứng dụng khi gia công theo các toạ độ chính xác
đơn giản dụng cụ sẽ thực hiện chạy dao nhanh đến điểm đã lập trình. Trong
hành trình này dao cụ không cắt vào chi tiết. Chỉ khi đạt tới điểm đích quá trình
gia công mới thực hiện theo phơng chạy dao đã lập trình. Tuỳ theo dạng điều
khiển mà các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau hoặc tất cả các trục có
chuyển động đồng thời song song không có mối quan hệ hàm số giữa các trụ.
Khi các trục có chuyển động đồng thời hớng chuyển động tạo thành góc 45
0

.
Khi một trong hai toạ độ của trục đã đạt đợc thì trục thứ hai sẽ đợc kéo đến điểm
đích. Điều khiển điểm đợc ứng dụng trên các máy khoan toạ độ và trên các thiết
bị hàn điểm.
10
Website: Email : Tel : 0918.775.368

2
1
3
d
c
a
b
e
Hình vẽ: điều khiển điểm- điểm
2. Điều khiển đờng thẳng
Điều khiển đờng thẳng tạo ra các đờng chạy song song với các trục của
máy. Trong khi chạy dao cụ cắt gọt liên tục tạo nên bề mặt gia công với các điều
khiển đờng mở rộng trên hai trục của máy chuyển động đồng thời với tốc dộ nh
nhau, có thể gia công đợc bề mặt côn có góc 45
0
Dạng điều khiển này ứng dụng
ở máy phay và máy tiện.
X
Y
Z
X
a) b)
-Hình vẽ :Điều khiển đờng thẳng

3. Điều khiển biến dạng phi tuyến
p dụng dạng điều khiển này để thực hiện gia công theo một quỹ đạo
cong nào đó, chắc chắn phải có mối quan hệ hàm số giữa các toạ độ chính xác
11
Website: Email : Tel : 0918.775.368
yêu cầu. Thờng thì các dạng đục lỗ ngay cả các băng từ chỉ chứa đợc một lợng
thông tin cho các điểm ở khoảng cách không lớn. Mật độ thông tin đông đủ
chứa một quỹ đạo cong đảm bảo tính liên tục của nó. Bởi vậy đối với một lợng
dày đặc các điểm trung gian, cần thiết nằm trên đờng cong mong muốn ngời ta
buộc phải dùng đến máy tính để thực hiện các tính toán chuyên dụng liên tục đa
ra các thông số cần thiết của điểm trung gian và gọi đó là bộ nội suy.Bội nội suy
có thể một hay nhiều cụm vi sử lí MP (micrroprocessor) cài đặt trong hệ thống
điều khiển máy đợc gọi là nội suy trong có thể là máy tính sử lí số liệu bên
ngoài hệ điều khiển (nội suy ngoài ). Các giá trị đa ra từ bộ nội suy đóng vai trò
giá trị cần (hay đại lợng dẫn liên tục) điều khiển các mạch điều chỉnh hay điều
khiển động cơ bớc làm việc. Ta thờng có điều khiển phi tuyến hai kích thớc (2D)
ba kích thớc (3D) ứng dụng của nguyên tắc công tắc này vào trờng hợp phay
rãnh cong, phẳng và phay mặt cong không gian trên máy phay điều khiển theo
chơng trình số, ngoài ra nó còn áp dụng trên các máy tiện máy mài điều khiển
theo chơng trình số.

Quá trình điều khiển phi tuyến đợc biểu diễn bằng sơ đồ khối sau:
12
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chỉ tiêu gia công của CNC
Thông số hình học
Thông số gia công Độ tin cậy của máy
Bản vẽ
Năng suất gia công của máy
Lập trình

Vật mang tin
Vật mang tin
Đọc
Nhớ, biến đổi phân số
Nội suy
So sánh
Bàn máy
Đo luờng và hiển
thị
Điều khiển
Bàn máy
Xử
lí số liệu
bên trong
Xử
lí số liệu
bên
ngoài
ĐC
Hệ lệnh đuờng
Hệ lệnh đóng ngắt
13
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chơng II.
Nghiên cứu cơ bản về kĩ thuật
điều khiển theo chơng trình số
I. Kĩ thuật tạo hình trên máy công cụ.
1 Truyền động chạy dao trên máy công cụ điều khiển số.
a. Nguyên tắc cấu trúc.
Truyền động chạy dao là chuyển động tạo ra biến dạng của chi tiết.Trong

đó là sự nội suy các lệnh ghi bằng mã số chuẩn thành chuyển động phù hợp với
tốc độ của các bàn chạy dao trong máy công cụ. Cấu trúc có tính nguyên tắc của
một hệ thống truyền động chạy dao thể hiện trong (Hình vẽ2.1).Hệ thống truyền
động bao gồm: một động cơ dẫn động qua một cặp truyền động nữa đi tới bộ
vítme đai ốc, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Đó là phơng
thức tiêu chuẩn của một hệ truyền động chạy dao hiện đại.
b. Các nhiệm vụ của truyền động chạy dao.
Nhiệm vụ chính của các hệ truyền động chạy dao là chuyển đổi các lệnh
trong bộ điều khiển thành các chuyển động tịnh tiến hay quay tròn của những
bàn máy mang dao hoặc chi tiết gia công trên máy công cụ.
4
5
6
7
3
2
1
Truyền động chạy dao của 1 bàn máy trong máy CNC
1.Cảm nhận số vòng quay; 2. Động cơ chạy dao;
3. Đai răng; 4. Vitme/ Đai ốc/Bi; 5.Bàn máy;
6.Truyền động đo; 7.Cảm nhận góc quay.
Các chuyển động tịnh tiến là các chuyển động thẳng theo ba trục toạ độ
của không gian ba chiều, còn các chuyển động quay tròn là chuyển động xung
14
Website: Email : Tel : 0918.775.368
quanh trục toạ độ này, chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển tơng
đối giữa dao và chi tiết theo một phơng trình xác định và đảm bảo đợc tốc độ
cắt, truyền động chạy dao phải đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ trên quĩ đạo
và đảm bảo các yếu tố: biên dạng đờng cắt, biên dạng của dụng cụ cắt và các
yêu cầu chi tiết gia công khác phải đạt đợc do đó sẽ có các động cơ khác nhau

điều khiển chuyển động cắt. Hệ chuyển động chạy dao của một máy công cụ
CNC phải thể hiện đợc những tính chất sau đây:
Có tính động cơ rất cao, nếu đại lợng dẫn biến đối, bàn máy phải theo kịp
biến đổi đó trong thời gian ngắn nhất.
Có độ vững chắc số vòng quay cao, khi các lực chạy dao biến đổi cần hạn
chế tới mức thấp nhất ảnh hởng của nó đến sự chạy dao tốt nhất là không ảnh h-
ởng gì, ngay cả khi chạy dao tốc độ nhỏ nhất cũng đòi hỏi một quá trình tốc độ
ổn định.
Phạm vi điều chỉnh số vòng quay cao nhất nh có thể từ 1:10000 đến 1 :
30000.
Phải giải quyết đợc những lợng gia tăng dịch chuyển nhỏ nhất(<= 1 Mm).
c.Mạch điều khiển cho các xích chạy dao
Truyền động chạy dao trong máy công cụ CNC có thể làm việc theo
nguyên tắc nh điều khiển vị trí kiểu mạch hở đợc đặc trng bởi một quá trình tác
dụng tuyến tính, mỗi một xung tác dụng tạo ra một bớc chạy dao hởng ứng.
Điều khiển vị trí kiểu mạch hở có thể đợc ứng dụng trong các trờng hợp lực cản
trên đờng dịch chuyển ổn định hoặc không đáng kể, hay không có tác dụng
chuyển động chạy dao. Trong các máy công cụ cắt gọt kim loại thờng không áp
dụng đợc kiểu mạch hở này vì đây tồn tại hàng loạt các đại lợng ảnh hởng tác
động đến lực cản trong quá trình chạy dao,do đó các máy công cụ điều khiển
theo chơng trình hầu nh chỉ ứng dụng chạy dao điều chỉnh vị trí kiểu mạch kín
có phản hồi. Từ bộ nội suy mỗi giá trị vị trí cần là
đại lợng dẫn đợc cấp vào vòng mạch
15
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Điều khiển động cơ
buớc
Động cơ buớc
Khuyếch đại
điều chỉnh

Khuyếch
đại điều
chỉnh
Động
cơ
Cơ
cấu
chấp
hành
Máy đo tốc độ
Hệ thống đo điểm
vị trí
A
B
Sơ đồ điều khiển vị trí điểm điều chỉnh vị trí.
A- Mạch hở B - Mạch kín có kết hợp nhiều mạch thứ cấp điều chỉnh vị trí.
Từ hệ thống đó đến vị trí đếm thông tin phản hồi đợc đa vào mạch điều chỉnh để
tính toán các yếu tố ảnh hởng khi gia công chi tiết. Kết quả so sánh là sai lệch
điều chỉnh cũng là đại lợng điều chỉnh cho động cơ dẫn động.
Mạch điều chỉnh cần thoả mãn điều kiện sau:
Có độ khuếch tán tốc độ cao để giữ cho khoảng cách sai lệch điều chỉnh
là thấp nhất.
- Bộ truyền có hằng số thời gian nhỏ.
- Tần số riêng về dao động cơ học cao
- Chi tiết cơ khí nằm trong dòng truyền lực có độ bền cao
- Yếu tố truyền động cơ khí có khe hở nhỏ
- Những động cơ dẫn động thẳng đứng nh động cơ điện tuyến tính hoặc
xy lanh thuỷ lực trên thực tế ít đợc ứng dụng cho truyền động chạy dao trên máy
CNC.
2. Các xích động học cơ bản trên máy CNC.

16
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Toàn bộ các đờng truyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy CNC
đều dùng nguồn động lực riêng biệt (truyền dẫn độc lập triệt để ) bởi vậy công
xích động học của máy CNC gồm hai loại :
- Xích động công suất cắt gọt.
- Xích động học truyền động chạy dao.
Việc tính toán, thiết kế và chế tạo chúng đợc thực hiện theo nguyên tắc
tiết modun hoá.
Nhìn tổng quát, xích công suất cắt gọt thờng bắt đầu từ một động cơ có
thể thay đổi vô cấp, dẫn động trục chính thông qua một hộp tốc độ chỉ có hai
đến ba cấp, nhằm khuyếch đại các mômen chi tiết đạt trị số chi tiết cần thiết trên
cơ sở tốc độ ban đầu.
Xích động học chạy dao bao gồm những phần lử, những cụm kết cấu đảm
bảo các truyền động của các xe dao trên máy. Về mặt chức năng xích chạy dao
phải thoả mãn những yêu cầu đặt ra là:
- Truyền động cho bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy dao êm và
ổn định.
- Thực hiện các thay đổi vận tốc theo chơng trình xác định cả về trị số và
chiều, không có sự tháo lỏng chi tiết hoặc sai lệch vị trí tơng đối giữa dao và chi
tiết gia công.
- Trờng hợp cần thiết một bộ phận nào đó của xích chạy dao cần phải đảm
nhiệm nhiệm vụ chức năng đờng dịch chuyển của xe dao.
- Cung cấp lực cần thiết để những phần lực cắt theo chiều chuyển động.
Để thoả mãn hai yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động
riêng lớn nhất theo điều kiện có thể, tính ngay từ đầu nguồn động lực của xích.
Với giả định rằng khối lợng bàn máy và chi tiết gia công là một số dữ kiện ta cố
gắng dùng những các cơ cấu có quán lính (quay và tịnh tiến ) nhỏ nhất có thể,
đồng thời lại có độ cứng vững cao nhất.
Ta có thể thấy rằng mọi lí thuyết tính toán thiết kế động học xích truyền

động trong máy công cụ vạn năng thông thờng đối với máy CNC không còn ý
nghĩa nữa do các nguyên tắc nh truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập và nhất là
17
Website: Email : Tel : 0918.775.368
mô đun hoá kết cấu cụ thể, đầu t nghiên cứu theo chiều sâu và ứng dụng nhanh
nhất các tiến bộ khoa học kĩ thuật trong khi chế tạo các môđun.
Dới đây là mô tả đôi điều về hai cụm kết cấu quan trọng nhất của mô đun
các xích động.
* Cụm cơ cấu.
Để truyền động từ động cơ chạy dao tới điểm tác dụng của dao cụ, ngời ta
dùng cụm truyền động gọi chung là khâu truyền động cơ khí.
Phơng án bố trí các khâu truyền động ảnh hởng đến độ chính xác gia
công,quan trọng nhất là phải kể tới các yếu tố sau:
- Sự cộng hởng giữa các tần số riêng của các khâu truyền động với tần số
biểu kiến của truyền động. Sự cộng hởng này có thể gây ra dao động tại vị trí
cần.
- Khe hở giữa trục vít với đai ốc.
- Tính tiềm hoá phụ thuộc lực thay đổi do nguyên nhân của những biến
dạng khác nhau.
*Kết cấu vít me đai ốc bi:
Kết cấu này đợc áp dụng phổ biến trong xích động chạy dao, trong đó hầu
hết bộ truyền vitme - đai ốc bi có ứng lực. Sơ đồ nguyên tắc trình bày trên hình
2.3a. Hiệu ứng lực tạo ra để khử các khe hở ngợc chiều và tuyến tính hoá đờng
đặc tính tải trọng dịch động trong vùng tải trọng yếu.
Cơ cấu có u điểm là ma sát rất nhỏ và ít bị mòn. Nhợc điểm là có độ giảm
chấn thấp. Nhờ một cặp đai ốc ghép cùng theo chiều trục có thể khử đợc khe hở
giữa trục vitme và bản thân đai ốc mà không làm tăng ma sát giữa chúng. Các
vitme trong bộ truyền này bị hạn chế về chiều dài ở độ 3 hay 4m nó khó thực
hiện đợc các tốc độ dịch động cao. Truyền động quay cho vít me đợc thực hiện
theo một số các phơng án sau.

Thông qua một hộp tốc độ gồm các bộ truyền bánh răng, trong đó phải
dùng đến các kết cấu khử độ ăn khớp và dẫn động cơ cấu tốc độ cao (động cơ
điện quán tính yếu hoặc động cơ thuỷ lực kiểu quay ).
18
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Dựa vào khoảng cách giữa hai gối tựa, sử dụng một bộ truyền đai (có tỉ
số giảm tốc lớn đợc dẫn động bởi động cơ có tốc độ chậm).
Dùng các khớp nối trực tiếp với trục của động cơ dẫn động (động cơ dẫn
động có tốc độ chậm ).
Đối với các hành trình lớn ngời ta thay vít me có chiều dài lớn bằng một
vitme ngắn và thay đai ốc bằng một thanh răng xoắn.
*Kết cấu thanh răng - bánh đai.
Kết cấu này đợc áp dụng trớc hết cho máy CNC cỡ lớn, có hành trình
chạy dao dài. ở đây không có sự hạn chế về tốc độ nh ở vítme đai ốc bi nhng
các biện pháp khử khe hở ăn khớp bánh răng nhất thiết phải đợc thực hiện.
Thông thờng ngời ta thiết kế hai xích đồng nhất cùng làm việc nhng hớng đối
ngợc nhau trên bánh răng. Các tốc độ dịch chuyển chậm của bàn máy cũng yêu
cầu bánh răng quay với tốc độ thấp, buộc ta phải dùng các hộp giảm tốc để tạo
ra vùng số vòng quay nhỏ này.
Cụm phát động lực:
Gồm các động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực. Động cơ thuỷ lực đợc
dùng vào giai đoạn phát triển ban đầu của máy CNC, ngày nay chúng không còn
đợc sử dụng nhiều nữa mà thay vào đó là động cơ điện. Các động cơ điện đợc
chia ra nh sau :
Động cơ điện dòng một chiều:
Có hai dạng cơ bản đợc dùng là :
+ Động cơ dẹt: có tốc độ tơng đối cao, có quán tính nhỏ và hiệu ứng nhiệt
động nhỏ. Động cơ thờng truyền qua một hộp giảm tốc trớc khi vào vitme. Hầu
hết động cơ kiểu này đều có bộ phận cảm ứng là cảm nam châm vĩnh cửu.
+ Động cơ dài: có tốc độ tơng đối thấp có thể có quán tính nhỏ tuỳ theo

mức tăng của tỷ lệ chiều dài đờng kính nhng chúng chịu hiệu ứng nhiệt động
lớn. Động cơ này có thể trực tiếp khớp nối trục với vitme. Chúng có bộ phận
cảm ứng là nam châm vĩnh cửu nhng thờng có mật độ đờng sức lớn (ở điểm khởi
động có thể đạt tới 7 đến 10 lần các mật độ thờng ) do đó tạo ra các mô men
quay ổn định.
Động cơ xoay chiều:
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Ta thờng gặp các động cơ đồng bộ đi kèm một hệ thống biến đổi tần số để
điều khiển tốc độ động cơ. Hệ thống này ngày càng hoàn thiện không kém gì
đặc tính của các động cơ điện một chiều.
Động cơ bớc:
+ Động cơ bớc chạy điện thuần tuý: chúng hoạt động với một hệ thống
các cực nam châm vĩnh cửu trong khoảng tần số tơng đối bé (<100 Hz ) công
suất của các động cơ này chỉ dùng cho dịch động bàn máy của các máy nhỏ với
khoảng tốc độ vài m/phút.
+ Động cơ có khuyếch đại mô men bằng thuỷ lực: Trong trờng hợp này
động cơ vừa nêu trên đóng một vai trò dẫn động điều khiển một động cơ thuỷ
lực công suất lớn. Bản thân động cơ bớc chạy điện thuần tuý có công suất thấp
và thiết kế hoạt động trong vùng tần số 16 - 18 KHZ . Các hệ thống có bớc
khuếch đại mô men bằng thuỷ lực thờng đợc dùng trong các máy CNC hạng
nặng nhng vì lí do giá thành cao và những vấn đề có liên quan đến sử dụng hệ
thống thuỷ lực lên ngày một hiếm thấy hơn các trờng hợp áp dụng.
3. Mô đun nội suy - so sánh - đo lờng tạo ra sự phân phối toạ độ vị trí
a. Vòng lặp điều khiển.
Sơ đồ điều khiển máy CNC đợc cho trên (Hình 2.4) quá trình sử lí diễn ra
bên trong của máy nh sau: các dữ liệu về chơng trình gia công đợc tiếp nhận
thông qua bộ lọc và chuyển đổi thành tín hiệu điện ( tín hiệu tơng tự ).Tín hiệu
này hình thành giá trị danh nghĩa của vị trí bàn máy. Nó đợc dẫn đến bộ chuyển
đổi kiểm tra. Giá trị thực của bàn máy đợc thu qua hệ thống đo lờng dịch chuyển

và phản hồi trở lại dẫn tới bộ so sánh.
Nhiệm vụ của bộ so sánh là so sánh thông tin đờng dịch chuyển đa ra từ
chơng trình (giá trị danh nghĩa ). Sự so sánh nhằm xác định sai lệch của cặp giá
trị danh nghĩa - thực và cấp cho hệ truyền dẫn những tín hiệu cần khiển để điều
khiển sao cho chênh lệch vị trí danh nghĩa và giá trị thực dần dần trở về O, nhằm
đạt vị trí xác định của máy.
Sơ đồ chi tiết hơn về mạch điều khiển đợc cho trên hình 2.5. Ta thấy rõ
ràng đây là mạch điều khiển đợc sắp xếp theo lớp (cascade control). Đó là
nguyên tắc hoạt động chung của các máy công cụ điều khiển số. Mạch điều
20
Website: Email : Tel : 0918.775.368
khiển vị trí là tiền đề cho các mạch điều khiển dòng. Điều khiển theo lớp có
những lợi ích sau:
Có cấu trúc tổng quan về mỗi mạch cụ thể.
Nhiễu thông tin có thể nhanh chóng đợc bù bởi các hệ điều khiển tiếp
theo sau.
Mạch điều khiển vòng ngoài tơng ứng bảo vệ mạch bên trong nó bằng
cách hạn chế các giá trị gốc đầu vào.
b. Bộ nội suy.
Trong các máy công cụ điều khiển số, những đờng tác dụng giữa dao cụ
và chi tiết đợc hình thành nhờ các dịch chuyển dịch chuyển toạ độ trên nhiều
trục.
Trong chơng trình bộ phận toạ độ các điểm trên đờng tác dụng tốc độ gia
công đợc xác định bởi điều kiện công nghệ cũng nh qui luật chuyển động yêu
cầu đợc đa ra trớc. Bộ điều khiển phải xác định từ các dữ liệu những đại lợng
vectơ tốc độ cũng nh một trình tự các giá trị toạ độ vị trí trung gian có mật độ đủ
dày dọc theo biên dạng cần, các điểm này phải nằm dày đặc đến mức sao cho đ-
ờng cong đợc mô tả đủ chính xác và không có vị trí nào vợt ra ngoài vùng dung
sai cho phép. Khác với hệ điều khiển đơn giản dạng điểm và đờng các dữ liệu
tăng rất lớn.

VD: cần tới 20000 điểm cho một vùng tròn bán kính 100 mm và dung sai
0,01 mm, việc sản sinh một số lợng các điểm nh vậy chỉ có thể giải quyết bằng
máy tính. Những giá trị trung gian này hình thành các đại lợng dẫn của mạch
điều chỉnh vị trí trên từng trục chạy dao riêng lẻ.
Giá trị toạ độ vị trí trung gian đợc tìm ra trong một cụm chức năng của hệ
điều khiển số mà ta gọi là bộ nội suy, nó có các nhiệm vụ sau đây: Tìm ra vị trí
các điểm trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trớc trong một giới
hạn dung sai xác định trớc. Có thể nội suy một cách thích hợp với các yếu tố
biên dạng đòi hỏi.Thông thờng những yếu tố biến dạng cơ bản có trong các chi
tiết kĩ thuật là những đoạn đờng cong, tơng ứng với thực tế đó, các bộ nội suy
của hệ điều khiển số thờng chỉ giới hạn trong nội suy tuyến tính và nội suy cung
tròn.Tốc độ đa ra toạ độ vị trí trung gian phù hợp với tốc độ chạy dao cho trớc,
21
Website: Email : Tel : 0918.775.368
đi tới một cách chính xác các điểm kết thúc chơng trình đã đa ra trớc trong ch-
ơng trình. Nội suy chỉ có thể làm việc theo nguyên tắc số. Nó có thể đợc thực
hiện hoặc bằng các mạch logíc nối cứng (chơng trình hoá các mối liên hệ NC)
hoặc bằng các phần mềm nội suy đợc lập trình (CNC). Bộ nội suy có thể là một
hay nhiều cụm từ vi xử lí cài đặt trong hệ điều khiển máy (đối với nội suy
trong ) hoặc là máy tính xử lí số liệu bên ngoài hệ điều khiển khiển máy (nội
suy ngoài ) các giá trị đa ra từ bộ nội suy đóng vai trò là các giá trị danh nghĩa
đối với điều khiển các mạch điều chỉnh hay điều khiển động cơ bớc làm việc.
Các hệ thống CNC hiện đại thực hiện nội suy ở hai mức.
Một phần mềm nội suy xác định toạ độ các điểm trung gian giữa điểm
đầu và điểm cuối của đoạn biên dạng đã đợc đa ra trớc trong chơng trình (nội
suy thô).
Một mức nội suy chính xác đợc thực hiện tiếp theo đó là nội suy tuyến
tính giữa các điểm trung gian này.
c. Hệ thống đo lờng dịch chuyển.
Đại bộ phận máy CNC làm việc bằng nguyên tắc liên hệ ngợc hay đờng

truyền động kín, trong đó đờng dịch chuyển đợc nhờ một hệ thống đo thu thập
định lợng
Độ chính xác của máy CNC bởi thế phụ thuộc rất lớn vào hệ thống đo.
Ngoài việc thiết lập chi phí cho bộ điều khiển, đặc biệt là bộ so sánh trong
modun điều khiển, cũng do hệ thống đo xác định. Có rất nhiều thiết bị đo đợc
thiết kế, chế tạo mà sự khác biệt giữa chúng chủ yếu để giải pháp kĩ thuật linh
kiện. Trên cơ bản chúng đều dựa theo vài nguyên tắc mà theo đó ta có thể chia
các hệ thống đo lờng dịch chuyển thành nhóm sau:
Theo hình thức truyền động, từ đó trích lấy giá trị đo, kiểu đo tịnh tiến
hoặc kiểu quay.
Theo hình thức định lợng giá trị đo kiểu số hoặc kiểu tơng tự.
Theo nguyên tắc đo, kiểu gia số hoặc tuyệt đối.
d. Bộ so sánh.
22
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Nhiệm vụ của bộ so sánh là so sánh thông tin dịch chuyển đa ra từ Chơng
trình (giá trị danh nghiã )với đoạn dịch chuyển đo đợc trên máy (giá trị thực ).
So sánh là nhằm xác định sai lệch của cặp giá trị danh nghĩa thực và cấp cho hệ
truyền dẫn những tín hiệu cần thiết để điều khiển sao cho chênh lệch giữa các
giá trị cần và và giá trị thực dần dần trở về O. Cấu trúc của mỗi bộ so sánh đợc
xác định trớc hết do nguyên tắc đo dịch chuyển cũng nh dịch chuyển dạng điều
khiển cần thiết. Các bộ so sánh nh vậy về cơ bản cũng đợc phân chia nh các
nguyên tắc đo lờng dịch chuyển. Ngoài ra còn có thể phân biệt dịch chuyển
mang tín hiệu điều khiển truyền động. Ta có :Bộ so sánh chỉ đa ra tín hiệu điều
khiển khi giá trị danh nghĩa và giá trị thực đồng nhất (tín hiệu sai khác hay tín
hiệu chênh lệch). Trong quá trình đi tới đồng nhất giữa các giá trị danh nghĩa và
giá trị thực, các tín hiệu sai khác nhỏ dần đi liên tục và hoàn toàn triệt tiêu khi
gặp giá trị danh nghĩa thực đợc đồng nhất không có tín hiệu liên tục do vậy chỉ
đợc ứng dụng trong điều khiển điểm hoặc điều khiển đờng.
Bộ so sánh kiểu thứ nhất chỉ cho phép xây dựng dịch chuyển mạch điều

khiển ngắt, đo tín hiệu đồng nhất không có tín hiệu liên tục do vậy chỉ đợc ứng
dụng trong điều khiển điểm hoặc điều khiển đờng.Trái lại bộ so sánh thứ hai có
tín hiệu chênh lệch liên tục cũng đợc dùng vào mạch điều khiển và điều chỉnh vị
trí, do đó có thể thiết lập hệ điều khiển phi tuyến.
II. ứng dụng kỹ thuật CNC trên trung tâm gia công
1.Trung tâm gia công là gì?
Trung tâm gia công (manufacturing centre) đây là một máy công cụ có ít
nhất ba trục điều khiển số có thể thực hiện công việc cắt gọt cần thiết trên ít nhất
bốn mắt của phoi có hình khối vuông mà không có tác động của con ngời. Thiết
bị thay đổi dụng cụ tự động thay đổi đa các dụng cụ cần thiết, điều khiển theo
chơng trình ,theo thứ lự lần lợt từ một ổ tích dụng cụ tới trục chính của máy và
ngợc lại, khi các khối chi tiết gia công đợc kẹp chặt trên đầu gá lắp lên bệ phiến
gá chuẩn đợc chuyển tới và chuyển đi tự động thì trung tâm gia công tơng ứng
và hệ cung ứng phôi, dụng cụ tự động nh vậy sẽ tạo thành một tế bào gia công.
2. Phân loại trung tâm.
23
Website: Email : Tel : 0918.775.368
+ Ngời ta đa ra phân loại trung tâm gia công theo dạng kết cấu của chúng
nh sau :
- Theo vị trí của trục máy có:Trung tâm gia công ngang hay trung tâm gia
công đứng.
Trung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chạy truyền động x/y của phôi
và truyền động z của dụng cụ.
Trung tâm gia công có trụ đứng chuyển dịch, ở đây dụng cụ thực hiện các
chuyển động x, y và z còn phôi thì tuỳ theo yêu cầu, nghiêng hoặc quay theo 1
hoặc 2 trục (ở các trung tâm gia công có 5 trục điều khiển số).
- Trung tâm gia công có dịch chuyển bàn ngang cố định hoặc dịch
chuyển.
- Các dịch ngang kết cấu này có một hoặc nhiều trục có thể gia công đồng
thời nhiều chi tiết giống, khác nhau, đặc biệt ở dạng sản xuất hàng loạt lớn th-

ờng sử dụng các trung gia công có hai hoặc ba trục chính.
3. Yêu cầu đặt ra với trung tâm gia công.
Trung tâm gia công điều khiển theo chơng trình số là phơng tiện thực
hiện mục tiêu thông qua gia công toàn bộ các chi tiết tơng tự với nhau biện pháp
công nghệ trong phạm vi một lần gá kẹp, đạt tới năng suất cao và tính kinh tế u
việt. Phạm vi ứng dụng của trung tâm gia công NC phải có những đòi hỏi sau:
- Thực hiện đợc nhiều biện pháp công nghệ khác nhau.
- Bàn kẹp chi tiết phải có khả năng quay và lật để thực hiện gia công trên
nhiều mặt toạ độ.
- Thực hiện việc tự động đổi dao, đổi chi tiết giảm bớt thời gian phụ một
cách hữu ích.
- Có kết cấu hai trục chính một để thực hiện quá trình gia công tinh và
xác định chính xác nhằm đảm bảo độ chính xác gia công cao.
- Có thể thực hiện mọi công việc gia công (phay bào khoan, tiện, cán )với
kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng khoan nghiêng hoặc tiện
ren.Tốc độ quay và tốc độ tiện dao đợc lập trình cho từng dụng cụ.Các dụng cụ
đợc đa vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công, đợc truy nhập theo chơng trình
và thay đổi trục chính của máy. Kết cấu và khả năng thu nhận ổ tích dụng cụ rất
24
Website: Email : Tel : 0918.775.368
khác nhau. Trong thực tế thờng sử dụng các ổ tích dụng cụ dạng băng xích, dạng
đĩa tròn và dạng hộp casette. Có thêm các tay máy thay đổi phôi thờng là thiết bị
thay đổi bệ hoặc phiếm gá, những trung tâm gia công phức tạp còn có thêm các
thiết bị khác nh có thêm bàn tròn thứ hai quay đợc, có thêm gá nghiêng dành
cho phoi hoặc có thêm đầu lắp dao ngang.
Ngày nay ngời sử dụng có thể lựa chọn trung tâm gia công từ nhiều dạng
và cỡ kết cấu khác nhau. Trớc hết cần lựa chọn giữa hai dịch chuyển kết cấu:
trục chính thẳng đứng và trục chính nằm ngang. Trong trung tâm gia công có
dạn trục chính thẳng đứng thờng thích hợp chi tiết gia công dạng tấm, thì để gia
công 4-5 mặt của phôi, có dịch chuyển khối vuông là chủ yếu sử dụng các trung

tâm gia công có trục chính nằm ngang ,chuyển động y,x dọc và chuyển động
quay chủ yếu phôi thực hiện đó kí hiệu các trục là x y z B" ở các trung tâm gia
công có trục chính thẳng đứng thì chủ yếu có các chuyển động x" y" A" tức là
chỉ có chuyển động thẳng góc là chủ yếu của trục chính theo trục z do dụng cụ
thực hiện còn lại do phôi thực hiện.
Tính vạn năng của một trung tâm gia công chỉ đợc tận dụng nhờ điều
khiển theo quỹ đạo. Trong đó nhiều trờng hợp điều khiển 2.1/2d là đủ. Do đó độ
phức tạp của chi tiết cơ khí là tăng lên, những trung tâm gia công hiện nay cần
có ít nhất là các trục có thể nội suy tuyến tính. Các bảng hiệu chỉnh ứng với
chiều dụng cụ, đờng kính dao phay, tuổi bền và chế độ cắt cho các dụng cụ, một
yêu cầu thờng đợc đặt ra cho phạm vi sử dụng có giới hạn.ở các máy hơi hệ
CNC cũng phải có khả năng lu trữ các thông số về trọng lợng, dụng cụ, biên
dịch chuyển dụng cụ và những dữ liệu đặc trng khác
để có thể quản lí dụng cụ tốt.
III. Các hệ thống thành phần của một trung tâm gia công.
1. Hệ thống thay dụng cụ tự động.
Nhiều máy CNC yêu cầu sử dụng nhiều dụng cụ theo thứ tự gia công.Các
đầu dao Revolver từ lâu đã đợc sử dụng theo mục đích này từ trớc khi có máy
NC, đặc biệt là các máy khoan và máy tiện. Sau một nguyên công đầu. Revolver
tự động xoay theo một vị trí không lắp dụng cụ sẽ đợc nhảy qua. ở các máy NC
25