Thiết kế chế tạo mô hình máy phay CNC điều khiển hai trục

ĐҤI HӐC ĐÀ NҸNG
TRƯӠNG ĐҤI HӐC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
--------------------






ĐӖ ÁN TӔT NGHIӊP



Đӄ TÀI

THIӂT Kӂ CHӂ TҤO MÔ HÌNH MÁY PHAY
CNC ĐIӄU KHIӆN HAI TRӨC











Đà Nҹng - 2009

ĐҤI HӐC ĐÀ NҸNG
TRƯӠNG ĐҤI HӐC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
--------------------



ĐӖ ÁN TӔT NGHIӊP



Đӄ TÀI

THIӂT Kӂ CHӂ TҤO MÔ HÌNH MÁY PHAY
CNC ĐIӄU KHIӆN HAI TRӨC



Sinh viên thӵc hiӋn : Phùng Văn Duy
Đào Phú Khánh
Lӟp : 04C1B
Giáo viên hưӟng dүn : TS NguyӉn Văn YӃn
ThS NguyӉn Đҳc Lӵc
Giáo viên duyӋt :

Đà Nҹng ± 2009


ĐҤI HӐC ĐÀ NҸNG CӜNG HÒA XÃ HӜ CHӪ NGHĨA VIӊT NAM
TRƯӠNG ĐҤI HӐC BÁCH KHOA ĐӜC LҰP ± TӴ DO ± HҤNH PHÚC
KHOA CƠ KHÍ

NHIӊM VӨ THIӂT Kӂ TӔT NGHIӊP
Hӑ và tên sinh viên : Phùng Văn Duy
Đào Phú Khánh
Lӟp : 04C1B
Khóa : 2004-2009
Giáo viên hưӟng dүn : TS NguyӉn Văn YӃn
ThS NguyӉn Đҳc Lӵc
1. Tên đӅ tài: ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
2. Các sӕ liӋu ban đҫu
Căn cӭ theo sӕ liӋu cӫa máy chuҭn máy phay điӅu khiӇn sӕ PC MILL 155 đӇ tính
toán thiӃt kӃ máy phay CNC 2D và thiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình đӇ mô phӓng quá trình
hoҥt đӝng cӫa nó.
3. Nӝi dung tính toán thiӃt kӃ cӫa thiӃt minh
- Phҫn 1: Các vҩn đӅ chung vӅ máy CNC và đһc điӇm kinh tӃ kӻ thuұt
- Phҫn 2: ThiӃt kӃ phҫn truyӅn đӝng cӫa máy phay
- Phҫn 3: ThiӃt kӃ hӋ thӕng dүn đӝng tang dao
- Phҫn 4: Cơ cҩu gá kҽp phôi
- Phҫn 5: Sӱ dөng, bҧo quҧn và vұn hành máy
- Phҫn 6: Lұp trình gia công
4. Các bҧn vӁ thiӃt kӃ

5. Mô hình máy phay CNC 2D
6. Cán bӝ hưӟng dүn : Th.S. NguyӉn Đҳc Lӵc
7. Ngày giao nhiӋm vө: : .................../ 2009
8. Ngày hoàn thành nhiӋm vө : .................../ 2009






Thông qua bӝ môn Cán bӝ hưӟng dүn
Ngày ... tháng ... năm 2009 Ngày ... tháng ... năm 2009
Tә trưӣng bӝ môn Sinh viên đã hoàn thành và
Chӫ tӏch hӝi đӗng nӝp toàn bӝ đӗ án cho bӝ môn

Ngày ... tháng ... năm 2009 Ngày ... tháng ... năm 2009

LӠI NÓI ĐҪU
Trong mӝt thӡi gian khá dài, ngành cơ khí đã tұp trung nghiên cӭu đӇ giҧi
quyӃt vҩn đӅ tӵ đӝng hóa ӣ các xí nghiӋp có quy mô sҧn xuҩt lӟn (hàng loҥt và hàng
khӕi). Nhưng trong thӵc tӃ, các xí nghiӋp máy có quy mô sҧn xuҩt hàng loҥt vӯa và
hàng loҥt nhӓ lҥi là phә biӃn ӣ ViӋt Nam. Do đó, đòi hӓi các xí nghiӋp này phҧi
nâng cao vӅ hiӋu quҧ sҧn xuҩt năng suҩt lao đӝng; đӅu này đã dүn tӟi vҩn đӅ nghiên
cӭu triӇn khai kӻ thuұt tӵ đӝng có tính linh hoҥt cao trong các dây chuyӅn sҧn xuҩt.
Máy công cө - trung tâm gia công điӅu khiӇn bҵng chương trình sӕ và kӻ thuұt
vi xӱ lý CNC - đã đưӧc sӱ dөng trong sҧn xuҩt hàng loҥt vӯa và hàng loҥt nhӓ đã
tҥo điӅu kiӋn linh hoҥt hoá và tӵ đӝng hoá dây chuyӅn gia công. Đӗng thӡi làm thay
đәi phương pháp và nӝi dung chuҭn bӏ cho sҧn xuҩt.
Trong nhӳng năm gҫn đây các máy NC và CNC đã đưӧc nhұp vào ViӋt Nam
và hiӋn nay đang hoҥt đӝng trong mӝt sӕ nhà máy, viӋn nghiên cӭu và các công ty
liên doanh. Cũng chính vì thӃ nên viӋc nghiên cӭu, chӃ tҥo máy CNC đã đưӧc nhiӅu
nhà kӻ thuұt, kӻ sư ViӋt Nam đang theo đuәi
ĐӇ tәng kӃt lҥi nhӳng kiӃn thӭc đã hӑc cũng như đӇ làm quen vӟi công viӋc
thiӃt kӃ cӫa ngưӡi cán bӝ kӻ thuұt trong ngành cơ khí sau này. Em đã đưӧc nhұn đӅ
tài "ThiӃt kӃ máy phay CNC 2D³ dӵa trên máy chuҭn PC MILL155. Vì lҫn đҫu
làm quen vӟi công viӋc thiӃt kӃ tәng thӇ, mһc dù đưӧc sӵ hưӟng dүn cӫa thҫy
NguyӉn Đҳc Lӵc nhưng cũng không tránh khӓi nhӳng bӥ ngӥ. Hơn nӳa, tài liӋu
phөc vө cho công viӋc thiӃt kӃ còn quá ít, thӡi gian thӵc hiӋn đӅ tài không nhiӅu,
khҧ năng còn hҥn chӃ nên chҳc trong quá trình thiӃt kӃ sӁ không tránh khӓi nhӳng
thiӃu sót. Nên rҩt mong đưӧc sӵ giúp đӥ và chӍ bҧo cӫa các thҫy cô.

Sau thӡi gian 3 tháng làm đӅ tài tӕt nghiӋp bҵng chính nә lӵc cӫa bҧn thân và
đưӧc sӵ hưӟng dүn cӫa thҫy NguyӉn Đҳc Lӵc, các thҫy cô giáo và sӵ giúp đӥ cӫa
các bҥn sinh viên khác trong khoa em đã hoàn thành xong đӗ án tӕt nghiӋp này
đúng thӡi gian qui đӏnh. Mӝt lҫn nӳa cho phép em gӣi đӃn quí thҫy cô cùng các bҥn
lòng biӃt ơn sâu nhҩt.
Đà Nҹng, ngày 20 tháng 5 năm 2003
Sinh viên thӵc hiӋn
Đào Phú Khánh Phùng Văn Duy
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
1

MӨC LӨC
MӨC LӨC .............................................................................................................. 1
Phҫn 1 CÁC VҨN Đӄ CHUNG Vӄ MÁY CNC..................................................... 5
ĐҺC ĐIӆM KINH Tӂ - KӺ THUҰT ................................................................ ..... 5
Chương 1 ĐҤI CƯƠNG Vӄ MÁY CNC ................................................................ 5
1. Khái niӋm cơ bҧn vӅ điӅu khiӇn và điӅu khiӇn sӕ ........................................... 5
1.1. Khái niӋm ....................................................................................................... 5
1.2. Phân loҥi hӋ thӕng điӅu khiӇn trên máy công cө ............................................. 5
1.3. ĐiӅu khiӇn theo kiӇu truyӅn thӕng .................................................................. 5
1.4. ĐiӅu khiӇn sӕ ................................................................................................. 5
2. Quá trình phát triӇn cӫa máy CNC .................................................................. 8
2.1. Quá trình phát triӇn ........................................................................................ 8
2.2. Thӵc trҥng ӭng dөng máy CNC tҥi ViӋt Nam ................................................11
2.3. Sӵ giӕng và khác nhau giӳa máy phay truyӅn thӕng và máy phay CNC ........11
3. Các hӋ điӅu khiӇn sӕ và các dҥng điӅu khiӇn sӕ .............................................13
3.1. Các hӋ điӅu khiӇn sӕ ................................ ......................................................13
3.2. Các dҥng điӅu khiӇn cӫa máy ........................................................................15
4. HӋ tӑa đӝ trên máy CNC và các điӇm chuҭn ..................................................18
4.1. HӋ tӑa đӝ trên máy CNC ...............................................................................18

4.2. HӋ tӑa đӝ cӫa các loҥi máy phay....................................................................19
4.3. Các điӇm gӕc và điӇm chuҭn .........................................................................19
5. Nhӳng khái niӋm cơ bҧn vӅ lұp trình gia công trên máy CNC .......................20
5.1. Quĩ đҥo gia công ...........................................................................................20
5.2. Cách ghi kích thưӟc chi tiӃt ...........................................................................21
5.3. Lұp trình cho máy công cө CNC ................................ ...................................22
5.4. Các phương pháp lұp trình cho hӋ điӅu khiӇn ................................ ................24
5.5. Chương trình con và chương trình chính .......................................................27
6. Quy trình công nghӋ, chӫng loҥi và tính công nghӋ cӫa chi tiӃt .....................27
6.1. Đһc điӇm cӫa qui trình công nghӋ gia công trên máy CNC ............................27
6.2. Chӑn chӫng loҥi chi tiӃt gia công trên máy CNC ...........................................28
6.3. Yêu cҫu đӕi vӟi công nghӋ cӫa chi tiӃt ..........................................................28
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
2

7. Phương pháp thӵc hiӋn nguyên công trên máy CNC......................................29
7.1. Phân loҥi nguyên công trên các máy CNC .....................................................29
7.2. Các nguyên công phay...................................................................................30
Chương 2 CƠ SӢ TӴ ĐӜNG CӪA MÁY CNC ...................................................34
1. HӋ thӕng đo chuyӇn vӏ trên máy công cө CNC ..............................................34
1.1. HӋ thӕng đo theo kiӇu quang hӑc...................................................................34
1.2. HӋ thӕng đo chuyӇn vӏ theo sӕ đo tuyӋt đӕi ...................................................35
1.3. Nguyên tҳc cҧm ӭng ......................................................................................35
2. HӋ thӕng tӵ đӝng điӅu chӍnh vӏ trí .................................................................36
2.1. ĐiӅu khiӇn vӏ trí bҵng thưӟc mã hoһc bӝ mã góc ...........................................36
2.2. ĐiӅu khiӇn vӏ trí bҵng sӕ vӟi hӋ thӕng đo dӏch chuyӇn bҵng gia sӕ ................37
2.3. ĐiӅu khiӇn vӏ trí bҵng sӕ nhӡ hӋ thӕng đo dӏch chuyӇn tương tӵ có tính chҩt
chu kǤ ....................................................................................................................37
3. Bӝ so sánh .....................................................................................................38
3.1. Bӝ so sánh kiӇu gia sӕ ...................................................................................38

3.2. Bӝ so sánh kiӇu tuyӋt đӕi ...............................................................................38
4. Đo trên máy CNC ..........................................................................................38
4.1. Đo chi tiӃt máy trên máy CNC ......................................................................38
4.2. Đo dao trên máy CNC ...................................................................................39
Chương 3 CÁC ĐҺC ĐIӆM KINH Tӂ - KӺ THUҰT ................................ ..........40
Phҫn 2 THIӂT Kӂ PHҪN TRUYӄN ĐӜNG CӪA MÁY PHAY..........................42
Chương 1 THÔNG SӔ KӺ THUҰT CHÍNH VÀ SƠ LƯӦC MÁY CHUҬN PC
MILL-155 ..............................................................................................................42
1. Thông sӕ kӻ thuұt chính cӫa máy PC MILL- 155 ..........................................42
1.1. Vùng làm viӋc (Working area) .....................................................................42
1.2. Bàn máy (Milling table) ...............................................................................42
1.3. Hӝp tӕc đӝ (Milling spindle drive)................................................................42
1.4. Hӝp chҥy dao (Feed drive) ...........................................................................42
1.5. HӋ thӕng dao cө (Tool System) ....................................................................43
2. Sơ lưӧc máy chuҭn ........................................................................................43
Chương 2 HIӂT Kӂ ĐӜNG HӐC CӪA MÁY .....................................................44
1. Vұn tӕc cҳt và lưӧng chҥy dao giӟi hҥn .........................................................44
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
3

2. ThiӃt kӃ đưӡng truyӅn tӕc đӝ ................................ .........................................46
2.1. Chӑn đӝng cơ và bӝ biӃn tҫng .......................................................................46
2.2. ThiӃt kӃ đӝng hӑc bӝ truyӅn đai ................................................................ ....47
3. ThiӃt kӃ đưӡng truyӅn chҥy dao.....................................................................47
3.1. Vài nét vӅ truyӅn đӝng bưӟc ................................................................ ..........47
3.2. Đһc điӇm và yêu cҫu kӻ thuұt cӫa đưӡng truyӅn chҥy dao .............................48
3.3. Tính toán thiӃt kӃ đưӡng truyӅn đӝng chҥy dao (Sӱ dөng đӝng cơ bưӟc) ......48
3.4. Tính chӑn công suҩt đӝng cơ chҥy dao ( Đӝng cơ bưӟc) ................................50
Chương 3 THIӂT Kӂ ĐӜNG LӴC HӐC TOÀN MÁY .....................................51
1. Xác đӏnh chӃ đӝ làm viӋc giӟi hҥn .................................................................51

1.2. ChӃ đӝ cҳt cӵc đҥi: ........................................................................................51
2. Xác đӏnh lӵc tác dөng khi gia công ................................................................52
2.1. Lӵc cҳt ................................................................................................ ..........52
2.2. Thành phҫn cӫa lӵc cҳt (Hình2.8) ..................................................................52
2.3. Các phương pháp xác đӏnh thành phҫn lӵc ....................................................53
3. ThiӃt kӃ đӝng lӵc hӑc đưӡng truyӅn tӕc đӝ trөc chính ...................................55
3.1. Chӑn loҥi đai .................................................................................................55
3.2. Xác đӏnh đưӡng kính bánh đai .......................................................................56
3.3. Khoҧng cách trөc A và chiӅu dài đai.............................................................. 56
3.4. Xác đӏnh tiӃt diӋn đai .....................................................................................56
3.5. Xác đӏnh chiӅu rӝng B cӫa bánh đai ..............................................................56
3.6. Tính lӵc căng và lӵc tác dөng lên trөc ...........................................................57
4. ThiӃt kӃ đӝng lӵc hӑc đưӡng truyӅn chҥy dao ...............................................57
4.1. ThiӃt kӃ bӝ truyӅn bánh răng trө-răng thҷng cҩp nhanh .................................57
4.2. ThiӃt kӃ bӝ truyӅn răng trө răng thҷng cҩp chұm ...........................................62
4.3. Tính toán thiӃt kӃ trөc và then .......................................................................67
4.4. ThiӃt kӃ bӝ truyӅn vítme- đai ӕc bi ................................................................79
4.5. ThiӃt kӃ gӕi đӥ trөc .......................................................................................85
Chương 4 CÁC CƠ CҨU ĐҺC BIӊT CӪA MÁY ................................ ................90
1. Cơ cҩu cҩp và thay thӃ dөng cө .....................................................................90
2. Cơ cҩu gá kҽp phôi (Đӗ gá) ...........................................................................91
2.1. Phân tích các dҥng cơ cҩu sinh lӵc ................................................................91
2.2. Tính toán sơ bӝ hӋ thӕng sinh lӵc bҵng khí nén .............................................93
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
4

Hình4.4: Sơ đӗ hӋ thӕng kҽp chһt bҵng khí nén .....................................................93
Phҫn 3 SӰ DӨNG BҦO QUҦN VҰN HÀNH MÁY ...........................................95
1. Sӱ dөng và các chӃ đӝ truy nhұp dӳ liӋu ........................................................95
1.1. Sӱ dөng. ........................................................................................................95

1.2. Các chӃ đӝ vұn hành máy. .............................................................................96
1.3. Các chӃ đӝ truy nhұp dӳ liӋu. ........................................................................97
2. Bҧo quҧn máy................................................................................................98
2.1. Đһt máy .........................................................................................................98
2.2. Sӱa chӳa máy ...............................................................................................99
2.3. Nӝi dung cӫa hӋ thӕng sӱa chӳa dӵ phòng theo kӃ hoҥch. ........................... 101
3. Bôi trơn máy ............................................................................................... 104
Phҫn 4 LҰP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ...................................................... 106
1. Cҩu trúc cӫa chương trình NC. .................................................................... 106
2. Lұp trình gia công trên máy bҵng tay ........................................................... 106
3. Các chӭc năng dӏch chuyӇn và các chu trình ................................................ 108
3.1. Các chӭc năng dӏch chuyӇn. ........................................................................ 108
3.2. Các chu trình. .............................................................................................. 111
TÀI LIӊU THAM KHҦO ................................................................................... 112















ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc

5

Phҫn 1 CÁC VҨN Đӄ CHUNG Vӄ MÁY CNC
ĐҺC ĐIӆM KINH Tӂ - KӺ THUҰT
Chương 1 ĐҤI CƯƠNG Vӄ MÁY CNC
1. Khái niӋm cơ bҧn vӅ điӅu khiӇn và điӅu khiӇn sӕ
1.1. Khái niӋm
ĐiӅu khiӇn là phương pháp hiӋu chӍnh dòng năng tӯ nguӗn cho đӃn cơ cҩu
chҩp hành hoһc qui trình công nghӋ nào đó đӇ có thӇ đҥt đưӧc mӝt kӃt quҧ mong
muӕn.
1.2. Phân loҥi hӋ thӕng điӅu khiӇn trên máy công cө
Ngưӡi ta chia hӋ thӕng điӅu khiӇn máy công cө thành hai loҥi:
 ĐiӅu khiӇn theo kiӇu truyӅn thӕng
 ĐiӅu khiӇn sӕ
1.3. ĐiӅu khiӇn theo kiӇu truyӅn thӕng
HӋ thӕng điӅu khiӇn (HTĐK) theo kiӇu này gӗm: điӅu khiӇn bҵng cam, điӅu
khiӇn theo quҧng đưӡng, điӅu khiӇn theo thӡi gian, điӅu khiӇn theo chu kì,.... Nhìn
chung các loҥi điӅu khiӇn này có chung các đһc điӇm chính sau đây:
 ĐiӅu khiӇn máy có sӵ tham gia phҫn lӟn cӫa ngưӡi vұn hành tӯ khâu cҩp
phôi, gá phôi, hiӋu chӍnh dөng cө cho đӃn khâu kiӇm tra sҧn phҭm.
 Các thao tác cӫa HTĐK thưӡng khó thay đәi (chính xác là không thay đәi
đưӧc). Do vұy, nó không thích ӭng vӟi sӵ thay đәi sҧn phҭm.
 NӃu không có sӵ tham gia cӫa ngưӡi vұn hành thì cơ cҩu máy thӵc hiӋn chu
trình làm viӋc liên tөc như các máy tӵ đӝng. Vӟi các loҥi máy này không thay đәi
đưӧc hoһc muӕn thay đәi cũng rҩt phӭc tҥp.
Do vұy, khuynh hưӟng phát triӇn chung là ngưӡi ta muӕn có nhӳng HTĐK mà
nó dӉ dàng thích nghi vӟi sӵ thay đәi cӫa sҧn phҭm. Nhìn chung, các HTĐK theo
kiӇu truyӅn thӕng tuy càng lúc càng đưӧc cҧi thiӋn tuǤ theo mӭc đӝ cơ khí hoá, tӵ
đӝng hoá cӫa nhà máy sҧn nhưng vүn chưa thӵc sӵ đáp ӭng đưӧc nhu cҫu cӫa thӵc
tӃ.

1.4. ĐiӅu khiӇn sӕ
1.4.1. Bҧn chҩt cӫa điӅu khiӇn sӕ
Khi gia công trên các máy công cө thì chi tiӃt và dөng cҳt thӵc hiӋn các
chuyӇn đӝng tương đӕi vӟi nhau. Nhӳng chuyӇn đӝng đưӧc lһp đi lһp lҥi nhiӅu lҫn
khi gia công mӛi chi tiӃt gӑi là chu kǤ gia công.
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
6

Mӛi chu kǤ gia công đưӧc đһt trưng bӣi hai thành phҫn đó là: phҫn kích thưӟc
và phҫn điӅu khiӇn. Hai thông tin không thӇ thiӃu trong bҩt kǤ mӝt máy điӅu khiӇn
nào. Thông tin vӅ kích thưӟc cho phép chúng xác đӏnh hành trình cӫa chu kǤ; trong
khi đó thông tin vӅ sӵ điӅu khiӇn cho phép xác đӏnh thӭ tӵ cӫa hành trình theo thӡi
gian.
1.4.2. ĐiӅu khiӇn sӕ và hӋ thӕng điӅu khiӇn sӕ
1.4.2.1. ĐiӅu khiӇn sӕ
ĐiӅu khiӇn sӕ NC (Numerical Control) là mӝt hình thӭc tӵ đӝng hoá đһc biӋt.
Máy công cө đưӧc lұp trình đӇ thӵc hiӋn mӝt dãy có thӭ tӵ các sӵ kiӋn vӟi mӝt tӕc
đӝ xác đӏnh trưӟc nhҵm gia công mӝt chi tiӃt máy vӟi toàn bӝ nhӳng kӃt quҧ và
tham sӕ vұt lí hoàn toàn có thӇ dӵ đoán đưӧc. ĐiӅu này đưӧc thӵc hiӋn là nhӡ các
bӝ vi xӱ lý. Nó có thӇ tiӃp nhұn và chuyӇn đәi các dӳ liӋu gia công thành các tín
hiӋu điӅu khiӇn máy hoҥt đӝng và có thӇ thay đәi chӭc năng cӫa nó bҵng chương
trình ngoài, chӭ không phҧi chӍ thӵc hiӋn mӝt sӕ chӭc năng cӕ đӏnh như trưӟc đây.
1.4.2.2. HӋ thӕng điӅu khiӇn sӕ
Là hӋ thӕng mà trong đó các hoҥt đӝng đưӧc điӅu khiӇn là dӳ liӋu sӕ đưa vào
trӵc tiӃp ӣ mӝt điӇm nào đó. HӋ thӕng đó phҧi tӵ đӝng dӏch chuyӇn tӕi thiӇu mӝt
phҫn nào đó cӫa dӳ liӋu này.
Dӳ liӋu sӕ là thông tin cung cҩp bӥi tín hiӋu mã nhӏ phân. Nó đưӧc biӇu diӉn
dưӟi dҥng mã sӕ hoһc kí tӵ. Đây là thông tin cҫn thiӃt đӇ tҥo ra mӝt chương trình,
gӑi là chương trình gia công chi tiӃt.
Có 2 loҥi HTĐK: HӋ thӕng hӣ và hӋ thӕng kín.

a. HӋ thӕng hӣ


g
Băng đөc lӛ
Hӝp giҧm tӕc
1 2 3
M
4
Hình 1-1 HӋ thӕng điӅu khiên sô vòng hӣ
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
7

1: Bӝ đӑc 2: Bӝ giҧi mã
3: Bӝ khuӃch đҥi 4: Bàn máy
M: Đӝng cơ
Đһc điӇm cӫa hӋ thӕng điӅu khiӇn sӕ vòng hӣ như sau:
 Các hӋ thӕng điӅu khiӇn đưӧc vұn hành theo nhӏp thӡi gian cӫa mӝt đӗng
hӗ và đӝc lұp vӟi biӃn ra.
 Không có cҧm biӃn và bӝ so sánh. Do đó, muӕn đҧm bҧo chính xác cho
biӃn ra cӫa cơ cҩu chҩp hành thì cҫn có yêu cao vӅ đӝ chính xác cӫa hӋ truyӅn đӝng.
 Cҩu trúc đơn giҧn và giá thành thҩp.
b. HӋ thӕng kín
1: Bӝ đӑc 2: Bӝ giҧi mã
3: Bӝ khuӃch đҥi 4: Bàn máy
5: Bӝ so sánh 6: Cҧm biӃn đo vӏ trí
M: Đӝng cơ


Đһc điӇm cӫa hӋ thӕng điӅu khiӇn sӕ vòng hӣ như sau:

 Đӝ chính xác cӫa biӃn ra ít phө thuӝc vào hӋ truyӅn đӝng mà phө thuӝc vào
cҧm biӃn.
 Làm viӋc chính xác và đӝ tin cұy cao.
Do vұy, hҫu hӃt các HTĐKS hiӋn nay là hӋ thӕng kín. Các hoҥt đӝng điӅu
khiӇn đưӧc vұn hành qua các sai lӋnh điӅu khiӇn giӳa biӃn vào và biӃn ra.
c. Cҩu trúc tӯng phҫn cӫa HTĐKS
 Bӝ đӑc: bao gӗm các dӳ liӋu gia công, mô tҧ các hoҥt đӝng cӫa máy kӇ cҧ
hiӋu chӍnh dөng cө dưӟi dҥng tӯng câu lӋnh cӫa chương trình. Nó đưӧc in vào băng
Bӝ so sánh Băng đөc lӛ
1 2
7
3
Hӝp giҧm tӕc
M
x
x
Máy
4
5
Hình 1-2 HӋ thӕng điӅu khiӇn sӕ vòng kính
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
8

đөc lӛ. Và chӍ khi nào mӛi mӝt dòng lӋnh đưӧc hoàn hành nhiӋm vө thì mӝt dòng
lӋnh khác đưӧc đӑc.
 Bӝ giҧi mã: nhiӋm vө biӃn nӝi dung dòng lӋnh thành tín hiӋu điӅu khiӇn.
 Bӝ so sánh: so sánh giá thӵc cӫa biӃn ra đӇ chҩp hành vӟi giá trӏ biӃn vào
cӫa hӋ điӅu khiӇn. Sai lӋnh này nӃu có sӁ đưӧc biӃn thành tín hiêө điӅu khiӇn.
 Bӝ khuӃch đҥi: dùng đӇ biӃn đәi mӭc tín hiӋu cҫn thiӃt cho mөc đích điӅu
khiӇn.

 Cҧm biӃn: dùng đo giá thӵc cӫa biӃn ra. Sau đó, cung cҩp cho bӝ so sánh
dưӟi dҥng tín hiӋu, thưӡng là tín điӋn. s
2. Quá trình phát triӇn cӫa máy CNC
2.1. Quá trình phát triӇn
ĐiӅu khiӇn sӕ NC (Numerical Control) là phương pháp tӵ đӝng điӅu chӍnh các
máy công tác (máy công cө, Robot, băng tҧi vұn chuyӇn phôi liӋu, chi tiӃt gia công,
sҧn phҭm,...) trong đó các hành đӝng bӏ điӅu khiӇn đưӧc sҧn ra trên cơ sӣ cung cҩp
các dӳ liӋu ӣ dҥng mã nhӏ phân. Nó đưӧc biӇu diӇn dưӟi dҥng các con sӕ thұp phân,
các chӳ cái và kí hiӋu đһc trưng tҥo thành mӝt chương trình làm viӋc cӫa thiӃt bӏ
hay cӫa hӋ thӕng.
Trưӟc đây, cũng đã có nhӳng quá trình gia công cҳt gӑt đưӧc điӅu khiӇn theo
chương trình bҵng các kӻ thuұt chép hình theo mүu, chép hình bҵng hӋ thӕng thuӹ
lӵc,.... Ngày nay, vӟi sӵ tiӃn bӝ vưӧt bұc cӫa KH- KT, nhҩt là trong lĩnh vӵc ĐKS
và tin hӑc đã tҥo điӅu kiӋn thuұn lӧi cho các nhà chӃ tҥo máy nghiên cӭu và ӭng
dөng đưa vào các máy công cө truyӅn thӕng các HTĐK tӵ đӝng. BiӃn các máy công
này thành các máy điӅu khiӇn theo chương trình sӕ, gӑi là các máy CNC
(Computrized Numerical Control).
ViӋc sӱ dөng các máy CNC cho phép giҧm khӕi lưӧng gia công chi tiӃt, nâng
cao đӝ chính xác gia công và hiӋu quҧ kinh tӃ; đӗng thӡi cho phép rút ngҳn đưӧc
chu kǤ sҧn xuҩt. Do đó, hiӋn nhiӅu nưӟc trên thӃ giӟi đã và đang ӭng dөng rӝng rãi
công nghӋ mӟi này vào lĩnh vӵc cơ khí chӃ tҥo. Đһc biӋt là chӃ tҥo các khuôn mүu
chính xác, các chi tiӃt đòi hӓi đӝ chính xác và đӝ phӭc tҥp cao.
Xuҩt phát tӯ ý tưӣng điӅu khiӇn mӝt dөng cө thông qua mӝt chuӛi lӋnh kӃ
tiӃp, liên tөc như các máy công cө ĐKS ngày nay đưӧc thӵc hiӋn tӯ mãi thӃ kӍ XIV.
Khi ӣ châu Âu ngưӡi ta dùng các chӕt hình trө đӇ điӅu khiӇn các chuyӇn đӝng cӫa
các hình trang trí trên đӗng hӗ lӟn cӫa nhà thӡ.
Năm 1808, Joseph M. Jacquard dùng nhӳng tҩm tôn đөc lӛ đӇ điӅu khiӇn tӵ
đӝng các máy dӋt.
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
9

Năm 1863, M. Fourneaux phát minh ra đàn Piano nӛi tiӃng thӃ giӟi. Vӟi băng
giҩy đөc lӛ làm vұt mang tin.
Năm 1938, Claud E. Shannon trong khi làm luұn án tiӃn sĩ đã đi đӃn kӃt luұn
rҵng viӋc tính toán và truyӅn tҧi nhanh dӳ liӋu có thӇ thӵc hiӋn bҵng mã nhӏ phân.
Tӯ năm 1949 đӃn 1952, Jonh Parsons và Hӑc viӋn kӻ thuұt Massachusett
(Massachusett Institute Of Technology) đã thiӃt kӃ ³mӝt hӋ thӕng điӅu khiӇn
dành cho máy công cө, đӇ điӅu khiӇn trӵc tiӃp vӏ trí cӫa các trөc thông qua dӳ
liӋu đҫu ra cӫa mӝt máy tính, làm bҵng chӭng cho mӝt chӭc năng gia công chi
tiӃt´ theo hӧp đӗng cӫa Không lӵc Hoa KǤ.
Cũng trong thӡi gian này, Parsons cùng vӟi đӗng nghiӋp cӫ a ông đã đưa ra 4
tiên đӅ cơ bҧn sau:
 Nhӳng vӏ trí đưӧc tính ra trên mӝt biên dҥng đưӧc ghi nhӟ vào băng đөc lӛ.
 Các đөc lӛ đưӧc đӑc trên máy mӝt cách tӵ đӝng.
 Nhӳng vӏ đã đưӧc đӑc ra đưӧc liên tөc truyӅn đi và đưӧc bә sung thêm tính
toán cho các giá trӏ trung gian nӝi tҥi.
 Các đӝng cơ servo ( vô cҩp tӕc đӝ ) có thӇ điӅu khiӇn đưӧc chuyӇn đӝng
các trөc.
Năm 1952, chiӃc máy phay ĐKS đҫu tiên ra đӡi mang tên là ³ Cincinnate
Hydrotel´ có trөc thҷng đӭng do Hӑc viӋn kӻ thuұt Masssachusett cung cҩp. Đơn vӏ
điӅu khiӇn đưӧc lҳp bҵng các bóng đèn điӋn tӱ chân không, điӅu khiӇn 3 trөc nhұn
dӳ liӋu thông qua băng đөc lӛ mã nhӏ phân.
Năm 1954, Bendix mua bҧn quyӅn phát minh cӫa Parsons và chӃ tҥo đưӧc
thiӃt bӏ điӅu khiӇn NC công nghiӋp đҫu tiên, nhưng vүn còn dùng bón g đèn điӋn tӱ
chân không.
Năm 1958, ³công cө lұp trình tӵ đӝng APT´ (Automatically Programmed
Tool) ra đӡi. Đánh dҩu mӝt bưӟc phát triӇn mӟi vӅ lұp trình cho máy.
Trong thӡi gian đó, giӟi công nghӋp nói chung đã bҳt đҫu nhұn ra nhӳng ưu
thӃ tiӅm tàng cӫa kӻ thuұt ĐKS. ĐiӅu đó buӝc hӑ phҧi xem xét mӝt cách nghiêm
túc, chһt chӁ và kӻ càng nhӳng vҩn đӅ vӅ nghành chӃ tҥo máy cӫa chính hӑ. Đӗng

thӡi hӑ cũng phҧi suy xem cái kӻ thuұt công nghӋ mӟi này có thӇ giúp đӥ hӑ như
thӃ nào đӇ cҧi tiӃn phương pháp hiӋn có cӫa hӑ. Ngưӡi ta nhanh chóng nhұn ra rҵng,
phҫn lӟn các bài toán cҳt gӑt kim loҥi như: Khoan lӛ, tiӋn, phay đưӡng thҷng, không
nhҩt thiӃt đòi hӓi tӟi bӝ điӅu khiӇn hiӋn đҥi, sӱ dөng nhӳng phương máy tính hoá.
ThӃ nhưng, viӋc ӭng dөng ngay cҧ dҥng cơ bҧn nhҩt cӫa APT cho nhӳng thành
phҫn hình hӑc đơn giҧn cũng vӯa cӗng kӅnh, vӯa rҳc rӕi và vӯa đҳt tiӅn. 0
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
10

Do vұy, nhiӅu ngôn ngӳ đơn giҧn hơn dùng cho mөc đích đһc biӋt đã đưӧc
phát triӇn. Tuy nhiên, đa sӕ các ngôn ngӳ này điӅu lҩy APT làm gӕc. 0
Rӗi cho đӃn giӳa nhӳng thұp niên 70, 80, vӟi sӵ phát triӇn cӫa công nghӋ vi
xӱ lí. Lҫn dҫu tiên nó đưӧc đưa vào thiӃt bӏ điӅu khiӇn sӕ có sӵ hӛ trӧ cӫa máy tính,
tҥo mӝt bưӟc nhҧy khәng lӗ trong lĩnh vӵc ĐKS. Tӯ các máy ĐKS NC trӣ thành
nhӳng máy ĐKS CNC (Computeized Numerical Control), tӭc là nhӳng máy công
cө điӅu khiӇn sӕ có sӵ trӧ giúp cӫa máy tính. Mһc khác, cùng vӟi nhӳng mô đun
điӋn tӱ dùng đӇ lưu trӳ dӳ liӋu và tҥo xung, bӝ vi xӱ lí hình thành trung tâm đóng
ngҳt và tính toán cӫa tҩt cҧ mӑi điӅu khiӇn sӕ CNC hiӋn đҥi. Tӕc đӝ chuyӇn nhanh
cӫa các phҫn tӱ này đӫ đӇ đưa ra nhiӅu chӭc năng và nhiӋm vө tính toán khác nhau
mà không làm ҧnh hưӣng đӃn nhӏp đӝ làm viӋc cӫa các máy công cө ghép nӕi vӟi
chúng. Nhưng nӃu mӝt bӝ vi xӱ lí nào đó tӓ ra không đӫ thӵc hiӋn mӑi chӭc năng
yêu cҫu trong chu trình thӡi gian cӵc đҥi cho phép, thì khi đó có thӇ thêm vào đơn
vӏ xӱ lí thӭ 2 hoһc thұm chí thӭ 3 sӱ dөng song song hoһc luân phiên cho nhӳng
nhiӋm đһc biӋt.0
Rӗi tӯ thұp niên 80 trӣ đi, vӟi sӵ phát triӇn cӫa công nghӋ truyӅn sӕ liӋu, các
mҥng cөc bӝ và liên thông đã tҥo điӅu kiӋn cho các nhà chӃ tҥo thӵc hiӋn viӋc nӕi
kӃt giӳa các máy CNC riêng lӁ (CNC Machine Tools) lҥi vӟi nhau tҥo thành các
trung tâm gia công DNC (Directe Numerical Control) nhҵm khai thác mӝt cách có
hiӋu quҧ nhҩt như: cách bӕ trí, sҳp xӃp các công viӋc trên tӯng máy, tә chӭc sҧn
xuҩt,.... Và cũng dӵa trên nӅn công nghӋp này, mӝt chuӛi các loҥi thiӃt bӏ, phҫn

mӅm và hӋ thӕng đưӧc phát triӇn không ngӯng bӥi các viӋn nghiên cӭu và công
nghӋ khác nhau trên thӃ giӟi. Nhҵm thoҧ mãn vӅ nhu cҫu thiӃt kӃ và chӃ tҥo đһc
biӋt.
Đó là nhӳng phҫn mӅm thiӃt kӃ và gia công tҥo hình theo công nghӋ
CAD/CAM (Computer Aided Desgin/ Computer Aided Manufacturing) theo hӋ
thӕng sҧn xuҩt linh hoҥt FMS (Flexible Manufacturing System) và cao hơn là viӋc
chӃ tҥo và gia công chi tiӃt đưӧc thӵc hiӋn toàn bӝ qua máy tính, ngưӡi ta gӑi là tә
hӧp CIM (Computer Intergraded Manufacturing).
Cho đӃn năm 2003 này, lӏch sӱ phát triӇn cӫa máy công cө ĐKS đã đưӧc 51
năm tuәi. Nó đã đưӧc phát triӇn và ӭng dөng rӝng rãi ӣ nhiӅu nưӟc trên thӃ giӟi. Tӯ
nhӳng ӭng dөng gia công đơn giҧn như viӋc di chuyӇn tӯ điӇm đӃn điӇm cӫa máy
khoan đӃn nhӳng máy công cө điӅu khiӇn 2 trөc như máy tiӋn, điӅu khiӇn 3 trөc
như máy phay,...và cho đӃn nhӳng nhiӋm vө tӵ đӝng g ia công nhiӅu trөc và đӝ phӭc
tҥp cao như: các khuôn rèn dұp, các khuôn đúc áp lӵc, cánh tuabin và nhӳng chi tiӃt
phӭc tҥp cӫa máy bay, tàu thuӹ,.... Ngoài ra, ngày nay máy CNC còn đưӧc dùng vào
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
11

viӋc kiӇm tra giám sát, điӋn báo điӋn tín và nhiӅu lĩnh vӵc khác đã đem lҥi chҩt
lưӧng và hiӋu quҧ kinh tӃ rҩt đáng kӇ. Trong tương lai, vӟi lӧi thӃ vӅ sӵ ghép nӕi
các hӋ thӕng CNC riêng lӁ vӟi nhau đӇ tҥo thành mҥng sӁ đưӧc phát huy trong
chiӃn lưӧt gia công toàn cҫu. Trong đó, dòng thông tin đưӧc thu phát, chuyӇn giao
bҵng hӋ thӕng vӋ tinh, đҧm nhiӋm mӕi liên kӃt giӳa nhu cҫu thӏ trưӡng_ đơn đһt
hàng_ nhà thiӃt kӃ_ nhà chӃ tҥo_ nhà cung cҩp_ nhà tiêu thө ,... trong mҥng liên
thông toàn cҫu WAR (World Area Netword).
2.2. Thӵc trҥng ӭng dөng máy CNC tҥi ViӋt Nam
Ӣ ViӋt Nam trưӟc năm 1990 khi nhҳc đӃn công nghӋ NC, CNC quҧ là rҩt xa lҥ
và ít ngưӡi biӃt đӃn nó.
Bҳt đҫu tӯ năm 1991, thông qua mӝt sӕ dӵ án chuyӇn giao công nghӋ, hӧp tác
vӟi nưӟc ngoài như: dӵ án ³ChuyӇn giao công nghӋ thiӃt kӃ, phát triӇn và chӃ

tҥo khuôn mүu´. Lúc đó các công nghӋ CNC như: máy phay CNC, máy tiӋn CNC,
đo lưӡng CNC,... lҫn đҫu tiên đưӧc giӟi thiӋu và thu hút sӵ quan tâm cӫa nhiӅu nhà
chuyên môn cũng như cӫa các doanh nghiӋp trong nưӟc và liên doanh vӟi ngoài.
HiӋn nay, nhiӅu nhà máy cơ khí trong nưӟc đã và đang có nhӳng dӵ án đҫu tư
các dây chuyӅn sҧn xuҩt vӟi phҫn lӟn thiӃt bӏ trong dây chuyӅn là các máy CNC.
Mһc dù, công nghӋ CNC du nhұp vào ViӋt Nam trong mӝt thӡi gian ngҳn
nhưng có thӇ nói công nghӋ này đã có mӝt chӛ đӭng tҥi ViӋt Nam và t in chҳc trong
nhӳng năm tӟi đây công nghӋ này sӁ đưӧc dùng nhiӅu trong các xí nghiӋp, phân
xưӣng, nhà máy ӣ nưӟc ta. Vì nó đem lҥi hiӋu quҧ kinh tӃ rҩt cao. Đһc biӋt trong
điӅu kiӋn sҧn xuҩt hiӋn nay ӣ nưӟc ta. Do vұy, viӋc đҭy mҥnh ӭng dөng công nghӋ
CNC là mӝt nhu cҫu cҫn thiӃt đӕi vӟi các cơ sӣ sҧn xuҩt nói chung và nghành chӃ
taoû máy nói riêng.
2.3. Sӵ giӕng và khác nhau giӳa máy phay truyӅn thӕng và máy phay CNC
2.3.1. Giӕng nhau:
 Cҩu trúc tәng thӇ
Nói chung tương tӵ nhau là cùng sӱ dung bàn máy hình chӳ thұp n hҵm nâng
đӝ cӭng cho máy.
 Chӭc năng:
+ Dùng đӇ gia công các bӅ mһt: mһt phҷng, mһt đӏnh hình.
+ Gia công các rãnh: rãnh thҷng, rãnh nghiêng, rãnh xoҳn.
+ Gia công bánh răng.
2.3.2. Khác nhau:
2.3.2.1. Máy phay truyӅn thӕng
 VӅ mһc kӃt cҩu hӝp tӕc đӝ
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
12

Trong máy phay vҥn năng ngưӡi ta sӱ dөng mӝt đӝng cơ điӋn xoay chiӅu có
công suҩt lӟn vӟi mӝt cҩp tӕc đӝ thông qua bӝ truyӅn cơ khí gӗm các bánh răng di
trưӧt đӇ thay đәi tӕc đӝ, các tӕc đӝ này đưӧc truyӅn đӃn đҫu trөc chính tҥo ra tӕc đӝ

quay cho trөc chính, thông qua các bánh răng ghép nӕi giӳa hӝp tӕc đӝ vӟi trөc
chính. Vӟi hӋ truyӅn đӝng này do ma sát sinh ra giӳa các băng ăn khӟp, trӑng lưӧng
cӫa các bánh răng, cӫa các trөc, ma sát giӳa ә và trөc tҩt cҧ tҥo nên mӝt mômen cҧn
rҩt lӟn, nên mômen mӣ máy cӫa đӝng cơ phҧi lӟn. Ngoài ra, do ma sát sinh ra làm
tiêu hao mӝt phҫn công suҩt cӫa đӝng cơ làm ҧnh hưӣng đӃn đӝ chính xác cӫa máy.
Sӵ rung đӝng lӟn cũng ҧnh hưӣng không nhӓ đӃn chҩt lưӧng bӅ mһt gia công chi
tiӃt.
 VӅ kӃt cҩu hӝp chҥy dao
Cũng sӱ dөng mӝt đӝng cơ điӋn xoay chiӅu có mӝt cҩp tӕc đӝ đӇ truyӅn
chuyӇn đӝng và công suҩt chҥy dao cho bàn máy theo 3 phương X, Y, Z trong
không gian. ĐӇ thay đәi đưӧc tӕc đӝ ngưӡi ta dùng hӝp giҧm tӕc cơ khí (gӗm các
bánh răng di trưӧt) đӇ tҥo ra mӝt sӕ cҩp tӕc đӝ nhҩt đӏnh (điӅu khiӇn tӕc đӝ phân
cҩp). Giӳa các phương chuyӇn đӝng X, Y, Z không có sӵ phӕi nhau mà chúng chӍ
chuyӇn đӝng đӝc lұp. Bӝ truyӅn vít me_ đai ӕc dùng đӇ truyӅn chuyӇn đӝng quay
thành chuyӇn đӝng tӏnh tiӃn cho bàn máy vӟi đӝ tӵ hãm tӕt. Tuy nhiên, do có khe
hӣ giӳa vítmevà đai ӕc nên tҥo nên sӵ va đұp và dao đӝng khi đҧo chiӅu chuyӇn
đӝng. Đưӡng truyӅn chuyӇn đӝng tương đӕi dài, làm tiêu hao nhiӅu công suҩt. Khi
cҫn đӏnh vӏ hành trình máy ngưӡi ta dùng các cӳ chһn có sӵ tác đӝng cӫa con ngưӡi.
Ngoài ra sӵ tác đӝng cӫa nhiӋt lưӧng, sӵ rung đӝng làm cho máy thiӃu chính xác và
khó khҳc phөc.
 Các HTĐK dùng đӇ đóng mӣ các nguӗn đӝng, thay đәi chuyӇn đӝng cӫa
dao, thay đәi sӕ vòng quay cӫa trөc chính, gá đһt phôi, tháo chi tiӃt, bôi trơn,...
thưӡng là HTĐK cơ khí.
 Công viӋc điӅu khiӇn máy điӅu do ngưӡi thӧ điӅu khiӇn bҵng tay như: điӅu
khiӇn sӕ vòng quay, kiӇm tra vӏ trí dung cө và chi tiӃt, ... phө thuӝc vào tay nghӅ
cӫa ngưӡi thӧ.
 DӉ sinh phӃ phҭm khi gia công chi tiӃt.
 Khó gia công các chi tiӃt có hình dҥng phӭc tҥp.
 HiӋu kinh tӃ không cao.
Tuy nhiên, ngày nay nó vүn đưӧc dùng nhiӅu trong các phân xưӣng và nhà

máy.

ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
13

2.3.2.2. Máy phay CNC
 Hӝp tӕc đӝ:
Do yêu cҫu đưӡng truyӅn đӝng ngҳn nhưng phҧi đҧm bҧo đưӧc phҥm vi
điӅu chӍnh đӝng hӑc, đӇ máy đáp ӭng nhanh và әn đӏnh ngưӡi ta dùng đӝng cơ điӋn
xoay chiӅu có thӇ thay đәi đưӧc tӕc đӝ bҵng bӝ biӃn đәi tҫn sӕ. Vì đưӡng truyӅn
ngҳn nên ít hao tәn công suҩt, thӡi gian đáp ӭng nhanh và công suҩt cҳt cao.
 Hӝp chҥy dao:
Ngoài viӋc truyӅn công suҩt chҥy dao cҫn thiӃt, khi gia công các chi tiӃt khác
nhau như ӣ máy công cө vҥn năng thì hӋ truyӅn đӝng phҧi đҧm bҧo cho cơ cҩu chҩp
hành đӏnh vӏ nhanh và chính xác cao. ĐӇ đáp ӭng đưӧc điӅu kiӋn này thì hӋ thӕng
truyӅn đӝng phҧi đưӧc thiӃt kӃ theo mӝt hӋ thӕng kín.
 Sӵ chuyӇn đӝng cӫa bàn máy trong không gian có sӵ phӕi hӧp nhӏp nhàng
cӫa 3 trөc X, Y, Z. Do vұy, trong các máy ĐKS ngưӡi ta sӱ dөng đӝng cơ bưӟc điӅu
khiӇn vô cҩp tӕc đӝ, tҥo ra sӵ dӏch chuyӇn theo 3 phương trong hӋ toҥ đӝ ĐӅCác .
 ĐӇ biӃn chuyӇn đӝng quay cӫa trөc đӝng cơ thành chuyӇn đӝng tӏnh tiӃn
cӫa bàn máy, ngưӡi ta bӝ truyӅn vít me_ đai ӕc bi.
 Quá trình gia công chi tiӃt đưӧc thӵc hiӋn mӝt cách tӵ đӝng. Tuy nhiên,
trưӟc khi gia công mӝt chi tiӃt nào ngưӡi ta phҧi đưa vào máy mӝt chương trình đã
đưӧc lұp sҹn theo biên dҥng cӫa chi tiӃt đó. HTĐK thӵc hiӋn các lӋnh này và kiӇm
tra chúng nhӡ mӝt hӋ thӕng đo dӏch chuyӇn cӫa bàn trưӧt máy.
 Đӝ chính xác gia công phө thuӝc vào đӝ chính xác cӫa hӋ thӕng đo.
 Chҩt lưӧng gia công әn đӏnh.
 Có thӇ gia công nhӳng chi tiӃt phӭc tҥp mà máy công cө thưӡng không gia
công đưӧc.
 Tháo và kҽp chi tiӃt mӝt cách tӵ đӝng.

 Đem lҥi hiӋu quҧ kinh tӃ rҩt cao.
Ngày nay, các máy CNC chiӃm phҫn lӟn trong các dây chuyӅn sҧn xuҩt cӫa
phân xưӣng, nhà máy có qui mô lӟn.
3. Các hӋ điӅu khiӇn sӕ và các dҥng điӅu khiӇn sӕ
3.1. Các hӋ điӅu khiӇn sӕ
3.1.1. HӋ điӅu khiӇn NC ( Numerical Control )
Vӟi hӋ điӅu khiӇn này các thông sӕ hình hӑc cӫa chi tiӃt gia công và các lӋnh
điӅu máy đưӧc cho dưӟi dҥng dãy các con sӕ. Tҩt cҧ đưӧc ghi vào băng đөc lӛ dưӟi
dҥng các câu lӋnh cӫa chương trình. Các thông tin này đưӧc đưa vào hӋ điӅu khiӇn,
nó đưӧc mã hoá và tách thành các thông tin hình hӑc và thông tin công ng hӋ.
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
14

 Thông tin hình hӑc (Geometrical Information): là hӋ thӕng thông tin điӅu
khiӇn các chuyӇn đӝng giӳa dao và chi tiӃt. Nó ҧnh hưӣng tӵc tiӃp đӃn quá trình tҥo
hình bӅ mһt (hình thành đưӡng sinh và đưӡng chuҭn cӫa bӅ mһt hình hӑc).
 Thông tin công nghӋ (Technological Information): là hӋ thӕng thӕng tin cho
phép máy thӵc hiӋn gia công vӟi nhӳng giá trӏ công nghӋ yêu cҫu: chiӅu sâu cҳt, tӕc
đӝ chҥy dao, sӕ vòng quay trөc chính,....
 Nguyên tҳc làm viӋc cӫa hӋ điӅu khiӇn NC là: Sau khi mӣ máy các lӋnh thӭ
nhҩt và thӭ hai đưӧc đӑc. Khi quá trình đӑc kӃt thúc thì máy bҳt đҫu thӵc lӋnh thӭ
nhҩt. Trong khi đó, thông tin cӫa lӋnh thӭ hai nҵm trong bӝ nhӟ cӫa hӋ điӅu khiӇn.
Sau khi lӋnh thӭ nhҩt thӵc hiӋn xong thì lӋnh thӭ hai bҳt đҫu làm viӋc. Trong khi
đóï lӋnh thӭ ba đưӧc đӑc và ghi vào bӝ nhӟ tҥi vӏ trí mà lӋnh thӭ hai vӯa đưӧc giҧi
phóng. Và quá trình đӑc dӏch như vұy cho đӃn hӃt chương trình.
 Nhưӧc điӇm cӫa hӋ điӅu khiӇn NC là:
+ Khi gia công các chi tiӃt tiӃp theo thì hӋ điӅu khiӇn phҧi đӑc lҥi tҩt cҧ các
lӋnh tӯ đҫu. ĐiӅu này dӉ gây nhҫm lүn, sai xót cӫa bӝ tính toán trong hӋ điӅu khiӇn.
Do đó, dӉ gây phӃ phҭm đӕi vӟi chi tiӃt gia công.
+ Chương trình dӉ bӏ lӛi do băng đөc lӛ, băng tӯ bӏ nhiӉm bҭn hoһc bӏ

mòn.
+ Khó thay đәi chương trình.
3.1.2. HӋ điӅu khiӇn CNC ( Computerized Numerical Control )
Đһc điӇm chính cӫa hӋ điӅu khiӇn CNC là có sӵ tham gia cӫa máy tính. Trong
hӋ điӅu khiӇn này, các nhà chӃ tҥo máy đã cài đһt vào máy tính mӝt chương trình
điӅu khiӇn riêng cho tӯng loҥi máy. Vӟi hӋ điӅu khiӇn CNC cho phép thay đәi và
hiӋu chӍnh chương trình hoҥt đӝng cӫa bҧn thân nó. Các chương trình có thӇ đưӧc
nҥp vào nhӟ toàn bӝ mӝt lúc hoһc tӯng lӋnh. Các lӋnh điӅu khiӇn không chӍ viӃt cho
tӯng lӋnh riêng rӁ mà còn cho nhiӅu chuyӇn đӝng cùng mӝt lúc. ĐiӅu này cho phép
giҧm tӕi thiӇu sӕ câu lӋnh cӫa chương trình; tӯ đó nâng cao đӝ tin cұy và khҧ năng
làm viӋc cӫa máy. Ngoài ra, so vӟi hӋ điӅu khiӇn NC hӋ điӅu khiӇn CNC có kích
thưӟc nhӓ hơn và giá thành cũng thҩp hơn nhưng hiӋu quҧ đҥt đưӧc thì lҥi rҩt cao.
3.1.3. HӋ điӅu khiӇn DNC( Directe Numerical Control )
HӋ điӅu khiӇn DNC là sӵ kӃït nӕi giӳa các máy CNC riêng rӁ vӟi nhau thành
mӝt trung tâm gia công và chөi sӵ chi phӕi cӫa các máy tính trung tâm.
Tҩt cҧ các chương trình CNC sӁ đưӧc lưu trӳ trên đĩa cӭng cӫa máy tính và có
thӇ gӑi trӵc tiӃp theo nhu cҫu tӯng máy. Trong mӝt sӕ trưӡng hӧp, máy tính đóng
vai trò trong viӋc chӍ đҥo lӵa chӑn nhӳng chi tiӃt gia công theo thӭ tӵ ưu tiên đӇ
phân đi các máy khác nhau.
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
15

Ngoài ra, nó còn khҧ năng truyӅn dӳ liӋu nhanh và nӕi ghép vào hӋ thӕng gia
công linh hoҥt FMS ( Flexible Manufacturing System ).
3.1.4. ĐiӅu khiӇn thích nghi AC (Adaptive Control)
HTĐK thích nghi là hӋ thӕng điӅu khiӇn có tính đӃn nhӳng tác đӝng bên ngoài
cӫa hӋ thӕng công nghӋ đӇ hiӋu chӍnh chu kì gia công, nhҵm loҥi nhӳng ҧnh hưӣng
cӫa các yӃu tӕ đӃn đӝ chính xác gia công như : lưӧng dư gia công, đӝ mòn dөng cө,
lưӧng chҥy dao,...
HTĐK thích nghi có 2 loҥi:

 ĐiӅu khiӇn thích nghi cưӥng bӭc ACC (Adaptive Control Contrain ).
 ĐiӅu khiӇn thích nghi tӕi ưu ACO ( Adaptive Control Optimation ).
Vӟi hӋ thӕng điӅu khiӇn ACC chӫ yӃu dùng đӇ điӅu khiӇn giӟi hҥn các thông
sӕ cҳt gӑt còn hӋ thӕng điӅu khiӇn ACO dùng cho viӋc điӅu khiӇn tӕi ưu hoá các
quá trình gia công nhҵm giҧm thӡi gian gia công và giá thành sҧn phҭm.
HӋ thӕng điӅu khiӇn thích nghi ngày càng phát triӇn, điӅu đó làm tăng hiӋu
quҧ quá trình gia công cҳt gӑt trên các máy công cө.
3.1.5. HӋ thӕng gia linh hoҥt FMS ( Flexible Manufacturing System )
Là hӋ thӕng có thӇ gia công mӝt chӫng loҥi chi tiӃt có mӭc đӝ khác nhau nhҩt
đӏnh, vӟi sӕ lưӧng và thӭ tӵ gia công tuǤ ý.
Mӝt hӋ thӕng gia công linh hoҥt thưӡng có 3 yӃu tӕ cơ bҧn sau:
 Các trҥm gia công.
 Lưu trӳ và vұn chuyӇn nguyên vұt liӋu.
 HӋ thӕng điӅu khiӇn máy tính.
Ngoài ra, mӝt yӃu quan trӑng cӫa hӋ thӕng điӅu khiӇn FMS là con ngưӡi. Co n
ngưӡi ӣ đây chӍ đҧm nhұn công viӋc quҧn lí và điӅu hành hӋ thӕng chӃ tҥo; còn tӯng
nguyên công do máy thӵc hiӋn mӝt cách tӵ đӝng theo chương trình cài đһt sҹn.
3.2. Các dҥng điӅu khiӇn cӫa máy
Như ta đã biӃt, các máy CNC khác nhau có thӇ gia công đưӧc các bӅ mһt khác
nhau do sӵ chuyӇn đӝng tương đӕi giӳa dao và chi tiӃt cҫn gia công như: các lӛ, mһt
phҷng, các mһt đӏnh hình,... . Do đó các dҥng điӅu khiӇn cӫa máy chia thành 3 loҥi
sau:
 ĐiӅu khiӇn theo điӇm.
 ĐiӅu khiӇn theo đưӡng.
 ĐiӅu khiӇn theo biên dҥng ( Contour )
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
16

3.2.1. ĐiӅu khiӇn theo điӇm
Đưӧc dùng đӇ gia công các lӛ bҵng các

phương pháp khoan, khoét, doa, và cҳt ren lӛ.
Trong quá trình gia công, chi tiӃt đưӧc cӕ đӏnh
trên bàn máy còn dөng cө thӵc hiӋn viӋc chҥy
dao nhanh đӃn vӏ trí đã đưӧc lұp trình. Trong
khi dӏch chuyӇn nhanh dao cө không thӵc hiӋn
viӋc cҳt gӑt. ChӍ khi nào đҥt đưӧc toҥ đӝ theo
yêu cҫu thì nó mӟi bҳt đҫu thӵc hiӋn các
chuyӇn đӝng cҳt gӑt.
Ví dө:
Khi gia công hai lӛ M(x
M
, y
M
) và N(x
N
, y
N
) trong hӋ toҥ đӝ Oxy (Hình 1-3).
Chúng ta có thӇ điӅu khiӇn theo các cách sau:
Đҫu tiên cho dөng cө thӵc hiӋn chҥy dao nhanh đӃn điӇm M. Sau đó, thӵc
hiӋn viӋc gia công lӛ M. Khi gia công xong tiӃn hành rút dao và chҥy nhanh đӃn
điӇm N đӇ gia công lӛ N. Quá trình dӏch chuyӇn tӯ M đӃn N đưӧc thӵc bҵng hai
cách:
 Quĩ đҥo dӏch chuyӇn theo MM
1
KN song song vӟi trөc Ox, Oy.
 Quĩ đҥo chuyӇn đӝng theo đưӡng tӕi ưu MKN.
3.2.2. ĐiӅu khiӇn theo đưӡng thҷng
Là dҥng điӅu khiӇn mà khi gia công dөng cҳt đưӧc thӵc hiӋn lưӧng chҥy dao
theo mӝt đưӡng thҷng nào đó (Hình 1.4a).

3.2.3. ĐiӅu khiӇn theo biên dҥng ( Contour )
Là dҥng điӅu khiӇn cho phép thӵc hiӋn chҥy dao nhiӅu trөc cùng mӝt lúc,
nghĩa là nó có thӇ gia công mӝt đưӡng cong bҩt kì trên mһt phҷng hay trong không
gian (Hình 1.4b).










G00
G01
Hình 1.4a: ĐiӅu khiӇn theo đưӡng
Hình 1.4b: ĐiӅu khiӇn theo biên dҥng
Hình 1.3 ĐiӅu KhiӇn điӇm
Thi t kӃ chӃ t mô hì h máy phay C C đi khi hai t c
17

TuǤ theo sӕ t c đưӧc đi u khi đӗng thӡi khi gia công mà ngưӡi ta chia
thành các dҥng đi
u khi n: 2D, 2.5D, 3D, 4D, 5D,... .
3.2.3.1. Đi
i 2D
Cho phép thӵc hi n chҥy dao theo 2 t c đӗng thӡi t ong mӝt mһt phҷng gia
công. Ri
ng đӕi vӟi máy phay t c thӭ 3 thӵc hi n vi c ăn dao theo chi u sâu, nó

đưӧc đi
u khi n mӝt cách đӝc l p so vӟi 2 t c kia (Hình 1.5)






Hì
1.5: Đi u khi n đưӡng 2D
3.2.3.2. Đi
khi bi dҥng 2.5D
Cho phép dӏch chuyӇn dөng cө theo 2
t
өc đӗng thӡi đӇ tҥo mӝt đưӡng cong phҷng
còn t
өc thӭ 3 đưӧc đi u khiӇn đӝc l p. Tuy
nhi
n, nó khác vӟi đi u khiӇn 2D ơ í chә hai
t
өc đưӧc đi u khiӇn đӗng thӡi có thӇ đәi vӏ
t
í cho nhau (Hình1-6)
3.2.3.3. Đi
khi n 3D
Cho phép thӵc hi n chuyӇn đӝng chҥy
dao đӗng thӡi theo cҧ 3 t
өc X, Y, Z. Nó
thưӡng đưӧc dùng đӇ gia công các mүu, các chi
tiӃt có bӅ mһt không gian phӭc tҥp (Hình1-7).

3.2.3.4. Đi khi n 4D, 5D (Hình1.8)
Dӵa t n điӅu khiӇn 3D ngưӡi ta bӕ t í
cho dөng cө hoһc chi tiӃt có thêm 1 hoһc 2 chuyӇn đӝng quay xung quanh mӝt t
өc
nào đó theo mӝt quan hӋ ràng buӝc vӟi các chuyӇn đӝng trên các trөc khác cӫa máy
3D.
Như vұy, tuǤ theo đӝ phӭc tҥp cӫa chi tiӃt mà ta lӵa chӑn phương pháp điӅu
khiӇn cho thích hӧp.

Hình 1-6: ĐiӅu khiӇn 2.5D
Hình1-7: ĐiӅu khiӇn 3D
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
18


Hình1.8a: ĐiӅu khiӇn đưӡng viӅn 4D Hình1.8b: ĐiӅu khiӇn đưӡng viӅn 5D
4. HӋ tӑa đӝ trên máy CNC và các đi
m chuҭn
4.1. HӋ tӑa đӝ trên máy CNC
ĐӇ xác đӏnh ví trí tương quan hình hӑc trong vùng làm viӋc cӫa máy, trong
phҥm vi chi tiӃt gia công mӝt cách rõ ràng thì cҫn thiӃt phҧi gҳn nó vào mӝt hӋ toҥ
đӝ nào đó.
Thông thưӡng trên các máy CNC ngưӡi ta thưӡng sӱ dөng hӋ toҥ đӝ ĐӅCác
Oxyz (Hình1.9). Cách xác đӏnh các trөc theo qui tҳc bàn tay phҧi và nó luôn đưӧc
gҳn vào chi tiӃt gia công.


Khi tiӃp xúc và làm viӋc vӟi máy CNC phҧi tuân theo qui ưӟc:
 Chi tiӃt gia công đưӧc xem là cӕ đӏnh còn mӑi chuyӇn tҥo hình và cҳt gӑt
do dao cө thӵc hiӋn.

 Phương trөc chính là Oz, chiӅu dương là chiӅu dao tiӃn ra xa chi tiӃt.
 Phương chuyӇn đӝng cӫa bàn xe dao là Ox và có chiӅu dương hưӟng ra xa
chi tiӃt gia công.
 Trөc Oy xác đӏnh theo qui tҳc bàn tay phҧi.
y
x
+ A
+ B
O
C +

z
Hình1.9: HӋ trөc toҥ đӝ ĐêCác Oxyz
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
19

4.2. HӋ tӑa đӝ cӫa các l ҥi máy phay
4.2.1. Máy phay đӭng (Hình1.10)
 Trөc Z song song vӟi trөc chính và có
chiӅu dương hưӟng lên trên.
 Trөc X nҵm trên bàn máy, nӃu nhìn vào
trөc chính thì chiӅu dương hưӟng vӅ bên phҧi.
 Trөc Y xác đӏnh theo qui tҳc bàn tay phҧi.
4.2.2. Máy phay nҵm ngang (Hình1.11)
 Trөc Z nҵm ngang và có chiӅu dương
hưӟng vào trөc máy.
 Trөc X nҵm trên bàn máy, chiӅu dương là
chiӅu mà khi nhìn vào trөc chính thì nó nҵm phía
trái.
 Trөc Y xác đӏnh theo qui tҳc bàn tay phҧi.

4.3. Các đi
m gӕc và đi m chuҭn (Hình1.12)
4.3.1. Đi
m gӕc cӫa máy M (Machine Reference Zero)
Quá trình gia công trên máy ĐKS đưӧc thiӃt lұp bҵng mӝt chương trình biӇu
di
n mӕi quan hӋ gi a dao và chi tiӃt. Do vұy đӇ đҧm bҧo đӝ chính xác gia công thì
các chuyӇn các chuyӇn đӝng cӫa dao phҧi đưӧc so sánh vӟi điӇm gӕc cӫa máy M.
ĐiӇm M là điӇm giӟi hҥn vùng làm viӋc cӫa máy. Nó đưӧc các nhà chӃ tҥo qui
đӏnh.Ӣ máy phay thưӡng nҵm ӣ điӇm giӟi hҥn dӏch chuyӇn cӫa bàn máy.
4.3.2. Đi
m chuҭn cӫa máy R (Machine Reference Point)
Là điӇm mà toҥ dӝ cӫa nó so vӟi điӇm gӕc cӫa máy M là không thay đәi và
cũng do các nhà chӃ tҥo qui đӏnh.
4.3.3. Đi
m zero cӫa phôi W (Workpiece Zero Point)
 Là gӕc toҥ đӝ cӫa chi tiӃt và nó phө thuӝc vào ngưӡi lұp trình.

Hình 1-10 Khi trөc Z thҷng
Hình1.11 Khi trөc Z ngang
Hình1.12: Các điӇm gӕc và điӇm chuҭn
ThiӃt kӃ chӃ tҥo mô hình máy phay CNC điӅu khiӇn hai trөc
20

 Đӕi vӟi chi tiӃt phay ngưӡi ta thưӡng chӑn điӇm W tҥi điӇm góc ngoài cӫa
đưӡng viӅn chi tiӃt.
4.3.4. ĐiӇm gӕc cӫa chương trình P (Programmed)
 ĐiӇm gӕc cӫa chương trình thӵc tӃ là điӇm P cӫa dөng cҳt (Hình1.13)
 Chú ý khi chӑn điӇm P phҧi thuұn tiӋn cho viӋc thay dao (không làm ҧnh
hưӣng đӃn chi tiӃt và đӗ gá).

4.3.5. ĐiӇm chuҭn cӫa gá dao Tvà điӇm gá dao N
ĐiӇm T dùng đӇ xác đӏnh hӋ trөc toҥ đӝ cӫa dao. Thưӡng khi gá dao trên máy
thì điӇm T trùng vӟi điӇm N (Hình1.14)





5. Nhӳng khái niӋm cơ bҧn vӅ lұp trình gia công trên máy CNC
Trên các máy CNC quá trình gia công đưӧc thӵc hiӋn mӝt cách tӵ đӝng. HӋ
thӕng điӅu khiӇn sӕ sӁ điӅu khiӇn quá trình gia công theo mӝt chương trình đã lұp
sҹn. Trong đó, quá trình CNC đóng mӝt vai trò rҩt quan trӑng. Nó là mӝt mҳc xích
quan trӑng cӫa quá trình chuҭn bӏ sҧn xuҩt.
Trên cơ sӣ này, cho phép ta đӏnh nghĩa lұp trình là gì? Lұp trình là quá trình
thiӃt lұp các lӋnh cho dөng cө cҳt, trên cơ sӣ bҧn vӁ chi tiӃt và các thông tin công
nghӋ. Nó đưӧc tәng hӧp rӗi đưӧc chuyӇn sang bӝ phұn mang dӳ liӋu. Tҥi đây nó
đưӧc mã hoá và sҳp xӃp theo dҥng mà máy có thӇ hiӇu đưӧc.
5.1. Quĩ đҥo gia công
ĐӇ gia công các chi tiӃt theo chương trình, trưӟc hӃt phҧi xác đӏnh đưӧc quĩ
đҥo chuyӇn đӝng cҳt gӑt và quĩ đҥo chuyӇn đӝng cӫa tâm dao P. Quĩ đҥo cӫa tâm
dao có thӇ trùng vӟi biên dҥng cӫa chi tiӃt, có thӇ theo đưӡng cách điӅu biên dҥng
Hình1.13: ĐiӇm gӕc cӫa chương trình

P
P
P P
Hình1.14: ĐiӇm chuҭn cӫa gá dao Tvà điӇm gá dao
N