Chế tạo mô hình máy CNC 3 trục

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

LỜI NÓI ĐẦU

Trong một thời gian khá dài, ngành cơ khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyết vấn
đề tự động hóa ở các xí nghiệp có quy mô sản xuất lớn (hàng loạt và hàng khối). Nhƣng
trong thực tế, các xí nghiệp máy có quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ lại là
phổ biến ở Việt Nam. Do đó, đòi hỏi các xí nghiệp này phải nâng cao về hiệu quả sản
xuất năng suất lao động, điều này đã dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động
có tính linh hoạt cao trong các dây chuyền sản xuất.
Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển bằng chƣơng trình số và kỹ thuật vi xử
lý CNC - đã đƣợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ đã tạo điều kiện
linh hoạt hoá và tự động hoá dây chuyền gia công. Đồng thời làm thay đổi phƣơng pháp
và nội dung chuẩn bị cho sản xuất.
Trong những năm gần đây các máy NC và CNC đã đƣợc nhập vào Việt Nam và hiện
nay đang hoạt động trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh.
Cũng chính vì thế nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC đã đƣợc nhiều nhà kỹ thuật, kỹ
sƣ Việt Nam đang theo đuổi.
Để tổng kết lại những kiến thức đã học cũng nhƣ để làm quen với công việc thiết kế
của ngƣời kỹ sƣ trong ngành cơ khí sau này. Chúng em đã đƣợc nhận đề tài “Thiết kế và
chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục”. Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng
thể, mặc dù đƣợc sự hƣớng dẫn của thầy Nguyễn Văn Thành nhƣng cũng không tránh
khỏi những bỡ ngỡ. Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho công việc thiết kế còn quá ít, thời gian
thực hiện đề tài không nhiều, khả năng còn hạn chế nên chắc trong quá trình thiết kế sẽ
không tránh khỏi những thiếu sót. Nên rất mong đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy
cô. Sau thời gian làm đề tài bằng chính nổ lực của bản thân và đƣợc sự hƣớng dẫn của
thầy Nguyễn Văn Thành, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong
khoa em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời gian qui định. Một lần nữa cho phép
chúng em xin gửi đến quý thầy cô cùng các bạn lòng biết ơn sâu sắc nhất.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

Mục Lục
PHẦN 1: PHẦN CƠ ............................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC .................................................................. 1
1. Khái niệm cơ bản về điều khiển và điều khiển số .................................................... 1
1.1. Khái niệm ........................................................................................................... 1
1.2. Phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ................................................ 1
1.3. Điều khiển theo kiểu truyền thống ..................................................................... 1
1.4. Điều khiển số ...................................................................................................... 2
1.4.1. Bản chất của điều khiển số .......................................................................... 2
1.4.2. Điều khiển số và hệ thống điều khiển số ..................................................... 2
2. Quá trình phát triển của máy CNC............................................................................ 5
2.1. Quá trình phát triển............................................................................................. 5
2.2. Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam ................................................... 9
2.3. Sự giống và khác nhau giữa máy phay truyền thống và máy phay CNC .......... 9
2.3.1. Giống nhau: ................................................................................................. 9
2.3.2. Khác nhau: ................................................................................................. 10
3. Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số ..................................................... 12
3.1. Các hệ điều khiển số ......................................................................................... 12
3.1.1. Hệ điều khiển NC ( Numerical Control ) .................................................. 12
3.1.2. Hệ điều khiển CNC ( Computerized Numerical Control ) ........................ 13
3.1.3. Hệ điều khiển DNC( Directe Numerical Control ) .................................... 13
3.1.4. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control) .......................................... 14

3.1.5. Hệ thống gia linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System ) .............. 14
3.2. Các dạng điều khiển của máy ........................................................................... 15
3.2.1. Điều khiển theo điểm ................................................................................. 15
3.2.2. Điều khiển theo đƣờng thẳng..................................................................... 16

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

3.2.3. Điều khiển theo biên dạng ( Contour ) ...................................................... 16
3.2.4.Điều khiển 2D ............................................................................................. 17
3.2.5.Điều khiển biên dạng 2.5D ......................................................................... 17
3.2.6. Điều khiển 3D ............................................................................................ 18
3.2.7. Điều khiển 4D, 5D ..................................................................................... 18
4.Hệ tọa độ trên máy CNC và các điểm chuẩn ........................................................... 19
4.1. Hệ tọa độ trên máy CNC .................................................................................. 19
4.2. Hệ tọa độ của các loại máy phay ...................................................................... 20
4.2.1.Máy phay đứng (Hình1.10) ........................................................................ 20
4.2.2. Máy phay nằm ngang (Hình1.11) ............................................................. 20
4.3. Các điểm gốc và điểm chuẩn (Hình1.12) ......................................................... 21
4.3.1.Điểm gốc của máy M(Machine ReferenceZero) ........................................ 21
4.3.2.Điểm chuẩn của máy R (MachineReference Point) ................................... 21
4.3.3.Điểm zero của phôi W (Workpiece Zero Point) ......................................... 21
4.3.4. Điểm gốc của chƣơng trình P (Programmed) ............................................ 22
4.3.5. Điểm chuẩn của gá dao T và điểm gá dao N ............................................. 22
5. Thuật toán nội suy trên máy CNC .......................................................................... 23
5.1. Phƣơng pháp nội suy đƣờng thẳng (linear interpolation) ................................ 23

5.2.Nội suy cung tròn .............................................................................................. 25
5.3.Nội suy xoắn ốc (Helical Interpolation). ........................................................... 28
5.4. Nội suy bậc 3 (Cubic) ....................................................................................... 28
6. Những khái niệm cơ bản về lập trình gia công trên máy CNC ............................... 28
6.1. Qũy đạo gia công .............................................................................................. 29
6.2. Cách ghi kích thƣớc chi tiết.............................................................................. 29
6.2.1.Ghi kích thƣớc tuyệt đối (Hình 1.15) ......................................................... 29
6.2.2. Ghi kích thƣớc tƣơng đối ........................................................................... 30

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

6.3. Lập trình cho máy công cụ CNC ...................................................................... 30
6.3.1. Thông số hình học (Geomatrical Information) .......................................... 31
6.3.2. Thông số công nghệ (Technological Information) .................................... 31
6.3.3. Chƣơng trình gia công ............................................................................... 32
6.4. Các phƣơng pháp lập trình cho hệ điều khiển .................................................. 35
6.4.1. Lập trình trực tiếp trên máy CNC .............................................................. 35
6.4.2. Lập trình bằng tay ...................................................................................... 36
6.4.3. Lập trình với sự trợ giúp của máy tính ...................................................... 37
6.5. Chƣơng trình con và chƣơng trình chính ......................................................... 37
7. Quy trình công nghệ, chủng loại và tính công nghệ của chi tiết ............................. 38
7.1. Đặc điểm của qui trình công nghệ gia công trên máy CNC ............................. 38
7.2.Chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC ............................................. 39
7.3. Yêu cầu đối với công nghệ của chi tiết ............................................................ 39
Chƣơng 2: CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC .......................................................... 41

1. Hệ thống đo chuyển vị trên máy CNC .................................................................... 41
1.1. Hệ thống đo theo kiểu quang học ..................................................................... 41
1.1.1. Đo chuyển vị góc ....................................................................................... 41
1.1.2. Đo chuyển vị dài ........................................................................................ 42
1.2. Hệ thống đo chuyển vị theo số đo tuyệt đối ..................................................... 42
1.3. Nguyên tắc cảm ứng ......................................................................................... 43
1.3.1. Chuyển vị góc ............................................................................................ 43
1.3.2. Chuyển vị dài (thƣớc đo cảm ứng tuyến tính) ........................................... 43
2. Hệ thông tự động điều chỉnh vị trí .......................................................................... 43
2.1. Điều khiển vị trí bằng thƣớc mã hoặc bộ mã góc............................................. 44
2.2. Điều khiển vị trí bằng số với hệ thống đo dịch chuyển bằng gia số ................ 45
2.3. Điều khiển vị trí bằng số nhờ hệ thống đo dịch chuyển tƣơng tự có tính chu kỳ
................................................................................................................................. 46

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

3. Bộ so sánh ............................................................................................................... 47
3.1. Bộ so sánh kiểu gia số ...................................................................................... 47
3.2. Bộ so sánh kiểu tuyệt đối ................................................................................. 47
4. Đo trên máy CNC.................................................................................................... 47
4.1. Đo chi tiết trên máy CNC ................................................................................. 47
4.2. Đo dao trên máy CNC ...................................................................................... 48
Chƣơng 3: CÁC ĐẶC ĐIỂM KINH TÊ - KỸ THUẬT ................................................. 49
Chƣơng 4: CÁC PHƢƠNG ÁN CHO MÔ HÌNH THIẾT KẾ....................................... 51
1. Phƣơng án cho chuyển động chạy dao .................................................................... 51

1.1. Phƣong án phôi cố định .................................................................................... 51
1.2. Phƣơng án phôi di chuyển trên trục Y, dụng cụ di chuyển theo X và Z .......... 52
1.3. Phƣơng án trục z cố định, phôi di chuyển ........................................................ 52
2. Thiết kế phần khung ................................................................................................ 55
3. Các động cơ và công tắc hành trình đƣợc sử dụng ................................................. 55
3.1.Động cơ trục chính ( motor spindle) ................................................................. 55
3.1.1. Động cơ 1 chiều ......................................................................................... 55
3.1.2. Động cơ xoay chiều ................................................................................... 56
3.2. Động cơ dẫn động các trục tọa độ ................................................................... 57
3.2.1. Động cơ bƣớc stepping motor ................................................................... 57
3.2.2. Động cơ 1 chiều (DC motor) ..................................................................... 58
3.2.3. Động cơ SERVO ....................................................................................... 59
3.2.4. Bảng so sánh những đặc điểm cơ bản của 2 loại động cơ (bƣớc và servo):
............................................................................................................................. 60
3.2.5. Giới thiệu về động cơ bƣớc ....................................................................... 61
3.3. Công tắc hành trình .......................................................................................... 64
4. Lựa chọn cơ cấu truyền động. ................................................................................. 65
4.1. Vít me đai ốc .................................................................................................... 65

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

4.1.1. Vít me đai ốc thƣờng ................................................................................. 65
4.1.2. Vít me đai ốc bi.......................................................................................... 66
4.2. Phƣơng án dùng đai .......................................................................................... 67
5. Cơ cấu dẫn hƣớng cho chuyển động chạy dao các trục .......................................... 68

5.1. Cơ cấu ray trƣợt ................................................................................................ 68
5.2. Cơ cấu ngăn kéo ............................................................................................... 69
5.3. Cơ cấu con lăn khối V ...................................................................................... 70
5.4. Cơ cấu trục trƣợt tròn ....................................................................................... 71
6. Nối trục giữa động cơ và trục vít me ...................................................................... 72
7. Kết cấu tổng thể của máy đƣợc thể hiện qua mô hình 3D ...................................... 74
Chƣơng 5: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY........................................................... 76
1. Chọn dao ................................................................................................................. 76
2. Chiều sâu cắt và chiều rộng phay B (mm) .............................................................. 76
3. Lƣợng dao chạy S ................................................................................................... 76
4. Tính tốc độ cắt ......................................................................................................... 77
5. Lực cắt ..................................................................................................................... 79
6. Xác định công suất động cơ điện ............................................................................ 81
6.1. Xác định công suất động cơ truyền động chính ............................................... 81
6.2. Xác định công suất chạy dao ............................................................................ 82
7.Thiết kế động lực học đƣờng truyền dao ................................................................. 83
7.1. Thiết kế bộ truyền vít me- đai ốc bi ................................................................. 83
7.2. Thiết kế gối đỡ trục .......................................................................................... 87
PHẦN 2: ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN .................................................................................... 90
Chƣơng 1: SƠ ĐỒ KHỐI- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC.................................................. 90
1. Board đệm mach3 ................................................................................................... 90
2. Driver motor step .................................................................................................... 90
2.1. Sơ đồ khối:........................................................................................................ 90

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

2.2. Nguyên lý làm việc: ......................................................................................... 91
2.3. Khối công suất ( TB 6560) ............................................................................... 92
2.4. Quan hệ giữa các tín hiệu qua lại trong các khối khác nhau: ........................... 92
2.5. Mối quan hệ giữa 3 tín hiệu đầu vào và động cơ bƣớc: ................................... 92
2.6. Cài đặt chế độ vi bƣớc trên TB6560 ................................................................ 93
2.7. TB 6560 cho phép thay đổi bƣớc mặc định. .................................................... 94
2.8. Giá trị TQ ( TQ1 và TQ2): ............................................................................... 94
3. Driver spindle .......................................................................................................... 95
3.1. Sơ đồ khối:........................................................................................................ 95
3.2. Nguyên lý làm việc: ......................................................................................... 95
3.3. Với việc sử dụng biến trở: ................................................................................ 95
3.4. Tần số xung output: .......................................................................................... 96
4. Charge pump ........................................................................................................... 97
5. Sơ đồ khối hệ thống: ............................................................................................... 97
6. Sơ đồ mắc dây toàn mạch: ...................................................................................... 98
Chƣơng 2: NGUYÊN LÝ VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN. ...................................... 100
1. Nguyên lý điều khiển: ........................................................................................... 100
2. Tìm hiểu về cổng giao tiếp LPT............................................................................ 100
3 . Giao diện và một số chức năng của Mach3 ......................................................... 102
3.1 Trang Program Run (Alt-1) ............................................................................. 102
3.2. Trang MDI Alt-2 (Manual Data Input) .......................................................... 108
3.3. Trang ToolPath (Alt-4) ................................................................................... 110
3.4. Trang Offsets (Alt-5) ...................................................................................... 110
3.5. Trang Setting (Alt6) ....................................................................................... 111
3.6. Trang Diagnostics (Alt7) ................................................................................ 111
4. Cài đặt các thông số của Mach3............................................................................ 112
Chƣơng 3: GIA CÔNG CHI TIẾT MẪU ..................................................................... 118

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

1. Lựa chọn hình dạng chi tiết mẫu ........................................................................... 118
2. Vẽ và lập trình gia công bằng phần mềm mastercam mill 9.1 .............................. 118
3. Xuất G-code .......................................................................................................... 122
4. Set tool và work offset .......................................................................................... 124
5. Gia công thông qua phần mềm điều khiển mach3 ................................................ 124
Chƣơng 4: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY PHAY CNC 3X ........... 127
1. Quy trình vận hành máy: ....................................................................................... 127
2.Quy trình bảo trì máy CNC mini ........................................................................... 127
2.1. Phần Điện-Điện tử. ......................................................................................... 127
2.2. Phần cơ khí ..................................................................................................... 128
2.3. Kết quả đạt đƣợc sau quá trình bảo dƣỡng ..................................................... 128
2.4. Sau khi bảo dƣỡng .......................................................................................... 128
Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .................................. 129
1. Những nội dung đề tài đã thực hiện. ..................................................................... 129
2. Những vấn đề còn tồn tại. ..................................................................................... 129
3. Hƣớng phát triển đề tài: ........................................................................................ 130

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

PHẦN 1: PHẦN CƠ
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC
1. Khái niệm cơ bản về điều khiển và điều khiển số
1.1. Khái niệm
Điều khiển là phƣơng pháp hiệu chỉnh dòng năng từ nguồn cho đến cơ cấu chấp
hành hoặc qui trình công nghệ nào đó để có thể đạt đƣợc một kết quả mong muốn.
1.2. Phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ
Ngƣời ta chia hệ thống điều khiển máy công cụ thành hai loại:
 Điều khiển theo kiểu truyền thống
 Điều khiển số
1.3. Điều khiển theo kiểu truyền thống
Hệ thống điều khiển (HTĐK) theo kiểu này gồm: điều khiển bằng cam, điều khiển
theo quãng đƣờng, điều khiển theo thời gian, điều khiển theo chu kì,.... Nhìn chung các
loại điều khiển này có chung các đặc điểm chính sau đây:
 Điều khiển máy có sự tham gia phần lớn của ngƣời vận hành từ khâu cấp phôi, gá
phôi, hiệu chỉnh dụng cụ cho đến khâu kiểm tra sản phẩm.
 Các thao tác của HTĐK thƣờng khó thay đổi (chính xác là không thay đổi đƣợc).
Do vậy, nó không thích ứng với sự thay đổi sản phẩm.
 Nếu không có sự tham gia của ngƣời vận hành thì cơ cấu máy thực hiện chu trình
làm việc liên tục nhƣ các máy tự động. Với các loại máy này không thay đổi đƣợc
hoặc muốn thay đổi cũng rất phức tạp.
Do vậy, khuynh hƣớng phát triển chung là ngƣời ta muốn có những HTĐK mà nó dễ
dàng thích nghi với sự thay đổi của sản phẩm. Nhìn chung, các HTĐK theo kiểu truyền
thống tuy càng lúc càng đƣợc cải thiện tuỳ theo mức độ cơ khí hoá, tựđộng hoá của nhà
máy sản nhƣng vẫn chƣa thực sự đáp ứng đƣợc nhu cầu của thực tế.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 1

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

1.4. Điều khiển số
1.4.1. Bản chất của điều khiển số
Khi gia công trên các máy công cụ thì chi tiết và dụng cụ cắt thực hiện các chuyển
động tƣơng đối với nhau. Những chuyển động đƣợc lặp đi lặp lại nhiều lần khi gia công
mỗi chi tiết gọi là chu kỳ gia công.
Mỗi chu kỳ gia công đƣợc đặt trƣng bởi hai thành phần đó là: phần kích thƣớc và
phần điều khiển. Hai thông tin không thể thiếu trong bất kỳ một máy điều khiển nào.
Thông tin về kích thƣớc cho phép chúng xác định hành trình của chu kỳ; trong khi đó
thông tin về sự điều khiển cho phép xác định thứ tự của hành trình theo thời gian.
1.4.2. Điều khiển số và hệ thống điều khiển số
*Điều khiển số
Điều khiển số NC (Numerical Control) là một hình thức tự động hoá đặc biệt. Máy
công cụ đƣợc lập trình để thực hiện một dãy có thứ tự các sự kiện với một tốc độ xác định
trƣớc nhằm gia công một chi tiết máy với toàn bộ những kết quả và tham số vật lí hoàn
toàn có thể dự đoán đƣợc. Điều này đƣợc thực hiện là nhờ các bộ vi xử lý. Nó có thể tiếp
nhận và chuyển đổi các dữ liệu gia công thành các tín hiệu điều khiển máy hoạt động và
có thể thay đổi chức năng của nó bằng chƣơng trình ngoài, chứ không phải chỉ thực hiện
một số chức năng cố định nhƣ trƣớc đây.
*Hệ thống điều khiển số
Là hệ thống mà trong đó các hoạt động đƣợc điều khiển là dữ liệu số đƣa vào trực
tiếp ở một điểm nào đó. Hệ thống đó phải tự động dịch chuyển tối thiểu một phần nào đó
của dữ liệu này.
Dữ liệu số là thông tin cung cấp bởi tín hiệu mã nhị phân. Nó đƣợc biểu diễn dƣới
dạng mã số hoặc kí tự. Đây là thông tin cần thiết để tạo ra một chƣơng trình, gọi là
chƣơng trình gia công chi tiết.

Có 2 loại HTĐK: Hệ thống hở và hệ thống kín.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 2


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Hệ thống hở

Hình 1.1:Hệ thống điều khiên số vòng hở
1: Bộ đọc

2: Bộ giải mã

3: Bộ khuếch đại

4: Bàn máy

M: Động cơ
* Đặc điểm của hệ thống điều khiển số vòng hở nhƣ sau:
 Các hệ thống điều khiển đƣợc vận hành theo nhịp thời gian của một đồng hồ
và độc lập với biến ra.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 3

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Không có cảm biến và bộ so sánh. Do đó, muốn đảm bảo chính xác cho
biến ra của cơ cấu chấp hành thì cần có yêu cầu cao về độ chính xác của hệ
truyền động.
 Cấu trúc đơn giản và giá thành thấp.

 Hệ thống kín

Hình 1.2: Hệ thống điều khiển số vòng kín
1: Bộ đọc

2: Bộ giải mã

3: Bộ khuếch đại

4: Bàn máy

5: Bộ so sánh

6: Cảm biến đo vị trí

M: Động cơ
* Đặc điểm của hệ thống điều khiển số vòng hở nhƣ sau:

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 4


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Độ chính xác của biến ra ít phụ thuộc vào hệ truyền động mà phụ thuộc vào
cảm biến.
 Làm việc chính xác và độ tin cậy cao.
Do vậy, hầu hết các HTĐKS hiện nay là hệ thống kín. Các hoạt động điều khiển
đƣợc vận hành qua các sai lệch điều khiển giữa biến vào và biến ra.
*Cấu trúc từng phần của HTĐKS
 Bộ đọc: bao gồm các dữ liệu gia công, mô tả các hoạt động của máy kể cả
hiệu chỉnh dụng cụ dƣới dạng từng câu lệnh của chƣơng trình. Nó đƣợc in
vào băng đục lỗ. Và chỉ khi nào mỗi một dòng lệnh đƣợc hoàn thành nhiệm
vụ thì một dòng lệnh khác đƣợc đọc.
 Bộ giải mã: nhiệm vụ biến nội dung dòng lệnh thành tín hiệu điều khiển.
 Bộ so sánh: so sánh giá thực của biến ra để chấp hành với giá trị biến vào
của hệ điều khiển. Sai lệnh này nếu có sẽ đƣợc biến thành tín hiêụ điều
khiển.
 Bộ khuếch đại: dùng để biến đổi mức tín hiệu cần thiết cho mục đích điều
khiển.
 Cảm biến: dùng đo giá trị thực của biến ra. Sau đó, cung cấp cho bộ so sánh
dƣới dạng tín hiệu, thƣờng là tín hiệu điện s.
2. Quá trình phát triển của máy CNC
2.1. Quá trình phát triển
Điều khiển số NC (Numerical Control) là phƣơng pháp tự động điều chỉnh các máy
công tác (máy công cụ, Robot, băng tải vận chuyển phôi liệu, chi tiết gia công, sản

phẩm,...) trong đó các hành động bị điều khiển đƣợc tạo ra trên cơ sở cung cấp các dữ liệu
ở dạng mã nhị phân. Nó đƣợc biểu diển dƣới dạng các con số thập phân, các chữ cái và kí
hiệu đặc trƣng tạo thành một chƣơng trình làm việc của thiết bị hay của hệ thống.
Trƣớc đây, cũng đã có những quá trình gia công cắt gọt đƣợc điều khiển theo
chƣơng trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực,....

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 5


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

Ngày nay, với sự tiến bộ vƣợt bậc của KH- KT, nhất là trong lĩnh vực ĐKS và tin học đã
tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà chế tạo máy nghiên cứu và ứng dụng đƣa vào các máy
công cụ truyền thống các HTĐK tự động. Biến các máy công cụ này thành các máy điều
khiển theo chƣơng trình số, gọi là các máy CNC(Computrized Numerical Control).
Việc sử dụng các máy CNC cho phép giảm khối lƣợng gia công chi tiết, nâng cao độ
chính xác gia công và hiệu quả kinh tế; đồng thời cho phép rút ngắn đƣợc chu kỳ sản
xuất. Do đó, hiện nhiều nƣớc trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi công nghệ mới
này vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. Đặc biệt là chế tạo các khuôn mẫu chính xác, các chi tiết
đòi hỏi độ chính xác và độ phức tạp cao.
Xuất phát từ ý tƣởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp, liên
tục nhƣ các máy công cụ ĐKS ngày nay đƣợc thực hiện từ mãi thế kỉ XIV. Khi ở châu Âu
ngƣời ta dùng các chốt hình trụ để điều khiển các chuyển động của các hình trang trí trên
đồng hồ lớn của nhà thờ.
Năm 1808, Joseph M. Jacquard dùng những tấm tôn đục lỗ để điều khiển tự động
các máy dệt.

Năm 1863, M. Fourneaux phát minh ra đàn Piano nỗi tiếng thế giới. Với băng giấy
đục lỗ làm vật mang tin.
Năm 1938, Claud E. Shannon trong khi làm luận án tiến sĩ đã đi đến kết luận rằng
việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu có thể thực hiện bằng mã nhị phân.
Từ năm 1949 đến 1952, Jonh Parsons và Học viện kỹ thuật Massachusett
(Massachusett Institute Of Technology) đã thiết kế “một hệ thống điều khiển dành cho
máy công cụ, để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một
máy tính, làm bằng chứng cho một chức năng gia công chi tiết ” theo hợp đồng của
Không lực Hoa Kỳ.
Cũng trong thời gian này, Parsons cùng với đồng nghiệp của ông đã đƣa ra 4 tiên đề
cơ bản sau:
 Những vị trí đƣợc tính ra trên một biên dạng đƣợc ghi nhớ vào băng đục lỗ.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 6


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Các đục lỗ đƣợc đọc trên máy một cách tự động.
 Những vị trí đã đƣợc đọc ra đƣợc liên tục truyền đi và đƣợc bổ sung thêm tính toán
cho các giá trị trung gian nội tại.
 Các động cơ servo (vô cấp tốc độ ) có thể điều khiển đƣợc chuyển động các trục.
Năm 1952, chiếc máy phay ĐKS đầu tiên ra đời mang tên là “ Cincinnate Hydrotel ”
có trục thẳng đứng do Học viện kỹ thuật Masssachusett cung cấp. Đơn vị điều khiển đƣợc
lắp bằng các bóng đèn điện tử chân không, điều khiển 3 trục nhận dữ liệu thông qua băng
đục lỗ mã nhị phân.

Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo đƣợc thiết bị
điều khiển NC công nghiệp đầu tiên, nhƣng vẫn còn dùng bóng đèn điện tử chân không.
Năm 1958, “ công cụ lập trình tự động APT ” (Automatically Programmed Tool) ra
đời. Đánh dấu một bƣớc phát triển mới về lập trình cho máy. Trong thời gian đó, giới
công nghệp nói chung đã bắt đầu nhận ra những ƣu thế tiềm tàng của kỹ thuật ĐKS. Điều
đó buộc họ phải xem xét một cách nghiêm túc, chặt chẽ và kỹ càng những vấn đề về
nghành chế tạo máy của chính họ.Đồng thời họ cũng phải suy xem cái kỹ thuật công nghệ
mới này có thể giúp đỡ họ nhƣ thế nào để cải tiến phƣơng pháp hiện có của họ. Ngƣời ta
nhanh chóng nhận ra rằng, phần lớn các bài toán cắt gọt kim loại nhƣ: Khoan lỗ, tiện,
phay đƣờng thẳng, không nhất thiết đòi hỏi tới bộ điều khiển hiện đại, sử dụng những
phƣơng máy tính hoá.
Thế nhƣng, việc ứng dụng ngay cả dạng cơ bản nhất của APT cho những thành phần
hình học đơn giản cũng vừa cồng kềnh, vừa rắc rối và vừa đắt tiền.
Do vậy, nhiều ngôn ngữ đơn giản hơn dùng cho mục đích đặc biệt đã đƣợc phát
triển. Tuy nhiên, đa số các ngôn ngữ này điều lấy APT làm gốc. Rồi cho đến giữa những
thập niên 70, 80, với sự phát triển của công nghệ vi xử lí. Lần dầu tiên nó đƣợc đƣa vào
thiết bị điều khiển số có sự hỗ trợ của máy tính, tạo một bƣớc nhảy khổng lồ trong lĩnh
vực ĐKS.Từ các máy ĐKS NC trở thành những máy ĐKS CNC (Computeized Numerical
Control), tức là những máy công cụ điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính. Mặc khác,
cùng với những mô đun điện tử dùng để lƣu trữ dữ liệu và tạo xung, bộ vi xử lí hình thành

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 7


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

trung tâm đóng ngắt và tính toán của tất cả mọi điều khiển số CNC hiện đại. Tốc độ
chuyển nhanh của các phần tử này đủ để đƣa ra nhiều chức năng và nhiệm vụ tính toán
khác nhau mà không làm ảnh hƣởng đến nhịp độ làm việc của các máy công cụ ghép nối
với chúng. Nhƣng nếu một bộ vi xử lí nào đó tỏ ra không đủ thực hiện mọi chức năng yêu
cầu trong chu trình thời gian cực đại cho phép, thì khi đó có thể thêm vào đơn vị xử lí thứ
2 hoặc thậm chí thứ 3 sử dụng song song hoặc luân phiên cho những nhiệm vụ đặc biệt.
Rồi từ thập niên 80 trở đi, với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng
cục bộ và liên thông đã tạo điều kiện cho các nhà chế tạo thực hiện việc nối kết giữa các
máy CNC riêng lẽ (CNC Machine Tools) lại với nhau tạo thành các trung tâm gia công
DNC (Directe Numerical Control) nhằm khai thác một cách có hiệu quả nhất nhƣ: cách
bố trí, sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất,.... Và cũng dựa trên nền
công nghệ này, một chuỗi các loại thiết bị, phần mềm và hệ thống đƣợc phát triển không
ngừng bởi các viện nghiên cứu và công nghệ khác nhau trên thế giới. Nhằm thoả mãn về
nhu cầu thiết kế và chế tạo đặc biệt. Đó là những phần mềm thiết kế và gia công tạo hình
theo công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Desgin/ Computer Aided Manufacturing)
theo hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) và cao hơn là việc
chế tạo và gia công chi tiết đƣợc thực hiện toàn bộ qua máy tính, ngƣời ta gọi là tổ hợp
CIM (Computer Intergraded Manufacturing).
Cho đến năm 2003 này, lịch sử phát triển của máy công cụ ĐKS đã đƣợc 51năm
tuổi. Nó đã đƣợc phát triển và ứng dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới. Từ những
ứng dụng gia công đơn giản nhƣ việc di chuyển từ điểm đến điểm của máy khoan đến
những máy công cụ điều khiển 2 trục nhƣ máy tiện, điều khiển 3 trục nhƣ máy phay,...và
cho đến những nhiệm vụ tự động gia công nhiều trục và độ phức tạp cao nhƣ: các khuôn
rèn dập, các khuôn đúc áp lực, cánh tuabin và những chi tiết phức tạp của máy bay, tàu
thuỷ,... Ngoài ra, ngày nay máy CNC còn đƣợc dùng vào việc kiểm tra giám sát, điện báo
điện tín và nhiều lĩnh vực khác đã đem lại chất lƣợng và hiệu quả kinh tế rất đáng kể.
Trong tƣơng lai, với lợi thế về sự ghép nối các hệ thống CNC riêng lẽ với nhau để tạo
thành mạng sẽ đƣợc phát huy trong chiến lƣợt gia công toàn cầu. Trong đó, dòng thông
tin đƣợc thu phát, chuyển giao bằng hệ thống vệ tinh, đảm nhiệm mối liên kết giữa nhu

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 8


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

cầu thị trƣờng- đơn đặt hàng- nhà thiết kế- nhà chế tạo- nhà cung cấp- nhà tiêu thụ ,...
trong mạng liên thông toàn cầu WAR (World Area Netword).
2.2. Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam
Ở Việt Nam trƣớc năm 1990 khi nhắc đến công nghệ NC, CNC quả là rất xa lạ và ít
ngƣời biết đến nó.
Bắt đầu từ năm 1991, thông qua một số dự án chuyển giao công nghệ, hợp tác với
nƣớc ngoài nhƣ : dự án “ Chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn
mẫu ”. Lúc đó các công nghệ CNC nhƣ: máy phay CNC, máy tiện CNC, đo lƣờng
CNC,... lần đầu tiên đƣợc giới thiệu và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà chuyên môn
cũng nhƣ của các doanh nghiệp trong nƣớc và liên doanh với ngoài. Hiện nay, nhiều nhà
máy cơ khí trong nƣớc đã và đang có những dự án đầu tƣ các dây chuyền sản xuất với
phần lớn thiết bị trong dây chuyền là các máy CNC. Mặc dù, công nghệ CNC du nhập
vào Việt Nam trong một thời gian ngắn nhƣng có thể nói công nghệ này đã có một chỗ
đứng tại Việt Nam và tin chắc trong những năm tới đây công nghệ này sẽ đƣợc dùng
nhiều trong các xí nghiệp, phân xƣởng, nhà máy ở nƣớc ta. Vì nó đem lại hiệu quả kinh tế
rất cao. Đặc biệt trong điều kiện sản xuất hiện nay ở nƣớc ta. Do vậy, việc đẩy mạnh ứng
dụng công nghệ CNC là một nhu cầu cần thiết đối với các cơ sở sản xuất nói chung và
nghành chế tạo máy nói riêng.
2.3. Sự giống và khác nhau giữa máy phay truyền thống và máy phay CNC
2.3.1. Giống nhau:
 Cấu trúc tổng thể

Nói chung tƣơng tự nhau là cùng sử dung bàn máy hình chữ thập nhằm nâng độ
cứng cho máy.
 Chức năng:
 Dùng để gia công các bề mặt: mặt phẳng, mặt định hình.
 Gia công các rãnh: rãnh thẳng, rãnh nghiêng, rãnh xoắn.
 Gia công bánh răng.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 9


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

2.3.2. Khác nhau:
 Máy phay truyền thống
 Về mặc kết cấu hộp tốc độ
Trong máy phay vạn năng ngƣời ta sử dụng một động cơ điện xoay chiều có công
suất lớn với một cấp tốc độ thông qua bộ truyền cơ khí gồm các bánh răng di trƣợt để thay
đổi tốc độ, các tốc độ này đƣợc truyền đến đầu trục chính tạo ra tốc độ
quay cho trục chính, thông qua các bánh răng ghép nối giữa hộp tốc độ với trục
chính. Với hệ truyền động này do ma sát sinh ra giữa các băng ăn khớp, trọng lƣợng của
các bánh răng, của các trục, ma sát giữa ổ và trục tất cả tạo nên một mômen cản rất lớn,
nên mômen mở máy của động cơ phải lớn. Ngoài ra, do ma sát sinh ra làm tiêu hao một
phần công suất của động cơ làm ảnh hƣởng đến độ chính xác của máy. Sự rung động lớn
cũng ảnh hƣởng không nhỏ đến chất lƣợng bề mặt gia công chi tiết.
 Về kết cấu hộp chạy dao:
Cũng sử dụng một động cơ điện xoay chiều có một cấp tốc độ để truyền chuyển

động và công suất chạy dao cho bàn máy theo 3 phƣơng X, Y, Z trong không gian. Để
thay đổi đƣợc tốc độ ngƣời ta dùng hộp giảm tốc cơ khí (gồm các bánh răng di trƣợt) để
tạo ra một số cấp tốc độ nhất định (điều khiển tốc độ phân cấp). Giữa các phƣơng chuyển
động X, Y, Z không có sự phối nhau mà chúng chỉ chuyển động độc lập. Bộ truyền vít me
- đai ốc dùng để truyền chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến cho bàn máy với
độ tự hãm tốt. Tuy nhiên, do có khe hở giữa vítme và đai ốc nên tạo nên sự va đập và dao
động khi đảo chiều chuyển động. Đƣờng truyền chuyển động tƣơng đối dài, làm tiêu hao
nhiều công suất. Khi cần định vị hành trình máy ngƣời ta dùng các cữ chặn có sự tác động
của con ngƣời.
Ngoài ra sự tác động của nhiệt lƣợng, sự rung động làm cho máy thiếu chính xác và
khó khắc phục.
 Hệ thống điều khiển :

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 10


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Các HTĐK dùng để đóng mở các nguồn động, thay đổi chuyển động của dao,
thay đổi số vòng quay của trục chính, gá đặt phôi, tháo chi tiết, bôi trơn,...
thƣờng là HTĐK cơ khí.
 Công việc điều khiển máy điều do ngƣời thợ điều khiển bằng tay nhƣ: điều
khiển số vòng quay, kiểm tra vị trí dung cụ và chi tiết,... phụ thuộc vào tay
nghề của ngƣời thợ.
 Nhƣợc điểm :
 Dễ sinh phế phẩm khi gia công chi tiết.

 Khó gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp.
 Hiệu quả kinh tế không cao.
Tuy nhiên, ngày nay nó vẫn đƣợc dùng nhiều trong các phân xƣởng và nhà máy.
 Máy phay CNC
 Hộp tốc độ:
Do yêu cầu đƣờng truyền động ngắn nhƣng phải đảm bảo đƣợc phạm vi điều chỉnh
động học, để máy đáp ứng nhanh và ổn định ngƣời ta dùng động cơ điện xoay chiều có
thể thay đổi đƣợc tốc độ bằng bộ biến đổi tần số. Vì đƣờng truyền ngắn nên ít hao tổn
công suất, thời gian đáp ứng nhanh và công suất cắt cao.
 Hộp chạy dao:
 Ngoài việc truyền công suất chạy dao cần thiết, khi gia công các chi tiết khác
nhau nhƣ ở máy công cụ vạn năng thì hệ truyền động phải đảm bảo cho cơ cấu
chấp hành định vị nhanh và chính xác cao. Để đáp ứng đƣợc điều kiện này thì
hệ thống truyền động phải đƣợc thiết kế theo một hệ thống kín.
 Sự chuyển động của bàn máy trong không gian có sự phối hợp nhịp nhàng của
3 trục X, Y, Z. Do vậy, trong các máy ĐKS ngƣời ta sử dụng động cơ bƣớc
điều khiển vô cấp tốc độ, tạo ra sự dịch chuyển theo 3 phƣơng trong hệ toạ độ
Đề Các .
 Để biến chuyển động quay của trục động cơ thành chuyển động tịnh tiến của
bàn máy, ngƣời ta bộ truyền vít me-đai ốc bi.
 Hệ thống điều khiển:

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 11


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

 Quá trình gia công chi tiết đƣợc thực hiện một cách tự động. Tuy nhiên, trƣớc
khi gia công một chi tiết nào ngƣời ta phải đƣa vào máy một chƣơng trình đã
đƣợc lập sẵn theo biên dạng của chi tiết đó. HTĐK thực hiện các lệnh này và
kiểm tra chúng nhờ một hệ thống đo dịch chuyển của bàn trƣợt máy.
 Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác của hệ thống đo.
 Chất lƣợng gia công ổn định.
 Có thể gia công những chi tiết phức tạp mà máy công cụ thƣờng không gia
công đƣợc.
 Tháo và kẹp chi tiết một cách tự động.
 Đem lại hiệu quả kinh tế rất cao.
Ngày nay, các máy CNC chiếm phần lớn trong các dây chuyền sản xuất của phân
xƣởng, nhà máy có qui mô lớn.
3. Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số
3.1. Các hệ điều khiển số
3.1.1. Hệ điều khiển NC ( Numerical Control )
Với hệ điều khiển này các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều
máy đƣợc cho dƣới dạng dãy các con số. Tất cả đƣợc ghi vào băng đục lỗ dƣới dạng các
câu lệnh của chƣơng trình. Các thông tin này đƣợc đƣa vào hệ điều khiển, nó đƣợc mã
hoá và tách thành các thông tin hình học và thông tin công nghệ.
 Thông tin hình học (Geometrical Information): là hệ thống thông tin điều khiển các
chuyển động giữa dao và chi tiết. Nó ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình tạo hình bề
mặt (hình thành đƣờng sinh và đƣờng chuẩn của bề mặt hình học).
 Thông tin công nghệ (Technological Information): là hệ thống thông tin cho phép
máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu: chiều sâu cắt, tốc độ
chạy dao, số vòng quay trục chính,....
 Nguyên tắc làm việc của hệ điều khiển NC là: Sau khi mở máy các lệnh thứ nhất và
thứ hai đƣợc đọc. Khi quá trình đọc kết thúc thì máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ
nhất. Trong khi đó, thông tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ điều khiển.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 12


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong thì lệnh thứ hai bắt đầu làm việc. Trong khi đó
lệnh thứ ba đƣợc đọc và ghi vào bộ nhớ tại vị trí mà lệnh thứ hai vừa đƣợc giải
phóng. Và quá trình đọc dịch nhƣ vậy cho đến hết chƣơng trình.
 Nhƣợc điểm của hệ điều khiển NC là:
 Khi gia công các chi tiết tiếp theo thì hệ điều khiển phải đọc lại tất cả các lệnh
từ đầu. Điều này dễ gây nhầm lẫn, sai xót của bộ tính toán trong hệ điều khiển.
Do đó, dễ gây phế phẩm đối với chi tiết gia công.
 Chƣơng trình dễ bị lỗi do băng đục lỗ, băng từ bị nhiễm bẩn hoặc bị mòn.
 Khó thay đổi chƣơng trình.
3.1.2. Hệ điều khiển CNC ( Computerized Numerical Control )
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là có sự tham gia của máy tính. Trong hệ
điều khiển này, các nhà chế tạo máy đã cài đặt vào máy tính một chƣơng trình điều khiển
riêng cho từng loại máy. Với hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh chƣơng
trình hoạt động của bản thân nó. Các chƣơng trình có thể đƣợc nạp vào nhớ toàn bộ một
lúc hoặc từng lệnh.Các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng lệnh riêng rẽ mà còn cho
nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều này cho phép giảm tối thiểu số câu lệnh của
chƣơng trình; từ đó nâng cao độ tin cậy và khả năng làm việc của máy. Ngoài ra, so với
hệ điều khiển NC hệ điều khiển CNC có kích thƣớc nhỏ hơn và giá thành cũng thấp hơn
nhƣng hiệu quả đạt đƣợc thì lại rất cao.
3.1.3. Hệ điều khiển DNC( Directe Numerical Control )
Hệ điều khiển DNC là sự kết nối giữa các máy CNC riêng rẽ với nhau thành một

trung tâm gia công và chịu sự chi phối của các máy tính trung tâm.
Tất cả các chƣơng trình CNC sẽ đƣợc lƣu trữ trên đĩa cứng của máy tính và có thể
gọi trực tiếp theo nhu cầu từng máy. Trong một số trƣờng hợp, máy tính đóng vai trò
trong việc chỉ đạo lựa chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ƣu tiên để phân đi các máy
khác nhau.
Ngoài ra, nó còn khả năng truyền dữ liệu nhanh và nối ghép vào hệ thống gia công
linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System ).

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 13


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

3.1.4. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control)
HTĐK 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, nhằm loại những ảnh hƣởng của các
yếu tố đến độ chính xác gia công nhƣ : lƣợng dƣ gia công, độ mòn dụng cụ, lƣợng chạy
dao,...
HTĐK thích nghi có 2 loại:
 Điều khiển thích nghi cƣỡng bức ACC (Adaptive Control Contrain ).
 Điều khiển thích nghi tối ƣu ACO ( Adaptive Control Optimation ).
Với hệ thống điều khiển ACC chủ yếu dùng để điều khiển giới hạn các thông số cắt
gọt còn hệ thống điều khiển ACO dùng cho việc điều khiển tối ƣu hoá các quá trình gia
công nhằm giảm thời gian gia công và giá thành sản phẩm.
Hệ thống điều khiển thích nghi ngày càng phát triển, điều đó làm tăng hiệu quả quá
trình gia công cắt gọt trên các máy công cụ.

3.1.5. Hệ thống gia linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System )
Là hệ thống có thể gia công một chủng loại chi tiết có mức độ khác nhau nhất định,
với số lƣợng và thứ tự gia công tuỳ ý.
Một hệ thống gia công linh hoạt thƣờng có 3 yếu tố cơ bản sau:
 Các trạm gia công.
 Lƣu trữ và vận chuyển nguyên vật liệu.
 Hệ thống điều khiển máy tính.
Ngoài ra, một yếu quan trọng của hệ thống điều khiển FMS là con ngƣời. Con ngƣời
ở đây chỉ đảm nhận công việc quản lí và điều hành hệ thống chế tạo; còn từng nguyên
công do máy thực hiện một cách tự động theo chƣơng trình cài đặt sẵn.

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 14


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

3.2. Các dạng điều khiển của máy
Nhƣ ta đã biết, các máy CNC khác nhau có thể gia công đƣợc các bề mặt khác nhau
do sự chuyển động tƣơng đối giữa dao và chi tiết cần gia công nhƣ: các lỗ, mặt phẳng, các
mặt định hình,... .
Do đó các dạng điều khiển của máy chia thành 3 loại sau:
 Điều khiển theo điểm.
 Điều khiển theo đƣờng.
 Điều khiển theo biên dạng ( Contour )
3.2.1. Điều khiển theo điểm
Đƣợc dùng để gia công các lỗ bằng các phƣơng pháp khoan, khoét, doa, và cắt ren

lỗ. Trong quá trình gia công, chi tiết đƣợc cố định trên bàn máy còn dụng cụ thực hiện
việc chạy dao nhanh đến vị trí đã đƣợc lập trình. Trong khi dịch chuyển nhanh dao cụ
không thực hiện việc cắt gọt. Chỉ khi nào đạt đƣợc toạ độ theo yêu cầu thì nó mới bắt đầu
thực hiện các chuyển động cắt gọt.

Hình 1.3: Điều Khiển điểm

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 15


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

Ví dụ:
Khi gia công hai lỗ M(xM, yM) và N(xN, yN) trong hệ toạ độ Oxy (Hình 1-3).
Chúng ta có thể điều khiển theo các cách sau:
Đầu tiên cho dụng cụ thực hiện chạy dao nhanh đến điểm M. Sau đó, thực hiện việc
gia công lỗ M. Khi gia công xong tiến hành rút dao và chạy nhanh đến điểm N để gia
công lỗ N. Quá trình dịch chuyển từ M đến N đƣợc thực bằng hai cách:
 Quỹ đạo dịch chuyển theo MM1KN song song với trục Ox, Oy.
 Quỹ đạo chuyển động theo đƣờng tối ƣu MKN.
3.2.2. Điều khiển theo đƣờng thẳng
Là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cắt đƣợc thực hiện lƣợng chạy dao theo
một đƣờng thẳng nào đó (Hình 1.4a).
3.2.3. Điều khiển theo biên dạng ( Contour )
Là dạng điều khiển cho phép thực hiện chạy dao nhiều trục cùng một lúc, nghĩa là
nó có thể gia công một đƣờng cong bất kì trên mặt phẳng hay trong không gian (Hình

1.4b).

Hình 1.4a: Điều khiển theo đƣờng

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Hình 1.4b: Điều khiển theo biên dạng

Trang 16


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thành

Tuỳ theo số trục đƣợc điều khiển đồng thời khi gia công mà ngƣời ta chia thành các
dạng điều khiển: 2D, 2.5D, 3D, 4D, 5D,....
3.2.4. Điều khiển 2D
Cho phép thực hiện chạy dao theo 2 trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công.
Riêng đối với máy phay trục thứ 3 thực hiện việc ăn dao theo chiều sâu, nó đƣợc điều
khiển một cách độc lập so với 2 trục kia (Hình 1.5)

Hình1.5:Điều khiển đƣờng 2D
3.2.5. Điều khiển biên dạng 2.5D
Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để tạo một đƣờng cong phẳng
còn trục thứ 3 đƣợc điều khiển độc lập. Tuy nhiên, nó khác với điều khiển 2D ở chổ hai
trục đƣợc điều khiển đồng thời có thể đổi vị trí cho nhau (Hình1-6).

Hình1.6:Điều khiển 2.5D

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh

Trang 17