Nghiên cứu quy luật phân bố độ chính xác gia công trên máy tiện CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN NHẬT MINH

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU QUI LUẬT PHÂN BỐ ĐỘ
CHÍNH XÁC GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN
CNC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
MÃ SỐ :

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS TRẦN ĐỨC QUÝ

Hà Nội – Năm 2012


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU

1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TIỆN CNC

4

1.1. Khái niệm cơ bản về điều khiển số

4

1.1.1. Bản chất của điều khiển số

4

1.1.2. Hệ điều khiển NC và CNC

4

1.1.2.1. Hệ điều khiển NC ( Numerical Control)

4

1.1.2.2. Hệ điều khiển CNC

5

1.2. Máy công cụ CNC

5

1.2.1. Máy công cụ CNC

5

1.2.2. Hệ trục tọa độ của máy công cụ CNC

6

1.2.3. Các điểm chuẩn

6

1.2.3.1. Điểm chuẩn M của máy (điểm gốc O của máy)

6

1.2.3.2. Điểm O của chi tiết (điểm W)

7

1.2.3.3. Điểm chuẩn của dao (P)

7

1.2.3.4. Điểm chuẩn của giá dao T và điểm gá dao N

7

1.2.3.5. Điểm điều chỉnh dao E

8

1.2.3.6. Điểm gá đặt (hay điểm tỳ) A

8

1.2.3.7. Điểm O của chương trình

9

1.2.3.8. Các điểm chuẩn khác F, K

9


1.3 Các bộ phận chính của máy tiện CNC

9

1.3.1. Ụ đứng

10

1.3.2. Truyền động chính

10

1.3.3. Truyền động chạy dao

10

1.3.4. Mâm cặp

11

1.3.5. ụ động

11

1.3.6. Hệ thống bàn xe dao

11

1.3.7. Bảng điều khiển

13

1.4. Kỹ thuật tiện CNC và việc ứng dụng ở nước ta hiện nay
1.4.1 Khái niệm và đặc trưng cơ bản của các máy tiện CNC
1.4.2. Tổ chức lập trình và những vấn đề cần chú ý khi lập trình
để đảm bảo độ chính xác gia công
1.4.2.1. Tổ chức lập trình gia công trên máy tiện CNC
1.4.2.2. Một số vấn đề cần chú ý khi lập trình để đảm bảo
độ chính xác khi gia công tiện
1.4.3. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy gia công CNC và việc
khai thác, sử dụng hiện nay
1.4.3.1. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy gia công CNC

14
15
18
18
20
23
23

1.4.3.2. Tình hình khai thác, sử dụng máy gia công CNC ở

một số doanh nghiệp tại Việt Nam hiện nay

24

1.5. Kết luận chương 1

25

Chương 2: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH QUI LUẬT PHÂN BỐ ĐỘ CHÍNH XÁC
GIA CÔNG

26


2.1 Độ chính xác gia công

26

2.1.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công:

26

2.1.2.Các phương pháp đạt độ chính xác gia công trên máy

27

2.1.2.1. Phương pháp cắt thử từng kích thước riêng biệt

27

2.1.2.2. Phương pháp tự động đạt kích thước

28

2.1.3. Các nguyên nhân sinh ra sai số gia công
2.1.3.1. Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống không
đổi:

29
29

2.1.3.2. Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống thay đổi:

29

2.1.3.3. Các nguyên nhân sinh ra sai số ngẫu nhiên:

29

2.2. Các phương pháp xác định độ chính xác gia công

30

2.2.1. Phương pháp thống kê kinh nghiệm

30

2.2.2. Phương pháp xác suất thống kê .

30

2.2.3. Phương pháp tính toán phân tích

34

2.3. Qui luật phân bố độ chính xác gia công

36

2.3.1. Qui luật phân bố chuẩn (Qui luật GAUSS)

36

2.3.2. Quy luật phân bố chuẩn Logarit

43

2.3.3. Qui luật xác suất đều

44

2.3.4. Quy luật phân bố hình tam giác

47

2.3.5. Quy luật phân bố lệch tâm

48

2.3.6. Quy luật môđun hiệu hai thông số.

49


2.4. Tổng hợp các quy luật

52

2.5. Kết luận chương 2.

55

Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ HỆ
THỐNG TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

56

3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm.

56

3.2. Hệ thống trang thiết bị thí nghiệm.

56

3.2.1. Xác định chế độ cắt dùng trong thực nghiệm.

56

3.2.2. Dụng cụ cắt dùng trong thực nghiệm

57

3.2.3. Dung dịch trơn nguội.

57

3.2.4. Phôi dùng trong thực nghiệm.

57

3.2.4.1 Thành phần và cơ tính hóa học của thép 40X.

57

3.2.4.2 Thành phần và cơ tính hóa học của thép C45.

58

3.2.5.Máy gia công dùng trong thực nghiệm

59

3.2.6. Thiết bị đo dùng trong thực nghiệm

60

3.3. Trình tự tiến hành thực nghiệm .

62

3.4 Kết luận chương 3.

62

chương 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

63

4.1. Phương pháp tiến hành thực nghiệm

63

4.2. Xử lý số liệu thực nghiệm.

63

4.2. 1. Xử lý số liệu thực nghiệm đối với thép 40X
4.2.1.1. Xác dịnh đặc tính của phân bố và xây dựng đường
cong lý thuyết và đường cong thực nghiệm

63
64


4.2. 1.2. Đánh giá các thông số của quy luật phân bố nhờ
khoảng tin cậy

70

4.2.1.3 . Kiểm tra giả thuyết về quy luật phân bố

71

4.2. 1.4. Đánh giá độ chính xác gia công.

73

4.2.2 Xử lý số liệu thực nghiệm đối với thép C45

75

4.2.2.1 Xác dịnh đặc tính của phân bố và xây dựng đường
cong lý thuyết và đường cong thực nghiệm

75

4.2. 2.2. Đánh giá các thông số của quy luật phân bố nhờ
khoảng tin cậy

81

4.2.2.3 . Kiểm tra giả thuyết về quy luật phân bố

81

4.2. 2.4. Đánh giá độ chính xác gia công.

84

4.3 Kết luận chương 3.

85

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

86

TÀI LIỆU THAM KHẢO

87


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

KÍ HIỆU

Ý NGHĨA

ĐƠN VỊ

NC

Numerical Control

CNC

Computer Numerical Control

z

Sai số theo phương trục Z

mm

x

Sai số theo phương trục X

mm

R

Sai số gia công về bán kính

mm

Rlt

bán kính cung khi lập trình

mm

Rt

Bán kính cung gia công thực tế

mm

rd

Bán kính mũi dao

mm

V

Vận tốc cắt khi tiện

m/p

S

Chiều sâu cắt khi tiện

mm

t

Lượng tiến dao khi tiện

(x)

Mật độ xác suất

x

Đại lượng ngẫu nhiên



Sai số bình phương trung bình của đại lượng ngẫu nhiên
(của x từ X );

X

Giá trị trung bình (kỳ vọng toán học của x);

e

Cơ số logarit tự nhiên (e = 2,71828)

mm/vg

mm


P

Xác suất

Φ(t)

Hàm Laplace

F(x)

Hàm tích phân

n

Số lượng của đại lượng ngẫu nhiên (số chi tiết trong loạt
được kiểm tra )

τ

Hệ số độ lệch đỉnh

α

Hệ số độ không đối xứng

xi

Giá trị trung bình của khoảng chia;

fi

Tần số thực nghiệm (số chi tiết) trong khoảng chia;

c

Giá trị của khoảng chia

mm

s

Sai lệch bình phương trung bình

mm

f’

Tần số lý thuyết

cái

mx

Tần suất xuất hiện của chi tiết

cái

f

Tần số thực nghiệm

cái

σ0

Giới hạn tin cậy

N'x

Tần số tích lũy lý thuyết

cái

Nx

Tần số tích lũy thực nghiệm

cái

Δn

Sai số hệ thống cố định

mm

Δc

Sai số ngẫu nhiên

mm

Δ

Sai số gia công tổng cộng

mm

cái

mm
cái

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Chế độ cắt cho cả 2 loại vật liệu

56

Bảng 3.2. Bảng Thành phần hóa học của thép 40X.

57

Bảng 3.3. Bảng Thành phần hóa học của thép C45.

58

Bảng 4.1 Kết quả đo đường kính ngoài của trục đối với thép 40X

63

Bảng 4.2. Bảng phân bố thực nghiệm của x đối với thép 40X

65

Bảng 4.3 Bảng xác định đặc tính của phân bố đối với thép 40X

66

Bảng 4.4 Tính tần số lý thuyết của quy luật chuẩn đối với thép 40X

67

Bảng 4.5 Tọa độ các điểm của đường cong phân bố chuẩn

67

Bảng 4.6 Tính tần số lý thuyết của quy luật chuẩn bằng hàm Φ(t)
đối với thép 40X

70

Bảng 4.7 Tính λ đối với thép 40X theo công thức (3.8)

71

Bảng 4.8 Tính λ đối với thép 40X theo công thức (3.9)

72

Bảng 4.9 Tính chỉ tiêu χ2 đối với thép 40X

72

Bảng 4.10. Kết quả đo đường kính ngoài của trục đối với thép C45

74


Bảng 4.11. Bảng phân bố thực nghiệm của x đối với thép C45

76

Bảng 4.12 bảng xác dịnh đặc tính của phân bố đối với thép C45

77

Bảng 4.13. Tính tần số lý thuyết của quy luật chuẩn đối với thép C45

78

Bảng 4.14 Tính tần số lý thuyết của quy luật chuẩn bằng hàm Φ(t)
đối với thép C45.

80

Bảng 4.15 Tính λ đối với thép C45 theo công thức (3.8)

81

Bảng 4.16 Tính λ đối với thép C45 theo công thức (3.9)

82

Bảng 4.17 Tính chỉ tiêu χ2 đối với thép C45

83


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Hệ trục tọa độ

6

Hình 1.2- Điểm M của máy khoan cần (a), của máy phay đứng (b)

6

Hình 1.3 Điểm chuẩn của dao

7

Hình 1.4- Điểm của giá dao T và điểm gá dao N

8

Hình 1.5- Điểm gá đặt A

8

Hình 1.7. Cấu tạo bên ngoài của máy tiện CNC

9

Hình 1.8. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC

10

Hình 1.9. Hệ thống gá đặt dụng cụ

12

Hình 1.10. Bảng điều khiển

14

Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy tiện CNC
DOOSAN-LYNX 22OL với các trục NC là X và Z

17

Hình 1.12 Tổ chức lập trình gia công trên máy tiện CNC

18

Hình 1.13. Hệ thống lập trình tự động

19

Hình 1.14: Bù bán kính dao khi cắt mặt côn và mặt vát.

22

Hình 1.15: Bù bán kính dao khi cắt cung tròn

22

Hình 2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công

27

Hình2.2 Đường cong phân bố kích thước thực nghiệm

31

Hình2.3 Đường cong phân bố kích thước chuẩn Gauuss

31

Hình2.4 Đường cong phân bố kích thước y1 và y2

32

Hình 2.5 Đường cong phân bố kích thước thực

33

Hình 2.6 Đường cong phân bố không đối xứng

33


Hình 2.7 Đường cong phân bố có tính đến các sai số ngẫu nhiên và sai
số hệ thống

34

Hình 2.8 Đường cong phân bố thực kích thước gia công

35

Hình 2.9 Chu kỳ điều chỉnh lại máy

36

Hình 2.10. Đường cong lý thuyết của quy luật phân bố chuẩn

37

Hình 2.11. Ảnh hưởng của X tới vị trí của đường cong phân bố chuẩn

38

Hình 2.12. Ảnh hưởng của σ tới hình dáng của đường cong phân bố chuẩn

38

Hình 2.13. Đường cong tích phân của quy luật phân bố chuẩn.

39

Hình 2.14. Các đường cong phân bố bị lệch so với đường cong chuẩn

42

Hình 2.15. Đường cong phân bố chuẩn logarit

43

Hình 2.16. Đồ thị phân bố đều của hàm vi phân

45

Hình 2.17. Đồ thị hàm tích phân của quy luật xác suất đều

47

Hình 2.18. Đồ thị của quy luật phân bố hình tam giác

48

Hình 2.19. Đồ thị quy luật phân bố lệch tâm

49

Hình 2.20. Các dạng đường cong phân bố

51

Hình 2.21. Tổng hợp các quy luật phân bố

54

Hình 3.1. Dao tiện

57

Hình 3.2. Phôi thí nghiệm

58

Hình 3.3. Máy tiện CNC DOOSAN-LYNX 22OL

59

Hình 3.4. Pan me Mitutoyo.

60

Hình 3.5. Mẫu thực nghiệm

61

Hình 3.6 Đo kiểm tra kích thước

61


Hình 4.1 Đường cong phân bố thực nghiệm của quy luật chuẩn của
thép 40X

65

Hình 4.2Xây dựng đường cong phân bố lý thuyết của quy luật chuẩn theo
4 điểm
Hình 4.3 Các đường cong phân bố chuẩn của thép 40X

68
69

Hình 4.4 Sơ đồ lí thuyết đặc trưng cho trường hợp khi gia công không có
sai số hệ thống thay đổi.

73

Hình 4.5 Đường cong phân bố thực nghiệm của quy luật chuẩn của
thép C45
Hình 4.6 Các đường cong phân bố chuẩn của thép C45

77
80


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố tong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ những phần
mà tôi tham khảo đã được tôi ghi rõ trong luận văn.

Tác giả

Nguyễn Nhật Minh


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
PHẦN MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Trong giai đoạn đất nước đang trên con đường đổi mới, để thực hiện được
mục tiêu “Công nghiệp hoá, hiện đại hoá Đất nước”, đưa nước ta trở thành nước
công nghiệp vào năm 2020 thì việc phát triển khoa học công nghệ nói chung và
khoa học công nghệ trong cơ khí nói riêng càng trở nên quan trọng và cấp thiết hơn
bao giờ hết tuy nhiên bên cạnh đó còn có những khó khăn về hiệu quả kinh tế khi sử
dụng các máy và thiết bị này bởi vì các nguyên nhân sau:

-

Việc chuyển giao công nghệ chưa đầy đủ.

-

Đầu tư thiếu đồng bộ, nhập nhiều chủng loại và thế hệ máy khác nhau.

-

Chưa chủ động được về bảo dưỡng, bảo trì máy.

-

Sử dụng chế độ công nghệ chưa hợp lý.

Do đó hiệu quả khai thác, sử dụng máy còn hạn chế.
Đề tài “ Nghiên cứu quy luật phân bố của độ chính xác gia công trên máy
tiện CNC” được lựa chọn để nghiên cứu nhằm mục đích xác định quy luật phân bố
của độ chính xác gia công cho quá trình tiện CNC là một việc cần thiết, góp phần
vào việc nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện CNC trong sản xuất cơ khí
nói riêng và là cơ sở để nghiên cứu cho các máy khác.
Nội dung nghiên cứu
Xuất phát từ đề tài nghiên cứu, luận văn này có nội dung như sau:
- Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật CNC, quy luật phân bố của độ chính xác
gia công, về cơ sở lý thuyết của các phương pháp xác định độ chính xác gia công
khi gia công trên máy tiện CNC.
- Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về quy luật phân bố của độ chính xác
gia công khi tiện mặt trụ ngoài với phôi thép 40X và thép C45 trên máy tiện CNC.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Việc nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành với các điều kiện sau:
-

Máy thực nghiệm: máy tiện DOOSAN-LYNX 22OL– HÀN QUỐC.

-1-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
-

Vật liệu gia công là thép 40X do LIÊN XÔ sản xuất, thép C45 do VIỆT
NAM sản xuất.

-

Vật liệu làm dao của hãng Sandvik -THỤY ĐIỂN.

-

Đối tượng gia công là mặt trụ ngoài

-

Thiết bị đo là panme điện tử có độ chính xác 1/1000 hãng Mitutoyo –
NHẬT BẢN chế tạo.

Phương pháp nghiên cứu
Dùng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực
nghiệm.

- Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu mối quan hệ giữa các yếu tố chế độ cắt
với độ chính xác về kích thước gia công.
- Thực nghiệm cắt thử để kiểm chứng cơ sở lý thuyết về quy luật phân bố
của độ chính xác gia công
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
Ý nghĩa khoa học:
- Bằng cách nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đã
đưa ra được quy luật phân bố của độ chính xác của kích thước gia công.
- Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ các nghiên cứu lý thuyết về quy luật phân
bố của độ chính xác gia công .
Ý nghĩa thực tiễn :
- Kết quả nghiên cứu nhằm xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia
công khi gia công trên máy tiện CNC có ý nghĩa thực tiễn trong nghiên cứu khoa
học cũng như trong sản xuất.
- Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình cắt.
- Kết quả nghiên cứu là cơ sở để xác định xác suất xuất hiện trong khoảng kích
thước, phạm vi mở rộng kích thước, tỷ lệ phế phẩm…để ứng dụng điều chỉnh máy
trong sản xuất hàng loạt khi gia công trong điều kiện tương tự.
Để hoàn thành được luận văn, tôi đã được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
hướng dẫn TS. Trần Đức Quý cùng toàn thể các thầy trong Viện cơ khí Trường

-2-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Đại học Bách Khoa Hà Nội; Các đồng nghiệp trong Trung tâm cơ khí, Khoa cơ khí
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Tôi xin đặc biệt cảm ơn đến các thầy, và các
đồng nghiệp trên !
Do những hạn chế về thời gian và tài liệu nghiên cứu nên bản luận văn của tôi
không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các Thầy và các bạn đồng nghiệp

đóng góp ý kiến giúp đỡ để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn !

-3-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TIỆN CNC
1.1- Khái niệm cơ bản về điều khiển số
1.1.1- Bản chất của điều khiển số
Điều khiển số là hệ thống điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo
số. Mỗi thông tin đơn vị ứng với một dịch chuyển gián đoạn của cơ cấu chấp hành.
Đại lượng này có tên gọi là “ khả năng giải quyết” của hệ thống hay là giá trị xung.
Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ nào ứng với giá trị
xung. Như vậy khi biết giá trị xung q và đại lượng dịch chuyển L của cơ cấu chấp
hành, ta có thể xác định số lượng xung N cần thiết tác động để có lượng dịch
chuyển L : L = q.N.
Số lượng xung N được ghi trên kênh thông tin được gọi là một chương trình xác
định đại lượng thông tin kích thước. Các thông tin cần thiết được ghi trên băng đục
lỗ hoặc băng từ. Số lượng thông tin được ghi trong một hệ thống mã hóa nhất định.
1.1.2. Hệ điều khiển NC và CNC
1.1.2.1. Hệ điều khiển NC ( Numerical Control)
Đây là hệ điều khiển đơn giản với số lượng hạn chế các kênh thông tin. Trong
hệ điều khiển NC các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển
được cho dưới dạng dãy các con số. Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau
đây : sau khi mở máy, các lệnh thứ nhất và thứ hai được đọc. Chỉ sau khi quá trình
đọc kết thúc, máy mới bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất. Trong thời gian này thông
tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều khiển. Sau khi hoàn thiện
lệnh thứ nhất máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ ra. Trong khi thực

hiện lệnh thứ hai, hệ điều khiển đọc lệnh thứ ba và đưa vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh
thứ hai vừa được giải phóng ra.
Nhược điểm của hệ điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt,
hệ điều khiển phải đọc lại tất cả các lệnh từ đầu và như vậy sẽ không tránh khỏi
những sai sót của bộ tính toán trong hệ điều khiển. Do đó chi tiết gia công có thể bị
phế phẩm. Một nhược điểm khác nữa là do cần rất nhiều lệnh chứa trong băng đục

-4-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
lỗ hoặc băng từ nên khả năng mà chương trình bị dừng lại (không chạy) thường
xuyên có thể xảy ra. Ngoài ra với chế độ làm việc như vậy băng đục lỗ và băng từ
sẽ nhanh chóng bị bẩn và mòn, gây lỗi cho chương trình.
1.1.2.2. Hệ điều khiển CNC
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy vi tính. Các
nhà chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển cho từng
loại máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chương trình gia
công chi tiết và cả chương trình hoạt động của bản thân nó. Trong hệ điều khiển
CNC các chương trình gia công có thể được ghi nhớ lại. Trong hệ điều khiển CNC
chương trình có thể được nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh bằng tay
từ bàn điều khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ được viết cho từng chuyển động
riêng lẻ mà còn cho nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều này cho phép giảm số
câu lệnh của chương trình và như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy.
Hệ điều khiển CNC có kích thước nhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều
khiển NC nhưng lại có những đặc tính mới mà các hệ điều khiển trước đó không có.
1.2. Máy công cụ CNC
1.2.1. Máy công cụ CNC
Máy công cụ CNC là bước phát triển cao từ các máy NC. Các máy CNC có một
máy tính dùng để điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các chương trình

gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công, máy tính
đưa ra các lệnh điều khiển máy. Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức
năng như : nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ
mặt bậc ba nào. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ.
Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính.
Máy công cụ CNC bao gồm nhiều loại máy khác nhau như : Máy tiện, máy phay,
máy bào, máy khoan, máy mài…hoặc các trung tâm gia công có số trục điều khiển
là 2,3,4,5.

-5-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
1.2.2. Hệ trục tọa độ của máy công cụ CNC

+Z

Các trục tọa độ của máy CNC cho phép
C

xác định chiều chuyển động của các cơ cấu

+Y

máy dụng cụ cắt (Hình 1.1)
+B

Các trục tọa độ đó là X, Y, Z. Chiều dương
của trục X, Y, Z được xác định theo quy tắc

-X

+X

bàn tay phải.Theo quy tắc này thì ngón tay

+A

cái chỉ chiều dương của trục X, ngón tay giữa
chỉ chiều dương của trục Z, còn ngón tay trỏ
-Y

chỉ chiều dương của trục Y. Các trục quay
tương ứng với trục X, Y, Z được ký hiệu

-Z

Hình 1.1 Hệ trục tọa độ

bằng chữ A, B, C. Chiều quay dương là chiều quay theo chiều của kim đồng hồ
nếu nhìn theo chiều dương của các trục X, Y, Z.
Trên các máy CNC ngoài các trục X, Y, Z còn có các trục khác, các trục này
được ký hiệu là U, V, W, trong đó U//X, V//Y, W// Z. …
1.2.3. Các điểm chuẩn
Các điểm chuẩn cần được xác định trong vùng làm việc của máy.
1.2.3.1. Điểm chuẩn M của máy (điểm gốc O của máy)

Hình 1.2- Điểm M của máy khoan cần (a), máy phay đứng (b)

-6-

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Điểm gốc O của máy (điểm chuẩn M của máy) là điểm gốc của hệ toạ độ của máy.
Điểm M được các nhà chế tạo quy định theo kết cấu của từng loại máy. Điểm M là
điểm giới hạn của vùng làm việc của máy. Điều đó có nghĩa là trong phạm vi vùng
làm việc của máy các dịch chuyển của các cơ cấu máy có thể thực hiện theo chiều
dương của các tọa độ. Ở các máy phay điểm M thường nằm ở điểm giới hạn dịch
chuyển của bàn máy.
1.2.3.2. Điểm O của chi tiết (điểm W)
Điểm W của chi tiết là gốc tọa độ của chi tiết. Vị trí điểm W phụ thuộc vào sự
lựa chọn của người lập trình.
Đối với các chi tiết tiện thì điểm W của chi tiết nằm trên đường tâm của chi tiết
hoặc ở mặt đầu bên trái hoặc mặt đầu bên phải. Thông thường điểm W nằm ở mặt
đầu bên trái chi tiết.
1.2.3.3. Điểm chuẩn của dao (P)
Các dao tiện, dao khoan có điểm chuẩn là đỉnh dao (Hình 1.3a,b). Các dao
khoét, dao doa hoặc dao phay thì điểm P là tâm của mặt đầu của dao (Hình 1.3 c, d,
đ). Điểm P được dùng khi tính các quỹ đạo chuyển động của dao.

Hình 1.3 Điểm chuẩn của dao

1.2.3.4. Điểm chuẩn của giá dao T và điểm gá dao N
Điểm T được dùng để xác định hệ trục tọa độ của dao. Điểm T phụ thuộc vào
việc gá dao trên máy. Thông thường khi gá dao trên máy thỡ điểm T trùng với điểm
gá dao N (Hình 1.4).

-7-

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1.4- Điểm của giá dao T và điểm gá dao N
1.2.3.5. Điểm điều chỉnh dao E
Khi gia công ta phải sử dụng nhiều dao, như vậy các kích thước của chúng phải
được xác định bằng cơ cấu điều chỉnh dao.
Mục đích của việc điều chỉnh dao là để có thông tin chính xác cho hệ thống điều
khiển về kích thước dao (Hình 1.5).
Khi dao được lắp vào giá dao thì điểm E và điểm N trùng nhau.
1.2.3.6. Điểm gá đặt (hay điểm tỳ) A
Điểm A là điểm tỳ của bề mặt chi tiết lên đồ định vị của đồ gá. Điểm A có thể
trùng với điểm W của chi tiết (Hình 1.6) hoặc có thể lựa chọn tuỳ ý trên mặt định vị
của chi tiết gia công.

Hình 1.5- Điểm gá đặt A

-8-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
1.2.3.7. Điểm O của chương trình
Điểm O của chương trình (chính xác hơn là điểm P của dụng cụ cắt) là điểm
trước khi gia công dụng cụ cắt nằm ở đó. Điểm O của chương trình phải xác định
sao cho khi thay dao không bị ảnh hưởng của chi tiết hoặc đồ gá.
1.2.3.8. Các điểm chuẩn khác F, K
Khi nghiên cứu các hệ trục tọa độ người ta còn dùng các điểm chuẩn khác như
điểm F, điểm K để xác định các kích thước liên quan (Hình 1.6).
1.3 Các bộ phận chính của máy tiện CNC
Hình dáng kết cấu của máy tiện NC cũng tương tự máy tiện thông thường,
ngoài ra máy tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau (Hình 1.7).

Ụ đứng

Ổ tích dao

Giá đỡ ổ tích dao

Bảng điều khiển

MOR

HIC-JICA

Cửa

Mâm cặp Ụ động

Thân máy

Hình 1.7. Cấu tạo bên ngoài của máy tiện CNC

-9-

SL-253


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

1.3.1. Ụ đứng
Là bộ phận làm việc chủ yếu của máy tạo ra vận tốc cắt gọt. Bên trong lắp trục
chính, động cơ bước (điều chỉnh được các tốc độ và thay đổi được chiều quay).

Trên đầu trục chính một đầu được lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết
gia công. Phía sau trục chính lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để đóng, mở, kẹp
chặt chi tiết.
1.3.2. Truyền động chính
Động cơ của trục chính của máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc
động cơ xoay chiều.
Động cơ dòng một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ. Động cơ dòng
xoay chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộ biến đổi tần thay đổi số vòng quay
đơn giản có mô men truyền tải cao.
1.3.3. Truyền động chạy dao
Vít me đai ốc thực hiện chuyển động
chạy dao theo trục X

6

Hệ thống động cơ chạy dao

2
CPU

5

1

3

Vít me đai ốc thực hiện chuyển động
chạy dao theo trục Z

4

Bảng điều khiển

Hình 1.8. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC

-10-


Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

1.3.4. Mâm cặp
Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo lắp chi tiết bằng hệ thống thuỷ
lực (hoặc khí nén) hoạt động nhanh, lực phát động nhỏ và an toàn. Đối với máy
tiện CNC thường được gia công với tốc độ rất cao. Số vòng quay của trục chính lớn
(có thể lên tới 8000 v/ph - khi gia công kim loại màu ). Do đó lực ly tâm là rất lớn
nên các mâm cặp thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự
động.
1.3.5. ụ động
Bộ phận này bao gồm nhiều chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều
chỉnh, kẹp chặt nhờ hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén).
1.3.6. Hệ thống bàn xe dao
Bao gồm hai bộ phận chính sau:
+ Giá đỡ ổ tích dao (Bàn xe dao)
Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các chuyển động tịnh tiến
ra, vào song song, vuông góc với trục chính nhờ các động cơ bước (các chuyển
động này đã được lập trình sẵn)
+ Ổ tích dao (Đầu Rơvonve)
Máy tiện CNC thường dùng hai loại sau:
- Đầu Rơ von ve có thể lắp từ 10 đến 12 dao các loại;
- Các ổ chứa dao trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác (đồ gá thay đổi

dụng cụ).
+ Đầu Rơvonve cho phép thay nhanh dao trong một thời gian ngắn đã chỉ
định, còn ổ chứa dao thì mang một số lượng lớn dao mà không gây nguy hiểm, va
chạm trong vùng làm việc của máy tiện.
Trong cả hai trường hợp chuôi của dao thường được kẹp trong khối mang
dao tại những vị trí xác định trên bàn xe dao. Các khối mang dao phù hợp với các
giá đỡ dao trên máy tiện và được tiêu chuẩn hoá .

-11-