Nghiên cứu gia công sản phẩm có bề mặt phức tạp trên trung tâm gia công maxxturn 65

NGUYỄN ĐĂNG MINH

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

NGUYỄN ĐĂNG MINH

CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU GIA CÔNG SẢN PHẨM CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN
TRUNG TÂM GIA CÔNG MAXXTURN 65

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Chế tạo máy

KHOÁ 2009
Hà Nội – Năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN ĐĂNG MINH

NGHIÊN CỨU GIA CÔNG SẢN PHẨM CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN TRUNG TÂM
GIA CÔNG MAXXTURN 65

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành: Chế tạo máy

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Toàn Thắng

Hà Nội – Năm 2011


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi nghiên cứu và thực hiện và chịu trách
nhiệm về nội dung và sự trung thực trong luận văn của mình.
Học viên

Nguyễn Đăng Minh


Mục lục
Trang
Danh mục các bảng và hình vẽ

1

Mở đầu

5

Chương 1 – Tổng quan về máy tiện CNC và trung tâm tiện CNC

7

1.1. Máy công cụ thông thường

7

1.2. Máy công cụ NC

7

1.3. Máy công cụ CNC

7

1.4. Máy tiện CNC và trung tâm tiện CNC

8

Chương 2 – Lập trình CNC
2.1. Những khái niệm cơ bản

16
16

2.1.1. Các điểm gốc, điểm chuẩn

16

2.1.1.1. Điểm gốc của máy M

16

2.1.1.2. Điểm chuẩn của máy R

17

2.1.1.3. Điểm gốc của phôi W

17

2.1.1.4. Điểm chuẩn gá dao N

17

2.1.2. Dịch điểm chuẩn, bù dao

17

2.1.2.1. Dịch điểm chuẩn

18

2.1.2.2. Bù dao

18

2.2. Chương trình NC

20

2.3. Bảng các lệnh G-Code và M-Code của Sinumerik 840D

22

2.4. Cấu trúc các lệnh G-Code

26

2.4.1. Các lệnh thiết đặt

26

2.4.2. Các lệnh di chuyển

27

2.4.3. Các lệnh gọi dao và bù dao

30


2.4.4. Các lệnh biến hình

32

2.4.5. Một số lệnh khác

34

2.5. Lập trình với trục C

36

2.6. Lập trình với trục Y

37

2.7. Lập trình phay

39

2.7.1. TRANSMIT

39

2.7.2. TRACYL

40

2.8. Chương trình con và các chu trình

42

2.8.1. Chương trình con

42

2.8.2. Các chu trình

43

2.9. Ví dụ lập trình gia công chi tiết
Chương 3 – Gia công sản phẩm có bề mặt phức tạp

69
75

3.1. Các dạng bề mặt có thể gia công được trên máy

75

3.2. Giới thiệu về phần mềm Unigraphics NX

78

3.3. Ứng dụng phần mềm NX trong thiết kế, phân tích, gia công

86

3.3.1. Sử dụng NX Manufacturing để lập trình gia công

86

3.3.2. Tổng quan về mô phỏng và kiểm tra (ISV)

88

3.3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng máy tiện phay 4 trục

91

3.3.4. Xây dựng post processor cho bộ điều khiển

91

3.3.5. Mô phỏng động học quá trình gia công

92

3.3.6. Mô phỏng động học một số loại máy khác

93

Chương 4 – Kết quả và bàn luận

97

4.1. Kết luận chung

97

4.2. Những kết quả chính của luận văn

98

4.3. Một số vấn đề có thể tiếp tục mở rộng nghiên cứu

98

Tài liệu tham khảo

99


Danh mục các bảng và hình vẽ
Trang

Bảng 1.1. Một số đặc điểm cua máy tiện CNC

5

Bảng 2.1. Bảng các mã lệnh G-Code

22

Bảng 2.2. Bảng các mã lệnh M-Code

23

Hình 1.1. Máy tiện CNC Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford

9

Hình 1.2. Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX

9

Hình 1.3. Các trục trên máy CNC

10

Hình 1.4. Các trục chuyển động trên trung tâm gia công Maxxturn 65

11

Hình 1.5. Đầu rơvônve với động cơ dẫn động dao phay

12

Hình 1.6. Trung tâm tiện có hai đầu rơvônve

13

Hình 1.7. Collect gá lắp đa giác côn của hãng Sanvik

14

Hình 1.8. Hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết của trung tâm gia công

15

Maxxturn 65
Hình 2.1. Các điểm gốc, điểm chuẩn

16

Hình 2.2. Dịch điểm chuẩn

18

Hình 2.3. Các kích thước của dụng cụ

19

Hình 2.4. Các vị trí của lưỡi cắt, bán mũi kính dao

19

Hình 2.5. Bộ điều khiển Sinumerik 840D

20

Hình 2.6. Dịch điểm chuẩn

26

Hình 2.7. Các mặt phẳng gia công

26

Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc lệnh

28

Hình 2.9. Sơ đồ cấu trúc lệnh

28

Hình 2.10. Sơ đồ cấu trúc lệnh

28

Hình 2.11. Sơ đồ cấu trúc lệnh

29

Hình 2.12. Sơ đồ cấu trúc lệnh

29

1


Hình 2.13. Các giá trị bù dao cho lưỡi dao phải và trái của dao cắt rãnh

30

Hình 2.14. Bù bán kính phải

31

Hình 2.15. Bù bán kính trái

31

Hình 2.16. Điểm cắt lý thuyết và bán kính lưỡi cắt

31

Hình 2.17. Contour phôi khi có bù và không bù bán kính lưỡi cắt

31

Hình 2.18. Dịch chuyển điểm gốc tuyệt dối và tương đối

32

Hình 2.19. Quay hệ tọa độ

33

Hình 2.20. Biến đổi tỷ lệ contour

33

Hình 2.21. Đối xứng contour

34

Hình 2.22. Trục dao quay

35

Hình 2.23. Trục C của máy

36

Hình 2.24. Vị trí trục chính

37

Hình 2.25. Bản vẽ chi tiết gia công

38

Hình 2.26. Vùng gia công

38

Hình 2.27. Sơ đồ gia công lục giác

40

Hình 2.28. Phay contour với trục chính

41

Hình 2.29. Chương trình con

42

Hình 2.30. Sơ đồ khoan, doa

45

Hình 2.31. Chi tiết khoan

45

Hình 2.32. Sơ đồ khoan lỗ sâu

46

Hình 2.33. Khoan sâu chi tiết

47

Hình 2.34. Khoan sâu chi tiết

48

Hình 2.35. Sơ đồ ta rô cứng

49

Hình 2.36. Ta rô trên trục chính

50

Hình 2.37. Sơ đồ ta tô tùy dộng

51

Hình 2.38. Sơ đồ doa 1 và doa 5

52

Hình 2.39. Sơ đồ doa 2

52

2


Hình 2.40. Sơ đồ doa 3

53

Hình 2.41. Sơ đồ doa 4

53

Hình 2.42. Sơ đồ gia công

54

Hình 2.43. Sơ đồ gia công

54

Hình 2.44. Sơ đồ cấu trúc rãnh

55

Hình 2.45. Tiện rãnh dọc trục

56

Hình 2.46. Cấu trúc rãnh thoát dao

57

Hình 2.47. Xác định dạng gia công

59

Hình 2.48. Sơ đồ gia công

60

Hình 2.49. Điểm bắt đầu

61

Hình 2.50. Cấu trúc của rãnh thoát dao

62

Hình 2.51. Các kích thước của ren

63

Hình 2.52. Góc ăn dao

63

Hình 2.53. Dạng gia công và xác định số đầu mối của ren

64

Hình 2.54. Sơ đồ chuỗi ren

65

Hình 2.55. Sơ đồ gia công rãnh thẳng

66

Hình 2.56. Sơ đồ gia công rãnh cong

67

Hình 2.57. Sơ đồ phay hốc chữ nhật

68

Hình 2.58. Sơ đồ phay hốc tròn

68

Hình 2.59. Bản vẽ chi tiết gia công

69

Hình 2.60. Các dao dùng cho gia công

70

Hình 3.1. Các trục chuyển động trên máy Maxxturn 65

75

Hình 3.2. Các dạng bề mặt phức tạp có thể gia công

77

Hình 3.3. Modeling và Shape Studio

80

Hình 3.4. Sheet Metal

80

Hình 3.5. Assembly

81

Hình 3.6. Synchronous Modeling

81

3


Hình 3.7. Drafting và PMI

82

Hình 3.8. Mold Wizard

82

Hình 3.9. Progressive Die Wizard

83

Hình 3.10. NX Human

83

Hình 3.11. NX Advanced Simulation

84

Hình 3.12. NX Motion Simulation

84

Hình 3.13. NX Manufacturing

85

Hình 3.14. Thiết đặt các thông số gia công cần thiết

86

Hình 3.15. Mô phỏng Tool Path chi tiết gia công

87

Hình 3.16. Các cấp độ mô phỏng

88

Hình 3.17. Sơ đồ các mối liên hệ trong ISV

90

Hình 3.18. Sơ đồ máy tiện phay 4 trục

91

Hình 3.19. Thiết đặt các chức năng cần thiết

92

Hình 3.20. Mô phỏng động học quá trình gia công

93

Hình 3.21. Kiểm tra bề mặt

93

Hình 3.22. Trung tâm tiện phay 5 trục WFL M35

94

Hình 3.23. Máy phay 5 trục DMU50V

95

Hình 3.24. Máy phay 5 trục Hermle C30

96

4


Mở đầu
1. Lý do lựa chọn đề tài
Công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền sản xuất là một chủ trương lớn của đất nước ta
hiện nay. Để đẩy mạnh sự công nghiệp hóa và hiện đại hóa thì cần ưu tiên áp dụng các
tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào sản xuất. Một trong những thành tựu quan trọng của
tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự động hóa sản xuất. Phương thức cao của tự động sản
xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt thì máy điều khiển số
CNC đóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy công cụ điều khiển số cho phép
giảm khối lượng gia công chi tiết. nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế,
rút ngắn chu kỳ sản xuất. Vì vậy mà các máy điều khiển số được ứng dụng rất rộng rãi
vào lĩnh vực cơ khí chế tạo.
Để sử dụng các máy điều khiển số một cách có hiệu quả, nhà công nghệ không chỉ
phải biết lập quy trình công nghệ với từng loạt chi tiết mà còn phải có khả năng lập
trình nhanh chóng, chính xác. Hơn nữa, việc ứng dụng cho có hiệu quả, tận dụng tối đa
khả năng gia công của máy cũng là vấn đề quan trọng.
Chính vì vậy mà tác giả chọn cho mình đề tài “Nghiên cứu gia công sản phẩm
có bề mặt phức tạp trên trung tâm gia công MAXXTURN 65” nhằm nâng cao khả năng
lập trình gia công sao cho có hiệu quả cao và tận dụng hết khả năng gia công linh hoạt
của máy Maxxturn 65 cũng như cho các máy điều khiển số khác.
2. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu ở đây là trung tâm gia công Maxxturn 65, sử dụng bộ điều
khiển Siemens 840D. Nội dung nghiên cứu là tìm hiểu hệ điều hành Siemens cho các
máy CNC. Lập trình gia công và xây dựng mô phỏng động học quá trình gia công. Gia
công sản phẩm mẫu trên máy Maxxturn 65 tại ĐH Bách khoa Hà nội.

5

3. Cấu trúc luận văn
Cấu trúc của luận văn gồm: Phần mở đầu, 4 chương nội dung và phần kết luận
Chương 1:”Tổng quan về máy tiện CNC và trung tâm tiện CNC”. Trong chương
này trình bày về tổng quan về các máy tiện CNC cũng như trung tâm tiện CNC, các
cấu hình máy, khả năng gia công, các ứng dụng của chúng.
Chương 2: “Lập trình CNC”. Chương này trình bày tổng quan về lập trình CNC nói
chung. Trình bày về bộ điều khiển Siemens 840D dùng trên máy Maxxturn 65 cũng
như lập trình gia công với bộ điều khiển Siemens 840D bao gồm các ví dụ cụ thể.
Chương 3: “Gia công sản phẩm có bề mặt phức tạp”. Chương này trình bày về các
dạng bề mặt phức tạp có thể gia công được trên máy Maxxturn 65. Lập trình gia công
các bề mặt phức tạp với phần mềm hỗ trợ lập trình CAM là Unigraphics NX. Trình bày
về xây dựng mô phỏng động học quá trình gia công qua đó nâng cao hiệu quả cho việc
lập trình gia công. Kèm theo là xây dựng post processor cho bộ điều khiển Siemens
840D với các chức năng cơ bản. Với các kỹ thuật tương tự, xây dựng các mô phỏng
động học với các dòng máy khác, với các post processor thông dụng.
Chương 4: “Kết quả và bàn luận”. Trình bày về kết luận chung và các vấn đề mở
rộng nghiên cứu.

6


Chương 1
Tổng quan về máy tiện CNC và trung tâm tiện CNC
Như chúng ta đã biết, trước thế hệ máy CNC đã có hai thế hệ máy công cụ với trình
độ hiện đại thấp hơn: máy công cụ thông thường và máy công cụ CNC.
1.1. Máy công cụ thông thường
Khi thực hiện gia công chi tiết trên các máy công cụ thông thường, công nhân
thường dùng tay để điều khiển máy (đương nhiên các chuyển động cắt và chuyển động
chạy dao đều do máy thực hiện). Công nhân căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt

chi tiết nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Trong trường hợp như vậy, năng
suất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của công nhân. Mặc dù
còn nhiều hạn chế so với máy NC và CNC nhưng các máy công cụ thông thường hiện
nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi với lý do giá thành thấp và thuận tiện cho công việc
sửa chữa và cho dạng sản xuất nhỏ.
1.2. Máy công cụ NC
Đối với máy công cụ NC (Numerrical Control) thì việc điều khiển các chức năng
của máy được quyết định bằng các chương trình đã lập sẵn. Các máy công cụ NC thích
hợp với dạng sản xuất lọat nhỏ và trung bình. Hệ thống điều khiển của máy NC là
mạch điện tử. Thông tin vào chứa trên các băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện các
chức năng theo từng khối, khi khối trước kết thúc, máy đọc tiếp các khối lệnh tiếp theo
để thực hiện các dịch chuyển cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng như:
nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, chức năng đọc theo bẳng. Các máy NC không
có chức năng lưu trữ chương trình.
1.3. Máy công cụ CNC
Máy công cụ CNC (Computer Numerical Control) là bước phát triển cao từ các máy
NC. Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm đùng để điều khiển các

7


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 dao và đường kính dụng cụ. Các chương trình lập ra có thể được lưu
trữ trên đĩa cứng hay đĩa mềm.
1.4. Máy tiện CNC và trung tâm tiện CNC
Phần lớn các chi tiết trong công nghiệp có dạng tròn xoay. Dạng chi tiết này chủ yếu
được gia công trên máy tiện máy truyền thống và máy tiện CNC.

Bảng 1.1. Một số đặc điểm tiêu biểu của máy tiện CNC
Cỡ

Đường
kính tiện
lớn nhất
(mm)

Chiều dài
tiện lớn
nhất
(mm)

Lỗ trục
chính
(mm)

Công suất
động cơ
trục chính
(KW)

Số
trục

Số
dao
lớn
nhất

Nhỏ

200

300

30

7

2

8

Trung
bình

600

700

90

25

3

12

Lớn

1.200

10.000

120

50

4

24

Hệ thống
vận chuyển
phôi
Cánh tay
robot nhỏ
Cánh tay
robot
Magazine,
robot lớn

Cấu hình máy
Các máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau. Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạy
trong trường học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trong công
nghiệp nặng. Đặc điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy. Số lượng
trục chính và số đầu rơvônve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khu vực gia công
được kết hợp để cho các máy được thiết kế có thể gia công một loại chi tiết, cấp độ
chất lượng và năng suất gia công cụ thể. Trên bảng 1.1 trình bày một số thông số tiêu

biểu của máy tiện CNC. Trên hình 1.1 là hình dáng bên ngoài của một máy tiện CNC
kiểu để bàn và hình 1.2 là một máy cỡ lớn.

8


Hình 1.1. Máy tiện CNC Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford.

Hình 1.2. Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX.
Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao và tốc
độ cắt. Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đã được
thay thế bởi loại bệ máy nghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-bed). Các loại này
đạt độ cứng vững cao hơn và cũng cho phép một thể tích lớn phoi cắt đổ xuống bên
dưới khu vực gia công tại hệ thống thu gom phoi.

9


Số lượng trục trên các máy tiện CNC từ 2 - 6. Theo quy ước thông thường thì:
Trục Z: song song với trục chính và chiều dương hướng ra xa khỏi ụ trục chính.
Trục X: vuông góc với trục Z, thường là trục cho chuyển động của bàn trượt ngang,
chiều dương hướng tới bàn dao.
Trục Y: chuyển động lên xuống của bàn dao, dùng cho các nguyên công phay, chiều
dương được xác định theo quy tắc bàn tay phải,
Trục C: trục có chuyển động quay quanh trục Z, được dùng để xác định vị trí hướng
trục cho công việc gia công thứ hai.

Hình 1.3. Các trục trên máy CNC.
Cho đến nay, kiểu máy tiện CNC truyền thống với hai trục X và Z vẫn phổ biến
nhất. Tuy nhiên ngày càng xuất hiện nhiều máy tiện đa chức năng với giải pháp gia

công tối ưu để gia công các chi tiết tròn xoay. Một số máy được trang bị trục dao quay,
trục C, trục chính thứ cấp (subspindle) và trục Y, có khả năng khoan và phay hướng
tâm, đáp ứng nhiều nhu cầu gia công chi tiết chỉ trong một lần gá đặt. Một số máy đa
chức năng có trục B (quay xung quanh trục Y) có thể thực hiện nguyên công khoan
nghiêng một góc hoặc phay biến dạng. Với việc tích hợp thêm trục chính thứ hai, trục

10


quay trên đầu rơvonve, máy tiện CNC có thể khoan, phay và thậm chí mài và lúc này
máy tiện đã biến thành trung tâm tiện CNC.

Hình 1.4. Các trục chuyển động trên trung tâm gia công Maxxturn 65.
Các máy CNC này có những ưu điểm của điều khiển số so với các máy tiện truyền
thống. Thêm vào đó, máy có thể được thiết kế với hai trục chính và/hoặc hai đầu
rơvônve để có thể thực hiện gia công đồng thời 2 dao hoặc sau khi gia công xong một
đầu thì mâm cặp của trục thứ 2 thực hiện việc kẹp chặt chi tiết để gia công tiếp (giống
như trở đầu) hoặc có thể gia công cùng lúc hai chi tiết với 2 chương trình gia công khác
nhau. Trên máy còn có hệ thống tự động cấp và tháo chi tiết. Các sự tích hợp này càng
làm cho các trung tâm tiện CNC trở nên rất linh hoạt. Các trung tâm tiện CNC cũng có
thể được trang bị trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS.
Cho nên các máy tiện, nhất là trung tâm tiện CNC (CNC Turning Center), đóng một
vai trò rất quan trọng. Sự phát triển của các trung tâm tiện CNC theo sát sự phát triển
của các trung tâm gia công CNC (CNC Machining Center). Sự thay đổi cơ bản đáng
chú ý nhất ở các trung tâm tiện là sử dụng băng máy nghiêng, nhờ đó mà các thiết bị
khác được bố trí dễ dàng hơn trong vùng gia công.

11

Hầu hết các trung tâm tiện đều có đầu rơvônve với 8 hoặc 12 dao với nhiều kiểu
khác nhau, có một hoặc nhiều trục chính được bố trí theo phương thẳng đứng hoặc nằm
ngang. Các trung tâm tiện CNC được phân thành các nhóm cơ bản sau:
- Trung tâm tiện phay (X, Z, C).
- Trung tâm tiện nhiều trục (X, Z, C, Y).
- Trung tâm tiện đứng.
- Trung tâm tiện có hai đầu rơvônve.
- Trung tâm tiện nhiều trục chính.
Sự phát triển chủ yếu ở các trung tâm tiện CNC là sự phát triển của trung tâm tiệnphay. Nhờ sự tích hợp khả năng phay vào máy tiện, khả năng công nghệ của dòng máy
này được gia tăng đáng kể. Nhiều loại chi tiết tròn xoay có các lỗ, rãnh và mặt phẳng
trên bề mặt. Thông thường, các chi tiết này sau khi được tiện xong phải được chuyển
đến máy khoan hoặc máy phay để thực hiện các công đoạn tiếp theo như khoan lỗ,
phay rãnh, phay mặt phẳng… Việc sử dụng nhiều máy công cụ khác nhau để gia công
chi tiết sẽ tăng sai số gá đặt do chi tiết phải được gá nhiều lần trên các máy khác nhau.
Hơn nữa chúng có thể làm chậm trễ trong việc lập kế hoạch gia công trên các máy,
việc vận chuyển, lưu kho,… Nếu gia công trên trung tâm tiện-phay thì có thể chỉ cần
một lần gá đặt vẫn có thể gia công hết các bề mặt. Điều này làm nâng cao năng suất gia
công và nâng cao độ chính xác.

Hình 1.5. Đầu rơvônve với động cơ dẫn động dao phay.

12


Hình 1.6. Trung tâm tiện có hai đầu rơvônve.
Để thực hiện nguyên công phay trên máy tiện người ta sẽ cho trục chính đứng yên.
Thay vào đó dao sẽ quay (trên đầu rơvônve). Để thực hiện được công việc này thì đầu
rơvônve được trang bị một động cơ riêng. Trục chính của máy được phân độ (quay)
một cách hợp lý để gia công được các biên dạng cần thiết. Đây được gọi là trục C. Trên
hình 1.4 biểu diễn đầu rơvônve của trung tâm tiện-phay với động cơ dẫn động dao

phay. Trên hình 1.5 là trung tâm tiện với hai đầu rơvônve. Hai đầu rơvônve này có
chuyển động độc lập nhau. Ưu điểm chính của dòng máy này là nó có khả năng gia
công hai dao cùng một lúc. Khi gia công hai dao đồng thời thì lượng phoi sinh ra khá
lớn, do đó cần phải lấy phoi đi một cách cẩn thận.
Hệ thống gá dao
Nhằm tăng năng suất và độ chính xác gia công, hệ thống gá đặt và điều chỉnh dao đã
được nghiên cứu và phát triển đặc biệt cho máy tiện CNC. Những phát triển này nhằm
đạt hai mục tiêu chính:
- Định vị chính xác vị trí dao trong hệ thống gá dao
- Thời gian thay dao ngắn với việc sử dụng thiết bị định vị và kẹp chặt nhanh với chỉ
một động tác. Hệ thống gá dao bao gồm một hệ thống cấp bậc các dụng cụ và các
khối gá lắp và chúng lắp vừa vặn vào đầu rơvônve. Việc định vị và kẹp chặt nhanh
đạt được bởi những gá lắp có thiết kế đặc biệt như kiểu one-key hoặc twist-type.

13


Hình 1.7. Collect gá lắp đa giác côn của hãng Sanvik.
Chiều dài phần côn và các bề mặt tiếp xúc chính xác với áp suất bề mặt bé. Điều này
cho phép tuổi thọ của dao cao và độ chính xác lập lại cao. Đường cong phân bố ứng
suất không có những đỉnh nhọn nên tránh được các rủi ro của rung động và biến dạng.
Với những thiết kế đặc biệt đã làm giảm đáng kể thời gian gá đặt và hiệu chỉnh dao.
Tổng thời gian gá đặt dao có thể giảm từ 60 phút xuống còn 10 phút và thời gian thay
một dao có thể giảm từ 10 phút xuống còn 1 phút. Những tiến bộ gần đây còn cho phép
giảm thời gian nhiều hơn nữa so với các con số nói trên.
Một số đặc điểm khác của hệ thống nhằm giảm thời gian thay đổi dụng cụ là:
- Lắp sẵn các đầu đo dùng cho mục đich offset dao - nhập dữ liệu trục tiếp vào bộ
điều khiển của máy.
- Thay đổi chấu cặp nhanh.
- Thay đổi mâm cặp nhanh.

- Điều chỉnh, lắp đặt trước các đồ gá (sử dụng cho lắp đặt trước các dụng cụ).
Hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết gia công
Cùng với việc gia tăng sử dụng hệ thông sản xuất linh hoạt và vận hành không có
con người, các hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết đã được phát triển cho các trung
tâm tiện CNC có kiểu kẹp chi tiết gia công bằng mâm cặp. Các dạng hệ thống vận
chuyển phôi và chi tiết gia công phổ biến nhất là:

14


- Ổ tích phôi nạp phôi trực tiếp vào máy.
- Một robot chuyển phôi vào máy từ một ổ tích phôi hoặc băng chuyền. - Một dàn
cần cẩu kiểu cổng (gantry loader) với một cánh tay/cánh tay robot chuyển phôi vào
máy từ một ổ tích phôi hoặc băng chuyền.
Phương pháp dùng các ổ tích phôi đưa trực tiếp phôi vào máy phương pháp rẻ nhất
nhưng chúng thường bị hạn chế để nạp các chi tiết có hình dạng đối xứng nhằm ngăn
các chi tiết bị kẹt trong các rãnh của bộ phận cấp phôi.
Các robot có thể là đóng vai trò là các đơn vị nhỏ, là hệ thống phôi của trung tâm
tiện CNC. Chúng có thể vận chuyển dễ dàng các chi tiết bất đối xứng. Những chi tiết
này không thể nạp vào ổ tích phôi và những chi tiết cần được đảo đầu cho nguyên công
thứ hai.
Các hệ thống cần cẩu kiểu cơ thường được áp dụng cho các mặt cỡ lớn. Kết cấu của
chúng bao gồm các trụ đỡ và một xà ngang (cao hơn máy). Một cánh tay/cánh tay
robot chuyển động trên xà ngang này. Hệ thống này đứng tách riêng ra khỏi máy.

Hình 1.8. Hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết của trung tâm gia công Maxxturn 65.

15

Chương 2
Lập trình CNC
2.1. Những khái niệm cơ bản
2.1.1. Các điểm gốc, điểm chuẩn

Hình 2.1. Các điểm gốc, điểm chuẩn.
2.1.1.1. Điểm gốc của máy M ( Machine zero point)
Quá trình gia công trên máy điều khiển theo chương trình số được thiết lập bằng một
chương trình mô tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phôi.
Vì thế, để đảm bảo việc gia công đạt được độ chính xác thì các dịch chuyển của dụng
cụ phải được so sánh với điểm 0(zero) của hệ thống đo lường và đó chính là điểm gốc
của hệ tọa độ máy hay gốc đo lường M. Điểm M được nhà chế tạo quy định trước theo
kết cấu của máy.

16


2.1.1.2 Điểm chuẩn của máy R (Machine reference point)
Để giám sát và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải
bố trí một hệ thống đo lường để xác định quãng đường thực tế (tọa độ thực) so với tọa
độ lập trình. Và do đó, vị trí của dụng cụ luôn được so sánh với gốc đo lường của máy
M. Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển của máy thì tất cả các trục của máy phải được
chạy về một điểm chuẩn mà giá trị tọa độ của nó so với M phải luôn luôn không đổi và
do nhà chế tạo máy quy định. Điểm đó là điểm chuẩn của máy R
2.1.1.3. Điểm gốc của phôi W (Work zero point)
Khi bắt đầu gia công, cần phải tiến hành xác định tọa độ của điểm zero của chi tiết
hay gốc chương trình so với điểm M để xác định và hiệu chỉnh hệ thống đo đường dịch
chuyển. Điểm zero(0) của phôi xác định hệ tọa độ của phôi trong quan hệ với điểm
zero của máy (M). Điểm W của phôi được chọn bởi người lập trình và được đưa vào hệ
thống CNC khi đặt số liệu máy trước khi gia công.

2.1.1.4. Điểm chuẩn gá dao N (Tool mount reference point)
Dùng để xác định hệ tọa dộ của dao, là điểm để điều chỉnh dao, được nhà sản xuất
quy định theo kết cấu của máy.

2.1.2. Dịch điểm chuẩn, bù dao (zero offset, tool offset)
Có thể nói rằng các điểm chuẩn R, điểm zero M của máy, của chi tiết W, và N của
dao là rất quan trọng vì nó liên quan đến quá trình gia công của một chi tiết thực mà
trong khi thiết lập chương trình gia công người ta đã tạm bỏ qua các giá trị đó để cho
quá trình lập trình được thực hiện đơn giản hơn (đó là lập trình theo quỹ đạo đường
viền của chi tiết gia công). Vấn đề bỏ qua này sẽ được đưa vào một lượng điều chỉnh
trong khi tiến hành gia công gọi là “dịch điểm chuẩn” hay gọi là “zero offset” và đưa
thêm vào lượng bù dao gọi là “tool offset”. Khi đó vị trí của lưỡi cắt của dao sẽ được
đồng nhất với các tọa độ được lập trình mà chúng ta đã tiến hành khi lập chương trình
gia công.

17


2.1.2.1. Dịch điểm chuẩn (Zero offset)
Với máy tiện Emco thì điểm gốc 0 của máy nằm ở mặt đầu của cổ trục chính. Để có
thể chuyển chương trình gia công được thiết lập thành quá trình gia công thực tế trên
máy thì điều cần thiết là phải đặt chương trình gia công cùng với chi tiết và dụng cụ cắt
vào trong không gian thực của máy để xác định vị trí của gốc tọa độ cố định trên chi
tiết so với gốc tọa độ của máy và đưa giá trị này vào hệ thống đo lường của máy. Việc
làm này gọi là dịch chuyển điểm gốc hay còn gọi là zero offset.

Hình 2.2. Dịch điểm chuẩn.
2.1.2.2. Bù dao (Tool offset)
Khi gia công ta phải sử dụng nhiều dao, như vậy các kích thước của chúng phải
được xác định, để có thông tin chính xác cho hệ thống điều khiển về kích thước dao.

Thông thường người ta sử dụng 2 loại cán dao (Tool holder), một loại chuôi trụ và một
loại chuôi côn theo tiêu chuẩn.
Đối với chuôi dao thì người ta lấy điểm đặt dụng cụ E.
Đối với lỗ gá dao thì người ta lấy điểm gá dụng cụ N.
Khi chuôi dao lắp và lỗ gá dao thì N và E trùng nhau.
Trên cơ sở của điểm chuẩn này, người ta có thể xác định các kích thước để đưa vào
bộ nhớ lượng bù dao. Các kích thước này có thể bao gồm chiều dài của dao theo
phương X và Z (điểm mũi dao), vị trí lưỡi của lưỡi cắt, bù bán kính dao, bù do hao
mòn.

18


Các kích thước này có thể được xác định từ trước bằng cách đo ở trên các thiết bị
chuyên dùng hay xác định ngay trên máy rồi đưa vào hệ điều khiển CNC để thực hiện
bù dao.
Vị trí của lưỡi cắt phải luôn được xác định.
Chỉ khai báo bù bán kinh dao khi có sử dụng bù bán kính dao cho dụng cụ đó.

Hình 2.3. Các kích thước của dụng cụ.

Hình 2.4. Các vị trí của lưỡi cắt, bán mũi kính dao.

19


2.2. Chương trình NC
Trên máy CNC quá trình gia công được thực hiện một cách tự động. Hệ thống điều
khiển số của máy sẽ điều khiển quá trình gia công theo một chương trình đã lập sẵn.
Chương trình NC đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công, nó là một mắt

xích quan trọng của quá trình chuẩn bị sản xuất. Từ khâu thiết kế → Chuẩn bị công
nghệ → Lập trình NC → Chương trình NC → Máy CNC.
Quá trình hình thành chương trình NC được hiểu như sau: từ bản vẽ thiết kế, người
lập trình có các thông tin hình học để tính toán, sắp xếp các lệnh điều khiển theo trình
tự nhất định, đồng thời người lập trình phải cung cấp các thông tin công nghệ (chế độ
công nghệ, dụng cụ, các chức năng phụ) để hình thành một chương trình NC. Như vậy,
chương trình NC chứa toàn bộ các thông tin hình học và thông tin công nghệ của quá
trình gia công.
Chương trình NC là một file chứa các lệnh điều khiển máy, mỗi lệnh điều khiển một
thao tác nào đó của máy. Các lệnh được viết bằng các mã quy định và sắp xếp theo một
thứ tự để máy có thể hiểu được khi nó làm việc. Trong máy có bộ điều khiển, nó đọc
các lệnh theo thứ tự để thực hiện quá trình gia công. Hiện nay có rất nhiều bộ điều
khiển CNC được chế tạo bởi các hãng khác nhau (Fanuc, Siemens, Fagor, Mazak,
Okuma…).
Máy Maxxturn 65 sử dụng bộ điều khiển của hãng Siemens là Sinumerik 840D.
Sinumerik 840D cũng sử dụng các lệnh
G-Code và M-Code tương tự như theo tiêu
chuẩn ISO nhưng có một số sự khác biệt
và có sử dụng thêm các lệnh chu trình, với
các lệnh chu trình thì quá trình lập trình sẽ
đơn giản hơn rất nhiều, và chương trình sẽ
ngắn gọn, rõ ràng, chiếm ít bộ nhớ hơn.
Hình 2.5. Bộ điều khiển Sinumerik 840D.

20