Đề cương bài giảng công nghệ CNC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LẬP TRÌNH
GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC
1.1. Khái niệm về lập trình NC cho máy công cụ CNC
Trên các máy CNC quá trình gia công được thực hiện một cách tự động. Hệ
thống điều khiển số sẽ điều khiển quá trình gia công theo một chương trình đã lập sẵn.
Quá trình hình thành chương trình NC được hiểu như sau: Từ bản vẽ thiết kế
người lập trình có những thông tin về 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 để hình thành chương trình NC. Như vậy chương trình NC chứa toàn bộ các
thông tin về hình học và thông tin công nghệ của quá trình gia công.
Trên cơ sở phân tích trên ta có thể định nghĩa lập trình NC như sau: Quá trình
thiết lập các lệnh cho dụng cụ cắt trên cơ sở bản vẽ chi tiết và các thông tin công nghệ
rồi chuyển các thông tin này sang bộ phận mang dữ liệu được mã hoá và sắp xếp theo
dạng mà máy công cụ điều khiển số có thể hiểu được gọi là lập trình NC.
1.2. Khái niệm về chương trình NC
Chương trình NC là một file chứa các lệnh điều khiển máy, mỗi lệnh điều khiển
một thao tác, một chức năng 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.
Chương trình NC phụ thuộc rất nhiều vào các nhà sản xuất máy CNC. Nói
chung các nhà sản xuất máy CNC hiện nay đều sử dụng rộng rãi các hệ điều khiển
theo tiêu chuẩn ISO hoặc theo DIN66025.
Trong chương trình NC các câu lệnh được viết dưới dạng các từ lệnh. Một câu lệnh
bao gồm nhiều từ lệnh, các từ lệnh được viết trong câu lệnh bao gồm có phần chữ cái
và phần số.
Phần chữ cái thông thường diễn tả địa chỉ, phần số thông thường diễn tả mã
lệnh hoặc giá trị. Hình 1.1 sau đây diễn tả cấu trúc của một câu lệnh và cấu trúc của
những từ lệnh trong câu lệnh.

Số câu lệnh

Từ lệnh

Từ lệnh

Từ lệnh

Hình 1.1 – Cấu trúc của một câu lệnh NC
Page 1


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

1.3. Cấu trúc của chương trình NC (DIN66025)
Một chương trình NC bao gồm có các phần chính như sau:
- Phần đầu chương trình - Phần này bao gồm ký hiệu mở đầu chương trình và
những khai báo diễn tả các điều kiện công nghệ như: Hệ điều khiển, cơ cấu kẹp,
-

-

dụng cụ, số liệu hiệu chỉnh dụng cụ, đồ gá…
Phần nội dung chương trình – Phần này diễn tả các quá trình công nghệ gia công
và điều khiển máy. Mở đầu chương trình là các lệnh xác định (khai báo) vị trí của
phôi so với gốc tạo độ máy, kế tiếp là những lệnh điều khiển máy gia công chi tiết
Phần kết thúc chương trình – Bằng lệnh M30 hoặc M02.

1.4. Vị trí của chương trình NC trong sản xuất
Vị trí của chương trình NC trong chuẩn bị sản xuất
Trong quá trình chuẩn bị sản xuất, chương trình NC có một vị trí quan trong
được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Thiết kế

Chuẩn bị công nghệ

Máy công cụ CNC

Lập trình NC

Chương trình NC

Hình 1.2 – Vị trí của chương trình NC trong chuẩn bị sản xuất
1.4.1. Vị trí của chương trình NC trong hệ thống CIM
CIM = Computer integrated Manufacturing
CIM = (Hệ thống sản xuất với sự tích hợp của máy tính).

Page 2


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Hình 1.3 – Vị trí của chương trình NC trong hệ thống CIM

Page 3


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

1.4.2. Sơ đồ khối của chương trình NC
Các thông số hình học

Các thông số công nghệ

- Biên dạng của chi tiết g/c
- Các phần tử tạo dáng
- Các lỗ và hệ lỗ
- Các cung tròn, rãnh thoát

Câu

Các thông tin đường

N

G

X

Y

Lưu chương trình

vào băng đột lỗ

- Các thông số về dao
- Vận tốc cắt
- Lượng chạy dao
- Số vòng quay trục chính

Các thông tin công nghệ
Z

I

J

K

Tạo tệp tin và tải
chương trình qua máy

F

S

T

M

Nhập chương trình
vào máy

Điều khiển NC
Điều khiển CNC

Máy công cụ NC
Máy công cụ CNC
Hình 1.4 – Sơ đồ khối của chương trình NC (Theo DIN 66025)

Page 4


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

1.5. Quỹ đạo gia công
Khi gia công dao và chi tiết gia công chuyển động tương đối với nhau. Tuy
nhiên khi lập trình gia công người ta quy ước dụng cụ chuyển động tương đối so với
hệ thống toạ độ còn chi tiết đứng im. Quỹ đạo gia công là quỹ đạo chuyển động tương
đối giữa điểm chuẩn của dao so với chi tiết gia công. Quỹ đạo lập trình là quỹ đạo do
người thợ tính toán và viết trong các câu lệnh của chương trình. Quỹ đạo này có thể
trùng hoặc không trùng với quỹ đạo gia công.

2

2

1

1

Hình 1.5 – Sơ đồ quỹ đạo tâm dao
1- Đường viền (contour); 2 – Quỹ đạo chuyển động của tâm dao

Page 5


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

1.6. Cách ghi kích thước cho chi tiết gia công
Để lập trình gia công trên máy CNC thì các kích thước của chi tiết gia công
được ghi theo hệ toạ độ đề các. Có hai cách ghi kích thước cho chi tiết gia công trên
bản vẽ:
- Ghi kích thước tuyệt đối
- Ghi kích thước tương đối.
a. Ghi kích thước tuyệt đối
Theo cách ghi này tất cả các kích thước đều xuất phát từ gốc toạ độ chi tiết (W).

Hình 1.6 – Ghi kích thước theo phương pháp tuyệt đối
b. Ghi kích thước tương đối

Hình 1.7 – Ghi kích thước theo phương pháp tương đối
Theo cách ghi này tất cả các kích thước được xuất phát từ gốc toạ độ chi tiết
tạm thời. Gốc toạ độ chi tiết tạm thời sẽ được lấy theo điểm vừa xác định liền ngay
trước điểm ta cần xác định. Trong thực tiễn nếu ta ghi kích thước theo phương pháp
này thì nó ảnh hưởng đến kết quả gia công (sai số tích lũy).
Trong thực tế lập trình căn cứ vào cách ghi kích thước mà người ta có thể lập
trình tuyệt đối hoặc lập trình tương đối. Trong một chương trình NC có thể sử dụng
đồng thời cả hai cách lập trình tương đối và tuyệt đối.

1.7. Một số chức năng trong lập trình NC
1.7.1. Chức năng G
Chức năng G là chức năng dịch chuyển của dụng cụ cắt được viết tắt của từ
Geometric Function. Ngoài chức năng dịch chuyển chức năng G còn dung để xác định
Page 6


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

chế độ làm việc của máy CNC. Chức năng G được mã hoá từ G00 đến G99 (Theo
DIN66025).
• Các chức năng lập trình tiện CNC (theo MTS-CNC)
G00 – Chạy dao nhanh không cắt gọt
G01 – Chạy dao cắt gọt theo đường thẳng có nội suy.
G02 – Chạy dao cắt gọt theo cung tròn cùng chiều KĐH có nội suy.
G03 – Chạy dao cắt gọt theo cung tròn ngược chiều KĐH có nội suy.
G04 Định thời gian dừng dao ở cuối hành trình
G09 Dừng dao chính xác
G10 – Chạy dao nhanh không cắt theo toạ độ cực.
G20 – Lệnh định nghĩa đơn vị lập trình là hệ anh.
G21 – Lệnh định nghĩa đơn vị lập trình là hệ mét.
G22 – Lệnh gọi chương trình con.
G23 – Lệnh lặp lại một đoạn chương trình
G25 Lệnh chạy dao về điểm tham chiếu R.
G26 Lệnh chạy dao về điểm thay dao.
G28 Định vị ụ di động (G28 Z…)
G33 Gia công ren tam giác với một lần chạy dao
G40 – Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao

G41 – Hiệu chỉnh bán kính dao sang trái Contour.
G42 – Hiệu chỉnh bán kính dao sang phải Contour.
G53 Xóa các lệnh di chuyển gốc tọa độ để trở về gốc tọa độ mặc định.
G54 – Khai báo cài đặt điểm không của chi tiết.
G55 - G56 Các lệnh di chuyển gốc tọa độ tuyệt đối.
G57 – Khai báo lượng dư gia công tinh.
G58 - G59 Các lệnh di chuyển gốc tọa độ tương đối.
G90 Lệnh định nghĩa tọa độ nhập là tọa độ tuyệt đối.
G91 Lệnh định nghĩa tọa độ nhập là tọa độ tương đối.
G92 – Giới hạn vận tốc quay trục chính (S… v/p)
G94 Lệnh định nghĩa lượng chạy dao là mm/phút.
G95 Lệnh định nghĩa lượng chạy dao là mm/vòng.
G96 Lệnh định nghĩa vận tốc cắt là không đổi (m/p).
G97 Xóa lệnh định nghĩa vận tốc cắt là không đổi và trả về như mặc định (v/p)
• Các chu trình gia công tiện
G31 Chu trình tiện ren với nhiều lần chạy dao
G36 Chu trình tiện chép hình theo biên dạng gia công
Page 7


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

G57 Lệnh định nghĩa lượng dư gia công thực hiện kèm theo chu trình gia công
G75 Chu trình tiện phân lớp vai vuông
G76 Chu trình tiện phân bậc vai vuông
G78 Chu trình tiện rãnh thoát dao theo DIN 509 kiểu E, F và Din 76
G79 Chu trình tiện rãnh có vạt mép và bo cung
G80 Lệnh kết thúc khai báo biên dạng vàgọi thực hiện chu trình gia công gần nhất

trước đó
G81 Chu trình tiện biên dạng bất kỳ theo phương pháp phân lớp
G82 Chu trình tiện biên dạng bất kỳ theo phương pháp phân bậc
G83 Chu trình tiện chép hình theo biên dạng gia công
G84 Chu trình khoan sâu
G85 Chu trình tiện rãnh thoát dao DIN 509 kiểu E, F và Din 76
G86 Chu trình tiện rãnh vuông
G87 Chu trình tiện rãnh có biên dạng bất kỳ
G88 Chu trình vạt cạnh, bo cung
G89 Chu trình tiện phân lớp và phân bậc có biên dạng hình Cone
• Các chức năng lập trình Phay CNC (theo MTS-CNC)
G00 Chạy dao nhanh không cắt gọt
G01 Chạy dao theo đường thẳng với Luợng chạy dao F chỉ định trước.
G02 Chạy dao theo đường tròn - thuận chiều kim đồng hồ với F chỉ định trước.
G03 Chạy dao theo đường tròn - ngược chiều kim đồng hồ với F chỉ định trước.
G04 Lệnh định nghĩa thời gian dừng dao với địa chỉ X theo giây
G09 Dừng dao chính xác ở cuối hành trình.
G10 Chạy dao nhanh không cắt gọt với tọa độ cực.
G11 Chạy dao theo đường thẳng bằng F chỉ định trước với tọa độ cực.
G12 Chạy dao theo đường tròn-thuận chiều kim đồng hồ bằng F chỉ định trước với tọa
độ cực.
G13 Chạy dao theo đường tròn-ngược chiều kim đồng hồ bằng F chỉ định trước với
tọa độ cực.
G17 Mặt phẳng XY trục mang dao là trục Z
G18 Mặt phẳng ZX trục mang dao là trục Y
G19 Mặt phẳng YZ trục mang dao là trục X
G20 Đổi đơn vị đo từ Millimeter sang inch.
G21 Đổi đơn vị đo từ inch sang Millimeter.
G22 Lệnh gọi chương trình con.
G23 Lệnh lặp lại một đoạn chương trình.

Page 8


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

G24 Lệnh nhảy câu lệnh không có điều kiện (tham khảo, ít sử dụng).
G25 Lệnh chạy dao về điểm tham chiếu R.
G26 Lệnh chạy dao về điểm thay dao.
G40 Lệnh xóa hiệu chỉnh bán kính dao.
G41 Lệnh thực hiện hiệu chỉnh bán kính dao bên trái đường gia công.
G42 Lệnh thực hiện hiệu chỉnh bán kính dao bên phải đường gia công.
G45 Lệnh vào dao và ra dao song song với đường gia công.
G46 Lệnh vào dao và ra dao với cung tròn 1/2
G47 Lệnh vào dao và ra dao với cung tròn 1/4
G53 Xóa các lệnh di chuyển gốc tọa độ để trở về gốc tọa độ mặc định.
G54 - G57 Các lệnh di chuyển gốc tọa độ tuyệt đối.
G58 - G59 Các lệnh di chuyển gốc tọa độ tương đối.
G90 Lệnh định nghĩa tọa độ nhập là tọa độ tuyệt đối.
G91 Lệnh định nghĩa tọa độ nhập là tọa độ tương đối.
G94 Lệnh định nghĩa lượng chạy dao là mm/phút.
G95 Lệnh định nghĩa lượng chạy dao là mm/vòng.
• Các chu trình gia công phay CNC
G61 Chu trình Khoan lỗ phân cách đều trên vòng tròn
G67 Chu trình Phay Hốc 4 góc vuông
G77 Chu trình (lệnh) phân độ trên một phần hoặc cả vòng tròn
G78 Chu trình (lệnh) phân đoạn đều trên một đoạn thẳng
G79 Chu trình (lệnh) định nghĩa điểm thực hiện chu trình
G81 Chu trình khoan định tâm, Khoan mồi

G82 Chu trình khoan có cơ chế bẻ phoi
G83 Chu trình khoan sâu có cơ chế bẻ phoi và lấy phoi
G84 Chu trình ven răng (Taro)
G85 Chu trình doa lỗ
G86 Chu trình Khoét lỗ
G87 Chu trình Phay Hốc 4 góc vuông có nội suy góc
G88 Chu trình Phay Hốc tròn
G89 Chu trình Phay Hốc tròn có giữ lại ngõng trục ở giữa (Pin)
1.7.2. Một số chức năng phụ.
• Chức năng M
Chức năng M được mã hoá từ M00 đến M99 được dùng để vận hành máy trong
quá trình gia công.
M00 – Dừng chương trình NC. Sau đó muốn khởi động lại phải nhấn nút Start.
Page 9


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

M02 – kết thúc chương trình chính
M03 – Trục chính quay phải
M04 – trục chính quay trái.
M05 – Dừng trục chính.
M06 – Kích hoạt hệ thống thay dao.
M07 – M08 – Mở bơm nước làm mát.
M09 – Tắt bơm nước làm mát.
M20 Chống chuôi nhọn ụ di động (tiện)
M21 Tháo chống chuôi nhọn ụ di động (tiện)
M30 – Kết thúc chương trình chính.

M80 Tắt các chức năng lập trình đối xứng (phay)
M81 Lập trình đối xứng qua trục Y (phay)
M82 Lập trình đối xứng qua trục X (phay)
M83 Đổi dấu trục Z - Đối xứng trong Z qua mặt phẳng chứa gốc tọa độ (phay)
M84 Đối xứng đồng thời qua 2 trục X và Y (phay)
M85 Đối xứng qua Y và Đổi dấu trục Z (phay)
M86 Đối xứng qua X và Đổi dấu trục Z (phay)
• Một số chức năng khác
% - Ký hiệu bắt đầu chương trình.
N – Số thứ tự câu lệnh.
F – Lượng chạy dao (mm/ph – v/ph).
S – Tốc độ cắt. (V/ph – m/ph).
T – Dụng cụ cắt (T0101…).
LF – Kết thúc câu lệnh.
D – Hiệu chỉnh dao.
I; J; K – Toạ độ tâm cung tròn trên các trục X; Y; Z.
1.8. Chương trình chính và chương trình con (DIN66025)
- Chương trình chính (mainprogramm) thường được mở đầu bằng ký hiệu % và
kèm theo các con số chỉ địa chỉ của chương trình trong bộ nhớ của máy CNC. Số
lượng các con số sau ký hiệu % phụ thuộc vào từng hệ điều khiển và khả năng của bộ
điều khiển. Chương trình chính là chương trình gia công toàn bộ chi tiết. Kết thúc
chương trình CHÍNH theo DIN66025 với lệnh M30/ M02.
- Chương trình chính về bản chất tin học là một tệp tin (file) chương trình NC
được lưu giữ trong thư mục do người dùng định nghĩa và được đặt tên theo quy ước:
- Phần tên: Là chữ hoặc số và không bao gồm ký tự lạ như dấu chấm (.), dấu gạch
chéo ( \ hoặc / ), dấu (:).
Page 10


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

- Phần mở rộng: Tối đa là 3 ký tự - Theo quy ước của nhà sản xuất.
Ví dụ với phần mềm MTS-CNC thì tên chương trình được viết như sau:
%AAAAA.FNC: Chương trình chính dành cho Phay.
%BBBBB.DNC: Chương trình chính dành cho Tiện.
- Chương trình chính về mặt hình thức có thể được chia ra thành 3 phần như sau:

-

Phần mở đầu bao gồm địa chỉ của chương trình trong bộ nhớ và các khai báo
thông tin về máy, hệ điều khiển, thông tin công nghệ và thông tin quản lý.
Phần nội dung chương trình bao gồm các câu lệnh thể hiện toàn bộ quá trình

-

điều khiển thiết bị gia công chi tiết.
Phần kết thúc chương trình là câu lệnh báo cho hệ thống điều khiển biết để kết

-

thúc quá trình điều khiển.
- Chương trình con (Under/Sub-programm) được ký hiệu bằng chữ U; L (hoặc S) và
các con số. Kết thúc chương trình con bằng lệnh M99 hoặc M17 tuỳ theo hệ điều
khiển.
- Trong một chương trình chính có thể sử dụng nhiều chương trình con. Một chương
trình con có thể sử dụng nhiều lần trong một chương trình chính.
1.9. Các phương pháp lập trình NC
Căn cứ vào mức độ tự động hoá các công việc lập trình mà người ta phân biệt

hai phương pháp lập trình:
- Lập trình bằng tay (Lập trình thủ công).
- Lập trình tự động (Lập trình bằng máy tính).
a. Lập trình bằng tay (Lập trình thủ công)
Khi lập trình bằng tay người lập trình căn cứ vào bản vẽ để nhập các dữ liệu
theo các lệnh từ bàn phím vào bộ nhớ của máy. Việc lập trình này tốn nhiều thời gian,
dễ nhầm lẫn khi chi tiết có độ phức tạp cao. Do những nhược điểm trên mà phương
pháp này chỉ áp dụng lập trình cho các chi tiết đơn giản hoặc để hiệu chỉnh các chương
trình có sẵn. Phương tiện hỗ trợ chủ yếu là các bảng tra cứu hoặc catalô máy, máy tính
cá nhân để tính toán các thông số khi lập trình. Lập trình bằng tay đòi hỏi người lập
trình ngoài việc làm chủ phương pháp lập trình còn phải có kiến thức về toán học và
kiến thức về công nghệ.
b. Lập trình bằng máy (Lập trình tự động).
Khi lập trình bằng máy (có máy tính trợ giúp) người lập trình mô tả (khai báo)
hình dáng hình học của chi tiết gia công, các quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt
và chức năng của máy theo ngôn ngữ mà máy có thể hiểu được.

Page 11


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Lập trình bằng máy có ưu điểm là không cần thực hiện các phép tính tay, chỉ
cần truy nhập một số dữ liệu nhưng có thể sản sinh một lượng lớn dữ liệu cho
những tính toán cần thiết, đồng thời hạn chế được các lỗi lập trình.
Khi lập trình bằng máy, máy tính phải có các chương trình tính toán đặc biệt sau:
- Chương trình tiền xử lý (Pre pocessor).
-

Chương trình xử lý (Processor).
Chương trình hậu xử lý (Postprocessor).
Chương trình xử lý (processor) là chương trình phần mềm thực hiện các tính

toán hình học và công nghệ. Người ta gọi các dữ liệu của chương trình xử lý là CLD
(Cutter Location Data), các dữ liệu này đưa ra một giải pháp chung mà không phụ
thuộc vào máy công cụ CNC nào. CLD có các dữ liệu xác định vị trí dụng cụ cắt. CLD
chứa các lệnh ngắn gọn nhất và các mã trong đó không hợp với hệ CNC nào.
Trong phần mô tả hình học của chi tiết như các điểm, đoạn thẳng, cung tròn…
còn phần mô tả quá trình gia công như khoan, phay, chế độ cắt, dụng cụ cắt, dung dịch
trơn nguội… cả hai việc mô tả trên đây tạo ra một chương trình nguồn. Từ chương
trình nguồn này máy tính tạo ra chương trình NC phù hợp với máy CNC nhờ bộ hậu
xử lý.
Muốn dùng CLD cho một hệ CNC nào cụ thể phải dùng một chương trình đặc
biệt gọi là chương trình hậu xử lý (Postprocessor), có nhiệm vụ dịch chương trình NC
dưới dạng CLD thành các mã lệnh để cho hệ CNC có thể hiểu được và thực hiện quá
trình điều khiển máy gia công.
1.10. Các hình thức tổ chức lập trình NC
Để thực hiện việc lập trình trong nhà máy người ta thường sử dụng hai hình
thức tổ chức lập trình sau đây:
- Lập trình tại phân xưởng
- Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
1.10.1. Lập trình tại phân xưởng
Lập trình tại phân xưởng được thực hiện trực tiếp trên máy thông qua bảng điều
khiển. Màn hình của hệ điều khiển giúp cho người lập trình quan sát được các dữ liệu
đưa vào máy, tránh được các lỗi của chương trình. Sau khi lập trình xong ngưòi ta có
thể cho chạy chương trình mô phỏng bằng đồ hoạ trên màn hình. Như vậy qua việc mô
phỏng người ta có thể phát hiện các lỗi của chương trình như lỗi về cú pháp lệnh hoặc
lỗi về công nghệ. Nếu xảy ra lỗi chương trình thì người lập trình phải sửa lại chương

trình do đó người lập trình phải có trình độ nghề nghiệp cao mới có thể kiểm soát và
làm chủ chương trình.
Page 12


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

1.10.2.Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
Khi một nhà máy có quy mô sản xuất lớn, có sử dụng nhiều máy CNC khác
nhau, gia công nhiều chủng loại chi tiết khác nhau, số lượng chi tiết trong cùng loại là
lớn thì cần phải lập trình tập trung trong chuẩn bị sản xuất. Công việc này được thực
hiện tại phòng công nghệ hoặc các trung tâm lập trình. Như vậy nhà máy cần có một
đội ngũ lập trình viên được đào tạo chuyên môn hoá và ứng dụng thành thạo các
phương pháp lập trình. Ưu điểm của hình thức lập trình này là năng suất lập trình cao,
người lập trình có thể chưa vận hành thành thạo các máy nhưng vẫn có thể lập trình
gia công cho nhiều loại chi tiết khác nhau.
-

Nếu các máy CNC được nối mạng thì chương trình NC có thể được truyền trực

-

tiếp từ phòng lập trình thông qua mạng.
Nếu các máy chưa được nối mạng với trung tâm lập trình thì phải ghi chương
trình ra bộ nhớ ngoài và nạp trực tiếp vào máy CNC.

Tuy nhiên hình thức lập trình này còn có nhược điểm là khi đổ các chương trình vào
máy CNC chỉ phát hiện đựơc lỗi khi gia công thử hoặc chạy ”Test” chương trình trên

máy CNC.
1.11. Một số dạng lập trình NC cơ bản
a. Lập trình theo contour
Lập trình theo contour được áp dụng để lập trình gia công các đường viền, đường
bao của chi tiết. Trong quá trình lập trình thường áp dụng các chức năng chạy dao cắt
gọt như G01; G02; G03; ... kết hợp với các lệnh hiệu chỉnh bán kính dụng cắt, chức
năng tiếp cận hoặc rời khỏi
contour như G40; G41; G42; G45;
G46; G47.
Ví dụ về lập trình theo contour với
chi tiết cho như hình vẽ bên.
%CONTOUR1.
N1 G54 X .., Y... Z...
N2 T0101 G94 G96 M05 M06
F20 S47
N3 G00 X120 Y15
N4 G00 Z5
N5 G01 Z-6 M03 M08
N6 G01 X95 Y15 G42 G46
A30
Page 13


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

N7 G01 Y55
N8 G01 X80 Y65
N9 G01 X5 B15

N10 G01 Y15
N11 G01 X20 Y5
N12 G01 X95 Y5 B10
N13 G01 Y55 G40 G46 A30
N14 G00 Z5 M05 M09
N15 G26 M30
b. Lập trình đối xứng qua các trục toạ độ
Với hình thức lập trình này, trong quá trình lập trình người ta có thể thực hiện các lập
trình để gia công các bề mặt có tính chất đối xứng:
- Đối xứng toạ độ X qua trục Y
Ví dụ về lập trình đối xứng

-

Hình 1.8 – Lập trình đối xứng X qua trục Y
Đối xứng toạ độ Y qua trục X

Ví dụ về lập trình đối xứng
với chương trình con

Hình 1.9 – Lập trình đối xứng Y qua trục X
Page 14


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

-

CÔNG NGHỆ CNC

Đối xứng đồng thời toạ độ X,Y qua trục X,Y
Ví dụ về chương trình với lệnh lặp
lại một đoạn chương trình G23

Hình 1.10 – Lập trình đối xứng đồng thời qua trục X và Y
Theo DIN 66025 trong lập trình phay CNC thì các lệnh lập trình đối xứng là:
- M81: Đối xứng các toạ độ X qua Y.
-

M82: Đối xứng các toạ độ Y qua X.
M83: Đổi dấu toạ độ Z.
M84: Đối xứng đồng thời các toạ độ X ,Y qua X ,Y.
M85: Đối xứng các toạ độ Y và đổi dấu toạ độ Z.
M86: Đối xứng các toạ độ X và đổi dấu toạ độ Z

- M80: Xoá bỏ chức năng lập trình đối xứng.
c. Lập trình có xê dịch điểm chuẩn (W).
Khi lập trình có xê dịch điểm chuẩn thì các giá trị cần xê dịch phải được xác định cụ
thể. Việc xê dịch điểm chuẩn tạo cho ta có thể lặp lại chương trình gia công nhiều bề
mặt giống nhau ở các vị trí khác nhau mà không cần phải có các tính toán phức tạp.

X160 Y90 Z55

Hình 1.11 – Ví dụ về lập trình dịch chuyển gốc tạo độ tuyệt đối.
Page 15


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

(Chú ý với MTS- CNC trong ví dụ trên người ta thay từ lệnh P => từ lệnh O)
Theo DIN 66025 thì các lệnh xê dịch vị trí điểm chuẩn gồm các lệnh từ G54
đến G59 trong đó: Từ G54 – G56 là dịch chuyển điểm chuẩn tuyệt đối; từ G58 đến
G59 là dịch chuyển điểm chuẩn tương đối.
Các lệnh dịch chuyển điểm chuẩn có cú pháp như sau:
G54 X… Y…. Z….. hoặc G56 X… Y… Z…
G59 X… Y… Z… [I…] [J…] [A…]

Toạ độ mới

Chương trình ví dụ:
N110 G59 X100 Y20 I-30 J20 A120

20
Toạ độ cũ

100

Hình 1.12 – Ví dụ về lập trình dịch chuyển và quay gốc tạo độ tương đối.
Với lệnh dịch chuyển gốc toạ độ trên hình 1.12; Trước tiên gốc toạ độ được
dịch chuyển một khoảng theo phương X = 100, theo phương Y = 20 sau đó mới được
quay tương đối so với gốc vừa chuyển đến tại tâm quay có toạ độ tương đối theo
phương X là I = -30; theo phương Y là J =20 với góc quay A = 1200.
d. Lập trình tham số và lập trình tham số có sử dụng các công thức toán học
Lập trình tham số là khi gia công (trong chương trình chính và chương trình
con) người ta thay các gia trị số bằng các tham số đặc trưng. Các tham số có thể thay
cho giá trị toạ độ, chế độ cắt, các giá trị dụng cụ cắt, các giá trị góc…
Lập trình tham số được ứng dụng khi gia công các chi tiết tương tự về mặt hình
học nhưng lại có kích thước khác nhau. Tuỳ theo các hệ điều khiển CNC khác nhau

mà người ta định nghĩa các tham số là khác nhau; Ví dụ có thể dùng chữ E; Q; P hoặc
R để định nghĩa các tham số. Các tham số có thể là một giá trị thực hoặc là một biểu
thức toán tử với các phép tính: Cộng; trừ; nhân ; chia hoặc khai căn…
Khi lập trình các tham số phải được định nghĩa trước và khi muốn thay đổi giá
trị các tham số để gia công các chi tiết khác nhau ta chỉ việc định nghĩa lại các tham số
là được mà không cần phải thay đổi trong chương trình gia công.

Page 16


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Lập trình tham số có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất nhóm, nhờ lập trình tham số
mà việc thay đổi chương trình để gia công các chi tiết khác nhau trong nhóm nhanh,
không phải hiệu chỉnh sửa chữa chương trình gia công.
e. Lập trình với chương trình Macro.
Macro thực chất là các chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ. Các Macro có
thể được coi như các chương trình con. Thông thường các Macro được xây dựng để
gia công một bề mặt hoặc nhóm các bề mặt có tính chất đặc biệt và thường xuyên
được sử dụng đến. Trong một số hệ điều khiển CNC hiện đại các Macro được xây
dựng sẵn ở trạng thái mở để người lập trình có thể khai báo các tham số khi sử dụng.
Trường hợp này thường gọi là các chu trình gia công hay còn gọi là các vĩ lệnh.
f. Lập trình có tính đến tỷ lệ (phóng to, thu nhỏ).
Các phần mềm lập trình cho phép người ta có thể lập trình theo các hệ số tỷ lệ
khác nhau khi thực hiện việc lập trình với các chi tiết có hình dạng tương tự nhau
nhưng có kích thước to nhỏ khác nhau theo một tỷ lệ nhất định cho trước.
g. Lặp lại một đoạn chương trình
Ngoài chức năng chương trình con, các hệ điều khiển CNC còn có chức năng

lặp lại một đoạn chương trình. Khi thực hiện chức năng này một đoạn chương trình sẽ
được lặp lại, số lần lặp lại phụ thuộc vào các tham số S khi lập trình.

Hình 1.13 – Ví dụ về lặp lại một đoạn chương trình

Page 17


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

h. Sử dụng kỹ thuật chương trình con
Trong một chương chính có thể có một hoặc nhiều chương trình con. Chương
trình con chỉ thực hiện gia công một bề mặt hoặc một tập hợp bề mặt của chi tiết gia
công. Chương trình con có thể sử dụng một lần hoặc nhiều lần trong chương trình NC.

Chương trình chính
Chương trình ví dụ:
Chương trình con

Chương trình chính

Chương trình con

Chương trình ví dụ:

Nhảy
qua câu
lệnh

N…/02

Nhảy qua
câu lệnh
N…/01

Hình 1.14 – Ví dụ về chương trình chính và chương trình con

Page 18


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

CHƯƠNG 2 MÁY CÔNG CỤ CNC
2.1. Máy công cụ thông thường
Khi gia công chi tiết trên máy công cụ thông thường người công nhân thường
dùng tay để điều khiển máy. Người công nhân căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt
gọt chi tiết nhằm đảm bảo 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 người công nhân.

Hình 2.1 – Máy tiện và máy phay thông thường
2.2. Máy công cụ NC
Đối với máy công cụ NC thì việc điều khiển chức năng máy được quyết định
bằng các chương trình đã lập sẵn. Hệ thống điều khiển NC là hệ thống điện tử. Thông
tin đưa vào thông qua băng đục lỗ hoặc băng từ. Máy thực hiện chức năng theo từng
khối lệnh, khi khối trước kết thúc máy mới đọc tiếp khối lệnh kế tiếp để thực hiện các
lệnh dịch chuyển của các cơ cấu chấp hành. Máy có khả năng nội suy đường thẳng,
cung tròn, chức năng dọc theo băng. Các máy NC không có chức năng lưu trữ chương

trình.
2.3. Máy công cụ CNC
Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm 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 xuất các lệnh để điều khiển máy. Máy công
cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như:
- Nội suy đường thẳng.
- Nội suy cung tròn.
- Nội suy mặt xoắn.
- Nội suy mặt parabol và bất kỳ mặt bậc 3 nào.
- Bù chiều dài và đường kính dụng cụ.
Page 19


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Hình 2.2 – Hình ảnh một số máy tiện CNC và máy phay CNC
2.4. Hệ trục toạ độ trên máy công cụ CNC
Các trục toạ độ của máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động của các cơ cấu
máy và dụng cụ. Các trục tạo độ đó là:
2.1.1. Trục Z
Thông thường trên tất cả các máy công cụ CNC trục Z thường song song với trục
chính của máy và có chiều dương xa dần chi tiết gia công được gá trên mâm cặp (máy
tiện) hoặc trên bàn máy (máy phay).
2.1.2. Trục X

Page 20

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Trục X là trục nằm ngang trên mặt bàn

R
W

máy và thông thường nó được xác định
theo phương nằm ngang.
2.1.3. Trục Y
Trục Y được xác định sau khi đã xác
định được trực Z & X. Phương chiều
của các trục được xác định theo quy tắc
bàn tay phải (hình 2.4). Để xác định
chiều quay dương của các trục ta xác
định như sau: Choãi ngón tay cái ra
theo chiều dương của trục; cuộn các
ngón tay lại vào lòng bàn tay, chiều
cuộn của các ngón tay đó là chiều quay

+Z

+Y

+C

V

Q

+X
’

+A
’

+B

+X

+A
+B
’

+C
’
+Y
+Z
’
Hình 2.3 - Hệ trục toạ ’độ của máy CNC

U
P

dương của trục quay tương ứng.
2.1.4. Trục phụ
Trên máy CNC ngoài các trục chính trên ra
còn có các trục phụ như trục U;V;W các trục

này song song với các trục tương ứng là
X;Y;Z. Các trục quay tương ứng xung quanh
trục X;Y;Z là A;B;C… theo quy ước chung
cho tất cả các máy CNC thì người ta coi dao
chuyển động thay cho chi tiết gia công
chuyển động.
Hình 2.4 – Quy tắc bàn tay phải (a.Trục Z nằm ngang b. Trục Z thẳng đứng).
2.5. Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC
a. Điểm chuẩn của máy (M)
Điểm chuẩn của máy (M) hay còn gọi là
điểm gốc 0 của máy. Điểm này do nhà chế tạo máy
quy định theo kết cấu của từng loại máy. Thông
thường điểm M là điểm giới hạn 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.
Ví dụ điểm chuẩn của máy (M) trên máy phay
đứng, máy tiện ngang hoặc máy khoan cần được

Z
Y
M

X

Hình 2.5 – Điểm M trên máy phay
CNC

Page 21

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

thể hiện như trên hình vẽ 2.5.
b. Điểm 0 của chi tiết gia công (W)
Điểm không (W) của chi tiết là diểm
chuẩn để xác định độ lớn và vị trí của chi
tiết trên máy. Điểm W do người lập trình
quyết định. Điểm W trên máy tiện thông
thường được các nhà lập trình đặt tại mặt
đầu của chi tiết. Để chống hiện tượng nhầm
lẫn các nhà lập trình thường đặt chi tiết nằm
trong vùng có giá trị âm (-) của trục Z. Điểm

Z
Y
W

X

W trên máy phay thường được áp dụng theo
quy tắc: Trên - Trước - Trái; Có nghĩa là
điểm W phải được đặt ở mặt trên của phôi ở
mặt trước và nằm ở góc trái của phôi (coi
phôi là hình hộp chữ nhật có các cạnh song
song với các trục tọa độ như trên hình 2.6).

Hình 2.6 – Điểm W trên máy phay CNC

c. Điểm chuẩn của dao (p)
Các loại dao khác nhau thì điểm chuẩn của chúng khác nhau: Đối với dao tiện
thì điểm chuẩn của dao là mũi dao. Đối với dao phay thì điểm chuẩn của dao nằm trên
mặt đầu của dao.
d. Điểm chuẩn của giá dao (T) và điểm gá dao (N)
Điểm T được dùng để xác định hệ trục tọa độ của dao và thông thường điểm T
trùng với điểm N trong quá trình gá lắp dao trên máy.
e. Điểm điều chỉnh dao (E)
Khi gia công phải sử dụng nhiều dao như vậy 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 của dao. Khi dao được gá đặt thì
điểm E trùng với điểm N.
f. Điểm gá đặt hay còn gọi là điểm tỳ (A)
Điểm A là điểm tỳ chủ chi tiết lên đồ định vị của đồ gá. Điểm A có thể trùng
với điểm W hoặc lựa chọn tuỳ ý.
g. Điểm không của chương trình (hay điểm P của dụng cụ cắt)
Đây là điểm trước khi gia công dụng cụ cắt nằm ở đó. Điểm 0 của chương trình
phải xác định sao cho khi thay dao không bị ảnh hưỏng của chi tiết hoặc đồ gá.
h. Điểm tham chiếu R (hay điểm 0 của hệ thống đo hành trình)

Page 22


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Điểm này được thiết kế đặc biệt trên các trục chuyển động của máy dùng để
hiệu chuẩn hệ thống đo hành trình và chạy hiệu chuẩn hệ thống đo hành trình khi khởi

động máy.
2.6. So sánh máy CNC và máy thông thường.
a. Cấu trúc:
Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng.Sự
khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công
cụ CNC được điều khiển bởi máy tính.
Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi
một hệ trục tọa độ, hệ trục tọa độ này liên quan đến chi tiết gia công và các chuyển
động tương đối của dao. Những chuyển động cần thiết cho tiến trình gia công của các
bộ phận máy (bàn máy, đầu revolve và các bộ phận khác) được tính toán, điều khiển
và kiểm tra bởi máy tính. Với mục đích này mỗi chuyển động của các bộ phận máy có
một hệ thống đo riêng để tính toán các vị trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ
điều khiển.
b. Chức năng:
Máy công cụ vạn năng Máy công cụ NC

Máy công cụ CNC

Nhập dữ liệu:
Nhập dữ liệu:
Nhập dữ liệu:
Người công nhân điều Chương trình NC Chương trình NC có thể được
chỉnh máy công cụ bằng được nhập vào hệ nhập vào hệ điều khiển CNC
tay dựa theo bản vẽ chi điều khiển NC bởi thông qua bàn phím, đĩa hoặc
tiết gia công, gá phôi và băng đục lỗ.
cổng giao tiếp dữ liệu (seriell,
dụng cụ cắt cũng như
Bus). Nhiều chương trình NC
điều chỉnh độ song song
được lưu trữ trong 1 bộ lưu trữ.

giữa dao và chi tiết.
Điều khiển bằng tay: Điều khiển NC:
Điều khiển CNC:
Người công nhân cài đặt Điều khiển NC xử lí Máy tính được tích hợp trong hệ
các thông số công nghệ các thông tin từ điều khiển CNC và phần mềm
(số vòng quay, lượng
chạy dao...) và điều
khiển thông qua các tay
quay.

chương trình NC về
đường dịch chuyển
và các chức năng
máy và đưa ra các
tín hiệu điều khiển
tương ứng tới từng
các bộ phận hình
thành máy NC.

tương ứng kiểm soát toàn bộ các
chức năng điều khiển của máy
công cụ. Nhờ đó bộ lưu trữ lưu
trữ các chương trình, dữ liệu gia
công, dụng cụ cắt và các giá trị
hiệu chỉnh. Thông thường phần
mềm phân tích lỗi cũng được tích
hợp trong hệ điều khiển CNC.
Page 23

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Kiểm tra:
Kiểm tra:
Kiểm tra:
Người công nhân đo và Máy NC đã đảm Trên máy công cụ CNC, kích
kiểm tra kích thước nhận trong khi gia thước của chi tiết gia công được
bằng tay, nếu cần thiết công đảm bảo các đảm bảo trong suốt quá trình gia
phải lập lại tiến trình gia kích thước chi tiết công với sự phản hồi liên tục của
công.

bởi sự phản hòi hệ thống đo. Nhờ có các cảm biến
thường xuyên của hệ đo được tích hợp, máy CNC có
thông đo và của khả năng điều khiển được kích
motor vị trí.
thước trong suốt quá trình gia
công song song với các hoạt động
gia công, nó có khả năng liên tục
làm việc trong hệ điều khiển
CNC, ví dụ như để kiểm tra và tối
ưu hóa các chương trình NC mới.

c. Tính kinh tế:
- Tốc độ gia công cao làm giảm thời gian gia công cơ bản, thời gian phụ, thời gian
chuẩn bị. Các nhân tố sau làm tăng tính kinh tế của máy công cụ CNC:
- Các công việc chuẩn bị chương trình, vật liệu, dụng cụ và nhập các dữ liệu được
thực hiện tại chỗ làm việc hoặc tại phòng lập trình riêng.
-

Tối ưu hóa chương trình NC trong hệ điều khiển.
Mô tả hình dạng chi tiết gia công theo cơ sở hình học đơn giản.

-

Chạy dao tự động cho đến khi đạt kích thước.
Tự động vận hành các chức năng của máy và trực tiếp can thiệp khi xảy ra lỗi
hoặc bị nhiễu.
Tự động quản lý quá trình sản xuất thông qua hệ điều khiển CNC (tự động đo và
kiểm tra).
Hệ thống ổ dao chứa nhiều dao.
Có khả năng chuẩn bị dụng cụ cắt bên ngoài máy mà không ảnh hưởng đến quá

-

trình gia công.
Chất lượng chi tiết gia công ổn định, ít phế phẩm.
Làm tăng độ chính xác gia công, do cấp chính xác của máy cao (1/1000mm độ
chính xác đo).
Thời gian gia công ngắn thông qua việc tổ chức sản xuất và nối kết các chương
trình gia công riêng lẻ.
Thời gian vận hành máy cao.
Tính linh hoạt trong sản xuất tốt hơn bởi hệ thống gia công.
Page 24


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

CÔNG NGHỆ CNC

Do những ưu điểm trên nên máy công cụ CNC chiếm ưu thế trong gia công cắt
gọt. Phạm vi ứng dụng rộng (xem hình 2.7) là đặc điểm tiêu biểu của máy công cụ
CNC.
1

Năng suất
Độ phức tạp và độ chính xác gia
công

3

Máy công cụ CNC
Máy công cụ thông thường
4

2

Hình 2.7: Phạm vi ứng dụng của máy công cụ CNC
d. Những yêu cầu khi sử dụng máy công cụ CNC
Để vận hành và lập trình trên máy công cụ CNC, nhất thiết đòi hỏi người vận
hành máy phải có trình độ kiến thưc, kỹ năng tổng hợp cao (Lập trình, vận hành khai
thác,…); và có thể không cần nhiều kinh nghiệm, sự khéo léo vận hành máy công cụ
vạn năng do gia công trên máy CNC có khả năng công nghệ, mức độ tự động hóa và
chế độ cắt cao hơn rất nhiều so với máy cơ thông thường.
2.7. Các chỉ tiêu gia công của máy CNC
2.7.1. Thông số hình học (không gian gia công).
Thông số hình học của máy CNC hay còn gọi là vùng gia công của máy. các thông
số không gian mà trong đó dụng cụ cắt và chi tiết gia công có thể tác động qua lại ở
bất kỳ vị trí nào. Đối với chi tiết gia công quay tròn vùng gia công là một khối lăng trụ

được xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển của các toạ độ. Đối với các máy
gia công chi tiết hình hộp chữ nhật thì vùng gia công là một khối hộp được xác định
bằng chiều dài các dịch chuyển của các trục

Hình 2.8 - Không gian gia công trên máy CNC
Page 25