Bai giang May CNC và Robot cong nghiep.pdf

1
Máy CNC
và
Robot công nghiệp
Tăng Quốc Nam
Học viện Kỹ thuật Quân sự
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Giới thiệu về môn học
1. Tên môn học: Máy điều khiển theo chơng trình số và robot công
nghiệp
2. Số lợng đơn vị học trình: 02 (30 tiết)
3. Mục tiêu của môn học
* Kiến thức:
- Củng cố các kiến thức cơ bản về máy cắt kim loại điều khiển theo
chơng trình số
- Hiểu đợc cấu trúc hệ thống điều khiển theo chơng trình số cho
máy cắt kim loại
-Biết đợc cấu trúc, động học và ứng dụng của robot công nghiệp
* Kỹ Năng: Vận dụng đợc các kiến thức để có thể tiếp cận đợc công
nghệ gia công trên máy CNC.
2
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Giới thiệu về môn học
Tài liệu học tập
[1]. Nguyễn Ngọc Cẩn - Máy điều khiển theo chơng trình số
[2]. Nguyễn Ngọc Cẩn - Điều khiển tự động - NXB khoa học kỹ thuật
[3]. Tạ Duy Liêm - Máy điều khiển theo chơng trình số và robot
công nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội - 1996
[4]. Tạ Duy Liêm - Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ - NXB
khoa học & kỹ thuật 1999
[5]. Nguyễn Thiện Phúc - Ngời máy công nghiệp - Trờng ĐHBK Hà

Nội 1995
[6] Bi ging
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Chơng 1.
Máy cắt kim loại
điều khiển theo chơng trình số
(Máy CNC)
# 1.1 Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan
# 1.2 Điều khiển theo chơng trình số
# 1.3 Kết cấu máy CNC
# 1.4 Hiệu quả sử dụng máy CNC
3
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.1. Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Làm thế nào để gia công các chi tiết, khuôn mẫu phức tạp?
# Xa xa
-Đợc chia thành các phần đơn giản hơn để gia công
- Sau khi gia công xong, chúng mới đợc ghép lại với nhau thành
chi tiết hoàn chỉnh bằng phơng pháp hàn, tán.
- Công nghệ đó đắt và không đảm bảo đợc độ chính xác về kích
thớc và hình học mong muốn cũng nh sự đồng đều về cơ tính vật
liệu.
# Sau này
- Dùng máy chép hình, ngời ta đã chế tạo đợc các chi tiết phức tạp
hơn.
- Công nghệ gia công trên máy chép hình vẫn còn nhiều nhợc điểm
độ chính xác không cao (do quán tính của hệ thống lớn, do sai số của
mẫu,...),
năng suất thấp (do phải hạn chế tốc độ trợt của đầu dò trên mẫu),

đắt và kém linh hoạt (vì các dỡng mẫu là các chi tiết cơ khí chính
xác, dùng vật liệu đặc biệt nên khó chế tạo).
4
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
NC
# NC = Numerical Control
# ý tởng về điều khiển số (NC)
- Có thể hình dung máy công cụ điều khiển số là một máy chép hình,
nhng các dỡng, mẫu, cam,... cơ khí đợc thay bằng chơng trình
máy tính.
-Chơng trình không bị mòn nh các dỡng mẫu, mang đi mang lại
dễ dàng.
- Việc soạn thảo, sửa đổi chơng trình lại dễ, nhanh và rẻ hơn nhiều
so với chế tạo cam, dỡng,...
# 3 nguyên tắc đối với máy NC công nghiệp
- Sử dụng máy tính để tính toán quỹ đạo chạy dao và lu dữ liệu vào
bìa đục lỗ.
- Dùng thiết bị đọc tại máy để tự động đọc dữ liệu từ bìa đục lỗ.
- Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ xử lý và liên tục đa ra thông tin
điều khiển các động cơ đợc gắn lên trục vít me.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Lịch sử phát triển NC
# 1949:
- Mẫu đầu tiên của máy NC do MIT (Viện công nghệ Massachusetts) thiết
kế và chế tạo theo đặt hàng của Không lực Hoa kỳ, để sản xuất các chi tiết
phức tạp và chính xác của máy bay.
# 1952:
- chiếc máy phay đứng 3 trục điều khiển số của hãng Cincinnati Hydrotel
đợc trng bày tại MIT.
# 1960s:

-máy NC đợc sản xuất và sử dụng trong công nghiệp.
- các bộ điều khiển số đầu tiên dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm,
cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lợng.
-chơng trình đợc chứa trong các băng và bìa đục lỗ, khó hiểu và không
sửa chữa đợc.
-Giao tiếp ngời - máy rất khó khăn vì không có màn hình, bàn phím.
# 1970s:
- các linh kiện bán dẫn đợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp
- máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn ít năng lợng hơn,...
- các băng đục lỗ sau này đợc thay bằng băng hoặc đĩa từ,...
- tính năng sử dụng của các máy NC vẫn cha đợc cải thiện đáng kể, cho
đến khi máy tính đợc ứng dụng.
5
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
CNC
# CNC = Computer Numerical Control
# Đầu 1970s, máy CNC ra đời:
- Các bộ điều khiển số trên máy công cụ đợc tích hợp máy tính và thuật
ngữ CNC ra đời.
# Máy CNC u việt hơn máy NC thông thờng về nhiều mặt
- tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn,...
- u điểm quan trọng nhất của chúng là ở tính năng sử dụng, giao diện với
ngời dùng và các thiết bị ngoại vi khác.
# Các máy CNC ngày nay
- có màn hình, bàn phím và nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với
ngời dùng.
- nhờ màn hình, ngời dùng đợc thông báo thờng xuyên về tình trạng của
máy, cảnh báo báo lỗi và nguy hiểm có thể xảy ra, có thể mô phỏng để
kiểm tra trớc quá trình gia công,...
- có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác nh robot, băng tải,

thiết bị đo,... trong hệ thống sản xuất.
- có thể trao đổi thông tin trong mạng máy tính các loại, từ mạng cục bộ
(LAN) đến mạng diện rộng (WAN) và Internet.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
CNC và CAD/CAM
# CAD (Computer Aided Design) - "thiết kế có trợ giúp của máy tính
- là một lĩnh vực ứng dụng của CNTT vào thiết kế.
- trợ giúp cho các nhà thiết kế trong việc mô hình hoá, lập và xuất
các tài liệu thiết kế dựa trên kỹ thuật đồ hoạ.
# CAM (Computer Aided Manufacturing) - "sản xuất có trợ giúp của
máy tính
- xuất hiện do nhu cầu lập trình cho các thiết bị điều khiển số (máy
CNC, robot, thiết bị vận chuyển, kho tàng, kiểm tra) và điều khiển
chúng.
# CAD/CAM
- vốn xuất hiện độc lập với nhau, nhng ngày càng xích lại gần nhau.
- là thuật ngữ ghép, dùng để chỉ một môi trờng thiết kế - sản xuất
với sự trợ giúp của máy tính.
# Sự phát triển của máy CNC và công nghệ gia công trên máy CNC
liên quan đến:
- kỹ thuật điều khiển tự động,
- kỹ thuật thiết kế và sản xuất có trợ giúp của máy tính (CAD/CAM).
6
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
CNC và FMS/CIM
# FMS
- Một hệ thống sản xuất tự động, có khả năng tự thích ứng với sự
thay đổi đối tợng sản xuất đợc gọi là hệ thống sản xuất linh hoạt
(Flexible Manufacturing System - FMS).
- FMS gồm máy các CNC, robot, các thiết bị vận chuyển, thiết bị

kiểm tra, đo lờng,... làm việc dới sự điều khiển của một mạng
máy tính.
# CIM
- Sự tích hợp mọi hệ thống thiết bị sản xuất và tích hợp mọi quá trình
thiết kế - sản xuất - quản trị kinh doanh nhờ mạng máy tính với các
phần mềm trợ giúp công tác thiết kế và công nghệ, kinh doanh,...
tạo nên hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính (Computer
Integrated Manufacturing - CIM).
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Lịch sử phát triển của CNC
7
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.2. Điều khiển theo chơng trình số
1.2.1 Nguyên tắc cấu trúc
1.2.2 Các dạng điều khiển
1. Điều khiển theo điểm
2. Điều khiển theo đờng
3. Điều khiển theo phi tuyến (contour)
1.2.3 Vật mang tin và cốt mã hoá
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.2.1 Nguyên tắc cấu trúc
# Sơ đồ khối hệ thống điều khiển theo chơng trình số
8
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Nguyên tắc điều khiển CNC:
Bộ điều khiển trung tâm (MCU
Machine Control Unit) đảm
nhiệm việc điều khiển toàn
bộ hoạt động của hệ thống.
# Nhiệm vụ của MCU:

- Đọc, giải mã các lệnh trong chơng trình NC,
- Lọc và xử lý các thông tin hình học và thông tin công nghệ, tính
toán các thông số điều khiển,
- Xuất các tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu tơng ứng: trục chính,
chạy dao, thay dao và các thiết bị phụ trợ khác;
- Giám sát quá trình để đảm bảo yêu cầu công nghệ và sự an toàn của
thiết bị. Chức năng giám sát và một phần chức năng điều khiển
thờng đợc thực hiện thông qua PLC.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Nhập dữ liệu vào bộ nhớ của máy:
-bàn phím
-các phơng tiện đọc khác, nh: đọc đĩa, đọc băng.
- trao đổi dữ liệu với các thiết bị lu trữ bên ngoài
qua giao diện truyền thông chuẩn, nh RS 232, RS
485.
9
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
- Tính toán công nghệ (2): Các thông tin công nghệ, nh chọn dao,
chiều và tốc độ quay trục chính, tới dung dịch hoặc dừng,... đợc
chuyển tới hệ thống tơng ứng thông qua bộ hiệu chỉnh (4), thờng
là PLC.
- Tính toán hình học (3): Thông tin hình học của đờng chạy dao
(dạng, hớng, tốc độ) đợc phân tích thành chuyển động độc lập
của các trục. Bộ phận thực hiện việc đó gọi là bộ nội suy (3).
# Xử lý dữ liệu:
- Do bộ xử lý trung tâm
(CPU) thực hiện.
- Trên cơ sở các dữ liệu
trong chơng trình, CPU
tính toán các thông số

điều khiển hệ thống.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển trục (điều khiển vị trí)
- Lệnh chạy dao từ bộ nội suy đợc đa đến mạch điều khiển
vị trí (Position Control Loop)
- gồm các bộ điều khiển động cơ, động cơ, thiết bị đo vị trí,
mạch phản hồi vị trí.
10
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Sơ đồ của một hệ điều khiển vị trí cho 1 trục.
- Nhận tín hiệu (lệnh chuyển động) từ bộ nội suy, so sánh với tín
hiệu phản hồi từ sensor giám sát vị trí thực của dao.
- Chênh lệch giữa 2 tín hiệu trên đợc dùng làm tín hiệu điều khiển,
qua khuyếch đại điều khiển và khuyếch đại công suất, biến đổi
thành đại lợng tơng tự (điện áp), làm cho động cơ chuyển động.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.2.2 Các dạng điều khiển
# Điều khiển điểm - điểm (điều khiển điểm)
- Là kiểu điều khiển đơn giản nhất: dụng cụ
(dao) đợc điều khiển chạy nhanh không
cắt (với tốc độ quy định trớc, không điều
khiển đợc từ chơng trình) theo đờng
thẳng từ điểm này tới điểm kia.
- Quá trình công tác (cắt) chỉ thực hiện tại
các điểm dừng.
- Mục đích chính là các kích thớc định vị
điểm phải đạt đợc chính xác, không quan
tâm đến quĩ đạo.
- Kiểu điều khiển này dùng trên các máy
khoan, đột lỗ, hàn điểm,...

11
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
-Các phơng pháp điều khiển
Điều khiển đồng thời theo 2 trục (a)
Điều khiển độc lập (b)
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển đờng (tuyến tính)
- Kiểu điều khiển này cho phép chạy dao
có gia công (điều khiển đợc tốc độ từ
chơng trình) theo từng trục.
- Tại một thời điểm chỉ có thể chạy dao tự
động theo một trục, nên chỉ gia công tự
động theo các đờng song song với các
trục toạ độ.
- ứng dụng trên các máy phay, tiện đơn
giản.
- Ví dụ: điều khiển đờng
(a) máy tiện
(b) máy phay
12
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển theo contour (biên dạng, phi tuyến)
- Điều khiển có gia công đồng thời theo nhiều trục khác nhau.
- Nhờ vậy có thể gia công đờng thẳng hoặc đờng cong bất kỳ.
- Phần lớn các bộ điều khiển trong công nghiệp hiện nay là điều
khiển contour.
- Bộ điều khiển contour có thể làm đợc các việc của 2 kiểu điều
khiển trớc (điểm, đờng).
- Các bộ điều khiển contour đợc phân loại theo số số trục có thể
điều khiển đồng thời: 2D, ,3D hoặc nhiều hơn.

T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển 2D
- Máy có khả năng điều khiển đồng thời 2
trục. Vì vậy chỉ có thể gia công đờng
thẳng hoặc đờng cong trong một mặt
phẳng.
- VD: máy có thể điều khiển đồng thời 2
trục X, Y. Chạy dao theo trục Z phải thực
hiện bằng tay hoặc sau khi dừng 2 trục
kia.
13
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển
-Tơng tự nh điều khiển 2D, tại một thời điểm máy chỉ có thể điều
khiển đồng thời 2 trục.
- Điểm khác là có thể thay đổi phơng trục dao, nghĩa là có thể gia
công trong mặt phẳng X-Y, X-Z, Y-Z.
- Trục thứ ba có thể đợc điều khiển tự động khi dừng 2 trục kia.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Điều khiển 3D
- Bộ điều khiển 3D có thể điều khiển đồng thời 3 trục.
- Nhờ vậy có thể gia công các đờng, mặt không gian, ví dụ mặt cầu,
mặt xoắn vít trụ.
- Tuy nhiên, trên một số máy chỉ có thể gia công đờng thẳng 3D,
đờng xoắn ốc (nội suy cung tròn theo 2 trục và đờng thẳng theo
trục thứ ba).
- Chú ý: số trục đợc điều khiển đồng thời không nhất thiết bằng số
trục của máy.
14
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN

# Điều khiển 4D, 5D
- Điều khiển dịch chuyển theo 3 trục (3D)
- Có thêm 1 2 chuyển động quay của dao (hoặc chi tiết) xung
quanh 1 trục nào đó.
- ứng dụng
- trong gia công các bề mặt không gian phức tạp
- để duy trì chế độ công nghệ: tốc độ cắt không đổi,...
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
# Các dạng điều khiển
- Điều khiển điểm - điểm
- Điều khiển đờng
- Điều khiển contour
2D
2
3D
4D, 5D
# Lựa chọn kiểu điều khiển
phụ thuộc vào hình dáng
bề mặt cần gia công
# Máy phức tạp hơn có thể
thực hiện đợc vai trò của
máy đơn giản hơn
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)

15
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.2.3 Vật mang tin và cốt mã hoá
# Vật mang tin (phần tử mang chơng trình)
- Băng đột lỗ
- Băng từ
- Đĩa từ
# Cốt mã hoá (mã hoá thông tin)
-MãsốISO
-Nhị phân
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Thảo luận
# Phân biệt NC và CNC?
# Tại sao ngời ta hay dùng khái niệm CAD/CAM/CNC?
# Phân tích cấu trúc bộ điều khiển CNC
16
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Thảo luận
# Phân tích luồng thông tin điều khiển vị trí?
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Thảo luận
# Các hình sau tơng ứng với dạng điều khiển nào, trên máy nào?
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)

1
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Chơng 1.
Máy cắt kim loại
điều khiển theo chơng trình số
(Máy CNC)
# 1.1 Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan
# 1.2 Điều khiển theo chơng trình số
# 1.3 Kết cấu máy CNC
# 1.4 Hiệu quả sử dụng máy CNC
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3 Kết cấu máy CNC
# Về kết cấu chung, máy thông thờng, máy NC và máy CNC đều
có:
- phần cơ sở (thân máy, bàn máy, hệ thống truyền động trục chính,
hệ thống chạy dao, hệ thống điều khiển, hệ thống gá kẹp
- các thiết bị phụ trợ (làm mát, bôi trơn, chiếu sáng,...).
# Tuy nhiên, kết cấu của từng hệ thống của máy CNC có nhiều điểm
khác so với máy thông thờng.
- Hệ thống điều khiển trục chính
- Hệ thống điều khiển chạy dao
- Hệ thống gá kẹp chi tiết
- Hệ thống thay dao
2
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.1 Đặc điểm kết cấu chung
# Hệ truyền động cơ khí đợc chế tạo cứng vững, chính xác, giảm
thiểu ma sát. Các đờng trợt thờng đợc nhiệt luyện, phủ hợp
kim giảm ma sát và mài mòn hoặc dùng con lăn.
# Các truyền động vít me thờng đợc dùng vít me - đai ốc bi để

giảm ma sát và triệt tiêu khe hở.
# Hệ thống hộ số, hộp tốc độ gần nh không còn vì các động cơ đều
đợc điều khiển vô cấp.
# Vùng làm việc của máy CNC thờng đợc bao kín để đảm báo an
toàn tối đa cho ngời sử dụng.
# Việc thay dao, thay và kẹp phôi, tải phoi,... thờng đợc thực hiện
tự động.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.1 Đặc điểm kết cấu chung
# Máy CNC hầu nh không còn các tay quay, cần gạt cơ khí vì các
chức năng thay đổi chế độ gia công, dịch chuyển bàn máy (hoặc
dao) đều đợc thực hiện tự động hoặc dùng các phím điều khiển,
tay quay điện tử.
# Thay vì kết cấu đúc, hệ thống khung sờn của máy CNC thờng có
kết cấu khung hàn, cho phép giảm khối lợng, ít bị biến dạng nhiệt
mà vẫn cứng vững và ổn định.
# Các máy và các trung tâm gia công CNC thờng đợc trang bị các
hệ thống thay dao tự động, cấp phôi tự động, tải phoi tự động.
# Vị trí của đài dao thờng đợc chuyển về phía sau máy để thuận
tiện cho điều khiển và không cản trở quan sát của công nhân.
# Băng máy tiện thờng đợc đặt nghiêng để tăng độ ổn định, giảm
kích thớc chiều ngang và dễ thoát phoi.
3
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.2 Hệ thống điều khiển trục chính
# Cũng nh trên các máy thông thờng, trục chính trên máy CNC
đảm bảo chuyển động cắt chính.
- Trên máy phay, đó là trục mang dao phay,
- Trên máy tiện là trục mang phôi.
- Trên máy mài, trục chính mang đá mài.

# Trục chính là bộ phận tiêu tốn năng lợng nhiều nhất trên máy. Vì
vậy công suất trục chính thờng đợc dùng làm chỉ tiêu đánh giá
công suất gia công của máy.
# Yêu cầu cơ bản đối với trục chính là có khoảng thay đổi số vòng
quay rộng, với momen lớn, ổn định và khả năng quá tải cao.
# Trên các máy thông thờng: dùng động cơ xoay chiều không đồng
bộ hoặc đồng bộ kèm hộp số cơ khí có cấp và vô cấp.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.2 Hệ thống điều khiển trục chính
# Trên máy CNC, tốc độ trục chính cần đợc điều khiển vô cấp, tự
động theo chơng trình, trong phạm vi rộng.
- Rất cần thiết khi thay đổi đờng kính dao phay hoặc đờng kính
phôi tiện mà lại cần duy trì vận tốc cắt không đổi.
- Gia công ren bằng đầu ta rô cứng, gia công ren nhiều đầu mối,...
còn đòi hỏi phải định vị chính xác góc trục chính.
# Sử dụng các loại động cơ dễ điều khiển tự động tốc độ:
- động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ.
- động cơ không đồng bộ điều khiển bằng biến tần đợc sử dụng
rộng rãi.
- khi cần định vị góc trục chính, ngời ta gắn encoder lên trục động
cơ.
# So với trục chính của máy thông thờng, trục chính của máy CNC
làm việc với tốc độ cao hơn (tới hàng vạn v/ph), thờng xuyên có
gia tốc lớn. Vì vậy, yêu cầu cân bằng, bôi trơn đặc biệt cao ở các
máy CNC.
4
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.3 Hệ thống điều khiển chạy dao
# Hệ thống chạy dao đảm bảo chuyển động tạo hình, nên nó quyết
định khả năng công nghệ (tức là kích thớc, hình dạng, độ chính

xác của bề mặt gia công) của máy.
# Trên thực tế, chuyển động tạo hình có thể do dao hoặc phôi thực
hiện, nhng ngời ta quy ớc trong mọi trờng hợp coi phôi đứng
yên, còn dao chuyển động.
# So với các hệ thống khác, hệ thống chạy dao của máy CNC có
nhiều thay đổi nhất so với máy thông thờng.
- Sự thay đổi rõ nhất là mỗi trục chạy dao đợc điều khiển bằng một
động cơ riêng.
- Sự phối hợp giữa các chuyển động tạo hình theo các phơng là do
bộ điều khiển đảm nhiệm.
- Hệ thống truyền động cơ khí liên kết động học giữa các trục, kể cả
các tay quay là không cần thiết.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Các trục đợc điều khiển
# Trên máy phay, thờng có 3 trục đợc điều khiển là X, Y, Z.
# Trên máy tiện, số trục điều khiển thờng là 2 - trục X và Z .
# Các máy hiện đại và các trung tâm gia công thờng có tới 4, 5, 6
trục điều khiển hoặc hơn.
# Theo tiêu chuẩn quốc tế, ngời ta đặt tên 3 trục quay quanh các
trục X, Y, Z là A, B, C. Nếu có các trục tịnh tiến song song với X,
Y, Z thì ngời ta gọi chúng là U, V, W.
5
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Xích truyền động
# Đặc điểm
- Để đảm bảo độ chính xác và êm dịu chuyển động, trong các xích
truyền động cơ khí máy CNC đều dùng cơ cấu vít me - đai ốc bi.
# Kết cấu
- Động cơ (1) thờng đợc lắp trực tiếp lên trục vít me hoặc qua bộ
truyền đai răng, có khả năng truyền động êm và chống trợt.

- Một đầu của trục có thể (nếu không dùng thớc thẳng) đợc gắn
thiết bị đo vị trí, encoder quay (3).
- Bàn máy (2) đợc gắn trên đai ốc (5).
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Đảm bảo chất lợng truyền động
# Mục đích:
- khử khe hở,
- đảm bảo độ êm dịu chuyển động khi đảo chiều
- tăng độ cứng vững của hệ thống
# Giải pháp
- tạo sức căng giữa vít me và đai ốc nhờ lực kẹp giữa hai nửa của đai
ốc bi 1.
- lực căng và khe hở đợc hiệu chỉnh nhờ thay đổi chiều dày của
vòng cách 2.
1. Đai ốc bi
2. Vòng điều chỉnh khe hở
3. Bi
4. Vít me bi
6
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.4 Thiết bị gá kẹp chi tiết (phôi)
# Về cơ bản, cơ cấu kẹp chi tiết trên máy CNC không khác với trên
máy thông thờng.
Một số điểm khác:
# Máy CNC làm việc ở tốc độ cao, gia tốc góc lớn.
- Vì vậy độ cân bằng động phải rất cao để giảm lực ly tâm cũng nh
rung động.
- Hệ thống ổ và bôi trơn cũng phải có khả năng làm việc ở tốc độ
cao.
# Hệ thống kẹp phải có khả năng đợc điều khiển tự động.

- hệ thống kẹp tự động dùng điện cơ, thuỷ lực, khí nén tác động
nhanh từ chơng trình
- dùng robot công nghiệp.
# Thờng cơ cấu kẹp phôi đợc nối ghép và làm việc với cơ cấu cấp
phôi tự động.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
1.3.5 Hệ thống thay dao
# Nhiệm vụ của hệ thống thay dao là cất trữ đợc một số lợng dao cần thiết
và đa nhanh mỗi dao vào vị trí làm việc khi có yêu cầu. Các máy CNC
hiện đại thờng đợc trang bị hệ thống thay dao tự động theo chơng
trình (Automatic Tool Changer - ATC).
# Các yêu cầu đối với hệ thống thay dao tự động:
1. Quản lý và thay đổi chính xác dao theo chơng trình.
- Mỗi dụng cụ đều có các đặc trng hình học và cơ học riêng. Nếu hệ thống
lắp nhầm dụng cụ thì không chỉ ảnh hởng đến năng suất, chất lợng gia
công mà còn gây nguy hiểm.
- Trên máy CNC, mỗi dụng cụ đợc đặc trng bởi một mã riêng. Mã đó
cùng với các thông số bù dao đợc lu trữ trong một CSDL đặc biệt.
- Bình thờng các dao đợc lắp sẵn trên đài dao, tại một vị trí xác định. Khi
dao đợc đa vào vị trí làm việc thì bộ điều khiển phải tham chiếu đến dữ
liệu của nó để tính toán lợng bù.
2. Thay nhanh để giảm thời gian chờ.
- đầu quay dạng đĩa (nh đài revolver)
- kho chứa (gọi là Tool Magazine).
7
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Các thông số bù dao
# Dao phay.
- Vị trí của dao đợc bộ điều khiển xác định qua toạ độ điểm B, nằm
trên mặt đầu của trục gá dao và đờng tâm lỗ gá.

- Thông số bù dao: dùng để xác định vị trí của lỡi cắt: L, R
# Dao tiện.
- Thông số bù dao: L, Q, R
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Đài dao revolver
# Đặc điểm sử dụng
-hay đợc dùng trên máy tiện,
- đôi khi dùng cho máy phay.
-các dao đợc lắp trên mặt ngoài hoặc
trên mặt đầu của đĩa quay.
- có động cơ truyền động riêng, đợc điều
khiển theo chơng trình.
- mỗi đài dao có thể chứa 8 đến 16 dao.
Máy lớn có thể có 2 - 3 đài dao
# Khi một dao nào đó đợc gọi theo lệnh
trong chơng trình thì đài sẽ quay cho
đến khi dao đó ở vị trí chờ gia công.
# Thời gian thay dao rất nhanh: chỉ tính
bằng phần mời giây.
# Trên một số máy, bộ điều khiển có khả
năng xác định chiều quay sao cho góc
quay của đài nhỏ hơn 180
o
.
8
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Kho chứa dao
# Khi có trên 48 dao thì thờng dùng kho chứa
# Có nhiều dạng kho chứa:
- dạng thẳng với các dao xếp theo hàng;

- dạng vòng với các dao xếp theo các vòng tròn đồng tâm;
- dạng đĩa với các dao xếp trên mặt đầu của đĩa;
- dạng xích với các dao bố trí trên từng mắt xích.
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Kho chứa dao
# Khi có lệnh thay dao, hệ thống làm việc theo trình tự sau:
- Chuyển dao cần lắp trên kho đến vị trí thay;
- Di chuyển trục chính đến vị trí tơng ứng, chờ thay dao;
- Quay tay gắp đối diện với dao cũ
trên trục chính và dao mới trên kho;
- Chuyển động dọc trục để rút dao
cũ khỏi trục chính và dao mới khỏi
kho chứa;
- Quay 180
o
để đổi chỗ 2 dao;
- Đặt các dao vào vị trí mới trên
trục và trên kho chứa;
- Chuyển động về vị trí chờ.
# Thờng thời gia thay dao kéo dài
khoảng vài giây. Trên các máy hiện
đại và số dao ít, thời gian thay dao
chỉ cỡ 0,1 giây.
9
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Kho chứa dao
# Trung tâm gia công 5 trục với kho chứa dao dạng đĩa
T.Q. Nam. Bài giảng Máy CNC và RBCN
Kho chứa dao
# Trung tâm gia công 5 trục với hệ thống chuyển phôi và thay dao tự

động, kho chứa dạng xích