Giáo trình gia công trên máy tiện CNC (NXB hà nội 2008) nguyễn văn anh, 116 trang

Bộ LAO ĐộNG - THƯƠNG BINH và Xã HộI
TổNG CụC DạY NGHề
tác giả biên soạn: Thạc sĩ Nguyễn Văn Anh

giáo trình

Gia công trên máy tiện CNC
nghề: Cắt gọt kim loại
trình độ: Lành nghề

dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (vtep)
Hà Nội 2008

1


Tuyên bố bản quyền:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình,
cho nên các nguồn thông tin có thể đợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho
các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi
mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử
dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách
để bảo vệ bản quyền của mình.
Tổng cục Dạy nghề cám ơn và hoan
nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa
và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này.
Địa chỉ liên hệ:
Tổng cục Dạy nghề

37B Nguyễn Bỉnh Khiêm - Hà Nội

114-2008/CXB/03-12/LĐXH

2

Mã số: 03 - 12
22 - 01


Lời Nói đầu
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC đợc xây dựng và biên soạn trên cơ sở
chơng trình khung đào tạo nghề Cắt gọt kim loại đ đợc Giám đốc Dự án Giáo
dục kỹ thuật và Dạy nghề quốc gia phê duyệt dựa vào năng lực thực hiện của ngời
kỹ thuật viên trình độ lành nghề.
Trên cơ sở phân tích nghề và phân tích công việc (theo phơng pháp DACUM)
của các cán bộ, kỹ thuật viên có nhiều kinh nghiệm, đang trực tiếp sản xuất cùng với
các chuyên gia đ tổ chức nhiều hoạt động hội thảo, lấy ý kiến, v.v..., đồng thời căn
cứ vào tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của nghề để biên soạn. Ban giáo trình Gia công
trên máy tiện CNC do tập thể cán bộ, giảng viên, kỹ s của trờng Cao đẳng Công
nghiệp Huế và các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm biên soạn. Ngoài ra có sự đóng
góp tích cực của các giảng viên Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội và cán bộ kỹ
thuật thuộc Công ty Cơ khí Phú Xuân, Công ty Ôtô Thống nhất, Công ty Sản xuất vật
liệu xây dựng Long Thọ.
Ban biên soạn xin chân thành cảm ơn Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, Công
ty Cơ khí Phú Xuân, Công ty Ôtô Thống nhất, Công ty Sản xuất vật liệu xây dựng
Long Thọ, Ban Quản lý Dự án GDKT&DN và các chuyên gia của Dự án đ cộng
tác, tạo điều kiện giúp đỡ trong việc biên soạn giáo trình. Trong quá trình thực hiện,
ban biên soạn đ nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp thẳng thắn, khoa học và trách
nhiệm của nhiều chuyên gia, công nhân bậc cao trong lĩnh vực nghề Cắt gọt kim

loại. Song do điều kiện về thời gian, mặt khác đây là lần đầu tiên biên soạn giáo
trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp để giáo trình Gia công trên máy tiện
CNC đợc hoàn thiện hơn, đáp ứng đợc yêu cầu của thực tế sản xuất của các
doanh nghiệp hiện tại và trong tơng lai.
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC đợc biên soạn theo các nguyên tắc:
Tính định hớng thị trờng lao động; Tính hệ thống và khoa học; Tính ổn định và
linh hoạt; Hớng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới; Tính hiện
đại và sát thực với sản xuất.
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC nghề Cắt gọt kim loại cấp trình độ Lành
nghề đ đợc Hội đồng thẩm định Quốc gia nghiệm thu và nhất trí đa vào sử dụng
và đợc dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo ngắn hạn hoặc cho
công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và ngời sử dụng nhân lực tham khảo.
Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đợc hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức
trong hệ thống dạy nghề.
Ngày 15 tháng 4 năm 2008
Hiệu trởng
Bùi Quang Chuyện

3


4


Giới thiệu về mô đun
I. Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
Mô đun Gia công trên máy tiện CNC đợc dùng để đào tạo nghề cho công nhân
chất lợng cao nhằm cung cấp nguồn nhân lực cho sản xuất trong tơng lai. Môđun
trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về điều khiển số, đặc biệt là phơng

pháp lập trình để gia công chi tiết trên máy tiện, kiểm tra, chạy thử và vận hành đợc
máy tiện CNC để sản xuất các chi tiết điển hình.
II. Mục tiêu của mô đun:
- Có đầy đủ kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy tiện CNC.
- Có kiến thức về các dạng điều khiển, về ngôn ngữ lập trình, cấu trúc chơng
trình, cấu trúc khối lệnh sử dụng hệ điều khiển thông dụng.
- Lập đợc chơng trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi chơng trình.
- Có kỹ năng lập trình, kỹ năng vận hành máy để thực hiện gia công các chi tiết
trên máy tiện CNC đảm bảo năng suất, chất lợng, an toàn.
III. Mục tiêu thực hiện của mô đun:
- Chuẩn bị đợc máy và đồ gá cho việc gia công chi tiết.
- Chọn và gá lắp đợc dao, kiểm tra và lu vào bộ nhớ thông số về kích
thớc dao.
- Lập đợc chơng trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi đợc chơng trình.
- Nhập đợc chơng trình vào máy, lu trữ và gọi đợc chơng trình gia công.
- Thực hiện đợc việc xác định điểm 0 của chi tiết (Điểm W).
- Thực hiện đợc chạy mô phỏng và chạy thử chơng trình không cắt gọt .
- Thiết lập đợc chế độ làm việc của máy.
- Vận hành máy để gia công chi tiết đảm bảo đúng quy trình, đúng chế độ cắt và
an toàn.
IV. Nội dung chính của mô đun:
- Cấu tạo chung của máy CNC và các bộ phận chính của máy
- Các dạng điều khiển và hệ điều khiển
- Đặc điểm, đặc trng của máy
5


- Ngôn ngữ lập trình, cấu trúc chơng trình, cấu trúc khối lệnh
- Các từ lệnh và các chức năng
- Lập trình gia công trên máy CNC

- Chu trình cắt ren
- Kiểm tra, sửa lỗi, chạy mô phỏng chơng trình
- Vận hành máy tiện CNC
V. Các hình thức học tập chính trong mô đun
1. Dạy lý thuyết trên lớp về các chủ đề.
- Cấu tạo chung của máy CNC và các bộ phận chính của máy
- Lập trình gia công trên máy CNC
- Kiểm tra, sửa lỗi, chạy mô phỏng chơng trình
- Vận hành máy tiện CNC
2. Học theo nhóm.
Chia lớp thành những nhóm nhỏ từ 5 - 7 học sinh để thảo luận về nội dung đã
học, nghiên cứu, tìm các giải pháp để giải các bài tập.
3. Thực tập tại xởng trờng về điều khiển và vận hành máy CNC.
- Bảo dỡng máy và vệ sinh công nghiệp, bảo hộ lao động
- Cách điều chỉnh các vấu kẹp thuỷ lực và kẹp chặt phôi trên mâm cặp.
- Các bớc xác định điểm zêrô của phôi so với dao.
- Các phím chức năng trên màn hình điều khiển.
- Nhập chơng trình và gọi chơng trình.
- Chạy mô phỏng và chạy chơng trình gia công hoàn thành sản phẩm.
- Xử lý các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra.
4. Tham quan thực tế về khả năng ứng dụng nghề nghiệp.
Sau khi tham quan thực tế tại các cơ sở sản xuất, mỗi học sinh tự viết thu hoạch
về khả năng ứng dụng nghề nghiệp. Đợc thực hiện sau khi đã học xong môđun.
VI. Yêu cầu về đánh giá hoàn thành mô đun
1. Kiến thức:
- Trình bày đợc cấu tạo chung và các bộ phận chính của máy tiện CNC Nắm
đợc các dạng điều khiển và ứng dụng của nó.
6

- Sử dụng đúng các từ lệnh, các chức năng để lập trình đợc chơng trình gia
công chi tiết.
Đợc đánh giá qua bài viết, kiểm tra vấn đáp trực tiếp hoặc trắc nghiệm tự luận
đạt yêu cầu.
2. Kỹ năng:
- Chọn và gá lắp đợc dao, đo kiểm tra và nhập đợc các thông số kích thớc dao.
- Chọn đồ gá và gá lắp đợc chi tiết gia công trên máy.
- Lập trình trực tiếp từ bảng điều khiển trên máy.
- Thực hiện kiểm tra, sửa lỗi và chạy mô phỏng chơng trình đúng.
- Xác định đợc điểm gốc W của chi tiết gia công trên máy.
- Thiết lập đợc chế độ gia công và vận hành máy thành thạo để gia công chi tiết
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
Đợc đánh giá bằng kiểm tra trực tiếp thao tác trên máy, qua quá trình thực
hiện, qua chất lợng sản phẩm đạt yêu cầu.
3. Thái độ:
Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc. Có
tinh thần hợp tác giúp đỡ lẫn nhau.
Đợc đánh giá qua quá trình học tập.

7


8

Khối kiến thức
chung

MĐ CG1 35
Mài định hình

MĐ CG2 13

MĐ CG2 11
Phay nâng cao

MĐ CG1 23
Tiện ren truyền
động

MĐ CG1 15
Nhập nghề

MH CG1 11
Vật liệu ck

công nghệ

Thiết kế quy trình

MĐ CG2 14

Thiết kế, chế tạo dao
và đồ gá đặc thù

MĐ CG2 15

MĐ CG2 12. Lập chơng trình gia công sử dụng các chu
trình tự động, bù dao tự động trên máy phay CNC

E

B

(A+B+C+D+E)

MĐ CG1 37
Nâng cao hiệu
quả công việc

MH CG2 07

D

C

A

MĐ CG1 25
Tiện có gá lắp
phức tạp

Văn bằng
trình độ cao

Tốt nghiệp THPT
hoặc tơng đơng

Văn bằng trình độ
Lành nghề

MĐ CG 1 26
Gia công trên
máy tiện CNC

MĐ CG1 17
Tiện cơ bản

MH CG1 13
Vẽ kỹ thuật

Tổ chức và quản lý
sản xuất

MĐ CG1 24
Tiện định
hình

MĐ CG1 16
Nguội cơ bản

MH CG1 12
D.sai đo lờng

MĐ CG1 32
Gia công trên máy phay CNC

MĐ CG1 22
Tiên ren tam
giác

MĐ CG1 31
Phay bánh răng, thanh răng

MĐ CG1 28
Bào rãnh và góc

MĐ CG1 21
Tiện côn

Tính toán truyền động và kiểm nghiệm độ
bền của một số cụm truyền động

MĐ CG2 10
Bào nâng cao

MĐ CG2 08
Tiện nâng cao

MĐ CG1 14

MH CG1 10
Cơ kỹ thuật

Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động

MH CG1 09
Điện kỹ thuật

MĐ CG2 09 Lập chơng trình gia công sử dụng các chu
trình tự động, bù dao tự động trên máy tiện CNC

MĐ CG1 34
Gia công trên
máy mài tròn

MĐ CG1 33
Gia công trên
máy mài phẳng

MĐ CG1 36
Doa lỗ trên máy
doa vạn năng

MĐ CG1 30
Phay rãnh và góc

MĐ CG1 29
Phay mặt phẳng

MĐ CG1 27
Bào mặt phẳng

MĐ CG1 20
Tiện lỗ

Khối
KT VH bổ trợ

MĐ CG1 19
Tiện kết hợp

Khối
kiến thức chung

MĐ CG1 18
Tiện trục dài không
dùng giá đỡ

TN THCS

Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề


Ghi chú:
- Gia công trên máy CNC là môđun cơ bản của công nghệ cắt gọt kim loại. Mọi
học viên phải học và đạt kết quả chấp nhận đợc đối với các bài kiểm tra đánh giá và
thi kết thúc nh đã dặt ra trong chơng trình đào tạo.
- Những học viên qua kiểm tra và thi mà không đạt phải thu xếp cho học lại
những phần cha đạt ngay và phải đạt điểm chuẩn mới đợc phép học tiếp các
môđun/môn học tiếp theo.
- Học viên, sau khi chuyển trờng, chuyển ngành nếu đã học ở một cơ sở đào tạo
khác rồi thì phải xuất trình giấy chứng nhận. Trong một số trờng hợp có thể vẫn
phải qua sát hạch lại.

9


Bài 1
KHáI QUáT CHUNG Về Kỹ THUậT CNC
Mã bài : MĐ CG1 26 01

I. Mục tiêu thực hiện:
- Trình bày đợc quá trình phát triển của kỹ thuật CNC và các loại máy gia công
sử dụng kỹ thuật NC và CNC.
- Nêu rõ tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.
II. Nội dung chính:
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC.
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC.
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.
A. Học trên lớp về:
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC.

Quá trình phát triển công nghệ chế tạo và máy cắt kim loại đã trải qua các giai
đoạn :
Công nghệ thủ công;
Công nghiệp hoá với sự ra đời của ngành chế tạo máy công cụ;
Từ tự động hoá cơ khí sang tự đông hoá có sự trợ giúp của máy tính (CNC)
Sau đây là những mốc quan trọng của quá trình phát triển máy công cụ điều
khiển số (CNC = computerized numerical control), nó gắn liền với quá trình phát
triển của công nghệ điện tử và tin học.
+ Năm 1908:
JOPB MJAC QUARD đã dùng những tấm tôn đục lỗ điếu khiển tự động các
máy dệt.
+ Năm 1863:
MFO URNEAUX phát minh Đàn dơng cầm tự động nổi tiếng thế giới với tên
gọi là PIANNOLA.Trong đó dùng một băng giấy có nhiều cuộn 30cm đợc đục lỗ
theo vị trí tơng thích để điều khiển luồn khí nến tác động vào các phím bấm cơ khí.
Băng giấy đục lỗ dùng làm vật mang tin dã đợc phát kiến.
10

+ Năm 1946:
Dr.JONW MAUCHILY và Dr.JSPRESPER ECKERT đa ra các máy tính vi
tính số điện tử đầu tiên là ENIAC cho quân đọi Mỹ đã đợc ứng dụng .
+ Năm 1948 -1952:
T.PARSON và công nghệ MIT (Massachusetts Institute Of Technology) đã
nghiên cứu thiết kế theo hợp đòng của không quân Mỹ (USAF) một hệ thống điều
khiển dành cho máy công cụ. Để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục vít me thông
qua dữ liệu đầu ra của một máy tính làm bằng chứng cho khả năng gia công một chi
tiết. T. PARSON đã đa 4 luận điểm cơ bản:
- Những vị trí đợc tính ra trên một biên dạng đợc nghi nhớ vào bìa đục lỗ.
- Các bìa đục lỗ đợc đọc trên máy một cách tự động.
- Các vị trí đợc đọc ra phải đợc thông báo một cách liên tục và bổ xung thêm
tính toán cho các giá trị trung gian.
- Các động cơ SERVO (vô cấp tốc độ) có thể điếu khiển đợc chuyển động của
các trục.
+ Năm 1952:
Hãng MIT đã cung cấp chiếc máy phay đấu tiên mang tên CINCINNATI
HYDROTEL có trục thẳng đứng. Tủ điếu khiển lắp bảng bằng máy điện tử có thể
dịch chuyển đồng thời theo ba trục, nhận giữ liệu thông qua băng đục lỗ nhị phân
(Binary Code Punched Band).
+ Năm 1987:
Những máy phay đầu tiên có trong máy phân xởng của không quân Hoa Kỳ, ở
Nhật Bản viện công nghệ TOKYO và công ty IKEGAI liên kết, kế thừa chế tạo
thành công máy điều khiển số trên cơ sở máy tiện thuỷ lực và chiếc máy tiện NC đầu
tiên ra đời ở Nhật Bản.
+ Năm 1960:
Hệ điều khiển NC dùng đèn bán dẫn đã thay thế các hệ điều khiển cũ (dùng đèn
điện tử). Các nhà chế tạo máy ngời Đức trng bày chiếc máy điều khiển NC đầu
tiên tại hội chợ HANOVER.

+ Năm 1965:
Giải pháp thay dụng cụ tự động (ATC) đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu
gia công.
+ Năm 1968:
Kỹ thuật mạch tích hợp IC (Integrated Circuits) đã làm cho các hệ thống điều
khiển DNC (Direct Numerical Control) đã thiết lập ở Mỹ bằng điều khiển (standard
omnicontrol) và máy tính IBM.
11


+ Năm 1970:
Giải pháp thay thế bệ phiến gá phôi tự động (Automatic Palete Changer)
+ Năm 1972:
Hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp một máy tính nhỏ. Đó là hệ điều khiển số
dùng vi tính có hệ vi xử lý sau này.
+ Năm 1976:
Các hệ vi xử lý (microProcessors) tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC.
+ Năm 1978:
Các hệ thống gia công linh hoạt đợc tạo lập thực hiện
+ Năm 1979:
Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy
tính (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing).
+ Năm 1980:
Trong khi phát triển của công cụ trợ giúp lập trình tích hợp CNC, bùng nổ một
Cuộc chiến lòng tin ủng hộ hay chống đối giải pháp điều khiển qua cấp lệnh
bằng tay.
+ Năm 1984:
Xuất hiện điều khiển CNC có công năng mạnh mẽ đợc trang bị các công cụ trợ
giúp lập trình đồ hoạ (Graphic) tiến thêm một bớc phát triển mới lập trình tại phân
xởng.

+ Những năm 1986-1987:
Những giao diện chuẩn hoá (standard interfaces) mở ra con đờng tiến tới các xí
nghiệp tự động trên cơ sở hệ thống trao đổi hệ thống thông tin liên thông CIM
(Computer Integrated Manufacturing)
+ Từ năm 1990:
Các giao diện số giữa điều khiển NC và các khởi động đợc cải thiện độ chính
xác và đạc tính điếu chỉnh của các trục điều khiển NC và trục chính.
+ Từ năm 1994 đến nay:
Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cách sử dụng hệ NURBS làm
phơng pháp nội suy. Đợc truy cập từ hệ CAD nhằm diễn tả bề mặt đạt độ mịn và
độ sắc nét cao. Nâng cao độ chính xác và tốc độ xử lý tạo ra chuyển động đều đặn
của máy, tăng tuổi thọ của máy và dụng cụ.
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC.

Ngày nay, các máy sử dụng kỹ thuật NC và CNC đợc sử dụng rất nhiều trong
các lãnh vực khác nhau nh:
12


- Máy công cụ cắt gọt kim loại.
- Máy gia công áp lực: dập, rèn...
- Máy gia công tia lửa điện, gia công cắt dây, xung định hình...
- Máy gia công lazer, gia công bằng tia nớc...
- Các máy sử dụng trong y tế, quân sự...
- Máy đo 3 chiều, máy cắt, đột dập...
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.

Hiện nay cha có một tài liệu hay một cuộc khảo sát, thống kê nào đầy đủ và
chính xác trình bày tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.
Bảng thống kê dới đây là của tác giả su tầm đợc một số máy CNC đã đợc sử

dụng trong các cơ sở sản xuất của nớc ta. Trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải
cập nhật thông tin và tìm các tài liệu với những kênh thông tin khác nhau để nội
dung bài thêm phong phú và chính xác.
Thứ
tự
1

Tên thiết bị

Nớc sản
xuất

Phần mềm điều
khiển

Ngôn ngữ lập
trình
Ngôn ngữ G

3

Máy phay CNC
FCV63CNC

CHLB Đức CNC - 432 MAHO
CHLB Đức TNC - 421 HEIDENHAIN
CH SécTNC - 421 CHLB Đức HEIDENHAIN

4

Máy tiện CNC
T20CNC

Việt Nam SINUMERIK - Ngôn ngữ G
CHLB Đức 810T- SIEMENS

5

Máy EDM xung
định hình
HURCO - 900
HURCO - 250
Máy EDM cắt dây
HITACHI - 2Q
Máy đo 3 chiều
BROWN and
SHARPE
Máy cắt PLASMA
CP2580CNC
Máy đột dập, xoay
tự động CNC
PEGA 357

2

6
7

8
9

Máy phay CNC
MH600W
Máy phay CNC
DMU60T

Khả năng
điều khiển
3 trục

Đối thoại trực tiếp 3 trục
bằng biểu tợng
Đối thoại trực tiếp 3 trục
bằng biểu tợng
2 trục

Anh
Nhật

FANUC

Ngôn ngữ G

5 trục

Mỹ

Việt Nam
Nhật

AMADA

13


Câu hỏi kiểm tra:

Câu 1.1: Hãy kể tên một số mốc lịch sử quan trọng trong quá trình phát triển
máy công cụ CNC trên thế giới ?
Câu 1.2: Hãy liệt kê một số lĩnh vực và các thiết bị CNC mà chúng ta thu nhận
đợc thông tin qua bài học, tạp chí, truyền hình, quảng cáo v.v...?
B. Học theo nhóm:

Sau khi giáo viên hớng dẫn chia lớp thành các nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 5 - 7
học sinh. Các nhóm sẽ thực hiện các công việc cụ thể sau:
Đọc và nghiên cứu thảo luận theo nội dung câu hỏi, tài liệu phát tay, tạp
chí v.v... mà giáo viên đã cung cấp, sau đó mỗi học sinh tự đa ra dàn ý để trả lời các
câu hỏi cho cá nhân mình, so sánh kiểm tra chéo giữa các học sinh trong nhóm, đáp
án của giáo viên. Tuyệt đối không đợc sao chép của ngời khác.
C. Thực tập tại xởng trờng:

Tham quan thực tế tại xởng trờng dới sự hớng dẫn, giới thiệu của giáo viên
về các chủng loại máy CNC đợc trang bị thực tập. Giới thiệu và thông tin về lí lịch
máy, khả năng gia công, giá thành, các trang bị khác kèm theo để phục vụ trong quá
trình học tập. Học sinh thu nhận và ghi chép các thông tin cần thiết kết hợp với nội
dung bài lý thuyết đã học để hoàn thành bài thu hoạch có hiệu quả cao.

14

Bài 2
các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển
của máy cnc
Mã bài : MĐ CG1 26 02

I. Giới thiệu:
Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công đợc các bề mặt khác nhau. Do
đó các dạng điều khiển của máy cũng đợc chia ra thành: Điều khiển điểm - điểm,
điều khiển đờng thẳng và điều khiển biên dạng.
II. Mục tiêu thực hiện:
Trình bày đợc các dạng điều khiển và hệ điều khiển của máy CNC và ứng dụng
của nó trong gia công các bề mặt cụ thể trên chi tiết.
III, Nội dung chính:
1. Các dạng điều khiển.
2. Các hệ thống điều khiển.
A. Học trên lớp về:
1. Các dạng điều khiển.

1.1. Điều khiển điểm điểm.
Điều khiển điểm - điểm
dùng cho những nhiệm vụ
định vị đơn giản, mục đích
chính là cần đạt đợc là các
kích thớc a, b, c, d, e, f phải
chính xác, còn quỹ đạo chạy
dao nhanh hay chậm của bàn
máy đều không có ý nghĩa
quyết định (hình 26.2.1).
Điều khiển điểm - điểm
ứng dụng để gia công các lỗ

bằng các phơng pháp khoan,
khoét, doa và cắt ren lỗ.

Hình 26.2.1. Điều khiển điểm - điểm

15


Vị trí của các lỗ có thể đợc điều khiển đồng thời theo hai trục (hình 26.2.2a)
hoặc điều khiển kế tiếp nhau (hình 26.2.2b). Trong trờng hợp chạy dao đồng thời
theo hai trục X, Y thì quỹ đạo chuyển động tạo thành một góc so với trục nào đó.
Trong trờng hợp chạy dao độc lập thì trớc hết dao chạy song song với trục Y tới
điểm 1 (lúc này toạ độ của X không thay đổi), sau đó dao chạy theo trục X để tới
điểm đích 2.

a)

b)

Hình 26.2.2. Các dạng chạy dao trong điều khiển điểm - điểm
a) Điều khiển đồng thời theo hai trục; b) Điều khiển kế tiếp

1.2. Điều khiển đờng thẳng.
Điều khiển đờng thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực
hiện chạy dao độc lập theo một đờng thẳng nào đó. Trên máy tiện dụng cụ cắt
chuyển động song song hoặc vuông góc với chi tiết (trục Z), (hình 26.2.3a).
Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song với trục Y hoặc song song
với trục X (hình 26.2.3b).

a)

b)
Hình 26.2.3. Điều khiển đờng thẳng
a) Trên máy tiện; b) Trên máy phay

16


Điều khiển đờng thẳng ứng dụng cho các máy phay, tiện, cắt dây đơn giản.
1.3. Điều khiển biên dạng (điều khiển contour).
Điều khiển biên dạng cho phép dụng cụ cắt chuyển động đồng thời theo cả hai
trục để tạo ra một biên dạng phức tạp, các chuyển động theo các trục có mối quan hệ
hàm số ràng buộc với nhau.
Điều khiển biên dạng ứng dụng cho các máy tiện (hình 26.2.4a), phay (hình
26.2.4b) và các trung tâm gia công.

a)

b)
Hình 26.2.4. Điều khiển theo contour
a) Trên máy tiện; b) Trên máy phay

Tuỳ theo số trục đợc điều khiển chuyển động đồng thời, các hệ điều khiển biên
dạng contour đợc chia ra thành hệ thống điều khiển 2D, 2.1/2D, 3D, 4D hoặc 5D
(hình 26.2.5).

a) Điều khiển 2D

b) Điều khiển 2.1/2D

17


c) Điều khiển 3D

d) Điều khiển 4D

e) Điều khiển 5D
Hình 26.2.5. Các điều khiển biên dạng nhiều trục

2. Các hệ thống điều khiển.

2.1. Hệ thống điều khiển NC.
Ngày nay các máy trang bị điều khiển NC vẫn còn thông dụng. Đây là hệ điều
khiển đơn giản với số lợng 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 đợc cho dới dạng dãy
các con số. Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau đây: sau khi mở máy thứ
nhất và thứ hai đợc đọc. Chỉ sau quá trình đọc kết thúc, máy mới bắt đầu thực hiện thứ
nhất. Trong thời gian này thông tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều
khiển. Sau khi hoàn thành việc thực hiện 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 thực hiện lệnh thứ ba
đợc đa vào chỗ bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa đợc giải phóng ra.
18


Nhợc điểm chính của hệ điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếp theo trong
loạt hệ điều khiển lại đọc tất cả các lệnh từ đầu và nh 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 nhợc điểm khác nữa là do cần rất nhiều lệnh chứa trong bảng đục lỗ
hoặc băng từ nên chơng trình bị dừng lại (không chạy) thờng xuyên có thể xảy ra.

Ngoài ra với chế độ làm việc nh vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị
bẩn và mòn, gây lỗi cho chơng trình.
2.2. Hệ thống điều khiển CNC.
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy tính. Các nhà
chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chơng trình điều khiển cho từng loại
máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chơng trình gia công
chi tiết và cả chơng trình hoạt động của bản thân nó. Trong hệ điều khiên CNC các
chơng trình gia công có thể đợc nghi nhớ lại .Trong hệ điều khiển CNC chơng
trình có thể nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh, bằng tay từ bàn điều
khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ đợc viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà
cho nhiều chuyển động cùng lúc. Điều khiển này cho phép giảm số chơng trình và
nh vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích
thớc nhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC nhng lại có các đặc
tính mới mà các hệ điều khiển trớc đó không có. Ví dụ, nhiều hệ điều khiển này có
khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy - những nguyên nhân gây ra sai
số gia công.
2.3. Hệ thống điều khiển DNC (Direct Numerical Control).
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC nh hình 26.2.6

Hình 26.2.6. Nguyên lý hoạt động của hệ điều khiển DNC

- Nhiều máy công cụ CNC đợc nối với một máy tính trung tâm qua đờng dẫn
dữ liệu. Mỗi một máy công cụ có thể điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có
19


nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin hay nói cách khác thì bộ tính toán là
cầu nối giữa các máy công cụ và máy tính trung tâm.
- Máy tính trung tâm có thể nhận các thông tin từ những các bộ điều khiển CNC
để hiệu chỉnh chơng trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ.

- Trong một số trờng hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn
những chi tiết gia công theo thứ tự u tiên để phân chia đi các máy khác nhau.
- Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chơng
trình gia công chi tiết trên tất cả các máy công cụ.
- Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào hệ thống gia
công linh hoạt FMS .
2.4. Hệ thống điều khiển thích nghi.
Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phơng pháp hoàn thiện
của máy công cụ CNC. Các máy CNC thông thờng có chu kỳ gia công cố định (chu
kỳ cứng) đã đợc xác định ở phần tử mang chơng trình và nh vậy cứ mỗi lần gia
công chi tiết khác chu kỳ lại đợc lặp lại nh củ, không có sự thay đổi nào. Chơng
trình điều khiển nh vậy không đợc hiệu chỉnh khi có các yếu tố công nghệ thay
đổi. Ví dụ khi gia công chi tiết lợng d có thể thay đổi dẫn đến thay đổi biến dạng
đàn hồi của hệ thống công nghệ. Khi đó nếu hệ thống điều khiển không đợc hiệu
chỉnh lại lực cắt thì kích thớc gia công có thể vợt ra ngoài phạm vi dung sai (nghĩa
là sinh ra phế phẩm). Trong trờng hợp này để tránh phế phẩm ta phải giảm lợng
chạy dao hoặc thêm bớc gia công, nghĩa là ta đã giảm năng suất gia công.

Hình 26.2.7. Sơ đồ điều khiển thích nghi
1. Chi tiết; 2. Dao; 3. Datric; 4. Bộ biến đổi; 5, 6, 7. Cơ cấu chạy dao

Hệ thống diều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác
động bên ngoài của hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kỳ gia công (quá trình gia
công) nhằm loại bỏ ảnh hởng các yếu tố đó tới độ chính xác gia công. Hình 26.2.7
20


là một ví dụ sơ đồ điều khiển thích nghi. Dao (2) gia công chi tiết (1). Các yếu tố
công nghệ không ổn định có thể gây ra sự thay đổi lực cắt Py (lực hớng kính). Lực
Py đợc datric (3) ghi lại. Tín hiệu của datric đi qua bộ biến đổi (4) tác động đến cơ

cấu chạy dao (5 - 7) và làm ổn định các lực cắt Py. Nếu lực cắt Py tăng thì lợng
chạy dao sẽ giảm xuống và nh vậy lực cắt Py sẽ giảm xuống. Nếu lực cắt Py giảm
xuống thì lợng chạy dao sẻ tăng lên, ổn định lực cắt có nghĩa là chúng ta giảm đợc
dao động của kích thớc gia công (tăng độ chính xác và năng xuất gia công).
Cũng tơng tự nh vậy hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định đợc công
suất cắt, mômen hay nhiệt độ cắt v.v... Tuy nhiên, hệ điều khiển thích nghi hay đợc
dùng để ổn định kích thớc gia công, ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực (kiểm tra chủ
động) luôn luôn xác định đợc kích thớc gia công và tác động đến cơ cấu điều
khiển để ổn định kích thớc của chi tiết.
Câu hỏi kiểm tra:

Câu 2.1: Hãy trình bày ngắn gọn bản chất các dạng điều khiển của máy CNC ?
Câu 2.2: So sánh u nhợc điểm của các hệ thống điều khiển của máy CNC ?
Câu 2.3: Điền vào các câu sau cụm từ thích hợp:
Các chơng trình đã lu trữ của máy công cụ sẽ đợc ...........lại bởi hệ thống
điều khiển. Trong một số trờng hợp khác, chơng trình có thể đợc truyền qua một
đờng truyền dữ liệu trực tiếp điều khiển máy công cụ. Phơng pháp này gọi là
nguyên tắc vận hành.....................
B. Học theo nhóm:

Sau khi giáo viên hớng dẫn chia lớp thành các nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 5 - 7
học sinh. Các nhóm sẽ thực hiện các công việc cụ thể sau:
Đọc và nghiên cứu thảo luận theo nội dung câu hỏi giáo viên đã cung cấp, sau
đó mỗi học sinh tự đa ra dàn ý để trả lời các câu hỏi cho cá nhân mình, so sánh
kiểm tra chéo giữa các học sinh trong nhóm, đáp án của giáo viên.
C. Thực tập tại xởng trờng:

Tham quan thực tế tại xởng trờng dới sự hớng dẫn, giới thiệu của học giáo
viên về các dạng và hệ thống điều khiển của máy CNC đợc trang bị tại nơi học sinh
thực tập. Học sinh thu nhận và ghi chép các thông tin cần thiết kết hợp với nội dung

bài lý thuyết đã học để hoàn thành bài thu hoạch có hiệu quả cao.

21


Bài 3
Cấu tạo chung của máy tiện cnc
và công tác bảo quản, bảo dỡng máy
Mã bài : MĐ CG1 26 03

I. Mục tiêu thực hiện:
- Trình bày đợc cấu tạo chung của máy và các bộ phận chính của máy tiện
CNC nh ụ đứng, ụ động, mâm cặp, máy tính, hệ thống dao, bảng điều khiển...
- Nêu đợc đặc tính kỹ thuật của máy CNC và công tác bảo quản, bảo dỡng máy.
II. Nội dung chính:
1. Cấu tạo chung của máy tiện CNC.
2. Các bộ phận chính của máy.
3. Hệ thống dụng cụ cắt trên máy.
4. Đặc tính kỹ thuật của máy.
5. Bảo quản, bảo dỡng máy.
A. Học trên lớp về:
1. Cấu tạo chung của máy tiện CNC.

Máy tiện NC có cấu tạo tơng tự nh máy tiện thông thờng.
Đối với tiện thông thờng khi gia công cắt gọt chi tiết thờng điều khiển phải
theo dõi vị trí dao cắt, thao tác kịp thời chế tạo ra những chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật.
Độ chính xác, năng suất phụ vào trình độ tay nghề ngời điều khiển.
Máy CNC hoặc động theo một chơng trình đã đợc lập trình theo một quy tắc
chặt chẽ phù hợp với quy trình công nghệ đợc soạn thảo và cài đặt phần mềm
trong máy.

Kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của ngời điều
khiển. Lúc này ngời điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi và kiểm tra các
chức năng hoạt động của máy.
Hình dáng kết cấu của máy tiện NC cũng tơng tự máy tiện thông thờng, ngoài
ra máy tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau (Hình 26.3.1)
22


Hình 26.3.1. Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC

Những đặc trng cơ bản của máy tiện CNC:
- Tính năng tự động hóa cao: Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm đợc
tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động đợc nâng cao vợt bậc. Tuỳ từng mức độ tự
động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể
tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thớc chi tiết và
qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tơng đối giữa dao và chi tiết, tự động tới
nguội, tự động hút phoi ra khỏi khu vực cắt.
- Tính năng linh hoạt cao: Chơng trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng,
thích ứng với các loại chi tiết khác nhau. Do đó rút ngắn đợc thời gian phụ và thời
gian chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lơi cho việc tự động hóa sản xuất hàng
loạt nhỏ, bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có
chơng trình. Vì thế, không cần phải sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chơng
trình của chi tiết đó. Máy CNC gia công đợc những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một
cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập
trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ
thuật tin học thông qua các thiết bị vi tính, vi xử lý...
- Tính năng tập trung nguyên công: Đa số các máy CNC có thể thực hiện số
lợng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi
tiết. Từ khả năng tập trung các nguyên công, các máy CNC đã đợc phát triển thành
các trung tâm gia công CNC.

23


- Tính năng chính xác, đảm bảo chất lợng cao: Giảm đợc h hỏng do sai sót
của con ngời. Đồng thời cũng giảm đợc cờng độ chú ý của con ngời khi làm
việc. Có khả năng gia công chính xác hàng loạt. Độ chính xác lặp lại, đặc trng cho
mức độ ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm u việt tuyệt đối của máy
CNC. Máy CNC với hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công đợc những
chi tiết chính xác cả về hình dáng đến kích thớc. Những đặc điểm này thuận tiện
cho việc lắp lẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
- Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính
xác và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp nh các bề mặt 3 chiều.
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao:
+ Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối u. Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ
gá và các phụ tùng khác.
+ Giảm phế phẩm.
+ Tiết kiệm tiền thuê mớn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp
nhng năng suất gia công cao hơn.
+ Sử dụng lại chơng trình gia công.
+ Giảm thời gian sản xuất.
+ Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy.
+ Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lợng đồng nhất.
+ CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại
khác với thời gian chuẩn bị thấp nhất.
2. Các bộ phận chính của máy.

2.1. ụ đứng.
Là bộ phận làm việc của máy tạo ra vận tốc cắt gọt. Bên trong lắp trục chính,
động cơ bớc (điều chỉnh các tốc độ và thay đổi đợc chiều quay). Trên đầu trục
chính một đầu đợc 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.
2.2. Truyền động trục chính.
Động cơ của trục chính 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 xoay
chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng độ biến đổi tần thay đổi số vòng quay đơn
giản có mô men truyền tải cao.
2.3. Truyền động chạy dao.
Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm
cho từng trục chạy dao độc lập (trục X, Z). Các loại truyền động cơ này có đặc tính
24


động học u việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ
nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác.
Bộ vít me - đai ốc - bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng ít ma sát, có thể
chỉnh khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao (hình 26.3.2).

Hình 26.3.2. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - Các đờng truyền liên hệ giữa các động cơ bộ xử lý trung tâm (CPU)
của hệ điều khiển.

Trong đó:
1. Đờng nối giữa bảng điều khiển và CPU.
2. Đờng nồi giữa CPU với hệ thống động cơ chạy dao.
3, 4. Đờng phản hồi từ động cơ đến CPU.
5. Đờng nối giữa CPU đến đầu ụ đứng.
6. Đờng phản hồi từ ụ đứng về CPU.
(CPU-Bộ xử lý trung tâm của hệ điều khiển)
2.4. Mâm cập.

Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo lắp chi tiết bằng hệ thống thủy lực
(hoặc khí nén) hoạt động nhanh, lực phát động nhỏ và an toàn. Đối với máy tiện CNC
thờng đợc gia công với tốc độ rất cao. Số vòng quay của trục chính lớn (có thể lên tới
8000vòng/phút-khi gia công kim loại màu). Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp
thờng đợc kẹp chặt bằng hệ thống thủy lực (hoặc khí nén) tự động.
2.5. ụ động.
Bộ phận này bao gồm chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh,
kẹp chặt nhờ hệ thống thủy lực (hoặc khí nén).
25