Báo Cáo Thí Nghiệm Cơ Sở Máy CNC ĐH Bách Khoa Hà Nội

NỘI QUY PHÒNG THÍ NHIỆM
I. Đối với sinh viên
1. Đi học đúng giờ, vào muộn quá 15’ sẽ bị coi như hông đi học thực hành tiết
đó.
2. Phải trang bị bảo hộ lao động: Quần áo, đầu tóc gọn gang, lịch sự; Đi giày
hoặc đi dép có quai hậu.
3. Tuân thủ đúng các quy dịnh, quy trình theo hướng dẫn của giáo viên.
4. Không tự ý thức hiện các thao tác máy ngoài phạm vi thực tập; không vận
hành thay đổi các thong số hoạt động của máy khi chưa có sự đồng ý của
giáo viện hướng dẫn.
5. Không rời vị trí được phân công hi chưa có sự đồng ý của giáo viên.
6. Báo cáo ngay cho giáo viên hướng dẫn khi có sự cố thiết bị hoặc tai nạn lao
động.
7. Bàn giao máy cần nêu rõ tình trạng của máy trong thời gian làm việc.
8. Vệ sinh máy, thiết bị… sau mỗi buổi thí nhiệm theo hướng dẫn của giáo
viên.
9. Chịu trách nhiệm khắc phục khi gây ra sự cố làm hỏng do không thực hiện
theo hướng dẫn của giáo viên hoặc làm mất thiết bị dụng cụ.
II. Đối với giáo viên hướng dẫn thí nghiệm
1. Chuẩn bị đủ máy, thiết bị, dụng cụ và vật tư trước khi hướng dẫn thí nghiệm.
2. Dành 20’ đầu của buổi đầu tiên trong đợt thí nghiệm để phổ biến nội quy,
quy định an toàn và tóm tắt các nội dung mà sinh viên sẽ thực hiện.
3. Hướng dẫn đúng đủ theo chương trình đã được phê duyệt.
4. Quản lý lớp học, thường xuyên kiểm tra, nhắc nhở đảm bảo an toàn cho sinh
viên.
5. Quản lý và chịu trách nhiệm bảo quản máy, thiết bị, dụng cụ trong suốt thời
gian hướng dẫn, ghi đầy đủ nhật kí làm việc.
6. Dành 5-10’ cuối mỗi buổi chỉ đạo sinh viên vệ sinh phòng máy.

1

QUY ĐỊNH AN TOÀN KHI SỬ DỤNG MÁY, THIẾT BỊ
I. Đối với phòng thí nghiệm
- Máy, thiết bị, dụng cụ, vật tư phải được bố trí ngăn nắp đúng nơi quy định.
- Bật điều hòa hoặc bật máy hút ẩm 24/24h đối với thời tiết ẩm quá 80%.
- Trang bị đầy đủ, đảm bảo về an toàn, phòng chống cháy nổ theo quy định của
nhà trường và pháp luật
II. Đối với máy móc thiết bị
- Khởi động hoặc tắt theo đúng quy trình, iểm tra các chế độ an toàn khi vận
hành máy.
- Bật máy nén hí khi đạt đủ áp mới bật máy công cụ.
- Các máy không có lịch làm việc phải được thường xuyên bôi trơn các đường
dẫn hướng và bật máy, cho chạy không tải trong thời gian 30 phút mỗi ngày.
III.Quy trình vận hành máy
- Kiểm tra dầu mỡ của các trục vít me và đường dẫn hướng
- Cho máy chạy không tải 5 phút
- Kiểm tra định vị và kẹp chặt phôi.
- Trong quá trình làm việc không để thiết bị, dụng cụ bên trong máy.
- Mở công tắc nguồn, mở máy tính, mở phần mềm.
- Đưa máy về điểm gốc máy
- Kiểm tra chương trình gia công khi lập trình bằng tay (chế độ cắt, hành trình
chạy dao…).
- Tắt chương trình, tắt điện, vệ sinh máy sau khi ngừng sử dụng.

2


TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC
Máy CNC (computer numerical controlled) là những công cụ gia công kim
loại tinh tế có thể tạo ra những chi tiết phức tạp theo yêu cầu của công nghệ hiện

đại. Phát triển nhanh chóng với những tiến bộ trong máy tính, ta có thể bắt gặp
CNC dưới dạng máy tiện, máy phay, máy cắt laze, máy cắt tia nước có hạt mài,
máy đột rập và nhiều công cụ công nghiệp khác. Thuật ngữ CNC liên quan đến
một nhóm máy móc lớn sử dụng logic máy tính để điều khiển các chuyển động
và thực hiện quá trình gia công kim loại.
Các máy CNC hiện đại hoạt động bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin được
lưu trữ trong bộ nhớ máy tính chương trình. Để đặt thông tin này vào bộ nhớ, nhân
viên lập trình tạo ra một loạt lệnh mà máy có thể hiểu được. Chương trình có thể
bao gồm các lệnh “mã hóa”, như “M03” — hướng dẫn bộ điều khiển chuyển trục
chính tới một vị trí mới hay “G99” — hướng dẫn bộ điều khiển đọc một đầu vào
phụ từ một quá trình nào đó trong máy. Các lệnh mã hóa là phương thức phổ biến
nhất để lập trình một công cụ máy CNC. Tuy nhiên, sự tiến bộ trong máy tính đã
cho phép các nhà sản xuất công cụ máy tạo ra “lập trình hội thoại”. Trong lập
trình hội thoại, lệnh “M03” được nhập đơn giản như “MOVE” và “G99” là
“READ”. Kiểu lập trình này cho phép đào tạo nhanh hơn và nhân viên lập trình
không phải nhớ nhiều ý nghĩa của mật mã. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng hầu hết
các máy sử dụng lập trình hội thoại vẫn đọc các chương trình mã hóa, do đó ngành
công nghiệp vẫn đặt nhiều niềm tin vào dạng lập trình này.
Bộ điều khiển cũng giúp nhân viên lập trình tăng tốc độ sử dụng máy. Ví dụ,
trong một số máy, nhân viên lập trình có thể đơn giản chỉ cần nhập dữ liệu về vị
trí, đường kính và chiều sâu của một chi tiết và máy tính sẽ lựa chọn phương pháp
gia công tốt nhất để sản xuất chi tiết đó dưới dạng phôi. Thiết bị mới nhất có thể
chọn một mẫu kỹ thuật được tạo ra từ máy tính, tính toán tốc độ dao cụ, đường
vận chuyển vật liệu vào máy và sản xuất chi tiết mà không cần bản vẽ hay một
chương trình.

3


LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA MÁY

CNC
CNC (Computer Numeric Controlled) – Thuật ngữ dùng để chỉ sự hoạt động
của máy công cụ (phay, tiện, cắt dây, đột dập, cắt khắc,...) dưới sự điều khiển số
của máy tính. Ta có thể bắt gặp các loại máy CNC như: máy tiện, máy phay, máy
xung, máy cắt dây tia lửa điện, máy cắt laser, máy cắt tia nước có hạt mài, máy
đột dập và nhiều máy công cụ khác tại các nhà máy cơ khí chính xác, các xưởng
cơ khí, các trường kỹ thuật, viện nghiên cứu; nhưng đó là câu chuyện của hiện tại.
Quay ngược về quá khứ, nguồn gốc, lịch sử hình thành của "máy CNC" đã bắt
đầu từ cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 với sự xuất hiện của chiếc máy tiện gia công
kim loại thực tế đầu tiên được Henry Maudslay phát minh vào năm 1800. Nó chỉ
đơn giản là một công cụ máy giữ mẩu kim loại đang được gia công, vì vậy một
công cụ cắt có thể gia công bề mặt theo đường mức mong muốn. Chiếc máy phay
đầu tiên được vận hành theo cách thức tương tự như vậy, ngoại trừ công cụ cắt
được đặt ở trục chính đang quay với phôi được lắp trên bệ máy hay bàn làm việc
và di chuyển theo công cụ cắt. Chiếc máy phay này do Eli Whitney phát minh
năm 1818. Những chuyển động được sử dụng trong các máy công cụ được gọi là
trục và thường đề cập đến 3 trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước vào
sau) và “Z” (trên và dưới). Bàn làm việc cũng có thể được quay theo mặt ngang
hay dọc, tạo ra trục chuyển động thứ tư. Một số máy còn có trục thứ năm, cho
phép trục quay theo một góc ( các trục A,B,C). Những nỗ lực ban đầu để “tự động
hóa” các hoạt động này sử dụng một loạt cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm
việc qua những liên kết. Khi cam quay, một liên kết lần theo bề mặt của mặt cam
di chuyển công cụ cắt hay phôi qua một dãy các chuyển động. Mặt cam được định
hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết và tốc độ mà cam quay điều
khiển tốc độ cấp dao. Một số máy vẫn còn tồn tại cho tới ngày nay và được gọi
là máy kiểu Thụy Sĩ.
Thiết kế máy CNC hiện đại bắt nguồn từ tác phẩm của John T. Parsons cuối
những năm 1940 và đầu những năm 1950. Sau chiến tranh thế giới thứ 2, Parsons
4

tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công
chính xác các hình dạng phức tạp. Parsons sớm nhận ra rằng bằng cách sử dụng
máy tính IBM thời kì đầu, ông đã có thể tạo ra những thanh dẫn đường mức chính
xác hơn rất nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay và sơ đồ. Dựa trên kinh
nghiệm này, ông đã giành được hợp đồng phát triển một “máy cắt đường mức tự
động”cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay. Sử dụng một đầu đọc
thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servo motor). Chiếc máy
được chế tạo cực kì lớn, phức tạp và đắt đỏ. Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự
động và gia công các mặt cong với độ chính xác cao giúp đáp ứng nhu cầu của
ngành công nghiệp máy bay.
Đến những năm 1960, giá thành và tính phức tạp của những chiếc máy tự động
đã giảm đến một mức độ nhất định để có thể ứng dụng trong các ngành công
nghiệp khác. Những chiếc máy này sử dụng các động cơ truyền động điện một
chiều để vận dụng vô lăng và vận hành dao cụ. Các động cơ này nhận chỉ dẫn điện
từ một đầu đọc băng từ – đọc một băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục
một hàng lỗ. Vị trí và thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất ra những xung điện cần
thiết để quay động cơ với thời gian và tốc độ chính xác. Trong thực tế, nó điều
khiển máy giống như nhân viên vận hành. Các xung điện được quản lý bởi một
máy tính đơn giản không có bộ nhớ. Chúng thường được gọi là NC hay máy công
cụ có bộ điều khiển số.
John Parsons đã xin phép International Business Machine sử dụng một trong
những chiếc máy tính văn phòng trung ương của họ để thực hiện một loạt các
phép toán cho một cánh máy bay trực thăng mới. Cuối cùng, ông đã dàn xếp với
Thomas J. Watson, chủ tịch huyền thoại của IBM, nhờ đó IBM sẽ làm việc với
tập đoàn Parsons để tạo ra một chiếc máy được điều khiển bởi các thẻ đục lỗ.
Nhanh chóng, Parsons cũng ký được hợp đồng với Air Force để sản xuất một
chiếc máy được điều khiển bằng thẻ hay băng từ có khả năng cắt các hình dạng
đường mức giống như những hình trong cánh quạt và cánh máy bay. Sau đó,
ông đã đến gặp các kỹ sư ở phòng thí nghiệm cơ cấu phụ thuộc Viện Công nghệ

Massachusetts (MIT) nhờ hỗ trợ dự án. Các nhà nghiên cứu MIT đã thí nghiệm
5


nhiều kiểu quá trình khác nhau và cũng đã làm việc với các dự án Air Force từ
thời Thế chiến II. Phòng thí nghiệm MIT đã nhận thấy đây là một cơ hội tốt để
mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực điều khiển. Việc phát triển thành công các
công cụ máy CNC đã được các nhà nghiên cứu của trường đại học đảm trách.
Từ đó, việc nghiên cứu, cải tiến, tối ưu hóa các nguyên lí điều khiển, vận hành
của máy CNC được thực hiện trên toàn thế giới. Từ các công trình nghiên cứu
độc lập, các dự án đòi hỏi trí tuệ số đông, máy CNC ngày càng nhỏ gọn trong
cấu tạo, chính xác và thông minh trong gia công. Máy CNC được ứng dụng
trong rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật, công nghiệp, y tế, quân sự và khó có
thể nói nó là tài sản hay sở hữu trí tuệ của riêng cá nhân nào, đất nước nào.
Các máy CNC hiện đại hoạt động bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin
được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính chương trình. Bộ điều khiển cũng giúp nhân
viên lập trình tăng tốc độ sử dụng máy. Ví dụ, trong một số máy, nhân viên lập
trình có thể đơn giản chỉ cần nhập dữ liệu về vị trí, đường kính và chiều sâu của
một chi tiết và máy tính sẽ lựa chọn phương pháp gia công tốt nhất để sản xuất
chi tiết đó dưới dạng phôi. Thiết bị mới nhất có thể chọn một mẫu kỹ thuật được
tạo ra từ máy tính, tính toán tốc độ dao cụ, đường vận chuyển vật liệu vào máy
và sản xuất chi tiết mà không cần bản vẽ hay một chương trình. Từ các máy
công cụ sơ khai với các cơ cấu cơ khí, máy CNC ngày nay hoạt động dưới sự
điều khiển của hệ điều hành được lập trình tinh vi, có thể thực hiện chức năng
chuyên biệt với các dòng máy phay đứng, máy phay ngang, máy phay giường,
cỡ lớn, đôi cột, máy tiện đứng, máy tiện cỡ lớn, máy tiện kiểu Thụy Sĩ, máy
phay, tiện 3 trục rồi 5 trục gia công các bề mặt phức tạp, máy xung, máy cắt dây
EDM, đột dập liên hoàn, cắt khắc laser kim loại, phi kim cho đến các Trung tâm
gia công thực hiện nhiều nguyên công liên tiếp như phay, tiện, khoan, mài, trên
một máy chỉ với một lần gá đặt. Các trung tâm gia công có sự trợ giúp của các

cơ cấu thay dao tự động ATC cấp phôi tự động, cánh tay robot công nghiệp,...có
thể được tích hợp vào hệ thống sản xuất linh hoạt trong các nhà máy lớn. Trí tuệ
nhân tạo đang ngày càng phát triển và trợ giúp con người một cách hữu ích,
trong đó có máy CNC.
6


7


CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY CNC
1. Phần cơ khí- hệ dẫn động:
Vỏ máy, thân bệ máy: còn gọi là khung sườn của máy, bệ máy được chế tạo
bằng phương pháp đúc hoặc hàn sau đó được mang đi nhiệt luyện để khử ứng
suất dư giúp cấu trúc kim loại ổn đinh. Vỏ máy, thân máy càng cứng cáp thì độ
chính xác càng cao và ổn định. Yêu cầu của nó là phải chịu lực và độ bền cao,
có thể hạn chế rung động (nguyên nhân dẫn tới sai số độ chính xác).
Vít me bi, ray dẫn hướng, box way, bàn máy: Cơ chế di chuyển bệ, bàn máy hay
trục quay được gọi là vít me bi (ballscrew). Cơ chế này làm thay đổi chuyển
động quay của động cơ truyền động thành chuyển động tuyến tính và bao gồm
một trục vít (screw shaft) và ổ trục đỡ. Khi trục quay, một ổ trục gắn lần theo
các đường rãnh hình xoắn ốc trong trục và sản sinh ra một chuyển động tuyến
tính chính xác làm quay bàn làm việc ở dưới trục chính hay giá đỡ trục chính.
Những vít me bi này được bắt vào bệ máy với ổ trục gắn ghép vào bàn làm việc
hay giá đỡ trục chính được dẫn hướng bởi các ray dẫn hướng (linenear rails).
Bàn máy cũng có thể được dẫn truyền bởi cơ cấu Box way.
Đường dẫn hướng:

Thanh dẫn hướng ma sát lăn
Trên máy công cụ, người ta có thể sử dụng đường dẫn hướng ma sát trượt

bôi trợ ướt và đường dẫn hướng ma sát lăn, tuy nhiên chúng có những ưu điểm
và nhược điểm sau:
8


 Đường dẫn hướng ma sat trượt bôi trơn ướt với đặc điểm hệ số ma sát nhỏ,
tổn hao thấp, độ ổn định cao; độ cứng vững cao, giảm dao động tăng tuổi thọ,
đáp ứng được yêu cầu gia tốc của chuyển động chạy dao và có thể đảm bảo
được các dịch chuyển nhỏ tới 0,001mm.
 Đường dẫn hướng ma sat lăn có ưu điểm tổn hao ma sát nhỏ, độ nhạy cao,
không khe hở, được tiêu chuẩn hóa, nâng cao chất lượng (vật liệu, các biện
pháp nâng cao chất liệu bề mặt), nâng cao độ chính xác; bôi trơn dạng phun
sương dầu hoặc nhỏ giọt trực tiếp theo thời gian điều khiển; đáp ứng được
yêu cầu gia tốc lớn, dịch chuyển nhỏ, gián đoạn, tránh được hiện tược ma sát
trượt kiểu bước nhảy khi ma sát giới hạn.
Truyền động đai:
Bộ truyền đai là bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện nay vẫn được
sử dụng rông rãi, có nhiều loại đai như đai thang, đai dẹt, đai răng,….

So với các bộ truyền khác bộ truyền đai có những ưu điểm như


Truyền động giữa các trục xa nhau.



Làm việc êm và không ồn do độ bền và dẻo của đai do đó có thể truyền động
với vận tốc cao.



Tránh cho cơ cấu không có sự dao động nhờ vào sự trượt trơn của đai khi quá
tải.



Kết cấu và vận hành đơn giản.
9


Tuy nhiên nó cũng tồn tại những nhược điểm như:


Hiệu suất bộ truyền thấp.



Tỷ số truyền thay đổi do sự trượt đàn hồi giữa bánh đai và đai.



Tuổi thọ đai thấp.



Kích thước bộ truyền lớn.



Tải trọng tác dụng lên trục lớn do phải căng đai ban đầu.

Các loại dây đai
Các dây đai được phân chia theo loại kéo theo qua các đai không có răng (lực
ma sát) và đai có răng (dạng cứng).
- Dây đai không răng

Dây đai không răng truyền lực kéo qua ma sát giữa bề mặt chạy của dây đai và
pu li (bánh đai truyền). Theo hình dạng của bề mặt chạy ta phân biệt dây đai dẹt
và đai hình thang.
- Dây đai dẹt (dây đai bản, dây đai phẳng)

Các lực chu vi trên bánh dẫn và do đó các mômen xoắn có thể truyển phụ thuộc
cơ bản vào tính chất của lực căng, hệ số ma sát giữa đai và bánh cũng như góc
ôm.
10


Cấu tạo. Dây đai bản (dẹt) thường được tạo thành bằng hai hoặc nhiều lớp. Lớp
chạy được làm bằng da cứng (da crom), có một hệ số ma sát tốt hơn bề mặt chạy
bằng thép hay bằng gang. Lớp kéo này được làm bằng nhựa với độ bền kéo cao
và giãn nở ít.
Tính năng đặc biệt. Qua tính linh hoạt cao, dây đai có thể đạt được tỷ số truyền
động 20:1, khoảng cách nhỏ giữa các trục, tốc độ dây đai cao (lên đến 100 m/s).
- Đai hình thang (cu roa hình thang)

Khi chịu tải, đai hình thang được kéo vào các rãnh của bánh và ép váo các hông
rãnh. Lực thẳng góc lớn được thành hlnh cho phép lực ma sát lớn và truyền các
mômen xoắn lớn.
Cấu tạo. Đai hình thang được làm bằng một sợi dây kéo polyester, một lõi cao
su được gia cố một phần bằng sợi ngang, và bọc ngoài bằng loại vảí chống mài

mòn. Đai hình thang với cạnh để mở thì không có bọc ngoài.
Tính chất đặc biệt. Qua kết nối bằng ma sát lớn được tạo ra bởi hiệu ứng nêm,
lực căng ban đầu cần thiết thấp hơn so với dây đai dẹt. Nhờ tiết diện cao nên sức
kháng uốn cong tương đối cao. Nó có thể được giảm khi phần dưới của đai có
răng.

11


- Dây đai đồng bộ (Dây đai răng)

Đối với dây đai đồng bộ lực truyền không qua ma sát mà qua dạng các răng của
đai (kết nối dạng khớp). Dây đai răng kết hợp những ưu điểm của dây đai dẹt và
dây đai hình thang với sự không có độ trượt của dây xích.
Đặc tính nổi bật. Đặc điểm của dây đai đồng bộ (răng) là sức căng ban đầu thấp
và do đó chịu tải ít. Nó rất thích hợp cho việc truyền không có độ trượt với công
suất vừa và nhỏ.
Vít me - đai ốc bi:

Chuyển động chạy dao tịnh tiến thường được dẫn động bởi các động cơ
servo quay thông qua cơ cấu biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh
tiến là trục vít me - đai ốc bi. Trục vít me – đai ốc bi đảm bảo truyền lực và
chuyền động không khe hở, độ nhạy cao.


Mỗi trục chuyển động có hệ thống đo, khi đo gián tiếp thì đầu đo đặt ngay
trên trục vít me.



Đai ốc bi trên máy CNC thường được lắp ghép từ hai phần độc lập với nhau,
nhằm tạo ra các kết cấu khử khe hở .
12




Sai số về bước của đai ốc, trục vít có thể được tự cân đối điều chỉnh trong
quá trình vận hành máy, nhờ bộ điều khiển CNC đã lưu trữ các giá trị đo
kiểm tra của trục vít me và đai ốc khi cài đặt máy ban đầu.

Ưu điểm:


Tổn thất ma sát ít nên có hiệu suất cao, có thể đạt từ 90 – 95 %.



Lực ma sát gần như không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nên đảm bảo
chuyển động ở nhựng vận tốc nhỏ.



Hầu như không có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căng ban đầu,
đảm bảo độ cứng vững hướng trục cao.

Vì những ưu điểm đó vít me đai ốc bi thường được sử dụng cho những máy cần
có truyền động thẳng chính xác như máy khoan, doa tọa độ, các máy điều khiển
chương trình số.
Trục chính (Spindle): Trục chính là thành phần có tính quyết định nhất trong

máy CNC. Một trục chính ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ –
quyết định độ cứng vững hệ thống, hệ thống bôi trơn và nguồn điện cung cấp,
đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trước được năng suất của máy. Như vậy,
quá trình thiết kế trục và tối ưu tốc độ quay của trục chính sẽ mang lại quá trình
cắt gọt được tốt nhất và độ chính xác cao nhất cho máy. Trục chính được gia
công và gắn vào động cơ truyền động, rồi sau đó được bắt vào giá đỡ trục chính
di động. Đối với hầu hết các trung tâm gia công, mỗi trục chuyển động đều có
vít me bi riêng biệt. Phục vụ trục chính trong quá trình gia công hiện đại bao
gồm Bộ phận thay dao tự động (ATC) bằng sự thích ứng của quá trình điều
khiển và động cơ, ATC sẽ đưa dao ra khỏi trục chính một cách chính xác thay
thế bằng dao cụ có số thứ được định nghĩa từ trước giúp giảm thời gian gá dao,
hạn chế sai sót trong gia công; bên cạnh đó là hệ thống bơm bôi trơn, giải nhiệt
bằng dầu,...
Nhiệm vụ cung cấp công suất cắt gọt, đảm bảo cứng vững khi gia công kim loại.
Trục chính của máy phay CNC có tốc độ quay rất cao, có thể đạt đến 12.000 –
20.000 vòng/phút. Hệ thống bôi trơn đặc biệt, không tuần hoàn như trên các máy
công cụ bình thường. Dầu bôi trơn được xé nhỏ dưới áp suất khí nén tạo nên hỗn
13


hợp dạng sương. Trục chính máy phay CNC được tích hợp với cơ cấu kẹp và
tháo dụng cụ tự động bằng khí nén, có thể tích hợp cả động cơ điện servo.
Động cơ servo:

Động cơ DC có chổi than: gồm 4 cấu tạo chính stato, rotor, chổi than và cuộn
cảm lõi.
Ưu điểm: của động cơ DC có chổi than là tương đối dễ điều khiển, giá thành
tương đối rẻ.
Nhược điểm: Khi vận hành thương gây ra tiếng ồn, nhiệt độ cao khi vậ hành và
quán tính cao khi giảm tốc độ. Để khắc phục được vân đề này thì người ta hay

dùng động cơ DC không chổi than.
Động cơ DC không chổi than: Cấu trúc của nó tương đối giống với động cơ có
chổi than. Điều khác biệt là các cuộn pha được lắp ở rotor là động cơ vĩnh cữu.
Động cơ AC Servo
Động cơ AC Servo được sử dụng trong các ngành công nghiệp đa phần là động
cơ một chiều không chổi than. Động cơ Servo có cấu tạo 2 phần chính giống với
động cơ bước là Rotor và Stator.
Rotor là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh.
Stator là một cuộn dây được cuốn riên biệt, được cấp nguồn để làm quay Rotor.
Ưu điểm: Điều khiển có tốc độ tốt, và trơn tru hầu như không giao động. Hiệu
suất có thể đạt hơn 90%.
Quá trình vận hành tạo ra ít nhiệt với tốc độ cao. Độ chính xác cao (tùy thuộc
vào độ chính xác của bộ mã hóa).
Mô-men xoắn, quán tính thấp, tiếng ồn thấp, không có bàn chải mặc.
14


Nhược điểm: Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ tương đối phức tạp. Giá thành lại
khá cao.
Nguyên lý hoạt động.
Động cơ servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu
ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển.
Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển
này. Khi đó bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu
hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều
khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác nhất.
Gốc phôi 3T:
Cách lấy gốc phôi dao trên máy Phay
 Điểm gốc phôi của chi tiết là điểm mà từ đó để ta tính ra tọa độ của các điểm
còn lại của chi tiết. Việc lựa chọn này giúp việc xác định tọa độ gia công một

cách dễ dàng, thuận tiện theo cách ta tính mà máy vẫn có thể hiểu được nhờ việc
khai báo gốc phôi.
 Điểm gốc phôi thường thỏa mãn các yêu cầu sau:
-

Thường là điểm trên chi tiết gia công.

-

Thường là điểm trên mặt cao nhất của chi tiết

 2 cách lấy gốc phôi thông dụng:
-

Ta xác định theo quy tắc 3T.

Quy tắc 3T: Trên – Trước – Trái tức là điểm gốc phôi sẽ là điểm thuộc mặt trước
góc trên bên trái của phôi. Và các bước thực hiện như sau:
Xác định tọa độ theo trục X: Ta di chuyển trục chính xuống cách phôi 5mm.
Sau đó di bàn máy theo chiều dường trục X (di chuyển sang bên phải) sao cho
đế khi dao nằm ở ngoài phạm vi chi tiết  Hạ dao xuống  Di chuyển bàn X
theo chiều âm (Từ trái sang phải) di chuyuyeernt ừ từ (Dùng chế độ định
khoảng) sao cho đến khi dao vừa tiếp xúc với phôi thì ta dừng lại  Tại điểm
đó ta xét X = 0 Di chuyển bàn máy theo chiều dương trục X một khoảng đúng
bằng bán kính của dao (Do điểm lập trình là điểm tâm của dao).
15


Sau đó ta lấy giá trị tọa độ X trên hệ tọa độ máy để nhập vào G54 hoặc từ G55G59.
Xác định tọa độ theo trục Y: Nhấc dao lên khỏi phôi khoảng 5mm. Di chuyển

bàn máy theo chiều dương trục Y (tiến vào phía xa người điều khiển máy) sao
cho đến khi dao nằm ngoài phạm vi của phôi  hạ dao xuống dưới mặt trên của
phôi  di chuyển bàn máy theo chiều âm của trục Y từ từ (dung chế độ định
khoảng) sao cho dao vừa tiếp xúc với phôi (thấy một chút phoi bắn ra) thì dừng
lại  tại đó ta xét Y = 0  sau đó rút dao lên cao hơn mặt trên của phoi  cho
bàn máy đi theo chiều Y dương một đoạn đúng bằng bán kính của dao. Tại đây
ta lấy tọa độ Y trên hệ Machine để nhập vào địa chỉ G ta vừa chọn.
Xác định tọa độ trục Z: Ta chỉ cần từ từ hạ dao xuống (có thể dung chế độ định
khoảng) cho đến khi dao vừa tiếp xúc phôi (dao quét đi lớp mỏng ở bề mặt trên
của phôi) thì dừng lại. Tại đó ta lấy tọa độ Z ở hệ tọa độ máy Machine để nhập
vào địa chỉ G muốn lưu trữ.
 Sau khi xét xong tọa độ của các trục thì ta tiến hành kiểm tra xem quá trình
xét gốc đã đúng chưa, ta làm như sau:
- Chuyển sang chế độ MDI, chạy từng câu lệnh để soạn thảo cho máy chạy thử
kiểm tra điểm gốc phôi
Ví dụ: Câu lệnh kiểm tra như sau: G90 G54 G00 X0 Y0 Z10; S2000 M03;
- Câu lệnh trên có nghĩa cho do chạy theo phương Z một khoảng bằng 10mm.
Rồi khởi động trục chính quay theo chiều kim đồng hồ.
- Sau khi soạn thảo xong câu lệnh, ta reset cho con trỏ về đầu chương trình rồi
cho chạy. Nếu kết quả sau chạy dao ở tọa độ kể trên tức là việc xét gốc chuẩn
xác.
- Khi chạy kiểm tra ta nên để núm điều chỉnh tốc độ khoảng 4-5% để phòng
khi ta chọn sai gốc thì có thể kịp phản ứng cho dừng máy để tránh xảy ra va
chạm.
 Điểm thứ hai ta thường chọn là điểm tâm mặt trên của phôi. Cách xác định
như sau:
16


- Xác định tọa độ X: Để dao cách mặt trên của phôi khoảng 5mm, di chuyển

bàn máy theo phương X dương sao cho dao nằm ngoài phạm vi của phôi, hạ
dao xuống di bàn máy theo hướng âm X sao cho vừa chạm vào phôi thì dừng
lại. Tại đây ghi tọa độ X ở Machine lại rồi rút dao lên. Đưa bàn máy di
chuyển theo chiều âm X sao cho nằm ngoài phôi rồi hạ dao xuống  Đưa
bàn máy theo chiều X dương đến khi dao chạm vào phôi thì dừng lại. Tại đây
ghi lại giá trị X trên hệ Machine  Sau đó cộng 2 giá trị thu được rồi chia
đôi. Giá trị thu được cho vào địa chỉ G muốn lưu trữ, đó là tọa độ X của gốc
phôi.
- Xác định tọa độ Y: Thực hiện tương tự như xác định tọa độ X.
- Xác định tọa độ Z: Đưa dao xuống bề mặt trên của phôi, khi gần tiếp xúc mặt
trên thì ta dung chế độ định khoảng để đảm bảo độ chính xác. Hạ dao cho
đến tiếp xúc mặt trên rồi dừng lại. Lấy giá trị của Z trên hệ tọa độ máy
Machine để nhập vào địa chỉ G muốn lưu trữ.
- Sau khi nhập xong ta cũng chuyển sang chế độ MDI để kiểm tra lại việc lấy
gốc phôi

17


Máy phay Emco Concept Mill 55
Các bộ phận cơ bản của máy

1.Đầu máy

8.Nhãn tên

2.Ổ tích dao

9.Khóa điện

3.Cửa bảo vệ

10.Tủ điện

4.Thanh trượt z

11.Đèn máy

5.Bàn máy

12.Vị trí để thay dao

6.Thanh trượt hướng X, Y

13.Khối điều chỉnh khí nén

7.Nút dừng khẩn cấp

14. Đế máy

Vùng làm việc
-

dịch chuyển theo trục X: 190 mm

-

dịch chuyển theo trục Y: 140mm

-

dịch chuyển theo trục Z: 120/190mm

18


Chế độ cắt của máy
- Tốc độ chạy dao: 0-2000mm/phút
- Tốc độ chạy dao nhanh: 2000mm/phút
- Độ phân giải bước: 0,5 micro met
- Lực chạy dao lớn nhất theo trục X,Y: 800N
- Lực chạy dao lớn nhất theo trục Z: 1000N
- Tốc độ trục chính: 150/3500 vòng/phút
- Momen xoắn: 3,7Nm
Ổ tích dụng cụ
Có 8 vị trí chứa dao
Khối lượng lớn nhất của dụng cụ: 1 kg
Đường kính lớn nhất của dụng cụ: 40mm
Tốc độ di chuyển của ổ tích dụng cụ: 10m/phút
Eto
Giới hạn kẹp phôi 60mm, bề rộng má kẹp 60mm
Eto dùng lực kẹp bằng tay.
19


2. Phần điện, điện tử - Hệ điều hành, bộ điều khiển:
-Bộ cấp nguồn, điều khiển: mỗi máy CNC đều được cấp nguồn qua các thiết bị
được lắp đặt trong tủ điện như các thiết bị đóng cắt CB, LCB, MCB, Rơ le, khởi
động từ, biến tần, driver,…
-Hệ điều hành là thành phần trung tâm của máy công cụ. Nó được lập trình để

điều khiển quá trình chuyển động, vị trí của các thành phần chuyển động trên
máy, sao cho đạt được chính xác, tối ưu thời gian cắt, tốc độ và chiều sâu cắt cần
thiết. Một số hệ điều hành thông dụng: FANUC, Siemens, Heidenhain, Okuma,
Haas,...

Bảng điều khiển máy phay Emco Concept Mill 55

20


3. Thủy lực khí nén phụ trợ
Sơ đồ tổng quát hệ thống khí nén
Hệ thống truyền dẫn bằng hí nén gồm ba phần cơ bản: bộ nguồn tạo áp suất,
các cơ cấu điều khiển điều chỉnh và cơ cấu chấp hành được nối với nhau bằng
các ống dẫn (hình 4.1)

Hình 4.1. Sơ đồ tổng quát một hệ thống hí nén
Các bộ phận chính trong hệ thống khí nén bao gồm:
1) Máy nén khí là biến cơ năng (động cơ điện hay động cơ đốt trong) thành thế
năng dưới dạng áp suất của khí nén.
2) Thiết bị chuẩn bị khí nén: sấy khô, lọc, bôi trơn, duy trì áp suất.
3) Đường dẫn truyền động và biến đổi công suất:
- Van điều khiển dòng khí nén;
- Van điều áp.
4) Cơ cấu dẫn động: biến thế năng của không khí nén thành cơ năng.
5) Đường dẫn khí nén.
Thiết bị cung cấp khí nén
Nhiệm vụ:
- Đảm bảo cung cấp không khí nen sạch, không bụi bẩn, nước.
- Đảm bảo cung cấp áp suất ổn định, không vượt quá áp suất tối đa yêu cầu.

- Cung cấp lượng dầu thích hợp để bôi trơn hệ thống: van, xi lanh, động cơ.

21


Các bộ phận chính:
- Bộ lọc không khí.
- Bộ điều tiết áp suất
- Bộ bôi trơn khí nén

Hình 4.2. Thiết bị cung cáp khí nén

22


Các bộ phận lọc không khí và điều tiết áp suất
Bộ lọc không khí:
Không khí ẩm, bụi bẩn sẽ làm ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thống sử dụng
khí nén. Ngoài độ ẩm, khi thiết kệ hệ thống khí nén, gỉ sét và các chất gây ô
nhiễm khác kể cả dầu từ máy nén mang tới cũng có thể làm tổn hại tới hệ thống.

Hình 4.3. bộ lọc không khí
Các bộ phận chính:
1. Khí vào
2. Tấm chắn
3. Phần tử lọc
4. Vùng rơi chất bẩn, nước
5. Vùng chứa bẩn, nước
6. Bộ phận xả tự động
7. Chỉ thị nước xả

8. Khí ra

23


Hoạt động: khí nén qua cửa vào theo cánh xoắn ốc xuống dưới, tạo ra li tâm chất
bẩn và nước bám vào vỏ rồi chảy xuống dưới, tại ddaaay chúng được xa tự động
hoặc tay. Khí nén qua màng lọc 3 rồi qua cửa 8.
Điều tiết áp suất
Nhiệm vụ:
Bộ điều tiết áp suất có nhiệm vụ cung cấp khí có áp suất yêu cầu cho cơ cấu
chấp hành. Thực tế, nguồn khí nén cung cấp chung cho nhiều đối tượng khác
nhau với các yêu cầu áp suất khác nhau. Do đó, bộ điều tiết áp suất phải giảm
áp cho phù hợp với yêu cầu riêng của từng bộ phận.
Van giản áp có hai loại chính
- Van giảm áp không có giảm áp thứ cấp
- Van giảm áp có giảm áp thứ cấp
Van giảm áp có giảm áp thứ cấp:
Phần lớn các van giảm áp có chức năng giảm áp thứ cấp, về cấu tạo có thêm lỗ
phun giảm áp chính giữa trục màng
Nguyên lý hoạt động:
Trong điều kiện khong cần giảm áp, lỗ giảm áo được đóng kín bởi kim van.
Nếu có tình trạng quá áp, màng chuyển hướng đi lên trên van đóng đường khí
chính => mở lỗ giảm áp, áp suất giảm xuống màng tác động đóng lỗ phun.
Hệ thống bôi trơn khí nén trên máy công cụ CNC
Bôi trơn không khí được dùng rộng rãi nhằm giảm ma sat và ăn mòn các bộ
phạn cơ khí. Dầu bôi trơn tồn tại dưới dạng sương (khi thoát ra ngoài không khí,
tồn tại lượng đầu bôi trơn gây ảnh hưởng sức khỏe).
Nguyên lý bôi trơn không khí:
Do chênh lệch vẫn tốc dòng chảy tạo ra sức hút dầu khuyếch tán vào dòng

không khí.

24


Bôi trơn Macro:

Hình 4.4: Hệ thống bôi trơn Macro
Khí nén vào của 4, qua bộ khuyếch tán 3, qua cảm biến lưu lượng 9, tạo ra
chênh áp giữa 5 và 11, hút dầu qua ống xiphong 6 và van một chiều 7, dầu qua
van điều chỉnh 1 khuêch tán vào dòng khí ra 8
Đặc điểm: Tất cả các giọt dầu đi vào dòng khí và được khuyeech tán, các giọt
dầu lớn có khuynh hướng rơi khỏi dòng khí, được sử dụng cho các bộ phận ở
gần bộ phận bôi trơn.
Hoạt động tháo và kẹp dụng
Tháo dụng cụ: Khí nén đi vào xi lanh đẩy pistol đi xuống, nén trục kẹp ép vào lò
xo làm nhà mỏ kẹp, đồng thời khí nén đi vào tâm của trục, phối hợp để đẩy dụng
cụ ra khỏi lỗ trục chính.
Kẹp dụng cụ: đưa dụng cụ vào trục chính, khí nén đi vào buồng dưới cùng của
xi lanh và đẩy pistol đi lên, lò xo đĩa sẽ đẩy trục kẹp lên trên, mỏ kẹp đi lên và
kẹp chặt lấy chuôi dụng cụ.

25