Cơ sở kỹ thuật CNC

CƠ SỞ
KĨ THUẬT

CNC


Biên soạn: NGUYỄN ANH TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT – TP. HỒ CHÍ MINH
Trung tâm Đào tạo Việt - Đức



Dự án hợp tác với công ti phần mềm Toán Kỹ Thuật MTS
,
Cơ quan hỗ trợ và hợp tác phát triển GTZ CHLB Đức

Trung tâm Đào tạo Việt Đức 1-3 Võ Văn Ngân Thủ Đức HCMC Việt Nam Fax: ++84.8.8966046; Tel.: ++84.8.8964575
MTS GmbH – Kaiserin-Augusta-Alle 101 –D 10553 Berlin – Fax: ++49.30.34996025; Tel.: ++49.30.3499600

Thành phố Hồ Chí Minh 04.2001










CHÂN THÀNH CÁM ƠN
Ông
Tiến só Hans Joachim Pfeiffer
giám đốc công ti phần mềm toán kó thuật MTS Berlin;
Ông Trưởng đoàn chuyên gia Alois Mailly tại Trung tâm Đào tạo Việt-Đức;
Ông Tiến só Diego Marambio chuyên gia của MTS Berlin;
Nhà sư phạm nghề Bernd Koch chuyên gia của MTS Berlin;
cùng các Đồng nghiệp trong và ngoài Trung tâm Đào tạo Việt-Đức
đã động viên giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn tài liệu này


TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2001




NGUYỄN ANH TUẤN

LỜI NÓI ĐẦU
Tài liệu này được viết phục vụ lớp bồi dưỡng kiến thức CAD/CAM-CNC, tại Trung tâm Đào tạo Việt Đức
cho các Thầy Cô giáo ngành cơ khí ở các Trường công nhân kó thuật, Trung học kó thuật, Cao đẳng và
Đại học.
Tài liệu được biên soạn trong thời gian rất hạn hẹp theo yêu cầu mở lớp của Trung tâm Việt Đức cũng
như phía chuyên gia và công ty hỗ trợ MTS, GTZ CHLB ĐỨC. Do vậy không thể tránh khỏi những thiếu
sót như: thuật ngữ chuyên môn, chính tả, lỗi đánh máy, cũng như chưa hoàn thiện về mặt nội dung và
hình thức vv….
Mặt khác do yêu cầu của đa số các Thầy Cô muốn sử dụng tập tin gốc này để phục vụ thuận lợi cho
công tác soạn thảo bài giảng sau này, nên chúng tôi cũng mạnh dạn gửi tặng tới Thầy Cô tài liệu này

với tinh thần đây là tài sản chung nhằm phục vụ cho phát triển công nghệ CAD/CAM-CNC ở đất nước
chúng ta và cũng là mong muốn của phía bạn CHLB Đức.
Bộ tài liệu dùng giảng dạy tại TT. Đào tạo Việt-Đức hiện gồm 4 cuốn căn bản:
1. Cơ sở kó thuật CNC
2. Mô phỏng Phay CNC với phần mềm MTS
3. Mô phỏng Tiện CNC với phần mềm MTS
4. Kó thuật gia công trên máy phay công nghiệp Kunzmann
Các tài liệu sau là phần nâng cao khi có yêu cầu riêng:
5. Kó thuật INCAD
6. CAM-Phay
7. CAM-Tiện
8. Tiện-Phay trên máy tiện CNC 5 trục
9. Bài giảng của các giáo trình trên với Powerpoint
Chúng tôi rất mong nhận được những đóng góp qúy báu của các Thầy, Cô nhằm ngày một hoàn
chỉnh hơn tài liệu này đồng thời có nhiều hợp tác tích cực trong tương lai.
Chân thành cám ơn các Thầy Cô!
Đòa chỉ liên hệ như sau:

NGUYỄN ANH TUẤN
- NR: 17 Đường Cây Keo, KP.1, F. Tam Phú, Q. Thủ Đức, TP. HCM
- CQ: Trung Tâm Đào Tạo Việt Đức – Trường Đại Học Sư Phạm Kó Thuật
01 Võ Văn Ngân, Q. Thủ Đức, TP. HCM
- ĐTNR + Fax: ++84.(0)8.7200202
- Mob. ++84.(0)91 81 35 553
- ĐTCQ: ++84.(0)8.8960541, ++84.(0)8.8964575
- Fax: ++84.(0)8.8966046
- E-Mail: hoặc

MỤC LỤC
1 Cơ sở kó thuật CNC 7

1.1 Lòch sử phát triển kó thuật CNC
7
Các giai đoạn phát triển từ máy thông thường tới sản xuất vơi sự hỗ trợ của máy tính 7
1.2 So sánh máy công cụ thông thường với máy công cụ CNC 8
Cấu trúc 8
Chức năng 9
Tính kinh tế 10
1.3 Đặc điểm cấu trúc máy công cụ CNC hiện đại 11
Các trục bước tiên và trục xoay điều khiển được 11
Hệ thống đo hành trình 13
Truyền động chính và các trục công tác 15
Thiết bò kẹp 16
Thiết bò gá và thay dụng cụ cắt 16
An toàn lao động bên máy CNC 18

Kiểm tra kiến thức: “CNC căn bản”
19
2 Cơ sở hình học cho gia công CNC 21

2.1 Hệ thống tọa độ trên máy công cụ CNC
21
Các dạng hệ tọa độ 21
Hệ tọa độ Đề-cạc 21
Hệ tọa độ cực 23
Đònh nghóa hệ tọa độ liên quan tới máy và chi tiết 24
Các trục xoay và trục bước tiến trên máy công cụ CNC 28
Vò trí và kí hiệu các trục NC 28
Các hướng dòch chuyển trên máy công cụ CNC 29
Ghi kích thước đúng NC 29
Mô phỏng CNC 31
Luyện tập ở xưởng 32
2.2 Tính toán NC 33
Cơ sở tính toán các toạ độ 33
Các kí hiệu danh nghóa của một tam giác 33
Các hàm số góc 33
Tam giác vuông 34
Các hàm số lượng giác 35
Tính toán các tọa độ NC 36

2.3 Các điểm chuẩn và điểm “0” trên máy CNC
38
Các dạng điểm chuẩn và điểm “0” 38
Đặt điểm “0” cho chi tiết (W) trên máy tiện CNC 41
Đặt điểm “0” cho chi tiết (W) trên máy phay CNC 42
2.4 Điều khiển số trên máy công cụ CNC 53

Điều khiển mạch hở và mạch kín (Điều khiển chuỗi và tuần hoàn) 53
Điều khiển CNC 53
Cấu trúc và chức năng 53
Nhập và sử lí dữ liệu 53
Các dạng điều khiển CNC 56
Vận hành DNC 59
Đặc trưng của vận hành DNC 59
Nhập và sử lí dữ liệu trong vận hành DNC 59
Ưu điểm của vận hành DNC 60
2.5 Hiệu chỉnh dụng cụ cho gia công CNC 61
Ý nghóa và mục đích của việc hiệu chỉnh dụng cụ 61
Hiệu chỉnh chiều dài dụng cụ cắt cho phay và tiện 61
Hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt 62
Hiệu chỉnh bán kính dao phay 62
Hiệu chỉnh bán kính mũi dao tiện 64
Đo và hiệu chỉnh dụng cụ với thiết bò hiệu chỉnh 68
Cấu trúc và chức năng của thiết bò hiệu chỉnh dụng cụ 68
Các bước đo và hiệu chỉnh dụng cụ 69
Đo và hiệu chỉnh dụng cụ với với hỗ trợ của máy CNC 70
Đo dụng cụ trực tiếp trên máy tiện CNC 70
Xác đònh sai lệch cần và thực với các cách thức kó thuật khác nhau 70
2.6 Hệ thống đo hành trình 74
Bước tiến, điều khiển và điều chỉnh vò trí các trục NC 74
Phương pháp đo hành trình 74
Đo hành trình tuyệt đối và tương đối 74
Kiểm tra kiến thức: “Cơ sở hình học”
84
3 Cơ sở công nghệ gia công CNC 85

3.1 Hệ thống dụng cụ CNC cho tiện và phay

85
Cán gá 85
Cán dao 85
Lưỡi cắt mảnh hợp kim cưng 86
3.2 Cấu trúc và các bộ phận của dao tiện cho gia công CNC 90
Các dạng dao tiện và kí hiệu ISO 90
Vật liệu lưỡi cắt 91
Kim cương 92
Dạng hình học lưỡi cắt 93
Mòn dao và tuổi bền 94
Thông số giá trò cắt 95
Ví dụ tính toán thông số chế độ cắt cho gia công CNC 97

3.3 Cấu trúc và các bộ phận của dao phay cho gia công CNC
102
Phay và phương pháp phay 102
Các dạng dao phay và kí hiệu ISO 102
Vật liệu lưỡi cắt 105
Kim cương 105
Dạng hình học lưỡi cắt 106
Thông số giá trò cắt 108
Ví dụ tính toán thông số chế độ cắt cho gia công CNC 110

3.4 Tính toán thông số chế độ cắt cho gia công CNC
115
Ví dụ tính toán thông số chế độ cắt cho gia công tiện CNC 115
Ví dụ tính toán thông số chế độ cắt cho gia công phay CNC 123

3.5 Hệ thống kẹp CNC
128

Các dạng và kí hiệu thiết bò kẹp để tiện 131
Các dạng và kí hiệu thiết bò kẹp để phay 140
Kiểm tra kiến thức: “Cơ sở công nghệ”
151
4 Lập trình NC căn bản
153

4.1 Tổ chức và quá trình lập trình NC thủ công
153
Khác nhau căn bản giữa chuẩn bò gia công cho máy thông thường và máy CNC 153
Trình tự tổ chức lập trình NC 154
Thiết lập chương trình ở bộ phập chuẩn bò sản xuất 154
Thiết lập chương trình ở phạm vi xưởng 155
Sự khác nhau giữa lập trình thủ công và lập trình máy 155
Các bước nguyên tắc lập trình thủ công tại chỗ làm việc 157
Đảm bảo chất lượng trong gia công CNC 159

4.2 Cơ sở lập trình NC
160
Tiêu chuẩn lập trình NC 160
Cấu trúc chương trình NC 160
Cấu trúc câu lệnh 161
Cấu trúc từ lệnh 161
So sánh các mã lệnh chương trình NC của các hệ điều khiển CNC khác nhau 163

4.3 Lập trình NC căn bản
168
Các bước lập trình NC thủ công 168
Phân tích bản vẽ chế tạo 168
Xác đònh trình tự công việc 169

Lựa chọn đồ gá và dụng cụ cắt cần thiết 170
Thiết lập chương trình NC 170
Lập trình NC thủ công cho tiện 171
Lập trình NC thủ công cho phay 191
Kiểm tra kiến thức: “Lập trình NC căn bản”
206
Phụ lục

Lời giải 207
Đáp án các câu hỏi kiểm tra kiến thức 211
Tên các loại dao phay thường dùng 218

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
7
1 KHÁI QUÁT VỀ KỸ THUẬT CNC
1.1 Lòch sử phát triển của kỹ thuật CNC
Các giai đoạn phát triển từ máy công cụ thông thường tới hệ thống sản xuất với sự tích
hợp của máy tính (CIM)
Ýù tưởng về sự phát triển điều khiển số (Numerical control = NC) cho máy công cụ được hình thành vào
năm 1949/50 tại Viện công nghệ Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology Cambridge,
USA). Vì nhiệm vụ của Không lực Hoa Kỳ cần chế tạo những chi tiết quan trọng của những máy bay
lớn từ vật liệu đồng nhất hơn là dùng đinh tán hay hàn các vật liệu lại với nhau.
Khi gia công những chi tiết lớn có biên dạng phức tạp với kỹ thuật thông thường, thì thời gian gia công
rất lớn và chi phí sản xuất cao. Do đó sau một thời gian nghiên cứu, biên dạng gia công của những chi
tiết lớn có thể dễ dàng được thay thế bởi các chức năng toán học và người ta đã quyết đònh chế tạo một
bộ điều khiển để điều khiển một máy phay dựa trên cơ sở này.
NC
19601950 1970 1980 1990

CNC
FFS
CAD
CAD / CAM
CIM
NC (Numerical control): Điều khiển số.
CNC (Numerical control with integrated computer):
Điều khiển số với sự tích hợp của
máy tính.
FFS (Flexible manufacturing system): Hệ thống
sản xuất linh hoạt.
CAD (Computer aided drawing/design): Vẽ/thiết
kế với sự trợ giúp của máy tính.
CAM (Computer aided manufacturing): Sản xuất
với sự trợ giúp của máy tính.
CIM (Computer integrated manufacturing with
planning, design and manufacturing): Hệ
thống sản xuất với sự tích hợp của
máy tính với chức năng lập kế
hoạch, thiết kế và tự động sản xuất.
Hình 1:
Sự phát triển của kó thuật CIM

Về mặt kỹ thuật để thực hiện ý tưởng này yêu cầu một bộ điều khiển, nó biên dòch các đại lượng đầu
vào được mô tả dưới dạng nhò phân và dạng số cho các hành trình chuyển động và các chức năng vận
hành máy, theo đó máy phay có thể hiểu và sử lý các tín hiệu này. Đây là nguyên tắc cơ bản ứng dụng
điều khiển số cho các máy công cụ. Với sự phát triển nhanh chóng của xử lý tín hiệu điện tử đã tạo
điều kiện cho ý tưởng trên trở thành hiện thực.
Máy điều khiển số đầu tiên là máy phay đứng. Các trục bước tiến làm dòch chuyển bàn máy của máy
phay được thực hiện bởi từng các môtơ riêng biệt. Các thông tin hành trình và chức năng máy cần thiết

cho quá trình gia công được ghi lại trên băng đục lỗ dưới dạng chuỗi các lệnh đã được mã hóa ở dạng
chữ và số, gọi là một chương trình NC.
Máy công cụ điều khiển số đầøu tiên đã chỉ rõ các đặc điểm của các máy NC phát triển sau này:
• Toàn bộ chương trình gia công được ghi lại trên băng đục lỗ .
• Máy tính điều khiển việc xử lý các thông tin hành trình và chức năng máy.
• Truyền động riêng biệt cho từng trục bước tiến và trục chính để điều khiển chuyển động của
dao và bàn máy.
• Hệ thống đo và kiểm để phản hồi vò trí của dụng cụ cắt cho hệ điều khiển trong máy tính.
Giữa những năm 50, hầu hết các nhà sản xuất máy công cụ đã bắt đầu sản xuất và phát triển máy
phay điều khiển số và ngay sau đó là máy tiện NC. Sự phát triển nhanh chóng của các linh kiện vi điện
Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
8
tử như các bộ vi sử lý và máy vi tính đã tạo điều kiện cho hệ điều kiển NC phát triển thành hệ điều kiển
CNC (Computerized numerical control = CNC) vào đầu những năm 70.
Với sự đóng góp của các bộ vi sử lý ở tốc độ cao ngày càng gia tăng, đã tạo điều kiện mở rộng khả
năng hoạt động của máy công cụ điều khiển số. Các bộ vi sử lý hiện thời và hệ điều khiển CNC cũng
như máy công cụ điều khiển băng chương trình lô-gic (PLC), đã nâng cao hiệu quả của chương trình
NC về độ chính xác gia công, tốc độ của dụng cụ cắt cũng như công suất cắt. Hệ điều khiển CNC hiện
đại có thê có nhiều các chức năng khác, có khả năng lập trình trực tiếp để gia công các chi tiết có
dạng hình học phức tạp mà không phải tính toán thông qua sự hỗ trợ của công cụ toán học.
Sự phát triển không ngừng của máy công cụ CNC đang diễn ra trong sự hợp tác giữa các nhà sản xuất
linh kiện vi điện tử, điều khiển CNC, máy công cụ và dụng cụ cắt. Ngoài ra người sử dụng cũng tạo
điều kiện cho nhòp độ phát triển nhanh chóng này, do luôn đòi hỏi cao và yêu cầu những giải pháp tốt
nhất và mới nhất. Các trung tâm gia công CNC, các hệ thống sản xuất linh hoạt (FFS) và các nhà máy
sản xuất tự động cao (CIM) đã đánh dấu bước phát triển quan trọng của máy công cụ điều khiển bằng
chương trình số.
Các đòi hỏi hiện tại từ phía các nhà sử dụng:
•

Cổng giao tiếp với khả năng công suất lớn để luôn truyền tải nhanh dung lượng lớn các dữ
liệu.
• Các trung tâm gia công đồng bộ với độ chính xác cao nhất, ví dụ: các máy tiện từ 7- 32 trục
NC, nhiều trục gia công hơn và các dụng cụ phay linh hoạt cắt trên máy tiện.
• Gia công với tốc độ cao ở trường hợp tiện, phay và khoan với độ chính xác cao nhất cho quỹ
đạo động.
• Giảm thiểu công việc lập trình cho từng nhiệm vụ gia công.
• Hệ thống lập trình NC đơn giản và hiệu quả cao với mô phỏng động-tương hỗ cho quá trình
gia công.
• Phân tích lỗi với sự hỗ trợ của đồ họa trên các máy công cụ CNC và hệ thống sản xuất
chung.


1.2 So sánh máy công cụ thông thường và CNC
Cấu trúc
Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ thông thường. 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 hướùng dòch chuyển của các bộ phận

máy công cụ điều khiển CNC được xác đònh bởi một hệ trục
tọa độ, hệ trục tọa độ này liên quan đến chi tiết gia công và thể hiện các trục bước tiến, chúng nằm
song song với các dòch chuyển chính-thẳng của máy. Những chuyển động cần thiết cho tiến trình gia
công của các bộ phận máy (bàn máy, đầøu revolver 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, kiểm tra các vò trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
9
Chức năng
Bảng dưới đây so sánh những chức năng cơ bản giữa máy công cụ thông thường, máy công cụ NC và
máy công cụ CNC
Máy công cụ thông thường Máy công cụ NC Máy công cụ CNC
Nhập dữ liệu:
Người công nhân điều chỉnh
máy công cụ bằng tay dựa theo
nhiệm vụ sản xuất và bản vẽ
chi tiết, gá phôi và dụng cụ cắt
cũng như điều chỉnh độ song
song giữa dao và chi tiết.
Nhập dữ liệu:
Chương trình NC được nhập
vào hệ điều khiển NC bởi băng
đục lỗ.
Nhập dữ liệu:
Chương trình NC có thể được nhập
vào hệ điều khiển CNC thông qua
bàn phím, đóa hoặc cổng giao tiếp
(seriell, Bus). Nhiều chương trình

NC được lưu trữ trong 1 bộ lưu trữ
như đóa cứng.

Điều khiển bằng tay:
Người công nhân cài đặt các
thông số công nghệ (số vòng
quay, lượng chạy dao...) và
điều khiển việc gia công thông
qua các tay quay.

Điều khiển NC:
Điều khiển NC sử lí các thông
tin về đường dòch chuyển và
các chức năng máy trong
chương trình NC và đưa ra các
tín hiệu điều khiển tương ứng
tới từng các bộ phận hình thành
máy NC.
Điều khiển CNC:
Máy tính và phần mềm tương ứng
tích hợp trong hệ điều khiển CNC
làm nhiệm vụ điều khiển và điều
chỉnh máy công cụ CNC. Bộ lưu
trữ chương trình, chương trình con,
dữ liệu máy, kích thước dụng cụ
cắt và các giá trò hiệu chỉnh cũng
như các chu trình gia công được
sử dụng. Thông thường phần mềm
phân tích lỗi cũng được tích hợp
trong hệ điều khiển CNC.

Kiểm tra:
Người công nhân đo và kiểm
tra kích thước bằng tay, nếu
cần thiết phải lập lại tiến trình
gia công.
Kiểm tra:
Máy NC đã đảm nhận trong
khi gia công đạt các kích thước
chi tiết bởi sự phản hòi thường
xuyên của hệ thông đo và của
motor vò trí.
Kiểm tra:
Máy CNC đảm nhận trong khi gia
công đạt các kích thước chi tiết bởi
sự phản hồi liên tục của hệ thống
đo và các motor vò trí được điều
chỉnh số vòng quay. Nhờ có các
cảm biến đo được tích hợp mà việc
kiểm tra kích thước đạt được ngay
trong suốt quá trình gia công.
Đồng thời có thể thực hiện tiếp tục
việc sử lí trong hệ điều khiển CNC,
ví dụ để thử nghiệm và tối ưu hóa
một chương trình NC mới.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
10
Tính kinh tế
Ưu điềm của máy công cụ CNC
1. Tính kinh tế đạt được cao với máy công cụ CNC bới tốc độ gia công cao cũng như thời gian gia
công cơ bản, thời gian phụ,ï thời gian chuẩn bò và thời gian kết thúc giảm. Các nhân tố ảnh hưởng
sau đây tác động mạnh tới tính kinh tế của máy CNC:
- Lập trình trực tiếp trên máy bởi khả năng nhập bằng tay.
- Việc đảm trách ở bộ phận chuẩn bò chuẩn bò sản xuất cho việc lập trình, sẵn sàng vật liệu cũng
như dụng cụ cắt và nhập các dữ liệu được thực hiện tại chỗ làm việc.
- Lưu trữ trong các trường hợp gia công lập lại của một chương trình gia công chi tiết đặc biệt
dưới dạng chương trình con.
- Tối ưu hóa chương trình NC trong hệ điều khiển.
- Mô tả hình dạng chi tiết gia công thông qua việc cho dạng 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 bò nhiễu.
- Quan sát tự động quá trình gia công thông qua hệ điều khiển CNC (đo và kiểm tra tự động).
- Hệ thống ổ dao chứa nhiều dao.
- Có khả năng chuẩn bò dụng cụ cắt bên ngoài máy mà không ảnh hưởng đến quá trình gia công.
2. Chất lượng chi tiết gia công ổn đònh, ít phế phẩm.
3. Làm tăng độ chính xác gia công, do cấp chính xác của máy cao (1/1000mm độ chính xác đo).
4. Thời gian gia công ngắn thông qua việc tổ chức sản xuất và trùng lắp công việc.
5. Thời gian vận hành máy cao.
6. Tính linh hoạt trong sản xuất cao bởi hệ thống gia công và do vậy gia công hợp lí cho loạt nhỏ hoặc
gia công đơn chiếc với độ phức tạp cao.
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) là đặc điểm tiêu biểu của máy công cụ CNC.

1
2
3
4



Năng suất
Độ phức tạp và độ chính xác gia công
Máy công cụ CNC
Máy công cụ thông thường

Hình 2
Phạm vi ứng dụng của máy công cụ CNC
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
cao. Nhiều kinh nghiệm từ gia công trên máy thông thường không thể ứng dụng cho gia công CNC do
tốc độ cắt cao hơn rất nhiều.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
11
1.3 Đặc điểm của máy công cụ CNC hiện đại
Điều khiển trục quay và trục bước tiến
Gia công chi tiết trên máy công cụ CNC đòi hỏi các trục bước tiến có thể được điều khiển và điều
chỉnh, chúng được truyền động bởi các động cơ servo độc lập. Do đó các tay quay chính yếu của máy
công cụ thông thường không còn dùng đến trên máy công cụ CNC hiện đại.

Các máy tiện CNC (xem hình 3), có ít nhất 2 trục bước tiến có thể điều khiển hay điều chỉnh, được
đánh dấu theo phương X và phương Z.


Hình 3
Các trục NC điều khiển được trên máy tiện
Các máy phay CNC (xem hình 4), có ít nhất 3 trục bước tiến có thể điều khiển hay điều chỉnh, được
đánh dấu theo các phương X, Y và Z.

Z
Y
X


Hình 4
Các trục NC điều khiển được trên máy phay


Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
12

+Y
+B
+A
+X
+Z
+C
Ngoài chuyển động dọc theo các trục X, Y và Z còn có thể điều khiển các chuyển động quay quanh

mỗi trục.
Các chuyển động quay này có thể được điều khiển và được đánh dấu bằng A, B và C (xem hình 5).


Hình 5
Các trục quay và trục bước tiến trong hệ tọa độ Đề-các
Thông thường có các trục bước tiến điều khiển được tiếp theo, các trục này được kí hiệu bởi U, V và W.
Thêm vào đó là các trục quay điều chỉnh được để có thể xoay bàn máy, trục đối xứng và thiết bò mang
dao không bò phụ thuộc vào các trục bước tiến. Chúng được kí hiệu bằng A, B và C.
Xa dao và bàn máy khi gia công được dòch chuyển bởi các truyền động bước tiến, những truyền động
này phải đáp ứng được các yêu cầu cao nhất vì độ chính xác gia công và độ chính xác lập lại cao. Do
vậy các chuyển động của mỗi trục phải được tiến hành với tốc độ bước tiến cao cao và thời gian đònh vò
là nhỏ nhất. Để đáp ứng những yêu cầu trên một cơ cấu truyền động hiện đại (xem hình 6) bao gồm
các thành phần sau:
• Động cơ, ly hợp cơ khí chống lại sự quá tải cũng như được điều khiển bằng điện tử.
• Vít me bi làm cho quá trình truyền lực không có khe hở.
• Cảm biến đo như hệ thống đo hành trình hầu hết được đặt ở cuối mỗi trục.
• Khuếch đại công suất với các thiết bò giao tiếp bằng số (digital) hoặc tương tự (analog) để
điều khiển CNC.
Truyền động bước tiến được liên kết với thiết bò đo cho việc đo vò trí được chính xác. Mỗi trục bước tiến
cần một hệ thống đo hành trình với việc sử lí tự động các tín hiệu đo. Khoảng được ứng dụng khi đo
chiều dài thông thường mang trò số 0.001 mm, riêng trục X của máy tiện (Kích thước đường kình) cần là
0.0005 và trường hợp máy mài chính xác là 0.0001.


5
1
2
3
4

Động cơ bước tiến
Bàn máy
Hệ thống đo
Vít me bi
Đai ốc bi
Hình 6
Truyền động bước tiến của bàn máy với vít me bi
Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
13
Để đạt độ chính xác trong quá trình dòch chuyển, các cơ cấu truyền động thường dùng vít me bi. Nếu
chuyển động của trục chính được thực hiện bởi động cơ, thì đai ốc bi dòch chuyển hầu như không có
khe hở theo chiều dọc và đẩy xa dao hoặc bàn máy tương ứng dọc theo băng máy (xem hình 7). Trong
suốt quá trình truyền động hai nửa của đai ốc bi được kẹp tựa vào với nhau bảo đảm khe hở và ma sát
của ren là nhỏ nhất. Để bảo đảm khe hở ren là nhỏ nhất hai nửa của đai ốc bi được hiệu chỉnh trước,
do vậy độ chính xác kích thước khi gia công có thể đạt được. Khả năng lỗi về bước của trục vít me bi có
thể được cân đối tự động bởi sự hiệu chỉnh lỗi về bước của trục. Những khả năng khác như thanh
răng/bánh răng và trục vít/đai ốc.

3
1
4
2
3


Đai ốc bi

Vòng đệm
Vòng cách để điều chỉnh khe hở bi
Trục truyền động

Hình 7
Truyền động vít me bi với đai ốc hai nửa không có khe hở
Sai số gia công trong quá trình sản xuất trục vít me bi có thể được hiệu chỉnh bởi hệ thống CNC hiện
đại với sự cân đối lỗi về bước của trục. Thêm vào đó các dung sai được nhận biết với hệ thống đo la-
de (laser) và được lưu trữ trong hệ điều khiển CNC.
Hệ thống đo hành trình
Tùy thuộc vào dạng thiết bò đo được sử dụng hoặc thang đo để phân biệt giữa đo vò trí trực tiếp và gián
tiếp cũng như đo vò trí tuyệt đối và tương đối. Thước đo được đo trực tiếp mang lại giá trò đo chính xác
nhất.
Khi đo vò trí trực tiếp (xem hình 8), thước đo được gắn trên bàn xa dao hay trên bàn máy, vì thế độï
không chính xác của trục chính và khớp nối truyền động không ảnh hưởng đến giá trò đo.
Các giá trò đo được nhận biết bởi một cảm biến quang học trên có chia vạch của thang đo, Cảm biến
đo biến đổi các giá trò đo đã xác đònh sang tín hiệu điện và chuyển chúng cho hệ điều khiển.

Y
X
1
2





Đầu đọc
Thước quang

Hình 8
Đo vò trí trực tiếp

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
14
Khi đo vò trí gián tiếp (xem hình 9), chuyển động dòch chuyển đạt được từ chuyển động quay của vít
me bi, chuyển động quay này được thi hành với một đóa xung như là một thước đo. Chuyển động quay
của đóa xung được ghi nhận từ một xung quay và được chuyển tiếp hệ điều khiển như là một tín hiệu.
Sau đó hệ điều khiển tính toán chính xác chuyển động của bàn máy hay vò trí hiện tại của chúng dựa
trên số các xung quay.
X
4
3
2
1


Bàn máy
Đóa xung như một thang đo
Vít me bi
Cảm biến (cảm biến vòng quay)
Hình 9
Đo vò trí gián tiếp
Khi đo vò trí tuyệt đối (xem hình 10), một thang đo đã được mã hóa hiển thò trực tiếp vò trí của bàn máy
liên quan tới một điểm đònh hướng cố đònh trên máy. Điểm này là điểm không “0“ của máy, nó được xác
đònh bởi nhà chế tạo máy. Điều kiện là phạm vi đọc của thang đo cũng lớn như phạm vi làm việc và sự
mã hóa nhò phân được thực hiện trên thang đo, do vậy hệ điều khiển có thể hiểu được trật tự giá trò số
cho mỗi vò trí đọc được.

M
1 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8



Thang đo được mã hóa nhòp
phân
Vò trí tức thời của bàn máy
Hình 10
Đo vò trí tuyệt đối
Khi đo vò trí tương đối (xem hình 11), thang đo được ứng dụng với một lưới vạch đơn giản, chúng hình
thành từ các vạch sáng tối xen kẻ nhau. Khi chuyển động bước tiến vượt qua cảm biến đo, cảm biến sẽ
đếm số các vệt sáng và vệt tối và tính toán vò trí tức thời của bàn máy dựa vào sự khác biệt tới vò trí bàn
máy trước đó.
Hệ điều khiển phải được nhận biết một lần vò trí tuyệt đối, từ đó nó mới có thể tính toán vò trí bàn máy
tức thời với sự hổ trợ của việc đo vò trí tương đối, điểm này được sử dụng như là một điểm chuẩn. Do đó
cần thiết phải nhận biết điểm tuyệt đối này khi hệ điều khiển được khởi động. Điểm tuyệt đối này được
gọi là “điểm tham chiếu“. Mỗi chuyển động của các trục, thậm chí khi dòch chuyển bằng tay qua sử
dụng các tay quay hay nút bấm cần phải được nhận biết điểm này cho hệ điều khiển.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
15
1 2 3 4


Lưới vạch
Vò trí trước của bàn máy

Vò trí hiện tại của bàn máy
Bàn máy ở điểm tham chiếu

Hình 11
Đo vò trí tương đối
Vì hệ điều khiển đánh mất sự kiểm soát các chuyển động cơ khí khi mất điện do vậy khi khởi động lại
phải cho máy chạy về điểm tham chiếu.

Truyền động chính và các trục công tác
Truyền động chính của máy CNC phải truyền công suất cắt cần thiết bởi các động cơ truyền động
tương ứng qua trục công tác để gia công chi tiết thích hợp. Ngoài ra còn có tổn thất do ma sát thường
gặp trong bộ phận cơ khí mà độ tác động về mặt kích thước của nó phải được xác đònh cho máy CNC.
Độ ổn đònh cao về mặt truyền động được đặt ra, mặc dù lực gia công cao nhưng mômen quay ở mọi vò
trí phải được ổn đònh. Đồng thời phải có đủ động lực để làm chủ sự thay đổi nhanh chóng của tốc độ cắt
và không bò rung động.
Trước kia các trục công tác và trục truyền động đối xứng trên các máy công cụ CNC được truyền động
bằng động cơ điện một chiều. Để giữ cho tốc độ cắt ổn đònh cần có những yêu cầu về số vòng quay
của các môtơ, ví dụ để tiện các đường kính khác nhau, tốc độ của các động cơ này được điều chỉnh vô
cấp trong một phạm vi rộng. Nhược điểm của động cơ điện một chiều này là các chổi than bò mài mòn,
do đó cần phải kiểm tra thường xuyên chổi than và thay thế kòp thời.
Với sự phát triển tiến bộ của các linh kiện vi điện tử, ngày nay hầu hết sử dụng động cơ điện ba pha.
Bất lợi về điều khiển số vòng quay phức tạp đã được bỏ qua thay vào đó là giá thành cao bởi điều
khiển bằng điện tử.
Có hai loại động cơ ba pha: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ. Chúng có ưu điểm hơn so với
động cơ điện một chiều. Khi cùng kích thước momen quay đạt được cao hơn. Ngoài ra số vòng quay
cao hơn tới ba lần và công suất cơ bản cao hơn. Các động cơ này làm việc không cần chổi than, không
có cổ góp do vậy không đòi hỏi cao ở việc bảo trì.
Trục công tác được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo khả năng thay đổi tối đa của các thiết bi kẹp. Trong
máy CNC trục công tác cũng như các bộ phận khác được chế tạo chắc chắn hơn so với máy công cụ
thông thường vì gia tốc nhanh hơn (10 đến 40m/s²) và công suất cắt cao hơn.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
16
Thiết bò kẹp chi tiết
Các thiết bò kẹp dùng để đònh vò chính xác và kẹp chặt chi tiết gia công trên trục công tác (đối với tiện)
hoặc trên bàn máy (đối với phay). Chi tiết gia công phải được kẹp sao cho tuyệt đối không còn khe hở,
vò trí phải được xác đònh một cách chính xác và chắc chắn đồng thời hoàn toàn chống lại lực cắt. Thiết
bò kẹp chi tiết rất phong phú và đa dạng.
Trong tương lai việc cấp và lấy chi tiết gia công trong gia công tiện sẽ được thực hiện bởi tay máy
(robot). Các mâm cặp điều khiển được với nhiều dạng khác nhau đang được sử dụng phổ biến. Những
mâm cặp này được thiết kế cho phép điều khiển việc đóng, mở các chấu kẹp tự động bằng khí nén
hoặc bằng thủy lực. Lực kẹp có thể được điều chỉnh cao hoặc thấp phụ thuộc vào trọng lượng, vật liệu,
chiều dài/đường kính của chi tiết, chiều sâu kẹp và các đặc điểm cắt khác.
Những mâm cặp làm việc với số vòng quay cao đều có sự hiệu chỉnh lực ly tâm, do đó lực kẹp không bò
giảm bởi lực ly tâm. Cân đối lực ly tâm là dùng một đối trọng với lực ly tâm của các chấu kẹp, lực kẹp
được giữ ổn đònh với sự hiệu chỉnh này. Làm việc giữa hai mũi tâm thông thường được sử dụng mâm
tốc, tốc mặt đầu và mũi tâm xoay điều khiển được. Các chi tiết nhỏ được kẹp bởi hệ thống kẹp rút.
Trong gia công phay CNC chức năng chính của thiết bò kẹp là đònh vò chính xác vò trí của chi tiết. Việc
kẹp chi tiết cần được diễn ra sao cho kẹp và thay đổi chi tiết gia công một cách dễ dàng, chính xác, và

nhanh chóng. Các êtô kẹp thủy lực được sử dụng trong các quá trình gia công các chi tiết đơn giản.
Trường hợp chi tiết phay gia công ở nhiều phía thì việc gia công đồng bộ đòi hỏi càng ít lần kẹp càng
tốt. Trường hợp gia công chi tiết phay phức tạp cần phải chế tạo đồ gá cũng như khả năng xoay tự
động hoặc dùng hệ thống đồ gá modul hoàn chỉnh do vậy cho phép gia công đồng bộ mà không cần
phải đổi kẹp. Các tấm gá giúp người vận hành máy gá đặt chi tiết gia công tiếp theo ở bên ngoài không
gian làm việc của máy CNC, sau đó được tự động mang vào đúng vò trí gia công, hình thức này đang
được sử dụng rộng rãi.

Thiết bò gá và thay dao



Máy công cụ CNC được trang bò với
những thiết bò có thể điều khiển để thay
dao tự động. Tùy thuộc vào dạng cấu
trúc và phạm vi ứng dụng, những thiết
bò thay dao này có thể đồng thời chứa
được nhiều dao khác nhau và lắp đặt
dao vào vò trí công tác theo chương trình
NC. Thường có các loai sau:
•
Đầu rơvolve chứa dao.
• Ổ chứa dao.
Đầu rơvolve chứa dao thường dùng cho
máy tiện (xem hình 12) và ổ chứa dao
thường dùng cho máy phay (xem hình
13).
Khi chương trình NC gọi một dao mới
đầu rơvolve sẽ quay dao được yêu cầu
vào đúng vò trí công tác, công việc thay

dao chỉ diễn ra trong vài giây.

Hình 12
Đầu rơvolve chứa dao

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
17
Phụ thuộc vào dạng cấu trúc và kích thước, đầu rơvolve của máy tiện-CNC có thể mang 8 đến 16 dao.
Trong những trung tâm gia công lớn có đến 3 đầu rơvolve có thể được sử dụng đồng thời. Nếu trong
các trung tâm gia công cần nhiều hơn 48 dao, thì ổ chứa dao với các dạng khác nhau có thể chứa đến
100 dao hoặc nhiều hơn nữa. Có các loại ổ chứa dao dài, ổ chứa dao vòng, ổ chứa dao dạng đóa, ổ
chứa dao dạng xích (xem hình 13) và ổ chứa dao dạng hộp.

Hình13
Ổ chứa dao dạng xích
1
2
3
4



Dao phay
Cần thay dao
Trục công tác (trục chính)
Ổ chứa dao

Hình 14

Thiết bò thay dao tự động
Trong ổ chứa dao, việc thay đổi dao diễn ra do một hệ thống cần gạt gọi là cần thay dao (xem hình 14)
thực hiện. Quá trình thay đổi dao với cần gạt kép diễn ra sau khi có một dao mới được gọi từ chương
trình NC như sau:
• Đònh vò dao mong muốn trên ổ chứa dao vào vò trí thay dao.
• Trục công tác ở vò trí thay dao.
• Quay thiết bò kẹp dao (cần gạt) vào vò trí dao cũ trên trục công tác và vào vò trí dao mới trên
ổ chứa dao.
• Lấy các dao ở trên trục công tác và ổ chứa dao, sau đó quay thiết bò kẹp dao.
•
Đặt dao mới vào trục công tác và dao cũ vào ổ chứa dao.
• Quay thiết bò kẹp dao về vò trí ban đầu.
Nhờ thiết bò thay dao tự động này nên tiến trình thay dao chỉ diễn ra trong khoảng 6 đến 15 giây, thiết bò
thay dao nhanh nhất hiện nay đạt được là một giây.
Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
18
An toàn lao động bên máy công cụ CNC
Mục đích của an toàn lao động là loại trừ các tai nạn cho người sử dụng, các hư hỏng có thể xảy ra cho
máy và các thiết bò!
Về cơ bản an toàn lao động bên máy công cụ CNC tương tự như máy công cụ thông thường, chúng có
thể được xếp vào 3 dạng sau:
• Loại trừ nguy hiểm.
Các thiếu thốn trên máy và trên các thiết bò cần thiết cho công việc phải được thông báo ngay
lập tức.
Lối thoát hiểm phải luôn được để trống.
Không nên mang những vật bén nhọn trong người.
Tháo đồng hồ và nhẫn khi làm việc.
• Xác đònh và ghi nhớ vùng nguy hiểm.

Các thiết bò an toàn và các biển chỉ dẫn không được phép dòch chuyển hoặc làm tê liệt.
Các bộ phận chuyển động và giao nhau phải được che chắn.
• Phòng ngừa các nguy hiểm.
Phải mang đồ bảo hộ lao động để tránh các tia lửa và tiếng ồn.
Phải đeo kính bảo vệ hoặc mặt nạ để bảo vệ mắt.
Các dây điện hở không được phép sử dụng.
Khi điều chỉnh và vận hành máy CNC cần đặc biệt quan tâm đến các vấn đề sau:
• Thông thường, chỉ cho phép điều chỉnh khi máy đã được ngưng. Ngoại trừ các trường hợp khi
điều chỉnh cần phải mở máy, như trường hợp rà chi tiết gia công.
• Người vận hành không nên vào vùng có chuyển động quay hoặc vùng làm việc của máy, vì
trong vùng này máy có thể thực hiện các chuyển động quay của đầu rơvolve hay các chuyển
động tònh tiến của bàn máy.
• Phải tuân theo các chỉ dẫn an toàn của nhà sản xuất máy.
Cần chú ý đến các yêu cầu kó thuật an toàn sau đây:
• Phải cài then an toàn để chống lại việc gia công các chi tiết bò gá đặt sai hoặc không đủ cứng
vững, để tránh văng của các phần tử chuyển động.
• Phải khóa các thiết bò kẹp chi tiết trên máy CNC
• Giữ khoảng cách an toàn giữa các bộ phận nhô ra xa của các máy CNC lân cận trong hệ thống
mạng máy CNC và
• Tránh phoi văng cũng như tia phun của nước trơn nguội.
• Hút bụi không khí trong không gian máy.
Xưởng
Mô tả từng bộ phận hình thành máy CNC trong xưởng CNC.
Cần chỉ rõ và giải thích các bộ phận cấu thành máy công cụ hiện hữu.
Đặc biệt nhấn mạnh sự giống và khác nhau giữa máy công cụ thông thường và máy công cụ CNC.

Kó thuật CNC căn bản
Trung tâm Đào tạo Việt Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 04. 2001
MTS GmbH 1997
19
Câu hỏi kiểm tra “Cơ sở kó thuật CNC“
1. Hãy giải thích sự khác nhau căn bản giữa máy công cụ thông thường và CNC?
2. Các đặc trưng nào mô tả máy công cụ điều khiển số?
3. Những ưu điểm của máy CNC so với máy thông thường?
4. Tại sao các trục bước tiến trên máy CNC phải điều chỉnh được ?
5. Truyền động bước tiến hiện đại hình thành từ những bộ phận nào?
6. Máy tiện CNC phải có tối thiểu bao nhiêu trục bước tiến?
7. Các trục bước tiến của máy tiện CNC được kí hiệu như thế nào?
8. Máy phay CNC phải có tối thiểu bao nhiêu trục bước tiến?
9. Các trục bước tiến của máy phay CNC được kí hiệu như thế nào?
10. Hãy nêu ví dụ về các trục xoay điều khiển được trên các máy công cụ CNC?
11. Các trục xoay điều khiển được trên máy tiện CNC cho ta những khả năng nào?
12. Các trục xoay điều khiển được trên máy phay CNC cho ta những khả năng nào?
13. Hãy giải thích ý nghóa và tác dụng của trục vít-me bi?
14. Hãy nêu sự khác nhau cơ bản giữa đo vò trí trực tiếp và gián tiếp?
15. Đo vò trí tuyệt đối phân biệt như thế nào so với đo vò trí tương đối?
16. Hãy nêu ưu điểm mà các môto truyền động chính điều chỉnh được số vòng quay mang lại?
17. Có các thiết bò thay dao tự đông nào trên máy công cụ CNC?
18. Hãy nêu các dạng ổ chứa dao trên máy phay CNC?

Cơ sở hình học cho gia công CNC

Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
21
2 CƠ SỞ HÌNH HỌC CHO GIA CÔNG CNC
2.1 Hệ toạ độ trên máy công cụ CNC
Các dạng hệ tọa độ trên máy CNC
Các hệ tọa độ có khả năng mô tả chính xác tất cả các điểm trên bề mặt làm việc hoặc trong không
gian. Về cơ bản các hệ tọa độ được chia thành:
• Hệ tọa độ Đề-cạc và
• Hệ tọa độ cực
Hệ tọa độ Đề-cạc
Hệ tọa độ Đề-cạc, hoặc còn gọi là hệ tọa độ vuông góc dùng để mô tả chính xác tất cả các điểm. Có
hai loại hệ tọa độ Đề-cạc:
• Hệ tọa độ hai trục (hệ tọa độ Đề-cạc phẳng),
• Hệ tọa độ ba trục (hệ tọa độ Đềâ-cạc không gian),
chúng được đặt thẳng góc với nhau.
Trong hệ tọa độ Đề-cạc phẳng, ví dụ như hệ tọa độ X,Y. Mỗi điểm trong mặt phẳng được xác đònh rõ
ràng bởi việc nhập cặp tọa độ (X, Y). Khoảng cách từ 1 điểm đến trục Y gọi là tọa độ X và khoảng cách
từ 1 điểm đến trục X gọi là tọa độ Y. Những tọa độ này có thể có dấu dương (+) hoặc dấu âm (-) (Xem
hình 15).

Hình 15
Hệ tọa độ Đề-cạc với 2 trục (X,Y)


Nếu một bản vẽ chi tiết được đặt trong hệ tọa độ này thì tất cả các điểm quan trọng của chi tiết được
xác đònh. Phụ thuộc vào điểm “0“ của chi tiết đặt ở đâu, người ta có thể xác đònh chính xác vò trí của
các điểm chỉ trong tọa độ dương (+) hoặc chỉ trong tọa độ âm (-).
Y
X
P1
P2
P3
P4


Ví dụ:

P1 X = 80 Y = 40

P2 X = -80 Y = 70
P3 X = -50 Y = -40
P4 X = 40 Y = -70

Cơ sở hình học cho gia công CNC
Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
22
X
Y
Z
P1
P2



Hệ tọa độ Đề-cạc không gian là yêu cầu cần thiết để diễn tả và xác đònh vò trí của các chi tiết trong
không gian, ví dụ như những chi tiết gia công phay. Để mô tả một điểm trong hệ tọa độ không gian ba
chiều ta gọi tọa độ X,Y,Z tương ứng theo các trục (Xem hình 16).
Như vậy hệ tọa độ Đề-cạc ba chiều, với các trục tọa độ dương (+) và âm (-) có khả năng mô tả chính
xác tất cả các điểm vò trí, ví dụ như trong không gian làm việc của máy phay, thì nó không tùy thuộc
vào điểm “0“ của chi tiết được đặt ở đâu.

Hình 16
Hệ tọa độ Đề-cạc với 3 trục (X,Y,Z)

Các kí hiệu ba trục cũng như ba tọa độ được chọn theo hệ thông bên phải và diễn ra theo quy tắc bàn
tay phải (Xem hình 17). Các ngón tay của bàn tay phải luôn luôn chỉ chiều dương của mỗi trục.
Hệ thống cũng được gọi là hệ tọa độ quay phải.

Hình 17
Quy tắc bàn tay phải

Ví dụ:
P1 X = 30 Y = 20 Z = 0
P2 X = 30 Y = 0 Z = -10
+X
+Y
+Z
Cơ sở hình học cho gia công CNC
Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
23
Hệ tọa độ cực
Trong hệ tọa độ Đề-cạc một điểm có thể được mô tả theo các tọa độ X và Y của nó. Đối với các biên
dạng xoay đối xứng, ví dụ như các các hình lỗ dạng tròn thì việc tính toán các tọa độ cần thiết đòi hỏii
phải được mở rộng thêm.
Trong hệ tọa độ cực một điểm được xác đònh bằng khoảng cách (Bánh kính r) của nó đến điểm gốc và
góc (α) của nó đến một trục xác đònh. Góc (α) có liên quan tới trục X trong hệ tọa độ X,Y. Nếu đo từ
trục X theo ngược chiều kim đồng thì góc (α) có giá trò dương (Xem hình 18) và ngược lại nếu từ trục X
đo theo chiều kim đồng hồ thì góc (α) có giá trò âm (Xem hình 19).

P
Y
X
r

α


P
Y
X
r
α

Hình 18 Hình 19

Hệ tọa độ cực (góc
α
dương) Hệ tọa độ cực (góc
α
âm)
Góc quay của các trục
Mỗi trục chính X,Y,Z đều có một trục quay quanh tương ứng. Những góc quay của các trục này được
biễu diễn bằng các chữ cái A,B,C. A quay quanh trục X, B quay quanh thục Y và C quay quanh trục Z
(xem hình 20).
Chiều quay là chiều dương nếu quay theo chiều kim đồng hồ, khi nhìn từ điểm “0“ của tọa độ ra chiều
dương của mỗi trục (tương ứng với chiều quay của một con vít với ren phải hoặc hướng quay của cây
mở nút chai).
Các góc quay A,B,C của hệ tọa độ cực được xác đònh như sau: Nếu một điểm xem như được đặt trong
mặt phẳng X/Y của hệ tọa độ, thì góc trong tọa độ cực tương ứng là góc quay quanh trục Z, có nghóa là
C. Trên mặt phẳng Y/Z góc trong tọa độ cực tương ứng là góc quay quanh trục X, có nghóa là A. Trên
mặt phẳng X/Z góc tương ứng là góc quay quanh trục Y, có nghóa là B.

Hình 20
Góc và hướng quay của trục
Cơ sở hình học cho gia công CNC
Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
24
Xác đònh hệ tọa độ liên quan đến chi tiết và máy
Hệ tọa độ máy
Hệ tọa độ máy của máy công cụ CNC do nhà sản xuất máy quyết đònh và không thể thay đổi. Điểm
gốc của hệ tọa độ máy cũng được gọi là điểm “0“ của máy kí hiệu là M và không thể dòch chuyển được
(xem hình 21).
Hệ tọa độ chi tiết
Hệ tọa độ trên chi tiết do người lập trình xác đònh do đó nó có thể được thay đổi. Điểm chuẩn của hệ
tọa độ chi tiết còn được gọi là điểm không “0“ của chi tiết W và nó được xác đònh theo yêu cầu (xem
hình 22).
M
X
Y
Z

M Điểm “0“ của máy

X
Y
Z
W

W Điểm “0“ của chi tiết
Hình 21
Hệ tọa độ máy
Hình 22
Hệ tọa độ chi tiết

Máy phay CNC khi thiết kế máy người ta thường thiết lập một hệ thống tọa độ liên quan cho nó. Thông
thường trục Z được xác đònh theo trục công tác (cơ cấu mang dao), do đó chiều dương của trục Z được
xác đònh từ chi tiết gia công đến dụng cụ cắt (xem hình 23).


Trục X và trục Y theo nguyên tắc nằm song
song với mặt phẳng kẹp của chi tiết gia công.
Khi đứng trước máy, chiều dương của trục X
chạy sang phải và chiều dương của trục Y
hướng từ ngoài vào trong.
Điểm “0“ của hệ tọa độ được ưu tiên đặt ở góc
ngoài phía trên bên trái của chi tiết.




Hình 23

Chi tiết phay trong hệ tọa độ Đề-cạc không gian
Cơ sở hình học cho gia công CNC
Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
25
Để dễ dàng cho việc tính toán các điểm cần thiết cho chương trình người ta khuyên sử dụng các cạnh
ngoài, bên trên (xem hình 24) hoặc bên dưới (xem hình 25).

X
Y
Z





Hình 24
Điểm không “0“ của chi tiết W
ở góc ngoài phía trên bên trái của chi tiết.
Hình 25
Điểm không “0“ của chi tiết W
ở góc ngoài phía dưới bên trái của chi tiết.

Máy tiện CNC
Trong máy tiện CNC trục công tác (Trục mang chi tiết) được xác đònh là trục Z, điều này có nghóa là
trục Z trùng với trục quay (xem hình 26 và 27). Chiều dương của trục Z được xác đònh là chiều chuyển
động của dụng cụ cắt rời xa khỏi chi tiết gia công.
Trục X được đặt vuông góc với trục Z. Tuy nhiên chiều của trục X phụ thuộc vào dụng cụ cắt được đặt
ở phía trước (xem hình 26) hay phía sau (xem hình 27) tâm quay.

W
+X
+Z






W
+X
+Z

Hình 26
Chi tiết tiện trong tọa độ Đề-cạc với 2 trục,
dụng cụ cắt nằm phía trước tâm quay
Hình 27
Chi tiết tiện trong hệ tọa độ Đề-cạc với 2 trục,
dụng cụ cắt nằm phía sau tâm quay


Cơ sở hình học cho gia công CNC
Trung tâm Đào tạo Việt-Đức; Nguyễn Anh Tuấn. 03.2001
MTS GmbH 1997
26
Luyện tập CNC
Làm việc với các hệ tọa độ khác nhau:

Nhập tọa độ các điểm vào bảng.

X Y
a
b
c
d
Y
X
a
b
c
d





Đánh dấu các điểm sau vào biểu đồ.

X Y
a 10 20
b -80 -30
c 40 -70
d -30 50

Y
X

Nhập tọa độ Đề-cạc của các điểm vào bảng.

X Y Z
a
b
c
d
X
Y
Z
b
a
c
d