Giáo trình Tiện, phay CNC cơ bản (Nghề: Cắt gọt kim loại) - CĐ Nghề Việt Đức, Hà Tĩnh

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ TĨNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT - ĐỨC HÀ TĨNH

GIÁO TRÌNH
Mơ đun:Tiện, phay CNC cơ bản
Nghề: Cắt gọt kim loại
Trình độ: Cao đẳng
Tài liệu lưu hành nội bộ
Nhóm biên soạn


Năm 2017


MỤC LỤC

Bài 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC........................................ 4
Bài 2. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA MÁY
CNC ................................................................................................................. 11
Bài 3. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO
QUẢN BẢO DƯỠNG MÁY ........................................................................... 15
Bài 4.ĐẶC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY TIỆN CNC ............................... 26
Bài 5. TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN CNC ....................................... 31
Bài 6. NGƠN NGỬ LẬP TRÌNH VÀ HÌNH THỨC TỔ CHỨC LẬP TRÌNH 41
Bài 7: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH TRÊN MÁY TIỆN CNC .................... 49
Bài 8: CÁC TỪ LỆNH ĐIỀU KHIỄN DỊCH CHUYỂN CƠ BẢN .................. 52
Bài 9: CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH ......................................................... 57
Bài 10: LẬP TRÌNH GIA CƠNG TRÊN MÁY TIỆN CNC............................. 59
Bài 11. CHU TRÌNH CẮT REN TRÊN MÁY TIỆN CNC .............................. 65
Bài 12. KIỂM TRA SỮA LỖI VÀ CHẠY THỬ CHƯƠNG TRÌNH .............. 71
Bài 13. VẬN HÀNH MÁY TIỆN CNC ........................................................... 76

Bài 14: CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY PHAY CNC ..................................... 92
Bài 15: ĐẶC ĐIỂM, ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY PHAY CNC ....................... 103
BÀI 16: TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC ................................ 112
Bài 17: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH GIA CƠNG..................................... 124
Bài 18: CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH ..................................................... 129
Bài 19: LẬP TRÌNH GIA CÔNG BIÊN DẠNG ............................................ 140
Bài 20: KIỂM TRA SỬA LỖI VÀ CHẠY THỬ CHƯƠNG TRÌNH ............. 147
Bài 21: VẬN HÀNH MÁY PHAY CNC ....................................................... 150
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 162


Bài 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC ( COMPUTER – NUMERICAL
– CON TROL)
Điều khiển số(Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các
q trình cơng nghệ gia cơng cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chât, đây
là một q trình tự đơng điều khiển các hoạt đơng của máy (như các máy cắt
kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho
quản lý phôi .) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là dở dang mã số nhị
nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc
biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thơng.
Trước đây, cung đã có các q trình gia cơng căt gọt được điều khiển
theo chương trình băng các kỹ thuật chép hình theo mâu, chép hình băng hệ
thơng thủy lưc, cam hoặc điều khiển băng mach logic... Ngày nay, với việc
ưng dung các thanh quả tiến bộ của Khoa học - Công nghệ, nhất là trong lĩnh
vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà Chế tạo máy nghiên cứu
đưa vào máy công cụ các hệ thông điều khiển cho phép thực hiện các q
trình gia cơng một cach linh hoạt hơn, thích ưng với nền sản xuất hiện đại và
mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Về mặt khoa hoc: Trong nhưng điều kiện hiện nay, nhờ nhưng tiến

bộ kỹ thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài tốn phức tạp hơn với
độ chính xác cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức
tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đung.
Chính vì vậy đã cho phép các nhà Chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy
với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền đơng cao cung như
nhưng khả năng chuyển đơng tạo hình phức tạp , chính xác hơn.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về qn sự và
hang khơng vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lương của các máy bay,
tên lưa, xe tăng...là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhât, có độ bền
và tính hiệu quả khi sử dung cao...). Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải
qua các q trình phát triển khơng ngưng cung với sự phát triển trong lĩnh
vực vi xử lý từ 4 bit, 8 bit... cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ
sau cao hơn thế hệ trước và manh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý.
Từ các máy CNC riêng lẽ(CNC Machines - Tools) cho đến sự phát triển
cao hơn là các trung tâm gia cơng CNC (CNC Engineering - Centre) có các ổ
chứa dao lên tới hang trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đông thời
hoặc tuần tự trên cung một vị trí gá đăt. Cung với sự phát triển của cơng
nghệ truyền số liêu, các mang cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo
điều kiện cho các nhà công nghiệp ưng dung để kết nối sự hoạt đông của
nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâm DNC (Directe
Numerical Control) với mục đích khai thác một cach có hiệu quả nhất như bố
trí và sắp xếp các công việc trên tưng may, tổ chức sản xuất và quản lý chất
lương sản phâm...


1808: Joseph M. Jacquard đã dùng bìa tơn có đục lỗ để điều khiển các máy
dệt
1938: Claude E. Shannon (MIT) tính tốn và chuyển giao nhanh dữ liệu ở dạng
nhị phân có vận dụng lý thuyết đại số và xác nhận công tắc điện tử - nền tảng
cơ sở của máy tính ngày nay.

1952: Viện MIT cho ra
đời máy cơng cụ
điều khiển số
đầu
tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm nhiều đèn điện tử với chức
năng nội suy đường thẳng đồng thời theo 3 trục và nhận dữ liệu thông qua
băng đục lỗ mã nhị phân.
1958: Ngơn ngữ lập trình biểu tượng hố đầu tiên (APT) được giới thiệu
trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704.
1959: Triển lãm máy cơng cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên của
Châu Âu
1960: Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các hệ
thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử
1965: Giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hố khâu
gia cơng
1969: Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy tính
trung tâm DNC
1970: Giải pháp thay/bệ gá phôi tự động
1972: Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ - hệ điều khiển
số dùng máy tính nhỏ CNC
1976:Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC
1978: Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập
1979: Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất hiện
1986/1987: Giải pháp tích hợp và tự động hố sản xuất (CIM)
1993: Sự xuất hiện của các trung tâm gia công (MC)
1994: Khép kín chuỗi q trình CAD/CAM-CNC
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
2.1. Máy tiện CNC
Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:
Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng

Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay
Với một, hai hoặc nhiều trục chính
Có hoặc khơng các trục phụ để mở rộng khả năng gia công


Hình 1.1. Máy tiện
Tuỳ theo mức độ tự động hố có thể có:
Ổ tích phơi có chức năng thay đổi phơi tự động
Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ
Giám sát dụng cụ tự động
Một số chức năng chính:
Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thơng số của dụng cụ (chiều dài, bán kính dao)
Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ dao
Giám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để
thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền
2.2.Máy phay CNC
Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan:
Ba trục NC thẳng và một bàn trong quay được để gia cơng 4 mặt trên phơi
có hình khối vuông trong 1 lần gá. Khi sử dụng một đầu lắp dụng cụ có thể
nghiền theo phương ngang hoặc đứng có thể gia cơng cả trục thứ 5
Có thể thực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) với
kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng, khoan nghiêng hoặc tiện ren.
Tốc độ quay và tốc độ tiến dao phải được lập trình cho từng dụng cụ
Các dụng cụ được đưa vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công, được truy cập
theo chương trình và thay đổi vào trục chính của máy.
Có thêm các thiết bị thay đổi phôi để giảm thời gian dứng máy do phải thay
đổi phôi gia công. Việc gá kẹp vá tháo dỡ phôi được thực hiện trong thời gian
cắt vật liệu và ở bên ngoài phạm vi gia công của máy
Những trung tâm gia công phức tạp hơn cịn có thêm bàn trịn thứ hai quay
được, có thêm đồ gá nghiêng dùng cho phôi hoặc môt đầu dao phụ ngang hoặc

đứng có thể điểu chỉnh theo góc bất kỳ.


Hình 1.2. Máy phay
Phân loại trung tâm gia cơng
Theo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia cơng ngang, trung tâm gia cơng
đứng
Trung tâm gia cơng có bàn toạ độ nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển
động Z của dụng cụ
Trung tâm gia cơng có trụ đứng dịch chuyển: dụng cụ thực hiện chuyển
động X, Y và Z cịn phơi tùy theo u cầu có chuyển động nghiêng hoặc quay
theo 1 hoặc 2 trục
Đặc điểm chung của một trung tâm gia cơng tiện, phay:
Ngồi các chuyển động quay cần thiết của phơi, dao cụ cịn có thêm các
chuyển
động chạy dao khác thíchhợp cho việc phay/khoan các
biên dạng phức tạp trên chi tiết tiện
Có thể tiến hành tiện và phay/khoan trên phôi mà không phải gá đặt phôi nhiều
lần
2.3. Máy mài CNC
Khả năng của máy mài CNC
Độ chính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độ phân giải khi đo và lập trình là
0.1μm
Phạm vi lượng tiến dao rông từ 0.02 mm/phút …60 m/phút
Sửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cương
Hiệu chỉnh (bù) tốc độ quay của trục mài và chuyển động ăn vào của đá mài sau
khi sửa đá
Tốc độ tiến dao theo quỹ đạo với sai số về gốc 0 để tránh sai số biến dạng khi sử
a đá profin cũng như khi mài lắc lư
Lập trình và hiệu chỉnh quá trình mài đơn giản tại mọi thời điểm

Lập trình biên dạng tại máy mài có thể nạp hoặc là hình dạng đá mài hoặc
hình dạng chi tiết mài với trợ giúp đồ hoạ nhờ hệ CNC


Hình 1.3. Máy mài
Phân loại máy mài
Máy mài phẳng (thường có 3 trục NC, có khi có thêm 2 đến 3 trục NC khác
dùng cho các chuyển động tách biệt ở đó chi tiết mài khơng phải ln là
phẳng, mà có thể lồi hoặc lõm theo phương X hoặc Y)
Máy mài trịn (thường có 2 trục NC, có khi là 2x2 trục NC cho dạng mài đặc
biệt)
Máy mài dụng cụ (có ít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời)
Máy mài định hình
Máy mài profin
Máy mài biên dạng
2.4. Máy cắt laser CNC
Khả năng gia công trên máy cắt laser
Cắt băng laser là một dạng cắt đốt cháy tinh bằng cách dùng một tia ánh sáng
khơng nhìn thấy làm cho vật liệu gia cơng nóng chảy và tận dụng phản
ứng toả nhiệt với khí oxy để cắt tâm tơn có chiều dày tới 6mm
Ưu thế so với phương pháp cắt đốt khác cắt bằng
Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm
Vùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mm
Vết cắt sắc cạnh (khơng bị vê trịn, khơng có bavia)
Các cạnh của vết cắt song song với nhau
Độ nhám bề mặt của vết cắt thấp


Tốc độ cắt và năng suất cắt cao
Ứng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng

Ưu thế so với phương pháp đột dập cơ khí thơng thường
Khơng cần dụng cụ, nên ko có hiện tượng mịn dụng cụ
Khơng cần lực tác động
Tạo được các khe, rãnh thủng hẹp mảnh
Tốc độ cắt cao
Ít tiếng ồn
Độ nhám vết cắt thấp
Đặc điểm chung
Chuyển động của phôi thực hiện trong một mặt phẳng do đó cần 2 trục NC.
Khi gia cơng theo biên dạng cần có phép nội suy thẳng hoặc theo biên dạng
Tốc độ cắt được giám sát tốt kể cả khi cắt đường cong có kích thước bé
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Nhu cầu đổi mới ngành cắt gọt kim lọai của nước ta trong giai đoạn hiện đại hóa
ngành chế tạo máy là rất lớn. Hiện nay cùng với máy công cụ truyền thống, việc
sử dụng máy công cụ CNC và đào tạo đội ngũ công nhân vận hành máy CNC là
những vấn đề bức xúc trong ngành chế tạo máy công cụ.
Trong thời gian gần đây, nhiều hãng ở châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ đã
nhìn thấy trước nhu cầu này và đưa vào thị trường Việt Nam các máy CNC có
chất lượng, khả năng tích hợp lớn được nhiều khách hàng dủe dụng trong việc
hiện đại hóa máy móc thiết bị. Các máy CNC có mặt ở Việt Nam rất phong phú
và đa dạng; từ các bộ CNC dạng máy tính cơng nghiệp mà các hãng nổi tiếng
như Siemens, Heidenmain (Đức), Fanuc (Nhật), Rockwell (Mỹ), Num (Pháp),
Philip (Hà Lan) ... đếnh những bộ CNC phát triển từ máy PC như Anilam (Mỹ),
Zimapc (Israen)... Các hệ điều khiển CNC ngoại nhập có giá thành cao từ các
nước Âu Mỹ, đến các hệ điều khiển được nội địa hóa.
Máy CNC sử dụng ở Việt Nam được chia làm 3 phân khúc
- Những máy nhập khẩu mới hoàn toàn từ các nước Âu, Mỹ, Nhật... là những
máy móc thiết bị có độ chính xác gia cơng cao, các thiết bị lập trình đa dạng,
công năng hoạt động tốt chế độ bảo hành tốt nhưng giá thành cao
- Những máy đã qua sử dụng (Second hand) là những máy cũ do các nước

khơng cịn sử dụng nữa nhưng tính năng sử dụng cịn tốt, độ chính xác tương
đối, đảm bảo được u cầu cơng nghệ với giá thành máy rẻ phù hợp với điều
kiện tài chính hàn hẹp
- Những máy do Việt Nam chế tạo hoặc cải tiến từ những máy móc thơng
thường: phù hợp với điều kiện kỹ thuât hiện có
Hiện nay Việt Nam sử dụng nhiều thiết bị CNC của các nước khác nhau
như Đức, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc với trang thiết bị cung cấp với số lượng
nhiều cả về chủng loại và chất lượng. Một số công ty xác định mũi nhọn là phát
triển cơ khí gia cơng chính xác chất lượng cao tiến tới thay thế hàng ngọai nhập.
Xu hướng lựa chọn máy CNC để chun mơn hóa q trình gia cơng nhằm nâng
cao năng st lao động, chất lượng sản phẩm và hiệu quả của vốn đầu tư với
nhiều phương pháp khác nhau



Bài 2. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA
MÁY CNC
1. Điều khiển điểm - điểm
Với các loại máy này, trong q trình gia cơng, người ta cho định vị
nhanh dụng cụ đến tọa độ yêu cầu và trong q trình dịch chuyển nhanh dụng
cu, máy khơng thực hiện việc cắt gọt. Chỉ đến khi đạt được tọa độ theo yêu cầu
nó mới thực hiện các chuyển động cắt gọt, ví dụ như khoan lỗ, khóet, doa hoặc
có thể làm những cơng việc khác ví dụ như ở trên các máy hàn điểm thì nó thực
hiện q trình hàn và trên các máy đột, dập thì nó thực hiện viêc đột, dập lỗ...
Ví dụ:

Hình 2.1. Điều khiển điểm - điểm
Khi gia cơng 2 lỗ A và B có tọa độ xA,yA và xB, yB trong hệ tọa độ xoy.
Chúng ta có thể điều khiển theo các cách sau đây: Trước hết, điều khiển dụng cụ
dịch chuyển nhanh đến điểm A (xA, yA). Sau đó thực hiện việc gia công lỗ A.

Tiếp theo, sau khi đã dịch chuyển dụng cụ thốt khỏi lỗ đã gía cơng (đảm bảo
rằng việc dịch chuyển dụng cụ thực hiện được an toàn) sẽ tiếp tục dịch chuyển
nhanh dụng cụ đến điểm B (xB, yB) để gia cơng lỗ B. Q trình dịch chuyển
dụng cụ đến vị trí B có thể thực hiện bằng 2 cách được biểu diễn như trên hình
vẽ Quỹ đạo dịch chuyển theo AA’CB song song với các trục tọa độ ox và oy.
Quỹ đạo dịch chuyển theo đường thẳng tối ưu: ACB
2. Điều khiển đoạn thẳng
Ngoài chức năng dịch chuyển nhanh theo các trục tọa độ như ở điều khiển
điểm, cịn có thể thực hiện việc gia cơng trong q trình dịch chuyển theo các
trục này. Điều đó có nghĩa là dụng cụ sẽ thực hiện các chuyển động cắt gọt trong
quá trình dịch chuyển song song theo các trục tọa độ. Ví dụ khi phay các bề mặt
song song với các trục toạ độ hoặc khi tiện các chi tiết mà dụng cụ cắt thực hiện
các chuyển động cắt gọt theo phương trục Z và trục X.


Hình 2.2. Điều khiển đoạn thẳng
3. Điều khiển đường ( tuyến tính và phi tuyến)
Ngồi các chức năng như điều khiển điểm và điều khiển đoạn thẳng,
người ta cịn có thể điều khiển được dụng cụ chuyển động theo các đường bất kỳ
trong mặt phẳng hoặc trong khơng gian có thực hiện gia công cắt gọt. Tùy thuộc
vào đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà người ta có thể bố trí số
trục được điều khiển đồng thời là khác nhau. Từ đó cũng xuất hiện thuật ngữ
máy 2 trục, máy 3, 4, 5 trục ( tức có số trục được điều khiển đồng thời theo quan
hệ ràng buộc). Để chuẩn hóa việc sử dụng thuật ngữ, người ta thường sử dụng
thuật ngữ máy điều khiển 2D, 2D 3D, 4D và 5D (Dimension).
`
Hình 2.3. Điều khiển đường
3.1 Điều khiển 2D
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong một mặt phẳng nhất định nào đó.
Thí dụ như trên máy tiện, dụng cụ sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng xoz để tạo

nên đường sinh khi tiện các bề mặt, trên các máy phay 2D, dụng cụ sẽ thực hiện
các chuyển động trong mặt phẳng xoy để tạo nên các đường rãnh hay các mặt
bậc có biên dạng bất kỳ.
3.2. Điều khiển 3D
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong 3 mặt phẳng đồng thời để tạo nên
một đường cong hay một mặt cong không gian bất kỳ. Điều này cũng tương ứng
với quá trình điều khiển đồng thời cả 3 trục của máy theo một quan hệ ràng buộc
nào đó tại từng thời điểm để tạo nên vết quỹ đạo của dụng cụ theo yêu cầu.

Hình 2.4. Điều khiển 3D
3.3. Điều khiển 2D1/2


Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để tạo nên một
đường cong phẳng, còn trục thứ 3 được điều khiển chuyển động độc lập. Điều
khác biệt của phương pháp điều khiển này so với điều khiển 2D1 /2 là ở chổ 2
trục được điều khiển đồng thời có thể được đổi vị trí cho nhau: Có nghĩa là hoặc
trong mặt phẳng xoy hoặc xoz hoặc yoz.

Hình 2.5. Điều khiển 2D1/2
3.4. Điều khiển 4D, 5D
Trên cơ sở của điều khiển 3D, người ta cịn bố trí cho dụng cụ hoặc chi
tiết có thêm 1 chuyển động quay (hoặc 2 chuyển động quay) xung quanh 1 trục
nào đó theo một quan hệ ràng buộc với các chuyển động trên các trục khác của
máy 3D. Với khả năng như vậy, các bề mặt phức tạp hay các bề mặt có trục
quay có thể được thực hiện dễ dàng hơn so với khi gia cơng trên máy 3D. Mặt
khác, vì lý do cơng nghệ nên có những bề mặt khơng thể thực hiện được việc gia
cơng bằng 3D vì có thể tốc độ cắt sẽ khác nhau hoặc sẽ có những điểm có tốc độ
cắt bằng khơng (như tại đỉnh của dao phay đầu cầu) hay lưỡi cắt của dụng cụ
không thể thực hiện việc gia công theo mong muốn (ví dụ như góc cắt khơng

thuận lợi hay có thể bị vướng thân dao vào các phần khác của chi tiết...). Tóm
lại, tùy thuộc vào yêu cầu bề mặt gia cơng cụ thể mà có thể lựa chọn máy thích
hợp vì máy càng phức tạp thì giá thành máy càng cao và cần phải bổ sung thêm
nhiều công cụ khác như các phần mềm CAD/CAM hỗ trợ lập trình...Hơn thế
nữa, máy càng phức tạp (càng nhiều trục điều khiển) thì tính an tồn trong q
trình vận hành và sử dụng máy càng thấp (dễ bị va
chạm dao vào phôi và máy). Vì thế để sử dụng được các máy này, người điều
khiển trước hết đã sử dụng rất thành thạo các máy điều khiển theo chương trình
số 2D và 3D. Cũng dễ thấy là máy phức tạp hơn có thể hồn tồn đảm nhiệm
được vai trị của máy đơn giản hơn, ví dụ như máy 3D có thể đảm nhiệm cho
máy 2D và 2D


Hình 2.6. Điều khiển dao của 4D,5D


Bài 3. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN
BẢO DƯỠNG MÁY
1. Cấu tạo chung của máy tiện CNC
Máy tiện CNC xuất hiện đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp.Việc tiến hành tiện các đường cong phức tạp, hình phức tạp được thực
hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực
hiện, và một số lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu
Đặc điểm gia công trên máy tiện CNC
Mức độ tự động hoá rất cao
Tự động thay dao
Tự động điều chỉnh q trình cắt gọt
Tự động bơi trơn vùng cắt và hệ thống máy
Tự động bảo vệ an toàn khi máy làm việc
Tự động hiển thị vị trí gia cơng, toạ độ gia công (x,y,z)

Tự động báo lỗi
Tốc độ cắt rất lớn
Độ chính xác gia cơng đạt tới 0,001mm
Năng suất gia cơng gấp 3 lần so với máy thơng thường
Tính linh hoạt cao, thích nghi với nhìêu loại sản xuất
Các bộ phận chính trên máy CNC
Ụ tĩnh hay hộp tốc độ trục chính
Ổ tích dao
Giá đỡ ổ tích dao
Bảng điều khiển
Cửa đóng mở khu vực gia cơng
Ụ động
Mân Cặp
2. Các bộ phận chính của máy
2.1. Ụ tĩnh
( Hộp tốc độ trục chính): Tạo ra các tốc độ cắt gọt khác nhau
Kết cấu: Gồm trục chính, đầu trục chính lắp với mâm cặp được dẫn động bởi
động cơ Servo
Được điều chỉnh và thay đổi tốc độ, chiều quay tuỳ theo yêu cầu, phía sau trục
chính là hệ thống truyền động thuỷ lực để đóng mở và kẹp chi tiết
2.2. Ổ tích dao
Có 2 loại
Đầu Rơvơnve
Là một bộ phận được tiêu chuẩn hố, xó thể gá được 12 con dao khác nhau.
Trên đầu Rơvơnve có lắp khối mang dao và trực tiếp lắp với các dụng cụ cắt
tương ứng.


Hình 3.1. Đầu Rơvơnve
Đầu Rơvơnve thay đổi dao bằng cách thay đổi vị trí của dao theo chương trình

đã được lập sẵn Ổ chứa dao Kết hợp với đồ gá tháo lắp dao tự động

Hình 3.2. Các thành phần đầu Rơvơnve

2.3. Giá đỡ ổ tích dao
Nhiệm vụ: Để lắp với ổ tích dao, thực hiện các chuyển động tịnh tiến ra, vào,
vng góc với trục chính của máy, những chuyển động này được lập trình sẵn.

Cửa đóng mở khu vực gia công


Hệ thống máy chỉ hoạt động khi cửa được đóng đúng quy định
2.4. Mâm cặp
Q trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo chi tiết thường sử dụng hệ thống
thuỷ lực, lực phát động nhỏ và an toàn. Đối với máy tiện CNC thường được gia
công với tốc độ rất cao, số vịng quay của trục chính lớn (có thể lên tới 8000
vg/ph - khi gia công kim loại màu). Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp
thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự động thơng qua
chương trình.

Hình 3.3. Mâm cặp
2.5. Ụ động
Được thiết kế với vai trò là trục thứ hai ngồi trục có mâm cặp thứ hai để kẹp
chi tiết gia cơng. Trục này có cùng tốc độ với trục chính và trục có thể tịnh tiến
theo trục Z

Hình 3.4. Ụ động
2.6. Thân máy
Để đỡ tồn bộ các bộ phận khác lên trên nó. Thân máy có kết cấu và hệ thống
truyền động kép hai phía. Do thân máy có độ cân bằng tốt, phản hồi truyền động

chính xác và cắt rất êm ở mọi thời điểm
2.7. Bảng điều khiển
Là nơi thực hiện sự giao diện (thao tác) giữa ngườu với máy.
Bảng điều khiển gồm có hai phần:


Bảng điều khiển màn hình (CRT)
Bảng điều khiển máy

Hình 3.5. Bảng điều khiển
3. Hệ thống dụng cụ cắt trên máy
Máy công cụ CNC được trang bị với những thiết bị có thể điều khiển đe thay
dao tự động. Tùy thuộc vào dạng cấu trúc và phạm vi ứng dụng, những thiết
bị thay dao này có thể đồng thời chứa được nhiều dao khác nhau v à lắp đặt
dao vào vị trí cơng tác theo chương trình NC. Thường có các loại sau:


Hình 3.6. Đầu rơvolve chứa dao.
3.1. Ổ chứa dao.
Khi chương trình NC gọi một dao mới đầu rơvolve sẽ quay dao
được u cầu vào đúng vị trí cơng tác, cơng việc thay dao chỉ diễn ra trong vài
giây.
Ngược lại với máy công cụ vạn năng, máy công cu CNC sư dụng những
dụng cu cắt NC chuyên biệt. Những dụng cu cắt này phải đạt được những tiêu
chuẩn sau:
Công suất cắt cao ơ cùng tuổi bền cao.
Thời gian chỉnh đặt va thay đổi ngắn đe luôn phu hợp gia công kinh te các loạt nhỏ.
Dụng cụ cắt được tiêu chuẩn hóa với tính linh hoạt cao.
Cải thiện kha năng quản trị dụng cu và gia công linh hoạt.
Dụng cụ cắt NC được lắp lại với nhau bởi hoặc đơn hoặc đa bo phận va cán

dao. Để thực hiện việc thay đổi dụng cu một cách nhanh chóng va tính lắp lẫn tốt
thì cán ga dụng cu cắt NC phải được tiêu chuẩn hóa.
Cán dao
Đa số dụng cụ cắt trong tiện và phay được kết hợp từ nhiều bộ phận lại với
nhau và thường gắn các mảnh lưỡi cắt
Những bộ phận chính của một dao tiện hiện đại là cán dao hay cán dao gắn
mảnh lưỡi cắt, mảnh lưỡi cắt va he thống kẹp của nó. Mảnh lưỡi cắt va một
mảnh đệm được đặt trên cán dao với ho lõm hai gờ đỡ. Mảnh đệm làm
nhiệm vu đơ lực cắt lớn và bảo ve cán dao trong trường hợp mảnh hợp kim bị
vỡ.Khi gia cơng hình thành sự nguy hiểm bởi lực cắt va lực ly tâm khi phay,
do mảnh lưỡi cắt bị nới lỏng trong dụng cu hay bị trượt trên bo gá. Do vậy
phải sư dụng cơ cấu kẹp va vít kẹp đe định vị chính xác va kẹp mảnh lưỡi
cắt một cách chắc chắn.Mảnh lưỡi cắt va cơ cấu kẹp phải được tiêu chuẩn hóa trên
một phạm vi rộng

Hình 3.7. Lưỡi dao
Mảnh lưỡi cắt hợp kim cứng
Trong kỹ thuật CNC mảnh lưỡi cắt ngày càng được sư dụng rộng rãi
bởi chúng co tuổi bền cao va thay thế dễ dàng. Mảnh lưỡi cắt co nhiều cạnh
lưỡi cắt do vậy khi một lưỡi cắt bị cùn ta co thể xoay hay chuyển sang lưỡi
cắt khác.
Mảnh lưỡi cắt được làm tư hợp kim cứng hay vật liệu gốm . Chúng được
che tạo bằng phương pháp thiêu kết. Theo phương pháp này thì bột kim loại


được ép định hình với áp suất cao va sau đo đem xư ly nhiệt, mảnh lưỡi cắt
được che tạo hợp lí với nhiều dạng khác nhau (xem hình

Mảnh lưỡi cắt được phân loại theo hình dạng cơ bản, các góc, mũi
cắt, cấp chính xác cũng như thiết bị dùng để kẹp và các kích thước chính

của chúng. Dựa theo tiêu chuẩn ISO 1832/ DIN- 4987 ma kí hiệu tiêu chuẩn
của mảnh lưỡi cắt được mo ta bởi ví du sau

3.2 Cấu trúc và các bộ phận dao tiện cho gia công CNC
Thông thường việc lựa chọn dao tiện theo vị trí gia cơng tham khảo bảng
(Xem hình 102). Các dao tiện này được lưu trư với tất ca các kích thước của
chúng trong quản trị dụng cu của mo phỏng MTS. Do đó chúng co thể đươc gọi
tư đây đe mo phỏng.

Ngoài

Trong

Dao tiện
Dao tiện ngoài
(lưỡi cắt phải)
Dao tiện ngoài
(lưỡi cắt trái)
Dao tiện chép
hình
Dao tiện ngồi
(lưỡi cắt trịn)

Dao tiện ren
Dao tiện rãnh
Dao tiện ren ngoài Dao tiện rãnh
(lưỡi cắt phải)
ngoài
Dao tiện ren
ngoài

(lưỡi cắt trái)

Dao tiện trong
(trước tâm)

Dao tiện ren trong Dao tiện rãnh
(trước tâm)
trong
(trước tâm)
Dao tiện ren trong Dao tiện rãnh
(sau tâm)
trong
(sau tâm)

Dao tiện trong
(sau tâm)

Dao gia công lỗ


Dao tiện rãnh
hướng

Lưỡi khoan tâm
Lưỡi khoan
Lưỡi khoan hơp
kim

Hướng
trục

Vật liệu lưỡi cắt
Vật liệu lưỡi cắt thường dùng trong dao tien chu yếu la hợp kim cứng.
Thép gio HSS (high-speed steel) còn được sử dụng cho các công việc tiện nhất
định, be mặt lưỡi cắt của nó thường được mạ. Mảnh lưỡi cắt bằng vật liệu
gốm thường sư dụng cho các trường hợp đac biệt và trong các trường hợp
đặc biệt khác sư dụng kim cương nhân tạo.
Thép gio (HSS)
Thép gió la một loại thép hợp kim dụng cụ. No có đo dẻo cao, vì the nó
co khả năng chịu được tải trọng va đập. Tốc độ cắt nhỏ hơn so với hợp kim cứng
va vật liệu gốm.
Thép gió thường dùng đe chế tạo dụng cu cắt định hình ví dụ như lưỡi khoan
và doa, không cho phép dùng làm các mảnh lưỡi cắt hay gia công chất dẻo va
kim loại nhẹ. Các dụng cu cắt thép gió thường được ma một lớp vật liệu
cứng như titan-nitríc (TiN). Be mặt này rất cứng, lớp phu màu vàng này làm
tăng đo bền mài mòn va cho phép nâng cao tốc đo cắt.
Hợp kim cứng
Hợp kim cứng là những vật liệu được thiêu kết từ các chất liệu cứng va
các phu gia dính kết dưới dạng các mảnh lưỡi cắt. Trong hầu hết các
trường hợp chất liệu cứng la cácbit-vônfram, cácbit-titan hay cácbit-tantal.
Phụ gia liên kết được sư dụng la co balt.
Hợp kim cứng về cơ bản cứng hơn thép gió. Chúng có kha năng chống mài
mòn tốt va chịu được nhiệt đo gia công rất cao. Tuy nhiên đo chịu dao động nhiệt
va chịu va đập ve cơ bản kém hơn thép gió.
Hợp kim cứng co the được phân loại theo các nhóm cắt gọt chính va theo các nhóm
ứng dụng cắt gọt.
Nhóm cắt Nhóm ứng dụng cắt gọt
Ưng dụng
gọt chính Ky hiệu Vật liệu
Gia cơng tinh,
Đo bền mài mịn cao

chất lượng be mặt Tốc đo cắt cao
cao.
Gia công tinh,
tốc đo cắt cao.

P01
P10
P Xanh

P20
P30
P40
P50
M10

Thép Thép đúc
Gang dẻo

Thép

Tốc đo cắt trung

Tính dẻo cao
Lượng tiến dao nhanh

Gia công thô, cắt
gián
Gia công tinh, Độ bền mài mòn cao
tốc độ
Tốc đo cắt cao

cắt cao.


M20
M Vàng

M30

Thép kết cấu
Gang
Kim loại màu

M40
K01
K Đỏ

K10
K20

Gang cứng
Gang Gang dẻo
Nhựa
Gỗ

Tốc đo cắt trung
bình.
Tính dẻo cao
Gia cơng thơ, cắt Lượng tiến dao nhanh
gián
Độ ben mài mịn cao

Gia cơng tinh.
Tốc đo cắt cao

K30
K40

Gia cơng thơ, cắt
gián
đoạn

Tính dẻo cao
Lượng tiến dao nhanh

Phạm vi ứng dụng của hợp kim cứng
Có thể làm tăng độ bền mài mòn cua hợp kim cứng bằng các lớp ma tương
ứng. Như các lớp ma titan - nitrid, cácbit-titan và oxit-nhôm được ma chân không
ơ nhiệt độ 1000oC.
Vật liệu gốm
Vật liệu gốm cứng hơn hợp kim cứng va cho phép nhiệt đo làm việc lên đến
1200 oC. Chúng rất giòn, va nhạy cảm với sư dao động của lực cắt. Vật liệu
gốm được che tạo dưới dạng mảnh lưỡi cắt và được kẹp trên cán dao giống như
mảnh hợp kim cứng.
Vật liệu gốm được sư dụng trong điều kiện cắt ổn định, không cần tưới nguội.
Tốc độ cắt cao hơn hợp kim cứng. Vật liệu gốm được sư dụng đặc biệt thích
hợp đe cắt vật liệu kim loại vì chúng khơng tạo ra hiện tượng lẹo dao. Khơng
thích hợp đe gia công hợp kim nhôm.
Vật liệu gốm co thể được phân loại theo 3 nhóm sau:
-

Vật liệu gốm-oxit

Vật liệu gốm-tổng hợp
Vật liệu gốm-nitrid
Gốm-oxit (Al 2 O3 ) nguyên chất được gọi la vật liệu gốm oxit, chúng
không dùng kim loại làm tác nhân lien kết. Vật liệu gốm oxit đặc biệt lý
tưởng để cắt các vật liệu kim loại vì có kha năng chống mài mịn cao.
Gốm-tổng hợp được cho thêm ví du như cácbit-titan vào Al2 O3 . Gốm tổng
hợp được dùng đe gia công tinh gang xám hoặc thép cũng như dùng đe cắt các
hợp kim thép.
Gốm-nitrid được chế tạo trên cơ sơ silic-nitrid (Si3 N4 ). Vật liệu cắt khơng
chứa oxit này rất giịn và nhạy cảm ít với sư dao động nhiệt đo cắt. Nhược


điểm la tính mài mịn cao khi cắt thép. Gốm-nitrid được ứng dụng để gia cơng
gang xám.
Kim cương
Kim cương có độ cứng cao nhất so với tất ca các vật liệu cắt khác. Chúng
đặc biệt nhạy cảm với va chạm, tuy nhiên không tạo ra hiện tượng lẹo dao trong
qua trình gia cơng.
Kim cương được sử dụng để cắt kim loại màu và hợp kim của chúng cũng
như dùng để cắt vật liệu composit (GFK, CFK), hợp kim cứng và vật liệu gốm.
Kim cương không được dùng để gia công thép. Bởi vì nó bị mài mịn rất
nhanh do ngun tư cacbon của kim cương bị tách ra va nhập vào ngun tư sắt
(sư mài mịn ngược).
Các thơng số hình học của dao cắt
Tùy từng trường hợp gia công cần co dạng hình học lưỡi cắt tương ứng. Chỉ
như vậy mới co the đạt được tuổi bền của dao dài, thời gian gia công tối ưu
va ngắn đồng thời chất lượng be mặt cao. Các góc lưỡi cắt của dao co y nghĩa
quyết cho điều này.
4. Đặc tính kỹ thuật của máy CNC
4.1. Đặc tính kỹ thuật

- Máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản
phẩm
tinh xảo, vận hành an toàn, tiếng ồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng
hơn.
- Bộ điều khiển FANUC có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng
với hệ
thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ anh toàn đáng tin cậy.
- Cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP.
- Động cơ trục chính AC, máy sử dụng Bi Đũa có độ chính xác cao, Ụ
định tâm
chịu lực cực tốt.

Hình 3.8.Máy tiện CNC
4.2. Thông số kỹ thuật


MODEL

Đơn vị

Thơng số

Đường kính tiện vượt băng máy
Đường kính tiện vượt bàn xe dao
Đường kính vật tiện lớn nhất
Hành trình trục X
Hành trình trục Z
Tốc độ trục chính
Đường kính lỗ trục chính

mm
mm
mm
mm
mm
V/ph
mm

360
750
360
650
180
200-3000
53

Cơng suất động cơ

kw

5.5

Mơmen xoắn động cơ trục X

Nm

4

Mơmen xoắn động cơ trục Z

Nm

6

Độ cơn trục chính

1:19,18

Đường kính ụ chống tâm

mm

60

Hành trình ụ chống tâm

mm

140

Tốc độ di chuyển khơng tải trục X

m/ph

Cơn Mc số
4
3.8

Tốc độ di chuyển khơng tải trục Z

m/ph

7.8

Độ cơn ụ định tâm

Số vị trí gá dao

4

Bộ điều khiển CNC

FANUC

Chiều dài máy

mm

3170

Chiều rộng máy

mm

1640

Chiều cao máy

mm

2145

Trọng lượng máy

kg

3170

Bước dịch chuyển nhỏ nhất

mm

0.001

5. Bảo quản, bảo dưỡng máy
- Vận hành máy trong mơi trường có nhiệt độ từ 15 độ đến 40 độ và đảm bảo nhiệt độ
môi trường ổn định. Tránh làm việc ngoài khỏang nhiệt độ trên làm ảnh hưởng đến
độ chính xác của các cảm biến, động cơ servo, PLC
- Máy phải được bôi trơn theo chế độ hàng ngày: các bộ phận chuyển động như ổ
dao, trục chính,..


- Khi vận hành máy cần phải sử dụng chế độ làm mát ( sử dụng mã lệnh M)
- Kiểm tra độ nhớt của nước làm mát. Thay thế và bổ sung nước làm mát ở mức vạch
đủ
- Cung cấp và thay thế dâu bôi trơn 2 năm/ lần để đảm bảo bơi trơn hộp số, các trục
vít me- đai ốc.
- Kiểm tra hệ thống thủy lực, khí nén định kỳ, đảm bảo các bộ phận lọc dầu hoạt
động tốt.