Download Full tài liệu tại địa chỉ : http://www.share99.net/2013/09/bai-giang-cad-cam-cnc-dai-hoc-ky-thuat-cong-nghiep-thai-nguyen.html

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
CAD/CAM/CNC
Theo chương trình 150 TC
Số tín chỉ: 02
(Lưu hành nội bộ)
Thái Nguyên, năm 2011

2. 2
Biên soạn
Hoàng Vị
Dương Công Định - Nguyễn Thuận - Nguyễn Thế Đoàn
Vũ Như Nguyệt - Ngô Minh Tuấn - Hoàng Trung Kiên
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
CAD/CAM/CNC
Theo chương trình 150 TC
Số tín chỉ: 02
(Lưu hành nội bộ)
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 12 năm 2010
Trưởng bộ môn Trưởng khoa Cơ khí

3. 3
MỤC LỤC
Nội dung Trang
*Mục lục …………………………………………………………………. 3
*Đề cƣơng chi tiết học phần. …………………………………………… 7
A. Phần lý thuyết ……………………………………………………….. 13
CHƢƠNG I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ …. 14
1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển số ………………………. 14
1.1.1. Các giai đoạn phát triển …………………........................................ 14
1.1.2 . Sự phát triển của CNC ……………………………………………. 15
1.2. Các khái niệm cơ bản ……………………………………………….. 18
1.2.1. Hệ trục toạ độ và trục NC …………………………………………. 18
1.2.2. Phần cứng ………………................................................................. 19
1.2.3. Phần mềm ………………………………………………………… 19
1.2.4. Các dạng điều khiển ……………………………………………… 19
1.3. Các hệ thống điều khiển số máy công cụ …………………………… 22
1.3.1. Hệ thống NC ………………………………………………………. 23
1.3.2. Hệ thống CNC …………………………………………………….. 23
1.3.3. Hệ thống DNC ……………………………………………………. 24
1.3.4. Hệ thống điều khiển thích nghi …………………………………… 25
1.4. Nội suy (Interpolation) ……………………………………………… 26
1.4.1. Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation) ……………………… 26
1.4.2. Nội suy cung tròn ( Circular Interpolation) ………………………. 27
1.4.3. Nội suy parabol (Parabol Interpolation) …………………………... 28
1.4.4. Nội suy Spline …………………………………………………….. 29
1.5. Chương trình chi tiết ………………………………………………… 29
1.5.1. Dữ liệu chương trình ………………………………………………. 29
1.5.2. Dạnh chương trình ………………………………………………… 29
1.5.3. Kích thước và các chức năng phụ …………………………………. 29
1.5.4. Kích thước tuyệt đối và kích thước gia số ………………………… 29
1.6. Thiết bị nhập dữ liệu ………………………………………………… 31
1.7. Giá thành và lựa chọn hệ thống CNC ………………………………. 31
CHƢƠNG II. KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC ………………….. 34

4. 4
2.1. Một số khái niệm và định nghĩa …………………………………….. 34
2.2. Lịch sử phát triển của kỹ thuật CAD/CAM ………………………… 34
2.3. Các mối quan hệ của CAD/CAM ....................................................... 34
2.4. Mục tiêu, ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM ...................................... 37
CHƢƠNG III. HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC ......... 38
3.1. Các hệ thống mã hóa thông tin ........................................................... 38
3.1.1. Hệ mã hóa nhị phân ........................................................................ 38
3.1.2. Hệ mã hóa thập phân ....................................................................... 38
3.1.3. Hệ mã hóa băng đục lỗ .................................................................... 38
3.1.4. Hệ mã hóa mã vạch ......................................................................... 38
3.1.5. Băng từ ............................................................................................ 39
3.2. Hệ thống đo dịch chuyển .................................................................... 39
3.2.1. Các đặc điểm của hệ thống đo ......................................................... 39
3.2.2. Hệ thống đo trực tiếp ....................................................................... 40
3.2.3. Hệ thống đo gián tiếp ...................................................................... 40
3.2.4. Hệ thống đo tuyệt đối ..................................................................... 41
3.2.5. Hệ thống đo gia số ........................................................................... 41
3.3. Cấu tạo của hệ thống đo ..................................................................... 41
3.3.1. Hệ thống đo cảm ứng ...................................................................... 41
3.3.2. Hệ thống đo quang điện .................................................................. 43
CHƢƠNG IV. CÁC MÁY CÔNG CỤ CNC ......................................... 45
4.1. Các khái niệm cơ bản .......................................................................... 46
4.1.1. Máy công cụ thông thường .............................................................. 46
4.1.2. Máy công cụ NC .............................................................................. 46
4.1.3. Máy công cụ CNC ............................................................................ 46
4.1.4. Hệ tọa độ trên máy công cụ CNC.................................................... 46
4.1.5. Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC ......................................... 48
4.1.6. Điều khiển trên máy công cụ CNC ................................................ 52
4.2. Các đặc tính kỹ thuật của máy công cụ CNC ...................................... 55
4.2.1. Thông số hình học ............................................................................ 55
4.2.2. Thông số gia công ............................................................................ 55
4.2.3. Độ chính xác gia công ...................................................................... 56
4.2.4. Năng suất máy CNC ......................................................................... 57

5. 5
4.2.5. Độ tin cậy ........................................................................................ 58
4.2.6. Tính vạn năng của máy công cụ CNC .............................................. 59
4.3. Truyền dẫn chuyển động của máy công cụ CNC ................................ 59
4.3.1. Truyền dẫn chính .............................................................................. 59
4.3.2. Truyền dẫn chuyển động chạy dao .................................................. 60
4.3.3. Các chức năng phụ .......................................................................... 61
4.4. Các máy công cụ CNC........................................................................ 62
4.4.1. Máy khoan ...................................................................................... 62
4.4.2. Máy tiện .......................................................................................... 62
4.4.3. Máy doa ........................................................................................... 64
4.4.4. Máy phay ......................................................................................... 64
4.4.5. Máy mài ........................................................................................... 65
4.4.6. Trung tâm gia công ........................................................................... 65
4.4.7. Các máy khác ................................................................................... 66
4.5. Các dụng cụ trên máy công cụ CNC .................................................. 66
4.5.1. Các dụng cụ dùng để kẹp chặt chi tiết gia công .............................. 66
4.5.2. Các dụng cụ dùng để gá kẹp dao ...................................................... 69
4.5.3. Hệ thống cấp và kẹp dao tự động trên trung tâm gia công CNC ..... 71
CHƢƠNG V CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CÔNG CỤ CNC 75
5.1. Chương trình NC ................................................................................. 75
5.1.1. Đặc điểm của chương trình NC ........................................................ 75
5.1.2. Cấu trúc và nội dung của chương trình NC ...................................... 75
5.1.3. Chương trình chính và chương trình con ......................................... 80
5.2. Lập chương trình ................................................................................. 81
5.2.1. Các chức năng trong lập trình NC ................................................... 81
5.2.2. Các phương pháp lập trình .............................................................. 81
5.2.3. Các hình thức tổ chức lập trình ........................................................ 103
5.3. Lập chương trình chi tiết .................................................................... 105
5.3.1. Các yêu cầu cơ bản .......................................................................... 105
5.3.2. Điểm zero và điểm qui chiếu .......................................................... 106
5.3.3. Bù kích thước .................................................................................. 114
5.4. Ngôn ngữ lập trình ............................................................................. 134
5.4.1. Các kiểu lệnh. .................................................................................. 134

6. 6
5.4.2. Các lệnh quan hệ với máy ............................................................... 135
5.4.3. Nhập dữ liệu hình học ..................................................................... 135
5.4.4. Nhập dữ liệu công nghệ .................................................................. 142
5.4.5. Xác định hành trình của máy .......................................................... 142
CHƢƠNG VI. MỘT SỐ HỆ THỐNG CAD/CAM THÔNG DỤNG. 144
6.1. MasterCAM …………………………………………………… 144
6.1 Pro-Engineer ……………………………………………………. 144
6.2 CIMATRON …………………………………………………… 144
6.3 MTS-CAM ……………………………………………………… 145
B. Phần thảo luận, bài tập ……………………………………………... 146
C. NGÂN HÀNG CÂU HỎI, BÀI TẬP ………………………………. 147
* Tài liệu tham khảo …………………………………………………… 149

7. 7
ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: CAD/CAM-CNC
(Học phần tự chọn kỹ thuật 1)
1. Tên học phần: CAD/CAM-CNC ( MEC518)
2. Số tín chỉ: 2
3. Trình độ cho sinh viên năm thứ 4.
4. Phân bố thời gian giảng dạy trong học kỳ: 2(2,1,4)
- Lên lớp lý thuyết: 3 tiết/tuần*8=24
- Thảo luận, bài tập: 3 tiết/tuần*4=12
- Số tiết sinh viên tự học: 4tiết/ tuần.
- Khác: Để có kết quả tốt sinh viên phải được thực hành đầy đủ.
5. Các học phần học trƣớc:
Máy cụng cụ 1; Dụng cụ cắt 1; Công nghệ chế tạo máy 1.
6. Học phần thay thế, học phần tƣơng đƣơng: Không.
7. Mục tiêu của học phần: Trang bị cho sinh viên khối kiến thức cơ bản về kỹ
thuật CAD/CAM- CNC. Có kỹ năng sử dụng máy công cụ CNC và công nghệ
CAD/CAM-CNC trong thực tế sản xuất.
8. Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Cơ bản về điều khiển số máy công cụ; Cơ
bản về công nghệ CAD/CAM; Hệ thống đo của máy công cụ CNC; Chương trình
CNC; Lập trình điều khiển máy theo cụng nghệ CAD/CAM.
9. Nhiệm vụ của sinh viờn:
1. Nghe giảng với thời gian >80% tổng số thời lượng của học phần.
2. Chuẩn bị thảo luận .
3. Khác: Thực hành trên máy công cụ CNC với phần mềm CAD/CAM.
10. Tài liệu học tập:
- Giáo trình:
[1]. Hoàng Vị, Dương Công Định, Nguyễn Thuận, Nguyễn Thế Đoàn, Vũ Như
Nguyệt, Ngô Minh Tuấn, Hoàng Trung Kiên, CAD/CAM-CNC, Đại học Kỹ thuật
Công nghiệp Thái Nguyên, 2011
- Sách tham khảo:
[1]. Hans B. Kief; T. Frederick Waters, Computer Numerical Control, Macmillan/
Mc- Graw- Hill – 1992
[1]. Hans B. Kief; T. Frederick Waters, Computer Numerical Control, Macmillan/
Mc- Graw- Hill – 1992.
[2].
11. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên và thang điểm:

8. 8
* Tiêu chuẩn đánh giá:
1. Chuyên cần.
2. Thảo luận, bài tập.
3. Kiểm tra giữa học phần
4. Thi kết thúc học phần
5. Tham quan thực hành
* Thang điểm
1. Chuyên cần: Điều kiện dự thi.
2. Thảo luận, bài tập: 20%
3. Kiểm tra giữa học phần (viết): 20%
4. Thi kết thúc học phần (vấn đáp): 60%
* Điểm học phần:
{(thảo luận, bài tập)*0.2+(kiểm tra giữa học phần)*0.2+(thi kết thúc học
phần)*0.6}
12. Nội dung chi tiết học phần
Biên soạn: TS.Hoàng Vị
Chƣơng I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ
1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển số
1.1.1 Các giai đoạn phát triển
1.1.2 Sự phát triển của CNC
1.2. Các khái niệm cơ bản
1.2.1 Hệ trục toạ độ và trục NC
1.2.2 Phần cứng (Hard ware)
1.2.3 Phần mềm (soft ware)
1.2.4 Các dạng điều khiển
1.3. Các hệ thống điều khiển số máy công cụ
1.3.1 Hệ thống NC
1.3.2 Hệ thống CNC
1.3.3 Hệ thống DNC
1.3.4 Hệ thống điều khiển thích nghi
1.4. Nội suy (Interpolation)
1.4.1 Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation)
1.4.2 Nội suy cung tròn ( Circular Interpolation)
1.4.3 Nội suy parabol (Parabol Interpolation)
1.4.4 Nội suy Spline
1.5. Chương trình chi tiết

9. 9
1.5.1 Dữ liệu chương trình
1.5.2 Dạng chương trình
1.5.3 Kích thước và các chức năng phụ
1.5.4 Kích thước tuyệt đối và kích thước gia số
1.6. Thiết bị nhập dữ liệu
1.7. Giá thành và lựa chọn hệ thống CNC
Chương II. KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC
2.1. Một số khái niệm, định nghĩa
2.2. Lịch sử phát triển của kỹ thuật CAD/CAM
2.3. Các mối quan hệ của CAD/CAM
2.4. Mục tiêu , ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM
Chương III. HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC
3.1 Các hệ thống mã hoá thông tin
3.1.1. Hệ mã hoá nhị phân
3.1.2. Hệ mã hoá thập phân- nhị phân
3.1.3. Hệ mã hoá băng đục lỗ
3.1.4. Hệ mã hoá mã vạch
3.1.5. Băng từ
3.2. Hệ thống đo dịch chuyển
3.2.1 Các đặc điểm của hệ thống đo
3.2.2 Hệ thống đo trực tiếp
3.2.3 Hệ thống đo gián tiếp
3.2.4 Hệ thống đo tuyệt đối
3.2.5 Hệ thống đo gia số
3.3. Cấu tạo của hệ thống đo
3.3.1. Hệ thống đo cảm ứng
3.3.2. Hệ thống đo quang điện
Chương IV. CÁC MÁY CÔNG CỤ CNC.
4.1. Các khái niệm cơ bản
4.1.1. Máy công cụ thông thường
4.1.2. Máy công cụ NC
4.1.3. Máy công cụ CNC
4.1.4. Hệ trục toạ độ trên máy công cụ CNC
4.1.5. Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC
4.1.6. Điều khiển trên máy công cụ CNC

10. 10
4.2. Các đặc tính kỹ thuật của máy công cụ CNC
4.2.1. Thông số hình học (Không gian gia công)
4.2.2. Thông số gia công
4.2.3. Độ chính xác gia công
4.2.4. Năng suất máy CNC
4.2.5. Độ tin cậy
4.2.6. Tính vạn năng của máy công cụ CNC
4.3. Truyền dẫn chuyển động của máy công cụ CNC
4.3.1. Truyền dẫn chính
4.3.2. Truyền dẫn chuyển động chạy dao
4.3.3. Các chức năng phụ
4.4. Các máy công cụ CNC
4.4.1. Máy khoan
4.4.2. Máy tiện
4.4.3. Máy doa
4.4.4. Máy phay
4.4.5. Máy mài
4.4.6. Trung tâm gia công
4.4.7. Các máy khác
4.5. Các dụng cụ trên máy công cụ CNC
4.5.1. Các dụng cụ dùng để gá kẹp chi tiết gia công
4.5.2. Các dụng cụ phụ để gá kẹp dao
4.5.3. Hệ thống cấp và kẹp dao tự động trên trung tâm gia công CNC
Chương V. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CÔNG CỤ CNC.
5.1. Chương trình NC
5.1.1. Đặc điểm của chương trình NC
5.1.2. Cấu trúc và nội dung của chương trình
5.1.3. Chương trình chính và chương trình con
5.2. Lập chương trình
5.2.1. Các chức năng trong lập trình NC
5.2.2. Các phương pháp lập trình
5.2.3. Các hình thức tổ chức lập trình
5.3. Lập chương trình chi tiết
5.3.1. Các yêu cầu cơ bản
5.3.2. Điểm zero và điểm qui chiếu

11. 11
5.3.3. Bù kích thước
5.4. Ngôn ngữ lập trình tự động
5.4.1. Các kiểu lệnh
5.4.2. Các lệnh quan hệ với máy
5.4.3. Nhập dữ liệu hình học
5.4.4. Nhập dữ liệu công nghệ
5.4.5. Xác định hành trình của máy
Chương VI. MỘT SỐ HỆ THỐNG CAD/CAM THÔNG DỤNG.
5.1. MasterCAM
6.3.1 Cấu trúc của hệ thống
6.3.2 Chức năng của các module trong hệ thống
6.4 Pro-Engineer
6.4.1 Cấu trúc của hệ thống
6.4.2 Chức năng của các module trong hệ thống
6.5 CIMATRON
6.5.1 Cấu trúc của hệ thống
6.5.2 Chức năng của các module trong hệ thống
6.6 MTS-CAM
6.6.1 Cấu trúc của hệ thống
6.6.2 Chức năng của các module trong hệ thống
13. Lịch trình giảng dạy
Tuần
thứ
Nội dung
Tài
liệu
Hình thức
dạy học
1
Giới thiệu môn học: CAD/CAM-CNC
1. Mục tiêu của môn học
2. Các nội dung của môn học
3. Phƣơng pháp học tập và nghiên cứu
Chương 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU
KHIỂN SỐ
1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển số
1.2 Các khái niệm cơ bản
1.3Các hệ thống điều khiển số máy công cụ
[1];
[2]
[3];
[4]
Giảng (3 t)
2
1.4 Nội suy (Interpolation)
1.5 Chương trình chi tiết
1.6 Thiết bị nhập dữ liệu
[1];
[2]
[3];
Giảng(3 t)

12. 12
1.7 Giá thành và lựa chọn hệ thống CNC
Chương 2. KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC
2.5. Một số khái niệm, định nghĩa
2.6. Lịch sử phát triển của kỹ thuật CAD/CAM
2.7. Các mối quan hệ của CAD/CAM
2.8. Mục tiêu , ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM
3
1. Điều khiển không số và điều khiển số
máy công cụ
2. Các hệ thống điều khiển số: NC, CNC,
DNC, Adaptive control
3. Các vấn đề về nội suy
[1];
[2]
[3];
Thảo luận
các vấn đề
của chương
1 (3 t)
4
Chương 3. HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CÔNG CỤ
CNC
3.1 Các hệ thống mã hoá thông tin
3.2 Hệ thống đo dịch chuyển
3.3 Cấu tạo của hệ thống đo
[1];
[2]
[3];
Giảng(3 t)
5
Chương 4. CÁC MÁY CÔNG CỤ CNC
4.1. Các khái niệm cơ bản
4.2 Các đặc tính kỹ thuật của máy công cụ CNC
[1];
[2]
[3];
[4]
Giảng(3 t)
6
4.3Truyền dẫn chuyển động của máy công cụ
CNC
4.4 Các máy công cụ CNC
4.5 Các dụng cụ trên máy công cụ CNC
[1];
[2]
[3];
Giảng(3 t)
7
1. Các vấn đề về hệ thống đo dịch chuyển của
máy CNC
2. Các vấn đề về thiết kế đặc tính kỹ thuật máy
công cụ CNC
Thảo luận
các vấn đề
của chương
2; 3 (3 t)
8 Kiểm tra giữa kỳ (3 t)
9
3. Các vấn đề cơ bản của truyền dẫn chuyển
động trong máy công cụ CNC
4. Cấu trúc điều khiển của máy công cụ CNC
Thảo luận
các vấn đề
của chương
2,3 (3 t)
10
Chương 5. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY
CÔNG CỤ CNC
[1];
[2]
Giảng(3 t)

13. 13
5.1. Chương trình NC
5.1 Lập chương trình
[3];
11
5.2 Lập chương trình chi tiết
5.3 Ngôn ngữ lập trình tự động
[1];
[2]
[3];
Giảng(3 t)
12
Chương VI. MỘT SỐ HỆ THỐNG CAD/CAM
THÔNG DỤNG
6.1MasterCAM
6.2 Pro-Engineer
6.3 CIMATRON
6.4. MTS-CAM
[1];
[2]
[3];
Giảng(3 t)
13
1. Chƣơng trình và các phƣơng pháp lập trình
điều khiển máy CNC
2. Một số vấn đề về lập trình thủ công
3. Các công cụ lập trình tự động
4. Ứng dụng Master CAM
[1];
[2]
[3];
Thảo luận
các vấn đề
của chương
4; 5; 6 (3 t)
Thực hành (tại trung tâm thí nghiệm):
1. Điều chỉnh động học và điều khiển máy
CW322S-EDM
2. Điều chỉnh động học và điều khiển máy VMC-
850
3. Thực hành sử dụng phần mềm MasterCAM
Hướng dẫn
sinh viên
tìm hiểu cấu
tạo, nguyên
lí hoạt
động, công
dụng và lập
trình điều
khiển máy.
A. LÝ THUYẾT

14. 14
CHƢƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ
1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển số
1.1.1 Các giai đoạn phát triển:
1952 Viện công nghệ Massachussets (MIT)- Mỹ chế tạo máy gia công CNC
đầu tiên dùng đèn điện tử và băng lỗ mã nhị phân để ghi chương trình NC, gia công
kích thước theo 3 chiều (3D)
1958 Ngôn ngữ lập trình APT (Automatically Programmed Tool) dùng với
máy IBM704
1960 Hệ NC dùng đèn bán dẫn (Transistor)
1965 Thay dao tự động ATC (Automatic Tool Change)
1968 Mạch tích hợp IC (Intergrated Circuits) dùng trong hệ NC
1969 Điều khiển NC trực tiếp/ phân tán DNC (Direct NC/Distributed NC) với
máy tính IBM
1970 Thay bệ (bàn) gá phôi tự động APC (Automatic Pallet Change)
1972 Hệ NC dùng với máy tính nhỏ (Minicomputer) được chế tạo hang loạt,
tạo thành hệ CNC (Computerised NC). Sau đó hệ NC dùng Vi xử lý
(MicroProcessor) cũng được gọi là hệ CNC
1978 Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System)
1979 Kết nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên
1984 Hệ CNC với công cụ trợ giúp đồ họa (graphics), tạo khả năng mô phỏng
(simulation) trên máy tính và lập trình tại phân xưởng
1986/1987 Giao diện tiêu chuẩn hóa (Standard Interfaces) tạo khả năng tích hợp
hóa và tự động hóa sản xuất theo mô hình CIM (Computer Intergrated
Manufacturing)
1990 Giao diện số (Digital Interfaces) giữa hệ điều khiển NC và các hệ khởi
động đã cải thiện độ chính xác cũng như đáp ứng điều khiển của các trục NC (NC
axes) và các trục máy
1993 Động cơ tuyến tính (Linear Motor) ở các trung tâm gia công MC
(Manufacturing Center)
1994 Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cách dùng hệ NURBS
(Non Uniform Rational B-Spline) làm phương pháp nội suy trong các hệ NC. Hệ
NURBS dùng để diễn tả toán học các bề mặt gia công bằng các điểm và các thông
số tạo thành mô hình lưới bề mặt gồm nhiều nút, diễn tả bề mặt với độ mịn (sắc nét)
cao, truy cập trực tiếp từ hệ CAD. Giải pháp này có tác dụng giảm dung lượng dữ

15. 15
liệu lưu trữ, tăng độ chính xác và tốc độ xử lý, tạo chuyển động đều đặn của máy,
tăng tuổi thọ của máy gia công và dụng cụ cắt.
1996 Điều khiển bộ khởi động số (Digital Motor Control) và nội suy chính
xác (Fine Interpolation) với độ phân giải nhỏ hơn 0.001 m, lượng tiến dao đạt tới
100 m/ph.
1997 Kỹ thuật Hiện thực ảo VR (Virtual Reality) tạo khả năng mô phỏng
không gian hiệu quả hơn.
Công nghệ tạo mẫu nhanh RPT (Rapid Prototyping Technology): dựa trên kỹ
thuật CAD và LASER cho phép tạo ra hiện vật có hình thù phức tạp một cách
nhanh chóng (sau vài giờ) từ chất có khả năng kết đông dưới tác dụng của tia cực
tím UV (UltraViolet) từ đầu phát LASER.
Kỹ thuật ngược RE (Reverse Engineering): quá trình tái tạo lại vật thể thực đã
tồn tại mà không sử dụng bản thiết kế cũ của chúng, gồm 2 bước chính: (1) số hóa
hoặc đo kích thước vật mẫu để thu được mô hình CAD 3D, sau đó: (2) dùng thiết bị
tạo mẫu nhanh để tạo ra bản sao chi tiết.
1.1.2 Sự phát triển của CNC:
Trước những năm 1950, trên thế giới xuất hiện hai loại hình sản xuất công
nghiệp chính: (1) sản xuất loạt nhỏ và vừa, đặc trưng bởi các máy công cụ vạn năng
thao tác bằng tay, năng suất thấp, các chi tiết (sản phẩm) có tính đa dạng cao; (2)
sản xuất loạt lớn, thao tác tự động, sử dụng các máy công cụ được thiết kế chuyên
dụng và được điều khiển tự động nhằm tạo ra một chủng loại chi tiết ở số lượng lớn,
năng suất cao, chất lượng đồng nhất.
Một sản phẩm sẽ không thể tồn tại lâu trên thị trường nếu như không có sự cải
tiến về chất lượng, đặc tính và mẫu mã, hay nói cách khác, nếu như không có sự
thay đổi về thiết kế của nó. Nhìn chung, các máy công cụ và các hệ thống sản xuất
tự động thế hệ cũ đã không còn đáp ứng được nhu cầu .
Yêu cầu cấp thiết đặt ra tại thời điểm này là phải có một hệ điều khiển máy công
cụ mới, dựa trên các nguyên lý mới và dễ dàng thích nghi được với các biến thể
trong thiết kế và các tình huống sản xuất thực tế.
Hệ thống điều khiển mới này còn phải có khả năng điều khiển tự động với độ
chính xác cao chuyển động của dao cắt trong khi gia công biên dạng chi tiết, đặc
biệt là với các chi tiết lớn, phức tạp trong công nghiệp chế tạo ôtô và máy bay
những năm 1950. Muốn vậy hệ điều khiển phải xử lý nhanh các tín hiệu thu nhận
được. Sự xuất hiện của các máy tính điện tử số với tốc độ tính toán nhanh gấp hàng
trăm lần so với trước đây đã cho phép phát triển loại hệ thống điều khiển kể trên.
Năm 1940, William Webster cùng các kỹ sư tại Air Material Command kết luận:
sự tích hợp giữa máy tính số và các cơ cấu sécvô hiệu năng cao (high-performance

16. 16
servo-mechanism) là cần thiết cho sự ra đời của kỹ thuật gia công chính xác biên
dạng chi tiết.
Tới năm 1952, máy phay đứng đầu tiên với 3 trục NC điều khiển đồng thời
nhằm gia công kích thước 3D đã được MIT chế tạo thành công, có tên gọi là máy
điều khiển số- Numerical(ly) Control(led) Machine.
Trong những năm 1952-1955, các nghiên cứu sâu hơn được tiến hành dựa trên
sự phối hợp giữa MIT và Cơ quan Không lực Hoa Kỳ (U.S. Air Force- AF) nhằm
kiểm định và đánh giá hệ thống điều khiển máy NC mới này và khảo sát các ứng
dụng của nó trong các máy công cụ khác. Năm 1957, AF đã quyết định tự tài trợ
cho đề án sản xuất 100 máy phay NC cỡ lớn để chuyên chế tạo các thiết bị hàng
không với tổng trị giá lên tới 60 triệu USD.
Các máy NC kể trên đã được đưa vào hoạt động từ 1958-1960 tại một vài hãng
hàng không. Tuy nhiên chúng không phát huy được hiệu quả do các mạch điện tử
hệ điều khiển thời kỳ này hoạt động kém tin cậy, những sai sót trong khâu cài đặt và
vận hành máy, và cả sự yếu kém về kỹ thuật lập trình của người sử dụng.
Những khó khăn trên đã từng bước được khắc phục bằng việc cải tiến dần thiết
kế của hệ điều khiển NC (từ phía nhà chế tạo máy công cụ) và bằng việc đào tạo
nâng cao trình độ cho các lập trình viên, người vận hành và chuyên gia bảo dưỡng
(từ phía người sử dụng). Vấn đề trên hoàn toàn được giải quyết trong những năm
1961-1962. Bị thuyết phục trước những ưu thế vượt trội của kỹ thuật NC, các hãng
hàng không đã bắt đầu mua hoặc tự chế tạo các máy NC mới bằng nguồn kinh phí
riêng của mình.
Sự phát triển của kỹ thuật máy tính kéo theo sự giảm giá thành liên tục các thiết
bị phần cứng, và đến cuối những năm 1960, bộ nhớ ROM (Read Only Memory) đã
được áp dụng cho bộ điều khiển NC. Một chuỗi các chỉ dẫn thao tác được lưu trữ
trong bộ nhớ ROM, và có thể được truy cập, thực hiện bằng Đơn vị điều khiển máy
MCU (Machine Control Unit).
Khi kích thước của các bộ vi xử lý và máy vi tính ngày càng trở nên nhỏ gọn, thì
vào những năm 1970, một kỹ thuật mới đã xuất hiện nhằm tích hợp một máy tính
chuyên dụng vào bộ điều khiển NC-mang tên Điều khiển Số Máy tính bằng CNC
(Computer Numerical Control). Ngoài băng đục lỗ hay băng từ, chương trình NC
còn có thể được lưu trữ trên đơn vị bộ nhớ của bộ điều khiển hoặc được tiếp nhận từ
một máy tính riêng biệt khác. Hơn nữa, chương trình này hoàn toàn có thể được
chỉnh sửa và tối ưu hoá- một tiện ích không thể có tại các bộ điều khiển thế hệ cũ.
Bộ điều khiển NC còn cung cấp chẩn đoán lỗi trực tuyến về tình trạng máy và
truyền tin dễ dàng với nhiều thiết bị vào-ra và các máy tính khác.

17. 17
Hai hướng tiếp cận đã được phát triển để thực hiện truyền tin (communication)
giữa bộ điều khiển CNC và máy tính. Với Điều khiển Số Phân tán DNC
(Distributed Numerical Control), một chương trình gia công chi tiết hoàn chỉnh có
thể được gửi đến từ một máy tính và lưu trữ trên bộ điều khiển CNC trước khi nó
được thực hiện. Trong Điều khiển số Trực tiếp DNC (Direct Numerical Control),
chương trình còn có thể được gửi tới bộ điều khiển NC từng lệnh một (statement by
statement) trong khi đang thực hiện việc gia công chi tiết (theo thời gian thực). Sự
khác biệt giữa hai hướng tiếp cận này là kích thước chương trình NC cho hệ Điều
khiển Số Phân tán bị giới hạn bởi dung lượng đơn vị bộ nhớ bộ điều khiển NC. Còn
với hệ Điều khiển Số Trực tiếp, các thao tác trên máy NC phụ thuộc các tín hiệu gửi
đi từ máy tính. Thông thường một máy tính trung tâm (central computer) được
dùng để điều khiển một vài máy NC, vì thế hoạt động của các máy NC này sẽ phụ
thuộc nhiều vào mức độ hoạt động của máy tính trung tâm đó.
Bên cạnh sự phát triển của hệ điều khiển NC còn phải kể đến các phần mềm trợ
giúp lập trình NC. Như đã trình bày ở các phần trên, dữ liệu chính xác liên quan đến
các vị trí dịch chuyển dao liên tiếp trong quá trình gia công cần phải được đưa vào
chương trình NC. Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp, việc tính toán bằng tay
các số liệu này là không khả thi hoặc quá tốn kém. Sự khó khăn trong lập trình NC
còn do nhu cầu dịch dữ liệu vào các mã yêu cầu bởi nhiều bộ điều khiển NC khác
nhau.
Năm 1955, một nguyên mẫu của hệ thống lập trình NC phát triển bởi MIT đã
được kiểm định trên máy tính Whirlwind nhằm chỉ ra tính khả thi của việc sử dụng
máy tính trợ giúp lập trình NC. Năm 1958, Công cụ Lập trình Tự động APT
(Automatically Programmed Tool) dùng trên máy tính IBM ra đời dựa trên sự hợp
tác giữa MIT và Hiệp hội Công nghiệp Hàng không (Aerospace Industries
Association). Là một phần mềm đóng gói lớn nhất được sử dụng trong công nghiệp
những năm 1960, APT đã được dùng phổ biến trên các máy tính lớn (mainframe
computer) được cài đặt trong các phân xưởng chế tạo máy bay. APT tạo ra Dữ liệu
về Vị trí Dụng cụ cắt CLDATA (Cutter Location Data) theo định dạng tiêu chuẩn
và độc lập với các hệ điều khiển NC, do vậy nó tạo thuận lợi cho việc chuyển giao
các chương trình NC giữa các hệ điều khiển. Tuy trong quá trình phát triển APT đã
xuất hiện nhiều phiên bản mới, nhưng hiện nay chỉ có APT và COMPACT II được
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Riêng APT là ngôn ngữ lập trình NC duy nhất
được cả thế giới chấp nhận sau khi đã tiêu chuẩn hóa tại Mỹ năm 1974.
Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật thiết kế với sự trợ giúp máy tính CAD
(Computer-Aided Design) vào những năm 1960 đã cho phép các nhà thiết kế xây

18. 18
dựng các bản vẽ kỹ thuật trên màn hình CRT và tạo ra các mô hình hình học trên
máy tính.
Dữ liệu của mô hình CAD có thể còn được sử dụng để định nghĩa quỹ đạo cắt
NC với sự trợ giúp của các phần mềm lập trình NC xác định. Vì vậy nếu một hệ
CAD được cung cấp với các chức năng cần thiết cho việc biểu diễn một quỹ đạo cắt
NC dựa trên mô hình CAD đó, thì ta có thể xác định được một quá trình gia công
NC hiển thị trên màn hình CRT. Một hệ thống như vậy thường được gọi là hệ thống
Thiết kế có Trợ giúp Máy tính/ Sản xuất có Trợ giúp Máy tính CAD/CAM
(Computer-Aided Design/ Computer-Aided Manufacturing). Các hệ CAD/CAM
chưa được sử dụng rộng rãi cho tới trước năm 1980 do giá thành cao và độ tin cậy
còn thấp của các phần mềm CAD/CAM. Hiện nay các hệ CAD/CAM tổng quan
(general) và hướng NC (NC-oriented) với chất lượng tốt đã xuất hiện nhiều trên thị
trường.
1.2 Các khái niệm cơ bản:
1.2.1 Hệ trục tọa độ và trục NC:
Các trục điều khiển số (hay trục NC) là các hướng chuyển động chính (thẳng,
quay) mà theo các hướng đó thì chuyển dịch tương đối giữa máy, dao và phôi được
thực hiện và điều khiển bằng các lệnh NC.
Trong quá trình gia công, các điểm liên tiếp nhau mà dao cắt đi tới phải được
xác định trong chương trình NC. Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng
làm việc, người ta dùng một hệ tọa độ gồm 3 trục vuông góc từng đôi một X, Y,
Z giao với nhau tại điểm gốc 0. Với hệ tọa độ trên, bất kỳ điểm nào cũng đều
được xác định thông qua các tọa độ của nó. Hệ tọa độ máy do nhà chế tạo máy
xác định, thông thường nó không thể bị thay đổi.
Để xác định nhanh chiều của các trục tọa độ, ta có thể dùng quy tắc bàn tay
phải: ta đặt ngón tay giữa của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái
sẽ chỉ theo chiều trục X và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều trục Y.
+C
+B
+A
+Y
+X
+Z
+X
+Z
+Y
Khi trôc Z n»m ngang
Khi trôc Z th¼ng ®øng
+Z
+Y
+X
-Y
-X
-Z
Hình 1.1. Hệ thống các trục tọa độ theo quy tắc bàn tay phải.

19. 19
1.2.2 Phần cứng:
CPU, thiết bị nhập dữ liệu, thiết bị xuất dữ liệu, thiết bị nhớ dữ liệu là những
phần cứng cơ bản của hệ thông điều khiển số.
1.2.3 Phần mềm:
Phần mềm cho phép điều khiển phần cứng để khai thác khả năng của cả hệ
thống. Phần mềm vận hành (operating software) thực hiện chức năng giám sát logic,
biên tập phỏng đoán…
Phần mềm giao diện/ kết nối (interface software)
Phần mềm ứng dụng (Application software)
1.2.4 Các dạng điều khiển:
Trên các máy gia công điều khiển theo chương trình số, quãng đường chạy của
các dụng cụ hoặc chi tiết đã được cho trước một cách chính xác thông qua các chỉ
dẫn điều khiển trong chương trình NC. Tùy theo dạng của chuyển động giữa điểm
đầu và cuối của quãng đường này chạy này, người ta phân chia thành 3 dạng điều
khiển: điều khiển theo điểm, điều khiển theo đường và điều khiển theo đường viền..
Điều khiển theo điểm
Hình 1.2. Các dạng điều khiển
a, Điều khiển theo điểm được ứng dụng khi gia công theo các tọa độ xác định
đơn giản. Dụng cụ cắt sẽ thực hiện chạy dao nhanh đến các điểm đã được lập trình,
trong hành trình này dao không cắt vào chi tiết. Chỉ khi đạt tới điểm đích, quá trình
gia công mới được thực hiện theo lượng chạy dao đã lập trình.

20. 20
Z
X
Y
Ch¹y dao nhanh
Ch¹y dao c¾t
Hình 1.3. Điều khiển theo điểm
Tuỳ theo dạng điều khiển, các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau hoặc tất cả
các trục có chuyển động đồng thời nhưng không có mối quan hệ hàm số giữa các
trục. Khi các trục có chuyển động đồng thời, hướng của chuyển động tạo thành góc
45
. Sau khi một trong hai tọa độ đã đạt được thì trục thứ 2 sẽ được “kéo theo” đến
điểm đích.
Trên các máy CNC hiện đại đều có một cụm “nội suy chạy nhanh”. Điều đó có
nghĩa là việc định vị trong chuyển động chạy nhanh được thực hiện dưới một góc
bất kỳ trên một đoạn thẳng nối trực tiếp từ điểm bắt đầu tới điểm đích.
Y
XP1
P2
Y
XP1
P2
C¸c trôc ch¹y lÇn luît C¸c trôc ch¹y ®ång thêi
Hình 1.4. Các đường chạy trong điều khiển theo điểm.
Điều khiển theo điểm được ứng dụng trong các máy khoan tọa độ, các thiết bị
hàn điểm và các cơ cấu cấp chi tiết tự động đơn giản.
b, Điều khiển theo đường
Điều khiển theo đường bao hàm cả khả năng dịch chuyển của điều khiển điểm,
nghĩa là nó có thể đi tới một điểm bất kỳ nào trên mặt phẳng gia công bằng chuyển
động chạy dao nhanh. Ngoài ra nó còn cho phép thực hiện các chuyển động song
song với các trục máy với lượng chạy dao đã lập trình cho dao cắt gọt liên tục tạo
nên bề mặt gia công.
Z
X
Y
Z
X
C¸c ®¦êng ch¹y khi phay C¸c ®¦êng ch¹y khi tiÖn
Hình 1.5. Điều khiển theo đường.

21. 21
Trong các điều khiển theo đường mở rộng, 2 trục của máy chuyển động với tốc
độ như nhau đồng thời ta có thể gia công được bề mặt côn 45
.
Dạng điều khiển này có ứng dụng chủ yếu trên các máy phay và máy tiện.
Ngoài ra còn dùng trên máy cắt bằng điện cực dây đơn giản.
c, Điều khiển theo đường viền
Điều khiển theo đường viền bao gồm cả khả năng của điều khiển theo điểm và
điều khiển theo đường. Bằng dạng điều khiển này, ta có thể tạo ra các đường viền
hoặc đường thẳng tùy ý trong một mặt phẳng hoặc không gian. Điều này đạt được
nhờ chuyển động đồng thời của các bàn trượt máy theo 2 hoặc nhiều trục và giữa
các trục này có mối quan hệ hàm số.
Các trường hợp ứng dụng điều khiển theo đường viền gồm có: các máy tiện,
phay; các trung tâm gia công; và các máy vẽ hoặc máy cắt bằng sợi đốt.
Tuỳ theo số lượng các trục được điều khiển đồng thời mà điều khiển theo đường
viền được chia thành: điều khiển 2D, điều khiển 2 ½ D, điều khiển 3D và dạng điều
khiển có nhiều hơn 3 trục điều khiển đồng thời (4D và 5D).
Điều khiển 2D cho phép thực hiện một đường viền nào đó của dụng cụ cắt trong
một mặt phẳng gia công, ví dụ chạy dao trong mặt phẳng XY. Còn trục thứ ba được
điều khiển độc lập với 2 trục kia.
Z
X
Y
Z
X
TiÖnPhay
Hình 1.6. Điều khiển theo đường viền 2D.
Điều khiển 2 ½ D
Dạng điều khiển này cho khả năng thực hiện các chuyển động nào đó của dụng
cụ cắt theo bề mặt gia công. Chẳng hạn thông qua các chức G trong chương trình
NC ta có chuyển bề mặt gia công từ XY sang XZ. Trên máy phay đứng CNC, trục Z
được điều khiển từng nấc để gia công các bề mặt trên mặt phẳng XY có chiều sâu
khác nhau.
Z
X
Y
Gia c«ng trong
mÆt ph¼ng YZ
Gia c«ng trong
mÆt ph¼ng XY
Hình 1.7. Điều khiển theo đường viền 2 ½ D.

22. 22
Điều khiển 3D
Bằng điều khiển 3D ta có thể thực hiện các chuyển động của dụng cụ cắt trong
một không gian 3 kích thước. Bằng việc điều khiển tất cả các trục máy chuyển động
đồng thời, người ta có thể tạo ra bất cứ đường viền 3D trên máy phay.
Z
X
Y
Hình 1.8. Điều khiển theo đường viền 3D.
Điều khiển 4D và 5D
Ở dạng điều khiển này, ngoài các trục tịnh tiến X, Y, Z thì ở đây còn có các trục quay,
các bàn quay cũng được điều khiển số. Nhờ điều khiển 4D và 5D người ta có thể gia công
các chi tiết phức tạp như các khuôn rèn dập, các khuôn đúc áp lực hoặc cánh tuabin.
X
C
Z
Y
B
C¸nh tuabin thuû lùc
Z
(a) (b)
XY
A
Hình 1.9. Điều khiển theo đường viền 4D và 5D.
1.3 Các hệ thống điều khiển số máy công cụ:
Trong các hệ thống điều khiển số, mỗi dịch chuyển hành trình đều được cơ cấu
chấp hành thực hiện ứng với các “giá trị xung”- nghĩa là được điều khiển theo số.
Sử dụng hệ thống điều khiển số nhằm các mục đích:
- Tự động hóa các thiết bị sản xuất với khả năng linh hoạt cao (điều chỉnh nhanh
các máy, dây chuyền để thay đổi đối tượng gia công)
- Hiệu chỉnh nhanh chóng, dễ dàng chương trình gia công khi chi tiết có sự thay
đổi về kết cấu
- Tổ chức lập trình tập trung (có thể ngoài phân xưởng) và chuyển chương trình
gia công từ trung tâm tới phân xưởng bằng điện thoại, fax ...
- Lưu trữ và sử dụng lại các chương trình

23. 23
- Lập trình tự động (với sự trợ giúp của máy tính) để nâng cao năng suất và độ
chính xác gia công
Hệ thống điều khiển số được chia thành các loại: hệ thống điều khiển NC, hệ
thống điều khiển CNC, hệ thống điều khiển DNC (trực tiếp, phân tán) và hệ
thống thích nghi.
1.3.1. Hệ thống điều khiển NC
Ngày nay các máy công cụ trang bị hệ thống điều khiển NC vẫn còn thông
dụng. Đây là hệ điều khiển đơn giản với số lượng hạn chế các kênh thông tin. Trong
hệ thống NC này các thông số hình học của chi tiết, các lệnh điều khiển máy được
cho dưới dạng dãy các con số.
Nguyên tắc làm việc của hệ thống điều khiển NC như sau: sau khi mở máy,
các lệnh thứ nhất, thứ hai được đọc. Chỉ sau khi kết thúc quá trình đọc máy mới
thực hiện lệnh thứ nhất, trong khi đó thông tin của lệnh thứ hai vẫn nằm trong bộ
nhớ của hệ điều khiển. Sau khi hoàn thành xong lệnh thứ nhất, máy bắt đầu thực
hiện lệnh thứ hai (lấy ra từ bộ nhớ). Trong khi thực hiện lệnh thứ hai thì hệ điều
khiển sẽ đọc lệnh thứ ba (đưa vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa giải
phóng ra).
Nhược điểm chính của hệ thống điều khiển NC:
- Khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt, hệ điều khiển phải đọc lại tất cả
các lệnh từ đầu, do vậy có thể gặp phải sai số của bộ tính toán dẫn đến chất lượng
gia công không đạt yêu cầu.
- Do có nhiều câu lệnh được chứa trong băng đục lỗ hay băng từ mà khả
năng chương trình bị dừng lại (không chạy) có thể xảy ra thường xuyên.
- Do làm việc trong chế độ như vây mà băng đục lỗ hay băng từ sẽ nhanh
chóng bị bẩn và mòn, gây lỗi chương trình.
1.3.2. Hệ thống điều khiển CNC
Các hệ thống điều khiển NC có nhược điểm là kém linh hoạt. Những thay đổi về
chương trình chỉ có thể tiến hành thông qua việc sửa lại các băng đục lỗ tại phòng
lập trình vốn tốn nhiều thời gian và công sức. Điều này tất yếu dẫn đến làm tăng
thời gian dừng máy NC và giảm năng suất gia công.
Ngày nay các hệ thống điều khiển NC đã được thay thế ngày càng rộng rãi bằng
các hệ thống điều khiển CNC, mà đặc điểm chính của chúng là có sự can thiệp của
máy vi tính. Trong các hệ thống điều khiển này có 1 chương trình hệ thống CNC do
chính nhà sản xuất máy CNC cài đặt vào máy tính. Thông qua các phần mềm riêng
lẻ, ví dụ chương trình giải mã và hệ điều hành mà các chức năng CNC riêng lẻ được
thực hiện.

24. 24
Chương trình gia công có thể được nạp tất cả vào bộ nhớ một lúc hoặc từng lệnh
bằng tay từ bàn điều khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng chuyển
động riêng biệt mà còn cho nhiều chuyển động cùng lúc. Điều này cho phép làm
giảm số câu lệnh của chương trình, nâng cao độ tin cậy làm việc của máy.
Sau khi đã được đưa vào hệ thống điều khiển, chương trình gia công có thể
được gọi ra bất cứ lúc nào từ bộ phận lưu giữ chương trình mà không cần phải đọc
lại băng đục lỗ. Việc sửa chữa, thay đổi hay làm tối ưu chương trình có thể tiến
hành ngay tại máy bất cứ lúc nào. Các câu lệnh có thể được bổ sung, thay thế hoặc
chỉnh sửa lại.
Hệ thống điều khiển CNC có kích thước nhỏ gọn hơn, giá thành thấp hơn, đồng
thời lại có những đặc tính mới mà hệ thống điều khiển NC trước đó chưa có, chẳng
hạn cho phép hiệu chỉnh sai số cố định của máy (là nguyên nhân gây ra sai số gia
công). Ngoài ra trên các hệ thống điều khiển CNC hiện đại còn trang bị màn hình
đồ họa giúp mô phỏng động học quá trình cắt gọt trên máy công cụ CNC.
1.3.3. Hệ thống điều khiển DNC
DNC (Direct Numerical Control) biểu thị một hệ thống trong đó nhiều máy NC
được nối với 1 máy vi tính gia công thông qua đường dẫn dữ liệu.
Đặc điểm cơ bản của các hệ thống DNC hiện nay là cung cấp cho các máy NC
riêng biệt các thông tin điều khiển (hay các chương trình). Tất cả các chương trình
NC sẽ được sử dụng được lưu giữ trên các đĩa cứng của máy vi tính gia công (bố trí
trên hệ thống DNC) và có thể được gọi ra trực tiếp tùy theo nhu cầu của từng máy
NC.
M¸y tÝnh
trung t©m
M¸y c«ng cô
CNC
1
CNC
CNC
CNC
2
Hình 1.10. Hệ thống điều khiển DNC.
Trong sơ đồ trên, mỗi máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của
nó có nhiệm vụ chọn lọc, phân phối các thông tin (chiều mũi tên 1)- nghĩa là bộ tính
toán đóng vai trò là cầu nối giữa các máy công cụ và máy tính trung tâm.

25. 25
Đồng thời máy tính trung tâm có thể nhận được những thông tin từ các bộ điều
khiển CNC (chiều mũi tên 2) để hiệu chỉnh chương trình hoặc để đọc dữ liệu từ máy
công cụ.
Trong các phân xưởng có hệ thống DNC, các chương trình NC do phòng lập
trình làm và đưa thẳng vào trong máy tính. Phần lớn các hệ điều khiển NC có các
ngôn ngữ lập trình khác nhau, do vậy khi lập trình bằng tay cần phải có phần mềm
tương ứng cho việc biên dịch NC. Ngược lại, đối với lập trình bằng máy thì ứng với
từng kiểu điều khiển đòi hỏi phải có chương trình dịch riêng (bộ hậu xử lý-
postprocessor).
Ngoài ra, nếu phân xưởng có nhiều máy NC thì việc chuẩn bị tốt đồ gá và các
dụng cụ phụ chiếm vai trò hết sức quan trọng. Thông tin về các trang bị công nghệ
này được lưu giữ và điều hành trong một ngân hàng dữ liệu trung tâm của máy tính,
nên khi cần chúng có thể được gọi ra trên màn hình và được sử dụng để hiệu chỉnh
kích thước dụng cụ cắt khi chạy chương trình.
Các ưu điểm chính của hệ thống DNC:
- Có 1 ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin về chương trình chi
tiết gia công và dụng cụ.
- Truyền dữ liệu nhanh, tin cậy và phát huy tốt hiệu quả của các máy NC.
- Điều khiển và lập kế hoạch gia công.
- Có khả năng ghép nối vào các hệ thống gia công linh hoạt FMS.
1.3.4. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control)
Điều khiển thích nghi là điều khiển tự động quá trình gia công không có sự tác
động của người vận hành máy. Mục đích chính của nó là nhằm tự động thay đổi các
thông số gia công theo ảnh hưởng không thể dự kiến trước trong quá trình gia công.
Ví dụ khi kích thước các phôi đúc, rèn thay đổi hoặc lượng dư gia công cơ không
đều thì có thể gây biến dạng đàn hồi cho hệ thống công nghệ, sinh ra sai số gia
công. Muốn khắc phục điều này thì thiết bị điều khiển thích nghi phải thay đổi tốc
độ chạy dao cho phù hợp.
Tuỳ theo mục đích sử dụng, người ta phân chia các hệ thống điều khiển thích
nghi thành 2 loại:
- Điều khiển thích nghi cưỡng bức ACC (Adaptive Control Constrain):
dùng để điều khiển giới hạn của các thông số cắt gọt. Ví dụ, khi tiện côn hay phay
bề mặt hình chêm thì chiều sâu cắt thay đổi, do vậy lượng chạy dao và số vòng quay
của dao phải được điều khiển sao cho đảm bảo công suất cắt tối đa cho phép.
- Điều khiển thích nghi tối ưu ACO (Adaptive Control Optimation): dùng
cho việc tối ưu hóa các quá trình gia công nhằm giảm thời gian gia công và giảm

26. 26
chi phí gia công nhưng có chú ý đến nhiều yếu tố ảnh hưởng ngược nhau (như công
suất cắt cao sẽ làm giảm tuổi bền của dụng cụ cắt).
Hệ thống điều khiển thích nghi được ứng dụng rộng rãi cho các chức năng
bổ sung thêm của hệ điều khiển CNC như tự động theo dõi dụng cụ cắt và đo chi
tiết trong quá trình gia công.
Hình 1.11. Ứng dụng điều khiển thích nghi.
1.4. Nội suy (Interpolation)
Nội suy là việc tính toán các tọa độ trung gian dọc theo biên dạng cần gia
công. Các giá trị trung gian này sẽ làm đại lượng dẫn cho mạch điều khiển vị trí. Vì
vậy cần phải tính toán được giá trị trung gian của biên dạng gia công từ các dữ liệu
cho trước như: tọa độ điểm đầu cuối, tốc độ di chuyển….
1.4.1 Nội suy đường thẳng:
Dao được di chuyển từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình theo chuỗi đoan
thẳng. Khi lập trình chuỗi chuyển động thẳng, chỉ cần xác định toạ độ cuối của mỗi
đoạn, bởi vì điểm cuối của đoạn trước là điểm đầu của đoạn tiếp theo.
Nội suy đường thẳng theo 2 và 3 trục là phương pháp thông dụng nhất. Có thể nội
suy đường thẳng phối hợp đồng thời tối đa 5 trục (3 chuyển động thẳng, 2 chuyển
động quay) để 5thực hiện quĩ đạo chuyển động bất kỳ. Nội suy đường thẳng yêu
cầu 3 thông số: toạ độ điểm đầu, toạ ssộ điểm cuối và tốc độ di chuyển trên mỗi
trục.
Giả sử dao cần chuyển động từ điểm đầu PA đến điểm cuối PB theo một đường
thẳng với tốc độ chạy dao u xác định. Trong thời gian
u
L
T  , các đoạn đường thành
phần là  AE xx  và  AE yy  phải được thực hiện. Tọa độ vị trí của các điểm trung
gian cần được tính như một hàm số theo thời gian:
dt
T
yy
ydtVyy
dt
T
xx
xdtVxx
t
AE
A
t
yAt
t
AE
A
t
XAt






00
00
Py
Chi
tiÕt
Dao
c¾t
§Çu
®o
Bé biÕn
®æi
C¬
cÊuch¹y
dao

27. 27
Chia thời gian T thành các khoảng
N
T
t  đủ nhỏ ta được:










n
N
yy
yy
n
N
xx
xx
AE
At
AE
At
Hình 1.12. Nội đường thẳng (A là điểm xuất phát, E là điểm đích)
N càng lớn thì độ chính xác của phép nội suy càng cao.
Về lý thuyết, sử dụng nội suy đường thẳng có thể lập trình quĩ đạo chuyển động
cong bất kỳ nhưng lượng dữ liệu cần xử lý rất lớn. So với nội suy đường thẳng, nội
suy cung tròn, parabôn, đường xoắn hoặc đường cong bậc ba làm giảm đáng kể
lượng dữ liệu cần lập trình cho cùng quĩ đạo chuyển động.
Phần lớn các hệ CAD/CAM đều sử dụng phương pháp nội suy đường thẳng cho các
mặt cong phức tạp.
Hình 1.13. Các phương pháp nội suy trong hệ CAD/CAM
(a, Nội suy đường thẳng cho đoạn thẳng; b, Xấp xỉ đường tròn bằng đa giác
c, Xấp xỉ đường cong bởi nội suy đường thẳng)
1.4.2 Nội suy cung tròn:
Giả sử phương trình đường cong được biểu diễn theo theo tham số:







SinRy
CosRx
.
.
R: Bán kính đường cong (Hình 1.14)

28. 28
Hình 1.14. Nội suy vòng
Cần dịch chuyển theo đường cong trên với tốc độ chạy dao không đổi V. Biểu diễn
đường cong trên theo thời gian bằng tọa độ góc :







t
R
V
SinRy
t
R
V
CosRx
..
..
Vi phân phương trình trên:







x
R
V
R
R
V
dt
dy
y
R
V
R
R
V
dt
dx
.cos..
.sin..


Như vậy:











t
t
xdt
R
V
yy
ydt
R
V
xx
0
0
0
0
Chuyển qua tích phân số (thay các lượng vi phân bởi các gia số)














1
1
0
1
1
0
n
i
n
i
tx
R
V
yy
ty
R
V
xx
Trong đó








y
f
x
R
V
tx
R
V
x
f
y
R
V
ty
R
V
T
T
1
1
là các gia số thực hiện được của các đoạn đường
thành phần trong 1đơn vị thời gian ∆t và chúng phải nhỏ
hơn 1 đơn vị dịch chuyển.
Phép nội suy vòng sử dụng bộ tích phân số nên có xuất hiện sai lệch, nghĩa
là mỗi điểm tính toán thông qua nội suy không nằm chính xác trên đường cong
mà có thể ở lân cận. Điều kiện để giới hạn sai lệch là các điểm nội suy không
được vượt quá giá trị cho phép thể hiện bởi góc [ ] ( H1.14 ).
1.4.3 Nội suy parabol
Một đường parabol không gian được tạo bởi 3 điểm (hình 1.8). Điểm P2 là
trung điểm của P4 và P5, còn P5 lại là trung điểm của P1 và P3. P1 được biết từ
khối dữ liệu trước, P2 và P3 được đưa vào cùng với hai khối dữ liệu tiếp theo.

29. 29
Việc chuyển giữa hai hình parabol liên tục sẽ phối hợp tốt nếu biết rõ được tiếp
tuyến tại P3 của chung.
P4
P3
P1
P5
P2
L2
L1
Hình 1.15. Nội suy parabol
Nội suy parabol cơ bản chỉ được sử dụng khi gia công trên máy có 4, 5 trục tọa
độ, bởi vì dữ liệu dùng cho các chuyển động theo nhiều trục tọa độ này sẽ giảm
đi một cách đáng kể so với nội suy đường thẳng khi các bề mặt có độ phức tạp
cao.
1.4.4. Nội suy Spline
Phương pháp nội suy này không chỉ có khả năng xấp xỉ đường cong mà còn có
khả năng kết nối trơn láng các đường cong kế cận. Chương trình nội suy Spline rất
phức tạp, đòi hỏi khả năng xử lý cũng như yêu cầu về dung lượng bộ nhớ cao hơn
các phương pháp nội suy khác. Với công nghệ máy tính hiện đại có khả năng tính
toán và xử lý dữ liệu mạnh và giá thành không cao, sử dụng nội suy Spline hoàn
toàn không có trở ngại.
1.5 Chương trình chi tiết:
Những thông tin cần thiết để gia công một chi tiết được tập hợp một cách hệ thống
được gọi là chương trình gia công chi tiết.
1.5.1. Dữ liệu chương trình
- Dữ liệu hình học: Gồm các toạ độ xác định hình dáng và kích thước của chi tiết
gia công.
- Dữ liệu kỹ thuật: Là những dữ liệu xác định các điều kiện gia công: Tốc độ quay
trục chính, tốc độ chạy dao, bôi trơn.
1.5.2. Dạng chương trình
- Chương trình con
- Chương trình chính
1.5.3. Kích thước và các chức năng phụ
Các bản vẽ gia công thường dùng trong các phân xưởng trước đây phần lớn
không thích hợp cho việc lập trình NC. Do vậy trong các quy chuẩn về ghi kích
thước đã xác định rõ cần phải ghi kích thước theo tọa độ Đề-các đối với các chi

30. 30
tiết gia công trên máy NC. Quy chuẩn này sẽ giúp cho người lập trình dễ dàng
biến đổi các kích thước trên bản vẽ thành các thông tin dịch chuyển trong
chương trình NC.
Các thông tin về kích thước chi tiết gia công được thể hiện trên bản vẽ theo
hệ thống ghi kích thước tuyệt đối hoặc ghi kích thước theo gia số (hay tương
đối).
1.5.4. Kích thước tuyệt đối và kích thước gia số
Các bản vẽ gia công thường dùng trong các phân xưởng trước đây phần lớn
không thích hợp cho việc lập trình NC. Do vậy trong các quy chuẩn về ghi kích
thước đã xác định rõ cần phải ghi kích thước theo tọa độ Đề-các đối với các chi
tiết gia công trên máy NC. Quy chuẩn này sẽ giúp cho người lập trình dễ dàng
biến đổi các kích thước trên bản vẽ thành các thông tin dịch chuyển trong
chương trình NC.
Các thông tin về kích thước chi tiết gia công được thể hiện trên bản vẽ theo
hệ thống ghi kích thước tuyệt đối hoặc ghi kích thước theo gia số (hay tương
đối).
a, Ghi kích thước tuyệt đối
Kích thước tuyệt đối được so sánh với một điểm gốc cố định (thường là điểm 0
của chi tiết W). Nghĩa là tọa độ của một điểm bất kỳ có thể được xác định thông
qua các khoảng cách có dấu (signed distance) tính từ W.
0
17.677
25
0
17.677
25
0
0
12
20
68
10
20
40
Hình 1.16. Ghi kích thước tuyệt đối
b, Ghi kích thước theo gia số (tương đối)
Kích thước tương đối được so sánh với điểm ngay trước nó. Nghĩa là giá trị tọa
độ của một điểm được xác định thông qua các khoảng dịch chuyển tương đối
tính từ vị trí hiện tại.

31. 31
Hình 1.17. Ghi kích thước tương đối
Trên quan điểm gia công, việc lựa chọn hệ thống ghi kích thước nào phụ thuộc
vào dung sai kích thước yêu cầu cũng như mức độ dễ dàng khi tính toán hình
học phụ để viết ra chương trình NC. Vì vậy, người thiết kế khi ghi chuỗi kích
thước trên bản vẽ cần phải có quan điểm về gia công và kỹ thuật lập trình.
Chẳng hạn khi gia công các bộ giảm tốc, kích thước quan trọng thường là
khoảng cách giữa các trục truyền động (kèm dung sai chế tạo). Khi này người
thiết kế cần ghi kích thước theo hệ thống tương đối nhằm đảm bảo độ chính xác
kích thước yêu cầu. Tuy vậy, nếu ghi liên tiếp các kích thước trong chuỗi bằng
cách ghi tương đối thì lại có thể ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác gia công (do
có sai số tích lũy liên tiếp).
Ngoài hai cách ghi kích thước tuyệt đối và tương đối, người ta có thể sử dụng
cách ghi kích thước nhờ bảng trong trường hợp có quá nhiều các kích thước gia
công trên bản vẽ nhằm giúp việc biểu diễn chi tiết được rõ ràng, dễ hiểu hơn.
Khi này người ta thay thế các kích thước trên bản vẽ bằng các số thứ tự vị trí.
Những giá trị riêng của các điểm tọa độ được điền vào trong bảng tọa độ như là
các số liệu bổ sung, chẳng hạn: đường kính lỗ hoặc dung sai kích thước...
1.6. Thiết bị nhập dữ liệu
Thiết bị nạp chương trình trên máy CNC có thể là:
- Bộ đọc băng đục lỗ gắn với hệ CNC (perforated paper tape reader).
- Bộ đọc băng từ (magnetic tape reader).
- Ổ đĩa mềm, cổng RS232C.
- Ổ đĩa CD…
1.7. Giá thành và lựa chọn hệ thống CNC
Nhờ ứng dụng kỹ thuật vi điện tử, máy gia công CNC có các đặc trưng nổi bật
sau:

32. 32
- Mức độ tự động hóa cao.
- Tốc độ dịch chuyển thẳng và góc lớn (tương ứng 102
mm/phút và 103
vòng/phút), do vậy năng suất gia công trên các máy CNC cao và có thể gấp
đến 3 lần máy thường.
- Độ chính xác gia công cao, sai lệch giới hạn cỡ 10-3
mm, với máy thường sai
lệch này là 10-2
mm.
- Chất lượng gia công ổn định, độ chính xác lặp lại cao.
- Giảm thời gian gia công so với máy thường.
- Nhờ cấu trúc cơ khí cứng vững của máy, những vật liệu cắt hiện đại và năng
suất như hợp kim cứng hay gốm ôxit có thể được sử dụng trên máy CNC.
- Có khả năng thích nghi cao khi điều kiện sản xuất thay đổi, ví dụ khi chuyển
từ sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ sang sản xuất loạt vừa, loạt lớn hoặc hàng
khối, việc gia công trên máy CNC vẫn đảm bảo năng suất và hiệu quả kinh
tế.
Ngoài ra còn phải kể đến các ưu điểm khác như:
- Ít phải dừng máy vì lý do kỹ thuật, do vậy giảm đáng kể được chi phí tương
ứng.
- Chi phí kiểm tra máy nhỏ, giá thành đo kiểm giảm.
- Thời gian hiệu chỉnh máy ngắn.
- Không cần dùng các đồ gá và dưỡng (ví dụ đồ gá khoan).
- Gia công được các bề mặt phức tạp (cong, lồi, lõm 3D), các chi tiết rất lớn
(cánh máy bay) trên các trung tâm gia công mà không cần thiết phải thay đổi
đồ gá (cũng góp phần giảm chi phí gá đặt chi tiết và nâng cao độ chính xác
gia công).
- Có thể lặp lại chương trình gia công tùy ý.
Tuy nhiên ta cần phải chú ý một số các đặc điểm sau trên máy CNC:
- Việc chuẩn bị công nghệ gia công trên máy CNC khác với máy công cụ
thông thường, do phải lập trình NC theo ngôn ngữ máy.
- Máy rất đắt tiền- 1 chiếc máy CNC 3 trục NC (3D) nhập từ các nước Âu- Mỹ
có thể giá hàng trăm nghìn USD.
- Môi trường làm việc và chế độ bảo quản máy tương đối khắt khe. Các giá trị
cho phép về độ ẩm < 75%, nhiệt độ < 45
C.
- Vận hành máy tuy đơn giản (học các sử dụng nhanh), nhưng việc bảo dưỡng,
sửa chữa máy CNC lại khá phức tạp và tốn kém.
Do vậy khi khai thác vận hành máy CNC chúng ta phải đảm bảo được hiệu quả
kinh tế của chúng trong sản xuất. Cụ thể là:

33. 33
- Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các khâu thiết kế, chuẩn bị sản xuất và
thực hiện gia công chế tạo.
- Cần đào tạo nâng cao cho thợ chuyên môn. Các khoá đào tạo về kỹ thuật
CNC là hết sức cần thiết, vì máy móc chỉ hoạt động tốt nếu người sử dụng nó
có kiến thức đầy đủ và kỹ năng vận hành thành thục.
Ưu điểm chính của máy CNC chính là tính linh hoạt- thay đổi nhanh các chương
trình gia công với sự can thiệp tối thiểu bằng tay của con người, do các nguyên nhân
chính sau:
- Khả năng lặp lại các chương trình gia công thực hiện.
- Khả năng đưa vào trực tiếp các kích thước chi tiết và các số liệu hành trình
dao trên máy công cụ khi yêu cầu.
- Không còn các yếu tố hạn chế hành trình cơ khí như cam rãnh, chốt dừng
hay tấm mẫu, nghĩa là không cần mọi sự điều chỉnh cơ khí.
- Khả năng đưa vào các giá trị công nghệ tối ưu như tỷ số tiến dao, tốc độ trục
chính và tắt/mở dung dich trơn nguội mà thường bắt buộc do con người vận
hành.
- Việc điều khiển được máy tính hóa tất cả các chức năng phụ của máy chẳng
hạn như việc thay dao và cấp phôi tự động.
- Có khả năng lập trình các giá trị bù cho cả dụng cụ cắt và phôi khi chúng
được gắn trên miếng đỡ tiêu chuẩn.

34. 34
Chƣơng II: KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC
2.1. Một số khái niệm, định nghĩa:
Những năm cuối thể kỷ 20, công nghệ CAD/CAM-CNC đã trở thành một lĩnh
vực đột phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất công nghiệp. CAD (Computer Aided
Design- thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) và CAM (Computer Aided
Manufacturing – Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính) được ghép nối với nhau
thành một loại hình công nghệ cao, một lĩnh vực khoa học tổng hợp của liên nghành
vật liệu – cơ khí – điện tử - tự động hóa.
CNC (Computer Numberical Control): gia công có sử dụng điều khiển số
với sự trợ giúp của máy tính. Chu trình hình thành sản phẩm công nghiệp theo
phương thức hiện đại là ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM-CNC để thiết kế gia công và
lắp ráp sản phẩm đang trở thành trọng tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng
rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới.
2.2. Lịch sử phát triển của kỹ thuật CAD/CAM
Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ
máy tính và kỹ thuật đồ họa tương tác. Cuối năm 1950 CAD/CAM đã có những
bước phát triển đáng kể, khởi đầu có thể nói là tại viện công nghệ Massachusetts
(MIT) với ngôn ngữ lập trình cho máy tính APT (Automatically Programmed
Tools). Mục đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó được coi như là
một bước đột phá để tự động hóa quá trình sản xuất.
Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống CAD có
tên là TURNKEY được thương mại hóa, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm
phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên máy
tính có bộ nhớ khổng lồ và máy tính loại nhỏ.Tuy nhiên khả năng xủ lý thông tin,
bộ nhớ của chúng còn hạn chế nên các hệ thống CAD/CAM thời kỳ náy kém hiệu
quả, giá thành cao và chỉ được sử dụng trong một số ít lĩnh vực.
Năm 1983 máy IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lý tưởng về khả năng xử lý
thông tin, bộ nhớ, đồ họa cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ
CAD/CAM phát triển rất nhanh.
Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt những thành tựu đáng kể, rất
nhiều phần mềm đồ sộ được tung ra thị trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế
và sản xuất của nhiều nghành công nghiệp.
Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng đang có mặt trên thị trường như:
CIMATRON, PRO-ENGINEER, CATIA, MASTERCAM…
2.3. Các mối quan hệ của CAD/CAM
a, Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống.

35. 35
Trong công nghệ truyền thống, các mặt cong 3D phức tạp được gia công trên máy
vạn năng theo phương pháp chép hình sử dụng mẫu hoặc dưỡng. Do vậy qui trình
thiết kế và gia công bao gồm có 4 giai đoan phân biệt :
Hình 2.1. Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống
1. Tạo mẫu sản phẩm,
2. Lập bản vẽ kỹ thuật,
3. Tạo mẫu chép hình,
4. Gia công chép hình.
Qui trình này có những hạn chế:
- Khó đạt được độ chính xác gia công, chủ yếu do quá trình chép hình,
- Dễ dàng làm sai do nhầm lẫn hay hiểu sai vì phải xử lý một số lớn dữ liệu,
- Năng suất thấp do mẫu được thiết kế theo phương pháp thủ công và qui
trình được thực hiện tuần tự: tạo mẫu sản phẩm - lập bản vẽ chi tiết
- tạo mẫu chép hình - phay chép hình.
b, Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM.
Sự phát triển của phương pháp mô hình hoá hình học cùng với thành tựu của
công nghệ thông tin, công nghệ điện tử, kỹ thuật điều khiển số đã có những ảnh
hưởng trực tiếp đến công nghệ thiết kế và gia công tạo hình:
Hình 2.2. Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

36. 36
- Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ và tạo bản vẽ với sự trợ giúp của máy vi
tính.
- Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học trực tiếp từ giá trị lấy
mẫu 3D.
- Mẫu chép hình được thay thế bằng mô hình toán học - mô hình hình học lưu trữ
trong bộ nhớ máy vi tính và ánh xạ trên màn hình dưới dạng mô hình khung lưới.
- Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số (CAM). Về công
nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công
nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu bằng mô hình hoá hình học. Kết quả
là mẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình hình
học số (Computational Geometric Model - CGM) và gia công điều khiển số. Mặt
khác khả năng kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công
thích hợp (gia công thô, bán tinh và tinh). Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các
khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống
được khắc phục vì rằng:
• Bề mặt gia công đạt được chính xác và tinh xảo hơn.
• Khả năng nhầm lẫn do chủ quan bị hạn chế đáng kể.
• Giảm được nhiều tổng thời gian thực hiện qui trình thiết kế và gia công tạo hình.
c, Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ tích hợp (CIM).
Từ công nghệ CAD/CAM ta dễ dàng thực hiện ý tưởng liên kết mọi thành
phần trong một hệ thống tích hợp (Hình 1.6). Theo công nghệ tích hợp, công việc
mô hình hoá hình học - vẽ - tạo bản vẽ được tích hợp trong CAD; kết quả mọi thông
tin về hình dáng được lưu lại dưới dạng CGM, lưu trữ trong cơ sở dữ liệu trung tâm.
Công nghệ tiên tiến nhất có khả năng hỗ trợ thực hiện toàn bộ qui trình thiết kế và
chế tạo theo công nghệ tích hợp:
Hình 2.3. Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CIM

37. 37
- Cho phép thiết lập mô hình hình học số CGM trực tiếp từ ý tưởng về hình dáng.
- Được trợ giúp bởi thiết bị đồ hoạ mạnh và công nghệ tô màu, tạo bóng hiện đại.
- Có khả năng thực hiện các chức năng phân tích kỹ thuật; liên kết với các thiết bị
tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể; lập trình chế tạo; điều khiển quá
trình gia công điều khiển số; lập qui trình lắp ráp; tạo phôi,...
2.4. Mục tiêu, ý nghĩa của hệ thống CAD/CAM
Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một mô
hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biễu diễn chi tiết. Từ bản vẽ chi tiết, việc
triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề liên
quan đến dụng cụ và phương pháp thực hiện.
Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp
nhau và được phân biệt bởi kết quả của nó.
* Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác
nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng. Các phần
mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia thành
hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ.
* Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí. Trong CAM không truyền đạt
một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc. Việc chế tạo
bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất của trang thiết
bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá
và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí.

38. 38
Chƣơng III: HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC
3.1 Các hệ thống mã hóa thông tin
Thông tin được mã hóa bằng các giá trị hoặc những diễn biến giá trị của các
thông số tín hiệu. Một hệ thống tín hiệu chỉ chấp nhận những giá trị số- rời rạc-xác
định gọi là các tín hiệu số. Hệ điều khiển làm việc với các tín hiệu số mà ta đang
nghiên cứu chính là hệ thống điều khiển số. Thông thường thông tin được mã hóa
bằng các hệ mã hóa như nhị phân, thập phân….
3.1.1 Hệ mã hóa nhị phân
Hệ nhị phân có cơ số hệ thống là 2, nó có một ý nghĩa đặc biệt trong kỹ thuật
xử lý tin. Giá trị con số 100 được biểu thị trong hệ thống này như sau:
11001002.02.02.12.02.02.12.1100 0123456
2 
Các giá trị con số muốn biểu diễn chỉ cần 2 giá trị 0 và 1, chúng sẽ được kỹ thuật
thực hiện tương đối đơn giản. Ví dụ cấp dòng năng lượng là ứng với giá trị 1, ngắt
dòng năng lượng là ứng với giá trị 0
3.1.2 Hệ mã hóa thập phân – nhi phân
Hệ thập phân có cơ số là 10, ví dụ 012
10 10.010.010.1100  . Hệ thập phân
chứa được nhiều dung lượng nhưng lại phức tạp trong tính toán.
Do vậy hiện nay hay dùng hệ thập – nhị phân (BCD-Binảy Code Decimal), tức là
cho các số hệ thập phân được mã hóa bằng hệ nhị phân. đơn giản là: các số hàng
đơn vị, chục, trăm, nghìn,... được viết thành dạng giống số nhị phân với các cơ số 8,
4, 2, 1 (với mã 8421) và hệ số là 1.
VD: Số 34 trong hệ thập phân viết thành mã BCD 8421 là:
3 = 0011; 4 = 0100; như vậy 34(decimal) = 0011 0100 (BCD)
Ở đây dùng bốn số hệ nhị phân (bốn bit) để mã hoá một số hệ thập phân có giá trị
nằm trong khoảng từ 0..9. Như vậy ở đây ta không dùng hết các tổ hợp có thể có
của 4 bit.
3.1.3. Hệ mã hóa băng đục lỗ
Băng đục lỗ là các băng giấy hay băng vật liệu nhân tạo, chiều rộng 1inch (1
inch = 1” = 25.4 mm), được dùng để ghi và khai thác dữ liệu. Các dữ liệu được
ghi vào hoặc đọc ra trên băng đục lỗ một cách tuần tự (không thể truy cập ngẫu
nhiên tới vị trí tùy ý). Dung lượng tin ghi vào khoảng 15 bit/cm2
, tuy nhiên
thông tin khi đã ghi vào thì ta không thể chỉnh sửa được. Tốc độ đọc dữ liệu ra
có thể đạt 120 ký tự/giây.
3.1.4. Hệ mã hóa mã vạch

39. 39
Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt mà
máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng
của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày
nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay
chúng ẩn trong các hình ảnh. Thay vì việc phải đánh một chuỗi dữ liệu vào phần
nhập liệu của máy tính thì người thao tác chỉ cần quét mã vạch cho thiết bị đọc mã
vạch.
3.1.5. Băng từ
Băng từ là các dải băng nhiễm từ được quấn trong một casset, cũng được dùng
để ghi và khai thác dữ liệu. Việc ghi dữ liệu vào hoặc đọc dữ liệu ra cũng được
tiến hành theo một trình tự xác định chặt chẽ (truy cập tuần tự). Dung lượng tin
ghi 1250 bit/cm2
. Tốc độ đọc 400-3000 ký tự/giây. Đặc tính: tuy dễ chỉnh sửa
hoặc xoá thông tin nhưng lại dễ bị nhiễm bẩn gây mất dữ liệu.
3.2 Hệ thống đo dịch chuyển
3.2.1. Các đặc điểm của hệ thống đo
Mỗi một trục chuyển động được điều chỉnh của một máy cnc cần một thiết bị
đo, chúng thông báo cho mach điều khiển từng vị trí thật – tức thời của bàn máy
hoặc hộp xe dao khi tiện. Các đại lượng phải đo ở đây là những đoạn đường trong
chuyển động thẳng và các góc trong chuyển động quay có điều chỉnh.
Các phương pháp đo vị trí được ứng dụng trên máy CNC:
- Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng tương tự: đoạn đường hay góc cần đo được
chuyển liên tục thành một đại lượng vật lí tương thích, ví dụ chuyển đổi thành điện
áp hay cường độ dòng điện.
- Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng số: Đoạn đường hay góc cần đo được chia
thành các yếu tố đơn vị có độ lớn như nhau. Quá trình đo chính là việc đếm hay
- Phương pháp đo vị trí trực tiếp.
- Phương pháp đo gián tiếp.
- Phương pháp đo vị trí tuyệt đối.
- Phương pháp đo vị trí tuyệt đối
theo chu kì
- Phương pháp đo gia số.

40. 40
3.2.2. Hệ thống đo trực tiếp
Hệ thống đo trực tiếp là phương pháp đo bám sát các vị trí cần đo hay các biến đổi
vị trí, không cần đến các dẫn động cơ khí trung gian.
Hệ thống đo được ghép trực tiếp với chuyển động cần đo. Phương pháp đo vị trí
trực tiếp có độ chính xác cao vì giữa đại lượng cần đo và dụng cụ đo không có khe
hở hay các biến dạng dẻo.
Hình 3.1. Hệ thống đo trực tiếp
Về cấu trúc, nguyên tắc đo so sánh Abbe`she comparatorprinzip ( Phần kiểm và
thước đo gá lắp trên một trục) trong nhiều trường hợp khó thực hiện được. Để đàm
bảo các lỗi (do sự bố trí các phần tử đo tạo ra) đủ nhỏ, các khe hỏ dẫn động của
đường hướng bàn máy phải nằm trong giới hạn cho phép.
3.2.3. Hệ thống đo gian tiếp
Trong phương pháp đo này, thay cho các biến đổi vị trí tịnh tiến cần đo, một vị
trí tịnh tiến cần đo, một chuyển động quay quay tương ứng sẽ được đo. Chuyển
động quay gắn liền với chuyển động tịnh tiến chẳng hạn như chuyển động quay của
vít me chạy dao. Hay là một chuyển động chạy dao thẳng được biến thành chuyển
động quay nhờ bộ truyền bánh răng-thanh răng.
Các lỗi thường mắc phải là đo sai lệch bước vít me, độ ăn khớp khi đảo chiều
hay khe hở ăn khớp giữa 2 má răng trong bộ truyền TB-BR bị đưa trực tiếp vào lỗi
của phép đo. Lỗi của phép đo phải nằm trong giới hạn cho phép, thông qua việc chế

41. 41
tạo các bộ truyền với độ chính xác đủ lớn, hoặc được bù lại thông qua các yếu tố
hiệu chỉnh đã được ghi trong chương trình điều khiển.
Hình 3.2. Hệ thống đo gián tiếp
a, Đo vị trí gián tiếp thông qua bộ truyền bánh răng thanh răng, 5: Cảm biến
góc quay, 6: thanh răng đo
b, Đo vị trí gián tiếp thông qua vít me chạy dao, 3: cảm biến góc quay, 4:
vít me đai ốc bi.
3.2.4. Hệ thống đo tuyệt đối
Trong phương pháp đo này, mỗi một giá trị đo đều được so với điểm 0 của
thước đo và có dấu hiệu riêng. Trong phương pháp đo vị trí tuyệt đối, ứng với mỗi
vị trí trong phạm vi đường dịch chuyển là một thang điện áp đặc biệt.
Trong phương pháp đo này mỗi một gia số vị trí được đánh dấu riêng bằng mã nhị
phân. Ưu điểm của phương pháp đo vị trí tuyệt đối là tại mỗi thời điểm đo hoặc sau
mỗi lần mất điện áp, vị trí tuyệt đối so với điểm 0 được nhận biết ngay. Nhưng mặt
khác, các hệ thống đo vị trí tuyệt đối thường tốn kém về cấu trúc, bởi thế, trong các
thiết kế mới, chúng hầu như không được ứng dụng nữa.
3.2.5. Hệ thống đo gia số
Toàn bộ phạm vi dịch chuyển được chia thành các bước tăng ( gia số-
incremets ) không có dấu hiệu riêng, có độ lớn như nhau. Vị trí thật được đưa ra bởi
tổng các bước tăng đã đi qua. ở đây, các gia số vượt qua phải được cộng với nhau
hoặc trừ đi cho nhau tùy theo chiều chuyển động. Tiêu hao và giá thành của các hệ
thống đo vị trí kiểu gia số phải chăng. Nhược điểm của chúng là khi đóng mạch
điều khiển, vị trí thật lúc đó không nhận biết được. Trước khi đo vị trí phải đưa về
một điểm gốc 0 cố định. Sau khi đưa về gốc 0, hệ thống đo vị trí kiểu gia số làm
việc theo nguyên tắc đo tuyệt đối.
3.3 Cấu tạo của hệ thống đo
3.3.1. Hệ thống đo cảm ứng

42. 42
Hình 3.3. Nguyên tắc cảm ứng
Quanh một thước đo có dòng xoay chiều chạy qua, hình thành một trường điện
từ biến thiên. Từ trường biến thiên này làm xuất hiện trên một thước đo dẫn điện
khác một điện áp. Điện áp cảm ứng phụ thuộc vào cường động từ trường và do đó
phụ thuộc vào khoảng cách giữa 2 vật. Thước đo cảm ứng quay (Resolve) ứng dụng
nguyên tắc cảm ứng này để đo vị trí theo kiểu gián tiếp.
Hình 3.4. Thước đo cảm ứng quay
Trên đây là sơ đồ của một thước đo cảm ứng quay không có vành quét. Một
stato 2 phía có 2 cuộn dây quấn, các cuộn dây của nó đặt thẳng đứng trên nhau. Hai

43. 43
cuộn dây của stato được cấp các điẹn áp xoay chiều lệch pha về điện 0
90 : sin1U
hoặc cos1U ; Tần số phổ biến là 2,5 KHz.
Từ trường biến thiên hình thành, gây cảm ứng trong cuộn dây rôt một điện áp
U2. độ lớn của nó phụ thuộc vào góc quay của cuộn day roto đối với vectơ từ
trường.
Điện áp cảm ứng trong cuộn roto được chuyển qua một biến thế quay không
có vành quét. Tín hiệu điện áp tỷ lệ với góc quay của roto resolve cấp ra chỉ cho
được giá trị đo tuyệt đối trong phạm vi của một độ chia trên roto. Vậy Resolve là
những hệ thống đo làm việc theo kiểu tuyệt đối chu kỳ. Thông thường một biến đổi
vị trí thẳng trên độ dài 2mm tương đương với một vòng quay của roto resolve. Để
thích ứng được với vít me trục chạy dao, các truyền động đo cho resolve phải đảm
bảo không có khe hở và do đó cần bảo dưỡng thường xuyên.
3.3.2. Hệ thống đo quang điện
Hệ thống đo vị trí kiểu gia số thường làm việc theo nguyên tắc quang điện.
Theo phương pháp dọi phản quang, một tia sang dọi qua một thước đo, trên đó có
những vạch chia phản quang và không phản quang thay đổi kế tiếp nhau. Tia sang
gặp phải vạch phản quang sẽ bị phản hồi lại và được tế bào quang điện tiếp thu.
Trong phương pháp soi thấu, trên thước đo có những vạch soi thấu và không thấu
đặt kế tiếp nhau. Ở đây ta tìm hiều cấu trúc của một hệ thống quang điện soi thấu:
Hình 3.5. Thước đo chiều dài theo nguyên tắc quang - điện
Hình 3.6. Thước đo góc theo nguyên tắc quang - điện

44. 44
Đầu kích quang gồm một thiết bị chiếu sáng, một thấu kính hội tụ, một lưới
chia kích quang và các phần tử tiếp thụ kích thích (các tế bào quang điện). Khi đầu
kích quang có chuyển động tương đối so với thước đo, thước này chạy giữa thấu
kính hội tụ và lưới chia, sẽ xuất hiện một tín hiệu dạng hình sin. Nhờ các tế bào
quang điện bố trí thành 2 hàng trên nhau, đặt lệch nhau một phần tư độ chia , ta
nhận được 2 tín hiệu lệch pha nhau 90, qua đó hệ điều khiển có thể nhận biết được
chiều chuyển động. Trong các hệ thống đo vị trí kiểu gia số, khi mất điện áp nguồn,
các giá trị đo vị trí bàn máy cũng mất theo. Để tái hiện được số đo này, thước đo có
thể được trang bị them một hay nhều mốc đo chuẩn. Các tín hiệu đầu ra của hệ
thống đo chiều dài theo phương pháp quang điện được khuếch đại trong một bộ tạo
xung điện tử và tạo thành dạng xung chữ nhật. Tùy theo chu kỳ và độ chia đòi hỏi,
các tín hiệu được nội suy tương tự và chia nhỏ thêm 5 lần hoặc 25 lần.
Hình 3.7. Biểu đồ hình thành xung điện áp của hệ thống đo quang - điện

45. 45
CHƢƠNG IV: CÁC MÁY CỘNG CỤ CNC

46. 46
4.1 Các khai niệm cơ bản
4.1.1. Máy công cụ thông thường
Máy công cụ thường: do công nhân có tay nghề điều khiển bằng tay. Do phải
đọc bản vẽ chi tiết, sử dụng các thông số của máy dựa trên kinh nghiệm bản thân,
nên chất lượng và năng suất gia công phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của người
vận hành máy hay tay nghề của người công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế so với
máy NC và máy CNC nhưng các máy công cụ thông thường vẫn còn được sử dụng
rất rộng rãi với lí do là giá thành thấp và thuận tiện cho việc sửa chữa và cho nền
sản xuất ở trình độ thấp.
4.1.2. Máy công cụ NC
Đối với các máy NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bởi
các chương trình đã được lập sẵn. Các máy công cụ NC rất thích hợp cho dạng sản
xuất loạt nhỏ và trung bình.
Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử. Thông tin đầu vào chứa trên
các băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trước
kết thúc, máy đọc tiếp các khối lệnh tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần
thiết. Máy công cụ NC chỉ thực hiện các chức năng nội suy thẳng, nội suy cung tròn
và chạy doc theo băng. Các máy NC không có chức năng lưu giữ chương trình.
4.1.3. Máy công cụ CNC
Máy CNC là bước phát triển cao của máy NC. Các máy CNC có một máy tính
để thiết lập phần mềm dùng để điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các
chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ. Khi gia
công, máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy. Máy công cụ CNC có khả năng
thực hiện các chức năng nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt
parabol và bất kì mặt bậc3 nào. Máy công cụ CNC cũng có khả năng bù chiều dài
và đường kính của dụng cụ. Như vậy máy CNC có tính linh hoạt cao- thay đổi
nhanh các chương trình gia công với sự can thiệp tối thiểu bằng tay của con người
4.1.4. Hệ trục tọa độ trên máy công cụ CNC
+C
+B
+A
+Y
+X
+Z
+X
+Z
+Y
Khi trôc Z n»m ngang
Khi trôc Z th¼ng ®øng
+Z
+Y
+X
-Y
-X
-Z
Hình 4.1. Hệ tọa độ

47. 47
Ký hiệu các trục NC và chiều các chuyển động trên máy CNC đã được tiêu
chuẩn hóa theo ISO R841 như sau: Các chuyển động chính của máy công cụ ĐKS
thiết lập theo các trục tọa độ X,Y và Z
Trong đó
- Trục Z chạy song song trục chính của máy, có chiều dương chạy từ chi tiết
đến dụng cụ (hay dụng cụ chạy xa khỏi chi tiết )
- Trục có phương theo phương bàn trượt dài nhất và luôn luôn vuông góc với
trục Z
- Trục Y cùng với các trục X và Z lập thành hệ trөc tọa độ tuân theo quy tắc
bàn phải
Trên các máy công cụ ĐKS còn có các trục quay như trục của bàn quay, ụ quay
… Ngoài các chuyển động tịnh tiến X,Y và Z còn có các trục quay tương ứng:.
- 3 trục quay cơ bản A, B, C tương ứng quay xung quanh các trục X, Y, Z.
Chiều dương được quy ước như sau: nếu ta nhìn theo hướng dương của 1
trục thẳng (X, Y, Z) thì chuyển động quay thuận chiều kim đồng hồ là
dương.
- 3 trục thẳng NC thứ 2 là U, V, W, trong đó các trục U, V, W theo thứ tự bắt
buộc phải song song với 3 trục thẳng cơ bản X, Y, Z.
- 3 trục thẳng NC thứ 3 là P, Q, R, trong đó các trục P, Q, R theo thứ tự không
nhất thiết phải song song với 3 trục thẳng cơ bản X, Y, Z.
- Ngoài ra có thể còn có: trục NC thứ 4 (D), thứ 5 (E)…có đường tâm quay
song song với các trục quay cơ bản A, B…
Tuy nhiên các quy ước trên chỉ áp dụng được khi ta coi chi tiết đứng yên và dao cắt
chuyển động. Lý do ở đây là hệ tọa độ cơ bản được gắn liền với chi tiết và thường
là cố định. Ví dụ trên máy phay, rõ ràng chi tiết thực hiện chuyển động chính,
nhưng để đơn giản hóa việc lập trình, ta coi chi tiết đứng yên còn dụng cụ cắt thì
dịch chuyển. Ta gọi đó là chuyển động tương đối của dụng cụ cắt.
Dưới đây là mô tả cụ thể hệ thống các trục tọa độ và chuyển động trên máy phay
CNC và máy tiện CNC.
Trên máy phay CNC, trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị (khoảng dịch
chuyển dài nhất), nằm song song với bàn máy (bàn kẹp chi tiết). Trục Y là trục thứ
hai trong mặt phẳng định vị, nằm vuông góc với bàn máy. Chuyển động của các
trục X, Y đều do bàn máy thực hiện, nếu nhìn từ phía trước bàn máy thì chiều
dương trục X hướng sang trái, chiều dương trục Y hướng về phía người vận hành
máy. Trục Z luôn trùng với chuyển động chính (do nhà chế tạo máy quy định sẵn).
Chiều dương của trục Z hướng từ chi tiết tới dao cắt, nghĩa là trong chuyển động
theo chiều âm trục Z (do đầu trục chính thực hiện), dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi tiết.

48. 48
Máy phay trục đứng 3D CNC: có một trục chính cứng (phương thẳng đứng) và 3
trục NC X, Y, Z được điều khiển theo các lệnh số.
X
Y
Ph«i
Dao phay
Bµn m¸y
ZS
Hình 4.2. Các trục NC trên máy phay đứng 3D
Ứng dụng chính của máy phay 3D là để phay các bề mặt cong lồi lõm 3D. Nếu máy
có trục Z được cố định theo từng nấc thì gọi là máy phay 2 ½ D CNC. Nó được ứng
dụng để gia công các bề mặt có đáy phẳng.
Trên máy tiện CNC, trục Z nằm trùng với trục chính công tác, trục X chạy ngang
qua điểm 0 chi tiết W (được xác định bởi người lập trình, thông thường nằm trên
mặt giới hạn bên phải của biên dạng gia công chi tiết). Ở các máy có đầu kẹp dao
rơvonve nằm phía trước đường tâm trục máy thì chiều dương trục X hướng vào
người vận hành, còn trên máy có đầu rơvonve nằm về phía sau đường tâm trục thì
chiều dương trục X ngược lại. Có thể nhận biết chiều dương của các trục X, Z theo
cách đơn giản sau: trục X dương theo phương đường kính gia công tăng lên, trục Z
dương theo phương dao cắt dời xa trục chính. Các chuyển động theo hai trục X, Z
đều do đầu dao rơvonve thực hiện.
Máy tiện 2 trục NC với trục X theo phương kích thước đường kính, trục Z theo
phương kích thước chiều dài. Đây đều là các dịch chuyển thẳng. Ngoài ra, nếu là
máy tiện 3D CNC còn được bổ sung thêm một trục NC thứ ba: đó là chuyển động
quay C do trục chính thực hiện, C theo chiều âm khi nhìn dao cắt từ trục chính thì
chuyển động cái đinh ốc tiến về phía trước.
+Z
+X
W
Ph«i
M©m cÆp
-C
+Z
+X
W
W +Z
+X
Dao tiÖn n»m
phÝa trªn ®¦êng t©m
trôc chÝnh
Dao tiÖn n»m
phÝa d¦íi ®¦êng t©m
trôc chÝnh
Hình 4.3. Các trục NC trên tiện 3D
4.1.5. Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC

49. 49
Để xác định vị trí gốc hệ tọa độ cơ bản gắn lên chi tiết trên vùng làm việc của
máy, cần có các điểm chuẩn sau:
Hình 4.4. Các điểm chuẩn trên máy phay
Hình 4.5. Các điểm chuẩn trên máy tiện
- Điểm chuẩn của máy R:
Trong các máy có hệ thống đo dịch chuyển, các giá trị thực đo được khi bị mất
nguồn điện do sự cố sẽ mất theo. Trong những trường hợp này, để đưa hệ thống đo
về trạng thái đã có trước đó thì điểm 0 của máy phải được chạy đến bằng tất cả các
trục của máy. Nhưng thực tế nhiều khi điều này không thực hiện được do vướng
phải chi tiết được kẹp chặt trên bàn máy hoặc đồ gá. Do vậy cần thiết phải xác định
một điểm chuẩn thứ hai trên các trục, đó là điểm chuẩn của máy R. Điểm chuẩn này
có một khoảng cách xác định với điểm 0 của máy M và được đánh dấu trên bàn
trượt của máy.
Z
X
Y
M
W
R
Hình 4.6. Điểm chuẩn của máy R

50. 50
Trên máy tiện CNC, điểm chuẩn R là một vị trí đặt mốc cố định thông qua
công tắc cữ chặn hành trình của bàn dao ngang, trên đó đầu dao rơvonve (có điểm
gốc của dao E) được định vị.
Vị trí này sau mỗi lần đóng mạch hệ điều khiển phải được người vận hành máy
đưa bàn dao đi tới. Chỉ sau khi bàn dao đã tới được điểm chuẩn so, hệ điều khiển
mới có thể làm việc được với các hệ thống đo và tất cả các giá trị tọa độ vị trí trên
hệ tọa độ máy mới được chuyển giao. Độ chính xác định vị là 0.001 mm (= 1 m).
- Điểm tỳ A
Điểm tỳ A là giao điểm của các đường trục và mặt phẳng tỳ. Trên các máy tiện,
mặt phẳng tỳ nằm ngay tại mâm cặp hoặc chấu cặp.
- Điểm thay dao Ww
Để tránh va đập vào chi tiết gia công thì khi thay dao tự động, dao phải chạy tới
điểm thay dao Ww.
WW
Hình 4.7. Điểm thay dao Ww
- Điểm điều chỉnh dao E
Q
L
R
L
Q
§iÓm ®iÒu chØnh dao E
Hình 4.8. Điểm điều chỉnh dao E