BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

------o0o------

SOUT CHAY SOAR VI XAY

NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH NÂNG CAO
MACRO CHO MÁY PHAY CNC
BRIDGEPORT – TC1

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SỸ K Ỹ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG
HÀ NỘI 2008


MỤC LỤC
Trang
Mục lục……………………………………………………………….….…......1
Lời nói đầu…………………………………………………………..…..…......3
Chương 1: Tổng quan về máy phay CNC BRIDGEPORT – TC1……....…6
1.1 Giới thiệu chung………………………………………….……….............6
1.1.1 Phạm vi sử dụng……….…………………………………..……....…6
1.1.2 Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC ………….....………......7
1.1.3 Các bộ phận và hệ thống của máy ……………...………..……..…....9
1.2 Các cơ cấu đặc trưng của máy phay điếu khiển số…………………....…12
1.2.1 Hệ thống gá kẹp chi tiết gia công……...…………………….............12

1.2.2 Hệ thống đường hướng trong máy phay CNC……………...…...…...13
1.2.3 Hệ thống thay dao tự động của máy phay CNC……………..............13
1.2.4 Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ tự động cảu máy phay CNC…….…...14
1.3 Các hệ thống về cơ khí và thuỷ khí……………………………….......…16
1.3.1 Hệ thống cơ khí…………………………………………………...…16
1.3.2 Hệ thống chất bôi trơn lạnh…………………………........…….........18
1.3.3 Hệ thống khí nén………………………………………….…..…..…18
1.3.4 Hệ thống bôi trơn………………………………………….….......…19
1.3.5 Hệ thống CNC trong máy……………………………….…….….....19
1.3.6 Hệ thống truyền động bằng động cơ………………………...………20
1.3.7 Hệ thống cơ điện………………………………………….….….…..20
Chương 2: Kỹ thuật lập trình máy CNC…………………………..........…21
2.1 Những yêu cầu đối với người lập chương trình………………….............21
2.2 Kỹ thuật lập trình…………………………………………………......….21
2.2.1 Lập trình theo kích thước tuyệt đối………………………...………...21
2.2.2 Lập trình theo kích thước tương đối………………………..........….22
2.2.3 Các ngôn ngữ………………………………………...……..….....…22
2.3 Cấu trúc của một chương trình…………………………….....….......….24
2.3.1 Câu lệnh……………………………………………………..........…25
2.3.2 Từ lệnh…………………………………………...………………......26
2.4 Mô tả lệnh trong câu lệnh…………………………………..…………….27
2.5 Ký tự địa chỉ và những dấu hiệu đặc biệt………………..…….……..….29
2.5.1 Từ và địa chỉ……………………………………...……….…….…...29
2.5.2 Danh sách các mã lệnh G code và chương trình………….……..…...33
2.5.3 Bảng mã M………………………………………..…………........…37

1


Chương 3: Nghiên cứu lập trình Macro A và Macro B……………...…..42

3.1 Custom Macro A………………………………………………..............42
3.1.1 Lệnh custom Macro……………………………………….…...........43
3.1.2 Thân chương trình (custom Macro body)…………………...............48
3.2 Custom Macro B………………………………………..…..….........….61
3.2.1 Biển số……………………………………………...……............….61
3.2.2 Các biển số hệ thống…………………………………...……………65
3.2.3 Hoạt động toán học và logic………………………..………….....…73
3.2.4 Câu lệnh của macro và NC………………………………...........…..77
3.2.5 Nhánh và vòng lặp………………………………..………......…..…78
3.2.6 Gọi Macro………………………………………...…………......…..82
Chương 4: Ứng dụng triển khai chương trình Macro cho trung tâm
gia công BRIDGEPORT – TC1 để mở rộng khả năng của máy….....102
4.1 Phay viền ngoài……………………………………...…………...….….103
4.1.1 Lý thiết………………….…………………………..…...…..…..….103
4.1.2 Lập trình Macro (Phay viền ngoài)..…………….……….……..…..104
4.2 Phay viền trong……………………………..………...……….…......…107
4.2.1 Lý thiết……………………………………..…………...…….........107
4.2.2 Lập trình Macro (Phay viền trong)………..….………...……….......108
4.3 Phay hốc……………………………………….……...…...………..….111
4.3.1 Lý thiết……………………………………….……….......……..….111
4.3.2 Lập trình Macro (Phay hốc)……………………..………..….......…112
4.4 Phay mặt phẳng………………………………………...….……...........116
4.4.1 Lý thiết…………………………….…………………….........……116
4.4.2 Lập trình Macro (Phay mặt phẳng)………………...……….….......117
4.5 Phay tròn viền ngoài……………………....……………......….…..…...120
4.5.1 Lý thiết……………………………….……………...…..............…120
4.5.2 Lập trình Macro (Phay tròn viền ngoài)……………..……….…..…121
4.6 Phay tròn viền trong…………………………..………………….….….123
4.6.1 Lý thiết…………………………………………….…….…….……123
4.6.2 Lập trình Macro (Phay tròn viền trong)……………..……….……..124

4.7 Phay rãnh…………………………………………….………..………..126
4.7.1 Lý thiết………………………………………………………..…….126
4.7.2 Lập trình Macro (Phay rãnh)………………………………….…….127
Kết luận chung…………………………………………………...…….….…129
Lời cảm ơn…………………………………………………….....……....…..131
Tài liệu tham khảo…………………………………………………….....…..132

2


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài.
Trong hoạt động công tác và thực tế sản xuất để góp phần vào quá trình
xây dựng và phát triển nước nhà. Việc tiếp cận và ứng dụng những thành tựu
khoa học kỹ thuật tiên tiến, các công nghệ cao của thế giới và khu vực vào ngành
cơ khí là rất quan trọng và cấp thiết. Đây cũng chính là trọng trách mà đảng và
nhà nước giao phó cho các cấp, các ngành và tiên phong là đội ngũ các cán bộ,
kỹ sư công nhân kỹ thuật và giới trí thức khoa học.
Vì vậy xác định nghiên cứu đề tài “Lập trình nâng cao Macro cho máy
phay CNC BRIDGEPORT – TC1” có tính cấp thiết cả về lý luận và thực tiễn.
Bởi nó phù hợp với nền sản xuất hiện đại và phù hợp với công việc của tôi
hiện nay. Đồng thời giúp tôi tiếp cận với phương thức lập trình mới của máy
điều khiển số bằng các chương trình truyền tham số qua lập trình Macro là một
phương thức lập trình còn rất mới mẻ.

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Giới thiệu chung kỹ thuật lập trình trên máy phay CNC, làm rõ cơ sở lý
luận lập trình nâng cao Macro, ứng dụng triển khai chương trình Macro cho
trung tâm gia công BRIDGEPORT – TC1 để mở rộng khả năng gia công của
máy.

Đối tượng nghiên cứu gồm có lý luận và thực tiễn về lập trình nâng cao
Macro cho máy phay CNC.
Phạm vi và sự phù hợp nghiên cứu:
- Luận văn giới hạn ở việc nghiên cứu lập trình nâng cao Macro cho trung
tâm gia công BRIDGEPORT – TC1.
- Phù hợp với nền sản xuất hiện đại.

3


Đề tài “ Lập trình nâng cao Macro cho máy phay CNC BRIDGEPORT –
TC1” nhằm góp phần giải quyết vấn đề sâu:
1.Phân tích, tổng hợp tình hình phát triển cơ khí và khả năng ứng dụng
chương trình Macro cho trung tâm gia công BRIDGEPORT - TC1, gia công cơ
khí trên thế giới và vùng trong giai đoạn hiện nay. Qua đó đánh giá và xác định
được hướng ứng dụng có hiệu quả các công nghệ cao (máy CNC) vào đào tạo và
nền sản xuất công nghiệp.
2.Pân tích, tổng hợp khả năng của công nghệ cao qua đó xác định được
định hướng ứng dụng trên cơ sở phân tích, so sánh đối chứng với công nghệ
truyền thống, minh chứng được khả năng ứng dụng triển khai chương trình
Macro từ cơ sở nền tảng là một hình hình học số của đối tượng trong toàn bộ tiến
trình.
3.Nghiên cứu và khai thác có hiệu quả chương trình thiết kế công nghệ
nhằm phục vụ thiết thực cho công tác dạy và học cho các đối tượng cao động và
nghiên cứu kỹ thuật.
4.Xây dựng được các ví dụ quy trình công nghệ lập trìng cho các chi tiết
phức tạp và độ chính xác cao.
5.Tạo lập được chương trình tiện ích tự động tạo lập và chuyển đổi mã
lệnh chương trình gia công cho máy phay CNC thông qua máy phay CNC
BRIDGEPORT- TC1 cụ thể nhằm mục đích: Mở rộng khả năng công nghệ, giúp

tăng năng suất, độ chính xác và hiệu quả kinh tế và giảm cường độ lao động.
6. Ứng dụng kỹ thuật lập trình nâng cao Macro để thiết kế và lập trình
công nghệ gia công được chi tiết có biên dạng phức tạp, độ chính xác có yêu cầu
cao trên máy phay CNC với khả năng công nghệ là hạn chế.

4


Nội dung của bản luận văn.
Bản luận văn được chia thành 4 chương như sâu:
Chương 1: Tổng quan về máy phay CNC BRIDGEPORT – TC1.
Chương 2: Kỹ thuật lập trình máy phayCNC.
Chương 3: Nghiên cứu lập trình Macro A và Macro B.
Chương 4: Ứng dụng triển khai chương trình Macro cho trung tâm gia
công BRIDGEPORT – TC1 để mở rộng khả năng của máy.
Nội dung luận văn cố gắng nêu ra bức trang tổng quát về các giải pháp kỹ
thuật lập trình nâng cao Macro cho máy phay CNC và ứng dụng triển khai
chương trình cho trung tâm gia công BRIDEGPORT – TC1 để mở rộng khả
năng của máy.
Hy vọng đề tài góp phần tìm kiếm giải pháp nâng cao chất lượng sản
phẩm ngành cơ khí tại nước Lào và góp phần trong quá trình phát triển nước nhà
Các nội dung của luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn nhiệt tình
của PGS.TS PHẠM VĂN HÙNG , nhờ sự giúp đỡ của nhiều chuyên gia về gia
công cơ khí. Tác giả luận văn tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các bạn đồng nghiệp.
Tuy đã có nhiều nỗ lực phấn đấu để hoàn thành nội dung đề tài nhưng đề
tài chắc vẫn còn những thiếu sót rất mong các thầy, các cô chỉ dẫn và giúp đỡ để
nội dung nghiên cứu được hoàn thiện hơn.
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN !
Hà Nội Ngày


/ 02/200

SOUT CHAY SOARVIXAY

5


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC
BRIDGEPORT – TC1
1.1.Giới thiệu chung.
Trung tâm gia công đứng CNC BRIDGEPORT – TC1 là một trong những
trung tâm gia công vào loại hiện đại nhất nước VIỆT NAM hiện nay, nó đáp ứng
được hầu hất những yêu cầu trong nền sản xuất nước VIỆT NAM. Máy do Mỹ
chế tạo, sử dụng phần mềm tích hợp trong hệ điều khiển GE FANUC_OM của
hãng, các đặc tính về kỹ thuật cũng như các tiêu chuẩn về an tòan quốc tế.
Nhìn chung, trung tâm gia công BRIDGEPORT – TC1 có thể thỏa mãn
được theo tác bằng tay cũng như là vận hành tự động. Trong phạm vi luận văn
khoa học này tôi phải nghiên cứu trung tâm gia công đứng TC1 ba trục 3D.

1.1.1. Phạm vi sử dụng.
Trên thế giới cũng như là ở VIỆT NAM hiện nay tồn tại nhiều loại trung
tâm gia công với các khả năng gia công khác nhau. Với các khả năng gia công
còn hạn chế trung tâm gia công loại nhỏ BRIDGEPORT-TC1 có thể gia công
các loại chi tiết sau đây:
(1). Phay: bao gồm phay mặt phẳng, phay rãnh cong và phay rãnh bậc.
(2). Khoan và doa: bao gồm khoan mặt đầu, khoan và doa lỗ, tarô và cắt
ren ngoài, khoan và doa theo toạ độ.
Các vật liệu gia công trên máy là: Kim loại, gỗ và chất dẻo. Trung tâm gia

công BRIDGEPORT-TC1 được trang bị kèm theo một số lượng lớn các thiết bị
bôi trơn làm mát đặc biệt.
Trung tâm gia công BRIDGEPORT-TC1 được trang bị ổ tích dao với 22
dụng cụ, tay máy để thổi dụng cụ và hệ thống khí nén, thuỷ lực nhằm phục vụ
cho việc thay đổi, kẹp chặt dụng cụ và vệ sinh hệ thống dụng cụ, các thiết bị đo
điện tử tích cực hiệu chỉnh các dụng cụ.
6


1.1.2. Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC.
(Hình 01) là sơ đồ kết cấu động học của máy phay đứng CNC bao gồm
các bộ phận cơ bản như sau: Cụm trục chính, hệ thống thay dao, bàn máy của
máy phay, bộ điều khiển CNC.

b¶ng
§iÒu khiÓn

3

2

Z
1
trôc chÝnh

§iÒu khiÓn
CNC

Mµn h×nh


Xö lý
c«ng nghÖ

§iÒu khiÓn
thÝch nghi

xö lý
h×nh häc

§iÒu khiÓn
c¸c trôc
ch¹y dao

ph¶n håi
trôc x, y, z

dông cô

4
tay kÑp
dông cô
bµn m¸y

X

æ chøa dao

5

Y


Hình 01: Sơ đồ kết cấu động học của máy phay CNC

7


Cụm trục chính là nơi gá lặp dụng cụ cắt và tạo ra tốc độ cắt gọt. Trục
chính được dẫn động bởi động cơ servo trục chính (1) được điều khiển, điều
chính bởi bộ điều khiển CNC (2), có khả năng cung cấp số vòng quay bất kỳ cho
trục chính trong phạm vi cho phép của máy.
Hệ thống truyền động của cụm trục chính được tích hợp hệ thống phanh
khí nén, nhằm phục vụ việc thay đổi tốc độ quay trong thời gian ngắn nhất. Tốc
độ quay của trục chính luôn được các cảm biến đo phản hồi về bộ điều khiển
CNC. Trên trục chính có lắp đặt hệ thống gá kẹp dụng cụ tự động bằng khí nén
hoặc thuỷ lực nhằm tự động hoá hoàn toàn quá trình thay dao.
Chuyển động theo trục Z của máy do cụm trục chính thực hiện, dẫn động
nhờ động cơ servo trục Z (6) thông qua bộ truyền động trục vít me đai ốc bi,
được điều khiển và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC kín có phàn hồi.
Hệ thống thay dao (3) của máy phay CNC được tự động hoá hoàn toàn,
thông thường nó là các ổ chứa dao kết hợp với tay kẹp dụng cụ kép. Vị trí thay
dao của cụm trục chính được xác định bởi nhà sản xuất nhằm không tạo ra khả
năng và đập với chi tiết và các bộ phận khác của máy. Ngoài hệ thống thay dao
tự động nói trên một số nhà sản xuất trung tâm gia công CNC còn đưa ra hệ
thống thay dao đơn giản hơn đó là ổ chứa dao tự hành, vừa có chức năng thay
dao tự động.
Bàn máy của máy phay CNC thông thường có hai khả năng chuyển động
theo trục X và trục Y, dẫn động nhờ các động cơ servo trục X (4), trục Y (5)
thông qua bộ truyền động trục vít me đai ố bi, và được điều khiển và điều chỉnh
bởi bộ điều khiển CNC kín có phản hồi.
Bộ điều khiển CNC của máy phay có nhiệm vụ biên dịch chương trình NC

được nạp vào bộ điều khiển, tiến hành xử lý thông tin và phát lệnh điều khiển
các cơ cấu chấp hành. Các lệnh điều khiển được phân nhánh thành hai hệ lệnh cơ
bản đó là: Hệ lệnh đường đi và hệ lệnh đóng ngắt nhằm điều khiển quá trình hình
thành hình dáng hình học của chi tiết.
8


1.1.3. Các bộ phận và hệ thống của máy.
Các bộ phận chính của trung tâm gia công đứng CNC do hãng BRIDGEPORT
của Mỹ sản xuất được trình bày trên (hình 02)
Tính năng kỹ thuật chính của trung tâm gia công TC1.
+ Không gian gia công của máy:
- Theo trục X

550mm

- Theo trục Y

500mm

- Theo trục Z

400mm

+ Bàn máy:
- Kích thước bàn máy

838×356 (mm)

- Chiều cao của bàn máy


800mm

+ Tải trọng cho phép của bàn máy

341kg

+ Chuyển động chạy dao nhanh:
- Theo trục X và Y

18m/ph

- Theo trục Z

7,6m/ph

+ Số rãnh chữ T của bàn máy

3

+ Hệ thống thay dao hoàn toàn tự động (ổ chứa dao tự hành):
- Kẹp và tháo dao có sự hỗ trợ của hệ thống khí nén.
- Số dao lưu trữ lớn nhất

22

- Trọng lượng lớn nhất của một dao

5,9kg


- Tổng trọng lượng của tất cả các dao

68kg

- Thời gian thay dao tự động

7,5s

+ Động cơ của trục chính AC Servo (YASKAWA).
- Công suất : 5 Mã lực ở chế độ hoạt động liên tục; 9,5 mã lực ở
chế độ quá tải ngắn hạn.
- Hộp tốc đọ có hai cấp.
- Số vòng quay của trục chính vô cấp từ 25 đến 7500v/ph.

9


+ Động cơ chạy dao theo trục X, Y, Z : AC Servo (YASKAWA):
- Lực dọc trục cho phép của chuyển động chạy dao liên tục theo
X, Y : 771kg ; lực quá tải cho phép : 2313kg.
- Lực dọc trục cho phép của chuyển động chạy dao liên tục theo
Z: 1134kg ; lực quá tải cho phép: 3402kg.
+ Đường dẫn hướng:
- Trục X, Y, Z là ma sát lăn .
- Giá trị điều khiển dịch chuyển nhỏ nhất của các chuyển động
chạy dao: 0,001mm.
+ Hệ điều khiển của máy: GE FANUC O – MC.
+ Bảng điều khiển:
- Có khả năng quay 90 độ.
- Màn hình hiển thị 9 inch Monochrome với MDI key board.

+ Cổng giao tiếp I/O: RS 232 – C.
+ Các địa chỉ chức năng:
- Địa chỉ chức năng tốc độ S có 4 hoặc 5 chữ số.
- Địa chỉ chức năng tốc độ chạy dao F có 5 chữ số.
- Địa chỉ chức năng dụng cụ cắt T có 4 chữ số.
- Địa chỉ chức năng máy M có 3 chữ số.
+ Bộ nhớ lưu trữ chương trình 800kb và nhiều hơn.
+ Số chương trình có thể lưu trữ là 63.
+ Số dụng cụ cắt có kích thước hiệu chỉnh được lưu trữ 32.

10


Hình 02: Các bộ phận chính của trung tâm gia công CNC: VMC – TC1

11


Hình dáng bên gioài của máy TC1 được trình bày trên (hình 03). Toàn bộ
không gian làm việc của máy được bảo vệ hoàn toàn, gá đặt và tháo phôi được
thực hiện qua của có gắn thiết bị an toàn nối với bộ điều khiển CNC.
K ích th ư ớc

Kích thước giới hạn của máy
- Chiều cao: 2.46 m
- Chiều rộng: 2 m
- Chiều sâu: 2.6 m
- Trọng lượng máy: 2948 kg

Hình 03: Hình dáng chung của trung tâm gia công TC1

1.2. Các cơ cấu đặc trưng của máy phay điều khiển số.
1.2.1. Hệ thống gá kẹp chi tiết gia công.
Trên máy phay điều khiển số sử dụng
các chi tiết bị kẹp như: thiết bị kẹp cơ khí
gồm đòn kẹp, gối đỡ, bu long kẹp đầu chữ
T, ê tô kẹp đa năng lực kẹp bằng tay, ê tô
kẹp thuỷ lực có lực kẹp điều chỉnh được bàn
quay có hai vị trí gá kẹp nhằm trùng thời
gian gá kẹp với thời gian công tác của máy,
gá kẹp modul xoay đồng bộ, không cần thay
gá trong quá trình gia công.
Điểm không của máy phay điều khiển
số M được đặt ở góc trên bên trái phía trước
của gá kẹp chi tiết. Điểm không của chi tiết

Hình 04: Các điểm tham chiếu
cơ bản trên máy phay CNC.

12


gia công W do người sử dụng quyết định, nhưng ưu tiên đặt ở phía trên, bên trái,
mặt trước của chi tiết gia công (xem hình 04).
M: điểm không của máy.

R: điểm tham chiếu của máy.

A: điểm gá đặt dụng cụ cắt.

W: điểm không của chi tiết.


N: điểm thay dụng cụ cắt.
1.2.2. Hệ thống đường hướng trong máy phay CNC.
Trong máy phay CNC đường dẫn
hướng đã ưu tiên sử dụng các cặp ma
sát lăn được modul hoá và tiêu chuẩn
hoá nhằm tăng khả năng dịch chuyển
nhỏ, chính xác, tránh được hiện tượng
trượt kiểu bước nhảy. Trên (hính 05)
trình bày kết cấu cơ bản của một dảng

Hình 05: Kết cấu cơ bản của cặp

đường dẫn hướng ma sát lăn hay được

ma sát đường dẫn hướng ma sát lăn

áp dụng trong các trung tâm gia công
điều khiển số.
1.2.3. Hệ thống thay dao tự động của máy phay CNC.
Hê thống thay dao tự động trên máy
phay CNC BRIDGEPORT − TC1
là ổ chứa dao tự hành đã trình bày trong
(hình 06) khi chương trình NC gọi một
dụng cụ mới thì bộ điều khiển CNC điều
khiển cụm trục chính (1) chuyển động về
mặt phẳng thay dao, đồng thời ổ chứa dao
(2) chuyển động tịnh tiến hướng vào cụm
trục chính kẹp dụng cụ cần được thay (3)
trên trục chính.


Hình 06: Ổ chứa dao tự hành
13


Trình tự quá trình thay dao
bằng ổ chứa dao tự hành
được thế hiện trên (hình 07).

Hình 07: Trình tự quá trình thay
dao bằng ổ chứa dao tự hành.
Bộ phận thay dao gồm có một ổ chứa cuộn phim, hoặc một vòng tròn vận
chuyển, để giữ 22 con dao, nó được chọn chiều quay ngẫu nhiên theo 2 chiều.
Việc ghi nhận của ổ chứa được thưc hiện bởi truyền động xích và chuyển động
ren. Phương pháp thay dao của BRIDGEPORT không yêu cầu cánh tay thay dao
với các ngón tay cơ khí mà chỉ cần tận dụng một phương pháp đơn giản hơn
nhiều đó là làm cho ổ tích dao quay nhanh sang vị trí thay dao bằng 1 động cơ
xoay chiều điện dung thay đổi, để đưa dao đã chọn vào trục chính. Đài gá dao
được giữ chong ổ tích dao nhờ lò xo giữ lại.
Thời gian thay dao giữa 2 con liên tiếp là 7.5 giây. Trong quá trình thay
dao, một luồng khí cung cấp được thổi qua trục chính để làm sạch mút đầu côn.
Trong khi được giữ ở ổ tích dao, lỗ mút côn của đài gá dao được bảo vệ
khỏi các phoi và chất làm lạnh bằng một tấm phủ bảo vệ.
1.2.4. Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ tự động của máy phay CNC.
Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ tự động của máy phay CNC được thịch hợp
trong trục chính với nguồn năng lượng tháo dụng cụ là khí nén và kẹp chặt bằng
hệ thống lò xo đĩa.
(Hình 08) trình bày sơ đồ nguyên lý của hệ thống kẹp và tháo dụng cụ trên máy
phay CNC.
Trình tự tháo lỏng dụng cụ được thực hiện như sau: khí nén đi vào phĩa trên xy

lanh đẩy piston chuyển động đi xuống, thong qua trục kẹp ép lò xo đĩa làm mỏ
14


kẹp mở ra và đẩy dụng cụ ra khỏi trục chính, đồng thời khí nén được thổi qua
tâm trục kẹp làm sạch bề mặt gá kẹp.
Trình tự kẹp chặt dụng cụ được thực hiện như sau: Dụng cụ được cài đặt đúng vị
trí trong trục chính, khí nén được đưa vào phía dưới của xy lanh đẩy piston đi
lên, hệ thống lò xo đĩa đẩy trục kẹp đi lên, kéo hệ thống mỏ kẹp chuyển động đi
theo lên trên, khi nó cặp các cữ chặn thì các mỏ kẹp kẹp chặt đuôi của dụng cụ
kéo lên phía trên.
Khí nén vào
Xylanh

Cơ cấu tháo dao

Piston

Puli
Vòng bi

Lò xo đĩa

Mỏ kẹp

Cữ chặn

Vòng bi trục chính
Côn phay
Đài dao

Rãnh truyền mômen
Dụng cụ

Hình 08: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống kẹp và tháo dụng cụ.

15


1.3. Các hệ thống về cơ khí và thuỷ khí.
1.3.1. Hệ thống cơ khí.
1. Cụm phần đầu.
Cụm này bao gồm tất cả các bộ phận cỏ khí của đường dẫn trục Z và động
cỏ truyền trục chính.
2. Cụm phần nền.
Cụm này bao gồm phần lưng (chứa trục Y), mặt bàn máy (chửa trục X),
các khung đỡ của chúng và các động cơ dẫn trục X,Y.
▲ Phần nền, phần lưng và phần đặt bàn máy.
Các trung tâm máy tính đứng TC tất cả đều được chế tạo theo các máy của
BRIDGEPORT ở connectiant. Các máy này có sử dụng cấu hình khung hình chữ
C được cài tiến nhờ cung cấp một bộ phận máy hoạt động rất bền bỉ và chính xác
trong một dấu vết vừa vặn. Các khung được thiết kế một cách đặc biệt có thể lợi
dụng để giảm số lượng lớn các xích quăng và cung cấp cho nhiệt độ ổn định tốt
hơn và các cơ cấu đứng vững. Các thanh dẫn hướng được dùng làm phần lưng,
phần bàn máy và đầu trục chính. Chúng được đặt theo quan điểm của hình học
nhắm gánh đúng tâm của trọng lượng, với các đai ốc bi và các động cơ Secvo
được đặt tâm vào giữa đường đi nhằm đạt được một chuyển động chính xác và
trơn tru.
▲ Đường dẫn các trục (X, Y, Z).
Hình trình của các đai ốc bi là được nối đuôi nhau trên INA. Trước khi dồn cả
hai góc tiếp xúc với vòng bi được thiết kế đặc biệt để có thể chịu đựng được sức

dồn lớn. Cả hai trục đai ốc theo phương trục X, Y đòi hỏi phải lắp đặt cứng vũng
có thể chịu đựng được điều kiện làm việc khắc nghiệt nhất của động cơ Secvo,
đảm bảo vị trí các đường viền chính xác. Tạo ra vùng mở nhiệt độ trong quá
trình chạy liên tục cũng được giảm tối thiểu bởi các trục vít tự lựa.
Cụm trục vít hướng Z được thiết kế tương tự như các trục X, Y với động
cơ Secvo được cung cấp cuối cùng bởi một trục INA mà trước khi tải cả hai góc
tiếp xúc vòng bi và các góc khác được chặn bởi một ổ bi. Tất cả các trục vít được
truyền dẫn bởi động cơ xoay chiều không có chổi quét YASKAWA qua các dây
đai và bánh đai. Các trục vít sẽ tự động được bôi trơn bởi hệ thống bôi trơn
16


chính, các đai ốc được cung cấp dầu bởi các giấy lâu. Các vòng chắn bi sẽ giữ
mở bôi trơn lại trong suốt thời gian làm việc.
3. Cụm trục chính.
Cụm trục chính được thiết khế như là một modul. Nó không chỉ thuận lợi
cho việc sửa chữa và vận hành mà còn cho phép bố trí dạng bì đạn này thành các
cụm riêng biết trong không gian được điều khiển làm cho căn phòng gọn gàng
hơn và tăng độ chính xác khi đo. Bên trong hình modul có 65mm Niken-Crôm
trên chiều dài đường kính trục chính được
dát rất mỏng chất lượng cao trên vòng bi
và nó luôn được bôi trơn. Đường dẫn trục
chính là một vectơ điều khiển đảo chiều nhờ
mộtđộng cơ YASKAWA có hiệu suất cao.
Đó là động cơ xoay chiềukhông cần chổi
quét có 5 hp (9.5 đầu trục chính)đường dẫn
từ động cơ đến trục chính được thực hiện
bằng cá bộ đai và bánh đai HTD rất đồng bộ
Hình09: Cụm trục chính của máy.
4. Hộp bánh răng và tỉ số truyền.

Các hệ máy TC được chế tạo theo hoặc không theo 2 cấp tỷ số truyền tốc
độ (của hộp số). Các máy TC tiêu chuẩn không có hộp số được đặt trên có chữ
cái G ở phía trước. Các máy từ TC1 đến TC4 có sẵn trong 3 dãy cấp tốc độ của
trục chính sau:
Từ 80…8000(vòng /phút): Theo tiêu chuẩn (không có tỉ số truyền).
Từ 25…7500(vòng/phút): Vạn năng.
Từ 25…6000(vòng/phút): Momen xoắn cao.
Hai cấp tỉ số truyền được đặt trên đầu máy quay và được kết nối với động cơ của
trục chính. Thiết kế duy nhất về cơ cấu di chuyển làm quay các bánh răng trung
gian theo mong muốn đi vào khớp trong khi đó tất cả các bánh răng khác đồng
thời tách rời nhau. Việc dịch chuyển đó là tự động theo tốc độ yêu cầu.

17


1.3.2. Hệ thống chất bôi trơn lạnh.
Có 3 miệng vòi phun được đặt xung
quang trục chính. Các phoi và chất làm lạnh
được dẫn xuống một cái máng tràn giữa cột
máy và lưng máy và được đổ vào các máng
phép trên mỗi phía của máng đúc hợp kim.
Sau đó chúng được lắng đọng trong
một cái bể chức chất trơn lạnh nhiệt trở.
Cái bể này nằm ở phía sau của máy, cái bể
xấp xỉ 100 lít này có thể dễ dàng di chuyển
được để làm sạch và sửa chữa. Cái bơm chất
làm lạnh dẫn đi cung cấp một lượng phân

Hình 10: Hệ thống
chất bôi trơn lạnh.


phối không đổi là 18,16 (lít/phút)

1.3.3. Hệ thống khí nén.
Hệ thống khí nén cung cấp
khí tới cụm có khả năng tự dịch
chuyển để đẩy dụng cụ ra trong
chu trình thay dao, tới hệ thống
ống dẫn khí để thổi phoi khỏi
trục chính và tới hộp số để thay
đổi tốc độ trục chính. Không khí
trong hệ thống khí nén cũng
được làm trơn. Các van điện tử bộ
lọc khí, bộ phận bôi trơn và thùng

Hình 11: Hệ thống khí nén.

đựng dầu bôi trơn chính luôn ở
trong trạng thái có thể sẵn sàng làm việc.

18


1.3.4. Hệ thống bôi trơn.
Tất cả các chi tiết chuyển động đều được bôi
trơn từ một cái bể chính đựng chất bôi trơn, chất bôi
trơn được đẩy từ một cái bơm tự động đến cung cấp
cho các đường dẫn hướng và các trục vít me đai ốc
bi của các trục. Hệ thống này đôi khi hoạt động
trước và kiểm tra mức dầu thấp cũng như kiểm tra

sử thiếu độ gia tăng áp suất trong các đường ống
dẫn. Hệ thống này sẽ dừng máy lại ở cuối chu trình
nếu một trong những điều khiển bôi trơn không chia
ra tất cả các điểm phun ở cùng một lần phun.
Tất cả các bộ phận được đặt bên ngoài để có thẻ
Hình 12: Hệ thống bôi trơn.
dễ lắp ráp và sửa chữa.

1.3.5 Hệ thống CNC trong máy.
Các đoạn sau đây mô tả về trức năng
của mỗi hệ thống lớn và hệ thống nhỏ của
trung tâm máy. Và các thức tác động qua
lại của hệ thống CNC (GE). Các bộ phận
chính của máy sẽ được trình bày ở các đoạn
khác. Các hệ thống (nhỏ) của hệ thống vận
hành máy. Các dữ liệu đầu vào nhập từ bàn
phím sẽ được hoàn thiện qua hệ thống này
Trạng thái của máy và tất cả các
Hình 13: Hệ thống CNC
tương tác ghi trong thực đơn đều được
trong máy.
gửi qua hệ thống này tới ống tia âm (cathod ray tobe). Tất cả các chuyển đổi
phức tạp đều được thống qua hộp điều khiển điều hành FANUC (GE), hộp này
nằm ở phía sau hộp điều khiển của máy. Được trang bị toàn bộ hệ thống quạt
làm mát, các lỗ thoát hữu ích, các cửa giao diện và máy chỉnh lại các nút ấn được
đặt ở nơi chúng rung động. Điều này sẽ giảm bất kỳ sức căng nào tác động lên
cột máy các tấm chống rung động này cũng sẽ làm giảm thiểu các rung động có
thể truyền đến các thiết bị điện. Khoang điều khiển (cabine) bao gồm các biến
thể chính,các thẻ truyền dẫn,các thẻ mã hoá,các hệ thống truyền dẫn trục chính…
19



1.3.6. Hệ thống truyền động bằng động cơ.
Hệ thông này nhận các tín hiệu về vị trí từ
bảng vạch trên các trục của hệ FANUC và chuyển
tín hiệu đó sang dạng tốc độ và truyền tín hiệu này
sang các động cơ secvo xoay chiều. Hệ thống này
bao gồm 1 bộ điều khiển truyền dẫn trục chính (3D
máy khuyếch đại). Và gồm 3 bộ phận truyền dẫn
bằng hộp điều khiển các hệ trục X,Y,Z. Nếu các
trục quay đã được lắp đặt tín hiệu sẽ cần có bộ phận
truyền dẫn hộp điều khiển tín hiệu.
Hình 14: Hệ thống truyền
động bằng động cơ.

1.3.7 Hệ thống cơ điện.
Hệ thống này nhận các lệnh và năng lượng từ
hệ truyền dẫn secvo để cung cấp chuyển động cho
các trục của máy phay, và nhận tín hiệu từ vị trí
và tốc độ phản hồi từ các trục. Hệ thống này cung
cấp 1 bộ điều khiển đóng các mạch một cách chính
xác cho mỗi trục. Mỗi một trục của máy phay bao
gồm các cụm điều khiển cơ điện sau:
1. Động cơ: Động cơ ở đây là động cơ
điều khiển bằng điện tử và nhận dòng điện từ hệ
thống truyền dẫn bằng điện tử (secvo).
Hình 15: Hệ thống cơ điện.
2. Bộ mã hoá: Bộ mã hoá này làm đảo chiều vị trí các trục sang dòng 2
pha, hay tín hiệu thêm vào 1 bộ đánh dấu xung . Nó được chuyển tới bảng vạch
chia trên các trục FANUC như 1 tín hiệu đầu vào.

3. Đồng hồ đo tốc độ: Đồng hồ đo tốc độ có tác dụng chuyển đổi tốc độ của các
trục sang tín hiệu điện, tín hiệu tương tự, nó được chuyển tới hệ thống truyền dẫn
các trục như là một tín hiệu vào.

20


CHƯƠNG 2
KỸ THUẬT LẬP TRÌNH MÁY CNC
Để điều khiển máy NC cần phải có một chương trình tốt. Tất cả các hoạt
động của máy gồm có: chuyển động quay của trục chính, chuyển động của dụng
cụ, điều khiển chất làm nguội đều có thể được điều khiển bằng chương trình.

2.1. Những yêu cầu đối với người lập chương trình.
Người lập chương trình phải có kiến thức về gia công để viết chương trình trên
cơ sở những kiến thúc này và nên đọc kỹ những điều sau đây để đảm bảo cho
các hoạt động chính xác, hiệu quả và an toàn.
Người lập trình phải:
1. Có hiệu biết về lý thuyết căt gọt.
2. Có kiến thức về đồ gá, phôi để quyết định được phương pháp gia công
và đảm bảo được quá trình hoạt động an toàn và chính xác.
3. Chọn được dụng cụ cắt tích hợp trên cơ sở phân tích các điều kiện gia
công: “hình dáng, vật liệu phôi, tốc độ quay, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, chiều
rộng cắt” để tránh các sự cố có thể phát sinh trong quá trình gia công.
4. Hiệu rõ khả năng gia công của máy đang sử dụng.
5. Biết các thiết bị an toàn và chức năng khoá liên động của máy đang sử
dụng.
6. Hiểu các chức năng liên quan tới việc lập trình.

2.2. Kỹ thuật lập trình.

2.2.1. Lập trình theo kích thước tuyệt đối.
Khi lập trình theo kích thước tuyệt đối ta lập trình theo vị trí của các điểm
đích. Điều kiện dịch chuyển cho dạng lập trình này được chỉ dẫn bằng G90.
Điểm đích của chúng là các giá trị toạ độ luôn gắn với điểm 0 của chi tiết
(W), đó là gốc kích thước để xác định các điểm đích.

21


2.2.2. Lập trình theo kích thước tương đối.
Khi lập trình theo kích thước tương đối thì vị trí cảu điểm xuất phát có ý
nghĩa quyết định để đạt được các điểm đích mong muốn. Nghĩa là điểm đích có
giá trị toạ độ luôn gắn với vị trí của dụng cụ đã đến trước.

2.2.3. Các ngôn ngữ .
Trong ngôn ngữ lập trình NC có hai ngôn ngữ lập trình gia công chi tiết
chính là: Ngôn ngữ máy và ngôn ngữ lập trình.
1. Ngôn ngữ máy (định hướng máy).
Loại này tạo ra các hành trình gia công bằng tiến hành tất cả các tính toán
cần thiết trong một quá trình xử lý tính toán bằng cách tính toán trực tiếp mẫu dữ
liệu toạ độ cụ thể và mã hoá các yêu cầu về vận tốc và tốc độ tiến giao.
Khi lập trình ngôn ngữ máy người ta lập trình chi tiết cung cấp đầy đủ các
dữ liệu các yêu cầu bởi máy để tiến hành từng nguyên công trong quá trình gia
công. Dữ liệu được chuẩn bị trong quá trình duy nhất và chúng được sử dụng.
2. Ngôn ngữ lập trình.
Loại này chia quá trình tính toán thành hai giai đoạn : xử lý và hậu xử lý.
A. Dịch các dữ liệu đầu vào: Chức năng này dịch các ký tự đầu vào tượng
trưng ở trong chương trình chi tiết sang dạng mã máy tính có thể sử dụng được.
B. Tính toán độ lệch dụng cụ cắt: Đơn vị độ lêch dụng cụ cắt sẽ tính toán
hành trình học và lượng giác bề mặt chi tiết.

C. Các giai đoạn hậu xử lý: Dữ liệu định vị dụng cụ cắt máy tính chuyển
đổi dịch chuyển sang hình thức và hình thể gia công phù hợp với một máy gia
công NC. Cụ thể và chuẩn bị bằng đục lỗ. Dữ liệu được chuyển thành một tập
lệnh cho máy NC cụ thể (dữ liệu chương trình xử lý không thể áp dụng cho máy
NC cụ thể nào).
Điều này có nghĩa là một thông tin máy công cụ NC cụ thể phải được đưa
vào bộ nhớ của máy tính với các chương trình hậu xử lý bằng NC được ghi trong
một dạng phù hợp với máy NC cụ thể nào đó.

22


3. Mối liên hệ giữa các bộ phân gần nhau trong hệ thống lập trình.
Hệ thống lập trình chia làm hai phần cho phép người lập trình viết chương
trình chi tiết độc lập với máy công cụ NC có thể sử dụng nó. Chương trình cuối
cùng sử dụng bởi máy sẽ giống nhau dù nó được sử dụng bằng tay hay ngôn ngữ
lập trình. Việc quyết định dụng cụ nào sẽ gia công chi tiết có thể dựa trên trọng
tải và phạm vi sử dụng của máy hơn là gắn vớ một máy cụ thể.
▲ Lập trình bằng tay.
Khi lập trình chi tiết bằng tay người lập trình hoàn thành chương trình
không có sự trợ giúp của máy tính phương tiện duy nhất là các bảng số liệu và
máy tính tay. Các lệnh lập trình trong một hệ thống máy công cụ thiết bị điều
khiển cụ thể, một thiết bị điều khiển băng và kinh nghiệm.
Người lập trình phải luôn bắt đầu và kết thúc khoá học đào tạo bằng các
lập trình tay bởi vì họ cần phải có khả năng sẵn sàng hiệu được và tự sửa chữa
chương trình. Người lập trình phải tự tin khi sửa chữa chương trình ở tại máy
tính và văn phòng. Các thủ tục lập trình tay về cơ bản gồm các bước sau:
Bước1: Sau khi chọn được máy NC phù hợp nhất trên cơ sở độ phức tạp
về hình học của cấu tạo chi tiết về ngươì lập trình phác hoạ quá trình gia công
trong một bản thảo chương trình.

Bước2: Là bước quyết định với sự trợ giúp của một tập dữ liệu về dụng cụ
số kiểu và chuỗi dụng cụ cần thiết kẹp hay đồ giá riêng biệt để kẹp chi tiết hay
không. Tất cả phụ thuộc vào vật liệu gia công, tốc độ trục chính và tỷ số tiến dao
được lựa chọn ở bước này.
Sau hai bước trên người lập trình làm việc với dữ liệu hình học từ bản vẽ
khi lập trình cho chuyển động tương đối và chi tiết thường cần các tính toán hình
học phụ để xác định điểm cắt đều nhau, các điểm giao nhau phụ thuộc vào khả
năng tính toán của các thiết bị điều khiển được sử dụng và độ phức tạp của chi
tiết. Đồng thời phải đảm bảo trính xác về chuyển động để tránh và chạm giữa
dao, đồ gá hay mâm cặp.
23


Cần tiến hành các bước này theo trình tự được quy định cụ thể trong các
số tay hướng dẫn lập trình cho chi tiết điều khiển gia công có liên quan.
▲ Lập trình có sự trợ giúp của máy tính.
Khi lập trình có sự trợ giúp của máy tính người lập trình mô tả chi tiết cho
máy tính bằng ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu được chương trình gốc này có
thể đưa vào máy tính bằng một trong hai cách sau:
Tách rời chương trình gốc được đưa vào máy tính thông qua một phân
mạng dữ liệu.
Ví dụ thể đục lỗ: dữ liệu được đưa vào máy tính thông qua một cổng
(tominal) và sử dụng một ngôn ngữ lập trình thích hợp. Nhiệm vụ của ngôn ngữ
lập trình là giúp đỡ cho việc mô tả chi tiết, nghĩa là chuyển động giữa dao và
phôi để đạt được hình dạng yêu cầu trên máy NC được trang bị cho công việc.
Khi lập trình cần thiết phải tiến hành theo chương trình sau:
Nghiên cứu bản vẽ chi tiết, chọn gốc toạ độ chi tiết (w), có thể ghi lại kích
thước của các điểm kích thước đặc biệt trên đường bao sao cho dễ xác định toạ
độ của chúng.
Lập trình công nghệ định ra các bước cắt thô và tinh. Chọn dụng cụ cắt và

xếp chúng theo dụng cụ gia công.
Xác định chế độ cắt theo dao, đối với từng bề mặt gia công (chọn bước cắt
thô, tin, xác định số vòng quay (S), tố độ tiến dao (F) và chiều sâu cắt).
Phân tích đường bao của chi tiết thành các đoạn thẳng hoặc cong, chọn
điểm đầu và điểm cuối: (điểm đích 0 cho mỗi đoạn chuyển động tịnh tuyến dao).
Lần lượt vẽ từng câu lệnh cho đến khi kết thúc chương trình.
Kiểm tra kỹ để phát hiện ra sai sót và sửa chữa.

2.3. Cấu trúc của một chương trình.
Để cho kỹ thuật điều khiển chương trình có tính phổ biến người ta đã
thống nhất sử dụng mã hiệu tiêu chuẩn quốc tế ISO làm ngôn ngữ lập trình cho
máy NC/CNC. Tuy nhiên mỗi hãng chế tạo máy lại thiết kế những phần mềm lập

24