3/10/2021

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
MÁY CNC
(Driving and control for
CNC machine tool)
Đường Công Truyền

Chương 2:

Máy công cụ CNC
(CNC machine tool)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

2

1


3/10/2021

Máy công cụ truyền thống và máy CNC

➢ Giống nhau về kết cấu gồm:
– Thân máy

– Đế máy
– Bàn trượt
– Đầu trục chính, …

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy công cụ truyền thống và máy CNC

➢ Khác nhau:

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

2


3/10/2021

Máy công cụ truyền thống và máy CNC

➢ Khác nhau:

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Kết cấu cơ bản một máy CNC


Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

3


3/10/2021

Hình ảnh kết cấu một số máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Hình ảnh kết cấu một số máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

4


3/10/2021

Hình ảnh kết cấu một số máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC


TS. Đường Cơng Truyền

Hình ảnh kết cấu một số máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

5


3/10/2021

Hình ảnh kết cấu một số máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Quy trình gia công chi tiết trên máy CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

6


3/10/2021


Kết cấu cơ bản một máy công cụ CNC
- Thiết bị nhập
(input device)

- Hệ điều khiển máy
(machine control unit)

- Máy công cụ
(machine tool)

- Hệ thống truyền động
(driving system)

- Thiết bị phản hồi
(feedback devices)

- Thiết bị hiển thị
(display unit)
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Thiết bị nhập – input device
-Đĩa mềm (floppy disk drive): được sử dụng đến
1970s, hiện nay khơng cịn được sử dụng do
việc lưu trữ dữ liệu thấp và dễ bị hỏng

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC


TS. Đường Công Truyền

7


3/10/2021

Thiết bị nhập – input device
-Cổng nối tiếp (serial communication port): sử
dụng chuẩn EIA standard RS-232, được sử
dụng trên các hệ thống DNC và DNC II
EIA: Electronic Industries Alliance –
Liên minh doanh nghiệp điện tử ( từ
năm 1997 đổi thành Electronic
Industries Association – Hiệp hội
doanh nghiệp điện tử) là một tiêu
chuẩn và tổ chức thương mại bao gồm
liên minh các hiệp hội thương mại của
các nhà sản xuất thiết bị điện tử tại
Mỹ. Họ đã phát triển các tiêu chuẩn để
đảm bảo thiết bị của các nhà sản xuất
khác nhau có thể tương thích và hốn
đổi thay thế lẫn nhau
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

- Truyền dữ liệu thông qua cổng nối tiếp trên hệ thống DNC II

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC


TS. Đường Công Truyền

8


3/10/2021

Thiết bị nhập – input device
-Mạng LAN dùng cáp giao tiếp Ethernet
(ethernet communication cable): hiệu quả và tin cậy,
ngày càng phổ biến trên các hệ điều khiển máy CNC
LAN: Local Area Network-mạng
máy tính cục bộ: là một hệ thống
mạng dùng để kết nối máy tính
trong một phạm vi nhỏ (nhà ở,
phịng làm việc, trường học, …).
Các máy tính trong mạng LAN có
thể chia sẻ tài ngun với nhau,
mà điển hình là chia sẻ tập tin,
máy in, máy quét, và một số
thiết bị khác
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

- Truyền dữ liệu thông qua mạng LAN dùng cáp giao tiếp
Ethernet trên hệ thống DNC II

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC


TS. Đường Công Truyền

9


3/10/2021

Thiết bị nhập – input device
-USB (USB flash drive): lưu được dữ liệu lớn,
ngày càng phổ biến trên các hệ điều khiển máy
CNC
USB: Universal Serial Bus: là
một chuẩn kết nối tuần tự đa
dụng trong máy tính. USB sử
dụng để kết nối các thiết bị
ngoại vi với máy tính với tính
năng nối và ngắt các thiết bị
không cần phải khởi động lại
hệ thống.

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Thiết bị nhập – input device
-Lập trình hội thoại (conversational
programming): thao tác trực tiếp trên giao diện máy,
hiệu quả cho việc lập trình gia cơng chi tiết tương đối đơn
giản đến 2,5 trục


Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

10


3/10/2021

Hệ điều khiển máy - machine control unit
MCU Là trái tim của hệ điều khiển CNC gồm 2
bộ phận:
• Bộ xử lý dữ liệu (data processing unit - DPU): có nhiệm vụ
biên dịch và mã hóa chương trình gia cơng thành ngơn
ngữ máy, sau đó thực hiện nội suy chuyển động
• Bộ điều khiển hệ truyền động (control loop unit - CLU): dữ
liệu từ DPU được chuyển sang tín hiệu điện truyền đến
CLU để điều khiển hệ thống truyền động. Ví dụ ON/OFF
trục chính, ON/OFF dung dịch trơn nguội, …

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Hệ thống truyền động – driving system
Bao gồm các loai động cơ truyền động:
• Động cơ servo: DC Servo và AC servo
• Động cơ bước - stepping motor
• Động cơ tuyến tính – linear motor

• Động cơ thủy lực – hydraulic motor

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

11


3/10/2021

Thiết bị phản hồi – feedback devices
Bao gồm các loại cảm biến: potentionmeter,
tachometer, encoder, resolver

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Thiết bị hiển thị - display unit
Để tương tác giữa người vận hành và máy cũng như
để hiển thị các thông số gia công như: số vịng quay
trục chính, tốc độ tiến dao, vị trí dụng cụ cắt, …

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

12



3/10/2021

Máy cơng cụ - machine tool
• Thân và đế máy
– Vật liệu: gang có độ bền nén cao
– Đế máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng
cho máy
– Bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ
của trục chính và nhiều hệ thống khác

• u cầu
– Có độ cứng vững cao
– Có các thiết bị chống rung động
– Ổn định về nhiệt

• Mục đích
– Đảm bảo độ chính xác cao khi gia cơng
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy cơng cụ
• Bàn máy, bàn xoay
– Là nơi gá đặt chi tiết hay đồ gá
– Sự chuyển động linh hoạt và chính xác của bàn
máy giúp cho máy CNC có khả năng gia cơng
được những chi tiết có biên dạng phức tạp
– Trên các trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy
có dạng xoay được, nó có ý nghĩa như trục thứ 4,

5 của máy CNC

• Yêu cầu
– Có độ ổn định, cứng vững , được điều khiển
chuyển động một cách chính xác
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

13


3/10/2021

Máy cơng cụ
• Bàn máy, bàn xoay

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy công cụ - Các loại bàn xoay
• Bàn xoay tiêu chuẩn trục ngang (a): dùng để
gá đặt chi tiết sao cho tâm của chi tiết trùng
với tâm trục chính
(b)

(a)
• Bàn xoay tiêu chuẩn trục đứng (b)
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC


TS. Đường Công Truyền

14


3/10/2021

Máy cơng cụ - Các loại bàn xoay
• Bàn xoay có động cơ lắp sau (c): nhằm hạn chế sự
rung động khi máy đang làm việc

(d)

(c)

• Bàn xoay có lỗ trục chính lớn (d): gia cơng phơi dài,
ống
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy công cụ - Các loại bàn xoay
• Bàn xoay nhiều trục chính (e): cho phép gá đặt
cùng lúc nhiều chi tiết  gia cơng hàng khối

(e)

(f)


• Bàn xoay nghiêng (f): gia cơng các bề mặt
nghiêng ở nhiều góc độ khác nhau
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

15


3/10/2021

Máy cơng cụ - Các loại bàn xoay
• Bàn xoay nghiêng:

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Máy cơng cụ - Lập trình gia cơng với bàn xoay
• Bàn xoay khơng nghiêng: trục thứ 4

• Bàn xoay nghiêng: trục thứ 4 và thứ 5
• Tùy theo định nghĩa của nhà sản xuất mà các trục
này có thể có tên là A và B
• G90 G00 A90.: trục A của bàn xoay quay nhanh đến
vị trí góc 90 độ theo chiều kim đồng hồ trong hệ tọa
độ tuyệt đối

• G91 G00 B-180.: trục B của bàn xoay quay nhanh
đến vị trí góc 180 độ theo ngược chiều kim đồng hồ

trong hệ tọa độ tương đối
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

16


3/10/2021

Máy cơng cụ - Ứng dụng bàn xoay
• Bàn xoay CNC có tác dụng làm tăng thêm tính
vạn năng cho máy CNC
• Gia cơng:
– Các bề mặt định hình (như bề mặt cam, cối dập,
khn ép …)
– Cắt ren vít trong và ngồi
– Gia cơng bánh răng và dao cắt nhiều lưỡi có răng
thẳng hoặc xoắn
– Cắt rãnh thẳng và xoắn
– Các bề mặt nghiêng
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Máy cơng cụ
• Cụm trục chính: là nơi lắp dụng cụ (hay phơi),
chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực
cắt để cắt gọt phơi trong q trình gia cơng


Cụm trục chính máy tiện CNC
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

17


3/10/2021

Máy cơng cụ
• Cụm trục chính máy phay CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy cơng cụ
• Cụm trục chính máy phay CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

18


3/10/2021

Máy cơng cụ

• Cụm trục chính máy phay CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Máy cơng cụ
• Lắp trục chính lên thanh dẫn hướng trên máy
phay đứng (a, b) và ngang (c)

(c)
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

19


3/10/2021

Cơ cấu dẫn hướng thẳng

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)
• Chuyển động quay của động cơ được chuyển
đổi thành chuyển động thẳng của bàn máy
nhờ bộ truyền vítme-đai ốc bi


Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

20


3/10/2021

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

21


3/10/2021

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)
➢ Truyền động bàn máy dùng Vít me-đai ốc bi


Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)
• Đối với truyền động chạy dao trên máy CNC, dùng
một cặp đai ốc trên bộ truyền vítme-bi
• Nhờ cặp đai ốc ghép căng theo chiều trục có thể
khử được khe hở giữa vítme và đai ốc mà không
làm tăng ma sát

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

22


3/10/2021

Vít me-đai ốc bi (Recirculating Ball Screw)

• Ưu điểm:
– Ma sát rất nhỏ
– Ít bị mịn
– Độ chính xác cao
– Độ tin cậy cao
– Khả năng truyền tải lớn

• Nhược điểm:

– Có độ giảm chấn thấp
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng (Guideway)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

23


3/10/2021

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng (Guideway)
➢ Dẫn hướng bàn máy phay CNC

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Khớp nối - Coupling

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

24



3/10/2021

Khớp nối - Coupling
• Khớp nối dùng để nối và truyền mơ men xoắn giữa
hai trục với nhau
• Sai lệch giữa hai trục (sai lệch dọc trục (axial
offset),sai lệch hướng kính (radial offset), và sai lệch
góc (angular offset)) có thể được hiệu chỉnh thơng
qua khớp nối
• Có hai loại khớp nối là khớp nối cứng (Torsionally
stiff shaft couplings) và khớp nối đàn hồi
(Torsionally flexible shaft couplings)
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Khớp nối - Coupling
• Sai lệch giữa hai trục có thể hiệu chỉnh thơng qua khớp nối

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

25