1 LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, con người luôn nghiên cứu
sáng tạo ra các thiết bị máy móc tinh vi, linh hoạt tham gia vào quá trình sản xuất nhằm
thay thế sức lao động thủ công nặng nhọc đồng thời tăng năng suất, giảm thời gian và
nâng cao chất lượng của sản phẩm. Một trong số các thiết bị đó phải kể đến là các máy
CNC (Computer Numerical Control) dùng trong công nghiệp.
Máy phay CNC là máy công cụ điều khiển số điển hình đư ợc dùng rất phổ biến
trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, đặc biệt là chế tạo các khuân mẫu chính xác các chi tiết
phục vụ công nghiệp và nó được coi là một hệ “Cơ điện tử” hoàn chỉnh vì chúng có sự
tích hợp mặt cơ khí, hệ thống điện-điện tử và khoa học máy tính. Ngày nay chúng được
sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, phân xưởng, các công ty xí nghiệp công nghiệp ở
nước ta.
Đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển máy phay CNC dạng PC-base.
Thực chất là khôi phục lại hệ điều khiển của máy phay CNC 3D trên nền tảng phần cứng
cơ khí có sẵn. Với đề tài này nhóm đã nghiên cứu và hiểu rõ về điều khiển máy Phay
CNC.
Đề tài đã nhận được sự quan tâm của Khoa Cơ Khí, các thầy trong bộ môn Cơ Điện
Tử về kinh phí và kiến thức chuyên môn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong Khoa Cơ Khí, các thầy trong bộ Cơ
Điện tử, thầy Nhữ Quý Thơ đã hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này.
Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2010.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Sỹ Cương
Lê Quang Hiếu
Đồng Minh Khoa

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 49

4.1. Kết cấu của máy phay CNC 49
4.2. Các thiết bị điều khiển. 50
4.3. Thi công hệ thống 54
4.4. Điều khiển sử dụng Mach3. 58
4.4.1. Giới thiệu phần mềm và cách cài đặt. 58
4.4.2 Hướng dẫn sử dụng Mach3 điều khiển máy CNC 59
4.5. Viết chương trình điều khiển. 72
4.5.1. Thuật toán điều khiển 72
4.5.2 Phân tích thuật toán nội suy 74
4.5.3. Giao diện chính của phần mềm trên VB 74
CHƯƠNG V KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ 76

5.1. Kết quả. 76
3

5.2. Biện pháp khắc phục 77
5.3. Hướng phát triển 77
KẾT LUẬN CHUNG 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 80


vực cơ khí chế tạo. Bên cạnh đó, sự phát triển về công nghệ thông tin đã gặt hái được rất
nhiều thành tựu to lớn, các máy tính số ngày càng được sản xuất nhiều với những tính
năng tốc độ xử lý dữ liệu cao, sử dụng dễ dàng, kết cấu nhỏ gọn, giá thành thấp. Chính vì
thế, việc thiết kế bộ điều khiển nhỏ gọn, độ chính xác và tin cậy cao trong quá trình gia
công chi tiết máy, nâng cao hiệu quả kinh tế trên cơ sở máy tính cá nhân PC là xu hướng
phát triển của bộ điều khiển cho máy công cụ. Trên cơ sở đó nhóm đề tài phát triển hệ
điều khiển cho máy CNC dạng PC base, nghiên cứu cấu tạo chung của máy phay CNC,
nguyên lý hoạt động, nguyên lý đi ều khiển, nội suy… và kết quả cuối cùng là cho máy
chạy được, gia công được các chi tiết mong muốn.
1.2. Các vấn đề đặt ra
+ Trên cơ sở máy phay CNC đã có sẵn tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng , bảo trì các
bộ phận cơ khí như cân chỉnh lại bàn máy, khử độ dơ của các bộ Vit-me đai ốc bi, căng
đai cho chuyển động trục chính… để đảm bảo độ chính xác cao theo yêu cầu trong quá
trình gia công chi tiết.
+ Thiết kế hệ thống truyền động còn thiếu, lắp đặt đồ gá truyền chuyển động cho
bàn máy từ động cơ DC servo thông qua bộ truyền đai răng, kết nối Driver DCS 810 với
động cơ DC servo.
+ Làm mạch chuyển tiếp (mạch khuếch đại) tương thích giữa cổng LPT và Driver
DCS 810.
+ Sử dụng phần mềm có sẵn Mach3 để cài đặt các thông số gia công, đặt độ chính
xác kích thước gia công cho các trục X, Y ,Z và tiến hành gia công một số chi tiết mẫu
điển hình.
+ Viết phần mềm chương trình n ội suy đường thẳng và đường tròn dựa trên các
thuật toán nội suy.
+ Tiến hành viết một giao diện trên các phần mềm lập trình chuyên dụng, từ đó điều
khiển, giám sát và mô phỏng quá trình gia công.
+ Thực hiện gia công một số chi tiết mẫu điển hình bằng phần mềm mà nhóm tự
thiết kết.
Xây dựng phần giao diện kiểm soát, điều khiển và mô phỏng được quá trình gia
công chi tiết.
Chương trình nội suy được viết trên máy tính nghĩa là toàn bộ quá trình tính toán nội
suy và đưa các xung điều khiển đến các Driver rồi đến động cơ điêu khiển dịch chuyển
các trục máy được thực hiện nhờ chip của máy tính do đó độ chính xác và ổn định phụ
thuộc rất nhiều vào cấu hình máy tính ta sử dụng. 6

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY
CNC
2.1. Tổng quan về máy công cụ CNC.
2.1.1. Lịch sử phát triển của máy điều khiển số.
Máy điều khiển số (Computer Numerical Control – CNC) đã ra đời từ lâu. Người ta
cho rằng sự kiện ra đời chiếc máy dệt dùng tấm thép trên đó có lỗ để tự động điều khiển
đường chuyển động của kim dệt do Joseph M.Jacquard chế tạo năm 1808 là thời điểm ra
đời của máy điều khiển số. Máy dệt được điều khiển trên cơ sở thông tin hai trạng thái,
trạng thái thứ nhất là kim ở vị trí có lỗ, tương ứng với mức logic bằng “1” và trạng thái
thứ hai là kim ở vị trí không có lỗ, tương ứng với mức logic bằng “0”. Khi thay đổi quy
luật vị trí lỗ trên tấm thép cho kiểu áo mới cần gia công và quy luật trên tấm thép chính là
chương trình điều khiển máy.

Hình 1.1 Máy chơi piano dùng bìa đục lỗ.
Chương trình đi ều khiển máy mà thông tin điều khiển viết dưới dạng “1” và “0”
được gọi là chương trình điều khiển số và máy được điều khiển theo chương trình trên gọi
là máy điều khiển theo chương trình số. Tấm thép mang chương trình đi ều khiển tự động
hoàn chỉnh trên được xem là vật lưu giữ chương trình điều khiển máy.
Khi nói đến sự hình thành và phát triển các dạng máy công cụ điều khiển số không
thể không nói tới sự ra đời và phát triển của máy tính số. Phát minh ra máy tính là một

từ hoặc các chi tiết khac. Cùng với bước phát triển ứng dụng điều khiển số trong máy
công cụ một thành công có ý nghĩa to l ớn của hệ thống máy công cụ điều khiển số của
MIT (Machachusette institute of technology – MIT) là thiết kế và chế tạo thành công hệ
dẫn động động cơ secvo dùng để điều khiển các trục máy công cụ. Và thành công này
càng thúc đẩy nghành máy công cụ điều khiển số phát triển mạnh mẽ như ngày nay.
Năm 1959, mạch IC (intergrated cicruits) ra đời và nó nhanh chóng thay thế bóng
bán dẫn. IC là một chip nhỏ, trên đó người ta lập một số lớn các linh kiện (tới hàng triệu
linh kiện) để thực hiện một quá trình điều khiển nào đó. IC có kích thước nhỏ, độ tin cậy
cao, công suất tiêu hao nhỏ và là cơ sở để hình thành vi xử lý sau này. IC được đưa vào sử
dụng nhiều trong sản xuất bắt đầu từ những năm 1965. Do IC có nhiều ưu điểm như đã
nói ở trên nên nó nhanh chóng được ứng dụng vào các công nghệ chế tạo máy tính điện
tử. Trên cơ sở các mạch IC người ta thiết kế và chế tạo thành công bộ vi xử lý
(microprocessor) cho các máy tính số.
Năm 1958 người ta sử dụng một số từ tiếng Anh làm ký tự để hình thành chương
trình điều khiển máy. Hệ điều hành này gồm chương trình đi ều khiển, chương trình tính
toán thông số hình học, tính toán lựa chọn chế độ gia công như tốc độ cắt, lượng chạy
dao, chiều sâu cắt, bôi trơn làm mát. Tập hợp các ký tự hình thành chương trình dùng đ ể
điều khiển máy gọi là ngôn ngữ APT (automatically programmed tool). Ưu điểm của
ngôn ngữ APT là thuận lợi cho người viết chương trình, d ễ dàng chuyển đổi thành một
chương trình mà máy có thể hiểu được.
Trên cơ sở của APT người ta phát triển ra nhiều dạng chương trình điều khiển khác:
ADAPT và AUTOSPOT của IBM; CINTURN của Cincinati Milacron; EXAPT 1,
8

EXAPT 2, EXPAPT 3 của Đức; GENTURN của General Elictric; MILTURN của
Metaalinstitut ở Netherland, NEL 2PL, NEL 2C, NEL 2CL của Ferranti…
Năm 1976 những máy điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình mà các thông
tin viết dưới dạng số gọi là máy điều khiển số NC (Numerical Control). Cũng vào năm
1976 người ta đưa máy tính nhỏ vào hệ thống điều khiển máy NC nhằm mở rộng đặc tính
điều khiển và mở rộng bộ nhớ của máy so với các máy NC, các máy này được gọi là CNC

1/2
. Máy phay
9

CNC được trang bị hệ thống lưu trữ dụng cụ, thiết bị thay dụng cụ, cơ cấu kẹp, tháo phôi
và thay phôi tự động.
Máy phay CNC có cấu trúc trục chính thẳng đứng được gọi là máy phay đứng. Máy
phay CNC có trục máy bố trí nằm ngang gọi là máy phay ngang. Máy phay CNC được
trang bị hệ thống điều khiển mạnh để tính toán quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, nội suy
thẳng, nội suy vòng và các đường cong phức tạp ( spline). Để gia công các đường cong và
các bề mặt phức tạp, máy phay CNC cần phải có số trục máy ít nhất là 3.
 Máy tiện CNC (turning machine)
Cấu trúc cơ sở của máy tiện CNC là trục chính thường bố trí nằm ngang hoặc thẳng
đứng, bàn máy có thể bố trí trên mặt phẳng nằm ngang hoặc trên mặt phẳng nghiêng. Phôi
được kẹp bằng mâm cặp hoặc được đặt trên hai đầu chống tâm và đầu chống tâm có khía
để truyền momen xoắn.
Máy tiện có thể có nhiều trục chính, một hoặc nhiều bàn xe dao và đầu Rơvonve.
Máy tiện CNC có khả năng công nghệ rộng như: tiện trơn, tiện ren, khoan, khoét, khoan
tâm, cắt đứt, tiện mặt đầu …
 Máy doa CNC ( Boring machine)
Trục chính của máy doa CNC thường bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Khi
nghiên cứu đặc trưng công nghệ thực hiện trên máy doa, người ta nhận thấy cấu trúc máy
doa hợp lý nhất là trục chính nằm ngang. Đặc điểm công nghệ doa đòi hỏi máy doa phải
có độ chính xác vị trí. Vì vậy máy thường được trang bị hệ thống điều khiển với mức độ
tự động hoá cao và được trang bị hệ thống thay phôi, dụng cụ tự động. Máy doa có số
trục điều khiển lớn nhất là 8.
Hệ điều khiển máy được thiết kế nằm đảm bảo máy có khả năng tự động hoá lựa
chọn chế độ gia công cho phù hợp vật liệu dụng cụ cắt và vật liệu phôi. Máy có tính năng
xác định lượng mòn của dụng cụ và thực hiện hiệu chỉnh lượng mòn ngay trong quá trình
gia công. Đồng thời máy còn được trang bị phần mềm đồ hoạ đủ mạnh để mô phỏng quá

trường hợp này lô chỉ quay một chiều (cắt một lần). Dạng thứ hai của máy EDM là máy
chỉ có một lô vừa làm nhiệm vụ nhả và cuốn nhờ quá trình đảo chiều quay của trục cuốn.
 Máy cắt bằng tia nước (Water- jet cutting)
Máy cắt mà dụng cụ cắt là tia nước có áp lực cao được gọi là máy cắt bằng tia nước.
Công nghệ cắt bằng tia nước cũng mới xuất hiện nhưng nó đã nhanh chóng đư ợc ứng
dụng rộng rãi trong sản xuất. Các trục động của máy cắt bằng tia nước được thực hiện
nhờ hệ thống điều khiển số nên máy được gọi là máy cắt bằng tia nước CNC.
Đặc điểm của máy này là có thiết bị tạo áp suất cao cho nước và vòi phun. Máy cắt
bằng tia nước có thể gia công các chi tiết dạng tấm. Vật liệu gia công là tấm plastic, giấy,
thép, và các vật liệu dạng tấm khác. Chiều dầy nhỏ nhất của tấm tới 1.2 mm. Tốc độ cắt từ
76 mm/ph đến 1000 mm/ph, áp suất nước từ 4000 bar đến 9000 bar và đường kính tia
nước có thể đạt 0.1 mm. Gia công bằng tia nước có vết cắt mịn, trong quá trình gia công
không cần làm mát và đặc biệt là không xuất hiện mòn dụng cụ cắt.
b, Công dụng.
Khi chi tiết có độ phức tạp cao, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp nhất là gia
công trên máy CNC. Bởi vì gia công trên máy CNC rút ngắn thời gian gia công, đạt độ
chính xác yêu cầu và giá thành rẻ hơn so với khi gia công trên máy công cụ vạn năng và
máy tự động vạn năng. Khả năng thay đổi dạng sản phẩm chế tạo nhanh vì chỉ cần thay
đổi chương trình đi ều khiển mà không cần thay đổi cấu trúc máy hoặc thêm các đồ gá
chuyên dùng. Máy điều khiển số đáp ứng được tính linh hoạt của sản xuất. Chi phí cho
11

sản xuất dụng cụ cắt nhỏ hơn vì máy có khả năng đánh giá được lượng mòn dụng cụ ngay
trong quá trình gia công và tự động điều chỉnh máy để bù lượng mòn dụng cụ.
Máy CNC có tính năng tự động kiểm tra chất lượng ngay trong quá trình gia công.
Các máy thông thường không có khả năng này. Do không có chức năng này, các máy vạn
năng không giám sát được quá trình gia công cho nên tổn phí cho kiểm tra chất lượng cao
hơn so với máy CNC.
Thời gian gia công chi tiết ở trên máy CNC nhỏ hơn so với máy vạn năng vì t ập
trung nguyên công cao, gia công nhiều nguyên công trong cùng một lúc.


Số trục thể hiện khả năng công nghệ của máy, nên người ta thường lấy số trục của máy
kèm với tên máy ví dụ máy phay CNC ba trục, máy phay CNC bốn trục để gọi tên của
máy.
Để mô tả máy CNC từ đơn giản đến phức tạp, các nước khác nhau đặt ra tiêu chuẩn
khác nhau về số trục chuyển động cần thiết. Tiêu chuẩn của tập đoàn công nghiệp EIA
(Electronic Industries Association). EIA đưa ra tiêu chuẩn EIA – 267 – B. Tiêu chuẩn này
có thể miêu tả tất cả các máy NC và CNC từ đơn giản đến phức tạp. Mười bốn trục
chuyển được chia thành hai kiểu: trục quay và trục thẳng. Trong mười bốn trục có chín
trục thẳng và năm trục quay. Chín trục thẳng lại chia thành ba trục thẳng thứ nhất, ba trục
thẳng thứ hai và ba trục thẳng thứ ba.Trong số năm trục quay được chia thành ba trục
quay thứ nhất và hai trục quay thứ hai.
9 trục thẳng bao gồm:
- Ba trục thẳng thứ nhất : X,Y, Z
- Ba trục thẳng thứ hai : U //X, V//Y, W//Z
- Ba trục thẳng thứ ba : P//X, Q//Y, R//Z
5 trục quay bao gồm :
- Ba trục quay thứ nhất A,B,C. Đây là 3 trục quay xung quanh các trục thẳng X,Y,Z.
- Hai trục quay thứ hai D và E. Đặc trưng của hai trục quay này là quay song song
với trục quay thứ nhất A hoặc B hoặc C hoặc một trục đặc biệt nào đó.
b, Hệ toạ độ
Nhiệm vụ chính của chương trình NC là cung cấp thông tin điều khiển chuyển động
dụng cụ hình thành các đư ờng hình học đã đư ợc thiết kế trên chi tiết. Chương trình NC
đòi hỏi phải có hệ toạ độ mà hệ toạ độ đó dùng để xác định vị trí của vật thể trên máy.
Trên máy CNC có hai hệ toạ độ dùng để xác định mọi vị trí chi tiết trên máy: hệ toạ độ
Decac và hệ toạ độ cực.
 Hệ toạ độ Decac
Hệ toạ độ Decac được xem như là hệ toạ độ chữ nhật.Với hệ toạ độ này mọi điểm
trong không gian được xác định duy nhất bởi độ dài trên ba trục vuông góc với nhau.
Trong máy công cụ điều khiển số hai trục thẳng thứ nhất X và Y xác đinh vị trí bàn máy.

một điểm được xác định bởi ba thông số: bán kính R, góc
α
và kích thước đo trên trục Z.
Hệ toạ độ trụ dùng để nội suy đường xoắn trên mặt trụ nhờ chuyển động quay và chuyển
động tịnh tiến. Ví dụ xác định điểm A trong hệ toạ độ trụ như Hình 1.3b.

Hình 1.3 a) Hệ tọa độ cực: b) Hệ tọa độ trụ
14

 Toạ độ quy chiếu
Trong máy công cụ điều khiển số điểm có hai mục đích sử dụng đó là điểm biểu
diễn vị trí điểm ( points) trong vùng gia công và điểm được sử dụng làm điểm quy chiếu
(Reference point) hay gọi là điểm gốc. Điểm vị trí dùng để tính toán các điểm khác nhau
trên chi tiết và điểm quy chiếu dùng để xác định vị trí máy. Điểm quy chiếu có thể chia
thành các loại sau:
• Điểm gốc máy: ( machine reference point) là điểm gốc hệ toạ độ máy, nó đặt cố
định trên máy. Điểm gốc máy được ký hiệu bằng chữ cái M viết tắt của chữ (Machine).
Điểm gốc dùng để tổ chức máy sau mỗi lần mất điện và nó cũng là điểm dùng để xác định
vị trí thay dụng cụ. Điểm gốc máy được xác định bằng chuyển mạch đặt ở vị trí xác định
cho mỗi trục. Vị trí đặt điểm gốc máy do người thiết kế máy quyết định. Nhiều máy CNC
người ta thiết kế hệ điều khiển yêu cầu bàn máy và trục chính phải quay về điểm gốc máy
trước khi thực hiện chương trình mới.
Điều khiển bàn máy và trục chính về gốc máy được thực hiện theo hai cách: bằng
tay và bằng chương trình. Điều khiển về gốc máy bằng tay được thực hiện nhờ các phím
trên bàn điều khiển và cách này cho phép thực hiện điều khiển độc lập từng trục hoặc các
trục đồng thời.
Điều khiển về gốc máy bằng nhờ phần mềm (chương trình) thường trú trong máy.
Trước khi quá trình thay dụng cụ xảy ra, trục chính và bàn máy được đưa về gốc máy
bằng chương trình. Hệ điều khiển Funuc và Mitsubishi dùng mã lệnh G28 để thực hiện
mục đích đó.

các điểm khác trên chi tiết.
Đưa dụng cụ về điểm gốc quay về cũng có hai cách: bằng tay và bằng chương trình.
Khi điều khiển bằng tay người ta sử dụng các phím chức năng trên bàn điều khiển. Với
cách này có thể điều khiển riêng từng trục. Điều khiển tự động thực hiện bằng chương
trình thường trú trong máy.

Hình 1.5 Các loại điểm gốc trên máy phay CNC
Thực hiện chức năng quay về điểm gốc quay về, hệ điều khiển Funuc sử dụng mã
lệnh G28 và G30. Mã lệnh G28 dùng để thay dụng cụ tự động, lệnh G30 dùng xác định
điểm gốc quay về thứ hai, thứ ba và thứ tư. Hệ thống điểm gốc dùng cho máy phay CNC
chỉ ra trên Hình 1.5.

16

c, Hệ điều khiển máy CNC
Về mặt tổng quát, các máy CNC trong công nghiệp đều được điều khiển theo một
nguyên tắc nhất định. Dữ liệu điều khiển được đọc vào từ các vật mang tin (băng từ, đĩa
từ, băng đục lỗ…) hoặc từ chương trình có sẵn trên máy hoặc do chính người sử dụng
nhập vào từ giao tiếp bàn phím. Các dữ liệu này được giải mã và hệ thống điều khiển xuất
ra các tập lệnh để điều khiển các cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh theo yêu cầu của
người sử dụng. Trong khi các cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh đó, kết quả về việc tực
hiện được mã hóa ngư ợc lại và phản hồi về hệ điều khiển máy, các kết quả này được so
sánh với các tập lệnh được gửi đi. Sau đó hệ thống điều khiển có nhiệm vụ bù lại các sai
lệch và tiếp tục gửi đến các cơ cấu chấp hành cho đến khi thông tin về kết quả thực hiện
phản hồi trở lại “khớp” với thông tin được gửi đi.
Như vậy, ta có thể nói hệ điều khiển máy CNC trong công nghiệp là một hệ điều
khiển kín (dữ liệu lưu thông theo một vòng kín).
Để tiện cho việc trình bày, hệ thống điều khiển máy CNC có thể được chia ra là hai
phần: phần cứng và phần mềm.


vào các khe mở rộng của bộ điều khiển và được liên kết bằng bus.
• Hệ thống truyền dẫn( BUS)
Hệ thống CNC đòi h ỏi sự liên hệ giữa CPU và các bộ phận khác trong hệ thống.
Thiết bị truyền dẫn của CNC chính là BUS. Có thể hiểu BUS là hệ thống các đường giao
thông làm nhiệm vụ truyền dẫn thông tin từ CPU đến các bộ phận khác và ngược lại.
Dưới đây là sơ đồ khối thể hiện vị trí vai trò của BUS trong hệ thống điều khiển
CNC Hình 1.8.

Hình 1.8 Hệ thống liên lạc BUS
18

• Truyền dẫn Servo

Hình 1.9 Điều khiển Servo
Hệ điều khiển máy công cụ, cần thiết biến đổi xung điều khiển được tạo ra từ cụm
điều khiển thành các tính hiệu cho động cơ các trục. Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ
hai mạch: Mạch điều khiển servo và mạch phản hồi (Hình 1.9).
Trên đây là các phần cứng chủ yếu của máy CNC, ngoài ra còn có các phần cứng cơ
bản của một máy điều khiển số thông thường như: điều khiển tốc độ trục chính, điều
khiển trình tự và các mạch biến vào – ra (input – output).
 Phần mềm
Những bộ điều khiển CNC hiện đại giống như những chiếc máy tính chuyên dụng
dùng để điều khiển máy công cụ. Cũng như những chiếc máy tính khác, NC cần một hệ
điều hành, đôi khi được coi như là một phần mềm hệ thống. Chúng được thiết kế riêng
cho một loại máy, và mục đích cuối cùng là để điều khiển, bởi vì đ ặc tính động học và
điều khiển của mỗi loại mày là khác nhau. Phần mềm này điều khiển mọi chức năng hệ
thống, những chương trình con, đồ hoạ giả lập hay quá trình gia công nếu có.
Thông thường, phần mềm máy CNC được chia ra làm các phần cơ bản sau:
• Phần mềm điều khiển
Đây là chương trình chính để thực hiện các chức năng NC. Chương trình điều khiển

Trục quay được xác định theo các trục thẳng mà dao cắt quay trên đó. A là trục quay
trên trục X, B là trục quay trên trục Y, C là trục quay trên trục Z (Hình 1.11). Khi nhìn
theo chiều (+) của các trục chính thì chiều kim đồng hồ là chiều (+) của các trục quay.

Hình 1.11 Ba trục quay A,B,C.
Xác định các trục toạ độ của máy NC thông qua nguyên tắc này, đầu tiên ta tưởng
tượng ngón giữa nằm trong trục quay chính của máy, đó là trục Z của máy và chiều (+)
20

của trục theo hướng từ trong ra ngoài. Theo đó, ngón cái và ngón trỏ sẽ chỉ phương và
chiều của trục X, trục Y.
 Các điểm chuẩn
• Điểm gốc của máy M
Quá trình gia công trên máy điều khiển theo chương trình số được thiết lập bằng một
chương trình mô tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phôi. Vì
thế, để đảm bảo việc gia công đạt được độ chính xác thì các dịch chuyển của dụng cụ phải
được so sánh với điểm 0 (zero) của hệ thống đo lường và người ta gọi là điểm gốc của hệ
tọa độ của máy hay gốc đo lường M (Machine reference zero). Các điểm M được các nhà
chế tạo quy định trước.
• Điểm chuẩn của máy R

Hình 1.12 Các điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng và máy tiện
Để giám sát và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải
bố trí một hệ thống đo lường để xác định quãng đường thực tế (tọa độ thực) so với tọa độ
lập trình. Trên các máy CNC ngư ời ta đặt các mốc để theo dõi các tọa độ thực của dụng
cụ trong quá trình dịch chuyển, vị trí của dụng cụ luôn luôn được so sánh với gốc đo
lường của máy M. Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển của máy thì tất cả các trục phải
được chạy về một điểm chuẩn mà giá trị tọa độ của nó so với điểm gốc M phải luôn luôn
không đổi và do các nhà chế tạo máy quy định. Điểm đó gọi là điểm chuẩn của máy R
(Machine Reference point). Vị trí của điểm chuẩn này được tính toán chính xác từ trước

W trên máy tiện.
Thông thường khi gia công người ta phải tính đến lượng dư gia công và do vậy điểm
C chính là bề mặt chuẩn để xác định kích thước của phôi.

Hình 1.14 Ví dụ chọn điểm P và W khi gia công các lỗ phân bố trên đường tròn
22

• Điểm gốc của dụng cụ
Để đảm bảo quá trình gia công chi tiết với việc sử dụng nhiều dao và mỗi dao có
một hình dạng và kích thước khác nhau được chính xác, cần phải có các điểm gốc của
dụng cụ. Điểm gốc của dụng cụ là những điểm cố định và nó được xác định tọa độ chính
xác so với các điểm M và R.
• Điểm chuẩn của dao P

Hình 1.14 : Điểm chuẩn P của dao tiện (a), dao phay ngón (b), dao phay cầu (c)
Điểm chuẩn của dao là điểm mà từ đó chúng ta lập chương trình chuyển động trong
quá trình gia công. Đối với dao tiện, người ta chọn điểm nhọn của mũi dao, với dao phay
ngón và mũi khoan người ta chọn điểm P ở tâm trên đỉnh dao, với dao phay cầu chọn
điểm P là tâm mặt cầu.
• Các điểm gốc của dao (điểm gá đặt dao)
Các dao được sử dụng thông thường có hai loại cán dao (Tool holder) là loại chuôi
trụ và loại chuôi côn theo tiêu chuẩn.
Đối với chuôi dao có điểm đặt dụng cụ E, trên lỗ gá dao có điểm gá dụng cụ N. Khi
chuôi dao lắp vào lỗ dao thì hai điểm N và E trùng nhau.
Hình 1.15 Các điểm gốc của dụng cụ
Trên cơ sở điểm chuẩn này người ta có thể xác định các kích th ước để đưa vào bộ
nhớ lượng bù dao. Các kích thước này có thể bao gồm chiều dài của dao tiện theo phương


Hình 1.17 Các dạng chạy dao trong điều khiển điểm điểm.
b) Điều khiển đồng thời theo 2 trục
c) Điều khiển kế tiếp.
• Điều khiển đường thẳng Hình 1.18 Điều khiển theo đường thẳng.
Là điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực hiện lượng chạy dao theo 1 đường
thẳng nào đó. Trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song song hoặc vuông góc với trục
của chi tiết (trục Z) (hình vẽ). Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song với trục
Y hoặc trục X (hình vẽ) dụng cụ cắt chuyển động độc lập theo từng trục.
• Điều khiển theo biên dạng (contour)

Hình 1.19 Điều khiển contour trên máy tiện (a) và máy phay (b).
25

Điều khiển theo biên dạng cho phép thực hiện chạy dao trên nhiều trục cùng lúc.
Các chuyển động theo các trục có sự quan hệ hàm số ràng buộc với nhau. Dạng điều
khiển này được áp dụng trên máy tiện, máy phay và các trung tâm gia công.
Có 3 dạng điều khiển : điều khiển contour 2D, 2
1
/
2
D và điều khiển 3D (D là chiều).
- Điều khiển contour 2D: Cho phép thực hiện chạy dao theo 2 trục đồng thời trong 1
mặt phẳng gia công (ví dụ mặt phẳng XZ, XY). Trục thứ 3 được điều khiển hoàn toàn độc
lập với các trục kia.

Hình 1.20 Điều khiển contour 3D