b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,có thể nói một trong
những tiêu chí đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức tự độnghoá trong quá
trình sản xuất mà trước hết là năng suất và chất lượng sản phẩm. Sự phát triển
nhanh cuả máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết
điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển của nghành tự động
hoá.
Nước ta, mặc dù là mộth đang phát triển, những năm gần đây cùng với sự đòi
hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các
tiến bộ khoa học kỹ thuật và đặc biệt là ứng dụng tự động hoá trong các nghành sản
xuất đã có bước phát triển mới.
Ngày nay tự động hoá đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất .
một trong những ứng dụng của nó là sủa dụng máy công cụ CNC.
Trong quá trinh thực tập chúng em đã được làm quen vơi một dạng CNC đó là
máy phay CNC CYBER-MILL. Nhờ đựơc sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ
môn đặc biết là thầy Nguyễn Mạnh Tiến và Thầy Hà Tất Thắng mà chúng em đã
phần nao nắm bắt được nhũng kiến thức về CNC.
Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên những điều chúng em đã
làm được sẽ có rất nhiều thiếu sót. Rất mong đước sự góp ý của các thầy cô và các
bạn.
Sinh viên : Bùi Văn Việt
- 1 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
PHẦN I
TỔNG QUAN CNC
1.1. KHÁI NIỆN MÁY CNC
CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng
máy tính
Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã được lập
trình sẳn để gia công các chi tiết.

Việc dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờ các rãnh dẫn hướng bố trí bên trong
hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục.
Truyền dẫn chạy dao không khe hở trên các máy phay CNC cho phép cắt theo
chu kỳ phay thuận mà vẫn êm.
1.3. HỆ TOẠ SỬ DỤNG TRONG MÁY CNC
1.3.1 hệ toạ độ vuông góc
Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công được xác định trong một chương
trình. Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng làm việc, ta dùng một hệ toạ độ.
Nó bao gồm ba trục vuông gốc với nhau cũng cắt nhau tại điểm 0. Trong hệ toạ độ
này có các trục X, Y, và Z.
Với một hệ trục toạ độ ba trục, bất kỳ điểm nào cũng được xác định thông qua các
toạ độ của nó. Hệ toạ độ máy do nhà chế tạo máy xác đinh, thông thường nó không
thể bị thay đổi.
Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị. Trên máy phay nó nằm song song
với bàn máy(bàn kẹp chi tiết).
Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị. Nó nằm trên mặt nắp máy và
vuông góc với bàn máy.
Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính. Trục này được nhà chế tạo
xác định. Chiều dương của trục Z chạy từ chi tiết hướng đến dao cắt. Điều đó có
- 3 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi
tiết.
Để xác định nhanh chiều của các trục, dùng luật bàn tay phải: ta đặt ngón giữa
của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ theo chiều trục X và
ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều Y.
Hệ toạ độ cơ bản đựơc gắn liền với chi tiết. Bởi vậy khi ta lập trình ta phải luôn
luôn xuất phát từ chổ xác định chi tiết đứng yên còn dao cắt thì chuyển động. Điều
đó có nghĩa là :
Khi cắt phay, rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhưng để đơn giản cho việc


Điểm W chi tiết: là điểm gốc 0 của hệ toạ độ chi tiết, nó đựoc giữ cố
định cho một chi tiết.
Điểm chuẩn của dao P: là điểm gôc của hệ toạ độ gắn trên dao cắt.
Điểm 0 lập trình: là điểm gốc 0, từ đó xác định các dữ liệu cập nhập
trong một chương trình. Điểm này có thể thay đổi
thông qua lệnh chuyển điểm 0.
1.4. QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ
Khi gia công trên các máy CNC người ta có thể chia các hệ trục toạ độ thành 3
loại: hệ trục toạ đọ máy, hệ trục toạ độ chi tiết và hệ trục toạ độ của dao.
- 5 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Từ hệ trục toạ độ của máy có điểm gốc M ta có thể biểu diễn được hệ toạ độ
của chi tiết và hệ toạ độ của dao bằng các phép dịch chuyển tịnh tiến hay các phép
quay. Nhờ đó ta có thể xác định đựơc vị trị của điểm trên chi tiết cần gia công cũng
như vị trị dao để gia công chi tiết.
1.5. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC.
Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như
các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình, .v.v… Do đó các dạng điều khiển của máy
cũng được chia ra thành: điều khiển điểm- điểm, điều khiển theo đường thẳng và
điều khiển theo biên dạng.
a) điều khiển điểm-điểm: dùng gia công cắc lỗ bằng các phương pháp
khoan, khoét, doa và cắt ren. ở đây chi tiết gia công được gá cố định trên bàn máy,
dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình. Khi đạt tới đích
dao bắt đầu gia công. truờng hợp này quỹ đạo của chuyển động dao là không quan
trọng, điều quan trọng là vị trí gia công đạt đến phải chính xác.
b) Điều khiển theo đường thẳng.
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển khi gia công dụng cụ cắt thực hiện
lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó. Khi thực hiện gia công các chuyển
động theo các trục toạ độ là độc lập không có quan hệ rằng buộc nào với trục khác.

Đầu còn lại của Vitme được gá vào khung đỡ.
ở giữa của Vitme đựơc gá vào đaiốc để biến đổi chuyển động quay thành chuyển
động tịnh tiến.
Tính toán chuyển động:
Động cơ bước có số bước 200 bước/ vòng.
Do đó để thực hiện chuyển động một khoảng L theo một trục nào đó của vật
mang chi tiết thì số vòng quay phải thực hiện sẽ là L/3.
Khi đó số xung cân cấp cho động cơ bứơc sẽ là 200 .L/3.
Việc tính toán điều khiển chuyển động động cơ bước sẽ được thực hiện bằng
máy tín.
Việc thực hiện điều khiển chuyển động của động cơ bước được thiết kế như
phần IV dưới đây.- 8 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
PHẦN III
ĐỘNG CƠ BƯỚC
I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC
1. Khái quát về động cơ bước
Các hệ truyền động rời rạc thường được thực hiện nhờ động cơ chấp
hành đặc biệt gọi là động cơ bước.
Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín
hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển
động góc quay hoặc các chuyển động của rôto và có khả năng cố định rôto vào
những vị trí cần thiết.
Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín
hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc
quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc
độ quay của tôto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi

theo từng cuộn dây riêng lẽ hoặc theo từng nhóm các cuộn dây. Trị số và chiều của
lực điện từ tổng F của động cơ và do đó vị trí của rôto trong không gian hoàn toàn
phụ thuộc voà phương pháp cung cấp điện cho các cuộn dây.
- 10 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
Thực tế để tăng cường lực điện từ tổng của stato và do đó tăng từ thông và
mômen đồng bộ, người ta thường cấp điện đồng thời cho hai,ba hoặc nhiều cuộn
dây. Lúc đó rôto của động cơ bước sẽ có vị trí cân bằng(ổn định ) trung với vectơ
lực điện từ tổng F. Đồng thời lực điện từ tổng F cũng có giá trị lớn hơn lực điện từ
thành phần của các cuộn dây stato.
Khi cấp điện cho một số chẵn cuộn dây hoặc cho một số lẽ cuộn dây rôto của
động cơ bước sẽ có m vị trí cân bằng. góc xê dịch giữa hai vị trí liên tiếp của rôto
bằng 2π/m - Trường hợp này gọi là điều khiển cả bước hay điều khiển đối xứng.
Nếu cấp điện theo thứ tự một số chẵn cuộn dây, rồi một số lẻ cuộn dây, có nghĩa
là số lượng cuộn dây được điều khiển luôn luôn thay đổi từ chẵn sang lẻ và từ lẻ
sang chẵn thì số vị trí cân bằng của rôto sẽ tăng lên gấp đôi là 2m. độ lớn của một
bước sẽ giảm đi một nửa bằng 2π/2m – Trường hợp này gọi là điều khiển nửa bước
hay điều khiển không đối xứng.
Ta có thế tính số bước quay của rôto trong khoảng 0÷360
0
là:
K= m.n
1
.n
2
.p,
Trong đó:
p: số đôi cực của rôto;
m: số cuộn dây điều khiển trên stato(số pha);
n

Từ thông mà nó sinh ra tác động vào cặp cực của rôto:
φ=B.S.cosα=B.S.sinθ
trong đó:
B là cường độ từ trường do dòng điện I sinh ra trong cuộn dây có điện cảm L;
S là tiết diện vuông gốc của cặp cực;
α là góc giữa trục cặp cực với trục của cuộn dây pha;
θ là góc giữa trục cặp cực và đường vuông góc với trục của cuộn dây pha;
Do θ thay đổi nên từ dẫn dọc theo đường đi của từ thông thay đổi theo, làm cho
từ thông thay đổi trong một giới hạn rộng. Nếu viết biểu thức φ dưới dạng:
φ=L.I (L là điện cảm).
Do sự thay đổi của góc φ cùng với sự thay đổi của khe hở không khí giữa các răng
của stato và rôto làm cho điện cảm L thay đổi theo dẫn đến từ thông φ và do đó
mômen của động cơ thay đổi.
Mômen đồng bộ tĩnh của động cơ bước khi stato và rôto có răng và được kích
thích, có thể viết dưới dạng tổng quát của 3 mômen quay:
M(θ)=M
S
+M
R
+M
SR
= C
M
.I
S
.(dL
S
/dθ)+C
M
.I

b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
M
R
được hình thành do sự thay đổi từ dẫn trên đường đi của từ thông rôto được
kích thích bởi dòng điện I
R
.
M
SR
được hình thành do sự thay đổi hỗ cảm giữa stato và rôto được kích thích
bởi dòng điện I
S
và I
R
.
Hiện nay, phần lớn các động cơ bước đều có cấu tạo rôto không có cuộn kích
thích. Do đó biểu thức mômen có dạng đơn giản sau:
M(θ)=C
M
.I
S
.(dL
S
/dθ).
Quan hệ giữa mômen với góc quay θ thường là không hình sin do ảnh hưởng của
cấu trúc răng và cấu trúc cực lồi của stato và rôto, cũng như do xung điện áp cấp
vào có dạng xung vuông là tổng của các thành phần điều hoà.
Quan hệ của mômen M=f(θ) là dường cong có dạng như sau:

π

rơi vào vùng mất ổn định của đặc tính góc M=f(θ)
Nếu như góc α qua lớn thì rôto rời vào vùng mất ổn định,không bám theo được
từ trường và động cơ bị mất bước.
Trong trường hợp tổng quát, để động cơ không bị mất bước cần thực hiện
điều kiện sau:
M
C
<M
max
.cos(2π/K),
trong đó: K là số bước quay
Như vậy bước quay α=360
0
/K càng nhỏ thì mômen tải M
C
cho phép trên trục
động cơ càng lớn.
4. Cấu tạo và phân loại động cơ bước
Để tăng số bước của động cơ(tăng độ phân giải về góc), ta cần phải tăng
lượng cuộn dây pha m và tăng số cặp cực p.
Việc tăng số lượng bối dây m trên stato gặp nhiều khó khăn do hạn chế về kích
thước của stato và những trở ngại khi đặt các bobin dây quấn vào các rãnh nửa hở
của stato, đồng thời khi số pha m lớn thì mạch điều khiển cũng sẽ phức tạp hơn. Do
đó người ta thường làm các động cơ bước với số lượng pha m đủ nhỏ, là 2 pha, 4
pha hay 5 pha; trong đó thông dụng nhất là 2 pha và 4 pha.
Việc tăng số bước của động cơ được giải quyết bằng tăng số lượng cặp cực rôto.
Rôto động cơ bước tạo thành nhiều cặp cực được chế tạo từ vật liệu kỹ thuật đặc
- 14 -
b¸o c¸o thùc tËp t«t nghiÖp
biệt có độ từ hoá cao và chịu mômen tải lớn, vì chính rôto là bộ phận chịu tải trọng

1
: lực điện từ tác động lên rôto khi cuộn dây 1 được kích thích;
F
2
: lực điện từ tác động lên rôto khi cuộn dây 2 được kích thích;
F: lực điện từ tổng;
α: góc bước;
β: góc cần điều khiển(góc vi bước);
- 15 -