Bộ LAO ĐộNG - THƯƠNG BINH và Xã HộI
TổNG CụC DạY NGHề
tác giả biên soạn: Thạc sĩ Nguyễn Văn Anh

giáo trình

Gia công trên máy tiện CNC
nghề: Cắt gọt kim loại
trình độ: Lành nghề

dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (vtep)
Hà Nội 2008

1


Tuyên bố bản quyền:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình,
cho nên các nguồn thông tin có thể đợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho
các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi
mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử
dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành
mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách
để bảo vệ bản quyền của mình.
Tổng cục Dạy nghề cám ơn và hoan
nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa
và hoàn thiện tốt hơn tài liệu này.
Địa chỉ liên hệ:
Tổng cục Dạy nghề

loại. Song do điều kiện về thời gian, mặt khác đây là lần đầu tiên biên soạn giáo
trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp để giáo trình Gia công trên máy tiện
CNC đợc hoàn thiện hơn, đáp ứng đợc yêu cầu của thực tế sản xuất của các
doanh nghiệp hiện tại và trong tơng lai.
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC đợc biên soạn theo các nguyên tắc:
Tính định hớng thị trờng lao động; Tính hệ thống và khoa học; Tính ổn định và
linh hoạt; Hớng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực và thế giới; Tính hiện
đại và sát thực với sản xuất.
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC nghề Cắt gọt kim loại cấp trình độ Lành
nghề đ đợc Hội đồng thẩm định Quốc gia nghiệm thu và nhất trí đa vào sử dụng
và đợc dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo ngắn hạn hoặc cho
công nhân kỹ thuật, các nhà quản lý và ngời sử dụng nhân lực tham khảo.
Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đợc hoàn chỉnh để trở thành giáo trình chính thức
trong hệ thống dạy nghề.
Ngày 15 tháng 4 năm 2008
Hiệu trởng
Bùi Quang Chuyện

3


4


Giới thiệu về mô đun
I. Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
Mô đun Gia công trên máy tiện CNC đợc dùng để đào tạo nghề cho công nhân
chất lợng cao nhằm cung cấp nguồn nhân lực cho sản xuất trong tơng lai. Môđun
trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về điều khiển số, đặc biệt là phơng

- Chu trình cắt ren
- Kiểm tra, sửa lỗi, chạy mô phỏng chơng trình
- Vận hành máy tiện CNC
V. Các hình thức học tập chính trong mô đun
1. Dạy lý thuyết trên lớp về các chủ đề.
- Cấu tạo chung của máy CNC và các bộ phận chính của máy
- Lập trình gia công trên máy CNC
- Kiểm tra, sửa lỗi, chạy mô phỏng chơng trình
- Vận hành máy tiện CNC
2. Học theo nhóm.
Chia lớp thành những nhóm nhỏ từ 5 - 7 học sinh để thảo luận về nội dung đã
học, nghiên cứu, tìm các giải pháp để giải các bài tập.
3. Thực tập tại xởng trờng về điều khiển và vận hành máy CNC.
- Bảo dỡng máy và vệ sinh công nghiệp, bảo hộ lao động
- Cách điều chỉnh các vấu kẹp thuỷ lực và kẹp chặt phôi trên mâm cặp.
- Các bớc xác định điểm zêrô của phôi so với dao.
- Các phím chức năng trên màn hình điều khiển.
- Nhập chơng trình và gọi chơng trình.
- Chạy mô phỏng và chạy chơng trình gia công hoàn thành sản phẩm.
- Xử lý các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra.
4. Tham quan thực tế về khả năng ứng dụng nghề nghiệp.
Sau khi tham quan thực tế tại các cơ sở sản xuất, mỗi học sinh tự viết thu hoạch
về khả năng ứng dụng nghề nghiệp. Đợc thực hiện sau khi đã học xong môđun.
VI. Yêu cầu về đánh giá hoàn thành mô đun
1. Kiến thức:
- Trình bày đợc cấu tạo chung và các bộ phận chính của máy tiện CNC Nắm
đợc các dạng điều khiển và ứng dụng của nó.
6



MĐ CG2 13

MĐ CG2 11
Phay nâng cao

MĐ CG1 23
Tiện ren truyền
động

MĐ CG1 15
Nhập nghề

MH CG1 11
Vật liệu ck

công nghệ

Thiết kế quy trình

MĐ CG2 14

Thiết kế, chế tạo dao
và đồ gá đặc thù

MĐ CG2 15

MĐ CG2 12. Lập chơng trình gia công sử dụng các chu
trình tự động, bù dao tự động trên máy phay CNC

E

MĐ CG 1 26
Gia công trên
máy tiện CNC

MĐ CG1 17
Tiện cơ bản

MH CG1 13
Vẽ kỹ thuật

Tổ chức và quản lý
sản xuất

MĐ CG1 24
Tiện định
hình

MĐ CG1 16
Nguội cơ bản

MH CG1 12
D.sai đo lờng

MĐ CG1 32
Gia công trên máy phay CNC

MĐ CG1 22
Tiên ren tam
giác



MĐ CG1 34
Gia công trên
máy mài tròn

MĐ CG1 33
Gia công trên
máy mài phẳng

MĐ CG1 36
Doa lỗ trên máy
doa vạn năng

MĐ CG1 30
Phay rãnh và góc

MĐ CG1 29
Phay mặt phẳng

MĐ CG1 27
Bào mặt phẳng

MĐ CG1 20
Tiện lỗ

Khối
KT VH bổ trợ

MĐ CG1 19
Tiện kết hợp


I. Mục tiêu thực hiện:
- Trình bày đợc quá trình phát triển của kỹ thuật CNC và các loại máy gia công
sử dụng kỹ thuật NC và CNC.
- Nêu rõ tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.
II. Nội dung chính:
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC.
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC.
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nớc ta hiện nay.
A. Học trên lớp về:
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC.

Quá trình phát triển công nghệ chế tạo và máy cắt kim loại đã trải qua các giai
đoạn :
Công nghệ thủ công;
Công nghiệp hoá với sự ra đời của ngành chế tạo máy công cụ;
Từ tự động hoá cơ khí sang tự đông hoá có sự trợ giúp của máy tính (CNC)
Sau đây là những mốc quan trọng của quá trình phát triển máy công cụ điều
khiển số (CNC = computerized numerical control), nó gắn liền với quá trình phát
triển của công nghệ điện tử và tin học.
+ Năm 1908:
JOPB MJAC QUARD đã dùng những tấm tôn đục lỗ điếu khiển tự động các
máy dệt.
+ Năm 1863:
MFO URNEAUX phát minh Đàn dơng cầm tự động nổi tiếng thế giới với tên
gọi là PIANNOLA.Trong đó dùng một băng giấy có nhiều cuộn 30cm đợc đục lỗ
theo vị trí tơng thích để điều khiển luồn khí nến tác động vào các phím bấm cơ khí.
Băng giấy đục lỗ dùng làm vật mang tin dã đợc phát kiến.
10


+ Năm 1965:
Giải pháp thay dụng cụ tự động (ATC) đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu
gia công.
+ Năm 1968:
Kỹ thuật mạch tích hợp IC (Integrated Circuits) đã làm cho các hệ thống điều
khiển DNC (Direct Numerical Control) đã thiết lập ở Mỹ bằng điều khiển (standard
omnicontrol) và máy tính IBM.
11


+ Năm 1970:
Giải pháp thay thế bệ phiến gá phôi tự động (Automatic Palete Changer)
+ Năm 1972:
Hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp một máy tính nhỏ. Đó là hệ điều khiển số
dùng vi tính có hệ vi xử lý sau này.
+ Năm 1976:
Các hệ vi xử lý (microProcessors) tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC.
+ Năm 1978:
Các hệ thống gia công linh hoạt đợc tạo lập thực hiện
+ Năm 1979:
Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy
tính (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing).
+ Năm 1980:
Trong khi phát triển của công cụ trợ giúp lập trình tích hợp CNC, bùng nổ một
Cuộc chiến lòng tin ủng hộ hay chống đối giải pháp điều khiển qua cấp lệnh
bằng tay.
+ Năm 1984:
Xuất hiện điều khiển CNC có công năng mạnh mẽ đợc trang bị các công cụ trợ
giúp lập trình đồ hoạ (Graphic) tiến thêm một bớc phát triển mới lập trình tại phân
xởng.

dụng trong các cơ sở sản xuất của nớc ta. Trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải
cập nhật thông tin và tìm các tài liệu với những kênh thông tin khác nhau để nội
dung bài thêm phong phú và chính xác.
Thứ
tự
1

Tên thiết bị

Nớc sản
xuất

Phần mềm điều
khiển

Ngôn ngữ lập
trình
Ngôn ngữ G

3

Máy phay CNC
FCV63CNC

CHLB Đức CNC - 432 MAHO
CHLB Đức TNC - 421 HEIDENHAIN
CH SécTNC - 421 CHLB Đức HEIDENHAIN

4



Máy phay CNC
MH600W
Máy phay CNC
DMU60T

Khả năng
điều khiển
3 trục

Đối thoại trực tiếp 3 trục
bằng biểu tợng
Đối thoại trực tiếp 3 trục
bằng biểu tợng
2 trục

Anh
Nhật

FANUC

Ngôn ngữ G

5 trục

Mỹ

Việt Nam
Nhật


Bài 2
các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển
của máy cnc
Mã bài : MĐ CG1 26 02

I. Giới thiệu:
Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công đợc các bề mặt khác nhau. Do
đó các dạng điều khiển của máy cũng đợc chia ra thành: Điều khiển điểm - điểm,
điều khiển đờng thẳng và điều khiển biên dạng.
II. Mục tiêu thực hiện:
Trình bày đợc các dạng điều khiển và hệ điều khiển của máy CNC và ứng dụng
của nó trong gia công các bề mặt cụ thể trên chi tiết.
III, Nội dung chính:
1. Các dạng điều khiển.
2. Các hệ thống điều khiển.
A. Học trên lớp về:
1. Các dạng điều khiển.

1.1. Điều khiển điểm điểm.
Điều khiển điểm - điểm
dùng cho những nhiệm vụ
định vị đơn giản, mục đích
chính là cần đạt đợc là các
kích thớc a, b, c, d, e, f phải
chính xác, còn quỹ đạo chạy
dao nhanh hay chậm của bàn
máy đều không có ý nghĩa
quyết định (hình 26.2.1).
Điều khiển điểm - điểm
ứng dụng để gia công các lỗ


b)
Hình 26.2.3. Điều khiển đờng thẳng
a) Trên máy tiện; b) Trên máy phay

16


Điều khiển đờng thẳng ứng dụng cho các máy phay, tiện, cắt dây đơn giản.
1.3. Điều khiển biên dạng (điều khiển contour).
Điều khiển biên dạng cho phép dụng cụ cắt chuyển động đồng thời theo cả hai
trục để tạo ra một biên dạng phức tạp, các chuyển động theo các trục có mối quan hệ
hàm số ràng buộc với nhau.
Điều khiển biên dạng ứng dụng cho các máy tiện (hình 26.2.4a), phay (hình
26.2.4b) và các trung tâm gia công.

a)

b)
Hình 26.2.4. Điều khiển theo contour
a) Trên máy tiện; b) Trên máy phay

Tuỳ theo số trục đợc điều khiển chuyển động đồng thời, các hệ điều khiển biên
dạng contour đợc chia ra thành hệ thống điều khiển 2D, 2.1/2D, 3D, 4D hoặc 5D
(hình 26.2.5).

a) Điều khiển 2D

b) Điều khiển 2.1/2D


Ngoài ra với chế độ làm việc nh vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị
bẩn và mòn, gây lỗi cho chơng trình.
2.2. Hệ thống điều khiển CNC.
Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy tính. Các nhà
chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chơng trình điều khiển cho từng loại
máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chơng trình gia công
chi tiết và cả chơng trình hoạt động của bản thân nó. Trong hệ điều khiên CNC các
chơng trình gia công có thể đợc nghi nhớ lại .Trong hệ điều khiển CNC chơng
trình có thể nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh, bằng tay từ bàn điều
khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ đợc viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà
cho nhiều chuyển động cùng lúc. Điều khiển này cho phép giảm số chơng trình và
nh vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích
thớc nhỏ hơn và giá thành thấp hơn so với hệ điều khiển NC nhng lại có các đặc
tính mới mà các hệ điều khiển trớc đó không có. Ví dụ, nhiều hệ điều khiển này có
khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy - những nguyên nhân gây ra sai
số gia công.
2.3. Hệ thống điều khiển DNC (Direct Numerical Control).
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC nh hình 26.2.6

Hình 26.2.6. Nguyên lý hoạt động của hệ điều khiển DNC

- Nhiều máy công cụ CNC đợc nối với một máy tính trung tâm qua đờng dẫn
dữ liệu. Mỗi một máy công cụ có thể điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có
19


nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin hay nói cách khác thì bộ tính toán là
cầu nối giữa các máy công cụ và máy tính trung tâm.
- Máy tính trung tâm có thể nhận các thông tin từ những các bộ điều khiển CNC
để hiệu chỉnh chơng trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ.

cấu chạy dao (5 - 7) và làm ổn định các lực cắt Py. Nếu lực cắt Py tăng thì lợng
chạy dao sẽ giảm xuống và nh vậy lực cắt Py sẽ giảm xuống. Nếu lực cắt Py giảm
xuống thì lợng chạy dao sẻ tăng lên, ổn định lực cắt có nghĩa là chúng ta giảm đợc
dao động của kích thớc gia công (tăng độ chính xác và năng xuất gia công).
Cũng tơng tự nh vậy hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định đợc công
suất cắt, mômen hay nhiệt độ cắt v.v... Tuy nhiên, hệ điều khiển thích nghi hay đợc
dùng để ổn định kích thớc gia công, ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực (kiểm tra chủ
động) luôn luôn xác định đợc kích thớc gia công và tác động đến cơ cấu điều
khiển để ổn định kích thớc của chi tiết.
Câu hỏi kiểm tra:

Câu 2.1: Hãy trình bày ngắn gọn bản chất các dạng điều khiển của máy CNC ?
Câu 2.2: So sánh u nhợc điểm của các hệ thống điều khiển của máy CNC ?
Câu 2.3: Điền vào các câu sau cụm từ thích hợp:
Các chơng trình đã lu trữ của máy công cụ sẽ đợc ...........lại bởi hệ thống
điều khiển. Trong một số trờng hợp khác, chơng trình có thể đợc truyền qua một
đờng truyền dữ liệu trực tiếp điều khiển máy công cụ. Phơng pháp này gọi là
nguyên tắc vận hành.....................
B. Học theo nhóm:

Sau khi giáo viên hớng dẫn chia lớp thành các nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 5 - 7
học sinh. Các nhóm sẽ thực hiện các công việc cụ thể sau:
Đọc và nghiên cứu thảo luận theo nội dung câu hỏi giáo viên đã cung cấp, sau
đó mỗi học sinh tự đa ra dàn ý để trả lời các câu hỏi cho cá nhân mình, so sánh
kiểm tra chéo giữa các học sinh trong nhóm, đáp án của giáo viên.
C. Thực tập tại xởng trờng:

Tham quan thực tế tại xởng trờng dới sự hớng dẫn, giới thiệu của học giáo
viên về các dạng và hệ thống điều khiển của máy CNC đợc trang bị tại nơi học sinh
thực tập. Học sinh thu nhận và ghi chép các thông tin cần thiết kết hợp với nội dung

Kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của ngời điều
khiển. Lúc này ngời điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi và kiểm tra các
chức năng hoạt động của máy.
Hình dáng kết cấu của máy tiện NC cũng tơng tự máy tiện thông thờng, ngoài
ra máy tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau (Hình 26.3.1)
22


Hình 26.3.1. Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC

Những đặc trng cơ bản của máy tiện CNC:
- Tính năng tự động hóa cao: Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm đợc
tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động đợc nâng cao vợt bậc. Tuỳ từng mức độ tự
động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể
tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thớc chi tiết và
qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tơng đối giữa dao và chi tiết, tự động tới
nguội, tự động hút phoi ra khỏi khu vực cắt.
- Tính năng linh hoạt cao: Chơng trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng,
thích ứng với các loại chi tiết khác nhau. Do đó rút ngắn đợc thời gian phụ và thời
gian chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lơi cho việc tự động hóa sản xuất hàng
loạt nhỏ, bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có
chơng trình. Vì thế, không cần phải sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chơng
trình của chi tiết đó. Máy CNC gia công đợc những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một
cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập
trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ
thuật tin học thông qua các thiết bị vi tính, vi xử lý...
- Tính năng tập trung nguyên công: Đa số các máy CNC có thể thực hiện số
lợng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi
tiết. Từ khả năng tập trung các nguyên công, các máy CNC đã đợc phát triển thành
các trung tâm gia công CNC.

sau trục chính lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để đóng, mở, kẹp chặt chi tiết.
2.2. Truyền động trục chính.
Động cơ của trục chính máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ
xoay chiều.
Động cơ dòng một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ. Động cơ xoay
chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng độ biến đổi tần thay đổi số vòng quay đơn
giản có mô men truyền tải cao.
2.3. Truyền động chạy dao.
Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm
cho từng trục chạy dao độc lập (trục X, Z). Các loại truyền động cơ này có đặc tính
24


động học u việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ
nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác.
Bộ vít me - đai ốc - bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng ít ma sát, có thể
chỉnh khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao (hình 26.3.2).

Hình 26.3.2. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - Các đờng truyền liên hệ giữa các động cơ bộ xử lý trung tâm (CPU)
của hệ điều khiển.

Trong đó:
1. Đờng nối giữa bảng điều khiển và CPU.
2. Đờng nồi giữa CPU với hệ thống động cơ chạy dao.
3, 4. Đờng phản hồi từ động cơ đến CPU.
5. Đờng nối giữa CPU đến đầu ụ đứng.
6. Đờng phản hồi từ ụ đứng về CPU.
(CPU-Bộ xử lý trung tâm của hệ điều khiển)
2.4. Mâm cập.