Bài giảng CAD/CAM/CNC - Phạm Trường Tùng

 Quảng Ngãi , 12/2014 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG 
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 
 -----  ----- 
BÀI GIẢNG 
CAD/CAM/CNC 
Bậc: Cao Đẳng – Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí 
 GV: ThS. Phạm Trường Tùng (Chủ biên) 
 GV: KS. Bùi Trung Kiên 
i 
MỤC LỤC 
 Lời nói đầu .......................................................................................................... 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM 
 1.1. Lịch sử phát triển của CAD/CAM .................................................... Trang 01 
 1.2. Định nghĩa CAD/CAM .............................................................................. 02 
 1.3. Nội dung và công cụ của CAD/CAM ......................................................... 03 
 1.4. Qui trình sản xuất và CAD/CAM ............................................................... 07 
 1.5. Phần cứng của CAD/CAM ......................................................................... 09 
 1.6. Phần mềm của CAD/CAM ......................................................................... 11 
 1.7. Lợi ích của CAD/CAM .............................................................................. 14 
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT (FMS) 
2.1 Cơ sở hình thành FMS03 ...................................................................Trang 16 
2.2 Phân tích đối tượng sản xuất linh hoạt ......................................................... 21 
2.3 Cấu trúc và các phần tử cơ bản của FMS ..................................................... 21 
2.4 Quá trình phát triển các FMS ....................................................................... 22 
2.5 Tính kinh tế của FMS .................................................................................. 23 
2.6 Các ứng dụng của FMS................................................................................ 23 
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG SẢN XUẤT TÍCH HỢP NHỜ MÁY TÍNH (CIM) 
3.1 Giới thiệu...........................................................................................Trang 24 
3.2 Các loại hệ thống sản xuất ........................................................................... 24 
3.3 Quản lý và điều hành sản xuất nhờ máy tính ................................................ 25 
3.4 Hệ thống điều khiển nhờ máy tính ............................................................... 28 
3.5 Những lợi ích của CIM ................................................................................ 30 
3.6 Thực hiện một hệ thống CAD/CAM/CIM .................................................... 31 
3.7 Tương lai của CAD/CAM/CIM ................................................................... 32 
CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ CNC 
 4.1. Lịch sử phát triển của máy CNC....................................................... Trang 34 
 4.2. Đặc trưng cơ bản của máy CNC ................................................................ 36 
 4.3. Mô hình khái quát của một máy CNC ........................................................ 38 
 4.4. Các phương pháp điều khiển ...................................................................... 39 
 4.5. Hệ trục tọa độ trên máy CNC ..................................................................... 43 
ii 
 4.6. Các bước thực hiện gia công trên máy CNC ............................................... 50 
 4.7. Hình thức tổ chức gia công trên máy CNC ................................................. 55 
CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH PHAY CNC 
 5.1. Công nghệ phay CNC ...................................................................... Trang 58
 5.2. Cơ sở lập trình phay CNC .......................................................................... 60 
 5.3. Lệnh bù và dịch chỉnh dao .......................................................................... 66 
 5.4. Chu trình phay............................................................................................ 69 
 5.5. Phép lặp ..................................................................................................... 75 
 5.6. Các ví dụ .................................................................................................... 76 
CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ LẬP TRÌNH TIỆN CNC 
 6.1. Cơ sở lập trình tiện CNC .................................................................. Trang 80 
 6.2. Các lệnh di chuyển dao .............................................................................. 88 
 6.3. Bù trừ và cài đặt thông số dao tiện.............................................................. 91 
 6.4. Các lệnh về chu trình .................................................................................. 93 
 6.5. Các ví dụ ...................................................................................................199 
 Tài liệu tham khảo .........................................................................................103 
LỜI NÓI ĐẦU 
Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD/CAM/CNC đã trở thành một lĩnh 
vực đột phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp. Cùng với sự 
phát triển của Cơ khí – Tin học – Điện tử – Tự động hóa, công nghệ CAD/CAM/CNC 
đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp cơ khí 
chế tạo nói riêng để tăng năng xuất lao động, giảm cường độ lao động và tự động hóa 
quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệu quả kinh tế cao. 
Học phần CAD/CAM/CNC là học phần khối kiến thức ngành, học phần sẽ trang 
bị cho sinh viên kiến thức để ứng dụng những thành tựu của công nghệ 
CAD/CAM/CNC trong thiết kế, chế tạo, gia công cơ khí. 
Cụ thể, học phần sẽ giới thiệu về vị trí, vai trò, tầm quan trọng của công nghệ 
CAD/CAM/CNC trong ngành cơ khí. Học phần sẽ cung cấp cho sinh viên những kiến 
thức cơ bản về kỹ thuật lập trình CNC để sinh viên có thể viết chương trình điều khiển 
máy CNC trong gia công chi tiết. 
 Quảng Ngãi, tháng 12/2014 
 Nhóm Biên Soạn 
1 
Chương 1 
TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM 
1.1. Lịch sử phát triển của CAD/CAM 
Nhờ sự phát triển của công nghệ máy tính, các nhà sản xuất muốn tự động quá 
trình thiết kế và muốn sử dụng cơ sở dữ liệu này cho quá trình tự động sản xuất. Đây 
là ý tưởng cho ngành khoa học CAD/CAM ra đời. CAD/CAM được hiểu là sử dụng 
máy tính trong quá trình thiết kế và sản xuất hay theo thuật ngữ tiếng Anh là máy tính 
trợ giúp thiết kế và sản xuất. Từ sự ra đời của CAD/CAM các lĩnh vực khác của việc 
ứng dụng máy tính cũng đã phát triển theo như: CG, CAE, CAPP,.. Tất cả những lĩnh 
vực sinh ra đó đều liên quan tới những nét đặc trưng của quan niệm về CAD/CAM. 
CAD/CAM là một lĩnh vực rộng lớn nó là trái tim của nền sản xuất tích hợp và tự 
động . 
Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy 
tính và kỹ thuật đồ hoạ tương tác (ICG). Cuối 1950 đầu 1960 CAD/CAM có những 
bước phát triển đáng kể, khởi đầu có thể nói là tại Massachusetts Institute of 
Technology (MIT) - Mỹ với ngôn ngữ lập trình cho máy tính APT (Automatically 
Programmed Tools). Mục đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó 
được coi như là một bước đột phá cho tự động hoá quá trình sản xuất. 
Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống turnkey CAD 
được thương mại hoá, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, 
bảo trì và đào tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên mainframe và minicomputer. 
Tuy nhiên khả năng xử lư thông tin, bộ nhớ và ICG của mainframe và minicomputer 
hạn chế nên các hệ CAD/CAM thời kỳ này kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ được sử 
dụng trong một số rất ít lĩnh vực. 
Năm 1983 máy tính IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lý tưởng về khả năng 
xử lý thông tin, bộ nhớ, đồ hoạ cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ 
CAD/CAM phát triển rất nhanh chóng. 
2 
Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt đến những thành tựu đáng kể, 
rất nhiều phần mềm đồ sộ được tung ra thị trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế 
và sản xuất của nhiều ngành công nghiệp. 
Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng đang có mặt trên thị trường như: 
CIMATRON, DELCAM, Pro-Engineer, Uni-Graphics, SURFCAM, MasterCAM,... 
Phần mềm CAE xuất hiện sau CAD/CAM, khi mà những đòi hỏi về chất lượng 
của sản phẩm rất cao. Việc phân tích mô hình sau thiết kế được thực hiện nhờ CAE. 
CAE đã làm cho công việc phân tích trở nên đơn giản hơn nhiều so với toán học thông 
thường và cho kết quả đáng tin cậy trong một thời gian nhanh chóng, nhờ vào kết quả 
đó mà người thiết kế sẽ hiệu chỉnh lại thiết kế cho phù hợp. 
1.2. Định nghĩa CAD/CAM 
Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD/CAM đã trở thành một lĩnh vực đột 
phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp. CAD (Computer Aided 
Design) là thiết kế trợ giúp bằng máy tính. CAM (Computer Aided Manufacture) là 
sản xuất với sự trợ giúp của máy tính. Hai lãnh vực này ghép nối với nhau đã trở thành 
một loại hình công nghệ cao, một lãnh vực khoa học tổng hợp của sự liên ngành Cơ 
khí – Tin học – Điện tử – Tự động hóa. Cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, 
CAD/CAM đã được nhận thức và chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp (công 
nghiệp dệt – may, công nghiệp nhựa, công nghiệp cơ khí chế tạo ...) vì nó là hạt nhân 
chính để sáng tạo và sản xuất sản phẩm, để tăng năng xuất lao động, giảm cường độ 
lao động và tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệu 
quả kinh tế cao. 
Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành 
bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào. Công việc này bao gồm các khâu chuẩn bị thiết kế 
(thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy...), chuẩn 
bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập quy trình công 
nghệ), thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ... kế hoạch hóa quá 
trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian ấn định. 
Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, do đặc điểm là số lượng chi tiết trong loạt ít , số 
chủng loại lại nhiều cho nên khối lượng thời gian chuẩn bị cho sản xuất rất lớn, mà 
3 
dạng sản xuất này hiện đang chiếm ưu thế trong nền kinh tế thị trường hiện nay. Tất cả 
điều đó phải đòi hỏi tạo ra phương pháp thiết kế mới nhờ máy tính điện tử. 
CAD/CAM là một lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế 
và chế tạo. Nó dùng máy tính điện tử để thực hiện một chức năng nhất định để thiết kế 
và chế tạo sản phẩm. Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, 
điều khiển quá trình sản xuất, điều khiển quá trình cắt gọt kim loại và kiểm tra nguyên 
công gia công. 
CAD/CAM kết nối với nhau tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt 
động là thiết kế và chế tạo mà lâu nay người ta coi là khác nhau và không phục thuộc 
vào nhau. Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp 
người kỹ sư để thiết kế mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa giải pháp thiết kế. Phương 
tiện bao gồm máy tính điện tử, các máy vẽ, máy in, thiết bị đục lỗ băng ...Phương tiện 
lập trình bao gồm chương trình máy, cho phép đảm bảo giao tiếp với máy vẽ và các 
chương trình ứng dụng để thực hiện chức năng thiết kế. 
Hệ thống CAD/CAM là một sản phẩm của CIM (Computer Integrated 
Manufacturing). Hệ thống này được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung 
tâm, hệ thống còn được dùng để lập kế hoạch , biểu đồ , đưa ra các chỉ dẫn và thông 
tin đảm bảo mục đích kế hoạch sản xuất của nhà máy. 
1.3. Nội dung và công cụ của CAD/CAM 
1.3.1. Nội dung và công cụ của CAD 
a. Nội dung của CAD 
Thiết kế với sự hổ trợ của máy tính điện tử - CAD là sự ứng dụng có hiệu quả 
các phương tiện công nghệ của kỹ thuật tin học, điện tử ... để giải quyết các công việc 
liên quan tới công việc thiết kế. Quá trình thiết kế có thể phân chia làm 6 giai đoạn 
chính như hình 1.1 
Việc sử dụng công cụ tin học và điện tử trong công việc thiết kế -thiết kế với sự 
trợ giúp của máy tính điện tử (CAD) có thể chia thành 4 công đoạn chính bao gồm: 
Mô hình hóa hình học, tính toán kỹ thuật, thiết kế tối ưu, lập tài liệu kỹ thuật tự động 
từ mô hình đã được thiết kế. 
4 
 Mô hình hình học: ứng dụng hệ thống CAD để phát triển việc mô tả toán học 
của các vật thể hình học. Các mô hình hình học này được lưu trữ trong hệ cơ sở dữ liệu 
(trong bộ nhớ máy tính) cho phép người sử dụng biểu diễn hình ảnh của mô hình trên 
các thiết bị đồ họa và thực hiện các thao tác dựng hình. 
 Tính toán phân tích kỹ thuật: sau giai đoạn thiết kế mô phỏng hình học. Mô 
hình thiết kế cần phải được tính toán phân tích (để đảm bảo các thông số kỹ thuật), ví 
dụ: kiểm tra độ bền, biến dạng, quá trình trao đổi nhiệt. Quá trình tính toán phân tích 
kỹ thuật được thực hiện thông qua các phần mềm CAE. 
 Lập tài liệu thiết kế tự động: đây là công việc thể hiện kết quả thiết kế - tự động 
tạo các hình chiếu, tạo bản vẽ kỹ thuật bao gồm cả ghi kích thước từ mô hình 3D đã 
được thiết kế. 
Tóm lại: vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như 
hình dáng hình học của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt 
bằng nhà cửa trong xây dựng Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ 
thuật với đầy đủ các thông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản 
phẩm. Hơn nữa, mô hình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM sau 
này. Đây là lợi ích lớn nhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách đáng kể và 
Hình 1.1: Quy trình của CAD 
Xây dựng nhiệm vụ 
Thiết kế tổng thể 
GEOMETRIC 
MODELING 
Thiết kế chi tiết 
ANALYSIS Tính toán phân tích 
OPTIMZATION Thiết kế tối ưu 
DRAFTING) 
(VIEWS AND 
DRAWINGS 
Lập tài liệu thiết kế 
AutoCAD 
PRO engineer 
Unigraphics 
Unigraphics 
Nastran 
Modex 
3D... 
Sap 86 
Nastran 
AutoCAD 
PRO 
engineer 
Unigraphics..
5 
giảm được các sai số gây ra do phải xây dựng lại hình học của thiết kế mỗi khi cần đến 
nó. 
b. Công cụ của CAD 
 Thiết kế mô phỏng hình học 3 chiều phức tạp, tạo bản vẽ, in ấn 
 Kết xuất dữ liệu cho CAM: nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy 
dao cho công nghệ gia công điều khiển số. Giao tiếp với các thiết bị đo, quét toạ độ 3D 
thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số 
 Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng phân tích kỹ 
thuật: tính biến dạng khuôn, mô phỏng dòng chảy vật liệu, trường áp suất, trường nhiệt 
độ, độ co rút vật liệu,... 
1.3.2. Nội dung và công cụ của CAM 
Là thực hiện quy trình sản xuất với sự trợ giúp của máy tính điện tử là sử dụng 
máy tính để lập kế hoạch sản xuất và điều khiển sản xuất. Sơ đồ chức năng của CAM 
có thể được biểu diễn theo hình 1.2 
Hình 1.2: Quy trình của CAM 
CAM 
LẬP KẾ HOẠCH 
SẢN XUẤT 
ĐIỀU KHIỂN 
QUÁ TRÌNH SẢN 
Cơ sở dữ liệu công nghệ Điều khiển chất lượng sản 
phẩm 
Lập trình gia công 
Điều khiển xưởng 
Cân bằng dây chuyền 
Giám sát các quá trình sản xuất 
Xây dựng định mức lao động Điều khiển quá trình sản xuất 
Ước lượng giá thành sản phẩm 
Điều khiển các máy NC và 
Điều khiển kho vật tư và công Lập kế hoạch sản xuất 
Điều khiển các tay máy người 
máy 
 ... n fanuc dùng G50 và hệ điều khiển US 
dùng G92. 
Cấu trúc lệnh xác định hệ tọa độ như sau: 
 87
G50 Xx Zz; hoặc G92 Xx Zz. 
Trong đó: x, z là tọa độ của dao ở vị trí hiện tại so với gốc tọa độ mới. Khi gọi 
lệnh G50, dao có thể ở vị trí bất kỳ. 
Tuy nhiên, khi có nhiều dao được sử dụng trong cùng một chương trình, cần 
định nghĩa lại gốc tọa độ cho mỗi dao tùy theo thông số và kích thước dao. Lệnh G50 
với giá trị tọa độ tương đối được sử dụng trong trường hợp này, cấu trúc lệnh như sau: 
N--- G50 Uu Ww; 
Trong đó: u và w là khoảng cách tương đối giữa mũi dao chuẩn và mũi dao 
đang xét theo phương X và Z. Lệnh này không làm thay đổi gốc tọa độ đang sử dụng, 
có nghĩa là nó không cài đặt lại gốc tọa độ mới mà chỉ thể hiện mối liên hệ vị trí giữa 
mũi dao hiện tại và mũi dao chuẩn.. 
 6.1.7. Trở về điểm chuẩn tham chiếu của máy 
Điểm chuẩn máy là điểm được xác định cố định trên máy. Điểm chuẩn máy có 
2 tác dụng cơ bản: một là sử dụng để định nghĩa các gốc tọa độ gia công khác nhau, 
hai là vị trí mà ở đó việc thay dao tự động được tiến hành. Mâm dao thường được di 
chuyển về phía điểm chuẩn máy trước khi thực hiện chương trình hoặc tiến hành thay 
dao. Có thể tiến dao về điểm chuẩn máy theo 2 phương pháp: Vận hành trực tiếp và tự 
động. 
 a. Vận hành trưc tiếp 
 Đơn giản chỉ việc nhấn nút có chức năng trả bàn máy về điểm chuẩn máy trên 
panel điều khiển, máy sẽ tự động dời bàn dao về điểm chuẩn tham chiếu máy theo thứ 
tự từng trục. Việc thiết kế nút chức năng trên panel điều khiển phụ thuộc vào nhà thiết 
kế và từng loại máy. 
 b. Chạy dao tự động 
 Có 2 lệnh được sử dụng để di chuyển bàn dao về điểm chuẩn máy: Lệnh G28 
và G30. 
- Lệnh G28 di chuyển bàn dao về điểm chuẩn máy không theo từng trục, cấu 
trúc lệnh như sau: 
G28 Xx Zz; hoặc G28 Uu Ww; 
 88
Trong đó: x, z là tọa độ tuyệt đối của điểm trung gian và u, w là khoảng cách 
tương đối theo 2 phương X và Z của điểm trung gian so với vị trí hiện tại. Lệnh G28 di 
chuyển dao nhanh từ vị trí hiện tại đến điểm trung gian được cho trong câu lệnh. Sau 
đó tiếp tục di chuyển bàn dao về điểm chuẩn máy. 
- Lệnh G30 được sử dụng để di chuyển dao về điểm tham chiếu thứ 2, thứ 3 
hoặc thứ 4. Tọa độ của các điểm này được xác định bởi thông số máy. Việc di chuyển 
dao trong câu lệnh G30 cũng tương tự như G28. Cấu trúc lệnh như sau: 
G30 Pp Xx Zz; 
Trong đó: p – chỉ số điểm chuẩn; x, z là tọa độ tuyệt đối của điểm trung gian. 
Lệnh G30 được sử dụng khi việc thay dao tự động không được thực hiện tại điểm 
chuẩn máy. 
 6.2. Các lệnh di chuyển dao 
 Bộ điều khiển CNC cung cấp 3 kiểu lệnh cơ bản để di chuyển dao: 
 - Chạy dao nhanh 
 - Nội suy đường thẳng 
 - Nội suy cung tròng 
 6.2.1. Chạy dao nhanh (G00) 
G00: Chạy dao nhand (Rapid Feed) (không cắt gọt) 
 Lệnh G00 sử dụng để định vị dao tại vị trí xác định với tốc độ nhanh. 
 Cấu trúc câu lệnh: 
 - Tọa độ tuyệt đối: 
 N--- G00 Xx Zz; 
 - Tọa độ tương đối: 
 N--- G00 Uu Ww; 
 Trong đó: x, z là hai giá trị tọa độ của điểm cuối 
 u, w là khoảng cách tương đối của điểm cuối so với điểm hiện tại. 
 89
6.2.2. Chạy dao nội suy đường thẳng (G01) 
 G01: Nội suy theo đường thẳng (Leaner interpolation) 
 Lệnh G01 cho phép di chuyển dao theo đường thẳng từ vị trí hiện tại đến vị trí 
được xác định trong câu lệnh. Lệnh G01 thường có thông số F đi kèm 
 Cấu trúc câu lệnh: 
 - Tọa độ tuyệt đối: 
 N--- G01 Xx Zz Ff; 
 - Tọa độ tương đối: 
 N--- G01 Uu Ww Ff; 
 Trong đó: x, z là hai giá trị tọa độ của điểm cuối 
 u, w là khoảng cách tương đối của điểm cuối so với điểm hiện tại. 
6.2.3. Chạy dao nội suy cung tròn (G02/G03) 
 Lệnh G02 và G03 cho phép di chuyển dao theo cung tròn. 
 - G02: Nội suy theo chiều kim đồng hồ. 
 - G03: Nội suy theo chiều ngược kim đồng hồ 
 Cấu trúc câu lệnh: 
 - Tọa độ tuyệt đối: 
 N--- G02/G03 Xx Zz Rr Ff; theo bán kính 
 N--- G02/G03 Xx Zz Ii Kk Ff; theo tọa độ tâm tương đối 
 - Tọa độ tương đối: 
 N--- G02/G03 Uu Ww Rr Ff; theo bán kính 
 N--- G02/G03 Uu Ww Ii Kk Ff; theo tọa độ tâm tương đối 
 90
Bảng 6.2: Bảng tham số nội suy cung tròn 
Thông số Lệnh Ghi chú 
Điểm đầu cung tròn 
Tọa độ x, z của điểm bắt đầu cung được 
xác định bởi di chuyển vừa được thực 
hiện trước đó 
Chiều quay 
G02 
Cung được thực hiện theo chiều kim 
đồng hồ. 
G03 
Cung được thực hiện theo chiều ngược 
kim đồng hồ. 
Điểm kết thúc cung tròn 
x, z 
Tọa độ điểm cuối cung tròn được tính 
theo tọa độ tuyệt đối. 
u, w 
Tọa độ điểm cuối cung tròn được tính 
theo tọa độ tương đối 
Tâm cung tròn hoặc bán 
kính 
I, k 
Khoảng cách tương đối của tâm cung 
tròn so với điểm đầu. 
R Bán kính của cung tròn 
Tốc độ cắt F Tốc độ cắt khi gia công 
 Chú ý: 
 Khi định nghĩa R thì chiều dài dây cung và R phải thỏa mãn điều kiên 2R≥L 
 Khi nội suy cung tròn kín hay có góc lớn hơn 180 độthì phải dùng I, J, K 
 Khi I, J, K và R cùng được sử dụng trong câu lệnh thì ưu tiên R còn I, J, K được 
bỏ qua 
6.2.4. Cắt ren với bước ren không đổi (G32) 
 Lệnh G32 dùng để cắt ren thẳng, ren côn, ren xoắn với bước ren không đổi. Đây 
là lệnh cắt ren đơn, thường được sử dụng với lệnh G00 để hoàn thành chu trình cắt ren. 
Cấu trúc lệnh như sau: 
 N--- G32 Xx Zz Ff; 
 N--- G32 Uu Ww Ff; 
Trong đó 
 91
 x, z : là tọa độ điểm cuối. 
 f: bước ren. 
6.3. Bù trừ và cài đặt thông số dao tiện 
 Đối với các máy tiện CNC, do các thông số của dao tiện khác với dao phay nên 
đối với máy tiện thường sử dụng thuật ngữ sau: Offset dao và bù trừ bán kính mũi dao. 
6.3.1. Offset dao 
 Việc offset dao chính là việc bù trừ các sai lệch về khoảng cách giữa điểm cắt 
thực tế của dao thực so với đỉnh dao chuẩn. Sự sai lệch này thường xảy ra do 3 yếu tố 
sau: 
 - Sự khác biệt về thông số hình học và kích thước của dao thực so với dao 
chuẩn. 
 - Các lỗi khi gá dao ở mâm dao: cao hoặc thấp tâm 
 - Do mòn dao 
Đường chạy dao lập trình luôn được viết cho mũi dao chuẩn. Đường chạy dao 
thực được suy ra từ đường chạy dao lập trình bằng cách cộng hoặc trừ đi các giá trị 
offset OFX và OFZ. 
Hình 6.2: Offset dao sử dụng dao chuẩn 
 92
6.3.2. Bù trừ bán kính dao 
 Thông thường dao tiện có một góc lượng với bán kính nhỏ ở mũi dao thay vì 
thẳng góc. Lý do là để làm tăng tuổi thọ của dao, giảm sự tập trung ứng suất, tăng khả 
năng thoát nhiệt và tạo nên độ bóng bề mặt chi tiết gia công. 
Góc lượng đó được chọn làm mũi dao và bán kính tương ứng được gọi là bán 
kính dao. Khi đó việc bù trừ bán kính dao là cần thiết khi chọn dao gia công. 
Hình 6.3: Hình học mũi dao tiện 
Để xác định tọa độ khi lập trình có thể sử dụng tâm của mũi dao hoặc mũi dao 
lý thuyết. Tâm của mũi dao chính là tâm của góc lượng tại mũi dao. 
 Mũi dao lý thuyết được định nghĩa là điểm giao của hai đường thẳng song song 
với 2 trục x và z và tiếp xúc với mũi dao thực. 
Hình 6.4: Mũi dao lý thuyết 
 93
Nếu sử dụng tâm mũi dao để lập trình: 
Hình 6.5: Lập trình sử dụng tâm mũi dao 
6.4. Chu trình tiện 
 Chu trình gia công là một khối tập hợp từ nhiều câu lệnh di chuyển theo một 
cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nguyên công cố định. Trong hệ điều khiển 
Fanuc thường có 3 nhóm chu trình: 
 - Chu trình đơn 
 - Chu trình hổn hợp 
 - Chu trình gia công lỗ. 
 Trong đó, chu trình hổn hợp gồm các lệnh: 
 - G70: Chu trình gia công tinh. 
 - G71: Chu trình tiện hướng trục 
 - G72: Chu trình tiện hướng kính 
 - G73: Chu kỳ tiện chép hình 
 94
 6.4.1. Chu trình gia công tinh (G70) 
 Chu trình gia công tinh G70 không được sử dụng một cách độc lập mà phải sử 
dụng kèm theo một trong 3 lệnh chu trình gia công thô: G71, G72, G73. 
Cấu trúc lệnh G70 như sau: 
N--- G70 Pns Qnf 
 Trong đó: 
 ns : số thứ tự khối ban đầu. 
 nf : số thứ tự khối kết thúc. 
 6.4.2. Chu trình tiện hướng trục (G71) 
 Chu trình G71 được sử dụng để gia công thô phôi từ biên dạng ban đầu đến khi 
đạt được biên dạng gần giống với biên dạng yêu cầu với một lượng dư nhỏ vừa đủ để 
gia công tinh trong bước tiếp theo. 
 Lệnh G71 có cấu trúc như sau: 
 N--- G71 Ud Re ; 
 N--- G71 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss; 
Hình 6.6: Đường chạy dao của chu trình tiện thô hướng trục 
Trong đó: 
 95
 ns: số thứ tự khối bắt đầu chu trình 
 nf: số thứ tự khối kết thúc chương trình 
 u: lượng dư gia công tinh tính theo phương X 
 w: lượng dư gia công tinh tính theo phương Z 
d: chiều sâu cho mỗi bước cắt thô, tính theo bán kính và không dấu. 
 e: khoảng lùi thoát dao sau mỗi hành trình. 
 f,s: các thông số về tốc độ cắt. 
 6.4.3. Chu trình tiện hướng kính (G72) 
 Chu trình G72 được sử dụng để gia công thô phôi từ biên dạng ban đầu đến khi 
đạt được biên dạng gần giống với biên dạng yêu cầu với một lượng dư nhỏ vừa đủ để 
gia công tinh trong bước tiếp theo. 
 Lệnh G72 có cấu trúc như sau: 
 N--- G72 Wd Re ; 
 N--- G72 Pns Qnf Uu Ww Ff Ss; 
 Trong đó: 
 ns: số thứ tự khối bắt đầu chu trình 
 nf: số thứ tự khối kết thúc chương trình 
 u: lượng dư gia công tinh tính theo phương X 
 w: lượng dư gia công tinh tính theo phương Z 
d: chiều sâu cho mỗi bước cắt thô, tính theo bán kính và không dấu. 
 e: khoảng lùi thoát dao sau mỗi hành trình. 
 f,s: các thông số về tốc độ cắt. 
 96
Hình 6.7: Đường chạy dao của chu trình tiện thô hướng kính 
 6.4.4. Chu trình tiện chép hình (G73) 
 Một số phôi rèn hoặc phôi đúc có hình dạng gần giống với chi tiết yêu cầu, 
lượng dư gia công nhỏ đủ để gia công bán tinh và gia công tinh. Đối với dạng phôi 
này, nếu dùng lệnh tiện hướng trục G71 hoặc hướng kính G72 để gia công sẽ không 
đạt hiệu quả cao. 
 Bộ điều khiển tiện CNC cung cấp mã lệnh G73 cho phép tiện chép hình theo 
biên dạng xác định trước, đường chạy dao của lệnh G73 luôn đi dọc theo biên dạng và 
có thể lặp lại nhiều lần. 
 Sau mỗi bước lặp lại, biên dạng gia công tiến lại gần đến biên dạng thật (biên 
dạng chi tiết). Chiều sâu mỗi bước được xác định trong câu lệnh. 
Cấu trúc câu lệnh G73 như sau: 
N--- G73 U i W k Rd ; 
 N--- G73 Pns Qnf U u W w Ff Ss; 
Trong đó: 
 i: lượng dư gia công thô tính theo phương X 
 k: lượng dư gia công thô tính theo phương Z 
 d: số bước lặp lại. 
 97
 6.4.5. Chu trình cắt ren hỗn hợp (G76) 
 Chu trình G76 là một chu trình cắt ren tự động. Nó được sử dụng để cắt ren với 
nhiều bước lặp mà không cần phải gọi lại lệnh. Với các thông số cho trước trong câu 
lệnh, bộ điều khiển tự động nội suy ra các bước lặp với chiều sâu cắt và điểm bắt đầu 
cho mỗi bước. 
Cấu trúc lệnh như sau: 
 N--- G76 Pmra Qdmin Rd ; 
 N--- G76 Xx Zz Ri Pk Q d Ff ; 
 Trong đó: 
 m: số lần gia công tinh 
 r: khoảng vát ren 
 a: góc dao: 80, 60, 55, 30, 29, 0 
 dmin: chiều sâu cắt nhỏ nhất, 
x, z: tọa độ điểm cuối của ren 
 i: sai lệnh đường kính tại điểm bắt đầu ren so với đường kính tại 
điểm kết thúc ren. 
 k: chiều cao ren tính theo bán kính 
 d: chiều sâu cắt cho bước đầu tiên tính theo bán kính. 
 6.4.6. Chu trình tiện rãnh hướng kính (G75) 
Cấu trúc lệnh như sau: 
 N--- G75 Re ; 
 N--- G75 Xx Zz P i Pk Q k Ff ; 
 98
Hình 6.8: Đường chạy dao của chu trình tiện rãnh hướng kính 
Trong đó: 
 x: đường kính rãnh theo phương X 
 z: tọa độ điểm cuối của rãnh theo phương Z 
 e: khoảng cách lùi dao theo phương X 
 k: khoảng cách dịch chuyển để gia công lớp tiếp theo. 
 i: Chiều sâu mỗi lớp cắt theo phương X 
Đặc điểm chạy dao: 
 Dao sẽ tiện rãnh từ xa đến gần tâm. 
 Trước tiên phải di chuyển dao cắt rãnh đến vị trí xa nhất của rãnh cần cắt và 
cách mặt phôi theo phương X một khoảng lớn hơn hoặc bằng d 
 Khi gặp G75 dao sẽ di chuyển như sau: 
 - Chạy dao nhanh từ vị trí hiện tại đến cách mặt phôi theo phương X một 
khoảng e 
 99
 - Tiến dao với tốc độ F và gia công một khoảng bằng chiều sâu i 
 - Rút dao nhanh ra một khoảng Re để thoát phoi. 
 - Gia công tiếp lớp i tiếp theo, bước 2 và 3 lặp lại đến khi cắt hết chiều sâu 
rãnh. 
 - Sau đó dao rút ra cách mặt chi tiết một khoảng e. 
 - Dao dịch chuyển một khoảng k để cắt lớp tiếp theo. 
 - Quá trình 2 -> 6 lặp lại cho đến khi tiện xong rãnh. 
6.5. Các ví dụ 
Yêu cầu lập trình NC gia công chi tiết hình 6.9 và kiểm tra quỹ đạo cắt bằng 
phần mềm tiện mô phỏng 
. 
Hình 6.9: Chi tiết gia công tiện 
Bước 1: 
• Nghiên cứu chi tiết gia công, chọn phôi vật liệu với kích thước: 
Chiều dài phôi: Lz = 46 + 3 + 10 + 20 + 2 = 81 mm 
Đường kính phôi: Lx = 34 mm 
• Gá đặt :Mâm cặp ba chấu tự định tâm. Chuẩn thảo chương là mặt đầu chi tiết 
• Trình tự gia công và lập phiếu nguyên công 
 100
TT Bước công nghệ Dao 
Chế độ cắt 
t 
(mm) 
F (mm/vòng) 
S 
(vòng/phút) 
1 Vạt mặt đầu T1 2 0.2 1000 
2 Tiện thô bóc vỏ biên ngoài T1 0.2 1000 
3 Tiện tinh biên ngoài T2 0.5 0.1 1500 
4 Tiện ren T3 0.1 1.5 300 
5 Cắt đứt T4 3 0.1 500 
Bước 2: Thiết kế quỹ đạo cắt và quỹ đạo chạy không 
Tọa 
độ 
1 2 3 3’ 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
X 38 -2 30 15 18 18 18 15 15 20 24 24 30 30 32 -2 
Z 0 0 4 2 0 
-
1.5 
-
16 
-
17.5 
-
21 
-
21 
-
23 
-
35 
-
38 
-
50 
-
46 
-
46 
Z 
X 
 P 
 9 
4
A
2 
 14 
 8 7 
 6 5 
P 
 1 
 8 7 
 10 11 12 13 
 15 Phôi 
Hình 6.10 
 3’ 
3 
 101
Bước 2: Soạn thảo chương trình NC 
 N10 G90 G95 
N20 T1 S1000 M4 * Gọi dao T1 
N30 G0 Z0 
N40 G0 X38 
N50 G1 X-2 Z0 F0.2 * Vạt mặt đầu 
N60 G0 X30 Z4 * Vị trí điểm 3 
N70 G71 P5000 Q5120 D1.0 U0.5 W0.5 F0.2 S1200 * Tiện thô bóc vỏ 
 N80 G0 X50 Z200 * Về vị trí thay dao 
N90 M5 
 N100 T2 S1500 M4 * Thay dao 2 
 N105 G42 
N110 G70 P5000 Q5120 F0.1 S1500 * Tiện tinh biên dạng 
N115 G40 
 N120 G0 X50 Z200 
 N130 M5 
 N140 T3 S300 M4 * Thay dao 3 
N150 G0 X18 Z2 
N160 G76 P030460 Q0.3 R0.5 * Tiện ren 
N160 G76 X15 Z-18.5 P1.5 Q0.5 F1.5 
N170 G0 X50 Z200 
N180 M5 
 N190 T4 S500 M4 * Thay dao 4 
 N200 G0 X50 Z-46 
 N210 G0 X32 
 N220 G1 X-2 * Cắt đứt chi tiết 
 102
 N230 G0 X50 
 N240 G0 Z200 
 N250 M5 
 N260 M2 
 N5000 G0 X15 Z2 * Vị trí điểm 3’ 
 N5010 G1 X15 Z0 * Vị trí điểm 4 
 N5020 G1 X18 Z-1.5 * Vị trí điểm 5 
 N5030 G1 X18 Z-16 * Vị trí điểm 6 
 N5040 G1 X15 Z-17.5 * Vị trí điểm 7 
 N5050 G1 X15 Z-21 * Vị trí điểm 8 
 N5060 G1 X20 Z-21 * Vị trí điểm 9 
 N5070 G2 X24 Z-23 * Vị trí điểm 10 
 N5080 G1 X24 Z-35 * Vị trí điểm 11 
 N5090 G3 X30 Z-38 * Vị trí điểm 12 
 N5100 G1 X30 Z-50 * Vị trí điểm 13 
 N5110 G1 X34 Z-50 
 N5120 M99 * Kết thúc chương trình con 
NỘI DUNG ÔN TẬP CHƯƠNG 6 
1. Phân biệt nhóm lệnh Modal và Non-Modal. Cho ví dụ 
2. Hãy trình bày và giải thích cấu trúc tổng quát của một khối lệnh 
3. Tại sao phải bù bán kính cho dao tiện? 
 104 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] GS,TS. Trần Văn Địch, Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM, 
NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001. 
[2] PTS. Đoàn thị Minh Trinh, Công nghệ - Lập trình gia công điều khiển số, 
NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004. 
[3] Phan Hữu Phúc, CAD/CAM Thiết kế và Chế tạo có máy tính trợ giúp, NXB 
Giáo dục, 2000. 
[4] Nguyễn Tiến Đào - Nguyễn Tiến Dũng, Công nghệ cơ khí và ứng dụng CAD - 
CAM – CNC, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001. 
[5] Nguyễn Anh Tuấn, Cơ sở kỹ thuật CNC, TT Việt - Đức - ĐH Sư Phạm Kỹ 
Thuật TP.HCM 
[6] Nguyễn Ngọc Đào, Bài giảng CAD/CAM-CNC căn bản, ĐH Sư Phạm Kỹ 
Thuật TP.HCM