Xây dựng một số bài thực hành ảo về vận hành máy tiện và máy phay CNC

Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 3/2012
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG  65
XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH ẢO VỀ VẬN HÀNH 
MÁY TIỆN VÀ MÁY PHAY CNC
DEVELOPING SOME TUTORIALS ON THE VIRTUAL OPERATION 
OF CNC LATHES AND MILLS
Nguyễn Văn Tường1
Ngày nhận bài: 27/7/2012; Ngày phản biện thông qua: 05/9/2012; Ngày duyệt đăng: 12/9/2012
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày việc xây dựng một số bài thực hành ảo về vận hành máy tiện và máy phay CNC bằng phần mềm 
Swansoft CNC Simulation. Các bài thực hành được xây dựng để giúp sinh viên học vận hành các máy tiện và máy phay 
CNC có trang bị các bộ điều khiển như Fanuc, Siemens hoặc Mitsubishi. Trong các bài thực hành này, các thao tác vận 
hành máy ảo được mô phỏng giống như các thao tác vận hành khi sử dụng máy thật. Các bài thực hành này giúp sinh viên 
tích lũy kinh nghiệm vận hành trước khi bắt đầu thực hành vận hành máy thật.
Từ khóa: thực hành ảo, CNC, swansoft CNC simulation
ABSTRACT
This paper presents the development of some tutorials on virtual operation of CNC lathes and mills by using
Swansoft CNC Simulation. The tutorials were built to help students learn how to operate CNC lathes and mills which 
equipped with Fanuc, Siemens or Mitsubishi controlers. In these tutorials, tasks for operating virtual machines are
simulated as tasks which used to operate real machines. The tutorials give students operational experience prior to actual 
practice of machine operation.
Keywords: virtual practice, CNC, swansoft CNC simulation
1 TS. Nguyễn Văn Tường: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha Trang
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Để hỗ trợ huấn luyện vận hành máy CNC, một 
số nhà khoa học đã xây dựng các phần mềm giúp 
người dùng thực hành ảo vận hành máy CNC trên 
máy tính cá nhân. Yingxue Yao và cộng sự [1] đã 
phát triển một số hệ thống huấn luyện gia công 
CNC dựa trên công nghệ gia công ảo. Họ đã xây 
dựng các bài thực hành trên các hệ thống này để hỗ 
trợ huấn luyện nhằm giúp người học nắm vững lý 
thuyết, tăng cường kỹ năng thực hành và giải quyết 
các sự cố kỹ thuật phát sinh trong quá trình vận 
hành máy CNC. 
Giáo sư Suleyman Yaldiz và các cộng sự ở 
trường Đại học Khoa học Kỹ thuật thuộc đại học 
Selcuk (Thổ Nhĩ Kỳ) đã xây dựng 28 bài thực hành 
cho huấn luyện gia công CNC [2]. Các bài thực 
hành này được thực hiện nhờ chương trình huấn 
luyện ảo CNC có tên là VTC FOR CNC đã được 
phát triển ở trường này. Một số bài thực hành điển 
hình mà nhóm nghiên cứu đã xây dựng là: nhóm bài 
thao tác các chức năng của panel điều khiển máy, 
nhóm bài về hiểu, gán và đo điểm không chương 
trình, nhóm bài về bù trừ dao, nhóm bài liên quan 
đến lập trình, chạy chương trình gia công. 
Một số hãng chế tạo bộ điều khiển CNC cũng 
đã xây dựng các phần mềm và các bộ thiết bị mô 
hình dùng cho huấn luyện. Hãng Siemens đã áp 
dụng phần mềm Sinutrain [3] để huấn luyện vận 
hành máy CNC nhờ máy tính. Phần mềm này được 
áp dụng để lập trình và vận hành máy tiện và máy 
phay CNC sử dụng bộ điều khiển Sinumerik 802D, 
810D, 840D và 840Di. 
Các phần mềm VR Turning và VR Milling của 
hãng Denford được viết cho lập trình gia công và 
vận hành ảo các dòng máy CNC dùng trong giáo 
dục [4]. Các phần mềm này cho phép người dùng 
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 3/2012
66  TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
thực hiện một số thao tác vận hành máy cơ bản trên 
nền máy ảo với bộ điều khiển Fanuc. 
Phần mềm FANUC 21i Emulator là một trong 
những sản phẩm của Intelitek [5] được dùng dùng 
cho đào tạo vận hành máy CNC. Phần mềm này 
được thiết kế theo cách sao chép bộ điều khiển 
CNC Fanuc 21i, cho phép thực hiện huấn luyện 
sử dụng bộ điều khiển Fanuc 21i thông qua thực
hành ảo. 
Công ty Nanjing Swan Software Technology [6] 
đã phát triển phần mềm Swansoft CNC Simulation
dùng cho giảng dạy về vận hành máy CNC ở 
trường đại học cũng như trong các nhà máy chế 
tạo. Phần mềm bao gồm 17 loại, 67 hệ thống và 126 
panel điều khiển một số hãng Fanuc, Sinumerik,
Mitsubishi, Fagor, Haas, PA, Romi, GSK, HNC, 
KND, Dasen, WA ,Great, Sanying, Renhe và SKY. 
Hiện nay, hầu hết các trường đại học trong nước 
có đào tạo chuyên ngành chế tạo máy đều đưa học 
phần về gia công trên máy CNC vào giảng dạy. Tuy 
nhiên, do giá thành khá cao nên hầu hết các trường 
chỉ đầu tư máy CNC với số lượng và chủng loại rất 
ít ỏi. Do đó hầu hết các trường đều không đáp ứng 
được nhu cầu học vận hành máy CNC của sinh 
viên. Hơn nữa, trong thực tế sản xuất, các bộ điều 
khiển máy CNC tương đối đa dạng. Vì vậy, nếu gặp 
bộ điều khiển thuộc hãng khác với bộ điều khiển mà 
sinh viên đã được học thì sinh viên mới ra trường 
không thể vận hành máy CNC được. Để phần nào 
giải quyết các vướng mắc nói trên, cơ sở đào tạo có 
thể áp dụng giải pháp thực hành ảo vận hành máy 
CNC nhờ một số phần mềm chuyên dụng. 
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Đối tượng nghiên cứu
Các trường đại học kỹ thuật ở Việt Nam chủ yếu 
chỉ đầu tư máy tiện 2 trục và máy phay CNC 3 trục 
để phục vụ đào tạo về gia công CNC. Các loại máy 
nói trên có thể được trang bị với bộ điều khiển khác 
nhau tùy theo hãng sản xuất. Các bộ điều khiển 
CNC phổ biến nhất ở nước ta là Fanuc, Siemens và 
Mitsubishi. Vì vậy, việc xây dựng các bài thực hành 
ảo về vận hành máy tiện CNC 2 trục và máy phay 
CNC 3 trục với các bộ điều khiển thông dụng nói 
trên sẽ đáp ứng nhu cầu thực tế. 
2. Phương pháp nghiên cứu
Việc xây dựng các bài thực hành ảo có thể 
được thực hiện nhờ nghiên cứu lý thuyết kết hợp 
với thực hành trên máy các nội dung sau: 
- Nghiên cứu nội dung chương trình chi tiết học 
phần về gia công trên máy CNC để xác định các nội 
dung cần triển khai thực hành ảo. 
- Tìm hiểu một số phần mềm mô phỏng gia 
công trên máy CNC và lựa chọn phần mềm phù hợp 
cho việc xây dựng các bài thực hành ảo theo nội 
dung đã đề xuất.
- Xây dựng các bài thực hành ảo về vận hành 
máy tiện và phay CNC trên phần mềm đã chọn.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
1. Lựa chọn phần mềm và các hạng mục thực 
hành ảo
Có thể sử dụng một số phần mềm cho thực 
hành ảo về vận hành máy CNC như đã mô tả ở 
trên. Tuy nhiên, trong số các phần mềm này thì
Swansoft CNC Simulation là phần mềm có nhiều ưu 
thế nhất do nó tích hợp nhiều bộ điều khiển CNC và 
giá của phần mềm này khá rẻ (399 USD/1 license) 
[6]. Sử dụng phần mềm này cho việc giảng dạy thực 
hành CNC này sẽ gặp nhiều thuận lợi vì chỉ cần một 
phần mềm vẫn có thể dùng để dạy cho sinh viên 
học sử dụng nhiều loại bộ điều khiển khác nhau. Do 
đó phần mềm này được chọn để xây dựng các bài 
thực hành ảo về vận hành máy tiện và máy phay 
CNC. Theo khả năng của phần mềm Swansoft CNC 
Simulation, các bài thực hành được xây dựng tương 
ứng cho các bộ điều khiển Fanuc 21i, Sinumerik 
810 (Siemens) và EZMotion 60 (Mitsubishi). 
Trong trường đại học, học phần Thực hành
gia công trên máy CNC thường có thời lượng là 01 
tín chỉ. Do đó chỉ có thể triển khai một số nội dung 
thực hành cơ bản về vận hành máy. Các hạng mục 
thực hành chính về vận hành máy tiện và máy phay 
CNC là:
- Khởi động máy CNC và đưa các trục của máy 
về “Home”.
- Cài đặt hệ tọa độ chi tiết.
- Cài đặt bù trừ dao.
- Lập trình gia công (thủ công).
- Chạy chương trình. 
2. Nội dung các bài thực hành 
Để thực hiện các hạng mục nói trên, các nội 
dung cần triển khai cho mỗi bài thực hành với phần 
mềm Swansoft CNC Simulation bao gồm:
Khởi động phần mềm.
Khởi động máy CNC.
Đưa các trục của máy về “Home”.
Thiết lập phôi và kẹp chặt phôi.
Thiết lập dụng cụ cắt.
Cài đặt tọa độ chi tiết.
Bù trừ chiều dài dao.
Lập trình trên máy (thủ công).
Chạy chương trình.
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 3/2012
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG  67
a. Khởi động phần mềm
Nội dung khởi động phần mềm thuần túy chỉ là 
những bước mà người dùng thao tác với phần mềm 
để vào môi trường mô phỏng. Trình tự các bước 
về khởi động phần mềm trong các bài thực hành là 
giống nhau. Điểm khác biệt duy nhất trong quá trình 
khởi động này là ở chổ chọn bộ điều khiển để thực 
hành. Trên hình 1 là môi trường mô phỏng vận hành 
máy tiện với bộ điều khiển Fanuc 21iT.
b. Khởi động máy CNC
Nội dung mở máy bao gồm các thao tác để 
nhấn các phím trên bộ điều khiển ảo để mở máy 
CNC theo từng loại máy và bộ điều khiển. 
c. Đưa các trục của máy về “Home”
Nội dung này bao gồm các thao tác với các 
phím trên bộ điều khiển ảo đưa các trục của máy 
CNC về “Home”. 
Hình 1. Môi trường mô phỏng vận hành máy tiện với bộ điều khiển Fanuc 21iT
d. Thiết lập phôi và kẹp chặt phôi
Nội dung về thiết lập phôi và kẹp chặt phôi thuần 
tuý chỉ trình bày việc sử dụng các lệnh của phần 
mềm về chọn dạng phôi, hiệu chỉnh các kích thước 
phôi và chọn phương án gá đặt phôi. Đối với các bài 
thực hành tiện, để đơn giản, các phôi ở dạng phôi trụ 
đặc và được gá trên mâm cặp 3 chấu. Đối với các 
bài thực hành phay, hai dạng phôi hình hộp chữ nhật 
và hình trụ được chọn để người thực hành làm quen 
với việc cài đặt hệ tọa độ chi tiết với một số dạng phôi 
khác nhau. Phôi được gá trực tiếp trên bàn máy và 
được kẹp chặt bằng bu lông - thanh kẹp.
e. Thiết lập dụng cụ cắt
Để giảm thời gian thực hành, các bài thực hành 
chỉ dùng hai loại dao khác nhau được lấy từ thư viện 
của phần mềm. Các bài thực hành hướng dẫn cách 
chọn dao từ thư viện và hiệu chỉnh một số thông số 
hình học nhằm giúp người thực hành làm quen với 
các lệnh về quản lý dao của phần mềm. Các dao 
dùng cho thực hành tiện bao gồm dao tiện ngoài và 
dao tiện rãnh. Đối với các bài thực hành phay thì các 
dao được sử dụng là dao phay ngón và mũi khoan. 
f. Cài đặt tọa độ chi tiết gia công
Đối với các bài thực hành tiện, thống nhất chọn 
gốc tọa độ chi tiết nằm ở đầu bên phải của phôi. 
Nội dung cài đặt tọa độ chi tiết gia công hướng dẫn 
các bước thao tác với bộ điều khiển ảo để xác định 
các tọa độ X và Z của máy rồi nhập các tọa độ này 
vào mục các tọa độ của phôi ứng với G54. Bước đo 
đường kính chi tiết sau khi cắt một lớp mỏng bề mặt 
trụ ngoài (để xác định toạ độ theo phương X) cũng 
được mô phỏng nhờ chức năng đo lường của phần 
mềm (hình 2). 
Đối với các bài thực hành phay, việc xác định 
gốc tọa độ chi tiết gia công được chia thành hai 
trường hợp là dùng dao phay (hình 3) và dùng đầu 
dò quang học (hình 4). Sỡ dĩ như vậy là vì đây là hai 
cách mà người vận hành máy phay CNC thường 
dùng trong thực tế. Ngoài việc hướng dẫn xác định 
gốc tọa độ chi tiết gia công nằm ở một góc của phôi 
(dạng hình hộp chữ nhật), các bài thực hành phay 
còn có phần hướng dẫn xác định gốc toạ độ tại tâm 
phôi (dạng hình hộp chữ nhật và dạng hình trụ). 
Tương tự như tiện, nội dung này hướng dẫn các 
bước thao tác với bộ điều khiển ảo để xác định các 
tọa độ X, Y và Z của máy rồi nhập các tọa độ này 
vào mục các tọa độ của phôi ứng với G54.
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 3/2012
68  TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
Hình 2. Đo đường kính ngoài của chi tiết
Hình 3. Xác định gốc tọa độ chi tiết gia công
 dùng dao phay
Hình 4. Xác định gốc tọa độ chi tiết gia công 
dùng đầu dò quang học
g. Bù trừ chiều dài dao
Nội dung này hướng dẫn các bước thao tác với 
bộ điều khiển ảo để thực hiện bù trừ chiều dài dao. 
Các bài thực hành đều sử dụng hai dao, một dao 
được chọn làm dao “chủ” còn dao kia sẽ được bù 
chiều dài dựa theo dao “chủ”. 
h. Lập trình trên máy và chạy chương trình
Nội dung lập trình trên máy bao gồm các bước 
thao tác tác với bộ điều khiển ảo để nhập chương 
trình gia công đơn giản đã được soạn thảo theo 
cú pháp của bộ điều khiển tương ứng. Việc sửa 
chương trình gia công cũng được trình bày nhằm 
giúp người thực hành có thể sửa chương trình nếu 
có sự nhầm lẫn. Sau khi hoàn tất việc nhập chương 
trình là bước chạy chương trình gia công để quá 
trình tòan bộ quá trình mô phỏng cắt gọt. Hình 5 
trình bày một số kết quả chạy chương trình gia công 
của các bài thực hành tiện và phay ứng với máy có 
bộ điều khiển Fanuc 21iT và Fanuc 21iM (trường 
hợp dùng phôi hình trụ).
Hình 5. Kết quả mô phỏng gia công khi tiện (trái) và phay (phải)
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 3/2012
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG  69
3. Thảo luận
Trong các bài thực hành ảo, một số nội dung 
thực hành thuần túy chỉ là thực hiện lệnh của phần 
mềm như khởi động phần mềm, thiết lập phôi và 
thiết lập dụng cụ cắt. Đối với các nội dung còn 
lại, sinh viên dùng chuột máy tính để thao tác với 
các phím trên bộ điều khiển ảo để thực hiện các 
nội dung giống như dùng tay thao tác với bộ điều 
khiển trên máy thật. Như vậy, có thể nói các bài 
thực hành ảo đáp ứng được yêu cầu thực hành ảo 
về vận hành máy CNC. Nhờ đó, sinh viên có thể 
tự trải nghiệm thực hành ảo trước khi được hướng 
dẫn thực hành trực tiếp trên máy thật. Các kinh 
nghiệm mà sinh viên tích luỹ được khi thực hành 
ảo sẽ giúp họ nhanh chóng tiếp cận với máy thật 
tại phân xưởng. Điều này giúp tăng hiệu quả kinh tế 
nhờ giảm thời gian trực tiếp đứng máy của sinh viên 
đồng thời cũng giảm áp lực cho sơ sở đào tạo khi 
dùng máy CNC đắt tiền với số lượng ít. 
Thử nghiệm sơ bộ cho thấy khi sinh viên khi đã 
thực hành thuần thục các bài thực hành vận hành 
máy ứng một dòng bộ điều khiển (ví dụ như Fanuc 
21i) thì sinh viên cũng có thể tự thực hành vận hành 
máy có bộ điều khiển cùng họ (ví dụ như Fanuc 18i) 
nếu có thêm thông tin tham khảo về bộ điều khiển 
này. Ngoài ra, việc thử nghiệm thực tế cũng khẳng 
định rằng sinh viên nhanh chóng tiếp cận với máy 
thật sau khi đã thực hiện thực hành ảo thành công.
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Thực hành ảo về vận hành máy CNC làm tăng 
hiệu quả giảng dạy về thực hành gia công CNC và 
giúp cơ sở đào tạo triển khai một số nội dung thực 
hành trên các máy mà cơ sở đào tạo chưa có điều 
kiện đầu tư. Nhờ áp dụng công cụ mạnh là máy tính, 
kết hợp với chương trình mô phỏng có tính tương 
tác, sinh viên có thể nhanh chóng lĩnh hội nội dung 
bài học vận hành máy trước khi thực hành thực tế 
tại phân xưởng. Các bài thực hành ảo về vận hành 
tiện và phay trong nghiên cứu này được xây dựng 
cho các máy tiện CNC 2 trục và máy phay CNC 
3 trục được trang bị các bộ điều khiển Fanuc 21i, 
Sinumerik 810 và EZMotion 60. Nội dung chính của 
các bài bao gồm các hạng mục thực hành vận hành 
máy cơ bản như: đưa máy về “Home”, cài đặt tọa 
độ, cài đặt bù trừ dao, lập trình gia công trên máy 
và chạy chương trình. Các bài thực hành này giúp 
người học làm quen với việc sử dụng các bộ điều 
khiển nói trên, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực 
hành trong thực tế. 
Đối với các trường chỉ trang bị máy tiện và máy 
phay CNC với bộ điều khiển thuộc một trong ba loại 
đã được đề cập trong nghiên cứu này thì trường có 
thể sử dụng các bài thực hành tương ứng với bộ 
điều khiển đó để dạy sinh viên trước khi triển khai 
thực hành vận hành máy thật. Các bài thực hành 
khác có thể được sử dụng như các bài tập về nhà 
nhằm giúp sinh viên làm quen với các máy tiện và 
máy phay CNC với bộ điều khiển khác mà trường 
chưa đầu tư được. Điều này cũng giúp sinh viên tích 
lũy kinh nghiệm về vận hành máy cũng như lập trình 
và kiểm tra chương trình gia công. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. M. Sahin, S. Yaldiz, F. Unsacar, B. Yaldiz, N. Bilalis, E. Maravelakis, A. Antoniadis (2008). Virtual Training Centre for CNC: 
An Accomplished Cooperation Case. International Journal of Computers, Communications & Control, Vol. III , No. 2, pp. 
196-203.
2. Siemens (2008). Sinutrain Sinumerik training and programming. Siemens AG.
3. Yingxue Yao, Jianguang Li, Changqing Liu (2007). A Virtual Machining Based Training System For Numerically Controlled 
Machining. Wiley InterScience.
4. fi les/CNC%20Classroom.pdf (đọc ngày 10/4/2012)
5.  (đọc 
ngày 10/4/2012)
6.  (đọc ngày 10/4/2012)