THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY KHẮC BẰNG TIA LASER ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CNC

Trong khoảng thời gian từ khi bắt đầu làm đồ án tốt nghiệp đến khi kết thúc đồ án tốt nghiệp, em đã cảm nhận đươc̣ rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ gia đình, các quý thầy cô và baṇ bè . Đó là đông lực để chúng em vươṭ qua khó khăn để hoàn thành tốt nhiệm vụ đươc giao trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn và biết ơn đến quý thầy cô đặc biệt nhất là thầy … đã hết lòng hướng dẫn tận tình và truyền đat cho em những kiến thức và những kinh nghiêṃ quý báu cũng như giúp tận tình nhóm em hoàn thành thật tốt kỳ đồ án tốt nghiệp này để kịp ra trường đúng hạn. Xin chân thành cảm ơn trường cũng khoa ĐiệnĐiện Tử đã tạo điều kiện cho em có cơ hội làm đồ án tốt nghiệp kì này. Em xin gửi lời cảm ơn thầy … đã giành thời gian quý báu để nhận xét và đánh giá đồ án của em. Đó là những lời nhân xét có ý nghĩa rất lớn để ứng dụng vào cuộc sống khi ra ngoài đối với em sau này.

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY KHẮC BẰNG TIA

MỞ ĐẦU Trong khoảng thời gian từ khi bắt đầu làm đồ án tốt nghiệp đến khi kết thúc đồ ántốt nghiệp, em đã cảm nhận đươc ̣ rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ gia đình, các quý thầy cô và baṇ bè Đó là đông lực để chúng em vươṭ qua khó khăn để hoàn thành tốt nhiệm vụ đươc giao trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn và biết ơn đến quý thầy cô đặc biệt nhất là thầy … đã hết lòng hướng dẫn tận tình và truyền đat cho em những kiến thức và những kinh nghiêṃ quý báu cũng như giúp tận tình nhóm em hoàn thành thật tốt kỳ đồ án tốt nghiệp này để kịp

ra trường đúng hạn Xin chân thành cảm ơn trường cũng khoa Điện-Điện Tử đã tạo điều kiện cho em có cơ hội làm đồ án tốt nghiệp kì này Em xin gửi lời cảm ơn thầy

… đã giành thời gian quý báu để nhận xét và đánh giá đồ án của em Đó là những lời nhân xét có ý nghĩa rất lớn để ứng dụng vào cuộc sống khi ra ngoài đối với em sau này

Chương 1: Tổng quan về máy CNC

1.1 Giới thiệu chung về máy CNC

1.1.1 Giới thiệu về CNC

Hiện nay, rất nhiều doanh nghiệp và cơ sở kinh doanh đang ứng dụng các loại máy CNC trong hoạt động sản xuất với mục đích tối ưu hóa công việc, giúp các doanh nghiệp và cơ sở kinh doanh rút ngắn được thời gian sản xuất, giảm thiểu chi phí và nhân công, đồng thời làm tăng độ chính xác, nâng cao chất lượng sản phẩm đầu ra

Hệ thống máy CNC được phát triển và vận hành từ cuối những năm 1940 và đầu

1950 , ngày nay được cải tiến đa dạng với nhiều mẫu mã, tính năng khác nhau Vậymáy CNC là máy gì, các loại máy CNC nào được sử dụng nhiều nhất hiện nay và tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy CNC

CNC (Computer Numerical Control) là một dạng máy sử dụng phổ biến trong các ngành gia công cơ khí, được điều khiển tự động hóa dưới sự hỗ trợ của máy tính Các bộ phận hoạt động theo chuỗi sự kiện đã được người dùng lập trình sẵn trên máy tính nhằm tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước đạt chuẩn theo yêu cầu Giúp con người rút ngăn được thời gian lao động, có độ chính xác cao, cũng như tiết kiệm chi phí trong quá trình sản xuất

1.1.2 Phân loại máy CNC

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy CNC khác nhau như:

Máy tiện cnc, Máy khoan cnc, Máy doa cnc,Máy mài cnc, Máy cưa CNC, Máy khắc CNC…

- Máy tiện CNC

Là máy công cụ phổ biến trong mọi công xưởng cơ khí Máy tiện CNC được dung để gia công mặt trục hoặc côn, chẳng hạn trục, vòng chặn, bánh xe, lỗ, ren, … thông dụng nhất là cắt bỏ vật liệu từ phôi trục, sử dụng dao tiện để cắt mặt ngoài.Máy tiện còn được dùng để gia công lỗ, cắt rãnh, cắt ren, … nếu dùng dụng cụ cắt thích hợp Ngoài các chức năng tiện tiêu chuẩn như tiện mặt ngoài, tiện lỗ, máy tiệnCNC còn có thể được dùng để khoan, cắt rãnh, cắt ren, chà gai nhám, đánh bóng Máy có thể được dùng trong các chế độ khác nhau

- Cấu tạo máy tiện CNC

Ưu thế của máy tiện CNC so với máy tiện truyền thống là hệ thống điều khiển số.Máy được thiết kế gồm 2 trục chính và hai đầu rơ-vôn-ve có thể thực hiện gia công đồng thời 2 dao để gia công cùng lúc hai chi tiết với 2 chương trình khác nhau Máy còn có hệ thống tự động cấp và tháo chi tiết làm cho các trung tâm tiện CNC trở nên rất linh hoạt hơn

- Trục C: trục có chuyển động quay quanh trục z, có tác dụng để xác định vị trí

hướng trục cho công việc gia công tiếp theo.

 Ưu điểm

- Máy tiện CNC có khả năng tối ưu, tăng tuổi thọ dao

- Không cần sử dụng các dụng cụ cắt gọt, phụ tùng hoặc đồ gá phôi

- Hạn chế lượng phế phẩm trong quá trình tiện

- Không phải phụ thuộc quá nhiều vào yếu tố con người, không tốn nhiều nhâncông

- Không đòi hỏi đội ngũ nhân viên vận hành máy phải có trình độ chuyên mônhoặc kỹ thuật nghề cao

- Thời gian gia công tiện nhanh chóng giúp rút ngắn thời gian hoàn thiện sản phẩm.

- Các loại máy tiện CNC có thể vận hành liên tục trong thời gian dài mà khônglàm gián đoạn quá trình sản xuất

- Máy tiện hiện đại có tạo ra những sản phẩm với độ chính xác và khả năng đồng nhất cao

- Phương pháp tiện CNC có tính linh hoạt cao, dễ dàng thay đổi, điều chỉnh các thông số kỹ thuật tùy theo kích thước chi tiết cần gia công

 Máy khoan CNC

Máy CNC (Computer Numerical Control) là bước phát triển từ các loại máy NC (Numerical Control) Các máy CNC luôn có một máy tính để thiết lập phần mềm, phần mềm này dùng để điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy Khi hoạt động, máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy, đồng thời các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ máy

Máy khoan CNC cũng được áp dụng công nghệ CNC hiện đại Sản phẩm máy khoan CNC này chủ yếu được dùng để phay, khoan, một cách tỉ mỉ và chính xác Thiết bị này có khả năng khoan nhiều chi tiết khác nhau mà vẫn đảm bảo được chấtlượng sản phẩm

Máy khoan CNC là một trong những thiết bị gia công cơ khí được điều khiển tự động bằng máy tính thông minh, nó được dùng trong các nhà xưởng từ quy mô nhỏđến quy mô lớn trên cả nước Đây là loại máy được áp dụng công nghệ hiện đại Máy khoan CNC được sử dụng chủ yếu là để phay, khoan… một cách tỉ mỉ và chính xác.

Thiết bị này có khả năng khoan nhiều chi tiết máy khác nhau và khoan được nhiều chi tiết cùng một lúc nhưng nó vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm.\

Máy khoan CNC có độ cắt nhanh cùng với độ chính xác rất cao, nên nó giúp cho người sử dụng tiết kiệm được thời gian gia công Dao cắt của máy có thể cắt được các đường thẳng, ngang, tròn bên cạnh đó nó có thể di chuyển đa dạng nên nó cắt được rất nhiều chi tiết đa dạng khác nhau, từ đơn giản cho đến phức tạp Máy khoan CNC có thể hoạt động một các liên tục nhưng vẫn đảm bảo được độ chính xác cao trong lĩnh vực sản xuất sản phẩm

 Ưu điểm:

- Có giá thành gia công chi tiết rẻ

- Giúp tiết kiệm không gian, tăng năng suất

- Giúp nâng cao tính an toàn khi làm việc

- Có độ chính xác cao

 Máy mài CNC

Máy mài CNC hay còn gọi là máy mài phẳng CNC là loại máy sử dụng công nghệCNC để mài phẳng bề mặt của các loại vật liệu Đặc điểm của máy này chính là máy có một viên đá đứng ở vị trí cố định và viên đá này có thể thay đổi độ cao lớn hay nhỏ so với mặt bàn làm việc

Việc ra đời của máy mài CNC góp phần không nhỏ trong công cuộc hiện đại hóa,

so với máy mài gia công thì máy mài CNC mang nhiều ưu điểm vượt trội như: Máymài CNC có thể xử lý vật liệu độ cứng cao như thép cứng, hợp kim cứng, … đến những vật liệu có dộ giòn như như thủy tinh, đá granit… ; Khả năng xử lý chính xác cao giúp nâng cao hiệu quả của sản phẩm, sản xuất các sản phẩm công nghiệp tinh vi; Máy mài CNC giúp dễ dàng thực hiện nhiều nhiệm vụ vất vả cho công nhân, đem lại lợi ích cho việc rút ngắn chu kỳ sản xuất và đẩy nhanh thời gian đưa

ra thị trường Chức năng của máy mài CNC

Giống như với tên gọi, máy mài CNC có các chức năng chính như: làm nhẵn mịn, mài mòn bề mặt của vật liệu; loại bỏ các chất thừa bám trên bề mặt vật liệu; đánh bóng bề mặt các loại đá, kim loại…

- Máy khắc CNC

Máy khắc CNC là thiết bị khắc, cắt được điều khiển tự động hoá dưới sự trợ giúpcủa máy tính Các bộ phận của máy khắc CNC được tích hợp tự động lập trình để hoạt động khắc cắt theo chuỗi thiết kế của người dùng thiết lập để tạo ra những sản

phẩm có hình dạng, kích thước theo mong muốn Máy CNC có thể cắt, khắc theo

dạng 2D hoặc 3D đều được

Máy khắc CNC hiện nay đang được rất nhiều doanh nghiệp sử dụng tại Việt Nam Bởi nó mang lại rất nhiều lợi ích, sản phẩm chất lượng, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất,

 Ưu điểm

- Chất lượng sản phẩm làm ra đồng đều

- Tốc độ gia công nhanh chóng

- Động cơ luôn ổn định, hoạt động bền bỉ

- Đa dạng mẫu mã sản phẩm

- Tiết kiệm chi phí nhân công, chi phí sản xuất

 Máy khắc cnc 3 trục

Các máy CNC 3 trục có ít nhất 3 trục và hoạt động dọc theo mặt phẳng XYZ: trục

X (thẳng đứng), trục Y (ngang) và trục Z (chiều sâu)

Máy CNC ba trục tức là dụng cụ cắt của máy sẽ chuyển động theo ba trục Y-Z của hệ tọa độ Descartes Trong đó, trục X là trục dọc, trục Y là trục ngang và trục Z là độ sâu Hình 1 mô tả một mô hình máy CNC ba trục, dụng cụ cắt của mô hình CNC di chuyển theo ba trục: di chuyển hướng trái (X-), phải (X+) theo trục X;

X-di chuyển hướng trước (Y-), sau (Y+) theo trục Y; X-di chuyển hướng lên (Z+), xuống (Z-) theo trục Z Vì dụng cụ cắt di chuyển theo ba trục nên máy CNC ba trụccó thể tạo ra các sản phẩm 2D, 3D theo hoạt động của trục Z

1.1.3 Cấu tạo chung của máy CNC

Cấu trúc của máy tác động rất lớn đến hiệu quả gia công trên máy Nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng và khả năng giảm chấn Vì thế để đảm bảo độ chính xác gia

công, máy cần có một cấu trúc được thiết kế hoàn hảo, có cứng cao Cấu tạo máy

cnc 3 trục về cơ bản gồm có 6 bộ phận chính:

- Vỏ máy

Vỏ máy như một bộ áo giáp vừa để bảo vệ máy Đế máy là nền tảng của máy trung tâm vì vậy cần nặng, tốt và cực kỳ chắc chắn Trong cấu tạo của máy CNC thì vỏ máy rất quan trọng Giúp đảm bảo máy sẽ thực hiện với công suất và độ chính xác cao nhất

- Hệ điều khiển

Hệ điều khiển là thành phần trung tâm của cấu tạo máy CNC Nó có nhiệm vụ chính là điều khiển quá trình chuyển động, vị trí của các thành phần chuyển động trên máy Sao cho đạt được chính xác tối ưu thời gian cắt, tốc độ và chiều sâu cắt cần thiết

- Bàn xe dao

Bàn xe dao được các nhà sản xuất tạo ra một bàn xe dao phù hợp với mỗi máy Và có lợi nhất về mặt công suất cũng như thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại Mà không ảnh hưởng đến độ chính xác khi gia công

- Trục chính

Trục chính hay còn gọi là trục Spindle là thành phần có tính quyết định nhất

trong máy CNC Một trục ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ Quyết định độ cứng vững hệ thống Hệ thống bôi trơn và nguồn điện cung cấp Đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trước được năng suất của máy

- Nguồn

Bộ nguồn trong cấu tạo máy CNC có tác dụng cung cấp năng lượng hoạt động cho các bộ phận khác Quá trình giao tiếp sẽ chính xác giữa bộ điều khiển và động cơ Sự tự điều chỉnh của các thành phần trong hệ thống

 Ngoài ra trên thị trường còn những loại máy khắc CNC như:

- Máy CNC 4 trục

- Máy CNC 5 trục

2.1 Phần cơ khí

2.1.1 Vỏ máy

Trong cấu tạo của máy CNC thì vỏ máy rất quan trọng, nó có công dụng như một

bộ áo giáp để bảo vệ máy Đế máy là nền tảng của máy trung tâm vì vậy cần có độ nặng, kết cấu tốt và cực kỳ chắc chắn

2.1.2 Trục chính

Trục chính hay còn gọi là trục Spindle là thành phần có tính quyết định nhất trong máy CNC Một trục ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ cùng với hệthống bôi trơn và nguồn điện cung cấp Đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trướcđược năng suất của máy.

Trục chính của máy CNC 3 trục làm việc trong một phạm vi tốc độ rất rộng (0 ÷ 20.000 vòng/ph), thậm chí đến 40.00 vòng/ph Do đó nó được chế tạo với độ chính xác cao và phải được cân bằng động tốt Để tránh ảnh hưởng của lực quán tính và mômen quán tính

Tùy vào loại máy cũng như mục đích sử dụng ta có thể dụng các vật liệu thay thế cho trục chính Mà trong trường hợp đề tài này, chúng tôi sử dụng laser để thay thế.2.1.3 Các trục

Số lượng trục trên máy phay CNC chính là thông số xác định các hoạt động phay

mà máy có thể thực hiện Cũng như mức độ phức tạp tối đa của các chi tiết mà máycó thể cắt và vị trí của phôi mà dụng cụ cắt có thể tiếp cận

Đối với cấu tạo máy phay CNC 3 trục, gồm 3 trục X, Y, Z Trong đó trục X là trục dọc, trục Y là trục ngang và trục Z là độ sâu Khi dụng cụ cắt của loại máy phay này hoạt động dọc theo mặt phẳng XYZ thì phôi vẫn ở cùng một vị trí

Do vậy đối với khung máy cần phải thỏa mãn hai yêu cầu chính sau nhằm đảm bảo

độ chính xác gia công của máy:

tạo bên trong một vít me bi 11 Vít me bi và đai ốc có một đường được lấp đầy bởi những viên bi thép Khi trục vít me xoay, những viên bi được cuộn tròn trong mối ren của trục vít và đai ốc, làm đai ốc di chuyển Vít me bi và đai ốc là bộ phận truyền động trong máy CNC, có tác dụng kéo trục chính di chuyển theo hướng máyhoạt động.

2.1.6 Dụng cụ cắt

Hiện tại máy CNC có rất nhiều loại khác nhau cùng với đó là nhiều chức năng khácnhau tùy Vậy nên dụng cụ cắt cũng rất đa dạng để phù hợp với chức năng máy cũng như mục đích sử dụng:

Ứng với mỗi tính hiệu xung điện, bộ điều khiển sẽ đưa ra tính hiệu cường độ hoặc hiệu điện thế Để làm cho động cơ quay một góc nhất định nào đó (one step) Trục vít me đai ốc bị sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các trục.Về cơ bản động cơ bước được chia làm 3 loại sau: động cơ bước từ trở thay đổi (Variable Reluctance), động cơ bước nam châm vĩnh cửu (Permanent-magnet) và động cơ bước kết hợp (hybrid stepper motor)

 Động cơ Servo

Sự khác nhau cơ bản nhất của động cơ servo so với động cơ bước là động cơ servo có mạch điều khiển kín (close loop control) Như vậy trong động cơ servo cần phải có hệ thống phản hồi để nhận biết các thông số về vị trí, tốc độ mong muốn

- Ưu điểm cơ bản của động cơ servo so với động cơ bước là.

- Mô men trên trục đều hơn (High intermittent torque )

- Tốc độ cao hơn (High speeds ;)

- Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn (Work well for velocity control)

- Có nhiều kích cỡ hơn (Available in all sizes )

- Làm việc êm hơn (Quiet)

- Độ chính xác cao hơn

 Động cơ Encoder

Encoder là cảm biến xác định góc quay tín hiệu đầu ra là tín hiệu số

Theo cách nhận tín hiệu thì có các loại encoder sau: quang học (optical), điện dung (capacitive), từ (magnetic), bán dẫn

Theo nguyên lý xác định vị trí chia ra 2 loại: encoder tuyệt đối và encoder gia số

 Động cơ khí nén

a Động cơ khí nén là gì

Động cơ khí nén là loại động cơ mà trong đó chuyển đổi năng lượng khí nén (do không khí thiên nhiên vào động cơ bị nén ở áp suất cao, khoảng tầm 3.000 3.600psitạo ra) sẽ trở thành cơ năng để có thể quay rotor

Động cơ khí nén là động cơ chuyển đổi năng lượng khí nén thành cơ năng

Mô tơ máy nén khí có vai trò rất quan trọng đối với hệ thống máy nén khí và khôngthể thiếu, bởi lẽ nó cung cấp năng lượng cho toàn bộ quá trình hoạt động của máy

b Cấu tạo của động cơ khí nén

- Mô tơ: bộ phận quan trọng nhất của động cơ, nhằm mục đích chuyển đồi điện năng thành cơ năng

- Đầu nén: Là nơi xảy ra quá trình nén khí Trong bộ phần này bao gồm

là những chi tiết nhỏ khác như: bạc đạn, tay dên, xilanh, piston, trục khuỷu,…

- Van an toàn: Có chức năng đảm bảo cho máy bơm hơi không xảy ra tình trạng gia tăng áp suất đột ngột, tránh gây mất an toàn

- Van xả nước: Có nhiệm vụ loại bỏ triệt để lượng nước đọng, hơi nước lẫn trong khí nén để đảm bảo chất lượng của nguồn khí và tránh được những han gỉ các chi tiết máy và thiết bị sử dụng nguồn khí nén.

- Đồng hồ đo áp : Là dụng cụ hiển thị áp lực máy giúp cho người sử dụng

dễ theo dõi áp suất trong quá trình động cơ vận hành.

- Dây đai và puly: Thực hiện quá trình truyền động cơ năng từ motor đến đầu nén Khi motor quay làm cho puly quay, dây đai trên của puly sẽ truyền cơ năng làm cho puly beeb đầu nén sẽ cùng quay.

- Lọc gió: Hạn chế cho bụi bẩn, cặn bã theo luồng không khí đầu vào không đi vào trong máy.

- Bình chứa: Là bình tích áp có nhiệm vụ chứa khí nén sau khi tiến hành gia áp.

 Động cơ thuỷ lực

a Động cơ khí thuỷ lực là gì

Là một thiết bị truyền động cơ khí được làm bằng kim loại và được sử dụng trong

hệ thống chạy bằng dầu, nhớt hoặc bất kỳ loại chất lỏng thủy lực nào khác

Có nhiệm vụ đó là thúc đẩy sự chuyển đổi nguồn năng lượng thủy lực đang tồn tại

ở 2 dạng: áp suất và và dòng chảy trở thành năng lượng cơ năng Sau đó, năng lượng tạo ra sẽ được truyền vào bơm

b Cấu tạo động cơ thuỷ lực

Motor thủy lực có nhiều loại với mỗi loại sẽ có mỗi kiểu cấu tạo khác nhau như:Cấu tạo motor thủy lực piston:Trục bơm,Vỏ thân bơm,Đĩa nghiêng,Phần chỉnh đĩa nghiêng,Cụm piston nhanh,Đĩa phân phối,Phần chỉnh cài lưu lượng

Cấu tạo motor thủy lực bánh răng:Phớt cổ trục,Bích gá bơm,Gioăng,Ống đỡ,Bánh răng trục động và bị động,Thân bơm,Bộ phận kết nối

Cấu tạo motor thủy lực cánh gạt:Cửa vào,Thân bơm,Cánh,Khoang hút, khoang đẩy,Phần quay(roto),Phần ống đỡ,Cửa ra

 Động cơ biến từ trở

 Động cơ đơn cực

 Động cơ hai cực

2.3 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển CNC bao gồm mạch điều khiển tốc độ (velocity loop) ở trong

hệ thống động cơ truyền động Và mạch điều khiển vị trí (position loop control) ở bên ngoài hệ thống động cơ truyền động

Hệ thống điều khiển CNC có thể là hệ thống điều khiển hở (open loop) hoặc hệ thống điều khiển kín (closed loop) Sự khác nhau cơ bản là hệ thống điều khiển kín có phản hồi nhằm đảm bảo độ chính xác yêu cầu

2.3.1 Hệ thống điều khiển kín

Với hệ điều khiển kín, mạch phản hồi được sử dụng để theo dõi đáp ứng thực của đại lượng điều khiển Và đưa ra tín hiệu sửa đổi khi có sự sai lệch giữa giá trị mongmuốn và giá trị thực

Hệ thống phản hồi có thể là hệ tương tự (analog) hoặc số (digital)

2.3.2 Hệ thống điều khiển hở

Hệ thống điều khiển hở không có mạch phản hồi, bộ điều khiển máy xem như sự dichuyển bàn máy đúng như mong muốn Hệ điều khiển hở rất nhạy cảm với sự thay đổi của tải trọng Các sai số vị trí và tốc độ có thể xảy ra khi cắt với lực cắt lớn Tuy nhiên hệ điều khiển hở có ưu điểm là đơn giản, giá thành hợp lý Do vậy, hệ điều khiển hở chỉ nên dùng trong di chuyển Điểm-> Điểm (PTP) hoặc trong các máy công suất cắt nhỏ

2.4 Nguyên lý hoạt động của máy CNC

Vì máy CNC có khá là nhiều loại khác nhau, mỗi loại sẽ có một kiểu hoạt độngcủa riêng mình Nhưng về hoạt động của chúng sẽ tương tự như sau:

- Khi máy CNC hoạt động, trục chính di chuyển trên 3 trục X, Y, Z theo tọa độ.

- Khi máy CNC được khởi động và thực hiện các lệnh cắt, trục Z sẽ di chuyển lên

- xuống theo khoảng cách được cài đặt Đầu cắt ( trục Z) sẽ nhận nguồn năng

- lượng từ bộ nguồn để xuyên thủng vật liệu.

- Lúc này bàn máy sẽ giữ chặt sản phẩm để máy di chuyển trên các thanh ray

theo trục X và Y để tạo ra các đường cắt trên vật liệu.

Tùy theo từng loại máy CNC mà hoạt động của máy sẽ thay đổi Thông thườngcác máy CNC sẽ điều khiển dụng cụ cắt chạy trên bề mặt vật liệu, tuy nhiên một sốmáy CNC có thể giữ nguyên dụng cụ cắt (dụng cụ cắt chỉ thay đổi độ cao) và cho vật liệu đươc gắn trên bàn máy di chuyển để dụng cụ cắt cắt vật liệu

- Công nghiệp nhẹ (dệt may, đóng giày, thực phẩm,…).

- Công nghiệp quốc phòng (dây chuyền sản xuất vũ khí, thuốc nổ,…).

- Công nghệ thông tin (dây chuyền sản xuất vi mạch điện tử, lắp ráp máy tính và thiết bị viễn thông,…).

- Các thiết bị dùng cho giáo dục và đào tạo, các thiết bị y học,…

Máy CNC 3 trục cũng có thể dùng để tạo ra các sản phẩm thông dụng và sản phẩm công nghệ cao được sử dụng trong cuộc sống và trong công nghiệp:

- Khuôn mẫu dùng để tạo ra các chi tiết dùng trong cuộc sống hàng ngày.

- Các chi tiết để cấy và chế tạo các ống nano.

- Các chi tiết bằng vật liệu sinh học để thay thế xương trong y học

- Các đồ gá dùng trong sản xuất chíp điện tử,…

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH

MÁY CNC BA TRỤC 1.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CNC BA TRỤC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY KHẮC BẰNG TIA LASER ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CNC với thông số máy như sau

1.1.1 Các thông số cho mô hình máy CNC ba trục

Các yêu cầu về mặt cơ khí của mô hình máy CNC ba trục:

- Đế máy của mô hình sẽ được làm bằng sắt

- Thân máy sẽ sử dụng sắt được dựng từ thép đặc và sắt định hình

- Các trục X-Y-Z được truyền động bằng vít me, con trượt

- Nhóm lựa chọn thiết kế mô hình với kích thước là 500 x 620 x 500 mm

1.1.2 Bản vẽ thiết kế mô hình

Mô hình được phát triển từ đề tài CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY KHẮC BẰNG TIA LASER ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CNC Mô hình sử dụng 3 vít me điều khiển 3 trục X-Y-Z Thân máy được cấu tạo từ các thanh sắt với mục đích cố định các bộ phận của máy cùng với đó là cố định máy khi động cơ di chuyển nhằm tang độ chính xác gia công Tất cả các bộ phận được cố định trên đế máy

1.1.3 Các thành phần cơ khí chính

1.1.3.1 Đế máy

Đế máy là bộ phần để cố định thân máy và giúp thân máy cao hơn mặt bàn cắt Đế máy cần phải chịu được khối lượng của thân máy cùng với việc khi các động

cơ bước hoạt động.Được sử dụng các vật liệu cứng để chế tạo như sắt, nhôm, được hàn chắc chắn

Đây là đế máy thực tế của mô hình CNC, vật liệu sử dụng cho đế máy là nhôm

 Phân loại vít me trên thị trường: vit me thanh trượt, vit me dây đai, vít me trục vít,

Vít me thanh trượt: là thiết bị truyền dộng có tác dụng biến đổi chuyển động tịnhtiến với độ ma sát thấp

 Đặc điểm nổi bật:

- Chuyển động với độ ma sát thấp nên hiệu nặng sử dụng sẽ cao

- Có độ chính xác cao nên chuyển động nhẹ nhàng mượt mà không gây ra nhiều tiếng ồn

- Có khả năng chuyển động ổn định trong một thời gian dài

- Vit me dây đai: Là cơ cấu chuyền động biến chuyển động biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

- Đặc điểm nổi bật:

- Truyền động giữa các trục cách xa nhau có độ bền và dẻo nên làm việc

êm không ồn

- Có thể truyền động với tốc độ cao

- Nhờ vào sự trượt trơn của đai khi động cơ quá tải nên tránh cho cơ cấu không có sự dao động

- Kết cấu cũng như vận hành đơn giản

Nhóm quyết định sử dụng vít thanh trượt cho ba trục X,Y,Z của động cơ

 Vít me trục X

- Trục X chịu tải lớn nhất, được cấu tạo bằng thép đặc chống rỉ với thông sốchiều dài 620mm, bước ren 1/6 ,đường kính trục 10mm ,Chiều sâu của vít

me là 5mm ,1mm đi được 1 bước của vít me

- Hai bên của vít me sử dụng nhôm định hình dài 620mm nhằm mục đích

cố định trục , giữ cho trục di chuyển đúng hành trính, tránh rung lắc vì trục X là trục ở dưới cùng chịu trách nghiệm gánh tải lớn nhất

 Vít me trục Y

- Vít me trục Y chịu tải ít hơn trục X , được cấu tạo bằng thép đặc chống rỉ nó có thông số chiều dài 500mm ,bước 1/6 đường kính trục 10mm, Chiều sâu của vít me là 5mm ,1mm đi được 1 bước của vít me

- Trục Y cũng sử dụng hai bên của vít me là nhôm định hình dài 500mm nhằmmục đích cố định trục , giữ cho trục di chuyển đúng hành trính, tránh rung lắc

 Vít me trục Z

- Vít me trục Z chỉ phải di chuyển laser nên được cấu tạo bằng thép đặc chống

rỉ với thông số 200mm bước 1/6 đường kính trục 10mm, Chiều sâu của vít

me là 5mm ,1mm đi được 1 bước của vít me

- Hai bên của vít me sử dụng nhôm định hình dài 200mm nhằm mục đích cố định trục , giữ cho trục di chuyển đúng hành trính, tránh rung lắc

Trục vít me được làm bằng thép với thông số :