Máy khắc CNC bằng tia lazer

Ngoài ra, sản phẩm được chế tạo với thiết kế đẹp mắt, chi phí sản xuất và bảo trì thấp so với sản phẩm cùng loại của nước ngoài, do đó phù hợp với túi tiền của người dùng.Sản phẩm là ứng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT KHẮC CNC

BẰNG TIA LASER ĐỐT NÓNG

1.1 Đặt vấn đề

Công nghệ laser đang ngày càng quan trọng đối với việc cho ra đời các sản phẩm đạt chất lượng của ngành công nghiệp hỗ trợ Tại Việt Nam, các thiết bị laser công nghiệp đã có mặt trên thị trường trong nhiều năm và phần lớn được cung cấp bởi các công ty hoạt động thương mại Các máy CNC cho phép gia công các sản phẩm có độ chính xác và độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Sau khi nạp chương trình gia công, nhiều máy CNC có thể tự động chạy liên tục cho tới khi kết thúc, và như vậy giải phóng nhân lực cho công việc

khác.Trong xu thế đó, nhằm mục đích chế tạo một máy công cụ chính xác có thể vẽ tranh, khắc hữ trên gỗ, nhựa, giấy, da, vải, phục vụ cho mỹ nghệ, quà lưu niệm, tranh ảnh để bàn một cách tự động,nên nhóm đã thực hiện đề tài này Ngoài ra, sản phẩm được chế tạo với thiết kế đẹp mắt, chi phí sản xuất và bảo trì thấp so với sản phẩm cùng loại của nước ngoài, do đó phù hợp với túi tiền của người dùng.Sản phẩm là ứng dụng cụ thể của hệ thống tự động hóa có độ chính xác cao vào đời sống và sản xuất, mang lại hiệu quả cao hơn so với các phương pháp cắt khắc truyền thống.Sản phẩm có các phần mềm hỗ trợ trực quan, dễ hiểu nên mọi người đều có thể sử dụng một cách dễ dàng sau vài giờ tìm hiểu, do đó có khả năng đưa ra

sử dụng rộng rãi, phổ biến

1.2 Giới thiệu về tia laser

1.2.1 Giới thiệu chung

Laser (đọc là la-de) là tên viết tắt của cụm từ Light Amplfication

by Stimulated Emission of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích"

Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron

xung quanh hạt nhân Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron này cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng (photon) theo giả thuyết của Albert Einstein Bước sóng (do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức.

Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các thành phần từtrạng thái chất rắn

Hình 1.1: Hình ảnh tia Laser 1.2.2.Lịch sử

Laser được phỏng theo maser, một thiết bị có cơ chế tương tự nhưng tạo ra tia vi sóng hơn là các bức xạ ánh sáng Maser đầu tiên được tạo ra bởi Charles H Townes và sinh viên tốt nghiệp J.P Gordon và H.J Zeiger vào năm 1953 Maser đầu tiên đó không tạo ra tia sóng một cách liên tục Nikolay Gennadiyevich Basov

và Aleksandr Mikhailovich Prokhorov của Liên bang Xô viết đã làm việc độc lập trên lĩnh vực lượng tử dao động và tạo ra hệ thống phóng tia liên tục bằng cách dùng nhiều hơn 2 mức năng lượng Hệ thống đó có thể phóng ra tia liên tục mà không cho các hạt xuống mức năng lượng bình thường, vì thế vẫn giữ tần suất Năm 1964, Charles Townes, Nikolai Basov và Aleksandr Prokhorov cùng nhận giảithưởng Nobel vật lý về nền tảng cho lĩnh vực điện tử lượng tử, dẫn đến việc tạo ra máy dao động và phóng đại dựa trên thuyết maser-laser

Laser hồng ngọc, một laser chất rắn, được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1960, bởi nhà vật lý Theodore Maiman tại phòng thí nghiệm Hughes Laboratory ở

Malibu, California Hồng ngọc là ôxít nhôm pha lẫn crôm Crôm hấp thụ tia sáng màu xanh lá cây và xanh lục, để lại duy nhất tia sáng màu hồng phát ra.Robert N Hall phát triển laser bán dẫn đầu tiên, hay laser diod, năm 1962 Thiết bị củaHall xây dựng trên hệ thống vật liệu gali-aseni và tạo ra tia có bước sóng 850

nanômét,gần vùng quang phổ tia hồng ngoại Laser bán dẫn đầu tiên với tia phát ra

có thể thấy được được trưng bày đầu tiên cùng năm đó Năm 1970, Zhores

Ivanovich Alferov của Liên Xô và Hayashi và Panish của Phòng thí nghiệm Bell đã độc lập phát triển laser diode hoạt động liên tục ở nhiệt độ trong phòng, sử dụng cấutrúc đa kết nối

1.2.3.Cấu tạo

Hình 1.2: Cấu tạo tia Laser

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứahoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang Trong đó buồng cộng hưởng vớihoạt chất laser là bộ phận chủ yếu Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có khả năng khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo

ra laser Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photon

khác bật ra bay theo cùng hướng với photon tới Mặt khác buồng công hưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu, một mặt phản xạ toàn phần các photon khi bay tới, mặt kia cho một phần photon qua một phần phản xạ lại làm cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất laser nhiều lần tạo mật độ photon lớn Vì thế cường độ chùm laser được khuếc đại lên nhiều lần Tính Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồmcó: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn chất của laser phụ thuộc vào hoạtchất đó, do đó người ta căn cứ vào hoạt chất để phân loại laser.

1.2.4.Cơ chế hoạt động

Một ví dụ về cơ chế hoạt động của laser có thể được miêu tả cho laser thạch anh.-Dưới sự tác động của hiệu điện thế cao, các electron của thạch anh di chuyển

từ mức năng lượng thấp lên mức năng lương cao tạo nên trạng thái nghịch đảo mật

độ tích lũy của electron

-Ở mức năng lượng cao, một số electron sẽ rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp, giải phóng hạt ánh sáng được gọi là photon

-Các hạt photon này sẽ toả ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử, va phải các nguyên tử khác, kích thích eletron ở các nguyên tử này rơi xuống tiếp, sinh thêm các photon cùng tần số, cùng pha và cùng hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng

-Các hạt photon bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng

-Một số photon ra ngoài nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu Tia sáng đi

YAG-Neodym: hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% Neodym, có bước sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngoại gần Có thể phát liên tục tới 100W hoặc phát xung với tần số 1000-10000Hz.

Hồng ngọc (Rubi): hoạt chất là tinh thể Alluminium có gắn những ion chrom, có bước sóng 694,3nm thuộc vùng đỏ của ánh sáng trắng

Bán dẫn: loại thông dụng nhất là diot Gallium Arsen có bước sóng 890nm thuộc phổ hồng ngoại gần

-Laser chất khí

He-Ne: hoạt chất là khí Heli và Neon, có bước sóng 632,8nm thuộc phổ ánh sáng đỏ trong vùng nhìn thấy, công suất nhỏ từ một đến vài chục mW Trong y học được sử dụng làm laser nội mạch, kích thích mạch máu

Argon: hoạt chất là khí argon, bước sóng 488 và 514,5nm

CO2: bước sóng 10.600nm thuộc phổ hồng ngoại xa, công suất phát xạ có thể tới megawatt (MW) Trong y học ứng dụng làm dao mổ

1.2.7 Các chế độ hoạt động

Laser có thể được cấu tạo để hoạt động ở trạng thái bức xạ sóng liên tục (hay

CW - continuous wave) hay bức xạ xung (pulsed operation) Điều này dẫn đến những khác biệt cơ bản khi xây dựng hệ laser cho những ứng dụng khác nhau

-Chế độ phát liên tục

Trong chế độ phát liên tục, công suất của một laser tương đối không đổi so với thời gian Sự đảo nghịch mật độ (electron) cần thiết cho hoạt động laser được duy trì liên tục bởi nguồn bơm năng lượng đều đặn

-Phương pháp chuyển mạch Q (Q-switching)

-Phương pháp kiểu khoá (modelocking)

-Phương pháp bơm xung (pulsed pumping)

1.2.8 An toàn

Laser với cường độ thấp, chỉ là vài miliwatt, cũng có thể nguy hiểm với mắt người Tại bước sóng mà giác mạc mắt và thủy tinh thể có thể tập trung tốt, nhờ tínhđồng nhất và sự định hướng cao của laser, một công suất năng lượng lớn có thể tập trung vào một điểm cực nhỏ trên võng mắt Kết quả là một vết cháy tập trung phá hủy các tế bào mắt vĩnh viễn trong vài giây, thậm chí có thể nhanh hơn Độ an toàn của laser được xếp từ I đến IV Với độ I, tia laser tương đối an toàn Với độ IV, thậm chí chùm tia phân kỳ có thể làm hỏng mắt hay bỏng da Các sản phẩm laser

cho đồ dân dụng như máy chơi CD và bút laser dùng trong lớp học được xếp hạng

an toàn từ I, II, hay III

1.2.9.Ứng dụng của laser

Vào thời điểm được phát minh năm 1960, laser được gọi là "giải pháp để tìmkiếm các ứng dụng" Từ đó, chúng trở nên phổ biến, tìm thấy hàng ngàn tiện ích trong các ứng dụng khác nhau trên mọi lĩnh vực của xã hội hiện đại, như phẫu thuật mắt, hướng dẫn phương tiện trong tàu không gian, trong các phản ứng hợp nhất hạt nhân Laser được cho là một trong những phát minh ảnh hưởng nhất trong thế kỉ 20

Ích lợi của laser đối với các ứng dụng trong khoa học, công nghiệp, kinh doanh nằm ở tính đồng pha, đồng màu cao, khả năng đạt được cường độ sáng cực kìcao, hay sự hợp nhất của các yếu tố trên Ví dụ, sự đồng pha của tia laser cho phép

nó hội tụ tại một điểm có kích thước nhỏ nhất cho phép bởi giới hạn nhiễu xạ, chỉ rộng vài nanômét đối với laser dùng ánh sáng Tính chất này cho phép laser có thể lưu trữ vài gigabyte thông tin trên các rãnh của DVD Cũng là điều kiện cho phép laser với công suất nhỏ vẫn có thể tập trung cường độ sáng cao và dùng để cắt, đốt

và có thể làm bốc hơi vật liệu trong kỹ thuật cắt bằng laser Ví dụ, một laser

Nd:YAG, sau quá trình nhân đôi tần số, phóng ra tia sáng xanh tại bước sóng

523 nm với công suất 10 W có khả năng, trên lý thuyết, đạt đến cường độ sáng hàngtriệu W trên một cm vuông Trong thực tế, thì sự tập trung hoàn toàn của tia laser trong giới hạn nhiễu xạ là rất khó Xem thêm ứng dụng của laser để thêm chi tiết

Tia sáng laser với cường độ cao có thể cắt thép và các kim loại khác Tia từ laser thường có độ phân kì rất nhỏ, (độ chuẩn trực cao) Độ chuẩn trực tuyệt đối là không thể tạo ra, bởi giới hạn nhiễu xạ Tuy nhiên, tia laser có độ phân kỳ nhỏ hơn

so với các nguồn sáng Một tia laser được tạo từ laser He-Ne, nếu chiếu từ Trái Đất lên Mặt Trăng, sẽ tạo nên một hình tròn đường kính khoảng 1 dặm (1,6

kilômét) Một vài laser, đặc biệt là với laser bán dẫn, có với kích thước nhỏ dẫn đến hiệu ứng nhiễu xạ mạnh với độ phân kỳ cao Tuy nhiên, các tia phân kỳ đó có thể chuyển đổi về tia chuẩn trục bằng các thấu kính hội tụ Trái lại, ánh sáng không

phải từ laser không thể làm cho chuẩn trực bằng các thiết bị quang học dễ dàng,

vì chiều dài đồng pha ngắn hơn rất nhiều tia laser Định luật nhiễu xạ không áp dụng khi laser được truyền trong các thiết bị dẫn sóng như sợi thủy tinh Laser cường độ cao cũng tạo nên các hiệu ứng thú vị trong quang học phi tuyến tính

Máy đo khoảng cách bằng laser trong quân sự là loại thiết bị quan trọng Có nhiều loại khác nhau: máy đo cự ly hàng không, máy đo cự ly xe tăng, máy đo cự lyxách tay v.v Máy đo cự ly hàng không đo chính xác cự ly từ máy bay đến mục tiêutrên mặt đất, nâng cao độ trúng đích khi ném bom Nguyên lý hoạt động: đo khoảngthời gian chênh lệch giữa xung laser phát ra và xung phản hồi về rồi nhân với tốc độánh sáng(300.000km/s), lấy kết quả chia 2, được cự ly cần đo

Rada laser có độ chính xác cao hơn rada thông thường, có thể hướng dẫn hai tàu vũ trụ ghép nối chính xác trên không gian Máy bay chiến đấu bay ở tầm siêu thấp, nếu trang bị rada laser có thể né chính xác tất cả chướng ngại vật, kể cả đườngdây điện Tuy nhiên, những thiết bị laser đều chịu ảnh hưởng của thời tiết, trời mù hoặc mưa thì khoảng cách đo bị giảm đi nhiều

Bom có lắp thiết bị dẫn đường bằng laser và đuôi có lắp hệ thống lái điều khiển sẽ tự động tìm kiếm và đánh trúng mục tiêu

La bàn laser thay thế la bàn phổ thông, để đo phương vị máy bay, dùng trongmáy bay phản lực cỡ lớn và máy bay chiến đấu tính năng cao

Tia laser đo khoảng cách từ vệ tinh và Mặt Trăng đến Trái Đất, đo đạc toàn cầu Ngoài ra, chùm tia laser còn làm náo nhiệt không khí lễ hội

Tia laser còn được dùng làm vũ khí, tuy chưa được phổ biến Được chia làm

2 loại: Vũ khí laser công suất thấp làm loá mắt đối phương, dùng trong tác chiến gần, khoảng cách chỉ vài km, trời mưa mù khoảng cách còn ngắn hơn, có thể xách tay, lắp trên xe tăng, máy bay trực thăng Vũ khí laser năng lượng cao dùng chùm tia laser cực mạnh chiếu đến một điểm trên mục tiêu, dừng lại một thời gian ngắn đểvật liệu chảy ra hoặc khí hoá Chùm tia laser mạnh có thể phá huỷ đường điện, gây cháy thùng nguyên liệu trong máy bay, gây nổ đạn đạo Lắp đặt trên mặt đất, trên tàu, máy bay, vệ tinh, có tốc độ nhanh, chính xác cao, không cần thuốc mồi, không

sinh lực đẩy phía sau, không tạo ô nhiễm nên nó là loại vũ khí "sạch sẽ" Vũ khí laser lắp đặt trên vệ tinh có thể bắn hạ tên lửa đạn đạo và vệ tinh đối phương.

Theo dự tính, để phá huỷ tên lửa đạn đạo cách xa 1000km cần năng lượng laser 20000KW và kính phản xạ đường kính 10m với thời gian chiếu xạ 1 giây Đầunhững năm 90, Mỹ có thể tạo ra tia laser năng lượng 5000KW Tuy vẫn còn một khoảng cách khá xa nhưng trong tương lai, vũ khí laser sẽ trở thành công cụ chiến tranh lợi hại và là cuộc đua công nghệ của các cường quốc trên thế giới

Trong y học, laser công suất thấp được sử dụng trong vật lý trị liệu để gây hiệu ứng sinh học ; và laser công suất lớn gây hiệu ứng đốt dùng trong điều trị thoát

vị đĩa đệm cột sống

1.3 Giới thiệu về phần mềm Mach3:

1.3.1 Giới thiệu chung

Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft, ban đầu được thiết kế dành cho những người chế tạo máy cnc tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp

Hình 1.3: Giao diện phần mềm MACH3

Dưới đây là một vài các chức năng và đặc điểm cơ bản được cung cấp bởi Mach3:

- Biến một máy tính cá nhân PC thành một bộ điều khiển máy CNC 6 trục với đầy

đủ các tính năng

- Cho phép import trực tiếp các file dxf, bmp, jpg và hpgl thông qua phần mềm LazyCam

- Hiển thị G-code trực quan

- Tạo ra G-code thông qua LazyCam hoặc Wizards

- Giao diện có thể tùy biến hoàn toàn theo ý thích người sử dụng

- Tùy biến M-code và Macro bằng cách sử dụng VBscript

- Điều khiển được tốc độ trục chính (Spindle)

- Điều khiển được nhiều rơle đóng-cắt

- Có khả năng tạo ra xung điều khiển tốc độ động cơ bằng tay

- Hiển thị video khi máy chạy

- Có khả năng dùng được với màn hình cảm ứng

- Giao diện phần mềm có khả năng hiển thị ra toàn màn hình bất kỳ đang sử dụng

Mach3 đã thành công trong việc sử dụng để điều khiển các loại thiết bị sau:

Hình 1.4: Giao diện phần mềm WIZARD

Wizard là một chương trình nhỏ được viết bởi một người nào đó nhằm mở rộng khả năng của Mach3 Wizard được thiết kế để cho người sử dụng nhanh chóngthực hiện được những thao tác sử dụng thường xuyên làm cho công việc đó trở nên thuận tiện mà không cần phải tạo ra file G-code trước đó Một số chương trình wizard được cấp miễn phí kèm phần mềm Mach3 như:

tiêu chuẩn như dxf, cmx được tạo ra bởi các phần mềm không có tính năng CAM.LazyCam sẽ dễ dàng tạo ra G-code từ các file đó cho phần mềm mach3 sử dụng Làmột phần mềm miễn phí nhưng bản cập nhật pro có nhiều tính năng nâng cao thì phải trả tiền.

1.3.4 Bản quyền và cập nhật phần mềm

Khi bạn đã mua 1 phần mềm có bản quyền thì bạn sẽ được miễn phí cập nhật

phần mềm đó trong suốt quá trình phát triển của phần mềm

Bản quyền chỉ đòi hỏi khi bạn sử dụng phần mềm đó để điều khiển thực sự mộtmáy cnc Khi bạn chưa kết nối máy tính PC với máy CNC thì để test code bạn nên

sử dụng Mach3 ở chế độ mô phỏng Ở chế độ này, phần mềm không bị giới hạn bảnquyền (khi sử dụng phần mềm chưa có bản quyền thì sẽ bị giới hạn chương trình G-code < 500 dòng lệnh) và không cần phải có driver của cổng máy in

1.3.5 Yêu cầu cấu hình máy tính

Cấu hình tối thiểu của máy tính để chạy được phần mềm mach3 một cách ổn định:

Với máy tính để bàn: sử dụng cổng song song

- Windows 2000 32-bit (64-bit không sử dụng được)

- CPU 1GHz

- 512 MB RAM

- Card màn hình rời 32MB RAM

1.4 Giới thiệu về bộ truyền vít me- đai ốc bi:

Hình 1.5: Bộ truyền vít me-đai ốc bi

Vít me bi là một hệ thống chuyền động ,được gia công chính xác để biến đổi chuyểnđộng quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơ chế con vít - bù lon (đai vít , hay đaiốc) Mà tiếp xúc giữa thanh vít và đai vít là một lớp bi thép để giảm tối đa lực ma sát Giúp chuyền động một cách trơn tru và chính xác, hoạt động liên tục bền bỉ trong thời gian dài

1.4.1 Các dạng vít me bi :

- Tùy theo dạng chuyển động của vít và đai ốc có thể chia ra các loại:

+ Vít vừa quay vừa tịnh tiến, đai ốc cố định với giá

+ Đai ốc quay, vít tịnh tiến

+ Vít quay, đai ốc tịnh tiến

+ Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, vít cố định

- Giữa vận tốc tịnh tiến của vít và số vòng quay trong một phút của đai ốc có liên hệ:

Trong đó: Z – số mối ren

P – Bước ren, mm

Hình 1.6: Các dạng vít me

1.4.2 Cấu tạo và hoạt động:

- Hoạt động: Tiếp xúc giữa vít me bi và đai óc có 1 đường rãnh (rãnh me ) được lắp đầy bởi những viên bi thép Khi trục vít xoay, những viên bi lăn tròn trong mối ren của trục vít và đai óc Điều này nhằm giảm ma sát của chúng Bởi vì các viên bi cuối cùng sẻ rơi ra ngoài, nên đai óc có 1 đường ống dẫn về (đường hồi) để hứng những viên bi khỏi rãnh của trục vít và đưa chúng trở lại phần đầu của đường bi ở phía cuối của đai óc

Lực đẩy của đai ốc nhẹ nhàng nhờ chuyển động lăn của những viên bi cuộn tròn, hơn là trượt Cấu tạo như sau:

Hình 1.7: Cấu tạo vít me 1.4.3 Ưu, nhược điểm:

* Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, thực hiện được dịch chuyển chậm

- Kích thước nhỏ, chịu được lực lớn

- Thực hiện được các dịch chuyển chính xác cao

1.5 Máy CNC-Các khái niệm cơ bản

1.5.1 Khái niệm máy CNC

CNC (Computer Numerical Control) là một dạng máy NC điều khiển tự động có

sự trợ giúp của máy tính, mà trong đó các bộ phận tự động được lập trình để hoạtđộng theo các sự kiện nối tiếp nhau với một tốc độ được xác định trước để có thểtạo ra được mẫu vật với hình dạng và kích thước yêu cầu

1.5.2 Trục máy CNC

Để có thể điều khiển chuyển động dụng cụ cắt dọc theo đường hình học trên bềmặt chi tiết cần có một mối quan hệ giữa dụng cụ và chi tiết gia công Mối quan hệnày có thẻ được thiết lập thông qua việc đặt dụng cụ và chi tiết gia công trong một

hệ tọa độ Hệ tọa độ Decac được sử dụng làm hệ tọa độ trong máy CNC

Khi đó không gian được giới hạn bởi ba kích thước của hệ tọa độ Decac gắn vớimáy mà hệ điều khiển máy có thể nhận biết được gọi là vùng gia công

1.5.3 Nguyên tắc xác định hệ trục tọa độ trên máy CNC

Để xác định các trục toạ độ ta dựa trên quy tắc bàn tay phải, bao gồm ngón giữa,ngón trỏ và ngón cái của bàn tay phải Ngón cái xác định hướng của trục X, ngóntrỏ chỉ trục Y, và ngón giữa chỉ trục Z

Hình 1.8: Quy tắc bàn tay phải.

Xác định các trục toạ độ của máy NC thông qua nguyên tắc này, đầu tiên tatưởng tượng ngón giữa nằm trong trục quay chính của máy, đó là trục Z của máy vàchiều (+) của trục theo hướng từ trong ra ngoài Theo đó, ngón cái và ngón trỏ sẽ

chỉ phương và chiều của trục X, trục Y

Trục quay được xác định theo các trục thẳng mà dao cắt quay trên đó A là trụcquay trên trục X, B là trục quay trên trục Y, C là trục quay trên trục Z Khi nhìntheo chiều (+) của các trục chính thì chiều kim đồng hồ là chiều (+) của các trụcquay

Hình 1.9: Ba trục quay A,B,C.

1.6 Hệ thống điều khiển máy CNC

Về mặt tổng quát, các máy CNC trong công nghiệp đều được điều khiển theomột nguyên tắc nhất định Dữ liệu điều khiển được đọc vào từ chương trình có sẵntrên máy hoặc do chính người sử dụng nhập vào từ giao tiếp bàn phím Các dữ liệunày được giải mã và hệ thống điều khiển xuất ra các tập lệnh để điều khiển các cơcấu chấp hành thực hiện các lệnh theo yêu cầu của người sử dụng Trong khi các cơcấu chấp hành thực hiện các lệnh đó, kết quả về việc tực hiện được mã hóa ngượclại và phản hồi về hệ điều khiển máy, các kết quả này được so sánh với các tập lệnhđược gửi đi Sau đó hệ thống điều khiển có nhiệm vụ bù lại các sai lệch và tiếp tụcgửi đến các cơ cấu chấp hành cho đến khi thông tin về kết quả thực hiện phản hồitrở lại “khớp” với thông tin được gửi đi

Như vậy, ta có thể nói hệ điều khiển máy CNC trong công nghiệp là một hệ điềukhiển kín (dữ liệu lưu thông theo một vòng kín)

Hình 1.10: Truyền dữ liệu trong vòng kín

1.6.1 Phần cứng của hệ thống điều khiển máy CNC

Trong một máy CNC bất kỳ, dù đơn giản hay phức tạp đều có sự hiện diện củacác phần cứng cơ bản sau

 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Hình 1.11: Sơ đồ khối của CPU

 Bộ nhớ

Một số bộ nhớ mở rộng được sử dụng: ROM, EEPROM, RAM

 Hệ thống truyền dẫn (BUS)

Hệ thống CNC đòi hỏi sự liên hệ giữa CPU và các bộ phận khác trong hệ thống.Thiết bị truyền dẫn của CNC chính là BUS Có thể hiểu BUS là hệ thống các đườnggiao thông làm nhiệm vụ truyền dẫn thông tin từ CPU đến các bộ phận khác và ngượclại Dưới đây là sơ đồ khối thể hiện vị trí vai trò của BUS trong hệ thống điều khiểnCNC

Hình 1.12: Hệ thống liên lạc thông qua BUS.

1.6.2 Phần mềm.

Những bộ điều khiển CNC hiện đại giống như những chiếc máy tínhchuyên dụng dùng để điều khiển máy công cụ Cũng như những chiếc máy tínhkhác, NC cần một hệ điều hành, đôi khi được coi như là một phần mêm hệ thống.Chúng được thiết kế riêng cho một loại máy, và mục đích cuối cùng là để điềukhiển, bởi vì đặc tính động học và điều khiển của mỗi loại mày là khác nhau Phầnmềm này điều khiển mọi chức năng hệ thống, những chương trình con, đồ hoạ giảlập hay quá trình gia công nếu có

1.7 Nguyên tắc lập trình gia công trên máy CNC.

Các thao tác gia công của máy CNC được thực hiện thông qua một đoạn chương

trình Đoạn chương trình này mô tả chi tiết trình tự của các bước gia công, theo mộtthứ tự để tạo ra sản phẩm như ý Bộ điều khiển NC thực thi các lệnh gia công dựatrên những dữ liệu mà nó nhận được, những thông số gia công có thể nằm ngay trênnhững dữ liệu nhận được hay nằm trong bộ nhớ của bộ điều khiển.

Một điều rất quan trọng mà các bộ NC phải tuân theo, đó là phải đi theo một dạnglập trình đã được chuẩn hoá, dựa trên một văn bản do hiệp hội chuẩn hoá quốc tế(ISO) đề ra Ở Hoa Kỳ, chủ yếu theo chuẩn EIA RS244 hoặc RS358

1.7.1 Cấu trúc chương trình

Một chương trình gia công bao gồm nhiều dòng lệnh Mỗi dòng lệnh bao gồmcác ký tự và con số đi theo mỗi ký tự Số lượng ký tự trong mỗi dòng lệnh là ko cốđịnh Mỗi dòng lệnh thường bắt đầu bằng ký tự N và một con số liền sau đó dùng đểchỉ thứ tự dòng lệnh trong chương trình

1.7.2 Những chức năng hỗ trợ

Trước khi máy thực hiện những chuyển động và gia công, những thông số vềhình dáng và công nghệ phải được nhập vào bộ điều khiển Sau đó các thông tin sẽđược tính toán và đưa ra các chức năng thích hợp

Thông số về hình dáng xác định:

- Vị trí điểm đến

- Hướng chạy dao

- Chương trình gia công

Ngoài ra cũng cần đưa thêm các thông số công nghệ như loại dao dùng gia công,tốc độ trục quay, hướng quay, tốc độ chạy dao Những chức năng hỗ trợ được dùngcho mục đích này, thường dùng các ký tự F, H, M, S, và T Còn lại D, E, L, P lànhững ký tự còn dư cho lập trình, dùng cho những bộ điều khiển khác nhau, của cáchãng khác nhau

1.7.3 Hệ tọa độ tuyệt đối – Tọa độ tương đối

Thông số hình dạng có thể được nhập ở dạng tuyệt đối hay tương đối, và cả haiđều được chấp nhận ở các máy NC ngày nay

Hình 1.13: Những kiểu định tọa độ

1.8 Chương trình gia công NC

Một chương trình gia công NC là toàn bộ tất cả các lệnh cần thiết giúp cho máyCNC tiến hành công việc gia công chi tiết, được mô tả một cách cụ thể và đượcchuẩn hoá trong chương trình CNC cơ bản là hệ máy FANUC và hệ máy FAGOR.Tùy thuộc vào nơi sản xuất các bộ điều khiển, có các quy định cụ thể, đặc trưng.Thông thường vào kích thước cụ thể, đặc trưng Thông thường việc vào kích thướcbiểu thị theo đơn vị inch hoặc mm, ở đây chỉ trình bày cho trường hợp hệ mm.Nội dung của chương trình được tạo thành từ các khối lệnh, mô tả quá trình hoạtđộng của máy gia công theo từng dòng lệnh trong khối Mỗi khối mô tả cho mộtbước gia công hình học hoặc một chức năng gia công cụ thể Các khối của các bướcgia công liền nhau được xếp liên tiếp nhau, và cách nhau bởi mã lệnh kết thúc khối(End of block)

Mỗi khối được lập bởi các ký tự chữ và số gọi là chương trình gia công, đượclưu trong bộ nhớ máy tính được định dạng theo quy định, là tập hợp các dòng lệnh.Một dòng lệnh được viết liên tục với các khối mã lệnh, giữa các khối mã lệnhkhông có khoảng trắng

Một loạt các dòng lệnh liên tiếp cấu thành nên khối chương trình, tập hợp cáckhối chương trình là toàn bộ chương trình gia công Chương trình sẽ gởi các yêucầu đến máy tính, bộ điều khiển trung tâm, trực tiếp vận hành máy hoặc thu nhận thông tin phản hồi

Mã lệnh CNC theo thứ tự Alpha

Bảng 1.1:

Mã lệnh CNC theo thứ tự Alpha

Mục đích

là gởi tiếp các tín hiệu, yêu cầu đến hệthống điềukhiển máycông cụ

Nó xácđịnh cácthông sốtoán học liện quan đến sự di chuyển của các thành phần của máy, điều khiển sự dichuyển của đầu phun theo các trục, tốc độ di chuyển của đầu phun, sự phát tiaPlasma v.v…

Thông tin dòng lệnh được bắt đầu với một mã lệnh và các số liền sau đó, vớimỗi thay đổi của các số mới sẽ được truyền vào bộ điều khiển

F Tốc độ di chuyển đầu phun

G Báo hiệu một hàm nội suy, thực thi chương trình

(đây là mã cơ bản nhất của chương trình gia công).

I Thông số xác định tâm của đường tròn theo trục X.

J Thông số xác định tâm của đường tròn theo trục Y.

K Thông số xác định tâm của đường tròn theo trục Z.

L Lập lại chu trình gia công.

M

Chức năng pha tạp tùy theo giá trị theo sau M, có nhiều chức năng khác nhau (xem bảng chức năng của mã lệnh M).

N Chỉ số dòng lệnh hiện tại.

O Số hiệu (tên) của chương trình gia công.

P Chỉ số dòng lệnh bắt đầu một khối lệnh gia công.

R Bán kính thiết kế của đường cong.

X Xác định vị trí theo phương của trục X.

Y Xác định vị trí theo phương của trục Y.

Z Xác định vị trí theo phương của trục Z.

Những số kết hợp với mã lệnh N thường gia tăng từ 5 đến 10 đơn vị, cho phép

ta có thể chèn thêm các dòng lệnh khác khi cần thiết với các đối số đi kèm mã lệnh

N lúc này nằm trong khoảng giữa hai đối số liên tiếp

1.8.1 Mã lệnh G cơ bản

Mã lệnh G báo hiệu bắt đầu một hàm chức năng Khi sử dụng mã lệnh này, nóbáo hiệu sự thay đổi hoạt động Có hai loại mã lệnh G: cho phép (modal) và khôngcho phép( nonmodal)

Mã lệnh G loại cho phép: được lưu trong bộ nhớ chương trình cho đến khi một

mã lệnh G khác cùng loại được gọi, mã lệnh sau sẽ hủy bỏ mã lệnh trước trongchương trình điều khiển

Mã lệnh G loại nonmodal: chỉ áp dụng cho dòng lệnh đang xét, nơi nó xuất hiện.

G90 Các số liệu đo điều khiển tuyệt đối

G91 Các số liệu đo điều khiển tương đối

M02 Dừng chương trình và chạy lại từ đầu

M11 Bắt đầu phát tia Plasma

M21 Ngừng phát tia Plasma

M25 Ngừng phát tia Plasma để chuyển sang biên dạng kế tiếp

M90 Bắt đầu chương trình

M95 Bắt đầu đánh dấu Mode(enable marking mode)

M96 Ngừng đánh dấu Mode( disable marking mode)

M97 Tăng vận tốc cắt

M99 Thoát chương trình

Bảng 1.3: Mã lệnh M-code

1.9 Lợi ích của máy CNC

1.9.2 Độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm

Các máy CNC thế hệ mới cho phép gia công các sản phẩm có độ chính xác và

độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Một khi chươngtrình gia công đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, máy CNC sẽ đảm bảo cho “ra lò”hàng loạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng nhất Đây là yếu tố vô cùng quantrọng trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn

1.9.3 Tính linh hoạt

Chế tạo một chi tiết mới trên máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy mộtchương trình gia công mới Được kết nối với các phần mềm CAD/CAM, công nghệCNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thay đổinhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

1.10 Phạm vi sử dụng máy CNC

Các máy CNC cỡ trung bình, bộ điều khiển theo biên dạng không đắt hơn nhiều

so với máy vạn năng

Công nghệ CAD/CAM cho phép lập trình cho máy CNC trở nên đơn giản

Máy CNC ngày càng được sử dụng phổ biến và dần dần thay thế máy vạn năng cảtrong gia công thông thường

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG

2.1 Tính chọn các kích thước của khung máy

Các kích thước chính của máy quy định kích cỡ của máy Kích thước của máy lớn hay nhỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bao gồm độ dài của thanh trượt dẫn hướng, khả năng tải của động cơ dẫn động, khả năng tải của bộ truyền…Ở đây,

do việc thiết kế mang tính chất mô hình, tải nhỏ, công suất các động cơ dẫn động thấp, đồng thời đảm bảo tính gọn nhẹ cơ động cho mô hình nên các thông số kích thước được chọn là khá nhỏ, tuy nhiên vẫn đảm bảo việc mô phỏng hoạt động của

mô hình

Hình 2.1: Hình dạng sườn máy và bàn máy

Sườn máy là nơi bàn máy tỳ và trượt lên, nên phải đảm bảo độ cứng vững, đồng thời kích thước của bàn máy, kích thước phôi gá đặt…cũng phụ thuộc vào sườn máy Do đó có thể nói kích thước sườn máy quy định rất nhiều kích thước khác còn lại của máy CNC Như trên hình, có thể thấy sườn máy được thiết kế theo hình hộp chữ nhật, với các thông số chính :

- Vật liệu chính: Mica

- Chiều dài : 481mm

- Chiều rộng : 481mm

2.2 Tính toán cơ cấu dẫn hướng cho các trục

Trong máy CNC thì các trục cần chuyển động tịnh tiến, đồng thời các tải về khốilượng thân máy, tải về lực khi cắt gọt…ảnh hưởng rất nhiều đến cơ cấu dẫn hướng.Một cơ cấu dẫn hướng tốt không chỉ đảm bảo về tính chính xác trong chuyển động,

mà còn đảm bảo trơn nhẹ, ít ma sát, đồng thời có khả năng chịu tải cao, lâu mòn.Trên thị trường hiện nay có nhiều lựa chọn phương án dẫn hướng cho các trục, cóthể nhắc qua các phương án sau

2.2.1 Phương án dẫn hướng bằng cặp trục trơn

Hình 2.2: Dẫn hướng bằng cặp trục trơn

Theo phương án này, trục vít me được bố trí cố định với khung máy ở giữa hai trục

trơn Khi động cơ quay vít me, đai ốc gắn cố định trên bàn máy hoặc đầu gá dụng cụ sẽ dichuyển kéo theo bàn máy hoặc đầu gá dụng cụ di chuyển theo Cả cơ cấu sẽ trượt trên cặptrục trơn như hình.

Ưu điểm của phương án này đó là dễ chế tạo các trục trơn và cơ cấu gá các trục trơn lênkhung máy, dẫn hướng và chống xoay tốt Song nhược điểm chính là độ không song songgiữa hai trục có thể khiến cho cơ cấu di chuyển bị kẹt Khi đó sẽ phải cạo sửa các trục trơn

và các lỗ cho trục trơn đi qua trên cơ cấu khá mất thời gian và khó Mặt khác, việc đảm bảo

độ nhẵn bóng của trục trơn và lỗ để bộ phận chuyển động có thể di động một các dễ dàng( tiếp xúc mặt) là khá khó khăn

2.2.2 Phương án dẫn hướng bằng sống trượt dạng mang cá

Theo phương án này, trục vít me được nối với động cơ được gắn chặt vào phần cố địnhcủa mang cá dưới Đai ốc được gắn chặt vào phần mang cá trên Khi động cơ quay trục vít

me, đai ốc sẽ kéo mang cá trên mang bộ phận cần chuyển động trượt tịnh tiến dọc theo rãnhcủa mang cá dưới bàn máy

Phương án này có ưu điểm là kết cấu máy sẽ rất gọn nhẹ và mang tính công nghệ cao,chịu tải lớn, ma sát thấp, độ chính xác cao, tùy theo thiết kế rãnh mang cá mà có thể dễ dàngkhử rơ do mòn theo thời gian, có kết cấu gần giống với máy CNC trong công nghiệp Tuynhiên lại có nhược điểm là việc gia công sống trượt mang cá phức tạp và mất nhiều thờigian hơn việc sử dụng các trục trơn, vì trục trơn có thể mua sẵn trên thị trường

Hình 2.3: Dẫn hướng bằng sống trượt dạng mang cá 2.2.3 Phương án dẫn hướng bằng thanh trượt bi chữ U

Trên thực tế, thanh trượt chữ U không được thiết kế để dẫn hướng các trục củabất cứ một máy móc nào Thông thường chúng ta bắt gặp loại thanh trượt này ở cácthiết bị gia dụng nhiều hơn là ở máy móc Chúng hiện diện ở các ngăn bàn, hộc tủ,

các ngăn kéo…trong gia đình Kết cấu của nó khá là đơn giản, bao gồm 2 thanhtrượt ăn khớp với và trượt lên nhau Ma sát giữa 2 thanh là khá nhỏ vì ở giữa chúng

có một kết cấu các viên bi nhỏ, nên ma sát ở đây là ma sát lăn Loại này khả năngchịu tải chỉ tương đối, đồng thời độ chính xác không cao, có một độ rơ nhất địnhkhi sử dụng Tuy nhiên lại có ưu điểm là rẻ tiền, dễ dàng gá đặt, có bán sẵn theomodun trên thị trường với các kích thước bề rộng và chiều dài khác nhau

Hình 2.4: Thanh trượt bi chữ U 2.4.4 Phương án dẫn hướng bằng cặp thanh trượt đuôi én

Xét về kết cấu, loại dẫn hướng này khá tương tự loại sống trượt dạng mang cá,tuy nhiên điểm khác biệt là gồm 2 thanh giống nhau, bề ngang nhỏ hơn, khi gá đặtcũng như cặp trục trơn, loại này cũng phải đảm bảo về độ song song và đồng phẳng.Loại này có ưu điểm là rất gọn nhẹ, khả năng chịu tải cao, có bán sẵn modun trênthị trường với các kích thước khác nhau, rất phong phú để lựa chọn Đồng thời các

bộ phận ăn khớp của nó đã được chế tạo sẵn, người sử dụng chỉ cần mua về và gáđặt là có thể sử dụng được Trong thanh trượt, tùy loại thì có thể dùng bạc trượthoặc bi Hệ số ma sát của thanh trượt này tương đối nhỏ Tuy nhiên nhược điểm làkhó gá đặt, đồng thời giá thành thì rất đắt, không hợp với khả năng tài chính củasinh viên, và cũng không tương xứng với quy mô của mô hình đang thiết kế

Hình 2.5: Thanh trượt đuôi én

 So sánh 4 phương án:

Sau khi xem xét qua 4 phương án nêu trên, kết hợp với các tiêu chí đặt ra khithiết kế mô hình là tính kinh tế, tính tiện dụng, tính hiệu quả…chúng em quyết địnhchọn phương án Phương án dẫn hướng bằng thanh trượt đuôi én Khi chọn phương

án này, chúng em tận dụng được các ưu điểm của nó là rẻ tiền, dễ dàng mua, dễdàng gá đặt, phù hợp với phương pháp gia công và chế tạo đơn giản

2.3 Chọn cơ cấu truyền động

2.3.1 Phương án dùng vít me đai ốc thường

Vít me được gắn đồng trục với động cơ, khi động cơ quay, vít me quay, động cơ

và vit me gắn cố định, làm cho đai ốc sẽ di chuyển dọc theo trục vít me Đai ốc thìđược gắn chặt vào bộ phận cần chuyển động( trục X, Y, Z) Từ đó làm cho bộ phận

đó chuyển động so với hệ thống thanh trượt, động cơ và cơ cấu truyền động

Tốc độ di chuyển được phụ thuộc vào tốc độ động cơ và bước ren của trục vít,thường thì bước ren rất nhỏ cỡ 1 đến 2 mm, một vòng quay của trục động cơ sẽ làmđai ốc di chuyển một đoạn bằng bước ren của trục vít, vì vậy tốc độ di chuyển của

bộ phận trượt ở phương pháp này là chậm nhưng lại có độ chính xác khi chuyểnđộng khá cao Dùng động cơ bước có bước góc càng nhỏ và trục ren có bước rennhỏ thì độ chính xác di chuyển càng cao Ví dụ nếu dùng động cơ bước với bướcgóc 1.8 độ làm và trục ren đường kính 6mm ( bước ren 1mm ) thì độ chính xác dichuyển có thể đạt được là 0.005mm

Một ưu điểm khác của phương án này là tạo ra lực đẩy lớn khi gia công mẫu vật

Phương án này thường được dùng trong các máy CNC công nghiệp, gia công cácloại vật liệu cứng, kính thước lớn…

Hình 2.6: Cơ cấu dung vít me

Hình 2.7: Vít me đai ốc thường 2.3.2 Phương án dùng vít me đai ốc bi

Trong máy công cụ điều khiển số công nghiệp, người ta thường sử dụng 2 dạngvít me – đai ốc đó là vít me – đai ốc với mặt tiếp xúc còn được gọi là vít me đai ốcthường (như đã giới thiệu ở trên) và một dạng nữa đó là vít me – đai ốc bi Đây làdạng vit me – đai ốc thay vì ma sát trượt thông thường, tiếp xúc giữa vít me và đai

ốc thông qua các viên bi được chuyển thành mà sát lăn Điều này đem đến một ưuđiểm: chỉ cần một lực quay rất nhỏ vào trục vít me đã có thể làm cho đai ốc chuyểnđộng

Hình 2.8 : Vít me đai ốc bi

Trên đây là kết cấu bộ truyền vít me – đai ốc bi Tuy có kết cấu đa dạng nhưng cácthành phần chủ yếu của bộ truyền bao gồm: vít me, đai ốc, các viên bi và rãnh hồi bi

Vấn đề quan tâm trong bộ truyền vít me – đai ốc bi đó là dạng profin răng vít me và đai

ốc Profin răng vít me dạng chữ nhật và hình thang là chế tạo dễ dàng hơn cả xong khảnăng chịu tải kém Để tăng khả năng chịu tải, người ta tăng bề mặt làm việc của bộ truyềnbằng cách chế tạo profin dạng tròn

Một vấn đề cũng rất quan trọng trong kết cấu của bộ truyền đó là kết cấu của rãnh hồi

bi Rãnh hồi bi có thể là dạng ống, hoặc dạng theo lỗ khoan trong đai ốc hoặc là dạng rãnhhồi bi gữa hai vòng ren kế tiếp

- Rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp: là dạng hồi bi được dùng nhiều hơn cả

do có kích thước gọn nhất, không bị mòn nhanh, độ tin cậy cao và chiều dài rãnhhồi bi lớn

Hình 2.9: Các kiểu hồi bi trong vít me đai ốc bi 2.3.3 Phương án dùng đai răng

Phương án dùng đai răng sử dụng một vòng đai cao su khép kín với các răng cưa ở mặttrong Hai đầu của đai được đặt vừa vào 2 lô có cùng kính thước răng cưa của đai Một lôbắt chặt vào trục động cơ, còn lô kia được gắn vào một trục quay ở phía bên kia của khuvực chuyển động sao cho lô có thể quay tự do tại chỗ Một đoạn của đai được gắn với bộphận cần trượt, khi động cơ quay, toàn bộ đai dịch chuyển và kéo bộ phận cần trượt dichuyển theo

Tốc độ di chuyển của bộ phận cần trượt phụ thuộc vào tốc độ động cơ và đường kínhcủa lỗ Một vòng của trục động cơ sẽ làm bộ phận trượt di chuyển một đoạn bằng với chu

vi của lô (thường là cỡ 20-30 mm) Rõ ràng phương án này bọ phận cần trượt có tốc độ dichuyển rất nhanh

Tuy nhiên, do độ chính xác di chuyển thấp vì tính co giãn của vật liệu làm đai có thểdẫn đến những sai lệch khi gia công Bên cạnh đó do lực đẩy sinh ra nhỏ nên khi cơ cấutruyền động gặp phải tải lớn sẽ bị trượt bước (khi dùng với động cơ bước)

Phương án này thường được sử dụng trong các loại máy cần tốc độ di chuyển nhanh màkhông cần công suất lớn, như máy in, máy photocopy, máy cắt đề can…

Hình 2.10: Truyền động bằng đai răng 2.3.4 Phương án dùng xích

Hình 2.11: Truyền động bằng xích

Tương tự như phương án dùng đai, chỉ khác là bánh đai được thay bằng bánh xích, vàdây đai được thay bằng dây xích ăn khớp với bánh xích Phương án này có ưu điểm làkhông tồn tại lực căng đai, tải lớn, độ chính xác cao vì ít giãn và không trượt Tuy nhiênphương án này lại cần bôi trơn và bảo trì thường xuyên, đồng thời vẫn tồn tại vấn đề trượtbước của động cơ bước khi gặp phải tải lớn

 So sánh 4 phương án:

- Với phương án dùng đai là rất tiện cho việc chế tạo mô hình, tuy nhiên đai có bán trênthị trường rất hiếm đai răng có chiều dài phù hợp yêu cầu, đồng thời đa số lại là hàng cũ,nên đã bị giãn nhiều, thời gian sử dụng còn lại ngắn, khi hư hỏng thì việc thay thế là khókhăn Bánh đai răng ngoài việc phải ăn đúng bước răng của loại đai sử dụng, còn phải cókích thước mong muốn, do vậy việc tìm được loại đúng yêu cầu là khó khăn

- Với phương án dùng xích, phương án này lại cần bôi trơn và bảo trì thường xuyên,đồng thời vẫn tồn tại vấn đề trượt bước của động cơ bước khi gặp phải tải lớn

- Phương án dùng vít me đai ốc bi thì có độ chính xác cao, chịu được tải lớn, tuy nhiêngiá thành cao.

- Phương án dung vít me đai ốc thường có độ chính xác tương đối cao ,có thể dễ dàngchế tạo và tìm thấy trên thị trường ,giá thành hợp lý , mặt khác dung vít me đai ốc thườngtạo ra lực đẩy lớn khi gia công mẫu vật

Với việc chế tạo mô hình một máy CNC yêu cầu về độ chính xác cao, giá cả phù hợpvới túi tiền sinh viên, bền, dễ dàng sữa chữa và thay thế khi hư hỏng xảy ra, nên chúng emquyết định chọn phương án truyền động bằng vít me đai ốc bi cho máy CNC này

2.4 Chọn động cơ cho cơ cấu dẫn động các trục

Như đã đề cập ở cuối chương 2, động cơ dẫn động trên máy CNC cho các trụctrong thực tế là các động cơ servo, với khả năng điều khiển chính xác ấn tượng,đồng thời kèm theo cả một bộ phận phản hồi và bù sai số Tuy nhiên với mức độ làmột mô hình thí nghiệm thì phương án dung loại động cơ này để dẫn động là khôngkhả thi, vì trên thực tế động cơ servo kèm với bộ phản hồi có giá thành rất đắt vàhiếm thấy ở Việt Nam Do vậy ở đây chúng em thống nhất phương án dùng động cơbước để dẫn động các trục, vì loại động cơ này dễ điều khiển, dễ mua và có giáthành hợp lý Tuy nhiên do không kèm theo bộ phận phản hồi bù sai số nên trongmột số trường hợp như quá tải, qua nhiệt…động cơ sẽ không giữ được độ chính xácyêu cầu, xảy ra tình trạng tụt bước hay mất bước Do vậy khi tính toán thiết kếchúng em sẽ cố gắng giảm sự sai lệch không mong muốn này về mức tối thiểu.Trên thị trường hiện nay có bán khá nhiều loại động cơ bước của nhiều hãngkhác nhau, kể cả hàng cũ và hàng mới Tuy nhiên có một điểm chung ở động cơbước là công suất không lớn, nếu công suất lớn thì kích thước rất cồng kềnh và giáthành đắt Phổ biến ở thị trường hiện nay là loại động cơ bước có công suất khoảng50W, do vậy chúng em chọn 3 động cơ loại này để dẫn động 3 trục Ngoài rathông số này còn có thể điều chỉnh khi lắp ráp ngoài thực tế

• Động cơ bước sử dụng trong mô hình với các thông số như sau:

- Góc bước: 1.8o/Bước

- Điện trở cuộn dây: 6.71Ω