TỔNG QUAN VỀ CNC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC
Giới thiệu về máy CNC
1.1.1 Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển Điều khiển Computer Numerical Control (CNC) ra đời với mục đích điều khiển các quá trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ Đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm ) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống Lịch sử phát triển của CNC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng là cao nhất Ngày nay, lịch sử phát triển CNC đã trải qua các quá trình phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit cho đến nay đã đạt
32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý
Hiện nay, sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã đạt trình độ cao với các phân xưởng sản xuất linh hoạt và hệ thống CIM (Computer Integrated Manufacturing) Việc trang bị robot cấp phôi và vận chuyển, cùng với các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến, đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể nhờ vào việc ứng dụng các kiểu nhà kho hiện đại.
1.1.2 Cơ sở của máy CNC
Các trục của máy CNC được trang bị dụng cụ đo vị trí để xác định tọa độ của bàn máy và dụng cụ cắt Khi bàn máy di chuyển, các dụng cụ đo lường phát ra tín hiệu điện, và hệ điều khiển CNC sẽ xử lý tín hiệu này để xác định vị trí chính xác của bàn máy trong hệ trục tọa độ.
Theo tiêu chuẩn ISO, gia công chi tiết trên máy CNC yêu cầu các chuyển động cắt gọt tuân theo hệ trục tọa độ Descarte theo nguyên tắc bàn tay phải Hệ thống này bao gồm ba chuyển động tịnh tiến theo các trục và ba chuyển động quay tương ứng Một máy công cụ CNC có khả năng điều khiển tối đa 6 trục, bao gồm tịnh tiến theo trục X.
Y, Z, và các trục A, B, C quay quanh các trục Z, Y, Z Một điểm trong không gian hệ tọa độ Descarte được xác định tọa độ qua hình chiếu của nó lên ba trục X, Y, Z
1.1.3 Đặc điểm và phân loại
Một cách tổng quát các máy CNC có thể được phân loại theo các đặc điểm sau
- Truyền động : Thủy lực, khí nén và điện
- Phương pháp điều khiển : Tọa độ hay quỹ đạo
- Hệ thống định vị : Định vị kich thước tuyệt đối và định vị nối tiếp
- Các vòng lặp điều khiển: vòng hở, vòng kín, vòng nửa kín
- Số trục tọa độ : 3 trục, 4 trục, 5 trục
Theo chức năng thì các máy công cụ CNC cũng như các máy công cụ vạn năng, có thể được chia thành các nhóm sau:
- Nhóm máy tiện đại diện cho các máy tiện trong, tiện ngoài trên một phôi đang quay, cũng như cắt ren trong và ren ngoài
- Nhóm máy khoan, doa để khoan, doa các phôi
Nhóm máy phay chuyên phay các chi tiết với cấu trúc hình học đa dạng, tạo ra bề mặt và góc cạnh phong phú Ngoài ra, máy còn có khả năng khoan, phay và doa Việc thay đổi nguyên công chỉ cần thông qua việc thay dụng cụ cắt, giúp tiết kiệm thời gian với chỉ một lần gá kẹp.
-Nhóm máy mài để gia công tinh Nhóm này bao gồm các máy mài trục, mài lỗ, mài phẳng, mài răng, mài rãnh then, mài dụng cụ
Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số
1.2.1 Chương trình gia công một chi tiết
Chương trình gia công chi tiết gồm có các chương trình điều khiển số và dữ liệu
Chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ lập trình và được lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ như băng từ, đĩa từ hoặc đĩa Compact CD, sau đó được nạp vào hệ điều khiển số qua cổng nạp tương thích.
Dữ liệu bao gồm các giá trị điều chỉnh biên dạng, thông tin hiệu chỉnh máy, và số liệu về dụng cụ cắt, tất cả được nạp từ bảng điều khiển.
Chương trình điều khiển và dữ liệu được chuyển trực tiếp từ máy tính chủ sang hệ điều khiển số của từng trạm gia công ( hệ DNC)
Khối điều khiển thực hiện chương trình gia công chi tiết dựa trên dữ liệu có sẵn và tín hiệu từ bên ngoài Nó nhận giá trị vị trí của các trục từ cảm biến đo vị trí encoder và thông tin về tốc độ của các trục.
Thực hiện các chương trình điều khiển cho các cơ cấu chấp hành và động cơ của trục chính, cũng như động cơ của các trục truyền động riêng lẻ, nhằm phối hợp để tạo ra biên dạng và điều khiển tốc độ của các trục.
1.2.3 Điều khiển logic Điều khiển toàn hộ hoạt động của hệ như sau: tốc độ chạy nhanh (không cắt) tối đa, bố trí xắp đặt các trục máy, các trạng thái đóng ngắt mạch của hệ điều khiển và giới hạn vùng làm việc của hệ thống công nghệ ( bàn máy, gá lắp, dụng cụ), lệnh đóng ngắt bơm dung dịch làm mát và bôi trơn, lệnh tạo số vòng quay cho trục chính, lệnh thay dụng cụ.Đầu ra khối điều khiển logic điều khiển các cơ cấu chấp hành như : Van thủy lực, van khí nén, các rơ-le
1.2.4 Cấu trúc các khối chức năng của hệ CNC
Màn hình dùng để hiển thị tọa độ hiện tại của các trục truyền động, trạng thái làm việc của toàn hệ thống
Bảng điều khiển để vào dữ liệu điều chỉnh máy, lập trình gia công, cài đặt hệ thống
Tay quay điện tử dùng để vận hành máy trong các trường hợp để hiệu chỉnh máy, do chi tiết mà phải mở cửa làm việc
Các khối vào ra (I/O) và bộ phận điều khiển truyền động (BĐK) giao tiếp với CPU thông qua Bus hệ thống Ngoài ra, các khối Flash và Ram được sử dụng để lưu trữ chương trình điều khiển và dữ liệu máy, đồng thời kết nối với CPU qua Bus nội bộ.
Hệ thống tính toán và điều khiển
1.3.1 Khái niệm và phân loại
Hệ điều khiển CNC thực hiện lưu đồ điều khiển, bắt đầu bằng việc chuyển thông tin về kích thước công nghệ sang giai đoạn chuẩn bị chương trình, tiếp theo là quá trình lập trình điều khiển.
Chương trình điều khiển được đưa vào thiết bị tính toán điều khiển, tạo tín hiệu điều khiển các hệ truyền động điện tự động
Cấu trúc của thiết bị tính toán điều khiển có thể chia ra làm hai nhóm: Nc và CNC
Trong hệ thống CNC, các chương trình điều khiển được nhập vào khối xử lý, sau đó được chuyển qua đầu vào đến các khối giả mã để tạo ra mã tương thích với máy Tín hiệu này có thể được gửi trực tiếp đến khối điều khiển hoặc vào bộ phận khác.
Bộ nhớ đệm và bộ nội suy đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán phân chia các chuyển động trên các trục tọa độ Đồng thời, thông tin điều khiển cung cấp các lệnh công nghệ cần thiết như tốc độ cắt, xoay chi tiết và thay dao.
1.3.2 Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC
Bước 1 : Chuẩn bị chương trình bằng tay
Để chuẩn bị chương trình, cần có bản vẽ chi tiết và các điều kiện công nghệ Người soạn thảo chương trình cần chuyển đổi thông tin này thành các chương trình điều khiển số cho máy gia công.
Chọn hệ tọa độ theo hướng dẫn của ISO để đảm bảo rằng điểm tọa độ ban đầu trùng khớp với điểm xuất phát của dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công.
Dựa vào quỹ đạo chuyển động của các điểm tựa, hãy xây dựng chương trình để mô phỏng các quỹ đạo như đường thẳng, đường tròn và parabol Nếu áp dụng phương pháp xấp xỉ, cần phải tính toán sai số để đảm bảo độ chính xác.
+ Dựa vào các thông tin về công nghệ như chế độ căt, dụng cụ cắt, tốc độ cắt, thành lập biểu đồ công nghệ
Bước 2 : Chuẩn bị chương trình từ máy vi tính
Chuẩn bị chương trình điều khiển cho gia công phức tạp thường tốn thời gian và không đảm bảo độ chính xác Hiện nay, việc chuẩn bị chương trình chủ yếu được thực hiện bằng máy tính, sử dụng ngôn ngữ lập trình định hướng đối tượng để nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình gia công.
Với sự trợ giúp của ngôn ngữ lập trình như vậy ta có thể:
+ Xác định những nhiệm vụ gia công tương đối đơn giản và không thực hiện các tính toán bằng tay
+ Chỉ cần truy nhập một số ít dữ liệu có thể sản sinh một số khối lượng lớn các số liệu cho nhiệm vụ gia công
+ Những tính toán cần thiết đều do máy tính thực hiện
Sử dụng ngôn ngữ biểu tượng dễ học, với các từ được cấu thành từ những khái niệm phổ biến trong lĩnh vực kỹ thuật gia công, giúp người học tiếp cận và hiểu rõ hơn về chuyên ngành này.
+ Tiết kiệm phần lớn thời gian trong khi mô tả chi tiết cần gia công và các chu trình công tác cần thực hiện
Việc sử dụng lập trình tự động giúp giảm thiểu các lỗi lập trình, bởi vì so với phương pháp lập trình thủ công, nó chỉ yêu cầu cung cấp một lượng dữ liệu tối thiểu vào máy tính mà không cần thực hiện nhiều phép tính phức tạp.
Trong quá trình tự động hoá, việc chuẩn bị chương trình điều khiển máy tính bao gồm các nhiệm vụ như tính toán kích thước hình học, xác định tọa độ điểm tựa, tiệm cận hóa đường cong và tính toán các tham số khoảng cách đẳng trị Ngoài ra, việc tính toán lượng ăn dao và tốc độ cắt cũng là những bước quan trọng trong quy trình này.
1 Chọn ngôn ngữ để mô tả quỹ đạo chuyển động, ngôn ngữ này phải có đủ khả năng mô tả được các kích thước tham số của quỹ đạo chuyển động với lời diễn tả đơn giản dễ sử dụng
2 Gia công thuật biến đổi thông tin về kích thước hình học sao cho có thể phối hợp với ngôn ngữ của máy gia công
3 Tạo các thuật toán giải các bài toán mẫu theo các quỹ đạo gia công đặt ra
4 Gia công các thuật toán đẻ phục vụ cho các đối tượng cụ thể
1.3.3 Cấu trúc hệ điều khiển CNC
Máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý, quan sát và lập trình Nhờ vào khối ghép nối (Interface Bus), hệ thống có khả năng kết nối với các máy tính bên ngoài để truyền dữ liệu, quản lý, theo dõi và điều khiển DCN Bảng điều khiển và tay quay điện tử được sử dụng để vận hành máy, nhập dữ liệu, chọn chế độ làm việc và lập trình gia công.
Khối NC có nhiệm vụ thu thập và xử lý dữ liệu, nội suy và tính toán quỹ đạo, trong khi chức năng của PLC là điều khiển quá trình công nghệ toàn hệ Trong một số trường hợp, ba khối NC, PLC và khối vi điều khiển được tích hợp thành một khối duy nhất, đảm bảo toàn bộ chức năng điều khiển của hệ thống.
Khối vi điều khiển bao gồm các bộ điều khiển như bộ điều khiển vị trí và bộ điều chỉnh tốc độ, thực hiện các bước cần thiết cho chuyển động tuyến tính và phi tuyến, nhằm đạt được biên dạng lập trình chính xác.
Tìm hiểu về các linh kiện của hệ thống
1.4.1 Động cơ bước a Khái quát về động cơ bước
Trong ngành gia công gỗ bằng máy CNC hiện nay, động cơ bước được ưa chuộng nhờ vào những ưu điểm nổi bật như khả năng hãm tốt, phương pháp điều khiển đơn giản và chi phí thấp hơn nhiều so với động cơ Servo Tuy nhiên, động cơ bước có nhược điểm là khả năng điều khiển tốc độ và vị trí không chính xác bằng động cơ Servo, đồng thời hệ thống điều khiển vòng hở có thể dẫn đến hiện tượng mất bước khi gặp quá tải Động cơ bước được phân loại dựa trên cấu trúc rotor hoặc phương pháp cuốn dây trên stato.
Dựa theo cấu trúc roto , động cơ bước được chia thành 3 loại:
1.Động cơ bước từ trở biến thiên
2.Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Dưa theo các cuốn dây trên stator, động cơ bước được chia thành 2 loại
1.Động cơ bước đơn cực
2.Động cơ bước lưỡng cực
Mô hình của em sử dụng động cơ bước đơn cực kiểu lai, lựa chọn này được thực hiện vì đây là loại động cơ phổ biến trên thị trường.
Do vậy dưới đây em chỉ trình bày về cấu tạo động cơ bước lưỡng cực kiểu lai c Nguyên lý hoạt động và điều khiển động cơ bước
Động cơ bước khác với các loại động cơ thông thường ở chỗ cần được cấp xung theo thứ tự nhất định để hoạt động Để tạo ra các xung điều khiển này, mỗi động cơ bước yêu cầu một driver chuyên dụng Nguyên tắc tạo xung liên tiếp hoặc dán đoạn cho các dây vào của động cơ bước sẽ được nghiên cứu chi tiết trong phần tiếp theo, trong khi mục này chỉ đề cập đến nguyên tắc cơ bản để động cơ bước hoạt động.
Động cơ bước kiểu lai đơn cực 6 dây là loại động cơ phổ biến trong chế tạo mô hình thực tế Các thành phần chính của động cơ này bao gồm
-Nam châm vĩnh cửu có một cặp cực Bắc-Nam (N-S)
-Stator 200 răng ( độ phân giải của động cơ là 1.8o ), được lái bởi các cặp cuộn dây A1-A2 và B1-B2, được thể hiện như hình 1.1 và hình 1.2
Hình 1.1: Bố trí các cuộn dây trong động cơ bước lai đơn cực
Hình 1.2: Cấu tạo rotor của động cơ bước lai đơn cực
Rotor được cấu tạo với hai cực Bắc-Nam bố trí dọc theo trục, lệch nhau 1 răng Khi cấp điện, cực A trở thành cực Bắc và A1 là cực Nam, dẫn đến cực Nam trên rotor bị hút về gần cực A, trong khi cực Bắc trên rotor xa cực A nhất Các răng trên A và A1 cũng lệch nhau 1 răng, tạo ra sự tương tác mạnh mẽ giữa rotor và stator Do đó, khi cực Bắc của rotor xa A nhất thì lại gần A1 nhất, ngược lại, cực Nam gần A nhất lại xa A1 nhất, làm tăng lực hút giữa rotor và stator Rotor luôn được giữ cố định trong từ trường của stator để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Khi một cực của Rotor gần với một cực trên Stator và cực còn lại ở xa, việc ngắt điện cuộn A-A1 đồng thời cấp điện cho cuộn B-B1 sẽ làm lệch từ trường của Stator 3 răng, tương ứng với khoảng chênh lệch giữa cặp AA1 và B-B1 Từ trường này sẽ kéo rotor quay lệch đi 1 răng Bằng cách tuần tự cấp điện như vậy, chúng ta có thể tạo ra một từ trường quay quanh trục của Rotor, khiến rotor quay hết một vòng.
1.4.2 Mạch điều khiển Arduino UNO R3 a Khái niện về Arduino
Arduino đã tạo nên một cơn sốt trong cộng đồng DIY toàn cầu, tương tự như thành công của Apple trong lĩnh vực thiết bị di động Sự phổ biến của Arduino vượt trội với một lượng người dùng đa dạng, từ học sinh đến sinh viên đại học, khiến ngay cả những người sáng lập cũng phải ngạc nhiên về mức độ lan tỏa của nó.
Arduino là một bo mạch vi xử lý cho phép tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ và đèn Điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình dễ học ngay cả cho những người mới bắt đầu Arduino có mức giá phải chăng và tính chất nguồn mở, cho phép người dùng sở hữu một board với 20 ngõ I/O để điều khiển nhiều thiết bị khác nhau So với các nền tảng vi điều khiển khác, Arduino nổi bật với sự dễ tiếp cận và khả năng linh hoạt trong ứng dụng.
Lập trình đa nền tảng cho phép phát triển ứng dụng trên nhiều hệ điều hành khác nhau, bao gồm Windows, Mac OS, và Linux cho máy tính để bàn, cũng như Android cho thiết bị di động.
- Ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ hiểu
Arduino là một nền tảng mở, cho phép phần mềm chạy trên nó được chia sẻ và tích hợp dễ dàng vào nhiều nền tảng khác nhau.
- Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng khá dễ dàng
- Đơn giản và nhanh: Rễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị
Mọi người có thể dễ dàng chia sẻ mã nguồn mà không phải lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành, giúp tăng cường tính cộng đồng và hợp tác trong phát triển ứng dụng.
Arduino là: máy in 3d, robot, thiết bị bay không người lái UAV, game tương tác, điều khiển ánh sáng, kích hoạt chụp ảnh tốc độ cao
Một hệ thống Arduino có thể cung cấp cho bạn rất nhiều sự tương tác với môi trường xung quanh với:
Hệ thống cảm biến đa dạng với nhiều loại như đo nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiện kim loại và khí độc.
- Các thiết bị hiển thị (màn hình LCD, đèn LED,…)
Các module chức năng (shield) cung cấp khả năng kết nối có dây với các thiết bị khác, đồng thời hỗ trợ các kết nối không dây phổ biến như 3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433Mhz, và 2.4Ghz Ngoài ra, chúng còn tích hợp tính năng định vị GPS và gửi tin nhắn SMS.
Khi nhắc đến mạch Arduino để lập trình, Arduino UNO là dòng sản phẩm đầu tiên được nhiều người biết đến Hiện tại, dòng mạch này đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (R3) Tôi đã bắt đầu tìm hiểu về Arduino qua mạch này, mặc dù cũng có thể sử dụng Arduino Nano.
Các thông số chi tiết của mạch ARDUINO UNO R3 (Bảng 1.1)
Bảng 1.1 Thông số mạch ARDUINO UNO R3
Vi điều khiển Atmega họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC ( chỉ được cấp qua cổng USB Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ Khoảng 30mA Điện áp vào khuyển dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân 30 mA
Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (Atmega328)
1.4.3 Module driver điều khiển động cơ A4988
A4988 là trình điều khiển động cơ vi bước hoàn chỉnh, tích hợp bộ dịch giúp dễ dàng vận hành Sản phẩm hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động cho động cơ bước lưỡng cực, bao gồm Full, Half, 1/4, 1/8 và 1/16.
• Công suất lái ngõ ra lên tới 35V và ± 2A
• Bao gồm một bộ điều chỉnh dòng cố định chạy giữa hai chu kỳ, thời gian mà máy chạy không, dòng này rất nhỏ và hoặc bị phân rã
• Phù hợp với bộ vi xử lý phức tạp: giao tiếp với A4988 phù hợp với các dòng vi xử lý phức tạp
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY KHOAN, CẮT,
Yêu cầu của hệ thống điều khiển
Yêu đầu đặt ra: Hệ thống có thể phay, khoan mạch tự động
Thiết lập sơ đồ khối của hệ thống
Máy tính xuất mã Gcode cho khối điều khiển, từ đó khối điều khiển sẽ đọc mã Gcode và chuyển đổi thành tọa độ X, Y, Z, giúp điều khiển các động cơ bước một cách chính xác.
Nguồn cung cấp 12VDC được sử dụng để cấp điện cho ba động cơ bước và mạch tăng áp, từ đó mạch tăng áp nâng điện áp lên 24VDC để cung cấp cho động cơ phay, như thể hiện trong hình 2.1.
Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống
2.2.2 Các phần tử trong hệ thống (Máy tính, Nguồn, Mạch Arduino UNO R3, Shield CNC V3, Module A4988, Động cơ bước, Mạch tăng áp, Động cơ phay)
Máy tính : Có chức năng lập trình suất mã Gcode cho khối điều khiển
Nguồn cung cấp điện cho ba động cơ bước và một động cơ phay Mạch Arduino UNO R3 là khối điều khiển, có nhiệm vụ đọc mã Gcode và điều khiển các động cơ bước thông qua Driver A4988.
Shield CNC v3 là board mở rộng cho Arduino UNO R3, được thiết kế để điều khiển các máy CNC Board này có 4 khay cắm cho các mô đun điều khiển động cơ bước A4988, cho phép điều khiển 3 trục X, Y, Z và một trục thứ 4 tùy chọn trên các máy CNC mini.
Module A4988 có thể được sử dụng cho máy in 3D RepRap kết hợp với board RAMPS 1.4, hoặc với board CNC Shield v3 cho các máy CNC mini Nó cũng có thể điều khiển động cơ bước, giúp chuyển đổi chuyển động xoay tròn thành chuyển động thẳng.
Mạch tăng áp: Có chức năng tăng điện áp từ 12VDC lên 24VDC cho moto phay
Moto phay: Có chức năng phay cắt đứt đường mạch.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống
Để điểu khiển hoạt động của hệ thống ta xây dựng lên sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển CNC với 3 động cơ bước như (hình 2.2)
Hình 2.2 : Sơ đồ nguyên lý
Lập trình cho hệ thống điều khiển
2.4.1 Nạp chương trình điều khiển cho khối điều khiển
- Phần mềm Xloader dùng để nạp chương trình điều khiển cho Arduino (hình 2.3)
1- Bấm chọn đến file hex
2- Bấm chọn Uno(Atmega328) vs Arduino UNO R3
4- Bấm nút Upload để nạp code gốc cho Arduino UNO R3
Hình 2.3 Phần mềm nạp code Xloader 2.4.2 Phần mềm thiết kế
Bước 1 Thiết kế mạch 3d trên phần mềm Altium ( Hình 2.4)
Hình 2.4 : Thiết kê mạch trên phần mềm
Bước 2 Tiến hành xuất mạch in sang dạng PDF ( hình 2.5 )
Hình 2.5 : Xuất mạch in sang dạng PDF 2.4.3 Sử dụng phần mềm Aspire để xuất mã Gcode
Bước 1 Mở phần mềm Aspire ( hình 2.6 )
Hình 2.6 : Giao diện phần mềm Aspire
Bước 2 Tạo đường phay đường mạch
Phần mềm mô tả đường dao chạy dạng 2d ( hình 2.7 )
Hình 2.7 : Mô tả 2d quá trình phay mạch
Phần mềm mô phỏng đường dao chạy dạng 3D ( hình 2.8 )
Hình 2.8 : Mô phỏng 3d quá trình phay mạch
Xuất file (duong mach.tap) Gcode làm nguyên liệu cho phần mềm điều khiển
Bước 3 Tạo đường khoan lỗ
Phần mềm mô tả đường khoan mạch chạy dạng 2d ( Hình 2.9 )
Hình 2.9 : Mô tả 2d quá trình khoan mạch
Phần mềm mô phỏng đường dao chạy dạng 3d ( Hình 2.10 )
Hình 2.10 : Mô phỏng 3d quá trình khoan mạch
Xuất file (khoan lo mach.tap) Gcode làm nguyên liệu cho phần mềm điều khiển
Bước 4 Tạo đường phay đứt mạch
Phần mềm mô tả đường phay đứt mạch dạng 2d ( Hình 2.11 )
Hình 2.11 : Mô tả 2d quá trình phay đứt mạch
Phần mềm mô phỏng đường phay đứt mạch dạng 3d ( Hình 2.12 )
Hình 2.12 : Mô phỏng 3d quá trình phay đứt mạch
Xuất file (phay dut mach.tap) Gcode làm nguyên liệu cho phần mềm điều khiển
Bước 1 Mở phần mềm bCNC ( hình 2.13 )
Hình 2.13: Giao diện phần mềm bCNC Bước 2 Mở file ( duong mach.tap )
Chọn gốc tọa độ và reset 3 trục X, Y, Z = 0 và ấn nút (Bắt đầu) để quá trình phay đường mạch bắt đầu ( hình 2.14 )
Hình 2.14 Phần mềm điểu khiển đang phay mạch
CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY KHOAN, CẮT, PHAY CNC MINI
Các bước thực hiện
3.1.1 Chuẩn bị thiết bị và vật liệu chế tạo mô hình cơ khí của máy
* Các loại máy được sử dụng trong quá trình làm máy (bảng 3.1)
Bảng 3.1 Các thiết bị được sử dụng
STT Tên Hình ảnh Thông số kỹ thuật
Máy cắt bàn - Công suất: 2000W
- Khả năng cắt, hình chữ nhật: 85x180 mm
- Tốc độ không tải: 3.500 vòng/phút
- Đường kính đĩa mài: 355 mm
- Tốc độ không tải: 2840 vòng/ phút
- Tốc độ không tải 11000 vòng/phút
- Tốc độ không tải: 1000 vòng/ phút
- Chức năng khoan, đục bê tông
* Vật liệu chế tạo mô hình cơ khí của máy ( bảng 3.2 )
Bảng 3.2 Các vật liệu chuẩn bị
STT Tên Hình ảnh Chức năng
Thép ống vuông Làm khung máy
Inox vuông Làm thanh trượt của máy
Tấm alu Làm vỏ máy
Thép ống chữ nhật Làm bàn trục Y
5 Ổ bi Làm bộ phần trượt trên thanh inox
Bộ trục z Bộ trục Z gá moto phay và tạo chuyển động lên xuống cho moto phay
7 Bộ moto Moto phay có chuyển động quay lớn Moto bước tạo ra các góc quay chính xác
8 Bộ vitme Gá vào moto step tạo chuyển động quay thành tình tiến
9 Đai ốc Gá bàn trượt lên khung đỡ
3.1.2 Đấu nối các thiết bị ( hình 3.1 )
Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây
Chế tạo mô hình máy CNC mini
3.2.1 Thiết kế máy trên phần mềm Inventor ( hình 3.2 )
Máy được thiết kế trước trên phần mềm sau đó suất bản thiết kế
Hình 3.2: Thiết kế máy trên phần mềm 3D
3.2.2 Tiến hành làm khung máy CNC
Bước 1 Tiến hành làm bàn trục Y ( hình 3.3 )
Hình 3.3: Bàn trục Y Bước 2 Tiến hành làm bộ trục Y ( hình 3.4 )
Bước 3 Tiến hành làm trục X ( hình 3.5 )
Hình 3.5: Trục X Bước 4 Tiến hành gá trục Y lên trục X ( hình 3.6 )
Hình 3.6: Khung trượt máy CNC
Bước 5 Hoàn thiện khung máy ( hình 3.7 )
Hình 3.7: Khung máy CNC Bước 6 Đấu nối điện ( hình 3.8 )
Bước 7 Hoàn thiện máy CNC ( hình 3.9 )
Những kết quả đạt đƣợc
- Đã hoàn thành máy khoan, cắt, phay CNC
Một số mạch đã khoàn thành ( hình 3.10 )
Hình 3.10 Sản phầm của máy CNC
- Thêm được chức năng khắc Laser và vẽ tranh cho máy ( hình 3.11 )
+ Số 1 là đầu bút vẽ
+ Số 2 là đầu moto phay
+ Số 3 là đầu khắc laser
Hình 3.11 Các chức năng thêm của máy CNC
Một số kết quả đạt được của 2 chức năng đã thêm được trên máy
Dùng chức năng vẽ của máy ( hình 3.12 )
Hình 3.12 Chức năng vẽ của máy
Dùng đầu chức năng đầu laser ( hình 3.13 )
Hình 3.13 Chức năng khắc laser của máy