Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật và công nghệ sản xuất cơ khí phát triển nhanh chóng, công nghệ điều khiển số bằng máy tính (CNC - Computerized Numerical Control) đóng vai trò then chốt trong việc chế tạo các chi tiết máy có kết cấu hình học phức tạp. Tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, sinh viên Khoa Cơ khí đã từng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy phay CNC 3 trục, sau đó nâng cấp lên mô hình 4 trục để phục vụ công tác thí nghiệm môn học CAD/CAM - CNC tại xưởng thực hành. Trên cơ sở đó, mô hình máy tiếp tục được phát triển và nâng cấp cơ khí lên 5 trục. Tuy nhiên, dù phần cứng khung máy đã được hoàn thiện bước đầu, hệ thống vẫn chưa thể đưa vào vận hành và gia công thực tế do thiếu các thiết lập điều khiển tương thích và chưa có quy trình công nghệ chuẩn.

Đồng thời, tại Việt Nam cũng như trong các cơ sở đào tạo đại học kỹ thuật, hệ thống giáo trình, tài liệu hướng dẫn chuyên sâu về quy trình lập trình gia công, thiết lập thông số vận hành và biên soạn bài tập thực hành trên máy phay CNC 5 trục còn rất hạn chế. Sinh viên khi tiếp cận máy 5 trục thường gặp nhiều trở ngại trong việc xác định gốc tọa độ, cấu hình xung điều khiển và xuất mã lệnh gia công tự động. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, đề tài "Biên soạn bài tập và tài liệu vận hành trên máy phay CNC 5 trục phục vụ giảng dạy môn học CAD/CAM - CNC" (tên gốc: Compose exercises and operation materials on the 5-axis CNC milling machine for teaching CAD/CAM - CNC subject) được thực hiện bởi nhóm sinh viên Trương Xuân Thái và Lê Minh Tài, dưới sự hướng dẫn của ThS. Dương Thị Vân Anh và hỗ trợ chuyên môn từ ThS. Đặng Minh Phụng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hệ thống truyền động, phương pháp lập trình và cơ chế điều khiển của máy phay CNC nhiều trục.
  2. Khảo sát, khắc phục và hoàn thiện các cơ cấu cơ khí, bộ phận truyền động chưa hoạt động đồng bộ trên mô hình máy phay CNC 5 trục hiện có tại trường.
  3. Thiết lập các thông số phần cứng, cổng tín hiệu giao tiếp và cấu hình động cơ của 5 trục chuyển động trên phần mềm điều khiển Mach3 Mill.
  4. Xây dựng quy trình chuẩn về thiết lập gốc tọa độ máy, xác định gốc tọa độ phôi gia công (G54 - G59) và kiểm tra an toàn bằng câu lệnh điều khiển trực tiếp (MDI).
  5. Xây dựng quy trình lập trình gia công CAM trên phần mềm Creo Parametric 3.0, hiệu chỉnh bộ xử lý sau (Post Processor) để xuất file mã lệnh NC 5 trục, thực hiện mô phỏng và gia công chế tạo các sản phẩm mẫu 3D, 4D, 5D.
  6. Biên soạn hệ thống bài tập thực hành công nghệ gia công chi tiết trên máy phay CNC 5 trục phục vụ trực tiếp cho công tác giảng dạy học phần CAD/CAM - CNC.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình máy phay CNC 5 trục được cải tiến tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh; phần mềm điều khiển Mach3 Mill; phần mềm thiết kế và gia công Creo Parametric 3.0; các quy trình vận hành và hệ thống bài tập gia công nhiều trục.
  • Phạm vi không gian gia công: Thể tích làm việc của máy đạt $400 \times 320 \times 300\text{ mm}$, tương ứng với hành trình trục X là 400 mm, trục Y là 320 mm, trục Z là 300 mm, trục xoay A có phạm vi quay $180^\circ$ theo hướng trục Y và trục xoay C có phạm vi quay $360^\circ$.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai và hoàn thành trong thời gian 4 tháng (nghiệm thu vào tháng 7/2017).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nền tảng tự động hóa quá trình sản xuất cơ khí và kỹ thuật gia công điều khiển số (CNC), bao gồm:

  • Cấu trúc tổng quát của máy công cụ CNC: Hệ thống bao gồm hai khối chính là khối điều khiển (Control unit) và cụm gia công (Machining unit). Khối điều khiển phụ trách tiếp nhận, giải mã chương trình và truyền tín hiệu điều khiển vận động đến các cơ cấu chấp hành, đồng thời nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến. Cụm gia công bao gồm bàn máy, hộp tốc độ truyền động vô cấp sử dụng ly hợp điện từ, trục chính, cơ cấu gá kẹp dao dùng động cơ bước dẫn động qua vít me bi, cùng thân máy có độ cứng vững cao.
  • Hệ tọa độ và các điểm chuẩn: Hệ tọa độ Descartes không gian tuân theo quy tắc bàn tay phải (Right-hand rule) với ba trục tịnh tiến X, Y, Z (trong đó trục Z trùng phương với trục chính máy, chiều dương hướng ra xa phôi gia công; trục X là trục có hành trình tịnh tiến lớn nhất) kết hợp với các trục xoay A (quay quanh trục X hoặc song song hướng Y) và C (quay quanh trục Z). Các điểm chuẩn kỹ thuật được xác lập gồm: Điểm gốc chuẩn của máy $M$ (Machine zero), điểm tham chiếu của máy $R$ (Reference point), điểm gốc của phôi $W$ (Workpiece zero), điểm gốc của chương trình $P$ (Program point), điểm chuẩn gá đặt dao $T$ và điểm định vị dao $N$.
  • Phân loại hệ thống điều khiển: Phân tích sự khác biệt giữa hệ điều khiển hở (Open-loop control system - sử dụng động cơ bước, không có tín hiệu phản hồi vị trí bàn máy, độ chính xác phụ thuộc hoàn toàn vào đặc tính động cơ) và hệ điều khiển kín (Closed-loop control system - sử dụng động cơ servo DC, có mạch phản hồi liên tục so sánh vị trí, vận tốc thực tế với giá trị đặt).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế kỹ thuật được áp dụng:

  • Phương pháp khảo sát thực tiễn: Khảo sát tình trạng kết cấu cơ khí, khả năng chuyển động của các cụm truyền động và hệ thống điện điều khiển trên mô hình máy phay CNC hiện hữu tại xưởng thực hành.
  • Phương pháp cấu hình và tích hợp hệ thống: Cấu hình chuẩn giao tiếp dữ liệu thông qua cổng máy in song song LPT (DB25 Centronics) trên máy tính cá nhân sử dụng hệ điều hành Windows XP/2000 để liên kết với phần mềm điều khiển Mach3 Mill.
  • Phương pháp thực nghiệm công nghệ: Lập trình gia công CAD/CAM trên Creo Parametric 3.0, thực hiện mô phỏng đường chạy dao kiểm tra va chạm, chỉnh sửa Post Processor xuất mã G-code và tiến hành chạy cắt gọt thực tế từ phôi để kiểm chứng độ chính xác và tính khả thi của hệ thống bài tập.

Thiết kế và triển khai

Cấu hình phần cứng và cổng giao tiếp LPT

Hệ thống điều khiển máy phay CNC 5 trục sử dụng phần mềm Mach3 Mill giao tiếp với mạch điều khiển động cơ qua cổng máy in DB25 LPT. Mức logic 1 tương ứng với điện áp $+5\text{V}$ và mức logic 0 tương ứng với $0\text{V}$. Cổng DB25 gồm 8 chân xuất dữ liệu (Output pins D0 - D7), 5 chân nhập trạng thái (Input pins S3 - S7) và 4 chân xuất điều khiển (Control pins C0 - C3).

Chân DB25 Tên tín hiệu phần cứng Chức năng điều khiển trong Mach3 Mill
Chân 1 Aux C device Motor 4 direction (Chiều quay trục A)
Chân 2 X clock X direction (Chiều chuyển động trục X)
Chân 3 Y clock X step (Xung điều khiển trục X)
Chân 4 Z clock Y direction (Chiều chuyển động trục Y)
Chân 5 Aux A device Y step (Xung điều khiển trục Y)
Chân 6 X direction Z direction (Chiều chuyển động trục Z)
Chân 7 Y direction Z step (Xung điều khiển trục Z)
Chân 8 Z direction Motor 3 direction (Chiều quay động cơ 3)
Chân 9 Aux 3 device Motor 3 step (Xung động cơ 3)
Chân 10 Limit input Tín hiệu công tắc giới hạn hành trình X / Y / Z
Chân 11 Home X Tín hiệu điểm chuẩn gốc trục X
Chân 12 Home Y Tín hiệu điểm chuẩn gốc trục Y / Giới hạn X, Y, Z
Chân 13 Home Z Tín hiệu điểm chuẩn gốc trục Z / Giới hạn âm
Chân 14 Home A Motor 4 step (Xung điều khiển trục A)
Chân 15 Aux in Tín hiệu giới hạn hành trình dương X / Y / Z
Chân 16 Aux D device Motor 5 direction (Chiều quay trục C)
Chân 17 Motor 5 step Motor 5 step (Xung điều khiển trục C)
Chân 18 - 25 Ground Chân nối đất chung (GND)

Tính toán thông số động cơ (Motor Tuning)

Động cơ bước trang bị cho hệ thống có góc bước $0{,}72^\circ/\text{xung}$. Như vậy, khi quay trọn một vòng $360^\circ$, động cơ cần $500\text{ xung}$ ở chế độ bước đủ (Full step) và $1000\text{ xung}$ ở chế độ nửa bước (Half step).

  • Trục tịnh tiến X, Y, Z: Sử dụng vít me bi có bước dẫn $p = 5\text{ mm}$ (5-step ball screw). Khi động cơ quay 1 vòng (500 xung full step hoặc 1000 xung half step), bàn máy dịch chuyển tương ứng $5\text{ mm}$. Thông số xung cho 1 mm di chuyển được cài đặt tương ứng trong mục Motor Tuning.
  • Trục xoay A: Động cơ dẫn động qua hộp giảm tốc bi (Ball Reducer) có tỉ số truyền $i_A = 1:20$. Khi cụm quay một vòng trọn vẹn ($360^\circ$), động cơ cần quay $1000 \times 20 = 20.000\text{ xung}$. Số xung cần thiết cho $1^\circ$ xoay của trục A là: $$\text{Steps per unit}_A = \frac{20.000}{360} \approx 55{,}5555556\text{ xung/độ}$$
  • Trục xoay C: Động cơ dẫn động qua hộp giảm tốc bi có tỉ số truyền $i_C = 1:508{,}235$. Để cụm trục C quay được một vòng ($360^\circ$), hệ thống động cơ cần phát ra $508.235\text{ xung}$. Số xung điều khiển cho $1^\circ$ xoay của trục C là: $$\text{Steps per unit}_C = \frac{508.235}{360} \approx 1411{,}764705\text{ xung/độ}$$

Quy trình xác định gốc tọa độ phôi và vận hành gia công

Quy trình thiết lập vận hành trên hệ thống được chuẩn hóa qua các bước:

  1. Khởi động và quy chiếu điểm chuẩn: Bật nguồn máy tính, cấp nguồn tủ điều khiển CNC, mở phần mềm Mach3 Mill giao diện 6 trục, kích hoạt chế độ Ref All Home để đưa tất cả các trục về điểm gốc máy (chuyển trạng thái đèn từ đỏ sang xanh).
  2. Rà gốc tọa độ phôi (Workpiece Zero):
    • Lắp dao vào đầu kẹp collet. Sử dụng chế độ JOG di chuyển dao tiếp cận mép cạnh phôi theo phương X, bật trục chính quay bằng lệnh Sxxx M3 trong cửa sổ MDI, sử dụng giấy ướt (wet paper) kẹp giữa dao và mép phôi để định vị tiếp xúc. Nhập bán kính dao vào ô tọa độ trục X hoặc nhấn Zero X.
    • Thực hiện tương tự cho trục Y để xác định Zero Y.
    • Rà dao chạm nhẹ mặt trên phôi theo phương Z và nhấn Zero Z.
    • Đối với trục A và trục C, định vị góc phôi theo thiết kế và nhấn Zero A, Zero C để đưa toàn bộ 5 trục về giá trị $0$ (tọa độ làm việc $G54$).
  3. Kiểm tra an toàn bằng MDI: Nhập dòng lệnh kiểm tra: G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0; G0 Z50; Chạy chế độ từng khối lệnh (Single Block). Nếu tọa độ hiển thị chuẩn xác $X=0, Y=0, A=0, C=0$ và $Z=50\text{ mm}$ trên màn hình thì hệ thống đã được định vị chính xác.
  4. Lập trình CAM và xuất mã lệnh: Thiết kế mô hình trên Creo Parametric 3.0, khai báo môi trường gia công (Manufacturing Assembly), gán phôi (Workpiece), mặt phẳng lùi dao an toàn (Retract plane), lựa chọn chu trình phay (Volume Mill, Cut Line Milling), tối ưu hóa các thông số cắt (Cut_com, RAMP_ANGLE, PULLOUT_DIST, Plunge_feed), hiệu chỉnh Post Processor để xuất file mã G-code 5 trục sang Mach3 Mill.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: OVERVIEW (Tổng quan)

Chương 1 trình bày lịch sử hình thành và phát triển của các thế hệ máy phay CNC tại Phòng thí nghiệm CAD/CAM-CNC thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, từ các dòng máy 3 trục ban đầu đến việc nâng cấp lên 4 trục và 5 trục. Tác giả phân tích tính cấp thiết của đề tài khi hệ thống máy 5 trục cơ khí đã hoàn thành nhưng chưa thể gia công thực tế do thiếu tài liệu kỹ thuật, thiếu quy trình vận hành và bài tập thực hành. Chương này xác định rõ mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu (hành trình $400 \times 320 \times 300\text{ mm}$, thời gian 4 tháng), phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và ý nghĩa khoa học - kỹ thuật của đề tài đối với việc nâng cao kỹ năng lập trình, điều khiển máy CNC nhiều trục cho sinh viên ngành chế tạo máy.

Chapter 2: THEORETICAL BASIC (Cơ sở lý thuyết)

Chương 2 hệ thống hóa các kiến thức lý thuyết cơ bản về công nghệ CNC, cấu trúc và chức năng của các khối điều khiển, cụm truyền động cơ khí trong máy công cụ điều khiển số. Tác giả làm rõ nguyên lý thiết lập hệ trục tọa độ Descartes không gian theo quy tắc bàn tay phải; phân định vai trò của các điểm chuẩn kỹ thuật bao gồm điểm gốc máy $M$, điểm tham chiếu $R$, điểm gốc phôi $W$, điểm lập trình $P$, điểm gá dao $T$ và điểm định vị $N$. Ngoài ra, chương này so sánh đặc tính kỹ thuật giữa hệ điều khiển vòng hở sử dụng động cơ bước và hệ điều khiển vòng kín sử dụng động cơ DC servo có phản hồi tín hiệu vị trí và vận tốc.

Chapter 3: GENERAL INTRODUCTION 5 AXIS CNC MILLING MACHINE IN THE BEGINNING (Giới thiệu tổng quan máy phay CNC 5 trục ban đầu)

Chương 3 mô tả chi tiết hiện trạng cơ cấu phần cứng và các giới hạn hành trình của máy phay CNC 5 trục tại xưởng (X: 400 mm, Y: 320 mm, Z: 300 mm, A: $180^\circ$, C: $360^\circ$). Trọng tâm của chương là quy trình cài đặt phần mềm Mach3 Mill: lựa chọn đơn vị đo (milimét), cấu hình bảng chân tín hiệu cổng LPT DB25 cho các động cơ và công tắc hành trình, thiết lập các trang giao diện điều khiển (Program Run, MDI, ToolPath, Offsets, Setting, Diagnostics), cài đặt chế độ điều khiển thủ công (Continuous Jog, Step Jog, MPG Handle) và tính toán chi tiết số xung điều khiển cho từng động cơ trục X, Y, Z, A, C.

Chapter 4: THE 5-AXIS CNC MILLING MACHINE OPERATION AND COMPOSE EXERCISES ON THE 5-AXIS CNC MACHINE (Vận hành máy phay CNC 5 trục và biên soạn bài tập trên máy phay CNC 5 trục)

Chương 4 là chương thực nghiệm trọng tâm, chia thành hai phần chính:

  • Quy trình vận hành máy: Hướng dẫn chi tiết chức năng bảng điều khiển và các nút bấm vật lý/phần mềm (Reset, Cycle Start, Single BLK, Stop, các phím dịch chuyển trục và Zero trục); quy trình bật/tắt nguồn, trả về gốc máy (Ref All Home); quy trình rà gốc tọa độ phôi theo các trục X, Y, Z, A, C sử dụng giấy ướt; nạp mã G-code, chỉnh sửa và chạy thử nghiệm an toàn bằng lệnh MDI.
  • Biên soạn bài tập thực hành gia công: Xây dựng quy trình gia công CAM hoàn chỉnh trên phần mềm Creo Parametric 3.0, cấu hình Post Processor xuất file NC 5 trục. Chương biên soạn chi tiết các bài tập gia công chi tiết 3D, 4D và 5D (Bài tập 1, Bài tập 2, Bài tập 3, Bài tập 4) với các bảng thông số công nghệ cụ thể như phương pháp phay (Volume Mill, Cut Line Milling), các thông số bù dao Cut_com, góc ăn dao nghiêng RAMP_ANGLE, khoảng rút dao PULLOUT_DIST, bước tiến ăn dao thẳng đứng Plunge_feed, kèm theo kết quả mô phỏng đường chạy dao và hình ảnh sản phẩm thực tế sau gia công.

Chapter 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS (Kết luận và kiến nghị)

Chương 5 tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được sau quá trình thực hiện đồ án, khẳng định việc làm chủ công nghệ điều khiển, vận hành thành công máy phay CNC 5 trục và biên soạn hoàn chỉnh bộ tài liệu, bài tập phục vụ đào tạo. Đồng thời, chương chỉ rõ các hạn chế kỹ thuật còn tồn tại của hệ thống máy và đề xuất các giải pháp kỹ thuật cần tiếp tục nghiên cứu nâng cấp trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính đạt được

  • Khắc phục hoàn toàn các lỗi kỹ thuật cơ khí, hoàn thiện hệ thống truyền động giúp cả 5 trục (X, Y, Z, A, C) vận hành ổn định và đồng bộ trong không gian làm việc $400 \times 320 \times 300\text{ mm}$.
  • Tính toán và xác lập chính xác bảng thông số vi bước điều khiển trên phần mềm Mach3 Mill qua cổng LPT DB25: trục tịnh tiến X, Y, Z đạt chuẩn bước vít me 5 mm; trục xoay A đạt tỉ số truyền 1:20 với $55{,}5555556\text{ xung/độ}$; trục xoay C đạt tỉ số truyền 1:508,235 với $1411{,}764705\text{ xung/độ}$.
  • Xây dựng quy trình chuẩn hóa các thao tác vận hành máy, rà chuẩn điểm gốc phôi $G54 - G59$ bằng phương pháp tiếp xúc giấy ướt kết hợp kiểm tra độ lệch bằng câu lệnh MDI (G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0; G0 Z50;).
  • Hiệu chỉnh thành công bộ Post Processor trên phần mềm Creo Parametric 3.0 để xuất mã NC 5 trục tương thích hoàn toàn với bộ điều khiển Mach3 Mill.
  • Biên soạn hệ thống bài tập thực hành gia công từ mức độ 3D, 4D đến 5D (các bài tập 1, 2, 3, 4) kèm thông số công nghệ phay thực nghiệm, mô phỏng và gia công thành công các mẫu chi tiết thực tế đảm bảo yêu cầu hình học.

Giải pháp và kiến nghị nâng cấp của tác giả

  • Cần nghiên cứu thiết kế và tích hợp hệ thống thay dao tự động (ATC - Automatic Tool Changer) để giảm thiểu thời gian dừng máy thay dao bằng tay.
  • Nâng cấp cụm trục chính (Spindle) lên loại có công suất và dải tốc độ cao hơn nhằm tăng khả năng cắt gọt các loại vật liệu có độ cứng cao và cải thiện độ bóng bề mặt.
  • Mở rộng vùng không gian gia công hữu ích của bàn máy và nâng cấp các cơ cấu dẫn hướng để tăng độ cứng vững cho toàn bộ kết cấu.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

Đồ án đã giải quyết được khoảng trống về tài liệu kỹ thuật và quy trình thực hành máy phay CNC 5 trục tại Khoa Cơ khí - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Thay vì chỉ dừng lại ở việc lắp ráp cơ khí tĩnh, nhóm tác giả đã đưa được thiết bị vào vận hành thực tế, cung cấp tài liệu hướng dẫn từng bước từ cấu hình cổng tín hiệu, rà gá phôi, lập trình CAM đến xuất mã G-code, tạo cơ sở vật chất và học liệu trực quan phục vụ công tác giảng dạy môn CAD/CAM - CNC.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên các phân tích và đánh giá trực tiếp từ văn bản đồ án:

  • Hạn chế của hệ thống:
    • Máy chưa được trang bị cơ cấu thay dao tự động (Automatic Tool Changer), quá trình đổi dao khi gia công các nguyên công khác nhau vẫn phải thực hiện thủ công bằng cách gá collet và không thể thay dao trực tiếp bằng lệnh MDI.
    • Công suất trục chính (Spindle power) còn thấp, làm hạn chế chế độ cắt và tốc độ bóc tách vật liệu.
    • Không gian vùng làm việc (Working area) của các trục còn tương đối hẹp, gây khó khăn cho việc gá đặt các chi tiết có kích thước lớn hoặc đồ gá phức tạp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Nghiên cứu chế tạo cụm thay dao tự động tương thích với đầu trục chính và viết macro điều khiển thay dao tự động trên Mach3 Mill.
    • Trang bị trục chính công suất lớn hơn kết hợp hệ thống làm mát hiệu quả để mở rộng khả năng gia công đa dạng vật liệu.
    • Nâng cấp kết cấu cơ khí nhằm mở rộng hành trình các trục và tối ưu hóa các chiến lược chạy dao nhiều trục phức tạp hơn trên phần mềm CAD/CAM.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo thực tiễn cao cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy, Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu học tập và rèn luyện kỹ năng thực hành lập trình gia công CNC nhiều trục (3D, 4D, 5D) trên Creo Parametric 3.0 và vận hành phần mềm điều khiển Mach3 Mill.
  • Cán bộ giảng dạy và kỹ thuật viên xưởng thực hành: Sử dụng làm tài liệu hướng dẫn thí nghiệm, bài tập thực hành mẫu cho học phần CAD/CAM - CNC tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật.
  • Kỹ sư, người nghiên cứu chế tạo máy CNC tự chế (DIY CNC): Tham khảo chi tiết phương pháp tính toán thông số vi bước (Motor Tuning) cho trục xoay có hộp giảm tốc, sơ đồ gán chân tín hiệu cổng LPT DB25 và quy trình rà gốc phôi đa trục chuẩn xác.

Câu hỏi thường gặp

1. Phạm vi hành trình giới hạn của các trục trên máy phay CNC 5 trục trong đồ án là bao nhiêu? Hành trình làm việc của hệ thống bao gồm: trục X đạt 400 mm, trục Y đạt 320 mm, trục Z đạt 300 mm, trục xoay A có góc quay $180^\circ$ theo phương trục Y, và trục xoay C có góc quay toàn vòng $360^\circ$. Thể tích không gian làm việc tổng thể đạt $400 \times 320 \times 300\text{ mm}$.

2. Công thức và giá trị cài đặt số xung trên một đơn vị góc (Steps per unit) cho trục A và trục C trong Mach3 Mill được xác định như thế nào? Động cơ bước có góc bước $0{,}72^\circ/\text{xung}$ tương đương 1000 xung/vòng ở chế độ nửa bước. Trục A sử dụng hộp giảm tốc tỉ số truyền 1:20, cần $20.000\text{ xung}$ cho $360^\circ$, suy ra thông số cài đặt là $20.000 / 360 \approx 55{,}5555556\text{ xung/độ}$. Trục C sử dụng hộp giảm tốc tỉ số truyền 1:508,235, cần $508.235\text{ xung}$ cho $360^\circ$, suy ra thông số cài đặt là $508.235 / 360 \approx 1411{,}764705\text{ xung/độ}$.

3. Nhóm tác giả sử dụng câu lệnh MDI nào để kiểm tra độ an toàn và độ chính xác sau khi thiết lập gốc tọa độ phôi? Sau khi thiết lập điểm gốc phôi ($X=0, Y=0, Z=0, A=0, C=0$), nhóm tác giả sử dụng chế độ MDI và nhập dòng lệnh: G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0; G0 Z50; Lệnh này đưa các trục X, Y, A, C về đúng vị trí gốc 0 và trục Z dừng an toàn ở cao độ cách bề mặt phôi 50 mm theo hệ tọa độ làm việc G54.

4. Phần mềm nào được sử dụng để thiết kế, lập trình CAM và điều khiển máy trong đồ án? Phần mềm thiết kế mô hình 3D, lập trình chu trình gia công CAM và mô phỏng đường chạy dao là Creo Parametric 3.0. Phần mềm nhận mã lệnh NC và điều khiển truyền động các trục của máy phay CNC là Mach3 Mill (chạy trên môi trường hệ điều hành Windows XP hoặc Windows 2000, giao tiếp qua cổng máy in DB25 LPT).

5. Những hạn chế kỹ thuật chính của mô hình máy phay CNC 5 trục được nêu trong đồ án là gì? Các hạn chế chính gồm: máy chưa có hệ thống thay dao tự động (ATC), công suất động cơ trục chính (Spindle) còn thấp và không gian vùng làm việc của máy còn tương đối hẹp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Biên soạn bài tập và tài liệu vận hành trên máy phay CNC 5 trục phục vụ giảng dạy môn học CAD/CAM - CNC" đã giải quyết thành công bài toán tích hợp hệ thống điều khiển Mach3 Mill và hoàn thiện cơ cấu cơ khí cho máy phay CNC 5 trục tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Nhóm tác giả đã xây dựng quy trình công nghệ chuẩn từ khâu cấu hình thông số phần cứng, rà gốc tọa độ phôi đến lập trình gia công CAM trên Creo Parametric 3.0 và gia công thực tế sản phẩm. Hệ thống tài liệu vận hành và các bài tập thực hành 3D, 4D, 5D được biên soạn là nguồn tư liệu có giá trị ứng dụng trực tiếp cho công tác đào tạo thực hành chuyên ngành chế tạo máy.