I. Giới Thiệu Tổng Quan về Chương Trình Kỹ Thuật Thiết Kế
Trong lĩnh vực gia công cơ khí và đặc biệt là gia công các bề mặt phức tạp, việc đạt được độ chính xác tương quan về hình dáng hình học thì việc sử dụng độ phân độ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Các thiết bị phân độ là một phần không thể thiếu của các máy công cụ. Trong thực tế các cơ cấu phân độ đơn giản như: đầu phân độ trực tiếp, đầu phân độ gián tiếp, đầu phân độ vạn năng, đầu phân độ quang học,… đã được sử dụng khá phổ biến và rộng rãi trong ngành chế tạo máy. Với ứng dụng kỹ thuật số hiện nay, các thiết bị phân độ có ứng dụng kỹ thuật số cũng đã được sử dụng nhiều trong cơ khí chế tạo chính xác và hiện đại. Theo tài liệu gốc, việc sử dụng đầu phân độ truyền thống thường gặp nhiều phức tạp về độ chính xác, tính kinh tế và hiệu quả gia công. Luận văn này hướng đến việc cải tiến và áp dụng sản phẩm điện tử với nội dung: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển góc có hai trụ CNC.
1.1. Tầm Quan Trọng của Kỹ Thuật Phân Độ Chính Xác
Trong gia công cơ khí chính xác, độ phân độ đóng vai trò then chốt, đặc biệt khi gia công các bề mặt phức tạp. Các thiết bị phân độ hiện đại, tích hợp công nghệ số, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả so với các phương pháp truyền thống. Việc nghiên cứu và phát triển các thiết bị này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng cao.
1.2. Ưu Điểm của Ứng Dụng Kỹ Thuật Số vào Phân Độ
Ứng dụng kỹ thuật số trong phân độ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng điều khiển chính xác, giảm thiểu sai số và tăng tốc độ gia công. Các thiết bị phân độ số cũng dễ dàng tích hợp với các hệ thống CNC hiện đại, tạo ra quy trình sản xuất tự động và hiệu quả hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh công nghiệp 4.0.
II. Tuyển Sinh Đại Học Thái Nguyên Cơ Hội Kỹ Thuật Thiết Kế
Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị dịch chuyển góc có hai trụ CNC. Mục tiêu chính là xây dựng cơ cấu trúc, mô hình kết cấu của thiết bị phân độ số. Đồng thời, đánh giá độ chính xác dịch chuyển góc có được của thiết bị dịch chuyển góc có hai trụ CNC trên cơ sở các nghiên cứu về công nghệ chế tạo thiết bị đo số trong điều kiện của Việt Nam. Theo tài liệu gốc, đây là một hướng đi tiềm năng để phát triển các sản phẩm cơ điện tử ứng dụng trong gia công cơ khí chính xác. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động sản xuất các thiết bị phân độ cho ngành chế tạo máy của nước nhà. Sinh viên theo học chương trình Kỹ thuật Thiết kế tại Đại học Thái Nguyên sẽ có cơ hội tiếp cận với những công nghệ tiên tiến này.
2.1. Mục Tiêu Đào Tạo Ngành Kỹ Thuật Thiết Kế
Mục tiêu đào tạo của ngành Kỹ thuật Thiết kế tại Đại học Thái Nguyên là trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng chuyên môn vững chắc, đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động trong lĩnh vực cơ khí, điện tử và tự động hóa. Sinh viên tốt nghiệp có khả năng thiết kế, chế tạo, vận hành và bảo trì các thiết bị, hệ thống cơ điện tử hiện đại.
2.2. Cơ Hội Việc Làm Rộng Mở sau Tốt Nghiệp
Sinh viên tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Thiết kế tại Đại học Thái Nguyên có nhiều cơ hội việc làm hấp dẫn tại các doanh nghiệp sản xuất, chế tạo, các viện nghiên cứu và các tổ chức khác. Các vị trí công việc phổ biến bao gồm: kỹ sư thiết kế, kỹ sư sản xuất, kỹ sư tự động hóa, kỹ sư bảo trì và quản lý dự án.
2.3. Thông Tin Tuyển Sinh và Học Phí Cập Nhật
Để biết thêm thông tin tuyển sinh chi tiết về ngành Kỹ thuật Thiết kế tại Đại học Thái Nguyên, thí sinh có thể truy cập website chính thức của trường hoặc liên hệ trực tiếp với phòng đào tạo. Học phí của chương trình cũng được công khai minh bạch, tạo điều kiện cho sinh viên và gia đình chủ động trong kế hoạch tài chính.
III. Phân Tích Các Thiết Bị Phân Độ Truyền Thống Hiện Nay
Đầu phân độ là một trong số những bộ phận quan trọng của máy công cụ, được dùng để chia vòng tròn ra nhiều phần đều nhau hoặc không đều nhau, cách nhau một góc độ nào đó. Công việc phân độ thường gặp trong khi gia công các chi tiết sau: Phay các rãnh trên mặt ngoài của chi tiết trụ tròn, ví dụ: rãnh dao doa, rãnh phay, bánh răng dao, bánh răng, trụ then hoa, v.v…; Phay các cạnh của chi tiết có dạng khối đa diện, ví dụ: mũ ốc, đầu bulông, chuôi dao, v.v…; Phay các rãnh trên mặt đầu của chi tiết trụ tròn, ví dụ: răng đầu mút của dao phay trụ đứng, răng của đĩa tụt kết, v.v…; Khoan các lỗ trên mặt đĩa, ví dụ: chế tạo đĩa phân độ. Theo tài liệu, các bộ phận chính của đầu phân độ phổ biến bao gồm: cơ cấu truyền động chính bằng trụ vít - bánh vít. Các bộ phận phụ như tay quay, đĩa phân độ, kim cài, cánh kéo, ụ sau.
3.1. Các Phương Pháp Phân Độ Cơ Khí Phổ Biến
Tùy theo yêu cầu công việc và tùy mức độ chính xác cần thiết, có thể áp dụng một trong các phương pháp sau: Phân độ trực tiếp; Phân độ gián tiếp; Phân độ phức tạp.
3.2. Ưu và Nhược Điểm của từng Phương Pháp Phân Độ
Mỗi phương pháp phân độ có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Phân độ trực tiếp đơn giản, giá rẻ nhưng độ chính xác thấp. Phân độ gián tiếp cho phép chia vòng tròn thành nhiều phần hơn nhưng phức tạp hơn. Phân độ phức tạp kết hợp nhiều phương pháp để đạt độ chính xác cao nhất.
IV. Nghiên Cứu và Khảo Sát Các Loại Encoder Hiện Đại
Nguyên tắc của phương pháp phân độ trực tiếp là từ mẫu chia (tức đĩa phân độ) đến chi tiết gia công có quan hệ trực tiếp, không thông qua một cơ cấu trung gian chuyển tiếp nào. Đĩa phân độ quay bao nhiêu thì chi tiết gia công quay bấy nhiêu. Với phương pháp này, số phần chia cũng như sai số hoàn toàn phụ thuộc vào đĩa phân độ, tính vạn năng kém và độ chính xác thấp (thường chỉ chia được 2, 4, 6, 12 phần đều nhau). Tuy nhiên ưu điểm của nó là đơn giản, giá thành rẻ, thao tác dễ dàng. Để mở rộng phạm vi sử dụng, có thể thay đổi các đĩa phân độ thay thế có số lỗ khác nhau. Ví dụ: đĩa có 24 lỗ thì chia được 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 phần đều nhau; đĩa có 30 lỗ thì chia được 2, 3, 5, 10, 15, 30 phần đều nhau, v.v… Cũng có kiểu bố trí hệ thống trụ vít – bánh vít với mục đích truyền động đều, êm, song về nguyên tắc vẫn là phân độ trực tiếp.
4.1. Giới Thiệu về Encoder
Encoder là một thiết bị chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển và đo lường. Encoder cung cấp thông tin về vị trí, tốc độ và hướng chuyển động của trục quay.
4.2. Nguyên Lý Hoạt Động của Encoder LED và Lỗ
Encoder hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng LED và lỗ để tạo ra các xung tín hiệu khi trục quay. Số lượng xung tín hiệu tương ứng với góc quay của trục. Tín hiệu này được xử lý để xác định vị trí, tốc độ và hướng chuyển động.
V. Cách Thiết Kế Mô Hình Thiết Bị Điều Khiển Hiện Đại
Nguyên tắc của phân độ gián đơn là giữa chuyển động độ của tay quay phân độ với chi tiết gia công có quan hệ giảm tốc nhằm mục đích thu nhỏ sai số biểu hiện trên chi tiết, không phải chịu mức sai nhiều như bản thân đĩa phân độ; đồng thời số phần chia cũng được nhiều hơn. Nếu tỷ số giảm tốc của ụ phân độ là N (thường N = 40 hoặc có khi N = 30, 60, 80.) thì muốn chi tiết gia công quay 1 vòng, phải xoay tay quay N vòng.Ví dụ: với N = 40, muốn chia vòng tròn ra 2 phần đều nhau thì tay quay phải quay: 40/2 = 20 vòng. Ta có công thức tổng quát: n = (N/Z). Trong đó: n - số vòng tay quay khi phân độ; N - Tỷ số giảm tốc của ụ phân độ (thường N = 40); Z - số phần cần chia đều. Đĩa phân độ có nhiều hàng lỗ với số lượng lỗ khác nhau. Cơ cấu mở góc có dùng làm chuẩn đánh dấu để khỏi nhầm lẫn trong khi phân độ.
5.1. Tính Toán Độ Phân Giải của Mô Hình Thử Nghiệm
Độ phân giải của mô hình thử nghiệm cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác của thiết bị. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phân giải bao gồm: độ phân giải của encoder, tỷ số truyền động và sai số của các linh kiện cơ khí.
5.2. Thiết Kế Bảng Mạch Điều Khiển Tối Ưu
Bảng mạch điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của thiết bị phân độ. Bảng mạch cần được thiết kế tối ưu để đảm bảo khả năng xử lý tín hiệu nhanh chóng và chính xác, đồng thời giảm thiểu nhiễu và sai số.
VI. Ứng Dụng Thực Tế và Tương Lai Chương Trình Kỹ Thuật Thiết Kế
Nguyên tắc của phương pháp phân độ phức tạp là phối hợp 2 lần phân độ giản đơn để thực hiện phần chia lẻ trên một chi tiết. Nội dung công việc như sau: Trên ụ phân độ giản đơn bắt 1 mũi nhọn M ở bên cạnh đĩa phân độ, có thể điều chỉnh cho nhô ra thụt vào để chỉ đúng 1 hàng lỗ nào đó trên đĩa. Thao tác: Quay tay quay Q một số lỗ số vòng trên hàng lỗ nào đó đã tính toán, trong khi đó đĩa phân độ đứng yên, nghĩa là hoàn toàn giống như phân độ giản đơn. Chốt của tay quay vẫn nằm trong lỗ của đĩa phân độ, quay tay quay cho kéo theo cả đĩa cùng quay trong khi đó nhìn mũi nhọn M, cho tới khi đĩa quay được một số lỗ nào đó đã tính toán thì dừng lại.
6.1. Kết luận và Hướng Phát Triển Ngành Kỹ Thuật
Chương trình Kỹ thuật Thiết kế tại Đại học Thái Nguyên đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển của công nghệ, ngành kỹ thuật đang ngày càng đòi hỏi những kỹ sư có kiến thức và kỹ năng chuyên môn sâu rộng.
6.2. Đánh Giá Cơ Hội Hợp Tác Quốc Tế và Nghiên Cứu
Đại học Thái Nguyên đang tích cực mở rộng cơ hội hợp tác quốc tế trong lĩnh vực Kỹ thuật Thiết kế. Các hoạt động hợp tác bao gồm: trao đổi sinh viên, giảng viên, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ. Điều này giúp nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên và giảng viên tiếp cận với những kiến thức và công nghệ tiên tiến trên thế giới.
