Đồ án: Thiết kế và Chế tạo Máy CNC Laser - Đại học Bà Rịa Vũng Tàu

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp đề tài thiết kế và chế tạo máy cnc dùng tia laser, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Nguyễn Minh Đức
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Chí Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện-Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Và Chế Tạo Máy CNC Dùng Tia Laser
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Bà Rịa-Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: Mục tiêu của đề tài. Tính tối ưu của đề tài.
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Tính tối ưu của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
• 2.1. Giới thiệu máy CNC
• 2.2. Khái niệm máy CNC
• 2.3. Hệ thống điều khiển máy CNC
• 2.3.1. Tổng quát
• 2.4. Chọn động cơ cho cơ cấu dẫn động các trục
• 2.5. Phần cứng máy CNC
• 2.6. Phần mềm máy CNC
• 2.7. Nguyên tắc lập trình gia công trên máy CNC
• 2.8. Cấu trúc chương trình
• 2.9. Những chức năng hỗ trợ
• 2.10. Hệ tọa độ tuyệt đối – Tọa độ tương đối
• 2.11. Chương trình gia công CNC
• 2.12. Lợi ích của máy CNC
• 2.12.1. Tự động hóa sản xuất
• 2.12.2. Độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm
• 2.12.3. Tính linh hoạt máy CNC
• 2.13. Phạm vi sử dụng máy CNC
• 3. THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÁY CNC
• 3.1. Sơ đồ khối của máy CNC
• 3.2. Phần điều khiển
• 3.3. Máy tính cài sẳn phần mềm điều khiển
• 3.4. Mạch Arduino Uno R3
• 3.5. Mạch CNC Shield
• 3.6. Cơ cấu chấp hành
• 3.7. Module Driver Laser
• 3.8. Động cơ chấp hành
• 3.9. Mô hình thực
• 3.10. Mô hình sườn máy và bàn máy
• 3.11. Mô hình thực của máy CNC
• 3.12. Viết chương trình cho máy CNC
• 3.13. Phần mềm tạo Gcode Inkscape
• 3.14. Các bước sử dụng Inkscape tạo file Gcode khác Laser
• 3.15. Phần mềm điều khiển Universal Gcode Sender
• 3.16. Một số kết quả đạt được của đề tài
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 4. Ưu điểm của đề tài
• 5. Nhược điểm của đề tài
• 6. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Đồ Án Thiết Kế và Chế Tạo Máy CNC Laser

Đồ án tốt nghiệp tập trung vào việc thiết kế và chế tạo máy CNC laser. Mục tiêu là tạo ra một công cụ chính xác, có khả năng vẽ tranh, khắc chữ trên các vật liệu như gỗ, nhựa, giấy, da, vải. Máy phục vụ cho mục đích mỹ nghệ, quà lưu niệm, và tranh ảnh một cách tự động. Sản phẩm được hướng đến với thiết kế đẹp mắt, chi phí sản xuất và bảo trì thấp, phù hợp với người dùng. Đây là một ứng dụng cụ thể của hệ thống tự động hóa có độ chính xác cao trong đời sống và sản xuất, mang lại hiệu quả cao hơn so với các phương pháp cắt khắc truyền thống. Sản phẩm đi kèm với các phần mềm hỗ trợ trực quan, dễ sử dụng sau thời gian ngắn tìm hiểu, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi.

1.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu và Phát Triển Máy CNC Laser

Đồ án đặt ra ba mục tiêu chính. Thứ nhất, nghiên cứu mô hình hệ thống máy CNC dùng tia laser. Thứ hai, nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên kiến thức đã học. Cuối cùng, ứng dụng các công nghệ hiện đại để xây dựng hệ thống máy CNC laser hoạt động hiệu quả. Mục tiêu xuyên suốt là tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao và giá trị thực tiễn.

1.2. Tính Tối Ưu và Tính Linh Động của Đề Tài CNC Laser

Đề tài hướng đến sự tối ưu trong tư duy thiết kế cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu. Đồng thời, nó mang tính linh động và mở rộng, cho phép sinh viên thiết kế mô hình dựa trên cơ sở thực tế. Mô hình được xây dựng đơn giản nhưng hữu ích, đáp ứng các yêu cầu cơ bản của một máy CNC laser. Sự đơn giản này giúp cho việc tiếp cận và làm chủ công nghệ trở nên dễ dàng hơn.

II. Phương Pháp Thiết Bị Giải Pháp Công Nghệ Chế Tạo CNC

Máy CNC (Computer Numerical Control) là một dạng máy điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính. Các bộ phận tự động được lập trình để hoạt động theo các sự kiện nối tiếp nhau với một tốc độ được xác định trước. Mục tiêu là tạo ra được mẫu vật với hình dạng và kích thước theo yêu cầu. Các máy CNC trong công nghiệp đều được điều khiển theo một nguyên tắc nhất định. Dữ liệu điều khiển được đọc từ chương trình có sẵn hoặc do người dùng nhập vào. Các dữ liệu này được giải mã và hệ thống điều khiển xuất ra các tập lệnh để điều khiển các cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh theo yêu cầu.

2.1. Lựa Chọn Động Cơ Bước và Phần Cứng Cho Máy CNC Laser

Động cơ dẫn động trên máy CNC thường là động cơ servo, với khả năng điều khiển chính xác và bộ phận phản hồi bù sai số. Tuy nhiên, vì là mô hình thí nghiệm, động cơ bước được chọn vì giá thành hợp lý và dễ mua. Các thành phần phần cứng cơ bản bao gồm: Bộ xử lý trung tâm (CPU), Bộ nhớ (ROM, EEPROM, RAM), và Hệ thống truyền dẫn (BUS). Hệ thống CNC đòi hỏi sự liên hệ giữa CPU và các bộ phận khác trong hệ thống.

2.2. Phần Mềm Điều Khiển CNC và Nguyên Tắc Lập Trình Gia Công

Các bộ điều khiển CNC hiện đại giống như máy tính chuyên dụng để điều khiển máy công cụ. CNC cần một hệ điều hành, được thiết kế riêng cho từng loại máy, để điều khiển. Các thao tác gia công của máy CNC được thực hiện thông qua một đoạn chương trình mô tả chi tiết trình tự các bước gia công. Bộ điều khiển CNC thực thi các lệnh gia công dựa trên dữ liệu nhận được. Chương trình gia công bao gồm nhiều dòng lệnh, mỗi dòng lệnh bao gồm các ký tự và con số.

2.3. Mã Lệnh CNC Tọa Độ và Lợi Ích của Máy CNC

Chương trình gia công CNC là tất cả các lệnh cần thiết giúp máy CNC tiến hành công việc gia công chi tiết, được mô tả cụ thể và chuẩn hóa. Mã lệnh CNC bao gồm nhiều mã G và mã M dùng để điều khiển các chức năng của máy. Thông số hình dạng có thể được nhập ở dạng tuyệt đối hay tương đối. Máy CNC mang lại lợi ích lớn trong tự động hóa sản xuất, đảm bảo độ chính xác và lặp lại cao của sản phẩm, và tính linh hoạt trong gia công.

III. Tia Laser Ứng Dụng Cơ Chế và Các Loại Laser Phổ Biến

Laser (Light Amplficationby Stimulated Emissionof Radiation) là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử. 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. Laser có nhiều loại khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, dạng chất lỏng, hay chất rắn. Laser có độ định hướng cao, tính đơn sắc rất cao, và tính đồng bộ của các photon trong chùm tia.

3.1. Cấu Tạo và Cơ Chế Hoạt Động của Tia Laser

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy Laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất Laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. 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. Các 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 ra chính là tia Laser.

3.2. Phân Loại Laser Chất Rắn Chất Khí Chất Lỏng và Chế Độ Hoạt Động

Có khoảng 200 chất rắn có khả năng dùng làm môi trường hoạt chất Laser. Một số loại Laser chất rắn thông dụng: YAG-Neodym, Hồng ngọc (Rubi), Bán dẫn. Laser chất khí bao gồm He-Ne và Argon. Laser chất lỏng có môi trường hoạt chất là chất lỏng, thông dụng nhất là Laser màu. Laser có thể hoạt động ở chế độ bức xạ sóng liên tục (CW) hoặc bức xạ xung (pulsed operation).

3.3. An Toàn và Ứng Dụng Rộng Rãi của Tia Laser Trong Đời Sống

Laser với cường độ thấp, chỉ là vài miliwatt, cũng có thể nguy hiểm với mắt người. Độ an toàn của Laser được xếp từ I đến IV. Với độ I, tia Laser tương đối an toàn. 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. Laser được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như trong ngành y, trong công nghiệp, trong khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong quân sự.

IV. Arduino NANO Giới Thiệu và Lập Trình Điều Khiển CNC

Arduino NANO là dòng mạch Arduino phổ biến, tiện dụng, đơn giản, có thể lập trình trực tiếp bằng máy tính (như Arduino Uno) và đặc biệt là kích thước của nó. Arduino Nano sử dụng vi điều khiển chính là: ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa. Nguồn sử dụng cho Arduino UNO R3 là 5V thông qua cổng USB hoặc nguồn ngoài 7-12VDC.

4.1. Cấu Trúc Phần Cứng và Bộ Nhớ của Arduino NANO

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn sử dụng trên Arduino NANO có: 32KB bộ nhớ Flash, 2KB cho SRAM, và 1KB cho EEPROM. Arduino NANO Broad có 8 chân analog cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit. Arduino NANO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.

4.2. Lập Trình và Cấu Trúc Chương Trình Arduino

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói chung. Và Wiring lại là một biến thể của C/C++. Để lập trình cho Mạch Arduino, nhà phát triển cung cấp một môi trường lập trình Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment). Cấu trúc cơ bản của một chương trình Arduino gồm hai hàm chính setup() và loop().

4.3. Giao Tiếp với Máy Tính và Nạp Bootloader cho Arduino

Arduino có một điểm vô cùng lợi hại là đã kết hợp cổng nạp và giao tiếp trong một, nghĩa là sau khi nạp xong ta có thể ngay lập tức giao tiếp với bo để lấy thông tin. Để giao tiếp với máy tính thì đơn giản bạn sử dụng class Serial có sẵn của Arduino. Bootloader là một chương trình nhỏ được nạp sẵn vào chip vi điều khiển trên Arduino. Bạn lập trình cho Arduino một cách dễ dàng được là nhờ thứ này.

V. Thiết Kế Mô Hình và Chương Trình Máy CNC Laser Mini

Cấu trúc chung của máy CNC Laser Mini gồm 2 phần: Phần điều khiển (máy tính, Arduino Uno R3, CNC Shield, Driver A4988, Module Driver Laser) và Cơ cấu chấp hành (step 42 trục X, Y, đầu laser). Máy tính kết nối với mạch điều khiển qua phần mềm GRBL Controller & Arduino IDE.

5.1. Phần Mềm Điều Khiển và Mạch Điều Khiển CNC Laser

Arduino IDE (Arduino Integrated Development Environment) là một trình soạn thảo văn bản, giúp bạn viết code để nạp vào bo mạch Arduino. GRBL Controller được thiết kế để gửi GCode đến các máy CNC điều khiển máy CNC Mini, tương thích với các mạch như Arduino Uno, Nano, Promini, Mini. Arduino Uno R3 là mạch giao tiếp với máy tính nhận Fimware GRBL và gửi tín hiệu xung qua phần điều khiển CNC Shield.

5.2. Driver A4988 và Module Driver Laser trong Máy CNC

CNC Shield là mạch nhận tín hiệu từ Arduino truyền cho driver và vận hành máy. Driver A4988 nhận tín hiệu tới điều khiển step 2 trục X, Y. A4988 là một bộ điều khiển DMOS cực nhỏ với bộ chuyển đổi và bảo vệ quá dòng. Module Driver Laser Nhận tín hiệu từ Arduino CNC Shield (0v–5v) điều khiển đầu khắc Laser.

5.3. Mô Hình Thực Tế và Viết Chương Trình Cho Máy CNC

Step 42 trục X, Y nhận tín hiệu điện vận hành hai trục X và Y. Để viết chương trình cho máy CNC, phần mềm Inkscape được sử dụng để tạo Gcode. Universal Gcode Sender (UGS) được sử dụng để điều khiển máy CNC (Laser) mini sử dụng firmware GRBL. Sau khi máy CNC khắc xong cho kết quả cụ thể, thể hiện tính khả thi của đề tài.

VI. Kết Luận Ưu Nhược Điểm và Hướng Phát Triển Đề Tài CNC

Mô hình ứng dụng thiết thực vào thực tế, đáp ứng được yêu cầu của đề tài, dễ dàng lắp đặt và sử dụng. Kích thước mô hình hơi nhỏ khi muốn khắc hình lớn. Để khắc chính xác hơn nên dùng động cơ servo. Đề tài sẽ phát triển theo phương án dùng vít me đai ốc bi thì có độ chính xác cao, chịu được tải lớn. Do thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài.

6.1. Đánh Giá Ưu Điểm Vượt Trội Của Máy CNC Laser Mini

Đề tài thành công trong việc xây dựng một mô hình máy CNC laser mini hoạt động, thể hiện tính ứng dụng thực tế cao. Mô hình đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của một máy khắc laser và dễ dàng lắp đặt, sử dụng. Điều này chứng tỏ khả năng tiếp cận và làm chủ công nghệ CNC của sinh viên.

6.2. Nhược Điểm và Các Hạn Chế Cần Khắc Phục

Kích thước nhỏ của mô hình hạn chế khả năng khắc các hình ảnh có diện tích lớn. Việc sử dụng động cơ bước thay vì động cơ servo ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình khắc. Đây là những nhược điểm cần được khắc phục trong các phiên bản phát triển tiếp theo.

6.3. Hướng Phát Triển Đề Tài và Ứng Dụng Tiềm Năng

Hướng phát triển chính của đề tài là sử dụng vít me đai ốc bi để tăng độ chính xác và khả năng chịu tải. Ngoài ra, việc nghiên cứu và tích hợp các công nghệ điều khiển tiên tiến hơn sẽ giúp nâng cao hiệu suất và tính năng của máy CNC laser mini. Đề tài có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như mỹ nghệ, quà lưu niệm, và giáo dục.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 chữ trên gỗ, nhựa, giấy, da, vải, phục vụ cho mỹ nghệ, quà lưu niệm, tranh ảnh 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, nên có khả năng đưa ra sử dụng rộng rãi, phổ biến.

Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu mô hình hệ thống máy CNC dùng tia Laser. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên các kiến thức đã học. - Ứng dụng các công nghệ hiện đại để xây dựng hệ thống. Tính tối ưu của đề tài - Tạo tính tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu.

- Có tính linh động và mở rộng cho sinh viên thiết kế mô hình dựa trên cơ sở thực tế. - Mô hình đơn giản nhưng rất hữu ích. SVTH: Nguyễn Minh Đức - Nguyễn Hoàng Dũng 1 https://timtailieu.vn/ Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBRVT CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2. Giới thiệu máy CNC 2.

Khái niệm máy CNC CNC là một dạng máy điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính, mà trong đó các bộ phận tự động được lập trình để hoạt động theo các sự kiện nối tiếp nhau với một tốc độ được xác định trước để có thể tạo ra được mẫu vật với hình dạng và kích thước theo yêu cầu. Trục máy CNC Để có thể điều khiển chuyển động dụng cụ cắt dọc theo đường hình học trên bề mặt chi tiết cần có một mối quan hệ giữa dụng cụ và chi tiết gia công. Mối quan hệ này có thể 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 với máy mà hệ điều khiển máy có thể nhận biết được gọi là vùng gia công. Hệ thống điều khiển máy CNC 2. Tổng quát Các máy CNC trong công nghiệp đều được điều khiển theo một nguyên tắc nhất định. Dữ liệu điều khiển được đọc vào từ chương trình có sẵn trên máy hoặc do chính người sử dụng nhập vào từ giao tiếp bàn phím.

Các dữ liệu này được giải mã và hệ thống điều khiển xuất ra các tập lệnh để điều khiển các cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh theo yêu cầu của người sử dụng. Trong khi các cơ cấu chấp hành thực hiện các lệnh đó, kết quả về việc thực hiện được mã hóa ngược lại và phản hồi về hệ điều khiển máy, các kết quả này được so sánh với các tập lệnh được gửi đi. Sau đó hệ thống điều khiển có nhiệm vụ bù lại các sai lệch và tiếp tục gửi đến các cơ cấu chấp hành cho đến khi thông tin về kết quả thực hiện phản hồi trở 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 điều khiển kín (dữ liệu lưu thông theo một vòng kín).

SVTH: Nguyễn Minh Đức - Nguyễn Hoàng Dũng 2 https://timtailieu.vn/ Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBRVT Hình 2. Truyền dữ liệu trong vòng kín 2. Chọn động cơ cho cơ cấu dẫn động các trục Động cơ dẫn động trên máy CNC cho các trục trong thực tế là các động cơ servo, với khả năng điều khiển chính xác, đồng thời có một bộ phận phản hồi và bù sai số. Vì là mô hình thí nghiệm nên phương án dùng loại động cơ này là không khả thi, vì thực tế động cơ servo có giá thành rất đắt và hiếm thấy ở Việt Nam, nên chúng em thống nhất phương án dùng động cơ bước để dẫn động các trục, vì loại động cơ này dễ điều khiển, dễ mua và có giá thành hợp lý.

Tuy nhiên do không kèm theo bộ phận phản hồi bù sai số nên trong một số trường hợp như quá tải, quá nhiệt… động cơ sẽ không giữ được độ chính xác theo yêu cầu, xảy ra tình trạng tụt bước hay mất bước. Khi tính toán thiết kế chúng em sẽ cố gắng giảm sự sai lệch không mong muốn này về mức tối thiểu. Phổ biến ở thị trường hiện nay là loại động cơ bước có công suất khoảng 50W. Phần cứng máy CNC Trong một máy CNC bất kỳ, dù đơn giản hay phức tạp đều có sự hiện diện của các phần cứng cơ bản sau.

SVTH: Nguyễn Minh Đức - Nguyễn Hoàng Dũng 3 https://timtailieu.vn/ Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBRVT v Bộ xử lý trung tâm (CPU): Hình 2. Sơ đồ khối của CPU v Bộ nhớ: Một số bộ nhớ mở rộng được sử dụng: ROM, EEPROM, RAM. v 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 đường giao thông làm nhiệm vụ truyền dẫn thông tin từ CPU đến các bộ phận khác và ngược lại. Dưới đây là sơ đồ khối thể hiện vị trí vai trò của BUS trong hệ thống điều khiển CNC. Hệ thống liên lạc thông qua BUS 2. Phần mềm máy CNC Những bộ điều khiển CNC hiện đại giống như những chiếc máy tính chuyên dụng dùng để điều khiển máy công cụ.

Cũng như những chiếc máy tính khác, SVTH: Nguyễn Minh Đức - Nguyễn Hoàng Dũng 4 https://timtailieu.vn/ Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBRVT CNC cần một hệ điều hành, đôi khi được coi như là một phần mềm hệ thống. Chúng được thiết kế riêng cho một loại máy, và mục đích cuối cùng là để điều khiển, bởi vì đặc tính động học và điều khiển của mỗi loại máy là khác nhau. Phần mềm này điều khiển mọi chức năng hệ thống, những chương trình con, đồ hoạ giả lập hay quá trình gia công nếu có. 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 thứ tự để tạo ra sản phẩm như ý. Bộ điều khiển CNC thực thi các lệnh gia công dựa trên những dữ liệu mà nó nhận được, những thông số gia công có thể nằm ngay trên những dữ liệu nhận được hay nằm trong bộ nhớ của bộ điều khiển. Một điều rất quan trọng mà các bộ CNC phải tuân theo, đó là phải đi theo một dạng lập 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.

Cấu trúc chương trình Một chương trình gia công bao gồm nhiều dòng lệnh. Mỗi dòng lệnh bao gồm các ký tự và con số đi theo mỗi ký tự. Số lượng ký tự trong mỗi dòng lệnh là không cố định. Mỗi dòng lệnh thường bắt đầu bằng ký tự N và một con số liền sau đó dùng để chỉ thứ tự dòng lệnh trong chương trình.

Những chức năng hỗ trợ Trước khi máy thực hiện những chuyển động và gia công, những thông số về hình dáng và công nghệ phải được nhập vào bộ điều khiển. Sau đó các thông tin sẽ được tính toán và đưa ra các chức năng thích hợp. Thông số về hình dáng được 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 dùng cho mục đích này, thường dùng các ký tự F, H, M, S, và T. Còn lại D, E, L, P là những ký tự còn dư cho lập trình, dùng cho những bộ điều khiển khác nhau, của các hãng khác nhau.

SVTH: Nguyễn Minh Đức - Nguyễn Hoàng Dũng 5 https://timtailieu.vn/ Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBRVT 2. 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 hai đều được chấp nhận ở các máy CNC ngày nay. Những kiểu định tọa độ 2. Chương trình gia công CNC Một chương trình gia công CNC là toàn bộ tất cả các lệnh cần thiết giúp cho máy CNC tiến hành công việc gia công chi tiết, được mô tả một cách cụ thể và được chuẩn 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 thuộc vào kích thước biểu 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 hoạt động của máy gia công theo từng dòng lệnh trong khối. Mỗi khối mô tả cho một bước gia công hình học hoặc một chức năng gia công cụ thể.

Các khối của các bước gia 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, được lưu 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 lệnh không có khoảng trắng. Một loạt các dòng lệnh liên tiếp cấu thành nên khối chương trình, tập hợp các khối chương trình là toàn bộ chương trình gia công.