Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Máy Phay CNC 3 Trục

• Tác giả: Phạm Quang Khải
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Lâm
• Trường học: Cao đẳng nghề
• Chuyên ngành: Cơ điện tử
• Đề tài: Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống điều khiển máy phay cnc 3 trục
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC
• 1.1. Khái quát về các máy công cụ CNC
• 1.2. Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển
• 1.3. Nguyên lý vận hành của máy công cụ điều khiển số
• 1.4. Chương trình gia công một chi tiết
• 1.5. Hệ thống tính toán và điều khiển
• 1.6. Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC
• 1.7. Cấu trúc hệ điều khiển CNC
• 2. CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
• 2.1. Bộ điều khiển động cơ AC Servo
• 2.2. Mạch điều khiển AKZ250
• 2.3. Giới thiệu mạch AKZ250
• 2.4. Đặc điểm của mạch AKZ250
• 2.5. Biến tần và trục chính
• 2.6. Trục chính và điều khiển tốc độ trục chính
• 2.7. Tìm hiểu về biến tần
• 2.8. Thiết bị đo lường, giám sát và các thiết bị điện
• 2.9. Thiết bị đo tốc độ
• 2.10. Thiết bị đo vị trí
• 2.11. Nút bấm điều khiển tắt mở máy
• 2.12. Thuật toán điều khiển cụm thay dao
• 3. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
• 3.1. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử của hệ thống
• 3.2. Sơ đồ nguyên lý điều khiển
• 3.3. Thiết kế mạch điều khiển CNC tương thích với phần mềm Mach3
• 3.4. Giới thiệu chức năng mạch CNC
• 3.5. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển CNC
• 3.6. Sử dụng các cổng ra vào và cài đặt trên Mach3
• 3.7. Bố trí các cổng vào đa mục đích trên AKZ250
• 3.8. Sơ đồ nối ghép động cơ với driver
• 3.9. Chân điều khiển các trục
• 3.10. Sơ đồ nguyên lý chân điều khiển các trục tọa độ và trục chính
• 3.11. Bố trí 16 cổng vào đa mục đích trên AKZ250
• 3.12. Cấu tạo cổng vào của mạch AKZ250
• 3.13. Vị trí đầu ra trên mạch AKZ250
• 3.14. Sơ đồ nối ghép AKZ250 với biến tần
• 3.15. Sơ đồ bộ biến tần gián tiếp
• 3.16. Biến tần của hãng SEIMENS
• 3.17. Dụng cụ đo lường vị trí trên hệ CNC
• 3.18. Sơ đồ hệ thống điều khiển mô hình máy phay CNC 3 trục
• 3.19. Bố trí các cuộn dây trong động cơ bước lai đơn cực
• 3.20. Cấu tạo rotor của động cơ bước lai đơn cực
• 3.21. Sơ đồ tín hiệu điều khiển trong chế độ nửa bước
• 3.22. Sơ đồ xung điều khiển kiểu đủ bước
• 3.23. Sơ đồ kết nối IC L297 và L298
• 3.24. Cổng LPT 25 chân và bố trí các chân
• 3.25. Sơ đồ chân và chức năng các chân của IC 74HC245
• 3.26. Cấu tạo bên trong của IC 74HC245
• 3.27. Sơ đồ nguyên lý mạch đệm LPT
• 3.28. Mạch điều khiển CNC tích hợp step driver
• 3.29. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển CNC
• 3.30. Cổng LPT lấy tín hiệu vào mạch từ máy tính cung cấp
• 3.31. Vào cửa số thiết lập các chân chức năng trong Mach3
• 3.32. Giao diện của số Engine Configuration Port and Pin
• 3.33. Cổng lấy tín hiệu vào từ các thiết bị ngoại vi trên mạch CNC
• 3.34. Cài đặt cổng vào trong Mach3
• 3.35. Cài đặt cổng vào nút Estop trên Mach3
• 3.36. Cài đặt cổng vào công tắc hành trình trên Mach3
• 3.37. Cổng ra điều khiển động cơ bước trên mạch nguyên lý
• 3.38. Cài đặt cổng ra điều khiển động cơ trên Mach3
• 3.39. Kết cấu khung đế của mô hình
• 3.40. Khung đế sau khi lắp vít me bi và ray dẫn hướng
• 3.41. Hình chiếu cạnh mô hình máy phay
• 3.42. Hình chiếu bằng mô hình máy phay
• 3.43. Catalog ray dẫn hướng HIWIN HGH 15CA
• 3.44. Đai ốc lắp kiểu FSWC
• 4. CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
• 4.1. Lập trình gia công sản phẩm
• 4.2. Quy trình thiết kế và gia công sản phẩm trên mô hình máy phay CNC
• 4.3. Kết cấu khung đế của mô hình
• 4.4. Khung đế sau khi lắp vít me bi và ray dẫn hướng
• 4.5. Hình chiếu cạnh mô hình máy phay
• 4.6. Hình chiếu bằng mô hình máy phay
• 4.7. Catalog ray dẫn hướng HIWIN HGH 15CA
• 4.8. Đai ốc lắp kiểu FSWC
• 4.9. Lập trình tay trên Notepad
• 4.10. Sử dụng phần mềm CAM để mô phỏng gia công lấy Gcode
• 4.11. Các cách để nạp chương trình gia công vào phần mềm điều khiển
• 4.12. Phím mở chế độ điều chỉnh trên Mach3
• 4.13. Khung điều khiển các trục tọa độ
• 4.14. Khung điều khiển quá trình gia công
• 4.15. Mạch điều khiển trong mô hình
• 4.16. Quá trình chạy demo để test mô hình
• 4.17. Sản phẩm khắc chữ trên gỗ bằng mô hình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LỜI NÓI ĐẦU

I. Tổng quan về đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục

Đồ án tốt nghiệp về thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục là một trong những chủ đề quan trọng trong lĩnh vực cơ điện tử. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn tối ưu hóa quy trình gia công. Việc thiết kế một hệ thống điều khiển hiệu quả cho máy phay CNC 3 trục đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cả phần cứng và phần mềm. Đồ án này sẽ trình bày chi tiết về các thành phần của hệ thống, từ mạch điều khiển đến phần mềm điều khiển CNC.

1.1. Giới thiệu về máy phay CNC và hệ thống điều khiển

Máy phay CNC là thiết bị gia công chính xác, sử dụng công nghệ điều khiển số để thực hiện các thao tác cắt gọt. Hệ thống điều khiển CNC cho phép người dùng lập trình và điều khiển máy một cách tự động, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao độ chính xác trong sản xuất.

1.2. Lịch sử phát triển của máy phay CNC

Máy phay CNC đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1950. Sự ra đời của máy phay CNC đã cách mạng hóa ngành công nghiệp chế tạo, cho phép sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao và giảm thiểu sai sót trong quá trình gia công.

II. Thách thức trong thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục

Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phay CNC 3 trục gặp phải nhiều thách thức, từ việc lựa chọn linh kiện phù hợp đến việc lập trình phần mềm điều khiển. Các vấn đề như độ chính xác, tốc độ xử lý và khả năng tương thích giữa các thành phần là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Vấn đề về độ chính xác trong điều khiển

Độ chính xác là yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC. Việc đảm bảo rằng máy có thể thực hiện các thao tác cắt gọt với sai số tối thiểu là một thách thức lớn.

2.2. Tốc độ xử lý và hiệu suất của hệ thống

Tốc độ xử lý của hệ thống điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất sản xuất. Cần phải tối ưu hóa thuật toán điều khiển để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả nhất có thể.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục

Để thiết kế một hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng các phần mềm mô phỏng và lập trình sẽ giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế.

3.1. Lập trình phần mềm điều khiển CNC

Phần mềm điều khiển CNC là trái tim của hệ thống. Việc lập trình phần mềm này cần phải đảm bảo tính linh hoạt và khả năng tương thích với các linh kiện phần cứng.

3.2. Thiết kế mạch điều khiển cho máy phay

Mạch điều khiển cần được thiết kế sao cho có thể điều khiển chính xác các động cơ và cảm biến. Việc lựa chọn linh kiện phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục

Hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo. Từ sản xuất linh kiện ô tô đến thiết bị điện tử, máy phay CNC giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

4.1. Ứng dụng trong ngành chế tạo ô tô

Máy phay CNC được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo ô tô để gia công các linh kiện chính xác. Điều này giúp giảm thiểu thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất thiết bị điện tử

Trong ngành sản xuất thiết bị điện tử, máy phay CNC giúp gia công các linh kiện nhỏ với độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu khắt khe của ngành công nghiệp này.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục

Hệ thống điều khiển máy phay CNC 3 trục đang ngày càng trở nên phổ biến và quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến và đổi mới, giúp nâng cao hiệu suất sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ CNC

Công nghệ CNC đang phát triển nhanh chóng với sự xuất hiện của các công nghệ mới như AI và IoT. Những công nghệ này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao độ chính xác.

5.2. Tương lai của máy phay CNC tại Việt Nam

Máy phay CNC sẽ tiếp tục phát triển tại Việt Nam, với sự gia tăng đầu tư vào công nghệ và đào tạo nhân lực. Điều này sẽ giúp nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp chế tạo trong nước.