Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật và ngành kỹ thuật cơ điện tử ngày càng phát triển, nhu cầu tự động hóa quá trình chế tác cơ khí và mỹ nghệ trở nên cấp thiết. Tại các cơ sở sản xuất đồ gỗ và thủ công mỹ nghệ, việc gia công các họa tiết, phù điêu hoặc tranh gỗ 3D bằng phương pháp thủ công truyền thống đòi hỏi nhiều thời gian, công sức và phụ thuộc lớn vào tay nghề của người thợ. Việc ứng dụng công nghệ điều khiển số bằng máy tính (CNC - Computer Numeric Control) cho phép gia công các chi tiết phức tạp với tốc độ nhanh, độ chính xác cao và khả năng lặp lại ổn định. Đề tài "Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng máy CNC trong điêu khắc gỗ 3D" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Đình Đạt (ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng) dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Trọng Thắng nhằm tự chủ thiết kế, chế tạo một hệ thống máy CNC 3 trục phục vụ gia công thực tế các sản phẩm phi kim.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ CNC, nguyên lý hoạt động, hệ tọa độ chuẩn và khảo sát các dòng máy CNC thương mại hiện có trên thị trường.
- Tính toán và thiết kế phần cơ khí của máy CNC 3 trục, bao gồm kết cấu khung máy, bàn máy, cơ cấu dẫn hướng và truyền động các trục X, Y, Z, cùng cụm dao cắt trục chính.
- Thiết kế phần điện và hệ thống điều khiển, bao gồm lựa chọn động cơ truyền động, mạch công suất (Driver), mạch điều khiển trung tâm, tính toán độ chính xác gia công và xây dựng hệ thống bảo vệ an toàn.
- Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm điều khiển giao tiếp máy tính đáp ứng các yêu cầu gia công điêu khắc gỗ 3D theo mã lệnh G-code.
- Thi công, lắp đặt, căn chỉnh cơ điện và tiến hành gia công thực nghiệm các sản phẩm tranh gỗ 3D hoàn chỉnh trên mô hình máy đã chế tạo.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống máy CNC 3 trục (X, Y, Z) ứng dụng công nghệ gia công tốc độ cao (HSM), sử dụng vi điều khiển và động cơ bước. Phạm vi không gian gia công hiệu dụng của máy được giới hạn trong kích thước 600 mm x 800 mm, tập trung vào vật liệu phi kim như gỗ, nhựa, phíp (không áp dụng cho gia công đá). Nghiên cứu được hoàn thành vào tháng 6 năm 2017 tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý cơ bản của công nghệ điều khiển số và kỹ thuật truyền động cơ điện tử:
- Tiêu chuẩn lập trình điều khiển số: Hệ thống hoạt động dựa trên việc biên dịch các tập lệnh theo tiêu chuẩn EIA-274-D (mã G-code).
- Hệ tọa độ không gian: Ứng dụng hệ tọa độ Đề-các ba chiều $OXYZ$ thuận theo quy tắc bàn tay phải gắn liền với chi tiết gia công; quy ước trục chính luôn trùng với phương của trục $OZ$, chiều dương hướng ra xa bề mặt chi tiết; bàn máy và dụng cụ cắt phối hợp chuyển động tương đối theo các trục $X, Y, Z$.
- Lý thuyết gia công tốc độ cao (HSM - High Speed Machining): Xuất phát từ lý thuyết của Salomons (1931) về vận tốc cắt nhanh hơn truyền thống 5 đến 10 lần, kết hợp với quan điểm hiện đại là sử dụng tốc độ trục chính cao, bước tiến lớn, chiều sâu cắt và lượng ăn dao ngang nhỏ để giảm lực cắt, truyền phần lớn nhiệt cắt vào phoi và không cần sử dụng dung dịch tưới nguội.
- Lý thuyết truyền động và động cơ bước: Các công thức tính toán tỉ số truyền $Z$, cân bằng mô-men tải ($M_{max} < Z \cdot M_0$), quán tính quay của tải so với rotor động cơ ($J_T \le 4 J_M$) và độ phân giải góc bước.
Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:
- Phương pháp khảo sát, phân tích và so sánh: Thu thập số liệu, khảo sát các mẫu máy CNC công nghiệp đang lưu hành tại Việt Nam (máy CNC 1325 QC, máy CNC 1325-ST 45, máy đục gỗ 4D 6 đầu LT25S3-6A, dòng máy CNC-STEP High-Z S-400/S-720/S-1000) để xác định thông số kết cấu phù hợp.
- Phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật: Tính toán cơ khí cho hệ thống vít me - ray trượt; tính toán phụ tải điện, dòng định mức khí cụ đóng cắt bảo vệ ($I_{tt}$, $I_{dmCB}$); tính toán độ phân giải bước dịch chuyển của hệ trục tọa độ.
- Phương pháp thiết kế mô hình hóa 3D: Sử dụng phần mềm thiết kế để mô phỏng hình học không gian 3D của các cụm cơ khí trục X, Y, Z, thân máy và bàn máy.
- Phương pháp thực nghiệm chế tạo và gia công: Gia công chi tiết, lắp ráp cơ khí, đấu nối mạch điện, cấu hình tham số phần mềm và vận hành cắt gọt phôi gỗ thực tế.
Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ nhà sản xuất linh kiện (vi điều khiển Microchip PIC18F4550, động cơ bước NEMA 17 mã hiệu 17SHD60600, củ đục Spindle ChangSheng GDZ-80-1.5, cảm biến tiệm cận Autonics PRD Series, vít me bi TBI Taiwan) và các tài liệu chuyên ngành về máy công cụ CNC.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về CNC
Chương này hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về công nghệ CNC, định nghĩa máy CNC là dạng máy NC điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính theo chương trình ký hiệu chuyên biệt EIA-274-D. Tác giả phân tích cấu trúc tổng thể gồm 5 thành phần: khung máy - kết cấu cơ khí, hệ thống động cơ dẫn truyền, mạch lực công suất, mạch điều khiển và phần mềm điều khiển. Chương 1 làm rõ quy tắc bàn tay phải trong xác định các trục tọa độ $X, Y, Z$, các trục quay phụ $A, B, C$ và chuyển động tịnh tiến phụ $U, V, W$. Phân loại CNC được chia theo chức năng gia công (tiện, phay, khoan) hoặc theo phương thức điều khiển (điều khiển điểm tới điểm, điều khiển đoạn thẳng).
Tác giả đã lập bảng thống kê và so sánh thông số kỹ thuật của một số mẫu máy thương mại tại thị trường Việt Nam:
| Dòng máy |
Khổ làm việc hiệu dụng (mm) |
Công suất Spindle |
Hệ thống dẫn động / Điều khiển |
Độ chính xác (mm) |
| CNC 1325 QC |
$1300 \times 2500 \times 160$ |
3.2 kW |
Ray trượt vuông Hiwin, Vít me bi Z 2510, Động cơ bước Leadshine |
0.02 |
| CNC 1325-ST 45 |
$1300 \times 2500 \times 160$ |
3.2 kW (Tổng 3.8 kW) |
Ray trượt vuông, Trục X-Y thanh răng, Trục Z vít me bi 25T10, AC Hybrid Servo, Card NC Studio |
0.02 |
| LT25S3-6A (4D 6 đầu) |
$\varnothing 250 \times 1000$ (6 đầu) |
$6 \times 2.2\text{ kW}$ |
Hệ thống Naikai Ncstudio V10 4 trục liên kết, Động cơ AC Servo |
0.01 |
| CNC-STEP High-Z S-400 |
$400 \times 300 \times 110$ |
Tùy chọn (Động cơ max 4.2 A) |
2 động cơ bước Nanotec ST5918L3008-A (trục X), bước ren 6 mm |
$\pm 0.01$ |
Chương 2: Thiết kế máy CNC 3 trục điêu khắc gỗ 3D
Đây là chương trọng tâm về mặt tính toán và thiết kế hệ thống. Nội dung được chia thành ba phần chính:
- Thiết kế cơ khí: Xác định không gian làm việc $600\text{ mm} \times 800\text{ mm}$. Khung máy sử dụng vật liệu thép C45 (chứa 0.45% Carbon). Bàn máy có kích thước lọt lòng $80\text{ cm} \times 120\text{ cm}$, được ghép từ các tấm gang đúc dày 1 cm có rãnh chờ để kẹp phôi. Hệ thống dẫn hướng sử dụng tổ hợp ray trượt tròn và con trượt tròn (trục X dùng thanh dẫn hướng dài 120 cm). Cơ cấu truyền động tịnh tiến cho cả ba trục $X, Y, Z$ sử dụng trục vít me đai ốc bi TBI 12 bước 4 xuất xứ Đài Loan (đường kính trục 12 mm, bước ren 4 mm). Cụm trục Z và động cơ khoan được gá đặt trực tiếp lên bàn trượt của trục Y.
- Dao cắt và cụm trục chính: Lựa chọn phương án gia công tốc độ cao HSM với các yêu cầu số vòng quay trục chính $> 20.000\text{ v/ph}$, không cần tưới nguội mà sử dụng khí nén thổi phoi. Dụng cụ cắt là dao phay ngón/dao phay cầu kích thước từ 1 mm đến 20 mm làm từ vật liệu carbide hoặc gốm phủ hợp chất TiC, TiN, TiAlN bằng công nghệ PVD (dày $2-5\text{ }\mu\text{m}$) hoặc CVD (dày $5-10\text{ }\mu\text{m}$). Đầu gá dao chọn chuẩn HSK dòng E/F. Động cơ trục chính được chọn là củ đục Spindle ChangSheng GDZ-80-1.5 công suất 1.5 kW, điện áp 220 VAC (qua biến tần), dòng định mức 5 A, tốc độ tối đa 24.000 vòng/phút, đường kính 80 mm, chiều dài 188 mm, đầu kẹp dao ER11, làm mát bằng nước.
- Thiết kế phần điện, tính toán và bảo vệ:
- Động cơ truyền động các trục: Sử dụng 3 động cơ bước mã hiệu 17SHD60600 (chuẩn NEMA 17, Hybrid Stepper Motor, góc bước $1.8^\circ$, chiều dài thân 60 mm, lực kéo định mức $600\text{ mN}\cdot\text{m}$, cực đại $700\text{ mN}\cdot\text{m}$).
- Mạch điều khiển trung tâm: Sử dụng vi điều khiển PIC18F4550 giao tiếp máy tính qua cổng USB, tích hợp 5 cổng xuất/nhập, 13 kênh ADC và cổng giao tiếp song song.
- Tính toán độ chính xác: Vít me có bước ren $a = 4\text{ mm}$. Động cơ bước có góc bước $1.8^\circ$ ($200\text{ bước/vòng}$). Khi điều khiển ở chế độ nửa bước (half-step), mỗi vòng quay cần $400\text{ xung}$ (góc quay $0.9^\circ/\text{xung}$). Bước dịch chuyển tuyến tính nhỏ nhất của trục tọa độ đạt được là:
$$l = \frac{a}{400} = \frac{4\text{ mm}}{400} = 0.01\text{ mm}$$
- Hệ thống bảo vệ: Sử dụng Aptomat dòng cực đại 1 pha 220V/15A (tính toán dòng định mức thiết bị $I_{tt} = \frac{1500\text{ W}}{220\text{ V}} \approx 6.8\text{ A}$, chọn $I_{dmCB} = 1.22 \times I_{tt} \approx 8.3\text{ A}$ và nâng lên định mức thương mại 15 A); sử dụng cảm biến tiệm cận Autonics PRD Series (chuẩn chống nước IP67, tích hợp LED chỉ thị, chống ngắn mạch/ngược cực) bố trí tại các giới hạn hành trình của các trục; nút dừng khẩn cấp (Emergency Stop) sử dụng tiếp điểm thường đóng; hệ thống nối đất an toàn bảo vệ chống rò điện.
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm: Chọn phần mềm USB Controller (phát triển bởi PLANET USB CNC) kết nối qua cổng USB, hỗ trợ điều khiển tối đa 4 trục với tần số xung đồng thời 25 kHz (hoặc 100 kHz riêng rẽ), hỗ trợ tính năng lưu điểm dừng gia công (breakpoint), tiếp nhận các mã G mở rộng (G40, G41, G42, G43, G49, G54, G59.3) từ các phần mềm CAM như ArtCAM, SolidCAM, MasterCAM, Vectric, và đọc trực tiếp các tệp đồ họa DXF, PLT/HPGL, Gerber, NC-Drill.
Chương 3: Thi công, lắp đặt và căn chỉnh máy CNC 3 trục điêu khắc gỗ 3D
Chương 3 trình bày các bước thi công và quy trình hiệu chỉnh kỹ thuật:
- Lắp ráp và căn chỉnh cơ khí: Căn chỉnh độ phẳng của bề mặt lắp đường dẫn hướng (Linear guide way); tiến hành lắp ráp 2 sống trượt song song; cân chỉnh dao cắt với trục chính (Spindle); cân chỉnh trục chính với trục Z; cân chỉnh trục Z vuông góc với trục Y; cân chỉnh trục Y vuông góc với trục X; cân chỉnh trục Z vuông góc với mặt phẳng bàn máy nhằm triệt tiêu sai số hình học.
- Thi công đấu nối phần điện: Đấu nối mạch điều khiển trung tâm vi điều khiển PIC18F4550 với máy tính qua cáp USB; kết nối các bộ Driver điều khiển động cơ bước 17SHD60600; đấu nối tín hiệu điều khiển biến tần Spindle; tích hợp mạng dây cảm biến tiệm cận PRD và nút dừng khẩn cấp về mạch trung tâm; hoàn thiện cách điện và nối tiếp địa toàn bộ khung vỏ máy.
Chương 4: Thực hiện gia công sản phẩm trên máy CNC của đề tài
Chương này mô tả quy trình vận hành và kết quả thực nghiệm cắt gọt sản phẩm tranh gỗ 3D theo 3 bước:
- Nhập dữ liệu gia công: Chuyển đổi bản vẽ mỹ thuật sang tập tin mã G-code (*.nc) từ phần mềm CAM và nạp vào phần mềm USB Controller.
- Gá đặt phôi và thiết lập gốc tọa độ: Phôi gỗ được kẹp chặt lên rãnh bàn máy bằng vít kẹp; người vận hành dùng chức năng Jog trên phần mềm để di chuyển đầu dao về vị trí gốc phôi mong muốn và thiết lập tọa độ $X=0, Y=0, Z=0$.
- Vận hành cắt gọt: Nhấn nút Start trên giao diện điều khiển để máy tự động thực thi chu trình bóc tách vật liệu theo mã lệnh; hoàn thành các mẫu sản phẩm điêu khắc nổi/chìm 3D trên gỗ theo đúng biên dạng thiết kế.
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Hệ thống máy CNC 3 trục được xây dựng là một tổ hợp cơ điện tử hoàn chỉnh, kết hợp đồng bộ giữa kết cấu cơ khí chính xác, phần cứng điều khiển số và phần mềm điều khiển trên máy tính.
| Hạng mục hệ thống |
Thành phần kỹ thuật |
Quy cách / Thông số chi tiết |
| Kết cấu cơ khí |
Khung máy & Bàn máy |
Thép C45 (0.45% C), bàn máy kích thước trong lòng $80\text{ cm} \times 120\text{ cm}$ ghép từ tấm gang đúc dày 1 cm có rãnh chờ kẹp phôi. |
|
Phạm vi gia công |
Khổ làm việc hiệu dụng $600\text{ mm} \times 800\text{ mm}$, hành trình trục X đạt 80 cm, trục Y đạt 60 cm. |
|
Dẫn hướng & Truyền động |
Tổ hợp ray trượt tròn và con trượt tròn (ray X dài 120 cm); Trục vít me đai ốc bi TBI 12 bước 4 (Đài Loan), đường kính trục 12 mm, bước ren 4 mm. |
| Cụm trục chính |
Động cơ Spindle |
ChangSheng GDZ-80-1.5, công suất 1.5 kW, 220 VAC (qua biến tần), dòng 5 A, tốc độ tối đa 24.000 vòng/phút, làm mát bằng nước. |
|
Đầu gá & Dao cắt |
Đầu gá HSK dòng E/F, đầu kẹp ER11; Dao phay ngón/cầu $\varnothing 1 - 20\text{ mm}$ phủ TiC/TiN/TiAlN (PVD/CVD). |
| Phần cứng điều khiển |
Động cơ truyền động |
3 động cơ bước 17SHD60600 (NEMA 17, Hybrid, góc bước $1.8^\circ$, mô-men $600\text{ mN}\cdot\text{m}$, dài 60 mm). |
|
Bộ điều khiển trung tâm |
Vi điều khiển Microchip PIC18F4550, kết nối máy tính qua chuẩn USB, xuất xung điều khiển Driver động cơ bước và biến tần. |
|
Độ phân giải gia công |
$0.01\text{ mm}$ (ứng với chế độ điều khiển nửa bước $0.9^\circ/\text{xung}$, 400 xung/vòng qua vít me bước 4 mm). |
| Bảo vệ & An toàn |
Khí cụ & Cảm biến |
Aptomat dòng cực đại 1 pha 220V/15A; Cảm biến tiệm cận Autonics PRD Series (IP67) tại các cữ hành trình; Nút Emergency Stop tiếp điểm NC; Dây nối đất tiếp địa. |
| Phần mềm điều khiển |
Giao diện & Mã lệnh |
USB Controller (PLANET USB CNC), hỗ trợ 4 trục, tần số xung nhịp 25 kHz (100 kHz đơn trục), đọc mã G chuẩn EIA-274-D và mã mở rộng CAM, giao tiếp qua USB. |
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể sau:
- Chế tạo thành công mô hình máy CNC 3 trục hoàn chỉnh với kết cấu vững chắc từ thép C45 và mặt bàn gang đúc, vùng làm việc đạt $600\text{ mm} \times 800\text{ mm}$.
- Tích hợp thành công mạch điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển PIC18F4550 kết nối máy tính qua cổng USB, điều khiển chính xác 3 động cơ bước NEMA 17 qua bộ Driver và điều khiển Spindle 1.5 kW đạt tốc độ 24.000 vòng/phút.
- Đạt độ phân giải gia công lý thuyết $0.01\text{ mm}$ trên các trục tọa độ khi điều khiển ở chế độ nửa bước kết hợp vít me bi bước 4 mm.
- Xây dựng hệ thống an toàn đa tầng gồm aptomat bảo vệ quá tải/ngắn mạch 15A, cảm biến tiệm cận PRD Series giới hạn hành trình trục và nút dừng khẩn cấp ngắt mạch nguồn.
- Ứng dụng thành công phần mềm USB Controller để nhận diện tệp G-code từ các phần mềm CAD/CAM, điều khiển máy tự động gia công hoàn chỉnh các sản phẩm tranh điêu khắc gỗ 3D thực tế đạt độ sắc nét và tính thẩm mỹ.
Về mặt đóng góp, đề tài đã chứng minh khả năng tự chủ nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo máy CNC chuyên dụng cho điêu khắc gỗ 3D quy mô nhỏ dựa trên các linh kiện điện tử và cơ khí sẵn có trên thị trường, giúp tối ưu hóa chi phí chế tạo so với các dòng máy công nghiệp nhập khẩu.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong đồ án, các hạn chế và hướng phát triển tiếp theo gồm:
- Hạn chế: Hệ thống truyền động sử dụng động cơ bước điều khiển mạch hở (open-loop), chưa tích hợp thiết bị hồi tiếp vị trí (Encoder) ở đầu trục để giám sát và bù trừ sai số bước thực tế. Kết cấu dẫn hướng sử dụng ray trượt tròn có độ cứng vững và khả năng chịu tải thấp hơn so với ray trượt vuông công nghiệp. Phạm vi gia công của máy chỉ giới hạn cho vật liệu phi kim (gỗ, nhựa, phíp), chưa gia công được các vật liệu kim loại nặng hoặc đá.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Nâng cấp hệ thống truyền động sang động cơ AC Servo hoặc bổ sung cảm biến Encoder hồi tiếp kín cho động cơ bước để nâng cao độ tin cậy vị trí; nâng cấp hệ dẫn hướng sang ray trượt vuông chịu tải lớn; nghiên cứu mở rộng máy lên hệ thống 4 trục hoặc 5 trục (tích hợp bàn xoay hoặc đầu xoay) để gia công các chi tiết tượng điêu khắc 3D phức tạp nhiều mặt.
Giá trị tham khảo
Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:
- Sinh viên và học viên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Kỹ thuật Chế tạo máy đang thực hiện các đồ án thiết kế hệ thống điều khiển số hoặc chế tạo máy CNC.
- Các kỹ sư, xưởng chế tạo cơ khí nhỏ muốn tự thiết kế mô hình máy phay/khắc CNC cỡ nhỏ phục vụ điêu khắc gỗ, cắt mica, phíp mạch in hoặc gia công vật liệu phi kim.
- Nội dung đáng giá nhất để tham khảo là phương pháp tính toán động cơ bước - tỉ số truyền vít me, phương pháp tính chọn khí cụ bảo vệ điện, giải pháp thiết kế mạch vi điều khiển PIC18F4550 giao tiếp USB và quy trình thực tế căn chỉnh hình học cơ khí giữa các trục $X, Y, Z$.
Câu hỏi thường gặp
1. Khổ làm việc hiệu dụng và vật liệu gia công của máy CNC trong đồ án là gì?
Máy có khổ làm việc hiệu dụng là $600\text{ mm} \times 800\text{ mm}$, mặt bàn máy kích thước lọt lòng $80\text{ cm} \times 120\text{ cm}$. Vật liệu gia công chính là gỗ, ngoài ra có thể gia công nhựa, phíp và các vật liệu phi kim khác (không gia công đá).
2. Động cơ bước và trục vít me được lựa chọn có thông số kỹ thuật như thế nào?
Các trục $X, Y, Z$ sử dụng động cơ bước 17SHD60600 chuẩn NEMA 17 (góc bước $1.8^\circ$, chiều dài thân 60 mm, lực kéo $600\text{ mN}\cdot\text{m}$). Cơ cấu truyền động sử dụng trục vít me đai ốc bi TBI 12 bước 4 xuất xứ Đài Loan (đường kính trục 12 mm, bước ren 4 mm).
3. Độ phân giải gia công 0.01 mm của hệ thống được tính toán như thế nào?
Trục vít me có bước ren $a = 4\text{ mm}$. Động cơ bước có góc bước cơ bản $1.8^\circ$ ($200\text{ bước/vòng}$) và được điều khiển ở chế độ nửa bước ($0.9^\circ/\text{xung}$ tương đương $400\text{ xung/vòng}$). Quãng đường dịch chuyển tuyến tính trên mỗi xung điều khiển là $l = \frac{4\text{ mm}}{400} = 0.01\text{ mm}$.
4. Động cơ trục chính (Spindle) của máy có thông số kỹ thuật ra sao?
Máy sử dụng động cơ dao cắt ChangSheng GDZ-80-1.5 công suất 1.5 kW, điện áp 220 VAC nối qua đầu ra biến tần, dòng định mức 5 A, tốc độ quay tối đa 24.000 vòng/phút, đường kính thân 80 mm, chiều dài 188 mm, đầu kẹp dao chuẩn ER11 và được làm mát bằng nước.
5. Vi điều khiển và phần mềm điều khiển nào được sử dụng để vận hành máy?
Hệ thống sử dụng vi điều khiển Microchip PIC18F4550 làm mạch điều khiển trung tâm kết nối với máy tính qua cổng USB. Phần mềm điều khiển trên máy tính là phần mềm USB Controller (của hãng PLANET USB CNC), hỗ trợ xuất xung điều khiển 4 trục với tần số 25 kHz và nhận diện đầy đủ các định dạng mã G chuẩn EIA-274-D cũng như mã G mở rộng từ các phần mềm CAM.
Kết luận
Đồ án "Nghiên cứu thiết kế và ứng dụng máy CNC trong điêu khắc gỗ 3D" của sinh viên Nguyễn Đình Đạt đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế, chế tạo và vận hành một hệ thống máy phay/khắc CNC 3 trục khổ $600\text{ mm} \times 800\text{ mm}$. Tác giả đã kết hợp chặt chẽ giữa tính toán cơ khí (khung thép C45, bàn gang đúc, vít me bi TBI bước 4), tính toán điện - điều khiển (động cơ bước NEMA 17, Spindle 1.5 kW tốc độ 24.000 v/ph, vi điều khiển PIC18F4550) và ứng dụng phần mềm USB Controller. Kết quả thực nghiệm gia công thành công các mẫu tranh gỗ 3D với độ phân giải lý thuyết 0.01 mm khẳng định tính đúng đắn của phương pháp thiết kế và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài trong lĩnh vực cơ điện tử tự động hóa.
