Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo mô hình máy khắc laser CNC ứng dụng công nghệ CNC trong ngành điện tự động công nghiệp

• Tác giả: Hoàng Minh Vũ
• Người hướng dẫn: GS. TSKH Thân Ngọc Hoàn
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình máy khắc Laser ứng dụng công nghệ CNC
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 1.1. Khái quát về các máy công cụ CNC
• 1.2. Nguyên lý vận hành máy công cụ điều khiển số
• 1.2.1. Chương trình gia công một chi tiết
• 1.2.2. Khối điều khiển
• 1.2.3. Điều khiển Logic
• 1.2.4. Cấu trúc các khối chức năng của hệ thống CNC
• 1.2.5. Chuẩn bị chương trình điều khiển cho hệ CNC
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MÁY CNC ỨNG DỤNG TIA LASER
• 2.1. Nhận xét về các máy công cụ CNC cổ điển
• 2.2. Giới thiệu công nghệ tia Laser
• 2.2.1. Cấu tạo máy Laser
• 2.2.2. Cơ chế hoạt động
• 2.2.3. Tính chất của tia laser
• 2.2.4. An toàn trong sử dụng tia Laser
• 2.2.5. Ứng dụng tia laser trong máy công cụ CNC
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÁY KHẮC LASER 2 TRỤC
• 3.1. Nghiên cứu hệ thống điều khiển của máy phay CNC 3 trục tiêu chuẩn
• 3.1.1. Động cơ AC Servo
• 3.1.2. Lựa chọn động cơ
• 3.1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• 3.1.4. Bộ điều khiển động cơ AC Servo
• 3.1.5. Mạch điều khiển AKZ 250
• 3.1.5.1. Giới thiệu mạch AKZ 250
• 3.1.5.2. Đặc điểm của mạch AKZ 250
• 3.1.6. Trục chính và điều khiển tốc độ trục chính
• 3.1.7. Công tắc hành trình
• 3.2. Thiết kế hệ thống điều khiển máy khắc Laser CNC
• 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử hệ thống
• 3.2.2. Driver động cơ bước
• 3.2.3. Vi điều khiển Arduino Nano
• 3.3. Thiết kế mạch điều khiển trung tâm
• 3.3.1. Giới thiệu chức năng mạch điều khiển Laser CNC
• 3.3.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển laser CNC
• 3.3.3. Phần mềm điều khiển máy khắc Laser
• 3.4. Xây dựng mô hình máy khắc CNC 2 trục
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về máy CNC và hệ thống điều khiển

Phần này giới thiệu tổng quan về máy CNC và hệ thống điều khiển, bao gồm lịch sử phát triển, cơ sở kỹ thuật, và phân loại các loại máy CNC. Máy CNC được phát triển từ nhu cầu quân sự và hàng không, với khả năng điều khiển chính xác các quá trình gia công. Các máy CNC hiện đại sử dụng hệ thống điều khiển số để thực hiện các chương trình gia công phức tạp. Phần này cũng đề cập đến các đặc điểm kỹ thuật như số trục điều khiển, phương pháp truyền động, và hệ thống định vị.

1.1. Lịch sử phát triển máy CNC

Máy CNC ra đời từ nhu cầu gia công chính xác trong ngành quân sự và hàng không. Ban đầu, các máy CNC sử dụng hệ thống điều khiển cơ học, sau đó phát triển thành hệ thống điều khiển số với sự hỗ trợ của vi xử lý. Sự phát triển của công nghệ vi xử lý đã giúp máy CNC trở nên mạnh mẽ hơn, với khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu lớn.

1.2. Cơ sở kỹ thuật của máy CNC

Các máy CNC sử dụng hệ thống điều khiển số để điều khiển các trục chuyển động. Hệ thống này bao gồm các cảm biến đo vị trí, bộ điều khiển trung tâm, và các động cơ truyền động. Các trục chuyển động được điều khiển theo hệ tọa độ Descartes, cho phép gia công chính xác các chi tiết phức tạp.

II. Công nghệ máy CNC ứng dụng tia Laser

Phần này tập trung vào việc ứng dụng tia Laser trong máy CNC. Tia Laser được sử dụng để khắc và cắt vật liệu với độ chính xác cao. Công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm như giảm thiểu chi phí, đơn giản hóa thiết kế, và tăng hiệu quả gia công. Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế như chỉ phù hợp với một số loại vật liệu nhất định.

2.1. Giới thiệu công nghệ tia Laser

Tia Laser là công nghệ khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp nhờ độ chính xác và hiệu suất cao. Tia Laser có thể được sử dụng để khắc, cắt, và hàn các vật liệu khác nhau.

2.2. Ứng dụng tia Laser trong máy CNC

Trong máy CNC, tia Laser được sử dụng để khắc và cắt vật liệu với độ chính xác cao. Công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí sản xuất và tăng hiệu quả gia công. Tuy nhiên, nó chỉ phù hợp với một số loại vật liệu nhất định như nhựa, gỗ, và kim loại mỏng.

III. Thiết kế và xây dựng máy khắc Laser CNC

Phần này trình bày quá trình thiết kế và chế tạo máy khắc Laser CNC. Mô hình máy được thiết kế với 2 trục X và Y, sử dụng động cơ bước và vi điều khiển Arduino. Phần cứng và phần mềm được lựa chọn để đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả. Mô hình này được ứng dụng trong ngành điện tự động công nghiệp, mang lại hiệu quả cao trong việc gia công các chi tiết nhỏ.

3.1. Thiết kế hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển của máy khắc Laser CNC được thiết kế dựa trên vi điều khiển Arduino. Hệ thống này bao gồm các driver động cơ bước, mạch điều khiển trung tâm, và phần mềm điều khiển. Việc sử dụng Arduino giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt trong điều khiển.

3.2. Xây dựng mô hình máy khắc Laser CNC

Mô hình máy khắc Laser CNC được xây dựng với 2 trục X và Y, sử dụng động cơ bước và hệ thống ray trượt. Mô hình này được thiết kế để gia công các chi tiết nhỏ với độ chính xác cao. Phần mềm điều khiển được phát triển dựa trên mã nguồn mở, giúp giảm thiểu chi phí phát triển.