Luận Văn: Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Máy Khắc Laser Ứng Dụng Công Nghệ CNC

• 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 và 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

Mục lục chi tiết

• 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
• 1.1.1. Sơ lược về máy CNC và quá trình phát triển
• 1.1.2. Cơ sở của máy CNC
• 1.1.3. Đặc điểm và phân loại
• 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
• 3.1.1.1. Lựa chọn động cơ
• 3.1.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• 3.1.2. Bộ điều khiển động cơ AC Servo
• 3.1.3. Mạch điều khiển AKZ 250
• 3.1.3.1. Giới thiệu mạch AKZ 250
• 3.1.3.2. Đặc điểm của mạch AKZ 250
• 3.1.4. Trục chính và điều khiển tốc độ trục chính
• 3.1.5. 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

Tóm tắt

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 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 được trang bị hệ thống đo lường và điều khiển số, cho phép gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao. Phần này cũng đề cập đến các đặc điểm và phân loại máy CNC dựa trên phương pháp truyền động, hệ thống định vị, và số trục điều khiển.

1.1. Lịch sử phát triển máy CNC

Máy CNC ra đời từ nhu cầu gia công chính xác trong lĩnh vực quân sự và hàng không. Ban đầu, máy CNC sử dụng hệ thống điều khiển số đơn giản, nhưng với sự phát triển của công nghệ vi xử lý, khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu của máy CNC đã được cải thiện đáng kể. Hiện nay, máy CNC được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy tự động hóa, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

1.2. Cơ sở kỹ thuật của máy CNC

Các máy CNC được trang bị hệ thống đo lường vị trí chính xác, cho phép xác định tọa độ của bàn máy và dụng cụ cắt. Hệ thống điều khiển CNC xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển chuyển động của các trục theo hệ tọa độ Descartes. Điều này đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình gia công.

II. Công nghệ máy CNC ứng dụng tia Laser

Phần này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ Laser trong máy CNC. Công nghệ Laser mang lại nhiều ưu điểm như khả năng gia công chính xác, tốc độ cao, và không cần tiếp xúc trực tiếp với vật liệu. Tuy nhiên, việc sử dụng Laser cũng đòi hỏi các biện pháp an toàn nghiêm ngặt để tránh nguy hiểm cho người vận hành. Phần này cũng giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy Laser, cũng như các ứng dụng của Laser trong gia công công nghiệp.

2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Laser

Máy Laser bao gồm buồng cộng hưởng, nguồn nuôi, và hệ thống dẫn quang. Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất Laser, có khả năng khuếch đại ánh sáng thông qua phát xạ cưỡng bức. Khi các photon va chạm với hoạt chất, chúng được khuếch đại và tạo thành chùm tia Laser. Tính chất của Laser phụ thuộc vào hoạt chất được sử dụng.

2.2. Ứng dụng của Laser trong máy CNC

Công nghệ Laser được ứng dụng rộng rãi trong máy CNC để gia công các vật liệu như kim loại, nhựa, và gỗ. Laser cho phép gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao và tốc độ nhanh. Ngoài ra, Laser còn được sử dụng trong các lĩnh vực như y tế, quân sự, và công nghiệp điện tử.

III. Thiết kế và chế tạo máy khắc Laser CNC

Phần này trình bày quá trình thiết kế và chế tạo máy khắc Laser CNC 2 trục. Máy khắc Laser CNC được thiết kế với hệ thống điều khiển đơn giản, sử dụng động cơ bước và vi điều khiển Arduino. Máy có khả năng khắc các chi tiết trên vật liệu như gỗ, nhựa, và kim loại mỏng. Phần này cũng đề cập đến các ưu điểm và nhược điểm của máy khắc Laser CNC so với các máy CNC truyền thống.

3.1. Thiết kế hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển của máy khắc Laser CNC bao gồm vi điều khiển Arduino, driver động cơ bước, và mạch điều khiển trung tâm. Vi điều khiển Arduino được lập trình để điều khiển chuyển động của các trục X và Y, đồng thời điều khiển hoạt động của Laser. Hệ thống này đảm bảo độ chính xác và linh hoạt trong quá trình khắc.

3.2. Xây dựng mô hình máy khắc Laser CNC

Mô hình máy khắc Laser CNC được xây dựng với các thành phần chính như khung máy, ray trượt, động cơ bước, và đầu Laser. Máy được thiết kế để đơn giản hóa quá trình gia công, giảm chi phí sản xuất, và tăng tính ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp nhỏ. Mô hình này cũng được tích hợp phần mềm điều khiển nguồn mở, giúp giảm chi phí nghiên cứu và phát triển.