Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lịch sử phát triển của ngành cơ khí chế tạo, các phương pháp gia công truyền thống trên máy công cụ vạn năng (máy tiện cơ, máy phay cơ) bộc lộ nhiều hạn chế về năng suất, thời gian chuẩn bị và phụ thuộc trực tiếp vào tay nghề của người thợ. Việc gia công các chi tiết có biên dạng hình học phức tạp trên máy cơ đòi hỏi nhiều công đoạn gá đặt, dễ phát sinh sai số tích lũy, tạo ra lượng phế phẩm lớn và khó đảm bảo tính đồng đều trong sản xuất hàng loạt.

Sự phát triển của công nghệ điều khiển số (Computer Numerical Control - CNC) đã tạo ra bước ngoặt lớn trong tự động hóa sản xuất. Nhờ tích hợp máy tính vào quá trình xử lý dữ liệu và điều khiển chuyển động theo mã lệnh G-code (tiêu chuẩn EIA-274-D), máy CNC mang lại độ chính xác cao, khả năng lặp lại tối ưu và tính linh hoạt trong việc thay đổi quy trình sản xuất theo mô hình CAD/CAM/CIM.

Tại Việt Nam, nhu cầu ứng dụng và làm chủ thiết bị CNC trong sản xuất công nghiệp cũng như đào tạo kỹ thuật ngày càng gia tăng. Phần lớn máy phay CNC công nghiệp trên thị trường được nhập khẩu từ Đài Loan, Nhật Bản, Đức hoặc Trung Quốc với hệ điều khiển của các hãng như FANUC, MITSUBISHI, dẫn đến giá thành đầu tư rất cao. Tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí – Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ, trang thiết bị phục vụ sinh viên thực hành, thực tập gia công thực tế trên máy CNC còn hạn chế, chủ yếu dừng lại ở các phần mềm mô phỏng ảo. Từ thực tiễn đó, đề tài "Thiết kế chế tạo máy phay CNC 3 trục" do sinh viên Đặng Hoài Bảo thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Đường Khánh Sơn nhằm mục tiêu làm chủ quy trình tính toán, thiết kế, tích hợp và chế tạo một mô hình máy phay CNC 3 trục thực tế có chi phí thấp, phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan các phương án kết cấu máy CNC và nguyên lý điều khiển số.
  2. Nghiên cứu phương pháp xuất G-code từ phần mềm Autodesk Inventor CAM phục vụ gia công.
  3. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động và phương pháp cấu hình phần mềm điều khiển Mach3.
  4. Nghiên cứu ứng dụng bo mạch điều khiển Mach3 USB V2 trong việc xuất tín hiệu điều khiển chuyển động.
  5. Nghiên cứu phương pháp xây dựng mô hình 3D toàn diện của máy trên phần mềm Autodesk Inventor.
  6. Tính toán, lựa chọn động cơ truyền động trục chính (Spindle) và động cơ bước cho các trục tọa độ.
  7. Tính toán, lựa chọn hệ thống dẫn hướng tuyến tính (ray trượt) và hệ thống truyền động vít me bi phù hợp tải trọng.
  8. Thiết kế, lắp đặt tủ điện điều khiển, biến tần và các thiết bị an toàn, ngoại vi.
  9. Chế tạo mô hình thực tế, lắp ráp hoàn chỉnh và chạy thực nghiệm gia công trên các vật liệu (gỗ, mica, nhôm) để đánh giá sai số và độ ổn định.

Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cơ khí và hệ thống điện – điều khiển của máy phay CNC 3 trục.
  • Phạm vi không gian: Vùng làm việc hữu ích của máy đạt kích thước $350\text{ mm} \times 600\text{ mm} \times 125\text{ mm}$.
  • Vật liệu gia công thử nghiệm: Gỗ, nhựa mica và nhôm.
  • Thời gian thực hiện: Từ ngày 26/01/2022 đến ngày 19/06/2022 tại Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ với sự hỗ trợ về xưởng thực hành của Công ty TNHH Thương mại Dịch vụ INNOSPACE.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi

  • Nguyên lý cắt gọt kim loại: Ứng dụng các công thức tính toán vận tốc cắt ($v$), lượng chạy dao ($s$), chiều sâu cắt ($t$), lực cắt tiếp tuyến ($P_z$) và các lực thành phần ($P_h, P_v, P_y, P_x$) theo lý thuyết nguyên lý cắt gọt cơ khí truyền thống để xác định tải trọng tác dụng lên hệ thống truyền động và kết cấu máy.
  • Lý thuyết điều khiển số (NC/CNC): Khái niệm về hệ thống điều khiển vị trí, mã lệnh G-code theo tiêu chuẩn EIA-274-D, cấu trúc điều khiển vòng hở sử dụng động cơ bước (Stepper Motor) và phát xung bước/hướng (Step/Dir).
  • Lý thuyết truyền động cơ khí chính xác: Nguyên lý chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến thông qua cơ cấu vít me bi (Ball screw) với ma sát lăn, giảm tối đa khe hở dọc trục và hiện tượng trượt tự do.

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp tài liệu chuyên ngành về thiết kế chi tiết máy, công nghệ chế tạo máy, lý thuyết dao cắt gọt, tài liệu kỹ thuật của các nhà sản xuất linh kiện cơ điện tử (TBI MOTION, PMI, THK, Leadshine, Delta).
  2. Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng số (CAD/CAE):
    • Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để dựng hình 3D toàn bộ các chi tiết máy, cụm trục X, Y, Z, khung chân đế và lắp ráp mô hình hoàn chỉnh.
    • Ứng dụng công cụ Stress Analysis trên Inventor để mô phỏng phân tích ứng suất và chuyển vị của khung kết cấu chịu lực dưới tác dụng của tải trọng gia công.
  3. Phương pháp tính toán kỹ thuật: Sử dụng công cụ phần mềm tính toán chuyên dụng FASTECH kết hợp công thức toán học để tính mô-men xoắn, quán tính tải, tỷ số quán tính và lựa chọn chính xác mã động cơ bước.
  4. Phương pháp lập trình gia công (CAM): Khai báo phôi, dao cụ, thiết lập thông số công nghệ cắt và mô phỏng đường chạy dao trên Inventor CAM, sau đó sử dụng bộ hậu xử lý (Post Processor) để trích xuất file G-code nạp vào phần mềm điều khiển.
  5. Phương pháp thực nghiệm chế tạo: Gia công các chi tiết khung máy, lắp ráp cơ khí chính xác, đấu nối tủ điện điều khiển, cài đặt thông số phần mềm Mach3 và tiến hành phay các biên dạng hình học tiêu chuẩn (hình vuông, hình tròn) trên thực tế để đo kiểm kích thước.

Thiết kế và triển khai

Phân tích và lựa chọn phương án kết cấu cơ khí

Tác giả đã tiến hành khảo sát và so sánh 3 cấu hình máy phay CNC phổ biến:

Tiêu chí Phương án 1: Phôi cố định, X-Y-Z di chuyển (Dạng Router) Phương án 2: Phôi di chuyển theo Y, dao di chuyển theo X-Z (Dạng H-Frame) Phương án 3: Trục Z cố định, phôi di chuyển X-Y (Dạng C-Frame)
Đặc điểm chuyển động Bàn máy cố định, cụm trục X-Y-Z di chuyển dọc theo phôi Bàn máy mang phôi trượt theo trục Y, đầu cắt di chuyển trên trục X và Z Cụm đầu trục chính cố định theo phương ngang, bàn máy di chuyển cả hai phương X-Y
Không gian gia công Tối đa hóa diện tích làm việc trên toàn bộ bàn máy Bị giới hạn bởi hành trình dịch chuyển của bàn máy trục Y Vùng làm việc bị thu hẹp do không gian dịch chuyển bàn máy
Ảnh hưởng tải trọng phôi Không phụ thuộc vào khối lượng phôi, phôi nặng đặt tĩnh Khối lượng phôi lớn gây quán tính và sai lệch lên động cơ trục Y Khối lượng phôi lớn gây quá tải cho cả 2 cụm động cơ trục X và Y
Đánh giá lựa chọn Được chọn: Thích hợp cho máy đa năng gia công phôi tấm, vùng làm việc rộng ($350\text{ mm} \times 600\text{ mm} \times 125\text{ mm}$) Loại bỏ do cụm trục X chịu tải lớn từ trục Z dễ gây hiện tượng lật trục Loại bỏ do kết cấu cồng kềnh, giảm hiệu suất diện tích

Tính toán và thông số kỹ thuật hệ thống cơ khí

  1. Động cơ trục chính (Spindle):
    • Lựa chọn Spindle làm mát bằng nước công suất $1.5\text{ kW}$, điện áp 3 pha 220VAC (qua biến tần), dòng định mức $7\text{ A}$, tốc độ quay cực đại $24.000\text{ rpm}$, tần số tối đa $400\text{ Hz}$, đầu kẹp dao tiêu chuẩn ER11, khối lượng $4\text{ kg}$.
  2. Bộ truyền vít me bi:
    • Trục Z: Chọn vít me bi TBI MOTION mã hiệu SFNU01605-4, đường kính trục $16\text{ mm}$, bước vít $p = 5\text{ mm}$, tổng chiều dài $L = 271\text{ mm}$, tải trọng động $C_a = 1380\text{ kgf}$ ($13.800\text{ N}$). Tuổi thọ tính toán đạt $L_t = 37.109\text{ giờ} > 10.000\text{ giờ}$ tiêu chuẩn; tốc độ giới hạn đạt $23.856\text{ rpm} > 2.000\text{ rpm}$ thiết kế.
    • Trục X: Chọn vít me bi TBI MOTION mã hiệu SFNU02510-4, đường kính trục $25\text{ mm}$, bước vít $p = 10\text{ mm}$, tổng chiều dài $L = 571\text{ mm}$, tải trọng động $C_a = 2954\text{ kgf}$ ($29.540\text{ N}$).
    • Gối đỡ trục: Sử dụng bộ gối đỡ tiêu chuẩn BK (đầu cố định) và BF (đầu tự do) để định vị vít me bi.
  3. Thanh trượt dẫn hướng: Sử dụng hệ thống ray trượt vuông và con trượt bi của các hãng THK và PMI, đảm bảo độ cứng vững, khử độ rơ và chịu được mô-men uốn đa hướng khi cắt gọt.
  4. Khung máy và bàn máy: Khung đế chế tạo bằng thép hộp $40 \times 80\text{ mm}$ liên kết hàn vững chắc; mặt bàn gia công sử dụng tấm nhôm định hình chuyên dụng cho máy CNC rãnh T giúp gá kẹp phôi linh hoạt.

Thiết kế hệ thống điện và điều khiển

  • Bo mạch điều khiển: Sử dụng bo mạch Mach3 USB V2 kết nối với máy tính qua cổng USB, có khả năng phát xung điều khiển độc lập cho 4 trục, tích hợp đầu vào đọc tín hiệu công tắc hành trình, nút dừng khẩn cấp và đầu ra điều khiển biến tần qua điện áp analog 0–10V.
  • Bộ điều khiển động cơ bước (Driver & Step Motor): Động cơ bước Leadshine mã hiệu 57CM23 kết hợp bộ điều khiển vi bước (Microstep Driver), cấu hình phân bước đảm bảo độ phân giải di chuyển cao.
  • Hệ thống điều khiển tốc độ trục chính: Biến tần Delta VFD-M công suất $1.5\text{ kW}$ điều khiển động cơ Spindle vô cấp thông qua tín hiệu tần số $0 - 400\text{ Hz}$.
  • Thiết bị phụ trợ: Nút nhấn dừng khẩn cấp (Emergency Stop), nút chuyển mạch ON/OFF nguồn, công tắc giới hạn hành trình (Limit Switch) trên cả 3 trục, hệ thống quạt tản nhiệt $12\text{V}$ cho tủ điện và tay cầm điều khiển ngoài Xbox 360 tích hợp qua plugin Mach3 giúp người vận hành set tọa độ gốc gia công (Zero point) nhanh chóng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương I hệ thống hóa toàn diện các khái niệm cơ bản về điều khiển tự động, phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ từ điều khiển truyền thống (theo hành trình, thời gian, cữ chặn) đến điều khiển số (NC, CNC). Tác giả trình bày lịch sử phát triển của máy công cụ thế giới từ phát minh máy tiện của Henry Maudslay (1800), máy phay của Eli Whitney (1818), máy kiểu Thụy Sĩ (Swiss type), đến những đóng góp mang tính nền tảng của John Parsons và Học viện MIT giai đoạn 1949–1952 với chiếc máy phay Cincinnati Hydrotel điều khiển bằng băng đục lỗ và sự ra đời của ngôn ngữ APT năm 1958.

Tại Việt Nam, công nghệ CNC được tiếp cận từ sau năm 1991 qua các dự án chuyển giao công nghệ chế tạo khuôn mẫu. Chương này cũng tiến hành khảo sát, đánh giá các đồ án chế tạo máy CNC trước đó của sinh viên Trường Cao đẳng Nghề Bách Khoa Hà Nội (mô hình năm 2018 dùng khung nhựa PVC, bàn gỗ, động cơ DC 885 có độ cứng vững thấp, dễ rung rơ) và Đại học Bách Khoa Hà Nội (dùng máy soi gỗ cầm tay, dẫn hướng trục X chưa đồng bộ giữa thanh trượt tròn và ray vuông). Qua đó, tác giả rút ra các kinh nghiệm thiết kế then chốt: phải dùng khung kim loại (thép hộp/nhôm đúc), mặt bàn nhôm rãnh T chuyên dụng, ray trượt vuông đồng bộ và Spindle công suất lớn làm mát bằng nước.

Chương II: Tính toán và thiết kế cơ khí

Chương II tập trung giải quyết toàn bộ các bài toán kỹ thuật cơ khí và điện điều khiển:

  • Phân tích và lựa chọn phương án kết cấu dạng Router (phôi cố định, 3 trục X-Y-Z di chuyển).
  • Tính toán chế độ cắt khi phay vật liệu nhôm: xác định vận tốc cắt $V$, lượng chạy dao $S_z$, chiều sâu cắt $t$, chiều rộng cắt $B$, tính ra lực cắt chính $P_z = 317\text{ N}$ và các lực thành phần $P_h = 79.3\text{ N}$, $P_v = 301.2\text{ N}$, $P_y = 111\text{ N}$, $P_x = 164.8\text{ N}$, từ đó chọn công suất Spindle $1.5\text{ kW}$.
  • Tính toán bền, kiểm tra tải trọng tĩnh ($C_0$), tải trọng động ($C_a$), tuổi thọ làm việc ($L_t$) và vận tốc tới hạn ($n$) cho các trục vít me bi TBI MOTION trục Z (1605) và trục X (2510).
  • Lựa chọn hệ thống dẫn hướng ray trượt THK/PMI và gối đỡ vít me BK/BF.
  • Dùng phần mềm FASTECH tính toán lựa chọn động cơ bước Leadshine 57CM23 đáp ứng mô-men và quán tính tải.
  • Thiết kế 3D hoàn chỉnh trên Autodesk Inventor; tiến hành phân tích phần tử hữu hạn (FEA) kiểm tra chuyển vị và ứng suất uốn của khung thép hộp $40 \times 80\text{ mm}$ dưới tải trọng tĩnh và động.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đấu nối tủ điện điều khiển gồm mạch Mach3 USB V2, biến tần Delta VFD-M, Driver động cơ bước và các rơ-le an toàn.

Chương III: Chế tạo và thực nghiệm

Chương III trình bày quá trình hiện thực hóa mô hình từ bản vẽ thiết kế đến sản phẩm thực tế:

  • Gia công các chi tiết cơ khí và tiến hành lắp ráp cụm trục Z, cụm trục X-Y lên thân khung máy.
  • Bố trí linh kiện và đấu nối dây dẫn trong tủ điện điều khiển công nghiệp.
  • Cài đặt cấu hình phần mềm Mach3: thiết lập hệ đơn vị (mm), cấu hình chân xuất xung Motor Outputs, cài đặt giới hạn hành trình (Soft Limits / Limit Switches), thiết lập hệ số xung (Steps per Unit) cho từng trục động cơ bước.
  • Cài đặt plugin và cấu hình tay cầm chơi game Xbox 360 phục vụ thao tác Jogging và set gốc phôi trực quan.
  • Quy trình lập trình gia công trên Autodesk Inventor CAM: tạo mô hình phôi 3D, chọn dao cắt, lập trình quỹ đạo chạy dao thô/tinh, khai báo mặt phẳng an toàn, tốc độ tiến dao, chiều sâu cắt mỗi lớp và xuất chương trình G-code qua Post Processor.
  • Tiến hành thực nghiệm cắt/phay các mẫu hình học cơ bản (hình vuông và hình tròn) trên 3 loại vật liệu: gỗ tự nhiên, nhựa mica và phôi nhôm tấm.

Chương IV: Kết quả và kiến nghị

Chương IV tổng kết các kết quả đạt được về mặt thông số hình học, sai số đo đạc thực tế của sản phẩm sau gia công, đánh giá mức độ ổn định của hệ thống cơ khí và tủ điện, đồng thời chỉ ra các điểm còn tồn tại để kiến nghị phương án nâng cấp, phát triển máy trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật và số liệu thực nghiệm

Đề tài đã chế tạo thành công máy phay CNC 3 trục hoạt động hoàn chỉnh với các thông số kỹ thuật thực tế:

  • Kích thước vùng gia công hữu ích: $350\text{ mm} \times 600\text{ mm} \times 125\text{ mm}$.
  • Sai số gia công: Đạt độ chính xác trong phạm vi sai số mục tiêu $0.1\text{ mm}$.
  • Hệ thống điều khiển: Giao tiếp ổn định qua giao thức USB (mạch Mach3 USB V2), không xảy ra hiện tượng mất xung hay trễ lệnh trong quá trình chạy chương trình.
  • Khả năng gia công: Máy cắt gọt êm, bề mặt sản phẩm đạt độ bóng tốt trên cả 3 loại vật liệu thực nghiệm (gỗ, nhựa mica và nhôm).

Đóng góp của đề tài

  1. Làm chủ quy trình thiết kế – chế tạo: Kết hợp thành công giữa thiết kế cơ khí 3D (Autodesk Inventor), phân tích mô phỏng động học/ứng suất, tính toán truyền động chính xác và lập trình tự động hóa CAM.
  2. Giá trị kinh tế và đào tạo: Tạo ra một mô hình máy CNC mini với chi phí chế tạo thấp nhưng đáp ứng đầy đủ tính năng công nghiệp cơ bản, phục vụ trực tiếp cho sinh viên ngành Cơ điện tử và Kỹ thuật Cơ khí thực hành môn học CAD/CAM/CNC, thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết mô phỏng và thực tế sản xuất.
  3. Cải tiến giao diện vận hành: Tích hợp thành công tay cầm Xbox 360 qua giao tiếp phần mềm Mach3, giúp việc căn chỉnh dao và gá đặt phôi trở nên thuận tiện và trực quan hơn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của mô hình

  • Hệ điều khiển vòng hở: Hệ thống sử dụng động cơ bước không có phản hồi encoder (vòng hở), do đó nếu xảy ra hiện tượng kẹt dao hoặc quá tải đột ngột có thể dẫn đến mất bước (lost steps) làm sai lệch kích thước mà hệ thống không tự bù sai số được.
  • Tốc độ thay dao: Chưa trang bị đài dao tự động (Auto Tool Changer - ATC); việc thay dao giữa các nguyên công cắt thô và phay tinh vẫn phải thực hiện thủ công, làm tăng thời gian gia công tổng thể.
  • Hệ thống bôi trơn và tưới nguội: Mới chỉ áp dụng làm mát Spindle bằng nước tuần hoàn kín, chưa tích hợp hệ thống vòi phun dung dịch tưới nguội/bôi trơn chuyên dụng tại mũi cắt khi gia công kim loại nặng.

Hướng nghiên cứu tiếp

  1. Nâng cấp hệ thống động cơ bước sang động cơ bước có phản hồi vòng kín (Closed-loop Stepper) hoặc động cơ AC Servo để triệt tiêu hoàn toàn sai số mất bước và nâng cao tốc độ chạy dao không tải (Rapid traverse).
  2. Thiết kế và tích hợp cơ cấu thay dao tự động (ATC) dạng tang trống hoặc dạng thẳng để tối ưu hóa quy trình gia công nhiều nguyên công.
  3. Bổ sung hệ thống tưới nguội dạng sương dầu (Mist Coolant) và hệ thống máng thu gom phoi, che chắn bụi phay bảo vệ cụm ray trượt và vít me bi.

Giá trị tham khảo

Báo cáo luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cao đối với:

  • Sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí, Kỹ thuật Tự động hóa: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về chu trình tính toán thiết kế máy công cụ, từ khâu xác định chế độ cắt, chọn Spindle, tính toán bền và tuổi thọ vít me bi đến việc lựa chọn động cơ truyền động.
  • Người làm đồ án, dự án chế tạo máy CNC mini/công nghiệp: Cung cấp tài liệu tra cứu chi tiết về cách đấu nối mạch Mach3 USB V2, cấu hình biến tần Delta VFD-M, phương pháp thiết lập thông số trong Mach3 và quy trình xuất G-code từ Autodesk Inventor CAM.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả lại lựa chọn kết cấu máy dạng Router (phôi cố định, X-Y-Z di chuyển) thay vì dạng C-Frame hay H-Frame?

Tác giả chọn kết cấu dạng Router vì đối với máy phay mini phục vụ phay phôi tấm và vật liệu đa dạng, kết cấu này giúp tối ưu hóa không gian bàn máy, cho phép vùng gia công đạt kích thước tối đa ($350 \times 600 \times 125\text{ mm}$). Việc để phôi nằm cố định trên bàn máy giúp triệt tiêu quán tính của phôi khi bàn máy chuyển động, tránh việc động cơ phải mang tải nặng khi phay các khối phôi có khối lượng lớn.

2. Các thông số kỹ thuật chính của cụm trục chính (Spindle) được lựa chọn trong đề tài là gì?

Cụm trục chính được trang bị động cơ Spindle của Đài Loan làm mát bằng nước với các thông số: công suất $1.5\text{ kW}$, điện áp 220VAC (hoặc 380V qua biến tần), dòng điện định mức $7\text{ A}$, tốc độ quay tối đa $24.000\text{ rpm}$, tần số hoạt động $400\text{ Hz}$, sử dụng đầu kẹp dao tiêu chuẩn ER11 và khối lượng cụm trục là $4\text{ kg}$.

3. Vít me bi trên trục Z được lựa chọn theo mã hiệu nào và các chỉ số kiểm tra bền ra sao?

Trục Z sử dụng vít me bi của hãng TBI MOTION mã hiệu SFNU01605-4 với đường kính trục $16\text{ mm}$, bước vít $5\text{ mm}$, chiều dài $L = 271\text{ mm}$ và tải trọng động $C_a = 1380\text{ kgf}$ ($13.800\text{ N}$). Kết quả kiểm tra sơ bộ cho thấy tuổi thọ làm việc tính toán đạt $L_t = 37.109\text{ giờ}$ (vượt yêu cầu thiết kế $10.000\text{ giờ}$) và tốc độ quay cho phép đạt $23.856\text{ rpm}$ (lớn hơn nhiều so với tốc độ làm việc $2.000\text{ rpm}$).

4. Hệ thống điện điều khiển sử dụng những thiết bị trung tâm nào để giao tiếp và điều khiển máy?

Hệ thống sử dụng bo mạch điều khiển giao tiếp máy tính Mach3 USB V2, phần mềm điều khiển Mach3, biến tần Delta VFD-M công suất $1.5\text{ kW}$ để điều khiển tốc độ Spindle, động cơ bước Leadshine 57CM23 đi kèm các bộ điều khiển vi bước (Microstep Driver) cho từng trục, công tắc hành trình giới hạn và bổ sung tay cầm chơi game Xbox 360 để hỗ trợ điều khiển thủ công.

5. Kết quả thực nghiệm gia công của máy trên các loại vật liệu đạt độ chính xác như thế nào?

Máy đã thực nghiệm phay thành công các biên dạng hình học cơ bản (hình vuông, hình tròn) trên 3 loại vật liệu gồm gỗ tự nhiên, nhựa mica và kim loại nhôm. Kết quả đo kiểm kích thước sản phẩm sau gia công đạt mức sai số trong giới hạn mục tiêu đặt ra là $\pm 0.1\text{ mm}$, máy hoạt động ổn định và bề mặt chi tiết gia công đạt độ bóng tốt.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đại học "Thiết kế chế tạo máy phay CNC 3 trục" của sinh viên Đặng Hoài Bảo đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các nhiệm vụ nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đề ra. Tác giả đã tính toán, thiết kế và chế tạo thành công một mô hình máy phay CNC 3 trục hoàn chỉnh với vùng làm việc $350\text{ mm} \times 600\text{ mm} \times 125\text{ mm}$, tích hợp đồng bộ giữa phần mềm CAD/CAM (Autodesk Inventor), hệ điều khiển Mach3 USB V2 và biến tần Delta VFD-M. Kết quả chạy thực nghiệm trên gỗ, mica và nhôm khẳng định máy vận hành ổn định, đạt độ chính xác với sai số dưới $0.1\text{ mm}$, mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho công tác đào tạo, thực hành cơ điện tử tại Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ.