I. Thiết kế máy tiện CNC mini tại HCMUTE Tổng quan và Mục tiêu
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế - Chế tạo máy tiện CNC mini" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào thiết kế máy tiện CNC mini và chế tạo máy tiện CNC mini. Đồ án nhằm mục tiêu khẳng định năng lực nội sinh của ngành chế tạo máy công cụ Việt Nam trong việc làm chủ công nghệ CNC mini tự chế. Đề tài hướng đến thiết kế máy tiện CNC mini băng nghiêng thay dao tự động, lập tài liệu công nghệ chế tạo, và chế tạo thực tế máy. Đây là một nỗ lực đáng kể trong bối cảnh phần lớn cơ sở sản xuất cơ khí trong nước vẫn sử dụng máy móc truyền thống, năng suất thấp. Việc nghiên cứu máy tiện CNC mini cũng góp phần giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu máy móc đắt đỏ, bảo trì phức tạp từ nước ngoài. Máy tiện CNC mini HCMUTE được kỳ vọng đáp ứng nhu cầu sản xuất cơ khí trong nước.
1.1 Khó khăn và Thách thức
Đề tài đối mặt nhiều thách thức. Chế tạo máy tiện CNC mini đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về cơ khí, điện tử, và lập trình CNC mini tự chế. Việc thiết kế máy tiện CNC mini bằng SolidWorks hay AutoCAD chỉ là bước đầu. Chế tạo thực tế gặp nhiều khó khăn về vật liệu, gia công chính xác các chi tiết, và hiệu chỉnh hệ thống. Phần mềm thiết kế máy tiện CNC cần được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả. Phần mềm điều khiển máy tiện CNC như Arduino hay GRBL cũng cần được nghiên cứu và tích hợp hiệu quả. Các loại động cơ sử dụng cho mays tiện CNC mini cần lựa chọn phù hợp với công suất và độ chính xác yêu cầu. Vật liệu chế tạo máy tiện CNC mini ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tuổi thọ của máy. An toàn khi sử dụng máy tiện CNC mini cần được đặc biệt chú trọng.
1.2 Ý nghĩa và Ứng dụng
Thành công của đồ án có ý nghĩa quan trọng. Máy tiện CNC mini giá rẻ sẽ hỗ trợ các cơ sở sản xuất nhỏ và vừa, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Đề tài đóng góp vào việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực chế tạo máy. Ứng dụng máy tiện CNC mini trong giáo dục và ứng dụng máy tiện CNC mini trong công nghiệp rất lớn. So sánh máy tiện CNC mini và máy tiện thông thường cho thấy sự vượt trội về năng suất và độ chính xác của máy CNC mini. Lợi ích sử dụng máy tiện CNC mini là rõ ràng: tăng hiệu quả, giảm chi phí, nâng cao năng lực cạnh tranh. Bản vẽ máy tiện CNC mini và hướng dẫn chế tạo máy tiện CNC mini là tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tương tự. Nghiên cứu và phát triển máy tiện CNC mini tại Việt Nam là hướng đi đúng đắn để hiện đại hóa ngành cơ khí.
II. Thiết kế Kỹ thuật và Chế tạo
Phần này trình bày chi tiết quá trình thiết kế máy tiện CNC mini. Các tính toán cơ khí, lựa chọn vật liệu, và quy trình chế tạo được mô tả cụ thể. Hệ trục tọa độ trong máy tiện CNC được thiết lập rõ ràng. Kết cấu cơ bản của một máy tiện CNC được phân tích kỹ lưỡng. Tính toán mô hình lực cắt, thiết kế bộ truyền động, và lựa chọn động cơ được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể. Các bản vẽ kỹ thuật, bao gồm cả bản vẽ máy tiện CNC mini, được sử dụng để hướng dẫn quá trình chế tạo. Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết điển hình, như băng máy, thân hộp trục chính, và cụm đầu thay dao tự động, được trình bày một cách rõ ràng. Hướng dẫn quy trình lắp ráp và kiểm tra đảm bảo máy hoạt động chính xác và ổn định.
2.1 Thiết kế Cơ khí
Thiết kế cơ khí tập trung vào tính toán chính xác các thành phần lực tác động lên các bộ phận của máy. Tính toán công suất động cơ đảm bảo máy hoạt động ổn định và hiệu quả. Thiết kế bộ truyền đai thang, tính toán trục chính, và tính toán truyền động vít me – đai ốc bi trục X, Z là những phần quan trọng. Lựa chọn sóng trượt bi phù hợp đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ của máy. Khóa học thiết kế và chế tạo máy tiện CNC sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khía cạnh này. Các phương pháp tính toán và lựa chọn vật liệu được trình bày rõ ràng, đảm bảo tính khả thi của thiết kế.
2.2 Lắp ráp và Kiểm tra
Quy trình lắp ráp bao gồm các bước cụ thể: lắp ghép các thanh đỡ sóng trượt, lắp cụm vít me, lắp cụm trục chính, lắp bàn xe dao. Quy trình kiểm tra đảm bảo máy hoạt động chính xác theo thiết kế. Các bài kiểm tra bao gồm kiểm tra độ chính xác của các trục, kiểm tra độ rung, kiểm tra độ bền của các bộ phận. Bài tập lớn máy tiện CNC mini HCMUTE đã áp dụng các quy trình này. Đồ án máy tiện CNC mini HCMUTE đã thành công trong việc lắp ráp và kiểm tra, đạt được các thông số kỹ thuật đề ra. Việc kiểm tra kỹ lưỡng đảm bảo máy hoạt động ổn định và bền bỉ trong quá trình sử dụng.
III. Điều khiển và Phát triển
Phần này đề cập đến lựa chọn bộ điều khiển CNC, phân tích ưu nhược điểm của các bộ điều khiển hiện đại. Chế tạo máy tiện CNC mini sử dụng Arduino hoặc GRBL là hai phương án được xem xét. Các căn cứ lựa chọn cấu hình điều khiển CNC được trình bày rõ ràng. Mạch điều khiển của phần mềm Mach3 được mô tả. Sơ đồ mạch điện của máy được minh họa. Định hướng phát triển thị trường máy công cụ CNC được phân tích, đánh giá khả năng đầu tư. Xu hướng phát triển máy tiện CNC mini được dự báo.
3.1 Lựa chọn Bộ Điều khiển
Lựa chọn bộ điều khiển CNC là bước quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và độ chính xác của máy. Các yếu tố cần xem xét bao gồm khả năng tương thích với phần cứng, độ chính xác, dễ sử dụng, và giá thành. So sánh các bộ điều khiển CNC hiện có trên thị trường giúp lựa chọn tối ưu. Chế tạo máy tiện CNC mini sử dụng Arduino mang lại tính linh hoạt và chi phí thấp. Chế tạo máy tiện CNC mini sử dụng GRBL cho phép điều khiển máy thông qua giao diện đơn giản. Các loại đầu dò sử dụng cho máy tiện CNC mini cần phù hợp với bộ điều khiển.
3.2 Thị trường và Phát triển
Phân tích thị trường máy công cụ CNC trước và sau năm 2000 cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ này. Định hướng phát triển hướng tới việc chế tạo các máy CNC mini có chất lượng cao, giá thành hợp lý, đáp ứng nhu cầu trong nước. Nghiên cứu về phát triển máy tiện CNC mini tại Việt Nam là cần thiết để thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Ứng dụng của máy tiện CNC mini trong các lĩnh vực khác nhau cần được nghiên cứu và mở rộng. Báo cáo tóm tắt, báo cáo định kỳ, và báo cáo tổng kết đề tài là những tài liệu quan trọng để đánh giá kết quả nghiên cứu.
