nghiên cứu thiết kế máy computer numerical control loại nhỏ

Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY GIA CÔNG TỰ ĐỘNG 2
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY GIA CÔNG ĐA NĂNG MICRO
LATHER 19
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CNC LOẠI NHỎ 31
KẾT LUẬN 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay máy tính càng ngày càng đi sâu vào các lĩnh vực của đời sống xã
hội, đặc biệt là các nghành khoa học và kĩ thuật thì máy tính hầu như không thể
thiếu được. Nếu không có sự ra đời của bộ máy tính thì nghành khoa học kĩ thuật
cũng như các nghành khác sẽ phát triển như thế nào. Thử lấy một ví dụ, người công
nhân muốn thiết kế ra một chi tiết máy sử dụng các công cụ có sẵn của mình. Khi
đó, anh ta phải căn cứ vào bản vẽ và tất nhiên phải có khả năng đọc bản vẽ, căn cứ
vào bản vẽ để thực hiện gia công chi tiết đó trên máy gia công của mình. Anh ta
cần phải biết được gia công phần nào trước, phần nào sau. Độ chính xác của chi tiết
thì lại không thể tính toán được bằng các công thức mà nó chỉ phụ thuộc vào chiếc
máy anh ta gia công và trình độ bậc thợ của anh ta. Như vậy ta cũng có thể thấy
được chi tiết gia đời mất rất nhiều thời gian và công sức, mà kết quả đem lại lại
không được cao. Nếu đem gia công 1000 chi tiết thì sẽ thấy được năng suất công
việc rất thấp. Do đó sự can thiệp của máy tính vào lĩnh vực này là điều tất yếu,
chiếc máy CNC đã được ra đời để giải quyết vấn đề cho người công nhân.
Đề tài này tôi chọn nghiên cứu về chiếc máy gia công tự động. Bên cạnh đó
tôi cũng sẽ tiến hành cải tiến một chiếc máy gia công đa năng thành một chiếc máy
gia công bán tự đông. Cuối cùng tự tay tôi sẽ thiết kế ra một mô hình máy CNC
loại nhỏ với các chức năng cơ bản của một máy CNC dựa trên những kiến thức đã
được học và nghiên cứu tại trường. Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi đã nhận
được sự giúp đỡ của rất nhiều thầy cô giáo cũng như bạn bè của tôi. Đặc biệt tôi xin

trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Tiềm đã giúp
tôi rất nhiều trong việc hoàn thành đề tài này.
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Trong đề tài này, nội dung được chia ra làm 3 chương, bao gồm:
Chương 1. Tìm hiểu về máy gia công tự động.
Chương 2. Thiết kế cải tiến máy gia công đa năng Micro Lathe
Chương 3. Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ.
Phần nội dung đề tài tôi sẽ trình bày chi tết các nội dung đã giới thiệu ở trên.
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY GIA CÔNG TỰ ĐỘNG
1.1. Khái quát về điều khiển số và lịch sử phát triển của máy CNC
Điều khiển số (Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các quá
trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chất, đây là một
quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại,
robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và
sản phẩm ) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyên bao
gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một
chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Trước đây, cũng đã có các quá trình gia công cắt gọt được điều khiển theo
chương trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thủy
lực, cam hoặc điều khiển bằng mạch logic Ngày nay, với việc ứng dụng các thành
quả tiến bộ của Khoa học - Công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin
học đã cho phép các nhà Chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ
thống điều khiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt hơn,
thích ứng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Về mặt khoa học: Trong những điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kỹ
thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác
cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ
qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đúng. Chính vì vậy đã cho phép các
nhà Chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ
chính xác truyền động cao cũng như những khả năng chuyển động tạo hình phức

tạp và chính xác hơn.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hang
không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe
tăng là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và tính hiệu
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
quả khi sử dụng cao ). Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình
phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit
cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh
hơn về khả năng lưu trữ và xử lý.
Từ các máy CNC riêng lẽ (CNC Machines - Tools) cho đến sự phát triển cao
hơn là các trung tâm gia công CNC (CNC Engineering - Centre) có các ổ chứa dao
lên tới hàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự
trên cùng một vị trí gá đặt. Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các
mạng cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công
nghiệp ứng dụng để kết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lý của
một máy tính trung tâm DNC (Directe Numerical Control) với mục đích khai thác
một cách có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ
chức sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm
Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã phát triển và đạt
đến trình độ rất cao như các phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt và tổ hợp
CIM(COMputer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các robot cấp
phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chất lượng tiên tiến, các
kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quả kinh tế rất đáng
kể.
Hình 1.1: Mô hình điều khiển DNC
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
1.2. Cấu tạo của các máy NC, CNC
1.2.1. Phân biệt máy CNC và máy NC
Máy NC, CNC đều là các máy gia công tự động, sự khác biệt cơ bản giữa hai
loại này đó là:

- Máy NC có qui mô lớn hơn, nó thường được chia ra làm các dây chuyền,
công đoạn sản xuất chi tiết. Toàn bộ quá trình sản xuất chi tiết được chia ra làm
các công đoạn khác nhau như gia công thô, gia công tinh, chuyển phôi …Ngoài ra
chương trình làm việc và quá trình gia công được quyết định chủ yếu bởi các linh
kiện điện tử phần cứng, sự thay đổi chương trình chỉ ở một phần nhỏ các thông số
hoạt động của hệ thống, và dĩ nhiên nó không có sự can thiệp của máy tính trong
mục đích lập trình cũng như thay đổi chương trình làm việc.
- Đối với máy CNC, nó là một sản phẩm của lý thuyết điều khiển số, có nghĩa
là toàn bộ quá trình vận hành từ khi đưa phôi vào máy cho đến khi ra sản phầm đều
có sự dám sát và điều khiển của hệ thông các cảm biến và các bộ sử lý. Sự khác
biệt với máy NC là máy CNC có thể thay đổi chương trình làm việc của mình trên
máy tính thông qua một chuẩn giao tiếp nào đó. Vì lý do đó làm cho nó có khả
năng linh hoạt trong sản xuất các chi tiết khác nhau, không bị bó cứng khả năng của
hệ thống.
1.2.2. Các kết cấu cơ bản về cơ khí.
Về cơ bản chúng đều có kết cấu khung giống nhau như hình 1.3 đó là:
- Thân máy.
- Đế máy.
- Bàn trượt.
- Đầu trục chính.
Hình 1.2: Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Ngoài ra máy NC còn có thể khác hệ thống khác như băng tải, các robot
chuyên dụng thực hiện một nhiệm vụ hay chức năng của một khâu nào đó…
Hình ảnh bên dưới thể hiện một máy CNC, nhìn vào hình vẽ ta có thể hình
dung cơ bản được cấu tạo của nó. Ngoài các bộ phận thân máy, đế máy, bàn trượt,
đầu trục chính nó còn có thêm các bộ phận khác với các chức năng riêng biệt để
phục vụ cho quá trình gia công trở nên dễ dàng và thuận tiện. Như ở hình vẽ bên
dưới các bộ phận thực hiện các chức năng.
- Ổ chứa dao: Chứa các dao sẽ sử dụng trong quá trình gia công, tùy thuộc vào

đặc thù của chi tiết cũng như đặc thù của phôi để dao nào được chọn mang đi
gia công, dao ở đây có thể là mũi khoan, dao phay, mũi dao tiện…các dao
được đánh số theo mã số, khi có nhu cầu cần thay mũi dao hiện tại bằng một
mũi dao nào đó thì người lập trình phải cung cấp mã của dao vào trong một
câu lệnh được qui định sẵn. Cụ thể ngôn ngữ lập trình cho máy sẽ được giới
thiệu chi tiết ở phần sau, khi đó, chúng ta có thể biết được cần phải làm gì để
cho máy hoạt động.
- Cơ cấu thay dao tự động: Cơ cấu này có nhiệm vụ nhận lệnh thay dao từ
chương trình và thực hiện chuyển dao đang gia công vào ổ chứa dao và
chuyển dao cần thay vào cán dao. Khi thay dao, hệ thống phải dừng lại.
- Các động cơ giúp tạo chuyển động cho quá trình gia công, có thể là động cơ
trục chính, động cơ tiến dao, động cơ thay dao hay động cơ trượt bàn….
- Bảng điều khiển và màn hình: Cho phép ta nhìn thấy trạng thái làm việc của
thiết bị cũng như can thiệp vào quá trình làm việc của máy
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
a. Phần thân và đế máy
Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp
10 lần so với thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết
tật đúc Bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất
nhiều hệ thống khác
Yêu cầu:
- Phải có độ cứng vững cao.
- Phải có các thiết bị chống rung động
- Phải có độ ổn định về nhiệt
Mục đích:
- Đảm bảo độ chính xác cao khi gia công
- Đế máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng cho máy
b. Bàn máy và bàn xoay
Bàn máy là nơi để gá đặt chi tiết gia công hay đồ gá. Nhờ có sự chuyển động
linh hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng

lên rất cao, có khả năng gia công được những chi tiết có biên dạng phức tạp. Đa số
trên các máy CNC hay trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy đều là dạng bàn
Hình 1.3: Cấu tạo máy CNC
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
máy xoay được, nó có ý nghĩa như trục thứ 4, thứ 5 của máy. Nó làm tăng tính vạn
năng cho máy CNC.
Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ổn định, cứng vững , được điều khiển
chuyển động một cách chính xác. Hình vẽ bên dưới là hình ảnh thực tế của bàn
xoay.
Phân loại: Bàn xoay trên máy phay CNC và các trung tâm gia công có thể
được phân ra làm các loại như sau:
• Loại tiêu chuẩn:
Là loại bàn xoay này dùng để gá đặt chi tiết sao cho tâm của chi tiết trùng
với tâm trục chính. Có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau như gia
công mặt phẳng, gia công rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn và gia công các mặt định hình
với dao định hình, đôi khi dùng để cắt bánh răng với dao phay môđun.
Loại bàn xoay tiêu chuẩn có thể phân ra làm hai loại :Loại có trục chính nằm
ngang.và loại có trục chính thẳng đứng. Hình 1.5 bên dưới là hình ảnh về loại bàn
xoay có trục chính nằm ngang.
Hình 1.4: Bàn xoay
Hình 1.5: Bàn xoay có trục chính nằm ngang
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
• Loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau
- Loại bàn xoay này có khả năng hạn chế sự rung động khi máy đang làm
việc.
- Loại động cơ này có thể che chắn nước và phoi vụn, không cho chúng rơi
vào động cơ.
Hình 1.6 là hình ảnh thực tế của một loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau:
• Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn
Loại bàn xoay này có trục chính có lỗ lớn, dùng để gia công các phôi dài

hoặc các ống. Kích thước lỗ trục chính của chúng có khả năng được mở rộng để mở
rộng phạm vi làm việc cho máy. Loại này thích hợp cho việc sản xuất hàng khối.
Tương tự như loại bàn xoay tiêu chuẩn, loại bàn xoay này cũng được chia làm hai
loại trục chính nằm ngang và loại trục chính thẳng đứng. Nhìn vào hình 1.7 ta cũng
có thể thấy bàn xoay này có lỗ rất lớn ở tâm.
• Loại bàn xoay có nhiều trục chính
Loại bàn xoay nhiều trục chính cho phép gá đặt cùng lúc nhiều chi tiết. Loại
bàn xoay nhiều trục chính có năng suất gấp nhiều lần so với loại bàn xoay tiêu
chuẩn, thích hợp cho sản xuất hàng loạt và hàng khối. Hình 1.8 minh họa cho loại
bàn xoay có nhiều trục chính.
Hình 1.6: Bàn xoay có động cơ lắp phía sau
Hình 1.7: Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
• Loại bàn xoay nghiêng
Loại bàn xoay này có hai trục. Bàn xoay có thể nghiêng đi nhờ xoay quanh
được một trục nào đó. Do đó loại này có khả năng công nghệ cao, có thể sử dụng
làm đồ gá để gia công các mặt phẳng, các rãnh các gờ lồi và đặt biệt là gia công các
bề mặt nghiêng ở nhiều góc độ khác nhau. Loại bàn xoay này được phân ra hai loại
như sau:
- Loại điều khiển nghiêng tự động: cả hai trục của bàn xoay được điều khiển
hoàn toàn tự động từ hệ thống CNC.
- Loại điều khiển nghiêng bằng tay: chuyển động làm nghiêng trục được thực
hiện bằng tay.
Dưới đây là hình ảnh minh họa cho loại bàn xoay có trục chính nằm nghiêng.
• Loại cỡ lớn
Ngoài các loại nêu trên, các nhà sản xuất bàn xoay còn chế tạo loại bàn xoay
có kích thước bàn từ 1m đến 3m hoặc lớn hơn. Loại bàn xoay này có trục chính
thẳng đứng hoặc nằm ngang với độ chính xác cao. Chúng được dùng để gia công
các chi tiết lớn, nặng (có thể lên đến 10.000kg) và cho các ứng dụng về đo lường.
c. Cụm trục chính

Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt
gọt phôi trong quá trình gia công.
• Nguồn động lực điều khiển trục chính
Hình 1.8: Loại bàn xoay nhiều trục chính
Hình 1.9: Loại bàn xoay nghiêng
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Trục chính được điều khiển bởi các động cơ. Thường sử dụng động cơ Servo
theo chế độ vòng lặp kín, bằng công nghệ số để tạo ra tốc độ điều khiển chính xác
và hiệu quả cao dưới chế độ tải nặng. Hệ thống điều khiển chính xác góc giữa phần
quay và phần tĩnh của động cơ trục chính để tăng momen xoắn và gia tốc nhanh.
Hệ thống điều khiển này cho phép người sử dụng có thể tăng tốc độ của trục chính
lên rất nhanh.
• Các dạng điều khiển trục chính
d. Hệ thống thanh trượt
Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển
động của bàn theo X,Y và chuyển động lên xuống theo trục Z của trục chính. Yêu
cầu của hệ thống thanh trượt trượt phải thẳng, có khả năng tải cao độ cứng vững
tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt
Điều khiển Đai
- Truyền động từ động
cơ tới trục chính thông
qua dây đai.
- Sự kết hợp tốt giữa
momen và tốc độ tạo
ra nhiều sự lựa chọn
cho chế độ làm việc
của máy.
Điều khiển trực tiếp
- Ưu điểm chính là nó
có thể cải thiện được

tốc độ trục chính lên
đến 12000v/p
- Tạo ra quá trình làm
việc êm
Điều khiển Bánh răng
- Nó có khả năng duy
trì tốc độ 10000v/p chế
độ tải nặng
Hình 1.10: các kiểu truyền động trục chính
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
e. Ổ tích dụng cụ
Dùng để tích chứa nhiều dao phục vụ cho quá trình gia công. Nhờ có ổ tích
dao mà máy CNC có thể thực hiện được nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau liên
tiếp với nhiều loại dao cắt khác nhau. Do đó quá trình gia công nhanh hơn và mang
tính tự động hóa cao. Có 3 dạng chính là:
Ưu điểm so với thao tác bằng tay
• Rút ngắn được thời gian đổi dụng cụ
• Tránh được lỗi
• Tránh được rủi ro tai nạn
• Có khả năng tự động hóa ở cấp độ cao
Nhược điểm
• Nhu cầu đầu tư bổ sung
• Tăng chi phí cho lắp đặt
Cơ cấu thay dao tự động
Cùng với ổ tích dao cơ cấu thay dao tự động giúp cho việc thay dao được
chính xác và nhanh gọn, nâng cao tính tự động hóa .Trong quá trình gia công khi
cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác cần phải thay dao thì ta không phải
dừng máy để thay dao bằng tay mà hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương trình
ta đã lập trình sẵn.
Hình 1.11: Hệ thống thanh trượt

Hình 1.12: Các kiểu ổ tích dao
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
f. các xích động học của máy CNC
Các đặc điểm của hệ thống máy công cụ điều khiển số:
Tất cả các đường chuyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy công cụ điều
khiển số đều dùng những nguồn động lực riêng biệt, bởi vậy các xích động học chỉ
còn 2 loại cơ bản sau:
- Xích động học tốc độ cắt gọt ( hình b )
- Xích động học của chuyền động chạy dao ( hình a )
Thông thường các xích cắt gọt bắt đầu từ một động cơ có tốc độ thay đổi vô
cấp, dẫn đông trục chính thông qua một hộp tốc độ có từ 2 đến 3 cấp độ, nhằm
khuyếch đại các mômen cắt đạt trị số cần thiết trên cơ sở tốc độ ban đầu của động
cơ. Xích động học chạy dao bao gồm các phần tử, các cụm kết cấu đảm bảo các
chuyển động của bàn xe dao trên máy công cụ điều khiển số. Xích chạy dao phải
thỏa mãn một số chức năng sau:
- Truyền động cho các bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy êm và ổn
định.
- Thực hiện được các thay đổi vận tốc theo chương trình, xác định được cả
về trị số và chiều, không có sự tháo lỏng chi tiết hoặc thay đổi vị trí tương
đối giữa dao và chi tiết gia công.
- Cung cấp các lực cần thiết để thắng các thành phần lực cắt theo chiều
chuyển động.
- Trong trường hợp cần thiết, các bộ phận nào đó cần phải đảm bảo nhiều
chức năng đo lường các dịch chuyển của bàn xe dao.
Hình 1.13: Cơ cấu thay dao
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Để thỏa mãn 2 yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động riêng
lớn nhất theo điều kiện có thể tính ngay từ đầu nguồn động lực của xích. Giả định
rằng khối lượng của bàn máy và chi tiết gia công là một dữ kiện, ta cố gắng dùng
những cơ cấu có quán tính nhỏ nhất có thể, đồng thời có độ cứng vững cao nhất.

Như vậy, ta nhận thấy lí thuyết tính toán thiết kế động học các xích truyền động
trong máy công cụ vạn năng thông thường không còn ý nghĩa nhiều đối với máy
công cụ điều khiển số. Những nguyên tắc như truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc
lập và nguyên tắc môđun hóa các kết cấu là những nguyên tắc cơ bản cho tính toán
thiết kế máy công cụ điều khiển số.

1.3. Các động cơ sử dụng trên máy CNC
1.3.1. Động cơ 1 chiều
Ưu điểm:
• Momen khởi động lớn,dễ điều khiển tốc độ và chiều, giá thành rẻ
Nhược điểm:
• Dải tốc độ điều khiển hẹp.
• Phải có mạch nguồn riêng.
1.3.2. Động cơ xoay chiều
Ưu điểm:
• Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều.
• Đa dạng vâ rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ
Nhược điểm:
Hình 1.14: Hai loại xích động học
Hình 1.15: Hình ảnh thực tế của động cơ bước
Hình 1.16: Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
• Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và phần chấp hành để đảm bảo
an toàn, momen khởi động nhỏ.
• Mạch điều khiển tốc độ phức tạp,(biến tần).
1.3.4. Động cơ bước
Ưu điểm:Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, khônng cần mạch phản hồi
Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC.
Nhược điểm: Giá thành cao, momen xoắn nhỏ, momen máy nhỏ
Động cơ bước được chia ra làm nhiều loại, bao gồm:

a. Động cơ nam châm vĩnh cửu :
Hay còn gọi là động cơ bước kiểu tác dụng và thường được chế tạo có cực
móng. Động cơ này có góc bước thay đổi từ 6
0
÷ 45
0
trong chế độ điều khiển bước
đủ, mômen hãm từ 0,5 ÷ 25 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 0,5 và tần số làm
việc lớn nhất ở chế độ không tải là 5 Khz.


Ở hình 1.16 thì số 1 và 2) Hai nửa Stator có dạng cực móng được từ hóa với
cực N và S xen kẻ nhau; 3) Hai cuộn stato (một cuộn điều khiển đơn cực và một
cuộn điều khiển lưỡng cực) được đặt ở bên trong hai nửa stator; 4)Rotor nam châm
vĩnh cửu có các cực từ xen kẻ.
ửu
Thiết kế mơ hình máy CNC loại nhỏ
b. Động cơ bước có từ trở thay đổi :
Hay còn gọi là động cơ phản kháng. Kiểu động cơ này có góc nằm trong giới
hạn từ 1,8
0
÷ 30
0
trong chế độ điều khiển bước đủ, mơmen hãm từ 1÷ 50 Ncm, tần
số khởi động lớn nhất là 1 Khz, và tần số làm việc lớn nhất trong điều kiện khơng
tải là 20 Khz. Stato được chế tạo thành dạng răng với bước cực βs. Cuộn dây pha
(2) được quấn trên 2 hoặc 4 răng đối xứng nhau, roto của động cơ cũng được chế
tạo thành dạng răng có bước cực βr
Hình 1.17: Cấu tạo động cơ bước có từ trở thay đổi
1) Stato được chế tạo thành dạng răng; 2) Cuộn dây pha; 3) Roto có từ

trữ thay đổi được chế tạo thành dạng răng.
c. Động cơ bước hổn hợp :
Hình 1.18 : Cấu tạo động cơ bước hỗn hợp
Hay còn gọi là động cơ bước cảm ứng, có góc bước thay đổi trong khoảng
0,36 - 15
0
trong chế độ bước đủ, mơmen hãm từ 3 - 1000 Ncm, tần số khởi động
lớn nhất là 40 khz. Trong các loại động cơ bước kể trên thì động cơ bước hổn hợp
được sử dụng nhiều hơn cả. Vì loại động cơ này kết hợp các ưu điểm của hai loại
động cơ trên đó là: Động cơ nam châm vĩnh Cửu với dạng cực móng, và động cơ
có từ trở thay đổi.
Cấu tạo của động cơ bước thay đổi hổn hợp là sự kết hợp giữa động cơ bước
nam châm vĩnh cữu và động cơ bước có từ trở thay đổi. Phần Stato được cấu tạo
hồn tồn giống Stator của động cơ bước có từ trở thay đổi. Trên các cực của Stato
được đặt các cuộn dây pha, mỗi cuộn dây pha được quấn thành 4 cuộn dây (h.2-3)
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
hoặc được quấn thành 2 cuộn dây (h.2-4) đặt xen kẻ nhau để hình thành lên các cực
N và S đồng thời đối diện với mỗi cực của bối dây là răng của Roto và cũng được
đặt xen kẽ giữa hai vành răng số 3 của Roto.
1.3.5. Động cơ servo
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu
ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay vận tốc và vị
trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bất kì lí do nào ngăn cản
chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt
được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt
được điểm chính xác. Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử
dụng trong nhiều máy khác nhau từ máy tiện điều khiển bằng máy tính đến các mô
hình máy bay, xe hơi. Ứng dụng mới nhất là sử dụng trong robot. Những ứng dụng
này là tiền đề cho việc đưa vào quá trình sản xuất những thành tựu như điều khiển
máy CNC, trung tâm gia công Đối với chuyển động chất lượng cao ta buộc phải

sử dụng động cơ servo xoay chiều ba pha, loại là động cơ không đồng bộ Roto lồng
sóc hay đồng bộ kích thích vĩnh cửu. Loại động cơ này có một số đặc điểm chung
như sau:
- Có momen quán tính nhỏ
- Đặc điểm động học tốt
- Thường được tích hợp sẵn cảm biến đo tốc độ hay góc quay
- Có dải tần số công tác rộng 0 ÷400 Hz
Không giống động cơ DC ta chỉ cần lắp pin vào là chạy, động cơ servo đòi
hỏi một mạch điện tử chính xác để quay trục ra của nó. Có thể một mạch điện tử sẽ
làm việc sử dụng servo phức tạp hơn ở một mức độ nào đó nhưng thực ra mạch
điện tử này rất đơn giản. Nếu ta muốn điều khiển servo bằng máy tính hay bằng bộ
vi xử lý thì chỉ cần một vài dòng lệnh là đủ. Một động cơ DC điển hình cần các
transistor công suất, MOSFET hay relay nếu muốn kết nối với máy tính. Còn servo
có thể gắn trực tiếp với máy tính hay bộ vi xử lý mà không cần một linh kiện điện
tử nào cả. Tất cả yếu tố cần thiết để điều khiển công suất đều được quản lý bởi
mạch điều khiển để tránh rắc rối. Đây là lợi ích chủ yếu khi sử dụng servo cho các
robot điều khiển bằng máy tính.
1.4. Cảm biến sử dụng trong máy CNC
1.4.1. Khái niệm chung
Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi vị trí
góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định
được vị trí trục hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng tín hiệu số.
Encoder được sử dụng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy
CNC và robot. Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được
dẫn động từ một động cơ qua vit me đai ốc bi tới bàn máy. Vị trí của bàn máy có
thể xác định được nhờ encoder lắp trong cụm truyền dẫn. Ngoài ra, nếu ta tính kèm
theo thời gian ta cũng có thể biết được vận tốc chuyển động của chi tiết hoặc dao ở
trong những trường hợp cần thiết.
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
1.4.2. Phân loại

Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà người ta chia nó thành hai kiểu
có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau:
- Encoder thẳng: chiều dài của encoder thẳng phải bằng tổng chuyển động thẳng
tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước.
- Encoder quay: là một đĩa nhỏ và kích thước encoder không phụ thuộc vào
khoảng cách đo. Nó có thể đo được cả thong số dịch chuyển và tốc độ.
Rõ ràng nếu ta sử dụng encoder dạng đĩa quay thì không cần quan tâm nhiều nhưng
nếu ta sử dụng encoder thẳng thì buộc lòng chiều dài của encoder phải dài ít nhất
bằng chiều dài của dịch chuyển cần đo. Trong máy CNC điều khiển số, chuyển
động của bàn máy được dẫn động từ động cơ qua trục vít me_đai ốc_bi tới bàn
máy. Vị trí bàn máy có thể được xác định được nhờ encoder lắp trong cụm truyền
dẫn. Hình
Hình 1.19: Đĩa quay encoder dạng tròn
1.5. Lập trình
Tương tự như lập trình bằng tay, nhưng các tính toán trong quá trình lập
trình
được giảm xuống một cách đáng kể và thực hiện nhanh hơn nhờ trong các máy tính
đã được trang bị các bộ xử lý, bộ nội suy và chứa các dữ liệu cần thiết mà người ta
có thể sử dụng bất kỳ khi nào muốn.
1.5.1. Lập trình bằng máy
Từ cơ sở CAD: Vẽ và thiết kế trên máy tính, người ta đã đưa vào một hệ
thống biên dịch trợ giúp cho quá trình lập trình, sau khi đã thiết kế xong chi tiết,
người ta có thể lựa chọn quy trình công nghệ gia công và cách thức gia công (Như
cắt thô, cắt bán tinh hay cắt tinh và rất tinh, các kiểu tiến hành ăn dao ) và từ kiểu
được lựa chọn đó máy tính sẽ thông qua bộ vi xử lý (Processor) sẽ xác định một
chương trình gia công thích hợp dưới dạng mô tả các quá trình dịch chuyển dụng
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
cụ và các chế độ công nghệ tương ứng. Công việc tiếp theo là mã hóa chương trình
gia công trên do bộ hậu xử lý (Postprocessor) theo code của hệ thống điều khiển số
tương thích được lắp trên máy để cho ra chương trình gia công thích hợp với ngôn

ngữ máy. Kỹ thuật đó gọi là CAM. Hiện nay, các phần mềm CAD/CAM càng ngày
càng mạnh hơn và có nhiều chức năng hơn cũng như giá thành ngày càng rẽ hơn và
đã cho phép người sử dụng rất thuận lợi trong quá trình lập chương trình gia công.
Đặc biệt là với các máy 3D, 4D, 5D.
1.5.2. Ngôn ngữ lập trình
Về ngôn ngữ lập trình cho các máy NC, người ta phân chia thành 2 loại:
ngôn ngữ lập trình bằng tay và ngôn ngữ lập trình tự động. Đối với ngôn ngữ lập
trình bằng tay, về cơ bản thì hiện nay đã được tiêu chuẩn hóa bởi ISO. Tuy nhiên
cũng còn một số quốc gia, một số hãng chế tạo máy vẫn có một số mã code riêng
khác với tiêu chuẩn mà nó chỉ có thể dùng thích hợp trên các thiết bị đó. Đây cũng
là một trong những vấn đề gây khó khăn và trở ngại cho các cán bộ lập trình vì thói
quen khi sử dụng ngôn ngữ đã có trước đó, đặc biệt là khi mà nhà máy hoặc xí
nghiệp của họ có rất nhiều loại máy được sản xuất từ nhiều hãng khác nhau (có thể
từ nhiều nguồn cung cấp và tài trợ ) Vì thế, đây cũng là vấn đề mà các nhá đầu tư
cần phải tính đến khi mua sắm máy CNC.
1.5.3. Ngôn ngữ lập trình tự động
Với ngôn ngữ lập trình bằng máy tính hay còn gọi là lập trình tự động , thì về
cơ bản đều dựa theo tiêu chuẩn thống nhất - Đó gọi là ngôn ngữ lập trình tự động
APT (Automatically Programmed Tools : công cụ lập trình tự động). Ngôn ngữ này
được phát triển từ Viện nghiên cứu công nghệ Illinoi của Mỹ (Illinois Institute of
Technology Research Institution -IITRI). Hiện nay nó được sử dụng và phổ biến
nhất. Với APT, cho phép lập chương trình với các máy 5D với gồm trên 3.000 từ.
APT bao gồm các nhóm cơ bản sau:
• Mô tả kích thước và hình dáng hình học của chi tiết gia công.
• Mô tả trình tự và quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt.
• Điều khiển các cơ cấu của máy cũng như thay đổi các thông số cắt gọt.
• Bổ sung các chức năng chuyên dụng như chu trình ăn dao, bù dao và các
chức năng chuyển tiếp khác.
Về thực chất, ngôn ngữ APT là biểu diễn một chương trình gia công bằng
cách mô tả các hoạt động của dao cùng với các chức năng cắt gọt của nó bằng các

câu lệnh trên cơ sở viết tắt của các từ trong tiếng Anh.
Ví dụ:
• Kích thước và hình dáng hình học:
Điểm P = POINT. ( P1/20.0, 10.0, 0.0; P2/15.23, 20.5, 2.7)
Đường thẳng L = LINE.( L1/P1,P2; L2/P1, ATANG26).
Đường tròn C = CTRCLE/X,Y,R = CIRCLE/CENTER,P1, RADIUS,R.
Điểm đặc biệt P = POINT/INTOF, L1, L2(điểm cắt nhau của 2 đường L1,L2).
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Đường đặc biệt L = LINE/P2, PARLEL, L3( đường qua P2 và song song L3).
Mặt phẳng PL=PLANE.(PL1/P!, P2, P3: mặt phẳng qua 3 điểm P1,P2,P3).
(PL2/P4, PARLEL,PL1: mặt phẳng qua P4 và song song PL1).
1.6. Kết luận chương 1
Chương 1 đã nghiên cứu được về tổng quan cũng như các cấu trúc bên trong
của máy CNC. Bên cạnh đó hiểu được nguyên lý làm việc và cách lập trình với
máy CNC.
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY GIA CÔNG ĐA NĂNG MICRO
LATHER
MICRO LATHE là một chiếc máy gia công cơ khí có xuất sứ ở từ Trung
Quốc. Nó là một trong những máy gia công đa năng có nghĩa là toàn bộ quá trình
hoạt động của nó phải được gắn với một người thợ có khả năng làm việc với nó.
Giả sử để gia công một chi tiết nào đó, người thợ phải nhìn vào bản vẽ, chọn ra loại
phôi mà mình cần sử dụng. Sau đó gắn vào trục chính để tiến hành gia công, cụ thể
là sẽ tiến dao theo phương ngang như thế nào, tiến dao theo phương thẳng như thế
nào để có được chi tiết cần gia công. Vì nó là một chiếc máy gia công cơ khí đơn
thuần không có sự can thiệp của điều khiển số cho nên hiệu quả sản xuất và chất
lượng chi tiết sản phẩm phụ thuộc hoàn toàn vào người thợ gia công. Qua phân tích
về cấu tạo và họa t động tôi quyết định đưa ra phương án cải tiến chiếc máy
MICRO LATHE trên thành một chiếc máy bán tự động, có khả năng hoạt động
hiệu quả hơn và cho ra chi tiết tốt hơn lúc đầu. Sở dĩ được gọi là bán tự động là bởi
vì hệ thống chỉ hoạt động một cách tự động khi gia công, nhưng các thao tác như

thay dao gia công, tháo lắp phôi vào máy, đều phải được thực hiện bằng tay.
2.1. Cơ bản về thiết bị cần cải tiến.
Trên máy tiện có thể thực hiện được nhiều công nghệ tiện khác nhau: tiện trụ ngoài,
tiện trụ trong, tiên mặt đầu, tiện côn, tiện định hình. Trên máy tiện cũng có thể thực
hiện doa, khoan và tiện ren bằng các dao cắt, dao doa, tarô ren…Kích thước gia
công trên máy tiện có thể từ cỡ vài mili đến hàng chục mét, hình vẽ dưới đây là
hình ảnh thực tế của chiếc máy tiện MICRO LATHE, ta có thể thấy được các chi
tiết của nó.
Hình 2.2: hình dạng bên ngoài máy MICRO LATHE
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Cũng như chiếc máy gia công vạn năng khác, nó cũng bao gồm các chi tiết:
1. Vỏ máy và thân máy.(1)
Được thiết kế bằng gang có tác dụng bảo vệ máy và lắp gá các chi tiết lên đó. Sở
dĩ gang được chọn làm thân và vỏ máy bởi vì nó là hợp kim bền, ít bị oxi hóa.
Ngoài ra nó còn có khối lượng lớn giúp cho khi gia công không bị rung, đảm bảo
chắc chắn cho máy.
2. Núm xoay điều khiển cấp tốc độ chục chính (2)
Khi gia công các chi tiết khác nhau, có những chi tiết chi gia công với tốc độ quay
trục chính với vận tốc nhỏ, nhưng có những chi tiết cần gia công với vận tốc quay
trục chính lớn. Vì vậy cần phải có bộ phận điều chỉnh vận tốc quay trục chính cho
phù hợp với chi tiết cần gia công. Núm xoay ở trên hình vẽ thực hiện yêu cầu đó.
Nó có các mức để chọn cấp tốc độ cho trục chính. Ở đây cụ thể là 3 mức cấp tốc
độ. Đây là bộ phận không thể thiếu cho tất cả các máy gia công cơ khí.
3. Núm xoay điều chỉnh các thông số khác cho máy(3)
Các núm dùng điều chỉnh các thông số khác cho máy
4. Đế trượt.(4)
Khi gia công thì ngoài hành động tiến dao vào ăn sâu vào chi tiết thì dao cần phải
tịnh tiến qua lại để tạo nên chi tiết. Do đó đế trượt (4) là nơi để dao có thể thực hiện
tịnh tiến qua lại.
5. Trục chính gắn với động cơ

Phôi cần gia công được gắn trực tiếp ở đây, và nó được liên động trực tiếp đến
trục động cơ điều khiển trục chính. Có nhiều cách để động cơ dẫn động đến đây, có
thể dẫn động dùng bánh đai hoặc bánh xích, có thể dùng dẫn động bánh răng, hoặc
có thể trục chính chính là trục của động cơ. Khi động cơ quay, làm cho phôi gắn
Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống cải điều khiển
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
trên nó quay theo và bắt đầu quá trình gia công. Để gắn được chi tiết vào với trục
chính thì cần có sự phối hợp của chốt đầu trục chính như ở trên hình vẽ.
6. Nơi lắp gá các dao gia công, các dao được gắn vào đây và ép chặt nhờ các
con ốc, nhìn ở trên hình vẽ ta cũng có thể thấy ta chỉ có thể lắp tối đa được 4 mũi
dao lên trên.
7. Khi gia công, nếu ta xoay tay quay này, dao sẽ ăn sâu vào chi tiết.
8. Chi tiết này cùng với trục chính để ép chặt phôi trong quá trình gia công
9. Khi gia công, nếu ta xoay tay quay này, mũi dao sẽ chạy dọc theo chi tiết.
phối hợp với chi tiết số 7 để tao nên đường gia công đa dạng cho chi tiết cần gia
công.
2.2. Phân tích và cải tiến chiếc máy MICRO LATHE thành máy gia công bán
tự động.
Từ các phân tích trên tôi xin đưa ra phương án cải tiến các bộ phận
bao gồm cải tiến bộ phận tiến dao theo chiều ngang, bộ phận tiến dao theo chiều
dọc, bộ phận thay đổi cấp tốc độ cho trục chính. Ngoài ra xin đưa thêm vào một số
chức năng khác giúp cho quá trình gia công chi tiết của người thợ trở nên đơn giản
và hiệu quả hơn. Bao gồm màn hình hiển thị cho biết trạng thái làm việc của máy.
Bộ phận kết nối với máy tính cá nhân cho phép lập trình trực tiếp trên máy tính tạo
thành chu trình làm việc của máy. Bên dưới là sơ đồ khối hệ thống
Hình 2.2: hình dạng bên ngoài máy MICRO LATHE
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
2.2.1. Thiết kế mạch điện phần cứng thay đổi cấp tốc độ cho trục chính bằng vi
xử lý
Thực tế bộ phận để điều chỉnh cấp tốc độ cho trục chính được thực hiện bằng một

núm xoay bằng tay. Điều chỉnh này sẽ được người công nhân đứng máy thực hiện
tuỳ thuộc vào đặc thù của chi tiết cần gia công.
Nếu tháo bên trong núm xoay ta sẽ nhìn thấy các tiếp điểm bằng điện, khi xoay
núm xoay nghĩa là ta dùng cơ khí để thay đổi các tiếp điểm này. Cụ thể có thể nhìn
thấy ở hình vẽ dưới đây:
Tại một vị trí của núm xoay, tiếp điểm xoay 1 chỉ có thể tiếp xúc được với một
trong các tiếp điểm còn lại, ứng với mỗi tiếp điểm thì động cơ điều khiển trục chính
sẽ quay ở một tốc độ nhất định. Để thay việc xoay núm chuyển mạch em sử dụng
các rơle để có thể điều khiển được bằng vi điều khiển. Sơ đồ mạch ở hình dưới đây:
Hình 2.2: Sơ đồ mạch chấp hành điều khiển tốc độ trục chính
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
4
I N 2
L S 2
R E L A Y
3
5
4
1
2
Q 1
2 N 1 0 6 9
1 0
I N 3
1
3
V C C
1
C h u n g
I N 4

L S 2
R E L A Y
3
5
4
1
2
C h u n g
S W R O T A R Y 1 P - 1 0 W
Q 1
2 N 1 0 6 9
1 2 v
I N 1V X L
U 3
7 4 H C 1 3 8
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
1 0
9
7
1
2
3
5
4
6
Y 0

Y 1
Y 2
Y 3
Y 4
Y 5
Y 6
Y 7
A
B
C
G 2 B
G 2 A
G 1
7
3
V X L
9
I N 2
4
1 2 v 2
Q 1
2 N 1 0 6 9
1 2 v
5
I N 3
2
I N 4
6
Q 1
2 N 1 0 6 9

C h u n g
C h u n g
L S 2
R E L A Y
3
5
4
1
2
L S 2
R E L A Y
3
5
4
1
2
1 2 v
I N 1
V X L
C h u n g
8
Mỗi tiếp điểm của núm điều chỉnh cấp tốc độ sẽ được thay bằng một con role
1 tiếp điểm, như hình vẽ trên em đưa ra sơ đồ điều khiển cấp tốc độ cho loại máy
tiện có 4 cấp tốc độ, khi mà số cấp tốc độ nhiều hơn thì mình chỉ việc sử dụng thêm
các rơle mà thôi. Các role làm nhiệm vụ đóng ngắt các tiếp điểm khi cần thay đổi.
Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Ở trên hình, các transistor là các van đóng ngắt dòng điện qua cuộn dây role. Các
transistor này là các transistor ngược, có thể sử dụng các loại ngoài thì trường như
là: C828 hay C2383 đều được do yêu cầu dòng qua cuộn dây nhỏ nên có thể sử
dụng được các loại transistor này. Ở modul này, khi có một điện áp kick ở các chân

Inx sẽ làm cho các transistor mở thông cho phép dòng điện chạy qua các cuộn dây
làm cho role bị hút tiếp điểm, lúc này thì tiếp điểm của máy tiện sẽ được đóng.
Do đặc thù của núm xoay đó là tại một thời điểm làm việc chỉ có 1 tiếp điểm
được đóng do đó nên khi mạch điều khiển làm việc thì tại một thời điểm cũng chỉ
có một rơle được phép đóng, nếu không sẽ sảy ra hiện tượng xung đột và có thể
làm cháy hỏng mạch điều khiển động cơ trục chính của máy. Do vậy nên em lựa
chọn IC 74HC138 sử dụng để điều khiển các tiếp điểm, do đặc điểm của IC này là
khi hoạt động thì tại một thời điểm chỉ có một đầu ra được cho phép đúng như yêu
cầu của núm xoay ở trên. Đầu ra nào được cho phép được cho phép là tuỳ thuộc
vào tổ hợp bit đầu vào ở các chân đầu vào A, B và C. Đối với IC này cho phép
chúng ta điều khiển cho loại máy tiện có cấp tốc độ tối đa là 8 cấp (Do IC chỉ có 8
đầu ra), khi mà ứng dụng cần nhiều hơn thì khi đó ta phải ghép thêm nhiều IC
giống nhau hoặc có thể sử dụng một loại khác có tính năng tương tự nhưng với số
đầu ra lớn hơn. Các đầu vào của 74HC138 được nối với vi điều khiển để có thể
thực hiện điều khiển cấp tốc độ thông qua các chân cổng.
Về nguyên lý thì cứ mỗi một tổ hợp bít được đưa ra từ vi điều khiển qua các
chân cổng, IC 74HC138 thực hiện việc giải mã và sẽ đặt trạng thái đầu ra của một
chân nào đó lên mức cao(Các chân còn lại vẫn ở mức thấp). Khi đầu ra nào đó của
IC ở mức cao sẽ kéo theo transistor tương ứng nối với chân đó mở thông, dòng điện
sẽ đi qua cuộn hút của role và làm cho tiếp điểm tương ứng đóng lại (Trong khi các
tiếp điểm khác vẫn được mở). Như vậy việc điều khiển cấp tốc độ bây giờ là việc
gửi tổ hợp bit qua chân cổng đã định sẵn
2.2.2. Thiết kế mạch điều khiển vị trí ăn dao vào chi tiết
Khi vận hành máy, người công nhân phải trực tiếp dùng tay quay 2 tay quay
sao cho mũi dao tiến đến vị trí cần xác định với tốc độ nhất định nào đó mà do
người công nhân quyết định. Để có thể thay được khối này em quyết định chọn
phương án thay 2 tay quay bằng hai động cơ bước để điều khiển.
Ở tại hai vị trí ở hình vẽ dưới đây, hai tay quay của máy sẽ được thay thế
bằng hai động cơ bước, loài động cơ 2 cuộn dây vào có góc bước 1,8 độ.
Hình 2.2: Hai vị trí thay thế tay quay bằng động cơ bước

Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ
Cấu tạo và các phương pháp điều khiển động cơ bước ở trên đã trình bày, ở
đây tôi xin phép không được nhắc lại.
Từ những đặc tính cơ bản của động cơ bước đã phân tích ở trên, để xây dựng
được một bộ điều khiển động cơ bước đạt các yêu cầu đưa ra thì bộ điều khiển cần
phải đáp ứng đước các yêu cầu về công suất, góc bước, tốc độ di chuyển, các yêu
cầu về tính ổn định và khả năng thực thi
Động cơ bước lựa chọn ở đây là loại động cơ bước hai cuộn dây. Do đó khi
điều khiển ta cần đến 2 cầu H, trong đó mỗi cầu H điều khiển một cuộn dây. Tôi
lựa chọn IC cầu H là L298, ở bên trong đã có tích hợp sẵn hai bộ điều khiển động
cơ cầu H. Chi tiết về L298, các bạn có thể xem ở phía sau, nơi mà tôi trình bày về
mô hình máy CNC của tôi, ở đó tôi sẽ nói rõ ràng về hoạt động của nó hơn. Ở đây
tôi chỉ xin phép trình bày sơ qua để các bạn hiểu dễ dàng. Như hình vẽ bên dưới,
các chân đầu ra của L298 (dc1,dc2,2c3,dc4) được nối vào 4 chân của động cơ
bước, còn lại các chân điều khiển (33,34,35,36) được nối trực tiếp với chân cổng
của vi điều khiển. Như vậy việc làm cho động cơ quay chỉ là xuất lệnh vi xử lý ra
chân cổng.
Giả sử động cơ bước có cuộn 1-2, 3-4. Theo một thứ tự đấu dây nào đó, nếu
ta cấp nguồn cho động cơ theo thứ tự 1-2, 3-4, 2-1, 4-3 động cơ quay theo chiều
kim đồng hồ thì khi ta cấp theo theo thứ tự 4-3, 2-1, 3-4, 1-2 sẽ làm cho động cơ
quay ngược lại chiều kim đồng hồ.