Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu phát triền máy CNC với hệ thống thay dao tự động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu phát triền máy CNC với hệ thống thay dao tự động" nhằm hiểu rõ kiến thức về cấu trúc, các nguyên tắc vận hành, điều khiển và lập trình máy phay CNC tự chế. Nghiên cứu và thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy CNC để tiết kiệm thời gian gia công cho những nguyên công phức tạp cần thay dao nhanh chóng, từ đó nâng cao hiệu suất và hiệu quả của máy CNC trong sản xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu phát triền máy CNC với hệ thống thay dao tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỀN MÁY CNC VỚI HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: SV2020-73 S KC 0 0 7 3 4 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỀN MÁY CNC VỚI HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG MÃ SỐ : SV2020-73 Chủ nhiệm đề tài : Trịnh Thanh Tịnh Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình 5 tháng thực hiện đề tài, nhóm đã trải qua không ít khó khăn và thử thách, với khối lượng công việc lớn, xong nhóm đã gần như hoàn thiện được đề tài. Đóng góp vào sự thành công này không thể không nhắc đến sự tìm hiểu và quyết tâm của các thành viên trong nhóm, các thành viên đã hỗ trợ nhau rất nhiệt tình, cùng sự ủng hộ, động viên nhiệt tình của thầy cô và bạn bè. Đầu tiên, nhóm chúng em xin cảm ơn trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM, các thầy cô trong khoa Đào Tạo CLC đã tạo điều kiện cho chúng em có cơ hội thực hiện đồ án này. Tiếp theo, nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn: KS. Hoàng Văn Hướng. Thầy đã tận tình hướng dẫn và góp ý, cũng như đưa ra các chỉ dẫn cho nhóm để giải quyết các vấn đề khó khăn trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Bên cạnh đó, không thể không kể đến sự giúp đỡ nhiệt tình các thầy cô trong xưởng CAD-CAM-CNC. Các Thầy Cô đã luôn sẵn lòng cho nhóm những ý kiến chỉ dẫn, cũng như tư vấn khi nhóm gặp những vấn đề khó khăn về thiết kế, gia công và lựa chọn trang thiết bị, máy móc gia công, giúp nhóm được sử dụng các vật tư trong xưởng để tiến hành thực hiện đề tài. Cuối cùng, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, những người đã cùng đồng hành nhóm trong suốt thời gian qua. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2020
MỤC LỤC DANH SÁCH VIẾT TẮT ......................................................................................... vii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU........................................................................... viii DANH SÁCH HÌNH ẢNH ........................................................................................ ix Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.............................................................................. 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................. 2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2 1.4.1. Đối tượng ....................................................................................................2 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................3 1.5. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 3 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận.............................................................................3 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể .................................................................3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 4 2.1. Khái quát về máy CNC ........................................................................................ 4 2.2. Cấu tạo chung và quy ước của máy CNC ............................................................ 5 2.2.1. Phần điều khiển ..........................................................................................5 2.2.2. Phần chấp hành ...........................................................................................7 2.2.3. Quy ước hệ tọa độ của máy CNC .............................................................10 2.2.4. Các kiểu hệ thống điều khiển ...................................................................12 2.2.5. Các lưu ý khi thiết kế, chế tạo máy phay CNC ........................................13 2.3. Khái quát về hệ thống thay dao tự động ............................................................ 14 2.3.1. Khái niệm chung ......................................................................................14 2.3.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................15 2.3.3. Các dạng ổ dao .........................................................................................15 2.3.4. Một số kiểu thay dao hiện nay .................................................................17 Chương 3: PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .................................................... 19
3.1. Phương án thiết kế.............................................................................................. 19 3.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế 3 trục..........................................................19 3.1.2. Lựa chọn vít me ........................................................................................21 3.1.3. Lựa chọn cơ cấu dẫn hướng .....................................................................23 3.1.4. Cơ cấu truyền động tích hợp vitme bi-đai ốc và ray trượt. ......................25 3.2. Chọn phần điện .................................................................................................. 25 3.2.1. Lựa chọn động cơ .....................................................................................25 3.2.2. Đề xuất phương án mạch điện tủ điện ......................................................29 3.2.3. Lựa chọn công tắc hành trình và cảm biến Home cho máy .....................30 3.3. Lựa chọn phương án kẹp dao khi thay dao tự đông ........................................... 31 3.3.1. Lựa chọn dạng ổ dao ................................................................................33 3.4. Lựa chọn phương án đo dao trên máy CNC mini thay dao tự động .................. 34 3.4.1. Đo dao tiếp xúc thủ công ..........................................................................34 3.4.2. Đo chiều dài dao tiếp xúc tự động ............................................................35 Chương 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY CNC 3 TRỤC ..................................... 37 4.1. Thiết kế và lắp đặt các chi tiết:........................................................................... 38 4.1.1. Lựa chọn thanh trượt vuông: ....................................................................38 4.1.2. Lựa chọn bộ truyền động tích hợp vít me-đai ốc bi và ray trượt .............40 4.1.3. Thiết kế, tính toán trục X..........................................................................42 4.1.4. Thiết kế, tính toán trục Y..........................................................................46 4.1.5. Thiết kế,tính toán trục Z ...........................................................................49 4.1.6. Tính toán động cơ .....................................................................................54 4.1.7 Thiết kế ụ dao và nắp che phoi .................................................................55 4.1.8 Hình ảnh thực tế ........................................ Error! Bookmark not defined. 4.2. Cài đặt và thiết lập hệ điều hành Mach 3 .......................................................... 56 4.3. Hướng dẫn sử dụng Mach 3 .............................................................................. 68 4.4. Hệ thống điều khiển bằng tay Manual .............................................................. 71 4.4.1. Lựa chọn bảng điều khiển và khối hiển thị..............................................71
4.4.2. Thiết kế và lắp đặt tủ điện:.......................................................................73 4.4.3. Lưu đồ giải thuật thay dao tự động máy CNC mini................................77 Chương 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯƠC, KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ .............................. 79 5.1. Kết quả đạt được..........................................................................................79 5.2. Sản phẩm ban đầu: ......................................................................................80 Chương 6: KẾT LUẬN ............................................................................................. 81 6.1. Phần cơ khí ......................................................................................................... 81 6.2. Phần điện và phần mềm điều khiển ................................................................... 81 6.3. Phần mềm gia công ............................................................................................ 81 6.4. Đề xuất cải tiến cho đề tài .................................................................................. 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 82
DANH SÁCH VIẾT TẮT BOB Break Out Board Bo mạch mở rộng kết nối CAD Computer Aided Design Thiết kế có sự trợ giúp của máy CAE Computer Aided Phân tích kỹ thuật với Engineering sự trợ giúp của máy tinh CAM Computer Aided Sản xuất với sự trợ Manufacturing giúp của máy tính CIM Computer Integrated Hệ thống sản xuất Manufacturing tích hợp dùng máy tính NC Numerical Control Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số CNC Computer Numerical Máy công cụ điều Control khiểu bằng chương trình thông qua máy tính PC Personal Computer Máy tính cá nhân CP Control Panel Bảng điều khiển ATC Automatic Tool Changer Thay dao tự động
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. So sánh 2 động cơ .....................................................................................29 Bảng 4.1. Lực dọc trục của trục X ............................ Error! Bookmark not defined. Bảng 4.2. Chọn thông số tải ......................................................................................46 Hình 4.3: Lực dọc trục của trục Y .............................................................................48 Hình 4.4: Chọn thông số tải ......................................................................................49 Hình 4.3:Lực dọc trục của trục Z ..............................................................................52 Hình 4.4:Chọn thông số tải ....................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 4.7. Các thiết bị của tủ điện .............................................................................75 Bảng 4.8. Đấu nối các chân của mạch điều khiển..... Error! Bookmark not defined.
DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Máy Phay NOVA MILL .............................................................................1 Hình 1.2: Máy tiện CNC ANTON ..............................................................................1 Hình 1.3: Máy CNC 5 trục CNC-1 .............................................................................1 Hình 1.4: Máy CNC khắc Lazer .................................................................................1 Hình 2.1: Mô hình khái quát máy CNC ......................................................................5 Hình 2.2: Cấu tạo của 1 máy CNC ..............................................................................5 Hình 2.3: Thanh trượt bi mang cá ...............................................................................8 Hình 2.4: Vit me dạng bi .............................................................................................8 Hình 2.5: Vít me dạng bi và cấu tạo profin răng.........................................................9 Hình 2.6: Hồi bi theo lỗ khoan đai ốc .........................................................................9 Hình 2.7: Hồi bi theo ống ............................................................................................9 Hình 2.8: Khử khe hở bằng tấm ..................................................................................9 Hình 2.9: Khử khe hở bằng lò xo đệm ........................................................................9 Hình 2.10: Khử khe hở bằng vành răng ....................................................................10 Hình 2.11: Hệ tọa độ máy CNC ................................................................................10 Hình 2.12: Quy tắc bàn tay phải................................................................................10 Hình 2.13: Các điểm M, N and W ............................................................................11 Hình 2.14: Điểm chuẩn của dao ................................................................................12 Hình 2.15: Các điểm chuẩn gá dao ...........................................................................12 Hình 2.16: Hệ điều khiển hở .....................................................................................12 Hình 2.17: Hệ điều khiển vòng kín ...........................................................................13 Hình 2.18: Cấu tạo Spindle ATC ..............................................................................14 Hình 2.19: Ổ chứa dao ..............................................................................................14 Hình 2.20: Dụng cụ kẹp dao .....................................................................................14 Hình 2.21: Ổ dao dạng trống .....................................................................................15 Hình 2.22: Ổ dao dạng tĩnh .......................................................................................16 Hình 2.23: Mâm dao và đài dao ................................................................................16 Hình 2.24: Mâm dao dạng xích .................................................................................16 Hình 2.25: Cơ cấu tay gắp .........................................................................................17 Hình 2.26: Cơ cấu đĩa xoay.......................................................................................18 Hình 2.27: Cơ cấu thay dao thẳng .............................................................................18 Hình 3.1: Bàn máy di chuyển theo 2 hướng X và Y .................................................20 Hình 3.2: Bàn làm việc di chuyển theo trục Y ..........................................................20 Hình 3.3: Bàn làm việc đứng yên, trục XYZ di chuyển ...........................................21 Hình 3.4: Vit me đai ốc. ............................................................................................22 Hình 3.5: Vit me dạng bi ...........................................................................................22 Hình 3.6: Mối quan hệ giữa ma sát và tốc độ của 2 dạng vít me ..............................23
Hình 3.7: Thanh trượt vuông.....................................................................................23 Hình 3.8: Thanh trượt tròn ........................................................................................24 Hình 3.9: Cấu tạo của LM Guide Actuator Model KR .............................................25 Hình 3.10: Động cơ không chổi than và động cơ một chiều có chổi than 775 .........26 Hình 3.11: Động cơ servo xoay chiều không chổi than BTD4 0860 ........................27 Hình 3.12: Spindle NSK Nakanishi Nr40-5100 ATC...............................................27 Hình 3.13: Động cơ trục chính ..................................................................................28 Hình 3.14 Vị trí bố trí thiết bị điện............................................................................30 Hình 3.15 Các thiết bị trong tủ điện ..........................................................................30 Hình 3.14: Bt30 atc spindle cartridge .......................................................................32 Hình 3.15: Bt30 atc spindle built in motor spindle ...................................................32 Hình 3.16: Spindle NSK Nakanishi Nr40-5100 ATC...............................................33 Hình 3.17: Ổ dao dạng trống .....................................................................................33 Hình 3.18: Hệ thống đo chiều dài dao tiếp xúc và đầu đo dao thực tế .....................35 Hình 4.1: Các loại thanh trượt vuông ........................................................................38 Hình 4.2: Quy trình tính toán ....................................................................................38 Hình 4.3: Tra cứu catalogue hãng THK ....................................................................40 Hình 4.4: Lắp ghép kiểu fixed-free ...........................................................................41 Hình 4.5: Lắp ghép kiểu fixed-fixed .........................................................................41 Hình 4.6: Lắp ghép kiểu fixed-support .....................................................................41 Hình 4.7: Cụm trục X được thiết kế trên Inventor ....................................................42 Hình 4.8: Bố trí vị trí các chi tiết trên thiết kế trục X ...............................................43 Hình 4.9: Vị trí các chi tiết ........................................................................................47 Hình 4.10: Vị trí các chi tiết trục Z ...........................................................................51 Hình 4.11: Máy được thiết kế hoàn chỉnh .................................................................54 Hình 4.12: Động cơ trục chính ..................................................................................54 Hình 4.13: Khoảng cách tâm giữa các lổ chưa dao là 41.6 mm ...............................56 Hình 4.14: Bố trí ụ dao trên bàn máy trục Y.............................................................56 Hình 4.13: Thiết lập thông số ....................................................................................56 Hình 4.14: Chọn để thiết lập kết nối .........................................................................57 Hình 4.15: Thiết lập kết nối ......................................................................................57 Hình 4.16: Thiết lập địa chỉ của động cơ bước .........................................................58 Hình 4.17: Thiết lập Input .........................................................................................59 Hình 4.18: Thiết lập Output ......................................................................................60 Hình 4.19: Thiết lập cho Spindle ..............................................................................60 Hình 4.20: Thiết lập tốc độ quay tối đa của Spindle .................................................61 Hình 4.21: Thiết lập thông số cho động cơ bước ......................................................61 Hình 4.22: Driver TB6600 ........................................................................................62
Hình 4.23: Bảng lựa chọn độ phân giải của driver ...................................................63 Hình 4.24: BOB Mach3 ............................................................................................63 Hình 4.25: Sơ đồ chân cổng LPT ..............................................................................64 Hình 4.26: Sơ đồ kết nối tổng quan LPT ..................................................................65 Hình 4.27: Các ngõ cấp nguồn và các chân của mạch Mach 3 .................................66 Hình 4.28: Tổng quan các thiết bị kết nối với mạch .................................................66 Hình 4.29: Card PCI ..................................................................................................67 Hình 4.30: Hộp thoại cài driver cho card PCI...........................................................67 Hình 4.31: Giao diện chính .......................................................................................68 Hình 4.32: Giao diên MDI ........................................................................................69 Hình 4.33: Giao diện Tool Path ................................................................................69 Hình 4.34: Giao diện Offset ......................................................................................70 Hình 4.35: Giao diện Setting .....................................................................................70 Hình 4.36: Giao diện Diagnotics ...............................................................................71 Hình 4.37: Giá tham khảo một số bảng điều khiển trên thị trường ..........................72 Hình 4.38: Bảng điều khiển của máy ........................................................................73 Hình 4.3: Sơ đồ mạch điện ........................................................................................76 Hình 4.57: Sơ đồ thay dao tổng quan ........................................................................77 Hình 5.1: Máy hoàn chỉnh .........................................................................................79 Hình 5.2: Chi tiết đã gia công ...................................................................................80
Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Trong suốt quá trình học tập nghiên cứu tại xưởng CAD CAM CNC của trường nhóm nhận thấy, hiện tại ở xưởng nhìn chung được trang bị đầy đủ các loại máy móc đặc biệt là các loại máy gia công CNC để phục vụ cho công việc giảng dạy và học tập của giảng viên cũng như các bạn sinh viên. Tuy nhiên một thực trạng ở đây là do số lượng các bạn sinh viên lớn kéo theo đó là nhu cầu sử dụng máy tăng cao, them vào đó các loại máy công nghệ cao đòi hỏi cần được các thầy cô trực tiếp hướng dẫn thì mới có thể vận hành đảm bảo. Chính vì lẽ đó đã thôi thúc nhóm quyết tâm thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển máy CNC với hệ thống thay dao tự động”, góp phần đóng góp thêm cho công tác giảng dạy và học tập tại xưởng CAD CAM CNC được phong phú và đa dạng hơn. Hình 1.1: Máy Phay NOVA MILL Máy tiện CNC ANTON Hình 1.2: Hình 1.3: Máy CNC 5 trục CNC-1 Hình 1.4: Máy CNC khắc Lazer
Máy móc càng hiện đại đòi hỏi kèm theo đó giá thành cao chi phí vận hành lớn, cũng như hạn chế khả năng tiếp cận của sinh viên. Vấn đề đặt ra là phải chế tạo một loại máy CNC vừa nhỏ gọn, giá thành rẻ, dễ dàng vận hành sử dụng, nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và sự cải tiến sao cho gần như giống các loại máy hiện đại. Nhận thấy vấn đề trên nên việc nhóm quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu phát triển máy CNC với hệ thống thay dao tự động” là cần thiết và cấp bách. 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Nghiên cứu và sản xuất máy CNC sẽ thúc đẩy sự sáng tạo và khả năng sử dụng kiến thức của sinh viên trong việc đề xuất các giải pháp mới khi thiết kế và sản xuất máy CNC. Việc thiết kế và sản xuất máy CNC đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng quan về cơ khí, điện tử và tin học. Đây cũng là cơ hội để họ kiểm tra, tìm tòi tự học hỏi và làm sâu sắc hơn sự hiểu biết về máy CNC hiện đại để sản xuất máy CNC cho phù hợp với khả năng và nhu cầu. Máy phay CNC mà nhóm đã hoàn thành giúp nhóm nắm vững những kiến thức và kỹ năng cơ bản nhất về mọi mặt. Sản phẩm hoàn chỉnh có thể được sử dụng cho giảng dạy hoặc gia công . 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Để hiểu rõ kiến thức về cấu trúc, các nguyên tắc vận hành, điều khiển và lập trình máy phay CNC tự chế. Nghiên cứu và thiết kế hệ thống thay dao tự động cho máy CNC để tiết kiệm thời gian gia công cho những nguyên công phức tạp cần thay dao nhanh chóng, từ đó nâng cao hiệu suất và hiệu quả của máy CNC trong sản xuất. Áp dụng kiến thức đã học để nghiên cứu, phát triển và chế tạo máy phay CNC. Lập trình, điều khiển máy CNC để xử lý sản phẩm theo yêu cầu. Sản phẩm có đủ các tính năng để phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu. 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tượng - Máy CNC 3 trục - Hệ điều hành Mach 3 (phần mềm điều khiển mach3) - Phần mềm thiết kế : tất cả các phần mềm có khả năng thiết kế - Phần mềm thiết kế và xuất bản vẽ : Creo, Master Cam ….. - Phần mềm lập trình và gia công : Các phần mềm sử dụng G-Code
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu và chế tạo hoàn chỉnh máy phay CNC 3 trục có thay dao tự động. - Đảm bảo các yêu cầu đặt ra dưới đây: - Hành trình khả dụng: 150 x 150 x 50 mm. - Thời gian thực hiện: 5 tháng. - Tốc độ chạy dao: S = 50000 v/p (tốc độ quay trục chính) - Tốc độ cắt tối đa: F = 2000 mm/p ( phay Mica ) - Máy sử dụng hệ thống cấp khí nén. 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận Dựa trên kiến thức hiện có của máy phay CNC 3 trục. Sau đó tiến hành tổng hợp, đánh giá các giải pháp đặt ra: trường hợp nào là tối ưu hoặc không tối ưu. 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể Khảo sát thực tế: Xây dựng mô hình và thực nghiệm: sản xuất mô hình máy phay CNC 3 trục thay dao tự động, vận hành thử, gia công sản phẩm.
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Khái quát về máy CNC Điều khiển số NC (Numerical Control) được phát minh với mục đích kiểm soát quy trình gia công của các máy công cụ. Trên thực tế, đây là một quá trình tự động điều khiển hoạt động của máy (như máy cắt kim loại, robot, băng tải bằng kim loại hoặc các bộ phận gia công,) trên cơ sở dữ liệu được cung cấp dưới dạng số nhị phân gồm các chữ số, số thập phân, chữ cái, và một số ký tự đặc biệt tạo thành một chương trình làm việc của thiết bị hoặc hệ thống. Lịch sử phát triển của NC bắt đầu từ các mục đích quân sự và hàng không vì yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng đối với máy bay, tên lửa và xe tăng rất cao. Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua sự phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8 bit ... đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ thứ hai trở nên vượt trội hơn về lưu trữ và Chế biến. Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong lĩnh vực cơ khí đã được phát triển và đạt đến trình độ rất cao như hội thảo tự động linh hoạt và CIM (Máy tính tích hợp Sản xuất) lắp ráp với các robot hoạt động như nhà cung cấp phôi và vận chuyển. Các hệ thống đo lường và kiểm soát chất lượng hàng đầu cũng như các kho hiện đại đang khai thác đã mang lại nhiều hiệu quả kinh tế. CNC (Computer Numerical Control) là một máy tính điều khiển số (NC) sử dụng máy điều khiển máy tính (PLC) để điều khiển điện tử của máy NC và tích hợp cơ chế chuyển đổi. Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi ngành công nghiệp sản xuất. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như các đường thẳng, các cấu trúc phức tạp ba chiều dễ dàng được thực hiện và một số lượng lớn nguồn nhân lực giảm thiểu.
2.2. Cấu tạo chung và quy ước của máy CNC Hình 2.1: Mô hình khái quát máy CNC Hình 2.2: Cấu tạo của 1 máy CNC Cấu trúc cơ bản của máy CNC thông thường bao gồm 2 phần chính: Bộ điều khiển và bộ phận điều hành. 2.2.1. Phần điều khiển Chương trình điều khiển là một tập hợp các tín hiệu để điều khiển máy tính, được mã hoá dưới dạng chữ, số và các ký hiệu khác như cộng, trừ, dấu chấm ... Chương trình này được viết trên cấu trúc đưa mã chương trình (như mã nhị phân trong bộ nhớ máy tính).
Cơ chế điều khiển nhận tín hiệu từ mạch điều khiển, thực hiện các phép biến đổi cần thiết để thu được tín hiệu thích hợp với điều kiện hoạt động của hệ thống truyền tải và kiểm tra hiệu năng của chúng thông qua các tín hiệu được gửi từ bộ cảm biến tiếp xúc ngược. Bao gồm đầu đọc, bộ giải mã, đầu dò, bộ xử lý tín hiệu, nội suy, so sánh, bộ khuếch đại, điều khiển hành trình, đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị đầu vào tín hiệu. Động cơ sử dụng trong máy CNC: Động cơ bước Động cơ bước là một loại động cơ điện với các nguyên tắc và ứng dụng khác với hầu hết các động cơ điện thông thường. Chúng cơ bản là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc liên tiếp thành các vòng quay góc hoặc các chuyển động của rotor có khả năng gắn trục rotor vào các vị trí cần thiết. Động cơ bước có nhiều góc xoay. Các động cơ kém quay 90 độ mỗi bước trong khi động cơ nam châm vĩnh cửu có độ chính xác cao thường quay từ 1,8 độ xuống 0,72 độ mỗi bước. Với một bộ điều khiển, hầu hết các nam châm vĩnh cửu và động cơ hỗn hợp có thể chạy ở chế độ nửa bước, và một số bộ điều khiển có thể xử lý những bước rất nhỏ, gọi là vi bước. Cấu trúc: Động cơ bước có thể được coi là sự kết hợp của hai loại động cơ: động cơ DC không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ. Hoạt động: động cơ bước không xoay theo cơ chế thông thường, chúng quay từng bước vì vậy có độ chính xác cao về phương diện điều khiển học. Chúng chạy trên các phương tiện của thiết bị chuyển mạch điện tử và đưa các tín hiệu điều khiển vào stator theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số vòng quay của rotor tương ứng với lần chuyển mạch, cũng như hướng quay và tốc độ quay của rotor, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần suất chuyển đổi. Ứng dụng: Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là động cơ kích hoạt đặc biệt mạnh bởi vì nó có thể thực hiện các lệnh ở dạng số. Động cơ bước được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa, chúng được sử dụng trong các cần điều khiển chính xác. Một số ví dụ: kiểm soát robot, kiểm soát tiêu cự trong các hệ thống quang học, kiểm soát vị trí trong các hệ thống giám sát, kiểm soát chụp ảnh, theo dõi mục tiêu trong thiết bị theo dõi, điều khiển chương trình trong các thiết bị gia dụng Cơ chế, chỉ đạo và các cơ chế định hướng trong máy bay, vv Thuận lợi: Kiểm soát vị trí, tốc độ chính xác, không có mạch phản hồi. Thường được sử dụng trong hệ thống máy CNC Nhược điểm: Chi phí cao, moment nhỏ.
2.2.2. Phần chấp hành Đối với máy CNC 3 trục mà nhóm thiết kế bao gồm: bàn máy, thân máy, trục vít me, ổ bi, các trục chính và spindle  Phần thân và đế của máy Thông hường được làm bằng gang bởi vì nó có độ nén cao gấp 10 lần thép. Bên trong thân máy, có hệ thống điều khiển, động cơ trục chính và nhiều hệ thống khác. Yêu cầu: Phải đạt độ cứng vững cần thiết. Phải có thiết bị chống rung Mục đích: Đảm bảo tính chính xác khi gia công. Hỗ trợ trong việc ổn định và cân bằng máy.  Bàn máy Bàn làm việc là nơi gá đặt các chi tiết gia công hoặc đồ gá. Yêu cầu: Phải có độ ổn định, độ cứng vững và độ cân bằng để gá đặt các chi tiết một cách chính xác nhất.  Cụm trục xoay Là nơi để lắp đặt các loại dao phay, chuyển động xoay tròn của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phôi. Các dạng điều khiển trục chính: thông qua đại, bánh răng hoặc điều khiển trực tiếp.  Thanh trượt bi Trong các hệ thống máy mọc, thanh trượt có nhiệm vụ chính là dẫn hướng chuyển động. Có nhiều loại thanh trượt được sử dụng, nhưng đối với máy CNC, chủ yếu sử dụng thanh trượt bi.
Hình 2.3: Thanh trượt bi mang cá Cấu trúc của thanh trượt bi (Hình 2.3) bao gồm: thanh ray dẫn hương, ổ bi, rãnh để trượt bi, rọ bi giảm ma sát, tấm chặn ngăn bi bị rơi ra khi sử dụng. Khi áp lực vào thanh trượt dọc theo ray, do chuyển động tương đối giữa ở trượt và thanh ray do chuyển động lăn của bi khi tiếp xúc với thanh ray và ổ trượt. Chính nhờ những viên bi này cùng với lớp dầu mỡ bôi trơn làm giảm đáng kể ma sát, giúp cho việc trượt dễ dàng.  Vít me Trên thực tế có 2 dạng vít me, vít me tiếp xúc mặt hay còn gọi là loại vít me thường và vít me dạng bi. Ở đây dùng là vít me dạng bi. Hình 2.4: Vit me dạng bi Vitme dạng bi có cấu tạo gồm: trục vitme, đai ốc, bi và rãnh hồi bi (hình 2.4). Bề mặt ren của trục vitme được tôi cứng và hoạt động trên những viên bi đỡ. Chính nhờ những viên bi này mà ma sát trượt trên vitme-đai ốc thường được thay thế bằng ma sát lăn trên vitme-đai ốc bi. Kết quả là ma sát nhỏ hơn và hiệu suất vitme-đai ốc bi trên 90%. Vitme-đai ốc bi hồi bi theo 2 cách: lỗ khoan trong đai ốc (hình 2.6) và hồi bi theo kiểu ống (hình 2.7).