Thiết kế máy CNC mini đa tính năng

Sản xuất, chế tạo cơ khí quy mô nhỏ đang trở thành xu hướng của thế giới.

Các máy gia công phục vụ cho mục đích này như máy phay, tiện CNC mini,

máy in 3D, máy cắt laser. được ưa chuộng và phát triển nhiều hơn. Những

loại máy này trên thị trường có những tính năng riêng biệt mặc dù chúng có

chung kết cấu động học. Ý tưởng thiết kế một máy CNC mini tích hợp nhiều

tính năng gia công giúp giảm chi phí mua sắm nhiều máy móc được đề xuất

trong bài báo này. Nó khiến việc biến ý tưởng thiết kế thành sản phẩm trở

nên dễ dàng và nhanh chóng hơn; nhiều người có thể tiếp cận và sử dụng

máy CNC trong công việc của mình như sinh viên kỹ thuật, nhà thiết kế, nhà

nghiên cứu. Bài báo mô tả thiết kế máy CNC mini với module gia công có

thể thay đổi bao gồm phay, in 3d và cắt laser. Thiết kế dựa trên vật liệu cơ

khí, mạch điện tử và công nghệ gia công sẵn có trong nước; các phần mềm

sử dụng điều khiển máy CNC là miễn phí.

pdf 12 trang kimcuc 10340
Bạn đang xem tài liệu "Thiết kế máy CNC mini đa tính năng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Thiết kế máy CNC mini đa tính năng

Thiết kế máy CNC mini đa tính năng
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
96 
THIẾT KẾ MÁY CNC MINI ĐA TÍNH NĂNG 
Phạm Minh Châu1, Lưu Thiện Quang1 
1Trường Đại học Giao thông Vận tải thành phố Hồ chí Minh 
Thông tin chung: 
Ngày nhận bài: 01/12/2017 
Ngày nhận kết quả bình duyệt: 
03/01/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 
02/2020 
Title: 
Design multi-function mini 
CNC machine 
Keywords: 
Multifunction CNC, 3 in 1 
CNC machine 
Từ khóa: 
Máy CNC mini đa năng, máy 
CNC mini tích hợp 
ABSTRACT 
Small scale mechanical manufacture becomes the popular trend in the world 
nowadays. Small size CNC systems including lathe, mill, 3D printer and 
laser cutting machine are popular and widely developed. Ordinarily, these 
machines on the market are single-function even though they have similar 
kinetic structures. This paper proposes the idea of multifunction mini CNC 
machine for reducing the cost of machinery. It helps transform a design into 
a real product easier and faster. Also, more people such as technical 
students, designers, researcher can approach and utilize this effective tool in 
their work. This paper illustrates a design of mini CNC with interchangeable 
tool modules including mill, 3D printing and laser cutting. The design is 
based on mechanical materials, electronic components and manufacturing 
technics available in Viet Nam; CNC controller softwares are free. 
TÓM TẮT 
Sản xuất, chế tạo cơ khí quy mô nhỏ đang trở thành xu hướng của thế giới. 
Các máy gia công phục vụ cho mục đích này như máy phay, tiện CNC mini, 
máy in 3D, máy cắt laser... được ưa chuộng và phát triển nhiều hơn. Những 
loại máy này trên thị trường có những tính năng riêng biệt mặc dù chúng có 
chung kết cấu động học. Ý tưởng thiết kế một máy CNC mini tích hợp nhiều 
tính năng gia công giúp giảm chi phí mua sắm nhiều máy móc được đề xuất 
trong bài báo này. Nó khiến việc biến ý tưởng thiết kế thành sản phẩm trở 
nên dễ dàng và nhanh chóng hơn; nhiều người có thể tiếp cận và sử dụng 
máy CNC trong công việc của mình như sinh viên kỹ thuật, nhà thiết kế, nhà 
nghiên cứu... Bài báo mô tả thiết kế máy CNC mini với module gia công có 
thể thay đổi bao gồm phay, in 3d và cắt laser. Thiết kế dựa trên vật liệu cơ 
khí, mạch điện tử và công nghệ gia công sẵn có trong nước; các phần mềm 
sử dụng điều khiển máy CNC là miễn phí. 
1. GIỚI THIỆU 
Theo Yung C. Shin, Henry Chin và Michael J. 
Brink (1991) máy CNC ra đời giúp cải thiện năng 
suất sản xuất công nghiệp, nâng cao độ chính xác, 
chất lượng sản phẩm. Ngành gia công cắt gọt kim 
loại là một ví dụ rõ rệt nhất hưởng lợi từ công 
nghệ này. Theo Heisel và M Gringel (1999) máy 
tiện CNC có thể hoạt động 24/7 với độ chính xác 
và năng suất cao nhất thay vì đòi hỏi một thợ tiện 
có tay nghề và kinh nghiệm chỉ làm việc 8 
giờ/ngày như phương pháp sản xuất truyền thống. 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
97 
Trong hệ thống CNC, các chi tiết cơ khí được 
thiết kế trên các phần mềm máy tính chuyên dụng, 
gọi chung là (CAD). Sau đó bản thiết kế chuyển 
sang phần mềm hỗ trợ gia công, tính toán nguyên 
công, quỹ đạo chuyển động của đầu công tác, quy 
trình công nghệ(CAM). Phần mềm sẽ xuất ra 
file G-code cho từng nguyên công với máy gia 
công cụ thể như: Cưa, phay, tiện, in 3D hay cắt 
laser... 
Các máy CNC cao cấp thường tích hợp đa chức 
năng có thể gia công những chi tiết phức tạp trong 
một lần gá phôi. Điều này giúp giảm những sai 
sót, thời gian và chi phí sản xuất. 
Máy CNC hiện đại được thiết kế ở quy mô công 
nghiệp với nhiều tính năng tích hợp có giá thành 
rất cao. Tuy nhiên, sự ra đời của những phương 
thức sản xuất mới, quy mô nhỏ, chi tiết sản phẩm 
nhỏ, yêu cầu tiêu chuẩn vừa phải thì những thế hệ 
máy này thường không hiệu quả trong đầu tư khai 
thác sử dụng. Theo M Kumar và V Puttige (2014) 
và Sundar Pandian và S. Raj (2013) nhu cầu về 
thế hệ máy CNC mini là tất yếu với hàng loạt 
những lợi ích có thể mang lại như giá thành rẻ, 
tiết kiệm không gian và năng lượng tiêu thụ. 
Những người không chuyên như kiến trúc sư, nhà 
thiết kế... cũng có thể sở hữu máy CNC phục vụ 
cho công việc với chi phí đầu tư thấp. Chế tạo 
máy CNC kích thước nhỏ cũng đơn giản hơn bởi 
những yếu tố như độ rung hay tiếng ồn cũng tác 
động ít hơn trong quá trình vận hành; vật liệu hay 
kiểu dáng cũng trở nên linh hoạt hơn. Bên cạnh 
đó, các phần mềm và mạch điện tử điều khiển 
cũng được chia sẻ rộng khắp trong cộng đồng 
cũng góp phần khiến việc chế tạo một chiếc máy 
CNC mini trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. 
Các máy CNC mini như cắt laser, in 3D, phay có 
chung kết cấu động học và có thể dùng chung các 
phần mềm điều khiển. Khác biệt duy nhất là đầu 
công tác cho từng nhiệm vụ gia công. Việc tích 
hợp 3 tính năng trong một máy giúp giảm đáng kể 
chi phí đầu tư. Bài báo trình bày ý tưởng module 
hóa các đầu công tác để có thể tháo lắp dễ dàng 
cho từng yêu cầu gia công. Bên cạnh đó, tác giả 
trình bày lý thuyết nội suy máy CNC Phần 2, thiết 
kế cơ khí chi tiết của máy CNC đa tính năng Phần 
3, hệ thống điện Phần 4 và phần mềm điều khiển 
Phần 5, kết quả Phần 6. 
2. ĐỘNG HỌC MÁY CNC 
Bài toán động học của máy CNC là các phương 
pháp nội suy quỹ đạo công tác, trong đó nội suy 
đường thẳng và nội suy đường tròn là 2 bài toán 
cơ bản nhất tạo nên tất cả quỹ đạo chuyển động tự 
động của máy. 
2.1 Nội suy đường thẳng 
Theo hình 1, chuyển động từ điểm A đến B được 
thực hiện bằng cách di chuyển theo quỹ đạo thẳng 
với vận tốc V. Khoảng cách giữa 2 điểm là D có 
giá trị: 
( ) ( ) ( )
2 2 2
B A B A B AD x x y y z z= − + − + − (1) 
Hình 1. Quỹ đạo chạy dao với phôi (trái) và phương pháp nội suy đường thẳng (phải) 
Thời gian nội suy khi dao di chuyển từ A đến B, biết khoảng cách D và vận tốc V: T = D/V 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
98 
Chuyển động được thực hiện bằng cách phối hợp 
chuyển động của 3 trục tọa độ x, y, z tức thời của 
đầu công tác, được mô tả bằng hệ phương trình 
theo thời gian như sau: 
(t 1)
0 0
(t 1)
0 0
(t 1)
0 0
(t)
y(t)
z(t)
t t
Bt B
A A
t t
Bt B
A A
t t
Bt B
A A
x x
x x xdt x dt
T
y y
y ydt y dt
T
z z
z zdt z dt
T
−
−
−
− 
= + = 
 − 
= + = 
 −
 = + =
 (2) 
Nếu thời gian nội suy bị chia thành N khoảng lấy 
mẫu, thời gian nội suy sẽ có giá trị t T/ N=D , 
phương trình tọa độ dao sẽ có dạng: 
(t) (n t)
(t) (n t)
(t) (n t)
B A
A
B A
A
B A
A
x x
x x x n
N
y y
y y y n
N
z z
z z z n
N
− 
= = + 
− 
= = + 
− 
= = + 
D
D
D
 (3) 
Với n = 1,2N 
Theo đó, quỹ đạo di chuyển của dao được tạo 
thành bởi những bước nhỏ hợp thành từ quỹ đạo 
của 3 trục x,y và z hay a. Độ chính xác của phép 
nội suy phụ thuộc vào độ lớn của mỗi bước này. 
Bước càng nhỏ thì độ chính xác cũng như độ phân 
giải càng cao. Giá trị của mỗi bước được mô tả: 
; ;B A B A B A
x x y y z z
N N N
− − −
 (4) 
2.2 Nội suy đường tròn 
Nội suy quỹ đạo đường tròn bằng cách phối hợp 
bài toán điều khiển điểm tới điểm của đường tròn 
trong phương trình thời gian (đường tròn được 
chia làm nhiều điểm, quỹ đạo thật được tạo ra 
bằng nối các điểm lại với nhau). Thông số hình 
học được mô tả bởi phương trình: Vị trí hiện tại 
của dao công tác (XA,YA và ZA) kết hợp với 
điểm cuối của cung (XB, YB và ZB) và bán kính 
của phép nội suy cung tròn R. Giá trị của R có thể 
được mô tả là chiều dương hoặc âm, nên có 2 giải 
pháp nội suy: 2 cung nội suy. 
Hình 2. Phương pháp nội suy đường tròn (trái) và tính toán các thông số nội suy (phải) 
Trong công thức mô tả cung của đường, tọa độ 
tâm: X0, Y0 được được định nghĩa bởi tọa độ 
điểm đầu và điểm cuối của cung và bán kính. Mối 
liên hệ được mô tả bởi hệ phương trình sau: 
2.2.1 Theo chiều dương của bán kính R: 
2 2
0
2 2
0
(D/ 2)
(D/ 2)
A B
m
A B
m
y y
x x R
D
x x
y y R
D
−
= + −
−
= + −
 (5) 
2.2.2 Theo chiều âm của bán kính R: 
2 2
0
2 2
0
(D/ 2)
(D/ 2)
A B
m
A B
m
y y
x x R
D
x x
y y R
D
−
= − −
−
= − −
 (6) 
Với mx và my là trung điểm của đoạn thẳng nối 
A và B: 
; y
2 2
B A B A
m m
x x y y
x
− −
= = (7) 
D là khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm A, B: 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
99 
2 2( ) ( )B A B AD x x y y= − + − (8) 
Bán kính của đường cong nội suy được lấy giá trị 
tuyệt đối. Theo hình phương trình tham số cung 
là: 
0 0cos ; sinx x R y y R= + = +j j (9) 
Với 2 t
T
=
p
j , ta có: 
0 0
2 2
( ); ( )x x R t y y R t
T T
= + = +
p p (10) 
3. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 
Máy CNC đa năng được thiết kế nâng cấp máy 
CNC 3 trục cơ bản hình 3 với tấm gá tool có thể 
linh hoạt gá lắp các đầu công tác khác nhau bao 
gồm spindle chạy dao phay, đầu in 3D và đầu cắt 
laser, hình 4. Chi tiết gá được thiết kế riêng cho 
từng đầu công tác bằng nhôm, gia công phay 
CNC. 
Hình 3. Kết cấu tổng quát 3D máy phay CNC 
(a) 
(b) 
(c) 
Hình 4.(a) gá spindle, (b) gá đầu in 3D, (c) gá đầu cắt laser. 
Khung máy sử dụng nhôm tấm. Ưu điểm của lựa 
chọn này là giá thành vật liệu rẻ, sẵn có, gia công 
và lắp ghép đơn giản và độ cứng vững đủ cho máy 
nhỏ. Kích thước máy trong thiết kế là 
60x60x40cm, phạm vi hoạt động 40x35x20cm. 
Các chi tiết cơ khí thường dùng cho chế tạo máy 
CNC mini được sử dụng trong thiết kế như vít me 
bi, con trượt bi, ổ bi, khớp mềm; nhằm đảm bảo 
độ chính xác và làm việc lâu dài của máy. Động 
cơ truyền động là động cơ bước, phù hợp với thiết 
kế máy nhỏ vì nó có giá thành rẻ, dễ điều khiển, 
độ chính xác cao, bảng 1. 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
100 
Bảng 1. Chi tiết cơ khí máy CNC 
Hình 5. Vít me bi 
Vít me được chế tạo với độ chính xác cơ khí cao và chịu tải trọng lớn cũng như 
ma sát nội nhỏ nhất. 
Cơ cấu cơ khí để biến đổi chuyển động quay sang tịnh tiến với tỉ số truyền xác 
định và ma sát nhỏ. Các rãnh vít được thiết kế để bi trên con chạy lăn trên theo 
1 vòng tuần hoàn kín nhằm loại bỏ ma sát trượt trong cơ cấu này. 
Hình 6. Ổ bi 
Trong máy CNC ổ bi được đỡ 2 đầu các trục vít me bi. 
Ổ bi là chi tiết máy rất phổ biến để giảm ma sát trong các chuyển động quay và 
chịu tải trọng gây ra trên trục. 
Hình 7. Khớp mềm 
Khớp mềm nối trục động cơ và trục vít me bi trong máy CNC 
Khớp mềm là chi tiết để nối 2 trục và truyền chuyển động quay. Khớp mềm với 
đệm cao su đàn hồi ở giữa có tác dụng chống giật và hiệu chỉnh ít nhiều sự sai 
số đồng trục trong thi công cơ khí. 
Hình 8. Chi tiết thanh 
trượt và con trượt 
Con trượt bi sẽ chịu tải trọng của chuyển động tịnh tiến mỗi trục. 
Thanh trượt được chế tạo bằng thép có độ cứng lớn, tuyệt đối thẳng và có độ 
bóng bề mặt cao. Con trượt bi được thiết kế đồng bộ với thanh trượt, chuyển 
động tịnh tiến với ma sát nhỏ nhất và độ rơ ít nhất bằng cách loại bỏ ma sát 
trượt bởi sự chuyển động lăn của bi. 
Hình 9. Động cơ bước 
Loại động cơ bước phổ biến được dùng là loại 2 pha với mỗi bước 1.8 độ, với 
công suất có thể đạt tới 19kg/cm và 2.5A. 
Động cơ bước là động cơ không chổi than, đồng bộ, nó chuyển đổi tín hiệu 
xung thành chuyển động quay trên trục động cơ với những bước đều nhau. Vị 
trí hay vận tốc mong muốn của trục động cơ được tính toán chính xác bởi tần 
số cũng như thứ tự cuộn dây được cấp xung, nó cũng có thể được điều khiển 
giữ vị trí với momen lớn mà không cần đến tín hiệu phản hồi. 
Bàn máy là nhôm định hình với các rãnh để gá lắp phôi cho nguyên công phay, có thể gắn thêm bàn nhiệt 
khi in 3D hoặc tháo rời ra cho nguyên công cắt laser, hình 10. 
Hình 10. Bàn máy cho nguyên công phay (trái) và gắn thêm bàn 
nhiệt khi in 3D (phải) 
Hình 11. Kết cấu cơ khí trục A với mâm cặp 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
101 
Ngoài ra, máy có thể nâng cấp thành máy phay 4 
trục với việc thêm 1 trục quay A được gá trên bàn 
phôi song song với trục X hoặc Y. Những chi tiết 
đòi hỏi chuyển động quay khi gia công, phôi sẽ 
được kẹp lên bàn gá gắn với trục A bằng mân kẹp 
như trên máy tiện, hình 11. 
4. HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN 
Máy tính (PC) điều khiển trực tiếp chuyển động 
của máy bằng phần mềm chuyên dụng MACH3 
qua truyền thông LPT đến mạch CNC BOB. 
Mạch thu tín hiệu quỹ đạo chuyển động của mỗi 
trục (vị trí và vận tốc), xử lý và xuất xung đến 
từng bộ driver điều khiển động cơ chuyển động 
của từng trục, hình 12. 
Các máy CNC mini dùng động cơ bước công suất 
nhỏ. So với các cơ cấu điều khiển vòng kín như 
servo có giá thành cao thì đây là sự lựa chọn phù 
hợp. 
Hình 12. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điện và điều khiển. 
4.1 Driver động cơ bước 
Driver động cơ bước phổ biến là M6600 hình 13 sử dụng IC Driver TB6600HQ/HG Toshiba có độ tin 
cậy cao, tản nhiệt tốt và hoạt động ổn định. 
- Có dải nguồn đầu vào từ 12 đến 40V 
- Có thể chọn độ phân giải 1/1 đến 1/16 bước 
Hình 13. Driver M6600 điều khiển động cơ bước Hình 14. Mạch CNC BOB MACH3 LPT 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
102 
4.3 Mạch CNC BOB MACH3 LPT 
Mạch với cổng giao tiếp song song LPT của máy 
tính để nhận lệnh từ phần mềm MACH3 và điều 
khiển các cơ cấu chấp hành như xuất xung điều 
khiển động cơ, kích relay bơm nước giải nhiệt, 
đọc công tắc hành trình máy hay xuất xung PWM 
điều khiển Spindle, bộ đùn nhựa in 3D và cường 
độ đầu cắt laser. 
Mạch BOB hình 14 được thiết kế hỗ trợ điều 
khiển 5 trục. Tất cả các cổng điều khiển đầu ra 
đều được cách ly opto và mạch đệm để cho tín 
hiệu ổn định nhất. So với một số mạch truyền 
thông USB mới phát triển thì LPT vẫn có nhiều 
ưu điểm hơn về giá thành và tốc độ truyền tín 
hiệu. 
4.4 Spindle 
Spindle mang dao cắt (phay) được điều khiển theo 
quỹ đạo gia công để cắt gọt phôi tạo ra sản phẩm 
gia công. Tùy vào công suất và mục tiêu thiết kế 
máy có thể chọn Spindle là motor 3 phase hay DC 
với driver điều khiển tương ứng. Trong thiết kế 
này tác giả chọn spindle 3 phase công suất 800w. 
Spindle 3 pha cho dải công suất lớn, giải nhiệt 
bằng nước (cần phải trang bị thêm 1 máy bơm) độ 
bền cao nhưng giá thành đắt. Việc cài đặt biến tần 
thì theo hướng dẫn của nhà sản xuất, hình 15. 
Hình 15. Spindle 3 phase với biến tần điều khiển Hình 16. Spindle DC và driver 
Spindle DC thì ngược lại nhưng phù hợp với nhu 
cầu máy nhỏ cho những mục đích gia công vật 
liệu mềm, mỏng như gỗ hay phíp, hình 16. 
4.4 Đầu in 3D 
Module in 3D hình 17 bao gồm đầu phun nhựa 
được gia nhiệt và motor đùn nhựa. Motor đùn 
nhựa được điều khiển bằng mạch BOB. Mạch 
công suất cho khâu gia nhiệt được chọn là mạch 
IRF 520, công suất ~100W, hình 18. 
Hình 17. Module đầu in 3D Hình 17. Module gia nhiệt 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
103 
4.5 Đầu cắt laser 
Đầu phóng laser diod 10W đi kèm với mạch công suất có thể điều chỉnh cường độ laser, hình 18. 
Hình 18. Laser diod và driver 
5. PHẦM MỀM 
Có 3 khâu chính cũng là 3 phần mềm chính được sử dụng trong vận hành máy CNC mini, được mô tả ở 
hình 19. 
Hình 19. Các phần mềm phục vụ máy CNC 
5.1 Phầm mềm thiết kế 
Gọi chung là CAD, các phần mềm Pro Enginer, Solid work hay Inventer được dùng để tạo ra các thiết kế 
3D hay 2D phục vụ cho mục đích gia công. Hoặc người ta có thể dùng các phần mềm và máy quét 3D 
chuyên dụng để tái tạo sản phẩm thật thành dữ liệu 3D. 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
104 
Hình 20. Phần mềm Solidwork dùng thiết kế và tạo file gia công cho phần mềm CAM 
5.2 Phần mềm tạo quỹ đạo chạy dao 
Gọi chung là phần mềm CAM, như các phần mềm 
MasterCAM, ArtCAM hoặc được tích hợp sẵn 
trong các phần mềm CAD. File thiết kế CAD 
thường được lưu ở định dạng file STL sẽ được 
chuyển đổi thành định dạng gia công sau khi đã 
chọn kích thước dao, tốc độ cắt, kiểu gia công. 
Đầu ra của phần mềm này là dữ liệu quỹ đạo bao 
gồm vị trí, tốc độ dao phục vụ cho gia công sản 
phẩm (mã G-code). 
Hình 21. Phần mềm Artcam, tạo quỹ đạo chuyển động cho đầu công tác, xuất file G-code cho Mach 3 
5.3 Phần mềm điều khiển máy CNC 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
105 
Phần mềm MACH3 thiết lập các thông số máy như vận tốc, gia tốc, tọa độ điểm đầu của máy, giám sát 
và điều khiển bằng tay trực tiếp. Từ file G-code tạo ra bởi phầm mềm CAM, nó gửi trực tiếp dữ liệu qua 
cổng LPT đến mạch BOB để điều khiển động cơ. 
Hình 22. Phần mềm Mach 3 với gia diên điều khiển và giám sát 
6. KẾT QUẢ 
Máy CNC hình 23 sau khi thi công được chạy thử 
nghiệm và đánh giá với những điều kiện khác 
nhau, tập trung chủ yếu vào những tiêu chí như độ 
phẳng bề mặt gia công (phay), độ chính xác khi 
chạy biên dạng vuông, tròn. Đánh giá cho thấy 
sản phẩm đạt độ chính xác cao khi chạy với các 
quỹ đạo khác nhau như điểm tới điểm, đoạn thẳng 
theo các trục x, y, z. Phương pháp sử dụng thước 
có độ chính xác đến 0.01 mm và mỗi phép đo 
thực hiện 3 lần. Sai số giữa các lần thử nghiệm tối 
đa vào khoảng 0.08 mm. 
Khung cơ khí được gia công khoan, taro, cắt bằng 
máy CNC nên đảm bảo độ chính xác khi lắp ghép. 
Khung cơ khí cứng vững, lắp ghép bằng bulong 
và các phụ kiện chuyên dụng của máy CNC mini, 
Khối lượng máy 40kg với kích thước 60x60x40 
cm không rung khi chạy với các điều kiện gia 
công khác nhau. 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
106 
Hình 23. Máy CNC khi gắn module phay 
Các bộ driver và động cơ bước hoạt động tin cậy 
khi chạy vi bước 1/8. Driver giải nhiệt tốt bằng vỏ 
nhôm, có bảo vệ quá dòng khi động cơ bị kẹt. Thử 
nghiệm hoạt động liên tục trong 15 giờ. Nhiệt độ 
vỏ động cơ ổn định ở 42 0C và tản nhiệt driver ở 
52 0C khi chạy nguyên công phay nhôm độ sâu 
cắt 0.5 mm với tốc độ cao nhất 150 mm/s. Ở 
nguyên công in 3D và cắt laser, máy chạy gần như 
không tải. 
Phần mềm Mach 3 điều khiển máy CNC với các 
tài liệu có sẵn trên mạng, dễ dàng trong việc thiết 
lập các thông số máy như tốc độ, gia tốc, IO 
Hình 24. Máy gắn module phay gia 
công chi tiết gắn trên trục A 
Hình 25. Máy gắn module in 3D 
Hình 26. Máy gắn module cắt laser 
AGU International Journal of Sciences – 2020, Vol. 24 (1), 96 – 107 
107 
Sản phẩm đầu tiên được gia công trên máy CNC 
đa năng là các chi tiết cơ khí của một robot tự 
hành, với các tấm sợi thủy tinh được gia công 
phay và phần khung được in 3D bằng nhựa ABS 
hình 27. 
Hình 27. Các phần mềm phục vụ máy CNC 
7. KẾT LUẬN 
Máy CNC mini là một công cụ tuyệt vời trong các 
ngành cơ khí chế tạo, thiết kế. Việc làm chủ kỹ 
thuật chế tạo máy CNC đa năng với giá thành rẻ 
khiến cho nhiều người có thể tiếp cận và sử dụng. 
Bài báo đã trình bày những khâu chính trong việc 
thiết kế và chế tạo 1 máy CNC với 3 tính năng 
phay, in 3D và cắt laser; đáp ứng đầy đủ nhu cầu 
trong việc chế tạo những chi tiết cơ khí nhỏ, phù 
hợp với điều kiện sản xuất quy mô nhỏ với chi phí 
đầu tư mua sắm máy móc thấp. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Andrei., & I. Nae, "Practical applications 
performed by a stepper motor CNC router", 
2010. 
Heisel & M Gringel. (1999). Machine Tool 
Design Requirements for High Speed 
Machining. Journal of Manufacturing Systems. 
6, 78-90. 
M Kumar & V Puttige (2014). Low cost 
automation for CNC machining center. 
IJMET, 3, 156-170. 
P.A. Sherring da Rocha Jr., R.D.S. Souza, & 
M.Emilia de Lima Tostes, "Prototype CNC 
machine design", 2012. 
Sundar Pandian & S. Raj. (2013). A low cost 
build your own three axis cnc mill prototype. 
IJMET. 45-60. 
Wu, C. L., Haboush, R. K., Lymburner, D. R., and 
Smith, G. H., “Closed-Loop Machining 
Control for Cylindrical Turning” Modeling, 
Sensing, and Control of Manufacturing 
Systems, PED Vol. 23, ASME, 1986, 189-204. 
Xu, Y. Li, J. Sun & S. Wang, "Research and 
development of open CNC system based on 
PC and motion controller", 2012 
Yung C. Shin, Henry Chin, & Michael J. Brink. 
(1991). Characterization of CNC machining 
centers. Journal of Manufacturing Systems. 
(13)1, 169-178. 

File đính kèm:

  • pdfthiet_ke_may_cnc_mini_da_tinh_nang.pdf