TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-***-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ - THI CÔNG - GIẢI
THUẬT MÁY CNC 3 TRỤC

SVTH: HÀ XUÂN THÀNH
GVHD: TS. VÕ LÂM CHƯƠNG

GVHD: Th.S. HUỲNH PHƯỚC SƠN
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7/2017

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học-kỹ thuật, tự động hóa
sản xuất đóng vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp nước ta. Nhận thức được
điều này, trong chiến lược công nghiệp hóa theo hướng hiện đại vào nam 2020 công
nghệ tự động được ưu tiên đầu tư và phát triển.

Ở nước ta công nghiệp tự động hóa đã được hình thành từ khá lâu, nhưng yếu
tố quyết định đến sản xuất tư động hóa là kỹ thuật điều khiển. Các máy công cụ điều
khiển số CNC đã được dùng phổ biến tại các nước phát triển từ lâu. Trong những
năm gần đây CNC đã được nhập vào Việt Nam và phổ biến khá rộng rãi. Máy công
cụ CNC là những hệ thống công nghệ hiên đại, là thành quả của các nghiên cứu lớn
và các thiết bị điển hình cho sản xuất tự động. Với đề tài được giao “Thiết kế-Thi
công-Giải thuật cho máy CNC 3 trục”, mặc dù lần đầu tiên tiếp xúc với đề tài nhưng
em nhận thấy đây là một đề tài hay và rất thực tế. Quá trình làm và hoàn thành đề tài
này đã giúp em tổng hợp được những kiến thức đã học cũng như những kiến thức
thực tế liên quan đến công việc của em sau này khi đi làm.

Đồ án này là sự tiếp nối của đồ án “thiết kế cơ khí”, và tập trung lớn vào việc
điều khiển. Vì vậy, phần tính toán cơ khí chỉ trình bày những cái cốt lõi nhất và cần
thiết nhất cho việc điều khiển.

i

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cám ơn quý thầy cô trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật và đặc biệt là thầy cô của bộ môn Cơ điện tử đã giảng dạy
chúng em suốt thời gian học tập cũng như hỗ trợ chúng em rất nhiều trong việc thực
hiện đề tài này.

Thời gian học tập tại trường là những kinh nghiệm, là hành trang quý báu giúp
chúng em tự tin hơn, vững bước hơn trong công việc sau này. Một lần nữa em xin
chân thành cám ơn thầy Chương, các thầy cô trong trường, chúc các thầy cô luôn dồi
dào sức khỏe, thành công trong cuộc sống và đào tạo nên những sinh viên giỏi giúp
ích cho xã hội. Và xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc đến gia đình và người thân
đã hỗ trợ tất cả mọi điều kiện để đề tài hoàn thành tốt đẹp.

ii

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHÂN
̣ XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Hà Xuân Thành

MSSV: 12146169

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuậ
...

...
35%

51

DS

Tên
thuật
toán

DDA
SA
DS

176.5

21

0.07%

Hình 7.3: So sánh sai số thuật toán R=15
TH3 : R = 20
Diện tích cung
Diện tích Bước
Sai số
tròn
thuật toán lặp
n
.
=
(
)
314

331.5
313
314

31
40
28

∆

5.6%
0.32%
0%

Hình 7.4: So sánh sai số thuật toán R=20
Nhận xét: Trong 3 trường hợp trên ta nhận thấy ∆
∆
∆
dàng nhận ra


.

. Ta cũng dễ

52

Phương pháp nội suy DDA có số vòng lặp ít hơn so với phương pháp nội suy SA.
Tuy nhiên lại có độ chính xác về biên dạng kém hơn. Do độ chính xác khi mô
phỏng quan trọng hơn số vòng lặp nên xét cho cùng thuật toán SA được đánh giá tốt
hơn thuật toán DDA. Thuật toán DS có sai số và bước lặp n là nhỏ nhất trong cả ba
phương pháp. Vì thế phương pháp nội suy DS được xem là phương pháp tốt nhất.

3 Kết quả đạt được
Đã chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh phần cơ khí của bàn máy CNC
Kết cấu gọn nhẹ phù hợp với mô hình thí nghiệm

Hình 7.5: Mô hình thiết kế
Sử dụng phần mềm Mathlab viết được code thủ thuật nội suy cho máy CNC
53

Sử dụng phần mềm mathlab để giao tiếp với máy tính thông qua Universal Gcode
sender
Nội suy được những đường cơ bản

Hình 7.6: Mô phỏng phương pháp nội suy DDA_Line

54

Hình 7.7: Mô phỏng phương pháp nội suy SA_Circle

55

Hình 7.8: Mô phỏng phương pháp nôi suy DS_Circle

56

Hình 7.9: Mô phỏng phương pháp nội suy NURBS

57

KẾT LUẬN
Kết quả chưa đạt được
 Chế tạo cơ khí vẫn còn hạn chế về độ chính xác
 Đề tài chỉ dừng lại mức dùng bút vẽ để mô phỏng thuật toán
 Vẫn chưa hoàn thiện được những thuật toán nội suy cao hơn
Hướng phát triển
 Thay cơ cấu bút bằng đầu laser để tăng độ chính xác
 Thay động cơ bước bằng động cơ AC servo để sai số ít hơn, đạt được
độ chính xác cao hơn vì động cơ servo điều khiển theo dạng vòng kín
có tín hiệu phản hồi từ encoder
 Ứng dụng bàn máy để chế tạo các máy khác như: Máy cắt gỗ, decal,
khoan board…để phục vụ nhu cầu các ngành công nghiệp khác

58

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng việt
[1] http://codientu.org/threads/15729/
[2] http://mme.vn/su-dung-grbl-0-9-tren-arduino-cnc-shield-v3/
[3] http://maycnc.com/lich-su-hinh-thanh-may-cnc.html
[4] Tạ Duy Liêm, Hệ Thống Điều Khiển Số Cho Máy Công Cụ, 2001

Tiếng anh
[5] Vo Lam Chuong, Servo Drive Systems, Lecture notes, 2015
[6] Suk-Hwan Suh and Seong Kyoon Kang, Dae-Hyuk Chung and Ian Stroud,
Theory and Design of CNC Systems, 2008
[7] Les Piegl and Wayne Tiller, The NURBS Book, Springer-Verlag, New York,
1996.
[8] http://www.codeproject.com/Articles/25237/Bezier-Curves-Made-Simple

59