Để Chế Máy Khắc Cnc Anh Em Cần Những Linh Kiện Gì - CNC3DS

Rất nhiều anh em có niềm đam mê DIY - chế máy cnc thường đặt câu hỏi làm thế nào để chế tạo một máy cnc ? Cần những linh kiện gì để lắp nó ? Bài viết sau đây CNC3DS xin giới thiệu các thành phần và trọn bộ linh kiện chế máy cnc để anh em tham khảo.

I. Bộ điều khiển CNC

Tất nhiên rồi, máy cnc nào thì cũng cần một bộ điều khiển trung tâm - bộ não để điều khiển toàn bộ hoạt động của máy như di chuyển các trục, chạy spindle, bơm nước làm mát, nạp G-code để gia công chi tiết...

Hiện tại thì bộ điều khiển CNC rất đa dạng về chủng loại, thương hiệu, tùy thuộc vào loại máy cnc mà anh em muốn chế: Máy tiện cnc, máy phay cnc, máy khắc cnc, máy cắt plasma cnc, máy cắt cnc hay các bác thợ mộc thì gọi dân dã hơn là máy chạm cnc, máy đục gỗ vi tính...

1. Bob mach3 LPT

Đây là bộ điều khiển cnc hay gọi là mạch đệm (BOB) kết nối với máy tính qua cổng LPT chạy phần mềm Mach3. Loại này thuộc loại ngon, bổ, rẻ hay không thì cũng tùy anh em đánh giá so sánh nhưng nhìn chung thì cũng phù hợp với túi tiền anh em và nó cũng khá phù hợp với nhu cầu DIY. Mach3 là phần mềm kinh điển với dân chơi CNC từ Bắc chí Nam, có thể nói mọi đam mê CNC đều bắt nguồn từ Mach3. Bob này tương đối dễ sử dụng, hỗ trợ max 5 trục, ngõ ra cách ly quang cao tốc, số ngõ ra đủ để gài nút bấm ngoài, giới hạn hành trình, 3 role để bật tắt bơm tưới nguội, biến tần, có ngõ 0-10v điều tốc spindle.

Nếu anh em dư giả thì có thể chuyển sang phiên bản Mach3 USB chuyên nghiệp hơn nhờ số lượng ngõ vào ra lớn nên có thể làm bảng điều khiển đa chức năng, hỗ trợ tay cầm rất tiện lợi.

Từ mạch Mach3 usb thì có thể DIY ra bảng điều khiển chuyên nghiệp thế này

2. Mạch Planet CNC USB controller

Tiếp theo tôi muốn nói tới chính là mạch Planet CNC USB controller. Mạch này dùng phần mềm của hãng Planet CNC - của Châu Âu. Giao diện rất trực quan, dễ dùng và mạch cũng dễ setup hơn nhiều so với Mach3. Bản Mk1 hỗ trợ 4 trục, có ngõ ra điều khiển spindle, 2 role ngoài, hỗ trợ một số phím ngoài và giá khá mềm, còn loại Mk2 nhiều chức năng hơn, hỗ trợ tới 5 trục thì giá đắt hơn tuy nhiên các cụ cũng nói đắt thì sắt ra miếng, Mk2 có nhiều tính năng cao cấp hơn hẳn MK1

MK2 planet cnc usb controller trông khá ngầu với tính năng hỗ trợ chạy trình trên thẻ nhớ

Giao diện khá thân thiện, cực kì dễ dàng setup

3. Ncstudio V5 card

Mạch này được dùng kết nối PCI với máy tính và được dùng khá nhiều trên máy cnc hiện nay, ưu điểm giá thành rẻ, dễ thay thế bảo trì và chạy rất ổn định. Nó được lắp trên nhiều máy, từ máy trung quốc tới máy Việt Nam. Nó khá dễ sử dụng, phù hợp với nghề chạm gỗ, đá không cần vọc vạch gì nhiều - nhưng dùng với DIY thì chưa hợp lắm.

4. Bộ điều khiển DDCSV 2.1

Với bộ này thì hãy nói lời tạm biệt với máy tính chạy máy cắt khắc cnc. Nó là bộ điều khiển chuyên nghiệp thực sự với chip DSP 32 bit, màn hình LCD, tần số phát xung tới 500khz siêu mượt và dĩ nhiên hỗ trợ tay cầm, bàn phím số đầy đủ, điều khiển tới 4 trục đồng thời, chạy tất cả các loại mã G-code. Bộ này có thể dùng để lên điện cho các máy cnc nhật cũ đã hỏng bộ điện chạy cũng êm nhưng bộ này thì không hỗ trợ thay dao tự động (giá rẻ mà) nên anh em cân nhắc khi xài nó cho dòng machining center - trung tâm gia công.

5. Bộ điều khiển cầm tay A11 và A18

Bộ này cũng thuộc hàng chuyên nghiệp có thể điều khiển 3 hoặc 4 trục, cắm usb có chứa mã g-code và chạy, khá tiện dụng tuy nhiên thì nó không có chức năng mô phỏng lệnh trước khi chạy thật. Loại này hiện tại các máy đục tượng gỗ, đá 4D hay dùng phiên bản A18, phiên bản A11 cho máy 3 trục cũng ít được sử dụng.

6. Bộ điều khiển GSK928 controller

Bộ điều khiển này thì khỏi phải nói rồi, nó tương đương vơi FANUC danh tiếng của Nhật Bản hướng tới dòng máy cnc trung tâm gia công chuyên nghiệp với 2 vòng phản hồi kín, kiểm soát sai số 1/1000. Kiểm soát tốc độ và vị trí của trục chính hỗ trợ thay dao tự động, có lập trình PLC bên trong, hỗ trợ đầy đủ tập lệnh G-code y như dòng FANUC. Loại này chuyên để làm lại điện cho các dòng máy cnc công nghiệp chạy FANUC đời cũ mà việc sửa chữa rất khó khăn lại đắt đỏ, không ổn định. Chi phí cho loại chuyên nghiệp này thì dĩ nhiên không thể thấp nhưng nếu so sánh với giá sửa máy cnc dòng FANUC thì vẫn còn rẻ chán. Quan trọng là hàng mới thì dù sao vẫn ngon và ổn định hơn nhiều so với Nhật bãi đã có tuổi đời 20-30 năm.

Loại này cũng đòi hỏi anh em phải có kinh nghiệm nhất đinh trong linh vực cnc thì mới setup được, anh em mới vào nghề đừng có ham nhé.

II. Động cơ dẫn động các trục

Động cơ dẫn động các trục máy CNC thì có thể chia làm 3 loại chính đó là động cơ bước, động cơ servo và loại động cơ servo lai (Hibrid servo).

1. Động cơ bước

Động cơ bước - step motor thì có loại 2 pha, 3 pha và 5 pha. Loại 2 pha và 3 pha hiện tại xuất xứ trung quốc chạy khá ngon trong khi giá thành rẻ, đặc biệt loại 3 pha cho momen xoắn cực kì lớn (tới 50Nm), mặt bích tới 130mm rất thích hợp tải nặng, gia tốc thấp và dải vận tốc trung bình.

Loại 2 pha thì thường dùng loại động cơ bước size 86 và động cơ bước size 57

Máy lớn cỡ 6090 trở lên thì thường dùng size 86, loại cốt trục ra 14, momen xoắn từ 4-8Nm thân dài 80-150mm.

Máy nhỏ hơn và loại mini 2030 thì thường dùng size 57, cốt ra 8mm, momen từ 1.8-2.5Nm thân dài 50-110mm

Loại 5 pha thì thường trên thị trường là loại của Oriental motor Vexta xuất xứ Nhật Bản, hàng bãi chứ không có mới, giá cả thì tùy theo mức độ hình thức chủng loại (mới thì nó rất mắc tiền, một con động cơ Vexta cỡ 4Nm có giá tới cả chục triệu). Loại này thì nếu lựa được con nào ngon thì chạy bền, không bị mất bước. Cầm các em nó trên tay cũng sướng hết cả thằng người vì độ hoàn thiện của anh Nhật Bản thì anh em không thể chê được rồi

2. Động cơ Servo

Loại này là cao cấp nhất, là đỉnh cao của công nghệ điều khiển. Phổ biến tại Việt Nam là Yaskawa, Mitshubishi, Panasonic của Nhật và Delta của Đài loan... Đặc điểm là rất chính xác, độ phân giải encoder lên tới hàng triệu, chạy êm, không nóng, gia tốc rất lớn, tốc độ cao, kết nối điều khiển vào hệ thống đòi hỏi có kinh nghiệm và đương nhiên rồi là mắc tiền.

Bộ servo mishubishi Mr-j3-60a tương đương công suất 750w

Giá mềm hơn thì có Ac servo của Trung Quốc, nếu dùng servo trung quốc thì anh em nên chọn loại có thương hiệu chứ không nên ham loại giá rẻ quá mà chẳng có thương hiệu gì thì sau này cũng mệt. Đặc điểm của Ac servo trung quốc là giá thành rẻ hơn nhiều so với loại cùng công suất của Nhật, cân bằng giữa chi phí và độ chính xác cũng như độ bền.

AC servo YasKo Trung quốc

3. Động cơ Servo lai (Hybrid servo)

Loại động cơ này kết hợp giữa động cơ bước và điểu khiển có phản hồi của động cơ servo nên rất mạnh mẽ, chính xác, không bị mất bước ở tốc độ cao, khắc phục hoàn toàn nhược điểm của động cơ bước truyền thống. Theo đánh giá chủ quan thì nó cũng ngon không kém gì Ac servo cả mặc dù có ồn và nóng hơn quan trọng là giá của nó rẻ hơn so với ac servo nhiều.

Dòng này đầu tiên phải nói tới dòng Alpha Step Vexta của Oriental motor như là Asd12a-c Asd20a-c đi kèm với motor asm911 hoặc asm98ac là 2 motor mạnh mẽ nhất của dòng anpha step, chúng thường trang bị hộp giảm tốc harmonic ở đầu trục để tăng momen xoắn nhằm tận dụng lợi thế tốc độ cao của dòng động cơ này.

Nếu anh em kiếm được mấy bộ này mà hình thức đẹp như mới thì cứ yên tâm sử dụng vì nó quá là ngon mà giá lại rẻ hơn nhiều so với hàng đập hộp (hàng mới 100% thì giá 1 bộ tầm 3-4 ngàn mĩ kim đó) anh em không đủ sức chơi đâu.

Nếu mà hàng Nhật kiếm khó quá thì có nhiều loại hybrid servo hàng brandnew của trung quốc cho anh em lựa chọn, giá rẻ mà chạy cũng ngon, chính xác và cũng khá bền đấy. Thương hiệu đầu bảng thì có YaKo, Leadshine, JMC, cả 3 loại này được bán trên toàn cầu, bao gồm cả USA và EURO, nói như vậy để anh em hiểu công nghệ điều khiển của Trung Quốc cũng đang vươn ra thế giới rất mạnh mẽ. Dòng HBS86H, HBS758 và HBS2206 của Leadshine hiện nay được dùng khá nhiều.

III. Hệ thống truyền động cơ khí của máy cnc

Có 3 phương pháp truyền chuyển động trên máy cnc đó là dùng vít me bi, thanh răng - bánh răng và dây đai răng.

1. Vít me bi

Hiện phổ biến để chế máy cnc anh em hay dùng là vít me bi của TBI - Taiwan. Loại này có ưu điểm là giá thành khá hợp lý, độ chính xác cao, lâu mòn, đối với các máy cnc anh em hay dùng là cấp chính xác C7. Cấp C5 và C3 rất ít dùng vì đắt tiền

2. Thanh răng - bánh răng

Với công nghệ lăn răng và nhiệt luyện, mài đảm bảo độ chính xác và độ cứng cho răng thì truyền động này đảm bảo độ chính xác khá cao, được lắp đặt nhiều trong máy đục gỗ vi tính, máy khắc gỗ cnc , máy khắc đá , máy đục tượng ... Ưu điểm lắp đặt dễ dàng, với chiều dài thanh răng ghép lại vô hạn. Modun răng thông dụng là 1.25, chiều dài thanh răng 671mm hoặc 1.4m

Đi kèm với thanh răng là hộp số dây đai hoặc bộ bánh răng nhựa

3. Dây đai răng

Loại này thì hay được lắp trên máy khắc laser, máy cắt plasma cnc, máy cắt laser, máy khắc laser mini do ưu điểm đạt tốc độ cao, nhưng nhược điểm là chỉ phù hợp với tải nhẹ

4. Thanh ray trượt dẫn hướng

Về thanh ray trượt vuông, anh em nên dùng thương hiệu của Hiwin hoặc TBI do chất lượng tốt, phổ biến, khi hỏng hóc dễ thay thế.

Thanh ray trượt tròn là một sự lựa chọn khá phổ biến trong ngành gỗ do giá thành rẻ, nhược điểm là độ chính xác và khả năng chịu tải kém thanh ray trượt vuông nên không thích hợp lắm khi lắp các máy khắc cnc đòi hỏi độ sắc nét cao ở các chi tiết nhỏ.

IV. Trục chính - spindle máy cnc

Trục chính spindle thường dùng là loại giải nhiệt nước hoặc gió, tốc độ 24000 vòng phút hoặc 60.000 vòng phút. Giá thành khác nhau phụ thuộc vào chủng loại, thương hiệu vòng bi lắp trên spindle. Thông thường spindle sẽ có 3-4 vòng bi, đắt nhất là loại vòng bi 7xxx gốm với cấp chính xác p4, còn rẻ nhất là lắp bi 6xxx thế nên cùng công suất thì spindle chênh nhau tới vài triệu tới vài chục triệu là chuyện bình thường.

Công suất dải rộng từ 800w tới 7kw

Còn anh em nào định đô chế lại máy phay cnc kim loại mà trục chính dùng đầu BT30, BT40, BT50 thì có thể tham khảo dòng động cơ kéo chuyên dụng có hỗ trợ định vị trục chính trong quá trình thay dao tự động.

Anh em nào tính lên máy mini chạy pcb nhỏ nhỏ mà ít xèng thì xài loại spindle mini DC brushless này cũng ngon, speed tới 9000 vòng phút, colet chuẩn ER11 khắc rất phê, giá mềm nhất trong các thể loại spindle.

V. Biến tần chạy spindle

Trên máy cnc thì biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của trục chính spindle. Các dòng máy cnc router như là máy khắc gỗ vi tính, máy khắc đá... trên thị trường chủ yếu lắp biến tần Best, Fuling vì các dòng này khá bền.. anh em trong Nam lắp thì hay sài đồ biến tần hàng Nhật bãi, nói chung là tùy sở thích nhưng theo mình thì xài đồ mới nó cũng có cái sướng của nó.

VI. Phụ kiện máy CNC

1. Kẹp spindle

2. Bơm dầu

3. Cảm biến hành trình

4. Xích nhựa luồn dây

5. Bơm nước làm mát spindle

6. Khớp nối