1. Trang chủ
  2. » Tất cả

Thiết kế máy khoan mạch in tự động khóa luận tốt nghiệp đại học khoa công nghệ điện

77 9 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Máy Khoan Mạch In Tự Động
Tác giả Dương Ngọc Chiến, Nguyễn Quang Giáp, Lý Ngọc Huân, Lê Hòa Duy Lộc
Người hướng dẫn Th.S Lê Ngọc Tuân
Trường học Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Điện
Thể loại Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản 2019
Thành phố TP.Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 77
Dung lượng 4,02 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU (13)
    • 1.1 Đặt vấn đề (13)
    • 1.2 Mục tiêu nghiên cứu (13)
    • 1.3 Đối tượng nghiên cứu (14)
    • 1.4 Giới hạn đề tài (14)
  • CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC (15)
    • 2.1 Sơ lược về máy cnc (15)
    • 2.2 Một số máy CNC ngoài thị trường (15)
    • 2.3 Đặc trưng cơ bản của cnc (16)
      • 2.3.1 Tính năng tự động cao (16)
      • 2.3.2 Tính năng linh hoạt cao (17)
      • 2.3.3 Tính năng tập trung nguyên công (17)
      • 2.3.4 Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao (17)
      • 2.3.5 Gia công biên dạng phức tạp (17)
      • 2.3.6 Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao (17)
    • 2.4 Mô hình máy cnc (18)
  • CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC (19)
    • 3.1 Chọn cơ cấu dẫn động (19)
      • 3.1.1 Động cơ dẫn động các trục tọa độ (19)
      • 3.1.2 Kết luận (20)
      • 3.2.1 Phương án phôi cố định (20)
      • 3.2.2 Phương án phôi di chuyển trên trục Y, máy gia công theo trục X và Z (20)
      • 3.2.3 Phương án trục Z cố định, phôi di chuyển (20)
      • 3.2.4 Kết luận (21)
    • 3.3 Lựa chọn cơ cấu truyền động (21)
      • 3.3.1 Vít me đai ốc (21)
      • 3.3.2 Phương án dùng đai (23)
      • 3.3.3 Kết luận (24)
  • CHƯƠNG 4 THUẬT TOÁN NỘI SUY (25)
    • 4.1 Cách tiếp cận (25)
      • 4.1.1 Chạy nhanh (hay còn gọi là định vị) (25)
      • 4.1.2 Chuyển động thẳng (25)
      • 4.1.3 Chuyển động tròn (25)
    • 4.2 Nội suy đưởng thẳng với thuật toán kenneth and melvin golberg (25)
    • 4.3 Nội suy đường tròn (27)
    • 4.4 Thuật toán tìm hướng đường tròn (28)
  • CHƯƠNG 5 VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA328P PU (30)
    • 5.1 Giới thiệu vi điều khiển Atmega328p PU mạch arduino (30)
    • 5.2 Phần điều khiển (36)
      • 5.2.1 Các thành phần của bộ điều khiển (37)
      • 5.2.2 Phần chấp hành (42)
  • CHƯƠNG 6 ĐỘNG CƠ BƯỚC VÀ ĐỘNG CƠ DC 795 (43)
    • 6.1 Giới thiệu về động cơ bước (43)
      • 6.1.1 Hệ thống điều khiển động cơ bước (44)
    • 6.2 Bước góc của động cơ bước được chế tạo theo bảng tiêu chuẩn sau (45)
      • 6.2.1 Nguyên tăc điều khiển động cơ bước đơn cực (45)
      • 6.2.2 Tín hiệu điều khiển động cơ bước ứng dụng (45)
      • 6.2.3 Thông số step size 42 dài 32 (45)
      • 6.2.4 Các thông số chủ yếu của động cơ bước (46)
    • 6.3 Giới thiệu động cơ DC 795 (47)
    • 7.1 Tính toán và thiết kế cơ khí (48)
    • 7.2 Thiết kế cơ khí trên phần mềm Solidworks (49)
      • 7.2.1 Bảng thông số kỹ thuật máy CNC 3 trục (49)
    • 7.3 Đánh giá vật liệu sử dụng (50)
      • 7.3.1 Lựa chọn cơ cấu cho máy cnc (51)
    • 7.4 Kết quả xây dựng đề tài (57)
  • CHƯƠNG 8 ĐIỀU KHIỂN VÀ XUẤT FILE GCODE (58)
    • 8.1 Phần mềm điều khiển Bcnc (58)
      • 8.1.1 Giao diện kết nối của phần mềm (58)
      • 8.1.2 Giao diện điều khiển (58)
      • 8.1.3 Thiết lập các thông số vào phần mềm (59)
      • 8.1.4 Các mã lệnh Gcode cơ bản trong CNC (GRBL) (61)
      • 8.1.5 Lưu đồ giải thuật (64)
    • 8.2 Thiết lập và tạo file Gcode (68)
      • 8.2.1 Giới thiệu (68)
  • CHƯƠNG 9 ĐÁNH GIÁ CHUNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN (73)
    • 9.1 Chạy chương trình G-code (73)
    • 9.2 Những bước tiến của đề tài (73)
      • 9.2.1 Tính mới tính sáng tạo (73)
    • 9.3 Ưu điểm của máy CNC 3 trục (74)
      • 9.3.1 Khả năng áp dụng (74)
      • 9.3.2 Kỹ thuật (75)
      • 9.3.3 Kinh tế (75)
      • 9.3.4 Xã hội (76)
    • 9.4 Kết luận (76)
    • 9.5 Kiến nghị (76)
    • 9.6 Hướng phát triển (76)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (77)

Nội dung

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY KHOAN MẠCH IN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn Th S Lê Ngọc Tuân Sinh viên thực hiện Dương Ngọc Chiến 15025741 Nguyễn quang[.]

GIỚI THIỆU

Đặt vấn đề

CNC là từ viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển bằng máy tính) đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận cơ khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt hay còn gọi là các ngôn ngữ lập trình Trên thế giới, công nghệ CNC phát triển từ cuối thế kỷ 20, nhưng chỉ bắt đầu phổ biến ở nước ta trong khoảng 10 năm trở lại đây Máy CNC xuất hiện đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp Trong các công ty, xí nghiệp lớn, vừa và nhỏ, đều cần máy CNC trong các dây truyền sản xuất thủ công, bán thủ công và tự động Nắm bắt tình hình phát truyển ngoài nước cũng như trong nước việc đào tạo nhân lực bám sát với nhu cầu thực tế, có kinh nghiệm là vô cùng quan trọng Vì thế trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM chú trọng đầu tư phát truyển hạ tầng cơ sở, trang thiết bị, phòng thí nghiệm, các mô hình thực nghiệm hiện đại Đó là nền tảng xây dựng và đào tạo chất lượng nguồn nhân lực cho đất nước, trong thời đại công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước

Trong việc giảng dạy của khoa Điện-Điều khiển tự động nói chung với trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM nói riêng cần một số lượng lớn máy CNC phục vụ cho công việc giảng dạy Mà chi phí mua máy CNC khá là đắt đỏ, với những mong muốn thiết kế ra những máy CNC kinh phí đầu tư thấp hơn, vẫn đáp ứng các nhu cầu thực hành của sinh viên cũng như giải quyết những vấn đề đặt ra của phòng thực tập CNC, để giải quyết mong muốn đó, nhóm nghiên cứu đi đến thực hiện đề tài “Thiết kế máy khoan mạch in tự động”.

Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài là một tổng thể hoàn chỉnh, kết hợp giữa các kiến thức chuyên ngành về: cơ khí, điện tử, tin học,thiết kế và lý thuyết điều khiển…xây dựng một mô hình thực hành CNC

Tìm hiểu về công nghệ CNC gồm:

 Nghiên cứu về các dạng của máy phay CNC

 Chuẩn G-Code tương thích với từng dạng của máy phay

 Tìm hiểu về thuật toán nội suy cho máy cnc mini nói riêng và máy cnc công nghiệp nói chung

 Tìm hiểu và ứng dụng động cơ bước ở các chế độ

 Tìm hiểu và ứng dụng truyền động vitme và trượt chuyển động thẳng vào hệ thống

 Tìm thông số của động cơ bước và động cơ DC.

Đối tượng nghiên cứu

 Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy CNC

 Nghiên cứu vi điều khiển(ATmega328 họ 8bit) Adruino UNO R3, boar driver CNC shiled v3 và driver A4988

 Nghiên cứu cấu tạo , nguyên lí hoạt động của động cơ bước

 Đọc và xử lí file G-code

 Thuật toán nội suy về đường thẳng và đường tròn.

Giới hạn đề tài

Máy CNC là sản phẩm phức tạp đòi hỏi sự kết hợp của nhiều ngành kỹ thuật cao: cơ khí - điện- điện tử - điều khiển - tin học Ở góc độ đồ án nghiên cứu khoa học cho sinh viên và những hạn chế về thời gian và kinh phí, nhóm sinh viên đề xuất thực hiện đề tài ở các nội dung sau:

 Thiết kế mạch điện tử điều khiển trung tâm và khối công suất điều khiển động cơ

 Thiết kế bản vẽ kỹ thuật cơ khí và mô phỏng bằng Phần mềm Solidwork

 Gia công các chi tiết

 Tìm hiểu về nền tảng GRBL ứng dụng cho máy CNC mini

 Lập trình file G-Code dựa trên phần mềm Aspire

 Tìm hiểu, tính toán và thiết lập thông số vào phần mềm bCNC điều khiển máy

TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC

Sơ lược về máy cnc

Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số - viết tắt là máy NC (Numerical Control) là máy tự động điều khiển (vài hoạt động hoặc toàn bộ hoạt động), trong đó các hành động điều khiển được sản sinh trên cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng lệnh Các lệnh hợp thành chương trình làm việc Chương trình làm việc này được ghi lên một cơ cấu mang chương trình dưới dạng “MÃ SỐ” Cơ cấu mang chương trình có thể là băng đột lỗ, băng từ, hoặc chính bộ nhớ máy tính

Các thế hệ đầu, máy NC còn sử dụng các cáp logic trong hệ thống Phương pháp điều khiển theo điểm và đoạn thẳng tức là không có quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo tọa độ Việc điều khiển còn mang tính "cứng" nên chương trình đơn giản và cũng chỉ gia công được những chi tiết đơn giản như gia công lỗ, gia công các đường thẳng song song với các chuyển động mà máy có

Các thế hệ sau, trong hệ thống điều khiển của máy NC đã được cài đặt các cụm vi tính, các bộ vi xử lý và việc điều khiển lúc này phần lớn hoặc hoàn toàn "mềm" Phương pháp điều khiển theo đường biên, tức là có mối quan hệ hàm số giữa các chuyển động theo hướng các tọa độ Các máy NC này được gọi là CNC (Computer Numerical Control) Chương trình được soạn thảo tỉ mỉ hơn và có thể gia công được những chi tiết có hình dáng rất phức tạp Hiện nay các máy CNC đã được dùng phổ biến.

Một số máy CNC ngoài thị trường

Những máy cnc mini do trong nước tự sản xuất và lắp đặt Hình 2.1 và Hình 2.2:

 Máy cnc mini 2535 Alumium với 3 trục x,y,z điều khiển dùng vitme khá giống với mô hình ứng dụng CNC, kích thước X350 mm,Y250 mm, Z100 mm, trọng lượng khoảng 30kg Dùng cổng LPT và phần mềm điều khiển March 3 Ứng dụng của máy:

 Đọc lệnh từ G-code, xuất tín hiệu điều khiển 3 trục x,y,z, với 3 trục thì máy cnc mini 2535 Alumium có thể làm được những công việc sau, chế tác các sản phẩm điêu khắc 3D, lắm ráp những linh kiện nhỏ, phay, khoan lỗ và khắc laser

Giá thành 1 bộ sản phẩm như vậy bao gồm mạch điều khiển, phần cứng, không có phần chấp hành như khoan, laser

 Với giá 1 bộ sản phẩm: 13.900.000 (vnd)

Đặc trưng cơ bản của cnc

2.3.1 Tính năng tự động cao

Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động được nâng cao vượt bậc Tùy từng mức độ tự động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số

6 dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, tự động tưới nguội, tự động hút phôi ra khỏi khu vực cắt

2.3.2 Tính năng linh hoạt cao

 Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích ứng với các loại chi tiết khác nhau Do đó rút ngắn được thời gian phụ và thời gian chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa sản xuất hàng loạt nhỏ

 Bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có chương trình Vì thế, không cần phải sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chương trình của chi tiết đó

 Máy CNC gia công được những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin học thông qua các thiết bị vi tính, vi xử lí…

2.3.3 Tính năng tập trung nguyên công Đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt chi tiết Từ khả năng tập trung các nguyên công, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm gia công CNC

2.3.4 Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao

 Giảm được hư hỏng do sai sót của con người

 Có khả năng gia công chính xác hàng loạt Độ chính xác lặp lại, đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC

 Máy CNC với hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết chính xác cả về hình dáng đến kích thước

2.3.5 Gia công biên dạng phức tạp

Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính xác và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt 3 chiều (đối với máy CNC 3 trục trở lên)

2.3.6 Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao

 Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối ưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và các phụ tùng khác

 Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng năng suất gia công cao hơn

 Sử dụng lại chương trình gia công

 Giảm thời gian sản xuất

 Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy

 Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất

 CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại khác với thời gian chuẩn bị thấp nhất

Tuy nhiên máy CNC không phải không có những hạn chế Dưới đây là một số hạn chế:

 Sự đầu tư ban đầu cao: Nhược điểm lớn nhất trong việc sử dụng máy CNC là tiền vốn đầu tư ban đầu cao cùng với chi phí lắp đặt

 Yêu cầu bảo dưỡng cao: Máy CNC là thiết bị kỹ thuật cao và hệ thống cơ khí, điện của nó rất phức tạp Để máy gia công được chính xác cần thường xuyên bảo dưỡng Người bảo dưỡng phải tinh thông cả về cơ và điện

 Hiệu quả thấp với những chi tiết đơn giản.

Mô hình máy cnc

Hình 2.3 Mô hình máy CNC tham khảo

CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC

Chọn cơ cấu dẫn động

3.1.1 Động cơ dẫn động các trục tọa độ : Động cơ bước (stepping motor ) Ưu điểm :

 Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và vận tốc

 Thích hợp với các thiết bị điều khiển số Với khả năng điều khiển số trực tiếp, động cơ bước trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại

 Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC

 Phạm vi ứng dụng là ở vùng công suất nhỏ và trung bình Việc nghiên cứu nâng công suất động cơ bước đang là vấn đề rất được quan tâm hiện nay

 Hiệu suất động cơ bước thấp hơn các loại động cơ khác Động cơ một chiều (DC motor) Ưu điểm:

 Momen xoắn lớn, giá thành rẻ

 Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp

 Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác Động cơ SERVO: Ưu điểm:

 Momen xoắn lớn, có cả 2 loại AC và DC

 Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao

 Driver phức tạp, giá thành cao

Ta chọn động cơ bước làm động cơ dẫn động các trục tọa độ với các thống số:

 Loại động cơ lai đơn cực, hai pha

3.2 Lựa chọn phương án di chuyển của các trục

3.2.1 Phương án phôi cố định Đặc điểm :

 Trục Y chuyển động trên bệ máy , trục X chuyển động trên trục Y , trục Z chuyển động trên trục X

 Như trên hình, để trục Y có thể trượt được trên bệ đỡ vừa nâng được các trục X và Z thì nó thường phải có kết cấu vũng chắc và có các thanh rằng ngang, để toàn bộ phần trượt Y không bị vênh Xộc xệch khi di chuyển Đồng thời 2 tấm đỡ 2 bên phải đủ độ dày để khi cắt vào trục trượt của bệ đỡ thì khớp trượt không bị rơ, đảm bảo trượt ổn định và không sai số

 Trục X trượt trên trục Y có gắn các hệ số các thanh trượt, cơ cấu truyền động, động cơ tất cả các bộ phận này chuyển động cùng với trục Y

 Trên trục Z có bắt các cơ cấu bắt động cơ chạy di chuyển bút vẽ Trục Z trượt trên trục X nên trên bộ phận trượt trục X có các thanh trượt, động cơ, cơ cấu truyền động cho trục Z

 Trên bệ đỡ có các thanh trượt trục Y và phôi cần gia công

3.2.2 Phương án phôi di chuyển trên trục Y, máy gia công theo trục X và Z Đặc điểm:

 Phần cố định bao gồm khung máy ( hay bệ đỡ), các trục trượt, động cơ và cơ cấu truyền động của trục X và trục Y gắn cố định và khung máy

 Trục X và trục Y đều trượt trên các thanh trượt gắn cố định ở khung, trục

Z trượt trên trục X, nên trên trục X có gắn các thanh trượt, động cơ và cơ cấu truyền động của trục Z

3.2.3 Phương án trục Z cố định, phôi di chuyển Đặc điểm

 Trục X di chuyển trên bệ máy, trục Y di chuyển trên trục X, trục Z cố định

Với mục đích sử dụng mô hình thí ngiệm, giảng dạy nên nhóm chọn phương án phôi di chuyển trên trục Y, dụng cụ gia công di chuyển theo trục X và Z.

Lựa chọn cơ cấu truyền động

 Có 2 phương án chính là dùng vit me đai ốc và dùng đai:

Vít me đai ốc thường:

 Vít me được gắn đồng trục với động cơ, khi động cơ quay, vít me quay, động cơ và vít me gắn cố định, làm cho đai ốc sẽ di chuyển dọc theo trục vít me Đai ốc thì được gắn chặt vào bộ phận cần chuyển động ( trục X,

 Tốc độ di chuyển phụ thuộc vào tốc độ động cơ và bước ren của trục vit, một vòng quay của động cơ sẽ làm đai ốc di chuyển một đoạn bằng bước ren của trục vít, vì vậy tốc độ di chuyển của bộ phận trượt ở phương

11 án này là chậm và có độ chính xác khi chuyển động không cao vì có độ rơ của đai ốc Dùng động cơ bước có bước góc càng nhỏ và trục ren có bước ren càng nhỏ thì độ chính xác di chuyển càng cao

 Một số ưu điểm khác là tạo ra lực đẩy lớn khi gia công mẫu vật Phương án này được dùng trong các máy CNC công nghiệp, gia công các loại vật liệu cứng, kích thước lớn …

Vít me đai ốc bi

 Đây là dạng vít me đai ốc thay vì ma sát trượt thông thường tiếp xúc giữa vit me và đai ốc thông qua các viên bi, được chuyển thành ma sát lăn Điều này đem đến một ưu điểm: chỉ cần một lực quay rất nhỏ đã có thể làm cho đai ốc chuyển động

 Độ chính xác di chuyển cao, do không có độ rơ giữa vitme và đai ốc

 Trên đây là kết cấu của bộ truyền vít me đai ốc bi Tuy có kết cấu đa dạng nhưng các thành phần chủ yếu của bộ truyền bao gồm: vít me; đai ốc ; các viên bi; và rãnh hồi bi

 Vấn đề quan tâm trong bộ truyền vit me – đai ốc bi đó là dạng profin răng vit me và đai ốc profin răng vít me dạng chữ nhật và hình thang là chế tạo đơn giản hơn cả nhưng khả năng chịu tải kém Để tăng khả năng chịu tải, người ta tăng bề mặt làm việc bằng cách chế tạo profin dạng tròn

 Một vấn đề cũng rất quan trọng trong kết cấu của bộ truyền đó là kết cấu của rãnh hồi bi; rãnh hồi bi có thể là dạng ống, hoặc là dạng theo lỗ khoan trong đai ốc hoặc là dạng rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp

 Rãnh hồi bi dạng ống có nhược điểm là tăng kích thước bộ chuyền, độ bền mòn của đầu ống thấp, kẹp chặt ống có độ tin cậy không cao

 Rãnh hồi bi theo lỗ khoan trên đai ốc có ưu điểm là kết cấu gọn và tính công nghệ tốt song khả năng tách thành nhiều nhóm hồi bị khó khăn

 Rãnh hồi bi giữa hai vòng ren kế tiếp: là dạng hồi bi được dung nhiều hơn cả, có kích thước gọn nhất, không bị mòm nhanh, độ tin cậy cao và chiều dài rãnh hồi bi lớn

 Hai đầu của đai được dặt vừa vào hai puli có cùng kích thước răng với đai Một cái bắt chặt vào trục động cơ, còn cái còn lại bắt vào trục quay tự do ở phía dọc theo chiều của trục được dẫn động Một phần của đai được gắn

13 chặt với bộ phận của phần trượt khi động cơ quay, toàn bộ đai dịch chuyển và kéo theo các bộ phận đó di chuyển

 Tốc độ di chuyển phụ thuộc vào tốc độ động cơ và đường kính của puli một vòng của trục động cơ sẽ làm bộ phận trượt di chuyển một đoạn bằng với chu vi của puli (thường là 20 – 30 mm) Rõ ràng phương án này có tốc độ di chuyển nhanh hơn rất nhiều

 Nhưng đổi lại, độ chính xác di chuyển sẽ thấp có thể những sai lệch khi gia công Và lực đẩy nhỏ nên khi gặp tải lớn sẽ bị trượt bước hoắc dãn đai

Chọn phương án dùng vít me đai ốc bi làm cơ cấu chuyển động, nhóm quyết định chọn phương án này vì thiết kế cơ khí đơn giản Đảm bảo được các yêu cầu một máy CNC ở mức độ mô hình ứng dụng học tập sử dụng vít me làm cho các trục di chuyển dễ dàng hơn

THUẬT TOÁN NỘI SUY

Cách tiếp cận

Khảo sát những máy CNC hiện đại cấu tạo phức tạp nhưng về phương pháp chuyển động cơ bản hầu hết lại giống nhau, 3 dạng chuyển động trên là phổ biến nhất và về nguyên tắc, đủ để lập trình gia công bất cứ biên dạng hình học nào (nhiều phần mềm CAM thậm chí chỉ dùng 2 chuyển động: nội suy tuyến tính đường thẳng và cung tròn để sinh tất cả các chương trình gia công)

4.1.1 Chạy nhanh (hay còn gọi là định vị)

Hầu như tất cả các máy CNC đều dùng lệnh G00 (hoặc G0) để thực hiện chạy nhanh Trong lệnh phải có tọa độ đích của chuyển động Với lệnh này chuyển động tuyến tính của bàn (hoặc đầu dao) sẽ đạt giá trị tối đa có thể có của máy Được lập trình để giảm thiểu thời gian chạy không tải (không cắt) trong quá trình gia công Các ví dụ của chuyển động nhanh như định vị dao vào và ra khỏi vị trí cắt, chạy tránh đồ kẹp và các chướng ngại khác hay nói chung, các chuyển động không tải trong chương trình Các máy CNC hiện đại có thể đạt tốc độ chạy nhanh rất cao, có máy tới 250m/phút

Lệnh G01 (hoặc G1) được dùng để xác định tốc độ cắt (ăn dao hay chạy bàn) theo đường thẳng (feed rate) Trên trung tâm gia công tốc độ cắt (lưu ý phân biệt với vận tốc cắt là vận tốc dài của mũi dao so với phôi) được đo bằng mm/phút (mm/min) hoặc inch/phút (in/min, IPM) Với trung tâm tiện, tốc độ cắt còn được đo bằng mm/vòng hay inch/vòng (mm/rev, in/rev)

Hai lệnh G được dùng cho chuyển động tròn G02 chỉ chuyển động tròn thuận chiều kim đồng hồ (TCKĐH) và G03 thực hiện chuyển động tròn ngược chiều kim đồng hồ (NCKĐH) Trong dòng lệnh này, giá trị đi sau R chỉ bán kính cung tròn thay vì dùng ký hiệu bán kính R, trên một số bộ điều khiển CNC cũ, các véc tơ hướng (ký hiệu bới I,

J, K) cho biết vị trí tâm của cung tròn.

Nội suy đưởng thẳng với thuật toán kenneth and melvin golberg

Định nghĩa điểm bắt đầu (x1, y1) và điểm kết thúc (x3, y3) Định nghĩa tốc độ chạy dao F F là tốc độ di chuyển dụng cụ cắt

Lưu đồ thuật toán nội suy đường thẳng:

Hình 4.1 Thuật toán điều khiển đường thẳng (Kenneth and Melvin Golberg)

Ban đầu, đặt tọa độ (x2, y2) của dao đến giá trị (0, 0) Đây là điểm bắt đầu, đặt số bước đếm về 0

Tính toán hướng dịch chuyển dao Khi dịch chuyển thẳng từ một điểm này đến một điểm khác, toàn bộ chuyển động của trục X theo một hướng, khi đó toàn bộ chuyển động của Y theo một hướng Hướng được xác định bởi sự khác nhau giữa Dx và Dy là điểm đầu và điểm cuối Dx= x3-x1, Dy= y3-y1

Tính giá trị tuyệt đối giữa Dx và Dy, xác định Fxy, là giá trị dùng để điều khiển chuyển động dọc trục x và y Fxy= |Dx|-|Dy|

Phát xung điều khiển dao chạy đến điểm cuối cho đến khi điểm cuối được phát hiện Đây là trọng tâm của chương trình Tỷ lệ dòng xung được phát ra cho hai trục X và Y bởi biến Fxy Mỗi thời gian một bước cấp cho trục X, giá trị tuyệt đối Dy được trừ bởi Fxy Khi Fxy âm, một bước sẽ được cấp cho trục y, và trị tuyệt đối Dx được thêm vào Fxy Dấu hiệu của Fxy xác định bước cần để xấp xỉ một đường thẳng

Một vòng delay điều khiển tốc độ chạy dao Vòng delay này thêm cả vòng delay cho bước ban đầu Đường dốc lên federate trong vòng điều khiển này hữu ích cho vị trí thực lúc máy bắt đầu khởi động, điều này có thể có hiệu ứng quan trọng trên hệ thống

Về nội suy đường thẳng: nội suy đường thẳng trong G-code được lập trình bằng lệnh G01

Với cấu trúc lệnh như sau: G01 X Y Z F

Trong đó: x,y,z là tọa độ điểm đích F là tốc độ tiến dao

Ví dụ: muốn dịch chuyển từ tọa độ A(0,0) đến tọa độ B(5,5) thì dạng G-code: G01 X50 Y50 F1000; thì các thông số X1=0,Y1=0, X2=5,Y2=5 sẽ được xét cho điểm đầu và điểm cuối di chuyển, các giá trị sẽ được tính toán bởi Fxy điều khiển 2 trục x, y khi Fxy =0 sẽ cấp 1 xung lệnh dịch chuyển trục x, đến khi X1=,X2 , Y1=Y2 thì thoát khỏi vòng lệnh thực thi.

Nội suy đường tròn

Dựa trên khái niệm không thông số thuật toán có cung cấp những bước XY cần thiết để xấp xỉ một đường dẫn đường tròn Công thức của đường tròn là:

Fxy=0 khi điểm (x, y) nằm trên hoặc ngoài đường tròn

Fxy Toolpaths > Profile Toolpaths, ta được :

Hình 8.14 Hiển thị mô phỏng khi phay 2D

 Sau đó ta bấm Save Toolpaths

Hình 8.15 Lưu file dưới dạng *.Gcode

Phần mềm Aspire xuất được nhiều định dạng file hỗ trợ cho máy phay cnc và khắc lazer

Có thể xem trước các kiểu phay và mô phỏng phôi , sản phẩm trên phần mềm trước khi đưa vào máy phay cnc thực tế.Thể hiện ở (hình 8.16)

Hình 8.16 Hiển thị mô phỏng phay mạch trên Aspire 3D

ĐÁNH GIÁ CHUNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Ngày đăng: 22/11/2022, 21:45

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[2] Tham khảo, nghiên cứu kết cấu một số máy CNC có cấu trúc trên thị trường Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tham khảo, nghiên cứu kết cấu một số máy CNC có cấu trúc trên thị trường
[4] Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp và thí nghiệm các mạch điều khiển động cơ DC step, bộ điều khiển chính, cổng truyền thông song song của máy Sách, tạp chí
Tiêu đề: Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp và thí nghiệm các mạch điều khiển động cơ DC step, bộ điều khiển chính, cổng truyền thông song song của máy
[5] Nguyễn Thế Chinh, thiết kế, thi công và điều khiển máy phay CNC 3, đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: thiết kế, thi công và điều khiển máy phay CNC 3
Tác giả: Nguyễn Thế Chinh
Nhà XB: Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
[6] Bài báo Phương pháp tính toán thiết kế và truyền động Vitme bi - Tác giả :Lê Văn Uyển , Vũ Lê Huy Sách, tạp chí
Tiêu đề: Bài báo Phương pháp tính toán thiết kế và truyền động Vitme bi
Tác giả: Lê Văn Uyển, Vũ Lê Huy
[7] Sổ tay Công nghệ chế tạo máy - tập 1,2,3 - GS N Nguyễn Đắc Lộc - XB Khoa học và Kỹ thuật Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sổ tay Công nghệ chế tạo máy - tập 1,2,3
Tác giả: Nguyễn Đắc Lộc
Nhà XB: XB Khoa học và Kỹ thuật
[1] Tham khảo tài liệu về công nghệ CNC, tài liệu về thiết kế mô phỏng, tài liệu về lập trình vi điều khiển, tài liệu về động bước, động cơ Servo… Khác
[3] Tham khảo các tài liệu về thiết kế bộ điều khiển cho máy CNC mini Khác

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w