Đồ án: Thiết kế, chế tạo mô hình máy CNC vẽ mạch in

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử<br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................3<br /> NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................4<br /> TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .............................................................................................5<br /> 1.1. Giới thiệu sơ lược về ý tưởng – lý do chọn đề tài : ..............................................5<br /> 1.2 Khái niệm máy CNC và giới thiệu về máy CNC vẽ mạch in................................5<br /> 1.2.1 Tổng quan về máy CNC, đặt vấn đề........................................................................... 5<br /> 1.2.2 Khái niệm máy CNC.................................................................................................... 6<br /> 1.3 Tổng quan về máy CNC trong và ngoài nước.......................................................7<br /> 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước................................................................. 7<br /> 1.3.2 Các máy móc và sản phẩm tương tự........................................................................... 8<br /> 1.3.3 Mục đích nghiên cứu.................................................................................................... 8<br /> 1.3.4 Mô tả đề tài: Thiết kế mô hình máy CNC vẽ mạch in ............................................... 8<br /> 1.3.5 Phân loại mô hình máy CNC....................................................................................... 9<br /> 1.3.6 Các đặc trưng của máy CNC vẽ mạch in.................................................................. 10<br /> 1.3.7 Ứng dụng.....................................................................................................................10<br /> 1.3.8 Hướng giải quyết ........................................................................................................ 10<br /> 1.3.9 Những yêu cầu chung của mô hình máy CNC.........................................................10<br /> PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH MÁY THIẾT KẾ MÁY......................................................11<br /> 2.1. Yêu cầu thiết kế hệ thống ...................................................................................11<br /> 2.1 Tổng quan về kỹ thuật điều khiển số...................................................................11<br /> 2.1.1 Các định nghĩa cơ bản về điều khiển số.................................................................... 11<br /> 2.1.2 Phương pháp truyền thông tin đầu vào ..................................................................... 13<br /> 2.1.3 Ưu nhược điểm của máy điều khiển số ............................................................13<br /> 2.2.4 Phân loại theo cấu trúc điều khiển............................................................................. 13<br /> 2.2.5 Phân loại kiểu điều khiển ..........................................................................................13<br /> 2.2 Nhiệm vụ của máy thiết kế ..................................................................................15<br /> 2.3 Nguyên lý hoạt động của máy .............................................................................15<br /> 2.4 Các thành phần chính của máy...........................................................................16<br /> 2.4.1 Phần điều khiển........................................................................................................... 16<br /> 2.4.2 Phần chấp hành.......................................................................................................... 16<br /> TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA MÁY ........................................................18<br /> 3.1 Phân tích, chọn phương án, kích thước và quy mô của mô.................................18<br /> 3.1.1 Phân tích chọn phương án..........................................................................................18<br /> SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến<br /> <br /> Lớp: 15CĐT1<br /> <br /> Trang 1<br /> <br /> Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử<br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> 3.1.2.Kích thước và quy mô của mô hình .......................................................................... 18<br /> 3.2 Tính toán thiết kế các thành phần của máy .........................................................19<br /> 3.2.1 Cơ cấu dẫn hướng....................................................................................................... 19<br /> 3.2.2 Cơ cấu truyền động..................................................................................................... 20<br /> 3.2.3 Các loại động cơ sử dụng...........................................................................................21<br /> 3.2.3. Tính toán động cơ cho cơ cấu xoay phôi. ................................................................29<br /> 3.2.4 Một số linh kiện khác cần sử dụng trong chế tạo máy cnc vẽ mạch in..................30<br /> 3.3 Bản vẽ tổng thể và mô hình thực tế .....................................................................31<br /> THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN .................................................................................32<br /> 4.1 Yêu cầu hoạt động tự động của máy ...................................................................32<br /> 4.2 Các thành phần của hệ thống...............................................................................32<br /> 4.3 Phân tích chọn lựa phương án điều khiển ...........................................................33<br /> 4.4 Thiết kế điều khiển và kết nối máy tính ....................................................................... 34<br /> 4.5 Giới thiệu về phần điều khiển..............................................................................34<br /> 4.5.1 Giới thiệu về Arduino................................................................................................. 34<br /> 4.4.4 Module điều khiển CNC Shield V3.......................................................................... 40<br /> 4.4.5. Driver điều khiển động cơ bước A4988 .................................................................. 40<br /> 4.5 Xác định, sơ đồ nối dây ......................................................................................41<br /> 4.6 Các phần mềm cần dùng......................................................................................42<br /> 4.6.1 Phần mềm tạo file mạch in.........................................................................................42<br /> 4.6.2 Phần mềm tạo G-code................................................................................................42<br /> 4.6.3 Chương trình điều khiển máy CNC ( Universal Gcode Sender 1.0.8) ...................42<br /> 4.7 Chương trình điều khiển:.....................................................................................43<br /> 4.7.1. Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp giữa máy vi tính và máy CNC .............. 43<br /> 4.7.2. Chương trình điều khiển chuyển động bàn xoay phôi........................................... 51<br /> <br /> SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến<br /> <br /> Lớp: 15CĐT1<br /> <br /> Trang 2<br /> <br /> Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử<br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vì vậy việc ứng dụng các kỹ<br /> thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất, chất lượng cao,<br /> mà giá thành chấp nhận được ngày càng trở nên cần thiết, đặc biệt đối với những nước<br /> đang phát triển như Việt nam. Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học<br /> công nghệ trong thời gian gần đây, tự động hoá sản xuất có vai trò rất quan trọng.<br /> Nhận thức được điều này, trong chiến lược công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh<br /> tế, công nghệ tự động được ưu tiên đầu tư phát triển.<br /> Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, tự động hoá các ngành kinh tế kỹ thuật<br /> trong đó có cơ-điện tử đã được thực hiện từ những năm trước đây. Một trong những<br /> vấn đề quyết định của tự động hoá ngành cơ khí chế tạo là kĩ thuật điều khiển số và<br /> công nghệ trên các máy điều khiển số.<br /> Các máy công cụ điều khiển số được dùng phổ biến ở nước phát triển như NC và<br /> CNC trong những năm gần đây đã được nhập vào Việt nam và được sử dụng rộng rãi<br /> tại các viện nghiên cứu và các công ty liên doanh. Máy công cụ điều khiển số hiện đại<br /> (máy CNC) là các thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí<br /> tự động.Vậy để làm chủ được công nghê cần làm chủ được các thiết bị quan trọng và<br /> điển hình.<br /> Trong đề tài đồ án tổng hợp Cơ Điện Tử, mục tiêu trước tiên mà em hướng tới là chế<br /> tạo được mô hình máy CNC vẽ mạch in PCB hoạt động ổn định với sai số nhỏ, sau đó<br /> chúng em hướng tới khắc phục dao động, sai số và nâng cao tính tự động của máy như<br /> khả năng thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động... Tuy nhiên do kinh nghiệm còn<br /> hạn chế và thời gian thực hiện có hạn, nên đồ án của em còn những thiếu xót, và mục<br /> tiêu ổn định dao động và thiết kế modun thay dao tự động và hệ thống cấp phôi tự<br /> động chúng em chưa thể hoàn thiện.Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng<br /> góp của các thầy cô để hoàn thiện hơn để tài.<br /> Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đặc biệt, cảm ơn thầy Nguyễn Thế Tranh đã tận<br /> tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!<br /> <br /> SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến<br /> <br /> Lớp: 15CĐT1<br /> <br /> Trang 3<br /> <br /> Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử<br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> .................................................................................................................................<br /> Đà Nẵng , ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm 2018<br /> <br /> Giáo viên hướng dẫn<br /> <br /> Thầy Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến<br /> <br /> Lớp: 15CĐT1<br /> <br /> Trang 4<br /> <br /> Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử<br /> <br /> <br /> <br /> GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh<br /> <br /> CHƯƠNG 1<br /> <br /> TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI<br /> 1.1. Giới thiệu sơ lược về ý tưởng – lý do chọn đề tài :<br /> <br /> Với thời đại phát triển ngày nay , đứng trước thời kì công nghiệp hóa , hiện đại<br /> hóa đang diễn ra khắp mọi nơi trên thế giới , từ châu lục nay sang chậu lục kia , từ<br /> nước kém phát triển cho đến nước phát triển , hiện đại .<br /> Với sự phát triển tốc độ đó , thì máy móc ngày càng được sử dụng nhiều trong<br /> sản xuất , đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa , đang diễn ra với tốc độ mạnh mẽ , cùng<br /> với đó là sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công<br /> nghiệp.<br /> Với máy CNC thì các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng,<br /> các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do<br /> con người thực hiện được giảm thiểu.<br /> Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự<br /> phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu<br /> các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn<br /> cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy<br /> móc để sản xuất các linh kiện khác.<br /> Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp,<br /> gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được<br /> điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp<br /> có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết.<br /> Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng<br /> được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn).<br /> Dựa trên các ưu điểm của máy CNC cùng với sự phát trển của ngành công<br /> nghiệp chế tạo, chúng em quyết định nguyên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy<br /> phay CNC loại nhỏ với các chức năng cơ bản của một máy CNC dựa trên những kiến<br /> thức đã được học và nghiên cứu tại trường.<br /> 1.2 Khái niệm máy CNC và giới thiệu về máy CNC vẽ mạch in<br /> 1.2.1 Tổng quan về máy CNC, đặt vấn đề<br /> Tự động hóa quá trình sản xuất là một trong những yêu cầu bức xúc hiện nay<br /> đối với các doanh nghiệp sản xuất trong và ngoài nước ở hầu hết các lĩnh vực.<br /> Đối với lĩnh vực sản xuất cơ khí thì đây cũng là một trong những yêu cầu cấp<br /> thiết nhằm tiến đến “tăng năng suất, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản<br /> phẩm”.<br /> Nhiều doanh nghiệp đã và đang đầu tư để đổi mới công nghệ, ứng dụng công nghệ<br /> cao, công nghệ tiên tiến trong sản xuất. Tuy nhiên, do hạn chế về khả năng tự nghiên<br /> <br /> SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến<br /> <br /> Lớp: 15CĐT1<br /> <br /> Trang 5<br /> <br />