(Đồ án hcmute) thiết kế bộ điều khiển máy cnc mini 2 trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ÐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI TRỤC GVHD: Th.S NGUYỄN PHƯƠNG QUANG SVTH : TRẦN QUANG KHOA 12151037 NGUYỄN VĂN TRƯỜNG 12151092 S KL 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI TRỤC SVTH : Trần Quang Khoa Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151037 MSSV: 12151092 Khóa : 2012 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐK & TĐH GVHD: GVC ThS Nguyễn Phương Quang Tp.Hồ Chí Minh , tháng năm 2016 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC MINI TRỤC SVTH : Trần Quang Khoa MSSV : 12151037 SVTH : Nguyễn Văn Trường MSSV : 12151092 KHÓA : 2012 NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐK & TĐH GVHD : GVC.Ths Nguyễn Phương Quang an Tp.Hồ Chí Minh , tháng năm 2016 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa Lớp: 12151CLC Họ tên giáo viên hướng dẫn: GVC.ThS.Nguyễn Phương Quang ĐT: 0901177151 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiế t kế bô ̣ điề u khiể n máy CNC mini trục Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài: Thiết kế điều khiển máy CNC mini trục Họ tên giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Phương Quang NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Trần Quang Khoa MSSV: 12151037 Nguyễn Văn Trường MSSV: 12151092 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài: Thiết kế điều khiển máy CNC mini trục Họ tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện (Ký ghi rõ họ tên) an LỜI CẢM ƠN Lý thành công của người đó là ham ho ̣c ham hỏi, không ngừng cải tiế n và sáng ta ̣o, bên ca ̣nh đó cũng không thiế u đươ ̣c sự quan tâm, diu ̀ dắ t của các thế ̣ thầ y cô đã dìu dắ t mình quá trình ho ̣c tâ ̣p Qua bốn năm học trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, nhóm khơng nhận bảo tận tình thầy mà cịn hướng dẫn tận tình lối sống, cách giao tiếp người với người để sau sống tốt cho thân, gia đình xã hội Nhóm chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phương Quang tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm nhiều trình học tập làm đồ án Đề tài tổng hợp nhiều kiến thức mà nhóm học năm học vừa qua, dẫn truyền đạt Thầy kiến thức bổ ích giúp em hồn thành luận văn, mà giúp em nhiều công việc thiết kế sau Qua đây, em xin cám ơn Thầy Cô khoa đào tạo Chất Lượng Cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh anh chị khóa trước bảo truyền đạt kiến thức mơn học khác giúp cho em có sở kiến thức để thực đề tài Tuy nhiên, với kiến thức học trình độ có hạn, kinh nghiệm thân bắt đầu chắn khơng thể tránh nhiều sai sót Chúng em xin góp ý thầy bạn bè để tích lũy nhiều kiến thức đường sau Sinh viên thực Trần Quang Khoa NguyễnVănTrường an TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN  Tìm hiểu thiết kế điều khiển máy CNC mini trục  Khảo sát nguyên tắc hoạt động của máy CNC  Kiểm tra đánh giá dạng sóng điện áp ngõ  Nghiên cứu giải thuật viết chương trình điều khiển PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Tham khảo tổng hợp nước  Tiến hành thực nghiệm mơ hình thực tế  Theo dõi đánh giá nhận xét thông số thực  Xử lý số liệu tính tốn viết báo cáo THỜI GIAN THỰC HIỆN Thời gian thực luận văn : 15 tuần ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN Nghiên cứu thực mơ hình phịng thí nghiệm ĐiệnĐiện tử đặt trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU  Đề suất mơ hình máy CNC sử dụng động bước hệ thống truyền động với giá thành thấp đáp ứng yêu cầu thực tế  Do hạn chế mặt thời gian, điều kiện kinh tế nên phạm vi luận văn tốt nghiệp dừng lại điều khiển động bước hi vọng đề tài tiếp tục phát triển tương lai an LỜI NÓI ĐẦU Trong khoảng thời gian dài, ngành khí tập trung nghiên cứu để giải vấn đề tự động hóa xí nghiệp có quy mơ sản xuất lớn( hàng loạt hàng khối), quy mô sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ lại phổ biến Đòi hỏi xúc quy mô sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ nâng cao hiệu sản xuất dẫn tới với đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao dây chuyền sản xuất Ngày nay, người ta nhìn nhận trình gia cơng theo quan điểm tổng hợp tự động hóa linh hoạt hóa sản xuất Từ dẫn đến vấn đề nghiên cứu, xây dựng ứng dụng hệ thơng gia cơng tích hợp điều khiển máy tính CIM ( Computer Integrated Manufacturing) với chất lượng suất gia công cao Máy công cụ, trung tâm gia cơng điều khiển chương trình số kỹ thuật vi xử lý CNC xử dụng sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ tạo điều kiện linh hoạt hóa tự động hóa dây chuyền gia công Đồng thời làm thay đổi phương pháp nội dung chuẩn bị cho sản xuất Trong năm gần NC CNC nhập vào Việt Nam hoạt động số nhà máy, viện nghiên cứu công ty liên doanh Để tổng kết lại kiến thức học làm quen với công việc thiết kế cán kỹ thuật ngành tự động hóa sau Nhóm em chọn đề tài “ Thiết kế điều khiển máy CNC mini trục” Vì lần làm quen với việc thiết kế tổng thể, tận tình hướng dẫn thầy Nguyễn Phương Quang không tránh khỏi bỡ ngỡ Hơn nữa, thời gian thực đề không nhiều, khả cịn hạn chế nên q trình kế khơng tránh khỏi thiếu sót Nên mong giúp đỡ bảo thầy cô Sau tháng làm đề tài tốt nghiệp, hướng dẫn thầy Nguyễn Phương Quang, thầy cô giá giúp đỡ bạn sinh viên khoa nhóm em hồn thành xong đồ án tốt nghiệp thời hạn qui định Một lần cho phép nhóm chúng em gởi đến q thầy bạn lịng biết ơn sâu sắc Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Trần Quang Khoa Nguyễn Văn Trường an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT LUẬN VĂN…………… ……………………………………………………….v LỜI NÓI ĐẦU vi MỤC LỤC………………………… …………………………………………… vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH xiii CHƯƠNG I : TỔNG QUAN .1 1.1 Đă ̣t vấ n đề 1.2 Mu ̣c tiêu đề tà i 1.3 Giớ i ̣n đề tà i 1.4 Phương pháp nghiên cứ u 1.5 Ý nghiã khoa ho ̣c và thư c̣ tiễn của đề tà i Chương II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ………………………………………………….3 2.1 Giới Thiệu 2.1.1 Ứng dụng 2.1.2 Ưu điểm hệ thống .5 2.1.3 Nhược điểm hệ thống .5 2.2 Cấu tạo,nguyên lý làm việc hệ thống số ứng dụng 2.2.1 Cá c thà nh phầ n bản củ a ̣ thố ng NC 2.2.2 Điều khiển bằng tay .5 2.2.3 Điều khiển má y 2.2.4 Đă ̣c điể m củ a má y CNC 2.2.5 Phân loa ̣i 2.2.6 Ưu điể m bả n của má y CNC 2.2.7 Một số ưu điểm khác máy CNC 2.2.8 Nhược điểm .8 2.2.9 Tầ m quan tro ̣ng của công nghê ̣ CNC đố i vớ i ngà nh gia công kim loa ̣i 2.2.10 Bướ c đô ̣t phá mớ i của công nghê ̣ CNC 10 2.2.11 Trình đô ̣ hiê ̣n ta ̣i củ a má y CNC 11 CHƯƠNG III : KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH 12 3.1 Cổng nối tiếp (serial Port hay COM port) 12 an X83.993Y136.523 X68.047Y135.023 X63.544Y134.710 X56.884Y136.617 X47.223Y137.461 X40.845Y139.150 X35.404Y139.400 X32.965Y139.712 X32.965Y136.242 X46.848Y134.835 X62.606Y131.458 X74.881Y129.957 X82.679Y131.833 X91.497Y135.023 X97.312Y140.275 X99.563Y141.588 X101.252Y138.587 X100.501Y134.835 X95.624Y134.272 X91.403Y129.957 X76.864Y121.984 X62.231Y120.859 X47.926Y121.328 X43.283Y122.547 X33.528Y127.331 X31.277Y128.644 X29.401Y123.016 48 an X28.557Y121.140 X39.344Y119.639 X55.477Y116.450 X73.675Y116.075 X89.433Y121.328 X96.499Y126.768 X100.501Y127.894 X99.845Y123.298 X92.435Y120.015 X88.589Y113.824 X79.115Y104.256 X75.926Y96.752 X58.979Y96.002 X53.977Y96.189 X44.221Y98.159 X33.716Y102.380 X26.212Y105.569 X24.336Y100.504 X33.153Y99.941 X39.907Y96.940 X50.225Y92.437 X58.104Y92.062 X65.561Y91.030 X75.644Y92.906 X83.430Y95.251 X89.433Y102.755 X92.059Y110.447 49 an X97.875Y114.574 X96.562Y105.382 X93.842Y105.007 X92.622Y104.631 X89.621Y97.221 X88.964Y89.248 X83.805Y78.930 X81.929Y73.865 X75.082Y68.190 X67.296Y58.857 X58.760Y63.172 X49.287Y67.862 X40.845Y71.332 X36.155Y71.239 X34.279Y68.049 X44.409Y67.862 X53.977Y62.609 X58.667Y58.669 X63.169Y54.917 X70.298Y52.479 X85.118Y66.361 X86.807Y71.801 X91.497Y82.119 X92.059Y92.062 X93.185Y93.188 Y79.743 X97.312Y66.173 50 an X101.252Y58.763 X104.159Y51.165 X111.070Y41.285 X121.513Y30.154 X132.206Y19.273 X146.088Y11.957 X160.909Y7.924 X173.478Y7.079 X183.045Y9.143 X193.739Y15.146 X197.960Y21.525 X196.928Y30.529 X187.226Y42.589 X180.419Y52.854 X178.355Y61.296 X174.979Y54.355 X176.479Y36.533 X183.608Y20.211 X182.389Y17.397 X169.726Y18.898 X162.972Y16.741 X156.312Y22.181 X144.775Y23.776 X138.584Y31.749 X132.018Y34.281 X128.266Y39.440 X123.326Y42.223 51 an X121.325Y50.040 X129.767Y67.862 X134.457Y84.183 Y90.937 X138.115Y86.997 X140.835Y73.677 X153.029Y60.358 X157.907Y59.232 X165.786Y64.110 X173.290Y72.427 X182.670Y76.491 X190.268Y76.116 X191.487Y79.493 X176.542Y77.680 X166.255Y70.394 X160.533Y64.297 X153.092Y67.987 X147.214Y73.302 X144.400Y83.620 X141.586Y89.623 X140.460Y95.627 X136.521Y99.379 X134.082Y100.598 X133.144Y110.259 X133.707Y111.385 X138.959Y105.194 X143.274Y100.879 52 an X147.120Y98.816 X151.341Y96.752 X162.785Y94.970 X171.508Y92.719 X178.824Y94.782 X190.174Y95.251 X198.241Y90.374 X199.929Y95.064 X185.484Y97.878 X176.198Y97.315 X164.379Y97.409 X153.874Y102.286 X148.339Y102.568 X141.211Y111.385 X137.771Y115.012 X133.144Y118.326 X130.893Y121.140 X130.330Y124.329 X134.832Y121.515 X139.428Y119.827 X149.840Y113.261 X155.281Y111.885 X161.873Y110.447 X172.602Y111.823 X179.997Y111.338 X184.921Y112.323 X193.739Y112.573 53 an X201.055Y110.447 X201.430Y115.325 X191.112Y114.387 X180.794Y115.512 X172.399Y115.887 X159.327Y117.763 X154.718 X147.589Y123.673 X140.554Y126.768 X135.020Y132.209 X130.142Y133.522 X129.017Y142.996 X134.082Y143.089 X138.021Y139.713 X146.839Y138.212 X155.281Y133.147 X161.284Y133.522 X168.975Y130.145 X174.228Y127.456 X180.794Y120.953 X183.608Y123.766 X174.979Y131.646 X164.098Y134.741 X157.719Y137.555 X150.122Y140.651 X139.710Y144.872 X134.269Y145.340 54 an X130.142Y150.781 X137.021Y152.782 X142.149Y150.593 X149.277Y143.465 X162.972Y140.088 X171.039Y142.151 X180.044Y145.903 X191.300Y156.597 X193.832Y165.226 X201.055Y174.981 X206.120Y189.802 X205.772Y207.597 X200.867Y223.945 X195.427Y232.762 X194.489Y216.253 X191.300Y200.120 X192.050Y229.010 X188.157Y202.652 X187.735Y192.991 X182.952Y186.144 X183.233Y177.795 X189.987Y168.228 X186.891Y164.570 X175.729Y160.349 X170.851Y155.283 X170.101Y149.468 X165.724Y150.030 55 an X155.281Y157.159 X142.524Y158.379 X137.083Y162.037 X136.333Y164.007 X126.203Y156.221 X123.107Y155.846 X122.638Y155.096 X120.293Y160.818 X117.761Y161.943 X117.010Y155.096 X113.258Y156.034 X114.196Y161.287 X111.945 X107.818Y153.970 X102.040Y159.973 X93.935Y165.320 X92.247Y165.414 X91.403Y161.849 X86.181Y159.223 X68.234Y154.158 X59.980Y150.687 X57.541Y153.220 X54.633Y159.786 X44.484Y166.127 X40.469Y172.355 X48.818Y182.861 X51.350Y191.115 56 an X44.972Y203.872 X40.845Y231.637 X40.657Y213.439 X39.391Y224.695 X40.094Y235.389 G0Z5.000 G0X0.000Y0.000Z10.000 G0Z10.000 G0X0Y0 M30 57 an CHƯƠNG VII : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 7.1 Kết qủa mơ hình điều khiển máy CNC Hình 7.1 Mơ hình sản phẩm 7.2 Kết giám sát điều khiển máy tính Hình 7.2 Kết giám sát máy tính Kết Luận : Do nhóm khơng thiết kế mũi khoan để xác định rõ vị trí trục Đây mơ hình CNC hoạt động theo pulse dir nên mach dựa vào số lượng xung xuất chiều để biết vị trí Việc chạy có xác hay khơng dựa vào 58 an driver điều khiển bên Nêu dùng stepper khơng có encoder tức điều khiển vịng hở phụ thuộc vào moment động để tránh bước 59 an Chương VIII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 8.1 Kết luận Sau khoảng thời gian thực đồ án, đến đồ án hồn thành với nỗ lực nhóm Q trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn vấn đề phát sinh dự tính, với giúp đỡ tận tình Thầy Nguyễn Phương Quang với Thầy, Cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, anh chị trước, bạn khóa gia đình nên đề tài hồn thành tiến độ đạt yêu cầu Trong suốt thời gian thực đề tài, nhóm nghiên cứu học nhiều kiến thức thực tiễn củng cố thêm lý thuyết thiếu hạn chế thời gian học trường Đề tài “Thiết kế điều khiển máy CNC Mini Trục” kết hợp động bước thiết bị ngoại vi thành hệ thống hoàn chỉnh Trong đề tài nghiên cứu trình bày chi tiết quy trình thiết kế diver điều khiển động bước sử dụng linh kiện điện tử thực tế Nội dung đề tài trình bày đầy đủ, hình thức rõ ràng, từ ngữ thông dụng dễ hiểu giúp cho người đọc nắm bắt kiến thức cách nhanh chóng xác Ưu điểm:  Do xuất phát từ nhu cầu thực tế nên đề tài có tính ứng dụng thực tiễn cao Khuyết điểm:  Mơ hình có độ xác chưa thực cao  Các liên kết phần cứng làm thủ công nên bị sai số vận hành 8.2 Hướng phát triển Qua trình thực với đề tài “Thiết kế điều khiển máy CNC mini trục”, đề tài hoàn thành, với thời gian có hạn đề tài chưa đạt chức mong muốn Trong trình làm đề tài nhóm đề nghị hướng phát triển đề tài:  Xây dựng thêm trục để tạo thành hệ thống tự động hồn tồn  Dựa mơ hình chuyển sang ứng dụng khác phát triển thêm phần mềm : máy cắt lazer, máy khoan lỗ … 60 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://thegioicnc.vn [2] http://hspace.vn/how-to/lap-trinh-tiva-bai-3-pwm.html [3] http://arduino.vn/bai-viet/281-mach-cau-h-va-dieu-khien-dong-co-voisn754410 [4] http://www.ti.com/tool/ek-tm4c123gxl [5] http://codientu.org/ [6] http://tbe.vn/chia-se-kien-thuc/14641-su-khac-biet-giua-dong-co-motchieu-dc-dong-co-servo-va-dong-co-buoc.html [7] 00822A.PDF MICROCHIP AN822 [8] https://sites.google.com/site/231opin/step-motor Và số tài liệu khác tra từ Google.com 61 an S an K L 0 ... theo trục  Các máy điều khiển đường :  Máy 2D  Máy 3D  Điều khiển 2D1 /2  Điều khiển 4D, 5D 2. 2.6 Ưu điể m bả n củ a má y CNC So với máy điều khiển công cụ tay, sản phẩm từ máy CNC không... Hình 2. 3 Cấu tạo trục chuyển động Hình 2. 4 Máy hàn điểm Hình 2. 5 Máy CNC kim loại Hình 2. 6 Sản phẩm máy CNC kim loại Hình 2. 7 Máy CNC cắt Plasma Hình 2. 8 Một số máy CNC Hình 3.1 Đầu cắm port kết... 2. 2 .2 Điều khiển bằng tay .5 2. 2.3 Điều khiển má y 2. 2.4 Đă ̣c điể m củ a má y CNC 2. 2.5 Phân loa ̣i 2. 2.6 Ưu điể m bả n của má y CNC