(Đồ án hcmute) thiết kế và chế tạo mô hình máy khắc cnc 3 trục

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC CNC TRỤC GVHD: ThS TUỞNG PHUỚC THỌ SVTH : PHẠM THANH SƠN MSSV: 11911009 NGUYỄN VĂN HÃI MSSV: 11911031 PHẠM ANH VŨ MSSV: 11911028 S KL 0 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC CNC TRỤC Giảng viên hướng dẫn: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH SƠN MSSV: 11911009 NGUYỄN VĂN HÃI MSSV: 11911031 PHẠM ANH VŨ MSSV 11911028 Lớp: 119110A Khố: 2012 - 2016 TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC CNC TRỤC Giảng viên hướng dẫn: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH SƠN MSSV: 11911009 NGUYỄN VĂN HÃI MSSV: 11911031 PHẠM ANH VŨ MSSV: 11911028 Lớp: 119110A Khoá: 2012 - 2016 TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2016 an DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S TƯỞNG PHƯỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH SƠN MSSV: 11911021 NGUYỄN VĂN HÃI MSSV: 11911031 PHẠM ANH VŨ MSSV: 11911028 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo máy khắc CNC trục Các số liệu, tài liệu ban đầu: …………….……… ……….………………………………………………………… …………….……… ……….………………………………………………………… Nội dung đồ án: - Nghiên cứu kết cấu máy CNC - Thiết kế kết cấu khí dựa chuyển động tạo hình - Nghiên cứu giải thuật điều khiển máy - Thực nghiệm đánh giá kết Các sản phẩm dự kiến Các sản phẩm mẫu chử 2D khắc gỗ Ngày giao đồ án: …/…/2016 Ngày nộp đồ án: …/…/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an i DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ LỜI CAM KẾT Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC CNC TRỤC Giáo viên hướng dẫn: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH SƠN MSSV: 11911009 NGUYỄN VĂN HÃI MSSV: 11911031 PHẠM ANH VŨ MSSV 11911028 Lớp: 119110A Địa sinh viên: Thủ Đức Số điện thoại liên lạc: 0989.028.073 Email: nguyenhaivan028@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2016 Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2016 Ký tên SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an ii DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ LỜI CÁM ƠN Nhóm thực khơng thể theo đuổi hồn thành đề tài khơng có tạo điều kiện giúp đỡ người thân, bạn bè thầy Vì vậy, nhóm thực vơ biết ơn trân trọng giúp đỡ dành cho nhóm thời gian qua Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến người thân gia đình, bạn bè xung quanh hết lòng quan tâm, giúp đỡ để nhóm có điều kiện tốt hồn thành đồ án Nhóm thực xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Tưởng Phước Thọ người truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện, tận tình hướng dẫn theo dõi sát tiến trình đề tài, từ thầy đóng góp ý kiến kịp thời động viên nhóm suốt q trình nghiên cứu thực đề tài Nhóm thực xin chân thành cảm ơn đến tất q thầy Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Bộ môn Cơ điện tử quý thầy cô khoa thuộc trường Ðại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trang bị cho nhóm kiến thức bản, kinh nghiệm thực tiễn kiến thức chuyên môn nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ nhóm suốt khóa học thời gian thực đề tài Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2015 Phạm Thanh Sơn Nguyễn Văn Hãi Phạm Anh Vũ SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an iii DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ TÓM TẮT ĐỒ ÁN Điêu khắc CNC ngành công nghiệp trọng phát triển, ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ Công nghệ điêu khắc 2D, 3D tạo sản phẩm chất lượng cao, mẫu mã sản phẩm phong phú đa dạng, điều quan trọng việc sử dụng máy điêu khắc CNC điều khiển số ngành chế biến gỗ giúp người hạn chế trình làm việc thủ công, tạo khối lượng sản phẩm lớn Hiện giới Việt Nam máy điêu khắc CNC sử dụng điêu khắc gỗ rộng rãi Nhưng để trang bị cho cá nhân máy điêu khắc CNC cần phải tốn số vốn lớn Đề thực nhằm mục đích nghiên cứu kết cấu, khả tối ưu máy CNC, làm tảng cho q trình hồn thiện đẩy mạnh nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cách thức chế tạo để tạo cho máy điêu khắc CNC có đầy đủ tính năng, hoạt động ổn định giá thành giảm xuống, phù hợp cho hộ gia đình sản xuất nhỏ lẽ SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an iv DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ ABSTRACT Sculpture by CNC is the industry is now focusing on developing, is one of the growing industries strong Technology 2D sculpture, 3D creates high-quality products, extensive product design and varied, but the most important thing in the use of computer numerically controlled CNC sculpting in wood processing industry to help people term institutional work processes manually, create large product volumes Currently in the world and even in Vietnam sculpture CNC machines are used in a very wide wooden sculpture But in order to equip individuals for a CNC machine sculpture should cost a huge amount of capital This topic is done in order to study structural purposes, optimum ability of a CNC machine, as the basis for process improvement and promote research activity principles, how to make to make to sculpture yourself a CNC machine has a full-featured, stable performance and reduced costs, more suitable for households and small production SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an v DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC SƠ ĐỒ .x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài .2 1.5 Nội dung nghiên cứu .3 1.6 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI .3 2.1 Tổng quan máy CNC 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Lịch sử phát triển hệ thống máy CNC 2.1.3 Những đặc điểm máy CNC 2.2 Giới thiệu chung máy phay CNC 2.2.1 Tình hình sử dụng máy CNC nước ta 2.2.2 Phân loại máy phay CNC 2.2.3 Giới thiệu số mẫu mã máy phay CNC có thị trường CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Các phương pháp điều khiển số máy CNC .8 SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an vi DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ 3.1.1 Điều khiển 2D 3.1.2 Điều khiển 21/2D 3.1.3 Điều khiển 3D 3.2 Cấu trúc tổng thể máy CNC mini 3.2.1 Phần điều khiển .9 3.2.2 Phần chấp hành 3.3 Hệ trục tọa độ máy CNC 10 3.4 Phương pháp nội suy máy CNC 11 3.4.1 Nội suy đường thẳng (linear interpolation) 11 3.4.2 Nội suy cung tròn 12 3.4.3 Nội suy đường xoắn ốc (Helical Interpolation) 13 3.4.4 Nội suy parabol (Parabolic Interpolation) 13 3.4.5 Nội suy bậc ba (Cubic) 14 3.5 Cơ sở lập trình NC .14 3.5.1 Một số khái niệm 14 3.5.1.1 Chương trình NC 14 3.5.1.2 Lập trình NC 14 3.5.1.3 Định dạng chương trình NC .14 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 15 4.1 Yêu cầu đề tài .15 4.2 Phương án thiết kế 15 4.2.1 Phương án 15 4.2.2 Phương án 17 4.2.3 Phương án 17 4.3 Chọn phương án 18 CHƯƠNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 19 5.1 Thiết kế kết cấu phần khí 19 5.1.1 Thiết kế số chi tiết máy phần mềm Solidworks 19 5.1.2 Lắp ráp cụm máy 22 5.1.3 Kết cấu tổng thể máy khắc gỗ CNC trục .27 5.2 Lựa chọn cấu dẫn động 27 5.2.1 Động dẫn động trục tọa độ 27 5.2.1.1 Động bước (stepping motor ) 27 5.2.1.2 Động chiều (DC motor) .28 5.2.1.3 Động SERVO 29 SVTH: Phạm Thanh Sơn _ Nguyễn Văn Hãi _ Phạm Anh Vũ an vii DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ  Phần mềm cho phép giao tiếp với Arduino thông qua cổng USB Tốc độ truyền tín hiệu 115200 Baud Rate tốc độ Update từ tốc độ 9600  Phương thức kết nối giao diện máy tính với Arduino Để kết nối Arduino với máy tính ta tiến hành thực hai hành động chọn cổng COM kết nối Arduino tốc độ truyền tín hiệu tốc độ mặc định Baud Rate 115200 Nhất định phải chọn COM tốc độ truyền kết nối máy tính với Arduino Hình 5.42: Giao diện kết nối với Arduino  Giao diện chia thành vùng đảm nhiệm chức riêng Phần mềm cho phép người sử dụng cài đặt lại thông số cho GRBL thông qua công cụ Advanced Thanh công cụ cho phép người sử dụng cấu hình lại thông số cho động bước số chế độ hoạt động khác cho máy SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 82 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ Hình 5.43: Hộp thoại cài đặt thông số cho máy Các thông quan trọng trình cài đặt cần phải lưu ý:  $12 : Thời gian xung cấp thới động bước tính µs  $25: Cho phép người dùng thiết lập giới hạn hành trình cho máy  $26: Lựa chọn gốc tọa độ cho máy trước hoạt động  $0, $1, $2: Thiết lập số bước cho động bước ứng với 1mm  $9, $10, $11: Cho phép thiết lập giới hạn hành trình cho máy  Trong phần Visualizer cho phép người dùng thấy q trình gia cơng, hình dạng 2D chi tiết cần gia công SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 83 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ Hình 5.44: Bộ phận theo giỏi đường chạy dao Ngồi giao diện điều khiển cịn có phận hiển thị ví trí tọa độ dụng cụ gia cơng 5.11.3 Phần mềm lập trình Arduino 5.11.3.1 Cài đặt Arduino IDE - Để lập trình cho Arduino, trước hết ta cần download cài đặt môi trường viết chương trình cho Arduino - Dowload trang chủ arduino.cc - Hướng dẫn cài đặt cho người dùng Window (người sử dụng hệ điều hành Mac khơng cần cài đặt drive ) - Kết nối bo Arduino với máy tính, để máy tính tự động cài đặt drive USB Tuy nhiên việc tự động cài drive khơng thành cơng - Nếu khơng thành cơng : Mở Device Mannage window Control Panel - Ở mục Port ( COM & LPT) thấy mục Arduino Uno (Comxx) - Nhấp phải vào mục Arduino UNO(COMxx) chọn Update Driver Software - Trên cửa sổ ra, chọn Browre my computer for driver software SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 84 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ 5.11.3.2 Môi trường lâp trình ARDUINO Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính thơng dụng mang lại nhiều lợi cho Arduino, nhiên sức mạnh thực Arduino nằm phần mềm Mơi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu dựa tảng C/C++ quen thuộc với người làm kĩ thuật Và quan trọng số lượng thư viện code viết sẵn chia sẻ cộng đồng mở lớn Hình 5.45: Arduino IDE 5.11.3.3 Cấu trúc chương trình Cấu trúc chương trình Arduino gồm hai hàm setup() loop() Hai hàm bắt buộc chương trình Arduino setup() Hàm setup() gọi chương trình bắt đầu Thường dùng để khởi tạo giá trị ban đầu cho biến, cài đặt chế độ hoạt động chân, khởi động việc sử dụng thư viện Hàm setup() gọi lần, sau bật nguồn reset bo Arduino loop() Sau thực xong hàm setup(), hàm loop() gọi để thực gọi lặp lặp lại liên tục tắt hệ thống Thường hàm loop() chương trình chính, cơng việc mà bạn muốn hệ thống Arduino thực SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 85 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ 5.12 Khái quát GRBL GRBL phần mềm mã nguồn mở, miễn phí dùng để điều khiển hoạt động máy CNC Do lợt hiệu suất cao, chi phí thấp mà trở thành chuẩn cơng nghiệp Nó chạy Arduino (Duemillanove / Uno…) miễn có chip Atmega Bộ điều khiển viết ngơn ngữ C tối ưu hóa cao tận dụng tính thơng minh chip AVR để đạt thời gian xác hoạt động khơng đồng Nó trì đến độ ổn định 30kHz, kiểm sốt xung free jitter Nó tuân thủ tiêu chuẩn G-code thử nghiệm với sản phẩm số công cụ CAM khơng có vấn đề Chuyển động vịng cung, hình trịn chuyển động xoắn ốc hỗ trợ đầy đủ tất lệnh G-code khác Các hàm, biến, hầu hết chu kỳ đóng gói khơng hỗ trợ, làm việc tốt nhiều nhờ chuyển chúng vào thẳng mã G-code cách GRBL bao gồm quản lý tăng tốc đầy đủ với tầm nhìn xa Điều có nghĩa điều khiển xem xét đến 18 chuyển động tương lai điều chỉnh vận tốc trước, để cung cấp cho tốc độ êm giảm thiểu giật góc cua Hầu hết máy in 3D mã nguồn mở có GRBL trái tim chúng GRBL điều chỉnh để ứng dụng vào hàng trăm dự án bao gồm máy cắt laze, viết vẽ tự động, khoan xác vv Năm 2009, Simen Svale Skogsrud người viết phát hành phiên GRBL chia sẻ cộng đồng mã nguồn mở (lấy cảm hứng từ Arduino G-Code Interpreter Mike Ellery) Năm 2011, GRBL ưu tiên hàng đầu dự án mã nguồn mở theo hướng cộng đồng lãnh đạo thực dụng Sungeun K Jeon Ph.D  Đối tượng sử dụng GRBL Các nhà sản xuất cố gắng hoàn thiện tối ưu GRBL để điều khiển đơn giản dễ dàng sử dụng hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Chỉ với điều khiển văn bản, ngôn ngữ C làm tảng cho dự án họ GRBL phù hợp với người muốn tiết kiệm khơng gian Chỉ cần với máy tính cổng kết nối thay hệ thống điều khiển phức tạp khác nhiên hiệu suất kết tốt  Tính GRBL Có thể nói GRBL ánh sáng cho ngành sản xuất Nó ứng dụng hoạt động sản xuất Nó chạy từ máy tính xách tay cách sử dụng giao diện đồ họa người dùng viết tuyệt hay với giao diện đơn giản, giao diện điều khiển bao gồm dòng lệnh G-code Nó viết C để tối ưu hóa tất tính thơng minh chip Atmega Arduino để đạt thời gian xác hoạt động khơng đồng Nó trì xung với tốc độ bước 30kHz GRBL ứng dụng máy trục, khơng có trục xoay( chưa hỗ trợ ) X, Y, Z Các trình biên dịch G-code thực tập hợp theo tiêu chuẩn NIST rs274 / ngc thử nghiệm với sản phẩm số phần mềm CAM khơng có vấn đề Linear, chuyển động trịn xoắn ốc hỗ trợ tất hoàn toàn SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 86 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ                           Hỗ trợ G-Codes v0.9i G38.3, G38.4, G38.5: Sự thăm dò (Probing) G40: Cutter Radius chế độ bù G91.1: Arc IJK chế độ khoảng cách Hỗ trợ Mã G v0.9h G38.2: Sự thăm dò (Probing) G43.1, G49: Công cụ bù độ dài nhanh (Dynamic Tool Length Offsets) Hỗ trợ G-Codes v0.8 (và v0.9 ) G0, G1: Chuyển động thẳng (Linear Motions) G2, G3: Chuyển động tròn xoắn ốc (Arc Helical Motions) G4: Dwell G10 L2, G10 L20: Thiết lập tọa độ bù ( Set Work Coordinate Offsets) G17, G18, G19:Chọn lựa chế độ máy bay (Plane Selection) G20, G21: Các đơn vị G28, G30: Tới vị trí định nghĩa trước (Go to Pre-Defined Position) G28.1, G30.1: Thiết lập vị trí định nghĩa trước G53: Di chuyển tọa độ tuyệt đối (Move in Absolute Coordinates) G54, G55, G56, G57, G58, G59: Làm việc hệ tọa độ (Work Coordinate Systems) G80: Chế độ chuyển động Hủy bỏ (Motion Mode Cancel) G90, G91: Các chế độ khoảng cách (Distance Modes) G92: Phối hợp offset G92.1: Xóa hệ thống tọa độ bù (Clear Coordinate System Offsets) G93, G94: Chế độ tốc độ cắt (Feedrate Modes) M0, M2, M30: Tạm dừng chương trình End M3, M4, M5: Kiểm soát quay M8, M9: Điều khiển làm mát Hầu hết tùy chọn cấu hình thiết lập thời gian chạy lưu EEPROOM phiên chí giữ lại phiên khác GRBL nâng cấp firmware 5.12.1 Quản lý nhanh Trong ngày đầu, điều khiển CNC Arduino dựa kế hoạch tăng tốc khơng thể chạy tốc độ cao mà khơng có số loại nới lỏng Liên tục tăng tốc, quản lý, GRBL xây dựng kế hoạch để giải vấn đề nhân rộng khắp nơi giới điều khiển CNC GRBL sử dụng mô hình gia tốc khơng đổi đơn giản, cần thiết cho người sử dụng CNC Bởi điều này, đầu tư thời gian tối ưu hóa thuật tốn thiết lập hành trình đảm bảo chuyển động vững đáng tin cậy Khi cài đặt, tất tính quan trọng hồn thành khơng cịn SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 87 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ đòi hỏi phải sửa đổi kế hoạch chúng để chứa chúng, nhà phát triển dự định nghiên cứu thực thuật toán điều khiển chuyển động tiên tiến, mà thường dành riêng cho máy với giá đắt đỏ môi trường sản xuất Cuối cùng, ví dụ mơ tả sở thuật toán vào cua tốc độ cao để chuyển động dễ dàng nhanh chóng phanh trước góc nhọn giảm thiểu tối đa độ giật 5.12.2 Những giới hạn G-code Các nhà thiết kế giới hạn sử dụng G-code thiết kế thuật toán Điều giúp mã nguồn GRBL đơn giản, gọn nhẹ linh hoạt, tiếp tục phát triển, cải tiến trì ổn định với tính GRBL hỗ trợ tất thao tác thông thường gặp phải đầu từ cá phần mềmcông cụ CAM, làm số người lập trình mã G cảm thấy khó khăn Khơng có biến số, khơng có sở liệu cơng cụ, khơng có chức năng, khơng có chu kỳ đóng gói, khơng có số học khơng có cấu trúc điều khiển 5.12.3 Các tính v0.9 V0.9 cập nhật lớn Tính ổn định nâng cao Dưới tóm tắt thay đổi mới:  Quan trọng  Mặc định baudrate serial 115200 (Up từ 9600)  Z-Axis giới hạn đầu vào D11 trao đổi với trục cho phép D12 để hỗ trợ biến đầu trục PWM  Khơng xếp trạng thái: xếp gỡ bỏ dư thừa Tạm ngừng Grbl cho phép thu lệnh thời gian thực Chu kỳ khởi tạo, thiết lập lại lối  Thuật toán Siêu Mịn Stepper mới: Đại tu xử lý trình điều khiển stepper để đơn giản hóa giảm bớt thời gian thực nhiệm vụ ISR (tick) CNC hoạt động mượt mà với nhiều tính Adaptive Multi-Axis làm mượt thuật tốn Người dùng thấy cải tiến đáng kể cách máy họ di chuyển hiệu suất tăng lên  Tính ổn định cập nhật: GRBL phiên phiên tổng thể với ổn định cao Các kế hoạch bước thực hiện, giao diện viết lại hoàn toàn cho sức mạnh chắn đời trung gian phân đoạn bước đệm, mà "kiểm tra đầu ra" bước đệm từ kế hoạch thời gian thực Kết hợp với thuật toán bước kế hoạch tối ưu hóa tăng hiệu suất thử nghiệm Ngoài ra, ổn định vững mạnh kiểm tra báo cáo chụp 1,4 triệu dịng chương trình mã G  Faster Planner: tính tốn Kế hoạch cải thiện gấp bốn lần nhiều cách tối ưu hóa hoạt động end-to-end, bao gồm tinh giản tính tốn giới SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 88 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ             thiệu kế hoạch để xác định vị trí phần xác đệm khơng lãng phí chu kỳ tính tốn recomputing Variable Speed Spindle Output: Cho phép phần cứng đầu PWM cho lệnh G-code 'S' Chú ý: Tính địi hỏi hoán đổi pin với giới hạn trục Z D11 pin trục cho ennable D12 pin, để truy cập PWM phần cứng pin D12 Pin giới hạn trục Z, D12, nên làm việc trước Biên dịch thể qua Arduino IDE : mã nguồn GRBL tải thay đổi, sau biên dịch chạy trực tiếp thơng qua phần mềm Arduino IDE, làm việc tất tảng G-Code Parser: Hoàn toàn viết lại từ lên cho 100% tuân thủ tiêu chuẩn mã G Tăng tốc Cài đặtVelocity: Mỗi trục định nghĩa với khả tăng tốc vận tốc thông số Grbl Automagically tính tốn khả tăng tốc vận tốc tối đa thông qua đường phụ thuộc vào hướng Giới hạn mềm: Kiểm tra có lệnh chuyển động vượt q giới hạn khơng gian làm việc trước thực nó, báo động ngồi, bị phát Thăm dị: Các G38.2, G38.3, G38.4, G38.5 & đầu dò thẳng lệnh G-code hỗ trợ kết nối thông qua pin A5 Tool Length Offsets: Thăm dị khơng có ý nghĩa không offsets chiều dài công cụ (TLO).Các G43.1 động TLO G49 TLO hủy bỏ lệnh hỗ trợ G43.1 động TLO hoạt động bình thường G43 TLO (khơng hỗ trợ) địi hỏi từ trục bổ sung với giá trị bù đắp đính kèm Cải thiện hiệu suất vịng cung: Các vịng cung có bán kính lớn hơn, Grbl nhanh theo dõi Nhà phát triển xác định vịng cung hồ quang, chiều dài phân đoạn cố định Điều tự động quy mô phân khúc chiều dài hồ quang mà lỗi bán kính tối đa phân khúc từ hồ quang không nhiều giá trị mặc định siêu xác 0.002 mm New Grbl SIMULATOR : Một wrapper hoàn toàn độc lập với mã nguồn Grbl biên dịch thực thi máy tính Khơng u cầu Arduino Đơn giản cần mô phản ứng Grbl thể thực Arduino CPU Pin Mapping: Đây nỗ lực để Grbl tương thích với kiến trúc AVR khác, chẳng hạn 1280 hay 2560, tập tin cấu hình cpu_map.h pin tạo phép Grbl biên dịch cho chúng Cấu hình thời gian thực trạng báo cáo: Người dùng tùy chỉnh loại liệu thời gian Grbl báo cáo lại nóphản hồi thơng tin Điều bao gồm liệu như: vị trí máy, vị trí công việc, kế hoạch sử dụng đệm, nối tiếp sử dụng đệm RX Cập nhật thường xuyên Homing: Thiết lập không gian làm việc tất khơng gian vị trí cơng tắc giới hạn Phổ biến CNC chuyên nghiệp Nhưng, hành vi thay đổi tùy chọn thời gian biên dịch Bây gắn SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 89 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ      trực tiếp vào kế hoạch bước module để giảm flash không gian cho phép tốc độ tối đa trình tìm kiếm CoreXY Hỗ trợ: Grbl hỗ trợ chuyển động CoreXY Hầu hết chức xác minh để làm việc, có lỗi Safety Door Hỗ trợ: An toàn thiết bị chuyển mạch hỗ trợ Grbl buộc giữ feed hold, tắt máy tính, trục chất làm mát, chờ cơng tắc cửa đóng lại người dùng ban hành lý lịch Sau khơi phục, trục chất làm mát tiếp tục hoạt động sau chậm trễ cấu hình Các OEM địi hỏi tính hữu ích Full Giới hạn điều khiển cấu hình Pin: Giới hạn kiểm sốt hoạt động pin giải thích Grbl muốn, với điện trở kéo lên bên kích hoạt hay vơ hiệu hóa, đọc mức cao hay thấp kích hoạt.Điều bao gồm tất hệ thống dây điện NO NC thực chuyển đổi Tùy chọn Limit Pin Sharing: Hạn chế chuyển mạch kết hợp để chia sẻ chân để giải phóng I / O pins cho mục đích khác Thêm Compile-Time chọn Tính năng: Báo cáo Limit / Kiểm soát pin, theo dõi đường, thời gian thực, báo cáo tỷ lệ feed , nhiều SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 90 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Một số sản phẩm gia công thực nghiệm Hình 6.1: Gia cơng chữ CTD11 Hình 6.2: Gia cơng chữ HCMUTE 6.2 Đánh giá, phân tích ngun nhân khắc phục lỗi 6.2.1 Đánh giá Để gia công sản phẩm thời gian gia công tương đối nhanh, sản phẩm sau hồn thành có mắc phải số lỗi đường gia công bị thô, bị gãy khúc gia cơng cung trịn 6.2.2 Phân tích nguyên nhân Những lỗi xảy số nguyên nhân như:  Bộ phận khí bị rung, cơng vênh gia cơng với chiều sâu cắt lớn  Tốc độ di chuyển trục nhanh làm cho dụng cụ gia công không gia công dẫn đến tượng trượt dao làm đường gia công bị hỏng  Phần mềm tạo G-code khơng tối ưu cung trịn SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 91 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ 6.2.3 Khắc phục lỗi Với nguyên nhân gây lỗi phân tích đưa số giải pháp khắc phục sau:  Gia công lại phận khí, tạo độ cứng vững cho phận gia công  Giảm tốc độ di chuyển trục đến mức phù hợp  Thay đổi phần mềm tạo G-code tăng độ phân giải trình tạo G-code cho phần mềm tạo G-code KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Đồ án tốt nghiệp hội để giúp sinh viên áp dụng kiến thức học sâu vào thực tiển sản xuất Đây giai đoạn quan trọng để giúp sinh viên hoàn thiện kiến thức, kỹ thân để chuẩn bị hành trang bước vào đời Tuy nhiên trình làm đồ án nhóm thực cịn có nhiều hạn chế khiến thức, thiết bị, thời gian…nên việc thực đồ án khơng tránh khỏi sai sót Nhóm thực mong nhận lời góp ý chân thành từ q thầy, bạn để nhóm thực hồn thiện đề tài nhóm  Kiến nghị Để bắt kịp trình phát triển khoa học kỹ thuật cơng nghiệp ngày Nhóm thực mong muốn sinh viên khóa sau tiếp tục phát triển đề tài để sản phẩm ngày hồn thiện tối ưu hơn, đưa sản phẩm vào sản xuất công nghiêp  Hướng phát triển Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài nhóm thực tương đối đạt mục tiêu đề Tuy nhóm cố gắng để thực đề tài cách tối ưu đạt kết tốt nhất, đề tài cịn số thiếu sót, nên với đề tài cịn có nhiều điều cần cải tiến phát triển sau để đề tài ngày tối ưu đại Do nhóm thực đề xuất số hướng phát triển cho đề tài sau:  Về khí  Gia cơng lại phận nối trục tọa độ thép để đảm bảo độ cứng vững độ phẳng bề mặt  Gia công phận gá động trục nhằm hạn chế xê dịch dụng cụ cắt gia công sản phẩm  Thay động bước động AC Servo đảm bảo di chuyển trục cách xác SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 92 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ  Thiết kế phận làm mát cho máy  Nâng cấp đề tài thành trục, trục  Về điện tử  Xây dựng điều khiển tay, điều khiển từ xa  Thiết kế mạch công suất tối ưu cho động trục  Tự thi cơng số Driver cho động cung cấp dịng lớn hoạt động ổn định  Về phần mềm  Tự xây dựng cho giao diện điều khiển ngôn ngữ C TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Huỳnh Đăng Khuyến, Nguyễn Thanh Tùng, Đồ án tốt nghiệp, Nghiên cứu phát triển mơ hình máy phay CNC trục, Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, DH Sư Phạm Kỹ Thuật [2] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc, Chi tiết máy sở thiết kế máy, Trường DH SPKT TP HCM, 2008 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (Tập 1&2) NXB Giáo dục, 1995 [4] Diệp Huy Cường, Đồ án tốt nghiệp, Xây dựng chương trình điều khiển số C++ BUILDER, Khoa khí tự động, Trường DH kỹ thuật công nghệ Tp HCM [5] TS Nguyễn Văn Nhờ (2003), Điện tử công suất NXB DH Quốc Gia TP HCM [6] Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy, Kỹ thuật số.NXB Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Nguồn khác [7] https://www.Codientu.org [8] https://www.Arduino.cc [9] https://www.tme.vn [10] www.thegoicnc.com [11] https://github.com/grbl/grbl SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 93 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ [12] http://zapmaker.org/projects/grbl-controller-3-0/ [13] http://mme.vn/su-dung-grbl-0-9-tren-arduino-cnc-shield-v3/ SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an 94 DATN: GVHD: ThS Tưởng Phước Thọ PHỤ LỤC SVTH: Phạm Thanh Sơn_Nguyễn Văn Hãi_Phạm Anh Vũ an I S an K L 0 ... . 13 Hình 3. 3: Nội suy xoắn ốc 13 Hình 3. 4: Nội suy đường xoắn ốc 14 Hình 4.1: Mơ hình máy điêu khắc CNC .16 Hình 4.2: Mơ hình máy điêu khắc CNC .17 Hình. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC CNC TRỤC Giảng viên... 5.7: Thanh kết nối bàn nhơm trượt 22 Hình 5.8: Kết cấu trục Z máy 22 Hình 5.9: Kết cấu trục X máy 23 Hình 5.10: Kết cấu trục X, Z 23 Hình 5.11: Kết cấu