Máy khắc laser

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÁY KHẮC LASER NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGÔ HÀ QUANG THỊNH Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Minh Hoàng 1711040023 17DCKA1 Phạm Minh Tài 1711040245 17DCKA1 Nguyễn Ngọc Long 1711040134 17DCKA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng …/… LỜI CAM ĐOAN - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo Máy khắc laser - GVHD: TS Ngô Hà Quang Thịnh - Họ tên sinh viên: Lê Minh Hoàng MSSV: 1711040023 Phạm Minh Tài MSSV: 1711040245 Nguyễn Ngọc Long MSSV: 1711040134 - Email nhóm: hoangvtc012@gmail.com - Ngày nộp đồ án tốt nghiệp: …/…/2021 - Lời cam kết: “Nhóm xin cam đoan đồ án tốt nghiệp cơng trình chúng em nghiên cứu thực Chúng em không chép từ bất từ viết công bố mà khơng trính dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng em xin chịu hoàn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … Tháng … Năm 2021 Ký tên i LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô hướng dẫn bảo tận tình thời gian em làm đồ án tốt nghiệp vừa qua, đặc biệt tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm em hồn thành đồ án Cảm ơn thầy TS Ngô Hà Quang Thịnh – người trực tiếp hướng dẫn cung cấp cho chúng em kiến thức cần thiết nhất, giúp đỡ tận tình để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp Máy khắc laser Vì trình làm Đồ án, thiết kế, thi cơng cịn nhiều bỡ ngỡ nên khơng tránh khỏi nhiều sai sót Với ước mong học hỏi, em mong nhận góp ý thầy bảo, hướng dẫn thêm để em rút kinh nghiệm phát triển sản phẩm tốt Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn TP HCM, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực ii MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG viii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Giới thiệu máy khắc laser 1.2 Máy khắc diode laser 1.3 Nguyên lý hoạt động khắc laser diode CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tổng quan 2.1.1 Tổng quan Laser 2.1.2 Diode Laser 2.2 Thông số kỹ thuật 2.3 Hướng nghiên cứu CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3.1 Những yêu cầu đề tài 3.2 Cơ sở chọn phương án thiết kế iii 3.3 Phần khí 3.3.1 Phương án chọn động 3.3.2 Phương án cấu truyền động 11 3.3.3 Phương án vật liệu thiết kế đồ gá 12 3.4 Phần điện điều khiển 13 3.5 Lựa chọn giải pháp 13 3.5.1 Phần khí 13 3.5.2 Phần điện điều khiển 16 3.6 Trình tự cơng việc tiến hành 16 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 17 4.1 Tính tốn thiết kế phần khí 17 4.1.1 Hệ thống dẫn động 17 4.1.2 Động bước 18 4.1.3 Bộ truyền đai 18 4.1.4 Thiết kế mô dẫn động Solidworks 22 4.1.5 Thiết kế mô khung dẫn động máy 24 4.1.6 Thiết kế khung máy 25 4.1.7 Thiết kế mỏ máy hoàn chỉnh 27 4.2 Hệ thống điều khiển máy 28 4.2.1 Nguồn 29 4.2.2 Bo mạch Arduino R3 31 4.2.3 Board mạch mở rộng CNC shield V3 34 iv 4.2.4 Module driver A4988 37 4.2.5 Laser 39 4.3 Sơ đồ kết nối khối điều khiển 40 4.3.1 Sơ đồ khối điều khiển 40 4.3.2 Sơ đồ kết nối 41 CHƯƠNG 5: THI CÔNG 42 5.1 Khung dẫn động 42 5.2 Khung máy 43 5.3 Mạch điện 43 5.4 Máy hoàn chỉnh 44 5.5 Cài đặt firmware GRBL 45 5.6 Phần mềm Benbox 47 5.6.1 Cài đặt Benbox 48 5.6.2 Kiểm tra kích thước khắc 49 5.7 Sản phẩm 49 5.7.1 Khắc gỗ 49 5.7.2 Khắc lớp mạ sơn 50 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 v 5.6 Phần mềm Benbox Phần mềm Benbox phần mềm CNC để khắc laser, bút vẽ Benbox phần mềm giao tiếp điều khiển CNC, dowload phần mềm internet với nhiều phiên dễ dàng tìm kiếm Ưu điểm: - Dễ sử dụng cho người bắt đầu - Thao tác đơn giản dễ hiểu Nhược điểm: - Chức làm việc hạn chế vẽ, khắc tranh Vector kiểu đen trắng - Hỗ trợ CNC AxisDraw, CNC laser trục X, Y Hình 5.6: Phầm mềm Benbox 47 5.6.1 Cài đặt Benbox Hình 5.7: Thanh cơng cụ setup Benbox Hình 5.8: Cài đặt thông số vận hành máy 48 5.6.2 Kiểm tra kích thước khắc Sau cài đặt thơng số cho phần mềm ta thực trình vận hành máy cho khắc thử chi tiết độ kích thước để kiểm tra độ sai lệch khắc Hình 5.9: Kiểm tra kích thước khắc 5.7 Sản phẩm 5.7.1 Khắc gỗ Hình 5.10: Sản phẩm khắc ảnh chân dung 49 Sản phẩm khắc bề mặt gỗ MDF phủ lớp chống trầy Melanine, kích thước khổ ảnh x 5.5 cm, khắc chế độ Scan by Z phần mềm, thời gian hoàn thành 30 phút Chất lượng ảnh chi tiết sắc nét, khắc chiều sâu thể thêm tính độc đáo ảnh thời gian khắc đạt mức tốt 5.7.2 Khắc lớp mạ sơn Hình 5.11: Khắc ảnh thân vợt Sản phẩm khắc lớp sơn thân vợt cầu lông, khắc dạng đường viền khắc dạng điền đầy Có thể khắc bề mặt tương đối phẳng cong thân vợt phía hình ko thiết phải mặt phẳng hoàn toàn 50 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Sau tháng ngày thực đối diện với nhiều khó khăn tình hình dịch phức tạp, nhờ hướng dẫn tận tình thầy TS Ngô Hà Quang Thịnh hỗ trợ từ phía nhà trường, Viện kỹ thuật nhóm hồn thành đề tài “Máy khắc laser” Trong trình thực nhóm có kinh nghiệm riêng việc thiết kế phần khí phần điện tử đòi hỏi phải hiểu biết động bước, bo mạch điều khiển, đặc biệt phần lập trình để vận hành máy Do tình hình dịch diễn phức tạp cịn nhiều hạn chế q trình mua sắm thiết bị làm máy, nhóm cố gắng hồn thiện đề tài cách tốt có thẻ Đề tài nhóm đưa vào sản xuất, làm quảng cáo phương diện nhỏ, mơ hình học tập giáo dục cho giảng viên sinh viên Từ việc thiết kế, chế tạo tiến hành thử nghiệm hoàn thành nhằm nhận xét đánh giá kết đạt nhóm rút vấn đề sau Thành đạt được: - Cơ cấu máy thiết kế chế tạo cách gọn gàng, di chuyển linh hoạt Dễ dàng chỉnh sửa tháo lắp chi tiết cần thiết đảm bảo cho máy hoạt động tốt Các chi tiết máy thiết kế vẽ, yêu cầu đặt chuyển động theo trục X, X có phạm vi hoạt động với phạm vi mục tiêu đặt ban đầu - Các chi tiết lăn, đai ốc… thiết kế chuẩn có sẵn thị trường - Các thiết bị mạch điện lắp ráp hoạt động sơ đồ nguyên lý hoạt động nêu phần trước - Công việc điều khiển máy hoạt động ổn định theo chu trình làm việc máy Việc điều khiển trở nên dễ dàng sử dụng phần mềm hỗ trợ 51 Những mặt hạn chế: - Máy khắc ổn định chế độ vận tốc trung bình từ 30-80mm/s, khắc tốc độ cao không ổn định dễ sai số - Hạn chế khắc biên dạng phức tạp trục X, Y điển biên dạng cong - Điều chỉnh tiêu cự thấu kính tay chưa tự động hóa trục Z 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2008 [2] Bảng tra động bước Nema 17- Data sheet Nema 17 Schneider [3] Cơ sở thiết kế máy - Giáo trình HUTECH [4] Đo lường khí dung sai lắp ghép – Giáo trình HUTECH [5] Ngơn ngữ lập trình – Giáo trình HUTECH [6] https://www.thingiverse.com/ [7] www.instructables.com/id/The-MicroSlice-V2-Aurum-A-gold-mini-laser-cutter/ [8] http://arduino.vn/ 53 +0.012 4x 25 31 ±0.1 5 52 ±0.1 31 ±0.1 2x 60 ±0.1 R2 +0.012 5 105 78 22 52 ±0.1 72 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ký Ngày GÁ DẪN ĐỘNG TRỤC X Vật liệu: MICA Tỉ lệ: 1:1 Số lượng: 01 Bản vẽ số: 03 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 72 52 ±0.1 5 26 2x +0.012 35 ±0.1 4X +0.012 20 60 ±0.1 105 10 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ký Ngày GÁ LASER TRÊN DẪN ĐỘNG TRỤC X Vật liệu: MICA Tỉ lệ: 1:1 Số lượng: 01 Bản vẽ số: 04 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ C10 X 45° +0.015 20 ±0.1 +0.01 2x 145 31 ±0.1 30 ±0.1 4x 31 ±0.1 +0.012 67 26 5 R2 13 2x 60 ±0.1 82 22 52 72 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ký Ngày GÁ DẪN ĐỘNG TRỤC Y Vật liệu: MICA Tỉ lệ: 1:1 Số lượng: 02 Bản vẽ số: 01 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 10 52 ±0.1 60 ±0.1 83 45° 10 2x +0.012 5 R2 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ký Ngày ỐP TRONG GÁ DẪN ĐỘNG TRỤC Y Vật liệu: MICA Tỉ lệ: 1:1 Số lượng: 02 Bản vẽ số: 02 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 20 12 11 10 13 37 82.2 122.6 NO TÊN CHI TIẾT SỐ LƯỢNG Gá dẫn động trục X Gá laser dẫn động trục X Động bước Nema 17 1.8° size 42 Pulley 20 răng, bước 2mm, lỗ Ø 5 Bulong đầu vít M3 x 12mm Trục đệm nhôm 9mm Con lăn nhôm D=24 d=5 Bulong lục giác M5 x 50mm Bulong lục giác M4 x 6mm 10 Đai ốc M5 11 Gá giữ điều chỉnh tiêu cự Laser 12 Module Laser 2.5W 13 Đai ốc M3 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ngày Ký BỘ DẪN ĐỘNG TRỤC X Tỉ lệ: 2:1 Số lượng: 01 Bản vẽ số: 02 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 20 45.2 85.6 No Tên chi tiết Số lượng Gá dẫn động trục X Ốp gá dẫn động trục X Động bước Nema 17 1.8° size 42 Trục đệm nhôm 9mm Con lăn nhôm D=24 d=5 Pulley 20, bước 2mm, lỗ Ø Bulong lục giác M5 x 50mm Đai ốc M5 Bulong đầu vít M3 x 12mm Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ngày Tỉ lệ: 2:1 Ký BỘ DẪN ĐỘNG TRỤC Y Số lượng: 02 Bản vẽ số: 01 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 606 509 142 500 2 400 188 No Tên chi tiết Số lượng Bộ dẫn động trục X Bộ dẫn động trục Y Nhơm định hình 20x40 - 509mm (dẫn động trục X) Nhơm định hình 20x40 - 400mm ( dẫn động trục Y) Nhơm định hình 20x20 Bulong lục giác M5 x 10mm 20 Part nhơm L nhơm định hình 20x20 Đai ốc nhơm định hình M5 20 Bulong lục giác M6 x 20mm Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ngày Ký KHUNG DẪN ĐỘNG Tỉ lệ: 1:2 Số lượng: 01 Bản vẽ số: 03 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 740 240 320 360 170 360 185 400 380 500 430 Tr.nhiệm Họ tên Thiết kế Lê Minh Hoàng Phạm Minh Tài Nguyễn Ngọc Long GVHD TS Ngô Hà Quang Thịnh Ngày Ký KHUNG MÁY LASER Vật liệu: Nhơm định hình Tỉ lệ: 1:2 Số lượng: 01 Bản vẽ số: 04 Khối lượng: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ