Trang 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Trang 2 1 MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển của các ngành công ngh
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP.HCM KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC GVHD: THẦY NGUYỄN KIM SUYÊN SVTH: - PHẠM QUANG BÌNH - NGUYỄN ĐỨC TÂM Tp Hồ Chí Minh, Tháng Năm 2024 LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, tốc độ phát triển ngành công nghệ kĩ thuật chuyển biến phức tạp kèm theo phát triển chóng mặt nước ta Riêng ngành kĩ thuật điện tử với phát triển nhanh chóng u cầu đặt ngày cao, sản phẩm đưa ngày tối ưu kích thức thước trọng lượng chức phù hợp nhiều điều kiện mơi trường khác Với tình hình xã hội ngày phát triển theo hướng đại hố, khơng khó để bắt gặp thiết bị thông minh đời sống ngồi thực tế mạng truyền thơng Vậy góc độ sinh viên ngành điện tử cơng nghiệp tơi nóng lịng háo hức tạo sản phẩm riêng Nhưng loại hình thiết bị thơng đa dạng hình thức, chức độ phức tạp sản phẩm, với khả tinh thần nghiên cứu thân Nên đồ án vi điều khiển định nghiên cứu tạo Mơ Hình MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC Đối với đề tài giúp vẽ khắc hình mà mong muốn Đó lý để em định chọn đề tài Dưới hướng dẫn Thầy NGUYỄN KIM SUYÊN, chúng em nỗ lực cố gắng thực tốt đồ án này, q trình làm khơng tránh khỏi sai xót phần bị hạn chế lực em mong nhận góp ý thầy để em hồn thiện Em xin trân trọng cảm ơn LỜI CẢM ƠN MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC Trong suốt trình nghiên cứu thực đồ án này, chúng em nhận nhiều hỗ trợ giúp đỡ từ bạn bè, thầy cô đặt biệt thầy NGUYỄN KIM SUYÊN hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án cách tốt Trong trình thực đề tài khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận lại ý kiến đóng góp phê bình từ thầy giúp em hồn thiện đề tài cách chỉnh chu tốt Sinh Viên Thực Hiện - PHẠM QUANG BÌNH - NGUYỄN ĐỨC TÂM MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhận xét chung: … … … … … … … … … … … … … Đánh giá: (Được phép bảo vệ hay không phép bảo vệ) … … … TPHCM, ngày … tháng … năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài: MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC Ngày giao đề tài: 06/10/2023; Ngày hoàn thành đề tài: Sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên 1: PHẠM QUANG BÌNH – MSSV 2120060069 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN ĐỨC TÂM – MSSV 2120060019 Tuần/ngày Nội dung – cơng việc thực Tuần Tìm hiểu đề tài , lên ý tưởng thiết kế Tuần Kiểm tra lỗi khắc phục sửa chữa, bổ sung thêm số chức cần thiết Tuần Tuần Tiến hành thi công, kiểm tra sửa lỗi Kiểm tra toàn diện Tuần 6-7 Tiến hành viết báo cáo Tuần Tiến hành nộp báo cáo Xác nhận giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm chúng em tự thực dựa vào số tài liệu tham khảo chúng em xin cam đoan đề tài khơng chép cơng trình có trước Nếu có chép nhóm chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm TP.HCM, ngày tháng năm 2024 Ký Tên - PHẠM QUANG BÌNH - NGUYỄN ĐỨC TÂM MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CNC 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu Error! Bookmark not defined CHƯƠNG II: CƠ LÝ THUYẾT Error! Bookmark not defined 2.1.MẠCH HẠ ÁP Error! Bookmark not defined 2.2 ARDUINO SHIEL V3 : Error! Bookmark not defined 2.3ARDUINO UNO R3 : Error! Bookmark not defined 2.4 NGUỒN TỔ ONG 220V : ………Error! Bookmark not defined 2.5 SERVO :………………………………………………………………… 2.6 ĐỘNG CƠ BƯỚC CHƯƠNG III: NỘI DUNG 10 3.1.SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG 24 3.2.CÀI ĐẶT PHẦN MỀM Error! Bookmark not defined 3.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32 4.1 KẾT LUẬN 4.2 KIẾN NGHỊ PHỤ LỤC 33 CÁC PHẦN MỀM DÙNG TRONG ĐỒ ÁN 33 MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Với phát triển nhanh chóng ngành điện tử đầu mảng vi điều khiển điều khiển thiết bị thơng minh Thì ngày có nhiều sản phẩm với cơng nghệ kĩ thuật cao đời đa dạng từ mẫu mã đến chức với phức tạp Điển nhiều loại Robot có nhiều chức khác đời,máy vẽ tự động cnc Lý chọn đề tài Vì đề tài mang tín ứng dụng vào thực tế cao, đáp ứng nhu cầu, vấn đề đời sống thực tế hàng ngày Nhằm cố lại kiến thức phát huy tín sáng tạo tay nghề sinh viên 1.2 Yêu cầu ➢ Hệ thống làm việc ổn định hoạt động giống yêu cầu đặt ➢ Có khả xuất mơ hình ứng dụng ngồi thực tế cao MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CNC Một số linh kiện Mạch hạ áp Arduino shiel v3 Động bước Arduino UNO R3 Nguồn tổ ong Servo TỔNG QUÁT VỀ CNC KHÁI NIỆM CNC ( computer numerical control ) dạng máy NC điều khiển tự động có trợ giúp máy tính , mà phận tự động lập tình để hoạt động theo kiện tiếp nối với tốc độ xác định trước để tạo mẫu vật với hình dạng kích thuốc u cầu PHÂN LOẠI Các máy CNC phần chia theo loại theo hệ thống điều khiển: - Theo loại máy tương tự máy công cụ truyền thống , chia loại máy khoan CNC , máy phay CNC , máy tiện CNC truing tâm gia công CNC Các trung tâm CNC có khả thực gia cơng nhiều loại bề mặt sử dụng nhiều loại dụng cụ khác - Phân chia theo hệ điều khiển phân loại: + Các máy điều khiển điểm tới điểm + Ví dụ máy khoan, khoét, máy hàn điểm, máy đột, dập + Các máy điều khiển đoạn thẳng : máy có khả gia cơng qua trình thực dịch chuyển theo trục ƯU ĐIỂM CƠ BẢN CỦA MÁY CNC - So với máy điều khiển công cụ tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung, chương MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC trình đưa vào máy Người điều khiển yếu theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy - Độ xác lằm việc cao Thơng thường máy CNC có độ xác máy 0.001mm đạt độ xác cao - Tốc độ cắt cao Nhờ cấu trúc khí bền máy, Những vật liệu cắt đại kim loại cứng hay gốm oxit sử dụng tốt CÁC ƯU ĐIỂM KHÁC Máy CNC có tính linh hoạt cao việc lập trình, tiết kiệm thời quan chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao việc gia công hang loại sản phẩm nhỏ - Ít phải dừng máy kỹ thuật, chi phí dừng máy nhỏ - Tiêu hao kiểm tra ít, giá thành đo kiểm tra giảm - Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ - Có thể gia cơng hàng loạt NHƯỢC ĐIỂM - Giá thành chế tạo máy cao - Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cao - Vận hành thay đổi người đứng máy khó khăn TRÌNH ĐỘ HIỆN TẠI CỦA MÁY CNC Các chức tính tốn hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt tốc độ xử lý cao tiếp tục ứng dụng nhừng thành tựu phát triển vi xử lý up Các hệ thống CNC chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức , dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác Vật mang tin từ bang đục lỗ, bang từ, đĩa từ tiến tới sử dụng đĩa CD có dung lượng ngày lớn, độ tin cậy tuổi thọ cao Việc cài đặt cụm vi tính trực tiếp vài hệ NC để trờ thành hệ thống CNC tạo MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 2.6 ĐỘNG CƠ BƯỚC • TỔNG QUÁT Động bước (Step Motor) motor điện sử dụng phổ nhiều lĩnh vực khác Chẳng hạn như: sử dụng để cấu thành nên hệ thống di chuyển loại máy CNC (máy khắc cắt laser, máy cắt CNC hay máy cắt plasma CNC,…) Nói chung, động bước (motor bước) loại động mà bạn quy định tần số góc quay Nếu góc bước nhỏ số bước vịng quay động lớn độ xác vị trí thu lớn Các góc bước động đạt cực đại 90 độ cực tiểu đến 0,72 độ Tuy nhiên, góc bước động thường sử dụng phổ biến góc 1,8 độ, góc 2,5 độ, góc 7,5 độ góc 15 độ • MƠ TẢ • PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƯỚC: Các loại động bước phân chia dựa theo tiêu chí đây: a) Phân loại dựa vào số pha động Động bước pha tương ứng với góc bước khoảng 1.8 độ Động Step pha tương ứng với góc bước 1.2 độ Động Step pha tương ứng với góc bước 0.72 độ b) Phân loại động bước dựa vào rotor Động bước có rotor làm dây quấn sử dụng nam châm vĩnh cửu Động bước thay đổi từ trở Đây loại động có roto khơng tác động lại có phần tử cảm ứng c) Phân loại tùy thuộc vào cực động Động bước đơn cực Động bước lưỡng cực • CẤU TỌA ĐỘNG CƠ BƯỚC Cấu tạo động bước gồm: Rotor stato MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 19 Rotor thực dãy nam châm vĩnh cửu, chúng xếp chồng lên cách kỹ lưỡng, cẩn thận Trên nam châm lại chia thành cặp cực xếp đối xứng với Stato cấu tạo sắt từ, chúng chia thành rãnh nhỏ để đặt cuộn dây • NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC Nguyên lý hoạt động động bước không quay theo chế thơng thường, Step motor quay theo bước một, có độ xác cao, đặc biệt mặt điều khiển học Động motor bước làm việc nhờ vào hoạt động chuyển mạch điện tử Các mạch điện tử đưa tín hiệu lệnh điều khiển chạy vào stato theo số thứ tự tần số định Tổng số góc quay rotor tương ứng với số lần mà động chuyển mạch Đồng thời, chiều quay tốc độ quay rotor phụ thuộc vào số thứ tự chuyển đổi tần số chuyển đổi MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 20 Hiện nay, có phương pháp để điều khiển động bước sử dụng phổ biến nhất, là: 1.Điều khiển động bước dạng sóng (Wave): Đây phương pháp điều khiển cấp xung cho điều khiển, hoạt động theo thứ tự định cho cuộn dây pha 2.Điều khiển động bước đủ (Full step): Đây phương pháp điều khiển cấp xung lúc, đồng thời cho cuộn dây pha xếp 3.Điều khiển động nửa bước (Half step): Chính phương pháp điều khiển kết hợp phương pháp điều khiển động dạng sóng điều khiển động bước đủ Khi điều khiển động theo phương pháp giá trị góc bước nhỏ lần số bước động bước tăng lên lần so với phương pháp điều khiển động bước đủ Tuy nhiên, phương pháp điều khiển có phát xung điều khiển vơ phức tạp 4.Điều khiển động vi bước (Microstep): Đây phương pháp mới, áp dụng trình điều khiển động bước Từ đó, cho phép động bước dừng lại định vị khoảng vị trí nửa bước bước đủ Ưu điểm dễ thấy phương pháp động hoạt động hiệu với góc bước nhỏ độ xác cao Do xung cấp động có dạng MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 21 sóng nên máy hoạt động êm hơn, hạn chế vấn đề cộng hưởng lực động hoạt động • ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC Động bước ứng dụng nhiều ngày phổ biến, chủ yếu điều khiển chuyển động kỹ thuật số động Nó thực lệnh mã hoá tự động dạng số Ứng dụng động bước ngành công nghiệp tự động hoá, đặc biệt thiết bị máy móc cần phải có xác Chẳng hạn loại máy móc cơng nghiệp đại, giúp phục vụ cho q trình gia cơng khí như: Máy cắt cơng nNgồi ra, lĩnh vực cơng nghệ máy tính, động bước Step sử dụng loại ổ đĩa cứng ổ đĩa mềm, chí máy in,… Trong lĩnh vực an ninh bảo mật, động bước sản phẩm giám sát mới, đem lại tiến vượt trội cho ngành an ninh Trong lĩnh vực tế, động bước sử dụng để sản xuất máy quét y tế, máy lấy mẫu, chí cịn có bên máy chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số, bơm chất lỏng, mặt nạ phòng độc loại máy móc phân tích mẫu máu Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, động bước dùng trình chế tạo máy ảnh, đem lại chức lấy nét xác sắc sảo cho máy ảnh, đồng thời MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 22 có chức thu phóng loại camera kỹ thuật số tự động hay loại máy in 3D.ghệ plasma CNC, máy cắt cơng nghệ CNC laser,… • ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC • ƯU ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC: Step Motor có ưu điểm khả cung cấp mô men xoắn cực lớn, đặc biệt dải vận tốc thấp vận tốc trung bình Một “điểm cộng” động bước thị trường bền, giá thành sản phẩm tương đối thấp, việc mua bán, trao đổi thuận tiện, không gặp trở ngại Khơng có vậy, việc thay động bước trình sản xuất tương đối dễ dàng • NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC Motor Step hay xảy tượng khó chịu, chẳng hạn bị trượt bước Lý biết đến lực từ yếu hay đơi cịn nguồn điện cấp vào động khơng đủ Một “điểm trừ” q trình hoạt động, động Step Motor thường gây tiếng ồn khó chịu có tượng động bị nóng dần lên Với MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 23 động Step Motor hệ độ ồn tượng nóng động giảm đáng kể Không nên sử dụng động Step Motor cho thiết bị máy móc địi hỏi tốc độ cao • THƠNG SỐ KỸ THUẬT Chiều dài thân: 110mm - Chiều dài trục: 37mm, trục phi 14mm, rãnh then 5mm - Động bước có phase, dây: đỏ A; C màu xanh cây, màu vàng xanh B D - Góc bước: 1.8 ° ± 5% - Động bước có cường độ dòng điện: 6A - Cảm kháng pha: 6mH - Động bước có mơ-men xoắn: 85 (Kg.cm) - Qn tính: 2700 (g.cm2) - Trọng lượng : nặng 3.7kg - Nhiệt độ môi trường xung quanh : 20℃ - 50℃, Nhiệt độ max : 80℃ Động bước Size 86 8Nm có bảng thơng số: Bước góc （°） Điệp áp (V）Cường độ dòng điện （A）Điện trở pha （Ω）Cảm kháng pha (mH)Lực moment xoắn (Kg.cm)Moment quán tính (g.cm Max) Chiều dài motor (mm) 0,6 85 2400 118 Số dâyTrọng lượng (Kg）1,8 3,6 3,7 CHƯƠNG III: NỘI DUNG 3.1 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG: MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 24 3.2 CÁCH CÀI ĐẶT PHẦN MỀM BƯỚC 1: Tìm kiếm phần mềm benbox google BƯỚC 2: Tìm phiên phần mềm Benbox MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 25 BƯỚC 3: Khi tải thành công , ta vào phần download giải nén phần mềm , kèm theo giải nén file hex phần mềm Benbox FILE HEX MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 26 3.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BƯỚC : VÀO PHẦN MỀM BENBOX MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 27 BƯỚC : KẾT NỐI CÁP VÀO MÁY TÍNH ĐỂ TÌM CỔNG COM BƯỚC : NẠP CODE FILE HEX MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 28 BƯỚC : KIỂM TRA VÀ ĐIỀU CHỈNH THÔNG SỐ MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 29 MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 30 BƯỚC 5: CHỌN CÁCH VẼ THEO CHIỀU BƯỚC : CHỌN HÌNH VÀ VẼ MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 31 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN: Qua trình thực nghiên cứu đề tài em hoàn thành thiết kế mơ hình điều khiển máy vẽ cnc với yêu cầu đặt Tên sản phẩm: máy vẽ tự động cnc Kích thước máy vẽ cnc: 40 x40 4.2 KIẾN NGHỊ: Ưu điểm: Điều khiển thiết bị cách dễ dàng nhiều hình thức khác app benbox ,… MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 32 Thuận tiện cho việc thiết kế vẽ hình , vẽ mô sơ đồ , khắc tiện, laser Nhược điểm: Bản thiết kế chưa có tính thẩm mĩ cao , cách bố trí linh kiện chưa thật hợp lí Đối với đề tài mở rộng thêm mơ hình giúp làm thiết kế , vẽ trơn chu hơn, đẹp so với máy vẽ cnc mini PHỤ LỤC CÁC PHẦN MỀM DÙNG TRONG ĐỒ ÁN PHẦN MỀM BENBOX CODE CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN DÙNG FILE HEX ĐÃ ĐƯỢC LẬP TRÌNH SẴN TRONG PHẦN MỀM BENBOX firmware laser.hex MÁY VẼ TỰ ĐỘNG CNC 33