máy khoan mạch in tự động khóa luận tốt nghiệp khoa công nghệ điện

Kết quả dự kiến tóm tắt kết quả dự kiến đạt được - Nguyên lý ứng dụng X Điều khiển tự động và điều khiển cơ mềm, tháo ráp, lắp đặt 1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Giới thiệu sơ lược về ý tưởng

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng phát triển yêu cầu về thay đổi công nghệ hiện đại ngày càng mạnh, ngành tự động ngày càng được phát triển một cách mạnh mẽ Với sự phát triển tốc độ đó, thì máy móc ngày càng được sử dụng nhiều trong sản xuất, đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa, đang diễn ra với tốc độ mạnh mẽ, cùng với đó là sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp

Với máy CNC thì các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, đường cong và các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu

Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác nhanh và có nhiều thời gian cho các công việc khác Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác

Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM và một số phần mềm khác, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn)

Dựa trên các ưu điểm của máy móc cùng với sự phát trển của ngành công nghiệp tự động và công nghệ cnc, chúng em quyết định nguyên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy khoan mạch in kết hợp CNC loại nhỏ với các chức năng cơ bản của một máy CNC và có thể gia công được những sản phẩm cơ bản trong quá trình học tập và làm việc, dựa trên những kiến thức đã được học và nghiên cứu tại trường

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien

1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien 1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien

93Tuesday, June 11, 202410:10:12 AM10:10:12 AM93Tuesday, June 11, 202410:10:12 AM10:10:12 AM93Tuesday, June 11, 202410:10:12 AM10:10:12 AM

93Tuesday, June 11, 202410:10:13 AM10:10:13 AM93Tuesday, June 11, 202410:10:13 AM10:10:13 AM93Tuesday, June 11, 202410:10:13 AM10:10:13 AM 1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien

1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien 1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien 1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien1May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe Dien

931May khoan mach in tu dong Khoa luan tot nghiep Khoa Cong nghe DienTuesday, June 11, 2024

1.1.1 Lý do chọn CNC kết hợp máy khoan Đề tài xây dựng mô hình máy CNC kết hợp khoan, phay tự động được dựa trên nhu cầu bức thiết của phòng thực hành Mạch điện tử, Điện tử cơ bản Việc làm mạch in bằng tay tốn nhiều thời gian (khoảng 25 phút), trong quá trình làm thì chúng ta phải tiếp xúc với hóa chất FeC𝑙 3 , một hóa chất rất độc hại có thể gây ảnh hưởng đến thị giác cũng như da của chúng ta, còn việc khoan mạch thì độ chính xác chưa cao, dễ nhầm lẫn Vì thế Máy CNC khoan, phay tự động giúp sinh viên có thiết bị khoan, phay mạch in phục vụ việc học thực hành, cũng như học tập thêm được cách sử dụng máy CNC giúp tiết kiệm được thời gian (khoảng 15 phút) giảm thiểu sai sót khi làm mạch in, tiết kiệm kinh phí trong việc mua những máy CNC lớn đắt tiền cho nhà trường Chính vì vậy nhóm nghiên cứu đã linh hoạt khi thiết kế chế tạo máy CNC khoan, phay tự động để đảm bảo chính xác cao về vị trí, hình dáng mẫu mã, cũng như về kĩ thuật điều khiển Đơn giản và đễ thao tác cho sinh viên Đáp ứng những yêu cầu này thì động cơ phay DC 12V là lựa chọn khá phù hợp Bộ điều khiển gồm Arduino và cnc shield V3 cùng với module A4988 điều khiển động cơ bước Với khả năng hoạt động liên tục xử lý nhanh chóng, chính xác, giá thành thấp, cơ động khi vận chuyển, lắp ráp, kết nối bằng cổng usb, nền tảng cho sinh viên mới vào học các môn về CNC, lập trình C++, Solid Works, nền tảng GRBL Hiểu được G-code, có thể tự viết các chương trình chạy trên máy CNC, đó là những yếu tố để thực hiện đề tài

Là tiền đề nghiên cứu cho các sinh viên có nhu cầu nghiên cứu ứng dụng vi xử lý trong điều khiển tự động.Sử dụng điện áp thấp, an toàn cho người sử dụng Dễ tiếp cận và điều khiển Giá thành thấp, gọn nhẹ

Là mô hình học cụ phục vụ việc học cho sinh viên chuyên ngành Điều khiển tự động cũng như cơ điện tử.

Khái niệm máy khoan mạch in CNC

1.2.1 Khái niệm máy khoan mạch in

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Máy khoan mạch in là máy dùng để gia công lỗ trên vật liệu đặt biệt Ngoài ra chúng còn được sử dụng để khoét, cắt ren, taro hoặc gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ thẳng góc hoặc cùng chiều với trục với lỗ khoan

Bảng mạch in hay bo mạch in (tiếng Anh: printed circuit board - PCB), đôi khi gọi tắt là mạch in, là bảng mạch điện dùng phương pháp in để tạo hình các đường mạch dẫn điện và điểm nối linh kiện trên tấm cách điện Chế tạo bảng mạch in là công đoạn quan trọng trong quá trình chế tạo bảng mạch điện tử

Việc gia công lỗ để gắn linh kiện lên bo mạch in bằng phương pháp thủ công rất bất tiện và mất thời gian Máy khoan mạch in được ra đời để giải quyết việc đó

Ngành điện tử bùng nổ, mạch in được sản xuất số lượng lớn và độ phức tạp cũng lớn hơn Máy khoan mạch in cũng từ đó được phát triển càng ngày càng hiện đại hơn, từ những chiếc máy khoan cầm tay nhỏ đến những chiếc máy khoan mạch in tự động Điển hình nhất là áp dụng cơ cấu và cách thức vận hành của máy CNC để phát triển máy khoan mạch in

1.2.2 Khái niệm CNC và giới thiệu về máy khoan mạch in CNC

1.2.2.1 Lịch sử hình thành và khái niệm CNC

CNC (Computer Numerical Control) xuất hiện vào khoảng đầu thập niên 1970 khi máy tính bắt đầu được dùng ở các hệ điều khiển máy công cụ thay cho NC, Numerical Control (Điều khiển số ) CNC đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc với mục đích sản xuất các bộ phận kim khí( hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở trong phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT Trước khoảng thời gian này, các chương trình NC thường phải được mã hoá và xử lý trên các băng đục lỗ, hệ điều khiển các trục máy chuyển động Cách này đã cho thâý nhiều bất tiện, chẳng hạn khi sửa chữa, hiệu chỉnh chương trình, băng chóng mòn, khó lưu trữ, truyền tải, dung lượng bé…

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Tổng quan về máy CNC

Có thể phân loại các máy CNC như sau:

Các máy CNC dùng để cắt gọt kim loại bằng dụng cụ cắt (theo công nghệ truyền thống): máy vẽ CNC, máy tiện CNC, các trung tâm tiện và vẽ CNC, máy mài CNC

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Các máy CNC dùng để gia công theo công nghệ phi truyền thống: máy cắt dây tia lửa điện, máy cắt bằng Plasma, cắt bằng Laser, máy tạo mẫu nhanh RP

Các máy CNC dùng để gia công biến dạng bằng áp lực: máy đột tự động theo chương trình, máy cán, máy ép, máy dập điều khiển số

Các máy CNC chuyên dụng phục vụ cho các ngành công nghiệp sản xuất hàng loạt hoặc đặc biệt: sản xuất phụ tùng ô tô, đồ tiêu dùng, sản xuất vũ khí, hoá chất độc hại,…

Máy CNC dùng để chế tạo ra các máy móc, thiết bị và dây chuyền sản xuất phục vụ toàn bộ các ngành kinh tế khác như: công nghiệp nặng (đóng tàu, khai thác mỏ, điện, dầu khí, thiết bị vận chuyển như ô tô, tàu hoả, hàng không…), công nghiệp nhẹ (dệt may, đóng giày, thực phẩm,…), công nghiệp quốc phòng (dây chuyền sản xuất vũ khí, thuốc nổ,…)

1.3.2 Các máy móc và sản phẩm tương tự

Máy vẽ, máy tiện trong công nghiệp

Máy điêu khắc gỗ CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục, máy tiện

Máy khắc laser, máy in 3D

Và nhiều sản phẩm khác…

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH, THIẾT KẾ MÁY

Yêu cầu thiết kế hệ thống

Khi tiến hành thiết kế máy khoan mạch in tự động, nhóm chúng em đã đặt ra những yêu cầu sau:

Mô hình hoạt động ổn định

Mô hình được điều khiển bởi phần mềm thông dụng, dễ sử dụng

Sử đụng vật tư, thiết bị thông dụng và đễ dàng thay thế khi bị sự cố

Thông số kỹ thuật của mô hình:

Kích thước máy: ( dài x rộng x cao ) 500mm x 400mm x 300mm

Vật liệu làm khung máy nhôm định hình 20mmx20mm, tấm nhựa plastic

Máy được sử đụng để khoan mạch in trên bo đồng.

Hướng giải quyết

Tham khảo các tài liệu trên mạng và các mô hình máy khoan CNC hoặc máy phay CNC để vẽ mô hình máy Tìm hiểu các chi tiếc cấu tạo nên máy

Sử dụng phần mềm Proteus , BCNC, Adruino.exe,autocad Cũng như tìm hiểu các phương thức giao tiếp

Nghiên cứu kết cấu của các loại máy CNC trên thị trường có tính năng tương tự, cải tiến những khuyết điểm…Nghiên cứu các báo cáo, thông số lắp đặt

Phương pháp thực nghiệm: Lắp ráp và thí nghiệm các mạch điều khiển động cơ bước, động cơ Servo, bộ điều khiển chính, cổng truyền thông giao tiếp, gia công toàn bộ các chi tiết và lắp ráp hoàn chỉnh mô hình máy khoan CNC mạch in

Sử dụng bộ điều khiển để điều khiển máy dịch chuyển theo phương X Y và Z

Hoặc sử dụng điều khiển bằng tay (JOYSTICK) để điều khiển máy dịch chuyển theo phương X Y và Z

2.3 Tổng quan về kỹ thuật điều khiển số

2.3.1 Các định nghĩa cơ bản về điều khiển số

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

2.3.1.1 Điều khiển số Điều khiển số (Numerical Control) là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy dựa trên cơ sở các dữ liệu được mã hóa đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống Hệ thống ĐK số bao gồm 2 loại khâu cơ bản:

Khâu có bản chất gián đoạn: Các tín hiệu vào/ra/ trạng thái đều gián đoạn về thời gian và về mức

Khâu mô tả các thiết bị ĐK digital

Khâu có bản chất liên tục: Mô tả đối tượng điều khiển Khi gián đoạn hóa sẽ đưa đến mô hình như hình bên Việc gián đoạn hóa xuất phát từ mô hình trạng thái liên tục của đối tượng

2.3.1.2 Hệ thống điều khiển số

Là hệ thống mà trong đó các hoạt động được điều khiển là dữ liệu số đưa vào trực tiếp ở một điểm nào đó Hệ thống đó phải tự động dịch chuyển tối thiểu một phần nào đó của dữ liệu này.Dữ liệu là thông tin cung cấp bởi mã nhị phân

Nó được biểu diễn dưới dạng mã số hoặc ký tự Đây là thông tin cần thiết để tạo ra một chương trình gọi là chương trình gia công

Cấu trúc từng phần của hệ thống điều khiển số:

Hình 2.1 Cấu trúc từng phần của hệ thống điều khiển số

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Nhiệm vụ của máy thiết kế

Đề tài "“Máy khoang mạch in tự động ” được nghiên cứu với các mục đích sau:

Sự ra đời của đề tài do sự ham thích tìm hiểu về máy CNC, xây đựng được mô hình máy tương tự có thể chạy được thông qua sự điều khiển của bộ điều khiển đã thiết kế Máy được chế tạo có kích thước nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, dễ vận hành thao tác, có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác trong không gian làm việc, máy có khả năng khoang định dạng các mạch in đơn giản

Xây dựng giao diện điều khiển hệ thống đẹp mắt, hoạt động đơn giản và thuận tiện Đề tài được cho ra đời nhằm mục đích giúp sinh viên có điều kiện tiếp cận nhiều hơn với máy CNC Ngoài ra nhóm tác giả mong muốn đề tài còn tạo cơ sở cho việc chế tạo một máy CNC hoàn chỉnh, phục cho công tác giảng dạy của nhà trường và của khoa

Máy thiết kế có thể gia công các vật liệu mềm như gỗ, mica, nhựa, phím đồng vì máy thiết kế có kích thước nhỏ gọn nên chỉ có thể gia công được những chi tiết có kích thước nhỏ Kích thước tối đa của phôi không vượt quá giới hạn dịch chuyền cùa máy

2.5 Nguyên lý hoạt động của máy

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý

BỘ ĐIỀU KHIỂN (MÁY TÍNH )

ARDUINO ĐỘNG CƠ TRỤC X ĐỘNG CƠ TRỤC Y ĐỘNG CƠ TRỤC Z 9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Nguyên lý hoạt động của máy được hiểu một cách đơn giản thì nó sẽ di chuyển trên 3 trục X-Y-Z theo trục tọa độ

Khi máy cnc được khởi động và thực hiện lệnh cắt, trục Z (đầu cắt) sẽ di chuyển lên xuống khoảng cách được cài đặt trước Đầu khoang sẽ nhận nguồn năng lượng từ bộ nguồn để xuyên thủng vật liệu Trong khi đó bàn máy giữ sản phẩm và máy sẽ di chuyển trên các thay ray theo trục X và Y để tạo ra đường cắt đứt trên vật liệu

Hình 2.3 Mô hình mô phỏng

Các thành phần chính của máy

Phần điều khiển của máy gồm chương trình điều khiển và thiết bị điều khiển:

Chương trình điều khiển: là phần mềm trên máy tính có nhiệm vụ đọc chương trình, thực hiện các biến đổi cần thiết để đưa tín hiệu điều khiển xuống mạch điều

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

18 khiển, nó bao gồm cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh

Cơ cấu điều khiển: mạch điều khiển và mạch công suất có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ máy tính, thực hiện các biến đổi cần thiết để điều khiển được cơ cấu chấp hành và kiểm tra sự hoạt động của cơ cấu chấp hành thông qua các cảm biến liên hệ ngược (công tắc hành trình)

Cơ cấu điều khiển gồm: cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuếch đại, cơ cấu hành trình, cơ cấu đo vận tốc các thiết bị xuất nhập tín hiệu

Phần chấp hành bao gồm toàn bộ khung máy, bàn máy, các động cơ và các cơ cấu chạy dao truyền động trên máy khoang mini, nó nhận tín hiệu từ bộ driver điều khiển tạo ra các chuyển động chạy dao đúng như bản vẽ

Khung máy: Hình thành kết cấu máy, bộ phân cơ sở để ghép nối các cơ cấu quan trọng khác

Bàn máy: Nơi gá đặt, định vi phôi chuẩn bị cho quá trình gia công Động cơ chấp hành: Trong hệ thống máy CNC, ĐCCH đóng một vai trò cực kì quan trọng, đây là nguồn năng lượng thiết yếu cho sự hoạt động của máy

Dao cắt là bộ phận trực tiếp gia công chi tiết Hệ trục tọa độ trên máy

Bộ truyền động thường sử dụng bộ truyền vít me -đai ốc bi…

Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyển động cắt gọt khi gia công trên máy CNC phải nằm trong hệ tọa độ Descarte theo nguyên tắc bàn tay phải: Đặt ngửa bàn tay phải lên bàn máy với phương chiều các ngón tay như hình vẽ, chiều ngón giữa là chiều trục Z, ngón trỏlà chiều trục Y, ngón cái là chiều trục X Trong hệ tọa độ này có 6 chuyển động: 3 chuyển động tịnh tiến theo 3 trục và 3 chuyển động quay theo

Trục Z: tương ứng với trục chính của máy CNC, có chiều dương là chiều mà theo đó khoảng cách giữa bút và chi tiết tăng dần

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC

Phân tích, chọn phương án và kích thước của mô hình

3.1.1 Phân tích và chọn phương án

Mục tiêu mô hình phải đạt được:

Mô hình chỉ dừng lại ở quy mô phục vụ cho việc giảng dạy và học tập

Mô hình sử dụng phần mềm dễ tiếp cận, ngôn ngữ lập trình thông dụng, dễ hiểu

Mô hình phải đảm bảo được độ ổn định và chính xác

Dễ dàng tháo lắp sửa chữa

Với tất cả yêu cầu trên, phương án được đưa ra là việc sử dụng bàn máy đứng yên, đầu máy được chuyền động gia công theo 3 trục X, Y, Z nhờ vào các động cơ riêng lẻ

3.1.2 Ưu điểm của phương án

Mô hình gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển và sử dụng

Kinh phí xây dựng không quá cao Độ ổn định và linh hoạt trong gia công

3.1.3 Nhược điểm Độ chính xác chỉ dừng lại mức trên trung bình

Khó có thể linh hoạt mở rộng phạm vi

Xảy ra tình trạng rung lắc nhẹ khi vận hành.

Lựa chọn chi tiết khung máy

Với tất cả phương án trên, và dựa vào nhu cầu giảng dạy và học tập, chúng em quyết định một mô hình có kích thước như sau:

Chiều cao: 300mm Chiều dài : 500mm Chiều rộng : 400mm

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Tính toán và lựa chọn các thành phần linh kiện của máy

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm nhận thấy bộ phận quyết định sự ổn định và mức độ chính xác nhất đó là khung máy, khung máy lại có kết cấu rất phức tạp với nhiều gân, gờ, lỗ được bố trí trong không gian Do đó, khung máy phải đạt những yêu cầu về mặt độ giảm chấn khi vận hành và độ cứng vững khi gia công

Do kiến thức về gia công cơ khí còn hạn chế và để đảm bảo chi phí chế tạo máy phù hợp với điều kiện kinh tế của bản thân và cũng đảm bảo về mặt tiến độ hoàn thành Nên chúng em quyết định chọn vật liệu làm khung máy bằng nhôm định hình với các lý do sau:

Vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm Độ bền, dễ bảo quản

Dễ gia công, lắp ráp

Dễ gá lắp, sửa chữa, thay thế

Hình 3.1 Nhôm định hình 20x20mm

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

XÂY DỰNG MÔ HÌNH

Yêu cầu tự động

CNC là viết tắt của Computer Number Control (Tạm dịch: Điều khiển số với sự hỗ trợ của máy tính) Đúng với tên gọi đó, quá trình gia công cơ khí của máy CNC được thực hiện hoàn toàn tự động bởi các thuật toán số điều khiển bằng máy tính để thực hiện những yêu cầu của con người

Vì tính tự động hóa rất cao, nên máy CNC thường được sử dụng với múc đích gia công phức tạp và giảm sức lao động cho con người Vì thế, yêu cầu của một máy CNC tốt không chỉ là “tự động” mà còn phải là “tự động chính xác” và “tự động ổn định”

“Tự động chính xác” là việc tự hoạt động của máy CNC phải chính xác với những thông số thiết lập của người điều khiển, cho ra sản phẩm được cắt, gọt, tỉa hoàn thiện, đẹp mắt

“Tự động ổn định” là việc đáp ứng hoạt động của máy được mượt mà, trơn tru Độ ổn định của máy CNC được đáp ứng bởi sự ổn định của những động cơ bước, trục, hoạt động của động cơ phay, tiện Đồ án “Máy khoan mạch in tự động” của nhóm em dựa trên nguyên lý và cách thức vận hành của máy CNC, vậy nên, nhóm em cũng hướng đến một “Máy khoan mạch in tự động” đáp ứng được những yêu cầu tự động như vậy.

Yêu cầu vận hành

“Máy khoan mạch in tự động” của nhóm em sẽ được điều khiển bằng 2 chế độ: tự động (auto) và thủ công (manual)

Chế độ tự động (auto): “Máy khoan mạch in tự động” sẽ tự vận hành theo một chương trình được thiết lập sẵn Việc thực thi của máy sẽ tuân theo những thuật toán chặt chẽ và những thông số mong muốn của con người Ở chế độ này, con người hoàn toàn không cần can thiệp vào mà chỉ cần quan sát, đảm bảo quá trình hoạt động của máy diễn ra bình thường

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Chế độ thủ công (manual): Ở chế độ này, máy cho phép con người tự vận hành các trục để điều khiển công cụ gia công Việc điều khiển các trục sẽ thông qua một công cụ (controller) được lắp đặt Chế độ này phù hợp với gia công phôi để tạo ra những sản phẩm với thông số thay đổi liên tục theo ý muốn trong quá trình gia công hoặc những chi tiết dễ, không phức tạp về mặt thiết kế Chế độ thủ công sẽ không chính xác và thẩm mỹ bằng với chế độ tự động

“Máy khoan mạch in tự động” chuyển động tịnh tiến theo 3 trục X, Y, Z:

Hình 4.1 Trục tọa độ chuyển động của máy khoan

Trục X: bàn phôi, có cơ cấu di chuyển tới lùi theo phương X của hệ tọa độ mà máy dựa theo

Trục Y: giá đỡ bộ phận gắn công cụ gia công, giúp cho cơ cấu này di chuyển trái phải theo phương Y của hệ tọa độ mà máy dựa theo

Trục Z: giá đỡ công cụ gia công, giúp cho cơ cấu này di chuyển lên xuống theo phương Z của hệ tọa độ mà máy dựa theo

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Thành phần của hệ thống

Cơ cấu điều khiển Công cụ gia công

1.Điều khiển bẳng tay 2.Điều khiển tự động

Phần điều khiển Phần chấp hành

Tín hiệu Chi tiết gia công

Hình 4.2 Sơ đồ điều khiển

Nhóm em sử dụng 3 phần mềm để thiết lập thông số và vận hành

“Máy khoan mạch in tự động” là: Phần mềm tạo file mạch in, phần mềm tạo G-code, phần mềm điều khiển Universal Gcode Sender

4.3.1.2 Phần mềm tạo file mạch in

Có rất nhiều phần mềm cho phép tạo file mạch in một cách rất dễ dang như: Proteus, Altium,… Nhóm em lựa chọn phần mêm Proteus cho đồ án này Proteus là một công cụ cho phép thiết kế mạch rất nhanh chóng và dễ dàng với thư viện thiết bị rất đa dạng và phổ biến Việc hoàn thành mạch rất nhanh bởi phần mềm có tính năng tự động đi dây và nhiều tính năng hay khác Proteus cũng hỗ trợ xuất file ra file PDF một cách dễ dàng

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Hình 4.3 Giao diện phần mềm Proteus

4.3.1.3 Phần mềm tạo Gcode Để tạo được file Gcode phải chuyển file PDF mạch in thành file bitmap Phần mềm tạo file Gcode nhóm em sử dụng là phần mềm Aspire

Vectric Aspire 9 là một giải pháp phần mềm mạnh mẽ, trực quan để tạo và cắt các bộ phận trên bộ định tuyến CNC Có các công cụ để thiết kế 2D và tính toán các đường chạy dao 2D như Profiling, Pocketing và Khoan cũng như các đường chạy dao 2.5D bao gồm; V-khắc, khắc lăng kính, khuôn công cụ đúc, Fluting và thậm chí là một chiến lược kết cấu trang trí

Các công cụ lập mô hình 3D độc đáo của Aspire cùng với bộ công cụ chỉnh sửa và thiết kế 2D toàn diện giúp bạn dễ dàng tạo các phần 2D và 3D của riêng mình từ đầu cũng như khả năng nhập và chỉnh sửa dữ liệu 2D và 3D bên ngoài Aspire được sử dụng bởi một loạt các doanh nghiệp và cá nhân để tạo ra các tấm trang trí và cửa ra vào, khởi sắc cảnh,

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Phần chấp hành

Phôi, hay còn được gọi là vật liệu gia công sản phẩm là vật liệu thô ban đầu và được gia gia công để tạo ra sản phẩm mong muốn Để đáp ứng yêu cầu của đồ án

“Máy khoan mạch in tự động” nhóm em lựa chọn phôi là phíp đồng được sử dụng rộng rãi để làm mạch in Kích thước của phíp đồng gia công sẽ thay đổi theo yêu cầu của sản phẩm mong muốn

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Công cụ gia công được nhóm lựa chọn là động cơ DC Z775 150w Đây là dòng động cơ nhỏ, rất phổ biến hiện nay với nhiều tùy biến khác nhau: máy bơm, máy cnc,….Động cơ DC 775 có chất lượng tốt với lõi Rotor đồng nguyên chất, vỏ thép chắc chắn và nam châm vĩnh cửu chất lượng cao cho vận tốc quay lên đến 20000RPM (vòng / 1 phút), động cơ có trang bị 1 bạc đạn ở trục chính cho độ bền và độ ổn định cao (một số loại động cơ trên thị trường không có bạc đạn trục chính), sử dụng dây nhôm mạ đồng và nam châm chất lượng thấp nên có mức giá rất rẻ

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Giao tiếp máy tính và “máy khoan mạch in tự động”

#define endz 11 // CTZ //setup Joysstick

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

#define bA 13 // button location A int vrx_data = 0; int vry_data = 0; int a = 0; int b = 0; int c = 0; float limx = 0; float limy = 0; float limz = 0;

// vong lap void home(boolean dir, byte dirPin, byte stepperPin, double steps) { digitalWrite (dirPin, dir); for (float i = 0; i < steps; i++) { digitalWrite (stepperPin, HIGH); delayMicroseconds (100); digitalWrite (stepperPin, LOW); delayMicroseconds (100);

} } void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(x_stp, OUTPUT);

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

PHƯƠNG THỨC SỬ DỤNG

5.1 Phương thức auto ( chế độ tự động)

Khi muốn phay khoan một mạch in tự động trước hết ta cần có 1 file G-code

B1: Sau khi đã xuất được mạch vẽ ở Proteus ra file PDF, chúng ta chuyển đổi file PDF này thành file ảnh Ngoài ra còn có các công cụ và phần mềm có thể xuất file từ Proteus sang phần mềm Aspire để tạo file gcode, nhưng cách xuất hình ảnh là cách dễ dàng nhất và nhanh chóng

B2: Mở phần mềm Aspire và những bước chuẩn bị Hình 5.1 Mạch giao động đa hài

Dao diện làm việc của phần mềm Aspire như sau:

Hình 5.2 Giao diện làm viêc của phần mềm Aspire

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Hình 5.3 Chọn khổ làm việc Đây là phần thiết lập khổ làm việc Width (rộng), Height(dài), Thickness (cao)

Nhóm em chọn kích thước làm việc là 150mm x 150mm và một phíp đồng bình thường có độ dày khoảng 1.5mm nên cài đặt Z là 1.5mm Để tạo ra một file gcode của một mạch PCB, cần xác định kích thước của mạch, ở đây chúng em chọn kích thước mạch là 40mm x 55mm

Hình 5.4 Tạo kích thước của mạch mong muốn

9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM9324110610:10:12 AM10:10:12 AM

Tiêu đề	KHOAN MẠCH IN TỰ ĐỘNG
Tác giả	NGUYỄN HOÀNG DƯƠNG, TRẦN VĨNH PHÚC, NGUYỄN THÁI AN, TRỊNH TẤN BẢO NGUYÊN
Người hướng dẫn	ThS. Lê Ngọc Tuân
Trường học	TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
Chuyên ngành	Công nghệ Điện
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Tp.HCM

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	20,58 MB