thiết kế chế tạo bộ điều khiển máy phay tương thích phân mềm mach3

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY PHAY TƯƠNG THÍCH PHÂN MỀM MACH3 Sinh viên thực hiện: Trần Văn Nghĩa Mssv: 09138009 Giáo viên hướng dẫn: ThS Lê Văn Bạn NỘI DUNG BÁO CÁO Đặt vấn đề Mục đích – giới hạn – đối tượng nghiên cứu đề tài Nội dung thực hiện đề tài Kết quả và thảo luận Kết luận và đề nghị ĐẶT VẤN ĐỀ Gia Gia công công chế chế tạo tạo máy, máy, sản sản xuất xuất hàng hàng loạt loạt Sự Sự ra đời đời của công công nghệ nghệ CNC CNC Thiết Thiết kế kế chế chế tạo tạo bộ điều điều khiển khiển máy máy Hầu Hầu hết hết máy máy CNC CNC đều nhập nhập khẩu từ từ nước nước ngoài phay phay tương tương thích thích phần phần mềm mềm Mach3 Mach3 Phần Phần cơ khí khí các máy máy CNC CNC cũ cũ đã có có sẵn sẵn Phần Phần mềm mềm Mach3 Mach3 MỤC ĐÍCH-GIỚI HẠN-ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Mục đích  Nghiên cứu phần mềm Mach3  Khảo sát phần khí máy CREATOR EDM MODEL CJ-530  Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng thước quang  Thiết kế mạch điều khiển trục máy phay CNC Giới hạn đề tài Mạch điều khiển tối đa được động DC tương ứng trục máy CNC Mạch giao tiếp với máy tính không dùng nút điều khiển Phần khí tận dụng lại từ máy CNC cũ Chưa phản hồi được vị trí trục trở lại máy tính MỤC ĐÍCH-GIỚI HẠN-ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU  Đối tượng nghiên cứu 1  2 3 6 9 4 5 8 7 Giao diện phần mềm Mach3Mill MỤC ĐÍCH-GIỚI HẠN-ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU  Đối tượng nghiên cứu Kích thước tổng thể máy: Chiều rộng: 820mm Chiều dài: 885mm Chiều cao: 1250mm Hành trình bàn máy trục X:320mm; Y:250mm; Z:220mm  Thông số kỹ thuật vít me trục XYZ    Vít me trục X: đường kính 25mm; bước vít 3mm; chiều dài: 500mm Vít me trục Y: đường kính 25mm; bước vít 3mm; chiều dài: 550mm Vít me trục Z: đường kính 25mm; bước vít 6mm; chiều dài: 350mm Thân máy Máy CREATOR EDM MODEL CJ-530 MỤC ĐÍCH-GIỚI HẠN-ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU  Thước quang  Hãng sản xuất: Mitutoyo  Độ phân giải: 5µm  Cấu tạo gồm phận chính: o Thước chia tỷ lệ o Đầu đọc tín hiệu o Cáp tín hiệu  Hành trình: o Trục X: 300mm o Trục Y: 200mm o Trục Z: 200mm Pha Pha zz Pha Pha bb Gnd Gnd Pha Pha aa +5V +5V 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Phương pháp nghiên cứu  Khảo sát phần cứng, khí máy CREATOR EDM MODEL CJ-530 o Thông số kỹ thuật trục XYZ o Thông số kỹ thuật thước quang o Tính toán sơ vận tốc bàn máy trục  Thiết kế chế tạo phần cứng điện tử o Mạch điều khiển o Mạch công suất o Mạch giao tiếp máy tính  Viết chương trình cho vi điều khiển o Điều khiển động o Giao tiếp Mach3  Chạy thử, kiểm tra lấy số liệu 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Xây dựng mô hình máy CNC từ phần khí cũ máy CREATOR EDM MODEL CJ530 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Tính toán sơ vận tốc bàn máy XYZ  Trục X: động 2000 vòng/phút; tỷ số truyền đai u=4.8; vít me có bước vít Ps=3mm Vậy vận tốc bàn máy trục X 1250mm/phút  Trục Y: động 2000 vòng/phút; tỷ số truyền đai u=6; vít me có bước vít Ps=3mm Vậy vận tốc bàn máy trục Y 1000mm/phút  Trục Z: động 2000 vòng/phút; tỷ số truyền chung u=23; vít me có bước vít Ps=6mm Vậy vận tốc bàn máy trục Z 517mm/phút 10 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Chọn linh kiện cho mạch điều khiển Vi điều khiển STM32F100C8T6 Opto cách ly quang HCPL2631 Driver cầu H - LMD18200 IC 74HC14 11 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Sơ đồ mạch nguyên lý mạch điều khiển 5 6 3 4 1 2 12 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Lưu đồ giải thuật điều khiển động 13 3.THỰC HIỆN ĐỀ TÀI  Lưu đồ hoạt động chung mô hình máy CNC 14 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1 3 2 4 Kết phần khí sau hoàn thành 15 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5 6 8 7 Kết phần khí sau hoàn thành 16 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  Mạch điều khiển 7 5 9 Khối Khối điều điều khiển khiển chính 2 Khối Khối tạo tạo nguồn nguồn 5V 5V và 3.3V 3.3V nuôi nuôi các IC IC và vi vi điều điều 3 khiển khiển 3 Khối Khối cách cách ly ly giữa vi vi điều điều khiển khiển và máy máy tính tính 4 Khối Khối đèn đèn LED LED báo báo tín tín hiệu hiệu 5 Khối Khối công công suất suất điều điều khiển khiển động động cơ 6 Nguồn Nguồn công công suất suất 24V 24V 7 Khối Khối kết kết nối nối với với cổng cổng LPT LPT 8 1 2 8 Khối Khối kết kết nối nối với với linear linear encoder encoder 9 Đầu Đầu ra điều điều khiển khiển động động cơ 6 4 17 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  Kết nối hệ thống hoàn chỉnh Phần Phần mềm mềm Mach3 Mach3 Hộp Hộp điện điện Mô Mô hình hình máy máy CNC CNC 18 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  Quá trình phay: mẫu Sử dụng phần mềm CamBam tạo kiểu chữ, Sử dụng phần mềm CamBam tạo kiểu chữ, sau xuất G-code sau xuất G-code Kích thước thiết kế Chiều rộng (mm) Chiều dài (mm) Mach3 Mach3 nhận nhận G-code G-code và và tiến tiến hành hành phay phay Kích thước thật 50.0 50.4 150.0 150.3 19 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  Quá trình khắc: mẫu Thiết kế hoa văn phần mềm CamBam và Thiết kế hoa văn phần mềm CamBam và dịch dịch G-code G-code Mach3 Mach3 nhận nhận G-code G-code và và thực thực hiện hiện quá quá trình trình khắc khắc Kích thước thiết kế Kích thước thật Chiều rộng (mm) 91.0 90.9 Chiều dài (mm) 97.0 96.8 Chiều sâu (mm) 1.5 1.6 20 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phay Phay chi chi tiết tiết có có biên biên dạng dạng hình hình tròn, tròn, hình hình vuông vuông :: mẫu mẫu 33  Đường kính hình Kích thước thật Kích thước danh Kích thước Chiều sâu theo kích thước danh Chiều sâu kích thước thật nghĩa G-code 58.0 64.0 58.1 9.0 8.9 34.0 40.0 34.1 5.0 4.8 26.0 20.0 26.2 6.0 5.9 nghĩa tròn lớn (mm) Cạnh hình vuông (mm) Đường kính hình tròn nhỏ (mm) 21 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  Thảo luận Từ kết thu được khảo nghiệm với mẫu nhận thấy: o Khi gia công chi tiết có kích thước nhỏ sai số lớn o Gia công theo biên dạng đường thẳng có kết sai số nhỏ o Đối với trình phay, khắc kết cho chưa được đẹp mắt o Khớp nối động trục đầu kẹp dao độ rơ lớn nên tốc độ trục hạn chế, chạy tối đa được 1000 vòng/phút 22 5.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ  Kết luận o Thiết kế được mạch điều khiển chạy được động 30W o Mạch điều khiển tương thích với tín hiệu điều khiển Mach3 o Phần mềm Mach3 có tính ưu việt cao, đa dạng, giao diện dễ sử dụng o Với mẫu thí nghiệm em nhận thấy bàn máy trục XYZ chạy ổn định vận 10mm/s kết thu được sai số khoảng +/- 0.2 mm Hệ thống sẽ giúp ích cho trình thực tập sinh viên 23 5.KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ  Đề nghị Phần khí  Có thể thiết kế lại bàn kẹp để cố định vật gia công cách dễ dàng  Đổi động trục có công suất cao khớp nối động trục đầu kẹp dao để gia công vật liệu cứng inox, Phần điện tử  Thiết kế thêm cổng kết nối thiết bị ngoại vi như: nút điều khiển, công tắt hành trình báo vị trí home…  Sử dụng tín hiệu pha z thước quang để giới hạn phạm vi hoạt động bàn máy thép,  Chế tạo thêm hệ thống phun nước làm mát 24 Xin chân thành cám ơn thầy, cô các bạn đã quan tâm theo dõi! 25 ... công công chế chế tạo tạo máy, máy, sản sản xuất xuất hàng hàng loạt loạt Sự Sự ra đời đời của công công nghệ nghệ CNC CNC Thiết Thiết kế kế chế chế tạo tạo bộ điều điều khiển khiển máy máy Hầu... máy Hầu Hầu hết hết máy máy CNC CNC đều nhập nhập khẩu từ từ nước nước ngoài phay phay tương tương thích thích phần phần mềm mềm Mach3 Mach3 Phần Phần cơ khí khí các máy máy CNC CNC cũ cũ đã... quang  Thiết kế mạch điều khiển trục máy phay CNC Giới hạn đề tài Mạch điều khiển tối đa được động DC tương ứng trục máy CNC Mạch giao tiếp với máy tính không dùng nút điều khiển Phần