Nghiên cứu chế tạo máy khắc laser

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo máy cắt khắc laser Sinh viên thực : Phan Chung Hiếu -160301383 Đào Xuân Vinh -160301421 Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Hoàng Vương MỤC LỤC: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan CNC Tổng quan Laser Chương 3: Phương án thiết kế Tính tốn thiết kế máy khắc laser Chương 4: Chế tạo thử nghiệm Chương 5: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1: Tính cấp thiết đề tài Tia laser ứng dụng nhiều lĩnh vực y tế, xây dựng, điện – điện tử đặc biệt khí Cơng nghệ laser ngày quan trọng việc cho đời sản phẩm đạt chất lượng ngành cơng nghiệp hỗ trợ Trong xu đó, nhằm mục đích chế tạo máy cơng cụ xác vẽ tranh, khắc hữ gỗ, nhựa, giấy, da, vải, phục vụ cho mỹ nghệ, quà lưu niệm, tranh ảnh để bàn cách tự động,nên nhóm thực đề tài 1.2: Mục tiêu đối tượng nghiên cứu đề tài - Mục tiêu: Đề tài nghiên cứu thực theo mục tiêu sau: +Thiết kế chế tạo khí cho máy, theo cấu trục + Xây dựng chương trình điều khiển máy cắt khắc theo vẽ thiết kế +Máy thao tác nhiều vật liệu khác như: mica, gỗ,vải,… - Đối tượng nghiên cứu + Các cấu liên quan đến máy cắt khắc laser + Các loại máy cắt khắc laser có thị trường + Cách thức hoạt động máy + Điều khiển động bước + Giao tiếp điều khiển máy tính + Nội suy đường thẳng, đường cong theo trục CHƯƠNG 2: Tổng quan CNC Tổng quan Laser 2.1 TỔNG QUAN MÁY CNC Điều khiển số (Numerical Control) đời với mục đích điều khiển q trình cơng nghệ gia cơng cắt gọt máy công cụ Các trục máy CNC trang bị dụng cụ đo vị trí để xác định tọa độ bàn máy dụng cụ cắt 2.2 TỔNG QUAN VỀ LASER 2.2.1GIỚI THIỆU VỀ TIA LASER 2.2.3 Ứng dụng tia laser Trong công nghiệp, laser sử dụng vào việc hàn, khoan, cắt… vật liệu có độ nóng chảy caoKiểm tra chất lượng sản phẩm đúc, độ tinh khiết chất lỏng khí, sản phẩm điện tử Trong y khoa, laser ứng dụng việc giải phẫu, điều trị bong võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu… Những ứng dụng khác: máy in laser, máy photo laser, giải trí 2.2.4 Đi-ơt laser Diod laser một loại laser có cấu tạo tương tự một  Điốt Nó có mơi trường kích thích là chất bán dẫn dạng p-n nối tiếp diod Các loại đi-ôt laser (635nm, 660nm, 520nm, 532nm, 405nm, 445nm) Chương 3: Phương án thiết kế Tính tốn thiết kế máy khắc laser 3.1 Phần khí 3.1.1 Động Product Type động NEMA14HS3401S Hybrid Stepping Motor Holding Toque 28 N.cm Min Detent Toque 1.6 N.cm Max Rotor Inertia 34 g.cm^2 Voltage 3.12 V Series 17HS Motor Frame Size Nema 23 Drive Method Unipolar Step Angle 1.8 deg./step Weight 220g Shaft ( D ) 5mm Insulation Resistance 500 VDC, 100 MΩ No of Phases Rated Current 1.3 A Phases Resistance 2.4 Ω Dielectric Strength 500 VAC, 50 Hz, Phases Inductance 2.8 mH Lực tác dụng lên đai: Lực vòng : = 45,9 (N) với T1 = 280 N.mm momen xoắn trục chủ động (momen xoắn động cơ) d1 = 12,2 mm đường kính bánh đai chủ động ( đường kính pulley) Lực căng ban đầu: F0 = với : =7,5 MPa ứng suất ban đầu cho đai sợi tổng hợp - Lực căng nhánh đai chủ động: (N) - Lực căng nhánh đai bị động: 39,2 (N) -Tải trọng tác dụng lên trục : Trong góc ôm 3.2: Phần điện 3.2.1: Mạch điều khiển Mạch điều khiển CNC shield V3 Thông Số Kỹ Thuật - Tương thích GRBL (GRBL mã nguồn mở ) - Hỗ trợ trục : X,Y,Z,A - Hỗ trợ công tắc hành trình Endstop - Tính điều khiển spindle - Hỗ trợ khay cắm driver động bước ( rẻ tiền, dễ thay thế) - Thiết kế nhỏ gọn tiện dụng, tối đa hiệu cho GRBL - Sử dụng điện áp 12VDC 3.2.2 Vi điều khiển Arduino Uno R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) 3.2.2: Mạch điều khiển động A4988 Thông số kỹ thuật: - Điện áp cấp tối thiểu: 8V - Điện áp cấp cực đại: 35V - Dòng cấp liên tục cho pha: 1A (khơng cần tản nhiệt) Driver A4988 - Dịng cấp liên tục cho pha: 2A (có tản nhiệt) - Điện áp logic tối thiểu: 3V - Điện áp logic tối đa: 5,5V 3.2.3: Mạch driver laser Thông số kỹ thuật mạch driver laser 2W: - Điện áp đầu vào DC 8-14V Max - Điện áp đầu ra: DC12V - Dòng ra: 3A - Sử dụng cho laser đỏ, xanh dương, xanh Chương 4: Chế tạo thử nghiệm 4.1: Phần khí Mơ hình máy khắc laser Cơ cấu trục x, trục y hướng chuyển động tịnh tiến trục 4.2 Phần điện Sơ đồ nguyên lý điều khiển 4.3 Điều khiển Phần mềm phần mềm inkscape ( dùng để xuất hỉnh ảnh sang file mã G-code ) Phần mềm thứ hai phần mềm GRBL Controller thiết kế người dùng, giao diện dễ sử dụng Giao diện phần mềm xuất mã G-code (Inkscape)) Giao diện phần mềm điều khiển máy khắc laser (GRBL Controller) 4.4 Quá trình thực nghiệm sản phẩm thực tế Chương 5: Kết luận Phần làm Cơ cấu máy thiết kế chế tạo cách gọn gàng, di chuyển linh hoạt Dễ dàng chỉnh sửa cần thiết đảm bảo cho máy hoạt động tốt Công việc điều khiển máy cũng hoạt động ổn định theo chu trình làm việc máy Việc điều khiển cũng trở nên dễ dàng có giao diện điều khiển máy thơng qua phần mềm lập trình tiếng việt đơn giản Phần chưa làm Tốc độ hoạt động, di chuyển máy chậm Một số cấu trưng dụng cấu có sẵn nên độ xác chắn khơng cao Có sai số máy bị rơ Đầu laser dành cho việc thí nghiệm thực hành chưa đưa vào sản xuất