Đồ án Tốt nghiệp cho sinh viên ngành Kỹ thuật cơ điện tử vận dụng những gì đã được đào tạo trong khóa học 5 năm tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Như vậy đây vừa là cơ hội vừa là thử thách để sinh viên hoàn thiện hơn kiến thức lý thuyết cũng như kĩ năng thực hành trong việc chế tạo mô hình Đào tạo tư duy tích cực sáng tạo ra các sản phẩm về cả mặt ý tưởng lẫn thực tiễn nhằm đưa sinh viên đến gần hơn để hiểu rõ ngành Cơ điện tử tạo ý thức tốt khi ra trường về ứng dụng kiến thức vào công việc Dựa vào những kiến thức trang bị được cùng với những tài liệu có được em thực hiện Đồ án Tốt nghiệp với đề tài Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser dưới sự hướng dẫn của Thầy Trần Ngọc Hải Đề tài này sử dụng các kiến thức về thiết kế máy để thiết kế hệ thống dẫn động và truyền động kết hợp với kiến thức về điều khiển lập trình ứng dụng các phần mềm đồ họa và điều khiển trên máy tính và sử dụng các phần mềm chuyên ngành cơ khí như Creo Parameter Autocad RDM và các phần mềm điều khiển máy CNC và phần mềm đồ họa miễn phí Kết quả mong muốn của đề tài này là máy có thể hoạt động tốt tạo ra các sản phẩm gia công chính xác và thẩm mỹ cao
2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phạm Thanh Vũ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC LASER NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: C C R L T THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC LASER U D Người hướng dẫn: THS TRẦN NGỌC HẢI Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH VŨ Số thẻ sinh viên: 101120329 Lớp: 12CDT1 Đà Nẵng, 5/2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ C C R L THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY KHẮC T LASER U D ĐỀ TÀI: Người hướng dẫn: THS TRẦN NGỌC HẢI Sinh viên thực hiện: PHẠM THANH VŨ Số thẻ sinh viên: 101120329 Lớp: 12CDT1 Đà Nẵng, 5/2017 TÓM TẮT Đồ án Tốt nghiệp cho sinh viên ngành Kỹ thuật điện tử vận dụng đào tạo khóa học năm trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Như vừa hội vừa thử thách để sinh viên hoàn thiện kiến thức lý thuyết kĩ thực hành việc chế tạo mơ hình Đào tạo tư tích cực, sáng tạo sản phẩm mặt ý tưởng lẫn thực tiễn nhằm đưa sinh viên đến gần để hiểu rõ ngành Cơ điện tử, tạo ý thức tốt trường ứng dụng kiến thức vào công việc Dựa vào kiến thức trang bị với tài liệu có em thực Đồ án Tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế chế tạo mơ máy khắc laser” hướng dẫn Thầy Trần Ngọc Hải Đề tài sử dụng kiến thức thiết kế máy để thiết kế hệ thống dẫn động truyền động kết hợp với kiến thức điều khiển lập trình,ứng dụng phần mềm đồ họa điểu khiển máy tính sử dụng phần mềm chuyên ngành khí C C R L T Creo Parameter, Autocad, RDM phần mềm điều khiển máy CNC phần mềm đồ họa miễn phí.Kết mong muốn đề tài máy hoạt động tốt tạo sản phẩm gia công xác thẫm mĩ cao U D ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Thanh Vũ Số thẻ sinh viên: 101120329 Lớp: 12CĐT1 Ngành: Cơ điện tử Khoa: Cơ khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế, chế tạo máy khắc laser Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Kích thước gia công 500x300 - Công suất cắt tối đa 0.5W - Độ xác gia cơng 0.1mm - Vật liệu gia công : gỗ, decal, giấy , mica Nội dung phần thuyết minh tính tốn: C C a b c d e R L T Tổng quan vấn đề liên quan; Thiết kế nguyên lý tính tốn động học máy: Phân tích & thiết kế sơ đồ nguyên lý máy; lựa chọn hệ truyền động tính tốn động học máy; Tính tốn sức bền thiết kế kết cấu máy: Hệ thống dẫn hướng khung chịu lực, hệ thống dẫn động hiệu chỉnh bố trí kết cấu máy; Thiết kế hệ thống điều khiển: Tổng quan thiết bị điều khiển; lập chu trình điều khiển, thiết kế lắp ráp mạch điều khiển; thuật tốn chương trình điều khiển; Chế tạo máy thiết kế Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ phương án: 1A0 Bản vẽ kết cấu máy: 4A0 Bản vẽ hệ thống điều khiển: 2A0 Họ tên người hướng dẫn: U D Phần/ Nội dung: Trần Ngọc Hải Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: …12… /…2…./2017 …30… /…5…./2017 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Trưởng Bộ môn Chế tạo máy Người hướng dẫn TRẦN NGỌC HẢI C C U D R L T LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian dài, ngành khí tập trung nghiên cứu để giải vấn đề tự động hóa xí nghiệp có quy mơ sản xuất lớn (hàng loạt hàng khối) Nhưng thực tế, xí nghiệp máy có quy mơ sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ lại phổ biến Việt Nam Do đó, địi hỏi xí nghiệp phải nâng cao hiệu sản xuất suất lao động, điều dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao dây chuyền sản xuất Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển chương trình số kỹ thuật vi xử lý CNC - sử dụng sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ tạo điều kiện linh hoạt hố tự động hố dây chuyền gia cơng Đồng thời làm thay đổi phương pháp nội dung chuẩn bị cho sản xuất Trong năm gần máy NC CNC nhập vào Việt Nam hoạt động số nhà máy, viện nghiên cứu công ty liên doanh Cũng nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC nhiều nhà C C R L T kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam theo đuổi Để tổng kết lại kiến thức học để làm quen với công việc thiết kế người cán kỹ thuật ngành khí sau này.Chúng em nhận U D đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc Laser CNC” Vì lần đầu làm quen với cơng việc thiết kế tổng thể, hướng dẫn thầy Trần Ngọc Hải không tránh khỏi bỡ ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho cơng việc thiết kế cịn q ít, thời gian thực đề tài khơng nhiều, khả cịn hạn chế nên q trình thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót, nên chúng em mong giúp đỡ bảo thầy cô Sau thời gian làm đề tài nổ lực thân nhận hướng dẫn tận tình thầy Trần Ngọc Hải việc góp ý thiết kế, thực mơ hình hóa chạy thử ngiệm Vì điều kiện vật liệu, cơng nghệ tài nên mơ hình đề tài chưa hồn thiện mong muốn, với sai sót trình làm thuyết minh đề tài Vì mong nhận đóng góp q thầy bạn u để đề tài hồn thiện Xin lần gửi tới lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trần Ngọc Hải bạn khoa, ngành giúp đỡ trình thực đề tài Đà nẵng, ngày 20 tháng năm 2017 Sinh viên thực Phạm Thanh Vũ i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng, cơng bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận án tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Sinh viên thực Phạm Thanh Vũ C C R L T U D ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Trang LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi Chương TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Lịch sử phát triển 1.1.1 Lịch sử 1.1.2 Một số máy nc .2 C C R L T 1.2 Máy cnc 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Đặc điểm chung .4 U D 1.3 Các thành phần máy nc 1.3.1 Chương trinh điều khiển 1.3.2 Bộ điều khiển 1.3.3 Máy công cụ trình điều khiển khác .5 1.4 Thuật toán nội suy máy CNC 1.4.1 Phương pháp nội suy đường thẳng (linear interpolation) 1.4.2 Phương pháp nội suy cung tròn .7 1.4.3 Nội suy xoắn ốc (Helical Interpolation) 1.4.4 Nội suy bậc (Cubic) Chương GIỚI THIỆU VỀ MÁY KHẮC LASER 10 2.1 Tổng quan gia công tia laser .10 2.1.1 Cơ chế bó vật liệu 10 2.1.2 Các loại laser .11 2.1.3 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 13 2.2 Ứng dụng máy khắc laser .14 2.2.1 Khắc khuôn mẫu 14 2.2.2 Ngành sản xuất bao bì 15 2.2.3 Ứng dụng quảng cáo 16 iii 2.2.4 Ứng dụng săm hình .17 CHƯƠNG THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY 18 3.1 Thiết kế động học toàn máy 18 3.1.1 Vùng làm việc 18 3.1.2 Bàn máy .18 3.1.3 Tải trọng chọn động 18 3.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 18 3.2.1 Chon phương án chuyển động phận máy 18 3.2.2 Lựa chọn phương án truyền động 20 3.3 Thiết kế kết cấu máy 22 3.3.1 Cơ cấu trục X .22 3.3.2 Cơ cấu trục Y .24 3.3.3 Cơ cấu trục Z .25 C C 3.4 Các phận lựa chọn 26 3.4.1 Động .26 R L T 3.4.2 Con lăn 26 3.4.3 Chọn Puly 27 3.4.4 Trụ đồng 3.5mm gá động .28 U D 3.4.5 Góc kê 28 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC 29 4.1 Tính tốn cụm truyền động trục X Y 29 4.1.1 Sơ đồ lắp ráp 29 4.1.2 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 30 4.1.3 Các thông số đầu vào 30 4.1.4 Công suất động .30 4.1.5 Tốc độ động 30 4.1.6 Tỉ số truyền 31 4.1.7 Vận tốc di chuyển tối đa trục X Y(vận tốc đai) .31 4.1.8 Lực tác dụng lên trục puly 31 4.1.9 Tốc độ quay trục 31 4.1.10 Mômen xoắn trục .31 4.1.11 Lực căng dây T nhánh đai .31 4.1.12 Lực vịng (tải trọng có ích) 31 4.1.13 Tính chọn đường kính trục truyền động ổ lăn 31 4.1.14 Chọn ổ lăn 33 4.1.15 Lực tác dụng lên trục lăn 34 iv 4.1.16 Tính chọn đường kính trục lăn 34 4.1.17 Tính số bước động để tịnh tiến mm .35 4.2 Tính tốn cụm truyền động trục vít - đai ốc trục Z 35 4.2.1 Sơ đồ lắp ráp 35 4.2.2 Các thông số đầu vào 35 4.2.3 Chọn sơ đồ động vật liệu truyền ứng suất cho phép .35 4.2.4 Chọn biên dạng ren hệ số Ψh 36 4.2.5 Chọn kết cấu đai ốc .36 4.2.6 Xác định đường kính trung bình ren 36 4.2.7 Chọn dai ốc 36 4.2.8 Tính số bước động để tịnh tiến mm .36 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .37 5.1 Tổng quan phương án điều khiển 37 5.2 Mạch điều khiển 37 5.2.1 Board Arduino Uno R3 .37 5.2.2 Modun sheld CNC .43 C C R L T 5.2.3 Driver điều khiển động bước A4988 44 5.3 Đầu khắc laser .45 U D 5.4 Sơ đồ mạch 46 5.5 Phần mềm Inkscape .46 5.6 Phần mềm Universal Gcode Sender (Firmware GRBL) 56 5.6.1 Giao diện phần mềm .57 5.6.2 Một số lệnh thiết lập giá trị cho máy CNC 57 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser Bản vẽ: nơi người dùng thực công việc vẽ, thiết kế ảnh, xử lý, chỉnh sửa vẽ,… Để máy khắc laser làm việc, ta cần chuyển ảnh ban đầu thành định dạng ảnh vector dạng bitmap, sau chuyển đổi sang mã Gcode tương tự máy CNC để arduino xử lý, sau chuyển thành tín hiệu điều khiển động để bắt đầu khắc laser Đầu tiên, khởi động Inkscape, ta có giao diện hình dưới: C C R L T U D Hình 5.10 Giao diện Inskape Vào menu File/ Document properties ( ấn tổ hợp phím Shift+Ctrl+D) để chọn khổ giấy Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 48 Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser C C Hình 5.11 Thiết lập Document properties Ở ta chọn đơn vị mặc định mm, khổ giấy sử dụng A4, chiều giấy R L T thẳng đứng (portrait) hay nằm ngang (landscape) Ta chọn khổ giấy tùy ý chức Custom size, sau điều chỉnh thông số theo ý muốn Sau U D thực xong kích vào biểu tượng để đóng cửa sổ Document properties… Sau chọn File/Import ( ấn tổ hợp phím Ctrl+I ) để chọn ảnh cần xử lý từ máy tính: Hình 5.12 Import hình ảnh Chọn ảnh cần dùng kích nút Open để load ảnh vào môi trường làm việc Inkscape Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 49 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser Hộp thoại thông báo bạn muốn nhúng ảnh vào phần mềm để tạo ảnh vector hay chọn liên kết để trỏ tới file khác, ta chọn embed, sau kích OK C C R L T Hình 5.13 Giao diện làm việc U D Kích giữ chuột trái để di chuyển ảnh đến vị trí mong muốn, ảnh nằm ngang, ta quay lại bước thiết lập Document properties lúc trước chọn landscape để xoay ngang khổ giấy Giữ phím Ctrl cuộn chuột để thực phóng to/thu nhỏ giao diện Lưu ý phải kích chọn nút mũi tên ( Select and Transform object) công cụ bên trái để di chuyển ảnh Sau hồn thành trình nhập ảnh, ta tiến hành chọn chế độ khắc, xuất file Gcode cho máy CNC Mặc định Ikscape 0.41 không hỗ trợ việc này, ta phải cài đặt từ vào cách: - Tải thư viện Laserengraver 305 Engineering; - Giải nén file cài đặt; - Copy toàn file bên vào thư mục chứa file mở rộng theo đường dẫn C:\Program Files (x86)\Inkscape\share\extensions; - Khởi động lại Inkscape để phần mềm cập nhật, sau hồn thành, ta có kết Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 50 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser Hình 5.14 Load thư viện Laserengraver: Để tiến hành khắc laser theo biên dạng tranh, từ tab Extensions, ta kích vào Laserengraver/Laser…, hộp thoại Laser xuất hiện: C C R L T U D - - Hình 5.15 Đặt tên cho file code Ở tab laser, ta có tùy chọn: Laser engraving speed: tốc độ khắc laser, ta chọn tốc độ mong muốn Lưu ý tốc độ cao máy khơng đáp ứng kịp, tốc độ q thấp máy chạy lâu; File: đặt tên file Gcode tạo theo cú pháp *.nc; Add numeric suffix to filename: thêm số thứ tự cho tên file Ở tab Preferences, chọn: Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 51 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser - Directory: thư mục lưu file Gcode; - Unit: đơn vị tính, ta chọn mm Sau điền đầy đủ thơng tin, kích Apply để hoàn thành Lưu ý chế độ Laserengraver vẽ theo biên dạng Vì vậy, hình phức tạp, có nhiều đường nét khơng thể làm Chức phù hợp với ảnh vẽ máy, có đường nét hình dáng không phức tạp C C R L T U D Hình 5.16 Biên dạng đường chạy đầu khắc laser Sau phần mềm hoàn thành, ta chuyển từ ảnh gốc ban đầu thành đoạn vertor file *.txt chưa Gcode tạo thư mục mà ta chọn để lưu Nội dung file chưa mã Gcode cho máy CNC Như ta hoàn thành trình xuất Gcode chế độ vẽ theo biên dạng Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 52 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser Hình 5.17 File G-code xuất từ Inkscape C C R L T 305 Engineering: Để tiến hành vẽ lại toàn tranh phức tạp từ ảnh có trước, ta sử dụng tiện ích mở rộng 305 Engineering Inkscape Ở chế độ này, ta không cần chuyển đổi ảnh sang định dạng vector, vào U D Extensions/305 Engineering, chọn Raster Laser Gcode generator Hình 5.17 Thiết lập chế độ khắc hình Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 53 Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser Ở ta có tùy chọn: - Export directory: thư mục lưu file xuất ra; - File name: tên file G-code; Add numeric suffix to filename: thêm số thứ tự cho tên file; - Replace transparency with: ta chọn Black; Resolution ( độ phân giải): ta chọn độ phân giải theo ý muốn với mức, pixel/mm, pixel/mm, pixel/mm, 10 pixel/mm; Color to grayscale conversion: điều chỉnh tỉ lệ màu đỏ, lục, lam để cân - màu sắc, mặc định 0.21R + 0.71G + 0.07B; - B/W conversion aglorithm: thuật toán đảo ngược màu Ở ta có tùy chọn chế độ xử lý ảnh C C R L T B/W fixed threshold U D B/W random threshold Halftone Halftone row Halftone column Grayscale Hình 5.18 B/W conversion aglorithm B/W fixed threshold: chế độ dùng cho ảnh có màu trắng đen, tương ứng với trạng thái Laser ON/OFF Chế độ chủ yếu dùng cho khắc chữ B/W random threshold: tương tự chế độ B/W fixed threshold laser điều khiển theo kiểu đốt điểm ảnh riêng lẻ Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 54 Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser + Grayscale resotuion: độ phân giải thang màu xám, ứng với chế độ băm xung laser, ta chọn 256 + Engraving speed ( tốc độ khắc): tùy vào tốc độ động điều khiển, ta chọn giá trị thích hợp, ta chọn 500 + Flip Y ( lật ngược trục Y): ta để trống + Homing: ta chọn $H (GRBL) + Laser ON command ( lệnh bật laser) + Laser OFF command ( lệnh tắt laser) C C R L T U D Hình 5.19 Thiết lập thơng số chế độ khắc hình Sau hồn thành, kích Apply để phần mềm tạo file G-code Lưu ý: chế độ này, phần mềm làm việc với loại ảnh Jpg, Png, Bmp, định dạng khác thực Gcode tạo Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 55 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser C C Hình 5.20 File G-code R L T Như trình tạo file G-code cho máy CNC từ phần mềm Inkscape hoàn tất, chuyển sang bước thiết lập thông số máy CNC U D phần mềm Universal Gcode Sender (Firmware GRBL) 5.6 Phần mềm Universal Gcode Sender (Firmware GRBL) Thư viện GRBL thư viện nguồn mở có hiệu hoạt động cao, giải pháp thay cho việc sử dụng cổng parallel – port - based dùng phổ biến máy phay CNC Thư viện GRBL hoạt động hầu hết board mạch Arduino Classic (Arduino UNO, Nano, Pro mini, mini, ) Bạn cần mạch Arduino có nhớ lưu trửr 30KB trở lên làm máy CNC hoạt động Thư viện điều khiển viết ngôn ngữ C tối ưu hóa để hoạt động với hiệu cao tận dụng hết khả dòng chip AVR để đạt thời gian xác hoạt động đa nhiệm (khơng đồng bộ) Thư viện GRBL sử dụng tập lệnh G-code hoạt động xác nhiều dịng máy CNC mà khơng có lỗi Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 56 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser 5.6.1 Giao diện phần mềm Hình 5.21 Giao diện phần mềm Universal Gcode Sender (Firmware GRBL) Đầu tiên, ta cần kết nối Board Arduino với máy tính cáp USB, sau máy tính nhận Board Arduino, ta kích vào nút Port name để chọn cổng COM kết nối,tùy vào máy tính có số Com khác Tiếp tục chọn tốc độ Baud Rate để giao tiếp máy tính Arduino, ta chọn mức 115200 C C R L T 5.6.2 Một số lệnh thiết lập giá trị cho máy CNC $$: Kiểm tra thông số máy U D $0: Thời gian xung cấp tới động bước, tính micro giây Mỗi động có đặc tính thơng số thời gian kéo dài xung điện áp khác Quy tắc điều chỉnh giảm thời gian xung xuống thấp tốt miễn động chạy ổn định Giá trị mặc định 10 us $1: Thời gian đợi để tắt động cơ, tính mili giây Sau động hoàn thành xong chuyển động dừng hẳn, mạch điều khiển tiếp tục cấp điện cho động thời gian ứng với giá trị $1 Nếu muốn để mạch điều khiển luôn cấp nguồn cho động (động chế độ cấp điện), đặt giá trị $1 = 255 Thông thường với máy sử dụng đai GT2, đặt giá trị $1 = 255, nhiên động nóng bình thường chút $2: Thiết lập đảo mức điện áp tín hiệu điều khiển động bước Chức sử dụng để đảo ngược mức tín hiệu (5V < > 0V) tín hiệu điều khiển động Thơng thường thiết lập không cần sử dụng tới trừ trường hợp với vài driver đặc biệt $3: Thiết lập đảo mức tín hiệu điều khiển hướng động trục Thiết lập tương đương với đảo thứ tự toàn chân dây điều khiển động bước dùng để đảo chiều chuyển động ( âm dương) động Cách thiết lập trục Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 57 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser bị đảo hướng chuyển động giống $2 Ví dụ muốn đảo hướng chuyển động trục Y, ta sửa giá trị $3 = $4: Thiết lập dảo ngược tín hiệu kích hoạt động cho tất trục Thơng thường thiết lạp khơng cần sử dụng để mặc định $4 =0 $5: Thiết lập đảo ngược tín hiệu kích hoạt Endstop (cảm biến giới hạn hành trình máy) cho tất trục Nếu $5 = 0, mạch điều khiển xem tín hiệu kích hoạt Endstop mức (0V) Nếu $5 = 1, mạch điều khiển xem tín hiệu kích hoạt Endstop mức (+5V) $6: Thiết lập đảo ngược tín hiệu kích hoạt cảm biến dị bề mặt phơi Khi sử dụng chức dị bề mặt phơi (kiểm tra độ cao điểm bề mặt phôi để bù lại gia công), $6 = mạch điều khiển xem tín hiệu kích hoạt đầu dị mức (0V) Nếu $6 = mạch điều khiển xem tín hiệu kích hoạt đầu dị mức (+5V) Lưu ý, đặt $6 = 1, cần phải bổ sung thêm trở nối đất cho chân tín hiệu đầu dị $10: Thiết lập phản hồi trạng thái máy chạy $11: Thiết lập giá trị gia tốc dao di chuyển qua điểm nối C C R L T cạnh cần gia công Giá trị gia tốc cao, máy chạy nhanh khả xảy sai lệch kích thước lớn ngược lại $12: Thiết lập độ xác gia cơng cung trịn/đoạn cong, tính theo U D milimét Thơng thường giá trị không cần phải thay đổi trừ cần giá trị khác Nếu muốn gia cơng cung trịn nhanh hơn, tăng giá trị $12 lên chút $13: Thiết lập thông báo trạng thái làm việc máy theo đơn vị Inch hay không Nếu $13 = 0, máy báo trạng thái làm việc theo đơn vị mm Nếu $13 = 0, máy báo trạng thái làm việc theo đơn vị inch $20: Thiết lập chức giới hạn hành trình phần mềm Khi kích hoạt tính (bằng cách đặt giá trị $20 = 1), mạch điều khiển cho phép dao di chuyểntrong giới hạn cho phép (xem $130; $131; $132) tính từ gốc tọa độ Khi muốn dùng tính bắt buộc phải bật tính gốc tọa độ ($22) trước $21: Thiết lập chức giới hạn hành trình Endstop Khi kích hoạt tính (bằng cách đặt giá trị $21 = 1), mạch điều khiển tự động dừng toàn máy có Endstop kích hoạt Thơng thường tính không cần dùng đến, trừ số trường hợp đặc biệt $22: Thiết lập chức gốc tọa độ Khi kích hoạt tính (bằng cách đặt giá trị $22 = 1), lần khởi động máy, dao tự động di chuyển gốc tọa độ (được xác định Endstop ứng với trục X; Y; Z) Trong trình di chuyển gốc tọa độ, mạch điều khiển không thực lệnh khác tới vị trí Endstop Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 58 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser $23: Thiết lập hướng di chuyển gốc tọa độ (sử dụng đảo ngược hướnglắp Endstop trục) Cách sử dụng giống với $2 $24: Tốc độ gốc tọa độ chậm (mm/phút) Khi gốc tọa độ, dao di chuyển nhanh (tốc độ gốc tọa độ nhanh $25) từ vị tri Khi gặp Endstop, dao di chuyển ngược lại sau di chuyển chậm (tốc độ gốc tọa độ chậm $24) để đảm bảo độ xác Giá trị $24 nhỏ vị trí xác định gặp Endstop xác, nhiên thời gian $25: Tốc độ gốc tọa độ nhanh (mm/phút) Xem giải thích $24 $26: Thiết lập độ trễ (delay, mili giây) kiểm tra tín hiệu Endstop gốc tọa độ Để giảm ảnh hưởng nhiễu tín hiệu điện, mạch điều khiển tạo thời gian trễ nhận tín hiệu kích hoạt từ Endstop Thông thường giá trị nằm khoảng – 25 ms $27: Thiết lập di chuyển sau gốc tọa độ (mm) Sau gốc tọa độ, dao di chuyển theo chiều ngược lại quãng giá trị $27 theo tất trục C C R L T $100; $101; $102: Thiết lập số bước động ứng với 1mm theo trục X; Y; Z tương ứng $110; $111; $112: Thiết lập tốc độ di chuyển cực đại dao theo trục X; U D Y; Z tương ứng (mm/phút) Khi kiểm tra máy, ban đầu đặt giá trị thật thấp, sau tăng dần tới động hoạt động mượt $120; $121; $122: Thiết lập gia tốc di chuyển dao ứng với trục X; Y; Z tương đương (mm/s2) Nếu đặt giá trị gia tốc thấp, dao khơng tăng tới vận tốc cao Tuy nhiên để gia tốc cao, động bị mốt số bước hoạt động $130; $131; $132: Thiết lập hành trình tối đa (kích thước gia cơng tối đa) theo trục X; Y; Z tương ứng (mm) Các thiết lập cần thiết kích hoạt tính $20 Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 59 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser C C R L T U D Hình 5.22 Giao diện mơ đường chạy dao làm việc KẾT LUẬN Đồ án chúng em hoàn thành với tiến độ đề ra, đáp ứng yêu cầu đặt nhiệm vụ thiết kế đồ án Cùng với việc nghiên cứu lý thuyết chế tạo máy cho chúng em nhiều kinh nghiệm việc chế tạo sản phẩm cơng nghệ hồn thiện Về mặt lý thuyết, điều học từ đồ án: - Phương pháp thiết kế kết cấu máy khí; - Hệ truyền động phù hợp tùy theo tải trọng kết cấu máy; - Công nghệ cắt khắc dùng tia laser; - Cơng cụ điều khiển máy CNC mini gia đình GLBL phần mềm bổ trợ; Đảm bảo tính công nghệ kinh tế; Sản phẩm chất lượng mức Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 60 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser C C R L T Hình 5.23 Máy khắc laser hồn thành U D Hình 5.24 Sản phẩm Máy cấp thêm chức khắc hình 3D thạch anh nâng cấp thành máy in 3D cách thây đổi đầu laser thành đầu in với thêm linh kiện khác Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 61 Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc laser TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc Bài tập chi tiết máy Nxb Đại học quốc gia TP HCM ,2008 [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lâm Thiết kế chi tiết máy Nxb Giáo dục, Hà Nội, 1998 [3] Nguyễn Văn Yến Thiết kế máy Nxb Giao thông vận tải [4] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập I Nxb Giáo dục ,1997 [5] Trang web https://arduino.vn [6] Trang web https://github.com/grbl/grbl/wiki/Configuring-Grbl-v0.9 C C R L T U D Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 62 ... dẫn: ThS Trần Ngọc Hải 17 Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser CHƯƠNG THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY 3.1 Thiết kế động học toàn máy 3.1.1 Vùng làm việc Vùng làm việc máy bao gồm hướng di chuyển... GRBL) .57 Hình 5.22 Giao diện mơ đường chạy dao làm việc 60 Hình 5.23 Máy khắc laser hồn thành 61 Hình 5.24 Sản phẩm .61 vii Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser MỞ... dẫn: ThS Trần Ngọc Hải Thiết kế chế tạo mơ hình máy khắc laser NC sử dụng tất máy công cụ, từ đơn giản đến phức tạp Những máy thông dụng máy khoan thẳng đơn trục, máy tiện, máy phay, trung tâm tiện,