Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ Điện Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kỹ thuật nói chung Để thiết kế thành công một cơ cấu một cụm chi tiết máy hay một máy hoàn chỉnh thì đòi hỏi sinh viên phải có hiểu biết và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử Đây là điều kiện thuận lợi cho chúng em để được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài Sinh viên thực : Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử : Nguyễn Đại Đồng Số thẻ SV Lớp : 101130200 : 13CDT2 Sinh viên thực : Huỳnh Văn Đô Số thẻ SV : 101130199 Lớp : 13CDT2 GV hướng dẫn GV duyệt : ThS Nguyễn Đắc Lực : TS Nguyễn Danh Ngọc Nội dụng làm bao gồm vấn đề sau: Nhu cầu thực tế: Đồ án Tốt nghiệp học phần bắt buộc sinh viên ngành Cơ Điện Tử nói riêng sinh viên khối ngành kỹ thuật nói chung Để thiết kế thành công cấu, cụm chi tiết máy hay máy hồn chỉnh địi hỏi sinh viên phải có hiểu biết nắm kiến thức lĩnh vực khí điện tử Đây điều kiện thuận lợi cho chúng em để ứng dụng kiến thức học vào thực tế Đồ án chúng em lựa chọn thiết kế chế tạo máy CNC trục phay, khoan bo mạch điện tử Phạm vi nghiên cứu đề tài: Trong đề tài chúng em thiết kế cấu cho máy, tìm hiểu phương pháp điều khiển để đưa phương án tối ưu, nghiên cứu tính thực tế, tính tối ưu sản phẩm đưa giải pháp phù hợp để đảm bảo suất chất lượng sản phẩm làm từ máy - Tính tốn thiết kế phần khí - Thiết kế hệ thống điều khiển - Thi cơng mơ hình Nội dung đề tài thực hiện: - Thuyết minh đồ án - Số vẽ: 5A0, 1A1 - Mơ hình: mơ hình máy CNC mini phay khoan bo mạch điện tử Kết đạt được: Hoàn thành đồ án thời hạn bao gồm thuyết minh, vẽ mơ hình máy CNC mini phay khoan bo mạch điện tử ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Nguyễn Đại Đồng Số thẻ SV 101130200 Lớp 13CDT2 Ngành Cơ Điện Tử Huỳnh Văn Đô 101130199 13CDT2 Cơ Điện Tử Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Khơng gian làm việc ước tính : 30 x 30 x 20 (cm) - Kích thước toàn máy : 50 x 50 x 35 (cm) - Đông DC 775 : 12V – 150W – 18000 RPM - Động bước : Step 57 - 2A - Vật liệu : Nhôm, Nhựa Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên 1 Chọn phương án thực Nội dung Nguyễn Đại Đồng Tính tốn thiết kế chi tiết kết cấu khí Huỳnh Văn Đơ Tính tốn chọn cấu kiện điện tử sơ đồ mạch điện Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Nội dung Sơ đồ nguyên lý – A3( A4 ) ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CNC PHAY, KHOAN BO MẠCH ĐIỆN TỬ Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN ĐẮC LỰC NGUYỄN ĐẠI ĐỒNG HUỲNH VĂN ĐÔ Số thẻ sinh viên : 101130200 101130199 Lớp: 13CDT2 Đà Nẵng, 2018 b) Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Nội dung Bản vẽ lắp – 1A0, Bản vẽ chi tiết – 3A0 Bản vẽ sơ đồ động – 1A1 Sơ nguyên lý điều khiển sơ đồ mạch điện – 1A0 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: ThS Nguyễn Đắc Lực Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./2018 …… /……./2018 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Trưởng Bộ mơn……………………… Người hướng dẫn LỜI NĨI ĐẦU Hịa nhịp với phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa ngành khí nước ta năm qua có bước phát triển đáng kể Việc nắm bắt, nghiên cứu ứng dụng kịp thời công nghệ kỹ thuật phát triển, thiết bị, linh kiện việc quan trọng góp phần đưa đất nước ta bắt kịp tiến độ phát triển với nước giới Trong xu ngành điện tử hình thành phát triển tạo thay đổi lớn biết cách phối hợp cơng nghệ sẵn có Sự kết hợp hình thành nhiều đặc điểm mà ngành khác khơng có, ngành điện tử ngày phát triển phát huy sức mạnh mình, để nắm bắt kiến thức địi hỏi thân ta phải nắm bắt vững kiến thức bản, đặc biệt lĩnh vực điều khiển xác Do đó, chúng em thống chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điển tử ” nhằm giới thiệu cho người đọc kỹ thuật máy CNC công nghệ phay, khoan bo mạch điện tử cơng nghiệp Do có hạn chế thời gian kiến thức kinh nghiệm, cố gắng song tránh khỏi thiếu sót sai lầm định, mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để đồ án hoàn thiện nội dung hình thức Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Cơ khí môn Cơ điện tử trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng tận tụy dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu năm học qua để chúng em có kiến thức hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đắc Lực tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt thời gian học tập thực đồ án Và xin chân thành cảm ơn tập thể lớp 13CDT2 tham gia đóng góp ý kiến suốt q trình thực để nhóm hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2018 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Đại Đồng i Huỳnh Văn Đơ CAM ĐOAN Kính gửi: - Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng - Khoa Cơ Khí Chúng em xin cam đoan nội dung đồ án chép đồ án hay công trình có trước Mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án cảm ơn, thơng tin trích dẫn đồ án ghi nguồn gốc rõ ràng phép công bố Nhóm sinh viên thực Nguyễn Đại Đồng ii Huỳnh Văn Đơ MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật i ii Mục lục Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ iii vi MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1.1 Giới thiệu chung máy CNC 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử phát triển hệ thống máy CNC 1.1.3 Những đặc điểm máy CNC 1.2 Các phương pháp điều khiển máy CNC 1.2.1 Điều khiển 2D 1.2.2 Điều khiển 21/2 D 1.2.3 Điều khiển 3D 1.3 Cấu trúc tổng thể máy CNC 1.3.1 Phần điều khiển 1.3.2 Phần chấp hành 1.4 Hệ trục tọa độ máy CNC 1.5 Phân loại máy CNC 10 1.5.1 Dựa vào đặc điểm chuyển động dao cắt 10 1.5.2 Dựa vào đặt điểm gia cơng bản: ta có nhóm máy 10 1.6 Giới thiệu chung máy phay CNC 11 1.6.1 Tình hình sử dụng máy CNC nước ta 11 1.6.2 Phân loại máy phay CNC 12 1.6.3 Giới thiệu số mẫu mã máy phay CNC có thị trường 12 Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MƠ HÌNH THIẾT KẾ 14 2.1 Phương án cho chuyển động chạy dao 14 iii 2.1.1 Phương án 14 2.1.2 Phương án 15 2.1.3 Phương án 15 2.2 Chọn phương án cho chuyển động chạy dao 16 2.3 Các thông số kỹ thuật cho máy 16 2.4 Các loại động dùng máy CNC 17 2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật động chấp hành máy CNC 17 2.4.2 Giới thiệu số động chấp hành máy CNC 17 2.4.3 Chọn động cho mơ hình thiết kế 28 Chương 3: THIẾT KẾ MÁY 36 3.1 Sơ đồ động học 36 3.1.1 Sơ đồ kết cấu dẫn động bàn máy theo trục X, Z 36 3.1.2 Sơ đồ kết cấu dẫn động theo trục Y 37 3.1.3 Sơ đồ kết cấu dẫn động trục 37 3.2 Lựa chọn cấu truyền động 38 3.2.1 Vít me đai ốc 38 3.2.2 Phương án dùng đai 40 3.2.3 Chọn phương án truyền động 40 3.2.4 Tính chọn vitme - đai ốc 41 3.3 Lựa chọn cấu dẫn hướng 51 3.3.1 Giới thiệu sóng trượt 51 3.3.2 Giới thiệu sóng lăn 52 3.3.3 Chọn cấu dẫn hướng 53 Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 54 4.1 Tổng quan hệ thống điều khiển máy CNC 54 4.1.1 Khái niệm điều khiển số NC 54 4.1.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ điều khiển số 54 4.1.3 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC 56 4.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển 57 4.3 Phần cứng hệ thống điều khiển 57 4.3.1 Giới thiệu bo mạch USBCNC-LX1.2 57 4.3.2 Vi điều khiển sư dụng 58 iv 4.3.3 Driver điều khiển động bước A4988 63 4.3.4.Modun relay 64 4.3.5 Nguồn 12V 65 4.3.6 Ghép nối linh kiện phần cứng điều khiển 66 4.4 Phần mềm hệ thống điều khiển 67 4.4.1 Phần mềm Proteus 67 4.4.2 Phần mềm Coppercam 73 4.4.3 Phần mềm CNC USB Controller 77 4.5 Kết nối phần mềm với phần cứng điều khiển 79 4.5.1 Giới thiệu giao tiếp USB 79 4.5.2 Kết nối 81 Chương : MƠ HÌNH KẾT CẤU VÀ CHẾ TẠO 82 5.1 Mơ hình máy phay khoan bo mạch điện tử 82 5.2 Cấu tạo trục X,Y 83 5.3 Cấu tạo trục Z 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 v Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử 4.5.2 Kết nối Hình 4.39 Cáp USB kết nối máy tính với phần cứng điều khiển Chỉ cần kết nối máy tính phần cứng thơng qua cáp USB điều khiển máy từ phần mềm CNC USB Controller Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 81 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử Chương : MƠ HÌNH KẾT CẤU VÀ CHẾ TẠO 5.1 Mơ hình máy phay khoan bo mạch điện tử (1) Khung máy (4) Trục Z (2) Trục X (5) Bàn máy (3) Trục Y Hình 5.1 : Kết cấu máy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 82 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử 5.2 Cấu tạo trục X,Y (1) Động (2) Đệm nhôm (6) Gối đỡ (7) Ốc M5 (3) Vịng bi 688z (8) Nối trục (4) Nut khóa vitme (9) Nhơm định hình (5) Vitmme T8 Hình 5.2 Kết cấu trục X,Y Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 83 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử 5.3 Cấu tạo trục Z (1) Động (8) Bánh xe V-slot (2) Đệm nhôm (9) Tấm mang động trục Z (3) Nối trục (10) Đai ốc trục Z (4) Gối đỡ (11) Vòng bi 688z (5) Vitme T8 (12)Tấm mang cấu trục Z (6) Khóa vít me (13) Đai ốc trục X (7) Nhơm định hình Hình 5.3 Kết cấu trục Z Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 84 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử 5.4 Kết cấu mơ hình thực tế chế tạo: Hình 5.4 Mơ hình chế tạo thực tế Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 85 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử KẾT LUẬN ❖ Kết luận Qua 15 tuần thực hiện, đề tài thiết kế, chế tạo máy phay, khoan CNC cho bo mạch điện tử sử dụng việc, học tâp nghiên cứu Các thông số kỹ thuật máy: Tên sản phẩm: Máy CNC dùng để phay khoan bo mạch điện tử Tại trọng: 18,5 kg Kích thước (mm): 600 x 600 x 300mm Công suất động trục chính: 150W Nguồn cấp : 12 V Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên cịn nhiều phần mà chúng em chưa thể hồn thành : phần bôi trơn, tưới nguội, rung động, phần lập trình cho tay máy thay dao, kẹp dao, chế cấp phôi, lấy phoi tự động… Qua trình thực đề tài giúp chúng em hiểu rõ máy CNC Vận dụng kiến thức học áp dụng vào thiết kế chế tạo máy phay, khoan cho board mạch cụ thể, điều quan trọng giúp chúng em có tự tin chúng em bắt tay vào làm việc thực tế từ mà có kinh nghiệm quý báu cho thân chuẩn bị rời khỏi nghế nhà trường cuối kinh nghiệm quý báu mà thầy cô truyền dẫn cho chúng em thời gian thực đề tài ❖ Kiến nghị Máy CNC dùng để phay khoan nên mở rộng số điểm sau: - Cần có mơđun mở rộng để điều khiển chế độ tay qua bàn phím, khơng thơng qua máy tính - Nên sử dụng cảm biến vị trí cơng tắc hành trình để phản hồi vị trí tọa độ cách xác Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 86 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử - Cần có driver cảm biến tốc độ encoder để điều khiển động trục tùy theo vật liệu chế độ gia cơng - Có thể sử dụng cấu cấp phơi tự động lấy phoi hợp lí để nâng cao hiệu suất làm việc máy - Có thể sử dụng cấu thay dao tự động Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 87 Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình (2001), Chế độ cắt gia cơng khí, Nhà xuất Đà Nẵng [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập 1, Nhà xuất Giáo Dục [3] PGS, TS Trần Văn Địch (2000), Công nghệ máy CNC, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] GS.TS Trần Văn Địch (2006), Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] TS Phạm Đăng Phước (2007), Robot công nghiệp , Nhà xuất Đà Nẵng [6] PGS Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng (2007), Sổ tay thiết kế khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [7] Nguyễn Thanh Hải (2009), Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình máy khoan CNC, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật [8] PGS, TS Trương Hữu Chí, TS Võ Thị Ry (2007), Cơ Điện Tử Chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [9] IIT Kharagpur – NPTEL, Power screw drives and their efficiency [10] Geoff Willianms , CNC Robotics – Build your own workshop bot, McGraw Hill Company [11] https://www.engineersedge.com/gears/screw-axial-thrust-load-calculation.htm [12] https://openbuilds.com/ [13] Hybrid stepping motor & Driver, SERVO [14] https://planet-cnc.com Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đại Đồng Huỳnh Văn Đô Hướng dẫn: ThS Nguyễn Đắc Lực 88 ... công ty điện tử với vấn đề chế bo mạch điện xác Do đó, để giúp cho sinh viên kỹ sư tăng xuất độ xác chế tạo bo mạch điện tử lý đời đề tài ? ?Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử? ?? Sự... Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điện tử Cơ sở lý luận Máy phay CNC máy gia công vạn năng, điều khiển tự động theo chương trình độc lập sẵn có Do vậy, việc thiết kế, chế tạo máy phay. .. chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo máy CNC phay, khoan bo mạch điển tử ” nhằm giới thiệu cho người đọc kỹ thuật máy CNC công nghệ phay, khoan bo mạch điện tử cơng nghiệp Do có hạn chế thời gian kiến