Chế tạo máy cnc mini phay mạch in tự động ứng dụng trong việc giảng dạy các học phần thiết kế mạch điện tử tại khoa công nghệ điện tử

Minh họa phần cứng máy CNC có cấu tạo nhiều hơn 3 trục Nguồn hình: https://www.cnc-toolkit.com/cnc_5axisMill.htm Kể sau nhưng năm 1970 cho đến thời điểm hiện nay, cùng với sự phát triển

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Chế tạo máy CNC mini phay mạch in tự động ứng dụng trong việc giảng dạy các học phần thiết kế mạch điện tử tại Khoa Công nghệ Điện tử

Mã số đề tài: 182.DT01

Chủ nhiệm đề tài: Mai Thăng Long

Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ Điện Tử

LỜI CÁM ƠN

Chúng tôi chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tài trợ kinh phí và hỗ trợ, tạo điều kiện cho chúng tôi được hoàn thành tốt đề tài này

Đồng thời, chúng tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến Khoa Công nghệ Điện tử, Phòng Quản lý khoa học và Hợp tác quốc tế đã hỗ trợ và giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Nhóm tác giả

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

I Thông tin tổng quát

1.1 Tên đề tài: Chế tạo máy CNC mini phay mạch in tự động ứng dụng trong việc giảng dạy các học phần thiết kế mạch điện tử tại Khoa Công nghệ Điện tử

1.2 Mã số: 182.ĐT01

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 TS Mai Thăng Long Khoa CN Điện Tử Chủ nhiệm

2 ThS Trần Ngọc Anh Khoa CN Điện Tử Thành viên

1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Công Nghệ Điện Tử

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 12 năm 2018

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 06 năm 2018

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 06 năm 2019

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không có sự thay đổi

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 45 triệu đồng

II Kết quả nghiên cứu

1 Đặt vấn đề

1.1 Tổng quan về lịch sử phát triển của việc chế tạo máy CNC

Máy CNC (Computer Numerical Control) được hiểu cơ bản là máy gia công được điều khiển khiển bằng máy tính số [1] Máy CNC có thể được áp dụng để gia công đạt độ chính xác cao ở các công đoạn như: khoan, phay, tiện, cắt, tạo mẫu Về cấu tạo của máy CNC ở thời điểm hiện nay, máy CNC cơ bản kết hợp giữa hai thành phần (Hình 1): phần cứng và phần mềm

X

Y

Z Động cơ

Cảm biến Phôi

Mũi phay/

khoan/cắt

Mạch gia công tín hiệu

Mạch công suất

Mạch điều khiển và xử lý (firmware)

Phần mềm giám sát, điều khiển, CAD/CAM

Cơ cấu truyền động

Hình 1 Minh họa các thành phần cơ bản của máy CNC

Phần cứng máy CNC là sự kết hợp của các thành phần chính như: cơ cấu khung cơ khí, các

bộ phận truyền động, các phần tử chấp hành (động cơ, công tắc), cảm biến, các mạch điện

tử (mạch điều khiển, mạch công suất – driver) và máy tính Phần mềm máy CNC cơ bản bao gồm phần mềm để lập trình, giám sát, điều khiển và phần mềm cho các board mạch điện tử (firmware)

Để đạt được những thành công trong việc chế tạo máy CNC như hiện nay, lịch sử phát triển của việc chế tạo và ứng dụng máy CNC đã có những điểm nhấn quan trọng Từ những năm 1940, việc chế tạo máy CNC ứng dụng trong việc gia công với độ chính xác cao

đã được nhiều tổ chức, cá nhân tập trung nghiên cứu Trong thời gian này, John Parsons và các cộng sự đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu và thiết kế một mô hình máy CNC [2], thực tế là mô hình máy NC (Numerical Control) phục vụ trong việc gia công cắt chi tiết cơ khí một cách chính xác hơn Kể từ đó, việc chế tạo máy CNC đã có những chuyển biến tích cực không ngừng Năm 1959, máy NC với khả năng thay công cụ (tools) đã ra đời (Hình 2)

Hình 2 Máy NC 1959 (Nguồn hình: https://eastbaymfg.com/evolution-of-cnc-machining/) Trước giai đoạn những năm 1970, việc tính toán dữ liệu, điều khiển các công cụ (tools) và tương tác với con người (human interface) của máy NC được sự hỗ trợ của các mạch điện tử (máy tính) ở những thế hệ đầu (đèn điện tử - transitor – mạch tích hợp đơn giản ở thế hệ thứ 3) [3] Vì vậy, kích cỡ, tốc độ, độ chính xác và các yêu cầu tăng khả năng linh hoạt, hiệu quả hoạt động của máy CNC vẫn còn là vấn đề cần phải cải thiện Tính tới giai đoạn này, cùng với sự phát triển về phần cứng máy CNC, phần mềm máy CNC cũng có những bước phát triển tương tự “G-code” hay còn được gọi là RS-274 [4], có thể được xem

là ngôn ngữ chính để hỗ trợ việc lập trình tạo quỹ đạo di chuyển cho các công cụ của máy CNC hay cho các ứng dụng CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing) Các phần mềm CNC, CAD/CAM được xây dựng để sử dụng trên máy tính đều có tính năng xuất ra mã G-code để điều khiển máy CNC

Hình 3 Minh họa phần cứng máy CNC có cấu tạo nhiều hơn 3 trục (Nguồn hình:

https://www.cnc-toolkit.com/cnc_5axisMill.htm)

Kể sau nhưng năm 1970 cho đến thời điểm hiện nay, cùng với sự phát triển của công nghệ vi mạch điện tử, sự phát triển của máy tính các nhân/máy tính công nghiệp, việc chế tạo và ứng dụng máy CNC đã được nâng lên tầm cao mới, thể hiện rõ nhất về việc thay đổi mang lại hiệu quả cao cho các ứng dụng của máy CNC ở các chi tiết phần cứng máy, phần cứng điều khiển, phần mềm điều khiển và các phần mềm lập trình tương tác:

- Phần cứng máy (machine): sự phát triển máy CNC có cấu tạo nhiều hơn 3 trục (Axis), có nhiều chi tiết hỗ trợ tăng độ chính xác của máy như: bộ phần thay dao tự động, bộ phận dò điểm 0 (zero) tự động, camera quan sát, …

- Phần cứng điều khiển: sự phát triển của các board mạch nhúng (Embedded Circuits) với nhiều tính năng đáp ứng đầy đủ các tính năng (hỗ trợ firmware) của phần cứng máy, sự phát triển của các loại động cơ servo, động cơ bước

- Phần mềm điều khiển, tương tác và lập trình: sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM trong đa lĩnh vực, hỗ trợ xuất G-code, giám sát và tạo sự tương tác trực tuyến với người dùng

1.2 Việc chế tạo và ứng dụng máy CNC ở Việt Nam

1.2.1 Thực trạng việc chế tạo và ứng dụng máy CNC

Hiện nay, mặc dù có sự xuất phát điểm chậm hơn so với các nước khác trên thế giới, việc phát triển chế tạo và ứng dụng máy CNC tại Việt Nam đang có nhưng bước chuyển mình đáng chú ý Đầu tiên, phải kể tới việc ứng dụng máy CNC trong công nghiệp sản xuất

ở các nhà máy liên quan đến việc tạo mẫu, gia công cơ khí Các doanh nghiệp sản xuất thuộc lĩnh vực này đã tiên phong ứng dụng máy CNC vào việc sản xuất trang thiết bị nhằm phát huy tính hiệu quả về mặt chất lượng, độ chính xác sản phẩm, thời gian sản xuất và tiết giảm nhân lực (Hình 4 và 5) Nhìn chung, tại các nhà máy có quy mô, uy tín, các máy CNC phần lớn là nhập khẩu từ các nhà sản xuất uy tín của nước tiên tiến khác như: Nhật, Đức, Đài Loan, …

Hình 4 Máy CNC do Nhật sản xuất (Nguồn hình:

tốt nhu cầu gia công ở quy mô vừa và nhỏ (Hình 6) Vì vậy, đây là cơ hội để các doanh nghiệp chuyên môn sản xuất, gia công với quy mô vừa nhỏ có thêm sự lựa chọn để tăng hiệu quả và năng xuất sản xuất Thực tế hiện nay tại Việt Nam, có rất nhiều sản phẩm trên thị trường với mẫu mã đẹp, đảm bảo các yếu tố về kỹ thuật đã xuất hiện rộng rãi trên thị trường tiêu dùng Thậm chí, với nhu cầu gia công sản phẩm của các đối tượng doanh nghiệp quy mô nhỏ hoặc các cá nhân đều được đáp ứng một cách linh hoạt và tốt nhất (Hình 7)

Hình 6 Máy CNC do Việt Nam gia công chế tạo (Nguồn hình:

https://procut.com.vn/san-pham/may-cat-plasma-cnc-dang-cong-da-nang/)

Hình 7 Máy CNC mini do Việt Nam gia công chế tạo (Nguồn hình:

https://procut.com.vn/san-pham/may-cat-plasma-cnc-dang-cong-da-nang/)

1.2.2 Ứng dụng máy CNC trong việc chế tạo mạch in

Hiện nay, liên quan đến vấn đề chế tạo sản xuất mạch in, phương pháp công nghệ chính được ứng dụng nhiều nhất là: phương pháp ăn mòn bằng hóa chất (Subtractive Method - Chemical Etching) và phương pháp sử dụng máy CNC (CNC Machinning) Phương pháp ăn mòn bằng hóa chất [5], thường được các công ty, xí nghiệp sản xuất ứng dụng, dựa trên nguyên lý sử dụng hóa chất nhằm loại bỏ những thành phần không cần thiết trên tấm phôi mạch in để giữ lại các đường mạch Ở phương pháp này, phôi đồng sẽ được phủ một lớp hóa chất (mực in) chống ăn mòn bằng các công nghệ in, và sau đó sẽ được sử dụng các phương pháp thích hợp (hóa chất hoặc phối hợp với công nghệ khác) để loại bỏ lớp đồng thừa Ưu điểm của phương pháp này thể hiện ở hiệu quả kinh tế, thời gian, quy mô sản xuất

và thiết kế linh hoạt Tuy nhiên, khi ứng dụng phương pháp này, các nhà sản xuất cần phải kết hợp với các máy CNC để xử lý gia công ở các công đoạn in, khoan, ghép mạch (mạch nhiều lớp), gia công mẫu, … bên cạnh việc nắm bắt làm chủ công nghệ

Đối với phương pháp chế tạo mạch in bằng cách sử dụng máy CNC, công nghệ chính vẫn là sử dụng máy CNC để khắc và phay loại bỏ các phần đồng thừa của phôi mạch in Về mặt thuận lợi, phương pháp này không phải chú ý tới việc xử lý môi trường độc hại của hóa chất, các mạch in có thể được sản xuất tức thì và tại các xưởng/phòng nhỏ, một máy CNC

có thể dùng để xử lý các công đoạn phay, khoản và cắt, các phần mềm thiết kế mạch có thể trực tiếp kết nối với máy CNC, …Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này lại thể hiện qua việc không phù hợp với quy mô sản xuất lớn, chi phí bảo trì máy cao, độ chính xác và hiệu quả chất lượng còn thấp, …

Hình 8 Máy CNC gia công mạch in trên thị trường Việt Nam (Nguồn hình:

https://procut.com.vn/san-pham/may-cat-plasma-cnc-dang-cong-da-nang/)

Tại Việt Nam, với đặc điểm thuận lợi như trên, việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng máy CNC trong việc chế tạo mạch in đang được chú ý và phát triển không ngừng Đối tượng thực hiện việc này rất đa dạng, từ các công ty nhỏ, các cá nhân sử dụng với các mục đích riêng biệt, các Viện/Trường thực hiện với các mục đích đào tạo hướng nghiệp, …Bên cạnh việc ứng dụng các sản phẩm có sẳn với nhiều kích cỡ, giá thành trên thị trường, vẫn có các nghiên cứu chế tạo máy/gia công (thực nghiệm) máy CNC phay mạch in đã được thực hiện Trong thời gian vài năm gần đây, nhiều nhóm tác giả thuộc các Trường/Viện ở Việt Nam đã thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học về việc chế tạo máy CNC ứng dụng trong việc gia công mạch in Nhóm tác giả GS TSKH Thân Ngọc Hoàn – Trường Đại học đã bước đầu xây dựng thành công một mô hình máy CNC để phay và khoan mạch in với sự hỗ trợ của phần mềm CAD/CAM và Mach3 [6] Ngoài việc ứng dụng vào vấn đề gia công mạch in mô hình này còn có thể được dùng để phay/khắc trên tạo hình trên các loại vật liệu khác Tương tự, năm 2013, TS Ngô Mạnh Dũng – Trường Đại học Nguyễn Tất Thành [7] cũng đã thực hiện một đề tài “Thiết kế phần cứng máy phay CNC – kết nối phần mềm thiết

kế Board mạch Orcad để làm mạch in một lớp phục vụ cho việc giảng dạy cho ngành điện

và cơ điện tử” Gần đây, tháng 11 năm 2017, Thầy Lê Văn Thưởng [8] – Trường Cao đẳng nghề Thanh niên dân tộc Tây Nguyên đã thành công với đề tài “Thiết kế máy CNC phay và khoan mạch in” và đã được ứng dụng vào việc giảng dạy”

Thực tế hiện nay, trên thị trường Việt Nam có rất nhiều sản phẩm máy CNC mini phay và khoan mạch in với nhiều giá thành khác nhau (Hình 8) Bên cạnh đó, ở các đề tài Khóa luận tốt nghiệp ở các Trường/Viện, các sinh viên cũng đã được giao nhiệm vụ và thực hiện thành công việc thi công hoàn chỉnh các mô hình máy CNC ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Điều này chứng tỏ rằng, công nghệ CNC tại Việt Nam đã được phổ biến, chia sẽ một cách rộng rãi và làm tiền đề cho các nghiên cứu chế tạo và phát triển máy CNC sau này Thông qua một số sản phẩm trên thị trường và các nghiên cứu chế tạo máy CNC ứng dụng trong việc phay và khoan mạch in, về ưu điểm, các sản phẩm/mô hình thì đa dạng về mẫu

mã, kích cỡ, giá thành phù hợp với mọi đối tượng và quy mô sử dụng, độ chính xác khi gia công đảm bảo Tuy nhiên, tính an toàn, hiệu quả trong từng ứng dụng, độ bền của sản phẩm

là các vấn đề cần phải lưu ý

1.3 Thực trạng tại Khoa Công Nghệ Điện Tử

Hiện nay, tại Khoa CN Điện tử, đối với học phần thiết kế mạch điện tử, sinh viên được học phương pháp thiết kế mạch trên máy tính và được thực hành làm mạch bằng các phương pháp ăn mòn bằng hóa chất (ngâm hóa chất – tạo mạch) hoặc đem đặt các thiết kế

từ phần mềm Altium cho các cơ sở sản xuất bên ngoài Với các phương pháp như vậy, ta nhận thấy, môi trường học tập và cơ sở vật chất của Nhà Trường, Khoa cùng sức khỏe của giảng viên, sinh viên sẽ bị ảnh hưởng (ảnh hưởng của hóa chất) hoặc sẽ là tốn kém về kinh phí (đặt mạch bên ngoài) Hơn nữa, sinh viên sẽ khó có sự liên tưởng tốt giữa lý thuyết về thiết kế mạch điện tử và vấn đề tạo mạch thực tế Trước các vấn đề thực tiễn này, việc chế tạo một mô hình máy CNC để bước đầu giải quyết các vấn đề trong việc an toàn, thực tiễn hóa giữa lý thuyết và thực hành của Khoa Công nghệ Điện tử trong vấn đề thiết kế mạch mạch điện tử, giảm tối đa kinh phí thực hiện, là cấp thiết và hoàn toàn có thể thực hiện được Ngoài ra, việc chế tạo thành công mô hình máy CNC này là cơ sở để Khoa Điện Tử

có thể nhân rộng việc chế tạo gia công nhiều mô hình máy CNC nhằm đáp ứng và hỗ trợ tốt giảng viên, sinh viên trong các công đoạn khi thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học

2 Mục tiêu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Xây dựng thành công mô hình máy CNC phay mạch in và ứng dụng vào thực tiễn ở các học phần liên quan đến việc đào tạo kỹ năng thiết kế mạch điện tử cho sinh viên (phần thực hành): Linh kiện điện tử, Thiết kế mạch điện tử bằng Altium, Thực tập điện tử

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Xây dựng phần cứng mô hình máy CNC phay mạch in với kích thước 40x60 cm

- Xây dựng phần cứng các mạch điện tử điều khiển, mạch điện tử công suất cho máy CNC

- Xây dựng phần mềm cho mô hình máy CNC: bao gồm cả software và firmware

- Đảm bảo tốc độ phay cao nhất là 1 cm/s, khoản cách nhỏ nhất của đường mạch in là 0.3

Tìm kiếm, thu thập tài liêu, tham khảo mô hình các máy CNC 2D phay mạch in

Tìm kiếm các tài liệu, tham khảo, quan sát các mô hình CNC

Xây dựng phần phần cứng máy CNC

2 Xây dựng bộ

điều khiển cho

máy CNC

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Xác định các thông số kỹ thuật, thiết kế tổng quan hệ thống điều khiển

Xác định các thông

số kỹ thuật, mô phỏng, thiết kế mạch, lập trình, hiệu chỉnh

Phần cứng và firmware cho mạch điều khiển máy CNC

Xác định các thông số kỹ thuật, thiết kế tổng quan giao diện máy tính

Xác định các thông

số kỹ thuật, mô phỏng, xây dựng giao diện, lập trình máy tính

Phần mềm máy tính

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Với mục tiêu đặt ra, nhóm tác giả đã thực hiện đầy đủ các phần việc kỹ thuật theo yêu cầu Hệ thống mô hình máy CNC phay mạch in được đảm bảo xây dựng đúng theo mục tiêu về cả phần cứng lẫn phần mềm (Hình 9)

X

Y

Z Động cơ

Cảm biến

phay/

khoan/

cắt Phần cứng máy CNC (cơ khí)

Cơ cấu truyền động

Bảng điều khiển - giám sát

Mạch công suất động cơ bước trục X (M1) Mạch công suất động cơ bước trục Y (M2) Mạch công suất động cơ bước trục Z (M3)

Mạch công suất điều khiển động cơ Spindle M4

Mạch gia công tín hiệu:

- Cảm biến C1, C2, C3, C4, C5, C6, Z1

- Công tăc nguồn (S1)

- Công tắc điều khiển động cơ Spindle (S2)

Mạch điều khiển đèn D1, D2

Mạch xử lý - điều khiển trung tâm – giao

tiếp với máy tính

V2 V3

V1

T1

B1 Z1

Y Z

X

Phần mềm (firmware)

Phần mềm CAD/CAM,

giao tiếp máy tính

Hình 9 Thiết kế mô hình hệ thống máy CNC phay mạch in

Hình 9 trình bày tổng quan về việc lên mô hình thiết kế cho hệ thống máy CNC phay mạch

in cần thực hiện Dựa vào bước này, nhóm tác giả đã xây dựng mô hình thực thế máy CNC đúng với yêu cầu mục tiêu của đề tài (Hình 10), với các yếu tố kỹ thuật chính được thể hiện như sau:

Hình 10 Mô hình hệ thống máy CNC phay mạch in đã hoàn thành

4.1 Xây dựng phần cứng mô hình máy CNC phay mạch in với kích thước 40x60 cm

Phần cứng mô hình máy CNC phay mạch in đã đã xây dựng phù hợp với yêu cầu đặt ra (Hình 11, 12, 13, 14, 15)

Hình 11 Mô hình máy CNC phay mạch in đã hoàn thành – Mặt trước

Hình 12 Mô hình máy CNC phay mạch in đã hoàn thành – Mặt bên

Hình 13 Mô hình máy CNC phay mạch in đã hoàn thành – Mặt trên

Hình 14 Bố trí truyền động và cảm biến của phương chuyển động trục máy X máy CNC

Hình 15 Bố trí led trợ sáng và bộ phận truyền động trục Y, Z máy CNC

4.2 Xây dựng phần cứng các mạch điện tử điều khiển, mạch điện tử công suất cho máy CNC

Phần mạch điện tử cho toàn bộ hệ thống được thiết kế để đảm bảo hoạt động cho máy CNC 2D phay mạch in (Hình 16) và đã được xây dựng thành mô hình thực tế thành công (Hình 17)

5 V

5 V GND GND

AVI- IN1 IN2 IN4 IN4 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 MACH3

A-

B-PUL+

DIR+

PUL-

DIR-VCC GND

A+

B+

A-

B-PUL+

DIR+

PUL-

DIR-VCC GND

A+

B+

A-

B-PUL+

DIR+

PUL-

DIR-VCC GND

Công tắc hành trình (C1-C6)

Led thanh màu trắng

Máy tính Đầu Tool

Hình 16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống mạch điện tử và các thiết bị điện – điện tử cho toàn hệ thống

máy CNC phay mạch in

Hình 17 Bố trí các mạch điện tử thực tế đã xây dựng cho hệ thống máy CNC phay mạch in

4.3 Xây dựng phần mềm cho mô hình máy CNC: bao gồm cả software và firmware

Việc xây dựng phần mềm (gồm cả firmware) cho hệ thống máy CNC phay mạch in đã được đơn giản hóa bằng cách lựa chọn các phần mạch điện tử (mạch điện tử xử lý điều khiển trung tâm Mach3 và mạch công suất điều khiển động cơ bước) có sẵn trên thị trường và đã được hỗ trợ phần mềm kèm theo Vì vậy, trong đề tài này, nhóm tác giả xác định lựa chọn

để sử dụng các phần mềm như sau:

- Phần mềm thiết kế mạch điện tử Altium: dùng để thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện tử, sơ

đồ mạch in và xuất ra file Gerber (Hình 18)

Hình 18 Minh họa việc thiết kế mạch in dùng phần mềm Altium

- Phần mềm CopperCam: dùng để nhận file Gerber để xử lý hiệu chiểu các đường mạch in,

lỗ khoan mạch in, xuất ra mã G-code (Hình 19)

Hình 19 Minh họa việc dùng phần mềm CopperCam để hiệu chỉnh mạch in và xuất ra mã

G-code

- Phần mềm CimcoEdit: dùng để nhận file G-code để mô phỏng quá trình hoạt động của máy CNC tạo mạch in với mã G-code đã tạo ra (Hình 20)

Hình 20 Minh họa việc dùng phần mềm CimcoEdit để mô phỏng hoạt động của máy CNC

4.4 Đảm bảo tốc độ phay cao nhất là 1 cm/s, khoản cách nhỏ nhất của đường mạch in

là 0.3 mm

Máy CNC được xây dựng đảm bảo yêu cầu đặt ra về tốc độ hoạt động phay và khoan mạch

in và độ chính xác về khoản cách đường mạch in Tốc độ của máy có thể được hiệu chỉnh bằng cách cài đặt ở phần cứng mạch điện tử kết hợp với phần mềm March 3 Kết quả hoạt động của máy được thể hiện qua các sản phẩm mạch in ở các hình 22 và 23 Ở các hình 21

và 22, nhóm tác giả đã cài đặt đường mạch in nhỏ nhất là 0.3 mm, các đường mạch in có thể xuyên chân IC (Hình 23)

Hình 22 Kết quả sản phẩm mạch in đã được phay và khoan lỗ - Mẫu 1

Hình 23 Kết quả sản phẩm mạch in đã được phay và khoan lỗ - Mẫu 2

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Với việc xây dựng thành công mô hình máy CNC 2D phay mạch in, thông qua các kết quả thực nghiệm, ta có thể khẳng định mục tiêu của đề tài đã được thực hiện đầy đủ Mô hình của máy CNC sẽ hỗ trợ tích cực cho Giảng viên và Sinh viên của Khoa Công nghệ Điện tử trong việc tạo mạch in để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Tuy vậy, mô hình

hệ thống máy CNC vẫn còn một số đặc tính kỹ thuật cần phải khắc phục Đó là: phần mềm tương tác máy được sử dụng là có sẵn – phụ thuộc vào các mạch điện tử của các hãng sản xuất; Phần mềm Mach3 được sử dụng có phiên bản tiếng Anh, các tính năng đã cố định; Kết cấu phần cứng mô hình chưa được chú ý đến độ an toàn và các tính năng đảm bảo độ chính xác cao (hút bụi, cân chỉnh điểm zero, camera giám sát, …) Vì vậy, nhóm tác giả sẽ phải tiếp tục làm việc để hiệu chỉnh máy ngày càng hoàn thiện hơn

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Đề tài này đã thực hiện việc xây dựng một mô hình máy CNC mini phục vụ cho việc chế tạo mạch in để ứng dụng trong việc đào tạo tại Khoa Công Nghệ Điện Tử Mô hình máy CNC được xây dựng có 03 trục chính (X, Y, Z) được điều khiển thông qua các động cơ bước Mach3USB là mạch giao tiếp máy tính, điều khiển và giám sát được sử dụng Tương

tự, phần mềm Mach được sử dụng để điều khiển giám sát hoạt động của máy CNC Với mô hình đã được xây dựng, các mục tiêu của đề tài về tốc độ và độ chính xác của máy được đảm bảo Các kết quả thực nghiệm về việc tạo mạch in đã chứng tỏ được hiệu quả của mô hình máy CNC phay mạch in

This project has built a model of mini CNC for fabrication of printed circuit boards to apply in apply to training of Faculty of Electronics Technology – IUH The model of mini CNC has 03 main axes (X, Y, Z) that are controlled by stepper-motors Main circuit board for communicating with PC, CNC controling and supervising is Mach3USB Similarly, Mach3Mill software is used to control and supervise the CNC model With this CNC model, the goals of the proposed project related to desired speed and accuracy have been guaranteed The experimental results have proved the effectiveness of this printed circuit boards milling CNC

III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1 Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3)

là 0.3 mm

Sản phẩm mạch in với kích thước đường mạch in nhỏ nhất

là 0.3 mm

3 Chương trình máy tính Chương trình máy tính ở

dạng mã máy CNC ( mã code

G-Mã G-code cho sản phẩm mẫu (chương trình nạp vào để vận hành máy CNC)

3.2 Kết quả đào tạo

TT Họ và tên

Thời gian thực hiện đề tài

Tên đề tài

Tên chuyên đề nếu là NCS Tên luận văn nếu là Cao học

Đã bảo vệ

Sinh viên Đại học

1 Đỗ Duy Tùng 9/2018 – 06/2019 Thiết kế xây dựng hệ máy phay

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con

V Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)

- Xây dựng phần mềm Việt hóa thay thế phần mềm Mach3

- Xây dựng mạch điện tử xử lý, điều khiển, giao tiếp máy tính và máy CNC theo hướng linh hoạt hơn từ các linh kiện phổ dụng, không sử dụng mạch Mach3USB

- Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống dò điểm Zero tự động cho máy CNC

VI Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

- Sản phẩm 1: Mô hình phần cứng máy CNC phay mạch in với kích thước 40x60: bao gồm phần cứng khung cơ khí, các cơ cấu cơ khí – truyền động, các mạch điện tử, các thiết bị chấp hành và cảm biến

- Sản phâm 2: Mẫu sản phẩm mạch in tạo ra từ máy CNC với yếu tố kỹ thuật đảm bảo kích thước đường mạch nhỏ nhất là 0.3 mm

- Sản phẩm 3: Chương trình máy tính ở dạng mã máy CNC (mã G-code) để tạo ra sản phẩm mạch in mẫu (Sản phẩm 2)

Tp HCM, ngày tháng năm

Trưởng (đơn vị) (Họ tên, chữ ký)

PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

(báo cáo tổng kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng nghiệm thu)

Cảm biến Phôi

Mũi phay/

khoan/cắt

Phần cứng máy CNC (cơ khí)

Cơ cấu truyền động

Bảng điều khiển - giám sát

Mạch công suất động cơ bước trục X (M1)

Mạch công suất động cơ bước trục Y (M2)

Mạch công suất động cơ bước trục Z (M3)

Mạch công suất điều khiển động

cơ Spindle M4

Mạch gia công tín hiệu:

- Cảm biến C1, C2, C3, C4, C5, C6, Z1

- Công tăc nguồn (S1)

- Công tắc điều khiển động cơ Spindle (S2)

Mạch điều khiển đèn D1, D2

Mạch xử lý - điều khiển trung tâm – giao tiếp

V1

T1

B1 Z1

Y Z

X

Hình 24 Tổng quan về thiết lập mô hình phần cứng hệ thống máy CNC với tính năng

phay/cắt và khoan mạch in

Chi tiết các thành phần chính dự tính được xây dựng sau (Bảng 1):

Bộ phận cơ khí

1 Trục X Thanh dẫn hướng vít me V1 Hỗ trợ di chuyển đầu công cụ

(Spindle) theo phương X

2 Trục Y Thanh dẫn hướng vít me V2 Hỗ trợ di chuyển bàn máy

(phôi) theo phương Y

3 Trục Z Thanh dẫn hướng vít me V3 Hỗ trợ di chuyển đầu công cụ

(Spindle) theo phương Z

4 Spindle Khung để gắn động cơ trục

chính spindle (M4) và bộ phận Collet (T1)

Gắn động cơ Spindle M4 và thay đầu công cụ T1 (mũi dao phay/cắt/khoan)

5 Bàn máy CNC Bàn máy bằng gỗ lắp trên vít

me V1

Gắn phôi (mạch in) cần gia công

6 Đế, khung máy Đế, khung máy được gia

công bằng kim loại tĩnh điện

Định hình, bảo vệ máy CNC

Phần tử chấp hành (Động cơ, đèn báo, đèn chiếu sáng, công tắt)

1 Động cơ trục X Động cơ bước M1 Tạo chuyển động theo phương

Động cơ một chiều M4 Gắn đầu công cụ thông qua

Collet T1 để gia công phôi (mạch in)

cơ Spindle hoạt động Đèn một chiều D2

Báo hiệu động cơ Spindle đã hoạt động

7 Đèn chiếu sáng vùng

làm việc máy CNC

Đèn led thanh một chiều Chiếu sáng hỗ trợ quan sát vùng

hoạt động của máy CNC (bàn máy CNC)

8 Công tắc mở nguồn

máy CNC

Công tắc một chiều S1 Cho phép cấp nguồn máy CNC

9 Công tắc mở nguồn

động cơ Spindle

Công tắc một chiều S2 Cho phép cấp nguồn máy động

cơ Spindle Cảm biến

5 Mạch xử lý điều

khiển trung tâm

Mạch xử lý điều khiển trung tâm

Nhận tín hiệu từ phần mềm CAD/CAM phía máy tính, tín hiệu từ cảm biến để thực hiện chức năng điều khiển các trục máy CNC thông qua các mạch công suất

7 Mạch xử lý tín hiệu từ

cảm biến Z1

Mạch gia công tín hiệu từ cảm biến phát hiện mức zero trục Z (Z1)

Chuyển tín hiệu từ cảm biến Z1

về mức tín hiệu phù hợp để đưa tới mạch xử lý trung tâm

9 Máy tính Máy tính Chạy phần mềm thiết kế mạch

điện tử, phần mềm CAD/CAM, giao tiếp với máy CNC

1 Thiết kế mạch in Cho phép thiết kế mạch điện tử từ sơ đồ nguyên lý đến

mạch in chi tiết; Cho phép xuất phần mạch in thiết kế ra nhiều định dạng như: Gerber, Dwf/Dwg, Pdf, …

2 Xử lý, hiệu chỉnh mạch in

và xuất mã máy CNC

Cho phép hiệu chỉnh, thiết lập lại các thông số của mạch

in đã được thiết kế nhằm tăng độ chính xác; Cho phép thiết lập các thông số phù hợp theo máy CNC để xuất ra các file với định dạng mã máy CNC tương thích (G – Code); Cho phép mô phỏng hoạt động của máy CNC dựa vào các file mã máy CNC vừa được thiết lập

3 Điều khiển, giám sát máy

CNC

Cho phép thiết lập cài đặt các thông số kỹ thuật máy CNC, dựa vào file mã máy CNC được thiết lập, thực hiện tác vụ điều khiển và giám sát máy CNC

Mạch điện tử

1 Firmware cho mạch xử lý,

điều khiển trung tâm

Thiết lập truyền/nhận dữ liệu giữa máy tính và máy CNC, thực hiện nhiệm vụ điều khiển giám sát máy CNC thông qua việc nhận (file mã máy CNC) và xử lý

dữ liệu để ra lệnh điều khiển, giám sát các công đoạn gia công máy CNC

2 Firmware cho các mạch

điều khiển công suất

Thiết lập việc nhận dữ liệu từ mạch xử lý trung tâm để

xử lý và trực tiếp xuất tín hiệu điều khiển Bảng 2 Mô tả phần mềm của hệ thống máy CNC dự tính xây dựng

Cho phép chỉnh sửa lại bản thiết kế mạch in để tăng

độ chính xác, xuất file theo các mã tương thích để chạy máy CNC, có thể mô phỏng các công đoạn

thực hiện của máy CNC

Nạp dữ liệu (theo file mã máy CNC) vào máy CNC

để thực hiện việc gia công, cho phép cái đặt các thông số kỹ thuật máy CNC, điều khiển, quan sát, theo dõi các công đoạn thực hiện, các báo cảnh của

máy CNC

Phần mềm trên máy tính

Phần mềm (firmware) trên các mạch điện tử

Firmware cho mạch

điều khiển trung tâm/

mạch driver công suất

Thiết lập các chương trình giao tiếp truyền/nhận dữ liệu máy CNC giữa máy tính và các mạch điện tử;

các chương trình để thực hiện các công đoạn gia

công, báo hiệu của máy CNC

Hình 25 Tổng quan về thiết lập hệ thống phần mềm cho mô hình thống máy CNC với tính

năng phay/cắt và khoan mạch in

2 Thiết kế mô hình máy CNC

Với các thông tin về việc dự tính sẽ thiết kế mô hình máy CNC với chức năng phay/cắt và khoan mạch in như trên, nhóm tác giả sẽ thực hiện việc thiết kế theo quy trình sau (Hình 26):

Xây dựng mô hình cơ khí tổng quan máy

CNC

Thiết kế tổng quan phần mạch điện - điện

tử toàn hệ thống máy

CNC

Lựa chọn thiết bị và phần mềm phù hợp với thiết kế tổng quan phần mạch điện - điện

tử

Thiết kế chính xác phần mạch điện - điện

tử

Thiết kế chính xác phần cơ khí mô hình

máy CNC

Hình 26 Quy trình thực hiện việc thiết kế mô hình hệ thống máy CNC gia công mạch in

2.1 Mô hình tổng quan máy CNC gia công mạch in

Ở công đoạn này, nhóm tác giả sẽ đưa ra mô hình máy CNC với kích cỡ phù hợp với mục tiêu của để tài (Hình 27), chi tiết kỹ thuật của các bộ phận máy CNC chưa được đưa ra chính xác Việc lập mô hình tổng quan này là cơ sở để thiết lập và hỗ trợ các công đoạn thiết kế tiếp theo, nhất là trong việc chọn kích cỡ và vị trí bố trí các các thiết bị, công suất hoạt động của các thiết bị cho phù hợp với mô hình cơ khí

Động cơ Spindle Collet và mũi dao

M2

M3 C3 C4

C5

C6 V2 V3

M1 C1

C2 V1

B1

M4 M3

T1 Z1

2.2 Thiết kế tổng quan phần mạch điện – điện tử

Ở công đoạn này, các bộ phận liên quan đến các mạch điện tử, các phần tử chấp hành, cảm biến, nguồn sẽ được thiết kế ở dạng sơ đồ nguyên lý tổng quan Đây là công đoạn giúp nhận ra các yếu tố kỹ thuật nhằm đảm bảo thống máy CNC hoạt động đồng bộ, giúp cho việc xác định các thiết bị và phần mềm phù hợp cho hệ thống máy CNC phay mạch in

V-N

Đèn D1

Công tắc nguồn S1

5 V GND

STEP1 STEP2 STEP3

V+

V-IN1 IN2

OUT1 OUT2

Mạch điều khiển - xử lý trung tâm

USB

A+

B+

A- STEP

B-V+

V-Động cơ bước M1

Mạch CS động

cơ bước

A+

B+

A- STEP

B-V+

V-Động cơ bước M2

Mạch CS động

cơ bước

A+

B+

A- STEP

B-V+

V-Động cơ bước M3

Cảm biến C4

Cảm biến C5

Cảm biến C6

Cảm biến Z1

- Cung cấp điện áp công suất 12 VDC

- Cung cấp điện áp điều khiển 5 VDC

- Công suất nguồn (dòng điện) phải đảm bảo cho các mạch điện tử, các phần tử chấp hành, các cảm biến hoạt động đúng định mức

- Việc cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống được điều khiển thông qua công tắc S1

- Việc cấp nguồn cho động cơ Spindle được thực hiện thông qua công tắc S2

b Phần đèn báo

Trong hệ thống máy CNC phay mạch in, nhóm tác giả xác định sẽ sử dụng 02 đèn báo cảnh

và 01 đèn chiếu sáng với các đặc điểm sau:

- 01 đèn báo hiệu nguồn toàn hệ thống (D1) đã được cung cấp, sử dụng đèn nguồn điện áp xoay chiều Đèn được điều khiển bởi công tắc nguồn S1

- 01 đèn báo hiệu động cơ Spindle (D2) đã chạy sử dụng đèn nguồn điện áp một chiều Đèn được điều khiển bởi công tắc nguồn S2

- 01 đèn chiếu sáng khu vực gia công (D3), sử dụng loại đèn led thanh một chiều Đèn được điều khiển bởi công tắc nguồn S1

c Phần cảm biến

Các cảm biến trong mô hình hệ thống máy CNC đảm nhiệm các phần việc sau:

- Phát hiện và báo về mạch xử lý trung tâm các trường hợp vượt quá khoản cách di chuyển của của các trục X, Y, Z Vì vậy, sẽ có 06 cảm biến được sử dụng Để đơn giản, mô hình máy CNC sẽ sử dụng kiểu cảm biến loại công tắc hành trình, điện áp hoạt động là một chiều, tín hiệu tích cực mức thấp sẽ được xây dựng để đưa về mạch điều khiển trung tâm

- Phát hiện điểm zero theo phương Z của máy CNC, cảm biến được sử dụng để đảm bảo độ chính xác khi sử dụng công cụ (mũi phay/cắt/khoan) tác động lên phôi (mạch in) Cảm biến

sẽ được xây dựng theo kiểu tiếp xúc – ngắn/hở mạch như sau (Hình 29):

M4M3

T1

Z1

Mạch xử lý - điều khiển trung tâm

5 V GND

IN2b

a

phôiHình 29 Minh họa việc xây dựng cảm biến phát hiện điểm zero trục Z

Cảm biến Z1 được đấu nối như Hình 13, đầu công cụ (T1_mũi phay/cắt/khoan) khi chạm vào bề mặt cảm biến sẽ tạo tín hiệu tích cức mức thấp để đưa về mạch xử lý trung tâm Vì vậy, với khoản cách b được biết trước, ta có thể cài đặt khoản dịch chuyển từ phần mềm để máy CNC đưa đầu công cụ về điểm zero (tiếp xúc mặt phôi) một cách chính xác hơn các cách cài đặt thủ công (quan sát bằng mắt thường)

c Phần các động cơ trục trục X, Y, Z và các mạch điều khiển công suất

Để đảm bảo độ chính xác cao và tính linh hoạt, dễ điều khiển, mô hình máy CNC sẽ sử dụng các động cơ bước (Step Motor) cho việc tạo ra chuyển động theo các phương X, Y, Z Động cơ bước có nhiều loại và các phương pháp điều khiển sẽ khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của động cơ bước [9] Kiểu động cơ bước được lựa chọn khi thiết kế là loại

động cơ bước loại 2 pha lưỡng cực (bipolar) và mỗi bước là 1.8 độ (loại thông dụng trên thị trường) như Hình 30

3

3 4 1

N

S

S +

-Hình 30 Minh họa cấu tạo của động cơ bước 2 pha lưỡng cực Với việc xác định động cơ bước là đối tượng được sử dụng, các mạch công suất được xây dựng phải đảm bảo tương thích về công suất và phương pháp điều khiển Trong đề tài này, nhóm tác giả xác định sẽ sử dụng các mạch điện tử công suất có sẵn trên thị trường để điều khiển các động cơ bước trục X, Y, Z Mạch điện tử công suất được chọn sẽ phải có khả năng điều khiển động cơ bước theo các phương pháp (Hình 31) với vi bước khác nhau [9]

và số xung tối đa điều khiển sẽ phụ thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của các động cơ bước

N

S

S +

Hình 31 Minh họa phương pháp điều khiển ½ bước đối với động cơ bước 2 pha lưỡng cực

d Phần động cơ Spindle và mạch điều khiển công suất

Động cơ Spindle trong phần thiết kế tổng quan dự tính được chọn là động cơ một chiều (DC) Động cơ này có nhiệm vụ tạo nhiệm vụ vận hành công cụ (mũi phay/cắt/khoan) để

gia công mạch in Việc lựa chọn động cơ này dựa vào công suất cần thiết để công cụ có đủ lực để gia công mạch in Về phần điều khiển, để đơn giản cho hệ thống, ta sẽ thiết lập một mạch điều khiển công suất để động cơ chạy với một tốc độ và chiều cố định

e Phần mạch xử lý - điều khiển trung tâm

Phần mạch xử lý điều khiển trung tâm, trước tiên, cần phải đảm bảo đầy đủ các ngõ I/O (Input/Out) cho hệ thống máy CNC như sau (Hình 32):

5 V GND

STEP1 STEP2 STEP3

V+

V-IN1 IN2

OUT1 OUT2

Mạch điều khiển - xử lý trung tâm

USB

Hình 32 Minh họa các tín hiệu I/O của mạch xử lý – điều khiển trung tâm

- Tín hiệu ngõ vào: đảm bảo đủ 02 ngõ vào cho các tín hiệu thu thập được từ cảm biến

- Tín hiệu ngõ ra: đảm bảo đủ 03 tín hiệu điều khiển (xung) và 03 tín hiệu điều khiển chiều quay để điều khiển các mạch công suất động cơ bước;

- Nguồn phải tương thích với bộ nguồn của hệ thống máy CNC

- Đảm bảo tính bảo vệ cách ly cao khi làm việc với các mạch điều khiển công suất

Ngoài ra, mạch xử lý – điều khiển trung tâm cần phải được chuẩn bị firmware để đảm bảo cho việc giao tiếp với máy tính thông qua cổng giao tiếp phù hợp (COM, USB, LPT) và có khả năng xử lý dữ liệu, thực thi điều khiển tới các bộ phận khác Vì vậy, để thuận tiện, nhóm tác giả dự tính sẽ lựa chọn các mạch có sẵn trên thị thường với sự tương thích cao khi làm việc với các động cơ bước, cũng như phải tương thích với các phần mềm CAD/CAM

2.3 Lựa chọn thiết bị cho phần mạch điện – điện tử

Với cơ sở lý luận ở phần thiết kế tổng quan, nhóm tác giả sẽ thực hiện việc lựa chọn các thiết bị và phần mềm chính (động cơ, mạch công suất, mạch điều khiển trung tâm, nguồn, phần mềm CAD/CAM) phù hợp cho phần mạch điện – điện tử

a Phần cứng

Đầu tiên việc lựa chọn các thiết bị phần cứng được xác định bắt đầu từ việc lựa chọn các thiết bị phần cứng đến cuối cùng là việc lựa chọn nguồn cung cấp cho toàn hệ thống

a.1 Phần các động cơ trục trục X, Y, Z và các mạch điều khiển công suất

Với việc phân tích ở phần trên, 03 động cơ bước cho chuyển động của các trục X, Y, Z được lựa chọn là cùng một loại động cơ rất phổ dụng trên thị trường hiện nay, với các thông

số kỹ thuật chính sau (Hình 33 và Bảng 3):

Hình 33 Minh họa động cơ bước loại 2 pha lưỡng cực 1.8 độ

(https://vietnamese.alibaba.com/) STT Thông số-Tính năng Chi tiết kỹ thuật

Hình 34 Mạch điều khiển động cơ bước Microstep Driver TB6600 (https://robu.in/product/)

STT Thông số-Tính năng Chi tiết kỹ thuật

1, 2/A, 2/B, 4, 8, 16, 32

6 Cho phép hiệu chỉnh dòng điều khiển (Điều chỉnh SW4-6)

0.5 – 4 A

Bảng 4 Thông số kỹ thuật của mạch công suất TB6600

a.2 Phần động cơ Spindle và mạch điều khiển công suất

Động cơ Spindle được lựa chọn là loại động cơ một chiều, có gắn sẳn Collet kẹp dao loại

ER 11 (3.175 mm) với các tính năng cơ bản sau (Hình 35 và Bảng 5):

Hình 35 Động cơ Spindle đã gắn sẵn bộ Collet kẹp dao loại ER

11(https://vi.aliexpress.com/) STT Thông số-Tính năng Chi tiết kỹ thuật

Với việc lựa chọn động cơ Spindle như vậy, để tránh ảnh hưởng tới việc điều điều khiển công suất của các thiết bị khác trong hệ thống máy CNC, nhóm tác giả quyết định thiết kế mạch điện tử công suất để phù hợp với mức Mạch thiết kế sẽ sử dụng nguồn xoay chiều

220 VAC để đưa qua một biến áp để hiệu chỉnh biến mức áp phù hợp Sau đó nguồn từ biến

áp sẽ được đưa qua chỉnh lưu bằng linh kiện công suất, thông qua một công tắc điều khiển

và đưa đến điều khiển động cơ Cụ thể các thiết bị chính được lựa chọn như sau:

- Biến áp (Hình 36): input/output là 0-220 VAC/0-24 VAC (8-10A)

Hình 36 Minh họa Biến áp cách ly 8A/24VAC (http://dientucongsuat.net/)

- Diode công suất loại SBL3045PT (dạng Schottky Barrier) (Hình 37)

Hình 37 Diode SBL3045 và sơ đồ chân (http://www.datasheetdir.com/ )

- Công tắc điều khiển (Hình 38): loại công tắc xoay 2 vị trí (phi 25 mm)

Hình 38 Công tắc xoay 2 vị trí của hãng Hanyoung (https://bandodien.com/)

a.3 Phần mạch điều khiển trung tâm

Mạch điều khiển xử lý trung tâm được lựa chọn là mạch Mach3 – U (Hình 39), với các tính năng tiêu biểu sau:

- Hỗ trợ điều khiển cùng lúc 04 động cơ bước

- Giao tiếp với máy tính qua cổng USB

- Hỗ trợ phần mềm: tích hợp sẵn firmware và phần mềm CAD/CAM (phần mềm March3)

- Tích hợp 04 ngõ vào và 04 ngõ ra được bảo vệ cách ly

- Ngõ ra: 12 VDC, 10 A, có bảo vệ ngắn mạch, có khả năng hiệu chỉnh dòng và áp ngõ ra

Hình 40 Minh họa bộ nguồn DC cho máy CNC (Nguonled.vn)

b Phần mềm

Việc lựa chọn các thiết bị thực tế như trên đã hỗ trợ tốt cho việc lựa chọn phần mềm CAD/CAM máy CNC Do đó, ta không cần quan tâm nhiều đến firmware của các mạch điện tử và phần mềm CAD/CAM giao tiếp giữa máy tính và máy CNC được lựa chọn (phụ thuộc vào việc lựa chọn mạch Mach3) là phần mềm March3Mill (Hình 41)

Hình 41 Minh họa giao diện hoạt động của phần mềm Mach 3 Phần mềm Mach3Mill được xây dựng bởi hãng ArtSort [10], với các tính năng chính được

sử dụng trong đề tài như sau:

- Cho phép từ máy tính cá nhân điều khiển máy CNC (nhân công/tự động) với các tính năng linh hoạt

- Nhận mã G-code từ các phần mềm thiết kế CAD/CAM để đưa vào điều khiển máy CNC hoạt động

- Giám sát hoạt động của máy CNC

Các tính năng của phần mềm Mach3Mill sẽ được thể hiện rõ hơn trong phần thực nghiệm của đề tài này