CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CNC11.1 Lịch sử nghiên cứu11.2 Nội dung nghiên cứu21.3 Phương pháp nghiên cứu21.4 Giới hạn nghiên cứu31.5Dự kiến kết quả đạt được3CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT42 .1 Nguyên lý làm việc và cấu máy phay CNC:42.1.1 Nguyên lý làm việc42.1.2 Cấu tạo52.2 Các thành phần cơ bản của máy phay CNC82.2.1 Động cơ trục chính DC 1 chiều82.2.2 Động cơ bước92.2.3 Thân máy và đế máy102.2.4 Bàn máy:112.2.5 Cụm trục chính112.2.6 Thanh dẫn hướng122.2.7 Trục vít me, đai ốc bi122.2.8 Bộ phận truyền động từ động cơ điện tới các trục132.3 Thiết bị điều khiển132.3.1 Arduino uno132.3.2 CNC Shield142.4 Phần mềm điều khiển giám sát152.4.1 Phần mềm suất code Aspire152.4.2 Phần mềm BCNC21CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY CNC233.1 Thiết kế thành phần cơ khí233.1.1 Tính toán trục chính233.1.2 Tính toán trục vít me253.1.3 Tính toán và chọn động cơ bước263.2. Tính toán và lựa chọn các thành phần hệ thống283.2.1 Lựa chọn bộ nguồn283.2.2 Arduino uno R3293.2.3 CNC shield303.2.4 Mạch tăng điều tốc313.2.5 Drive A4988323.3 Thiết kế hệ thống điều khiển34CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÁY PHAY CNC364.1. Chế tạo hệ thống cơ khí364.2. Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển414.2.1. Lưu đồ thuật toán414.2.2. Chương trình điều khiển42 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ44 DANH MỤC HÌNH ẢNHHình 2.1 Nguyên lý hoạt động của máy CNC phayHình 2.2: Sơ đồ điều khiển máy CNCHình 2.3 : Động cơ trục chínhHình 2.4: Động cơ bướcHình 2.5 Drive điều khiển động cơ bướcHình 2.6 Cấu tạo cụm trục chínhHình 2.7 Thanh trượtHình 2.8 Trục vít me đai ốc biHình 2.9 Khớp Nối đầu trụcHình 2.10 Arduino unoHình 2.11 CNC SHIELDHình 2.13 Phần mềm AspireHình 2.14 Thiết lập công việcHình 2.15 Cửa số thiết kế 2DHình 2.16 window vẽ cơ bảnHình 2.17 Chọn hình thức phayHình 2.18 Thiết lập daoHình 2.19 Phay theo biên dạngHinh 2.20 Mô phỏng đường dao 3DHình 2.21 suất G codeHình 2.22 Kết nối với máyHình 2.23 Giao diện điều khiểnHình 3.1: Kết cấu cụm trục ZHình 3.3: Các thông số của động cơ trục ZHình 3.4 Nguồn tổ ong 12V 15AHình 3.4 arduino uno R3Hình 3.5 CNC ShieldHình 3.6 Mạch điều tốcHình 3.7 Drive A4988Hình 3.8 Hướng dẫn kết nối với vi điều khiểnHình 3.8 Điều khiển số bướcHình 3.10 sơ đồ mạch của A4988Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiểnHình 4. 1: Sơ đồ lắp ghép máy hoàn chỉnhHình 4.2: Hình ảnh máy CNC sau khi hoàn thiệnHình 5.1: Hình ảnh kết quả sản phẩm máy phay CNC 3 trục sau khi phay DANH MỤC BẢNGBảng 3. 1: Các thông số vận tốc cắt Bảng 3.2:Các thông số lực cắt CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CNC1.1 Lịch sử nghiên cứuLịch sử hình thành của máy CNC đã bắt đầu từ cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 với sự xuất hiện của chiếc máy tiện gia công kim loại thực tế đầu tiên được Henry Maudslay phát minh vào năm 1800. Nó chỉ đơn giản là một công cụ máy giữ mẩu kim loại đang được gia công, vì vậy một công cụ cắt có thể gia công bề mặt theo đường mức mong muốn. Eli Whitney phát minh năm 1818. Những chuyển động được sử dụng trong các máy công cụ được gọi là trục và thường đề cập đến 3 trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước vào sau) và “Z” (trên và dưới). Bàn làm việc cũng có thể được quay theo mặt ngang hay dọc, tạo ra trục chuyển động thứ tư. Một số máy còn có trục thứ năm, cho phép trục quay theo một góc ( các trục A,B,C). Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” các hoạt động này sử dụng một loạt cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua những liên kết. Khi cam quay, một liên kết lần theo bề mặt của mặt cam di chuyển công cụ cắt hay phôi qua một dãy các chuyển động. Mặt cam được định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết và tốc độ mà cam quay điều khiển tốc độ cấp dao. Một số máy vẫn còn tồn tại cho tới ngày nay và được gọi là máy kiểu Thụy Sĩ.Thiết kế máy CNC hiện đại bắt nguồn từ tác phẩm của John T. Parsons cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950. Sau chiến tranh thế giới thứ 2, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp. Thiết kế máy CNC hiện đại bắt nguồn từ tác phẩm của John T. Parsons cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950. Sau chiến tranh thế giới thứ 2, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp.Các máy CNC hiện đại hoạt động bằng cách đọc hàng nghìn bit thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính chương trình. Bộ điều khiển cũng giúp nhân viên lập trình tăng tốc độ sử dụng máy. Ví dụ, trong một số máy, nhân viên lập trình có thể đơn giản chỉ cần nhập dữ liệu về vị trí, đường kính và chiều sâu của một chi tiết và máy tính sẽ lựa chọn phương pháp gia công tốt nhất để sản xuất chi tiết đó dưới dạng phôi. Thiết bị mới nhất có thể chọn một mẫu kỹ thuật được tạo ra từ máy tính, tính toán tốc độ dao cụ, đường vận chuyển vật liệu vào máy và sản xuất chi tiết mà không cần bản vẽ hay một chương trình. Từ các máy công cụ sơ khai với các cơ cấu cơ khí, máy CNC ngày nay hoạt động dưới sự điều khiển của hệ điều hành được lập trình tinh vi, có thể thực hiện chức năng chuyên biệt với các dòng máy phay đứng, máy phay ngang, máy phay giường, cỡ lớn, đôi cột, máy tiện đứng, máy tiện cỡ lớn, máy tiện kiểu Thụy Sĩ, máy phay, tiện 3 trục rồi 5 trục gia công các bề mặt phức tạp, máy xung, máy cắt dây EDM, đột dập liên hoàn, cắt khắc laser kim loại, phi kim cho đến các Trung tâm gia công thực hiện nhiều nguyên công liên tiếp như phay, tiện, khoan, mài, trên một máy chỉ với một lần gá đặt. Các trung tâm gia công có sự trợ giúp của các cơ cấu thay dao tự động ATC cấp phôi tự động, cánh tay robot công nghiệp,...có thể được tích hợp vào hệ thống sản xuất linh hoạt trong các nhà máy lớn. Trí tuệ nhân tạo đang ngày càng phát triển và trợ giúp con người một cách hữu ích, trong đó có máy CNC.1.2 Nội dung nghiên cứuNguyên cứu lý thuyết máy CNC 3 trụcThiết kế, chế tạo các chi tiết cơ khí máy CNC 3 trụcLắp ráp máy CNC 3 trục hoàn chỉnhNguyên cứu, điều khiển động cơ bướcNguyên cứu, điều khiển động cơ DCNguyên cứu, sử dụng các phần mềm hộ trợ: Solidwork, Arduino, Asprire, bCNC.1.3 Phương pháp nghiên cứuTừ thực tiễn các máy có sẵn trên thị trường, tham khảo đồ án của các anh khóa trước, dựa vào thông số đầu vào như chế độ cắt, vật liệu gia công, kích thước máy, nguyên lý hoạt động, giá cả và chất lượng nhóm đã chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục để phục vụ công tác nghiên cứu và đào tạo.Nghiên cứu lý thuyết về máy công cụ điều khiển số, lập trình, cổng song song, động cơ bước, driver trên internet, sách và các tài liệu từ đó hiểu biết về các lý thuyết này, đồng thời với việc nghiên cứu là tiến hành thử nghiệm.Sau khi thử nghiệm, đánh giá rút ra được những đặc tính của cơ cấu chấp hành phù hợp với yêu cầu của đề tài, từ đó thực hiện việc gá đặt các bộ phận cơ khí và ghép nối các các cơ cấu chấp hành với máy tính PC để được một hệ thống phần cứng hoàn chỉnh, làm cơ sở cho việc viết phần mềm điều khiển.1.4 Giới hạn nghiên cứuDo có ít kinh nhiệm điều kiện thời gian và chi phí hạn chế, mặt khác do nghiên cứu về máy CNC là một đề tài lớn. Trong phạm vi đồ án nhóm đề tài nghiên cứu về mảng điều khiển của máy phay với những đặc tính sau:Máy có công suất vừa, động cơ sử dụng cho các trục là động cơ bước được điều khiển bằng các Driver công suất máy phục vụ cho quá trình nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và điều khiển của máy tiện CNC.Máy có thế gia công những vật liệu mềm như: nhôm, nhựa, gỗ.. .phù hợp với nhưng yêu cầu kỹ thuật đưa ra.Xây dựng phần giao diện kiểm soát, điều khiển và mô phỏng được quá trình gia công chi tiết.Chương trình nội suy được viết trên máy tính bằng phần mềm GRBL nghĩa là toàn bộ quá trình tính toán nội suy và đưa các xung điều khiển đến các Driver rồi đến động cơ điều khiển dịch chuyển các trục máy được thực hiện nhờ đó độ chính xác cao.1.5 Dự kiến kết quả đạt đượcMáy CNC phay gỗ, nhựaĐộ sai số ít, có thể chấp nhận đượcKhi vận hành khá là im, ít tiếng ồnĐảm bảo an toàn khi vận hành CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2 .1 Nguyên lý làm việc và cấu máy phay CNC:2.1.1 Nguyên lý làm việcNguyên lý hoạt động của máy CNC khá là phức tạp, để hiểu được nguyên lý ta cẩn phải hiểu được cấu tạo của máy. Để hiểu một cách cặn kẽ thì tương đối mất thời gian, vì vậy phải chia nhỏ ra để nắm, thứ nhất là cấu tạo tổng quan của máy CNC nó gồm những bộ phận lớn nào, và liên kết với nhau ra sao.
MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CNC 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Nội dung nghiên cứu .2 1.3 Phương pháp nghiên cứu .2 1.4 Giới hạn nghiên cứu .3 1.5 Dự kiến kết đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý làm việc cấu máy phay CNC: 2.1.1 Nguyên lý làm việc 2.1.2 Cấu tạo .5 2.2 Các thành phần máy phay CNC 2.2.1 Động trục DC chiều 2.2.2 Động bước 2.2.3 Thân máy đế máy 10 2.2.4 Bàn máy: 11 2.2.5 Cụm trục 11 2.2.6 Thanh dẫn hướng 12 2.2.7 Trục vít me, đai ốc bi .12 2.2.8 Bộ phận truyền động từ động điện tới trục 13 2.3 Thiết bị điều khiển .13 2.3.1 Arduino uno 13 2.3.2 CNC Shield .14 2.4 Phần mềm điều khiển giám sát .15 2.4.1 Phần mềm suất code Aspire .15 2.4.2 Phần mềm BCNC 21 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY CNC 23 3.1 Thiết kế thành phần khí 23 3.1.1 Tính tốn trục 23 3.1.2 Tính tốn trục vít me .25 3.1.3 Tính tốn chọn động bước 26 3.2 Tính tốn lựa chọn thành phần hệ thống 28 3.2.1 Lựa chọn nguồn 28 3.2.2 Arduino uno R3 .29 3.2.3 CNC shield .30 3.2.4 Mạch tăng điều tốc 31 3.2.5 Drive A4988 32 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 34 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÁY PHAY CNC 36 4.1 Chế tạo hệ thống khí 36 4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển 41 4.2.1 Lưu đồ thuật toán 41 4.2.2 Chương trình điều khiển 42 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 44 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Ngun lý hoạt động máy CNC phay Hình 2.2: Sơ đồ điều khiển máy CNC Hình 2.3 : Động trục Hình 2.4: Động bước Hình 2.5 Drive điều khiển động bước Hình 2.6 Cấu tạo cụm trục Hình 2.7 Thanh trượt Hình 2.8 Trục vít me đai ốc bi Hình 2.9 Khớp Nối đầu trục Hình 2.10 Arduino uno Hình 2.11 CNC SHIELD Hình 2.13 Phần mềm Aspire Hình 2.14 Thiết lập cơng việc Hình 2.15 Cửa số thiết kế 2D Hình 2.16 window vẽ Hình 2.17 Chọn hình thức phay Hình 2.18 Thiết lập dao Hình 2.19 Phay theo biên dạng Hinh 2.20 Mô đường dao 3D Hình 2.21 suất G code Hình 2.22 Kết nối với máy Hình 2.23 Giao diện điều khiển Hình 3.1: Kết cấu cụm trục Z Hình 3.3: Các thơng số động trục Z Hình 3.4 Nguồn tổ ong 12V 15A Hình 3.4 arduino uno R3 Hình 3.5 CNC Shield Hình 3.6 Mạch điều tốc Hình 3.7 Drive A4988 Hình 3.8 Hướng dẫn kết nối với vi điều khiển Hình 3.8 Điều khiển số bước Hình 3.10 sơ đồ mạch A4988 Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Hình 1: Sơ đồ lắp ghép máy hồn chỉnh Hình 4.2: Hình ảnh máy CNC sau hồn thiện Hình 5.1: Hình ảnh kết sản phẩm máy phay CNC trục sau phay DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các thông số vận tốc cắt Bảng 3.2:Các thông số lực cắt CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CNC 1.1 Lịch sử nghiên cứu Lịch sử hình thành "máy CNC" cuối kỷ 18, đầu kỷ 19 với xuất máy tiện gia công kim loại thực tế Henry Maudslay phát minh vào năm 1800 Nó đơn giản cơng cụ máy giữ mẩu kim loại gia cơng, cơng cụ cắt gia cơng bề mặt theo đường mức mong muốn Eli Whitney phát minh năm 1818 Những chuyển động sử dụng máy công cụ gọi trục thường đề cập đến trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước vào sau) “Z” (trên dưới) Bàn làm việc quay theo mặt ngang hay dọc, tạo trục chuyển động thứ tư Một số máy cịn có trục thứ năm, cho phép trục quay theo góc ( trục A,B,C) Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” hoạt động sử dụng loạt cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua liên kết Khi cam quay, liên kết lần theo bề mặt mặt cam di chuyển công cụ cắt hay phôi qua dãy chuyển động Mặt cam định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết tốc độ mà cam quay điều khiển tốc độ cấp dao Một số máy tồn ngày gọi máy kiểu Thụy Sĩ Thiết kế máy CNC đại bắt nguồn từ tác phẩm John T Parsons cuối năm 1940 đầu năm 1950 Sau chiến tranh giới thứ 2, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, cơng việc địi hỏi phải gia cơng xác hình dạng phức tạp Thiết kế máy CNC đại bắt nguồn từ tác phẩm John T Parsons cuối năm 1940 đầu năm 1950 Sau chiến tranh giới thứ 2, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, cơng việc địi hỏi phải gia cơng xác hình dạng phức tạp Các máy CNC đại hoạt động cách đọc hàng nghìn bit thơng tin lưu trữ nhớ máy tính chương trình Bộ điều khiển giúp nhân viên lập trình tăng tốc độ sử dụng máy Ví dụ, số máy, nhân viên lập trình đơn giản cần nhập liệu vị trí, đường kính chiều sâu chi tiết máy tính lựa chọn phương pháp gia cơng tốt để sản xuất chi tiết dạng phơi Thiết bị chọn mẫu kỹ thuật tạo từ máy tính, tính tốn tốc độ dao cụ, đường vận chuyển vật liệu vào máy sản xuất chi tiết mà khơng cần vẽ hay chương trình Từ máy công cụ sơ khai với cấu khí, máy CNC ngày hoạt động điều khiển hệ điều hành lập trình tinh vi, thực chức chuyên biệt với dòng máy phay đứng, máy phay ngang, máy phay giường, cỡ lớn, đôi cột, máy tiện đứng, máy tiện cỡ lớn, máy tiện kiểu Thụy Sĩ, máy phay, tiện trục trục gia công bề mặt phức tạp, máy xung, máy cắt dây EDM, đột dập liên hoàn, cắt khắc laser kim loại, phi kim Trung tâm gia công thực nhiều nguyên công liên tiếp phay, tiện, khoan, mài, máy với lần gá đặt Các trung tâm gia cơng có trợ giúp cấu thay dao tự động ATC cấp phôi tự động, cánh tay robot cơng nghiệp, tích hợp vào hệ thống sản xuất linh hoạt nhà máy lớn Trí tuệ nhân tạo ngày phát triển trợ giúp người cách hữu ích, có máy CNC 1.2 Nội dung nghiên cứu - Nguyên cứu lý thuyết máy CNC trục - Thiết kế, chế tạo chi tiết khí máy CNC trục - Lắp ráp máy CNC trục hoàn chỉnh - Nguyên cứu, điều khiển động bước - Nguyên cứu, điều khiển động DC - Nguyên cứu, sử dụng phần mềm hộ trợ: Solidwork, Arduino, Asprire, bCNC 1.3 Phương pháp nghiên cứu - Từ thực tiễn máy có sẵn thị trường, tham khảo đồ án anh khóa trước, dựa vào thơng số đầu vào chế độ cắt, vật liệu gia cơng, kích thước máy, nguyên lý hoạt động, giá chất lượng nhóm chế tạo mơ hình máy phay CNC trục để phục vụ công tác nghiên cứu đào tạo - Nghiên cứu lý thuyết máy công cụ điều khiển số, lập trình, cổng song song, động bước, driver internet, sách tài liệu từ hiểu biết lý thuyết này, đồng thời với việc nghiên cứu tiến hành thử nghiệm - Sau thử nghiệm, đánh giá rút đặc tính cấu chấp hành phù hợp với yêu cầu đề tài, từ thực việc gá đặt phận khí ghép nối các cấu chấp hành với máy tính PC để hệ thống phần cứng hồn chỉnh, làm sở cho việc viết phần mềm điều khiển 1.4 Giới hạn nghiên cứu - Do có kinh nhiệm điều kiện thời gian chi phí hạn chế, mặt khác nghiên cứu máy CNC đề tài lớn Trong phạm vi đồ án nhóm đề tài nghiên cứu mảng điều khiển máy phay với đặc tính sau: - Máy có cơng suất vừa, động sử dụng cho trục động bước điều khiển Driver công suất máy phục vụ cho trình nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động điều khiển máy tiện CNC - Máy gia cơng vật liệu mềm như: nhôm, nhựa, gỗ phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đưa - Xây dựng phần giao diện kiểm sốt, điều khiển mơ q trình gia cơng chi tiết - Chương trình nội suy viết máy tính phần mềm GRBL nghĩa tồn q trình tính tốn nội suy đưa xung điều khiển đến Driver đến động điều khiển dịch chuyển trục máy thực nhờ độ xác cao 1.5 Dự kiến kết đạt - Máy CNC phay gỗ, nhựa - Độ sai số ít, chấp nhận - Khi vận hành im, tiếng ồn - Đảm bảo an toàn vận hành CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý làm việc cấu máy phay CNC: 2.1.1 Nguyên lý làm việc Nguyên lý hoạt động máy CNC phức tạp, để hiểu nguyên lý ta cẩn phải hiểu cấu tạo máy Để hiểu cách cặn kẽ tương đối thời gian, phải chia nhỏ để nắm, thứ cấu tạo tổng quan máy CNC gồm phận lớn nào, liên kết với Hình 2.1 Nguyên lý hoạt động máy CNC phay Trong phay CNC, chi tiết cần phay gắn bàn phoi loại bỏ dao cắt quay Dưới tổng quan quy trình phay CNC bản: - Đầu tiên, mơ hình CAD chuyển đổi thành chuỗi lệnh giải thích máy CNC (mã G) Điều thường thực máy người vận hành, sử dụng vẽ kỹ thuật cung cấp - Một khối vật liệu (được gọi phơi) sau cắt theo kích thước đặt tảng xây dựng, sử dụng phó cách gắn trực tiếp lên bàn Định vị chỉnh xác chìa khóa để sản xuất phận xác công cụ đo lường đặc biệt thường sử dụng cho mục đích - Tiếp theo, vật liệu loại bỏ khỏi khối dao cắt chuyên dụng quay với tốc độ cao (hàng nghìn v/ph) Một số đường chuyền thường yêu cầu để tạo phần thiết kế Đầu tiên, hình học gần đưa cho khối, cách loại bỏ vật liệu nhanh chóng với độ xác thấp Sau đó, nhiều đường chuyền hồn thiện sử dụng để sản xuất phần cuối - Nếu mô hình có tính mà cơng cụ cắt khơng thể đạt thiết lập (ví dụ: có khe phía sau), phần cần lật bước lặp lại 2.1.2 Cấu tạo 2.1.2.1 Phần khí - Vỏ máy, thân bệ máy: gọi khung sườn máy, bệ máy chế tạo phương pháp đúc hàn sau mang nhiệt luyện để khử ứng suất dư giúp cấu trúc kim loại ổn đinh Vỏ máy, thân máy cứng cáp độ xác cao ổn định Yêu cầu phải chịu lực độ bền cao, hạn chế rung động (nguyên nhân dẫn tới sai số độ xác) - Vít me bi, dẫn hướng, bàn máy: Cơ chế di chuyển bệ, bàn máy hay trục quay gọi vít me bi (ballscrew) Cơ chế làm thay đổi chuyển động quay động truyền động thành chuyển động tuyến tính bao gồm trục vít (screw shaft) ổ trục đỡ Khi trục quay, ổ trục gắn lần theo đường rãnh hình xoắn ốc trục sản sinh chuyển động tuyến tính xác làm quay bàn làm việc trục hay giá đỡ trục - Trục (Spindle): Trục thành phần có tính định máy CNC Một trục ổn định hợp với điều khiển động – - Dòng tối đa chân cấp nguồn 3.3VDC: 150 mA - Dung lượng nhớ Flash: 32 KB, 0.5 KB used by bootloader - SRAM: KB - EEPROM: KB - Tốc độ thạch anh: 16 MHz 3.2.3 CNC shield Hình 3.5 CNC Shield Thơng số kĩ thuật: - Hỗ trợ firmware GRBL - Điều khiển tối đa động bước - Tương thích driver: A4988 DRV8825 - Thêm jumper để điều khiển full step, haft step, 1/4, 1/8, 1/16 - Cơng tắc hành trình trục X, Y, Z, E - Điều khiển đầu khắc CNC, đầu khắc laser - Điều khiển quạt tản nhiệt - Nguồn cấp: 12-36V (nguồn độc lập với với Arduino Uno) - Kích thước: 70 x 55mm 30 3.2.4 Mạch tăng điều tốc Hình 3.6 Mạch điều tốc Thơng số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động DC 12V-40V - Điều khiển công suất 0.01-400W - Điện áp hoạt động 0.2A - Dịng điện tối đa 10A - PWM chu trình điều khiển 10%-100% - Tần số 13kHz 31 3.2.5 Drive A4988 Hình 3.7 Drive A4988 Thơng số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 8V~35V - Dòng liên tục pha: 1A~2A - Điện áp logic: 3V-5.5V - Kích thước: 15,24 x 20,32cm Hình 3.8 Hướng dẫn kết nối với vi điều khiển 32 Cần cấp điện áp điều khiển (3-5.5V) vào hai chân VDD GND, nguồn áp cho động (8-35V) nối vào hai chân VMOT GND Các nguồn cung cấp cần có tụ điện đặt gần với module, cung cấp đủ dòng điện dự kiến (tối đa 4A để cung cấp cho động cơ) Module kết nối với loại động bước dây, dây, dây Hình 3.8 Điều khiển số bước Sơ đồ mạch: Hình 3.10 sơ đồ mạch A4988 33 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 34 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÁY PHAY CNC 4.1 Chế tạo hệ thống khí Quy trình chế tạo hệ thống khí máy CNC Chi tiết cụm trục Z Chi tiết cụm trục Y Chi tiết cụm trục X … … … … LẮP CỤM TRỤC Z … … LẮP CỤM TRỤC X LẮP CỤM TRỤC Y KHUNG MÁY MÁY HỒN THIỆN Hình 1: Sơ đồ lắp ghép máy hoàn chỉnh B1: Lắp ráp khung máy CNC 35 B2: Lắp ráp cụm trục Y 36 B3: Lắp ráp cụm X B4: Lắp ráp cụm Z 37 B5: Lắp ráp hồn thiện máy CNC trục Hình ảnh thực tế sau hồn thiện lắp ráp Hình 4.2: Hình ảnh máy CNC sau hồn thiện 38 4.2 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 4.2.1 Lưu đồ thuật tốn 39 4.2.2 Chương trình điều khiển 4.2.2.1 Nội suy đường thẳng T1M6 gọi dao số thay dao G17 chọn mp gia công XY G0Z20.000 chạy dao nhanh không cắt G0X0.000Y0.000S12000M3 chạy gốc với tốc độ trục G0X71.590Y49.564Z6.000 G1Z-0.500F5400.0 gia cơng theo đường thẳng G1Y149.564F12000.0 G0Z6.000 G0Z20.000 G0X0.000Y0.000 M30 kết thúc trở ban đầu 4.2.2.1 Nội suy đường tròn T1M6 G17 G0Z20.000 G0X0.000Y0.000S12000M3 G0X76.974Y67.974Z6.000 G1Z-0.500F5400.0 G1X76.615Y67.977F12000.0 X76.253Y67.987 X75.889Y68.003 X78.426Y68.027 ……………… 40 X78.059Y68.003 X77.695Y67.987 X77.333Y67.977 X76.974Y67.974 G0Z6.000 G0Z20.000 G0X0.000Y0.000 M30 41 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết đạt Hình 5.1 Hình ảnh kết sản phẩm máy phay CNC trục sau phay Trong trình nghiên cứu, thực đề tài: “Nguyên cứu, thiết kế chế tạo máy CNC trục mini” chúng em thu số kết sau: - Hiểu rõ quy trình việc thiết kế máy - Phay hình dạng thiết kế - Phay vật liệu đề ra: Gỗ, nhôm, nhựa mica - Hiển thị trực quan vẽ kỹ thuật 42 - Đảm bảo tính xác kết cấu khí - Máy CNC đảm bảo làm việc tốt ổn định 5.2 Đánh giá - Sau tháng nghiên cứu làm đồ án chúng em đạt kết khả quan đạt yêu cầu đề ban đầu - Máy hoạt động theo hình thức tự động điều khiển tay - Hoạt động thời gian dài liên tục mà đạt độ xác - Đánh giá mức độ hoàn thiện với yêu cầu ban đầu đặt 70% 5.3 Hạn chế phương pháp giải - Trong ngày đầu làm đề tài máy CNC chúng em gặp khó khăn hạn chế như: Khó khăn tìm hiểu thiết bị, vật liệu khí Kinh phí mua dụng cụ, linh kiện, vật liệu khí… Tính tốn, lựa chọn chi tiết dẫn hướng địi hỏi độ xác cao Độ xác khí hoạt động máy CNC trục sai số nhỏ máy chạy thời gian dài Máy gia công vật liệu thông dụng như: gỗ, mica, nhôm chưa gia công nhiều vật liệu cứng - Phương pháp giải quyết: Việc tính tốn lựa chọn thành phần cần địi hỏi tỉ mĩ xác Nghiên cứu sâu phần điều khiển máy CNC Trau thêm kỹ từ người có chuyên môn máy CNC 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập 1,2, Nhà xuất Giáo dục [2] Hà Văn Vui, Nguyễn Chỉ Sáng, Phan Đăng Phong (2006) Sổ tay thiết kế khí, tập 1,2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở thiết kế máy NXB ĐHQG TPHCM [4] Nguyễn Quang Hùng, Trần Ngọc Bình (2003), Động bước – kỹ thuật điều khiển ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật [5] Chế độ cắt gia cơng khí, Nguyễn Ngọc Đào-Trần Thế Sang-Hồ Viết Bình, NXB Đà Nẵng 44 ... Hình 3. 1: Kết cấu cụm trục Z Hình 3. 3: Các thơng số động trục Z Hình 3. 4 Nguồn tổ ong 12V 15A Hình 3. 4 arduino uno R3 Hình 3. 5 CNC Shield Hình 3. 6 Mạch điều tốc Hình 3. 7 Drive A4988 Hình 3. 8 Hướng... G0X0.000Y0.000 M30 41 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết đạt Hình 5.1 Hình ảnh kết sản phẩm máy phay CNC trục sau phay Trong trình nghiên cứu, thực đề tài: “Nguyên cứu, thiết kế chế tạo máy CNC trục mini? ??... Máy CNC mini hay máy in 3D… 14 2 .3. 2 CNC Shield Hình 2.11 CNC SHIELD - Arduino CNC shield V3 shield mở rộng dành cho Arduino Uno, cho phép điều khiển máy khắc laser, máy phay cnc máy in 3D mini