CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TỐN
3.3 Phần mềm điều khiển
3.3.1 Tính năng của phần mềm Mach3 CNC:
- Biến máy tính cá nhân thành một bộ điều khiển máy CNC với đầy đủ tính năng.
- Import trực tiếp các file dxf, bmp, jpg và hpgl thông qua phần mềm LazyCam. Tạo ra G-code thông qua LazyCam hoặc Wizards.
- Hiển thị G-code trực quan.
- Giao diện tùy biến hồn tồn theo ý thích người dùng. - Điều khiển được tốc độ trục chính (Spindle).
- Điều khiển được nhiều rơle đóng - ngắt.
- Khả năng tạo ra xung điều khiển tốc độ động cơ bằng tay. - Hiển thị video khi máy chạy.
- Có khả năng dùng được với màn hình cảm ứng.
3.3.2 u cầu cấu hình máy tính bàn để chạy được phần mềm Mach3 CNC ởn định:
- Máy tính hoạt động trên hệ điều hành Windows 2000, Windows XP, Windows Vista 32 bit.
- Tần số tối thiểu CPU 1Ghz.
- Độ phân giản màn hình: 1024x 768. - Card màn hình rời 32Mb RAM. - 512 MB RAM.
Trước khi thiết lập thông số điều khiển trên Mach3 cho máy in, cần đảm bảo: - Mạch giao tiếp và các thiết bị đã được kết nối với nhau.
- Kiểm tra xem driver Mach3 trên máy tính đã được cài đặt hợp lý chưa. Để biết điều này, ta vào mục Control panel > System > System Properties > Hardware >
47
Hình 3.28: Lỗi khi driver mach3 trên máy tính chưa được cài đặt. 3.3.3 Giao diện của phần mềm Mach3:
Hình 3.29: Giao diện làm việc chính của Mach3.
Một số chức năng chính trên giao diện:
48 - Feed Hold (SPC): là nút tạm dừng chương trình. Muốn máy chạy tiếp thì click
vào nút Cycle Start, lúc này chương trình sẽ chạy nối tiếp lệnh dang dở.
- Stop < Alt S>: là nút dừng chương trình. Lựa chọn này sẽ làm cho chương
trình dừng lại, giống nút Feed Hold nhưng nếu ta lại cho chương trình chạy tiếp bằng cách click vào Cycle Start thì chương trình sẽ bỏ đi đoạn dịng lệnh đang chạy dở để đến dịng tiếp theo. Như vậy có sự sai lệch. Khi dừng bằng nút này thì khơng chạy lại được.
- Các nút Zero X, Zero Y, Zero Z, để đưa tọa độ máy về gốc 0,0,0. - Nút Edit G-code: để sửa mã G-code.
- Recent File: mở những file G-code đã chạy gần đây.
- Load G-code để mở file Gcode.
- Set next line: lực chọn dòng lệnh thứ ? trong file G-code. Ta gõ dòng cần chạy
và enter.
- Run from here: bắt đầu chạy máy từ dòng thứ ? mà ta chọn set next line.
- Offline: chạy mơ phỏng, khơng truyền tín hiệu điều khiển xuống driver động
cơ.
- Ref All Home: set góc tọa độ. Khi nhấn nút này, máy sẽ set vị trí hiện tại của
dao là góc tọa độ (0,0,0).
- Goto Z: đưa dao về góc tọa độ. Máy sẽ đưa trục X và Y ở vị trí bất kì về góc
tọa độ trước, Z sau.
- Khung Feed Rate để chỉnh tốc độ ăn phôi. Tiến hành thiết lập thông số máy in trên phần mềm:
Xác lập các chân vào ra của cổng máy in cho phù hợp với mạch giao tiếp:
49
Hình 3.30: Tab chọn cởng điều khiển của Bảng Ports and Pins.
Port setup and axis seletion: để lựa chọn cởng điều khiển của máy tính, chọn Port#1. Ta xác lập như trong hình. Sau đó lựa chọn apply để chuyển sang tab bên
cạnh.
50
Motor Outputs: để xác lập các chân đầu ra của máy tính. Các chân đầu ra này
sẽ là các tín hiệu cấp cho mạch giao tiếp và xuống mạch động cơ để điều khiển các trục động cơ.
- Click 1 lần vào cột thứ nhất (Enabled) sẽ thay đổi trạng thái dấu tick xanh thành dấu nhân đỏ. Dấu tick xanh chính là lựa chọn để cho trục X làm việc. Còn dấu nhân đỏ là không cho trục X làm việc.
- Cột thứ 2 (step pin#) là chân điều khiển xung cấp cho trục X(tương đương với kí hiệu P2; P3; P4; … trên mạch giao tiếp). Ta có thể đởi bằng cách click vào ơ và nhập số tương ứng.
- Cột thứ 3(dir pin#) là chân điều khiển cho mạch động cơ đảo chiều, muốn thay đổi thứ tự chân cũng click vào đó và gõ một chân khác vào.
- Cột thứ 4(dir lowactive): cột này để xác định chiều + hoặc – của các trục theo mong muốn. Khi click lựa chọn trục này thì lúc đó chiều quay của động cơ sẽ thay đổi khi ta điều khiển cho máy chạy theo chiều + hay – của trục tọa độ. Như vậy chân này rất quan trọng để khi lắp động cơ vào máy ta sẽ chọn được chiều phù hợp cho trục X và trục Y.
- Cột thứ 5(Step lowactive): cột này để xác định trạng thái tác động của chân cấp xung cho mạch điều khiển. Nếu xung điều khiển step là xung âm thì lựa chọn dấu tick, cịn xung + thì lựa chọn dấu nhân.
- Cột thứ 6(step port): cột này để xác lập xem chân điều khiển step thuộc port nào. Vì ta port 1, ban đầu phần mềm sẽ để chế độ mặc định là 0, ta click vào đó rồi gõ số 1 vào ô rồi enter.
- Cột thứ 7(dir port): cũng tương tự như cột step port. Chân này cũng điều khiển từ port1.
Sau khi xác lập hết thơng số trong tab này thì click apply để lưu lại. Thơng số của máy in của nhóm đã được cài đặt như trên hình.
Lưu ý: nếu ta khơng click apply mà chuyển ngay sang tab khác thì các thơng số
vừa rồi sẽ không được lưu lại mà sẽ quay về trạng thái trước xác lập.
Output signals: để xác định các tín hiệu điều khiển. Trong tab này có thể điều
51
Hình 3.32: Tab xác định tín hiệu điều khiển của bảng Ports and Pins.
Trong tab này ta chỉ quan tâm đến tín hiệu Enable 1, enable 2, enable là 3 tín hiệu điều khiển cho phép và không cho phép mạch động cơ hoạt động. tín hiệu này sẽ giúp cho động cơ bước được nghỉ trong trường hợp ta dừng máy hoặc khi chưa tắt nguồn điện. và một tín hiệu output #1 để dùng điểu khiển relay spindle. Thông số
máy in của nhóm đã được cài đặt như trong hình.
Spindle setup: dùng để xác định các thông số và phương pháp điều khiển
spindle. Ta sẽ điều khiển tín hiệu relay của spindle.
52 Trong tab này ta quan tâm mục relay control ta lựa chọn giống trong hình. Với tín hiệu điều khiển relay là tín hiệu output#1 như đã xác lập trong tab output signal là chân 17. Tín hiệu này chỉ có chức năng bật spindle khi chạy chương trình và tắt hết chương trình. Spindle sẽ được nối tiếp vào điểm relay.
Thiết lập đơn vị đo:
Ta chọn mục Config > Select Native Units
Hình 3.34: Các bước để chỉnh đơn vị đo.
Xác lập thông số cho các trục:
Ta vào config > motor tuning khi đó sẽ xuất hiện bảng:
53
Axis Selection để trọn lựa các trục. Góc dưới bên trái là các thơng số cần xác lập
cho các trục. Biểu đồ thể hiện các thông số đã xác lập theo dạng biểu đồ.
Steps per: là thông số xác định số xung cần điều khiển khi máy di chuyển một
đơn vị (mm). Ta phải tính tốn ra số xung dựa vào động cơ bước và chi tiết biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến (trục vít me, Puly – dây đai). Để tính được số xung N cần điều khiển khi máy di chuyển một đơn vị ta cần biết số xung A để động cơ quay một vịng và hành trình B nó đi được trong một vịng đó (hay cịn gọi là bước). Ta có N = 𝐴
𝐵 . Ban đầu ta đã điều chỉnh vi bước trên Driver của động cơ là 16, tương đương với số xung trên một vòng là 3200 xung, vậy A = 3200. Bước của trục vít me trục z nhóm dùng là 5mm, của trục vít me bàn nâng là 20mm, bước của Puly dây đai là 40mm, vậy ta có B1 = 5, B2 = 20, B3 = 40. Ta tính được N của trục X, Y là 80 xung, trục Z là 640 xung và trục A là 80 xung.
Velocity … : là vận tốc của trục tính bằng mm/s.
Accleration: là gia tốc của trục, tức là độ tăng tốc độ để trục X đạt được tốc độ
lớn nhất bằng tốc độ xác lập trong velocity.
Sau khi điền các thông số cần thiết ta click save axis setting để lưu lại. chú ý nếu ta không click vào biểu tượng này mà chuyển sang trục khác thì các thơng số vừa rồi sẽ không được lưu lại mà quay về trạng thái ban đầu.
Tương ứng với thơng số máy in của nhóm, phần Motor tunning được cài đặt như sau:
54
Hình 3.36: Thơng số trục X trong phần Motor Tunning.
55
Hình 3.38: Thơng số trục Z trong phần Motor Tunning.
56
Hình 3.40: Thơng số Spindle trong phần Motor Tunning. 3.3.4 Sử dụng phầm mềm để thử nghiệm hoạt động của máy
Sau khi đã thiết lập thông số cho máy in vào phần mềm Mach3, ta có tiến hành thử nghiệm hoạt động của máy. Trong phần mềm Mach3 có hỗ trợ các phím điều khiển các trục bằng tay trên bàn phím. Đó là các phím mũi tên sang trái và sang phải (trục X), mũi tên lên và xuống (trục Y), phím Page up và Page Down (trục Z), phím “-” và phím “=” (trục A). Các trục sẽ di chuyển với tốc độ đã được điều chỉnh trong phần Motor Tunning.
Lưu ý một số lỗi khi máy thử nghiệm không hoạt động:
- Kiểm tra lại phần Driver trong Device Mannager có bị lỗi khơng, nếu bị lỗi tức là Driver chưa được cài đặt hợp lý, cần cài đặt lại.
- Kiểm tra lại các phần dây nối đã đúng như sơ đồ mạch điện đã thiết kế chưa. - Các dây có bị hở hay rị rỉ khơng.
Khởi chạy file G-code để tiến hành in sản phẩm:
- G-code là những câu lệnh điều khiển Spindle chạy theo biên dạng yêu cầu để tạo sản phẩm. Tạo một file G-code bằng cách xuất G-code từ một bản vẽ, ta có thể sử dụng phần mềm tích hợp sẵn trên Mach3 đó là Lazy Cam, LazyCam là một phần mềm CAD/CAM – một sản phẩm của Artsoft dùng để import các file 3D tiêu chuẩn
57 dạng đuôi dxf, cmx ...được tạo ra bởi các phần mềm khơng có tính năng CAM. Phần mềm LazyCam sẽ dễ dàng tạo ra G-code từ các file đó cho phần mềm mach3 sử dụng. - Sau đó, để khởi chạy một file Gcode đầu tiên ta reset chương trình bằng nút
RESET trên giao diện, sau đó chọn gốc tọa độ đầu Laser, di chuyển các trục để chọn
vị trí làm gốc tọa độ bằng các phím tắt trên bàn phím. Nhập file G-code bằng cách nhấn vào nút Load G-code, tìm file G-code cần chạy, click chọn rồi Open. Click Cycle Start để bắt đầu gia công.
58
CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH MÁY VÀ CHẾ TẠO MẪU 4.1 Xuất Fie Gcode và chỉnh sửa 4.1 Xuất Fie Gcode và chỉnh sửa
Sau khi lưu file Gcode từ phần mềm Cura, ta tiến hành chỉnh sửa Gcode
4.1.1 Tiến hành xóa các dịng lệnh thừa :
59
Hình 4.2: Tiến hành xóa câu lệnh có E
Vì các câu lệnh E rất nhiều, để việc xóa câu lệnh này được nhanh ta Coppy tất cả mã code vào Excel để tiến hành xóa.
Sau khi Coppy xong, ta ấn tở hợp phím Ctrl+H
Ở đây, ở ô Find what ta gõ E*, ô cịn lại giữ để trống vì ta cần xóa những chỗ có lệnh E*.
60
Hình 4.3: Xóa câu lệnh E
4.1.2 Thêm câu lệnh về chuẩn máy in
Sau khi xóa các câu lệnh E xong ta lại đưa code đã xóa vào lại Note để tiếp
tục xử lí code.
Ở đầu đoạn mã, ta thêm dòng câu lệnh G21 G17 G54 G90 Tiếp đó là S…M3
61
Hình 4.4: Nhập câu lệnh về chuẩn và bật đầu laser
G21 : Đo trong hệ Millimet
G17: Chọn mặt phẳng XY
G54: Chuẩn Offet 1
G90: Lập trình trong hệ tọa độ tuyệt đối
S : Tốc độ thiêu kết đầu laser S có giá trị từ 6800 đến 8000
4.1.3 Nhập đoạn Gcode hạ bàn máy , gạt bột, bật đầu lazer.
Vì Code ở đây được xuất ra với kiểu in 3D FDM, nên ta sẽ bắt gặp các câu lệnh Z và sau đó là các giá trị dương. Nhưng đối với máy in của nhóm, trục Z sẽ in với cơ cấu ngược lại, nên ta phải tìm tất cả các dịng lệnh có Z và sửa lại với giá trị tương ứng. Ở trước mỗi câu lệnh Z, ta viết thêm Code để phù hợp với máy in của nhóm.
62
Hình 4.5: Nhập đoạn Gcode hạ bàn máy , gạt bột, bật đầu lazer
Ta lần lượt viết các câu lệnh theo hình
S100M3: đây là bước đầu tiên, vì sau khi in lớp trước đó, ta phải hạ nhiệt độ đầu Laser xuống để hạ bàn máy.
G1 Z…F…: câu lệnh hạ bàn máy với Z khoảng dịch của bàn máy, F là tốc độ dịch.
G1 A375 F1000: câu lệnh để thanh gạt bột qua, để thanh gạt bột được hết bàn máy, giá trị A ở đây là A375.
63
Tiếp đến là S…M3: ta tăng lại nhiệt độ in của đầu Laser để tiến hành in các lớp tiếp theo.
Ta thực hiện tương tự với các lớp Z tiếp theo
• Chỉnh sửa tốc độ F(mm/ph) theo thông số in đề ra
F ở đây là tốc độ in hay còn gọi là tốc độ dịch chuyển của các trục. Tốc độ cần điều chỉnh quan trong nhất là tốc độ di chuyển của đầu Laser. Ở bất kì đoạn code nào có G1 đi kèm F thì ta sửa.
Hình 4.6: Chỉnh sửa tốc độ F(mm/ph) theo thông số in đề ra
Ta sửa các giá trị F bằng cách ấn Crtl+H và thay thế như bước trên F có các giá trị 200, 250, 300 (mm/ph)
64
4.1.4 Chỉnh sửa tốc độ chạy khơng G0:
Hình 4.7: Chỉnh sửa tốc độ chạy khơng G0
Để tối ưu thời gian chạy thừa khi in, gây tốn thời gian in, ta nên tăng giá trị F ở tất cả câu lệnh G0. Tốc độ ở đây ta nên chọn giá trị F=7200.
Ta thực hiện thao tác tương tự với các lớp tiếp theo cho tới khi đạt được chiều dày sản phẩm .
65
4.2 Đưa Gcode đã chỉnh sửa vào máy:
Hình 4.8: Load Gcode vào phần mềm
Sau khi chỉnh sửa code xong, ta tiến hành đưa Code vào phần mềm điều khiển. Ở màn hình làm việc của phầm mềm, ta click vào ô Load Gcode để đưa code vào.
Ở mục Feed Rate, Spindle Speed ta có thể nhấp giữ vào kéo thả chuột để tăng giảm tốc độ hay nhiệt độ Laser.
4.3 Set up chuẩn máy
66
Hình 4.9: Set up chuẩn máy
- Dùng các phím trên bàn phím máy tính để có thể di chuyển các trục của máy - Mũi tên dùng để di chuyển trục X
- Mũi tên dùng để di chuyển trục Y
- Phím Page Up, Page Down để di chuyển trục Z
- Sau khi dùng các phím điều hướng để di chuyển đầu Laser đến vị trí cần làm chuẩn, ta lần lượt ấn vào các ô ZeroX, ZeroY, ZeroZ, Zero4 trên bảng điều khiển Lưu ý: Zero4 ở đây chính là trục A (gạt bột)
Sau khi set chuẩn, load gcode ta ấn Nút Cycle Start để tiến hành in mẫu
4.4 Một số hình ảnh vận hành máy 4.4.1 Set up bàn máy: 4.4.1 Set up bàn máy:
Bước 1: Đầu tiên phải tạo độ kết dính cho đế sản phẩm với bàn máy. Để độ kết