Xem mẫu

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử



GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................4
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .............................................................................................5
1.1. Giới thiệu sơ lược về ý tưởng – lý do chọn đề tài : ..............................................5
1.2 Khái niệm máy CNC và giới thiệu về máy CNC vẽ mạch in................................5
1.2.1 Tổng quan về máy CNC, đặt vấn đề........................................................................... 5
1.2.2 Khái niệm máy CNC.................................................................................................... 6
1.3 Tổng quan về máy CNC trong và ngoài nước.......................................................7
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước................................................................. 7
1.3.2 Các máy móc và sản phẩm tương tự........................................................................... 8
1.3.3 Mục đích nghiên cứu.................................................................................................... 8
1.3.4 Mô tả đề tài: Thiết kế mô hình máy CNC vẽ mạch in ............................................... 8
1.3.5 Phân loại mô hình máy CNC....................................................................................... 9
1.3.6 Các đặc trưng của máy CNC vẽ mạch in.................................................................. 10
1.3.7 Ứng dụng.....................................................................................................................10
1.3.8 Hướng giải quyết ........................................................................................................ 10
1.3.9 Những yêu cầu chung của mô hình máy CNC.........................................................10
PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH MÁY THIẾT KẾ MÁY......................................................11
2.1. Yêu cầu thiết kế hệ thống ...................................................................................11
2.1 Tổng quan về kỹ thuật điều khiển số...................................................................11
2.1.1 Các định nghĩa cơ bản về điều khiển số.................................................................... 11
2.1.2 Phương pháp truyền thông tin đầu vào ..................................................................... 13
2.1.3 Ưu nhược điểm của máy điều khiển số ............................................................13
2.2.4 Phân loại theo cấu trúc điều khiển............................................................................. 13
2.2.5 Phân loại kiểu điều khiển ..........................................................................................13
2.2 Nhiệm vụ của máy thiết kế ..................................................................................15
2.3 Nguyên lý hoạt động của máy .............................................................................15
2.4 Các thành phần chính của máy...........................................................................16
2.4.1 Phần điều khiển........................................................................................................... 16
2.4.2 Phần chấp hành.......................................................................................................... 16
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA MÁY ........................................................18
3.1 Phân tích, chọn phương án, kích thước và quy mô của mô.................................18
3.1.1 Phân tích chọn phương án..........................................................................................18
SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến

Lớp: 15CĐT1

Trang 1

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử



GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh

3.1.2.Kích thước và quy mô của mô hình .......................................................................... 18
3.2 Tính toán thiết kế các thành phần của máy .........................................................19
3.2.1 Cơ cấu dẫn hướng....................................................................................................... 19
3.2.2 Cơ cấu truyền động..................................................................................................... 20
3.2.3 Các loại động cơ sử dụng...........................................................................................21
3.2.3. Tính toán động cơ cho cơ cấu xoay phôi. ................................................................29
3.2.4 Một số linh kiện khác cần sử dụng trong chế tạo máy cnc vẽ mạch in..................30
3.3 Bản vẽ tổng thể và mô hình thực tế .....................................................................31
THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN .................................................................................32
4.1 Yêu cầu hoạt động tự động của máy ...................................................................32
4.2 Các thành phần của hệ thống...............................................................................32
4.3 Phân tích chọn lựa phương án điều khiển ...........................................................33
4.4 Thiết kế điều khiển và kết nối máy tính ....................................................................... 34
4.5 Giới thiệu về phần điều khiển..............................................................................34
4.5.1 Giới thiệu về Arduino................................................................................................. 34
4.4.4 Module điều khiển CNC Shield V3.......................................................................... 40
4.4.5. Driver điều khiển động cơ bước A4988 .................................................................. 40
4.5 Xác định, sơ đồ nối dây ......................................................................................41
4.6 Các phần mềm cần dùng......................................................................................42
4.6.1 Phần mềm tạo file mạch in.........................................................................................42
4.6.2 Phần mềm tạo G-code................................................................................................42
4.6.3 Chương trình điều khiển máy CNC ( Universal Gcode Sender 1.0.8) ...................42
4.7 Chương trình điều khiển:.....................................................................................43
4.7.1. Đoạn chương trình điều khiển giao tiếp giữa máy vi tính và máy CNC .............. 43
4.7.2. Chương trình điều khiển chuyển động bàn xoay phôi........................................... 51

SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến

Lớp: 15CĐT1

Trang 2

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử



GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vì vậy việc ứng dụng các kỹ
thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất, chất lượng cao,
mà giá thành chấp nhận được ngày càng trở nên cần thiết, đặc biệt đối với những nước
đang phát triển như Việt nam. Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học
công nghệ trong thời gian gần đây, tự động hoá sản xuất có vai trò rất quan trọng.
Nhận thức được điều này, trong chiến lược công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh
tế, công nghệ tự động được ưu tiên đầu tư phát triển.
Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, tự động hoá các ngành kinh tế kỹ thuật
trong đó có cơ-điện tử đã được thực hiện từ những năm trước đây. Một trong những
vấn đề quyết định của tự động hoá ngành cơ khí chế tạo là kĩ thuật điều khiển số và
công nghệ trên các máy điều khiển số.
Các máy công cụ điều khiển số được dùng phổ biến ở nước phát triển như NC và
CNC trong những năm gần đây đã được nhập vào Việt nam và được sử dụng rộng rãi
tại các viện nghiên cứu và các công ty liên doanh. Máy công cụ điều khiển số hiện đại
(máy CNC) là các thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí
tự động.Vậy để làm chủ được công nghê cần làm chủ được các thiết bị quan trọng và
điển hình.
Trong đề tài đồ án tổng hợp Cơ Điện Tử, mục tiêu trước tiên mà em hướng tới là chế
tạo được mô hình máy CNC vẽ mạch in PCB hoạt động ổn định với sai số nhỏ, sau đó
chúng em hướng tới khắc phục dao động, sai số và nâng cao tính tự động của máy như
khả năng thay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động... Tuy nhiên do kinh nghiệm còn
hạn chế và thời gian thực hiện có hạn, nên đồ án của em còn những thiếu xót, và mục
tiêu ổn định dao động và thiết kế modun thay dao tự động và hệ thống cấp phôi tự
động chúng em chưa thể hoàn thiện.Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng
góp của các thầy cô để hoàn thiện hơn để tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đặc biệt, cảm ơn thầy Nguyễn Thế Tranh đã tận
tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!

SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến

Lớp: 15CĐT1

Trang 3

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử



GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Đà Nẵng , ngày

tháng

năm 2018

Giáo viên hướng dẫn

Thầy Nguyễn Thế Tranh

SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến

Lớp: 15CĐT1

Trang 4

Đồ án Tổng hợp Cơ Điện Tử



GVHD: ThS. Nguyễn Thế Tranh

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu sơ lược về ý tưởng – lý do chọn đề tài :

Với thời đại phát triển ngày nay , đứng trước thời kì công nghiệp hóa , hiện đại
hóa đang diễn ra khắp mọi nơi trên thế giới , từ châu lục nay sang chậu lục kia , từ
nước kém phát triển cho đến nước phát triển , hiện đại .
Với sự phát triển tốc độ đó , thì máy móc ngày càng được sử dụng nhiều trong
sản xuất , đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa , đang diễn ra với tốc độ mạnh mẽ , cùng
với đó là sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp.
Với máy CNC thì các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng,
các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do
con người thực hiện được giảm thiểu.
Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự
phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu
các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn
cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy
móc để sản xuất các linh kiện khác.
Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp,
gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được
điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp
có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết.
Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng
được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn).
Dựa trên các ưu điểm của máy CNC cùng với sự phát trển của ngành công
nghiệp chế tạo, chúng em quyết định nguyên cứu thiết kế và chế tạo mô hình máy
phay CNC loại nhỏ với các chức năng cơ bản của một máy CNC dựa trên những kiến
thức đã được học và nghiên cứu tại trường.
1.2 Khái niệm máy CNC và giới thiệu về máy CNC vẽ mạch in
1.2.1 Tổng quan về máy CNC, đặt vấn đề
Tự động hóa quá trình sản xuất là một trong những yêu cầu bức xúc hiện nay
đối với các doanh nghiệp sản xuất trong và ngoài nước ở hầu hết các lĩnh vực.
Đối với lĩnh vực sản xuất cơ khí thì đây cũng là một trong những yêu cầu cấp
thiết nhằm tiến đến “tăng năng suất, nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản
phẩm”.
Nhiều doanh nghiệp đã và đang đầu tư để đổi mới công nghệ, ứng dụng công nghệ
cao, công nghệ tiên tiến trong sản xuất. Tuy nhiên, do hạn chế về khả năng tự nghiên

SVTH: Nguyễn Thế Tri & Nguyễn Văn Chiến

Lớp: 15CĐT1

Trang 5

nguon tai.lieu . vn