Chế Tạo Máy Khoan Mạch In Tự Động: Nghiên cứu khoa học của Trần Văn Hưng

Thiết kế & chế tạo máy khoan mạch in tự động chuyên nghiệp. Tìm hiểu quy trình, linh kiện cần thiết & hướng dẫn chi tiết từng bước. Tự động hóa sản xuất PCB!

• Tác giả: Trần Văn Hƣng
• Trường học: Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện
• Đề tài: Chế tạo máy khoan mạch in tự động
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƢƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƢỚC
• 1.1. Khái niệm về động cơ bƣớc
• 1.2. Phân loại động cơ bƣớc
• 1.3. Động cơ bƣớc từ trở biến thiên
• 1.4. Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu
• 1.5. Động cơ bƣớc lai
• 1.6. Động cơ bƣớc lƣỡng cực
• 1.7. Động cơ bƣớc đơn cực
• 1.8. Những ƣu và nhƣợc điểm của động cơ bƣớc
• 1.9. Các nhƣợc điểm
• 1.10. So sánh động cơ bƣớc với các động cơ khác
• 1.11. So sánh với động cơ DC
• 1.12. So sánh với động cơ Servo
• 1.13. Sử dụng động cơ bƣớc
• 1.14. Thủ tục lựa chọn động cơ bƣớc
• 1.15. Nhận dạng động cơ bƣớc
• 1.16. Xác đinh đầu dây ra của động cơ bƣớc 6 dây
• 1.1. Điều khiển động cơ bƣớc
• 1.1.1. Nguyên lý điều khiển
• 2. CHƢƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ PLC MITSUBISHI
• 2.1. Lịch sử phát triển
• 2.2. Nguyên lý hoạt động
• 2.3. Plc và các hệ thống điều khiển khác
• 2.4. Plc và điều khiển máy tính
• 2.5. Plc và máy tính
• 2.6. Phân loại plc
• 2.7. Theo hãng sãn xuất
• 2.8. Theo số lƣợng đầu vào ra
• 2.9. Tập lệnh plc họ melsec fx series của mitsubishi [7]
• 2.10. Các thiết bị của PLC họ FX
• 2.11. Tập lệnh cơ bản của PLC series
• 2.12. Tập lệnh nâng cao của FX series
• 3. CHƢƠNG 3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC
• 3.1. Cấu trúc module điều khiển đọng cơ bƣớc TB6560
• 3.2. Chức năng các khối
• 3.3. Sơ đồ ghép nối với các mạch điều khiển
• 3.4. Hƣớng dẫn sử dụng module TB6560
• 3.1.1. Hƣớng dẫn sử dụng
• 4. CHƢƠNG 4 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH
• 4.1. Giới thiệu mô hình
• 4.2. Mục đích của mô hình
• 4.3. Sơ đồ khối hoạt động của mô hình
• 4.4. Lƣu đồ chƣơng trình PLC
• 4.5. Lệnh viết chƣơng trình cho động cơ bƣớc
• 4.6. Một số lệnh viết chƣơng trình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Máy Khoan Mạch In Tự Động Ứng Dụng Lợi Ích

Máy khoan mạch in tự động (PCB drilling machine) là thiết bị cơ điện được sử dụng để tạo các lỗ trên bo mạch in (PCB) một cách chính xác và hiệu quả. Thay vì khoan thủ công, máy tự động giúp tăng năng suất, giảm sai sót và đảm bảo chất lượng đồng đều cho sản phẩm. Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất mạch in, đặc biệt khi yêu cầu số lượng lớn và độ chính xác cao. Ứng dụng của máy khoan mạch in tự động rất đa dạng, từ các thiết bị điện tử tiêu dùng như điện thoại, máy tính, đến các ứng dụng công nghiệp, y tế và quân sự. Theo báo cáo từ Đại học Công nghiệp TP.HCM, việc sử dụng máy khoan mạch in tự động giúp giảm thời gian sản xuất lên đến 40% so với phương pháp thủ công. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất. Chất lượng mạch in được cải thiện đáng kể nhờ vào độ chính xác của máy, giảm thiểu các lỗi liên quan đến vị trí và kích thước lỗ khoan. Một trong những lợi ích lớn nhất của máy khoan mạch in tự động là khả năng hoạt động liên tục và ổn định. Máy có thể làm việc trong thời gian dài mà không cần sự can thiệp thường xuyên của con người, giúp tăng năng suất và giảm chi phí nhân công. Tuy nhiên, việc lựa chọn và vận hành máy khoan mạch in tự động đòi hỏi sự hiểu biết về các thông số kỹ thuật, quy trình vận hành và bảo trì. Việc đầu tư vào một hệ thống máy khoan hiện đại và phù hợp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao trong dài hạn. Độ chính xác cao và năng suất vượt trội là những yếu tố then chốt khiến máy khoan mạch in tự động trở thành một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp điện tử.

1.1. Ưu Điểm Vượt Trội Của Máy Khoan PCB Tự Động So Với Thủ Công

Khoan mạch in thủ công thường gặp phải nhiều hạn chế về độ chính xác, tốc độ và tính đồng đều. Máy khoan PCB tự động khắc phục những hạn chế này bằng cách sử dụng công nghệ CNC (Computer Numerical Control) để điều khiển chuyển động của mũi khoan. Điều này đảm bảo rằng các lỗ khoan được tạo ra ở đúng vị trí, với kích thước chính xác và độ sâu mong muốn. Theo nghiên cứu, sai số vị trí lỗ khoan khi sử dụng máy tự động thường nhỏ hơn 0.05mm, trong khi sai số này có thể lên đến 0.5mm khi khoan thủ công. Ngoài ra, máy khoan tự động có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không bị mỏi tay hay giảm độ tập trung, giúp tăng năng suất và giảm thiểu lỗi do con người gây ra. CNC cho phép lặp lại quy trình khoan một cách chính xác, đảm bảo tính đồng đều cho tất cả các bo mạch in được sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm điện tử yêu cầu chất lượng cao và độ tin cậy. Một ưu điểm khác của máy khoan PCB tự động là khả năng xử lý các vật liệu mạch in khác nhau, từ FR-4 đến các vật liệu composite phức tạp hơn. Máy có thể điều chỉnh tốc độ khoan, áp lực và các thông số khác để phù hợp với từng loại vật liệu, đảm bảo chất lượng lỗ khoan tối ưu.

1.2. Các Ứng Dụng Thực Tế Của Máy Khoan Mạch In Trong Sản Xuất Điện Tử

Máy khoan mạch in tự động được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất điện tử khác nhau. Trong ngành sản xuất điện thoại di động, máy được sử dụng để tạo các lỗ kết nối cho các linh kiện điện tử nhỏ, đảm bảo độ chính xác cao và mật độ linh kiện dày đặc. Trong ngành sản xuất máy tính, máy khoan mạch in tự động được sử dụng để tạo các lỗ cho các chân cắm CPU, RAM và các thành phần khác, đảm bảo kết nối ổn định và hiệu suất cao. Ngoài ra, máy còn được sử dụng trong sản xuất các thiết bị y tế như máy đo điện tim, máy siêu âm và các thiết bị chẩn đoán khác, đảm bảo độ tin cậy và an toàn cho người sử dụng. Các ứng dụng công nghiệp cũng sử dụng máy khoan mạch in tự động để sản xuất các bo mạch điều khiển cho robot, máy móc tự động và các hệ thống điều khiển khác, đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác trong môi trường khắc nghiệt. Thiết bị y tế yêu cầu chất lượng đặc biệt cao, do đó máy khoan mạch in tự động đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các tiêu chuẩn khắt khe nhất. Việc sử dụng máy khoan tự động cũng giúp giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh cho các doanh nghiệp sản xuất điện tử.

II. Thách Thức Vấn Đề Khi Chế Tạo Máy Khoan Mạch In Tự Động

Việc thiết kế và chế tạo máy khoan mạch in tự động đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật và kinh tế. Một trong những thách thức lớn nhất là đảm bảo độ chính xác và độ ổn định của hệ thống. Máy cần phải hoạt động một cách chính xác trong thời gian dài mà không bị sai lệch, đặc biệt khi khoan các lỗ nhỏ và có mật độ cao. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp, thiết kế cơ cấu truyền động chính xác và sử dụng hệ thống điều khiển tiên tiến là rất quan trọng. Theo nghiên cứu của Trần Văn Hưng, việc sử dụng động cơ bước và PLC Mitsubishi giúp cải thiện độ chính xác và độ ổn định của máy khoan. Tuy nhiên, việc tích hợp các thành phần này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về điện tử, cơ khí và lập trình. Một thách thức khác là chi phí sản xuất. Máy khoan mạch in tự động có thể có giá thành cao, đặc biệt khi sử dụng các thành phần chất lượng cao và công nghệ tiên tiến. Việc tối ưu hóa thiết kế, lựa chọn vật liệu và sử dụng các phương pháp sản xuất hiệu quả là rất quan trọng để giảm chi phí. Chi phí sản xuất là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi chế tạo máy khoan mạch in tự động, đặc biệt đối với các doanh nghiệp nhỏ và vừa. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ mới cũng đặt ra nhiều thách thức. Máy khoan mạch in tự động cần phải được cải tiến liên tục để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về tốc độ, độ chính xác và khả năng xử lý các vật liệu mới. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển là rất quan trọng để duy trì khả năng cạnh tranh trên thị trường. Nghiên cứu & Phát triển (R&D) đóng vai trò then chốt trong việc giải quyết các thách thức kỹ thuật và kinh tế trong quá trình chế tạo máy khoan mạch in tự động.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Chính Xác Của Máy Khoan PCB

Độ chính xác của máy khoan PCB chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm chất lượng của mũi khoan, độ cứng vững của khung máy, độ chính xác của hệ thống điều khiển và sự ổn định của nguồn điện. Mũi khoan cần phải được lựa chọn phù hợp với vật liệu mạch in và được mài sắc thường xuyên để đảm bảo chất lượng lỗ khoan. Khung máy cần phải đủ cứng vững để giảm thiểu rung động và biến dạng trong quá trình khoan. Hệ thống điều khiển cần phải có độ phân giải cao và khả năng bù trừ sai số để đảm bảo độ chính xác vị trí. Nguồn điện cần phải ổn định để tránh ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ và hệ thống điều khiển. Ngoài ra, môi trường làm việc cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của máy khoan PCB. Nhiệt độ và độ ẩm cao có thể gây ra biến dạng vật liệu và ảnh hưởng đến hoạt động của các linh kiện điện tử. Chất lượng mũi khoan và độ cứng vững của khung máy là hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ chính xác của máy khoan PCB. Việc kiểm tra và bảo trì định kỳ các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo máy hoạt động chính xác và ổn định.

2.2. Giải Pháp Giảm Thiểu Rung Động Và Tăng Cường Độ Ổn Định Cho Máy

Rung động là một trong những nguyên nhân chính gây ra sai số và giảm tuổi thọ của máy khoan PCB. Để giảm thiểu rung động, cần phải sử dụng các vật liệu có độ cứng cao và khả năng giảm chấn tốt cho khung máy và các bộ phận chuyển động. Thiết kế cơ cấu máy cần phải tối ưu để giảm thiểu lực quán tính và moment xoắn. Sử dụng các bộ phận giảm chấn như lò xo, cao su hoặc các vật liệu giảm chấn khác để hấp thụ rung động. Hệ thống điều khiển cần phải có khả năng bù trừ rung động và điều chỉnh tốc độ khoan để giảm thiểu tác động của rung động. Ngoài ra, việc đặt máy trên một nền móng vững chắc và sử dụng các biện pháp cách ly rung động cũng giúp giảm thiểu rung động từ môi trường bên ngoài. Vật liệu giảm chấn và thiết kế cơ cấu tối ưu là hai giải pháp hiệu quả để giảm thiểu rung động và tăng cường độ ổn định cho máy khoan PCB. Việc áp dụng các giải pháp này sẽ giúp cải thiện độ chính xác, tăng tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì cho máy.

III. Phương Pháp Thiết Kế Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Máy Khoan PCB

Hệ thống điều khiển là trái tim của máy khoan mạch in tự động. Nó điều khiển chuyển động của mũi khoan, kiểm soát tốc độ khoan, áp lực và các thông số khác. Việc thiết kế hệ thống điều khiển đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về điện tử, cơ khí và lập trình. Theo tài liệu gốc, PLC Mitsubishi FX series được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển máy khoan mạch in tự động nhờ tính linh hoạt, độ tin cậy và khả năng lập trình dễ dàng. Việc lựa chọn các thành phần phù hợp, thiết kế mạch điện chính xác và lập trình phần mềm điều khiển hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Một trong những phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển là sử dụng kiến trúc phân lớp. Hệ thống được chia thành các lớp khác nhau, mỗi lớp đảm nhận một chức năng cụ thể. Lớp phần cứng bao gồm các cảm biến, động cơ, bộ điều khiển và các thành phần điện tử khác. Lớp phần mềm bao gồm các thuật toán điều khiển, giao diện người dùng và các chức năng khác. Việc sử dụng kiến trúc phân lớp giúp đơn giản hóa quá trình thiết kế, phát triển và bảo trì hệ thống. PLC Mitsubishi và kiến trúc phân lớp là hai yếu tố quan trọng trong việc thiết kế hệ thống điều khiển máy khoan mạch in tự động. Việc tích hợp các yếu tố này một cách hiệu quả sẽ giúp tạo ra một hệ thống điều khiển mạnh mẽ, linh hoạt và dễ sử dụng.

3.1. Lựa Chọn Động Cơ Bước Bộ Điều Khiển Phù Hợp Cho Máy Khoan

Động cơ bước đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển chuyển động của mũi khoan trên máy khoan PCB. Việc lựa chọn động cơ bước phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về các thông số kỹ thuật như mô-men xoắn, tốc độ, độ phân giải và độ chính xác. Mô-men xoắn cần phải đủ lớn để vượt qua lực cản và đảm bảo chuyển động êm ái. Tốc độ cần phải đủ nhanh để đáp ứng yêu cầu về năng suất. Độ phân giải cần phải đủ cao để đảm bảo độ chính xác vị trí. Độ chính xác cần phải được đảm bảo để tránh sai số trong quá trình khoan. Bộ điều khiển động cơ bước cũng cần phải được lựa chọn phù hợp với động cơ và hệ thống điều khiển. Bộ điều khiển cần phải có khả năng điều khiển động cơ một cách chính xác, ổn định và hiệu quả. Mô-men xoắn và độ phân giải là hai thông số quan trọng cần xem xét khi lựa chọn động cơ bước cho máy khoan PCB. Việc lựa chọn động cơ và bộ điều khiển phù hợp sẽ giúp đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của máy khoan.

3.2. Thiết Kế Giao Diện Người Dùng GUI Thân Thiện Cho Hệ Thống Điều Khiển

Giao diện người dùng (GUI) đóng vai trò quan trọng trong việc giúp người vận hành dễ dàng điều khiển và giám sát hoạt động của máy khoan PCB. Việc thiết kế GUI cần phải đảm bảo tính trực quan, dễ sử dụng và cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết. GUI nên hiển thị các thông số quan trọng như tốc độ khoan, áp lực, vị trí mũi khoan và trạng thái hoạt động của máy. GUI cũng nên cho phép người vận hành dễ dàng thiết lập các thông số, điều khiển chuyển động và thực hiện các thao tác khác. Ngoài ra, GUI cũng nên cung cấp các chức năng cảnh báo và báo lỗi để giúp người vận hành phát hiện và xử lý các sự cố kịp thời. Tính trực quan và dễ sử dụng là hai yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế GUI cho hệ thống điều khiển máy khoan PCB. Việc thiết kế GUI thân thiện sẽ giúp giảm thiểu lỗi do con người gây ra và tăng hiệu quả vận hành máy.

IV. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Chế Tạo Máy Khoan Mạch In

Nghiên cứu và chế tạo máy khoan mạch in tự động mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn và kết quả đáng khích lệ. Máy khoan tự động giúp tăng năng suất, giảm sai sót và cải thiện chất lượng mạch in. Máy cũng giúp giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh cho các doanh nghiệp sản xuất điện tử. Theo báo cáo từ Đại học Công nghiệp TP.HCM, việc sử dụng máy khoan mạch in tự động giúp giảm thời gian sản xuất lên đến 40% so với phương pháp thủ công. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, máy khoan tự động cũng giúp giảm thiểu các lỗi liên quan đến vị trí và kích thước lỗ khoan, đảm bảo chất lượng mạch in. Năng suất tăng và chi phí giảm là hai kết quả quan trọng của việc ứng dụng máy khoan mạch in tự động. Nghiên cứu và phát triển máy khoan mạch in tự động cũng góp phần nâng cao trình độ khoa học kỹ thuật và khả năng sáng tạo của các kỹ sư và nhà khoa học Việt Nam. Việc chế tạo máy khoan tự động đòi hỏi sự kết hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau, từ điện tử, cơ khí đến lập trình. Nâng cao trình độ và khả năng sáng tạo là những kết quả gián tiếp nhưng không kém phần quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển máy khoan mạch in tự động.

4.1. So Sánh Hiệu Quả Giữa Máy Khoan Tự Động Và Phương Pháp Thủ Công

Việc so sánh hiệu quả giữa máy khoan tự động và phương pháp thủ công cho thấy rõ những ưu điểm vượt trội của máy tự động. Máy khoan tự động có thể khoan hàng nghìn lỗ trên một bo mạch in trong thời gian ngắn, trong khi phương pháp thủ công mất nhiều thời gian và công sức hơn. Độ chính xác của máy khoan tự động cũng cao hơn nhiều so với phương pháp thủ công. Sai số vị trí lỗ khoan khi sử dụng máy tự động thường nhỏ hơn 0.05mm, trong khi sai số này có thể lên đến 0.5mm khi khoan thủ công. Chất lượng lỗ khoan cũng tốt hơn khi sử dụng máy tự động. Lỗ khoan có kích thước đồng đều, bề mặt nhẵn mịn và không bị ba via. Ngoài ra, máy khoan tự động có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không bị mỏi tay hay giảm độ tập trung, giúp tăng năng suất và giảm thiểu lỗi do con người gây ra. Độ chính xác cao và năng suất vượt trội là những yếu tố then chốt khiến máy khoan tự động trở thành lựa chọn ưu việt so với phương pháp thủ công.

4.2. Phân Tích Chi Phí Lợi Ích Khi Đầu Tư Vào Máy Khoan Mạch In Tự Động

Việc đầu tư vào máy khoan mạch in tự động đòi hỏi một khoản chi phí ban đầu đáng kể, bao gồm chi phí mua máy, lắp đặt, đào tạo và bảo trì. Tuy nhiên, việc đầu tư này sẽ mang lại nhiều lợi ích trong dài hạn. Máy khoan tự động giúp tăng năng suất, giảm sai sót và cải thiện chất lượng mạch in. Máy cũng giúp giảm chi phí nhân công và vật tư. Ngoài ra, máy khoan tự động có thể xử lý các vật liệu mạch in khác nhau, mở rộng khả năng sản xuất và đáp ứng nhu cầu thị trường. Việc phân tích chi phí và lợi ích cho thấy rằng việc đầu tư vào máy khoan mạch in tự động là một quyết định kinh tế hợp lý cho các doanh nghiệp sản xuất điện tử. Giảm chi phí nhân công và tăng khả năng sản xuất là những lợi ích quan trọng của việc đầu tư vào máy khoan mạch in tự động. Việc cân nhắc kỹ lưỡng các chi phí và lợi ích sẽ giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định đầu tư đúng đắn và hiệu quả.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Máy Khoan Mạch In Tự Động

Máy khoan mạch in tự động đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử. Việc thiết kế, chế tạo và ứng dụng máy khoan tự động mang lại nhiều lợi ích, từ tăng năng suất đến cải thiện chất lượng và giảm chi phí. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua, đặc biệt là về độ chính xác, độ ổn định và chi phí sản xuất. Trong tương lai, máy khoan mạch in tự động sẽ tiếp tục được cải tiến và phát triển để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp điện tử. Các hướng phát triển chính bao gồm sử dụng công nghệ CNC tiên tiến hơn, tích hợp các cảm biến thông minh, áp dụng các phương pháp điều khiển tối ưu và sử dụng các vật liệu mới. CNC tiên tiến và cảm biến thông minh là hai yếu tố quan trọng trong hướng phát triển của máy khoan mạch in tự động. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển sẽ giúp Việt Nam nâng cao năng lực sản xuất điện tử và cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

5.1. Công Nghệ CNC Tiên Tiến Ứng Dụng Trong Máy Khoan PCB Tương Lai

Công nghệ CNC (Computer Numerical Control) là nền tảng của máy khoan mạch in tự động. Trong tương lai, công nghệ CNC sẽ tiếp tục được cải tiến và phát triển để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tốc độ và khả năng xử lý các vật liệu mới. Các công nghệ CNC tiên tiến như điều khiển theo thời gian thực, bù trừ sai số tự động và tích hợp các cảm biến thông minh sẽ giúp máy khoan PCB hoạt động một cách chính xác, ổn định và hiệu quả. Điều khiển theo thời gian thực và bù trừ sai số tự động là hai công nghệ CNC quan trọng trong máy khoan PCB tương lai. Việc áp dụng các công nghệ này sẽ giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và độ chính xác của máy khoan.

5.2. Vật Liệu Mới Tác Động Đến Thiết Kế Mũi Khoan Quy Trình Khoan

Sự phát triển của vật liệu mạch in mới đặt ra những thách thức mới cho thiết kế mũi khoan và quy trình khoan. Các vật liệu mới như composite, gốm và polymer có độ cứng, độ bền và khả năng chịu nhiệt khác nhau, đòi hỏi các mũi khoan và quy trình khoan phải được điều chỉnh để phù hợp. Mũi khoan cần phải được thiết kế với hình dạng, góc cắt và vật liệu phù hợp để đảm bảo chất lượng lỗ khoan. Quy trình khoan cần phải được tối ưu hóa về tốc độ, áp lực và các thông số khác để tránh làm hỏng vật liệu. Hình dạng mũi khoan và tốc độ khoan là hai yếu tố quan trọng cần xem xét khi xử lý các vật liệu mạch in mới. Việc nghiên cứu và phát triển các mũi khoan và quy trình khoan mới sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của máy khoan mạch in tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƢƠNG 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 HỌC CẤP TRƢỜNG PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tên đề tài: Chế tạo máy khoan mạch in tự động Mã số đề tài: I82.Đ05 Chủ nhiệm đề tài: Trần Văn Hƣng Đơn vị thực hiện: Khoa Điện trƣờng Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh, Tháng 09 năm 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHOA HỌC 1. Họ và tên sinh viên: Trần Văn Hƣng MSSV: 14063551 2.

Tên đề tài: Chế tạo máy khoan mạch in tự động 3. Nội dung: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy khoan mạch in tự động cho phòng thực hành X14. Kết quả: Hoàn thành báo cáo và máy khoan mạch in tự động Hội đồng nghiệm thu TP.HCM, ngày tháng năm Sinh viên 1 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng NỘI DUNG GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG NGHIỆM THU ….……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… i Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .1 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪNError! Bookmark not defined. ii DANH SÁCH HÌNH VẼ .v DANH SÁCH CÁC BẢNG.

vii CHƢƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƢỚC. Khái niệm về động cơ bƣớc. Phân loại động cơ bƣớc. Động cơ bƣớc từ trở biến thiên.

Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu. Động cơ bƣớc lai. Động cơ bƣớc lƣỡng cực. Động cơ bƣớc đơn cực.

Những ƣu và nhƣợc điểm của động cơ bƣớc. Các nhƣợc điểm. So sánh động cơ bƣớc với các động cơ khác. So sánh với động cơ DC.

So sánh với động cơ Servo. Sử dụng động cơ bƣớc. Thủ tục lựa chọn động cơ bƣớc. Nhận dạng động cơ bƣớc.

Xác đinh đầu dây ra của động cơ bƣớc 6 dây.14 ii Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng 1. Điều khiển động cơ bƣớc. Nguyên lý điều khiển.15 CHƢƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ PLC MITSUBISHI. Lịch sử phát triển.

Nguyên lý hoạt động. Plc và các hệ thống điều khiển khác. Plc và điều khiển máy tính. Plc và máy tính.

Phân loại plc. Theo hãng sãn xuất. Theo số lƣợng đầu vào ra. Tập lệnh plc họ melsec fx series của mitsubishi [7].

Các thiết bị của PLC họ FX. Tập lệnh cơ bản của PLC series. Tập lệnh nâng cao của FX series .38 CHƢƠNG 3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC. Cấu trúc module điều khiển đọng cơ bƣớc TB6560.

Chức năng các khối. Sơ đồ ghép nối với các mạch điều khiển. Hƣớng dẫn sử dụng module TB6560 .45 iii Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng 3. Hƣớng dẫn sử dụng.46 CHƢƠNG 4 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH.

Giới thiệu mô hình. Mục đích của mô hình. Sơ đồ khối hoạt động của mô hình. Lƣu đồ chƣơng trình PLC.

Lệnh viết chƣơng trình cho động cơ bƣớc. Một số lệnh viết chƣơng trình .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 iv Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. 1: Một số mẫu động cơ bƣớc trong thực tế. 2: các bộ phận cấu thành nên động cơ bƣớc.

3: Động cơ bƣớc từ trở. 4: Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu. 5 Động cơ bƣớc lai. 6: Sơ đồ quấn dây lƣỡng cực.

7: Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý. 8: Sơ đồ quấn dây đơn cực. 9: Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý. 10: Ký hiệu động cơ bƣớc đa năng trên sơ đồ nguyên lý.

11: Một mẫu nhãn của hãng Vexta. 12: Mô phỏng cách đấu dây bên trong các động cơ bƣớc. 13: động cơ bƣớc 6 dây. 14: Xác đinh dây chung.

15: Trình tự kích thích cho các kiểu lái khác nhau. 1: Sơ đồ ứng dụng PLC. 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động. 3: PLC S7 – 200 của hãng Seamens.

4: PLC S7 – 300 của hãng Seamens. 5: PLC S7 – 1200 của hãng Seamens. 6: PLC FX3S – 14MT của hãng Mitsubishi. 7: PLC Mitsubishi FX 3U 34MT/ESS.

8 PLC dòng Alpha. 9 PLX dòng FX0S. 10: PLC dòng FX0N. 13: Lệnh Load và Load Inverse.

15: Lệnh AND và ANI .33 v Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng Hình 2. 16: Lệnh OR và ORI. 17: Lệnh LDP và LDF. 18: Lệnh ANP và ANF.

19: Lệnh ORP và ORF. 20: Lệnh SET và RST. 21: Chƣơng trình ví dụ. 22: Lệnh TIMER, COUNTER.

23: Hoạt động của bộ định thì và bộ đếm. 27: Lệnh so sánh. 28: Lệnh so sánh vùng. 1: Driver step motor TB6560 V2.

2: sơ đồ khối module TB6560. 3: Sơ đồ ghép nối với module TB6560. 4: sơ đồ điều khiển module TB6560. 3: Lƣu đồ chƣơng trình PLC .54 vi Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.

1: Các góc bƣớc tiêu biểu của các loại động cơ bƣớc. 2: So sánh giữa động cơ bƣớc và động cơ Servo. 3: Thủ tục chọn động cơ bƣớc. 4: Quan hệ giữa số đầu dây ra và loại động cơ.

1: điều chỉnh dòng ra module TB6560. 2: điều khiển nữa bƣớc, vi bƣớc module TB6560 .47 vii Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng CHƢƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ BƢỚC 1. Khái niệm về động cơ bƣớc Động cơ bƣớc là một thiết bị cơ điện chuyển đổi các xung điện thành những chuyển động cơ học rời rạc. Trục của động cơ bƣớc quay những bƣớc tăng rời rạc khi các xung điện điều khiển đƣợc áp đến nó theo một trình tự hợp lí.

Sự quay của các động cơ liên hệ trực tiếp với các xung đƣợc áp vào. Trình tự của các xung áp vào quan hệ trực tiếp với hƣớng quay của trục động cơ. Tốc độ quay của trục động cơ quan hệ trực tiếp với tần số các xung vào và chiều dài vòng quay thì liên hệ trực tiếp với số lƣợng các xung đƣợc áp vào. Động Bộ lái cơ bƣớc Dây ra từ động cơ Hình 1.

1: Một số mẫu động cơ bước trong thực tế Ứng dụng đầu tiên của động cơ bƣớc là vào năm 1935. Các mô hình động cơ bƣớc trƣớc đây có hiệu suất kém và không hiệu quả lắm. Các động cơ bƣớc ngày nay đã đƣợc cải tiến rất nhiều và có thể đƣợc tìm thấy trong các thiết bị ngoại vi máy tính, các robot, các máy ghi biểu đồ, các máy vẽ x-y, các máy bơm, các đồng hồ, các bàn vẽ, các van, các máy công cụ, các thiết bị y khoa, các thiết bị ôtô, các máy bán hàng nhỏ, và các máy quét, … 1 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng 1. Phân loại động cơ bƣớc Động cơ bƣớc có thể đƣợc phân loại dựa theo cấu trúc hoặc cách quấn các cuộn dây trên stator.

 Dựa theo Cấu trúc rotor, động cơ bƣớc đƣợc chia thành 3 loại: - Động cơ bƣớc từ trở biến thiên - Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu - Động cơ bƣớc lai.  Dựa theo cách quấn dây trên stator, động cơ bƣớc đƣợc chia thành 2 loại: - Động cơ bƣớc đơn cực. - Động cơ bƣớc lƣỡng cực. 2: các bộ phận cấu thành nên động cơ bước.

Động cơ bƣớc từ trở biến thiên Các động cơ bƣớc từ trở biến thiên có rotor bằng thép mềm, rotor quay khi các răng trên rotor bị hút bởi các răng điện từ trên stator. Các rotor bằng thép có quán tính nhỏ hơn các loại khác. Điều này cho phép nó đáp ứng nhanh hơn. Tuy nhiên, vì rotor không có từ tính nên không có lực từ dƣ khi động cơ không còn đƣợc cấp điện và rotor 2 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng có thể quay tự do.

Thông thƣờng, các góc bƣớc của các động cơ bƣớc từ trở biến thiên là 7,5o hoặc 15o. 3: Động cơ bước từ trở. Động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu Các động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu chứa rotor nam châm vĩnh cửu có mô men duy trì khi động cơ không còn đƣợc cấp điện. Mỗi răng nam châm vĩnh cửu đƣợc định hƣớng theo trục với các cực nam và bắc thay đổi.

3 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng Hình 1. 4: Động cơ bước nam châm vĩnh cửu. Một số động cơ bƣớc có các nam châm đƣợc chèn vào stator để cải thiện trƣờng điện từ và cung cấp mô men cao hơn. Các nam châm đƣợc làm bằng hợp kim (gồm nhôm, nickel, và cobalt) hoặc các chất thuộc đất hiếm (samarium-cobalt).

Các động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu đòi hỏi công suất vận hành nhỏ hơn các loại khác. Chúng cũng có đặc tính chống rung đáp ứng tốt hơn. Các góc bƣớc có thể đƣợc tìm thấy trên toàn phạm vi các góc chuẩn, bao gồm 1,8o; 7,5o, 30o; 45o; và 90o. Động cơ bƣớc lai Các động cơ bƣớc lai kết hợp các đặc điểm rotor của động cơ bƣớc từ trở biến thiên và động cơ nam châm vĩnh cửu.

Một nam châm vĩnh cửu nhỏ hơn đƣợc bọc xung quanh trục động cơ. Nó khác với động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu ở chổ có một đầu rotor là cực bắc còn đầu rotor đối diện là cực nam. Răng rotor đƣợc cắt thành hai chén lõi thép đƣợc gắn chặt trên mỗi đầu. Động cơ bƣớc lai chỉ sử dụng phƣơng pháp cấu tạo thứ hai.

Các động cơ bƣớc lai có nhiều răng hơn và có mô men lớn hơn. Các góc bƣớc tiêu biểu là 0,9o và 1,8o. 4 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng Hình 1. 5 Động cơ bước lai Ngày nay, các động cơ bƣớc đƣợc sử dụng rộng rãi là động cơ bƣớc nam châm vĩnh cửu và động cơ bƣớc lai, với góc bƣớc 1,8o.

Độ chính xác của hầu hết các động cơ bƣớc là 3% góc bƣớc (bất chấp số bƣớc trên vòng); thế thì, độ chính xác đƣợc cải thiện nhờ vào các góc bƣớc nhỏ hơn. Loại động cơ bƣớc Góc bƣớc tiêu biểu Từ trở biến thiên 7,5o; 15o Nam châm vĩnh cửu 1,8o; 7,5o; 15o; 30o; 45o; 90o Lai 0,9o; 1,8o Bảng 1. 1: Các góc bước tiêu biểu của các loại động cơ bước 1. Động cơ bƣớc lƣỡng cực Mỗi pha chứa một cuộn dây duy nhất.

Bằng cách đảo dòng điện trong các cuộn dây, cực tính điện từ cũng bị đảo. 5 Báo cáo chi tiết đề tài khoa học Trần Văn Hƣng Hình 1.