Thiết kế bộ điều khiển CNC mini 2 trục tại HCMUTE

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Mục tiêu đề tài

1.2. Giới hạn đề tài

1.3. Phương pháp nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Ưu điểm hệ thống

2.2. Nhược điểm hệ thống

2.3. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống và một số ứng dụng

2.4. Các thành phần cơ bản của hệ thống NC

2.5. Điều khiển bằng tay

2.6. Điều khiển bằng máy

3. CHƯƠNG III: KỸ THUẬT GHÉP NỐI MÁY TÍNH

3.1. Cổng nối tiếp (serial Port hay COM port)

3.2. Nhược điểm

3.3. Giao tiếp qua Slot Card

3.4. Cổng song song (LPT port hay parallel port)

4. CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY CNC

4.1. Chọn cơ cấu dẫn động

4.1.1. Động cơ dẫn động các trục tọa độ

4.1.2. Động cơ một chiều (DC motor)

4.1.3. Giới thiệu về động cơ bước

4.1.3.1. Giới thiệu chung

4.1.3.2. Phân loại cấu tạo và nguyên lí hoạt động

4.1.4. Động cơ biến trở từ

4.1.5. Động cơ bước đơn cực

4.1.6. Các thông số chủ yếu của động cơ bước

4.1.7. Tính và chọn công suất động cơ điện

4.2. Lựa chọn phương án di chuyển của các trục

4.2.1. Phương án phôi cố định

4.2.2. Phương án phôi di chuyển trên trục Y, dụng cụ gia công di chuyển theo trục X

4.3. Lựa chọn cơ cấu truyền động

4.3.1. Vít me đai ốc

4.3.2. Vít me đai ốc thường

4.3.3. Vít me đai ốc bi

4.3.4. Phương án dùng đai

4.4. Các linh kiện chính trong các board mạch

4.4.1. KIT Launchpad Tiva C

6. CHƯƠNG VI: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

6.1. Giới thiệu về phần mềm Mach3

6.2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Mach3 Mill

6.2.1. Các yêu cầu của Mach3

6.2.2. Giao diện và một số chức năng của Mach3

6.2.3. Trang Program Run (Alt-1)

6.2.4. Trang MDI Alt2 (Manual Data Input)

6.2.5. Cách sử dụng các Mode trong Mach3

6.2.6. Tín hiệu truyền từ Mach3 ra cổng LPT

6.2.7. Cách chuyển đổi file Autocad sang G-code

6.2.8. Làm việc trong Autocad

6.2.9. Làm việc trong Mach3

6.2.10. Code MACH3 MILL

7. CHƯƠNG VII: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

7.1. Kết quả mô hình bộ điều khiển máy CNC

7.2. Kết quả giám sát và điều khiển trên máy tính

8. CHƯƠNG VIII: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

8.1. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Thiết kế bộ điều khiển CNC mini 2 trục tại HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục tại HCMUTE tập trung vào việc thiết kế và xây dựng một hệ thống điều khiển số máy công cụ CNC mini hai trục. Đồ án này là một ví dụ điển hình về sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và thực hành trong lĩnh vực điều khiển tự động hóa, đặc biệt là trong ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa tại HCMUTE. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống có độ chính xác cao, hoạt động ổn định, và có thể giám sát từ xa. Đồ án sử dụng Arduino CNC như một nền tảng điều khiển, kết hợp với phần mềm điều khiển CNC (ví dụ Mach3) để thực hiện các thao tác gia công. Các thành phần chính bao gồm mạch điều khiển động cơ, driver động cơ bước, và cảm biến CNC để đảm bảo độ chính xác. Thiết kế mạch điện tử, cụ thể là thiết kế PCB CNC, là một phần quan trọng của đồ án. Lập trình CNC, bao gồm việc sử dụng G-code CNC, cũng được đề cập chi tiết.

1.1 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu của đồ án là thiết kế bộ điều khiển CNC mini hai trục hoạt động chính xác và ổn định. Đồ án hướng đến việc xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh, bao gồm phần cứng và phần mềm. Phần cứng tập trung vào thiết kế mạch điều khiển động cơ sử dụng động cơ bước và driver động cơ bước. Mạch điều khiển động cơ được thiết kế để đảm bảo độ chính xác cao trong việc điều khiển chuyển động của hai trục. Phần mềm điều khiển CNC được sử dụng để lập trình và giám sát quá trình gia công. G-code CNC là ngôn ngữ lập trình được sử dụng trong hệ thống. Phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết kế cơ khí CNC, thiết kế điện tử nhúng, và phát triển phần mềm điều khiển. Các ứng dụng CNC được khảo sát để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Do hạn chế về thời gian và nguồn lực, đồ án tập trung vào việc điều khiển hai trục và không mở rộng ra các chức năng phức tạp hơn. Mô hình CNC được xây dựng là một mô hình đơn giản để minh họa các nguyên lý cơ bản của hệ thống điều khiển số CNC.

1.2 Phương pháp nghiên cứu

Đồ án áp dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã tham khảo tài liệu, sách vở, và các bài báo khoa học liên quan đến thiết kế bộ điều khiển CNC, động cơ bước, phần mềm điều khiển CNC, và G-code CNC. Tiếp theo, nhóm tiến hành thiết kế mạch điện tử, thiết kế PCB CNC, và lập trình phần mềm điều khiển CNC. Sau đó, nhóm tiến hành lắp ráp và thử nghiệm hệ thống. Quá trình thử nghiệm bao gồm việc kiểm tra độ chính xác, độ ổn định, và hiệu quả của hệ thống. Kết quả thử nghiệm được phân tích và đánh giá. Mô phỏng CNC được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo hệ thống thực tế. Gia công CNC được thực hiện trên mô hình để kiểm tra khả năng hoạt động của hệ thống. Nghiên cứu CNC được thực hiện một cách bài bản và khoa học, đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của kết quả.

1.3 Kết quả và ứng dụng

Đồ án đã thành công trong việc thiết kế bộ điều khiển CNC mini 2 trục. Hệ thống hoạt động ổn định và có độ chính xác cao. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra. Mạch điều khiển động cơ hoạt động hiệu quả, đảm bảo việc điều khiển chính xác động cơ bước. Phần mềm điều khiển CNC được tích hợp với hệ thống một cách trơn tru, cho phép người dùng lập trình và giám sát quá trình gia công dễ dàng. Ứng dụng thực tế CNC của hệ thống này có thể được mở rộng trong nhiều lĩnh vực, như chế tạo mô hình, gia công đồ thủ công mỹ nghệ, hoặc giáo dục. CNC giá rẻ có thể được sản xuất dựa trên thiết kế này. Tuy nhiên, do đây chỉ là một đồ án tốt nghiệp, hệ thống vẫn còn một số hạn chế về độ phức tạp và tính năng. Hướng phát triển của đồ án bao gồm việc nâng cấp hệ thống lên nhiều trục hơn và tích hợp thêm các chức năng tiên tiến hơn. Open Source CNC cũng là một hướng phát triển tiềm năng.

Đồ án thiết kế bộ điều khiển máy CNC mini 2 trục tại HCMUTE