Đồ Án Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay máy tính càng ngày càng đi sâu vào các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là các nghành khoa học và kĩ thuật thì máy tính hầu như không thể thiếu được. Nếu không có sự ra đời của bộ máy tính thì nghành khoa học kĩ thuật cũng như các nghành khác sẽ phát triển như thế nào. Thử lấy một ví dụ, người công nhân muốn thiết kế ra một chi tiết máy sử dụng các công cụ có sẵn của mình. Khi đó, anh ta phải căn cứ vào bản vẽ và tất nhiên phải có khả năng đọc bản vẽ, căn cứ vào bản vẽ để thực hiện gia công chi tiết đó trên máy gia công của mình. Anh ta cần phải biết được gia công phần nào trước, phần nào sau. Độ chính xác của chi tiết thì lại không thể tính toán được bằng các công thức mà nó chỉ phụ thuộc vào chiếc máy anh ta gia công và trình độ bậc thợ của anh ta. Như vậy ta cũng có thể thấy được chi tiết gia đời mất rất nhiều thời gian và công sức, mà kết quả đem lại lại không được cao. Nếu đem gia công 1000 chi tiết thì sẽ thấy được năng suất công việc rất thấp. Do đó sự can thiệp của máy tính vào lĩnh vực này là điều tất yếu, chiếc máy CNC đã được ra đời để giải quyết vấn đề cho người công nhân.
Đề tài này tôi chọn nghiên cứu về chiếc máy gia công tự động. Bên cạnh đó tôi cũng sẽ tiến hành cải tiến một chiếc máy gia công đa năng thành một chiếc máy gia công bán tự đông. Cuối cùng tự tay tôi sẽ thiết kế ra một mô hình máy 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. Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều thầy cô giáo cũng như bạn bè của tôi. Đặc biệt tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Tiềm đã giúp tôi rất nhiều trong việc hoàn thành đề tài này.
Trong đề tài này, nội dung được chia ra làm 3 chương, bao gồm:
Chương 1. Tìm hiểu về máy gia công tự động.
Chương 2. Thiết kế cải tiến máy gia công đa năng Micro Lathe
Chương 3. Thiết kế mô hình máy CNC loại nhỏ.
Phần nội dung đề tài tôi sẽ trình bày chi tết các nội dung đã giới thiệu ở trên.

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY GIA CÔNG TỰ ĐỘNG 4
1.1. Khái quát về điều khiển số và lịch sử phát triển của máy CNC 4
1.2. Cấu tạo của các máy NC, CNC 6
1.2.1. Phân biệt máy CNC và máy NC 6
1.2.2. Các kết cấu cơ bản về cơ khí. 6
1.3. Các động cơ sử dụng trên máy CNC 15
1.3.1. Động cơ 1 chiều 15
1.3.2. Động cơ xoay chiều 15
1.3.4. Động cơ bước 16
1.3.5. Động cơ servo 18
1.4. Cảm biến sử dụng trong máy CNC 18
1.4.1.Khái niệm chung 18
1.4.2.Phân loại 19
1.5. Lập trình 19
1.5.1. Lập trình bằng máy 20
1.5.2. Ngôn ngữ lập trình 20
1.5.3. Ngôn ngữ lập trình tự động 20
1.6. Kết luận chương 1 21
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY GIA CÔNG ĐA NĂNG MICRO LATHER 21
2.1. Cơ bản về thiết bị cần cải tiến. 22
2.2. Phân tích và cải tiến chiếc máy MICRO LATHE thành máy gia công bán tự động. 23
2.2.1. Thiết kế mạch điện phần cứng thay đổi cấp tốc độ cho trục chính bằng vi xử lý 24
2.2.2. Thiết kế mạch điều khiển vị trí ăn dao vào chi tiết 27
2.2.3. Phần thiết kế mạch cho vi xử lý 29
2.2.4. Modul giao tiếp máy tính để lập trình 31
2.2.5. phần hiển thị cho biết trạng thái đang làm việc của hệ thống. 32
2.2.6. Phần mềm lập trình trên máy tính 33
2.3. Kết luận chương 2 34
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CNC LOẠI NHỎ. 35
3.1. Tổng quan, phạm vi và chức năng của máy 35
Sơ đồ khối 35
3.2. Phân tích và đưa ra giải pháp gia công phần cơ khí cho mô hình. 38
3.2.1. Kết cấu cơ khí trục Z. 38
3.2.2. Kết cấu cơ khí trục X. 40
3.2.3. Kết cấu cơ khí trục Y. 42
3.2.4. Công tắc hành trình 43
3.2.5. Gá mạch và tản nhiệt cho IC công suất 43
3.2.6. Lắp ghép mô hình. 44
3.3. Phân tích và thiết kế mạch điện điều khiển. 45
3.3.1.Phân tích lựa chọn vi điều khiển sử dụng điều khiển mô hình 45
3.3.2. Thiết kế khối giao tiếp với máy tính thông qua cổng truyền thông đa năng USART. 53
3.3.3. Sơ đồ mạch điện cho bộ nhớ ngoài. 54
3.3.4. Sơ đồ mạch điện phần công suất điều khiển động cơ. 56
3.3.4. Sơ đồ mạch nguồn. 59
3.4. Thiết kế phần mềm 60
3.4.1. Thiết kế phần mềm cho vi điều khiển. 60
3.4.2. Thiết kế giao diện trên máy tính. 70
3.5. Chạy thử mô hình và đánh giá kết quả. 76
3.6. Kết luận chương 3 76
KẾT LUẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78