สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล MECHANICAL...
Transcript of สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล MECHANICAL...
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 1
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laborator
ปฏิบัติการท่ี 3
เคร่ืองจักรควบคุมเชิงตัวเลขดวยคอมพิวเตอรขนาดเล็ก
(Mini CNC)
1. วัตถุประสงค
1.1เพ่ือศึกษาพ้ืนฐานการเขียนโปรแกรม CAD/CAM และเชื่อมตอระหวางคอมพิวเตอรกับเคร่ือง
Mini CNC
1.2 เพ่ือใหทราบถึงการสรางชิ้นงานเบ้ืองตนจากเคร่ือง Mini CNC
2. กลาวนํา
ในปจจุบันกระบวนการผลิตมีการนําเทคโนโลยีสมัยใหมเขามาใชงาน เพ่ือพัฒนาคุณภาพ
มาตรฐาน คาใชจาย ดานแรงงาน วัตถุดิบ และประหยัดเวลาในการผลิต ท่ีประกอบดวยเคร่ืองจักร
อัตโนมัติตางๆ ท่ีเรียกวา CNC มาใชงาน
เปนเคร่ืองจักรควบคุมดวยระบบคอมพิวเตอร ทําใหสามารถจัดการขอมูลและประมวลผลขอมูล
เพ่ือนําผลลัพธท่ีไดไปควบคุมการทํางานของเคร่ืองจักร
รูปท่ี 1 องคประกอบเคร่ือง CNC
M code และ G code คือ โปรแกรม ควบคุมเคร่ืองCNC โดยท่ี M code ใชควบคุมการ
ทํางานเคร่ืองจักร เชนการ เปดปด เคร่ือง เปลี่ยน Cutting Tool เปนตน สวน G code ใชควบคุมการ
ทํางานของใชควบคุมทิศทางการทํางาน Cutting Tool
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 2
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
3. ระบบ Control เคร่ือง Mini CNC และอุปกรณในการขับเคลื่อน Mini CNC
รูปท่ี 2 เคร่ือง Mini CNC ที่มา: http://www.cmprice.com/market/category_detail.php?cate_id=229904225
อุปกรณในการขับเคลื่อน Mini CNC
-Computer และ โปรแกรม Mach3
-Generated signal Board
-Stepper motor
-Driver Board
-Spindle
รูปท่ี 3 ระบบ Control เคร่ือง Mini CNC และสวนประกอบ
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 3
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
จากรูปท่ี3 เคร่ือง Mini CNC ดวยคอมพิวเตอร ผานโปรแกรม Mach3 ทําหนาท่ี ควบคุมการ
ทํางานของMotor ท้ังหมดของเคร่ือง ท้ังแบบการควบแบบ Manualและแบบอัตโนมัติ ซึ่งแบบอัตโนมัติ
น้ันตองใช M code และ G code โดยเชื่อมตอกับ Generated signal Board และ มีsignalจาก
โปรแกรม Mach3 ซึ่งจะมีการควบคุม 2 สวนดวยกัน ในสวนแรกจะทําการควบคุมความเร็วรอบของ
spindleและอีกสวนหน่ึงก็จะควบคุม stepper motor 3ตัว โดยทํางาน Generated signal Board
ตองทําการสราง Step-pulse frequency สงไปยัง Driver Board เพ่ือขับเคลื่อนตอไป
4.โปรแกรม ArtCAMPro9
โปรแกรม ArtCAMPro9เปนโปรแกรมCAD/CAM ท่ีใชงานการวาดภาพและสรางTool path
และแปลงเปน Mcode/Gcode เพ่ือนําไปใชงานกับเคร่ืองCNC นอกจากน้ีโปรแกรม ArtCAMPro9ท่ีใช
งานงายเหมาะสําหรับผูเร่ิมตน และยังมีราคาไมแพงสามารถจัดหามาใชงานได จึงเปนท่ีนิยมใชงาน
ในการนําโปรแกรม ArtCAMPro9 ในคร้ังน้ีเราจะนํามาใชงานเปน CAM โดยท่ีจะทําการวาดรูป
จากโปรแกรมSolid work ซึ่งเปนแกรมCAD แลวนํามา Import มาท่ีโปรแกรม ArtCAMPro9 หลังจาก
น้ันก็สราง
Tool path และแปลงเปน Mcode/Gcode โดยสรางเปน file *.cnc เพ่ือนําไปควบเคร่ืองจักรCNC
ตอไป
รูปท่ี 4 โปรแกรม ArtCAMPro9
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 4
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
5.โปรแกรม Mach3
โปรแกรม Mach3 เปนโปรแกรมสําหรับ ทําใหคอมพิวเตอรpcหรือLaptop ควบคุมเคร่ืองจักร
CNCได รองรับ Mcode/Gcode ซึ่งสามารถขับเคลื่อนไดสูงสุด 6 แกนพรอมกัน นอกจากน้ีโปรแกรม
Mach3มีแสดงจีโคดหรือทูลพาธในรูปแบบกราฟกในแบบสอง เพ่ือท่ีดูเสนทางเดิน (tool path)Cutting
Tool แบบเรียลไทมขณะท่ีเคร่ืองทํางาน ในกรณีท่ีตองหยุดงานโดยความต้ังใจหรือเกิดจากอุบัติเหตุเชน
Cutting Tool หัก สามารถยอนคําสั่ง Gcode ในชองแสดง G-code และสังเกตการณว่ิงของเสนไลไล
ของกราฟก tool path ทําใหสามารถกลับมากัดงานตําแหนงเดิมไดอยางรวดเร็ว ปจจุบันโปรแกรม
Mach3 เร่ิมเปนท่ีนิยมใชในอุตสาหกรรมขนาดยอม เพราะสามารถเพ่ิมผลผลิตและลดเวลาทํางานได โดย
ใชตนทุนนอย
รูปท่ี 5 โปรแกรม Mach3
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 5
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
6. เคร่ืองมือทดลองและอุปกรณ
- คอมพิวเตอร
- เคร่ือง Mini CNC
- โปรแกรม Mach3
- เวอรเนียร
- ไมบรรทัด Scale
- โปรแกรม ArtCAMPro9
- เหล็กฉาก
- 8.ไมโปรแทร็กเตอร
- แผนอคิลิค ขนาด 250X250X6 มม.
7. การติดต้ังโปรแกรมและปรับจูนคาพารามิเตอรมอเตอรเคร่ือง Mini CNC
7.1 ขั้นตอนการดําเนินงานการติดต้ังโปรแกรม
กอนทําการทดลองจะตองติดต้ัง โปรแกรม Mach3และ.โปรแกรม ArtCAMPro9 ใน
คอมพิวเตอรใหเสร็จเรียบรอยกอน
7.1.1. ทําการติดต้ังของ USB motion card โดยใหทําการเสียบสาย USB ตอระหวาง
คอมพิวเตอรกับ USB motion card หลอด LED ท่ีบอรดสวางขึ้นถือวาการตอสมบูรณ
7.1.2. Copy file ชื่อ USBMove.dll จากท่ีใหมาใน folder โปรแกรมติดต้ัง ไปท่ี
C:\Mach3\PlugIns
7.1.3. เปด โปรแกรม Mach3 ก็จะมี dialogue box"montion Control Hard wear
PlugIn sened "ปรากฏขึ้น แลวทําการคลิกเลือก Xulifeng-Mach3- USB-Motion-Card ดังรูป
รูปท่ี6 dialogue box"montion Control Hard wear PlugIn sened "
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 6
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
7.1.4. กําหนดแกนท่ีตองการควบคุม ใหเลือก x,y,z ดังรูป
รูปท่ี7 dialogue box"Port and pin"
7.2 การดําเนินการปรับจูนระยะทางตามแนวแกน x,y,z
ทําการเปดโปรแกรม Mach3แลวดําเนินการ ดังน้ี
7.2.1. ขั้นตอนการดําเนินการปรับจูนระยะทาง ตามแนวแกน X
- ปรับ Table ไปดานซายสุด นําไมบรรทัด Scale วางตามแนวขวาง
และใหตําแหนง 0 ตรงกับ ดอก cutter ดังรูป
รูปท่ี8 ต้ังตําแหนง cutter ใหตรงศูนย
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 7
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน X
รูปท่ี9 การเลือกต้ังคาแกนX
- ปอนคาระยะทางเปน 50mm แลว กด ok
รูปท่ี10 ปอนคาระยะทางเปน 50mm
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 8
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนxแลวหยุด หลังจากน้ันใหอานคา
ระยะทาง
รูป11 ตําแหนงท่ีTableและใหทําการอานคา
- ทําการปอนคาท่ีอานไดลงในมีdialogueboxปรากฏขึ้นแลวกด Ok
รูปท่ี12 dialogue box ใหใสคาท่ีอานได
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 9
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- ไปท่ี config=>motor tuning=> ลงในมี dialogue boxปรากฏขึ้น
ใหอานคาSteps per แลวบันทึกผลลงในตาราง
รูปท่ี13 dialogue box แสดงคาเพ่ือไปบันทึกผลตาราง
-ใหทําซ้ําตามขั้นตอนท้ังหมดอีก 2 คร้ังบันทึกผลในตาราง
7.2.2.ขั้นตอนการดําเนินการระยะทาง ตามแนวแกน Y
- ปรับ Table ไปดานหนาสุด นําไมบรรทัด Scale วางตามแนวยาวและ
ใหตําแหนง 0 ตรงกับ ดอก cutter ดังรูป
รูปท่ี14 การต้ังตําแหนงเร่ิมตนเพ่ือปรับจูนระยะทาง ตามแนวแกน Y
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 10
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
-เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน Y
รูปท่ี15 การเลือกต้ังคาแกนY
-ปอนคาระยะทางเปน 50mm แลว กด ok
รูปท่ี16 ปอนคาระยะทางเปน 50mm
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 11
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
-ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนYแลวหยุดหลังจากน้ันใหอานคา
ระยะทาง
รูป17 ตําแหนงท่ีTableและใหทําการอานคา
-ทําการปอนคาท่ีอานได ลงในมี dialogue boxปรากฏขึ้น แลวกด Ok
รูปท่ี18 dialogue box ใหใสคาท่ีอานได
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 12
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- ไปท่ี config=>motor tuning=> มี dialogue boxปรากฏขึ้น=>
เลือกแกน y อานคาSteps per แลวบันทึกผลลงในตาราง
รูปท่ี19 dialogue box แสดงคาเพ่ือไปบันทึกผลตาราง
- ใหทําซ้ําตามขั้นตอนท้ังหมดอีก 2 คร้ังบันทึกผลในตาราง
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 13
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
7.2.3 ขั้นตอนการดําเนินการระยะทางระยะทางตามแนวแกน Z
-ใหถอดดอกกัดออกจากหัวจับ วางBearingไวก่ึงกลาง Tableหลังจาก
น้ัน เคลื่อน Table ใหหัวจับมาตรงตําแหนงก่ึงกลาง Bearing สุดทายเคลื่อนหัวจับลงมาใหสุด
และตรงกับBearing พอดี
-ติดดอกกัด ขนาด 1.0 mm ท่ี ฐาน Spindle
-วางเหล็กฉากท่ี Table ติดไมโปรแทร็กเตอรใหตําแหนงศูนยตรงกับ
ดอกกัด ขนาด 1.0 mm ดังรูป
รูปท่ี20 การต้ังตําแหนงเร่ิมตนเพ่ือ Calibration ระยะทาง ตามแนวแกน Z
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 14
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน Z
รูปท่ี21 การเลือกต้ังคาแกนY
-ปอนคาระยะทางเปน 30 mm แลว กด ok
รูปท่ี22 การเลือกต้ังคาแกนY
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 15
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนZแลวหยุดหลังจากน้ันให
อานคาระยะทาง
รูป23 ตําแหนงท่ีTableและใหทําการอานคา
- ทําการปอนคาท่ีอานได ลงในมี dialogue boxปรากฏขึ้น
แลวกด Ok
รูปท่ี24 dialogue box ใหใสคาท่ีอานได
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 16
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
- ไปท่ี config=>motor tuning=> มี dialogue boxปรากฏ
ขึ้น=>เลือกแกน Z อานคาSteps per แลวบันทึกผลลงในตาราง
รูปท่ี25 dialogue box แสดงคาเพ่ือไปบันทึกผลตาราง
- ใหทําซ้ําตามขั้นตอนท้ังหมดอีก 2 คร้ังบันทึกผลในตาราง
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 17
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
ตารางท่ี1บันทึกผลการปรับจูน
Stepper
motor
ผลการทดลอง คาพารามิเตอรจาก
โปรแกรม
เลือกคาที่เหมาะสม
ทดลอง
คร้ังที่
ระยะทาง วัดได คาที่แตกตาง
แกนX คร้ังที่1 50(mm)
คร้ังที่2 50(mm)
คร้ังที่3 50(mm)
แกนY คร้ังที่1 50(mm)
คร้ังที่2 50(mm)
คร้ังที่3 50(mm)
แกนZ คร้ังที่1 30(mm)
คร้ังที่2 30(mm)
คร้ังที่3 30(mm)
หมายเหตุ (ใหเลือกคาท่ีเหมาะ จากขอมูลท่ีได วาเปนคาใด)
(จากใหเลือกคาท่ีเหมาะสม จงใหเหตุผลในการตัดสินใจในการเลือก ใหตอบในรายงาน)
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 18
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
8. การทดลอง สรางชิ้นงานเพ่ือตรวจสอบการทํางานเคร่ืองMini CNC
8.1. เคร่ืองมือทดลอง
- คอมพิวเตอร
- เคร่ือง Mini CNC
- โปรแกรม Mach3
- โปรแกรม ArtCAMPro9
- เวอรเนียร
- โปรแกรม Solid work
- แผนอคิลิค ขนาด 250X250X6 มม.
8.2. ขั้นตอนการทดลอง
8.2.1. ใหทําการวาดรูปชิ้นงาน ตามท่ีกําหนดให ดวยโปรแกรม Solid work (แบบงานอยู
ภาคผนวกทายเอกสาร) โดยใหไปเขียนมาลวงหนากอนเขาเรียน
รูปท่ี 26 รูปรางชิ้นงานท่ีกําหนดใหวาด
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 19
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
8.2.2 ใหทําการsave as fileท่ีวาดตามขอท่ี ใหเปน เปนนามสกุล *.DWG
>>File>save as>เลือก file เปนนามสกุล *.DWG
รูปท่ี 27 รูปรางชิ้นงานท่ีกําหนดใหวาด
8.2.3เมื่อได file เปนนามสกุล *.DWG แลว ทําการ Impart เขาไปใน
โปรแกรม ArtCAMpro9 แลวทําการสราง เสนทางการเดินของ Cutting tool(Tool
path) และ save as Tool path ใหเปน file นามสกุล*.cnc ขั้นตอนการ Tool path.
ปฏิบัติตามตัวอยางในคูมือการทํา Tool path ซึ่ง file นามสกุล*.cnc ท่ีไดน้ันจะเปน
file ท่ีมี M code และ G code อยูภายใน พรอมท่ีนําไปโหลด ลงใน โปรแกรม
Mach3ดังตัวอยาง
รูปท่ี28 แสดงMcoad/Gcode
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 20
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
8.2.4. ทําการจับยึดชิ้นงานบนแทนเคร่ือง ใหเรียบรอย
8.2.5. เปดโปรแกรม Mach3 แลวกําหนดจุดเร่ิมตนโปรแกรม หลังจาก
น้ันSetting คาตําแหนง Cutting Tool กําหนดให X,YและZ ใหเปน 0 ท้ังหมด
รูปท่ี 29 การกําหนดให X,YและZใหเปนศูนย
8.2.6 โหลดโปรแกรม file นามสกุล*.cnc ไปท่ี โปรแกรม Mach3
รูปท่ี30 การLOAD Mcoad/Gcode
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 21
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
8.2.7. เดินเคร่ืองตัดชิ้นงาน จนเสร็จ นําชิ้นงานออก และตรวจวัดชิ้นงาน
บันทึกผลการวัดในตาราง
8.2.8. บันทึกผลการทดลอง
รูปท่ี31แสดงตําแหนงการตรวจวัดขนาด(1)
รูปท่ี32แสดงตําแหนงการตรวจวัดขนาด(2)
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล
MECHANICAL ENG INEER ING
สํานักวศิวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หนา 22
Basic Electronic for Control System System & Control
Engineering Laboratory
8.2.9.ตารางท่ี2บันทึกผลการทดลอง
จุดตรวจวัด รายละเอียด คาวัดได
(mm)
คาแตกตางจาก
DWG
A วัดระยะความกวางชิ้นงาน
B วัดระยะความยาวชิ้นงาน
C วัดระยะความยาวรองสี่เหลีย่ม
D วัดระยะความยาวรองสี่เหลีย่ม
E วัดคารัศมีสวนโคง
F วัดความกวางของชองเจาะ
G วัดคารัศมีสวนโคง
H วัดเสนผานศูนยกลางวงกลม
I วัดเสนผานศูนยกลางวงกลม
J วัดระยะหางระหวางเสนโคง
K วัดระยะหางระหวางเสนโคง
L วัดคารัศมีสวนโคง
M วัดคาองศา
N วัดความกวางรองเจาะ
8.2.10สรุปผลการปฏิบัติงาน
........................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................................