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





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






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






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






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 "






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






- เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน X

รูปท่ี9 การเลือกต้ังคาแกนX

- ปอนคาระยะทางเปน 50mm แลว กด ok

รูปท่ี10 ปอนคาระยะทางเปน 50mm






- ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนxแลวหยุด หลังจากน้ันใหอานคา

ระยะทาง

รูป11 ตําแหนงท่ีTableและใหทําการอานคา

- ทําการปอนคาท่ีอานไดลงในมีdialogueboxปรากฏขึ้นแลวกด Ok

รูปท่ี12 dialogue box ใหใสคาท่ีอานได






- 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






-เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน Y

รูปท่ี15 การเลือกต้ังคาแกนY

-ปอนคาระยะทางเปน 50mm แลว กด ok

รูปท่ี16 ปอนคาระยะทางเปน 50mm






-ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนYแลวหยุดหลังจากน้ันใหอานคา

ระยะทาง


-ทําการปอนคาท่ีอานได ลงในมี dialogue boxปรากฏขึ้น แลวกด Ok







- ไปท่ี config=>motor tuning=> มี dialogue boxปรากฏขึ้น=>

เลือกแกน y อานคาSteps per แลวบันทึกผลลงในตาราง


- ใหทําซ้ําตามขั้นตอนท้ังหมดอีก 2 คร้ังบันทึกผลในตาราง






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






- เปด โปรแกรม Mach3 เลือกแกน Z


-ปอนคาระยะทางเปน 30 mm แลว กด ok







- ชุดSpindleจะเคลื่อนท่ีตามแนวแกนZแลวหยุดหลังจากน้ันให

อานคาระยะทาง


- ทําการปอนคาท่ีอานได ลงในมี dialogue boxปรากฏขึ้น

แลวกด Ok







- ไปท่ี config=>motor tuning=> มี dialogue boxปรากฏ

ขึ้น=>เลือกแกน Z อานคาSteps per แลวบันทึกผลลงในตาราง


- ใหทําซ้ําตามขั้นตอนท้ังหมดอีก 2 คร้ังบันทึกผลในตาราง






ตารางท่ี1บันทึกผลการปรับจูน

Stepper

motor

ผลการทดลอง คาพารามิเตอรจาก

โปรแกรม

เลือกคาที่เหมาะสม

ทดลอง

คร้ังที่

ระยะทาง วัดได คาที่แตกตาง

แกนX คร้ังที่1 50(mm)

คร้ังที่2 50(mm)


แกนY คร้ังที่1 50(mm)



แกนZ คร้ังที่1 30(mm)



หมายเหตุ (ใหเลือกคาท่ีเหมาะ จากขอมูลท่ีได วาเปนคาใด)

(จากใหเลือกคาท่ีเหมาะสม จงใหเหตุผลในการตัดสินใจในการเลือก ใหตอบในรายงาน)






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






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






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






8.2.7. เดินเคร่ืองตัดชิ้นงาน จนเสร็จ นําชิ้นงานออก และตรวจวัดชิ้นงาน

บันทึกผลการวัดในตาราง

8.2.8. บันทึกผลการทดลอง

รูปท่ี31แสดงตําแหนงการตรวจวัดขนาด(1)

รูปท่ี32แสดงตําแหนงการตรวจวัดขนาด(2)






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

........................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

.....................................................................................................................................................................

สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล mechanical...

Documents