Trong ngành sản xuất nói chung và ngành cơ khí nói riêng, các loại máy gia công truyền thống đã không thể đáp ứng đầy đủ được nhu cầu ngày càng cao của con người. Đó là lý do mà các nhà khoa học đã nghiên cứu và tạo ra hệ thống CNC, tích hợp vào các loại máy CNC.
Hệ thống CNC ra đời là một bước ngoặt lớn đánh dấu sự chuyển mình trong nền công nghiệp cơ khí. Hãy cùng Máy CNC Nhập khẩu tìm hiểu về hệ thống CNC cũng như những tính năng và ứng dụng cơ bản của chúng. Nhằm giúp cho việc chọn mua máy CNC cũng như vận hành và bảo dưỡng máy tốt hơn.
1. Hệ thống CNC là gì?
CNC là viết tắt của từ Computer Numerical Control. Là thuật ngữ chỉ những hệ thống máy gia công cơ khí được điều khiển bằng máy tính. Dựa vào một chuỗi các mã lệnh bao gồm các ký tự số, chữ cái và các ký hiệu mà bộ điều khiển máy có thể hiểu được.
Trong hệ thống CNC, bộ điều khiển máy sẽ nhận các mã lệnh chỉ dẫn của người lập trình dưới dạng G-code, sau đó thông dịch và chuyển thành các xung điện hướng dẫn các động cơ máy chuyển động trong quá trình gia công.
Hệ thống CNC được ứng dụng trong việc chế tạo các loại máy CNC phục vụ cho việc gia công tạo ra các sản phẩm phục vụ cho con người. Không những giúp tự động hóa quá trình gia công, tăng độ chính xác sản phẩm. Mà còn giúp rút ngắn thời gian gia công, thúc đẩy đưa sản phẩm ra thị trường, từ đó tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.
2. Những tính năng cơ bản của hệ thống CNC trong máy CNC
- Có bộ điều khiển tích hợp trên máy. Giúp người vận hành giám sát được quá trình gia công.
- Có thể lập trình các chi tiết với kích thước theo hệ mét hoặc inch.
- Cho phép trao đổi dữ liệu theo tiêu chuẩn EIA hoặc ASCII.
- Có thể soạn thảo chương trình gia công và nhập dữ liệu bằng tay (manual data input) hoặc thông qua máy tính.
- Chức năng nội suy.
- Có thể định vị dụng cụ cắt theo hệ thống điểm hoặc đường liên tục.
- Hiệu chỉnh (bù trừ) bán kính lưỡi cắt của dao hoặc chiều dài dao.
- Lưu trữ nhiều chương trình gia công cùng lúc và có thể thay đổi chúng dễ dàng khi gia công sản phẩm mới.
- Có chứa nhiều macro và chương trình con.
- Cho phép đảo chiều các trục.
- Chẩn đoán và bảo lỗi hư hỏng, giúp đỡ cho việc vận hành máy dễ dàng hơn.
3. Cấu tạo cơ bản của hệ thống CNC và chức năng của từng bộ phận
Xét về chức năng thì hệ thống CNC bao gồm 3 bộ phận cơ bản:
- Bộ phận giao tiếp giữa người và máy MMI (Man Machine Interface).
- Phần lõi điều khiển số NCK (Numerical Control Kernel).
- Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Control).
3.1. MMI
Là bộ phận chịu trách nhiệm giao tiếp giữa hệ thống và người vận hành máy. Bao gồm việc chạy các lệnh, hiển thị thông tin trạng thái của máy. Thực hiện các chức năng soạn thảo chương trình gia công.
- Các chức năng liên quan đến hoạt động của máy
Hiển thị trạng thái của máy khi nó hoạt động. Bao gồm khoảng cách đã di chuyển, tốc độ dịch chuyển dao, tốc độ quay của trục chính, các lệnh đang được thi hành…
Ngoài ra nó còn hỗ trợ các chức năng như dịch chuyển bàn máy và nhập dữ liệu bằng tay, tìm chương trình, soạn thảo chương trình, quản lý dụng cụ cắt.
Màn hình hiển thị MMI và bộ bàn phím nhập dữ liệu của hệ điều khiển FANUC trên máy phay CNC
- Chức năng thiết lập (set) các tham số
Bao gồm các tham số sau: hệ dẫn động các động cơ servo và trục chính, hiệu chỉnh dao, hệ tọa độ máy, các điều kiện biên an toàn.
Thiết lập tham số (parameter) cho máy thông qua MMI trên hệ điều khiển FANUC
- Chức năng soạn thảo chương trình gia công
- Chức năng giám sát và cảnh báo
Trên máy công cụ CNC thường có các đèn báo về mức độ tải của máy, các chuông hoặc đèn báo lỗi về sự cố, báo cáo trạng thái của PLC,…
3.2. NCK
Là phần cốt lõi của hệ thống CNC. Có chức năng thông dịch chương trình gia công và tiến hành nội suy. Điều khiển vị trí và bù trừ sai số dựa trên chương trình đã được thông dịch. Cuối cùng NCK điều khiển các động cơ servo chuyển động để gia công chi tiết.
– Chức năng thông dịch (interpreter)
- Đọc chương trình gia công (part program).
- Thông dịch các block lệnh dưới dạng mã ASCII và lưu giữ chương trình đã được thông dịch đó vào bộ nhớ trong để rồi chuyển sang bộ nội suy (interpolator).
– Nội suy (interpolator)
- Đọc các thông tin đã được thông dịch và lưu trữ trong bộ nhớ đệm bên trong.
- Tính toán vị trí, tốc độ trên mỗi đơn vị thời gian của các trục của máy.
- Lưu trữ kết quả này vào một bộ nhớ đệm khác là FIFO để điều khiển việc gia tốc và giảm tốc.
3.3. PLC
Bộ phận này có vai trò điều khiển các hoạt động của máy (ngoại trừ điều khiển cộng cơ servo). Bao gồm điều khiển việc thay dao, tốc độ trục chính, thay chi tiết gia công, nhập hoặc xuất các tín hiệu xử lý.
Hệ thống PLC bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ. Có khả năng thực hiện các phép logic, đếm, chức năng timer và cả bộ tính toán số học. Vì vậy, PLC được gọi là bộ điều khiển logic dựa vào phần mềm.
4. Phân loại hệ thống CNC
Hệ thống CNC được chia thành 4 loại như sau:
– Điều khiển chu trình hở (open loop).
– Điều khiển theo chu trình nửa kín (semi-closed loop).
– Điều khiển chu trình kín (closed loop).
– Điều khiển hỗn hợp (hybrid loop).
4.1. Hệ thống điều khiển chu trình hở
Trong hệ thống điều khiển chu trình hở, dữ liệu chương trình gia công nhập được đưa vào bộ điều khiển MCU. Nó giải mã thông tin và lưu trữ trong bộ nhớ cho đến khi người vận hành bấm nút bắt đầu chạy chương trình. Từng lệnh của chương trình được chuyển đổi sang các xung điện một cách tuần tự. Sau đó tự động để gửi tới bộ điều khiển, kích hoạt và điều khiển các động cơ servo. Lượng dịch chuyển của động cơ (hay nói cách khác là bàn máy) phụ thuộc vào số xung điện mà động cơ nhận được.
Loại hệ thống này không thể áp dụng cho các máy CNC có độ chính xác lớn hơn 0,02 mm hoặc có lực cắt trong quá trình gia công lớn.
4.2. Hệ thống điều khiển chu trình nửa kín
Trong bộ điều khiển chu trình nửa kín, thiết bị kiểm tra vị trí được lắp vào trục của động cơ servo và kiểm tra góc quay. Chuyển động của bàn máy phụ thuộc khá lớn và độ chính xác của trục vitme. Vì thế, trục vít me bi có độ chính xác cao được dùng trong hệ truyền động cho bàn máy.
Khi cần thiết, một số máy còn cho phép bù trừ sai số của bước vít me và khe hở của trục vitme để tăng độ chính xác. Bù trừ sai số bước vít me bằng cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệ dẫn động servo nhằm loại bỏ sai số tích lũy. Bù trừ sai số khe hở khi chiều chuyển động đổi dấu. Một lượng xung tương ứng với khe hở được gửi đến hệ điều khiển động cơ servo để hiệu chỉnh.
4.3. Hệ thống điều khiển chu trình kín
Trong hệ thống điều khiển chu trình kín, thiết bị giám sát vị trí được lắp trên bàn máy và vị trí thực của bàn máy được hồi tiếp về hệ điều khiển. Chu trình kín và chu trình nửa kín khá giống nhau. Ngoại trừ vị trí của thiết bị giám sát vị trí được lắp ở bàn máy hay ở trục của động cơ. Độ chính xác của thiết bị nhận biết vị trí của hệ điều khiển chu trình kín rất cao.
4.4. Hệ thống điều khiển chu trình hỗn hợp
Trong chu trình hỗn hợp, có hai vòng lặp điều khiển: vòng nửa kín giám sát chuyển động của động cơ, vòng kín sử dụng thước quang để giám sát vị trí của bàn máy.
Trong vòng lặp kín, độ chính xác điều khiển được tăng lên nhờ phương pháp bù trừ sai số mà vòng lặp nửa kín không thực hiện được. Vì vòng lặp kín chỉ bù trừ sai số thuộc về vị trí nên hoạt động tốt ở chế độ nhạy thấp hơn. Sự kết hợp giữa vòng lặp kín và nửa kín cho phép đảm bảo độ chính xác điều khiển trong mọi trường hợp.
5. Ứng dụng của hệ thống CNC trên máy công cụ CNC
Hệ thống CNC tiên tiến được ứng dụng để tạo ra các loại máy CNC hiện đại, mang lại rất nhiều lợi ích cho quá trình gia công.
Các loại máy CNC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, chế tạo máy, ô tô, hàng hải, y tế, khuôn mẫu,… Tạo ra đa dạng các sản phẩm với độ chính xác cao, đáp ứng nhu cầu gia công của con người.
5.1. Máy phay CNC
Máy phay CNC là loại máy gia công cắt gọt cơ khí được tích hợp hệ thống CNC. Máy được trang bị hệ thống điều khiển mạnh để tính toán quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, nội suy thẳng, nội suy vòng và các đường cong phức tạp.
Máy phay CNC cần số trục điều khiển ít nhất là 3 và được điều khiển bởi hệ thống hở. Để tăng cường khả năng công nghệ của máy như gia công lỗ trên mặt nghiêng. Cần lắp thêm các module để tạo thành trục thứ 4 và 5.
Hiện nay, máy phay CNC có thể gia công được đa dạng vật liệu như sắt, đồng, kẽm, nhôm, inox, thép,… Với nhiều hình dạng khác nhau như mặt tròn xoay, cắt ren, phay bánh răng, mặt phẳng, mặt trụ, rãnh then, bề mặt phức tạp,… Tạo thành các sản phẩm đồng nhất và có độ chính xác cao.
5.2. Máy tiện CNC
Cấu trúc cơ bản của máy tiện CNC là trục chính thường được bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Bàn máy có thể bố trí trên mặt phẳng nằm ngang hoặc mặt phẳng nghiêng. Phôi được kẹp bằng mâm cặp hoặc được đặt trên hai đầu chống tâm có khía để truyền momen xoắn.
Máy tiện CNC có khả năng công nghệ rộng như: tiện trơn, tiện ren, khoan, khoét, khoan tâm, cắt đứt, tiện mặt đầu, mặt trụ tròn, mặt cầu,…
5.3. Máy khoan và taro CNC
Hệ điều khiển máy khoan và taro CNC được thiết kế với khả năng điều khiển
tương thích với hai cách viết chương trình: hệ tuyệt đối và hệ gia số.
Thông thường cấu trúc cơ bản của máy khoan và taro CNC là trục chính bố trí thẳng đứng trùng với trục Z của hệ toạ độ Decac. Bàn máy bố trí trong mặt phẳng nằm ngang trùng với mặt phẳng XOY và vuông góc với trục chính.
Được tích hợp 2 tính năng là khoan và taro trên cùng một máy. Nên có thể gia công đa dạng các sản phẩm với mẫu mã đa dạng với độ chính xác cao.
Tìm hiểu thêm về các loại máy CNC thông dụng hiện nay.
Từ việc hiểu được hệ thống CNC là gì, cũng như cấu tạo và ứng dụng của chúng. Điều này giúp cho việc chọn mua máy phù hợp với nhu cầu gia công, cũng như vận hành máy một cách dễ dàng hơn.
Máy CNC Nhập khẩu là đơn vị chuyên cung cấp các loại máy CNC. Bao gồm máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan và taro CNC. Các sản phẩm của chúng tôi đảm bảo chính hãng 100% với giá cả cạnh tranh nhất thị trường hiện nay.
Ngoài ra để giúp quá trình mua và vận hành máy dễ dàng hơn. Chúng tôi còn hỗ trợ các dịch vụ như vận chuyển máy tận xưởng, chuyển giao công nghệ và bảo hành bảo dưỡng,…
Quy doanh nghiệp có nhu cầu mua máy CNC vui lòng để lại thông tin trong form bên dưới để chúng tôi được tư vấn.
