Hệ thống CNC là một trong những công nghệ tiên tiến hàng đầu trong lĩnh vực gia công cơ khí. Với khả năng tự động hóa cao, độ chính xác tuyệt đối và năng suất vượt trội, hệ thống CNC không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn mang lại sự linh hoạt trong việc tạo ra các sản phẩm đa dạng và phức tạp.
Hãy cùng chúng tôi khám phá sâu hơn về hệ thống CNC và những lợi ích mà nó mang lại cho ngành công nghiệp hiện đại trong bài viết dưới đây.
Hệ thống CNC là gì?
Hệ thống CNC (Computer Numerical Control) là một hệ thống tự động hóa sử dụng máy tính để điều khiển các công cụ cơ khí. CNC cho phép máy móc hoạt động với độ chính xác và hiệu suất cao bằng cách đọc các lệnh mã số (code) từ một chương trình máy tính. Các lệnh này được chuyển thành các chỉ dẫn chi tiết để điều khiển chuyển động của các trục, dụng cụ cắt, và các thành phần khác của máy.
Hệ thống CNC thường được sử dụng trong ngành công nghiệp chế tạo để gia công các vật liệu như kim loại, nhựa và gỗ, nhằm tạo ra các sản phẩm với hình dạng và kích thước chính xác theo thiết kế. Ưu điểm của hệ thống CNC bao gồm khả năng lặp lại cao, giảm thiểu sai sót, và tăng cường hiệu quả sản xuất.
Cấu tạo của hệ thống CNC
Dựa theo chức năng, hệ thống CNC thường bao gồm 3 bộ phận chính sau:
1. Bộ phận giao tiếp giữa người và máy MMI (Man Machine Interface)
Bộ phận này chịu trách nhiệm giao tiếp giữa hệ thống và người vận hành máy gồm việc chạy các lệnh, hiển thị thông tin trạng thái máy. Nó thực hiện chức năng soạn thảo chương trình gia công.
– Chức năng liên quan đến hoạt động của máy:
Hiển thị trạng thái của máy khi hoạt động gồm khoảng cách đã di chuyển, tốc độ quay của trục chính, tốc độ dịch chuyển dao, các lệnh đang được thi hành… Bên cạnh đó, còn có các chức năng dịch chuyển bàn máy và nhập dữ liệu bằng tay, chức năng tìm chương trình, soạn thảo chương trình và quản lý dụng cụ cắt…
– Chức năng thiết lập các tham số:
Gồm các tham số: Hệ dẫn động các động cơ servo và trục chính, hệ tọa độ máy, hiệu chỉnh dao, các điều kiện biên an toàn.
– Chức năng soạn thảo chương trình gia công
– Chức năng giám sát và cảnh báo: Máy CNC thường có các đèn báo về mức độ tải của máy, chuông, đèn báo lỗi, báo cáo trạng thái của PLC…
Xem thêm: Hướng dẫn chọn cấu hình máy phay CNC phù hợp với nhu cầu sản xuất
2. Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Control)
Bộ phận điều khiển logic khả năng lập trình PLC 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.
3. Phần lõi điều khiển số NCK (Numerical Control Kernel)
Đây là phần cốt lõi của hệ thống CNC sở hữu chức năng thông dịch chương trình gia công và tiến hành nội suy. Nó điều khiển vị trí, đồng thời bù trừ sai số dựa trên chương trình đã được thông dịch. Cuối cùng, NCK tiến hành điều khiển các động cơ servo chuyển động để gia công chi tiết.
– Với chức năng thông dịch:
- Đọc chương trình gia công
- Thông dịch các block lệnh dưới dạng mã ASCII và lưu giữ chương trình đã được thông dịch vào bộ nhớ trong để chuyển sang bộ nội suy.
– Nội suy:
- Đọc các thông tin đã thông dịch và lưu trữ vào bộ nhớ đệm bên trong.
- Thực hiện tính toán vị trí, tốc độ trên mỗi đơn vị thời gian của các trục thuộc máy CNC.
- Lưu trữ kết quả vào bộ nhớ đệm FIFO để điều khiển việc gia tốc và giảm tốc.
Những tính năng của hệ thống CNC
Hệ điều khiển CNC thường sở hữu những tính năng sau đây:
- Hiệu chỉnh (bù trừ) bán kính lưỡi cắt của dao hoặc có thể là chiều dài dao.
- Hệ thống điều khiển CNC cùng lúc có thể lưu trữ nhiều chương trình gia công, đồng thời thay đổi chúng dễ dàng khi gia công sản phẩm mới.
- Hệ thống này chứa nhiều macro và chương trình con.
- Khả năng đảo chiều các trục.
- Chức năng chẩn đoán và báo lỗi hư hỏng của hệ thống CNC thuận tiện cho việc vận hành máy.
- Bộ điều khiển trên máy giúp người vận hành giám sát được quá trình gia công.
- Khả năng lập trình các chi tiết với kích thước theo hệ mét hoặc inch.
- Hệ thống CNC 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 hoặc qua máy tính.
- Sở hữu chức năng nội suy.
- Chức năng định vị dụng cụ cắt theo hệ thống điểm hoặc đường liên tục.
Phân loại hệ thống CNC
Hệ thống CNC được chia thành 4 loại sau:
Hệ thống điều khiển chu trình kín
Thiết bị giám sát trong hệ thống điều khiển chu trình kín được lắp trên bàn máy và vị trí thực của bàn máy sẽ được hồi tiếp về hệ điều khiển. Được biết chu trình kín và chu trình nửa kín tương đối giống nhau. Ngoại trừ vị trí của thiết bị giám sát vị trí ở bàn máy hay ở trục của động cơ. Độ chính xác của thiết bị nhận biết vị trí của hệ điều khiển này rất cao.
Hệ thống 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 vào độ chính xác của trục vít me. Do đó, trục vít me bi có độ chính xác cao và được dùng trong hệ truyền động cho bàn máy.
Khi cần thiết, để tăng độ chính xác một số máy còn cho phép bù trừ sai số của bước vít me và khe hở của trục vít me. Trong đó, để bù trừ sai số bước vít me thực hiện cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệ dẫn động servo để 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 sẽ được gửi đến hệ điều khiển động cơ servo để hiệu chỉnh.
Xem thêm: Khám phá các loại máy tiện CNC kim loại đẳng cấp hàng đầu
Hệ thống điều khiển chu trình hở
Hệ thống điều khiển chu trình hở là một trong 4 loại của hệ thống CNC. Trong hệ thống này, dữ liệu chương trình gia công được đưa vào bộ điều khiển MCU để giải mã những thông tin và lưu trữ trong bộ nhớ đến khi người dùng nhấn nút bắt đầu chạy chương trình.
Từng lệnh của chương trình được chuyển đổi sang các xung điện theo cách tuần tự. Sau đó tự động để gửi đến bộ điều khiển, tiến hành kích hoạt và điều khiển các động cơ servo. Lượng dịch chuyển của động cơ phụ thuộc vào số xung điện mà động cơ nhận được.
Tuy nhiên, hệ thống điều khiển chu trình hở không thể áp dụng cho các máy CNC có độ chính xác hơn 0,02 mm hoặc có lực cắt trong quá trình gia công lớn.
Hệ thống điều khiển chu trình hỗn hợp
Với hệ thống CNC này, có hai vòng lặp điều khiển gồm vòng nửa kín giám sát chuyển động của động cơ và vòng kín sử dụng thước quang để giám sát vị trí của bàn máy.
Trong vòng lặp kín, độ chính xác điều khiển tăng lên nhờ phương pháp bù trừ sai số mà vòng lặp nửa kín không thể thực hiện được. Vì vòng lặp kín chỉ bù trừ sai số thuộc về vị trí nên sẽ 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 ở mọi trường hợp.
Ứng dụng của hệ thống CNC
Thông thường, hệ thống CNC được ứng dụng phổ biến trong những dòng máy như:
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.
Máy tiện CNC
Hệ thống CNC ứng dụng vào máy tiện CNC có khả năng tiện trơn, tiện ren, khoan, khoan tâm, cắt đứt, khoét, tiện mặt đầu, tiện mặt trụ tròn, mặt cầu,… Cấu trúc của máy gồm trục chính được bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Bàn máy thường được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang hoặc mặt phẳng nghiêng. Và phôi được kẹp bằng mâm cặp hoặc đặt trên hai đầu chống tâm có khía để truyền momen xoắn.
Máy khoan và taro CNC
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.
Trên đây là những thông tin hữu ích liên quan đến hệ thống CNC được Taikan tổng hợp và chia sẻ đến bạn đọc. Mong rằng những kiến thức trong bài hữu ích đối với bạn. Để được mua hàng, tư vấn, giải đáp mọi thắc mắc liên quan đến hệ thống CNC, hãy liên hệ ngay với Taikan nhé! Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ tốt nhất cho quý khách.
NHÀ PHÂN PHỐI CHÍNH THỨC THƯƠNG HIỆU TAIKAN TẠI VIỆT NAM
- Trụ Sở Chính TLT – Hồ Chí Minh:
354 Quốc Lộ 1A, P. Bình Hưng Hòa B, Q. Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh
- Chi Nhánh TLT – Hà Nội:
Km 6 Võ Văn Kiệt, Thôn Đoài, X. Nam Hồng, H. Đông Anh, Thủ đô Hà Nội
- Chi nhánh TLT – Bắc Ninh:
Đ. Lê Thái Tổ, P. Võ Cường, TP. Bắc Ninh (Kế bên Honda, đối diện Toyota)
- Hotline: 1900.98.99.06
