Hướng dẫn ngắn gọn về những điều cơ bản của máy CNC

Máy CNC là gì?

A Máy cnc là một máy công cụ điều khiển số có thêm tính năng là máy tính trên bo mạch. Máy tính được gọi là bộ điều khiển máy (MCU). Dữ liệu số cần thiết để sản xuất một bộ phận được cung cấp cho máy dưới dạng chương trình. Chương trình được dịch thành các tín hiệu điện thích hợp để đưa vào động cơ chạy máy.

Khung máy là kết cấu cơ khí của máy CNC, ngoài ra còn bao gồm hệ thống truyền động chính, hệ thống truyền động cấp liệu, giường, bàn làm việc và các thiết bị chuyển động phụ, hệ thống thủy lực và khí nén, hệ thống bôi trơn, thiết bị làm mát, loại bỏ phoi, hệ thống bảo vệ và các bộ phận khác. Nhưng để đáp ứng yêu cầu điều khiển số và phát huy hết hiệu suất của máy công cụ, nó đã trải qua những thay đổi lớn về bố cục tổng thể, hình thức, cấu trúc của hệ thống truyền động, hệ thống công cụ và hiệu suất vận hành. Các bộ phận cơ khí của máy CNC bao gồm giường, hộp, cột, ray dẫn hướng, bàn làm việc, trục chính, cơ cấu cấp liệu, cơ cấu trao đổi công cụ.

Máy CNC hoạt động như thế nào?

Máy CNC sử dụng máy tính để hiện thực hóa công nghệ điều khiển chương trình số. Công nghệ này sử dụng máy tính để thực hiện chức năng điều khiển logic tuần tự của đường di chuyển của thiết bị và hoạt động của thiết bị ngoại vi theo chương trình điều khiển được lưu trữ trước. Khi máy tính được sử dụng để thay thế thiết bị điều khiển số ban đầu bao gồm các mạch logic phần cứng, việc lưu trữ, xử lý, tính toán, phán đoán logic và các chức năng điều khiển khác của các lệnh thao tác đầu vào có thể được thực hiện bằng phần mềm máy tính và các lệnh vi mô do quá trình xử lý tạo ra có thể được truyền đi. Truyền động cơ hoặc bộ truyền động thủy lực đến thiết bị truyền động servo để truyền động cho máy CNC chạy.

Để vận hành máy CNC, bạn có thể thực hiện theo các bước sau:

Bước 1. Theo bản vẽ và kế hoạch gia công của chi tiết gia công, sử dụng mã và định dạng chương trình đã chỉ định để lập trình đường di chuyển của dụng cụ, quy trình gia công, các thông số gia công và lượng cắt vào dạng lệnh mà hệ thống CNC có thể nhận dạng được, tức là viết chương trình gia công.

Bước 2. Nhập chương trình gia công đã lập trình vào thiết bị CNC.

Bước 3. Thiết bị CNC giải mã và xử lý chương trình đầu vào (mã lệnh), đồng thời gửi các tín hiệu điều khiển tương ứng đến thiết bị truyền động servo và thiết bị điều khiển chức năng phụ của từng trục tọa độ để điều khiển chuyển động của từng bộ phận máy công cụ.

Bước 4. Trong quá trình di chuyển, hệ thống CNC cần phát hiện vị trí trục tọa độ của máy CNC, trạng thái của công tắc hành trình, v.v. bất cứ lúc nào và so sánh với yêu cầu của chương trình để xác định hành động tiếp theo cho đến khi gia công được chi tiết đạt yêu cầu.

Bước 5. Người vận hành có thể quan sát và kiểm tra điều kiện gia công và trạng thái làm việc của máy CNC bất cứ lúc nào. Nếu cần thiết, cần điều chỉnh hành động của máy CNC và chương trình gia công để đảm bảo máy công cụ hoạt động an toàn và đáng tin cậy.

Hệ tọa độ Descartes

Hầu như mọi thứ có thể được sản xuất trên một máy công cụ thông thường đều có thể được sản xuất trên một máy công cụ điều khiển số bằng máy tính, với nhiều ưu điểm của nó. Các chuyển động của máy công cụ được sử dụng để sản xuất một sản phẩm có 2 loại cơ bản: điểm-đến-điểm (chuyển động theo đường thẳng) và đường liên tục (chuyển động theo đường viền).

Hệ tọa độ Descartes hay hệ tọa độ hình chữ nhật được nhà toán học và triết học người Pháp Rene' Descartes đưa ra. Với hệ thống này, bất kỳ điểm cụ thể nào cũng có thể được mô tả bằng các thuật ngữ toán học từ bất kỳ điểm nào khác dọc theo 3 trục vuông góc. Khái niệm này hoàn toàn phù hợp với các công cụ máy vì cấu tạo của chúng thường dựa trên 3 trục chuyển động (X, Y, Z) cộng với một trục quay. Trên máy phay đứng thông thường, trục X là chuyển động ngang (phải hoặc trái) của bàn máy, trục Y là chuyển động ngang của bàn máy (hướng về phía hoặc ra xa cột máy) và trục Z là chuyển động thẳng đứng của đầu gối hoặc trục chính. Các hệ thống CNC phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng tọa độ hình chữ nhật vì lập trình viên có thể định vị chính xác mọi điểm trên một công việc. Khi các điểm được định vị trên một phôi, 2 đường thẳng giao nhau, một theo chiều dọc và một theo chiều ngang, được sử dụng. Các đường này phải vuông góc với nhau và điểm mà chúng giao nhau được gọi là gốc tọa độ hoặc điểm không (Hình 1)

Hình 1. Các đường thẳng giao nhau tạo thành góc vuông và xác định điểm không.

Hình 2. Mặt phẳng tọa độ 3 chiều (trục) được sử dụng trong CNC.

Các mặt phẳng tọa độ 3 chiều được thể hiện trong Hình 2. Các mặt phẳng X và Y (trục) nằm ngang và biểu diễn chuyển động ngang của bàn máy. Mặt phẳng hoặc trục Z biểu diễn chuyển động thẳng đứng của dụng cụ. Dấu cộng (+) và dấu trừ (-) chỉ hướng từ điểm không (gốc) dọc theo trục chuyển động. 4 góc phần tư được hình thành khi trục XY giao nhau được đánh số theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (Hình 3). Tất cả các vị trí nằm trong góc phần tư 1 sẽ là dương (X+) và dương (Y+). Ở góc phần tư thứ 2, tất cả các vị trí sẽ là âm X (X-) và dương (Y+). Ở góc phần tư thứ 3, tất cả các vị trí sẽ là âm X (X-) và âm (Y-). Ở góc phần tư thứ 4, tất cả các vị trí sẽ là dương X (X+) và âm Y (Y-).

Hình 3 Các góc phần tư được tạo thành khi trục X và Y giao nhau được sử dụng để xác định chính xác các điểm từ điểm không X/Y hoặc điểm gốc.

Trong Hình 3, điểm A sẽ cách trục Y 2 đơn vị về bên phải và cách trục X 2 đơn vị phía trên. Giả sử mỗi đơn vị bằng 1.000. Vị trí của điểm A sẽ là X + 2.000 và Y + 2.000. Đối với điểm B, vị trí sẽ là X + 1.000 và Y - 2.000. Trong lập trình CNC, không cần thiết phải chỉ ra các giá trị cộng (+) vì chúng được giả định. Tuy nhiên, các giá trị trừ (-) phải được chỉ ra. Ví dụ, vị trí của cả A và B sẽ được chỉ ra như sau:

Một X2.000 Y2.000

BX1.000 Y-2.000

Một hệ thống máy tính được kết nối với máy bao gồm các cảm biến và ổ điện. Chương trình điều khiển chuyển động của trục máy.

Những loại máy CNC phổ biến nhất là gì?

Các máy công cụ ban đầu được thiết kế sao cho người vận hành đứng trước máy trong khi vận hành các nút điều khiển. Thiết kế này không còn cần thiết nữa, vì trong CNC, người vận hành không còn điều khiển các chuyển động của máy công cụ nữa. Trên các máy công cụ thông thường, chỉ có khoảng 20 phần trăm thời gian được dành cho việc loại bỏ vật liệu. Với việc bổ sung các nút điều khiển điện tử, thời gian thực tế dành cho việc loại bỏ kim loại đã tăng lên 80 phần trăm và thậm chí cao hơn. Nó cũng đã giảm lượng thời gian cần thiết để đưa dụng cụ cắt vào từng vị trí gia công.

Có 10 loại máy CNC phổ biến nhất hiện diện trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

1. Máy phay CNC (Máy phay CNC)

2. Máy phay CNC (Máy định tuyến CNC)

3. Máy Laser CNC (Máy cắt laser, Máy khắc laser, Máy hàn laser)

4. Máy tiện CNC (Máy tiện CNC)

5. Máy khoan CNC (Máy khoan CNC)

6. Máy khoan CNC

7. Máy mài CNC (CNC Grinders)

8. Máy Phóng Điện (EDM)

9. Máy cắt Plasma CNC (Máy cắt Plasma CNC)

10. 3D Máy in