CNC là gì
CNC được viết tắt từ cụm từ Computer Numerical Control có nghĩa là chúng được điều khiển bằng máy tính. Công nghệ CNC được dùng cho hệ thống các loại máy móc dùng trong ngành cơ khí sản xuất như máy tiện, máy cắt, máy mài, máy khoan,… chúng điều khiển hoàn toàn tự động. Giúp tối ưu hóa các công việc, tiết kiệm được cả về chi phí lẫn nhân công.
Công nghệ máy CNC được phát triển vào cuối những năm 1940. Máy hoạt động tốt trong không gian 2D, 3D qua các phần mềm được thiết kế chuyên dụng. Qúa trình điều khiển máy có thể di chuyển theo hướng thẳng hoặc các đường cong đều được. Những sản phẩm được chế tạo từ các loại máy CNC luôn đạt được sự chuẩn xác so với các bản vẽ lên đến 100%.
Vậy làm cách nào để những chiếc máy này tự làm được những việc này?
Để hiểu câu trả lời cho câu hỏi này, chúng ta cần biết, tương ứng;
1-) G-Code là gì? Nó được tạo ra như thế nào? Mục đích của việc tạo ra cái này là gì?
2-) CAM là gì? Tại sao nó được chuyển đổi thành G-Code?
3-) Bảng điều khiển CNC là gì? Nó có những loại chức năng nào?
4-) Động cơ Servo / Động cơ bước và Trình điều khiển là gì? Làm thế nào để chúng làm cho máy chuyển động ở mức micrômet?
Mã G
G-Code (G-code) là một ngôn ngữ lập trình được sử dụng cho mục đích điều khiển số với nhiều loại. Nó thường được sử dụng trong sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính để điều khiển các bộ phận máy tự động. Về cơ bản, ngôn ngữ lập trình G cho công cụ cắt hoặc một bộ phận bằng cách quay và cách nó sẽ di chuyển theo hướng nào. Ví dụ, nó là một ngôn ngữ trung gian cho phép kim loại được định hình thành hình dạng mong muốn bằng cách đảm bảo rằng dụng cụ cắt, quay ở tốc độ cao và cắt, trên các băng ghế nơi kim loại cần gia công được cố định và máy cắt đang di chuyển. , đến hướng và vị trí được chỉ định bởi mã g. Bảng điều khiển CAM và CNC do máy tính tạo ra thường giao tiếp bằng ngôn ngữ G-Code. G-Codes có nhiều chức năng. Số lượng của mỗi chức năng là khác nhau. Ví dụ, G00 Chuyển động nhanh của dụng cụ cắt ở chế độ không tải mà không cần loại bỏ phoi, G01 Nhiều chức năng được chỉ định, chẳng hạn như chuyển động của dụng cụ cắt bằng cách loại bỏ phoi ở giá trị tốc độ F chỉ định. Bằng cách này, giao tiếp được cung cấp giữa máy tính và bảng điều khiển CNC.
CAM
CAM (Máy tính hỗ trợ sản xuất) là viết tắt của sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính. Chúng ta sẽ nói về vai trò của CAM trong việc vận hành máy CNC. CAM thường được gọi là CAD / CAM. CAD có nghĩa là bản vẽ có sự hỗ trợ của máy tính. G-Code sẽ được tạo bằng cách tạo CAM của phần tử máy, được vẽ trên máy tính, tức là CAD được tạo trong môi trường máy tính. Nói cách khác, nó là một tệp dữ liệu chứa G-Codes cho thiết kế mà chúng tôi vẽ trên máy tính, để trích xuất G-Code mà bảng điều khiển CNC sẽ hiểu với sự trợ giúp của máy tính và phần tử máy ở đâu. đã qua xử lý nên được cắt và khoan. Tệp dữ liệu này thường có thể ở nhiều định dạng như .txt .tap .cnc .gcode. Mã G trong tệp dữ liệu này theo cách đều đặn và tuần tự.
Ví dụ;
G00 X 0,0000 Y 0,0000 Z 35,0000
G01 X 0,0000 Y 0,0000 Z 20,0000 F 3000,0
G01 X 5,0000 Y 5,0000 Z 20,0000 F 4000,0
Trong G-Codes ở trên, người ta giải thích rằng ở dòng đầu tiên, bàn máy hoặc dụng cụ cắt không loại bỏ phoi và nó được yêu cầu nhanh chóng đi đến tọa độ X0 Y0 Z35.
Ngay sau khi thực hiện mong muốn ở dòng đầu tiên được hoàn thành, bàn làm việc sẽ chuyển sang dòng thứ hai, tức là nó đọc và bắt đầu thực hiện công việc thứ hai.
Điều có nghĩa là được giải thích ở dòng thứ hai là dụng cụ cắt không di chuyển theo trục X và Y bằng cách loại bỏ phoi, mà chỉ di chuyển về điểm 0 bằng cách tiến 15 đơn vị ở tốc độ quy định trong F 3000.0 trên trục Z . Theo cách tương tự, máy di chuyển đến dòng thứ ba sau khi thực hiện yêu cầu ở dòng thứ hai.
Ý nghĩa ở dòng thứ ba là G01 loại bỏ chip ở tốc độ F 4000.0 và muốn trục X và Y tiến thêm 5 đơn vị và trục Z dừng lại tại điểm mà nó đã dừng lại.
Sau khi hoàn thành các thao tác nêu trên, quá trình ghi vào tệp dữ liệu được hoàn tất và tệp dữ liệu có chứa mã G-Codes, tệp dữ liệu này được chuyển đến bảng điều khiển CNC từ bộ nhớ di động hoặc thẻ nhớ USB.
Bảng điều khiển CNC
Bảng điều khiển CNC là một mạch điện tử gửi tín hiệu đến trình điều khiển động cơ bước / servo để các trục của máy CNC có thể được di chuyển đến các tọa độ được chỉ định trong G-Code. Để bảng điều khiển CNC điều khiển công việc của máy như mong muốn, các thao tác CAD / CAM phải được thực hiện chính xác, tệp dữ liệu G-Code phải được tạo và chuyển hoặc tải vào bảng điều khiển CNC.
Tại thời điểm này, chúng ta sẽ nói về cách bảng điều khiển CNC đọc mã G và gửi tín hiệu đến trình điều khiển động cơ servo / bước.
Trước hết, bảng điều khiển CNC có một bộ nhớ, và nhờ bộ nhớ của nó, các tệp dữ liệu G-Code được tải vào bộ nhớ đó, cho phép bảng điều khiển CNC đọc các mã đó. Sau đó, trong bộ nhớ này, không chỉ có các tệp dữ liệu G-Code, mà còn có thông tin PULS, hoặc STEP, của động cơ điện servo / bước cho phép các trục di chuyển bên trong máy CNC. Ngoài những điều này, thẻ điều khiển CNC cũng có một mạch trung gian phát hiện các giá trị được đọc bởi bộ mã hóa của động cơ cung cấp / bước. Do đó, nó kiểm tra xem động cơ servo / bước có thực hiện bước mong muốn hay không.
Bảng điều khiển CNC chú ý đến những điều sau trong khi gửi tín hiệu PULS (BƯỚC) đến trình điều khiển động cơ servo / động cơ bước để đảm bảo chuyển động của các trục được chỉ định trong G-Code mà nó đọc được. Nếu động cơ bước / servo thực hiện một bước, nó thực sự di chuyển 1 micromet, tức là 0,001 mm trên trục đó, khi bảng điều khiển CNC đọc mã trước 1 mm được chỉ định trong G-Code, nó sẽ gửi tín hiệu 1000 PULS (STEP) sang trình điều khiển động cơ bước / servo. Bằng cách thực hiện 1000 bước, nó cho phép trục di chuyển 1 mm. Bằng cách này, G-Codes cũng đảm bảo rằng các chuyển động được chỉ định được thực hiện cùng một lúc.
Điểm mấu chốt cần lưu ý ở đây là điều này. Thẻ điều khiển CNC không di chuyển sang dòng khác trừ khi nó xác nhận rằng máy di chuyển đến tọa độ được chỉ định trong một dòng mã trong tệp dữ liệu G-Code. Thông thường, máy CNC di chuyển rất nhanh, nhưng bí quyết đằng sau chuyển động nhanh này là chúng hoàn thành từng dòng một theo thứ tự rất nhanh và chuyển sang dòng tiếp theo. Máy CNC thực hiện quá trình này nhanh đến mức không thể kiểm soát trực quan đến từng chi tiết nhỏ nhất.
Động cơ Servo / Stepper và Trình điều khiển
Bạn có thể tìm thấy rất nhiều thông tin trên internet về động cơ bước và servo, nhưng tôi sẽ nói sơ qua với bạn. Động cơ Servo / Step là động cơ không hoạt động với điện áp DV hoặc AC bình thường và hoạt động với tín hiệu với dòng động cơ hoàn toàn bình thường. Điều này có nghĩa là nó cần một tín hiệu riêng biệt cho mỗi bước. Trình điều khiển của loại động cơ này là một thiết bị điện tử tăng cường tín hiệu mA được gửi từ bảng điều khiển CNC, là nguồn của các tín hiệu này hoặc từ các mạch được sản xuất cho các mục đích đặc biệt và truyền chúng đến động cơ. Chỉ có sự khác biệt về tốc độ giữa động cơ servo và động cơ bước.
Động cơ bước / servo thường có bộ mã hóa. Các bộ mã hóa này được đặt theo công suất của các động cơ. Các động cơ này thường được kết nối với trục cần di chuyển trong máy CNC với sự hỗ trợ của vít me bi. Động cơ được gắn với trục vít me bằng khớp nối và chuyển động của trục được cung cấp cơ học bằng cách sử dụng góc quay của động cơ.
Chuyển động này thay đổi theo tỷ số truyền của trục vít me bi và góc bước của động cơ. Tính toán xem một servo với bước 1000 xung và tính năng bộ mã hóa có thể quay một vít bi có bước sóng 10 mm trong 1 bước và nó có thể di chuyển trục bao nhiêu độ trong cùng một thời điểm và giá trị tính toán này phải được nhập vào Bảng điều khiển CNC. Nếu không, bảng điều khiển CNC không thể chuyển đổi các Mã G mà nó đọc thành tín hiệu tới động cơ hoặc khiến nó chuyển đổi không chính xác. Nếu chúng ta thực hiện phép tính trong ví dụ mà chúng ta đã đưa ra:
Động cơ servo sẽ làm cho trục vít bi 1 vòng quay hoàn toàn trong 1000 bước. Vì vậy, nó sẽ xoay 360 độ. Vì vậy, nó sẽ xoay 0,36 độ trong 1 bước.
Tương tự như vậy, nếu vít me bi tiến trục 10 mm ở 1 lần quay hoàn toàn hoặc 360 độ, nó sẽ tiến trục thêm 0,01 mm ở 0,36 độ. Giá trị này phải được nhập dưới dạng 0,01 mm / xung trên bảng điều khiển CNC. Ngoài ra, cần nhập thông tin tốc độ như m / phút, mm / giây trong khoảng thời gian mà động cơ này đi được quãng đường này.
Nếu chúng ta xem lại những gì chúng ta đã học được cho đến nay; Máy CNC không tự hoạt động và cách CAD / CAM chuẩn bị trong môi trường máy tính tạo ra Mã G theo thứ tự, cách bảng điều khiển CNC nhận dạng các mã này và chuyển đổi các tín hiệu này thành tín hiệu dựa trên động cơ servo / bước và cách các tín hiệu này được sử dụng bởi trình điều khiển động cơ servo / động cơ bước.
Hy vọng, những thông tin trên về nguyên lý làm việc của máy CNC là nguồn tham khảm giúp ích cho bạn đọc
Tham khảo thêm: Chế tạo cách quạt hút chân không, sửa chữa máy thổi khí