Việc ứng dụng máy CNC vào ngành cơ khí nói riêng, các ngành công nghiệp khác nói chung giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất làm việc. Đồng thời, tối ưu chi phí và thời gian cho việc thuê nhân công. Để tìm hiểu kỹ hơn về loại máy CNC hiện đại – tân tiến này mời khách hàng theo dõi bài viết của ATC Machinery.
Máy CNC là gì?
Máy CNC là công nghệ điều khiển các công cụ máy móc gia công bằng một hệ thống điều khiển tự động. Quá trình điều khiển máy theo các hướng thẳng hay cong sẽ thông qua thiết bị máy tính công nghiệp hoặc bộ điều khiển chuyên dụng. Các loại máy CNC có thể làm việc trong không gian 2D, 3D,…
Ứng dụng của máy CNC
Với ngành gia công cơ khí phát triển vượt bậc như hiện nay, những loại máy móc truyền thống “tạm lùi” lại phía sau, “nhường chỗ” cho các thiết bị tân tiến – hiện đại hơn để phục vụ tối đa cho công việc.
Và các dòng sản phẩm thuộc máy CNC được ứng dụng rất rộng rãi, trở thành “trợ thủ đắc lực” của công nhân. Tính năng của máy CNC có thể cắt cnc bản mã, khắc cnc, cắt cnc hoa văn, cnc gỗ, cnc đá với nhiều hình dạng phức tạp.
Trong khi các loại máy cắt kim loại truyền thống chỉ thực hiện được những đường cắt có hình thù nhất định thì máy CNC có thể hoạt động cả trong không gian 3 chiều và dễ dàng thực hiện thông qua phần mềm được thiết kế chuyên dụng.
Cấu tạo máy CNC
Quan sát hình a và b:
Hình a: Mô tả cơ chế điều khiển bàn máy CNC gồm một động cơ servo và cơ cấu truyền động. Các lệnh điều khiển khiến động cơ servo quay, vòng quay của động cơ servo truyền đến vít me thông qua khớp nối. Vít me quay thì đai ốc sẽ chuyển động thẳng đến cuối cùng bàn máy với phôi di chuyển theo.
Hình b: Thể hiện cụm trục chính gồm động cơ trục chính và đầu cắt. Vòng quay của động cơ trục chính được truyền đến đầu cắt thông qua bộ truyền đai nhằm để thay đổi tốc độ và momen xoắn của đầu cắt.
Động cơ truyền động và cảm biến
“Động cơ truyền động” ở đây bao gồm cả động cơ servo di chuyển bàn máy và động cơ trục chính. Trong đó, trục chính là thiết bị tạo ra tốc độ và momen cắt bằng cách thực hiện quay dao hoặc phôi gia công. Đối với động cơ trục chính, momen xoắn cao và tốc độ cao rất quan trọng; do đó, động cơ không đồng bộ thường được sử dụng.Còn động cơ servo di chuyển bàn máy cần các đặc điểm như momen xoắn cao, khả năng tăng tốc tức thời và phản ứng nhanh với tốc độ thấp, có thể điều khiển đồng thời cả vận tốc và vị trí.
Các loại động cơ servo thường dùng trong máy CNC gồm:
Động cơ DC servo trong máy CNC:
Bộ điều khiển động cơ servo DC được thiết kế bằng cách sử dụng một mạch đơn giản, vì momen xoắn tỷ lệ thuận với dòng điện. Dải vận tốc của động cơ này rất rộng và giá thành thấp. Nhưng khi tăng công suất động cơ thì nhiệt độ của cũng tăng. Sự ma sát giữa roto và chổi than dẫn đến mòn chổi than và gây ra tiếng ồn nên động cơ DC servo cần được bảo trì chổi than định kỳ.
Động cơ AC servo đồng bộ trong máy CNC:
Loại này còn được gọi là động cơ servo không chổi than. Cấu trúc của động cơ cho phép làm mát lõi stato trực tiếp từ bên ngoài, bởi vậy mới có thể chống lại sự gia tăng nhiệt độ trong động cơ.
Động cơ AC servo đồng bộ không có giới hạn vận tốc cực đại do không có tia lửa nên đạt được momen xoắn cao ở phạm vi tốc độ cao. Thiết bị có thể được vận hành trong thời gian dài mà không cần bảo trì vì không có chổi than.
Động cơ AC servo không đồng bộ trong máy CNC:
Cấu trúc của động cơ AC servo không đồng bộ khá đơn giản, không cần cảm biến sai lệch của vị trí tương đối giữa rotor và stato. Tuy nhiên, nó không thể dừng tức thời như động cơ servo AC.
Encoder:
Thiết bị phát hiện vị trí hiện tại của trục động cơ cho điều khiển vị trí gọi là bộ mã hóa, được gắn vào cuối của trục động cơ. Để điều khiển vận tốc thì vận tốc cần được đo bởi một cảm biến hoặc có thể được tính bằng số xung tạo ra trong một đơn vị thời gian.
Hệ dẫn hướng cho các trục
Vít me bi máy CNC được sử dụng để di chuyển bàn máy vì chúng có ma sát thấp, độ rơ cũng rất nhỏ nên hiệu suất truyền động cao và đạt được độ chính xác ở vị trí cao.Dẫn hướng được dùng là thanh ray trượt (còn được gọi là ray trượt) tuyến tính (LM), được sử dụng để tăng độ chính xác cũng như độ mượt của chuyển động tuyến tính.
Khớp nối mềm
Trục vít me bi và động cơ servo khi được nối với nhau cần đảm bảo tâm trục của chúng phải trùng nhau. Tuy nhiên, điều này rất khó xảy ra, do đó khớp nối mềm được dùng để bù trừ độ sai lệch giữa đường tâm của trục vít me bi và trục động cơ. Điều này cho phép hệ thống vận hành một cách trơn tru và nhẹ nhàng.Hệ điều khiển máy CNC
Điều khiển bán kín
Cảm biến vị trí được gắn vào trục của động cơ servo và phát hiện góc quay. Do đó, độ chính xác vị trí của động cơ gây ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của vít me bi.Đối với kiểu điều khiển này, vít me bi cần có độ chính xác cao để đảm bảo độ chính xác vị trí của bàn máy. Do tính chất khá đơn giản và độ chính xác khá cao, vòng điều khiển bán kín được sử dụng rộng rãi trong máy CNC.
Điều khiển kín
Cảm biến vị trí được gắn vào bàn máy, còn vị trí thực tế được đưa trở lại hệ thống điều khiển. Vòng lặp kín và vòng bán kín là tương tự, ngoại trừ vị trí cảm biến và độ chính xác của vòng khép kín rất cao.Tuy nhiên, tần số cộng hưởng của thân máy, thanh trượt và chuyển động bị mất ảnh hưởng tới các đặc tính servo vì thân máy được bao gồm trong vòng điều khiển vị trí.
Vòng điều khiển lai
Trong vòng lặp lai gồm có hai loại điều khiển vòng lặp; vòng bán khép kín – vị trí được phát hiện từ trục của động cơ và vòng khép kín, dựa trên thước tuyến tính.Trong vòng bán khép kín, có thể kiểm soát tốt bởi thân máy không bao gồm trong hệ thống điều khiển. Các vòng khép kín được tăng độ chính xác bằng cách bù lỗi cho các vòng bán kín không thể kiểm soát được. Nó được thực hiện bằng cách kết hợp vòng khép kín và vòng bán khép kín, có thể đạt độ chính xác cao kể cả trong môi trường hoạt động không đảm bảo.
Vòng điều khiển hở
Có thể áp dụng vòng điều khiển hở trong trường hợp độ chính xác của điều khiển không cao và sử dụng với động cơ bước được sử dụng.Vì vòng lặp mở không cần thiết bị dò và mạch phản hồi, có cấu trúc đơn giản. Ngoài ra, độ chính xác của máy CNC cũng bị ảnh hưởng bởi độ chính xác của động cơ bước, vít me bi, hệ thống truyền dẫn.
Các loại máy CNC được sử dụng phổ biến trên thị trường
Máy CNC nếu được phân theo các loại máy công cụ, thì những loại sau đây hiện đang được sử dụng phổ biến trên thị trường:Máy phay CNC
Máy phay CNC là loại máy dùng để cắt gọt nhiều kiểu chi tiết máy khác nhau. Khi thực hiện các lệnh thông qua ngôn ngữ lập trình được mã hóa để thiết bị hiểu và điều khiển.
Bộ phận dao cắt của máy có khả năng di chuyển theo nhiều đường ngang, dọc, thẳng, biên dạng tròn hay di chuyển lên… Và chức năng chủ yếu của loại máy này là phay, taro, xoay, doa… với độ tỉ mỉ và chính xác lên đến 0.01mm.
Bạn xem thông tin chi tiết máy CNC tại đây nhé: https://atcmachinery.com/may-cnc/