Sự phát triển tiếp tục với những tiến bộ về cảm biến và phần mềm
Bàn cắt plasma là vật dụng cần thiết trong hầu hết các cửa hàng fab. Công nghệ này đã có những cải tiến vượt bậc trong những năm qua và thật đáng để xem xét quá trình phát triển của nó. Không phải ngẫu nhiên, sự phát triển của công nghệ plasma trùng hợp với những cải tiến công nghệ bắt đầu từ CNC.
Công nghệ điều khiển số máy tính (CNC) được phát minh bởi sự hợp tác của các giáo sư và cộng sự của MIT, và đề cập cụ thể đến bộ điều khiển máy tính đọc hướng dẫn mã G và điều khiển máy công cụ. Sự ra đời của máy móc CNC đã thay đổi hoàn toàn quá trình sản xuất bằng cách giảm đáng kể số bước yêu cầu sự tương tác của con người. Với việc tăng cường tự động hóa các quy trình sản xuất do gia công CNC mang lại, đã đạt được những cải thiện đáng kể về tính nhất quán và chất lượng, đồng thời giảm tần suất lỗi (các bộ phận hỏng).
Băng đục lỗ là phương tiện để chuyển mã G này vào bộ điều khiển trong nhiều thập kỷ cho đến khi nó bị thay thế bởi đĩa mềm, RS-232, và cuối cùng là cáp Ethernet và mạng. Là một liên kết trực tiếp giữa máy tính và bộ điều khiển máy, điều khiển số trực tiếp (DNC) đã trở thành một khẩu hiệu kỹ thuật.
Với máy và máy tính giao tiếp bằng mã G, lỗi duy nhất có thể xảy ra là lỗi đầu vào. Nhìn thấy khả năng giảm sự mơ hồ trong đầu vào của lập trình viên, các công ty bắt đầu thiết kế phần mềm cần thiết cho các máy CNC mới này. Thời gian xử lý các bộ phận giảm theo cấp số nhân với sự ra đời của thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD). Sử dụng CAD, người lập trình máy có một phương pháp thiết kế các bộ phận phức tạp mà không cần phải viết từng dòng mã riêng lẻ. Với khía cạnh lập trình của mô hình cho phép các điểm định vị tốt hơn, khi đó cần kiểm soát tốt hơn chuyển động của máy.
Điều khiển chuyển động
Ban đầu, động cơ bước, quay theo gia số hoặc bước, là tiêu chuẩn trong công nghệ điều khiển chuyển động. Các bước càng nhỏ, khả năng điều khiển vị trí của động cơ càng hữu hạn. Độ chính xác của vị trí xác định độ chính xác mà hệ thống có thể kiểm soát vị trí thực tế của các trục X, Y và Z. Hệ thống ba trục là tiêu chuẩn ngày nay, mặc dù một số máy điều khiển năm đến bảy trục chuyển động. Động cơ bước có hai ưu điểm khác biệt – chúng nhanh và mạnh. Tuy nhiên, các hệ thống động cơ bước là vòng hở, nghĩa là không có sự quay lại hoặc phản hồi về vị trí thực tế. Lỗi điện hoặc cơ khí không được tính đến.
Hệ thống servo là một hệ thống vòng kín, nghĩa là ngoài vị trí được xuất ra động cơ, thông tin phản hồi về vị trí thực tế được thực hiện thông qua bộ mã hóa hoặc bộ phân giải. Bộ điều khiển hoặc bộ khuếch đại sử dụng thông tin phản hồi về vị trí thực tế này để xuất hiệu chỉnh nhằm duy trì vị trí mong muốn. Tùy thuộc vào độ phức tạp của bộ khuếch đại servo hoặc hệ thống truyền động, phản hồi được sử dụng để duy trì vị trí chính xác hơn. Ngay cả khi nghỉ ngơi, một hệ thống servo được giữ ở vị trí hoặc vị trí mong muốn. Những cải tiến khác như tăng độ phân giải bộ mã hóa và tỷ lệ lấy mẫu hứa hẹn độ chính xác chưa từng có.
Các nhà chế tạo có thể mong đợi điều gì trong tương lai?
Tương lai của điều khiển chuyển động nằm ở công nghệ feedforward. Vì phản hồi đề cập đến khả năng hệ thống thu được thông tin vị trí thực tế so với vị trí mong muốn từ một số loại cảm biến, thường là bộ mã hóa và thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết về tốc độ, gia tốc và giảm tốc để duy trì vị trí mong muốn, nên công nghệ feedforward dự đoán sự khác biệt trong độ chính xác vị trí trước khi chúng xảy ra. Bộ điều khiển cần được lập trình với tất cả các thông tin thích hợp của cơ chế máy móc. Bước răng của bánh răng—và thậm chí cả kiểu mài mòn dự kiến của nó—cần được tính đến trên máy loại giá đỡ và bánh răng, tọa độ XY. Dung sai của bi hoặc vít truyền động và ổ trục cũng phải được tính toán để hiệu chỉnh trục Z. Dung sai là từ 0,005 inch đến 0,015 inch. Các máy chuyển tiếp có thể đạt được dung sai từ 0,00010 inch đến 0.
Một tiến bộ công nghệ lớn khác hiện đang được triển khai và phát triển nhanh chóng là phần mềm điều khiển kiến trúc mở. Trước đây, nhà sản xuất phần mềm được yêu cầu viết lại chương trình, điều này rất chậm và đôi khi là không thể. Một số nhà sản xuất ngày nay và nhiều nhà sản xuất trong tương lai sẽ mở chương trình độc quyền của họ cho người dùng cuối. Điều này sẽ cho phép người dùng điều chỉnh chức năng của máy cho phù hợp với một ứng dụng cụ thể, hợp lý hóa hơn nữa quá trình sản xuất và loại bỏ các hoạt động không liên quan không mang lại giá trị.
Những tiến bộ này sẽ giúp giảm nhu cầu xử lý thứ cấp. Sự hình thành cặn (kim loại nóng chảy và kim loại nghe được ở đáy vết cắt) giảm khi tốc độ của mỏ hàn có thể được kiểm soát tốt. Dross thường được hình thành khi máy đang hoạt động ở tốc độ quá cao hoặc quá thấp đối với vật liệu và quy trình được sử dụng. Có thể dễ dàng loại bỏ cặn ở tốc độ thấp, nhưng cặn ở tốc độ cao cần phải mài. Sự vát, ngăn cản sự giao phối và hàn, thường được bù đắp bằng điều khiển chiều cao mỏ cắt tự động (ATHC) trong trục Z. ATHC thường đạt được bằng cách theo dõi chênh lệch điện áp giữa điện cực/vòi phun và mặt đất được đo bằng máy CNC. Mặt đất là đường dẫn trở lại của mạch điện được chỉ định là vật liệu hoặc tấm bị cắt.
