Các hệ điều hành trên máy CNC

Hệ điều hành trên máy CNC dùng để làm gì ?

Chúng ta thường nghe về các hệ điều hành chạy trên các máy CNC và phổ biến nhất là Fanuc , vậy những hệ điều hành này có chức năng gì . Có sự khác biệt lớn giữa ngôn ngữ mà máy CNC hiểu và ngôn ngữ mà con người hiểu ( G-code ) . Thật sự thì máy CNC chỉ đọc được những đoạn mã nhị phân ( vì toàn bộ hoạt động của máy được điều khiển bằng máy tính ) , nhưng để học được các đoạn mã nhị phân thì thật sự là quá sức con người nên chúng ta cần có một hệ điều hành biên dịch những mã lệnh G-code thành những đoạn mã nhị phân . Ngoài ra hệ điều hành còn có nhiều hỗ trợ khác cho quá trình vận hành máy như quản lý hệ thống dao , mô phỏng cắt gọt trước khi vận hành ...

Bảng điều khiển của một máy CNC

Hiện nay có rất nhiều loại máy CNC trên thị trường và nguồn gốc cũng rất đa dạng như máy Mazak , MoriSeki, Hass, Mitshubishi, DMG… Phần nhiều những máy CNC chạy trên hệ điều hành Fanuc vì vậy mặc nhiên Fanuc trở thành hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay , song bên cạnh đó vẫn có một số máy sử dụng những hệ điều hành ít phổ biến hơn như Fagor , Heidenhain , Mazatrol , Sinumerik ... 

Fanuc hỗ trợ mô phỏng cắt gọt trước khi đưa vào sản xuất

Nhìn chung thì các hệ điều hành trên cũng đều có chung một mục đích là hỗ trợ quá trình cắt gọt với các đường đi dao gần như giống hệt nhau tuy nhiên các mã lệnh giữa các hệ điều hành này khá khác nhau , đơn cử như hệ thống mã lệnh của hệ điều hành Heidenhain rất khác biệt so với các hệ điều hành khác mặc dù thực hiện các công việc cũng tương tự .

Cimco Edit có thể chuyển câu lệnh qua lại giữa các hệ điều hành

Tuy nhiên mọi người không cần phải học hết tất cả mã lệnh của các hệ điều hành vì phần lớn các máy sử dụng Fanuc nên chỉ cần thông thạo Fanuc là được .  Thêm vào đó nếu xưởng chúng ta làm việc xuất hiện những máy CNC chạy với một hệ điều hành khác thì vẫn có những phần mềm chuyển đổi câu lệnh từ hệ điều hành này sang câu lệnh của hệ điều hành khác ( vì cơ bản chúng cùng thực hiện 1 lệnh trên máy CNC chỉ khác ở ngôn ngữ đầu vào mà chúng ta sử dụng ) .Đơn cử như Cimco Edit là một phần mềm như thế .

                                                                                        Trương Trung Hiếu

Read More

Trương Trung Hiếu - Tôi là ai ?

Thông tin cá nhân :

Tên : Trương Trung Hiếu
Sinh ngày : 20/1/1993
Quê quán : An Giang .
Công việc hiện tại : Sinh viên trường Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM .
Ngành Học : Cơ Khí Chế Tạo Máy .

ảnh chụp trong cuộc thi tay nghề lập trình CNC tại trường Cao Đẳng Đồng An - 2015

Tản mạn về bản thân :

Sinh ra trong một vùng quê nghèo giáp biên giới Campuchia , thời niên thiếu của tôi gắn liền với cánh đồng xanh mướt và dòng sông quê êm ả trôi . Ở An Giang con em của người dân không cần học nhiều , họ cho con cái nghỉ học ngay từ năm lớp 10 bởi vì họ không muốn con của họ tốt nghiệp 12 rồi chợt nhận ra rằng ước mơ Đại Học của chúng đành phải gác lại , đơn giản chỉ vì gia đình không đủ tiền trang trải 4 năm đại học cho con họ . Tôi may mắn không nằm trong số đó và càng may mắn hơn sau khi lần đầu thi đại học tôi đã đậu vào Khoa Cơ Khí của trường Bách Khoa khóa 2011.

Lên thị thành , cái gì cũng mới , cái gì cũng cám dỗ . Tôi nhanh chóng bị choáng ngợp bởi sự phồn hoa đô hội chốn này . Thế rồi tôi bỏ bê dần việc học tập , sa đà vào những thú vui bên đường quên ngày quên tháng . Kết quả học kỳ 1 của năm nhất tôi chỉ đậu 2 chỉ thể dục , tôi choáng váng và rồi tự vực mình dậy , tự đem bản thân mình quay trở lại lớp học nhưng nào có kịp nữa . Khi bước vào lớp những đứa bạn vây quanh tôi và hỏi " học kỳ rồi đậu được bao nhiêu tín chỉ rồi Giáo Sư ?!?" câu cười cợt đó giáng mạnh vào tâm trí của tôi , đánh gục sự ham muốn quay trợ lại lớp học và rồi điều tồi tệ nhất đã xảy ra : tôi vì một chút sỉ diện hảo đã quyết định tự học ở nhà tất cả các môn trên lớp . Một lần nữa kết quả thi học kỳ của tôi tệ hại đến nổi 1 môn lý thuyết cũng không vượt qua được . Đây là bài học đầu tiên trong đời của tôi : sỉ diện chỉ làm hại mình những lúc nguy cấp nhất .

Tôi dừng lại , quyết định thôi học ngôi trường mà tôi hằng mơ ước ấy , hối lỗi với gia đình và nhận được một câu hỏi rất thẳng thắn từ cha tôi : con chọn về quê lập nghiệp hay con chọn con đường học tiếp ? Kể từ sau câu hỏi ấy 1 năm sau tôi đậu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM ngay chính ngành nghề mà mình đã từng vấp ngã : Cơ Khí Chế Tạo -  từ đây cuộc sống tôi sang trang mới với những gam màu sống động hơn . Đây là một bài học thứ 2 của tôi : Khi lâm đến tuyệt lộ cũng là lúc chúng ta đến rất gần với một lối thoát .

Ngay từ những ngày đầu tiên bước vào giảng đường , tôi đã tìm một nhóm để cùng chia sẽ niềm đam mê Cơ Khí của mình , may mắn thay tôi đã tìm được. Nhóm đó có 3 người và rất nhanh chóng chúng tôi làm quen với một thầy giáo dạy về hàn điện để cùng thưa với thầy về kế hoạch nghiên cứu khoa học của nhóm : chiếc đèn chạy bằng năng lượng mặt trời .

Đèn năng lượng mặt trời - 2013-2014

Những kỷ niệm buồn vui khi chung tay tạo ra cây đèn đều rất chân thật . Nhưng có một vài biến cố xảy ra và đã làm nhóm không thể tiếp tục thực hiện chiếc đèn này nữa : thầy giáo hướng dẫn mà nhóm tôi chọn đã nhận được học bổng du học tại Đức . Khi đó cây đèn đã hoàn thành 80% , nhưng chúng tôi như rắn mất đầu , mọi thứ về việc " bảo vệ nghiên cứu khoa học " hay việc " soạn một bài thuyết trình về sản phẩm " chúng tôi gần như chưa hề biết tới vì lúc đó mới chỉ là sinh viên năm nhất . Kết quả là cả nhóm quyết định sẽ đợi đến tháng 3 năm sau để đăng ký nghiên cứu khoa học và chính điều này đã đình trệ việc hoàn thành cây đèn này vô thời hạn . Có nhiều nguyên nhân nhưng chủ yếu bởi vì nhóm ngay từ đầu đã dùng động lực để hoạt động , khi đình trệ sự việc lại thì cũng là lúc buồng máu nóng trong lòng ngực nguội dần , nhiệt huyết không còn nữa nên không thể nào hoàn thành được dù chỉ là 20% công việc còn lại . Đây chính là bài học thứ 3 của tôi : chuyện hôm nay chớ để ngày mai .

Về sau khi cả 3 người đều cùng có thời gian rảnh và lấy lại quyết tâm thì tấm pin mặt trời trên cây đèn lại bị ai đó đánh cắp , cả chiếc bình acquy mà tôi lấy từ chiếc xe wave alpha ra để làm cũng bị lấy mất luôn chỉ để lại chiếc sườn đèn trơ trọi . Chuyện cũng chả trách ai được vì chiếc đèn cao đến 3m nên không thể để ở nhà riêng của ai mà cũng không thể để ở ký túc xá , chỉ có một góc trường nơi xưởng hàn điện của trường là có chổ cho nó dung thân , Thế nên sự bất cẩn của chúng tôi đã trả một cái giá không hề nhẹ bao gồm hơn 2 triệu tiền mua tấm pin mặt trời và 9 tháng ròng chờ đợi .

Học Kỳ II năm 2 , tôi đăng ký một khóa học vẽ Creo 3.0 . Sau khóa học ấy tôi như đắm chìm vào thế giới của CAD/CAM/CNC . Một tháng sau tôi được nhận làm trợ giảng cho một Thầy giáo đã dạy tôi môn Creo Parametric , nói là trợ giảng chứ không phải một trợ giảng chính thức , có lẽ thầy giáo ấy đã thấy được trong tôi có niềm đam mê CAD/CAM/CNC vô bờ bến nên thầy đã cho tôi một cơ hội tiếp xúc với chuyên ngành này một cách không chính thống - đi theo thầy và đứng một vài lớp Creo ban đêm . 7 tháng được làm việc chung với thầy tôi học được rất nhiều thứ , tiếc thay đó cũng là 2 học kỳ mà điểm số của tôi thấp nhất , rớt môn nhiều nhất đơn giản là vì tôi dành cả ngày ở văn phòng của thầy cho đến tận 9 giờ tối mới về ký túc xá . Áp lực của việc học đã  làm tôi lung lay ý chí và tôi đã xin thầy được nghỉ mà lòng không hề muốn .

Một sản phẩm vẽ bằng Creo 3.0

Năm 3 Đại Học , tôi bắt đầu tập trung vào việc học hơn và cũng cùng thời điểm này tôi chú ý hơn đến kỹ năng của mình . Tôi biết rằng mình vẫn còn thiếu rất nhiều kỹ năng đặc biệt là kỹ năng về ngoại ngữ . Học kỳ I năm 3 , tôi và một số người bạn quyết định lập nên một câu lạc bộ (CLB) giao tiếp tiếng Anh ngay tại Tòa nhà trung tâm của trường . CLB mang tên e.com . Tôi là một trong những Founder của CLB và chuyên trách về mãng truyền thông . CLB đã từng rất thành công cho đến khi người được xem là giỏi tiếng Anh nhất trong CLB tìm được công việc ổn định và không thể thường xuyên hỗ trợ cho CLB . Gia đình của tôi biết chuyện và họ không hiểu được rằng Anh văn quan trọng đến dường nào đối với một sinh viên nên một áp lực không hề nhỏ đến từ gia đình buộc tôi phải rời bỏ CLB . Cuối cùng thì tôi cũng phải ra đi , 2 tháng sau CLB tan rã .

hình ảnh bàn ghi danh tham dự sự kiện của e.com -2014

Trong thời điểm này tôi cũng tự nghiên cứu về các phần mềm khác như Solidworks , SolidCam , NX , Mastercam và công nghệ thiết kế ngược .
Tôi tham gia vào một CLB về máy in 3D tại Thủ Đức và tại nơi này đầu óc tôi như được khai mở ra với rất nhiều kiến thức về máy in 3D cũng như công nghệ in 3D tại Việt Nam

                                          hình ảnh về máy in 3D và sản phẩm máy in 3D trong buổi triển lãm


Sau buổi triễn lãm và giới thiệu tôi vô cùng phấn khích , tôi đã dùng một trong các phần mềm vẽ để thiết kế một cánh tay robot rồi đem đi in thử sản phẩm và nhận được sản phẩm in 3D đầu tiên trong tay . Nhưng thời điểm này khá nhạy cảm vì đây là cuối năm 3 và đầu năm 4 , thời điểm mà đồ án dồn dập nên một lần nữa tôi phải gác lại đam mê của mình để chuyên tâm vào điểm số .

sản phẩm cánh tay robot chế tạo bằng công nghệ in 3D

Những học kỳ cuối cùng là sự tổng hợp những chặng đường đã đi qua , từ những chặng đường nghiên cứu khoa học thất bại rồi đến các phần mềm CAD/CAM/CNC rồi đến Anh Văn giao tiếp , cho đến công nghệ in 3D tất cả dung hòa với nhau tạo ra giá trị thời sinh viên đáng nhớ .

Nhưng trong suy nghĩ của tôi , những việc mà mình đã chuẩn bị cho tương lai chỉ mang ý nghĩa là tiềm năng , đó chưa phải là sự cống hiến thật sự nên cũng chẳng có gì lấy làm tự hào . Tôi biết rằng mình còn phải nổ lực rất nhiều trên con đường mình đã chọn đi tận 2 lần trong đời này , cống hiến thật nhiều cho tổ chức mà mình làm việc , đặt quyền lợi của tổ chức lên trên bản thân , yêu và sống trong công việc của mình thì mới có thể đuổi kịp sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật đang phát triển vũ bão ngoài kia .

Mục tiểu của tôi là trở thành một chuyên gia về mãng CAD/CAM/CNC trong 10 năm tới . tiếp cận công nghệ in 3d và thiết kế mẫu nhanh , thiết kế khuôn nhựa  . Một chuyên gia về phần mềm đồ họa và một kỹ sư sống cống hiến cho công ty và cho tổ quốc .

Tôi bỗng nhớ 2 câu nói mà đã đọc được từ Steve Jobs lúc còn sinh thời từng nói mà bản thân khá tâm đắc :

- Bạn không thể nhìn về tương lai để xâu chuỗi các sự việc nhưng 10 năm sau nhìn lại chẳng phải bạn sẽ thấy rất rõ sao.

- Cách duy nhất để trở nên vĩ đại là bạn phải yêu công việc mình đang làm .

                                                                                                   Trương Trung Hiếu

Read More

Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một máy CNC

Hình ảnh minh họa : bên trong 1 chiếc máy CNC

Để hiểu rõ về cách một máy CNC vận hành chúng ta cần biết về các bộ phận cơ bản của một máy CNC . Hiện nay có rất nhiều loại máy CNC sản xuất từ nhiều quốc gia khác nhau với những chuẩn chế tạo khác nhau trên khắp thế giới , những nước đi đầu như Mỹ - Đức - Nhật luôn cố gắng áp dụng càng nhiều công nghệ mới vào chiếc máy CNC của họ càng tốt dẫn đến một chiếc máy hiện nay có thể có rất nhiều những bộ phần khác nhau nhưng nhìn chung chúng đều phải có những bộ phân cơ bản sau :


Cấu tạo của một máy CNC bao gồm  :

+ Bộ phận điều khiển

+ Các động cơ cho từng trục
+ Hệ thống xử lý dữ liệu 

+ Bàn máy và hệ thống gá kẹp

+ Dao và đầu gắn dao ( collet )

+ Hệ thống làm mát
+ Hệ thống thủy lực ( nếu có )

+ Phần khung bảo vệ bên ngoài

Dưới đây là mô hình của nguyên lý hoạt động của một máy CNC :

        mô hình nguyên lý hoạt động của một máy CNC

Video hướng dẫn build một máy CNC đơn giản với chi phí thấp:

                                                                                                   Trương Trung Hiếu

Read More

Lịch sử ra đời và phát triển của CAD/CAM/CNC .

CAD là gì ?

Từ ngàn xưa con người đã có sự sáng tạo . Ban đầu là những vũ khí thô sơ để săn bắt hái lượm , rồi nhà cửa đơn giản để che trú dần dần tiến đến sáng tạo ra những phương tiện đi lại phức tạp hơn như tàu thuyền , cổ xe ngựa . Sự sáng tạo còn tiến những bước dài hơn nữa khi nó gắng liền với chiến tranh : sự ra đời của vũ khí phức tạp như chiến thuyền hay máy bắn đá ...
Lúc đầu do những thứ mà con người sáng tạo ra không có nhiều sự phức tạp nên việc lưu trữ lại cách thức chế tạo gần như không có , nhưng nhu cầu ấy bắt đầu xuất hiện cùng với những cổ máy có độ phức tạp cao hơn và không thể chỉ nhìn qua là có thể làm lại được .Thế là những bản vẽ ra đời .
Trải qua hàng ngàn năm phát triển , con người đã vẽ những sáng chế của mình trên rất nhiều vật liệu : từ hình khắc trong hang động , vẽ tranh trên mãnh da thú , khắc hình lên cuộn tre ... và gần đây nhất là vẽ trên giấy vẽ với những tiêu chuẩn đã được thống nhất .

                                        

Một bản vẽ của họa sĩ Leonardo Davinci

  

Vào những năm 50 thế kỷ trước với sự ra đời của ngành khoa học máy tính việc mô hình hóa các bản vẽ kỹ thuật trở nên khả thi hơn . Tuy nhiên do khoa học máy tính thời ấy vẫn chưa đủ mạnh nên việc phát triển một hệ thống đồ họa điện toán phải dùng đến 1 siêu máy tính của Hoa Kỳ thời ấy la SAGE của không lực Hoa Kỳ . 1962 , Tiến sĩ Ivan Sutherland đã công bố SKETCHPAD được xem là thủy tổ của những phần mềm CAD hiện nay nhưng nó chỉ có thể dựng nên những hình vẽ 2 chiều (2D) . Sau này , T.E Johnson đã kế thừa và tiếp tục phát
triển nên hệ thống SKETCHPAD để thể hiện những mô hình 3D , lúc đầu ông chỉ có thể dựng được những mô hình đơn giản dạng khung dây mà thôi .

    

Hình minh họa phần mềm CAD

Hiện nay cùng sự phát triển vượt bậc của ngành khoa học máy tính , người ta đã tạo ra được những phần mềm có thể mô hình hóa những vật thể trong không gian 3D theo định dạng Khối đặc . Những phần mềm này hiển thị rất trực quan cho người thiết kế và người ta gọi những phần mềm đồ họa được hỗ trợ bởi máy tính là những phần mềm CAD ( computer aided design ) .

CAM là gì ?

Trước khi tiếp cận khái niệm về CAM chúng ta cần phải tìm hiểu một ít về máy CNC . Năm 1949 , một loại máy mà đường chuyển động của nó được số hóa một cách chính xác theo 3 trục được gọi  là máy NC ( numberical control ) đã được phát triển tại trường đại học MIT . 5 năm sau nó được ứng dụng vào sản xuất , rất nhanh chóng sau đó nó tạo nên 1 sự thay đổi rất lớn trong ngành sản xuất công nghiệp tại Mỹ . Việc gia tăng sự tự động hóa trong quá trình sản xuất đã tạo nên sự phát triển đáng kể về năng xuất và độ chính xác trong quá trình chế tạo . Ban đầu những máy NC chỉ chạy theo điểm và đường thẳng , không có quan hệ hàm số giữa chuyển động và tọa độ thế nên những chi tiết mà nó có thể gia công thì rất đơn giản , những máy NC đời đầu không được máy tính hỗ trợ nhiều ( do ngành công nghiệp máy tính lúc ấy cũng chưa phát triển ) nên phần lớn chúng hoạt động bằng cách đọc băng từ ( những cuộn giấy được đục lỗ giúp đầu đọc xuất ra những xung điện cần thiết và mã hóa thành 1 dãy mã nhị phân để điều khiển máy NC ) . Sau này khi mà ngành khoa học máy tính với sự đi đầu là công ty IBM phát triển hơn và tham gia sâu vào quá trình điều khiển máy NC thì những máy NC này được đổi tên thành CNC ( computerized numberical control) . Lúc này những máy CNC đã có thể đọc được hàng nghìn bit thông tin được xử lý và lưu trữ bởi máy tính để thực hiện những đường di chuyển phức tạp hơn rất nhiều . Cũng trong khoảng thời gian này những phần mềm CAM ra đời

Một cổ máy NC được phát triển ở phòng thí nghiệm trường đại học MIT

CAM ( Computer aided manufacturing ) là những phần mềm hỗ trợ việc sản xuất và thường xuất ra một tập tin văn bản dạng G-code . Như đã nói ở trên những chi tiết gia công ngày càng có độ phức tạp cao hơn thế nên việc lập trình tính toán các đường chạy dao 1 cách thủ công tỏ ra không có hiệu quả , nhu cầu có một phần mềm hỗ trợ cho việc tính toán các đường chạy dao phức tạp hơn , các chế độ cắt phù hợp… ngày càng cao hơn và vì vậy CAM ra đời . Phần mềm CAM thường được tích hợp chung với CAD nhưng không phải lúc nào cũng vậy . CAM có thể được xem là cầu nối giữa những ý tưởng được thế kế bằng CAD và những máy móc có thể hoạt động tự động để tạo ra ý tưởng đó CNC tạo ra 1 chu trình khép kín đầu cuối CAD/CAM/CNC

Hình minh họa hệ thống G code của phần mềm CAM

Hiện nay CAD/CAM/CNC vẫn đang trên đà phát triển từng ngày cùng sự hỗ trợ đắc lực với nền tảng máy tính mạnh mẽ . Trong tương lai cùng sự ra đời của trí tuệ nhân tạo sẽ hứa hẹn 1 sự đột phá về công nghệ trong lĩnh vực này .

                                                                 Trương Trung Hiếu

Read More