Máy CNC là phát minh mang tính đột phá trong nền công nghiệp sản xuất. Giúp cho việc chế tạo cũng như chế biến linh kiện trang thiết bị trong các ngành nghề trở nên dễ dàng hơn.

Máy CNC là gì?

Máy CNC tên đầy đủ là Computer Numerical Control. Là một dạng máy tự động chạy thông qua các thao tác điều khiển trên máy tính. Trong đó các bước của công việc được lập trình tự động giúp cho máy có thể hoạt động liên tục, nối liền các bước các công đoạn với nhau. Để tạo ra được mẫu vật với tốc độ và yêu cầu kỹ thuật được xác định từ trước. Máy CNC được phát triển vào cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT, Massachusetts, Hoa Kỳ.

Cấu tạo máy CNC

Hầu hết các máy CNC thường có cấu tạo cơ bản gồm đầy đủ các chức năng và bộ phận như mọi máy công cụ thông thường. Nhưng CNC lại có khả năng gia công chi tiết vật liệu một cách chính xác hơn nhiều so với mọi công cụ truyền thống trong cùng mục đích sản xuất. Do máy có thêm hệ thống xử lý và điều khiển qua máy tính. Có thể nhập các thông số dữ liệu, có màn hình để kiểm tra các thông tin thông số kỹ thuật. Giúp theo dõi quá trình vận hành của máy cũng như can thiệp ngay khi cần thiết.

Ngày nay, máy gia công CNC được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành nghề. Do có khả năng thao tác trên hầu hết mọi loại vật liệu sản xuất như kim loại, nhựa, gỗ, gốm sứ hoặc các loại vật liệu tổng hợp composite với độ chính xác gần như tuyệt đối.

Máy CNC được điều khiển qua máy tính hoặc sử dụng các bản vẽ được thiết kế từ trước trên các phần mềm như: Artcam, JDpaint, V-CARE, Rhino… Vì vậy việc sử dụng và học các phần mềm thiết kế là điều cực kỳ cần thiết và quan trọng.

Máy CNC thường có 3 trục. 3 trục này được đánh số theo thứ tự XYZ, trong đó trục X là trục ngang, Y là trục dọc, Z là trục cao khiến máy có thể đi lên xuống. Nhưng cũng có một vài loại máy đặc biệt được thiết kế thêm trục xoay vòng gọi là trục A cũng là trục thứ 4.

Phân loại máy CNC

Phân loại máy CNC

Có nhiều loại máy trên thị trường ngày nay và có khá nhiều tiêu chí phân loại máy. Tùy theo từng mục đích sử dụng mà chúng ta có thể phân loại theo một vài phương pháp sau:

  • Phân loại theo phương pháp truyền động. Bao gồm truyền động bằng điện lực, truyền động bằng thủy lực và truyền động bằng cách nén khí.
  • Phân loại theo phương pháp điều khiển gồm: điều khiển theo điểm, điều khiển theo đoạn và điều khiển theo đường cắt lớp ( điều khiển theo đường cắt thường là những máy 2D, 3D, 2D1/2 hoặc 4D 5D).
  • Phân loại theo phương pháp thay dao (spindle): thay dao bằng tay, thay dao tự động ( giống máy rơ-vôn-ve) và sử dụng trống mang dao hay băng tải dao.
  • Phân loại theo kích thước của phôi vật liệu được sử dụng để gia công (khổ của phôi)
  • Phân loại theo kích thước hoặc trọng lượng của máy CNC
  • Phân loại theo trục có trên máy: là 2,3 hoặc máy 4 trục (XYZA)
  • Phân loại theo hệ điều hành được tích hợp sử dụng trên máy: hệ điều hành hay được sử dụng là Fanuc, EMCO, Fagor, Siemens…
  • Phân loại theo các chức năng hoạt động của máy ví dụ như: khoan, gọt, mài, đột dập…

Trên đây là các cách phân loại của máy. Tuy nhiên, để cụ thể hơn chúng ta thường sử dụng 2 cách phân loại dưới đây:

Phân loại theo các loại máy CNC

Ở các loại máy gia công CNC cũng có các chức năng và mục đích sử dụng như của các công cụ truyền thống. Máy CNC theo loại máy sẽ bao gồm những máy như: máy khoan, máy tiện, máy phay, máy ép và nhiều máy CNC khác dùng để thay thế những công việc gia công truyền thống…

Phân loại theo các loại máy hệ điều khiển

  • Các máy sử dụng máy tính lập trình để hoạt dộng theo nguyên lý điểm tới điểm: máy khoét, máy khoan, máy hàn điểm, máy đột, máy dập …
  • Các máy sử dụng máy tính để tạo các đường chạy theo ý muốn: đó là các máy trong quá trình làm việc có khả năng dịch chuyển theo các trục khác nhau liên tục theo thiết kế của nhân viên thiết kế
  • Các máy điều khiển nhiều lớp: máy 2D, Máy 2D1/2, máy 3D, máy 4D và máy 5D

Công dụng của máy CNC

Ứng dụng của máy CNC

Để thích ứng với nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Các máy CNC vẫn liên tục được cải thiện về khả năng tính toán, tốc độ xử lý, tính tiện lợi sao cho tốt nhất.

Hệ thống của các máy CNC được chế tạo với khả năng xử lý liên tục mọi công việc và mục đích khác nhau.(tìm phần mềm và hệ thống xử lý của máy CNC)

Việc kết nối lắp đặt máy tính với máy sản xuất tạo ra một cụm máy hoàn chỉnh CNC. Giúp cho khả năng ứng dụng của máy cao hơn kể cả với các doạnh nghiệp sản xuất nhỏ lẻ, không có bộ phận thiết kế lập trình riêng mà vẫn có thể thiết kế qua máy tính điều khiển của máy CNC.

Màn hình điều khiển của máy gia công CNC cũng được tối ưu hoá một cách tốt nhất. Từ màn đen trắng phím cơ nay đã có màn hình cảm ứng màu sắc với độ phân giải cao. Tất cả thông số từ biên dạng, chuyển động đường chạy, tỷ lệ, kích thước thông số của chi tiết máy cũng như sản phẩm đều được hiển thị.

Hệ thống còn có khả năng báo động và dừng chạy khi máy gặp trục trặc về nguyên vật liệu cũng như kỹ thuật. Để người trực tiếp điều khiển có thể can thiệp kịp thời và nhanh nhất tránh xảy ra sai hỏng và trục trặc đáng tiếc.

Ưu điểm cơ bản của dòng máy CNC

  • Có khả năng thay thế hoàn toàn các công đoạn sản xuất truyền thống. Dựa theo nguyên lý hoạt dộng tự động được thiết kế sẵn, máy CNC có thể tạo ra những thành phẩm có tính đa dạng cũng như thẩm mỹ cao. Việc sử dụng máy CNC còn có khả năng tiết kiệm triệt để hơn nguyên vật liệu tránh thất thoát lãng phí.
  • Tiết kiệm nhân lực : sử dụng máy CNC giúp giảm thiểu tối đa việc lệ thuộc vào người lao động trong khi chất lượng và sản lượng sản xuất vẫn luôn được đảm bảo. Một chiếc máy CNC có khả năng đảm nhiệm nhiều bộ phận cùng các công đoạn sản xuất khác nhau mà trong khi sản xuất truyền thống phải sử dụng một đội nhân công mới có thể hoàn thành được.
  • Giảm 40 tới 50 lần thời gian sản xuất cùng một sản phẩm so với việc sử dụng các phương pháp truyền thống. Việc sử dụng máy CNC sẽ giúp sản xuất nhanh hơn tương ứng với việc hoàn thành các đơn hàng theo tiến độ tốt nhất.
  • Hoạt động theo những thiết kế có sẵn qua máy tính, với độ chính xác cao( sai số nhỏ tới 0,001 mm) các đường cong trơn tru như đường thẳng hoặc nhiều lớp khác nhau trên cùng một vật liệu, máy CNC có thể tạo ra các sản phẩm mang tính thẩm mỹ cao mà không có chút sai sót nào.
  • Máy được tích hợp nhiều chức năng vận hành như : tạm dừng, tăng giảm tốc độ, điều chỉnh nông sâu bất kỳ lúc nào. Phù hợp cắt nhiều hình dạng kích thước khác nhau trên một bàn máy.
  • Có hệ thống hút bụi tự động trong quá trình hoạt động khiến cho môi trường lao động trong sạch và an toàn với sức khoẻ của người lao động. Ngoài ra một vài sản phẩm máy CNC cũng được trang bị thêm hệ thống tản nhiệt cho dao ( hay còn được gọi là spindle ), tản nhiệt cho động cơ bằng nước hoặc bằng gió giúp tăng tuổi thọ của máy, giảm điện năng tiêu thụ khi vận hành máy.

Nhược điểm của máy CNC

Là một dòng máy hiện đại và tiên tiến với rất nhiều ưu điểm tuy nhiên việc sử dụng máy CNC cũng có những nhược điểm khác đó là:

  • Giá máy cao hơn rất nhiều so với các công cụ truyền thống. Nên việc đầu tư cho máy CNC thường được sử dụng cho mục đích lâu dài với mẫu mã của sản phẩm không thay đổi nhiều về cấu trúc . Đặc biệt là thích hợp với những đơn vị hay sản xuất những đơn hàng dài và liên tục.
  • Vì giá máy cao nên kéo theo giá thành bảo dưỡng bảo trì máy cũng khá cao. Việc thay đổi linh kiện máy khi máy đi vào hoạt động trong một thời gian dài bị hỏng bị lỗi cũng không thấp.
  • Việc vận hành và thay đổi của máy cũng khó khăn. Với việc sử dụng máy tính và các bản thiết kế, bài chạy sản xuất. Dẫn đến việc học tập thao tác các bước các công đoạn cũng cần một thời gian. Vì vậy, khó có thể đào tạo nhân lực để thay thế người điều khiển trong một thời gian ngắn.

Trình độ và công nghệ được tích hợp vào máy CNC hiện tại

Công nghệ ngày càng phát triển nên việc tính toán và xử lý của các máy CNC càng ngày càng cao. Hệ thống máy CNC giờ đây liên tục được nâng cấp, cập nhật các tính năng mới. Các bộ vi xử lý được cải tiến giúp cho việc tính toán nhanh hơn và có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau.

Việc truyền dữ liệu tải bài chạy sản xuất lên máy được tối ưu hóa. Hệ thống máy CNC giờ đây có thể lưu được rất nhiều bài chạy. Giảm tải thời gian cài đặt những sản phẩm hay lặp đi lặp lại.

Việc sử dụng máy tính vào sản xuất để tạo ra các cụm máy CNC đã khiến cho việc ứng dụng máy CNC được toàn diện hơn. Kể cả ở những công ty, xí nghiệp nhỏ không có phòng thiết kế riêng. Nghĩa là người lập trình có thể tạo bài chạy ở nơi khác gửi đi hoặc tới nơi sản xuất chỉ dẫn cài đặt.

Màn hình trước đây của các máy CNC là đen trắng với những nút ấn đơn giản. Thì giờ đây, đã có màn hình màu với đồ họa, độ phân giải cao. Các thông số kỹ thuật cũng như việc cài đặt bài chạy có thể trực tiếp thay đổi sửa chữa ở trên màn hình máy mà không cần phải chuyển lên máy tính thiết kế.

Các máy CNC có thể liên kết với nhau hoặc với máy tổng để có thể kiểm tra hoặc điều hành tốt nhất.