Công nghệ ngày càng phát triển chính vì thế mà những đòi hỏi về sản phẩm cũng phải nhanh, chính xác thậm chí nhiều khi đạt đến độ hoàn thiện cao. Những năm gần đây chúng ta dễ dàng bắt gặp các loại máy in, cắt, khoan, tiện,… 3D, 2D, 4D thậm chí là 5D, sản phẩm được tạo ra với độ hoàn hảo tuyệt đối. Bên cạnh đó ta còn thấy xuất hiện CNC, lại là một khái niệm khác hoàn toàn. Vậy CNC là gì? Tổng quan những kiến thức về CNC sẽ được giải đáp chi tiết trong nội dung sau.
CNC là gì?
CNC là viết tắt tiếng Anh của Computerized Numerically Controlled nghĩa là máy móc được điều khiển lập trình bằng máy tính, là việc điều khiển bằng máy tính đối các loại máy móc khác nhau dùng để sản xuất ( đã được lập trình sẵn và tính lặp lại) các bộ phận kim khí (ngoài ra còn còn áp dụng trên các loại vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình được lập trình sẵn.
CNC được phát triển từ cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 trong các phòng thí nghiệm Servomechanism của trường đại học MIT.
Nói một cách đơn giản thì, CNC được gọi là máy tính điều khiển số, là quá trình điều khiển tự động các loại máy móc, công cụ gia công (khoan, phay, dao tiện, cắt,…) bằng máy tính, trong đó máy CNC cắt gọt trên các vật liệu (như: kim loại, nhựa, gỗ, gốm hoặc composite,…) để biến nó thành sản phẩm có thông số kỹ thuật chính xác tuyệt đối. Có thể thay thế sức lao động của con người, công suất lao động gấp nhiều lần con người lại đạt độ chính xác vượt trội hơn hẳn.
Máy CNC có thể thực hiện nhiều chức năng như cắt, tiện, in, phay, khoan,… tùy thuộc vào mỗi chức năng mà nhà sản xuất sẽ sản xuất, lập trình thành các loại máy CNC khác nhau sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng. Cũng có thể tích hợp nhiều chức năng vào cùng một máy CNC.
Công nghệ CNC gần đây được áp dụng vô cùng rộng rãi không chỉ dừng lại ở lĩnh vực cơ khí như chúng ta thường thấy, mà công nghệ CNC được áp dụng ở các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao và tình tuyệt đối như: y tế, thẩm mỹ, xây dựng, thiết kế nội thất,…
Nguyên lý hoạt động của máy CNC.
Để máy CNC có thể hoạt động được, cần phải nạp chương trình điều khiển vào hệ thống vi tính thông minh. Máy vi tính sẽ có nhiệm vụ xử lý và điều khiển các bộ phận của máy như đầu cắt, tốc độ cắt, biên độ cắt,… theo lập trình có sẵn để gia công sản phẩm tạo ra sản phẩm, các sản phẩm trong cùng một chương trình sẽ giống hệt nhau do tính lập lại của máy CNC.
Máy CNC thường có nhiều kích thước và có nhiều công dụng khác nhau, nhưng về cơ bản thì các máy CNC hoạt động như sau:
- Máy CNC thường có một hoặc nhiều trục chính. Trục chính quay với tốc độ rất cao, đầu trục chính (vitme) được gắn với một đầu cắt như mũi khoan để cắt sản phẩm theo trục lên xuống lên xuống (trục Z).
- Thân máy CNC có bàn đỡ để cố định sản phẩm và di chuyển theo các trục X,Y. Kết hợp với trục chính (phương Z) có thể đưa lưỡi cắt di chuyển theo các phương hướng, bề mặt muốn gia công của sản phẩm.
Các loại máy CNC phổ biến trên thị trường hiện nay.
Phân loại các loại máy CNC tùy vào mục đích sử dụng, máy CNC có nhiều chủng loại và chức năng khác nhau. Chúng ta có thể phân loại theo những tiêu chí khác nhau. Do đó cũng có nhiều loại máy với các chức năng khác nhau.
Máy tiện CNC là gì?
Tiện là phương pháp cắt gọt vật liệu dựa vào chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động tiến dao (dọc hoặc ngang). Máy tiện cơ thường hoạt động dựa chủ yếu vào điều khiển của con người, ngược lại, máy tiện CNC được tích hợp hệ thống điều khiển tự động, có khả năng vận hành nhờ lập trình trên máy tính. Ứng dụng những công nghệ hiện đại, phương pháp tiện bằng CNC có khả năng cắt gọt được đa dạng các loại sản phẩm, không gây ra tiếng ồn lớn, thao tác vận hành đơn giản,nhanh.
Phương pháp tiện CNC giúp công đoạn các công đoạn tiện: tiện tròn, tiện côn, tiện vát, tiện mặt và tiện rãnh trở nên dễ dàng và đơn giản hơn. Dụng cụ cắt gọt vật liệu trong máy tiện là dao tiện, bao gồm nhiều loại dao với chức năng riêng.
Máy tiện CNC là thiết bị được sử dụng rộng rãi phổ biến trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy. So với máy phay CNC, máy tiện CNC có hệ thống dao cắt ít hơn, cấu tạo cũng khá đơn giản và cách sử dụng có phần dễ dàng hơn.
Với máy tiện cơ truyền thống thông thường, khi gia công cắt gọt vật liệu, cần phải có kỹ thuật viên đứng điều khiển vị trí của dao cắt. Đồng thời, kỹ thuật viên phải có trình độ, khả năng chuyên môn cao, nhiều năm kinh nghiệm sản xuất để thực hiện các thao tác nhanh chóng, kịp thời,chính xác mới tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật.
Mặt khác, máy tiện CNC được lập trình theo quy tắc nhất định, được cài đặt sẵn trên máy tính, có thể tự động vận hành, mà không phụ thuộc vào tay nghề của người thợ. Các sản phẩm tạo ra đạt yêu cầu cao về thông số kỹ thuật, đặc biệt các sản phẩm có độ chính xác giống nhau.
Máy khoan CNC là gì?
Máy khoan công nghệ CNC đây là loại máy CNC khá phổ biến trong các xưởng gia công cơ khí tại Việt Nam hiện nay. Có rất nhiều loại, từ trục đơn đến loại máy khoan 2 trục, 3 trục, 4 trục,….. Máy khoan CNC được sử dụng chủ yếu để khoan một cách tỉ mỉ và chính xác, có khả năng khoan nhiều chi tiết máy khác nhau và khoan được nhiều chi tiết cùng một lúc nhưng nó vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm, độ chính xác của sản phẩm. Bên cạnh đó loại máy này còn được sử dụng để đo khoảng cách với độ chính xác cao.
Máy cắt CNC là gì?
Máy cắt CNC là một dạng máy CNC điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính, các bộ phận được lập trình tự động sẵn hoạt động theo các sự kiện tiếp nối nhau với tốc độ được cài đặt trước để có thể tạo ra được sản phẩm với hình dạng và kích thước, thông số theo yêu cầu.
So với các máy công cụ truyền thống , sản phẩm từ máy cắt CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung, chương trình được lập trình sẵn trên máy tính. Độ chính xác khi gia công sản phẩm cao hơn vì các máy cắt CNC có độ chính xác rất cao so với việc gia công thủ công. Tốc độ gia công sản phẩm nhanh hơn, thời gian gia công ngắn hơn, tạo ra được nhiều sản phẩm hơn. Máy cắt CNC với khả năng cắt, gia công các sản phẩm có độ cứng cao nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc. Khả năng sản xuất hàng loạt với tốc độ cao, chất lượng cao mà không phải phụ thuộc vào người lao động như khi gia công thủ công.
Máy phay CNC là gì?
Máy phay CNC là một loại máy móc gia công cơ khí phổ biến tại các nhà máy, công xưởng, từ quy mô nhỏ đến quy mô lớn trên toàn quốc.Công dụng chính của máy phay là dùng để phay, cắt gọt, khoan,… một cách tỉ mỉ và chính xác.Máy phay công ngh CNC có khả năng cắt gọt nhiều chi tiết máy khác nhau và cắt gọt được nhiều chi tiết cùng một lúc nhưng vẫn đảm bảo được yêu cầu về chất lượng sản phẩm.Bên cạnh đó, máy phay CNC cũng như các laoij máy CNC khác có công dụng để đo khoảng cách với độ chính xác cao.
Máy mài CNC là gì?
Máy mài CNC ( gọi là máy mài phẳng CNC) là loại máy sử dụng công nghệ CNC để mài phẳng bề mặt của các loại vật liệu khác nhau.
Việc ra đời của máy mài CNC góp phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa, so với máy mài gia công thì máy mài CNC mang nhiều ưu điểm vượt trội hẳn như: Máy mài CNC có thể xử lý được vật liệu có độ cứng cao như thép cứng, hợp kim cứng, …cho đến những vật liệu có độ giòn như như thủy tinh, đá granite… .
Khả năng xử lý chính xác cao giúp nâng cao hiệu quả của các sản phẩm, sản xuất ra các sản phẩm công nghiệp tinh vi. Máy mài CNC thay thế thực hiện nhiều nhiệm vụ vất vả cho người lao động,rút ngắn chu kỳ sản xuất và đẩy nhanh tiến độ sản xuất.
Lập trình CNC là gì?
Lập trình CNC là cách lập trình viên tạo ra cách thức giao tiếp và điều khiển máy CNC tạo ra những sản phẩm mong muốn. Lập trình CNC dựa trên các G-code, mã M Code mặc định cho máy CNC để lập trình. Lập trình viên sẽ viết các đoạn code để máy thực hiện, tạo ra những sản phẩm, những yêu cầu theo mong muốn. Code CNC thường được các hãng sản xuất dựa vào chức năng để cài đặt sẵn trên máy và các lập trình viên cần phải tuân thủ các trình tự có sẵn này. Lập trình CNC có thể là lập trình tay, thủ công hoặc nhờ sự trợ giúp của các phần mềm CAD/CAM. Hiện nay có rất nhiều phần mềm giúp ích cho quá trình lập trình.
Phần mềm CAD/CAM CNC là gì?
Công nghệ CAD/CAM/CNC thường được sử dụng để mô tả các phần mềm được sử dụng để thiết kế, gia công và điều khiển máy CNC dụng cụ cắt thông qua máy tính. CAD là được viết tắt từ Computer Aided Design, CAM là chữ viết tắt của Computer Aided Making.
Top 4 phần mềm CAD/CAM phổ biến hiện nay
- Phần mềm Catia: là một gói phần mềm toàn diện chuyên hỗ trợ CAD/CAM/CAE được nghiên cứu và phát hành bởi hãng Dassault Systemes, đây là một trong những phần mềm được nhiều tập đoàn lớn trên thế giới sử dụng trong các lĩnh vực về công nghiệp ô tô, hàng không, cơ khí hạng nặng. Phần mềm Catia là phần mềm thuộc trường phái dán hình nên rất mạnh về mảng Surface để dựng mặt cong tự do trong thiết kế. Xét về độ nổi tiếng thì phần mềm được đánh giá hàng đầu.
- Phần mềm NX: được phát hành bởi Siemens PLM Software, NX là giải pháp toàn diện CAD/CAM/CAE nhạy bén , hiệu quả và có tính đồng bộ cao. Giúp các doanh nghiệp giải quyết những vấn đề khó khăn trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm, đẩy mạnh sản xuất sản phẩm ra thị trường nhanh hơn, và có thể tối ưu hóa những dữ liệu ở thiết kế cũ.
- Phần mềm Mastercam: là phần mềm chuyên dụng được sử dụng để hỗ trợ quá trình gia công sản phẩm (trong ngành cơ khí). Phần mềm cho phép người dùng thông qua quá trình tương tác đồ họa để tạo ra các mã code gia công trên CNC. Bên cạnh khả năng lập trình gia công, Mastercam cũng có thể thiết kế mô hình chi tiết dạng 2D và 3D. Tuy nhiên tính năng thiết kế chỉ là tính năng phụ, không mạnh mẽ tính năng này chỉ được người dừng sử dụng như tính năng hỗ trợ.
- Phần mềm TopSolid: là giải pháp CAD/CAM hàng đầu được ưa chuộng cho ngành cơ khí ở Pháp. Topsolid là phần mềm rất được ưa chuộng trong thời gian gần đây và ngày càng phát triển lan rộng trên toàn thế giới. TopSolid là giải pháp được ưa dùng bởi các nhà sản xuất và các linh kiện phụ trong công nghiệp hàng không, ô tô, các loại máy công cụ, lĩnh vực cơ khí tổng hợp.
Như trên, bằng sự điều khiển, giám sát của máy vi tính. Máy công nghệ CNC có khả năng gia công những bề mặt phức tạp hoặc những chi tiết nhỏ mà bàn tay con người khó có khả năng gia công.
Ưu điểm và nhược điểm của các loại máy CNC
Ưu điểm:
- Các sản phẩm được sản xuất từ máy CNC có độ chính xác lên đến 100% so với bản vẽ thiết kế ban đầu.
- Tiết kiệm thời gian sản xuất hơn so với công nghệ gia công thông thường.
- Có thể gia công sản phẩm hàng loạt trên bất kì vật liệu nào khác nhau như: gỗ, kim loại, đá,…
- Tiết kiệm công sức lao động và một máy công nghệ CNC gấp rất nhiều lần công suất gia công thông thường.
- Luôn cập nhật và hỗ trợ những tính năng mới nhất từ Hãng sản xuất.
- Có khả năng vận hành liên tục và ổn định, ít xảy ra lỗi bất thường.
- Bảo hành định kỳ và lâu dài.
Nhược điểm:
- Giá thành nhập máy khá cao không phù hợp với những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ.
- Rất bền ít hỏng hóc, tuy nhiên mỗi khi sửa thường tốn nhiều chi phí.
- Nếu nhân viên vận hành đứng máy nghỉ việc, có thể phải tạm dừng sản xuất, sẽ mất thời gian để có thể tìm người thay phù hợp hoặc phải mất công đào tạo lại từ đầu.
Ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất
Công nghệ CNC ra đời có thể nói là bước đi đột phá của ngành gia công cơ khí, tuy nhiên không chỉ dừng lại ở đó hiện nay có rất nhiều lĩnh vực cũng áp dụng máy CNC vào sản xuất:
- Khắc họa tiết hoa văn, hình ảnh 3D,4D,….làm bảng hiệu,quảng cáo.
- Khắc cắt lên vật liệu gỗ, mica, lên các mô hình, tạo thành những vách ngăn trong xây dựng thiết kế rất thẩm mỹ.
- Khắc lên các chất liệu giòn, dễ vỡ như: Pha lê, thủy tinh, kính, đá,…
- Hay khắc lên các vật liệu có độ cứng cao như kim loại.
- ….
Trên đây là bài viết khái quát tổng hợp về CNC, những điều cần biết khi sử dụng máy CNC, hy vọng bạn đã giải đáp được thắc mắc của bản thân. Hay chọn được các loại máy CNC phù hợp cho quá trình nâng cao chất lượng dây chuyền sản xuất của mình.
