Công nghệ CNC là bước đột phá trong ngành cơ khí, mang đến những sản phẩm có độ chính xác và hoàn thiện cao. Ngày nay do sự phát triển và các ứng dụng công nghệ mới về bộ vi xử lý mà công nghệ này được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Khái niệm cụ thể CNC là gì?
“CNC là gì?” là câu hỏi được rất nhiều người đặt ra. CNC được viết tắt của Computerized Numerical Control là một dạng máy móc được điều khiển tự động hóa dưới sự hỗ trợ của máy tính. Các bộ phận tự động lập trình để hoạt động theo các trình tự mà người dùng đã lập trình.
Vậy, các loại máy sử dụng công nghệ CNC thường được ứng dụng vào các loại máy như máy phay, máy mài, máy in, máy tiện, máy in và máy cắt, được gọi chung là máy CNC. Theo đó, công nghệ cắt là việc sử dụng phần mềm máy tính điều khiển hoạt động của máy CNC trong việc gia công, tạo hình các chi tiết, bộ phận máy móc thiết bị.
Trước đây, máy móc kiểu cũ hoạt động nhờ bánh xe và đòn bẩy, các công việc hoàn thành đơn giản có độ chính xác không cao. Máy CNC hoạt động nhờ sự điều khiển chương trình máy tính, nhờ đó thực hiện được các công việc phức tạp, độ chính xác cao.
Các loại máy CNC có mặt ở trên thị trường
Công nghệ được áp dụng vào nhiều loại máy móc khác nhau giúp cho việc chế tạo cơ khí trở nên nhanh chóng, đơn giản và an toàn hơn. Các cách phân loại máy CNC ngay sau đây:
Phân loại theo loại máy
Dựa theo loại máy thì máy CNC được chia làm các loại sau:
Máy tiện CNC
Đây là loại máy được sử dụng chủ yếu trong quá trình gia công các chi tiết tròn xoay. Các xưởng cơ khí hiện nay đều được trang bị máy tiện CNC nhằm tăng độ chính xác trong việc sản xuất hàng loạt, giảm chi phí về nhân công. Máy có thể tiện tròn, tiện vát, tiện mặt, tiện côn, tiện ren, tiện rãnh,… dễ dàng, nhanh chóng, độ chính xác cao đồng thời nó còn có thể thực hiện khoan, cắt rãnh, cắt ren, đánh bóng,..
Máy tiện CNC gồm các loại sau: Máy tiện nằm ngang vạn năng, Máy tiện ngang hai trục chính, Máy tiện cụt, Máy tiện đứng, Máy tiện –phay, Máy tiện đứng hai trục chính, Máy tiện cụt nằm ngang có bàn dao ngang với hai ụ dao và Máy tiện nạp phôi thanh tự động.
Dù có nhiều máy tiện CNC khác nhau nhưng thông thường chúng gồm có 2 bộ phận chính, một bộ phận dùng cố định phôi, có khả năng quay và một bộ phận dùng để lắp dụng cụ cắt có thể di chuyển tạo ra các đường cắt ở các vị trí khác nhau. Và khi lựa chọn máy, chúng ta cần quan tâm tới khả năng gia công của nó dựa vào đường kính kẹp tối đa của mâm cặp và hành trình tối đa của ụ động. Ngoài ra còn chú ý thêm dung sai của máy.
Máy phay CNC
Đây là thiết bị sử dụng dao cắt quay tròn loại bỏ vật liệu khỏi phôi, máy phay CNC gồm 2 có loại là nằm dọc và nằm ngang để phù hợp với các loại vật liệu khác nhau. Dao cắt dùng để cắt gọt đồ vật, có thể di chuyển theo nhiều hướng khác nhau và được điều khiển bằng phần mềm máy tính.
Máy phay CNC có khả năng gia công trên hầu hết các loại vật liệu khác nhau như sắt, đồng thau, đồng, thép, titan,gang, nhôm,… Máy được sử dụng trong các quá trình sản xuất các bộ phận đòi hỏi tính chính xác cao như bánh răng, cánh quạt, ống lót, đúc khuôn… cũng như trong ngành công nghiệp hàng hải, cơ khí và hàng không.
Máy mài CNC
Như tên gọi, nó được sử dụng để mài phẳng bề mặt, loại bỏ các chất thừa cũng như tạo độ bóng cho các vật liệu như dao, kim loại và các bộ phận dao cắt của máy móc công nghiệp. Máy mài CNC có thể sử dụng cho các loại vật liệu có độ cứng cao hay cả dễ vỡ, khả năng xử lý chính xác cao. Loại máy này có một viên đá đứng ở vị trí cố định, có thể thay đổi độ cao lớn hay nhỏ so với mặt bàn làm việc.
Khi lựa chọn máy mài CNC, bạn cần để ý tới một vài thông số như công suất làm việc của máy bởi nó ảnh hưởng tới tuổi thọ của máy hay tốc độ của máy ( tốc độ cao sẽ dễ gây vỡ bề mặt các vật liệu có độ cứng thấp còn tốc độ thấp thì thời gian mài diễn ra lâu đối với các vật liệu cứng).
Máy khoan CNC
Máy khoan được chế tạo với mẫu mã, kích thước khác nhau phù hợp với kích thước của vật cần khoan. Máy khoan CNC có thể khoan cắt nhiều loại vật liệu khác nhau, khoan nhiều vị trí cùng một lúc, đảm bảo được độ chính xác cao và tốc độ nhanh chóng.
3 nhóm phân loại chính của máy khoan CNC là:
- Nhóm 1: Dựa theo trục máy thì có thể chia làm máy khoan 2 mặt, máy khoản 3 mặt hay máy khoan 6 mặt. Máy khoan càng nhiều trục thì hoạt động càng linh hoạt.
- Nhóm 2: Dựa vào hướng đi trục có thể chia làm máy khoan trục đứng (chuyển động lên – xuống) và máy khoan trục ngang (chuyển động ra – vào).
- Nhóm 3: Dựa theo máy khoan có bộ thay dao hay không.
Máy cắt CNC
Máy cắt CNC là gì? Máy cắt CNC là việc sử dụng công nghệ CNC để cắt kim loại theo đường cong bất kỳ. Máy cắt CNC có thể hoạt động tốt trong cả không gian 3 chiều với các phần mềm thiết kế chuyên dụng. Máy cắt CNC có thể tạo ra những nhát cắt gọn gàng, đúng vị trí, độ chính xác cao và tốc độ cắt nhanh chóng.
Dựa theo nguồn cắt, máy được chia làm các loại chính sau: Máy cắt laser, Máy cắt plasma, Máy cắt tia nước, Máy cắt Oxy/gas. Mỗi loại máy có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Dựa vào nhu cầu công việc mà bạn có thể lựa chọn những loại máy phù hợp.
Phân loại theo hệ điều khiển
Ngoài việc dựa vào máy, máy CNC còn được phân loại dựa vào hệ điều khiển. Những loại máy CNC là:
- Máy điều khiển điểm: Máy khoan, máy hàn, máy khoét, máy đập là các loại máy gia công có hệ điều khiển điểm.
- Máy điều khiển dạng đoạn thẳng: Là các máy có khả năng gia công trong quá trình thực hiện dịch chuyển theo các trục.
- Máy điều khiển theo đường: Loại này có thể gia công theo tùy ý theo các đường được chỉ định trước. Nó bao gồm các máy: 2D, điều khiển 2D1/2, 3D, điều khiển 4D, 5D,…
Ngoài ra còn rất nhiều loại máy được áp dụng công nghệ CNC như máy bào rãnh, máy đột dập, máy doa, … để giúp con người tối ưu được chi phí nhân công cũng như tạo ra thành phẩm đa dạng với độ chính xác cao.
Các nguyên lý hoạt động cơ bản của máy CNC
Máy CNC gồm nhiều loại khác nhau, tuy nhiên chúng có nguyên lý hoạt động chung như sau:
- Mũi dao được gắn vào trục chính của máy CNC, mỗi máy có một hoặc nhiều trục chính, trục này sẽ di chuyển theo nhiều hướng mang dao cắt đến các vị trí khác nhau nhờ sự điều khiển của máy tính.
- Vật cắt (phôi) được đặt và giữ cố định trên giá đỡ. Giá đỡ này cố định hoặc có thể quay quanh trục để hướng lưỡi cắt đến các vị trí khác nhau.
Những ưu điểm của máy CNC
Rất nhiều máy móc được áp dụng công nghệ CNC. Vậy những ưu điểm của máy CNC là:
- Tiết kiệm thời gian và công sức cho con người: So với việc làm bằng tay truyền thống, công nghệ CNC không quan trọng người điều khiển máy bằng việc nội dung, chương trình lập trình được đưa vào máy. Người điều khiển có việc theo dõi, giám sát hoạt động của máy nên tiết kiệm được công sức, thời gian.
- Độ chính xác của các máy CNC cực cao: Do hoạt động dựa vào các chương trình được cài sẵn nên tỷ lệ sai sót trên máy là rất thấp đạt đến ”phần nghìn mm”.
- Tốc độ cắt của các máy CNC cao: Nhờ vào cấu trúc bền vững, công suất hoạt động mạnh, máy đều có thể làm trên mọi loại vật liệu với thời gian ngắn. Những kim loại có độ cứng cao như sắt, inox,.. máy đều có thể xử lý nhanh gọn.
- Thời gian hoàn thiện ngắn: Thời gian khắc sẽ lâu hơn thời gian cắt nhất là đối với những hình ảnh, bề mặt có nhiều chi tiết và hiệu ứng. Máy CNC luôn đảm bảo hoạt động với công suất cao hoàn thiện thành phẩm trong thời gian nhanh nhất có thể.
Ưu điểm của kỹ thuật CNC
Kỹ thuật CNC đang được sử dụng phổ biến trong các ngành sản xuất cơ khí, chế tạo máy móc. Như phân tích ở trên thì kỹ thuật CNC có rất nhiều ưu điểm nổi bật không thể bỏ qua như:
- Khi áp dụng kỹ thuật CNC, máy móc có tính linh hoạt cao do dựa vào phần mềm đã lập trình, thời gian hiệu chỉnh máy không quá lâu. Đạt được hiệu quả cao về chất lượng cũng như thời gian hoàn thành sản phẩm.
- Khả năng hư hại thấp, tiết kiệm chi phí sản xuất.
- Hạn chế được việc bảo hành sửa chữa
- Gia công vật liệu một cách hàng loạt với số lượng lớn.
Nhược điểm của máy CNC
Tuy có nhiều ưu điểm nhưng máy CNC cũng có những nhược điểm nhất định. Nhược điểm của máy CNC là:
- Giá máy cao: Với công nghệ càng hiện đại, các loại máy CNC có mức giá thành tương đối cao, chi phí đầu vào lớn. Vì vậy, rất khó áp dụng cho những xưởng sản xuất nhỏ có quy mô gia đình,…
- Chi phí cho sửa chữa cao: Các máy CNC có khả năng hư hại, hỏng hóc ít nhưng một khi có vấn đề thì các chi phí về bảo trì, sửa chữa lại khá cao, tốn một khoản tương đối lớn cho các doanh nghiệp và các xưởng sản xuất.
- Yêu cầu người điều khiển và vận hành máy có trình độ cao: Các máy CNC hoạt động theo chương trình lập trình sẵn trên máy tính, có thao tác phức tạp nên đòi hỏi người điều khiển phải có trình độ chuyên môn, được đào tạo chuyên nghiệp, bài bản. Tuy nhiên, số lượng công nhân hiện nay có trình độ, chuyên môn cao còn hạn chế và vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu này. Chính vì vậy, việc tìm người vận hành cũng như việc thay thế con người rất khó khăn.
Kết luận
Bài viết này đã cho bạn hiểu hơn về CNC là gì cũng như các ứng dụng hữu ích của công nghệ này vào trong các ngành công nghiệp chế tạo, sản xuất cơ khí hiện nay. Trong tương lai, công nghệ sẽ ngày càng phổ biến, được áp dụng vào các ngành sản xuất khác như hàng tiêu dùng, thực phẩm hay vật liệu xây dựng… giúp hoàn thành công việc một cách nhanh chóng, có độ chính xác cao và tiết kiệm nguồn nhân lực.
