Máy công cụ CNC là gì?
Máy công cụ CNC là máy công cụ có thể được điều khiển bằng chương trình máy tính. Nó có thể tự động hoàn thành nhiều nhiệm vụ gia công phức tạp khác nhau theo các chương trình gia công được lập trình sẵn. CNC là viết tắt của “Computer Numerical Control”, tức là điều khiển số bằng máy tính.
Gia công CNC là một quy trình sản xuất bóc tách sử dụng các máy công cụ điều khiển bằng máy tính để loại bỏ vật liệu phôi nhằm tạo ra các chi tiết. Thông thường, máy công cụ CNC tự động lập kế hoạch đường gia công dựa trên mô hình CAD ba chiều và điều khiển dụng cụ cắt dọc theo đường dẫn để đạt được hình dạng của chi tiết.
Bài viết này sẽ giới thiệu các loại máy công cụ CNC khác nhau và cách thức hoạt động của chúng.
1. Máy phay CNC
Máy phay CNC (router) tương tự như máy phay CNC nhưng thường được sử dụng để gia công các vật liệu mềm hơn và thường có độ chính xác thấp hơn so với máy phay CNC. Máy phay CNC nổi tiếng với khả năng sử dụng điều khiển số bằng máy tính để lập trình đường đi của trục chính và máy công cụ nhằm thiết kế và tạo hình các vật liệu như gỗ, thép, xốp, vật liệu composite, nhôm và nhựa.
Máy phay CNC thường bao gồm động cơ bước, bộ điều khiển động cơ bước, đế cơ khí, trục chính, bộ điều khiển và bộ nguồn. Máy phay CNC giúp giảm thiểu lãng phí, tăng năng suất và độ chính xác, đồng thời sản xuất sản phẩm nhanh hơn.
2. Máy khoan CNC
Máy khoan CNC được sử dụng cho các quy trình gia công yêu cầu tạo ra các lỗ hình trụ trên phôi bằng phương pháp khoan. Nó sử dụng các mũi khoan quay có thiết kế cho phép kim loại thải, được gọi là phoi, rơi ra khỏi phôi trong quá trình tạo lỗ.
Có một số loại mũi khoan thông dụng có thể được sử dụng với máy khoan CNC, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Các loại bao gồm mũi khoan định vị để bắt đầu khoan lỗ, mũi khoan mổ để khoan lỗ sâu, mũi khoan máy tiện để khoan lỗ chính xác và dao doa để hoàn thiện lỗ đến kích thước mong muốn.
Giống như các máy CNC khác, máy khoan CNC sử dụng điều khiển số bằng máy tính để tự động hóa quá trình khoan. Nó điều khiển vị trí và chuyển động của mũi khoan theo các đường dẫn công cụ đã được lập trình. Điều này cho phép khoan chính xác nhiều lỗ trên một chi tiết với độ chính xác và khả năng lặp lại cao. Máy khoan CNC rất hữu ích khi cần sản xuất số lượng lớn các chi tiết có kiểu lỗ hoặc kích thước giống hệt nhau thông qua các quy trình khoan tự động.
3. Máy tiện CNC
Máy tiện CNC được sử dụng cho các quy trình gia công liên quan đến việc tiện hoặc tạo hình các chi tiết quay. Nó sử dụng các dụng cụ cắt một điểm có thiết kế khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng tiện cụ thể, chẳng hạn như tiện thô, tiện tinh, tiện mặt phẳng, tiện ren, tạo hình, cắt rãnh, cắt rời và tạo rãnh.
Máy tiện CNC tự động hóa quá trình gia công tiện thông qua điều khiển số bằng máy tính. Nó điều khiển vị trí và chuyển động của dụng cụ cắt theo các đường chạy dao đã được lập trình. Điều này cho phép sản xuất các hình dạng và cấu trúc phức tạp từ các chi tiết hình trụ với độ chính xác và khả năng lặp lại cao.
Có nhiều loại máy tiện CNC khác nhau phù hợp với nhiều ứng dụng. Các loại phổ biến bao gồm máy tiện tháp pháo phù hợp cho sản xuất hàng loạt với hệ thống thay dao tự động, máy tiện động cơ dùng cho gia công tiện thông thường và máy tiện chuyên dụng được thiết kế cho các hình dạng hoặc vật liệu cụ thể.
Quá trình gia công tiện CNC giúp tăng năng suất so với máy tiện thủ công bằng cách cho phép vận hành tự động và sản xuất nhiều chi tiết với độ chính xác cao. Máy tiện CNC đặc biệt hữu ích trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và sản xuất chính xác, nơi cần gia công một số lượng lớn các chi tiết được gia công chính xác và hiệu quả.
4. Máy CNC 5 trục
Máy CNC 5 trục nâng cao khả năng của máy phay 3 trục truyền thống bằng cách bổ sung thêm hai trục quay, cho phép gia công các hình dạng phức tạp chỉ trong một lần kẹp phôi.
Ngoài ba trục tuyến tính (X, Y, Z) để định vị dụng cụ cắt, máy CNC 5 trục còn tích hợp thêm hai trục quay tại trục chính cắt hoặc bàn xoay/nghiêng. Điều này cung cấp thêm hai mức độ tự do để định vị phôi.
Bằng cách nghiêng và xoay giá đỡ phôi (bàn trục), máy 5 trục cho phép dụng cụ cắt tiếp cận và gia công năm mặt của phôi hình lăng trụ ở góc 90 độ mà không cần phải đặt lại phôi giữa các thao tác.
Hai trục quay bổ sung (thường được gọi là trục A và trục C) giúp cải thiện đáng kể hiệu quả gia công bằng cách loại bỏ nhu cầu kẹp và thiết lập nhiều lần. Các hình dạng phức tạp như các hình khối điêu khắc có thể được gia công hoàn chỉnh chỉ trong một lần kẹp trên máy CNC 5 trục.
Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, chế tạo khuôn mẫu và y tế, nơi các bộ phận phức tạp rất phổ biến. Gia công CNC 5 trục cũng thường được sử dụng để điêu khắc nhờ khả năng gia công các bề mặt có hình dạng tự do.
5. Máy phay CNC
Máy phay CNC sử dụng các dụng cụ cắt đa điểm quay để tạo hình và gia công chính xác các chi tiết. Các dụng cụ phay thông dụng bao gồm dao phay ngón, dao phay xoắn ốc và dao phay vát cạnh, có thể được định hướng theo chiều ngang hoặc chiều dọc tùy thuộc vào ứng dụng phay cụ thể.
Máy phay CNC tự động hóa quy trình phay thông qua điều khiển số bằng máy tính. Nó điều khiển vị trí và đường đi của dụng cụ cắt theo các đường chạy dao đã được lập trình. Điều này cho phép sản xuất các biên dạng và hình dạng phức tạp từ vật liệu thô hoặc vật đúc với độ chính xác và khả năng lặp lại cao.
Máy phay CNC, còn được gọi là máy phay hoặc máy tiện, có cả loại đặt ngang và đặt dọc. Máy phay CNC cơ bản cung cấp ba trục chuyển động tuyến tính (X, Y, Z), trong khi các mẫu tiên tiến hơn tích hợp thêm các trục quay để tăng khả năng thao tác.
Các loại máy phay CNC phổ biến bao gồm máy phay cầm tay dùng cho các chi tiết nhỏ, máy phay thường hoặc phay đứng dùng cho gia công tổng quát, máy phay vạn năng phù hợp với nhiều thao tác khác nhau, và máy phay đa năng cung cấp tính linh hoạt tối đa thông qua bốn hoặc năm trục.
Quy trình phay CNC giúp tăng năng suất so với phay thủ công. Nó cho phép sản xuất hàng loạt các chi tiết phay với độ chính xác cao mà không cần người vận hành. Máy phay CNC được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất để gia công các bộ phận từ kim loại, nhựa, gỗ, vật liệu composite và nhiều vật liệu khác.
6. Máy cắt laser CNC
Máy cắt laser CNC sử dụng tia laser công suất cao để cắt vật liệu bằng cách làm tan chảy, đốt cháy hoặc hóa hơi chúng. Nó cho phép cắt chính xác các hình dạng và đường viền phức tạp.
Các loại laser công nghiệp chính được sử dụng trong máy cắt laser bao gồm:
- Laser CO2: Một trong những loại laser khí phổ biến nhất sử dụng hỗn hợp khí carbon dioxide. Thích hợp để cắt các vật liệu phi kim loại như gỗ, nhựa, vải dệt. Cũng có thể cắt một số loại thép mềm.
- Laser trạng thái rắn: Thường là laser Yttrium Aluminum Garnet (YAG) sử dụng Neodymium làm thành phần hoạt tính. Mạnh hơn laser CO2 và có khả năng cắt các kim loại dày và cứng hơn.
- Laser sợi quang: Một loại laser trạng thái rắn mới hơn với chất lượng chùm tia vượt trội. Rất hiệu quả cho các ứng dụng cắt kim loại chính xác.
Máy cắt laser CNC điều khiển chùm tia laser theo đường chạy dao đã được lập trình bằng cách sử dụng khung gantry XY và hệ thống điều khiển CNC. Kích thước máy phổ biến dao động từ máy để bàn đến máy khổ lớn.
Công nghệ cắt laser tạo ra đường cắt sạch với độ chính xác cao và vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu. Nó cho phép cắt các chi tiết phức tạp trên nhiều loại vật liệu. Cắt laser được sử dụng rộng rãi trong sản xuất, tạo mẫu và ngành công nghiệp ô tô/hàng không vũ trụ.
7. Máy cắt plasma CNC
Máy cắt plasma CNC sử dụng mỏ hàn plasma để cắt các vật liệu dẫn điện. Nó hoạt động bằng cách dẫn một loại khí có vận tốc cao, chẳng hạn như oxy hoặc không khí, qua vòi phun và tạo ra một hồ quang điện dưới mỏ hàn, ion hóa khí thành dòng plasma dẫn điện.
Luồng plasma sau đó truyền nhiệt và điện năng lên vật liệu cần cắt, cắt xuyên qua vật liệu bằng cách làm tan chảy và bay hơi. Các vật liệu thường được cắt bằng máy cắt plasma bao gồm thép, thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng.
Trên máy cắt plasma CNC, mỏ hàn plasma được điều khiển bởi hệ thống CNC theo các đường chạy dao đã được lập trình. Điều này cho phép cắt chính xác các hình dạng 2D và 3D phức tạp từ kim loại bằng máy tính.
Các tính năng chính của máy cắt plasma CNC bao gồm khả năng cắt vật liệu tấm dày, chất lượng cắt tốt với vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu và tốc độ cắt nhanh. Chúng rất phù hợp cho các ứng dụng chế tạo, bảo trì và sửa chữa.
Hệ thống CNC cung cấp các đường cắt tự động, lặp lại chính xác và cho phép vận hành không cần người điều khiển. Cắt plasma được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, sản xuất, đóng tàu và xây dựng để cắt, vát cạnh và khoét rãnh các bộ phận và linh kiện kim loại.
8. Máy CNC gia công bằng phóng điện
Máy CNC gia công bằng phóng điện, còn được gọi là máy EDM (gia công bằng phóng điện) hoặc máy CNC ăn mòn tia lửa điện, sử dụng quá trình nhiệt điện của tia lửa điện để cắt các vật liệu dẫn điện.
Phương pháp này hoạt động bằng cách sử dụng tia lửa điện được tạo ra do sự chênh lệch điện áp giữa hai điện cực – điện cực của dụng cụ và vật liệu gia công – để mài mòn một lượng nhỏ vật liệu thông qua quá trình nóng chảy và bay hơi. Nước khử ion được sử dụng để rửa trôi các mảnh vụn.
Trên máy CNC EDM, điện cực dụng cụ được kết nối với hệ thống CNC và được định vị, điều khiển chính xác theo các đường chạy dao đã được lập trình. Điều này cho phép gia công các hình dạng 3D phức tạp từ các kim loại và hợp kim cứng mà khó cắt bằng các phương pháp truyền thống.
Một số ưu điểm chính của máy CNC EDM bao gồm khả năng gia công các vật liệu rất cứng, sản xuất các bộ phận với độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt rất cao, và cắt các khoang và hình dạng bên trong phức tạp.
Các ứng dụng phổ biến bao gồm khuôn mẫu, khuôn dập, linh kiện hàng không vũ trụ và cấy ghép phẫu thuật do quy trình này không tiếp xúc và tạo ra lực cơ học tối thiểu lên phôi. Máy CNC EDM rất phù hợp cho sản xuất số lượng nhỏ các bộ phận phức tạp.
9. Dưới đây là những điểm chính về máy mài CNC:
- - Máy mài CNC sử dụng bánh mài quay để cắt và tạo hình các chi tiết kim loại thông qua quá trình mài mòn cơ học.
- - Đá mài mòn, thường được làm bằng kim cương hoặc CBN (nitrit boron lập phương), loại bỏ các mảnh kim loại nhỏ khi tiếp xúc với phôi. Cần có sự kiểm soát chính xác để đạt được dung sai chặt chẽ.
- - Trên máy mài CNC, đá mài và phôi được định vị và di chuyển chính xác bởi hệ thống CNC theo mã lập trình. Điều này cho phép mài các biên dạng 3D phức tạp một cách tự động.
- - Các thao tác mài thông thường bao gồm mài trụ (bề mặt ngoài hoặc trong), mài bề mặt (bề mặt phẳng), mài không tâm và mài định hình.
- - Các chi tiết được gia công bằng máy CNC mài đòi hỏi độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt rất cao. Chúng thường là các bộ phận cơ khí chính xác như trục cam, ổ bi, bánh răng.
- - Các ngành công nghiệp sử dụng mài CNC bao gồm ô tô, hàng không vũ trụ, y tế và sản xuất nói chung, nơi mà dung sai chặt chẽ là rất quan trọng.
- - Ưu điểm so với phương pháp mài truyền thống bao gồm độ chính xác lặp lại, khả năng điều khiển đa trục và khả năng mài các đường viền và hình dạng phức tạp mà không cần giám sát.
Tóm lại, máy mài CNC định hình chính xác các chi tiết kim loại thông qua quá trình gia công tự động bằng bánh mài được điều khiển bởi hệ thống điều khiển số bằng máy tính.
10. Dưới đây là những điểm chính về máy CNC có hệ thống thay dao tự động:
- - Máy có kho/giá đỡ dụng cụ xoay tròn chứa nhiều dụng cụ như mũi khoan, máy phay, máy bào... ngay cạnh khu vực làm việc của máy.
- - Hệ thống thay dao tự động cho phép thay thế dao nhanh chóng và tự động khi cần thiết trong quá trình gia công CNC mà không cần sự can thiệp thủ công.
- - Điều này giúp cải thiện đáng kể năng suất bằng cách giảm thiểu thời gian không gia công so với việc thay dao thủ công. Các chi tiết phức tạp cần nhiều dao có thể được gia công mà không cần dừng quá trình.
- - Các dụng cụ được lấy/thay thế tự động từ kho chứa và lắp lên trục chính bằng cần thay dụng cụ tự động dưới sự điều khiển của máy CNC.
- - Nó giúp tăng khả năng mang nhiều dụng cụ của máy hơn, cho phép gia công các chi tiết phức tạp hơn mà không cần phải nạp lại dụng cụ thủ công.
- - Các dụng cụ bị hỏng hoặc mòn có thể được thay thế ngay lập tức mà không cần dừng toàn bộ quá trình sản xuất. Điều này giúp cải thiện độ tin cậy và thời gian hoạt động.
- - Việc hiệu chuẩn công cụ tự động cũng có thể thực hiện được để đảm bảo độ chính xác hình học sau mỗi lần thay đổi.
- - Nó đưa gia công CNC hướng tới sản xuất tự động/không người lái hiệu quả hơn với sự can thiệp tối thiểu của con người.
Tóm lại, việc thay dao tự động giúp cải thiện tính linh hoạt và năng suất của máy CNC.
Thời gian đăng bài: 08/12/2023
