Tìm hiểu tổng quát máy CNC là máy gì, các loại máy CNC được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay, ưu nhược điểm và ứng dụng của máy CNC trong đời sống.
Hiện nay, rất nhiều doanh nghiệp và cơ sở kinh doanh ứng dụng các loại máy CNC trong hoạt động sản xuất nhằm mục đích tối ưu hóa công việc, giúp giảm thiểu chi phí và nhân công, đồng tăng tăng độ chuẩn xác, nâng cao chất lượng đầu ra sản phẩm. Hệ thống máy CNC được phát triển từ cuối những năm 1940 đầu 1950 và ngày nay được cải tiến đa dạng với nhiều mẫu mã, công năng khác nhau. Vậy máy CNC là máy gì, các loại máy CNC nào được sử dụng nhiều nhất hiện nay và tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy CNC.
Máy CNC là gì?
CNC (Computer Numerical Control) là một dạng máy sử dụng phổ biến trong các ngành gia công cơ khí, được điều khiển tự động hóa dưới sự hỗ trợ của máy tính. Các bộ phận hoạt động theo chuỗi sự kiện đã được người dùng lập trình sẵn nhằm tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước đạt chuẩn theo yêu cầu. Ngoài ra, tổ hợp Cell là kết hợp một loạt các loại máy CNC còn cho phép thực hiện đa thao tác trên cùng một bộ phận, linh hoạt trong sản xuất sản phẩm và tiết kiệm thời gian đáng kể.
>>>Xem thêm: Phân tích ưu nhược điểm các 3 dòng máy in 3D Raise3D: E2, Pro2 và Pro2 Plus
Máy CNC máy gia công phổ biến hiện nay
Phân loại máy CNC
Theo dạng máy công cụ
Phân loại máy CNC
- Máy phay CNC: máy có khả năng thao tác cắt gọt rất nhiều kiểu chi tiết máy khác nhau. Dao cắt có thể di chuyển theo đường thẳng, ngang, dọc, biên dạng tròn hoặc di chuyển lên xuống ngay cả trong không gian 3 chiều. Các lệnh điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình đã được mã hóa trước đó. Máy phay CNC có chức năng chính là phay, xoay, taro, doa với độ tỉ mỉ và chính xác cao, lên tới 0. 01mm. Ngoài ra, máy phay CNC còn được sử dụng để đo khoảng cách với độ chính xác đáng kể.
- Máy tiện CNC: máy được dùng để tạo hình các chi tiết tròn xoay, gia công mặt trục hoặc côn chẳng hạn như trục, vòng chặn, bánh xe, lỗ, ren. Ngoài các nguyên công tiện tiêu chuẩn, máy tiện CNC còn có thể thực hiện khoan, cắt rãnh, chà gai nhám hoặc đánh bóng. Máy có nhiều chế độ khác nhau, trên thị trường hiện nay có hai loại chính được sử dụng phổ biến nhất là tiện 2 trục hoặc tiện 4 trục, có khả năng thực hiện các thao tác cắt nhanh chóng với độ chính xác cao.
- Máy khoan CNC: máy được trang bị công nghệ hiện đại và hệ thống điều khiển tự động thông minh có khả năng thực hiện đồng thời các thao tác phay, khoan nhiều chi tiết máy hoặc đo khoảng cách một cách tỉ mỉ và chính xác. Máy khoan CNC có thể hoạt động một các liên tục nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng đầu ra sản phẩm.
Ngoài ra, các loại máy CNC phân theo dạng máy công cụ còn có các loại máy đột dập CNC, máy doa CNC, máy mài CNC, máy cắt bánh răng CNC, máy bào CNC, máy chuốt CNC, máy cưa CNC.
>>>Đừng bỏ qua: Tất tần tật về phần mềm CAM mà bạn cần biết
Theo phương pháp cắt gọt
- Máy CNC Router: máy được sử dụng để cắt gỗ, nhựa, vật liệu tổng hợp hoặc cắt nhôm và các kim loại mềm khác với nhiều chi tiết phức tạp có độ chính xác cao, đồng thời tối đa hóa quy trình làm việc, tiết kiệm chi phí. Máy CNC Router thực hiện được các thao tác cắt vật liệu theo đường cong bất kỳ, đường gấp khúc trong không gian 2D, 3D mà máy cắt kim khí không làm được.
- Máy cắt Plasma CNC: máy sử dụng các đầu trục plasma có nhiệt độ cao để cắt bề mặt các vật dụng được làm từ kim loại dẫn điện có độ cứng cao như sắt, thép. Hiện nay, dòng máy này đang được ứng dụng phổ biến trong hầu hết các ngành chế tạo máy móc, cơ khí với sự đa dạng về chủng loại sản phẩm như máy cắt cầm tay, máy cắt mini.
- Máy cắt laser CNC: máy sử dụng nguồn laser tạo ra các bức xạ laser có năng lượng cao, qua hệ thống quang học tập trung chùm tia laser đầu ra để cắt các vật liệu kim loại, phi kim hay hợp kim. Quá trình cắt laser CNC được thực hiện hoàn toàn tự động hóa đảm bảo sản phẩm có độ chính xác cao, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tiêu chuẩn gia công.
Ngoài ra, các loại máy CNC phân theo phương pháp cắt gọt còn có máy in 3D và máy CNC nhiều trục. In 3D là quá trình tạo các vật thể rắn từ một file mẫu trên máy tính, đối tượng được chia ra nhiều lớp mỏng và liên tục chồng các lớp vật liệu lên nhau. Gia công nhiều trục là quy trình sản xuất được điều khiển tự động để chế tạo các bộ phận bằng kim loại hoặc bằng các vật liệu khác.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy CNC
Các loại máy CNC được ứng dụng rộng rãi với đa dạng mẫu mã, giao diện sử dụng và cấu tạo khác nhau. Tuy nhiên nhìn chung, các loại máy CNC đều có cấu tạo gồm:
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy CNC
Động cơ
Động cơ là linh kiện truyền động cơ bản giúp máy thực hiện các thao tác như chuyển động lên xuống hay chuyển động tịnh tiến. Một máy CNC thông thường sử dụng hai loại động cơ chính là động cơ bước (step motor) và động cơ servo (servo motor).
Động cơ bước (step motor) thực chất là một động cơ đồng bộ sử dụng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng xung điện rời rạc ở vị trí kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto, có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết. Step motor có nguyên lý hoạt động và ứng dụng hoàn toàn khác biệt so với đa số động cơ điện thông thường.
Động cơ servo là một bộ phận truyền động trong hệ thống điều khiển chuyển động của các thiết bị máy móc, servo motor còn được biết đến với công nghệ driver servo. Đây cũng là một thiết bị cơ bản không thể thiếu góp phần quyết định đến chất lượng của một chiếc máy CNC.
Bộ điều khiển
Bộ điều khiển được xem là trung tâm đầu não của máy CNC có tác dụng tiếp nhận thông tin từ con người. Nói một cách đơn giản, bộ điều khiển nhận lệnh từ con người và truyền các lệnh đó đến các bộ phận khác để thực hiện nhiều hoạt động theo lệnh đã được lập trình sẵn. Bộ điều khiển CNC có nhiệm vụ xử lý thông tin và giải mã chương trình NC. Do đó, các bộ phận tương ứng của máy công cụ được điều khiển để gia công các chi tiết theo đúng tiêu chuẩn yêu cầu.
Thanh Răng – Thanh Trượt
Các loại máy CNC khác nhau có nhiều linh kiện khác nhau tùy vào từng ngành nghề, tác dụng và mục đích gia công. Tuy nhiên, đa phần máy CNC đều có thanh răng, thanh trượt vì đây là linh kiện dùng để dẫn hướng dựa trên nguyên lý chuyển động tịnh tiến giữa con ray và con trượt. Chúng hoạt động gần như chính xác và có khả năng chịu tải cực tốt, nhờ đó máy CNC có thể di chuyển theo đúng hướng.
Nguyên lý hoạt động của máy CNC
Để hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy CNC là điều khá khó khăn đối với người mới tìm hiểu. Tuy nhiên nếu mô tả một cách đơn giản, máy CNC sẽ di chuyển trên 3 trục X-Y-Z theo trục tọa độ.
Khi thực hiện lệnh cắt, trục Z (đầu cắt) sẽ di chuyển lên xuống theo khoảng cách được lập trình sẵn. Đầu cắt nhận nguồn năng lượng từ bộ nguồn để có thể xuyên thủng vật liệu. Trong khi đó, bàn máy giữ sản phẩm và máy sẽ di chuyển trên các thanh ray theo trục X và Y để tạo đường cắt đứt trên vật liệu.
>>>Tìm hiểu thêm: Tiêu chí lựa chọn mua phần mềm CAM tốt nhất
Ưu nhược điểm của máy CNC
Ưu điểm của máy CNC
Sự phát triển của các loại máy CNC giúp tự động hóa công việc thông qua các nội dung chương trình được lâp trình sẵn. Một số ưu điểm nổi bật của máy CNC như:
Ưu nhược điểm của máy CNC
- Gia tăng năng suất làm việc gấp nhiều lần so với thao tác bằng thủ công
- Có thể chỉnh sửa thông số dễ dàng nhờ sự hỗ trợ của máy tính
- Tốc độ di chuyển của máy CNC được nâng cao rõ rệt do ứng dụng hệ thống truyền động hiện đại
- Thao tác nhanh chóng, độ chính xác gần như tuyệt đối kể cả với chi tiết nhỏ, sai số cơ khí không đáng kể
- Có khả năng thao tác trên nhiều vật liệu khác nhau giúp đa dang sản phẩm
Một số nhược điểm của máy CNC
- Sử dụng công nghệ hiện đại nên giá thành đầu tư cao
- Mất chi phí sửa chữa khi hết thời hạn bảo hành
- Đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm, kiến thức chuyên môn về máy tính
- Vận hành máy cũng tương đối khó khăn cho người mới bắt đầu
Ứng dụng của máy CNC trong đời sống
Các loại máy CNC hiện nay được ứng dụng rộng rãi thực hiện gia công trong hầu hết các ngành công nghiệp, đặc biệt là cơ khí và cơ khí chế tạo với khả năng thao tác trên đa dạng các loại vật liệu khác nhau như gỗ, đá, kim loại, inox.