Gia Công CNC Là Gì? Công Nghệ Gia Công CNC Có Gì đặc Biệt?

Gia công CNC là gì? Cơ chế cơ bản của gia công cơ khí chính xác bằng máy CNC là gì? Lợi ích và hạn chế chính của nó ra sao? Nếu như bạn mới bắt đầu công việc này và đang cần tìm hiểu về nó thì còn chần chừ gì nữa mà không đọc bài viết dưới đây của chúng tôi.

Mục lục bài viết

• 1 Khái niệm CNC là gì?
• 2 Gia công CNC là gì?
• 3 Quy trình gia công cơ khí chính xác
  • 3.1 Thiết kế mô hình CAD
  • 3.2 Lập trình CNC
  • 3.3 Thiết lập máy
  • 3.4 Vận hành gia công
• 4 Vai trò và các đặc trưng cơ bản của gia công bằng máy CNC
  • 4.1 Vai trò
  • 4.2 Đặc điểm
• 5 Ưu điểm và hạn chế của gia công cơ khí chính xác
  • 5.1 Ưu điểm:
  • 5.2 Nhược điểm
• 6 Các hình thức gia công cơ khí chính xác phổ biến
  • 6.1 Gia công phay CNC
  • 6.2 Gia công tiện CNC
  • 6.3 Cắt dây CNC
  • 6.4 Khoan CNC
  • 6.5 Mài CNC
  • 6.6 Các hình thức gia công cơ khí CNC khác
• 7 Vật liệu trong gia công CNC
• 8 Kết luận

Khái niệm CNC là gì?

Theo wikipedia thì CNC là từ viết tắt cho cụm từ Computer Numerical Control. Được phát triển từ thuật ngữ cũ NC (Numerical Control) – viết tắt của cụm từ điều khiển số. Nó đề cập đến ý tưởng điều khiển máy công cụ thông qua máy tính.

Các chương trình CNC này sử dụng phần mềm CNC có thể điều khiển mọi thứ. Từ chuyển động của máy cho đến tốc độ trục chính, bật hoặc tắt chất làm mát, và nhiều hơn nữa… Ngôn ngữ máy tính được sử dụng để lập trình máy CNC có tên là G-Code.

Gia công CNC là gì?

Gia công CNC hay còn gọi là gia công cơ khí chính xác bằng máy CNC là một quá trình sản xuất gia công cơ khí sử dụng các máy móc ứng dụng công nghệ điều khiển số bằng máy tính nhằm tạo ra các sản phẩm đạt độ chính xác cao với tốc độ làm việc nhanh chóng.

Gia công cơ khí CNC thường là bước cuối cùng trong sản xuất các chi tiết kim loại. Hoặc cũng có thể là quá trình duy nhất được sử dụng để tạo ra các sản phẩm cơ khí theo mong muốn.

Từ khi công nghệ CNC ra đời đã đem lại nhiều bước ngoặc to lớn trong hầu hết các lĩnh vực và không ngừng cải tiến theo xu hướng toàn cầu hóa.

Xem thêm: Cắt CNC là gì?

Quy trình gia công cơ khí chính xác

Được phát triển từ quy trình gia công điều khiển số (CNC). Gia công CNC là quy trình sản xuất sử dụng điều khiển bằng máy tính để vận hành thao tác máy và dụng cụ cắt nhằm định hình vật liệu phôi. Mỗi máy CNC có những khả năng và cách thức hoạt động khác nhau. Tuy nhiên quy trình gia công của tất cả các máy CNC đều bao gồm các bước cơ bản sau:

• Thiết kế mô hình CAD.
• Lập trình CNC.
• Chuẩn bị máy CNC để thực hiện thao tác gia công.
• Vận hành gia công.

Thiết kế mô hình CAD

Quá trình gia công cơ khí CNC bắt đầu bằng việc tạo ra một thiết kế chi tiết dạng CAD 2D hoặc 3D. Quá trình này có thể do đội ngũ thiết kế nội bộ của khách hàng hay một công ty dịch vụ thiết kế CAD/CAM thực hiện. Sau khi hoàn thành thiết kế CAD, để tiến hành gia công. Những thiết kế đó sẽ được xuất sang định dạng tệp tương thích CNC, chẳng hạn như đuôi STEP hoặc IGES.

Lập trình CNC

Tệp thiết kế CAD được xuất sang định dạng tệp tương thích CNC thông qua phần mềm CAM. Định dạng này sẽ tạo mã lập trình kỹ thuật số mã G hoặc mã M điều khiển máy CNC. Để máy CNC thực hiện các thao tác, bật, tắt, di chuyển, cắt… nhằm tạo ra chi tiết theo thiết kế.

Lập trình CNC khó hơn rất nhiều so với thiết lập và vận hành máy CNC. Để có thể lập trình được đòi hỏi người lập trình cần hiểu được các mã lệnh chương trình. Biết sử dụng phần mềm hiệu chỉnh code CNC. Đồng thời phải sử dụng thành thạo được một trong các phần mềm hỗ trợ gia công như Mastercam, NX, Catia…

Xem thêm: 9 phần mềm vẽ kỹ thuật cơ khí phổ biến nhất hiện nay

Thiết lập máy

Là bước chuẩn bị trước khi chạy chương trình CNC. Nó bao gồm các bước:

• Gắn phôi trực tiếp vào bàn máy.
• Lắp đặt đồ gá, kẹp JIG.
• Lựa chọn dao phù hợp và lắp dao vào trục chính của máy.
• Gắn dụng cụ cần thiết như mũi khoan, dao phay, cài đặt số dao trên ổ dao.
• Test máy…

Thiết lập máy là một quá trình khá phức tạp. Bước này cũng nên được thực hiện bởi những kỹ sư có kinh nghiệm. Nhằm giảm thiểu các sai sót trong gia công cũng như tối ưu hóa quá trình sản suất.

Vận hành gia công

Ở bước này, máy gia công cơ khí CNC sẽ tự động đưa ra các lệnh để ra lệnh cho các hành động công cụ và phôi. Các chương trình được thiết lập trước đó sẽ hướng dẫn máy trong suốt quá trình gia công. Nhằm thực hiện các thao tác cần thiết. Từ đấy tạo ra các chi tiết hoặc sản phẩm theo yêu cầu trước đó.

Thông thường, một chi tiết đơn giản sẽ trải qua một lần gia công để đạt được độ chính xác và dung sai mong muốn. Nhưng đối với các chi tiết phức tạp hơn về mặt hình học, có thể cần nhiều lần thiết lập máy để hoàn tất quy trình chế tạo. Sau khi hoàn tất, sản phẩm tạo ra sẽ được chuyển sang giai đoạn tiếp theo để hoàn thiện và xử lý sau sản xuất.

Vai trò và các đặc trưng cơ bản của gia công bằng máy CNC

Vai trò

Đi theo quy luật chung của sự phát triển. Công nghệ CNC ra đời đã nhanh chóng thay đổi cách thức sản suất của cả ngành công nghiệp. Toàn bộ thao tác vận hành, gia công đều được tự động hóa dựa trên phần mềm đã lập trình sẵn. Nó góp phần giảm bớt yếu tố phụ thuộc vào tay nghề kỹ thuật của thợ gia công. Sản phẩm tạo ra có độ chính xác lớn, tính đồng nhất cao, hình thức đẹp. Nó cũng đáp ứng nhu cầu sản xuất cao hơn. Phù hợp với nhiều hình thức gia công khác nhau, tự động hóa và tăng tiến độ sản suất. Từ đó làm giảm chi phí, nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.

Đặc điểm

• Tính năng tự động hóa cao: Các máy CNC đều có thể tự động thực hiện các thao tác khác nhau sau khi khởi động. Nó có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, kiểm tra kích thước chi tiết. Qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết. Tự động tưới nguội, hút phoi ra khỏi khu vực cắt trong quá trình cắt gọt…
• Tính linh hoạt cao: Máy CNC vừa gia công được những chi tiết nhỏ, đơn lẻ lại vừa có thể sản xuất hàng loạt một cách nhanh chóng. Quan trọng nhất là việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy thông qua các thiết bị máy tính và các chương trình lập trình khác nhau.
• Khả năng tập trung nguyên công: Đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết.
• Tính chính xác và đảm bảo chất lượng cao: Máy CNC có hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết chính xác cả về hình dáng đến kích thước. Giúp giảm các hư hỏng do sai sót của con người. Công nghệ CNC cũng là công nghệ duy nhất có thể gia công chính xác các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt 3 chiều.
• Độ chính xác và năng suất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển: Toàn bộ quá trình gia công CNC con người đều có thể can thiệp. Vì thế dung sai và tốc độ gia công phụ thuộc rất nhiều vào trình độ, kinh nghiệm lập trình của người điều khiển.

Ưu điểm và hạn chế của gia công cơ khí chính xác

Ưu điểm:

Thực sự công nghệ gia công CNC ra đời đã làm thay đổi hoàn toàn công việc sản xuất công nghiệp. Gia công CNC mang đến rất nhiều ưu điểm. Khi gia công trên máy CNC có nhiều tiện ích phải kể đến như:

• Độ chính xác cao.
• Đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường. Có thể gia công nhiều bề mặt phức tạp.
• Nâng cao năng suất đặc biệt là trong sản xuất đơn chiếc những chi tiết gia công phức tạp.
• Thời gian gia công ngắn, tính lặp cao, dễ dàng sản xuất hàng loạt.
• Giảm giá thành điều hành gián tiếp, từ đó góp phần giảm chi phí sản suất.
• Thuận lợi cho việc tự động hóa quá trình sản suất.

Nhược điểm

Công nghệ gia công CNC cung cấp khả năng tự do thiết kế tuyệt vời. Tuy nhiên không phải tất cả các chi tiết hình học đều có thể gia công CNC. Với sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp để gia công được sẽ rất tốn kém hoặc không thể sản xuất.

Một hạn chế khác nữa có thể kể tới là máy móc CNC không dễ vận hành. Để lập trình gia công bằng máy CNC đòi hỏi người thao tác cần phải có kiến ​​thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn.

Các hình thức gia công cơ khí chính xác phổ biến

Nhắc đến gia công cơ khí chính xác là nhắc đến các phương pháp gia công như phay, tiện, khoan, bào, cắt dây, xung điện, mài phẳng, mài tròn… Tuy nhiên phay và tiện là 2 hình thức phổ biến nhất trong gia công cơ khí chính xác hiện nay. Vì vậy trong thực tế nhắc đến gia công CNC là người ta nghĩ ngay đến phay CNC và tiện CNC.

Gia công phay CNC

Gia công phay CNC là một quy trình gia công sử dụng các điều khiển vi tính và các dụng cụ cắt đa điểm xoay để loại bỏ dần vật liệu khỏi phôi nhằm tạo ra một chi tiết hoặc sản phẩm được thiết kế theo mong muốn. Trong phay CNC, phôi được gắn trên bàn máy và vật liệu sẽ được loại bỏ bằng các công cụ cắt chuyển động quay. Thông qua 4 bước:

• Thiết kế file CAD.
• Chuyển đổi CAD thành CAM (lập trình CNC).
• Cài đặt máy phay CNC.
• Thực hiện thao tác phay.

Quá trình phay CNC bắt đầu bằng việc tạo ra thiết kế chi tiết dạng CAD 2D hoặc 3D. Sau đó thiết kế này được chuyển đổi thành một chuỗi các lệnh tương thích với máy CNC. Tiếp đến các kỹ sư vận hành trực tiếp sẽ chuẩn bị máy phay CNC bằng cách gắn phôi vào bề mặt làm việc của máy (bàn phay). Hoặc thiết bị gia công như đồ gá, ê tô và gắn dao cụ phay vào trục chính của máy. Khi máy phay hoạt động, máy bắt đầu quay trục chính spindle. Trục chính làm quay dụng cụ cắt với tốc độ đạt tới hàng nghìn vòng/phút tạo thành các đường cắt theo mong muốn.

Nói chung, phay CNC thường dùng để thực hiện các đường nét phức tạp trên sản phẩm. Nó chủ yếu là dùng để tạo ra các đặc điểm kỹ thuật phức tạp của chi tiết, chẳng hạn như khe, lỗ, và ren trên phôi. Hoặc dùng để định hình vật liệu thông qua một lần gá duy nhất.

Gia công tiện CNC

Giống như hầu hết các hình thức gia công CNC thông thường. Tiện CNC cũng sử dụng các điều khiển bằng máy tính để vận hành và thao tác các máy công cụ để cắt và định hình vật liệu phôi ban đầu nhằm tạo ra các chi tiết có hình khối trụ.

Ngoài ra, quy trình tiện CNC cũng tuân theo các bước sản xuất cơ bản giống nhau mà tất cả các quy trình gia công trên máy CNC đều thực hiện, bao gồm:

• Thiết kế mô hình CAD.
• Lập trình CNC.
• Cài đặt máy CNC.
• Thực hiện thao tác gia công.

Tuy nhiên khác với gia công phay CNC. Trong tiện CNC, phôi được gắn trên mâm cặp quay và vật liệu được loại bỏ bằng các công cụ cắt cố định. Nhờ đó mà các chi tiết có tính đối xứng được tạo ra một cách dễ dàng. So phay CNC, các chi tiết tiện thường được sản xuất nhanh hơn với chi phí thấp hơn rất nhiều.

Xem thêm: Phương pháp tiện là gì?

Cắt dây CNC

Gia công cắt dây CNC EDM còn có tên gọi khác là gia công bằng tia lửa điện. Đây là phương pháp gia công đặc biệt nhờ sự ăn mòn kim loại bằng tia lửa điện. Hiện nay có 2 phương pháp gia công cắt dây chính là cắt dây molybdenum và cắt dây đồng.

Trong gia công cắt dây CNC bằng tia lửa điện, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực. Trong đó chi tiết là Anot và dây cắt đóng vai trò là Catot. Chuyển động của dây cắt được điều khiển theo một đường bao nằm trong hệ tọa độ XY thông qua bàn máy CNC. Kết hợp dịch chuyển phụ của 2 đầu dẫn dây trên và dưới theo trục UV. Từ đó tạo ra góc nghiêng dây giúp máy gia công cắt được các góc mong muốn.

Gia công chi tiết bằng cắt dây EDM là phương pháp gia công chuyên dùng để cắt các chi tiết kim loại có độ dày lớn lên tới 800m. Hoặc dùng để gia công cắt gọt các chi tiết phức tạp có rãnh hẹp và lỗ nhỏ mà cắt laser hay các phương pháp cắt kim loại khác không thể thực hiện được. Cắt dây EMD cũng rất phù hợp để gia công các chi tiết đơn giản với độ dày nhỏ bằng các xếp chồng lên nhau nhằm tiết kiệm thời gian và ngân sách gia công…

Khoan CNC

Khoan CNC là quá trình gia công sử dụng các mũi khoan đa điểm để tạo ra các lỗ hình trụ trong phôi. Nó là cách nhanh chóng nhất để tạo ra các lỗ hổng có kích thước chính xác trong gia công cơ khí. Khi khoan, máy CNC làm mũi khoan xoay vuông góc với mặt phẳng của bề mặt phôi. Nhờ đó tạo ra các lỗ thẳng bằng đúng với đường kính của mũi khoan được sử dụng.

Tuy nhiên, đây không phải là cách duy nhất để tạo lỗ trên phôi. Đối với các lỗ không chuẩn, chúng ta có thể sử dụng công cụ phay mặt ngón hoặc một sốthiết bị chuyên dụng khác.

Mài CNC

Mài CNC là một phương pháp gia công sử dụng công nghệ CNC để mài phẳng hoặc mài tròn bề mặt của vật liệu.

Đúng như tên gọi máy mài CNC có chức năng chính là:

• Làm nhẵn mịn, mài mòn bề mặt chi tiết.
• Loại bỏ các chất thừa bám trên bề mặt vật liệu.
• Đánh bóng các sản phẩm kim loại…

Việc ra đời của máy mài CNC góp phần không nhỏ trong quá trình phát triển lĩnh vực gia công cơ khí. So với phương pháp thủ công, phương pháp gia công mài bằng máy CNC đem đến khả năng xử lý chính xác cao. Từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm, phát triển thêm các sản phẩm công nghiệp tinh vi. Hạn chế những sai sót của con người, rút ngắn chu kỳ sản xuất và đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Các hình thức gia công cơ khí CNC khác

Chuốt

Cưa

Doa…

Vật liệu trong gia công CNC

Gia công đa dạng các vật liệu có thể coi là thế mạnh quan trọng của gia công CNC. Thực tế tất cả các vật liệu kỹ thuật đều có thể gia công bằng máy CNC. Nhưng phổ biến nhất vẫn là các chi tiết gia công từ kim loại và nhựa.

Tùy vào loại vật liệu được lựa chọn mà chi phí gia công sẽ khác nhau. Đối với kim loại, Nhôm 6061 là lựa chọn kinh tế nhất. Thông thường để gia công chi tiết nhôm có kích thước 150 x 150 x 25 mm chi phí chỉ giao động khoảng vài trăm nghìn. Trong khi đó nếu chi tiết là nhựa ABS, chi phí chỉ bằng khoảng 2/3 chi phí gia công chi tiết nhôm có cùng kích thước. Ngoài ra tính chất vật lý của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến chi phí chung. Ví dụ như Inox cứng hơn nhôm, việc gia công sẽ khó khăn hơn rất nhiều. Và vì thế gia công Inox sẽ có giá cao hơn.

Các vật liệu thường được dùng trong gia công cơ khí chính xác có thể kể tới như:

• Nhôm 6061, 7075
• Đồng thau C360
• Magie AZ31
• Inox 303
• Inox 316
• Thép Carbon 1045
• Nhựa ABS
• POM (Delrin)
• PEEK
• PVC

Xem thêm: Các vật liệu trong gia công cơ khí tại đây

Kết luận

Trên đây là toàn bộ những kiến thức cơ bản về gia công CNC mà bất cứ ai theo đuổi ngành nghề này đều cần nắm rõ. Nếu như bạn còn thắc mắc hay có nhu cầu gia công cơ khí chính xác như: phay CNC, tiện CNC, mài, cắt dây CNC… các chi tiết máy, jig, khuôn mẫu, bánh răng…và các sản phẩm cơ khí chính xác theo yêu cầu vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Là đơn vị gia công cơ khí hàng đầu tại Hà Nội. Cơ khí Alpha Tech cam kết các dự án gia công của bạn được hoàn thành với độ chính xác cao, đúng tiến độ với giá thành hợp lý nhất.

Thông tin liên hệ Alpha Tech:

• Địa chỉ: Lô 3 – Khu công nghiệp Di Trạch – Hoài Đức – Hà Nội – Việt Nam.
• Số điện thoại: 0902 132 912 – 024 3200 8308
• Email: Kinhdoanh@alpha-tech.vn  –  Lamnn@alpha-tech.vn