Công nghệ cắt CNC là gì? Ưu điểm và ứng dụng trong sản xuất

Sự xuất hiện và phát triển của công nghệ cắt CNC đã tạo nên một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực sản xuất cơ khí. Ngày nay, máy cắt CNC đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong hầu hết các xưởng cơ khí. Sản phẩm được tạo ra bằng máy CNC không chỉ đạt độ chính xác cao mà còn đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng khắt khe. Hơn nữa, công nghệ này giúp giảm thiểu chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất gia công một cách đáng kể. Vậy, công nghệ cắt CNC là gì và nó hoạt động như thế nào? Hãy cùng khám phá chi tiết trong bài viết sau của Nam Vượng.

Công nghệ cắt CNC là gì?

Công nghệ cắt CNC là gì? CNC là viết tắt của Computerized Numerical Control, nghĩa là điều khiển số thông qua máy tính. Công nghệ này ứng dụng máy tính và phần mềm để điều khiển máy móc cơ khí, giúp nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian gia công sản phẩm.

Cụ thể, công nghệ cắt CNC sử dụng phần mềm máy tính để điều khiển máy cắt cơ khí, giúp tạo hình các chi tiết và bộ phận máy móc một cách chính xác. Trước đây, máy móc cơ khí hoạt động dựa trên cơ chế bánh xe và đòn bẩy, chỉ hỗ trợ những công việc đơn giản và độ chính xác còn hạn chế. Sự xuất hiện của máy cắt CNC đã loại bỏ hoàn toàn những nhược điểm này, cho phép thực hiện các công việc phức tạp với độ chính xác cao nhờ sự điều khiển của phần mềm máy tính.

Cấu tạo cơ bản của máy cắt CNC

Máy cắt CNC được tạo nên bởi hai phần chính: bộ phận điều khiển bên ngoài và các chi tiết máy bên trong. Cụ thể:

Bộ phận điều khiển bao gồm:

• Động cơ cho từng trục
• Bàn máy
• Đầu dao
• Dao cụ
• Hệ thống làm mát
• Hệ thống thủy lực (thường thấy trên các dòng máy đời cũ)

Bộ phận cấu tạo chi tiết máy bao gồm:

• Khung máy cùng với hệ thống che chắn, bảo vệ toàn bộ máy CNC
• Đầu gắn dao và các loại dao được lắp trên máy
• Gá kẹp phôi
• Hệ thống mâm dao và hệ thống thay dao tự động
• Hệ thống bàn máy, mâm cặp, và gá đặt
• Hệ thống làm mát bằng nước hoặc khí
• Hệ thống điều khiển, kết nối trực tiếp với máy tính

Nguyên lý hoạt động của công nghệ cắt CNC

Máy cắt CNC hoạt động dưới sự điều khiển của các chương trình máy tính đã được lập trình sẵn. Khi máy bắt đầu vận hành, chương trình này xử lý dữ liệu và điều khiển các bộ phận cắt di chuyển đến các vị trí xác định, thực hiện công việc cắt gọt phôi cơ khí theo đúng yêu cầu đã được thiết lập trước đó.

Mặc dù máy cắt CNC có nhiều loại khác nhau, chúng đều tuân theo nguyên lý hoạt động cơ bản giống nhau:

• Dao cắt được gắn vào trục chính của máy, với mỗi máy có thể sở hữu một hoặc nhiều trục chính. Các trục này chịu trách nhiệm di chuyển dao cắt đến các vị trí khác nhau dưới sự điều khiển của hệ thống máy tính.
• Vật liệu cần cắt (phôi) được cố định trên một giá đỡ. Giá đỡ này có thể là cố định hoặc có khả năng xoay quanh trục, cho phép lưỡi cắt tiếp cận các vị trí cần thiết một cách chính xác.

Quy trình gia công cơ khí với công nghệ cắt CNC như thế nào?

Gia công cơ khí chính xác là sự tiến hóa từ quy trình điều khiển tự động hóa CNC. Gia công CNC là quá trình sản xuất, trong đó vật liệu phôi được định hình thông qua điều khiển máy tính để thực hiện các thao tác máy. Công nghệ gia công điều khiển số (CNC) có nhiều loại máy móc và phương thức hoạt động khác nhau. Tuy nhiên, tất cả đều tuân theo một quy trình cơ bản gồm các bước chính sau:

• Thiết kế mô hình CAD
• Lập trình CNC
• Chuẩn bị máy CNC
• Vận hành gia công

Thiết kế mô hình CAD

Thiết kế mô hình CAD là bước khởi đầu trong quy trình gia công cơ khí CNC. Quá trình này bắt đầu bằng việc tạo ra mô hình CAD dưới dạng 2D hoặc 3D. Thiết kế có thể được thực hiện bởi đội ngũ thiết kế nội bộ hoặc thuê từ các công ty chuyên về CAD/CAM. Sau khi hoàn thành bản thiết kế CAD, để tiến hành gia công, thiết kế này cần được xuất sang định dạng phù hợp với CNC, chẳng hạn như STEP hoặc IGES.

Lập trình CNC

Bản thiết kế CAD sau đó được chuyển đổi sang định dạng CNC thông qua phần mềm CAM. Ở bước này, định dạng được lập trình bằng mã G hoặc mã M để điều khiển máy móc. Mã này giúp máy CNC thực hiện các thao tác như bật, tắt, di chuyển và cắt, nhằm tạo ra sản phẩm theo đúng chi tiết đã thiết kế.

Lập trình CNC là một công việc phức tạp hơn nhiều so với thiết kế và vận hành máy CNC. Để vận hành máy móc, lập trình viên phải hiểu rõ các lệnh mã trong chương trình và biết cách thiết lập, hiệu chỉnh code CNC. Bên cạnh đó, họ cần thành thạo các phần mềm hỗ trợ gia công như Mastercam, NX, Catia, để đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra suôn sẻ và chính xác.

Thiết lập máy

Thiết lập máy là bước chuẩn bị quan trọng trước khi vận hành chương trình CNC, bao gồm các thao tác:

• Gắn phôi trực tiếp lên bàn máy.
• Lắp đặt đồ gá và kẹp JIG.
• Chọn dụng cụ phù hợp.
• Gắn các dụng cụ cần thiết.
• Kiểm tra thử máy.

Quá trình thiết lập máy đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo độ chính xác và hiệu suất của quá trình gia công. Vì vậy, bước này nên được thực hiện bởi những kỹ sư có kinh nghiệm để giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Sự am hiểu và kỹ năng của chuyên viên trong giai đoạn này là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Vận hành gia công

Trong bước này, máy gia công cơ khí CNC sẽ thực hiện các lệnh để vận hành các công cụ. Các chương trình đã thiết lập trước sẽ hướng dẫn máy thực hiện các thao tác gia công cần thiết, nhằm tạo ra những chi tiết hoặc sản phẩm đúng theo bản vẽ đã thiết kế.

Đối với những chi tiết đơn giản, quá trình gia công thường chỉ cần một lần thực hiện để đạt được độ dung sai mong muốn. Ngược lại, với các chi tiết có hình học phức tạp, việc thiết lập máy sẽ phải tiến hành nhiều lần để hoàn thành quy trình chế tạo. Sau khi hoàn tất gia công, sản phẩm sẽ được chuyển sang giai đoạn tiếp theo, đó là hoàn thiện và xử lý sau sản xuất.

Các công nghệ cắt CNC phổ biến

Công nghệ cắt gọt với máy CNC Plasma

Công nghệ cắt Plasma hoạt động bằng cách sử dụng hồ quang Plasma nóng để xuyên qua các vật liệu dẫn điện. Quá trình cắt được thực hiện thông qua một vòi phun gắn trên máy. Khi bắt đầu, máy sẽ kích hoạt nguồn plasma và di chuyển theo đường cắt đã được lập trình sẵn trong bản vẽ.

Phương pháp cắt Plasma là một kỹ thuật gia công hiện đại và đa dụng, nổi bật với tốc độ cắt nhanh, rãnh cắt hẹp và lượng nhiệt ảnh hưởng ít, giúp giảm thiểu biến dạng. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng cắt mà còn giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.

Công nghệ cắt laser CNC

Công nghệ cắt CNC laser là kỹ thuật sử dụng tia laser để tạo ra sản phẩm từ các vật liệu như kim loại, phi kim, và hợp kim. Đây là quy trình hoàn toàn tự động, trong đó quá trình cắt được thực hiện dựa trên các chương trình đã được lập trình sẵn trong máy tính. Nhờ đó, sản phẩm được tạo ra với độ chính xác cao, đáp ứng những yêu cầu khắt khe và các tiêu chuẩn gia công nghiêm ngặt.

Hiện nay, công nghệ này được xem là phương pháp gia công kim loại tấm tiên tiến nhất. Máy cắt CNC Laser được ứng dụng rộng rãi trong việc cắt các loại kim loại như sắt, thép, inox, đồng, và nhôm.

Công nghệ cắt tia nước CNC

Một trong những phương pháp gia công phổ biến trong ngành gia công kim loại tấm là công nghệ cắt tia nước CNC. Máy cắt tia nước CNC có khả năng xử lý nhiều loại vật liệu khác nhau, từ kim loại, hợp kim cho đến phi kim. Phương pháp này hoạt động bằng cách sử dụng tia nước có áp suất cực cao, kết hợp với hạt mài, để cắt xuyên qua vật liệu.

Cắt tia nước đặc biệt hữu dụng khi cần gia công các chi tiết có độ dày lớn. Với ưu điểm không sinh nhiệt trong quá trình cắt, phương pháp này rất phù hợp cho các vật liệu nhạy cảm như vật liệu hữu cơ, gốm, thủy tinh, và composite, giúp tránh được các biến dạng nhiệt có thể xảy ra.

Ưu điểm và hạn chế của công nghệ cắt CNC

Ưu điểm

Công nghệ cắt CNC mang lại khả năng sản xuất các chi tiết với độ chính xác vượt trội, đồng thời đảm bảo chất lượng đồng đều cho từng sản phẩm. Trong quá trình gia công, máy cắt CNC chỉ cần một người giám sát, vì hệ thống tự động điều khiển toàn bộ quy trình.

Máy CNC không chỉ nâng cao năng suất làm việc vượt trội so với lao động thủ công mà còn giúp tiết kiệm nguồn nhân lực và gia tăng tốc độ sản xuất. Nhờ sự hỗ trợ của phần mềm máy tính, công nghệ cắt CNC có khả năng phát hiện và điều chỉnh các sai sót trong quá trình gia công, từ đó giảm thiểu chi phí phát sinh từ sản phẩm hỏng hoặc kém chất lượng.

Công nghệ cắt CNC phù hợp với việc gia công các sản phẩm có kích thước nhỏ hoặc yêu cầu độ chính xác cao. Nó cũng cho phép làm việc hiệu quả trên nhiều loại bề mặt vật liệu khác nhau, giúp quy trình sản xuất trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn. Hơn nữa, công nghệ này cũng đảm bảo mức độ an toàn cao hơn cho người lao động so với các phương pháp truyền thống.

Hạn chế

Mặc dù máy cắt CNC sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, vẫn tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý:

• Chi phí đầu tư ban đầu cho máy cắt CNC rất cao, chủ yếu phù hợp với các công ty quy mô lớn hoặc những doanh nghiệp có sản xuất liên tục.
• Chi phí bảo trì và sửa chữa máy móc cũng khá đắt đỏ, làm tăng tổng chi phí vận hành.
• Việc vận hành máy cắt CNC yêu cầu người điều khiển phải có kiến thức vững về máy tính và lập trình. Nếu không, việc điều chỉnh máy móc và tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn sẽ gặp nhiều khó khăn.
• Máy cắt CNC cần một không gian làm việc rộng rãi để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.

Ứng dụng của công nghệ cắt CNC

Công nghệ cắt CNC đã cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp, cung cấp những lợi ích đáng kể và cải thiện hiệu quả sản xuất. Ngày nay, máy cắt CNC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong gia công và chế tạo các vật liệu kim loại, cũng như trong lắp đặt và bảo trì máy móc thiết bị. Một số ứng dụng nổi bật của công nghệ cắt CNC bao gồm:

• Y tế: chế tạo dụng cụ phẫu thuật, thiết bị chỉnh hình và dụng cụ nha khoa.
• Hàng không vũ trụ: sản xuất các thành phần như tuabin máy bay, khung máy và vỏ máy.
• Ngành ô tô: gia công các bộ phận như lưới tản nhiệt, mâm xe, cửa và tay nắm.

Bài viết trên đã trình bày chi tiết về công nghệ cắt CNC, bao gồm khái niệm cơ bản và ứng dụng của nó trong ngành chế tạo và sản xuất cơ khí. Trong tương lai, công nghệ cắt CNC tại Việt Nam dự kiến sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ và mở rộng ra nhiều lĩnh vực sản xuất khác như thực phẩm, hàng tiêu dùng, và vật liệu xây dựng. Sự phát triển này hứa hẹn sẽ giúp nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời duy trì độ chính xác cao trong quá trình sản xuất.

Với 20 năm kinh nghiệm, Nam Vượng là đơn vị nghiên cứu và chế tạo máy cắt CNC Laser chất lượng cao được nhiều khách hàng tin tưởng lựa chọn. Nếu có nhu cầu mua máy cắt CNC Laser, hãy liên hệ ngay với Nam Vượng qua hotline 0979 903 658 để được tư vấn và hỗ trợ tận tình.