Gia công CNC là một giải pháp công nghệ hiện đại được thực hiện trong lĩnh vực gia công cơ khí. Nhờ giải pháp công nghệ này mang lại cho doanh nghiệp những tiện ích về việc tiết kiệm thời gian, chất lượng sản phẩm gia công,… Để có thể ứng dụng phương pháp gia công này một cách tốt nhất, bài viết dưới đây của 3DS sẽ giúp người đọc hiểu thêm những khái niệm liên quan đến phương pháp này để có thể vận dụng nó hiệu quả nhất.
1. Gia công CNC là gì?
CNC viết tắt là viết tắt của Computer Numerical Control. Gia công CNC là một phương pháp gia công ứng dụng công nghệ sản xuất trừ hiện đại. Là việc tạo ra các thiết kế có hình dạng tùy chỉnh từ phôi, thông qua các điều khiển máy tính. Bằng cách cắt vật liệu từng lát nhỏ ra khỏi một phần ban đầu thay vì thêm vật liệu để tạo ra sản phẩm.
Gia công CNC có thể được mô tả như một quá trình sản xuất được thực hiện bởi robot. Quá trình này có thể giúp tăng năng suất vì máy CNC có thể chạy tự động mà không cần người vận hành có mặt liên tục.
Phương pháp này cho phép người thiết kế có thể điều chỉnh bản thiết kế, điều chỉnh phôi vật liệu phù hợp với định dạng thiết kế. Giúp người lập trình tính toán việc sử dụng phôi nguyên liệu tránh việc gia công bị thiếu hoặc thừa nguyên liệu khi đang thực hiện công việc, phải khắc phục khiến sản phẩm gia công không được hoàn hảo.
Hơn nữa một số phần mềm hỗ trợ lập trình được sử dụng khi lập trình CNC sẽ giúp người dùng mô phỏng được quá trình gia công để họ có thể điều chỉnh mang lại hiệu quả gia công chất lượng tốt nhất.
2. Ưu và nhược điểm của gia công CNC
Mỗi một phương pháp hay giải pháp công nghệ nào khi thực hiện cũng có những ưu, nhược điểm nhất định nào đó. Gia công CNC cũng vậy, chứng có những ưu nhược điểm mà khi thực hiện cần lưu ý dưới đây.
2.1. Ưu điểm
Một ưu điểm dễ thấy nhất khi thực hiện gia công CNC đó là tiết kiệm thời gian gia công hơn so với phương pháp truyền thống. Chỉ cần thiết lập chương trình cho máy CNC một chương trình theo thiết kế được dựng sẵn, máy sẽ gia công tự động một cách chính xác theo thời gian nhanh nhất.
Gia công CNC có một lợi thế chi phí đáng kể so với sản xuất truyền thống ở chỗ nó giảm chi phí lao động. Nó làm giảm đáng kể biên độ sai sót trong sản xuất. Hơn nữa, nó làm cho việc sản xuất hàng loạt trở thành một nhiệm vụ dễ dàng hơn bao giờ hết do khả năng cung cấp đầu ra đồng đều một cách nhất quán.
CNC cũng cung cấp tính linh hoạt trong thiết kế cho phép phần mềm được lập trình lại nhanh chóng để tạo ra các sản phẩm hoàn toàn mới hoặc sửa chữa những sai sót.
2.2. Nhược điểm
Chi phí phải đầu tư cho công nghệ CNC ban đầu khá cao, nhiều doanh nghiệp không đủ kinh phí để trang bị cho công nghệ CNC ban đầu. Tuy nhiên, nếu có thể khắc phục tình trạng tài chính này thì đầu tư cho công nghệ CNC sẽ giúp doanh nghiệp thu lại lợi nhuận cao so với những gì đã đầu tư lúc đầu. Đây là một khoản đáng đầu tư đối với doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực gia công cơ khí.
Gia công CNC dựa trên giả định về tính không sai của máy tính. Điều này có nghĩa là một số người sử dụng hệ thống gia công CNC có thể bỏ qua khả năng xảy ra lỗi, khiến các lỗi dễ xảy ra mà không được chú ý. Tuy nhiên, với sự đào tạo bài bản, điều này có thể được giảm thiểu.
Cuối cùng, bởi vì nó là một quá trình trừ (cắt gọt), gia công CNC tạo ra chất thải (phoi), có thể có một số tác động xấu đến môi trường. Tuy nhiên, các quy trình quản lý chất thải có thể được thực hiện để đảm bảo rằng chất thải được tạo ra từ quá trình sản xuất trên máy CNC có thể được tái chế. Dẫu sao nó vẫn đang lãng phí trung bình từ 70% của chi phí vật tư phôi.
3. Các thuật ngữ trong gia công CNC.
Một số thuật ngữ trong gia công CNC thường được sử dụng được thể hiện trong bảng dưới đây:
Thuật ngữ Khái niệm Gia công 2D Là phương pháp gia công mà trong đó chỉ có trục X,Y của máy CNC thực hiện di chuyển, còn trục X chỉ tác động vào chiều cao của sản phẩm gia công, là phương pháp gia công thực hiện theo biên dạng trên một mặt phẳng. Gia công 2.5D Là phương thức gia công các mặt phẳng và nghiêng của sản phẩm gia công, không thể thực hiện gia công được những mặt cong của sản phẩm. Gia công 3D Là phương thức gia công thực hiện gia công với những chi tiết có độ lồi lõm, có mặt cong, thường được sử dụng nhất hiện nay. Gia công 4D (4 trục) Là phương thức gia công có trục xoay, sử dụng khi gia công trụ tròn. Máy CNC khi thực hiện gia công theo phương thức này thì 4 trục phải đồng thời di chuyển, nếu gắn thêm trục xoay (phân độ) thì gọi là phương thức gia công CNC 3+1 hay gia công 4 trục không đồng thời. Gia công 5D (5 trục) Là phương thức gia công có trục xoay, sử dụng khi gia công trụ tròn. Máy CNC khi thực hiện gia công theo phương thức này thì 5 trục phải đồng thời di chuyển, nếu gắn thêm cơ cấu để máy có thể cắt chi tiết thì gọi là phương thức gia công CNC 3+2 hay gia công 5 trục không đồng thời. Mill-Turn CNC (Trung tâm gia công CNC) Là cụm từ dùng để gọi loại máy CNC thực hiện phay và tiện CNC trên cùng một máy. HSM-High Speed Machining (Gia công tốc độ cao) Là thuật ngữ để chỉ phương pháp gia công hiện kết hợp giữa tốc độ trục chính cao, bề rộng cắt nhỏ, lượng chạy dao và chiều sâu cắt lớn. Máy phay CNC dùng để thực hiện phương pháp gia công này có tốc độ trục chính S lên tới 42.000 v/ph và tốc độ cắt F lên tới 40.000 mm/ph. Hệ điều hành (hệ điều khiển) Mỗi loại máy CNC sẽ có 1 hệ điều hành riêng, có thể kể đến như: Fanuc, Haidenhain, Siemens, Fagor, Mazatrol…Mỗi phần mềm sẽ tương thích với một loại máy CNC tương ứng. VMC (Vertical Machining Center) Trung tâm gia công đứng là máy CNC có trục chính hướng thẳng đứng vuông góc so với bàn máy. HMC ( Horizontal Machining Center) Trung tâm gia công ngang là máy CNC có trục chính nằm ngang song song so với bàn máy. CNC programmer Là thuật ngữ dùng để chỉ người lập trình CNC CNC operator Là thuật ngữ dùng để chỉ người đứng máy hay thực hiện việc vận hành máy CNC. GD&T (Geometric Dimensioning & Tolerancing) Là thuật ngữ nhằm thể hiện tất cả các kích thước hình học và dung sai mà người thiết kế thể hiện trên bản vẽ. Chuẩn lập trình hay chuẩn gia công Thao tác này được thực hiện nhằm xác định vị trí tương quan giữa chi tiết đó với dụng cụ cắt của máy CNC. Dầu tưới nguội hay dầu làm mát Là loại vật liệu dùng để làm mát, bôi trơn, tẩy rửa… cho máy CNC trong quá trình gia công. Fixture (đồ gá) Đây là công cụ dùng để xác định vị trí của phôi nguyên liệu so với dụng cụ cắt, giúp giữ chặt phôi ở vị trí gia công dưới tác dụng của lực cắt của dao. CNC Mill (3 axis, 4 axis, 5 axis) Gia công phay CNC 3 trục đồng thời hoặc gia công phay CNC 4,5 trục đồng thời. Workpiece Là thuật ngữ để chỉ phôi gia công hoặc chi tiết gia công Machine Simulation Là chế độ mô phỏng thực tế chạy máy CNC của phần mềm CNC. Chế độ này cho phép người dùng có thể hình dung chuyển động cắt CNC giống y thực tế. Multiaxis Là thuật ngữ chỉ những đường chạy dao nâng cao dành cho máy phay CNC chạy nhiều trục đồng thời. Setup Sheet Là phiếu được người lập trình sử dụng để tạo chi tiết gia công và được chuyển cho chuyên viên vận hành máy CNC để họ có thể khai báo thông số trên máy CNC. Tool manager Là bảng được lập để quản lý tất cả các loại dao sẽ dùng để gia công chi tiết, sản phẩm cụ thể nào đó. Toolpaths Là công cụ được tích hợp trên phần mềm gia công để tập hợp các đường chạy dao 2D, 3D, multiaxis… Test Cut Là chế độ thử nghiệm chạy gia công sau khi được lập trình nhằm kiểm tra phôi nguyên liệu mới, dao mới hoặc kiểm tra chế độ cắt mới mà hãng phần mềm CNC vừa cho ra mắt.
4. Các loại máy CNC
Một số loại máy gia công CNC được sử dụng phổ biến hiện nay như:
4.1. Máy phay
Máy phay CNC là loại máy CNC sử dụng cách thức kẹp phôi nguyên liệu trên bàn máy, các dụng cụ dao sẽ tác động lên bề mặt phôi. Loại máy này có thể thực hiện gia công nhiều sản phẩm cùng một lúc nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng của sản phẩm.
Được ứng dụng trong ngành công nghiệp cơ khí,chế tạo ô tô, sản xuất gỗ, gia công vật liệu, ngành hàng không vũ trụ,…
4.2. Máy tiện
Máy tiện CNC được sử dụng để gia công CNC theo phương thức gia công dựa vào chuyển động cắt gọt xoay tròn và độ tinh tiến của dao để gia công phôi vật liệu. Máy tiện CNC cho phép thực hiện việc gia công nhiều chi tiết từ đơn giản đến phức tạp như bề mặt ren, bề mặt tròn, gia công các mặt trục và côn,…
4.3. Máy mài
Máy mài CNC được sử dụng dùng để mài dao phay, các bit dao và các dao cụ cắt khác. Máy này có thể hoạt động trên các bề mặt hình trụ hay hình dạng phức tạp của phôi vật liệu. Loại máy này ngày càng được sử dụng phổ biến hơn bởi khả năng đo lường và bù dao cụ trong máy, có thể kéo dài thời gian sản xuất tự động.
4.4. Máy Router
Là loại máy CNC thực hiện gia công với kim loại mềm bởi độ cứng không cao cũng như đòi hỏi cao về độ chính xác lắp ghép các bộ phận. Tuy nhiên đây là loại máy CNC sử dụng công nghệ tiến tiến nhất để điều khiển, tối ưu hóa chất lượng sản phẩm với độ chính xác cao, giúp doanh nghiệp tiết kiệm được nhiều cho phí.
4.5. Máy cắt Plasma
Máy cắt CNC plasma là loại máy thực hiện gia công CNC bằng cách sử dụng nguồn phát hồ quang làm nóng chảy các vật liệu bằng kim loại, sau đó sử dụng gió để thổi bay các lớp xỉ. Máy cắt Plasma thường được sử dụng để gia công hoa văn và bản mã.
4.6. Máy cắt laser
Máy cắt CNC laser là loại máy gia công CNC cao cấp nhất hiện nay, chúng được sử dụng khi gia công các loại kim loại mỏng như inox, thép đen. Hơn nữa, máy cắt laser có chi phí khá cao trên thị trường nên khi muốn đầu tư nên tìm hiểu thật kỹ về loại máy này trước khi quyết định.
4.7. Máy cắt tia nước
Máy cắt tia nước là loại máy CNC hoạt động bằng cách sử dụng tia nước áp lực cao để đi xuyên qua các chi tiết, thường được sử dụng để gia công với các vật liệu mềm như gỗ hoặc cao su.
5. Một số phần mềm gia công CNC phổ biến
Phần mềm gia công CNC được sử dụng nhằm phục vụ quá trình thiết thiết kế, mô phỏng sản phẩm và lập trình gia công. Một số phần mềm được sử dụng phổ biến có thể kể đến hiện nay như:
5.1. Mastercam
Phần mềm Mastercam được nhiều người chọn dùng hiện nay với tốc độ nhanh và có giao diện dễ sử dụng. Có thể sử dụng phần mềm khi lập trình cho máy CNC tiện và CNC phay từ đơn giản đến phức tạp, thực hiện lập trình CNC 5 trục và bảo đảm an toàn cho quá trình gia công.
Khi sử dụng phần mềm Mastercam, nó sẽ cung cấp cho người dùng các công cụ thiết kế và lập trình gia công đa dạng. Với Mastercam mà người dùng có thể tạo ra mã code, thiết lập phôi, dao cắt, chu trình gia công, kiểu chạy dao, thiết kế mô hình dưới dạng 2D và 3D một cách chi tiết…. Hiện nay, Mastercam được phân phối bởi công ty 3D Smart Solution tại thị trường Việt Nam, là đại lý phân phối trực tiếp từ CNC Software Inc.
5.2. Creo
Phần mềm Creo Parametric là phần mềm có khả năng tích hợp dữ liệu CAD và CAM, tạo ra được những chương trình gia công chất lượng, nâng cao hiệu suất hoạt động gia công, có khả năng kiểm soát được quá trình gia công. Tuy nhiên việc sử dụng phần mềm này sẽ gây khó khăn cho những người không hiểu nhiều về phần mềm này.
5.3. SolidCAM
Phần mềm SolidCAM là cho phép người dùng khi sử dụng có thể mô phỏng trước quá trình gia công trước khi đưa vào thực hiện trong thực tế. Phần mềm này có khả năng tích hợp những tính năng mạnh mẽ của CA, và khả năng tùy biến sử dụng dữ liệu. Với phần mềm này mà khi gia công CNC có thể tạo ra những chương trình gia công nhanh chóng nhờ vào việc tự động nhận dạng biên dạng chạy dao, tạo được khả năng chuẩn hóa và khớp với thực tiễn nhất.
5.4. HyperMILL
Phần mềm HyperMILL là thường được sử dụng khi lập trình gia công CNC 5 trục, được sử dụng dụng nhằm phục vụ lập trình gia công những sản phẩm đặc thù. Khi sử dụng phần mềm này cho phép lập trinhg những chi tiết có độ phức tạp cao, hoạt động hiệu quả, thời gian thực hiện nhanh chóng. Bên cạnh đó phần mềm còn có thể tự động kết nối trực tiếp từ máy tính đến máy CNC, thực hiện tính năng cắt siêu âm dành cho vật liệu composite.
Những phần mềm trên được tạo ra nhằm mục đích hỗ trợ thực hiện các giai đoạn của việc gia công CNC.
6. Lưu ý khi lựa chọn gia công CNC
Một số nguyên tắc cần lưu ý khi thực hiện gia công CNC như sau:
6.1. Lưu ý đến vấn đề an toàn trong gia công CNC
Khi gia công CNC người vận hành máy cần tuân thủ một số nguyên tắc an toàn như sau:
- Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ máy CNC.
- Có thiết bị che chắn giữa máy và người vận hành máy
- Lưu ý về việc sử dụng máy, nhớ tắt máy khi không có nhu cầu sử dụng, sử dụng đúng hướng dẫn sử dụng của thiết bị.
- Vật liệu gia công cần phải được cố định một cách chắc chắn.
6.2. Lưu ý khi vận hành máy gia công CNC
Thao tác kiểm tra trước khi vận hành máy như: Kiểm tra nguồn điện, phần mềm, nội dung thi công, dụng cụ cắt, cố định vật liệu gia công,….
Trong quá trình vận hành máy CNC cần chú ý an toàn và tránh những sự cố khi gia công.
6.3. Lưu ý khi chọn vật liệu để gia công CNC
Khi chọn vật liệu gia công thì cần lưu ý đến kích thước và khối lượng của vật liệu với kích thước của sản phẩm cần gia công CNC. Kiểm tra kích thước về độ cao, chiều dài, chiều rộng của vật liệu, khối lượng của vật liệu sao cho phù hợp với máy và vị trí cố định vật liệu để chọn phôi phù hợp. Khi chọn phôi không tương thích thường dẫn đến tình trạng lỗi gia công hoặc phôi bị dịch chuyển trong quá trình gia công.
6.4. Kiểm tra thời gian và tốc độ gia công
Thời gian và tốc độ gia công CNC có thể tính toán dựa trên chất liệu phôi, kích thước phôi và nội dung chi tiết gia công.
6.5. Lựa chọn máy CNC và phụ kiện phù hợp
Tùy vào tính chất của từng công việc gia công CNC khác nhau mà người dùng máy sẽ có những chọn lựa về máy CNC và phụ kiện của máy để tương thích với vật liệu và sản phẩm cần gia công.
7. Tổng kết
Gia công CNC đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hiện nay, phương pháp gia công này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, có thể kể đến như: gia công cơ khí, chế tác ô tô, ngành hàng không vũ trụ, năng lượng điện tử,…
Để thực hiện việc gia công tự động hiệu quả, người ta thường sử dụng những phần mềm hỗ trợ gia công và có thể kể đến Mastercam – một phần mềm hỗ trợ gia công phổ biến hiện nay. Phần mềm này cho phép người dùng thực hiện nhiều tính năng từ khâu thiết kế, lập trình đến vận hành máy CNC. Với nhiều tính năng vượt trội về thời gian thực hiện, chất lượng sản phẩm gia công,…..đã khiến nhiều người tin dùng phần mềm này.
Trở thành đại lý phân phối phần mềm Mastercam từ năm 2018, 3DS chúng tôi tự hào luôn mang lại sự hài lòng cho khách hàng. Nhằm hướng tới công ty hàng đầu về cung cấp giải pháp công nghệ trong lĩnh vực 3D, chúng tôi còn cung cấp những trang thiết bị như máy quét 3D, máy in 3D,….và những giải pháp nhằm mang lại cho doanh nghiệp khách hàng hiệu quả công việc tối ưu nhất. Hãy liên hệ với công ty chúng tôi để nhận cho mình một giải pháp công nghệ hiệu quả trong thời đại công nghệ số như hiện nay.
Bài viết liên quan:
- Giới thiệu về công nghệ in 3D và cách chọn máy in 3D phù hợp
- Tổng hợp những phần mềm in 3D phổ biến nhất hiện nay
- Danh sách phần mềm thiết kế 3D phổ biến phân loại theo ngành nghề
