Gia công CNC là một quy trình sản xuất trong đó phần mềm máy tính được lập trình sẵn sẽ điều khiển chuyển động của các công cụ và máy móc trong nhà máy. Quy trình này có thể được sử dụng để điều khiển một loạt các máy móc phức tạp, từ máy mài, máy tiện đến máy phay và máy phay định tuyến. Với gia công CNC, các tác vụ cắt ba chiều có thể được thực hiện chỉ bằng một bộ lệnh duy nhất.
Viết tắt của “computer numeric control” (điều khiển số bằng máy tính), quy trình CNC hoạt động trái ngược với — và do đó vượt trội hơn — những hạn chế của điều khiển thủ công, nơi cần có người vận hành trực tiếp để điều khiển và hướng dẫn các lệnh của dụng cụ gia công thông qua cần gạt, nút bấm và bánh xe. Đối với người ngoài cuộc, một hệ thống CNC có thể trông giống như một bộ linh kiện máy tính thông thường, nhưng các chương trình phần mềm và bảng điều khiển được sử dụng trong gia công CNC mới là yếu tố phân biệt nó với tất cả các hình thức tính toán khác.
Gia công CNC hoạt động như thế nào?
Khi hệ thống CNC được kích hoạt, các đường cắt mong muốn sẽ được lập trình vào phần mềm và truyền lệnh tới các công cụ và máy móc tương ứng, thực hiện các nhiệm vụ về kích thước theo chỉ định, giống như một rô-bốt.
Trong lập trình CNC, bộ tạo mã trong hệ thống số thường mặc định các cơ cấu là hoàn hảo, bất chấp khả năng xảy ra lỗi, và lỗi này càng nghiêm trọng hơn khi máy CNC được điều khiển cắt theo nhiều hướng cùng lúc. Vị trí đặt dụng cụ trong hệ thống điều khiển số được phác thảo bằng một chuỗi các đầu vào được gọi là chương trình gia công.
Với máy điều khiển số, chương trình được nhập thông qua thẻ đục lỗ. Ngược lại, chương trình cho máy CNC được đưa vào máy tính thông qua các bàn phím nhỏ. Lập trình CNC được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. Bản thân mã lệnh được viết và chỉnh sửa bởi các lập trình viên. Do đó, hệ thống CNC cung cấp khả năng tính toán mở rộng hơn nhiều. Hơn nữa, hệ thống CNC không hề tĩnh, vì các lệnh mới hơn có thể được thêm vào các chương trình hiện có thông qua mã lệnh được sửa đổi.
LẬP TRÌNH MÁY CNC
Trong CNC, máy móc được vận hành thông qua điều khiển số, trong đó một chương trình phần mềm được thiết kế để điều khiển một vật thể. Ngôn ngữ đằng sau gia công CNC còn được gọi là mã G, và nó được viết để điều khiển các hành vi khác nhau của máy móc tương ứng, chẳng hạn như tốc độ, tốc độ chạy dao và sự phối hợp.
Về cơ bản, gia công CNC cho phép lập trình trước tốc độ và vị trí của các chức năng máy công cụ và vận hành chúng thông qua phần mềm theo các chu kỳ lặp lại, có thể dự đoán được, tất cả đều cần rất ít sự tham gia của con người. Nhờ những khả năng này, quy trình này đã được áp dụng trên mọi lĩnh vực của ngành sản xuất và đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực sản xuất kim loại và nhựa.
Đầu tiên, một bản vẽ CAD 2D hoặc 3D được hình thành, sau đó được chuyển đổi thành mã máy tính để hệ thống CNC thực thi. Sau khi chương trình được nhập, người vận hành sẽ chạy thử để đảm bảo không có lỗi nào trong quá trình mã hóa.
Hệ thống gia công vòng hở/vòng kín
Điều khiển vị trí được xác định thông qua hệ thống vòng hở hoặc vòng kín. Với hệ thống vòng hở, tín hiệu chạy theo một hướng duy nhất giữa bộ điều khiển và động cơ. Với hệ thống vòng kín, bộ điều khiển có khả năng nhận phản hồi, giúp hiệu chỉnh lỗi. Do đó, hệ thống vòng kín có thể khắc phục sự bất thường về vận tốc và vị trí.
Trong gia công CNC, chuyển động thường được định hướng theo trục X và Y. Đổi lại, dụng cụ được định vị và dẫn hướng thông qua động cơ bước hoặc động cơ servo, mô phỏng chính xác các chuyển động được xác định bởi mã G. Nếu lực và tốc độ ở mức tối thiểu, quy trình có thể được vận hành thông qua điều khiển vòng hở. Đối với mọi thứ khác, điều khiển vòng kín là cần thiết để đảm bảo tốc độ, tính nhất quán và độ chính xác cần thiết cho các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như gia công kim loại.
Gia công CNC hoàn toàn tự động
Trong các giao thức CNC ngày nay, việc sản xuất các chi tiết thông qua phần mềm được lập trình sẵn hầu hết đều được tự động hóa. Kích thước của một chi tiết cụ thể được thiết lập bằng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) và sau đó được chuyển đổi thành sản phẩm hoàn thiện thực tế bằng phần mềm sản xuất hỗ trợ máy tính (CAM).
Bất kỳ chi tiết gia công nào cũng có thể cần đến nhiều loại máy công cụ, chẳng hạn như máy khoan và máy cắt. Để đáp ứng những nhu cầu này, nhiều máy móc hiện nay tích hợp nhiều chức năng khác nhau vào một cụm. Hoặc, một hệ thống có thể bao gồm nhiều máy móc và một bộ tay robot để chuyển các chi tiết từ ứng dụng này sang ứng dụng khác, nhưng tất cả đều được điều khiển bởi cùng một chương trình. Bất kể thiết lập nào, quy trình CNC đều cho phép sản xuất chi tiết một cách nhất quán, điều mà việc sản xuất thủ công sẽ rất khó, nếu không muốn nói là không thể.
CÁC LOẠI MÁY CNC KHÁC NHAU
Những máy móc điều khiển số đầu tiên xuất hiện vào những năm 1940, khi động cơ lần đầu tiên được sử dụng để điều khiển chuyển động của các công cụ đã có từ trước. Khi công nghệ phát triển, các cơ chế được cải tiến bằng máy tính tương tự, và cuối cùng là máy tính kỹ thuật số, dẫn đến sự ra đời của gia công CNC.
Phần lớn các hệ thống CNC ngày nay đều hoàn toàn điện tử. Một số quy trình vận hành CNC phổ biến hơn bao gồm hàn siêu âm, đục lỗ và cắt laser. Các máy móc được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống CNC bao gồm:
Máy phay CNC
Máy phay CNC có khả năng chạy trên các chương trình bao gồm các dấu nhắc dựa trên số và chữ cái, giúp dẫn hướng các chi tiết qua nhiều khoảng cách khác nhau. Chương trình được sử dụng cho máy phay có thể dựa trên mã G hoặc một ngôn ngữ lập trình riêng do nhóm sản xuất phát triển. Máy phay cơ bản bao gồm hệ thống ba trục (X, Y và Z), mặc dù hầu hết các máy phay mới hơn có thể chứa thêm ba trục nữa.
Máy tiện
Trong máy tiện, các chi tiết được cắt theo hướng tròn bằng các dao tiện có thể lập trình. Với công nghệ CNC, các đường cắt được thực hiện với độ chính xác và tốc độ cao. Máy tiện CNC được sử dụng để tạo ra các thiết kế phức tạp mà các phiên bản máy vận hành thủ công không thể thực hiện được. Nhìn chung, chức năng điều khiển của máy phay và máy tiện CNC khá tương đồng. Cũng như máy phay, máy tiện có thể được điều khiển bằng mã G hoặc mã độc quyền riêng. Tuy nhiên, hầu hết máy tiện CNC đều bao gồm hai trục — X và Z.
Máy cắt Plasma
Trong máy cắt plasma, vật liệu được cắt bằng mỏ cắt plasma. Quy trình này chủ yếu được áp dụng cho vật liệu kim loại nhưng cũng có thể được áp dụng trên các bề mặt khác. Để tạo ra tốc độ và nhiệt cần thiết để cắt kim loại, plasma được tạo ra thông qua sự kết hợp giữa khí nén và hồ quang điện.
Máy phóng điện
Gia công phóng điện (EDM) — còn được gọi là gia công chìm khuôn và gia công tia lửa điện — là một quy trình đúc chi tiết gia công thành các hình dạng cụ thể bằng tia lửa điện. Với EDM, dòng điện được phóng giữa hai điện cực, và quá trình này loại bỏ các phần của chi tiết gia công nhất định.
Khi khoảng cách giữa các điện cực trở nên nhỏ hơn, điện trường trở nên mạnh hơn và do đó mạnh hơn điện môi. Điều này cho phép dòng điện chạy qua giữa hai điện cực. Do đó, mỗi điện cực sẽ loại bỏ một phần chi tiết gia công. Các phân loại EDM bao gồm:
● Dây EDM, trong đó tia lửa điện được sử dụng để loại bỏ các phần khỏi vật liệu dẫn điện.
● EDM chìm, trong đó điện cực và phôi được ngâm trong chất lỏng điện môi nhằm mục đích tạo thành phôi.
Trong một quá trình được gọi là xả, các mảnh vụn từ mỗi chi tiết hoàn thiện sẽ được mang đi bằng chất điện môi lỏng, xuất hiện khi dòng điện giữa hai điện cực dừng lại và có tác dụng loại bỏ mọi điện tích tiếp theo.
Máy cắt tia nước
Trong gia công CNC, tia nước là công cụ cắt các vật liệu cứng, chẳng hạn như đá granit và kim loại, bằng áp lực nước cao. Trong một số trường hợp, nước được trộn với cát hoặc một số chất mài mòn mạnh khác. Các bộ phận máy móc trong nhà máy thường được định hình thông qua quy trình này.
Tia nước được sử dụng như một giải pháp thay thế mát hơn cho các vật liệu không chịu được quy trình gia công nhiệt độ cao của các máy CNC khác. Do đó, tia nước được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như ngành hàng không vũ trụ và khai thác mỏ, nơi quy trình này có công suất mạnh mẽ cho mục đích chạm khắc và cắt, cùng nhiều chức năng khác. Máy cắt tia nước cũng được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi những đường cắt vật liệu rất phức tạp, vì việc không tỏa nhiệt sẽ ngăn chặn mọi thay đổi về tính chất bên trong của vật liệu có thể xảy ra do quá trình cắt kim loại trên kim loại.
CÁC LOẠI MÁY CNC KHÁC NHAU
Như nhiều video trình diễn máy CNC đã chỉ ra, hệ thống này được sử dụng để tạo ra các đường cắt cực kỳ chi tiết trên các chi tiết kim loại cho các sản phẩm phần cứng công nghiệp. Ngoài các máy móc đã đề cập ở trên, các công cụ và linh kiện khác được sử dụng trong hệ thống CNC bao gồm:
● Máy thêu
● Máy phay gỗ
● Máy đục tháp pháo
● Máy uốn dây
● Máy cắt bọt
● Máy cắt laser
● Máy mài hình trụ
● Máy in 3D
● Máy cắt kính
Khi cần thực hiện các đường cắt phức tạp ở nhiều mức độ và góc độ khác nhau trên một chi tiết, tất cả có thể được thực hiện chỉ trong vài phút trên máy CNC. Chỉ cần máy được lập trình đúng mã, các chức năng của máy sẽ thực hiện các bước theo đúng chỉ dẫn của phần mềm. Nếu mọi thứ được mã hóa theo đúng thiết kế, một sản phẩm có độ chi tiết và giá trị công nghệ sẽ xuất hiện sau khi quy trình hoàn tất.
Thời gian đăng: 31-03-2021
