Gia công CNC là một trong những ngành nghề gia công sử dụng công nghệ cao. Cùng HBCG tìm hiểu xem nguyên lý và cách thức vận hành của loại hình gia công CNC này.
Gia công cơ khí CNC là thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất và các ứng dụng công nghiệp. Thế nhưng bạn đã biết phân loại, cách thức hoạt động cũng như các quy trình thực hiện của phương pháp này chưa. Nếu chưa, hãy cùng Việt Sơn tìm hiểu bên dưới bài viết này nhé.
A. Gia công CNC là gì? Phân loại và cách thức hoạt động
I. Khái niệm
Gia công cơ khí CNC được viết tắt từ computer numerical control, là sự kết hợp giữa công nghệ máy tính và các công cụ vật lý. Cụ thể, các kỹ sư sẽ mã hóa bản vẽ sang ngôn ngữ lập trình. Sau đó hệ thống máy tính sẽ đọc các dòng mã hóa và điều khiển công cụ vật lý để tạo ra các sản phẩm đúng với bản vẽ.
Khi một hệ thống CNC được kích hoạt, các vết cắt và hình dạng mong muốn sẽ được lập trình sẵn trong phần mềm và được chỉ định cho các công cụ và máy móc tương ứng, thực hiện các nhiệm vụ đã được chỉ định giống như một con rô bốt.
Trong gia công cơ khí CNC, bộ mã lập trình là cơ chế hoàn hảo để thực hiện những nhiệm vụ mà con người không thể làm được, dù đôi khi nó cũng xảy ra một số lỗi khó kiểm soát, thế nhưng so với nhược điểm, ưu điểm mà phương pháp gia công này mang lại vẫn là lợi thế để nó được trọng dụng.
Với máy gia công cơ khí hoạt động bằng điều khiển số, các chương trình mã hóa đều được nhập thủ công thông qua thẻ đục lỗ. Ngược lại, với điều khiển cảm ứng, mọi chương trình đều được gắn vào máy tính thông qua bàn phím và vài dụng cụ chuyên dụng khác. Hơn hết, hệ thống CNC còn có thể linh động nâng cấp mới thông qua các mã chương trình sửa đổi.
II. Phân loại gia công cơ khí CNC
Do quá trình gia công chi tiết cơ khí đòi hỏi tính phức tạp cao, nên đôi khi một sản phẩm phải trải qua nhiều công đoạn với các cách thực hiện khác nhau, do đó gia công CNC cũng được phân thành 6 loại hình cơ bản như sau:
1/ Gia công phay CNC: là quá trình sử dụng máy móc theo chuyển động quay tròn để loại bỏ nguyên vật liệu thừa ra khỏi phôi. Trong khi thực hiện, nó phải nhờ đến sự hỗ trợ của máy nghiền, máy vát mép và máy xay xoắn ốc. Thỉnh thoảng, gia công phay còn có tham gia của máy phay tay, máy phay thường, máy phay vạn năng và máy phay đa năng. Những máy này có hướng nằm ngang hoặc dọc tùy vào cách thực hiện.
2/ Gia công tiện CNC: là hình thức tiến hành xoay phôi theo trục với các giai đoạn trải qua gồm có: cắt, mài, bắn… cùng các công cụ hỗ trợ là máy tiện tháp pháo và máy tiện động cơ. Trong một vài công đoạn khó, phương pháp gia công này còn sử dụng đến tiện thẳng, tiện côn, rãnh ngoài và ren.
3/ Gia công khoan CNC: khoan là một quá trình gia công chi tiết cơ khí sử dụng các mũi khoan đa điểm quay để tạo ra các lỗ hình trụ trên vật liệu thô/phôi. Thiết kế của các mũi khoan cho phép các tàn dư rơi ra và giữ cho các lỗ khoan được gọn gàng.
Các loại mũi khoan phổ biến được sử dụng trong quy trình gia công CNC bao gồm mũi khoan đốm (để tạo lỗ nông hoặc lỗ thí điểm), mũi khoan khoét, máy khoan trục vít (để tạo lỗ không có lỗ thí điểm) và máy khoan đục lỗ (để mở rộng các lỗ đã sản xuất trước đó).
4/ Gia công khai phóng điện CNC: là cách thức gia công sử dụng tia phóng lửa để tạo ra thành phẩm cuối cùng.
Thiết lập được tạo thành từ điện cực dụng cụ và điện cực phôi được ngăn cách bởi chất lỏng điện môi và chịu một điện áp. Quá trình này còn được gọi là gia công tia lửa, ăn mòn tia lửa, đốt cháy, chết chìm hoặc xói mòn dây.
5/ Gia công Plasma CNC: là phương pháp sử dụng khí đốt nóng hồ quang điện và điều khiển từ máy tính để tạo ra chùm tia plasma giúp đun nóng và cắt kim loại nhanh chóng. Kỹ thuật này có thể thực hiện tốt với các nguyên vật liệu như: nhôm, đồng, sắt… và sử dụng trong các ngành công nghiệp như: chế tạo, hàn, đơn vị sửa chữa và phục hồi ô tô, các công trình xây dựng…
6/ Gia công Laser CNC: là quá trình đun chảy, làm bốc hơi và loại bỏ dần nguyên vật liệu khỏi phôi bằng chùm tia laser. Hệ thống điều khiển chùm tia Laser bao gồm: quang học, khí hỗ trợ và dữ liệu điều hướng tia Laser tập trung vào phôi. Lợi ích mà phương pháp này mang lại là tăng tốc độ gia công, tránh lãng phí tài nguyên và có thể thực hiện trên nhiều kích cỡ nguyên vật liệu.
Ngoài các phương pháp gia công phổ biến này, gia công cơ khí CNC còn có các hình thức gia công bằng chất nổ, tia lửa điện, sóng âm… Tùy vào mục đích mà người thợ sẽ chọn phương thức phù hợp.
B. Các ngành nghề phù hợp với công nghệ CNC?
Gia công chi tiết cơ khí đang dần chiếm ưu thế và có chỗ đứng vững chắc trong lĩnh vực sản xuất nhờ các quy trình tối ưu thời gian, công sức và các lợi ích mang lại. Do đó, nó cũng được ứng dụng trong các ngành đòi hỏi chất lượng cao như:
- Ngành y tế: y học ngày càng phát triển đồng nghĩa thiết bị hỗ trợ mới cũng phát sinh ngày càng nhiều, nó không chỉ yêu cầu chất lượng cao mà còn đòi hỏi cả về mặt số lượng. Và gia công chi tiết cơ khí góp phần tạo nên các máy móc như thiết bị chỉnh hình, vỏ bọc an toàn, cấy ghép, máy MRI, thiết bị nghiên cứu… một cách nhanh chóng và hạn chế sai sót ở mức tối ưu.
- Công nghiệp ô tô: gia công chi tiết cơ khí trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu chịu trách nhiệm chính là phát triển các nguyên mẫu (mẫu dùng thử trước khi sản xuất đại trà) cùng các thông số kỹ thuật mang tính khắt khe. Ngoài ra, gia công cơ khí cũng được ứng dụng để chế tạo các phương tiện vận tải như tàu, xe tải…
- Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ: chịu trách nhiệm sản xuất cổng hạ cánh, cánh dẫn khí, ống góp… Đây là những bộ phận vô cùng quan trọng cần độ chính xác đến 99.99%, vì chỉ cần một sai sót nhỏ có thể dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng, trong đó có thiệt hại về người.
- Công nghiệp quân sự và quốc phòng: tham gia các bộ phận máy bay thực chiến, dược, phương tiện liên lạc, bộ phận vận chuyển…
C. Quy trình thực hiện dịch vụ gia công CNC
Gia công cơ khí CNC là quá trình quản lý các chuyển động quay quanh các dụng cụ cắt đa điểm. Khi các công cụ quay quanh và di chuyển trên bề mặt phôi, chúng từ từ loại bỏ vật liệu thừa để đạt được thành phẩm như mong muốn. Nhưng để quy trình này diễn ra trơn tru, nó phải trải qua 4 giai đoạn riêng biệt sau đây:
- Thiết kế mô hình CAD: các kỹ sư phác họa hình ảnh và các điểm gia công chi tiết trên bản vẽ 2D và 3D chuyên dụng.
- Chuyển đổi mô hình CAD sang chương trình CNC: thiết kế được định dạng tệp tương thích, sau đó được trích xuất và chuyển đổi thành dạng hình học và các mã hóa điều khiển máy CNC thông qua phần mềm CAM.
- Thiết lập máy CNC: các bước thiết lập này bao gồm việc đưa phôi trực tiếp vào trục xoay, bề mặt máy hoặc các thiết bị gia công tương tự, và gắn các dụng cụ cần thiết như mũi khoan, dao phay cùng vào các bộ phận tương thích khác.
- Thực hiện hoạt động gia công: người vận hành máy khởi động chương trình gia công theo các mã hóa đã được lập trình sẵn ở giai đoạn 2.
