Công nghệ CNC là gì? Tất tần tật những thông tin mà bạn cần biết

Công nghệ CNC đã làm thay đổi cục diện ngành công nghiệp cơ khí chế tạo. Ngày nay, máy móc CNC trở nên phổ biến trong hầu hết các xưởng cơ khí. Sản phẩm từ máy CNC có độ chính xác cao, chất lượng đạt chuẩn, đồng thời góp phần đáng kể vào việc giảm chi phí và tăng năng suất sản xuất. Vậy, bản chất của công nghệ CNC là gì và nguyên lý hoạt động ra sao? Bài viết sau đây của Kizuna sẽ đi sâu vào tìm hiểu chi tiết về phương pháp gia công bằng máy CNC.

1. Công nghệ CNC là gì?

Tìm hiểu về công nghệ CNC là gì?

Từ CNC viết tắt của cụm từ tiếng Anh Computerized Numerical Control, thực chất là một hệ thống điều khiển số được máy tính hỗ trợ. Cốt lõi của công nghệ CNC nằm ở việc tích hợp sức mạnh xử lý của máy tính và các phần mềm chuyên dụng vào quá trình điều khiển các máy móc trong lĩnh vực cơ khí, từ đó, đạt được hiệu quả sản xuất cao hơn, với độ chính xác được nâng lên đáng kể và thời gian gia công được rút ngắn một cách rõ ràng. 

Việc ứng dụng máy cắt CNC đã đánh dấu một bước ngoặt lớn trong ngành công nghiệp chế tạo. CNC khắc phục hoàn toàn những hạn chế của các máy móc cơ khí truyền thống. Nhờ vào khả năng điều khiển chính xác thông qua phần mềm máy tính, có thể thực hiện được những thao tác phức tạp hơn rất nhiều với độ chính xác cao đáp ứng được những yêu cầu ngày càng khắt khe của sản xuất công nghiệp hiện đại. 

2. Các loại máy CNC phổ biến hiện nay

Máy tiện CNC

Máy tiện CNC

Trong số các loại máy CNC, máy tiện CNC chiếm vị trí hàng đầu về mức độ ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp chế tạo, nhờ vào những ưu thế vượt trội của nó. Hoạt động dựa trên nguyên tắc kết hợp chuyển động quay của phôi và chuyển động thẳng của dao cắt, máy tiện CNC tự động hóa quá trình gia công, cho phép tạo ra các chi tiết cơ khí đa dạng, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm các bề mặt ren, bề mặt tròn, mặt trục và mặt côn.

Bên cạnh đó, máy tiện CNC còn nổi bật với hiệu suất làm việc cao, giảm thiểu đáng kể nguy cơ lỗi sản phẩm, từ đó góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất. Do những lợi ích này, máy tiện CNC được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, chế tạo ô tô, quốc phòng,… Phân loại máy tiện CNC thường dựa trên số lượng trục hoạt động, cụ thể gồm: máy hai trục, máy ba trục, máy bốn trục và máy năm trục. Khả năng gia công và sự đa dạng sản phẩm tạo ra tỷ lệ thuận với số lượng trục của máy tiện CNC.

Máy phay CNC

Máy phay CNC

Cũng giống như máy tiện CNC, máy phay CNC vận hành dựa trên hệ thống điều khiển bằng máy tính, điều chỉnh chính xác các chuyển động của dao phay trong quá trình gia công vật liệu, tạo các sản phẩm tuân thủ hoàn toàn bản vẽ kỹ thuật. Cơ chế hoạt động của máy phay CNC bao gồm việc cố định vật liệu trên bàn máy, trong khi dao phay di chuyển trên bề mặt vật liệu theo các đường đi đã được lập trình sẵn, đảm bảo quá trình phay đạt độ chính xác và hiệu quả tối ưu.

Khả năng gia công đồng thời nhiều chi tiết với chất lượng cao là một ưu điểm nổi bật của máy phay CNC. Độ chính xác của máy phay CNC đạt đến mức 0.001 mm, vượt trội hơn hẳn so với các loại máy phay thông thường. Vì vậy, máy phay CNC trở thành công cụ không thể thiếu và vô cùng hiệu quả trong các công đoạn gia công phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao.

Máy khoan CNC

Máy khoan CNC

Máy khoan CNC là một thiết bị gia công được điều khiển bằng hệ thống máy tính, sử dụng mũi khoan để tạo ra các lỗ trên các chi tiết máy. Khả năng tạo ra nhiều hình dạng lỗ khác nhau, từ lỗ tròn, lỗ vuông đến lỗ côn, với độ chính xác cao và tốc độ nhanh là đặc điểm nổi bật của máy khoan CNC, cho phép gia công trên nhiều loại vật liệu khác nhau.

Một trong những lợi thế của máy khoan CNC là khả năng gia công các vật liệu cơ khí với độ chính xác tuyệt đối và tốc độ nhanh chóng, nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu lỗi và tối ưu chi phí. Ứng dụng của máy khoan CNC rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm chế tạo máy móc, gia công cơ khí chính xác, sửa chữa ô tô và xây dựng.

Có hai loại máy khoan CNC chính được phân biệt dựa trên cấu trúc và khả năng ứng dụng:

• Máy khoan CNC bàn thường được sử dụng để tạo lỗ trên những vật liệu mềm như gỗ, nhựa và một số loại kim loại mềm. 
• Ngược lại, máy khoan CNC cần là một phiên bản nâng cấp, có kích thước lớn hơn, cấu trúc chắc chắn hơn, thường được đặt trên sàn nhà xưởng và có khả năng thực hiện các thao tác khoan phức tạp hơn nhiều so với máy khoan CNC bàn.

Máy mài CNC

Trong số các loại máy CNC, máy mài CNC nổi bật với khả năng sử dụng đá mài để hoàn thiện bề mặt các chi tiết máy. Máy mài CNC có thể xử lý nhiều loại bề mặt khác nhau, từ mặt phẳng, mặt trụ cho đến mặt cong, tạo ra độ chính xác cao và độ nhám mịn hoàn hảo.

So với phương pháp mài truyền thống, máy mài CNC đem lại độ nhám mịn vượt trội. Tính năng này khiến máy mài CNC trở thành thiết bị không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp đòi hỏi độ hoàn thiện bề mặt cao, như chế tạo cơ khí chính xác, gia công khuôn mẫu, sản xuất dụng cụ cắt và chế tạo thiết bị y tế.

Máy cắt laser CNC

Máy cắt laser CNC

Máy cắt laser CNC là một hệ thống gia công kim loại hiện đại, tận dụng công nghệ tia laser để cắt, khắc và mài các chi tiết. Khả năng cắt nhiều loại vật liệu khác nhau, từ kim loại, nhựa, gỗ đến da và vải, với độ chính xác cao, tốc độ nhanh và đường cắt sắc nét là những điểm mạnh của máy cắt laser CNC.

Nhờ những ưu điểm vượt trội đó, máy cắt laser CNC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, bao gồm ngành quảng cáo, gia công kim loại tấm, may mặc, điện tử, sản xuất đồ gia dụng, thiết bị y tế và sản xuất quà tặng.

Máy cắt Plasma CNC

Máy cắt Plasma CNC

Khác với máy cắt laser CNC sử dụng tia laser, máy cắt plasma CNC ứng dụng dòng khí plasma ở nhiệt độ cực cao để thực hiện các thao tác cắt và khắc. Khả năng cắt nhiều loại kim loại như thép, nhôm, đồng và inox, kết hợp với độ chính xác cao, tốc độ nhanh và đường cắt đẹp mắt là những đặc điểm nổi bật của loại máy này.

Máy cắt plasma CNC đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm sản xuất kim loại, chế tạo kết cấu thép, sản xuất biển quảng cáo và gia công các bộ phận kim loại cho phương tiện giao thông và máy móc. Đặc biệt, trong những ngành công nghiệp cần độ chính xác và linh hoạt cao trong quá trình cắt kim loại, máy cắt plasma CNC thể hiện hiệu quả vượt trội trong việc gia công kim loại dày và cứng, vừa hiệu quả lại tiết kiệm chi phí.

Máy phóng điện CNC - EDM

Máy cắt dây EDM là một giải pháp gia công kim loại hiệu quả thuộc nhóm máy CNC, sử dụng nguyên lý phóng điện để cắt, khắc và tạo hình các chi tiết trên nhiều loại vật liệu dẫn điện, bao gồm thép, đồng, nhôm và wolfram carbide. Khả năng gia công các hình dạng phức tạp, độ chính xác cao và độ nhám mịn là những ưu điểm nổi bật của máy cắt dây EDM.

Cơ chế hoạt động của máy cắt dây EDM bắt đầu từ việc định vị một dây cắt mảnh giữa hai điện cực: một là dao cắt, điện cực còn lại là vật liệu cần gia công. Khi hệ thống được kích hoạt, dây cắt sẽ di chuyển theo chương trình đã được lập trình sẵn, tạo ra các xung điện được kiểm soát giữa dao cắt và vật liệu. Quá trình gây ra hiện tượng ăn mòn điện hóa, loại bỏ vật liệu một cách chính xác và tự động.

Máy định tuyến CNC

Máy định tuyến CNC hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự các máy CNC khác, như máy tiện hay máy phay. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính nằm ở ứng dụng của nó trong lĩnh vực chế tác gỗ. Máy định tuyến CNC được sử dụng rộng rãi trong nhiều công đoạn chế tác gỗ thủ công, bao gồm trang trí nội thất, sản xuất cửa và các chi tiết trang trí ngoại thất, gia công tấm gỗ, làm biển hiệu, chế tạo khung gỗ, đúc, sản xuất nhạc cụ và đồ nội thất.

Máy CNC 5 trục

Máy CNC 5 trục sở hữu hệ thống gồm 5 trục hoạt động độc lập. Cấu hình cơ bản bao gồm 3 trục (X, Y, Z) cho phép di chuyển dụng cụ theo ba hướng không gian, nhưng hệ thống được mở rộng thêm hai trục (A, B), tạo nên tổng cộng 5 trục hoạt động. Loại máy này thường được ứng dụng trong sản xuất các tác phẩm điêu khắc phức tạp, đòi hỏi độ chính xác và khả năng tiếp cận đa chiều cao.

3. Nguyên lý hoạt động của máy CNC như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của máy CNC

Hiểu rõ nguyên lý vận hành là điều kiện tiên quyết để khai thác tối đa hiệu quả của máy CNC. Quá trình hoạt động của máy cắt CNC dựa hoàn toàn vào các chỉ dẫn từ chương trình máy tính được lập trình sẵn. Khi máy bắt đầu vận hành, chương trình sẽ xử lý thông tin và điều khiển các bộ phận dao cắt di chuyển chính xác đến từng vị trí, thực hiện quá trình cắt gọt phôi theo đúng thiết kế ban đầu.

Thực tế trên thị trường đang tồn tại nhiều loại máy cắt CNC khác nhau, nhưng tất cả đều tuân theo một nguyên lý hoạt động thống nhất:

• Bộ phận mũi cắt được lắp đặt chắc chắn trên trục chính của máy, mỗi thiết bị có thể được trang bị một hoặc nhiều trục chính hoạt động độc lập. Trục chính đảm nhiệm nhiệm vụ vận chuyển dao cắt đến các điểm cần thiết theo sự điều khiển chính xác của hệ thống máy tính.
• Phôi gia công sẽ được giữ cố định an toàn trên hệ thống giá đỡ chuyên dụng. Hệ thống này cũng có khả năng giữ nguyên vị trí hoặc xoay quanh trục, tùy thuộc vào yêu cầu hướng dao cắt đến các vị trí gia công khác nhau.

4. Ưu nhược điểm của công nghệ CNC

Đánh giá ưu và nhược điểm của công nghệ CNC

Ưu điểm của công nghệ CNC

• Khả năng gia công chính xác: Máy cắt CNC thực hiện xuất sắc các thao tác phức tạp như cắt, mài, và gọt, đạt độ chính xác gần như hoàn hảo trong từng chi tiết.
• Năng suất gia công vượt trội: Gia công các vật liệu cứng hoặc dễ vỡ luôn là thách thức lớn, ngay cả với phương pháp thủ công. Công nghệ CNC đã cách mạng hóa quá trình này, đem lại hiệu quả đáng kể về tốc độ và sự đơn giản.
• Tính ứng dụng đa dạng: Chỉ cần điều chỉnh chương trình điều khiển, máy CNC có thể thực hiện nhiều quy trình gia công khác nhau một cách dễ dàng. Thay đổi thao tác gia công cũng đơn giản không kém, chỉ cần cập nhật lại chương trình.
• Hiệu quả về thời gian: Công nghệ CNC tối ưu hóa toàn bộ quá trình gia công, rút ngắn thời gian hoàn thành đáng kể, tiết kiệm cả thời gian và nhân công.

Nhược điểm của công nghệ CNC

Bên cạnh những lợi ích nổi bật đã đề cập, công nghệ CNC cũng có một số hạn chế cần được cân nhắc:

• Chi phí đầu tư ban đầu lớn: Do tích hợp công nghệ tiên tiến, máy móc CNC có giá thành khá cao. Điều này đặt ra thách thức về nguồn vốn, gây khó khăn cho các doanh nghiệp sản xuất nhỏ và vừa.
• Chi phí bảo trì, sửa chữa đáng kể: Mặc dù độ bền cao, nhưng chi phí sửa chữa và bảo dưỡng máy móc CNC lại khá lớn khi xảy ra sự cố. Đây là một yếu tố cần được tính toán kỹ càng trong hoạt động kinh doanh.
• Yêu cầu cao về kỹ năng vận hành: Nguyên lý hoạt động dựa trên lập trình máy tính phức tạp, đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao và được đào tạo bài bản. Hiện nay, nguồn nhân lực đáp ứng được yêu cầu này tại Việt Nam vẫn còn hạn chế.

Tóm lại, bài viết đã trình bày một cách toàn diện về công nghệ CNC, bao gồm định nghĩa CNC là gì và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ khí chế tạo. Việt Nam trong tương lai gần chắc chắn sẽ chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ hơn nữa của công nghệ CNC, mở rộng sang nhiều ngành công nghiệp khác như chế biến thực phẩm, sản xuất hàng tiêu dùng và vật liệu xây dựng, góp phần nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất.