Công nghệ CNC là gì? Phân loại và ứng dụng trong sản xuất

CNC là một thuật ngữ quen thuộc trong ngành sản xuất, là xương sống của nền công nghiệp hiện đại nhờ khả năng điều khiển máy móc tự động thông qua máy tính, tối ưu hóa quy trình sản xuất, tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao gần như tuyệt đối. Nếu bạn là người ngoài ngành, chưa biết chính xác công nghệ CNC là gì, nguyên lý hoạt động như thế nào, được ứng dụng ra sao thì có thể tìm đọc chi tiết trong bài viết dưới đây của Cơ Khí Anpha Tech.

Công nghệ CNC là gì?

Công nghệ CNC là viết tắt của cụm từ Tiếng Anh Computer Numerical Control, có nghĩa là Điều khiển số bằng máy tính. Hiểu một cách đơn giản thì CNC là công nghệ sử dụng máy tính để điều khiển các loại máy công cụ như: Máy tiện, máy phay, máy khoan,…gia công vật liệu hoàn toàn tự động theo một chương trình đã được lập trình sẵn.

Nói cách khác, thay vì người thợ phải đứng trực tiếp điều khiển tay quay, đòn bẩy một cách thủ công để bào, cắt hay khoan vật liệu thì giờ đây họ chỉ cần tạo ra một bản thiết kế trên máy tính, chuyển đổi nó thành ngôn ngữ lập trình, sau đó những thông tin, yêu cầu này được truyền đến máy công cụ.

Khi nhận được tín hiệu, các loại máy công cụ (máy tiện, máy phay, máy khoan,..) sẽ tự động thực hiện mọi thao tác cắt gọt, khoan, phay… để tạo ra sản phẩm cuối cùng với độ chính xác và đồng nhất gần như tuyệt đối. Công nghệ này được xem là một bước tiến vượt bậc từ công nghệ NC (Numerical Control) trước đó.

Cấu tạo chung của máy CNC

Một hệ thống CNC bao gồm các thành phần chính. Dưới đây, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về cấu tạo của máy cắt CNC, một thiết bị điển hình của công nghệ CNC. Cấu tạo gồm các bộ phận sau:

• Bộ điều khiển CNC: Đây là trung tâm điều khiển của toàn bộ hệ thống. Nó có nhiệm vụ đọc, giải mã các đoạn mã lệnh từ chương trình sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến các bộ phận khác để thực hiện chuyển động.
• Trục chính: Là bộ phận quay dao cắt với tốc độ cao để thực hiện quá trình cắt gọt vật liệu.
• Hệ thống truyền động servo: Hệ thống này bao gồm các động cơ servo cho các trục chuyển động. Nó sẽ nhận lệnh từ bộ điều khiển và di chuyển bàn máy hoặc trục chính đến từng tọa độ đã được lập trình để thực hiện nhiệm vụ.
• Hệ thống bàn máy và dao cắt: Bàn máy là nơi đặt vật liệu gia công, còn dao cắt là dụng cụ trực tiếp thực hiện việc cắt gọt, loại bỏ những phần thừa của vật liệu.
• Các bộ phận khác: Như hệ thống làm mát, hệ thống thay dao tự động, ray dẫn hướng, vít me bi…

Nguyên lý hoạt động của máy cắt CNC:

Đầu tiên, mũi dao sẽ được gắn vào trục chính của máy cắt CNC. Mỗi máy cắt CNC thường có nhiều trụ, ở mỗi trục đều được gắn cố định một dao cắt.

Kế đến bộ điều khiển sẽ truyền tín hiệu để di chuyển dao cắt đến đúng vị trí để dao tiến hành cắt bỏ những phần vật liệu thừa trên phôi vật liệu được cố định sẵn trước đó.

Các loại máy CNC phổ biến hiện nay

Công nghệ CNC được ứng dụng lên rất nhiều loại máy móc nhằm giúp cho quy trình chế tác sản phẩm diễn ra nhanh chóng, chính xác và an toàn cho con người, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo các chi tiết trên thiết bị đóng gói công nghiệp tự động  . Mỗi loại máy sẽ có một nhiệm vụ khác nhau, dưới đây là những loại máy phổ biến nhất trong các xưởng sản xuất.

Máy tiện CNC

Máy tiện CNC là thiết bị chuyên dùng để gia công các chi tiết có dạng tròn xoay như: trục, bánh răng, côn, ren… Phôi vật liệu sẽ quay tròn, trong khi dao tiện có thể di chuyển để cắt gọt tạo ra hình dạng sản phẩm mong muốn.

Máy phay CNC

Trên máy phay CNC, dao phay sẽ quay tròn và di chuyển theo các trục tọa độ theo sự điều khiển của máy tính. Nó sẽ xoay xung quanh vật liệu được cố định sẵn để loại bỏ những phần thừa ra khỏi phôi. Máy phay có thể tạo ra các bề mặt phẳng, rãnh, lỗ, và các hình dạng 3D phức tạp với sai số cực nhỏ.

Máy khoan CNC

Máy khoan CNC được sử dụng để tạo ra các lỗ trên vật liệu một cách chính xác. Máy có thể khoan các loại lỗ khác nhau như: lỗ suốt (khoan xuyên qua vật liệu), lỗ không suốt (lỗ mù – không đi xuyên qua vật liệu), và làm mịn, chính xác kích thước lỗ với tốc độ nhanh chóng, độ chính xác vượt trội so với khoan thủ công.

Máy mài CNC

Khi một chi tiết cần độ bóng bề mặt và độ chính xác cực cao thì máy mài CNC sẽ được sử dụng đến. Thiết bị này sử dụng đá mài quay với tốc độ cao để lấy đi một lớp vật liệu rất mỏng trên bề mặt của các chi tiết và làm cho chi tiết trở nên sáng bóng, mịn màng.

So với hình thức mài thủ công thì ứng dụng máy mài CNC mang đến sự đồng đều, bề mặt được làm bóng với độ chính xác đến từng micromet. Máy mài CNC thường được dùng ở những công đoạn cuối cùng, giai đoạn hoàn thiện sản phẩm.

Máy cắt CNC

Máy cắt CNC có nhiệm vụ cắt các tấm vật liệu (kim loại, gỗ, nhựa) theo các hình dạng được lập trình sẵn một cách chính xác. Ưu điểm của máy cắt CNC so với cắt thủ công là tốc độ nhanh, đường cắt sắc nét, chính xác và có khả năng cắt các hình dạng phức tạp một cách dễ dàng.

Các công nghệ cắt phổ biến trên máy CNC bao gồm: Cắt bằng laser, plasma hoặc tia nước.

Các loại máy CNC khác

Ngoài những loại máy kể trên, còn có nhiều loại máy CNC chuyên dụng khác như: Máy bào CNC, máy cắt laser CNC, máy cắt plasma CNC, máy xung điện (EDM), máy cắt dây CNC… Mỗi loại được tối ưu cho một nhiệm vụ cụ thể, góp phần làm cho hệ sinh thái công nghệ CNC trở nên toàn diện và đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất.

Ưu điểm vượt trội của công nghệ CNC

Việc ứng dụng công nghệ CNC vào sản xuất mang lại nhiều lợi ích to lớn, giúp các doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh rõ rệt. Một vài ưu điểm nổi bật nhất như:

Độ chính xác và chất lượng cao

Đây là ưu điểm không thể bàn cãi của công nghệ CNC. Các loại máy CNC hoạt động dựa trên chương trình máy tính, nó loại bỏ gần như hoàn toàn sai số do con người gây ra. Nhờ vậy mà sản phẩm được tạo ra có độ chính cao, gần như tuyệt đối. Chất lượng sản phẩm đồng nhất dù sản xuất hàng loạt với số lượng rất lớn.

Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất

Máy CNC có tốc độ cắt gọt rất nhanh nên thời gian để gia công và hoàn thiện một chi tiết được rút ngắn đáng kể.

Ngoài ra, máy móc có thể hoạt động liên tục 24/7 mà không cần nghỉ ngơi (chỉ dừng để bảo trì), điều này cũng góp phần giúp tối đa hóa năng suất công việc, giảm chi phí nhân công, từ đó hạ giá thành sản phẩm.

Tính linh hoạt trong gia công

Với một máy CNC, bạn có thể gia công hàng trăm, hàng nghìn chi tiết khác nhau. Khi muốn chuyển từ sản xuất một chi tiết khác, người vận hành chỉ cần thay đổi chương trình lập trình, thay dao cắt và giá cố định phôi nếu cần là đã có thể tiến hành gia công ra được một chi tiết khác.

Chính tính linh hoạt này cho phép doanh nghiệp dễ dàng đáp ứng các đơn hàng đa dạng sản phẩm, kể cả những đơn hàng nhỏ lẻ có yêu cầu kỹ thuật phức tạp.

Nhược điểm của công nghệ CNC

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội, việc ứng dụng công nghệ CNC cũng tồn tại một số điểm hạn chế nhất định như:

Chi phí đầu tư ban đầu cao

Giá của một máy CNC, dù là máy mới hay đã qua sử dụng, đều là một khoản đầu tư không hề nhỏ. Ngoài ra, doanh nghiệp còn phải tốn chi phí cho phần mềm bản quyền, dụng cụ cắt, đồ gá và bảo trì, bảo dưỡng máy. Đây là một thách thức rất lớn đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ nếu muốn ứng dụng công nghệ CNC vào dây chuyền sản xuất.

Yêu cầu người vận hành có trình độ chuyên môn

Để vận hành máy CNC, người vận hành cần phải có kiến thức chuyên sâu về lập trình CNC, đọc hiểu được bản vẽ kỹ thuật, biết cách thiết lập máy, chọn dao và xử lý các sự cố phát sinh,…Và để có thể đào tạo được một đội ngũ nhân sự lành nghề đòi hỏi thời gian và chi phí rất đáng kể.

Ứng dụng của công nghệ CNC trong các ngành công nghiệp

Công nghệ CNC được ứng dụng vào hầu hết mọi lĩnh vực sản xuất, từ những vật dụng đơn giản đến các thiết bị công nghệ cao. Những ứng dụng nổi bật nhất của công nghệ CNC như:

Ngành ô tô và xe máy

Đây là một trong những ngành ứng dụng CNC mạnh mẽ nhất. Công nghệ CNC được sử dụng để gia công từ các chi tiết động cơ như piston, trục khuỷu, bánh răng cho đến các bộ phận của khung xe, vỏ động cơ,…

Ngành hàng không vũ trụ

Với yêu cầu về độ chính xác và độ bền gần như tuyệt đối, ngành hàng không vũ trụ phụ thuộc rất nhiều vào CNC. Các chi tiết phức tạp như cánh tuabin động cơ máy bay, vỏ động cơ, các bộ phận khung sườn… đều được chế tạo bằng công nghệ này để đảm bảo tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt nhất.

Ngành điện tử và viễn thông

Những chiếc điện thoại thông minh, máy tính bảng bạn đang dùng đều có dấu ấn của CNC. Công nghệ này được dùng để phay khung vỏ kim loại nguyên khối, tạo các bo mạch in (PCB), và sản xuất các linh kiện vi mô với độ chính xác cực kỳ cao, đáp ứng xu hướng ngày càng nhỏ gọn của các thiết bị điện tử.

Ngành y tế và dược phẩm

Trong y tế, công nghệ CNC được dùng để chế tạo các dụng cụ phẫu thuật, các bộ phận cấy ghép nhân tạo (khớp háng, khớp gối), và các thiết bị y khoa đòi hỏi độ chính xác và vật liệu an toàn sinh học. Nhờ có dịch vụ gia công CNC theo yêu cầu mà ngày nay, các sản phẩm y tế có thể được cá nhân hóa cho phù hợp với từng bệnh nhân.

Lời kết

Hy vọng qua bài viết Cơ Khí Anpha – Anpha Tech vừa chia sẻ ở trên, bạn đã có cái nhìn toàn diện và hiểu rõ công nghệ CNC là gì, tầm quan trọng của nó và những ứng dụng cụ thể của công nghệ CNC trong các ngành nghề công nghiệp hiện nay.