Gia công CNC (Computer Numerical Control) là một quy trình sản xuất trừ hiện đại, hiệu quả và tự động cho phép các nhà sản xuất tạo ra các bộ phận có thể lặp lại với chất lượng đồng nhất từ nhiều loại vật liệu, bao gồm nhựa, kim loại và vật liệu composite. Ngày nay, các bộ phận gia công CNC có thể được tìm thấy trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ hàng không vũ trụ đến ô tô đến y tế.
Hướng dẫn này về mọi thứ liên quan đến gia công CNC sẽ hướng dẫn cách thức hoạt động của các quy trình gia công CNC hiện đại, bao gồm các tùy chọn vật liệu, cân nhắc về thiết kế, trình điều khiển chi phí, v.v.
Các loại gia công CNC phổ biến
Ngày nay, có một số quy trình kỹ thuật nằm trong phạm vi gia công CNC.
– Gia công 3 trục: Phay và tiện
Khi người vận hành nhập lệnh gia công, máy CNC 3 trục sẽ thực hiện các thao tác nhập liệu bằng cách sử dụng các công cụ cắt để cắt theo ba trục: X (từ trái sang phải), Y (từ trước ra sau) và Z (từ trên xuống dưới). Phay CNC và tiện CNC là hai ví dụ phổ biến về gia công 3 trục.
Phay CNC 3 trục liên quan đến việc cố định khối vật liệu — còn gọi là phôi hoặc “phôi” — bằng kẹp hoặc bệ máy. Điều này giữ cho phôi đứng yên khi các dụng cụ cắt và mũi khoan quay, được gắn vào trục chính trung tâm, thực hiện các đường cắt để loại bỏ vật liệu và định hình thành phần cuối cùng. Máy phay CNC 3 trục dễ lập trình và vận hành và có thể được sử dụng để tạo ra hầu hết các bộ phận có thiết kế hình học đơn giản.
Vì các công cụ cắt và mũi khoan bị giới hạn ở ba trục, một số đặc điểm thiết kế hoặc khu vực của phôi có thể khó hoàn thành hoặc tiếp cận (ví dụ: hình dạng không theo quy ước hoặc khoang sâu, hẹp). Tuy nhiên, nhiều thiết lập có thể giúp định hướng phôi để máy có thể tiếp cận các đặc điểm này. Mặc dù hầu hết mọi công việc gia công 3 trục đều có nhiều hơn một thiết lập cho mỗi bộ phận, nhưng quá nhiều thiết lập cho mỗi bộ phận có thể nhanh chóng làm tăng chi phí sản xuất. Ví dụ, việc xử lý các bộ phận phức tạp về mặt hình học có thể yêu cầu người vận hành phải định vị lại phôi thủ công, điều này có thể ảnh hưởng đến tốc độ xử lý, làm tăng chi phí liên quan đến lao động và tạo ra nhiều cơ hội hơn cho lỗi của con người.
Quá trình gia công tiện CNC hoạt động hơi khác một chút. Phôi được cố định vào trục chính quay, sau đó máy tiện định hình chu vi bên trong và bên ngoài của phôi hoặc khoan lỗ xung quanh trục tâm của phôi. Hạn chế thiết kế quan trọng nhất đối với máy tiện CNC là chúng luôn tạo ra các bộ phận đối xứng quay. Do đó, quá trình này lý tưởng để sản xuất các bộ phận như vít, bát hoặc chân ghế. Đối với các loại bộ phận tròn này, máy tiện có thể sản xuất các bộ phận nhanh hơn và với chi phí thấp hơn so với máy phay CNC, đặc biệt là khi sản xuất các bộ phận với số lượng lớn.
– Gia công 5 trục hoặc nhiều trục
Các quy trình gia công đa trục cho phép các dụng cụ cắt có nhiều tự do di chuyển hơn trong khi phôi được phay hoặc tiện. Các quy trình 3 trục cho phép phôi hoặc dụng cụ cắt quay, nhưng không phải cả hai. Ngược lại, các quy trình 5 trục cho phép cả phôi và dụng cụ quay và di chuyển dọc theo các trục X, Y và Z cùng một lúc. Gia công CNC 5 trục tiết kiệm thời gian và lý tưởng để tạo ra các bộ phận phức tạp và chính xác như các bộ phận được tìm thấy trong các ngành công nghiệp y tế, dầu khí và hàng không vũ trụ.
Gia công CNC đa trục bao gồm ba quy trình:
- Phay CNC 5 trục có chỉ mục: Trong các hoạt động phay 5 trục có chỉ mục, không chỉ các công cụ cắt có thể di chuyển dọc theo ba trục tuyến tính mà giữa các hoạt động, bàn gia công và đầu công cụ có thể xoay theo hai hướng. Lợi ích đáng chú ý nhất của phay 5 trục là các phôi không còn cần phải được điều chỉnh thủ công giữa các hoạt động cắt, giúp có thể tạo ra các thành phần có hình học phức tạp chính xác hơn và hiệu quả hơn. Gia công 5 trục có chỉ mục rất phù hợp để chế tạo các thành phần như vỏ, đồ gá và đồ gá. Quy trình này nằm giữa phay CNC 3 trục và gia công CNC 5 trục liên tục (xem bên dưới) về tốc độ, độ chính xác và khả năng xử lý các hình học phức tạp.
- Phay CNC 5 trục liên tục: Máy phay CNC 5 trục liên tục có thể di chuyển và xoay cả dụng cụ cắt và phôi cùng lúc trong mỗi thao tác, cho phép sản xuất các bộ phận có hình dạng cực kỳ phức tạp và bề mặt nhẵn. Mặc dù đây là hình thức gia công CNC đắt nhất trên cơ sở từng bộ phận, nhưng chi phí phay CNC 5 trục liên tục thường được bù đắp bằng độ hoàn thiện bề mặt, tốc độ và độ ổn định kích thước được cải thiện.
- Gia công phay-tiện với dụng cụ trực tiếp: Phay-tiện kết hợp các thành phần của máy tiện CNC với dụng cụ phay. Phôi được gắn vào trục chính quay trong khi dụng cụ cắt loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Bằng cách kết hợp các thành phần của máy tiện CNC với dụng cụ phay, phay-tiện CNC cung cấp độ chính xác cao và tính linh hoạt về mặt hình học, rất phù hợp để tạo ra các bộ phận có tính đối xứng quay lỏng lẻo, chẳng hạn như trục cam hoặc máy nén ly tâm.
Lựa chọn loại gia công CNC phù hợp
Khi lựa chọn quy trình sản xuất cho bộ phận của bạn, bạn sẽ cần đánh giá xem nó phù hợp hơn với gia công 3 trục hay 5 trục. Nhìn chung, các bộ phận có thiết kế đơn giản hơn có thể được chế tạo nhanh chóng và giá cả phải chăng bằng máy 3 trục, trong khi máy 5 trục tốt hơn để tạo ra các chi tiết phức tạp về mặt hình học với tốc độ và độ chính xác cao hơn.
Nếu bạn có ngân sách hạn hẹp hoặc chỉ cần cắt một bề mặt phẳng, máy 3 trục là lựa chọn phù hợp. Ngoài việc giá cả phải chăng hơn, máy 3 trục còn dễ lập trình hơn, do đó bạn sẽ không phải chịu chi phí làm việc với các lập trình viên và người vận hành 5 trục đắt tiền. Thêm vào đó, thời gian chuẩn bị cũng ngắn hơn khi gia công 3 trục.
Nếu bạn cần sản xuất một bộ phận sâu hơn hoặc một bộ phận có hình học phức tạp, bạn sẽ muốn sử dụng gia công 5 trục. Sử dụng máy 5 trục cho phép bạn gia công phôi từ mọi phía mà không cần quay thủ công. Với gia công 5 trục, bạn sẽ có năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn và khả năng di chuyển tự do hơn, cũng như khả năng sản xuất các bộ phận lớn hơn nhanh hơn.
Xem thêm: