Thuật ngữ gia công CNC và các khái niệm

Ngày 15-05-2023

Sự ra đời của các công nghệ gia công CNC mang lại độ tin cậy cao, làm cho các quá trình lặp đi lặp lại trở nên tự động hơn. Nhưng, gia công CNC là gì? Những sản phẩm nào có thể được làm từ công nghệ CNC? Gia công CNC hoạt động như thế nào và vật liệu nào có thể được sử dụng trong quy trình sản xuất có sử dụng máy CNC?

Chúng ta cũng sẽ xem xét phần mềm CNC. Cuối cùng, chúng tôi nêu bật yêu cầu của những cá nhân muốn đào tạo; Để trở thành chuyên viên vận hành và lập trình viên CNC; Và thảo luận về các xu hướng trong tương lai của thế giới gia công CNC.

GIA CÔNG CNC LÀ GÌ?

CNC viết tắt là viết tắt của Computer Numerical Control. Gia công CNC là một phương pháp sản xuất trừ, là việc tạo ra các thiết kế có hình dạng tùy chỉnh từ phôi; Thông qua các điều khiển máy tính. Bằng cách cắt vật liệu từng lát nhỏ ra khỏi một phần ban đầu thay vì thêm vật liệu để tạo ra sản phẩm.

Gia công CNC có thể được mô tả như một quá trình sản xuất được thực hiện bởi robot. Quá trình này có thể giúp tăng năng suất vì máy CNC có thể chạy tự động mà không cần người vận hành có mặt liên tục.

LỊCH SỬ CỦA GIA CÔNG CNC

Tiền thân của CNC là điều khiển số (NC), một quy trình được Hiệp hội Kỹ sư Sản xuất mô tả là “đánh dấu sự khởi đầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai và sự ra đời của thời đại mà việc kiểm soát máy móc và quy trình công nghiệp sẽ không còn chính xác thảo cho khoa học chính xác.

Gia công CNC bắt đầu như một công nghệ dựa trên băng đục lỗ vào những năm 1940 và 1950 trước khi nhanh chóng phát triển thành công nghệ tương tự và kỹ thuật số vào những năm 1960.

John T. Parsons được coi là cha đẻ của ngành gia công CNC. Ông đã phát triển điều khiển số, đây là nguyên tắc mà gia công CNC được xây dựng. Nhưng ngay cả trước Parsons, kỹ thuật gia công đã được phát minh vào năm 1751. Sau đó, vào năm 1952, Richard Kegg, phối hợp với Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), đã phát triển máy phay CNC đầu tiên.

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ GIA CÔNG CNC

Để hiểu cách thức hoạt động của CNC, chúng ta cần hiểu một số khái niệm cơ bản.

Numeric Control (Điều khiển số)

Điều này biểu thị sự điều khiển tự động của máy công cụ. Các máy công cụ này bao gồm từ máy phay đến máy hàn, máy mài, máy cắt tia nước và máy ép thủy lực.

Desktop CNC Machine (máy cnc để bàn)

Đây là những phiên bản tối giản của CNC và được điều chỉnh tốt hơn để làm việc trên các vật liệu mềm hơn như sáp, bọt và nhựa. Loại hình gia công này sử dụng các phiên bản máy CNC nhỏ hơn để tạo ra các sản phẩm nhỏ hơn. Chủ yếu phục vụ cho lĩnh vực nha khoà, kim hoàn hoặc dạy học.

CAM

Là gia công hoặc sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính, sử dụng phần mềm để tạo mã để chạy máy CNC. Để làm việc với hệ thống CAM, bạn cần ba điều sau:

Đầu tiên là phần mềm hướng dẫn máy về các hướng nó phải di chuyển.
Bạn cũng cần máy có khả năng thực hiện các hướng dẫn.
Cuối cùng, bạn cần có khả năng xử lý hậu kỳ để biến hướng dẫn thành ngôn ngữ mà máy móc có thể hiểu được.

NC Code | G-Code

Đây là một ngôn ngữ máy tính cơ bản nhưng duy nhất được thiết kế cho máy CNC; Để nhanh chóng hiểu và thực thi mã NC (thường được gọi là mã G). Đây là ngôn ngữ mà lập trình viên sử dụng để cho máy biết cách sản xuất thứ gì đó.

Post-processor

Là phần mềm chuyển đổi các đường chạy dao được tạo trong hệ thống CAM thành các chương trình NC có thể được đọc bởi bộ điều khiển máy để di chuyển công cụ cắt theo các đường được lập trình một cách an toàn, nhất quán và có thể dự đoán được.

Các loại máy CNC

Máy Phay (milling)
Máy Tiện (lathe)
Máy Mài (grinding)
Máy Router: thường dùng cho ngành gỗ
Máy cắt Plasma (plasma cutter)
Máy cắt lazer (lazer cutter)
Máy cắt tia nước (water cutter)
Gia công tia lửa điện (EDM): Gồm máy xung định hình và máy cắt dây

Các hãng máy CNC nổi tiếng trên thế giới

Nhật Bản: Okuma, Moriseiki, Mazak, Shoda, Amada …
Mỹ: Hass, Hurco
Hàn Quốc: Dossan
Đức: DMG Mori
Đài Loan: EXTRON, LEADERWAY, AGMA, TAKANG, ARISTECH
Thụy Sỹ: Mikron Hem

CÁC THUẬT NGỮ GIA CÔNG CNC

Gia công 2D: Là gia công theo biên dạng trên một mặt phẳng, máy không tác động vào chiều cao Z của sản phẩm, chỉ có trục X,Y là di chuyển đồng thời để tạo ra các đường thẳng, đường nghiêng, cung tròn…

Gia công 2.5D: Là gia công các mặt phẳng và nghiêng, không gia công được mặt cong. Việc phân loại 2.5D này không hẳn là do máy không di chuyển được 3 trục đồng thời, mà chỉ là vấn đề về công nghệ khi lập trình ( chia ra để học dễ hơn mà không phải học lập trình 3D )

Gia công 3D: Là gia công hay dùng nhất, dùng để gia công khuôn, gia công chi tiết có độ lồi lõm, có mặt cong. Với gia công 3D thì bạn cũng có thể gia công được 2D và 2.5D

Gia công 4D (4 trục): Là gia công có trục xoay, gia công trụ tròn, và ở đây 4 trục phải đồng thời di chuyển. Còn nếu gắn thêm trục xoay (phân độ) thì gọi là gia công 3+1( gia công 4 trục không đồng thời)

Gia công 5D (5 trục): Là gia công có 5 trục di chuyển đồng thời,còn nếu gắn thêm cơ cấu để máy có thể cắt được ở chế độ 5 trục thì gọi là 3 + 2( gia công 5 trục không đồng thời). Gia công 5 trục đồng thời có 3 loại chính:

Head-Head (trục chính vừa nghiêng vừa xoay, bàn máy cố định)
Head-Table (trục chính nghiêng – bàn máy xoay)
Table-Table ( bàn máy vừa nghiêng vừa xoay, trục chính cố định)

Mill-Turn CNC (Trung tâm gia công CNC): Là máy có sự kết hợp giữa phay và tiện trên cùng 1 máy.

HSM-High Speed Machining (Gia công tốc độ cao): Là 1 phương pháp gia công hiện đại, là 1 sự kết hợp giữa tốc độ trục chính cao + bề rộng cắt nhỏ + lượng chạy dao, chiều sâu cắt lớn. Loại máy phay chuyên dùng cho phương pháp này gọi là máy phay tốc độ cao (HSC: High Speed Counter) có tốc độ trục chính S lên tới 42.000 v/ph ( hoặc cao hơn) và tốc độ cắt F lên tới 40.000 mm/ph (hoặc cao hơn).

Hệ điều hành (hệ điều khiển): Mỗi loại máy CNC sẽ có 1 hệ điều hành riêng, các hệ điều hành được sử dụng trên máy CNC bao gồm: Fanuc, Haidenhain, Siemens, Fagor, Mazatrol…trong đó hệ điều hành Fanuc được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới.

VMC (Vertical Machining Center): Trung tâm gia công đứng – là máy có trục chính hướng thẳng đứng (vuông góc) so với bàn máy

HMC ( Horizontal Machining Center):Trung tâm gia công ngang– là máy có trục chính nằm ngang ( song song) so với bàn máy.

CNC programmer: Người lập trình máy CNC; CNC operator: Người đứng máy-vận hành máy CNC. Tùy vào mô hình hoạt động của công ty mà 2 vị trí trên có thể tách ra riêng biệt hoặc gộp chung lại làm 1. Thông thường, những công ty gia công hàng loạt và gia công khuôn sẽ tách riêng 2 vị trí đó ra, còn gia công hàng đơn chiếc thì người lập trình cũng là người vận hành máy.

GD&T (Geometric Dimensioning & Tolerancing): là tất cả các kích thước hình học và dung sai được thể hiện trên bản vẽ.

Chuẩn lập trình-chuẩn gia công: Bất kì 1 chi tiết nào đặt lên máy CNC đều phải xác định được vị trí tương qua giữa chi tiết đó với dụng cụ cắt của máy CNC, thao tác này được gọi là “xét chuẩn”.

Dầu tưới nguội- dầu làm mát: có tác dụng làm mát, bôi trơn, tẩy rửa… trong quá trình gia công, có 2 loại dầu tưới nguội phổ biến là loại pha nước và loại không pha nước.

Fixture (đồ gá): dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt và giữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công.

CNC Mill (3 axis, 4 axis, 5 axis): Gia công phay 3 trục đồng thời hoặc 4,5 trục đồng thời.

Workpiece: Là vật chưa thành phẩm hay vật cần gia công. Trong gia công CNC workpiece là phôi gia công hoặc chi tiết gia công.

Machine Simulation: Là chế độ mô phỏng thực tế chạy máy CNC trên phần mềm CNC (ví dụ: Mastercam). Trong giao diện mô phỏng bao gồm một chiếc máy CNC với tất cả các yếu tố như đồ gá, phôi, dao cụ … Cả hệ thống mô phỏng chuyển động cắt CNC giống y thực tế.

Multiaxis: Là những đường chạy dao nâng cao dành cho máy phay nhiều trục đồng thời (4 trục, 5 trục).

Setup Sheet: Là phiếu công nghệ hay còn gọi là phiếu gia công để gia công 1 chi tiết nào đó. Phiếu này sẽ do người lập trình viên CNC tạo và chuyển cho các chuyên viên vận hành máy CNC; để họ khai báo các thông số trên máy CNC theo phiếu gia công này. Các thông tin thường có trên phiếu gia công gồm:

Tên chương trình gia công
Tên các nguyên công
Chế độ cắt của từng nguyên công
Thông số các loại dao sẽ dùng
Thời gian gia công CNC

Tool manager: Là bảng quản lý dao, tức là tất cả các loại dao sẽ dùng để gia công 1 chi tiết hay sản phẩm nào đó.

Toolpaths: Là tập hợp các đường chạy dao 2D, 3D, multiaxis được tích hợp trên phần mềm gia công.

Test Cut: Cũng là chạy gia công 1 sản phẩm thực tế trên máy CNC sau khi đã lập trình trên phần mềm máy tính. Nhưng thường dùng để kiểm tra chế độ cắt cho một loại phôi mới, dao cụ mới hoặc chế độ cắt mới mà hãng phần mềm CNC vừa ra mắt.