Gia công CNC là một thuật ngữ thường được sử dụng trong sản xuất và các ứng dụng công nghiệp, nhưng chính xác thì CNC là viết tắt của từ gì và máy CNC là gì?
Gia công CNC là gì?
Thuật ngữ CNC là viết tắt của 'điều khiển số máy tính' và định nghĩa gia công CNC là nó là một quy trình sản xuất trừ đi thường sử dụng các điều khiển máy tính và máy công cụ để loại bỏ các lớp vật liệu khỏi một chi tiết gốc — được gọi là phôi hoặc phôi — và sản xuất một bộ phận được thiết kế riêng.
Quy trình này phù hợp với nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, nhựa , gỗ, thủy tinh, bọt và vật liệu tổng hợp, và được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như gia công CNC lớn và gia công CNC các bộ phận hàng không vũ trụ. Khi nói về bản thân máy, định nghĩa máy CNC là nó đại diện cho máy lập trình thực tế có khả năng tự thực hiện các hoạt động của gia công CNC.
Lưu ý sự tương phản giữa quy trình (định nghĩa gia công CNC) so với máy móc (định nghĩa máy CNC).
Các quy trình sản xuất trừ, chẳng hạn như gia công CNC, thường được trình bày trái ngược với các quy trình sản xuất phụ gia , chẳng hạn như in 3D hoặc các quy trình sản xuất định dạng, chẳng hạn như đúc phun chất lỏng.
Trong khi các quy trình trừ loại bỏ các lớp vật liệu khỏi phôi để tạo ra các hình dạng và thiết kế tùy chỉnh, các quy trình phụ gia lắp ráp các lớp vật liệu để tạo ra hình dạng mong muốn và các quy trình tạo hình biến dạng và dịch chuyển vật liệu gốc thành hình dạng mong muốn. Bản chất tự động của gia công CNC cho phép sản xuất các chi tiết có độ chính xác cao và độ chính xác cao, các bộ phận đơn giản và hiệu quả về chi phí khi thực hiện các hoạt động sản xuất một lần và khối lượng trung bình.
Tuy nhiên, trong khi gia công CNC thể hiện những lợi thế nhất định so với các quy trình sản xuất khác, mức độ phức tạp và phức tạp có thể đạt được đối với thiết kế bộ phận và hiệu quả chi phí của việc sản xuất các bộ phận phức tạp bị hạn chế.
Mặc dù mỗi loại quy trình sản xuất đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng bài viết này tập trung vào quy trình gia công CNC, phác thảo những điều cơ bản của quy trình cũng như các thành phần và công cụ khác nhau của máy CNC (đôi khi được gọi không chính xác là máy C và C). Ngoài ra, bài viết này khám phá các hoạt động gia công cơ khí CNC khác nhau và trình bày các lựa chọn thay thế cho quá trình gia công CNC.
Tổng quan về quy trình gia công CNC
Phát triển từ quy trình gia công điều khiển số (NC) sử dụng thẻ băng đục lỗ, gia công CNC là một quy trình sản xuất sử dụng các điều khiển máy tính để vận hành và thao tác máy và công cụ cắt để tạo hình vật liệu gốc — ví dụ: kim loại, nhựa, gỗ, xốp, composite , v.v. — thành các bộ phận và thiết kế tùy chỉnh. Mặc dù quy trình gia công CNC cung cấp nhiều khả năng và hoạt động khác nhau, nhưng các nguyên tắc cơ bản của quy trình vẫn giống nhau trong tất cả chúng. Quy trình gia công CNC cơ bản bao gồm các giai đoạn sau:
- Thiết kế mô hình CAD
- Chuyển đổi tệp CAD sang chương trình CNC
- Chuẩn bị máy CNC
- Thực hiện hoạt động gia công
Thiết kế mô hình CAD
Quá trình gia công CNC bắt đầu bằng việc tạo ra một thiết kế CAD 2D hoặc 3D chi tiết rắn có sẵn trong nhà hoặc bởi một công ty dịch vụ thiết kế CAD / CAM . Phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) cho phép các nhà thiết kế và nhà sản xuất tạo ra một mô hình hoặc kết xuất các bộ phận và sản phẩm của họ cùng với các thông số kỹ thuật cần thiết, chẳng hạn như kích thước và hình học, để sản xuất bộ phận hoặc sản phẩm.
Các thiết kế cho các bộ phận được gia công bằng máy CNC bị hạn chế bởi khả năng (hoặc không có khả năng) của máy và dụng cụ CNC. Ví dụ, hầu hết các máy công cụ CNC đều có dạng hình trụ, do đó hình dạng của bộ phận có thể có trong quá trình gia công CNC bị hạn chế do dụng cụ tạo ra các phần góc cong.
Ngoài ra, các đặc tính của vật liệu đang được gia công, thiết kế dụng cụ và khả năng gia công của máy hạn chế hơn nữa các khả năng thiết kế, chẳng hạn như độ dày bộ phận tối thiểu, kích thước bộ phận tối đa, sự bao gồm và độ phức tạp của các khoang và tính năng bên trong.
Khi thiết kế CAD hoàn thành, nhà thiết kế xuất nó sang định dạng tệp tương thích với CNC, chẳng hạn như STEP hoặc IGES.
Chuyển đổi tệp CAD
Tệp thiết kế CAD được định dạng chạy qua một chương trình, thường là phần mềm sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM), để trích xuất hình học của bộ phận và tạo mã lập trình kỹ thuật số sẽ điều khiển máy CNC và thao tác với công cụ để tạo ra bộ phận được thiết kế riêng.
Máy CNC sử dụng một số ngôn ngữ lập trình, bao gồm mã G và mã M. Ngôn ngữ lập trình CNC nổi tiếng nhất, mã chung hoặc mã hình học, được gọi là mã G, điều khiển thời gian, vị trí và cách các máy công cụ di chuyển — ví dụ: khi nào bật hoặc tắt, tốc độ di chuyển vị trí cụ thể, những con đường để đi, v.v. — trên phôi.
Mã chức năng khác, được gọi là mã M, điều khiển các chức năng phụ trợ của máy, chẳng hạn như tự động hóa việc tháo và thay thế vỏ máy tương ứng khi bắt đầu và kết thúc sản xuất.
Sau khi chương trình CNC được tạo, người vận hành sẽ tải nó vào máy CNC.
Thiết lập máy
Trước khi người vận hành chạy chương trình CNC, họ phải chuẩn bị cho máy CNC hoạt động. Các chế phẩm này bao gồm việc dán phôi trực tiếp vào máy, vào cọc máy móc thiết bị , hoặc vào máy vises hoặc các thiết bị Dụng cụ gá tương tự, và gắn các dụng cụ cần thiết, chẳng hạn như mũi khoan và nhà máy cuối cùng, các thành phần máy thích hợp.
Sau khi máy được thiết lập hoàn chỉnh, người vận hành có thể chạy chương trình CNC.
Thực hiện hoạt động gia công
Chương trình CNC hoạt động như hướng dẫn cho máy CNC; nó gửi các lệnh máy ra lệnh cho các hoạt động và chuyển động của dụng cụ đến máy tính tích hợp của máy, máy tính này vận hành và thao tác máy công cụ. Khởi động chương trình sẽ nhắc máy CNC bắt đầu quá trình gia công CNC và chương trình hướng dẫn máy trong suốt quá trình khi nó thực hiện các hoạt động máy cần thiết để sản xuất một bộ phận hoặc sản phẩm được thiết kế riêng.
Các quy trình gia công CNC có thể được thực hiện trong nhà — nếu công ty đầu tư vào việc mua và bảo trì thiết bị CNC của riêng họ — hoặc giao cho các nhà cung cấp dịch vụ gia công CNC chuyên dụng .
Các loại hoạt động gia công CNC
Gia công CNC là một quá trình sản xuất phù hợp với nhiều ngành công nghiệp, bao gồm ô tô, hàng không vũ trụ, xây dựng và nông nghiệp, và có thể sản xuất nhiều loại sản phẩm, chẳng hạn như khung ô tô, thiết bị phẫu thuật, động cơ máy bay, dụng cụ làm vườn và thủ công. Quy trình này bao gồm một số hoạt động gia công khác nhau do máy tính điều khiển — bao gồm các quy trình cơ học, hóa học, điện và nhiệt — loại bỏ vật liệu cần thiết khỏi phôi để sản xuất một bộ phận hoặc sản phẩm được thiết kế riêng. Trong khi các quy trình gia công hóa học, điện và nhiệt được đề cập trong phần sau, phần này khám phá một số nguyên công gia công cơ khí CNC phổ biến nhất bao gồm:
- Khoan
- Phay
- Quay
Khoan CNC
Khoan là một quá trình gia công sử dụng các mũi khoan đa điểm để tạo ra các lỗ hình trụ trên phôi. Trong khoan CNC , thông thường máy CNC đưa mũi khoan quay vuông góc với mặt phẳng của bề mặt phôi, tạo ra các lỗ được căn chỉnh theo chiều dọc có đường kính bằng đường kính của mũi khoan được sử dụng cho hoạt động khoan.
Tuy nhiên, các hoạt động khoan góc cũng có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng các cấu hình máy chuyên dụng và các thiết bị khoan. Khả năng hoạt động của quá trình khoan bao gồm phản ứng phản lực , đếm ngược, doa và khai thác.
Phay CNC
Phay là một quá trình gia công sử dụng các công cụ cắt đa điểm quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Trong phay CNC , máy CNC thường đưa phôi vào dụng cụ cắt theo cùng hướng với chiều quay của dụng cụ cắt, trong khi trong phay thủ công, máy sẽ cấp phôi theo hướng ngược lại với chiều quay của dụng cụ cắt. Khả năng hoạt động của quá trình phay bao gồm phay mặt — cắt các bề mặt nông, phẳng và các lỗ có đáy phẳng vào phôi — và phay ngoại vi — cắt các lỗ sâu, chẳng hạn như rãnh và ren, vào phôi.
Tiện CNC
Tiện CNC và Gia công nhiều trục chính
Tiện là một quá trình gia công sử dụng các công cụ cắt một điểm để loại bỏ vật liệu khỏi phôi đang quay. Trong tiện CNC , máy CNC - thường là máy tiện hoặc máy tiện - đưa dụng cụ cắt theo chuyển động thẳng dọc theo bề mặt của phôi đang quay, loại bỏ vật liệu xung quanh chu vi cho đến khi đạt được đường kính mong muốn, để sản xuất các bộ phận hình trụ với bên ngoài và các tính năng bên trong, chẳng hạn như khe, côn và luồng. Khả năng hoạt động của quá trình tiện bao gồm doa , tiện, tạo rãnh và cắt ren.
