Skip to CONTENTS

FANUC CORPORATION

Máy gia công kim loại đã phát triển như thế nào? (Phần 1)

 

Công nghệ chế tạo bằng kỹ thuật số được đánh giá là tương lai của ngành sản xuất. Máy điều khiển số bằng máy tính (CNC) có thể chuyển đổi thiết kế kỹ thuật số thành đối tượng chỉ bằng một cú click chuột. Có nghĩa là quy trình sản xuất hoàn toàn tự động. Việc sử dụng máy gia công kim loại - máy CNC đã phát triển nhanh chóng ở các nhà máy trong hai thập kỷ qua. Và hiện nay, giá máy CNC đang có xu hướng giảm xuống, phù hợp với tất cả các doanh nghiệp lớn, vừa và nhỏ.

 Một mô hình máy CNC

Một mô hình máy CNC

Máy CNC là cơ sở của ngành gia công chính xác.

Máy gia công kim loại đã xuất hiện từ rất lâu. Các nhà nghiên cứu môi trường cũng nói về sự lâu bền của máy này. Điểm trừ lớn nhất có lẽ là máy CNC sử dụng nhiều năng lượng. So với thế hệ máy do con người điều khiển trước đây, máy CNC tiêu hao nhiều năng lượng hơn. Và tiềm năng cải thiện năng lượng của chúng cũng rất hạn chế. Vì vậy, chỉ sử dụng công nghệ chế tạo bằng kỹ thuật số ở mức vừa phải. Có nghĩa là vừa đủ đáp ứng nhu cầu. Đồng thời tối ưu hóa máy móc một cách tối đa. Chẳng hạn máy đã quá cũ không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn tiêu tốn nhiều năng lượng, chất thải ra môi trường cũng nhiều hơn. 

Nguyên lý cơ bản của máy CNC

Quá trình sản xuất có thể được chia thành hai quy trình: Sơ cấp và thứ cấp. Đầu tiên bao giờ cũng xác định hình dang, kích thước cơ bản cho vật liệu.  Cái trước - như rèn và đúc - cung cấp hình dạng và kích thước cơ bản cho vật liệu. Quy trình thứ cấp cung cấp hình dạng và kích thước chính xác của thành phẩm. Và quy trình này được thực hiện bởi "machine tools". Có thể hiểu là máy công cụ hoặc máy gia công kim loại, hoặc máy CNC. 

 

Bạn có thể tham khảo hình ảnh và thông số kỹ thuật của một số máy CNC TẠI ĐÂY 

 

Máy CNC là cơ sở của ngành gia công chính xác. Vì vậy, chúng không thể thiếu để sản xuất gần như tất cả các sản phẩm công nghệ hiện đại. Có thể kể đến như ô tô, máy bay, thiết bị gia dụng, máy tính, pin mặt trời, tua-bin gió hoặc các công cụ máy móc khác. Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên Hợp Quốc (UNIDO) cho rằng máy CNC là nền móng vững chắc cho ngành "công nghiệp hóa".

Máy CNC ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất hiện đại

Máy CNC ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất hiện đại

 

Máy CNC hay máy gia công kim loại là máy vận hành cố định, thực hiện việc định hình hình học của phôi. Công việc của nó là loại bỏ vật liệu thừa, phân chia bố cục, đường nét một cách chính xác. Hình ảnh dưới có lẽ giúp bạn dễ hình dung hơn. Từ một tấm kim loại, máy CNC tạo ra hình dạng của thành phẩm sau khi được lập trình sẵn các hoạt động trên máy. Hiện tại có rất nhiều máy gia công chuyên dụng. Có thể kể đến máy phay CNC, máy tiện, máy cắt,....

Máy tiện và máy phay CNC là 2 loại máy gia công phổ biến nhất

Máy CNC có thể xử lý các vật liệu khác nhau. Nhưng ngày nay hầu hết chúng được sử dụng để tạo hình các vật liệu bằng kim loại. Máy phay CNC đã trở thành công cụ tạo hình kim loại phổ biến nhất trong ngành sản xuất cơ khí. Phay là một quá trình cắt bỏ vật liệu thừa bằng cách đưa phôi qua dụng cụ cắt quay. Một máy phay CNC hoạt động như một nhà điêu khắc thực thụ. Nó có thể có đầu mài, cắt và đánh bóng.

Hình ảnh máy phay CNC đang làm việc

Hình ảnh máy phay CNC đang làm việc

 

Máy tiện CNC cũng tương tự như máy phay. Tuy nhiên nó có phần hơi ngược nhau. Trong máy phay, phôi vẫn gần như đứng yên trong khi vật liệu thừa loại bỏ bằng di chuyển công cụ. Còn ở máy tiện, phôi sẽ di chuyển trong khi công cụ tiện vẫn gần như đứng yên.

Nguồn gốc của máy tiện, máy phay CNC. 

Hình ảnh một máy tiện thời trung cổ

Hình ảnh một máy tiện thời trung cổ

 

Máy phay, máy tiện đã xuất hiện từ thời cổ đại. Tuy nhiên nó được điều khiển hoàn toàn bằng tay. Với cấu tạo vô cùng thô sơ, nguyên liệu trước đây chủ yếu là gỗ. Sau này, máy phức tạp hơn một chút được tạo ra, dùng cả tay và chân để làm việc. Nó được đánh giá là tinh vi hơn, xuất hiện thời trung cổ.

 

Máy tiện là máy gia công kim loại xuất hiện đầu tiên vào những năm 1700. Ban đầu nó được chế tạo để sản xuất các sợi xoắn ốc. Đầu những năm 1800, máy phay đầu tiên được xuất hiện.

Một nhà máy cắt kim loại chạy bằng sức nước của Thụy Điển từ thế kỷ 18

Một nhà máy cắt kim loại chạy bằng sức nước của Thụy Điển từ thế kỷ 18

 

Máy gia công ngày trước cũng được điều khiển bởi động vật, gió hoặc nước. Người La Mã đã có xưởng cưa chạy bằng nước để cắt đá cẩm thạch. Người châu Âu cũng đã sử dụng các xưởng cưa, nhà máy tiện,máy mài,...chạy bằng sức nước sức gió thậm chí là động vật. Đây cũng được coi là loại máy móc phức tạp, sử dụng nguồn năng lượng bên ngoài. Tuy nhiên nó vẫn còn rất nhiều hạn chế. Từ sau những năm 1850 trở đi, máy gia công được chạy bằng động cơ hơi nước. Ngày nay, hầu hết các máy gia công đều được chạy bằng điện. 

Một máy đánh bóng thủy tinh chạy bằng sức nước.

Một máy đánh bóng thủy tinh chạy bằng sức nước.

Cách vận hành máy gia công kim loại

Máy gia công kim loại được phát triển trong suốt thế kỉ XX. Và hầu hết luôn tập trung vào cải thiện quy trình làm việc. Trong nửa đầu thế kỷ, tất cả các máy đều được vận hành thủ công. Bản thân dụng cụ cắt được hoạt động nhờ động cơ hơi nước hoặc điện. Nhưng các công nhân sẽ định hình phôi và điều khiển, di chuyển nó bằng tay. 

 

Những loại máy gia công "thủ công" vẫn đang được sử dụng, nhưng số lượng ngày càng giảm. Đầu những năm 1950, máy gia công tự động đầu tiên được phát triển. Nó được gọi là máy điều khiển số (NC). Dữ liệu được lưu trữ trên băng đục lỗ, cho phép máy hoạt động độc lập. Máy NC được điều khiển bằng mạch điện tử xuất hiện trên thị trường vào năm 1960. Khoảng năm 1980, điều khiển mạch điện tử được thay thế bằng điều khiển máy tính. Từ đó dẫn đến sự phát triển của máy CNC cho đến bây giờ.

Một máy phay vận hành thủ công, năm 1920

Một máy phay vận hành thủ công, năm 1920

 

Máy CNC đánh dấu sự phát triển của máy gia công kim loại trong thời đại sản xuất bằng kỹ thuật số. Đối với dòng sản phẩm này, không đòi hỏi nhiều nhân công lao động. Thế nhưng lại đòi hỏi người có kỹ năng. Bởi vì máy hoạt động dựa trên nguyên lý cài chương trình và máy sẽ tự thao tác hết tất cả trong quá trình tạo ra sản phẩm. Để làm được điều này, nhân viên kỹ thuật phải có kiến thức lập trình. Chuyển đổi từ code sang một tập hợp dữ liệu điều khiển máy làm việc. Tất cả phải theo đúng quy trình. Vì vậy yêu cầu sự chính xác cao.

Máy gia công ngày càng được tăng độ tự động hóa.

Việc tăng cường tự động hóa trong các xưởng sản xuất là quy luật tất yếu. Từ sau năm 1985, gần như các loại máy gia công được tạo ra là máy CNC. Theo khảo sát, năm 1995 ở Châu Âu có 350.000 máy CNC trong tổng số 3,5 triệu máy gia công. Năm 2009 con số này đã tăng lên thành 750.000 máy. Bên cạnh đó, giá trị máy cũng tăng lên chứng tỏ độ hiện đại, phức tạp của máy cũng không ngừng được cải thiện.

Máy phay CNC

Mức độ tự động hóa trong máy CNC có sự thay đổi đáng kể. Ví dụ, trong máy phay CNC, ngoài việc định vị và cấp nguồn cho dao, các chức năng phụ trợ như bôi trơn máy, thay đổi dao, xử lý chip,... đều có thể thực hiện tự động. Tất nhiên chúng cũng có thể được vận hành bằng tay. Tuy nhiên, xu hướng là hướng tới các chức năng phụ trợ tự động hơn. 

Hình ảnh máy CNC trong xưởng làm việc

Hình ảnh máy CNC trong xưởng làm việc

 

Tự động hóa cũng làm cho máy gia công kim loại có thiết kế phức tạp hơn. Hiện nay, máy phay có bốn, năm hoặc nhiều trục để hỗ trợ xoay quanh một hoặc nhiều trục. Trong khi máy phay 3 trục chỉ có thể cắt vật liệu theo chiều ngang và chiều dọc.

Sử dụng năng lượng tăng với mức độ tự động hóa.

Không thể phủ nhận việc sử dụng máy CNC để sản xuất tạo ra sản phẩm nhanh và tốt hơn. Kéo theo đó máy CNC cũng sử dụng nhiều năng lượng hơn. Có nghĩa là tự động hóa tốn nhiều năng lượng hơn cơ giới hóa.

 

Khi so sánh công suất tối đa của ba máy phay CNC (năm 1988, 1998 và 2000) và một máy phay thủ công (từ năm 1985). Tất cả đều cắt một phôi tương tự, cho thấy các máy CNC có công suất gấp nhiều lần so với máy thủ công. Trong cả quá trình hoạt động, công cụ máy vận hành bằng tay sử dụng 2,8 kW, trong khi máy CNC sử dụng 7kW máy 1998; 9,4kW máy 1988 và 188 kW máy 2000. 

Máy phay CNC SINO VMC1060B

Máy phay CNC SINO VMC1060B

 

Ngoài ra, sự khác biệt lớn trong sử dụng năng lượng giữa một số loại máy phay CNC chủ yếu là do mức độ tự động hóa khác nhau. Máy 2000 hoạt động trong một nhà máy ô tô, hoàn toàn tự động. Trong khi hai máy CNC còn lại chỉ hoạt động các thao tác cơ bản. 

 

Tìm hiểu thêm về máy gia công kim loại CNC trên website Hangukgonggi Vina

Fanpage: Hangukgonggi VINA Co., LTD

1
Bạn cần hỗ trợ?