Gia công CNC là gì?

Gia công CNC là gì?

CNC 101: Thuật ngữ CNC là viết tắt của 'điều khiển số máy tính' vàĐịnh nghĩa gia công CNC là nó là một quy trình sản xuất trừ dần thường sử dụng các điều khiển máy tính và máy công cụ để loại bỏ các lớp vật liệu khỏi một phôi gia công—được gọi là phôi hoặc phôi—và tạo ra một bộ phận được thiết kế tùy chỉnh. Quá trình này phù hợp với nhiều loại vật liệu, bao gồm cả kim loại,nhựa, gỗ,thủy tinh, bọt và vật liệu tổng hợp và tìm thấy ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn nhưgia công CNC lớn, gia công các bộ phận và nguyên mẫu cho viễn thông, vàGia công CNC các bộ phận hàng không vũ trụ, đòi hỏi dung sai chặt chẽ hơn so với các ngành công nghiệp khác. Lưu ý rằng có sự khác biệt giữa định nghĩa gia công CNC và định nghĩa máy CNC—một là một quy trình và một là máy. Máy CNC (đôi khi được gọi không chính xác là máy C và C) là máy lập trình có khả năng tự động thực hiện các hoạt động gia công CNC.

Gia công CNC như một quy trình sản xuất và dịch vụ có sẵn trên toàn thế giới. Bạn có thể dễ dàng tìm thấyDịch vụ gia công CNC ở Châu Âu, cũng như ở Châu Á, Bắc Mỹ và các nơi khác trên toàn cầu.

Các quy trình sản xuất trừ, chẳng hạn nhưCơ khí CNC, thường được trình bày trái ngược vớiquy trình sản xuất phụ gia, chẳng hạn như in 3D hoặc các quy trình sản xuất định hình, chẳng hạn nhưép 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, thì các quy trình cộng thêm sẽ tập hợp các lớp vật liệu để tạo ra hình dạng mong muốn và các quy trình tạo hình làm biến dạng và chuyển vật liệu gốc thành hình dạng mong muốn. Bản chất tự động của gia công CNC cho phép sản xuất các bộ phận có độ chính xác cao và chính xác cao, các bộ phận đơn giản và tiết kiệm 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 ưu điểm 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 còn hạn chế.

Mặc dù mỗi loại quy trình sản xuất đều có những ưu điểm và nhược điểm, bài viết này tập trung vào quy trình gia công CNC, phác thảo những kiến ​​​​thức cơ bản về quy trình cũng như các bộ phận và dụng cụ khác nhau của máy CNC. Ngoài ra, bài viết này tìm hiểu các hoạt động gia công cơ khí CNC khác nhau và trình bày các lựa chọn thay thế choQuá 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 dụngđiều khiển bằng máy tính vận hành và vận hành máy cũng như dụng cụ cắt để định hình vật liệu sẵn có—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 phần lớn vẫn giống nhau trong tất cả các quy trình đó. 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 thao tác gia công

• Thiết kế mô hình CAD

  Quá trình gia công CNC bắt đầu bằng việc tạo ra một vectơ 2D hoặc thiết kế CAD phần rắn 3D trong nhà hoặc bởi một nhà sản xuất.Công ty dịch vụ thiết kế CAD/CAM.Phần mềm thiết kế có sự hỗ trợ của 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 đó.

  Thiết kế cho các bộ phận gia công CNC bị hạn chế bởi khả năng (hoặc không có khả năng) của máy và dụng cụ CNC. Ví dụ, hầu hết các công cụ máy CNC đều có dạng hình trụ, do đó hình dạng bộ phận có thể thực hiện được thông qua quy trình gia công CNC bị hạn chế do công cụ này tạo ra các phần góc cong. Ngoài ra, các đặc tính của vật liệu được gia công, thiết kế dụng cụ và khả năng giữ nguyên công việc của máy còn hạn chế hơn nữa khả năng thiết kế, chẳng hạn như độ dày bộ phận tối thiểu, kích thước bộ phận tối đa cũng như sự bao gồm và độ phức tạp của các khoang và tính năng bên trong.

  Sau khi thiết kế CAD hoàn tất, nhà thiết kế sẽ xuất nó sang định dạng tệp tương thích với CNC, chẳng hạn như STEP hoặc IGES.

  Bảng dung sai gia công CNC

  Khi chỉ định các bộ phận cho một cửa hàng máy móc, điều quan trọng là phải bao gồm mọi dung sai cần thiết. Mặc dù máy CNC rất chính xác nhưng chúng vẫn để lại một số khác biệt nhỏ giữa các bản sao của cùng một bộ phận, thường là khoảng + hoặc – 0,005 in (0,127 mm), gần gấp đôi chiều rộng của một sợi tóc người. Để tiết kiệm chi phí, người mua chỉ nên xác định dung sai ở những vùng của bộ phận cần đặc biệt chính xác vì chúng sẽ tiếp xúc với các bộ phận khác. Mặc dù có các dung sai tiêu chuẩn cho các cấp độ gia công khác nhau (như thể hiện trong các bảng bên dưới), nhưng không phải tất cả các dung sai đều như nhau. Ví dụ: nếu một bộ phận hoàn toàn không thể lớn hơn số đo, thì nó có thể có dung sai được chỉ định là +0,0/-0,5 để cho thấy nó có thể nhỏ hơn một chút nhưng không lớn hơn ở khu vực đó.

  Bảng 1: Dung sai tuyến tính trong gia công CNC

  

Chuyển đổi tệp CAD

Tệp thiết kế CAD được định dạng chạy qua một chương trình, điển hình là phần mềm sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM), để trích xuất hình dạng bộ phận và tạo mã lập trình kỹ thuật số sẽ điều khiển máy CNC và thao tác công cụ để tạo ra bộ phận được thiết kế tùy chỉnh.

Máy CNC được sử dụng một sốngôn ngữ lập trình, bao gồmmã GVàMã M . Ngôn ngữ lập trình CNC nổi tiếng nhất,tổng quanhoặcmã hình học, gọi làmã G , kiểm soát thời điểm, vị trí và cách các công cụ máy di chuyển—ví dụ: khi nào bật hoặc tắt, tốc độ di chuyển đến một vị trí cụ thể, đường đi nào, 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 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 máy CNC để vận hành. Việc chuẩn bị này bao gồm việc gắn phôi trực tiếp vào máy, lên trêntrục máy móc, hoặc vào máyhẹn gặp lạihoặc các thiết bị giữ công việc tương tự và gắn các dụng cụ cần thiết, chẳng hạn nhưmũi khoanvà dao phay cuối đến các bộ phận máy thích hợp.

Sau khi máy được thiết lập hoàn chỉnh, người vận hành có thể chạy chương trình CNC.

Thực hiện vận hành gia công

Chương trình CNC đóng vai trò là hướng dẫn cho máy CNC; nó gửi các lệnh máy ra lệnh cho các hành động và chuyển động của dụng cụ tới máy tính tích hợp của máy, máy tính này sẽ vận hành và điều khiển dụng cụ máy. Việc bắt đầu chương trình sẽ nhắc máy CNC bắt đầu quá trình gia công CNC và chương trình sẽ hướng dẫn máy trong suốt quá trình khi nó thực hiện các thao tác máy cần thiết để tạo ra một bộ phận hoặc sản phẩm được thiết kế tùy chỉnh.

Các quy trình gia công CNC có thể được thực hiện nội bộ—nếu công ty đầu tư vào việc mua và bảo trì thiết bị CNC của riêng họ—hoặc thuê ngoài để có đội ngũ chuyên dụng.Các nhà cung cấp dịch vụ gia công CNC.

Các loại hoạt động gia công CNC

Gia công CNC là một quy trình sản xuất phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm ô tô,hàng không vũ trụ, xây dựng và nông nghiệp, đồng thời có thể sản xuất nhiều loại sản phẩm như khung ô tô, thiết bị phẫu thuật, động cơ máy bay,bánh răng và các dụng cụ cầm tay và làm vườn. Quá trình này bao gồm một số hoạt động gia công khác nhau được điều khiển bằng máy tính—bao gồm các quá trình cơ, hóa, điện và nhiệt—loại bỏ vật liệu cần thiết khỏi phôi để tạo ra bộ phận hoặc sản phẩm được thiết kế tùy chỉnh. Trong khi các quy trình gia công hóa học, điện và nhiệt được đề cập ở phần sau, phần này sẽ tìm hiểu một số nguyên công gia công CNC cơ học phổ biến nhất bao gồm:

• Khoan
• Phay
• Quay

Khoan CNC

Khoan là một quá trình gia công sử dụng đa điểmmũi khoan để tạo ra các lỗ hình trụ trên phôi. TRONGkhoan CNC , thông thường, máy CNC đưa mũi khoan quay vuông góc với mặt phẳng bề mặt phôi, tạo ra các lỗ thẳng hàng với 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 và thiết bị giữ chuyên dụng. Khả năng vận hành của quá trình khoan bao gồmphản đối, mũi khoan, doa, vàkhai 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. TRONGphay CNC , máy CNC thường đưa phôi vào dụng cụ cắt theo cùng hướng với chuyển động quay của dụng cụ cắt, trong khi đó khi phay thủ công, máy sẽ nạp phôi theo hướng ngược lại với hướng quay của dụng cụ cắt. Khả năng vận hành của quy trình phay bao gồm phay mặt—cắt các bề mặt nông, phẳng và khoang đáy phẳng vào phôi—và phay ngoại vi—cắt các khoang sâu, chẳng hạn như rãnh và ren, vào phôi.

tiện CNC

Gia công tiện CNC và nhiều trục chính – Nguồn hình ảnh: Buell Automations

Tiện là một quá trình gia công sử dụng các công cụ cắt một điểm để loại bỏ vật liệu khỏi phôi quay. TRONGtiện CNC, máy—thường là mộtMáy tiện CNC —đưa dụng cụ cắt theo chuyển động tuyến tính 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 tạo ra các bộ phận hình trụ với các đặc điểm bên ngoài và bên trong, chẳng hạn như rãnh, côn và ren. Khả năng vận hành của quá trình tiện bao gồmnhạt nhẽo, đối mặt, tạo rãnh, vàcắt chỉ . Khi nói đến máy phay CNC so với máy tiện, phay, với các công cụ cắt quay, hoạt động tốt hơn đối với các bộ phận phức tạp hơn. Tuy nhiên, máy tiện, với phôi quay và dụng cụ cắt cố định, hoạt động tốt nhất để tạo ra các chi tiết tròn nhanh hơn, chính xác hơn.