Cấu tạo máy CNC gồm hai phần chính là phần chấp hành và phần điều khiển, trong đó, mỗi phần còn có những bộ phận khác nhau. Sau đây mời bạn theo dõi bài viết của ATC Machinery để tìm hiểu thông tin chi tiết về chúng.

Tổng quan về máy CNC là gì

Máy CNC là viết tắt của Computer Numerical Control, là loại máy được điều khiển tự động thông qua lập trình trên máy tính. Máy CNC có khả năng gia công tiện, phay, cắt, gọt, khoan,… các loại vật liệu kim loại với độ chính xác cao và tốc độ nhanh. Hiện các loại máy CNC được sử dụng phổ biến nhất phải kể đến như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy khoan CNC.

Ngày nay, máy CNC được ưa chuộng hơn máy cơ khí truyền thống bởi nó sở hữu nhiều ưu điểm và mang lại lợi ích cho doanh nghiệp. Cụ thể hơn, máy CNC có ưu điểm tự động hóa dây chuyền, tiết kiệm chi phí sản xuất và chất lượng sản phẩm được nâng cao.

Cấu tạo máy CNC

Với máy CNC, mỗi loại sẽ có cấu tạo riêng nhưng nhìn chung tất cả đều có 2 phần cơ bản như sau:

Phần chấp hành gồm: Đế máy, bàn máy, thân máy, bàn xoay, ổ tích dụng cụ, trục vít me bi, cụm trục chính, băng dẫn hướng.
Phần điều khiển gồm: Các loại động cơ, hệ thống điều khiển và máy tính trung tâm.

Phần chấp hành

Cấu tạo máy CNC phần chấp hành gồm 7 bộ phận sau:

Thân, đế máy

Bộ phận này thường được làm bằng gang hoặc thép không gỉ. Vật liệu này đảm bảo độ cứng nên có thể chịu được lực rung của máy khi hoạt động và bảo vệ các động cơ bên trong máy.

Bàn máy

Bàn máy là một trong những bộ phận cấu tạo máy CNC, đây là nơi để gá đặt các chi tiết cần gia công, còn gọi là đồ gá. Bộ phận này thường di chuyển ngang sang trái, phải (theo trục X) và di chuyển dọc (theo trục Y). Tùy từng loại máy CNC, bàn máy sẽ di chuyển và trục chính đứng yên hoặc ngược lại. Khi mua máy khách hàng cần quan tâm đến kích thước bàn máy và trọng tải tối đa để chọn loại phù hợp với phôi cần gia công.

Trục chính

Trục chính của máy CNC là nơi lắp các dụng cụ dao phay, tiện,… và thực hiện gia công. Chuyển động chính của máy CNC là chuyển động quay của trục chính kết hợp các chuyển động khác theo phương X, Y, Z nhằm di chuyển phôi đến phần cần gia công.

Các thông số kỹ thuật trục chính cơ bản trong 1 trung tâm gia công CNC là tốc độ trục chính tối đa, công suất động cơ trục chính và mômen xoắn tối đa của động cơ trục chính.

Băng dẫn hướng

Băng dẫn hướng còn được gọi là ụ trục chính, là linh kiện để dẫn hướng cho các chuyển động của bàn máy thường theo phương trục X, trục Y, chuyển động theo trục Z của trục chính, dựa trên nguyên lý chuyển động tịnh tiến giữa con trượt và ray trượt.

Tuy nhiên, một số loại máy CNC có trục chính gia công toàn tự động sẽ di chuyển theo các trục X, Y, Z để gia công và bàn máy của nó đứng yên. Yêu cầu của hệ thống thanh trượt phải thẳng, khả năng tải cao độ cứng vững tốt, không bị dính, trơn khi trượt.

Trục vít me, đai ốc

Loại vít me thường được sử dụng gồm vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi. Với vít me đai ốc thường là loại có dạng tiếp xúc mặt, còn vít me đai ốc bi là loại có dạng tiếp xúc lăn.

Vít me bi được dùng để di chuyển bàn máy do chúng có ma sát thấp và độ rơ nhỏ nên hiệu suất truyền động cao, đạt được độ chính xác vị trí cao.

Ổ tích dụng cụ

Nhắc đến các bộ phận cấu tạo máy CNC không thể bỏ qua ổ tích dụng cụ. Đây là bộ phận dùng chứa các loại dao phục vụ cho gia công. Bộ phận này giúp máy tự động cắt gọt vật liệu liên tục bằng các loại dao khác nhau mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này giảm được rủi ro khi gia công và làm tăng tốc độ gia công và tự động hóa quy trình sản xuất.

Xem thêm: Máy CNC cũ chính hãng

Phần điều khiển

Cấu tạo máy CNC với phần điều khiển gồm có cụm điều khiển chính và các loại động cơ.

Cụm điều khiển chính gồm:

– Cụm điều khiển máy MCU

Cụm điều khiển có bàn phím chữ và số để nhập dữ liệu trực tiếp hoặc thủ công các chương trình gia công. Lệnh CNC thực hiện bên trong bộ điều khiển thông báo cho mô tơ chuyển động quay đúng số vòng cần thiết, đến trục vít me bi quay đúng số vòng quay tương ứng kéo theo chuyển động thẳng của bàn máy và dao.

MCU có các chức năng:

Đọc hướng dẫn mã hóa.
Gửi hướng dẫn đến mọi bộ phận của máy.
Có thể nhận ra các phép nội suy để tạo thành các lệnh chuyển trục.
Hỗ trợ các điều khiển chuyển động trục và mạch khuếch đại để quản lý các công cụ trục.
Lưu giữ các tín hiệu đã xem xét về vị trí và vận tốc cho mỗi trục truyền động.
Thực hiện điều khiển phụ trợ như chất làm mát hoặc tắt/ mở trục và thay đổi dụng cụ.

– Cụm dẫn động

Cụm dẫn động gồm các động cơ, sensor phản hồi, phần tử điều khiển, khuếch đại và hệ dẫn động.

Sensor là cơ cấu phản hồi tín hiệu, dùng truyền các tín hiệu ngược lại đến hệ điều khiển. Động cơ và các sensor phản hồi chính là thành phần đặc trưng cho máy công cụ điều khiển số CNC.

Nhiệm vụ của cụm điều khiển là liên kết các chức năng để thực hiện điều khiển máy, các chức năng bao gồm:

Số liệu vào
Xử lý số liệu
Số liệu ra
Ghép nối vào
Phần cứng điều khiển gồm 6 thành phần: Máy tính CPU, bộ nhớ RAM, ROM, điều khiển trình tự PMC, hệ thống BUS, điều khiển SERVO, bộ phận ghép nối.

– Các loại động cơ của máy CNC

Máy CNC có các loại động cơ gồm:

Động cơ 1 chiều: Trên máy CNC hiện nay thường dùng động cơ điện 1 chiều kích từ, dùng vòng mạch từ phụ với nam châm vĩnh cửu.
Động cơ xoay chiều: Có đặc tính tỷ lệ quán tính – mô men xoắn cao, hoạt động ổn định ở chế độ tốc độ thấp và chịu quá tải tốt. Nhờ đó nó được ứng dụng rộng rãi trong các loại máy CNC công nghệ cao.
Động cơ bước: Là 1 cơ cấu chấp hành cơ – điện dùng để biến đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học.
Động cơ servo: Động cơ mà trong cấu tạo có mạch phản hồi để xác định công suất điện tạo ra và dựa vào đó để thay đổi thời gian của trigger thường được dùng để truyền động trong máy CNC hệ kín.

Nguyên lý hoạt động của máy CNC

Máy CNC hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển số hóa, sử dụng máy tính để điều khiển chuyển động và các thao tác của dao cắt. Dưới đây là các bước cơ bản trong quá trình hoạt động của máy CNC:

Nhập liệu: Người vận hành máy CNC sẽ nhập bản vẽ kỹ thuật hoặc mô hình 3D vào phần mềm CAM (Computer-Aided Manufacturing). Phần mềm CAM sẽ phân tích và chuyển đổi các bước gia công thành mã G-code, một ngôn ngữ lập trình điều khiển máy CNC.
Điều khiển: Bộ điều khiển CNC (CNC Controller) sẽ đọc mã G-code và gửi tín hiệu điều khiển đến các động cơ servo hoặc động cơ bước để di chuyển các trục của máy (X, Y, Z) và trục chính di chuyển theo đúng tọa độ và tốc độ được lập trình CNC trước đó.
Gia công trực tiếp: Đầu cắt hoặc dụng cụ gia công được gắn trên trục chính sẽ thực hiện các thao tác cắt, phay, tiện, khắc trên phôi theo đúng chương trình đã được lập trình.
Giám sát và điều chỉnh: Trong quá trình gia công, các cảm biến sẽ liên tục theo dõi các thông số như vị trí các trục, tốc độ trục chính, nhiệt độ, áp suất, tốc độ cắt,… để đảm bảo quá trình gia công diễn ra chính xác và an toàn. Nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra, hệ thống sẽ tự động dừng máy và báo lỗi.

Các loại máy CNC phổ biến

Máy CNC có nhiều loại khác nhau, mỗi loại được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể trong lĩnh vực sản xuất và cơ khí. Dưới đây là các loại máy CNC phổ biến:

Máy phay CNC

Cấu tạo máy phay CNC: Gồm thân máy, bàn máy, trục chính, hệ thống thay dao tự động, hệ thống làm mát và hệ thống điều khiển.
Ứng dụng: Máy phay CNC được ứng dụng để gia công phay CNC các bề mặt phẳng, bề mặt cong, lỗ, rãnh, ren,… trên các vật liệu như kim loại, gỗ, nhựa. Ứng dụng máy phay CNC trong nhiều ngành công nghiệp như cơ khí, chế tạo, khuôn mẫu, sản xuất đồ gỗ, nội thất,…

Máy tiện CNC

Cấu tạo máy tiện CNC: Gồm thân máy, mâm cặp, ụ động, ụ tĩnh, con trượt, trục chính, hệ thống làm mát và hệ thống điều khiển.
Ứng dụng: Máy tiện CNC được ứng dụng gia công tiện CNC các chi tiết có dạng trục hoặc dạng đĩa, như tiện tròn, tiện côn, tiện ren, tiện mặt đầu, khoan, doa,… trên các vật liệu kim loại. Ứng dụng máy tiện CNC trong sản xuất các chi tiết máy, trục, gia công bánh răng, phụ tùng ô tô, xe máy,…

Máy cắt CNC

Cấu tạo máy cắt CNC: Gồm thân máy, bàn cắt, đầu cắt plasma hoặc laser, hệ thống điều khiển.
Ứng dụng: Cắt các vật liệu kim loại tấm, như thép, inox, nhôm, đồng,… theo các hình dạng và kích thước khác nhau. Ứng dụng máy cắt CNC trong các ngành quảng cáo, cơ khí, chế tạo, xây dựng,…

Xem thêm: Những điều cần biết về cắt laser thép tấm chính xác cao

Máy khắc CNC

Cấu tạo máy khắc CNC: Tương tự như máy phay CNC, máy khắc CNC có công suất nhỏ hơn, sử dụng các mũi khắc nhỏ để tạo ra các chi tiết tinh xảo.
Ứng dụng: Khắc chữ, khắc hình, khắc hoa văn, khắc logo,… trên các vật liệu gia công cơ khí như gỗ, kim loại, đá, thủy tinh,… Máy khắc CNC được ứng dụng trong ngành quảng cáo, quà tặng, trang sức, đồ thủ công mỹ nghệ…