Lịch Sử Phát Triển Của Máy CNC: Cuộc Cách Mạng Trong Sản Xuất

Máy CNC (Computer Numerical Control) là một trong những phát minh vĩ đại của con người trong lĩnh vực sản xuất và chế tạo cơ khí. Công nghệ điều khiển số máy tính của máy CNC hiện đại đã giúp nâng cao khả năng tạo ra các sản phẩm phức tạp và có độ chính xác tuyệt đối một cách hiệu quả. Điều này đã giúp cho máy CNC thay thế các phương pháp gia công, sản xuất cơ khí truyền thống, đồng thời mở ra một kỷ nguyên mới cho các ngành công nghiệp gia công cơ khí hiện đại.

Chính vì thế, sự ra đời và phát triển của máy CNC được xem là một cuộc cách mạng hóa trong sản xuất. Nhưng ít ai có thể biết được, lịch sử phát triển của máy CNC được diễn ra như thế nào và đã đóng góp những gì cho ngành công nghiệp cơ khí thời kỳ đó. Sự ra đời và phát triển của máy CNC là cả một quá trình dài với những sự nổ lực không ngừng nghỉ của con người. Trong bài viết này, hãy cùng ATC Machinery khám phá lịch sử ra đời và quá trình hình thành máy CNC, từ những ý tưởng sơ khai đến những bước tiến vượt bật của nền công nghiệp hiện đại này.

Những Ý Tưởng Ban Đầu Về Máy CNC (cuối thế kỷ 18 – đầu thế kỷ 19)

Trong sự phát triển của nền công nghiệp thế giới vào những năm cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19, khi máy móc đã bắt đầu ra đời và được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất cơ khí lớn trên thế giới. Con người đã ấp ủ những ý tưởng ban đầu về các phát minh tự động hóa trong sản xuất, để nâng cao hiệu quả làm việc. Đặc biệt, vào thời kỳ đó đã xuất hiện máy tiện và máy phay để gia công kim loại và gỗ. Hai loại máy này được xem là tiền thân của các loại máy CNC hiện đại lúc bấy giờ là máy tiện CNC và máy phay CNC.

Đến năm 1700, kỹ sư người Pháp Jacques de Vaucanson đã tạo ra máy gia công tự động đầu tiên. Đây là cột mốc quan trọng mở đường cho sự hình thành khái niệm về điều khiển tự động trong công nghiệp. Tuy nhiên, phát minh này vẫn còn phụ thuộc nhiều vào sự tham gia trực tiếp của con người và chưa có khả năng điều khiển gia công tự động chính xác như máy CNC ngày nay.

Khởi nguồn từ công nghệ NC (Numerical Control)

Vào cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19, con người đã phát minh ra hàng loạt các ý tưởng vĩ đại, một trong số đó là sự ra đời của công nghệ điều khiển số (NC), tiền thân của công nghệ CNC.

Cụ thể, việc áp dụng công nghệ mã hóa để điều khiển máy móc sớm nhất là vào năm 1725, một người thợ dệt ở Pháp có tên là Basile Bouchon đã phát minh ra phương pháp sử dụng bìa đục lỗ để điều khiển máy dệt làm việc hiệu quả hơn. Ý tưởng này sau đó được hai nhà phát minh Jacques de Vaucanson và Joseph Marie Jacquard tiếp tục hoàn thiện và phát triển để cho ra mắt máy dệt Jacquard tự động.

Cùng thời điểm này ở Anh, kỹ sư Henry Maudslay đã chế tạo thành công máy tiện sử dụng công nghệ NC để điều khiển gia công với độ chính xác cao và cho phép sản xuất hàng hoạt các sản phẩm giống nhau. Phát minh này ngay lập tức đã nhận được sự hưởng ứng nhiệt tình trên thế giới và góp phần thức đẩy sự chuyển giao từ công nghệ NC sang công nghệ CNC.

Sự chuyển giao từ NC sang CNC

Dù công nghệ NC đã mang lại những sự tiến bộ vượt bậc và những giải pháp hữu hiệu trong việc số hóa quá trình sản xuất tại các nhà máy lớn ở Châu Âu. Tuy nhiên, dưới sự phát triển không ngừng về khả năng nghiên cứu và cải tiến của con người. Khi những chiếc máy tính đầu tiên ra đời từ năm 1943-1944, đây chính là lúc công nghệ CNC ra đời vào khoảng những năm 1950. Với sự kết hợp giữa máy tính và máy công cụ đã cho ra đời máy gia công CNC được điều khiển thực hiện các thao tác gia công tự động trên máy tính.

Nhờ có máy tính, con người có thể dễ dàng trong việc lập trình chương trình gia công CNC và kiểm soát mọi khía cạnh của quá trình sản xuất. Sự chuyển giao giữa công nghệ NC sang công nghệ CNC đã giúp nâng cao độ chính xác và tính linh hoạt của quy trình gia công cơ khí chính xác.

Lịch Sử Hình Thành Máy CNC (những năm 1940 – 1950)

Giai đoạn từ năm 1940-1950 là giai đoạn “thai nghén” của sự ra đời của máy CNC hiện đại. Nguồn gốc của sự ra đời này phải kể đến bắt nguồn từ một chàng kỹ sư hàng không của Mỹ John T. Parsons, ông được mệnh danh là “cha đẻ” của máy CNC hiện đại ngày nay. Ông đã biết được thông tin sử dụng bìa đục gỗ để gia tăng hiệu quả làm việc của máy móc, chính vì thế ông đã nảy ra ý tưởng sử dụng bìa đục gỗ để điều khiển các loại máy công cụ trong nhà máy để sản xuất ra cánh quạt của trực thăng.

Sau khi trải qua quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng và nhận thấy được tiềm năng của phát minh này, vào năm 1949 ông đã trình lên với Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) để hợp tác và phát minh ra cỗ máy phay CNC đầu tiên vào năm 1952. Loại máy phay này đã thành công điều khiển chuyển động của ba đầu dao theo các trục tọa độ X, Y, Z mở ra kỷ nguyên mới cho ngành gia công cơ khí.

Bài viết liên quan: So sánh sự khác nhau giữa máy CNC và NC: Điểm khác biệt là gì?

Lịch Sử Phát Triển Của Máy CNC (những năm 1960 – 1990)

Sau khi ra đời, máy CNC tiếp tục trải qua thời kỳ hoàn thiện và phát triển trong giai đoạn từ những năm 1960-1990. Vào năm 1960, công nghệ CNC chứng kiến sự ra đời của hệ thống CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing). Hệ thống này cho phép việc thiết kế bản vẽ chi tiết và vận hàng quá trình sản xuất của máy CNC được thực hiện trên máy tính một cách chính xác và linh động. Quá trình này giúp cho việc vận hành máy CNC sẽ trở nên dễ dàng và trực quan hơn.

Nối tiếp thành công của máy phay CNC, các nhà sản xuất bắt đầu áp dụng công nghệ CNC vào máy tiện và máy gia công trung tâm đa trục. Giai đoạn tiếp theo từ những năm 1970-1980, máy CNC được tập trung cải tiến về cả phần mềm và phần cứng khiến cho chúng trở nên phổ biến hơn trong các ngành nghề sản xuất. Từ những năm 1990 trở đi, bộ vi xử lý và phần mềm điều khiển máy CNC phát triển. Điều này đã giúp cho máy CNC đạt được tốc độ, độ chính xác và hiệu quả gia công vượt trội kết hợp với giao diện thân thiện và dễ sử dụng.

Máy CNC Hiện Đại (từ những năm 2000 đến nay)

Bước sang thế kỷ 21, máy CNC tiếp tục được phát triển với tốc độ chóng mặt và được ứng rộng rãi trên toàn thế giới. Các loại máy CNC ngày nay được trang bị các công nghệ gia công tiên tiến như gia công đa trục, công nghệ laser, plasma, tia nước,… Các sự kết hợp này giúp cho các cỗ máy CNC đáp ứng toàn diện các nhu cầu gia công cơ khí khác nhau.

Đồng thời, trong tương lai các loại máy gia công tự động CNC được chờ đón sẽ được tích hợp những công nghệ hiện đại nhất như trí tuệ nhân tạo AI và Bigdata trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất tự động. Đồng thời, giảm thiểu sự can thiệp của con người và nâng cao năng lực cạnh tranh.

Xem thêm: Khám Phá Công Nghệ CAD CAM CNC Trong Gia Công Cơ Khí

So Sánh Máy CNC Ngày Xưa Và Ngày Nay

Lịch sử phát triển của máy CNC được xem như là một công cuộc lột xác ngoạn mục, từ những cỗ máy công cụ cồng kềnh, được vận hành bằng bìa đục lỗ đến những chiếc máy gia công siêu tiện lợi và siêu chính xác, được điều khiển bằng chương trình gia công được lập trình CNC. Dưới đây là sự khác biệt giữa máy CNC đời đầu và máy CNC hiện đại trên nhiều lĩnh vực từ thiết kế, tính năng và khả năng gia công chính xác:

• Thập niên 1940-1950: Máy CNC đầu tiên ra đời với kích thước đồ sộ, vận hành thủ công bằng bìa đục lỗ. Chính vì thế, độ chính xác của máy CNC thời kỳ này chưa được hoàn chỉnh và tốc độ gia công còn chậm.
• Thập niên 1960-1990: Máy tính ra đời đã “tiếp sức” cho các cổ máy CNC thay thế bìa đục lỗ bằng chương trình điều khiển gia công được lập trình trên máy tính. Đây là bước phát triển có ý nghĩa nhất trong lịch sử phát triển của máy CNC, giúp nâng cao tính tự động hóa trong các nhà máy sản xuất cơ khí chính xác. Đồng thời, ở giai đoạn này kích thước của máy cũng được tối ưu hơn, giao diện được nâng cấp thân thiện hơn, độ chính xác và tốc độ gia công cũng được cải thiện đáng kể.
• Thế kỷ 21: Máy CNC hiện đại đạt đến phiên bản hoàn hảo nhất từ giao diện, tính năng và công nghệ tiên tiến nhất. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, là cánh tay đắt lực và là chiến lược phát triển của nhiều quốc gia. Các loại máy CNC hiện nay có xu hướng tích hợp đa chức năng, tốc độ gia công và độ chính xác cao hơn, tích hợp công nghệ AI thông minh hoặc cánh tray robot CNC giúp tăng cường tính tự động hóa và sự ổn định của máy trong quá trình gia công liên tục.

Sự phát triển của máy CNC hiện đại không chỉ dừng lại ở việc tối ưu hóa kích thước, tính tự động hóa cao và độ chính xác gia công hoàn hảo. Ngày càng nhiều loại máy CNC mới được ra đời với khả năng gia công đa dạng các loại vật liệu từ kim loại, gỗ, nhựa, mica,… bằng nhiều công nghệ khác nhau như cắt laser, plasma, tia nước,… Chính vì thế, tiềm năng của máy CNC đang còn rất nhiều ẩn số chưa được khám phá hết, hứa hẹn trong tương lai sẽ trở thành công cụ để thay thế con người trong nhiều quy trình gia công, sản xuất cơ khí phức tạp.

Để tìm hiểu thêm về những tính năng và công nghệ mới nhất về các loại máy CNC hiện đại ngày này. Bạn có thể tham khảo TẠI ĐÂY.