Máy CNC: Nguồn gốc và các loại máy phổ biến hiện nay

Máy CNC là thiết bị quan trọng trong ngành cơ khí hiện đại, giúp tự động hóa quá trình gia công và duy trì chất lượng sản phẩm đồng đều. Từ chế tạo linh kiện, khuôn mẫu đến sản xuất thiết bị công nghiệp, máy CNC mang lại nhiều lựa chọn để doanh nghiệp nâng cao năng lực sản xuất.

Vậy máy CNC hoạt động như thế nào, có những loại nào và cần lưu ý gì khi đầu tư? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ để lựa chọn thiết bị phù hợp.

Máy CNC là gì?

Máy CNC là máy sử dụng công nghệ điều khiển số bằng máy tính (CNC – Computer Numerical Control) để tự động thực hiện các thao tác gia công theo chương trình đã thiết lập. Chương trình điều khiển chuyển động của các trục, tốc độ và những chức năng cần thiết để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu.

Tùy từng loại và cấu hình, máy CNC có thể thực hiện các công việc như phay, tiện, khoan, taro, mài, cắt hoặc khắc trên kim loại, gỗ, nhựa và các vật liệu phù hợp khác. Những dòng máy phổ biến gồm máy phay CNC, máy tiện CNC, máy khoan taro CNC và máy cắt laser CNC.

Ví dụ, khi gia công một chi tiết nhôm bằng máy phay CNC, người vận hành sử dụng chương trình được chuẩn bị từ bản vẽ kỹ thuật, gá phôi và thiết lập dụng cụ. Máy sau đó di chuyển dao theo đường chạy đã lập trình để tạo hình chi tiết. Nhờ khả năng tự động hóa và lặp lại chuyển động chính xác, máy CNC giúp nâng cao năng suất, duy trì chất lượng đồng đều và gia công các hình dạng phức tạp. Độ chính xác thực tế còn phụ thuộc vào tình trạng máy, dụng cụ cắt, cách gá đặt và chế độ gia công.

Lịch sử hình thành và nguồn gốc của máy CNC

Ai chế tạo ra máy CNC?

Máy CNC đầu tiên được ghi nhận là do James Parsons chế tạo vào năm 1949. Parsons là một người tiên phong trong lĩnh vực máy tính, ông làm việc trong một dự án nghiên cứu của Không quân. Nghiên cứu này tập trung vào cách sản xuất cánh quạt trực thăng và cải tiến lớp vỏ máy bay.

Parsons đã có thể tính toán tọa độ biên dạng cánh máy bay trực thăng bằng máy nhân IBM 602A. Sau đó, ông nhập dữ liệu vào một thẻ đục lỗ, rồi sử dụng nó trên một máy khoan định vị kiểu Thụy Sĩ. Thông tin này đã dẫn đến việc sản xuất nhiều cánh quạt máy bay trực thăng và vỏ máy bay. Theo lịch sử CNC được chấp nhận rộng rãi, đây được coi là máy CNC đầu tiên. Parsons sau này đã nhận được Giải thưởng Tưởng niệm Joseph Maria Jacquard cho công trình của mình.

Phát triển công nghệ CNC

Trước khi máy CNC đầu tiên được phát triển, một số máy móc có thể được lập trình để chế tạo các công cụ khác. Điều này được gọi là Điều khiển số (NC). Bạn nên lưu ý rằng không có thuật ngữ “Máy tính hóa” (C).

Sau này, Parsons đã phát triển máy CNC đầu tiên. Với sự phát triển này, đã có một quá trình tiến hóa. Dưới đây là dòng thời gian về quá trình tiến hóa đã diễn ra trong lịch sử gia công CNC.  

1952 – 1958

Khi Chiến tranh Lạnh leo thang, nhu cầu nâng cao hiệu quả và năng suất trong sản xuất nhiều loại máy móc và vũ khí trở nên cấp thiết. Do đó, vào năm 1952, Richard Kegg, cùng với MIT, đã chế tạo chiếc máy phay CNC đầu tiên, được biết đến với tên gọi Cincinnati Milacron Hydrotel. Sau này, Richard Kegg đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho thiết bị điều khiển bằng động cơ để định vị máy công cụ vào năm 1958.

1967 – 1972

Gia công CNC ngày càng được công nhận rộng rãi trên toàn thế giới. Điều này là nhờ sự phát triển của Thiết kế hỗ trợ bằng máy tính (CAD) và Gia công hỗ trợ bằng máy tính (CAM) vào năm 1972. Việc tích hợp CAD và CAM vào gia công CNC đã dẫn đến những bước phát triển vượt bậc trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, hai công nghệ này vẫn chưa được coi là một phần tiêu chuẩn của quy trình sản xuất.

1976 – 1989

Năm 1976, thiết kế hỗ trợ máy tính 3D (3D CAD) và gia công hỗ trợ máy tính (CAM) được đưa vào gia công CNC. Năm 1989, máy móc điều khiển bằng phần mềm CAD và CAM trở thành tiêu chuẩn công nghiệp cho máy CNC.

So sánh giữa gia công CNC và gia công cơ khí truyền thống

8 dòng máy CNC phổ biến nhất hiện nay

Máy CNC được phân thành nhiều loại dựa trên công nghệ và chức năng gia công. Mỗi dòng máy có đặc điểm riêng, phù hợp với từng nhóm vật liệu, hình dạng chi tiết và yêu cầu sản xuất.

Máy phay CNC

Máy phay CNC sử dụng dụng cụ cắt quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi, kết hợp chuyển động tương đối giữa dao và phôi theo chương trình. Máy có thể thực hiện các nguyên công như phay mặt, phay biên dạng, xẻ rãnh, khoan, doa và taro khi được trang bị phù hợp.

Các dòng phổ biến gồm máy phay CNC đứng, máy phay CNC ngang và máy phay giường hoặc cổng. Cấu hình 3, 4, 5 trục hoặc nhiều trục được lựa chọn theo yêu cầu gia công. Máy phay CNC được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo khuôn mẫu, linh kiện ô tô và các chi tiết cơ khí chính xác.

Máy tiện CNC

Máy tiện CNC gia công chủ yếu bằng chuyển động quay của phôi kết hợp với chuyển động chạy dao. Máy phù hợp với các chi tiết tròn xoay như trục, bạc, chốt, mặt bích và chi tiết có ren. Những nguyên công thông dụng gồm tiện mặt đầu, tiện ngoài, tiện trong, tiện côn, tiện ren, tạo rãnh và cắt đứt. Tùy cấu hình, máy còn có thể khoan, doa hoặc thực hiện các nguyên công bổ sung.

Máy tiện CNC kết hợp phay

Máy tiện CNC kết hợp phay tích hợp khả năng tiện với dụng cụ có truyền động quay, cho phép thực hiện thêm các công việc như phay mặt, phay rãnh, khoan và taro. Khả năng gia công cụ thể phụ thuộc vào cấu hình trục C, trục Y, trục chính phụ và hệ thống dụng cụ. Dòng máy này phù hợp với chi tiết cần nhiều nguyên công, giúp giảm số lần chuyển máy và gá đặt khi quy trình được tổ chức hợp lý.

Máy khoan và taro CNC

Máy khoan CNC sử dụng mũi khoan quay kết hợp chuyển động tiến dao để tạo lỗ trên phôi. Hệ thống điều khiển giúp định vị và thực hiện chu trình khoan tại các vị trí được lập trình. Máy khoan và taro CNC được thiết kế để đáp ứng nhu cầu gia công nhiều lỗ, bao gồm khoan và tạo ren bằng dụng cụ phù hợp. Việc gia công nhiều lỗ đồng thời chỉ thực hiện được trên cấu hình có nhiều trục chính hoặc đầu khoan chuyên dụng.

Máy mài CNC

Máy mài CNC sử dụng đá mài hoặc dụng cụ mài để bóc tách vật liệu, thường phục vụ gia công tinh nhằm đáp ứng yêu cầu về kích thước, hình dạng và chất lượng bề mặt. Các loại phổ biến gồm máy mài phẳng, mài tròn ngoài, mài tròn trong, mài vô tâm và mài dụng cụ CNC. Vì vậy, phạm vi sử dụng của máy mài CNC bao gồm cả hoàn thiện chi tiết cơ khí và chế tạo, mài sắc dụng cụ cắt.

Máy cắt laser CNC

Máy cắt laser CNC sử dụng chùm tia laser hội tụ để cắt vật liệu theo đường chạy được lập trình. Máy được sử dụng trong gia công kim loại tấm, chế tạo vỏ máy, tủ điện và nhiều sản phẩm công nghiệp.

Khả năng cắt thép, inox, nhôm hoặc vật liệu khác phụ thuộc vào nguồn laser, công suất và cấu hình thiết bị. Máy cắt laser có thể xử lý nhiều độ dày khác nhau; ngoài máy cắt tấm 2D còn có các hệ thống cắt ống và gia công laser 3D.

Máy cắt plasma CNC

Máy cắt plasma CNC sử dụng hồ quang plasma để cắt vật liệu dẫn điện theo biên dạng được lập trình. Dòng máy này thường được dùng để cắt thép tấm, inox và nhôm trong chế tạo kết cấu thép, cơ khí và đóng tàu. Chất lượng đường cắt và khả năng xử lý chiều dày phụ thuộc vào bộ nguồn, đầu cắt, vật liệu và chế độ vận hành. Khi lựa chọn, cần xem xét cả yêu cầu dung sai và công đoạn xử lý mép cắt sau gia công.

Máy gia công tia lửa điện CNC — EDM

Máy EDM loại bỏ vật liệu bằng các xung phóng điện giữa điện cực và phôi trong môi trường điện môi. Công nghệ này yêu cầu vật liệu phôi có khả năng dẫn điện và thường được sử dụng trong chế tạo khuôn mẫu, gia công vật liệu đã tôi cứng hoặc các hình dạng khó tiếp cận bằng dụng cụ cắt thông thường.

Các nhóm máy chính gồm:

• Máy xung định hình CNC: sử dụng điện cực có hình dạng phù hợp để gia công hốc và lòng khuôn.
• Máy cắt dây CNC: sử dụng điện cực dây để gia công biên dạng.
• Máy khoan lỗ EDM CNC: sử dụng điện cực chuyên dụng để tạo các lỗ nhỏ hoặc sâu.

Điện cực và phương thức gia công khác nhau giữa từng nhóm máy; không nên mô tả toàn bộ máy EDM đều sử dụng điện cực đồng hình ống.

Lập trình bằng máy CNC

Mã M

[Mã chức năng khác (Mã M)] . Mã M là các lệnh máy khác không điều khiển chuyển động trục. Định dạng của mã M là chữ M theo sau là hai đến ba chữ số; ví dụ:

[M01 Dừng hoạt động]

[M02 Kết thúc chương trình]

[M03 Khởi động trục chính – Theo chiều kim đồng hồ]

[M04 Khởi động trục chính – Quay ngược chiều kim đồng hồ]

[M05 Chốt chặn trục chính]

[Thay dao M06]

[M07 Chất làm mát dạng phun sương]

[M08 Hệ thống làm mát bị ngập]

[M09 Tắt hệ thống làm mát]

[M10 Chuck mở]

[Cận cảnh M11 Chuck]

[Trục chính M12 nâng lên]

[M13 CẢ M03&M08 Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ & làm mát bằng dung dịch]

[M14 CẢ M04&M08 Trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ & làm mát bằng dung dịch]

[M15 CẢ M05&M09 Dừng trục chính và tắt hệ thống làm mát]

[Lệnh gọi công cụ đặc biệt M16]

[Định hướng trục chính M19]

[Chế độ DNC của M29]

[Thiết lập lại và tua lại chương trình M30]

[Cửa M38 mở]

[M39 Cửa đóng]

[Bánh răng trục chính M40 ở giữa]

[Chọn số thấp M41]

[Chọn số cao M42]

[M53 Thu hồi trục chính] (nâng trục chính dụng cụ lên trên vị trí hiện tại để người vận hành có thể thực hiện các thao tác cần thiết)

[Mâm cặp thủy lực M68 đóng]

[Mâm cặp thủy lực M69 đang mở]

[M78 Trục đuôi đang tiến lên]

[Đảo chiều ụ sau M79]

Tập đoàn Công nghệ TLT – Đơn vị cung cấp máy CNC uy tín

Tập đoàn Công nghệ TLT cung cấp máy CNC thương hiệu Taikan và PMW, mang đến lựa chọn phù hợp với nhu cầu gia công và quy mô sản xuất của doanh nghiệp. Cùng chính sách bảo hành chính hãng lên đến 24 tháng, TLT đồng hành cùng khách hàng từ tư vấn lựa chọn đến lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy.

• Máy có sẵn tại kho: Hỗ trợ giao hàng nhanh, đáp ứng kế hoạch đầu tư và tiến độ sản xuất.
• Hỗ trợ kỹ thuật 24/7: Tiếp nhận yêu cầu, tư vấn và hướng dẫn xử lý các vấn đề trong quá trình sử dụng.
• Dịch vụ tận nơi: Hỗ trợ lắp đặt, hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa máy tại nhà xưởng.
• Chăm sóc định kỳ 3 tháng/lần: Đến thăm, kiểm tra tình trạng máy và hướng dẫn sử dụng nhằm duy trì độ bền, độ chính xác.
• Có mặt trong vòng 24–48 giờ khi máy gặp sự cố: Theo phạm vi phục vụ và điều kiện cam kết trong hợp đồng.
• Hợp đồng minh bạch: Quy định rõ phạm vi cung cấp, chính sách bảo hành và trách nhiệm của các bên.

Liên hệ TLT để được tư vấn cấu hình máy CNC phù hợp, kiểm tra tình trạng hàng tại kho và nhận báo giá chi tiết.