Máy CNC là gì?

Thuật ngữ, lịch sử và tài liệu áp dụng

Theo định nghĩa, máy CNC (Điều khiển số bằng máy tính) có nghĩa là điều khiển máy công cụ hoặc thiết bị khác tự động bằng máy tính thay vì thao tác trực tiếp của người vận hành. Mặt khác, máy công cụ sử dụng các quy trình khác nhau như phay hoặc tiện để tạo ra một nguyên liệu thô để tạo ra phôi đã hoàn thiện – thường được gọi là sản xuất rời rạc. Điều đáng chú ý là những máy NC đầu tiên vào những năm 1940 và 1950 đã sử dụng băng giấy hoặc thẻ đục lỗ để điều khiển chuyển động. ‘NC’ chỉ trở thành ‘CNC’ sau khi máy tính được giới thiệu làm bộ điều khiển vào những năm 1960. Ngôn ngữ lập trình biến chương trình NC – thông tin – thành chuyển động chính xác của máy công cụ được gọi là ‘G-code’.

Máy phay 5 trục hiện đại tạo ra bánh răng

Lúc đầu, hầu hết các máy CNC được chế tạo riêng cho nhu cầu sản xuất một số bộ phận nhất định, như trong hình bên dưới, mặc dù máy móc thông dụng cũng được sản xuất cho các quy trình tiện hoặc khoan chẳng hạn. Kể từ những năm 1990, các trung tâm gia công CNC thông dụng, phù hợp với một số quy trình và đường kính bộ phận nhất định (ví dụ: máy phay 4 trục có bàn máy 800x800mm) đã phát triển vượt bậc và chiếm lĩnh phần lớn thị trường.

Để tạo sự tương phản, đây là máy phay + khoan CNC ngang chuyên dụng từ những năm 1970 được sử dụng trong sản xuất khối động cơ.

Về nguyên tắc, máy CNC có thể được sử dụng trên bất kỳ vật liệu nào từ kim loại đến vật liệu tổng hợp, gỗ, nhựa, v.v. Mặc dù Fastems đã làm việc với khách hàng trong tất cả các lĩnh vực vật liệu đã đề cập, nhưng trang này tập trung vào kim loại và vật liệu tổng hợp.

Các quy trình gia công CNC chính

CNC như vậy có thể được áp dụng trong nhiều quy trình sản xuất và máy móc khác nhau. Trong trang này, chúng tôi tập trung vào các hoạt động gia công có thể được xác định bằng cách sản xuất ra phoi. Điều này có nghĩa là các quy trình này có bản chất là trừ và thiết bị liên quan thường được gọi là máy công cụ cắt.

Đề cập đến tiêu đề trang, gia công CNC có thể được định nghĩa là các quy trình gia công được điều khiển tự động và kỹ thuật số. Các quy trình gia công chính bao gồm:

Phay, trong đó trục chính quay để loại bỏ vật liệu.
Tiện, trong đó phôi hình trụ quay trong khi trục chính được cố định để loại bỏ vật liệu
Khoan, trong đó một lỗ được cắt vào phôi
Mài, trong đó một bánh mài lăn loại bỏ một lượng vật liệu nhẹ
Cưa, trong đó vật liệu được cắt (thành các bộ phận) bằng lưỡi dao.
Các hoạt động hoàn thiện
Dũa là về việc loại bỏ một lượng vật liệu nhẹ, kết hợp mài và cưa và chủ yếu được sử dụng trong quá trình loại bỏ gờ
Đánh bóng và chải, trong đó bề mặt nhẵn hoặc sáng bóng được tạo ra bằng quy trình mài mòn.

Những điều trên thường được gọi là gia công thông thường và quy trình mài mòn. Có nhiều hoạt động khác như EDM (gia công bằng tia điện) hoặc cắt bằng tia laser hoặc tia nước trong danh mục các hoạt động loại bỏ vật liệu không được thảo luận trong trang này. Đôi khi các hoạt động gia công cũng được kết hợp với các quy trình sản xuất bồi đắp trong các máy lai. Để biết thêm thông tin về các quy trình loại bỏ vật liệu, hãy xem ví dụ Cơ sở sản xuất hiện đại của Mikell Groover, trong đó có hình minh họa bên dưới:

quy trình gia công CNC

Các loại máy CNC chính

Với bối cảnh hoạt động gia công được thiết lập ở trên, các máy công cụ CNC điển hình nhất là:

Máy phay 3, 4 và 5 trục, đôi khi còn được gọi là trung tâm gia công

Máy tiện

Máy đa nhiệm: máy tiện-phay và máy tiện-phay kết hợp trục phay và bộ phận giữ phôi cho các hoạt động tiện.

Máy mài và máy cưa

A Modern CNC lathe can perform milling and turning operations

Máy tiện này cũng có thể thực hiện các hoạt động phay

Khi thảo luận về quá trình hoàn thiện và các quy trình hỗ trợ khác cho gia công, người ta cũng có thể thêm vào danh sách các máy móc hoặc ô khác nhau được điều khiển tự động và kỹ thuật số thông qua PLC (bộ điều khiển logic lập trình) như loại bỏ ba via bằng rô bốt hoặc có thể được coi là máy CNC như máy đánh dấu.

Chúng có thể bao gồm:

Loại bỏ ba via bằng rô bốt
Chà nhám bằng rô bốt
Đánh bóng bằng rô bốt
Máy giặt
Máy đánh dấu
Máy đo

Tự động hóa gia công CNC

Tự động hóa máy CNC của bạn là một chủ đề rộng lớn. Phần này bắt đầu hành trình bằng cách giải thích các hoạt động điển hình cung cấp tiềm năng tự động hóa. Cuối cùng, một minh họa kết hợp loại tự động hóa với các loại máy móc/quy trình được giới thiệu tóm tắt toàn bộ trang này.

Bạn có thể tự động hóa những hoạt động nào?

Tự động hóa đơn giản có nghĩa là giảm sự can thiệp của con người vào một quy trình. Dưới đây bạn có thể thấy hai loại hoạt động chính cung cấp tiềm năng tự động hóa cao nhất xung quanh máy CNC. Các phương pháp hay nhất về cách tự động hóa chúng được thảo luận tại đây

Lập lịch sản xuất trong hệ thống tự động hóa CNC

Lập lịch sản xuất tự động trong hệ thống tự động hóa CNC

Tự động hóa lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên

Điều phối con người, máy móc và hệ thống CNTT của bạn để làm việc như một. Trong thực tế, điều này có nghĩa là các tính năng như:

Luồng thông tin tự động giữa các hệ thống dữ liệu và máy móc hoặc ô khác nhau.
Chủ động và liên tục cập nhật kế hoạch sản xuất dựa trên lệnh sản xuất và các ưu tiên của chúng
Tự động lấy lệnh từ ERP
Hướng dẫn người vận hành luôn thực hiện đúng hành động vào đúng thời điểm
Xử lý ‘công thức’ sản xuất phôi
Quản lý giai đoạn sản xuất (phức tạp) trong quy trình sản xuất
Quản lý tài nguyên chủ động so với kế hoạch sản xuất và báo cáo về các tài nguyên bị thiếu.
Đồ gá, pallet và kẹp
Nguyên liệu thô
Chương trình NC
Dụng cụ cắt, dữ liệu dụng cụ và bù trừ
Báo cáo và phân tích
Các chỉ số KPI về sản xuất và máy móc như sử dụng, OEE, khả dụng…
Lượt xem tiến độ đơn hàng
Hàng tồn kho/đang thực hiện
Lịch sử sự kiện sản xuất và khả năng truy xuất
Tài liệu tự động (sản xuất không cần giấy tờ)

Flexible Manufacturing System for zero point or no pallets

Robot có thể được sử dụng để đưa các tấm điểm không vào bàn máy.

Tự động hóa chuyển động và hoạt động vật lý

Phần cứng tự động hóa có thể sao chép các quy trình ổn định và có thể tái tạo với hiệu suất và độ chính xác rất cao. Trên thực tế, điều này có thể có nghĩa là các hoạt động như:

Chuyển pallet gia công (điểm không) đến/từ bàn máy.

Tự động nạp/dỡ đồ gá bằng robot

Chuyển trực tiếp phôi đến bàn máy hoặc mâm cặp

Điều chỉnh hoặc thay đổi mâm cặp tự động

Thay đổi kẹp và dụng cụ trong robot

Chuyển dụng cụ đến ổ dụng cụ

Chuyển phôi đến/từ các quy trình hỗ trợ gia công như

Gọt bavia

Rửa

Xử lý nhiệt

Rửa

Đánh dấu

Đánh bóng

Đo lường

Quản lý và chuyển nguyên liệu thô

Quản lý và chuyển sản phẩm bán thành phẩm

Làm thế nào để kết hợp máy tự động hóa và máy CNC?

Hình minh họa bên dưới liệt kê các hoạt động gia công CNC điển hình (nhưng chắc chắn không phải tất cả) và máy móc có tiềm năng tự động hóa. Thứ hai, nó cho thấy mức độ tự động hóa cần thiết ngụ ý gì đối với hệ thống tự động hóa:

Luôn có thể tự động hóa các hoạt động lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên – ngay cả khi không có “phần cứng” tự động hóa! Ví dụ về phần mềm như vậy là WCO của Fastems, một phần của bộ Phần mềm quản lý sản xuất (MMS) của chúng tôi.

Nếu ai đó muốn tự động hóa chuyển động vật lý của phôi, pallet, dụng cụ, nguyên liệu thô, v.v., thì việc sử dụng các giải pháp tự động hóa xử lý pallet hoặc bộ phận khác nhau là cách đúng đắn. Xin lưu ý rằng các tính năng lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên cũng quan trọng không kém khi nói đến tự động hóa vật lý. Hãy xem công cụ tìm giải pháp của chúng tôi để khám phá các tùy chọn của bạn, ví dụ như máy phay 4 trục hoặc máy phay tiện.

This image explains how to find the right CNC automation solution based on process/machine type and required level of automation