Công nghệ CNC được phát triển cuối thập niên 1940 tại phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT. CNC là viết tắt của cụm từ Computer numerical control (điều khiển bằng máy tính). Có thể hiểu là sử dụng máy tính để điều khiển các máy móc khác với mục đích sản xuất hàng các chi tiết kim loại (hay các vật liệu khác) phức tạp. Bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình riêng bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, gọi là mã G.
Gia công CNC là giải pháp tốt nhất tính đến thời điểm hiện tại cho chế tạo khuôn mẫu chính xác. Phay CNC Tạo ra các bộ phận có độ chính xác cao được chuyển tiếp từ File CAD. Sự ra đời của loại hình gia công CNC là bước đột phá của công nghệ mở ra lộ trình phát triển ngành khuôn mẫu ở một tầm cao mới.
Công nghệ phay CNC có khả năng gia công được hầu hết các loại vật liêu. bao gồm: kim loại, nhựa, vật liệu tổng hợp, gỗ,…
Quy trình phay CNC sử dụng các mã lệnh điều khiển bởi máy tính để vận hành và thao tác các máy, công cụ cắt và định hình vật liệu gốc. Ngoài ra, quy trình này tuân theo các giai đoạn sản xuất cơ bản giống nhau mà tất cả các quy trình gia công thực hiên qua các bước:
Quá trình phay CNC bắt đầu bằng việc tạo ra một thiết kế phần CAD 2D hoặc 3D . Sau đó, thiết kế đã hoàn thành được xuất sang định dạng tệp tương thích. Chúng được phần mềm CAM chuyển đổi thành chương trình máy CNC để chỉ định các hoạt động của máy. Trước khi người vận hành chạy chương trình CNC, họ chuẩn bị máy phay CNC bằng cách gá phôi vào bề mặt làm việc của máy (bàn máy) hoặc đồ gá và gắn các dụng cụ cắt vào trục chính của máy. Khi máy sẵn sàng, người vận hành khởi chạy chương trình thông qua giao diện máy để điều khiển máy thực hiện thao tác phay.
Khi quá trình phay CNC được bắt đầu quay dụng cụ cắt với tốc độ lên đến hàng nghìn RPM. Tùy thuộc vào loại máy phay được sử dụng và yêu cầu của ứng dụng phay, khi dao cắt vào phôi, máy sẽ thực hiện các hành động sau để tạo ra các vết cắt cần thiết trên phôi:
Nói chung, phay thường là quá trình thứ cấp hoặc quá trình hoàn thiện cho một phôi đã được gia công. Tuy nhiên, quá trình này cũng được sử dụng để định hình nguyên liệu từ đầu đến cuối. Trong cả hai trường hợp, quá trình phay dần dần loại bỏ vật liệu để tạo thành hình dạng và hình thức mong muốn của chi tiết. Đầu tiên, công cụ này cắt các mảnh nhỏ ra khỏi phôi để tạo thành hình dạng và hình dạng gần đúng. Sau đó, phôi trải qua quá trình phay bán tinh và phay tinh để hoàn thiện chi tiết với các tính năng và thông số kỹ thuật chính xác của nó. Thông thường, một chi tiết hoàn chỉnh cần nhiều lần gia công để đạt được độ chính xác và dung sai mong muốn.
Phân loại theo phương trục chính, máy phay được chia ra làm 2 loại, bao gồm máy phay đứng và máy phay ngang.
Máy phay CNC đứng là loại máy phay có trục chính theo hướng vuông góc với bàn máy.
Loại máy này bao gồm máy phay CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục,… Máy càng nhiều trục thì biên dạng máy có thể gia công được càng phức tạp và giá cũng rất cao, bù lại thì gia công nhanh hơn, chính xác hơn và giảm được thời gian gá đặt. Hiện nay, máy phay CNC đứng 3 trục là loại máy phổ biến nhất trên thị trường.
Máy phay CNC ngang là loại máy phay có trục chính nằm song song với bàn máy.
Máy thường được Kết hợp với bàn kẹp có thể xoay được và có nhiều hơn 1 mâm kẹp trên 1 máy. Do đó, máy này có thể gia công liên tục mà không cần dừng máy để gá. Do sản phẩm đã được gá lên bàn máy khác trong quá trình bàn máy kia đang làm việc.
Bàn xoay được bố trí trên một trục có thể xoay được nên trong một lần gia công thì máy có thể gia công được nhiều hướng khác nhau mà không cần phải mất thời gian gá đặt sản phẩm.
Máy phay ngang rất ít được sử dụng trong các nhà máy làm khuôn. Tuy nhiên, ở các công ty chuyên gia công các lốc máy hay gia công hộp số, hộp động cơ thường sử dụng phổ biến hơn.
Phân loại theo cấu tạo của bàn máy, có thể chia máy phay CNC thành các loại như sau:
Với loại máy phay CNC công xôn, bàn máy dọc nằm phía trên bàn máy ngang, hai bàn máy này di chuyển theo 2 hướng X, Y.
Phía dưới 2 bệ máy có bệ công xôn nâng đỡ, bệ công xôn di chuyển theo hướng Z.
Cả 3 phần này kết hợp với nhau giúp di chuyển phôi di chuyển theo 3 trục X, Y, Z.
Kết cấu bàn máy chỉ di chuyển được theo chiều dọc và ngang (X, Y). Còn chiều đứng (Z) là chuyển động tịnh tiến lên xuống của đầu dao phay.
Máy phay CNC thân ngang là loại máy phay có thân ngang nằm phía trên thân máy.
Đây là loại máy phay thân cố định loại lớn có các cổng trục ngang mang nhiều đầu dao.
Quá trình CNC cơ bản có thể được chia thành 3 bước:
Với những tính năng ưu việt mà CNC mang lại, trong một xưởng gia công khuôn thông thường có ít nhất một máy phay CNC. Máy CNC gia công được gần như mọi biên dạng từ đơn giản đến phức tạp trong một thời gian ngắn với độ chính xác cao và hoàn toàn tự động.
Tuy nhiên, dù có chính xác đến thì bề mặt gia công bằng máy phay CNC thường để lại vết dấu dao gia công. Do đó, đối với những bề mặt yêu cầu độ bóng cao, người ta thường cần đánh bóng bề bóng hoặc có hình thức gia công khác phù hợp với từng nhu cầu sử dụng.
Ngoài ra, dao cắt thường có dạng trụ tròn hoặc tạo ra biên dạng tròn trong quá trình quay quanh trục chính nên máy phay CNC có thể làm việc với các biên dạng mà ở các góc phải có bán kính lớn hơn hoặc bằng bán kính dao. Vì thế, trước khi quyết định sử dụng máy CNC và chọn dao gia công, người lập trình phải chú ý đến bán kính của dao và bán kính của các góc giao nhau.
Công nghệ phay CNC sở hữu nhiều ưu điểm nổi trội so với gia công truyền thống:
Với đặc điểm nổi bật của gia công CNC, người ta ứng dụng nó vào nhiều lĩnh vực: không gian vụ trũ, hàng không, ô tô, quân sự, khuôn mẫu,…
Trong đó, gia công CNC là công nghệ và kỹ thuật gia công hiện đại trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác. Nó đóng vai trò đặc biệt đối với chế tạo khuôn mẫu sản xuất sản phẩm nhựa, linh kiện kim loại,…
Với mức độ tự động hóa cao, công nghệ phay CNC giúp tăng sức cạnh tranh về giá. Đồng thời, phía khách hàng đặt gia công CNC cũng đạt được lợi ích tương đương.
