Máy phay CNC là gì? Các đặc trưng cơ bản

1. Máy phay CNC là gì? 

Hình ảnh máy phay đứng CNC Kitamura Mycenter 4xV

1.1. Định nghĩa

 Máy phay CNC là dòng máy gia công cơ khí phổ biến kết hợp giữa sự dịch chuyển qua lại của hệ thống bàn máy, đầu trục chính (nhờ sự điều khiển của hệ thống CNC) và sự quay quanh trục chính của dao cụ để gia công các chi tiết cơ khí.

 Đối với dòng máy phay CNC 3 trục đứng, các trục hành trình mang theo bàn máy sẽ di chuyển theo chiều trái - phải, vào trong – ra ngoài. Trục hành trình mang theo trục chính sẽ di chuyển lên – xuống.

Hình ảnh biểu diễn các trục tọa độ máy phay CNC đứng 

 Đối với dòng máy phay CNC ngang, các trục hành trình sẽ là các trục di chuyển trái – phải, đi lên – xuống. Trục hành trình mang theo trục chính sẽ di chuyển vào trong ra ngoài.

Hình ảnh biểu diễn các trục tọa độ máy phay CNC ngang

* Lưu ý: - Các trục tọa độ của máy phay CNC (đứng, ngang…) đều tuân thủ quy tắc bàn tay phải. Quy tắc có thể dựa vào bàn máy phay CNC để phân biệt hoặc cũng có thể dựa vào sự di chuyển của dao để phân biệt.

-  Để hiểu quy tắc bàn tay phải là như thế nào, các bạn có thể đọc tại đây

 1.2. Hệ điều khiển CNC

  CNC trong từ khóa “máy phay CNC” là viết tắt của từ Computer Numerical Control- điều khiển số bằng máy tính. Hệ điều khiển CNC dùng cho máy phay là một hệ thống có chức năng là vừa di chuyển vừa giám sát thông qua cơ cấu điều khiển bằng máy tính số, thay vì việc điều khiển bằng tay của các dòng máy phay cơ thông thường.

Bộ điều khiển sử dụng trong hệ thống máy phay CNC

 Một bộ điều khiển CNC hoàn chỉnh cần và phải có các thiết bị sau đây:

• Bộ drive điều khiển trục động cơ (Fanuc, Mitsubishi, Siemens…)
• Động cơ servo hoặc động cơ step
• Màn hình điều khiển HMI
• Bộ nguồn cung cấp nuôi động cơ và hệ thống điều khiển
• Tay cầm điều khiển các trục và di chuyển JOG 

Máy sử dụng bộ điều khiển CNC thực hiện một quy trình gia công như là khoan hay cắt gọt chi tiết, khuôn mẫu… với độ chính xác cao và do đó không có chỗ cho lỗi của con người. Các dòng máy sử dụng hệ điều khiển CNC ngày nay có thể đáp ứng gia công được các kích thước và hình dạng chi tiết khác nhau với tất cả các loại vật liệu. 

2. Cấu tạo của máy phay CNC

2.1. Khung và vỏ máy

Hình ảnh khung máy phay đứng CNC cơ bản 

Khung máy được coi như là xương sống của một máy phay CNC. Máy chạy có ổn định hay không, sai số có đảm bảo hay xảy ra sự rung lắc trong khi gia công. Tất cả đều phải nhờ độ cứng vững của khung máy CNC. Với một cơ cấu vững chắc, nó sẽ hấp thụ những dao động rung lắc, việc máy hoạt động với công suất cao và độ chính xác cao nhất đều nhờ một phần của khung máy.

Vỏ máy CNC là các tấm chắn bao ngoài máy được làm bằng thép tấm. Vỏ máy vừa giúp tạo thẩm mỹ cho máy, đồng thời còn để chắn dung dịch tưới nguội và phoi gia công văng ra ngoài. Giúp việc vệ sinh máy và an toàn khi gia công được dễ dàng hơn.

2.2. Băng máy 

Hệ thống băng máy của máy phay CNC 

Với mỗi chủng loại máy phay CNC khác nhau và thông số kích thước bàn làm việc khác nhau, hãng sản xuất sẽ tạo ra một băng máy sao cho phù hợp với tải trọng và có lợi nhất về mặt công suất cũng như là thuận tiện cho việc cắt gọt kim loại, đảm bảo được độ chính xác và dung sai cho phép khi gia công.

Độ cứng vững của băng máy giúp cho công suất làm việc được cải thiện. Băng máy di chuyển bàn làm việc, giúp cho công việc gá đặt và gia công được dễ dàng.

2.3. Hệ thống thay dao tự động – ATC

Hệ thống thay dao tự động bằng cụm tay đòn 

Hệ thống thay dao được sử dụng phổ biến dạng cơ cấu kẹp tay đòn. Cơ cấu thiết kế dễ dàng vận hành và sử dụng. Đôi khi, thay dao của cơ cấu này thường gặp lỗi dừng khi đang thay, tuy vậy việc sửa chữa là không quá phức tạp.

2.4. Trục chính – Spindle

 Là thành phần quan trọng bậc nhất trong hệ thống máy CNC. Một trục chính hoạt động ổn định với sự điều khiển của động cơ, các hệ thống làm mát, bôi trơn, nguồn điện cung cấp đầy đủ sẽ giúp cho việc

Có 4 kiểu trục chính đang được sử dụng hiện nay, như sau:

• Truyền động bánh răng – Gear type Spindle
• Truyền động đai – Belt type Spindle
• Truyền động trực tiếp – Direct type Spindle
• Truyền động điện – Built-in type Spindle

Để biết thêm thông tin về 4 dòng truyền động trục chính này, bạn có thể đón đọc thông tin bài viết dưới đây:

TRỤC CHÍNH MÁY CNC, CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI

2.5. Bộ điều khiển CNC, động cơ

 Là bộ não của một máy phay CNC, nó điều khiển các quá trình chuyển động, vị trí làm việc di chuyển các trục tọa độ máy.

Các phương thức được điều khiển trong hệ thống CNC:

• Tốc độ quay trục chính
• Bước tiến ăn dao, di chuyển rapid không cắt gọt
• Các mã lệnh điều khiển G,M codes
• Các mã lệnh ngoại vi M-codes, thay dao

2.6. Mạch điều khiển CNC

 Sử dụng mạch điều khiển kín để ứng dụng điều khiển vị trí các trục máy. Nhiệm vụ của mạch điều khiển là giải mã các câu lệnh NC, xử lý các thông tin tới công nghệ và biên dạng hình học di chuyển, truyền thông tin đầu ra và xuất dữ liệu điều khiển các trục máy.

Các chức năng chính của hệ điều khiển đó là:

• Nhập dữ liệu đầu vào
• Xử lý dữ liệu khối trung tâm
• Xuất dữ liệu ra điều khiển trục

  Các hành trình di chuyển của máy CNC 3 trục khá là đa dạng, để có thể điều khiển chính xác vị trí đòi hỏi hệ thống làm việc kín phải xử lý tốt khâu back-end và khâu nhiễu giúp vòng lặp hoạt động với sai số ít.

Các dạng chuyển động được phân biệt như sau đối với máy phay CNC 3 trục:

• Điều khiển đoạn thẳng
• Điều khiển công tua
• Điều khiển công tua 2D
• Điều khiển công tua 2 ½ D
• Điều khiển công tua 3D

Các bạn có thể đọc thông tin cụ thể về vấn đề này tại link này

3. Hướng dẫn vận hành máy

Đối với những người mới bắt đầu vào nghề gia công cắt gọt và muốn nắm vững được quy trình vận hành máy.

 Chúng ta cần phải đọc kỹ và nắm rõ các nguyên tắc vận hành gồm các bước như sau:

• Kiểm tra tổng quan máy, các hệ thống lỗi có báo hay không
• Vệ sinh sạch sẽ khu vực làm việc, kiểm tra dầu máy
• Tiến hành lắp đặt dao cụ lên đài dao
• Offset dao lên bàn ê tô hoặc dụng cụ đặc biệt
• Thiết lập đồ gá và phôi gia công
• Tải chương trình lên máy, gia công mẫu
• Đo kiểm chi tiết, QC sản phẩm
• Hiệu chỉnh chi tiết và tiến hành gia công
• Vệ sinh máy, bàn gia ca tiếp theo

Để nắm rõ được các bước vận hành chúng ta có thể đọc bài viết sau đây

HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH MÁY PHAY CNC CHI TIẾT NHẤT

4. Phân loại máy phay CNC

4.1. Theo cấu trúc máy

Các dòng máy CNC hiện nay được chia làm 4 loại theo cấu trúc máy, để có thể phân biệt các bạn cùng theo dõi

4.1.1. Máy phay đứng

Là dòng máy phay có cấu tạo trục chính hướng theo phương thẳng đứng, bàn máy nằm ngang.

Khi gia công chi tiết, bàn máy đưa phôi di chuyển theo hướng trải – phải, vào trong – ra ngoài theo trục X-Y còn trục chính di chuyển lên xuống theo trục Z.

Hình ảnh máy phay đứng CNC Kitamura 3xV

4.1.2. Máy phay ngang

Là dòng máy phay có cấu tạo trục chính hướng theo phương nằm ngang có chiều dương Z hướng từ ngoài vào trong, bàn máy nằm ngang.

Khi gia công chi tiết, bàn máy đặt cố định trên pallet đứng, phôi được gá cố định trên pallet. Trục chính di chuyển theo hướng trải – phải, đi lên – đi xuống theo trục X-Y còn trục chính di chuyển từ ngoài vào trong.

Hình ảnh máy phay ngang CNC Kitamura HX300iG/400

 4.1.3. Máy phay giường

Máy phay giường CNC là dòng máy cao cấp của máy phay đứng CNC. Bàn máy của máy phay giường CNC có kích thước lớn được lắp trên một bệ máy vững chắc. Nhờ có cấu tạo đặc biệt này mà máy rất phù hợp cho việc gia công các chi tiết siêu trường siêu trọng, các dòng khuôn có kích thước lớn.

Hình ảnh dòng máy phay giường Kitamura BridgeCenter -8G và 10G

Máy phay giường hỗ trợ gia công các dòng vật liệu như: kim loại, phi kim, sắt, thép… Các chi tiết thường được gia công trên máy như là: gia công khuôn mẫu, ống thép đường kính lớn, bánh răng hỏa, chi tiết tàu thủy, động cơ,…

4.1.4. Máy phay tiện CNC kết hợp

Là dòng máy CNC gia công đặc biệt, dòng máy cơ khí kết hợp hỗ trợ gia công đồng thời như là một máy tiện, máy phay và máy khoan.

Hình ảnh dòng máy tiện phay CNC kết hợp. Nguồn: Smartpm

 Dòng máy hỗ trợ gia công các chi tiết đặc biệt, biên dạng phức tạp. Các chi tiết gia công với độ khó và độ chính xác cực cao. Do đó, giá thành của những con máy này rất là cao. Do đặc thù công việc, nên là những dòng máy như này rất hạn chế ở trong nước.

4.2. Theo nguồn gốc xuất xứ

 - Máy phay CNC Nhật Bản

Dòng máy phay Nhật Bản được ưu tiên lựa chọn trong những năm gần đây, vừa là mua mới hay mua hàng cũ. Với chất lượng máy cao, độ bền theo thời gian cũng như độ chính xác gia công giúp cho dòng máy phay CNC Nhật Bản có một chỗ đứng lớn trong thị trường máy Việt Nam.

Các hãng máy phay CNC nổi tiếng Nhật Bản:

• Kitamura
• Makino
• Okuma

Tuy vậy, đi liền với chất lượng thì giá thành của những con máy phay CNC mới cũng tương đối cao. Đối diện với thời đại Covid hiện nay, một giải pháp để có thể sở hữu một con máy phay CNC mới mà không phải lo về giá cả và mức chi phí. Đó là mua máy theo hình thức trả góp, trả chậm.

Để hiểu hơn về cách thức mua hàng này, chúng ta có thể theo dõi bài viết sau đây:

MUA MÁY PHAY CNC VÀ CÁC LOẠI MÁY KHÁC TRẢ GÓP THẾ NÀO? 

 - Máy phay CNC Hàn Quốc

Ngành gia công cơ khí Hàn Quốc cũng đang phát triển mạnh, thị trường lao động người Việt sang Hàn Quốc theo ngành gia công chính xác CNC rất nhiều.

Hình ảnh máy phay CNC Doosan 5 trục

 Thương hiệu máy phay của Hàn Quốc nổi tiếng nhất đang chiếm lĩnh thị trường Việt Nam hiện nay là hãng máy DOOSAN. DOOSAN là tập đoàn đa ngành nghề lớn và lâu đời nhất Hàn Quốc. Máy tiện, phay DOOSAN nhiều mẫu mã, đẹp đa dạng và có các tính năng tiện ích.

- Máy phay CNC Đài Loan

 Chưa chiếm lĩnh được thị trường máy gia công tại Việt Nam. Tuy vậy, máy gia công CNC của Đài Loan là những dòng máy cơ khí vô cùng chất lượng và hiện đại. Máy được trang bị công nghệ châu Âu, nhất là Đức là những quốc gia thuộc top hàng đầu trên thế giới về gia công. Vì vậy, với chi phí đầu tư thấp chúng ta có thể cân nhắc về những dòng máy này.

4.3. Theo khả năng làm việc

Cấu trúc máy CNC với những đặc thù phù hợp để gia công các chi tiết khác nhau. Máy phay CNC được phân loại như sau:

5. Các hệ điều hành dùng trong máy phay CNC

5.1. Hệ điều hành Fanuc

 Là hệ điều hành phổ biến nhất đang được sử dụng hiện nay. Mỗi thế hệ của hệ thống điều khiển Fanuc có các mức khả năng điều khiển thiết bị khác nhau, và các mức này thường được gọi bằng một kiểu hoặc một số seri. Ví dụ: Fanuc-0MA, Fanuc-0P/A, Fanuc-0GC…

 Là hệ điều hành dễ sử dụng. Fanuc được chọn làm hệ điều hành chính cho các dòng sản phẩm máy gia công cơ khí CNC như:

• Máy phay
• Máy tiện
• Máy đột dập
• Máy tiện hai đầu, máy tiện đùn
• Máy mài

Mỗi  bộ điều khiển thường có sẵn với một số khả năng điều khiển thiết bị, tùy thuộc vào chức năng phần mềm nào được cấp phép để sử dụng trên thiết bị đó. Phổ biến là:

• M - Phay
• T - Tiện (máy tiện)
• TT - Tháp pháo đôi
• P - Bấm lỗ
• G - mài

5.2.  Hệ điều khiển Sinumerik

Là hệ điều khiển số được viết bởi hãng SIEMENS. Được sản xuất năm 1980, với hơn 40 năm hình thành và phát triển Sinumerik System 8 đã sở hữu các model sau:

• SINUMERIK 8M / 8ME
• SINUMERIK 8T / 8TE
• SINUMERIK Sprint 8T / 8TE
• SINUMERIK Sprint 8M / 8ME
• SINUMERIK Sprint 8MC / MCE

5.3. Hệ điều khiển Heidenhain

Là bộ điều khiển số đến từ châu Âu. Bộ mã hóa tuyến tính và góc của chúng được xây dựng để sử dụng trong các máy móc và hệ thống tự động, đặc biệt là trong các máy gia công CNC

Theo Heidenhain, vào năm 2006, công ty đã có các địa điểm bán hàng trong khu vực ở 43 quốc gia và tuyển dụng khoảng 7.000 người, trong đó có 2.600 người làm việc tại cơ sở chính ở Traunreut, Đức.

Đến cuối năm 2006, công ty đã sản xuất khoảng 10,5 triệu bộ mã hóa góc hoặc tuyến tính, 420.000 màn hình hiển thị vị trí và gần 200.000 bộ điều khiển CNC.

6. Hệ thống mã code trong máy phay CNC

6.1. Mã G-code

Các mã lệnh G-code cơ bản được sử dụng trong các dòng máy phay CNC hệ Fanuc và các dòng máy với hệ điều khiển khác. Các bạn cùng tham khảo:

Hình ảnh các mã lệnh G-code dùng phổ biến hiện nay

6.2. Mã M-code

Các mã lệnh M-code cơ bản được sử dụng trong các dòng máy phay CNC hệ Fanuc và các dòng máy với hệ điều khiển khác. Các bạn cùng tham khảo: 

 6.3. Mã lệnh ngoại vi

Các dòng mã lệnh ngoại vi thường được sử dụng cho cả phay CNC và tiện CNC là:

Hình ảnh mã lệnh ngoại vi dùng trong máy phay CNC

7. Phụ kiện máy phay CNC

7.1. Ê tô máy phay

Là phụ kiện không thể thiếu khi gia công trên dòng máy phay CNC. Ê tô là dòng đồ gán có tính cơ động cao, tháo lắp dễ dàng. Chúng hỗ trợ gia công được các chi tiết đơn lẻ cũng như gia công hàng loạt vì tính gá đặt nhanh của nó 

Hình ảnh các dòng ê tô sử dụng phổ biến trên máy phay CNC

Ê tô trên thị trường sử dụng hiện nay có nhiều loại với các công dụng khác nhau. Đơn cử như là các dòng:

• Ê tô kẹp cơ khí: Ê tô bàn song song, ê tô bàn nhỏ, ê tô chân…
• Ê tô kẹp thủy lực
• Ê tô kẹp khí nén
• Ê tô kẹp bàn từ

Ngoài ra, với cấu tạo khác nhau. Ê tô máy phay còn được phân loại như: ê tô nghiêng, ê tô bàn xoay, ê tô gá chỉnh…

7.2. Máy mài dao phay CNC

Sau khi gia công một thời gian, dao phay CNC thường có tình trạng bị mòn và mẻ me cắt. Tình trạng diễn ra khiến chất lượng bề mặt không được đảm bảo, dẫn đến sai số trong quá trình gia công.

Hình ảnh dòng máy mài dao phay CNC

 Dao cụ sau khi gia công chưa cần đến mức vứt bỏ, chúng ta có thể tận dụng để mài lại. Sử dụng chúng làm dao phay thô và gia công không cần bề mặt và độ chính xác cao. 

7.3. Trục chính máy phay CNC

Trục chính CNC là cụm chi tiết máy được cấu tạo nhằm giúp truyền chuyển động quay và moment xoắn của động cơ sang cho dụng cụ cắt và các thiết bị bổ trợ (dao cắt gọt, đầu dò tâm, mâm cặp, đầu set phôi,…)

Đồng thời cụm trục chính CNC còn hỗ trợ để lắp cố định các thiết bị chuyên dụng dùng để hỗ trợ gia công chi tiết (đầu cảm biến, đầu laser cảnh báo…)

Để có các thông tin cụ thể về trục chính máy CNC, các bạn có thể đón đọc thông tin về 4 dạng trục chính CNC hiện nay, tại link sau:

CÁC LOẠI TRỤC CHÍNH MÁY CNC, CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI

 8. Tư vấn mua máy phay CNC mới

Để nhận trực tiếp báo giá các loại máy phay đang được kinh doanh, các bạn có thể tham khảo các dòng máy phay CNC Á Châu kinh doanh tại đây:

1. Máy phay CNC Đài Loan, Nhật Bản 
2. Máy phay CNC Kitamura – Nhật Bản 
3. Máy phay CNC Trung Quốc

   hoặc liên hệ qua số điện thoại của công ty để được tư vấn về các dòng máy:

VP HÀ NỘI

• Bán hàng: 0916409720
• Kĩ thuật: 0948906655

CHI NHÁNH HỒ CHÍ MINH

• Bán hàng: 0988589709
• Kĩ thuật: 0967219519

HOTLINE

• Hà Nội: 0912002160
• Hồ Chí Minh: 0979580571

Tài liệu tham khảo:

• Định nghĩa máy phay, máy cơ khí- Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
• TCVN 5882:1995 và TCVN 5185-2015 về máy phay và máy công cụ
• Các tài liệu của các hãng đối tác với Công ty Cổ phần thương mại và công nghệ Á Châu