Máy khoan CNC là gì? Phương thức hoạt động của máy

Trong ngành gia công cơ khí chính xác hiện đại, máy khoan CNC đóng vai trò không thể thiếu để tạo ra những sản phẩm có độ hoàn thiện cao và đồng nhất. Việc hiểu rõ công nghệ này là bước đầu tiên để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Tại Thiên Phú, chúng tôi hiểu rằng việc nắm vững kiến thức kỹ thuật là nền tảng của chất lượng. Bài viết này sẽ giải mã chi tiết máy khoan CNC là gì, nguyên lý vận hành cũng như cách lựa chọn mũi khoan phù hợp nhất cho doanh nghiệp của bạn.

Khoan CNC là gì?

Khoan CNC là một quy trình gia công cơ khí sử dụng máy tính để điều khiển chuyển động của dụng cụ cắt (mũi khoan) nhằm tạo ra các lỗ tròn trên vật liệu phôi. Khác với khoan thủ công dựa vào tay nghề người thợ, khoan CNC dựa trên các mã lệnh lập trình số.

Quy trình này chủ yếu được sử dụng để sản xuất hàng loạt các bộ phận kim loại, nhựa hoặc gỗ với độ chính xác cực cao.

Các lỗ khoan có thể là lỗ thông suốt hoặc lỗ bít, phục vụ cho việc lắp ráp bu lông, ốc vít hoặc tạo hình thẩm mỹ.

Điểm mấu chốt của khoan CNC là khả năng lặp lại. Nó có thể khoan hàng nghìn lỗ với cùng một kích thước và độ sâu chính xác đến từng micromet mà không hề sai lệch.

Máy khoan CNC là gì?

Máy khoan CNC (Computer Numerical Control Drilling Machine) là loại máy công cụ sử dụng hệ thống điều khiển máy tính để vận hành mũi khoan quay ở tốc độ cao, xâm nhập vào bề mặt phôi để loại bỏ vật liệu.

Không giống như máy khoan cơ truyền thống cần người vận hành điều chỉnh cần khoan bằng tay, máy CNC hoạt động hoàn toàn tự động dựa trên file thiết kế.

Máy thường di chuyển theo nhiều trục (thường là X, Y và Z). Trục Z điều khiển độ sâu của mũi khoan, trong khi trục X và Y định vị vị trí của lỗ trên mặt phẳng phôi.

Ngày nay, nhiều máy khoan CNC hiện đại còn được tích hợp khả năng thay dao tự động (ATC), cho phép thực hiện nhiều kích thước lỗ khác nhau trong một chu trình mà không cần dừng máy.

Phương thức hoạt động của máy khoan CNC như thế nào?

Để vận hành trơn tru, quy trình này đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa phần mềm và phần cứng. Dưới đây là các bước chi tiết:

Tạo thiết kế thành phần trong phần mềm CAD

Bước đầu tiên là tạo ra bản vẽ kỹ thuật số của chi tiết cần gia công. Kỹ sư sẽ sử dụng phần mềm CAD (Computer-Aided Design) như AutoCAD, SolidWorks hay Inventor để thiết kế mô hình 2D hoặc 3D.

Trong bản vẽ này, mọi thông số kỹ thuật như vị trí lỗ, đường kính lỗ, độ sâu và dung sai cho phép đều được xác định rõ ràng.

Chuyển đổi thiết kế thành hướng dẫn máy

Máy CNC không thể hiểu trực tiếp bản vẽ hình ảnh, nó cần một ngôn ngữ riêng biệt. Sau khi thiết kế xong, bản vẽ CAD được đưa vào phần mềm CAM. Phần mềm này sẽ chuyển đổi bản vẽ thành mã G-code.

G-code là ngôn ngữ lập trình bao gồm các lệnh điều hướng cho máy biết cần di chuyển đến đâu, tốc độ quay bao nhiêu và tốc độ tiến dao như thế nào.

Đang tải hướng dẫn vào máy CNC

Đây là bước kết nối giữa máy tính và máy gia công. Mã G-code sau khi được tạo ra sẽ được nạp vào bộ điều khiển của máy khoan CNC. Việc này có thể thực hiện thông qua USB, mạng LAN hoặc truyền dữ liệu không dây.

Người vận hành sẽ kiểm tra lại các dòng lệnh trên màn hình điều khiển của máy để đảm bảo không có lỗi cú pháp trước khi chạy.

Thiết lập máy CNC

Trước khi nhấn nút “Start”, phần cứng của máy phải được chuẩn bị kỹ lưỡng.

Quá trình thiết lập bao gồm:

• Gá đặt phôi: Kẹp chặt vật liệu cần khoan lên bàn máy bằng êtô hoặc đồ gá chuyên dụng để đảm bảo không bị rung lắc.
• Lắp dao: Lắp các mũi khoan cần thiết vào bầu kẹp hoặc ổ dao tự động.
• Thiết lập gốc tọa độ (Zero point): Xác định điểm bắt đầu để máy hiểu vị trí tương đối của phôi so với dao.

Thực hiện công tác khoan

Khi mọi thứ đã sẵn sàng, máy bắt đầu thực hiện gia công tự động. Trục chính quay mũi khoan với tốc độ được lập trình. Hệ thống dẫn hướng di chuyển mũi khoan đến đúng tọa độ X-Y và đâm xuống theo trục Z.

Trong quá trình này, dung dịch tưới nguội thường được phun vào để làm mát mũi khoan và đẩy phôi ra ngoài, giúp bề mặt lỗ khoan láng mịn.

Đánh giá thành phần

Sau khi máy dừng, quy trình kiểm tra chất lượng (QC) được tiến hành.

Người vận hành hoặc bộ phận QC sẽ sử dụng các dụng cụ đo lường như thước kẹp, panme hoặc dưỡng kiểm lỗ để xác nhận kích thước lỗ khoan có đạt dung sai yêu cầu hay không.

Nếu đạt chuẩn, chi tiết sẽ được chuyển sang công đoạn tiếp theo. Nếu không, máy cần được tinh chỉnh lại.

Các loại máy khoan CNC phổ biến thị trường

Thị trường máy công cụ hiện nay rất đa dạng, mỗi loại máy được thiết kế để tối ưu cho một nhu cầu gia công cụ thể.

Máy khoan CNC đứng

Trục chính của máy được bố trí theo phương thẳng đứng. Phôi được kẹp trên bàn máy và mũi khoan di chuyển lên xuống. Loại máy này thích hợp để khoan các chi tiết dạng hộp, dạng tấm có kích thước vừa phải.

Máy khoan CNC xuyên tâm

Hay còn gọi là máy khoan cần, được thiết kế cho các phôi kích thước lớn và nặng. Đầu khoan được gắn trên một cánh tay đòn có thể xoay quanh trụ đứng và di chuyển tịnh tiến dọc theo cánh tay.

Máy khoan CNC gang

Loại máy này có nhiều đầu khoan được gắn trên cùng một bàn máy dài. Nó cho phép thực hiện nhiều nguyên công liên tiếp trên cùng một phôi bằng cách di chuyển phôi dọc theo hàng máy.

Ví dụ: khoan mồi -> khoan chính -> taro ren

Tuy nhiên, loại này hiện nay ít phổ biến hơn do sự ra đời của các trung tâm gia công thay dao tự động.

Máy khoan CNC nhiều trục chính

Đây là “quái vật” về năng suất trong sản xuất hàng loạt. Máy có nhiều trục chính hoạt động đồng thời, cho phép khoan nhiều lỗ cùng một lúc trên một hoặc nhiều phôi.

Loại máy này thường được dùng trong ngành công nghiệp ô tô để gia công lốc máy, hoặc các chi tiết có mẫu lỗ lặp lại dày đặc.

Máy khoan CNC kiểu tháp pháo

Máy sử dụng đầu rơ-vôn-ve để chứa dao, tương tự như máy tiện CNC. Khi cần thay đổi mũi khoan, tháp pháo sẽ xoay để đưa dụng cụ cần thiết vào vị trí làm việc cực kỳ nhanh chóng.

Thiết kế này giúp giảm thời gian chết khi thay dao, tăng hiệu suất tổng thể của quá trình gia công.

Ưu điểm vượt trội của máy khoan CNC

Sự chuyển dịch từ máy khoan cơ sang máy khoan CNC mang lại những lợi ích to lớn về kinh tế và kỹ thuật.

• Độ chính xác tuyệt đối: Máy CNC loại bỏ sai số do con người, đảm bảo dung sai kích thước cực nhỏ (thường tính bằng phần nghìn mm).
• Năng suất cao: Khả năng vận hành liên tục 24/7 với tốc độ cao giúp rút ngắn thời gian sản xuất đáng kể.
• Tính linh hoạt: Chỉ cần thay đổi chương trình lập trình là có thể gia công một chi tiết hoàn toàn mới mà không cần thay đổi kết cấu máy.
• An toàn lao động: Người vận hành không tiếp xúc trực tiếp với vùng cắt, giảm thiểu nguy cơ tai nạn lao động.
• Gia công phức tạp: Có thể khoan được các lỗ sâu, lỗ nghiêng hoặc các mẫu lỗ phức tạp mà khoan tay không thể thực hiện.

Các loại mũi khoan CNC hiện nay trên thị trường

Chọn đúng mũi khoan là yếu tố quyết định đến 50% chất lượng lỗ khoan và tuổi thọ của máy.

Phân loại theo vật liệu:

Mũi khoan thép gió (HSS): HSS (High Speed Steel) là loại vật liệu phổ biến và kinh tế nhất.

• Đặc điểm: Có độ cứng và độ dẻo dai cân bằng.
• Ứng dụng: Thích hợp khoan các vật liệu mềm đến trung bình như thép cacbon, nhôm, đồng, nhựa.

Mũi khoan hợp kim (TCT): TCT (Tungsten Carbide Tipped) hoặc mũi khoan Carbide nguyên khối là dòng cao cấp.

• Đặc điểm: Độ cứng cực cao, chịu nhiệt tốt, cho phép tốc độ cắt nhanh gấp nhiều lần HSS.
• Ứng dụng: Chuyên dùng cho thép cứng, inox, gang và sản xuất hàng loạt năng suất cao.

Phân theo cấu tạo:

• Mũi khoan CNC định tâm: Dùng để tạo một lỗ mồi nhỏ, chính xác trước khi dùng mũi khoan lớn. Giúp mũi khoan chính không bị trượt khi bắt đầu cắt.
• Mũi khoan CNC dạng tầng: Một mũi khoan có nhiều đường kính khác nhau xếp theo tầng. Cho phép khoan và vát mép hoặc khoan lỗ bậc chỉ trong một lần xuống dao.
• Mũi khoan CNC dạng răng cưa: Hay còn gọi là mũi khoét lỗ. Nó chỉ cắt một vòng tròn ngoại biên và để lại lõi ở giữa.
• Mũi khoan ghép mảnh: Sử dụng thân dao bằng thép dụng cụ và gắn các mảnh chip cắt rời. Khi mòn chỉ cần thay chip, tiết kiệm chi phí thay toàn bộ mũi khoan lớn.
• Mũi khoan CNC dạng xoắn: Đây là loại cổ điển nhất. Có các rãnh xoắn để thoát phoi. 
• Mũi khoan CNC gắn mảnh: Tương tự mũi ghép mảnh nhưng thường dùng cho các dòng mũi khoan hiệu suất cao, có khả năng khoan thẳng vào phôi đặc mà không cần khoan mồi.

Thiên Phú hướng dẫn lựa chọn, sử dụng máy khoan CNC

Với kinh nghiệm thực chiến nhiều năm, Thiên Phú xin chia sẻ bảng hướng dẫn giúp bạn tối ưu hóa việc đầu tư và vận hành.

Lưu ý khi sử dụng:

• Luôn kiểm tra hệ thống tưới nguội trước khi vận hành.
• Định kỳ kiểm tra độ đảo của trục chính để đảm bảo lỗ khoan không bị rộng hơn kích thước mũi.
• Sử dụng đồ gá chắc chắn, tránh rung động làm gãy mũi khoan hợp kim giòn.

Những loại sản phẩm được gia công bằng máy khoan CNC

Ứng dụng của máy khoan CNC trải rộng khắp mọi lĩnh vực đời sống và công nghiệp. Khả năng tạo lỗ chính xác của nó là khởi đầu cho việc lắp ráp các cỗ máy phức tạp.

• Ngành ô tô: Khoan lỗ trên lốc máy, trục khuỷu, hệ thống phanh, mâm xe.
• Ngành khuôn mẫu: Tạo các đường nước làm mát ngầm bên trong khuôn ép nhựa, lỗ chốt định vị khuôn.
• Ngành điện tử: Khoan hàng nghìn lỗ siêu nhỏ trên bảng mạch in (PCB) với tốc độ chóng mặt.
• Ngành năng lượng: Gia công các mặt bích đường ống dẫn dầu khí, các chi tiết tuabin gió khổng lồ.
• Ngành y tế: Chế tạo các dụng cụ phẫu thuật, các khớp nhân tạo yêu cầu độ chính xác sinh học.

Máy khoan CNC là một bước tiến vượt bậc của công nghệ gia công, mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho các doanh nghiệp sản xuất. Hiểu rõ máy khoan CNC là gì và cách vận hành nó sẽ giúp bạn làm chủ công nghệ, nâng cao năng lực cạnh tranh.

Nếu bạn đang tìm kiếm các giải pháp gia công hoặc cần tư vấn về thiết bị CNC chất lượng, Thiên Phú luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn. Với kinh nghiệm và sự tận tâm, chúng tôi cam kết mang đến những giá trị thực tế nhất cho khách hàng.

Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn chi tiết hơn về các giải pháp gia công cơ khí chính xác!

CÔNG TY CỔ PHẦN CƠ KHÍ XÂY DỰNG THIÊN PHÚ

• Hotline: 0934.842.468
• Website: giangiaoviet.com
• Địa chỉ: 230 Tô Ký, Xã Đông Thạnh, TPHCM.

Phan Thiện

Mr. Phan Lê Hoài Thiện là quản trị viên và biên tập viên của website giangiaoviet.com. Anh chuyên cung cấp các kiến thức về giàn giáo xây dựng, cốp pha xây dựng và các công nghệ mới trong thi công xây dựng.