Ưu điểm và nhược điểm của gia công CNC

Gia công CNC - Nó là gì?

Gia công CNC là một quy trình sản xuất tự động tạo ra các đường cắt, phay, tiện và khắc chính xác. Nó nhanh hơn, rẻ hơn và đáng tin cậy hơn nhiều so với gia công thủ công. Bạn sắp tìm hiểu tất cả những điều này có thể có ý nghĩa gì đối với bạn và nhu cầu sản xuất của bạn.

Máy

Đầu tiên, bạn có thể được hưởng lợi từ việc hiểu quy trình gia công. Hãy tưởng tượng bạn đang thiết kế một thứ gì đó bằng cách đục các mảnh ra khỏi một vật lớn hơn. Có thể bạn đang chạm khắc một khúc gỗ để làm xuồng, hoặc điêu khắc một khuôn mặt từ đá cẩm thạch.

Nói một cách đơn giản, gia công là khi bạn tạo ra hình dạng mong muốn từ một vật gì đó bằng cách cắt, bào hoặc chạm khắc nó. Đây là một thuật ngữ sản xuất và thường được cho là chỉ liên quan đến kim loại. Trên thực tế, nhiều loại vật liệu có thể trải qua quá trình gia công, bao gồm nhựa, gỗ hoặc đá.

Cơ khí CNC

"CNC" trong gia công CNC có nghĩa là "Điều khiển số bằng máy tính". Đó là vì các công cụ máy tính được sử dụng trong quá trình này. Không giống như gia công thủ công, điều này mang lại cho bạn nhiều lợi thế.

Khi gia công thủ công, khả năng xảy ra lỗi sản xuất cao hơn. Với gia công CNC, bạn chỉ cần thiết lập một công cụ vi tính một lần. Sau đó, sản phẩm cuối cùng có thể được tạo ra với tốc độ chỉ bằng một phần nhỏ. Bạn thậm chí có thể lặp lại quy trình với cùng tốc độ và độ chính xác như vậy.

● Chất lượng cao hơn là sự đảm bảo tốt nhất của gia công CNC.

● Bạn có thể tạo ra nhiều thành phần hiệu quả hơn.

● Rủi ro sai sót của con người được giảm thiểu đến mức tối đa.

● Việc điều chỉnh thủ công không ảnh hưởng đến tính nhất quán của thiết kế cuối cùng.

Gia công CNC hoạt động như thế nào?

Bây giờ bạn đã hiểu rằng gia công CNC là một quy trình chạm khắc có độ chính xác cao trong sản xuất. Bạn cũng biết rằng nó biến các thiết kế kỹ thuật số thành các sản phẩm hoặc bộ phận cuối cùng. Tuy nhiên, tại thời điểm này, bạn có thể tò mò về quy trình từng bước chính xác. Nó hoạt động như thế nào?

1. Bắt đầu với phần mềm CAD.

Bạn bắt đầu quá trình gia công CNC của mình bằng cách thiết kế một hệ thống kỹ thuật số 3D mô hình. Bạn đạt được điều này bằng cách sử dụng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD). Các phần mềm như Fusion 360, SolidWorks và AutoCAD đều là những phần mềm được ưa chuộng trong ngành. Phần mềm CAD cho phép bạn phác thảo bản thiết kế ảo xác định mọi kích thước của sản phẩm bạn muốn.

"Grand View Research" là nguồn đáng tin cậy và có thẩm quyền trong lĩnh vực sản xuất. Năm 2023, báo cáo cho biết thị trường phần mềm CAD toàn cầu tăng trưởng 7.5% so với cùng kỳ năm trước. Việc sử dụng rộng rãi các quy trình CNC có liên quan rất nhiều đến điều đó. Điều này cũng khuyến khích sự cạnh tranh và đổi mới giữa các nhà sản xuất phần mềm CAD.

2. Chuyển CAD của bạn sang CAM.

Bây giờ bạn đã hoàn thành thiết kế cuối cùng bằng CAD, một bản phác thảo ảo có sẵn với tất cả các phép đo và chi tiết phức tạp. Thiết kế CAD của bạn sau đó được xử lý bằng phần mềm sản xuất hỗ trợ máy tính (CAM). Phần mềm CAM chuyển đổi thiết kế CAD của bạn thành G-code - ngôn ngữ lập trình được sử dụng bởi máy CNC.

Mã G có thể chứa các lệnh nhắc nhở chính xác đến tốc độ chính xác của trục chính trong một số phần nhất định của quá trình gia công. Machine Shop của MIT báo cáo rằng 30% Tổng thời gian sản xuất có thể được giảm bớt thông qua phần mềm CAM được tối ưu hóa tốt.

Những thương hiệu dẫn đầu ngành CAM hiện nay là HSMWorks và MasterCAM.

3. Thiết lập máy CNC và quy trình của bạn

Sau khi bạn đã tải thành công mã G của mình vào Máy cnc, máy tính của máy đọc hướng dẫn. Bây giờ nó có thể ra lệnh cho lưỡi dao hoặc dụng cụ cắt chính xác theo một đường dẫn được thiết lập trước. Những máy tốt nhất đảm bảo dung sai chính xác tới 0.001 inch - mỏng hơn tóc.

4. Tự động hóa để có độ chính xác cao.

Thật đáng kinh ngạc khi hiệu quả có thể đạt được thông qua tự động hóa. NASA cho biết các bộ phận gia công CNC của họ có ít hơn 99.8% lỗi. Đó là bởi vì khi bạn loại bỏ khả năng xảy ra lỗi của con người, gia công thủ công không thể cạnh tranh với gia công CNC.

Gia công CNC là một quy trình tự động. Điều này có nghĩa là các thành phần mong muốn của bạn được chế tạo chính xác, đến nhanh hơn và có thể được chế tạo lại nhiều lần. Sử dụng gia công CNC, bạn có thể mở rộng quy mô nhanh chóng hoặc làm chậm quá trình sản xuất. Đây là xương sống của ngành công nghiệp ô tô, y tế, kỹ thuật và hàng không vũ trụ.

Bây giờ bạn đã biết gia công CNC hoạt động như thế nào. Hãy cùng xem những lợi thế chính của nó và lý do tại sao nhiều ngành công nghiệp lại dựa vào nó.

🟢 Ưu điểm của gia công CNC

Đến thời điểm này, bạn đã biết rằng quy trình CNC tạo ra các bộ phận đồng nhất, chất lượng cao. Hãy xem 5 lợi thế dựa trên thực tế sau đây của việc sử dụng gia công CNC trong quy trình sản xuất của riêng bạn.

1. Bạn đảm bảo độ chính xác

Mức độ chính xác mà bạn có thể đạt được với gia công CNC có thể gần bằng 0.001 inch. Đó là một con số đáng tin cậy đến mức ngay cả NASA cũng sử dụng quy trình CNC. Gã khổng lồ hàng không vũ trụ này sản xuất nhiều bộ phận tên lửa và hoàn thiện theo cách này.

Nhiều dụng cụ y tế thông thường mà bạn có thể nghĩ đến được chế tạo bằng gia công CNC. Hãy nghĩ đến dao mổ hoặc chân tay giả, hoặc thậm chí là ống nghe. Tất cả những thứ này đều trải qua một số hình thức gia công trong quá trình chế tạo và hiếm khi được thực hiện thủ công.

Ngoài ra còn có các nhà sản xuất ô tô, kỹ sư, nhà sản xuất máy bay và nhiều hơn nữa. Đây là những ngành công nghiệp lớn và quan trọng dựa vào độ chính xác nhất quán để hoàn thành công việc. Bạn sẽ khó có thể tìm thấy các ngành công nghiệp không sử dụng gia công CNC.

2. Bạn tiết kiệm thời gian cho mình

Áp dụng quy trình CNC cho phép bạn tăng tốc độ sản xuất. Năm 2022, Tạp chí Hệ thống Sản xuất đã báo cáo rằng gia công CNC có thể cắt giảm một nửa thời gian chờ. Máy móc có thể hoạt động vào mọi giờ trong ngày mà không cần dừng lại. Điều này có nghĩa là các bộ phận của bạn được tạo ra nhanh hơn mà không có thời gian nghỉ liên quan đến công việc thủ công.

Bạn có thể biến một đơn hàng kéo dài một tuần hoặc một tháng thành một đơn hàng chỉ mất vài giờ hoặc vài ngày. Đổi lại, bạn có thể đưa sản phẩm của mình ra thị trường nhanh hơn đối thủ cạnh tranh.

3. Bạn tiết kiệm chi phí

Gia công CNC giúp bạn tiết kiệm chi phí sản xuất. Nó thậm chí có thể thúc đẩy doanh số bán hàng của bạn.

Sử dụng quy trình CNC cho phép bạn tiết kiệm chi phí lao động thủ công. Ngoài ra, bạn có thể phân bổ chi phí áp dụng cho vô số thành phần. Đó là vì gia công CNC có thể sản xuất nhiều loại thành phần và sản phẩm cuối cùng. Mặc dù có thể, nhưng rất hiếm khi thấy CNC được đưa vào sử dụng cho một mục đích duy nhất.

4. Bạn có thể gia công nhiều vật liệu

Bạn sẽ bị hiểu lầm khi nghĩ rằng gia công chỉ là quá trình gia công kim loại. Trong khi đúng là bạn có thể gia công kim loại từ nhôm đến titan, nhựa, gỗ và đá có thể trải qua gia công CNC.

Và bạn chắc chắn sẽ không bị giới hạn bởi số lượng sản phẩm bạn có thể sản xuất. Tốt hơn nữa, bạn có thể thay đổi lựa chọn vật liệu mà không làm gián đoạn quá trình sản xuất.

5. Bạn có thể mở rộng quy mô kinh doanh của mình

Lúc đầu, bạn có thể thấy mình đang làm việc với khoảng 20 bộ phận. Có thể có thời gian chờ đợi dài giữa lúc đặt hàng và khi chúng đến. Với gia công CNC, sản lượng của bạn có thể tăng theo cấp số nhân chỉ trong vài tháng.

Không chỉ thời gian thực hiện được rút ngắn mà những thay đổi về thiết kế cũng có thể được triển khai nhanh chóng. Điều này có thể thực hiện mà không cần phải đào tạo nhân viên về các thiết kế mới. Bạn chỉ cần cập nhật thiết kế kỹ thuật số và bạn đã sẵn sàng. Tất cả những điều này đồng nghĩa với chi phí nhân công tối thiểu và tăng sản lượng

Gia công CNC mang lại những lợi thế rõ ràng cho việc tăng trưởng sản xuất. Bạn có thể đang thử nghiệm một nguyên mẫu mới. Bạn có thể đủ tự tin để tăng cường sản xuất hiện tại của mình. Bất kể thế nào, việc mở rộng quy mô doanh nghiệp của bạn thông qua gia công CNC đảm bảo độ chính xác, khả năng kiểm soát và tiết kiệm chi phí.

Bây giờ bạn đã biết chính xác cách gia công CNC mang lại cho bạn độ chính xác, tốc độ và tiết kiệm chi phí. Bạn cũng biết nó hoạt động với nhiều vật liệu và quy mô khác nhau với doanh nghiệp của bạn. Những lợi thế này làm cho CNC trở nên thiết yếu đối với sản xuất hiện đại.

Các quy trình CNC phổ biến nhất

Đôi khi bạn cần tạo ra một thành phần nhưng không thể quyết định sử dụng quy trình CNC nào. Hãy yên tâm - dưới đây là hướng dẫn khéo léo về 5 phương pháp gia công CNC phổ biến nhất.

1. Phay CNC

Đối với các hình dạng phức tạp, có phay CNC. Quá trình phay có thể sử dụng các dao cắt quay. Các dao cắt này có thể di chuyển theo nhiều hướng trong khi vật phẩm đang gia công vẫn cố định tại chỗ.

Lợi ích của phay CNC

● Quá trình phay cho phép bạn tạo ra những túi phức tạp.

● Nó có thể khắc ra tốt 3D đường viền và các khe hở tinh tế nhất.

● Bạn có thể xay những vật liệu cứng nhất như titan và những vật liệu không quá cứng như nhựa.

● Có thể đạt được dung sai lên tới 0.001 (Tạp chí SME, 2023).

Bạn có thể sử dụng công nghệ phay CNC khi cần những bộ phận được chế tạo phức tạp với các chi tiết tốt nhất.

2. CNC Turning

Đối với tất cả các bộ phận tròn và đường cong, tiện CNC là tốt nhất. Sử dụng quy trình này, bạn có thể di chuyển vật liệu xung quanh. Điều này xảy ra trong khi công cụ gia công vẫn ở đúng vị trí.

Tiện CNC chuyên sản xuất các mặt hàng chuyển động bên trong nhau. Hãy nghĩ đến một bộ phận thủy lực hoặc trục động cơ. Việc tạo ra các đường cong như vậy đòi hỏi độ chính xác khi di chuyển với các miếng đệm kín khí.

Lợi ích của việc tiện CNC

● Quá trình này được chứng minh là 30% nhanh hơn so với tiện thủ công.

● Nó tạo ra bề mặt hoàn thiện tốt hơn nhiều trên các thành phần cong

● Quá trình này chứng minh nhanh hơn đối với các mặt hàng tròn có tốc độ quay vòng cao trong sản xuất hàng loạt

Tiện CNC là quy trình bạn cần đến khi cần các thành phần quay và tính đối xứng.

3. Khoan CNC

Chức năng khoan là một chức năng quan trọng. Được tự động hóa thông qua CNC, chức năng này cho phép bạn tạo các lỗ khe chính xác, kín khí. Độ chính xác ở mức không thể thách thức được bằng nỗ lực của con người. Hãy tưởng tượng đến việc tạo ra thứ gì đó chi tiết như bảng mạch hoặc động cơ ô tô. Những vật phẩm đó cần được khoan lỗ với độ chính xác cực cao và tốc độ nhanh.

Lợi ích của khoan CNC

● Trung bình, bạn có thể tạo ra khoảng 50 lỗ một phút bằng cách sử dụng máy khoan CNC. Điều đó không liên quan đến vật liệu đang được gia công

● Bạn có thể làm việc với những thiết kế phức tạp.

● Cho phép tự động hóa chức năng khoan mà nếu không có chức năng này, có thể mất hàng giờ để hoàn thành.

Nếu bạn đang làm việc với thứ gì đó cần khoan nhiều lỗ chính xác liên tiếp thì khoan CNC chính là giải pháp dành cho bạn.

4. Mài CNC

Phương pháp CNC lý tưởng để có lớp hoàn thiện hoàn hảo là mài CNC. Đôi khi lớp hoàn thiện trên các bộ phận bạn đặt hàng phải mịn như gương. Một bộ phận có thể yêu cầu nhiều kết cấu khác nhau ở các mặt khác nhau.

Bánh mài được sử dụng trong quá trình mài máy. Đây là quá trình cho phép hoàn thiện cụ thể trên các bề mặt gia công. Quá trình này thậm chí có thể được sử dụng để mài sắc và làm cùn các vật thể.

Lợi ích của mài CNC

● Có thể áp dụng cho các vật dụng lớn như cánh quạt máy bay cho đến các dụng cụ nhỏ như dao phẫu thuật.

● Quá trình này có thể được sử dụng để loại bỏ các khuyết điểm nhỏ.

● Hoàn hảo cho việc duy trì các tiêu chuẩn của ngành.

● Mài CNC cũng có thể được sử dụng để giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động.

Bạn sẽ sử dụng công nghệ mài CNC khi bề mặt của sản phẩm bạn cần phải có chất lượng hoàn thiện cao nhất.

5. Quy trình CNC kết hợp

Bạn có thể đã nghĩ đến việc kết hợp các quy trình CNC khác nhau. Đây là thông lệ chung trong mọi ngành công nghiệp. Một thành phần hoặc công cụ có thể cần phải được phay và khoan, hoặc mài và tiện. Vì lý do này, việc kết hợp các phương pháp khác nhau trong quy trình gia công CNC không phải là điều hiếm gặp.

Đây là một số liệu thống kê đáng tin cậy. Hơn 67% nhà sản xuất kết hợp 2 hoặc nhiều quy trình CNC. Theo báo cáo IMIS được công bố vào năm 2024.

🔴 Nhược điểm của gia công CNC

Những ưu điểm của gia công CNC thì không cần phải nói, nhưng bạn không thể làm ngơ trước những nhược điểm của nó. Dưới đây STYLECNC sẽ giải thích chi tiết những nhược điểm chính của nó.

1. Chi phí ban đầu cao

Máy CNC (như máy phay CNC, máy tiện CNC, máy định tuyến CNC, máy CNC 5 trục) đòi hỏi khoản đầu tư ban đầu lớn.

Chi phí thiết lập và dụng cụ: Đồ gá tùy chỉnh, dụng cụ cắt và lập trình có thể làm tăng chi phí, đặc biệt là trong trường hợp sản xuất theo lô nhỏ.

2. Yêu cầu vận hành có kỹ năng

Mặc dù CNC giúp giảm bớt lao động thủ công nhưng vẫn đòi hỏi kỹ thuật viên lành nghề (người vận hành và lập trình viên) để lập trình, thiết lập và bảo trì.

Chi phí đào tạo: Người vận hành cần được đào tạo đặc biệt trước khi có thể đảm nhiệm công việc, điều này làm tăng chi phí lao động.

3. Chất thải vật liệu

Sản xuất trừ: Gia công CNC loại bỏ vật liệu, dẫn đến nhiều chất thải hơn so với sản xuất bồi đắp (như 3D in ấn).

Chi phí vật liệu đắt tiền cao hơn: Việc lãng phí vật liệu như titan hoặc Inconel có thể gây tốn kém.

4. Giới hạn thiết kế đặc biệt

Mặc dù CNC có thể sản xuất ra các bộ phận phức tạp, nhưng một số thiết kế đặc biệt (như lưới bên trong, vát cạnh) rất khó thực hiện nếu không có máy CNC đa trục.

Hình dạng phức tạp đắt hơn: Gia công CNC 5 trục có thể giảm thiểu hạn chế, nhưng cũng sẽ làm tăng chi phí đầu tư.

5. Giới hạn gia công chi tiết lớn

Kích thước hạn chế của bàn gia công CNC khiến họ không thể tham gia vào một số dự án lớn, đòi hỏi phải có phương pháp gia công thay thế.

6. Bảo trì và thời gian ngừng hoạt động

Máy công cụ CNC cần được bảo trì thường xuyên bao gồm bôi trơn, hiệu chuẩn và thay thế các bộ phận (ví dụ trục chính, vít me bi).

Sự cố ngừng hoạt động có thể khiến dây chuyền sản xuất bị gián đoạn hoặc dừng lại.

7. Sản xuất hàng loạt chậm

Khi nói đến các lô hàng rất lớn (ví dụ hàng triệu bộ phận), các quy trình như ép phun, dập hoặc đúc khuôn sẽ tiết kiệm chi phí hơn.

8. Giới hạn hoàn thiện bề mặt

Để đạt được bề mặt cực kỳ mịn thường đòi hỏi các thao tác phụ bổ sung như đánh bóng và mài.

Kết luận

Ưu điểm của gia công CNC khiến nó trở nên không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp hiện đại, nhưng chi phí ban đầu cao khiến các chủ doanh nghiệp nhỏ nản lòng, và lập trình CNC đòi hỏi kinh nghiệm, khiến người mới bắt đầu thiếu tự tin. Tóm lại, gia công CNC có ưu và nhược điểm. Cho dù là người mới bắt đầu hay chuyên nghiệp, mọi người đều sẽ phát huy thế mạnh của mình và tránh điểm yếu để có được thứ mình cần.

Đánh giá cuối cùng về gia công CNC

Bạn đã khám phá thành công toàn bộ tiềm năng của gia công CNC. Từ độ chính xác và tốc độ, đến 5 quy trình chính, bạn đã nắm bắt được tất cả. Bạn cũng có thể thấy lý do tại sao nó là xương sống của sản xuất hiện đại.

Với tất cả những điều này, sẽ thật tuyệt nếu có một đối tác gia công CNC đáng tin cậy bên cạnh bạn.

Tận dụng gia công CNC cho doanh nghiệp của bạn

Bạn được trang bị đầy đủ để thấy cách gia công CNC mang lại độ chính xác, tốc độ và khả năng mở rộng. Tất cả những gì bạn phải làm bây giờ là hành động. Gia công CNC mang lại cho bạn lợi thế cạnh tranh và tại STYLECNC, chúng tôi chuyên cung cấp dịch vụ gia công CNC phù hợp với nhu cầu chính xác của bạn.

Nếu bạn thực sự cần hiểu về gia công CNC, bạn đã tìm thấy đối tác và hướng dẫn của mình. Hãy thoải mái liên hệ.