Cấu tạo máy CNC là gì? Tìm hiểu từ A-Z cho người mới

Máy CNC được ví như “bộ não” của sản xuất hiện đại nhờ khả năng điều khiển tự động, chính xác và linh hoạt trong gia công cơ khí. Hiểu rõ cấu tạo máy CNC là yếu tố then chốt giúp bạn lựa chọn thiết bị phù hợp, vận hành tối ưu và bảo trì hiệu quả, từ đó nâng cao chất lượng sản xuất và tiết kiệm chi phí. Bài viết dưới đây cam kết mang đến cho bạn một cái nhìn toàn diện về cấu tạo máy CNC!

Ảnh cấu tạo máy CNC là gì? Tìm hiểu từ A-Z cho người mới

Tổng quan về máy CNC

Máy CNC là thiết bị gia công tự động được điều khiển thông qua máy tính, chuyên dùng để phay, tiện, cắt hoặc khoan các vật liệu kim loại và phi kim với độ chính xác cao và hiệu suất vượt trội. Thuông thường, độ dung sai máy CNC ~±0.001 mm so với máy truyền thống ±0.05 mm. 

Các loại máy CNC phổ biến hiện nay có khả năng tự động hóa cao, mang lại năng suất sản xuất lớn, hạn chế sai sót do con người, đồng thời giúp gia công các chi tiết phức tạp với độ hoàn thiện tốt hơn so với phương pháp truyền thống. Nhờ ứng dụng công nghệ CNC, doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí nhân công, rút ngắn thời gian sản xuất và duy trì chất lượng sản phẩm đồng đều. Ngoài ra, máy CNC còn có tính linh hoạt khi dễ dàng thay đổi chương trình để gia công các sản phẩm khác nhau mà không cần điều chỉnh cơ học nhiều.

Cấu tạo chi tiết từng bộ phận máy CNC

Cấu tạo máy CNC là sự kết hợp giữa các bộ phận tạo nên nền tảng vận hành ổn định và chính xác cho thiết bị. Dù được sản xuất theo tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau bởi nhiều quốc gia, một máy CNC điển hình luôn bao gồm:

1. Thân máy, đế máy

Thân máy của máy CNC là nền tảng cấu trúc chính, đóng vai trò là khung sườn vững chắc để lắp đặt và hỗ trợ tất cả các bộ phận khác như trục chính, bàn làm việc và hệ thống dẫn hướng. Được chế tạo từ các vật liệu có độ cứng cao như gang đúc hoặc bê tông polymer, thân máy có chức năng giảm thiểu rung động phát sinh trong quá trình gia công, đảm bảo độ chính xác hình học và chất lượng bề mặt sản phẩm.

Đế máy là bộ phận nằm dưới cùng, chịu toàn bộ trọng lượng của thân máy và các thành phần trên, có nhiệm vụ giúp máy đứng vững và cân bằng trên nền xưởng. Ngoài chức năng đỡ, nhiều đế máy còn được thiết kế rỗng bên trong để chứa các thùng dung dịch làm mát, hệ thống bơm dầu hoặc các linh kiện phụ trợ khác, tối ưu hóa không gian và bảo vệ các bộ phận này khỏi môi trường làm việc. 

Ảnh thân máy và chân máy CNC

2. Bàn máy

Bàn máy là bề mặt làm việc chính của máy CNC, nơi phôi được gá đặt và cố định trong suốt quá trình gia công. Chức năng chính của nó là di chuyển phôi theo các trục tọa độ, điển hình là trục X (di chuyển sang trái, phải) và trục Y (di chuyển lên, xuống), để lưỡi cắt có thể tiếp cận và tạo hình chi tiết.

Có hai loại bàn máy phổ biến. Loại thứ nhất là bàn máy chữ T, với các rãnh hình chữ T giúp việc kẹp phôi bằng bu lông trở nên linh hoạt và dễ dàng. Loại bàn này rất đa năng và được sử dụng rộng rãi trên các máy tiện, máy phay và máy khoan CNC. Loại thứ hai là bàn máy hút chân không, sử dụng lực hút để giữ chặt phôi. Loại này đặc biệt hiệu quả trong sản xuất hàng loạt, vì nó giúp giảm đáng kể thời gian gá đặt, từ đó tăng năng suất.

Ảnh bàn máy CNC

3. Trục chính, giá đỡ dao

Trục chính là trái tim của máy CNC, đóng vai trò cốt lõi trong việc giữ và quay dao cắt hoặc phôi, thực hiện các chuyển động được lập trình để gia công vật liệu. Có nhiều loại trục chính phổ biến, mỗi loại phù hợp với những ứng dụng khác nhau.

• Một loại là truyền động đai (Belt), sử dụng dây đai để nối động cơ với trục chính. Ưu điểm của loại này là chi phí thấp, dễ bảo trì và vận hành êm ái, nhưng hiệu suất có thể giảm nếu dây đai bị mòn hoặc trượt.
• Một loại khác là truyền động trực tiếp (Direct), với động cơ gắn thẳng vào trục chính, giúp truyền động chính xác, đạt tốc độ cao và phản hồi nhanh mà không bị tổn thất năng lượng.
• Đối với các công việc đòi hỏi mô-men xoắn lớn, hộp số (Gear Box) là lựa chọn lý tưởng. Hệ thống này sử dụng bánh răng để thay đổi tốc độ và mô-men xoắn linh hoạt, rất phù hợp cho các công việc gia công nặng hoặc tốc độ thấp.
• Cuối cùng là truyền động tích hợp (Built-in), nơi động cơ điện được lắp trực tiếp bên trong trục chính. Loại này cho phép tăng tốc cực nhanh, đạt độ chính xác và hiệu suất tối ưu với độ rung lắc cực nhỏ. Đây là loại trục chính thường được sử dụng trên các máy CNC cao cấp để gia công các chi tiết tinh xảo.

Giá đỡ dao là một bộ phận cơ khí được sử dụng để gá chặt dao cắt vào trục chính (spindle) của máy CNC. Đây là cầu nối quan trọng truyền lực quay và mô-men xoắn từ trục chính đến dao cắt. Một giá đỡ dao chất lượng cao phải đảm bảo độ cứng vững, cân bằng động tốt để tránh rung động ở tốc độ quay cao, và có khả năng kẹp dao chính xác. Có nhiều loại giá đỡ dao khác nhau, mỗi loại được thiết kế để phù hợp với một loại dao hoặc ứng dụng cụ thể. Ví dụ, một số giá đỡ dao được thiết kế cho các dao phay cuối, trong khi những loại khác lại phù hợp cho các dao khoan hoặc dao doa.

Ảnh trục chính máy CNC

4. Băng dẫn hướng

Băng dẫn hướng là hệ thống ray trượt và con trượt giúp định vị, dẫn hướng cho các bộ phận chuyển động của máy. Băng dẫn hướng thường được bố trí theo phương trục X, trục Y, đảm bảo bàn máy di chuyển chính xác, mượt mà và ổn định. Ngoài ra, các cơ cấu chuyển động của trục chính thường di chuyển lên xuống theo trục Z cũng phải dựa vào loại băng dẫn hướng phù hợp để duy trì độ thẳng, khả năng chịu tải và hạn chế rung lắc trong quá trình gia công. Nguyên tắc chuyển động của băng dẫn hướng được dựa trên nguyên lý chuyển động tịnh tiến giữa ray trượt và con trượt.

Ảnh băng dẫn hướng máy CNC

5. Vitme đai ốc bi/ ray dẫn hướng

Vít me đai ốc bi là cơ cấu cơ khí dùng để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến với độ chính xác cao. Nó bao gồm một trục vít có ren xoắn và một đai ốc bi bên trong chứa các viên bi thép. Khi trục vít quay, các viên bi sẽ lăn trong rãnh ren, đẩy đai ốc di chuyển dọc theo trục.

Ray dẫn hướng, còn gọi là thanh trượt tuyến tính, là bộ phận dùng để dẫn hướng và hỗ trợ các chuyển động thẳng của các trục trên máy CNC. Nó bao gồm một thanh ray (ray dẫn) và một hoặc nhiều con trượt (bạc trượt) chạy trên thanh ray đó. Các con lăn hoặc bi thép bên trong con trượt giúp giảm ma sát và đảm bảo chuyển động êm ái.

Ảnh vitme đai ốc bi

6. Ổ tích dụng cụ - Bộ thay dao tự động (ATC)

Ổ tích dụng cụ là một kho chứa các dao cắt đã được lắp sẵn. Nó có thể có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, tùy thuộc vào số lượng dao mà máy cần sử dụng. Phổ biến nhất là loại hình tròn (giống một cái đĩa quay), hoặc hình xích (giống băng chuyền). Các dao cắt được gắn vào các vị trí được đánh số cụ thể trên ổ tích.

Bộ thay dao tự động là một cơ cấu robot hoạt động cùng với ổ tích dụng cụ. Khi máy nhận được lệnh thay dao từ chương trình CNC, cánh tay của ATC sẽ di chuyển đến ổ tích, lấy dao mới, sau đó tháo dao cũ trên trục chính và lắp dao mới vào vị trí đó.

Ảnh ổ tích dụng cụ máy CNC

7. Bộ điều khiển CNC (MCU)

Bộ điều khiển CNC (hay còn gọi là MCU) là "bộ não" của máy, chịu trách nhiệm tiếp nhận và xử lý toàn bộ các lệnh lập trình từ G-code. Sau khi giải mã, nó sẽ gửi chỉ dẫn chính xác đến các bộ phận khác như động cơ, trục vít me bi, và hệ thống thay dao tự động. Ngoài ra, bộ điều khiển còn thực hiện nhiều chức năng quan trọng khác như giám sát và lưu trữ vị trí, vận tốc của các trục, đồng thời thực hiện các phép tính nội suy phức tạp (đường thẳng, cung tròn) để tạo ra những chuyển động phối hợp chính xác. Nó còn có khả năng nhận diện và xử lý các lệnh phụ trợ như điều khiển bật/tắt động cơ, hệ thống làm mát và các tác vụ tự động hóa khác. Nhờ có MCU, các thao tác của máy CNC được thực hiện một cách đồng bộ, chính xác và tự động hóa tối đa, giúp máy hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

Ảnh hệ thống điều khiển máy CNC

8. Bộ dẫn động

Bộ dẫn động là một hệ thống phức hợp đóng vai trò là "bộ não" điều khiển toàn bộ hoạt động của máy CNC. Nó là sự kết hợp của nhiều thành phần như động cơ, cảm biến phản hồi, bộ điều khiển, bộ khuếch đại và hệ thống truyền động. Chức năng chính của bộ dẫn động là xử lý và thực thi các lệnh từ chương trình CNC. Cụ thể, nó tiếp nhận dữ liệu đầu vào từ các lệnh lập trình hoặc tín hiệu từ người vận hành, sau đó xử lý dữ liệu theo chương trình đã được cài đặt. Tiếp theo, bộ dẫn động sẽ gửi tín hiệu đầu ra điều khiển tới các bộ phận truyền động và thiết bị thực thi (như trục chính, bàn máy) để chúng di chuyển một cách chính xác. Cuối cùng, nó thực hiện chức năng ghép nối, kết nối và giao tiếp với các thành phần phần cứng khác của máy, đảm bảo mọi hoạt động diễn ra đồng bộ và hiệu quả.

9. Hệ thống làm mát/ bôi trơn

Hệ thống làm mát có chức năng chính là hạ nhiệt cho dao cắt và phôi trong quá trình gia công. Khi dao cắt tiếp xúc với phôi, ma sát sinh ra một lượng nhiệt lớn, có thể làm biến dạng phôi, làm giảm tuổi thọ của dao, và thậm chí gây hỏng hóc. Hệ thống này bao gồm một bể chứa dung dịch làm mát (thường là hỗn hợp nước và dầu), một bơm, các vòi phun và hệ thống lọc. Dung dịch làm mát được bơm qua các vòi phun trực tiếp vào khu vực cắt, giúp: hạ nhiệt, bôi trơn, rửa phoi

Hệ thống bôi trơn có thể là hệ thống thủ công (bơm dầu bằng tay) hoặc tự động (bơm dầu định kỳ theo lập trình). Bôi trơn tự động giúp đảm bảo tất cả các điểm cần bôi trơn luôn được cung cấp đủ lượng dầu cần thiết, giúp máy hoạt động ổn định và bền bỉ hơn.

Ảnh hệ thống làm mát máy CNC

10. Đồ gá (fixture)

Đồ gá còn gọi là "jig hoặc fixture" là một công cụ hỗ trợ không thể thiếu trên máy CNC, có chức năng chính là cố định và định vị phôi gia công một cách chắc chắn và chính xác. Bằng cách giữ phôi ở một vị trí cố định, đồ gá đảm bảo rằng mọi chuyển động của dao cắt đều tạo ra chi tiết đúng theo bản vẽ kỹ thuật. Sử dụng đồ gá giúp giảm thiểu thời gian gá đặt phôi, nâng cao độ chính xác lặp lại của sản phẩm khi gia công hàng loạt và tăng độ cứng vững của hệ thống. Đồ gá có thể được thiết kế đơn giản như một bộ kẹp cơ khí hoặc phức tạp hơn với các hệ thống thủy lực, khí nén để gá đặt phôi tự động.

11. Bảng điều khiển (phần mềm, G-code xử lý)

Bảng điều khiển là giao diện chính giúp người vận hành tương tác với máy CNC. Đây là nơi người dùng có thể nhập lệnh, theo dõi quá trình gia công và điều chỉnh các thông số. Bảng điều khiển thường bao gồm một màn hình hiển thị, bàn phím số và các nút chức năng. Thông qua bảng điều khiển, người vận hành có thể tải chương trình gia công, thiết lập các điểm gốc tọa độ, điều chỉnh tốc độ trục chính, tốc độ tiến dao, và thực hiện các thao tác thủ công khác.

12. Hệ thống truyền động (servo, động cơ, encoder)

Hệ thống truyền động của máy CNC là một hệ thống hồi tiếp vòng kín, có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu điều khiển thành chuyển động cơ học chính xác. Nó bao gồm ba thành phần chính hoạt động đồng bộ: động cơ servo, encoder và bộ điều khiển.

• Động cơ servo là động cơ điện được thiết kế đặc biệt để điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn một cách chính xác. Không giống như các động cơ thông thường chỉ quay liên tục, động cơ servo có thể dừng lại ở một vị trí cụ thể và duy trì vị trí đó một cách ổn định ngay cả khi có tải. Nó là "cơ bắp" của hệ thống truyền động, cung cấp lực cần thiết để di chuyển các trục của máy CNC (như bàn máy, đầu dao) theo đúng lệnh lập trình. Động cơ servo có tốc độ đáp ứng rất nhanh, ít rung động và có khả năng hoạt động ở tốc độ cao mà vẫn duy trì độ chính xác.
• Encoder là một cảm biến phản hồi, thường được gắn ở phía sau của động cơ servo. Chức năng chính của nó là theo dõi và đo lường chính xác vị trí, tốc độ quay của động cơ và chuyển đổi thông tin đó thành tín hiệu điện tử. Khi động cơ quay, encoder sẽ tạo ra các xung tín hiệu tương ứng với mỗi góc quay. Tín hiệu này sau đó được gửi về bộ điều khiển.
• Bộ điều khiển, hay còn gọi là servo drive, là "bộ não" của hệ thống truyền động servo. Nó nhận lệnh từ bộ điều khiển trung tâm (MCU) của máy CNC và sau đó gởi lệnh đến động cơ servo, nhận phản hồi từ encoder, so sánh và điều chỉnh.

Bảng so sánh cấu tạo giữa các loại máy CNC phổ biến

Bảng so sánh cấu tạo giữa các loại máy CNC phổ biến dưới đây sẽ giúp bạn hình dung rõ nét sự khác biệt giữa các dòng máy phay CNC, máy tiện CNC và máy CNC Router. Nhờ việc so sánh các thành phần cấu tạo quan trọng, bạn sẽ dễ dàng lựa chọn dòng máy phù hợp với quy trình sản xuất, mức đầu tư và chất lượng gia công mong muốn.

Ảnh máy CNC ROUTER

Quy trình gia công cơ bản máy CNC

1. Thiết kế bản vẽ chi tiết (CAD):

• Kỹ sư thiết kế sử dụng phần mềm CAD (ví dụ: SolidWorks, AutoCAD, Fusion 360) để tạo mô hình 2D hoặc 3D, xác định kích thước, dung sai và vật liệu của sản phẩm.

Ảnh thiết kế bản vẽ chi tiết máy CNC

2. Chuyển đổi dữ liệu thiết kế sang chương trình CNC (CAM & lập trình):

• Dữ liệu từ CAD được chuyển sang phần mềm CAM để tạo đường chạy dao và xuất ra mã G-code hoặc mã NC phù hợp với từng loại máy CNC.
• Người lập trình lựa chọn dao cụ, set chế độ cắt (tốc độ trục chính, lượng chạy dao) và lên quy trình công nghệ hợp lý cho từng nguyên công.

3. Chuẩn bị vật liệu phôi và đồ gá:

• Chọn vật liệu và xác định kích thước phôi phù hợp với yêu cầu gia công.
• Gá phôi lên bàn máy bằng đồ gá chuyên dụng (ê tô, mâm cặp, bàn hút, v.v.) để đảm bảo cố định, đúng vị trí.

4. Lắp đặt và hiệu chỉnh dao cụ:

• Gắn dao cắt lên trục chính, kiểm tra chiều dài, loại dao, thực hiện “set dao” và nhập thông số bù dao vào máy, đảm bảo kích thước gia công chính xác.

5. Nhập chương trình và thiết lập máy:

• Tải và kiểm tra chương trình G-code vào máy CNC, cài đặt các gốc tọa độ chuẩn G54, G55 hoặc được chỉ định trên phôi.

6. Vận hành chạy máy CNC:

• Khởi động máy và giám sát quá trình gia công. Máy CNC sẽ thực hiện tự động các thao tác cắt gọt theo chương trình đã lập trình. Người vận hành kiểm tra liên tục để phòng ngừa sự cố hoặc sai lệch thông số.

Ảnh vận hành chạy máy CNC

7. Kiểm tra, hoàn thiện sản phẩm:

• Sau khi gia công xong, lấy phôi ra, đo kiểm lại kích thước, độ nhám, chất lượng bề mặt. Nếu đạt tiêu chuẩn, tiến hành làm sạch, hoàn thiện sản phẩm; nếu không đạt thì xác định lỗi, điều chỉnh quy trình hoặc chương trình gia công rồi chạy lại.

Việc nắm vững cấu tạo máy CNC không chỉ giúp bạn hiểu rõ nguyên lý vận hành, mà còn là nền tảng để lựa chọn, sử dụng và bảo trì thiết bị hiệu quả trong môi trường sản xuất hiện đại. Từ hệ thống cơ khí đến hệ thống điều khiển, mỗi bộ phận đều giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác, năng suất và độ bền của máy. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp tư vấn, thiết bị hoặc dịch vụ liên quan đến máy CNC, đừng ngần ngại liên hệ Kỷ Nguyên Máy – đơn vị uy tín chuyên cung cấp thiết bị và giải pháp kỹ thuật cơ khí. Hotline hỗ trợ: 077.209.8686.

>> Có thể bạn quan tâm:

• Top 10 Các Loại Máy CNC Gỗ Được Ưa Chuộng Nhất Hiện Nay
• Các Loại Máy Phay Fanuc CNC Phổ Biến Nhất Hiện Nay
• Tìm Hiểu Cấu Tạo Máy Cắt Plasma CNC Dành Cho Người Mới
• Cấu Tạo Máy CNC 3 Trục - Bí Quyết Nâng Cao Năng Lực Sản Xuất
• Khám Phá Cấu Tạo Máy Phay CNC Và Chức Năng Từng Bộ Phận
• Cấu Tạo Trục Chính Máy Phay CNC: Phân Tích Chuyên Sâu A-Z
• Máy Tiện Vạn Năng Là gì? Nguyên Lý Và Cấu Tạo Máy Tiện Vạn Năng
• Phân Tích Cấu Tạo Trục Chính Máy Tiện CNC Và Vai Trò Từng Bộ Phận
• Máy Tiện Kim Loại Là Gì? Top 5 Máy Tiện Kim Loại Mini Phổ Biến Hiện Nay
• Phân Loại Máy Tiện Cơ Khí: Tất Cả Những Gì Bạn Cần Biết Từ A-Z
• Máy Tiện Chép Hình Là Gì? Toàn Tập Về Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Ứng Dụng
• Máy Tiện Đứng CNC Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Chi Tiết