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

Sơ đồ cấu tạo máy CNC tổng thể

Máy CNC là hệ thống gia công hiện đại kết hợp giữa cơ khí chính xác và điều khiển tự động hóa. Máy này có thể thực hiện nhiều thao tác như phay, cắt, khoan, tiện… trên các vật liệu kim loại với độ chính xác cao và tốc độ vượt trội, giúp tự động hóa sản xuất, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm cho doanh nghiệp. Để hiểu rõ cách máy vận hành, việc nắm được sơ đồ cấu tạo CNC tổng thể là bước đầu quan trọng, giúp bạn hình dung rõ ràng từng bộ phận và nguyên lý hoạt động của thiết bị.

Ảnh sơ đồ cấu tạo máy phay CNC

Ảnh sơ đồ cấu tạo máy tiện CNC

Phân tích chi tiết cấu tạo máy CNC qua 2 hệ thống chính

Cấu tạo máy CNC là sự kết hợp giữa hai bộ phận chính, 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: hệ thống cơ khí - đảm nhiệm các chuyển động vật lý như trục, bàn máy, trục chính; và hệ thống điều khiển - truyền động - đóng vai trò “bộ não”, xử lý lệnh và điều phối toàn bộ hoạt động. Chính sự phối hợp chặt chẽ giữa hai phần này giúp máy CNC linh hoạt, đáp ứng tốt các yêu cầu gia công hiện đại.

Hệ thống cơ khí (phần chấp hành)

Đây là phần trực tiếp thực hiện việc gia công, quyết định độ cứng vững và độ chính xác của máy.

Thân máy, đế máy

- Chức năng: Là bộ khung xương, nền tảng của máy, đảm bảo độ cứng vững, chống rung động.

- Vật liệu phổ biến: Gang đúc: hấp thụ rung tốt, ổn định, thép hàn: linh hoạt, chi phí thấp hơn.

Ảnh thân máy CNC

Bàn máy

- Chức năng: Nơi gá đặt, cố định phôi gia công.

- Các loại: Bàn máy chữ T, bàn máy hút chân không

Trục chính

- Chức năng: "Trái tim" của máy, trực tiếp lắp dao cụ và quay để cắt vật liệu.

- Phân loại & So sánh:

+ Truyền động:

• Dây đai: Giá thành rẻ, cấu tạo đơn giản nhưng bị giới hạn ở dải tốc độ nhất định, tổn thất công suất, momen xoắn không cao, độ chính xác bị ảnh hưởng nếu dây đai mòn hoặc chùng.
• Truyền động trực tiếp: Tốc độ cao, truyền động chính xác, momen xoắn lớn, phản ứng nhanh, giảm sai số do không qua trung gian nhưng giá thành đầu tư cao
• Tích hợp động cơ: Thu gọn không gian, giảm rung và tăng hiệu suất tổng thể, kiểm soát nhiệt tốt, tối ưu hóa cho các máy CNC cao cấp nhưng chi phí đầu tư lớn nhất, cấu tạo phức tạp, bảo trì/phục hồi sẽ chuyên sâu hơn.

+ Loại côn:

• BT: Dạng côn hai mặt bích đối xứng, phổ biến nhất trên nhiều dòng máy phay CNC tại Việt Nam và châu Á. Ưu điểm nằm ở thiết kế đơn giản, dễ dàng thay dao, giá thành hợp lý, phù hợp sản xuất phổ thông.
• SK: Dạng côn chuẩn châu Âu (DIN69871/ISO) với độ cứng vững cao, khả năng làm việc ở tốc độ lớn, chịu nhiệt tốt. Thường dùng trên các máy CNC tiêu chuẩn châu Âu hoặc các máy yêu cầu độ chính xác và tuổi thọ cao.
• HSK: Loại côn ngắn, đầu giữ dao ngắn, truyền lực đồng thời qua cả bề mặt trong và ngoài. Tăng độ cứng, chính xác vị trí và khả năng đổi dao siêu nhanh. Được sử dụng nhiều trên máy phay CNC tốc độ cao, máy chế tạo khuôn mẫu siêu chính xác và máy gia công tốc độ lớn.
• CAT:Chuẩn côn phổ biến tại Mỹ (ANSI), chịu tải lớn, phù hợp với máy công suất lớn, gia công phôi kích thước lớn và vật liệu khó gia công.

Ảnh trục chính máy CNC

Hệ thống truyền động

- Chức năng: Biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của các trục X, Y, Z.

- Các thành phần: Vít me bi, thanh răng - bánh răng, ray trượt vuông.

Ảnh hệ thống truyền động máy CNC

Hệ thống thay dao tự động

- Chức năng: Tự động thay đổi dao cụ theo lập trình, tăng năng suất.

- Các loại phổ biến: Dạng đĩa/mâm xoay, dạng tay gắp/xích.

Hệ thống điện & Điều khiển

Đây là phần điều khiển mọi hoạt động của máy theo chương trình đã lập trình.

Bộ điều khiển CNC

- Chức năng: "Bộ não" trung tâm, đọc mã G-code/M-code và ra lệnh cho các bộ phận khác.

- Các hệ điều hành phổ biến: Fanuc, Siemens, Mitsubishi, Heidenhain, Mach3... Nêu đặc điểm nổi bật và phân khúc của từng hãng.

Ảnh hệ thống điều khiển máy CNC

Động cơ truyền động các trục

- Chức năng: Tạo ra chuyển động cho các trục X, Y, Z.

- Phân loại & So sánh chi tiết:

+ Động cơ bước: Ưu điểm: giá rẻ, điều khiển đơn giản/ Nhược điểm: có thể mất bước, momen giảm ở tốc độ cao. Dùng cho máy hobby, máy nhỏ.

+ Động cơ servo: Ưu điểm: chính xác tuyệt đối nhờ có encoder, tốc độ và momen cao/ Nhược điểm: đắt tiền, điều khiển phức tạp. Dùng cho máy công nghiệp.

Bộ khuếch đại, trình điều khiển

- Chức năng: Tiếp nhận tín hiệu từ bộ điều khiển CNC và khuếch đại thành dòng điện đủ lớn để điều khiển động cơ.

Hệ thống làm mát

- Chức năng: Giải nhiệt cho trục chính và dung dịch tưới nguội cho vùng gia công.

- Các loại: Làm mát bằng gió, bằng dung dịch tưới nguội, làm mát trục chính bằng dầu/nước.

Ảnh hệ thống làm mát máy CNC

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.

>>> Xem thêm: Động Cơ – Driver – Mạch Máy CNC

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.