CNC là viết tắt của “Computerized Numerical Control” (điều khiển số hóa bằng máy tính).
Đây là công nghệ điều khiển tự động các máy công cụ (cắt, phay, tiện, mài, khoan …) dựa theo các lệnh số hóa, thường viết bằng G-code hoặc các mã điều khiển khác.
Qua phần mềm CAD/CAM, bản vẽ kỹ thuật (2D, 3D) được chuyển đổi thành các lệnh điều khiển cho máy CNC thực thi.
"Máy cắt CNC" là một dạng máy CNC chuyên dùng để cắt – khắc – phân chia vật liệu theo thiết kế, thay vì chỉ gia công bề mặt hay lập lại hình dáng.
Máy cắt CNC có thể dùng dao cắt cơ khí, tia laser, tia plasma, tia nước áp lực cao (waterjet), hoặc laser sợi (fiber laser) để thực hiện đường cắt.
Nó thường được sử dụng để cắt tấm kim loại, gỗ, nhựa, composite, đá, thủy tinh v.v.
Ví dụ: Máy cắt laser CNC dùng chùm tia laser tập trung cắt vật liệu mỏng hoặc tấm kim loại; máy cắt plasma CNC dùng tia plasma để cắt kim loại dày hơn; máy cắt tia nước CNC dùng nước áp lực cao (có thể kết hợp với chất mài mòn) để cắt vật liệu cứng mà không gây nhiệt độ cao.
Một máy cắt CNC thông thường gồm các thành phần chính sau đây:
Bộ điều khiển (Controller / CNC controller)
Nhận dữ liệu G-code từ máy tính hoặc bộ nhớ lưu trữ.
Phân tích và sinh tín hiệu điều khiển cho các trục, động cơ, dao cắt.
Quản lý tốc độ, gia tốc, vận tốc trục, bảo vệ va chạm (collision detection) v.v.
Bộ truyền động (Drive / Motion system)
Động cơ servo hoặc stepper (bước) để điều khiển chuyển động các trục (X, Y, Z, đôi khi A, B, C nếu có trục xoay).
Hệ dẫn hướng (ray trượt, thanh trượt, trục vít me, bulong bi, thanh trượt tuyến tính) để dẫn hướng chuyển động chính xác.
Cơ cấu truyền động, bánh răng, hộp giảm tốc, khớp nối.
Trục chính / đầu cắt (Spindle / Cutting head / Tool head)
Là bộ phận mang dao cắt, tia laser, vòi tia plasma, đầu cắt tia nước, hoặc dao cơ khí.
Có khả năng quay (với máy dao quay) hoặc phát ra tia năng lượng (laser, plasma).
Có kiểm soát tốc độ quay, lực cắt, và đôi khi kiểm soát chiều cao (Z) tương ứng với đổi độ dày vật liệu.
Bàn máy / bàn làm việc (Worktable / Bed)
Là bề mặt giữ hoặc kẹp vật liệu cần cắt.
Có thể có hệ thống hút chân không, kẹp cơ khí, kẹp thủy lực hoặc bảng lưới để đỡ vật liệu.
Trong máy cắt plasma hoặc tia nước có thể có bồn nước, máng thu nước hoặc bụi/vật liệu cắt rơi.
Bộ nguồn & hệ thống phụ trợ
Nguồn điện, biến tần, nguồn laser, máy nén khí (nếu cần), máy bơm (nếu dùng tia nước).
Hệ thống làm mát (cooling) cho đầu cắt, vật liệu nóng.
Hệ thống hút bụi / hút khói nếu cắt laser hoặc plasma.
Hệ thống bảo vệ, cảm biến va chạm, cảm biến chiều cao đầu cắt (height sensor).
Máy tính / phần mềm CAM-CAD
Máy tính lập bản vẽ, gia công bằng phần mềm CAD, chuyển sang CAM để sinh G-code.
Kết nối với bộ điều khiển CNC thông qua cổng USB, cổng mạng, thẻ nhớ, hoặc qua giao diện truyền dữ liệu.
Quy trình hoạt động cơ bản của máy cắt CNC như sau:
Lập chương trình / thiết kế
Người kỹ thuật tạo bản vẽ chi tiết cần cắt bằng phần mềm CAD (AutoCAD, SolidWorks, CorelDRAW, v.v.).
Dùng phần mềm CAM (như Fusion 360, Mastercam, LANTEK, SigmaNest…) để sinh đường chạy dao (toolpath) và xuất G-code hoặc mã NC tương thích với bộ điều khiển máy.
Truyền chương trình và hiệu chỉnh
G-code được truyền vào bộ điều khiển CNC.
Kiểm tra mô phỏng trước khi chạy.
Hiệu chỉnh các thông số như tốc độ cắt, tốc độ trục, bước tiến dao (feed), chiều cao đầu cắt, v.v.
Khởi động máy và chuẩn bị vật liệu
Kẹp vật liệu lên bàn máy.
Căn chỉnh vị trí gốc (zero point) — thường là điểm gốc X0/Y0/Z0.
Thiết lập điểm bắt đầu cắt (đầu cắt di chuyển đến vị trí gốc).
Hoạt động cắt
Bộ điều khiển gửi tín hiệu đến động cơ các trục để di chuyển đầu cắt theo đường chạy dao.
Đầu cắt (laser, dao, plasma, tia nước) thực hiện thao tác cắt vật liệu theo đường đã lập sẵn.
Trong lúc chạy, máy có thể điều chỉnh chiều cao đầu cắt để giữ khoảng cách tối ưu hoặc để bù biến dạng vật liệu.
Khi kết thúc đường cắt, đầu cắt trở về hoặc chuyển sang vị trí tiếp theo.
Hoàn thiện & kiểm tra
Loại bỏ chi tiết đã cắt ra khỏi bàn máy.
Làm sạch mép cắt nếu cần (mài, sơn, phủ, xử lý bavia).
Kiểm tra kích thước, độ thẳng, độ bóng, độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật.
Nguyên lý điều khiển số, chuyển bản vẽ sang đường chạy dao và chuyển động đồng bộ các trục đảm bảo tính lặp lại cao và độ chính xác trong từng chi tiết.
Dưới đây là các loại máy cắt CNC phổ biến, phân theo phương pháp cắt, vật liệu và mục đích ứng dụng:
Dùng dao cắt quay (mũi khoan, mũi phay) để cắt hoặc khắc vật liệu mềm như gỗ, MDF, nhựa, tấm composite, nhôm mềm.
Thường sử dụng trong ngành mộc, quảng cáo, nội thất, làm mô hình.
Máy router CNC có cấu trúc nhẹ hơn so với máy cắt kim loại, hành trình lớn, chi phí thấp.
Ưu điểm: linh hoạt, giá rẻ, dễ bảo trì; hạn chế: không phù hợp vật liệu kim loại dày, độ ổn định kém nếu hoạt động ở tốc độ cao.
Sử dụng chùm tia laser công suất cao hội tụ để nung chảy hoặc bốc hơi vùng cắt, từ đó tách vật liệu.
Có các loại laser: CO₂ laser, fiber laser, laser sợi quang, laser YAG, v.v.
Thường dùng để cắt kim loại tấm (inox, thép, nhôm), vật liệu phi kim như gỗ MDF, mica, acrylic, nhựa.
Các biến thể: laser cắt 2D, laser cắt 3D (cắt mặt nghiêng), laser ống, laser fiber tích hợp cắt & khắc.
Ưu điểm: đường cắt mảnh, chính xác, mép cắt đẹp; hạn chế: chi phí cao, vật liệu dày quá mức công suất không cắt được hoặc mép bị biến dạng do nhiệt.
Dùng tia plasma (khí ion hóa) để cắt kim loại dẫn điện như thép, inox, nhôm, đồng, v.v.
Thường dùng để cắt tấm kim loại có độ dày trung bình đến lớn, nơi laser có thể quá tốn chi phí hoặc khó thực hiện.
Máy cắt plasma CNC có thể kết hợp bàn di động, hệ truyền động CNC cho các trục X-Y.
Ưu điểm: cắt nhanh, chi phí đầu tư thấp hơn laser; hạn chế: độ mịn mép không bằng laser, vùng ảnh hưởng nhiệt lớn hơn.
Dùng nước áp lực cao (có thể pha chất mài mòn) để cắt vật liệu.
Ưu điểm: không sinh nhiệt, không biến dạng do nhiệt, có thể cắt vật liệu rất cứng như đá, thủy tinh, gốm, thép dày.
Hạn chế: tốc độ cắt chậm hơn so với laser hay plasma khi cắt vật liệu mỏng, chi phí hệ thống bơm áp lực cao và bảo trì cao hơn.
Thường dùng cho vật liệu đặc biệt hoặc nơi yêu cầu không gây ảnh hưởng nhiệt.
Dùng dây điện cực (thường là dây đồng mạ hoặc dây kim loại mảnh) mang dòng điện cao để xung điện cắt vật liệu.
Thường dùng để cắt chi tiết nhỏ, chính xác cao, vật liệu cứng, những chi tiết lõm sâu, khuôn mẫu.
Máy wire EDM là dạng máy điện cực cắt dây, không phải dao cơ học, phù hợp vật liệu rất cứng hoặc khi cần độ chính xác rất cao.
2 trục (X-Y): chỉ di chuyển trong mặt phẳng; phổ biến cho cắt tấm đơn giản như laser 2D, plasma CNC mặt phẳng.
3 trục (X-Y-Z): cho phép di chuyển đầu cắt lên – xuống (Z), áp dụng cho cắt/khắc 3D, cắt nghiêng, cắt độ dày khác nhau.
4 trục hoặc 5 trục: bổ sung trục xoay hoặc trục nghiêng để cắt vật liệu phức tạp, bề mặt cong, chi tiết 3D phức tạp.
Máy nhiều trục thường dùng trong ngành công nghiệp hàng không, ô tô, khuôn mẫu cao cấp.
Máy cắt CNC chuyên cho kim loại (laser kim loại, plasma, tia nước mài mòn).
Máy cắt CNC chuyên cho gỗ / nhựa / composite (router CNC, laser).
Máy cắt CNC đa năng (kết hợp giữa cắt và khắc, hoặc kết hợp nhiều nguồn năng lượng).
Máy cắt CNC mini / hobby dùng cho mô hình, DIY, sản xuất nhỏ (router mini, laser mini).
Máy cắt CNC không phải dành cho tất cả mọi người, mà phù hợp với các nhóm đối tượng và nhu cầu nhất định. Dưới đây là phân tích đối tượng sử dụng và lợi ích theo từng nhóm.
Xưởng gia công cơ khí / chế tạo máy
Cần cắt các tấm kim loại, vỏ máy, chi tiết khung, cấu kiện.
Cần độ chính xác cao, khả năng lặp lại, năng suất cao.
Dùng loại máy cắt plasma, laser kim loại hoặc tia nước trong các trường hợp đặc biệt.
Xưởng sản xuất nội thất, mộc, quảng cáo
Cắt gỗ MDF, ván ép, ván công nghiệp, mica, nhựa, tấm composite.
Máy router CNC, máy laser nhỏ là lựa chọn lý tưởng.
Đối tượng này cần máy có hành trình lớn, độ bền ổn định, chi phí đầu tư vừa phải.
Công ty sản xuất linh kiện chính xác / khuôn mẫu / ngành điện tử, y tế, hàng không
Yêu cầu chi tiết phức tạp, độ chính xác cao, mép cắt đẹp, vật liệu đặc biệt.
Máy laser kim loại cao cấp, máy tia nước mài mòn, máy wire EDM, máy laser 5 trục dạng chuyên dùng.
Cửa hàng quảng cáo, khắc chữ, in ấn nhỏ
Cắt mica, inox mỏng, gỗ, nhạc cụ, bảng hiệu, logo.
Máy laser CNC nhỏ, máy router nhỏ, máy cắt laser mini.
Ưu tiên chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành, kích thước bàn nhỏ gọn.
DIY / maker / studio chế tác nhỏ
Sử dụng máy CNC trong mô hình, điêu khắc nhỏ, sản phẩm thử nghiệm.
Máy CNC tầm thấp, máy laser mini, router mini, DIY kit.
Công ty gia công đặt hàng / dịch vụ gia công CNC (job shop)
Nhận đơn đặt gia công chi tiết từ khách hàng.
Cần đa dạng loại máy cắt CNC để đáp ứng nhiều vật liệu, độ dày, loại chi tiết.
Khi chọn máy cắt CNC, các đối tượng cần cân nhắc các yếu tố sau:
Vật liệu cần cắt (gỗ, nhựa, kim loại, đá, kính…)
Độ dày tối đa cần cắt — cần chọn loại máy có công suất/nguồn cắt phù hợp.
Kích thước chi tiết / hành trình máy — bàn làm việc đủ lớn để chứa chi tiết.
Độ chính xác & chất lượng mép cắt — nếu yêu cầu cao, cần máy laser cao cấp hoặc tia nước.
Chi phí đầu tư & chi phí vận hành — bao gồm nguồn cắt, điện năng, bảo trì, phụ tùng.
Khả năng mở rộng / đa năng — có thể nâng cấp thêm trục, kết hợp khắc, cắt 3D.
Nguồn hỗ trợ kỹ thuật, phụ tùng thay thế — có nhà cung cấp, bảo hành, hỗ trợ sửa chữa.
Trình độ nhân lực vận hành — máy cao cấp yêu cầu kỹ thuật cao để vận hành, bảo trì.
Ví dụ: một xưởng nhỏ gia công tủ gỗ có thể chỉ cần máy router CNC 1325 hoặc 1530 (kích thước bàn ~1,3 m × 2,5 m) là đủ, chi phí vừa phải, vận hành đơn giản. Còn với xưởng kim loại, muốn cắt inox dày 6 mm – 10 mm, nên chọn máy laser fiber hoặc máy plasma CNC có công suất tương ứng.
Độ chính xác cao & khả năng lặp lại
Có thể cắt các chi tiết giống nhau với sai số rất nhỏ.
Đảm bảo kích thước, độ thẳng mép và chất lượng cắt ổn định.
Tốc độ – năng suất cao
Hoạt động tự động, ít phải can thiệp tay người nhiều.
Giảm thời gian thao tác bằng tay, tăng hiệu quả sản xuất.
Linh hoạt – cắt hình dạng phức tạp
Có thể cắt đường cong, lỗ phức tạp, biên dạng khó bằng phương pháp truyền thống.
Thay đổi mẫu chỉ bằng việc thay đổi chương trình (G-code).
Tiết kiệm vật liệu & giảm phế liệu
Tối ưu hóa cách bố trí chi tiết (nesting) để tối ưu sử dụng tấm vật liệu.
Giảm bavia, mép cắt sai, lãng phí do sai sót.
An toàn & giảm rủi ro lao động
Nhân công ít phải tiếp xúc trực tiếp với dao cắt, plasma, tia laser.
Giảm nguy cơ tai nạn, chấn thương khi vận hành máy thủ công.
Khả năng tự động hóa & tích hợp
Dễ dàng kết nối với hệ thống tự động, robot, băng chuyền, hệ thống quản lý sản xuất.
Tích hợp với phần mềm quản lý, ERP, IoT.
Chi phí đầu tư cao
Máy CNC, đặc biệt là máy laser, tia nước hay plasma cao cấp, có giá cao.
Chi phí lắp đặt, cấu trúc khung máy, hệ dẫn hướng, nguồn cắt đều đắt đỏ.
Chi phí vận hành & bảo trì
Nguồn laser, điện năng, khí nén, bơm áp lực cao, thay phụ tùng hao mòn.
Bảo trì định kỳ, hiệu chuẩn, thay dao, bảo dưỡng hệ dẫn hướng.
Yêu cầu kỹ thuật cao người vận hành
Cần người có kiến thức CAD/CAM, lập trình G-code, hiểu nguyên lý máy, bảo trì cơ khí và điện.
Sai sót lập trình, sai gốc tọa độ có thể gây hỏng máy hoặc vật liệu.
Giới hạn vật liệu hoặc độ dày
Với laser hoặc plasma, nếu vật liệu quá dày vượt công suất máy, sẽ không cắt được hoặc chất lượng kém.
Với máy router, không thể cắt kim loại dày.
Ảnh hưởng nhiệt / biến dạng
Với laser hoặc plasma, vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) có thể làm mép cắt bị biến đổi, cháy mép.
Với vật liệu mỏng, nhiệt có thể làm cong biến dạng.
Chi phí phụ trợ & điều kiện môi trường
Hệ thống hút khói, hệ thống khí hỗ trợ, làm mát, máy nén khí, hệ thống phun nước.
Cần môi trường khô, ổn định, nền chắc, cách âm/bụi nếu trong nhà xưởng.
Máy cắt CNC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu:
Gia công cơ khí & chế tạo máy
Cắt khung vỏ, tấm kim loại, bảng mạch, vỏ máy, chi tiết khung.
Sản xuất chi tiết khung nhôm, tấm thép, ốp kim loại.
Ngành nội thất – mộc & trang trí
Cắt tấm gỗ MDF, ván ép, laminate, kệ, cửa, pano, decor CNC.
Gia công khắc hoa văn, bảng tên, cắt chữ nổi.
Quảng cáo – bảng hiệu
Cắt mica, inox mỏng, chữ nổi, logo, bảng hiệu sáng đèn.
Công nghiệp điện tử, bảng mạch
Cắt bo mạch, lỗ linh kiện, bo mạch nhôm, bảng tản nhiệt.
Ngành hàng không, ô tô, khuôn mẫu cao cấp
Gia công chi tiết cấu kiện máy bay, ô tô, các chi tiết vỏ, cánh, bộ phận nhỏ.
Sản xuất khuôn mẫu bằng vật liệu cứng, chi tiết 3D phức tạp.
Ngành đá & vật liệu xây dựng
Cắt đá granite, đá marble bằng tia nước.
Cắt kính, gốm, vật liệu composite khó cắt bằng dao.
Nghệ thuật, chế tác – thủ công cao cấp
Điêu khắc vi tính, khắc hoa văn 3D, làm mẫu trang sức, đồ nội thất cao cấp.
Gia công đặt hàng / dịch vụ CNC
Nhận cắt chi tiết từ khách hàng cá nhân hoặc công ty.
Đa dạng vật liệu, linh hoạt cao.
Tại Việt Nam, các công ty gia công cơ khí, xưởng nội thất, quảng cáo, sản xuất linh kiện điện tử đều đầu tư máy cắt CNC để nâng cao năng suất và chất lượng.
Ví dụ, máy cắt CNC plasma và laser được dùng trong gia công kim loại tấm.
Loại máy | Vật liệu phù hợp | Độ dày khuyến nghị | Ưu điểm nổi bật | Hạn chế / điểm cần lưu ý | Đối tượng phù hợp |
---|---|---|---|---|---|
Router CNC | Gỗ, nhựa, composite, nhôm mềm | ≤ 20 mm (tùy dao) | Chi phí thấp, dễ vận hành, linh hoạt | Không phù hợp kim loại dày, độ cứng cao | Xưởng nội thất, quảng cáo, DIY |
Máy laser (CO₂ / Fiber) | Kim loại mỏng, gỗ, mica, acrylic | 0.5 – 20 mm (với kim loại) | Đường cắt mảnh, mép đẹp, nhanh | Chi phí cao, giới hạn độ dày, nhiệt ảnh hưởng | Xưởng kim loại nhẹ, quảng cáo, chi tiết chính xác |
Máy plasma CNC | Kim loại dẫn điện (thép, inox, nhôm) | 2 – 50 mm (tùy công suất) | Cắt nhanh, chi phí đầu vào thấp hơn laser | Mép không mịn bằng laser, ảnh hưởng nhiệt lớn | Xưởng cơ khí, kết cấu kim loại |
Máy tia nước CNC | Kim loại, đá, kính, gốm, composite | ≤ 200 mm (vật liệu mềm) / ≤ 50 mm (vật liệu cứng) | Không ảnh hưởng nhiệt, cắt vật liệu cứng | Chi phí cao, tốc độ chậm hơn laser/plasma | Vật liệu đặc biệt, yêu cầu kỹ cao |
Máy laser 5 trục / đa trục | Kim loại cao cấp, chi tiết 3D | – | Cắt bề mặt cong, chi tiết phức tạp | Rất đắt, yêu cầu kỹ thuật cao | Ngành hàng không, khuôn mẫu cao cấp |
Máy wire EDM | Kim loại cứng, khuôn mẫu | – | Độ chính xác rất cao, chi tiết nhỏ | Chậm, chỉ dùng cho vật liệu dẫn điện | Khuôn mẫu, chi tiết nhỏ, vật liệu cứng |
Khi nào nên chọn loại nào?
Nếu bạn là xưởng mộc gỗ/ván công nghiệp: máy router CNC là lựa chọn hợp lý chi phí – hiệu quả.
Nếu cắt kim loại tấm mỏng ~1–6 mm: máy laser fiber CNC là lựa chọn tốt vì mép đẹp, tốc độ cao.
Nếu cần cắt kim loại dày trung bình (5–25 mm): máy plasma CNC có ưu thế chi phí & tốc độ.
Nếu vật liệu đặc biệt, không thể chịu nhiệt: chọn máy tia nước CNC để không gây biến dạng do nhiệt.
Nếu chi tiết 3D, bề mặt cong: máy laser 5 trục hoặc dùng thêm trục xoay.
Nếu chi tiết cực nhỏ, yêu cầu độ chính xác cao: máy wire EDM là lựa chọn phù hợp.
Khi quyết định đầu tư máy cắt CNC, bạn nên lưu ý các điểm sau:
Xác định nhu cầu thực sự
Vật liệu bạn sẽ cắt nhiều nhất.
Độ dày tối đa, kích thước chi tiết, số lượng sản phẩm.
Chọn công suất / nguồn cắt phù hợp
Đừng mua máy quá “to” so với nhu cầu ban đầu – chi phí điện, bảo trì, đầu tư cao.
Nhưng cũng không mua máy quá nhỏ nếu bạn có kế hoạch mở rộng.
Cấu trúc máy & khung vững chắc
Khung máy chịu lực tốt, ít rung.
Hệ dẫn hướng chính xác, ổ bi tốt, ray trượt chất lượng cao.
Chọn nhà cung cấp đáng tin cậy
Bảo hành, phụ tùng thay thế, hỗ trợ kỹ thuật.
Kiểm tra mẫu máy thực tế hoặc đến showroom.
Phần mềm, điều khiển & tương thích
Hệ điều khiển phổ biến (Contoller) dễ lập trình, hỗ trợ CAM/CAD phổ biến.
Hỗ trợ định dạng G-code, kết nối USB, mạng.
Chi phí vận hành & bảo trì
Dự trù chi phí điện, khí nén, nước, thay dao/đầu cắt, bảo trì định kỳ.
Có kế hoạch làm sạch, bôi trơn, thay phụ kiện hao mòn.
Đào tạo nhân lực & vận hành an toàn
Nhân viên phải được đào tạo sử dụng máy, lập chương trình, bảo trì.
Trang bị hệ thống bảo vệ, che chắn tia laser/plasma, hút khói.
Khả năng nâng cấp & mở rộng
Máy có thể nâng thêm trục, tích hợp khắc, thêm đầu cắt khác nếu cần.
Có thể đồng bộ với hệ thống tự động, robot nếu mở rộng sản xuất.
Máy cắt CNC là công cụ mạnh mẽ, giúp chuyển đổi thiết kế kỹ thuật thành sản phẩm thực tế với độ chính xác cao, năng suất lớn và khả năng cắt các hình dạng phức tạp. Trong số các loại máy cắt CNC, không có loại “tốt nhất” cho tất cả; mỗi loại – router CNC, laser, plasma, tia nước, wire EDM – đều có ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với vật liệu, độ dày, yêu cầu chất lượng khác nhau.
Việc lựa chọn máy cắt CNC cần dựa vào nhu cầu thực tế (vật liệu, kích thước, độ dày, số lượng sản phẩm), khả năng tài chính, kỹ năng nhân lực và khả năng mở rộng trong tương lai. Với sự phát triển của công nghiệp 4.0 và tự động hóa, đầu tư vào máy cắt CNC là bước đi chiến lược để nâng cao năng lực sản xuất, giảm chi phí và gia tăng tính cạnh tranh trên thị trường.
Ý kiến bạn đọc
Những tin cũ hơn
Copyright © 2017 machinektp.com . All rights reserved