Các dòng máy CNC thay dao tự động và những lưu ý khi sử dụng

Khái niệm máy CNC thay dao tự động

Máy CNC thay dao tự động (Automatic Tool Changer – ATC) là một loại máy CNC được trang bị hệ thống tự động thay đổi công cụ (dao) trong quá trình gia công. Thay vì phải dừng máy và thay dao thủ công, hệ thống ATC cho phép máy có thể chuyển đổi giữa các loại dao khác nhau một cách nhanh chóng và chính xác, chỉ trong vài giây. Điều này đặc biệt hữu ích khi thực hiện các chu trình gia công phức tạp hoặc khi cần thay đổi giữa các công cụ có kích thước và chức năng khác nhau như khoan, phay, hoặc taro.

Nguyên tắc hoạt động của máy CNC thay dao tự động

Máy CNC thay dao tự động (ATC) hoạt động dựa trên một chu trình được lập trình sẵn để thay đổi công cụ một cách chính xác và nhanh chóng. Quá trình này diễn ra thông qua các bước cơ bản sau:

• Xác định vị trí thay dao: Khi chương trình gia công yêu cầu thay đổi công cụ, trục chính của máy sẽ di chuyển đến vị trí thay dao đã được định sẵn. Vị trí này là điểm mà trục chính và hệ thống lưu trữ dao (tool magazine) hoặc đĩa dao (tool turret) có thể tiếp cận dễ dàng với nhau.
• Nhả dao hiện tại: Hệ thống kẹp giữ công cụ trên trục chính sẽ mở ra, cho phép dao hiện tại được tách rời khỏi trục chính. Việc nhả dao này có thể được thực hiện thông qua một cơ cấu khí nén hoặc thủy lực, đảm bảo rằng dao cũ được rút ra an toàn.
• Lựa chọn dao mới: Bộ điều khiển CNC sẽ gửi tín hiệu đến hệ thống lưu trữ dao để chọn dao mới cần thay thế. Hệ thống lưu trữ này có thể là một băng tải dao, đĩa quay hoặc ổ chứa dao tự động (tool magazine). Dao mới sẽ được chọn dựa trên vị trí đã được lập trình sẵn hoặc được xác định trước theo thứ tự ưu tiên.
• Đưa dao mới vào trục chính: Sau khi dao mới được chọn, hệ thống lưu trữ sẽ di chuyển đến vị trí trục chính. Tiếp theo, dao mới sẽ được kẹp vào trục chính bằng hệ thống kẹp giữ. Quá trình này cũng có thể được thực hiện bằng khí nén hoặc thủy lực, tương tự như quá trình nhả dao.
• Kiểm tra và xác nhận: Sau khi dao mới được thay thế, hệ thống sẽ thực hiện kiểm tra để đảm bảo rằng dao đã được kẹp chắc chắn và đúng vị trí. Nếu có bất kỳ lỗi nào, hệ thống sẽ báo hiệu để người vận hành có thể khắc phục.
• Tiếp tục gia công: Sau khi dao mới được thay thế và xác nhận, máy sẽ tiếp tục thực hiện các lệnh gia công theo chương trình đã được lập trình.

Đặc điểm của máy CNC thay dao tự động

Máy CNC thay dao tự động có nhiều đặc điểm nổi bật giúp nâng cao hiệu quả gia công và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Dưới đây là những đặc điểm chính:

• Lưu trữ và lựa chọn công cụ: Hệ thống ATC có khả năng lưu trữ nhiều dao cắt khác nhau (từ vài dao đến hàng chục dao tùy loại máy) và chọn đúng công cụ cần thiết theo thứ tự gia công.
• Thay dao nhanh chóng: Thời gian thay dao của hệ thống ATC thường chỉ mất vài giây, giúp giảm thiểu thời gian chết và tăng năng suất lao động.
• Khả năng định vị chính xác: Các hệ thống ATC sử dụng cơ cấu định vị chính xác để đảm bảo dao cắt được lắp đặt chính xác vào trục chính mà không gây lệch tâm hoặc mất cân bằng.
• Giảm thiểu lỗi do con người: Việc thay dao tự động giúp loại bỏ các lỗi sai sót do con người khi thay dao thủ công, đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm.
• Đa dạng công cụ: Máy CNC thay dao tự động có thể sử dụng nhiều loại dao cắt khác nhau như dao phay, mũi khoan, taro, dao tiện… điều này giúp máy có khả năng thực hiện nhiều công đoạn gia công trên cùng một sản phẩm mà không cần dừng máy.
• Gia công phức tạp: Máy có thể thực hiện các quy trình gia công phức tạp, đòi hỏi nhiều công đoạn và dao cắt khác nhau, giúp tiết kiệm thời gian thiết lập và tối ưu hóa quy trình.
• Lập trình linh hoạt: Người dùng có thể lập trình trước trình tự thay dao và các thông số gia công khác nhau, giúp máy vận hành một cách tự động và linh hoạt theo từng loại sản phẩm.

Các dòng máy CNC thay dao tự động

Các dòng máy CNC thay dao tự động bao gồm máy có đầu lên xuống độc lập, máy sử dụng spindle ATC, máy có đầu khoan, và máy kết hợp bộ cấp nhả phôi tự động.

Máy có đầu lên xuống độc lập được chia thành loại có spindle độc lập và spindle ATC, giúp thay dao nhanh chóng và chính xác.

Máy có đầu khoan tích hợp cho phép gia công nhiều lỗ khoan khác nhau trong một lần. Bộ cấp nhả phôi tự động tiết kiệm nhân công và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Hệ thống in – dán nhãn tự động giúp tránh nhầm lẫn và tiết kiệm thời gian trong sản xuất hàng loạt.

Thay dao tự động là một trong những công nghệ mang tính đột phá của các máy CNC hiện đại. Công nghệ này giúp cho quá trình sản xuất đạt năng suất cao hơn, thao tác dễ dàng hơn với các sản phẩm có yêu cầu cao – phức tạp về mặt chi tiết như: đồ nội thất cổ điển, hoặc nội thất tân cổ điển.

Thông thường, trên đài thay dao tự động sẽ được lắp sẵn từ 4 – 12 dao với các chức năng cắt khác nhau. Khi chương trình gọi đến đầu dao nào, thì đầu dao đó sẽ được tự động kẹp vào đầu spindle.

Ở thị trường Việt Nam hiện nay, có thể chia dòng máy thay dao tự động thành 4 loại khác nhau dựa trên việc đính kèm các tính năng khác nhau bao gồm:

• Máy thay dao tự động có đầu lên xuống độc lập
• Máy thay dao tự động có đầu khoan và không có đầu khoan
• Máy thay dao tự động có bộ cấp nhả phôi tự động
• Máy thay dao tự đông kết hợp với hệ thống in – dán nhãn tự động.

Máy thay dao tự động có đầu lên xuống độc lập

Dòng máy thay dao tự động có đầu lên xuống độc lập được tạm chia thành 2 loại như sau:

Máy thay dao tự động có đầu spindle độc lập (máy khắc đa quy trình)

Hay còn gọi là máy thay dao bằng xylanh. Cấu tạo của máy thường sẽ có từ 2 – 4 spindle độc lập. Mỗi spindle kẹp 1 mũi khác nhau.

Trong quá trình vận hành, chương trình gọi đến mũi dao nào thì đầu spindle tương ứng với mũi dao đó sẽ được xylanh đẩy xuống, thực hiện quá trình cắt.

• Ưu điểm: Tốc độ thay dao nhanh, vận hành đơn giản, chi phí đầu tư máy thấp
• Nhược điểm: Hạn chế số dao cụ có thể lắp được, ví dụ với máy có 2 đầu spindle độc lập – chỉ lắp được tối đa 2 dao.

Máy thay dao tự động dùng Spindle ATC hay còn gọi là trung tâm chế biến gỗ ATC

Loại máy này sử dụng 1 đầu spindle duy nhất kết hợp với đài dao quay (ụ dao) – kiểu casual, hoặc đài dao thẳng – kiểu linear. Trên đài dao lắp sẵn từ 4 – 16 dao. Chương trình dùng đến dao nào, thì dao đó sẽ tự động kẹp vào đầu spindle

• Ưu điểm: Sử dụng 1 đầu spindle duy nhất, tiết kiệm không gian. Công suất Spindle thường lớn (9KW) nên khả năng cắt rất tốt. Khả năng thay đổi dao cụ linh hoạt, lên đến 12 – 16 dao. Đồng nghĩa với việc sẽ gia công được những sẩn phẩm phức tạp, đòi hỏi nhiều dao cụ một lúc. Hoàn toàn có thể thay thế được máy có đầu khoan 9 mũi
• Nhược điểm: Chi phí tương đối cao, thời gian thay đổi dao diễn ra lâu hơn. Đặc biệt, đối với những máy bố trí đài dao cố định so với đầu Spindle.

Máy thay dao tự động có đầu khoan và không có đầu khoan

• Chức năng của đầu khoan:

Thông thường máy sẽ được trang bị đầu khoan 9 mũi. Với 9 mũi này khách hàng có thể lắp đồng thời 9 loại mũi khoan khác nhau. Trong 1 lần gia công, nếu chi tiết cần đến mũi khoan nào, mũi khoan đó sẽ được đẩy xuống, thực hiện động tác khoan.

Với 9 mũi khoan, đồng nghĩa 1 sản phẩm có 9 lỗ khoan khác nhau cũng vẫn chỉ cần 1 lần gia công. Đặc biệt thời gian để thay đổi các mũi khoan là rất nhanh, chỉ một vài giây, khắc hẳn so với việc thay mũi theo kiểu đài dao ATC.

• Khi nào cần máy có trang bị đầu khoan:

Đầu khoan 9 mũi có thể được kết hợp với 2 đầu spindle cắt độc lập hoặc 1 đầu thay dao tự động ATC 9KW

Máy thay dao tự động kết hợp bộ cấp nhả phôi tự động

Bộ cấp nhả phôi tự động rất hữu dụng đối với những cơ sở sản xuất, công ty muốn tự động hóa hoàn toàn, tiết kiệm nhân công vận hành.

Tác dụng của bộ cấp phôi: Người vận hành sẽ xếp chồng các tâm phôi cần cắt vào bộ cấp phôi tự động.

Trong quá trình cắt hàng loạt, máy sẽ lần lượt lấy các tấm phôi ở bộ cấp phôi đưa vào máy.

Bộ cấp phôi sẽ nâng dần chồng phôi để đảm bảo chiều cao phù hợp cho máy CNC đưa phôi vào.

Nếu tấm phôi cần cắt nặng, thường phải cần đến 2 người, thì bộ cấp phôi tự động sẽ thay thế hoàn toàn công nhân vận hành.

Tương tự với bộ cấp phôi, bộ nhả phôi sẽ là nơi tập hợp các sản phẩm đã hoàn thành sau quá trình cắt, nó là 1 phần không tách rời của bộ cấp phôi tự động. Người vận hành sẽ dễ dàng lấy sản phẩm ra, không làm gián đoạn quá trình máy hoạt động. Vì nếu không có bộ nhả phôi này, máy phải dừng lại sau đó mới lấy sản phẩm ra được

Hệ thống in – dán nhãn tự động

Đối với mô hình xưởng sản xuất hàng loạt, để tiết kiệm thời gian và tránh nhầm lẫn, các tấm phôi sẽ được đánh dấu sẵn trên phần mềm thiết kế.

Thay vì đánh dấu bằng tay, bộ in dán nhãn được thiết kế để tự động in và dãn những nhãn đánh dấu này một cách tự động, trước khi phôi được đưa vào cắt.

Máy dán nhãn thường được lắp trước kết hợp cùng với bộ cấp phôi tự động trong hệ thống CNC tự động.

Những lưu ý khi sử dụng máy CNC thay dao tự động

Hiện nay, chúng ta có thể thấy rằng ưu điểm của CNC thay dao tự động rất lớn đối với ngành sản xuất gỗ công nghiệp hiện nay. Để phát huy được tối đa ưu điểm của máy và hạn chế những nhược điểm, bạn cũng cần phải lưu ý một số điểm trong việc sử dụng máy như sau:

Không gian lắp đặt phù hợp

Bạn cần xác định trước không gian lắp đặt có phù hợp với kích thước máy hay không. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng để máy vận hành hết hiệu năng của nó. Chủ xưởng cần đảm bảo được diện tích đủ rộng rãi và thoải mái để đặt máy và để thành phẩm sau gia công. Ưu điểm của CNC thay dao tự động là có nhiều mẫu máy phù hợp với diện tích và nhu cầu sử dụng khác nhau để bạn lựa chọn phù hợp. Nên bạn hoàn toàn có thể lựa nhờ tư vấn để lựa chọn máy phù hợp với không gian xưởng. Ngoài ra, bạn phải chú ý đến vị trí đặt máy CNC phải bằng phẳng. Có như vậy, máy mới không bị chênh và hư hỏng. Đồng thời quá trình máy hoạt động cũng ổn định và chính xác hơn khi gia công.