Gia công CNC là phương pháp hiện đại sử dụng máy tính để điều khiển kỹ thuật phay CNC và tiện CNC, giúp cắt và tạo hình tấm polycarbonate với độ chính xác cao. Phương pháp này phù hợp sản xuất các chi tiết phức tạp, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, xây dựng, y tế, quảng cáo và ngành ô tô, mang lại hiệu quả vượt trội. 

Định nghĩa

Gia công CNC (Computer Numerical Control) là phương pháp gia công cơ khí sử dụng máy móc điều khiển bằng máy tính để cắt, tạo hình, hoặc khắc lên các vật liệu như kim loại, nhựa, đặc biệt là tấm polycarbonate. Phương pháp này nổi bật với độ chính xác cao, tốc độ nhanh và khả năng lặp lại nhất quán, giúp sản xuất các chi tiết phức tạp với dung sai cực nhỏ.

Quy trình gia công CNC polycarbonate bao gồm các kỹ thuật tiện, phay, khoan. Tấm polycarbonate không khó để cắt, nhưng nên sử dụng các dụng cụ sắc bén và thiết bị thích hợp để giảm thiểu độ rung và đảm bảo an toàn.
Trong quá trình gia công CNC, polycarbonate được cắt hoặc tạo hình dựa trên mô hình CAD (Computer-Aided Design) thông qua mã lệnh G-Code. Đây là phương pháp lý tưởng để sản xuất chi tiết có yêu cầu kỹ thuật cao, từ sản phẩm mẫu đến sản xuất hàng loạt quy mô nhỏ và trung bình. Khi hệ thống CNC được kích hoạt, các đường cắt mong muốn sẽ được lập trình vào phần mềm và truyền đến các công cụ và máy móc tương ứng, thực hiện các nhiệm vụ về kích thước theo chỉ định, giống như một con rô-bốt.
Trong lập trình CNC, trình tạo mã trong hệ thống số thường cho rằng các cơ chế là hoàn hảo, mặc dù có khả năng xảy ra lỗi, lỗi này lớn hơn bất cứ khi nào máy CNC được chỉ đạo cắt theo nhiều hướng cùng một lúc. Vị trí của một công cụ trong hệ thống điều khiển số được phác thảo bằng một loạt các đầu vào được gọi là chương trình bộ phận.

Hai phương pháp phổ biến nhất được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất là phay và tiện. 

Phay CNC 
Phay CNC là một quy trình gia công sử dụng điều khiển máy tính để quản lý chuyển động và hoạt động của các công cụ cắt quay đa điểm. Khi các công cụ quay và di chuyển trên bề mặt của phôi, chúng từ từ loại bỏ vật liệu thừa để đạt được hình dạng và kích thước mong muốn.

Quá trình phay CNC có thể được chia thành bốn giai đoạn riêng biệt:

• Thiết kế mô hình CAD: các kỹ sư tạo ra thiết kế 2D hoặc 3D của bộ phận mong muốn
• Chuyển đổi mô hình CAD sang chương trình CNC: thiết kế được xuất sang định dạng tệp tương thích và được chuyển đổi thành hướng dẫn máy bằng phần mềm CAD
• Thiết lập máy phay CNC: người vận hành máy chuẩn bị máy và phôi
• Thực hiện hoạt động phay: người vận hành máy khởi tạo chương trình gia công.

Quy trình phay CNC bắt đầu bằng việc chuyển đổi mô hình CAD thành các lệnh mã G, cho phép máy CNC hiểu và thực hiện gia công theo thiết kế. Người vận hành thường thực hiện việc này dựa trên bản vẽ kỹ thuật cung cấp. Sau đó, khối vật liệu (phôi) được cắt theo kích thước cần thiết và cố định trên bàn máy bằng đồ gá hoặc kẹp trực tiếp. Để đảm bảo độ chính xác, phôi được căn chỉnh cẩn thận nhờ các công cụ đo lường như đầu dò cảm ứng. Máy CNC tiến hành gia công thô bằng cách sử dụng các công cụ cắt quay với tốc độ cao để loại bỏ vật liệu nhanh chóng, tạo hình gần đúng cho sản phẩm. Tiếp theo, các đường chạy dao hoàn thiện được sử dụng để gia công tinh, giúp đạt độ chính xác và chất lượng bề mặt mong muốn. Nếu chi tiết có các vị trí khó tiếp cận trong một lần gá, phôi sẽ được lật hoặc xoay để tiếp tục gia công các phần còn lại. Quy trình này đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và độ hoàn thiện cao.

Tiện CNC
Không giống như phay CNC , tiện CNC xoay phôi và đưa một công cụ cố định vào phôi. Các trung tâm tiện CNC tiên tiến thực hiện điều này xa hơn bằng cách thêm chức năng phay vào máy để sản xuất các bộ phận cực kỳ phức tạp như những bộ phận trong hình ảnh bên dưới:

Tiện CNC (Computer Numerical Control Turning) là một phương pháp gia công cơ khí chính xác, trong đó phôi được gắn trên mâm cặp quay và vật liệu được loại bỏ bởi các công cụ cắt cố định. Quá trình này chủ yếu tạo ra các chi tiết có tính đối xứng dọc theo trục trung tâm, đảm bảo độ chính xác cao và hiệu quả sản xuất vượt trội. So với phay CNC, tiện CNC thường nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn khi gia công các chi tiết dạng trụ.

Quy trình tiện CNC cơ bản

Tạo mã lệnh G từ bản thiết kế CAD:

• Thiết kế được chuyển đổi thành mã G và nhập vào máy CNC để điều khiển các bước gia công.

Chuẩn bị phôi:

• Phôi trụ có đường kính phù hợp được đưa vào mâm cặp của máy tiện và được cố định chắc chắn.

Gia công:

• Phôi bắt đầu quay với tốc độ cao, trong khi công cụ cắt cố định di chuyển dọc theo trắc đồ tiện đã được lập trình, loại bỏ dần vật liệu cho đến khi chi tiết đạt đúng hình dạng thiết kế.

• Nếu cần gia công lỗ dọc theo trục trung tâm, máy khoan trung tâm hoặc dụng cụ cắt bên trong sẽ được sử dụng.

Hoàn thiện chi tiết:

• Nếu cần lật hoặc di chuyển phôi để tiếp tục gia công, quá trình sẽ được lặp lại. Sau khi hoàn thành, chi tiết được cắt ra khỏi phôi và sẵn sàng cho các bước xử lý tiếp theo

 Ưu điểm và nhược điểm

Gia công CNC các bộ phận từ polycarbonate mang lại nhiều lợi ích, bao gồm:

• Độ chính xác cao: Gia công CNC có thể tạo ra các chi tiết với dung sai nhỏ, đảm bảo kích thước và hình dạng chính xác.
• Đa dạng thiết kế: Khả năng gia công các chi tiết phức tạp, từ hình khối đơn giản đến cấu trúc phức tạp.
• Chất lượng vật liệu ổn định: Polycarbonate giữ được tính chất cơ học tốt sau gia công, như độ bền va đập và khả năng chịu lực.
• Hiệu quả sản xuất: Phù hợp cho các lô hàng nhỏ và trung bình, giảm lãng phí vật liệu.

Mặc dù có nhiều ưu điểm khi sử dụng polycarbonate trong các dự án gia công CNC, nhưng cũng tồn tại một số hạn chế phổ biến như sau:

• Dễ bị trầy xước: Polycarbonate cần xử lý cẩn thận trong quá trình gia công và hoàn thiện để tránh xước bề mặt.
• Biến dạng nhiệt: Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt có thể làm mềm hoặc biến dạng vật liệu nếu không kiểm soát tốt.
• Chi phí cao: Dao cắt mòn nhanh do tính mài mòn của polycarbonate, dẫn đến chi phí thay thế dụng cụ tăng.
• Khó gia công kích thước lớn: Các tấm polycarbonate lớn dễ bị cong vênh hoặc biến dạng trong quá trình cố định và gia công.

VÍ DỤ ỨNG ỤNG GIA CÔNG CNC POLYCARBONATE