Gia công điều khiển số máy tính (CNC) trong công nghiệp nặng đề cập đến hoạt động tự động, theo chương trình của các máy công cụ quy mô lớn được thiết kế để cắt, tạo hình, khoan, khoan hoặc nghiền các vật liệu lớn hơn, nặng hơn và cứng hơn đáng kể so với các vật liệu được xử lý trong sản xuất nói chung. Trong khi nguyên lý CNC cơ bản – sử dụng các hướng dẫn kỹ thuật số được lập trình sẵn để điều khiển chuyển động của dụng cụ với độ chính xác cao – giống nhau trên tất cả các quy mô, thì các máy CNC công nghiệp nặng lại hoạt động trong một môi trường vật lý khác về cơ bản. Họ phải xử lý các phôi có thể nặng hàng chục hoặc hàng trăm tấn, dài vài mét và được làm từ các vật liệu như thép kết cấu, gang, hợp kim titan, siêu hợp kim niken hoặc thép công cụ cứng. Bản thân các máy này cũng có kích thước tương ứng, với bệ máy có thể kéo dài từ 20 mét trở lên, động cơ trục chính có công suất hàng trăm kilowatt và khung kết cấu được thiết kế để duy trì độ chính xác về kích thước dưới lực cắt khổng lồ được tạo ra khi loại bỏ kim loại ở tốc độ công nghiệp.
Các ngành công nghiệp phụ thuộc vào gia công CNC nặng bao gồm hàng không vũ trụ, đóng tàu, sản xuất điện, sản xuất thiết bị khai thác mỏ, dầu khí, đường sắt và sản xuất thiết bị xây dựng hạng nặng. Trong mỗi lĩnh vực này, các bộ phận được gia công - trục tuabin, cánh quạt biển, mặt bích bình áp lực, trục tuabin gió, khung đầu máy - là những bộ phận quan trọng về mặt an toàn trong đó độ chính xác về kích thước quyết định trực tiếp đến hiệu suất vận hành và tính toàn vẹn của cấu trúc. Công nghệ CNC giúp có thể đạt được dung sai chặt chẽ mà các bộ phận này yêu cầu trong khi quản lý các thách thức về quy mô và vật liệu khiến việc gia công thủ công trở nên không thực tế hoặc không thể thực hiện được.
Công nghiệp nặng sử dụng một số loại máy CNC riêng biệt, mỗi loại được tối ưu hóa cho sự kết hợp cụ thể giữa kích thước phôi, hình dạng và hoạt động gia công cần thiết. Việc hiểu loại máy nào áp dụng cho nhiệm vụ nào là điều cần thiết đối với các kỹ sư sản xuất khi chỉ định thiết bị cho các cơ sở sản xuất nặng.
Máy khoan là một trong những máy CNC quan trọng nhất trong ngành công nghiệp nặng. Máy phay doa ngang (HBM) định vị một trục quay theo chiều ngang và đưa nó vào phôi cố định hoặc đặt trên bàn, khiến chúng trở nên lý tưởng để gia công các lỗ khoan, bề mặt phẳng lớn và các tính năng phức tạp trên các bộ phận dạng hộp như vỏ hộp số, ống góp thủy lực và thân máy công cụ. HBM loại sàn và loại bàn có thể chứa phôi gia công có kích thước vài mét ở mỗi chiều và nặng nhiều tấn, với phôi được gắn trên bàn quay cho phép gia công tất cả các mặt trong một thiết lập duy nhất. Máy phay doa đứng — còn được gọi là máy tiện tháp pháo đứng (VTL) trong cấu hình tiện của chúng — lắp phôi theo chiều ngang trên một tấm mặt quay lớn và đưa dụng cụ cắt từ trên xuống, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các vòng, mặt bích, bánh xe và các bộ phận hình tròn có đường kính lớn khó cân bằng trong máy tiện ngang thông thường.
Máy phay CNC kiểu cổng có cấu trúc cầu trải dài trên bệ máy rộng, với một hoặc nhiều đầu phay được gắn trên thanh ngang cầu. Phôi nằm trên bệ và vẫn đứng yên trong khi cầu di chuyển dọc theo chiều dài của máy hoặc cầu được cố định và bệ di chuyển bên dưới nó. Cấu hình này đặc biệt phù hợp để gia công các bề mặt phẳng hoặc định hình lớn trên các bộ phận dài và nặng - chế tạo kết cấu thép, đế khuôn cho khuôn ép nhựa lớn, sườn cánh máy bay và các phần thân tàu. Máy giàn nhiều đầu có thể đồng thời thực hiện các nguyên công thô và tinh trên các khu vực khác nhau của cùng một phôi, giúp giảm đáng kể thời gian chu kỳ trên các chi tiết lớn. Một số máy giàn hạng nặng có chiều rộng giường trên 5 mét và chiều dài trên 30 mét, với khả năng loại bỏ hàng trăm kg vật liệu mỗi giờ.
Máy tiện CNC hạng nặng và trung tâm tiện xử lý việc gia công quay các bộ phận hình trụ lớn - trục, con lăn, trục xoay, xi lanh và vòng có đường kính lớn. Những máy này có các bệ đỡ chắc chắn, bệ máy chịu lực nặng với các đường dẫn hướng được làm cứng và mài, và các bệ đỡ có khả năng đỡ các trục có thể dài từ 10 mét trở lên và nặng hàng chục tấn. Các trung tâm tiện CNC hạng nặng hiện đại kết hợp dụng cụ trực tiếp — dụng cụ cắt quay được gắn trong tháp pháo — cho phép thực hiện các hoạt động phay, khoan và cắt ren trên bộ phận tiện mà không cần tháo nó ra khỏi máy, cho phép gia công hoàn chỉnh trong một thiết lập duy nhất. Trong ngành công nghiệp thép và giấy, máy mài và tiện cuộn cuộn là biến thể chuyên dụng của máy tiện hạng nặng được sử dụng để khôi phục hình dạng bề mặt cuộn sau khi mài mòn.
Khoan lỗ sâu là một quy trình gia công chuyên dụng được sử dụng để tạo ra các lỗ khoan dài, thẳng, chính xác trong các bộ phận như nòng súng, xi lanh thủy lực, ống bình áp lực và kênh làm mát khuôn phun. Máy khoan lỗ sâu CNC sử dụng dụng cụ chuyên dụng — máy khoan súng hoặc hệ thống BTA (Hiệp hội khoan và khoan) — kết hợp các kênh làm mát bên trong để đẩy phoi liên tục ra khỏi khu vực cắt, ngăn ngừa việc đóng phoi và vỡ dụng cụ trong các lỗ có thể sâu từ 50 đường kính trở lên. Kiểm soát CNC về tốc độ tiến dao, tốc độ trục chính và áp suất chất làm mát là rất quan trọng để duy trì độ thẳng của lỗ khoan và độ bóng bề mặt trên toàn bộ độ sâu lỗ. Trong công nghiệp nặng, những máy này có thể khoan các lỗ trong vật rèn và đúc nặng vài tấn, với đường kính lỗ khoan từ 20 mm đến vài trăm mm.
Việc mài chính xác các bộ phận lớn được thực hiện trên máy mài hình trụ CNC, máy mài bề mặt và máy mài bên trong dành cho các ứng dụng công nghiệp nặng. Máy mài hình trụ CNC lớn được sử dụng để mài hoàn thiện trục, cuộn và trục chính đến dung sai bề mặt và kích thước cuối cùng sau khi tiện, đạt được độ tròn và độ trụ trong phạm vi micron trên các bộ phận có thể dài vài mét. Máy mài bề mặt CNC có mâm cặp từ tính có kích thước vài mét vuông được sử dụng để mài các bề mặt tham chiếu phẳng trên đế máy công cụ, bộ khuôn lớn và các bộ phận kết cấu yêu cầu độ phẳng trong phạm vi vài micromet. Những máy này sử dụng CNC để điều khiển mài bánh xe, cấp liệu và tia lửa điện với độ chính xác mà việc mài thủ công không thể đạt được một cách đáng tin cậy trên các phôi lớn.
Máy CNC công nghiệp nặng phải cung cấp một bộ khả năng kỹ thuật cụ thể để phân biệt chúng với các trung tâm gia công sản xuất tiêu chuẩn. Những khả năng này trực tiếp xác định chất lượng và khả năng kinh tế của các bộ phận mà chúng sản xuất.
Các ngành công nghiệp nặng khác nhau đặt ra những yêu cầu riêng biệt về khả năng gia công CNC và việc hiểu các yêu cầu cụ thể theo ngành này sẽ giúp làm rõ lý do tại sao máy CNC hạng nặng lại không thể thiếu trong bối cảnh công nghiệp.
| Ngành công nghiệp | Thành phần tiêu biểu | Các loại máy CNC chính | Yêu cầu chính |
| Phát điện | Trục, vỏ, cánh tuabin | Máy tiện hạng nặng, máy phay 5 trục | Dung sai chặt chẽ, gia công siêu hợp kim |
| Đóng tàu | Cánh quạt, bánh lái, trục khuỷu | VTL, máy khoan ngang | Đường kính lớn, đồng/không gỉ |
| Thiết bị khai thác mỏ | Khung máy nghiền, ống lót máy nghiền, bánh răng | Máy nghiền giàn, máy khoan | Vật đúc nặng, thép chịu mài mòn |
| Dầu khí | Các bộ phận BOP, thân van, mặt bích | Máy khoan lỗ sâu, trung tâm tiện | Bề mặt bịt kín áp suất cao, Inconel |
| Năng lượng gió | Đùm, trục chính, bánh răng vòng | VTL, mài bánh răng, mài | Đường kính lớn, tuổi thọ mỏi quan trọng |
Nhiều thành phần công nghiệp nặng có hình học ba chiều phức tạp không thể gia công hoàn toàn trên các máy 3 trục thông thường nếu không có nhiều thiết lập và định vị lại, mỗi cách đều gây ra các lỗi căn chỉnh tiềm ẩn. Gia công CNC năm trục — trong đó dụng cụ cắt có thể nghiêng và xoay tương ứng với phôi ngoài các trục tuyến tính X, Y và Z tiêu chuẩn — giải quyết thách thức này bằng cách cho phép gia công các bề mặt có đường viền phức tạp trong một thiết lập duy nhất với điều khiển hướng dao liên tục. Trong công nghiệp nặng, khả năng 5 trục đặc biệt có giá trị để gia công biên dạng cánh tuabin, bề mặt cánh quạt, các bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ lớn và khoang khuôn có rãnh sâu hoặc thành dốc.
Các trung tâm gia công 5 trục hạng nặng kết hợp khối lượng cấu trúc cần thiết để cắt hạng nặng cứng nhắc với tính linh hoạt hình học của chuyển động 5 trục hoàn toàn, thường đạt được thông qua các đầu trục xoay (xoay trục A và B) kết hợp với bàn quay (trục C). Bộ điều khiển CNC phải phối hợp đồng thời cả năm trục trong thời gian thực - một thách thức tính toán và điều khiển mà các hệ thống CNC hiệu suất cao hiện đại xử lý thông qua các thuật toán nội suy tiên tiến và bộ truyền động servo tốc độ cao.
Máy CNC công nghiệp nặng hiện đại không còn là thiết bị độc lập mà là các nút tích hợp trong môi trường sản xuất kỹ thuật số. Bộ điều khiển CNC hiện giao tiếp hai chiều với phần mềm CAM, hệ thống lập kế hoạch sản xuất, nền tảng quản lý chất lượng và hệ thống ERP doanh nghiệp, cho phép mức độ phối hợp sản xuất và khả năng hiển thị dữ liệu giúp thay đổi cách sản xuất các bộ phận nặng.
Máy CNC dành cho công nghiệp nặng đại diện cho một số công nghệ sản xuất phức tạp và có khả năng nhất hiện nay, kết hợp độ chính xác và khả năng lặp lại của chuyển động được điều khiển bằng máy tính với độ bền kết cấu, công suất và quy mô cần thiết để xử lý các phôi lớn nhất và đòi hỏi khắt khe nhất trong sản xuất công nghiệp hiện đại. Từ các máy phay giàn trải dài theo chiều dài của một sân bóng đá đến các máy khoan lỗ sâu tạo ra các lỗ khoan chính xác trong các vật rèn nặng nhiều tấn, những hệ thống này là những công cụ thiết yếu giúp tạo nên cơ sở hạ tầng năng lượng, thiết bị vận tải và máy móc công nghiệp quy mô lớn. Khi tích hợp kỹ thuật số ngày càng sâu rộng và công nghệ gia công tiếp tục phát triển, các máy CNC công nghiệp nặng sẽ chỉ trở nên có khả năng hơn, được kết nối nhiều hơn và tập trung hơn vào các quy trình sản xuất làm nền tảng cho nền kinh tế công nghiệp toàn cầu.
Download Material
E-mail: [email protected] 
Mob: +86-13806297906 
Tel: +86-513-85562198 
Add:Số 99 đường Tiantong, thành phố Nam Thông, tỉnh Giang Tô.
Cảnh nhà máy
Copyright@ Công ty TNHH Máy công cụ hạng nặng Giang Tô Dingshun Đã đăng ký Bản quyền.
