Tối ưu hóa đường chạy dao đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được các dung sai chặt cần thiết cho các chi tiết phức tạp trong gia công CNC. Khi chúng ta xác định chính xác các đường chạy dao này, toàn bộ quá trình gia công sẽ trở nên nhanh hơn và chính xác hơn. Thiết kế các bộ phận kim loại cho máy CNC đòi hỏi phải lên kế hoạch cẩn thận vị trí mà các dụng cụ sẽ di chuyển, một việc mà các phần mềm hiện đại hiện nay có thể thực hiện khá hiệu quả. Các chương trình này phân tích hình dạng của từng bộ phận và tính toán cách cắt tối ưu nhất, nhờ đó độ chính xác được nâng cao đáng kể so với trước đây. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc lập kế hoạch đường chạy dao tốt thực sự có thể giảm thời gian gia công xuống khoảng một nửa đồng thời tăng độ chính xác vì làm giảm độ cong vênh hoặc mài mòn dụng cụ trong quá trình vận hành. Đối với các nhà sản xuất hoạt động trong những lĩnh vực đòi hỏi cao như hàng không vũ trụ hoặc thiết bị y tế, việc thực hiện đúng kỹ thuật này đồng nghĩa với việc đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe mà khách hàng mong đợi từ sản phẩm của họ.
Việc sản xuất các bộ phận cho thiết bị y tế đi kèm với những thách thức riêng, bởi vì việc làm đúng ngay từ đầu vô cùng quan trọng và có rất nhiều quy định phải tuân thủ. Chẳng hạn, khi chúng tôi từng sản xuất một bộ phận dùng cho implant chỉnh hình trên những máy tiện nghiêng CNC chuyên dụng. Những chiếc máy này đóng vai trò then chốt để đạt được độ chính xác cực kỳ cao theo yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Chúng tôi đang nói đến các thông số dung sai chỉ khoảng ±5 micron, đòi hỏi độ chính xác vô cùng lớn. Khi chế tạo một implant hợp kim titan dùng trong thay thế xương, những máy CNC này đảm bảo đúng các yêu cầu cần thiết để vượt qua các cuộc kiểm tra của FDA. Việc đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn rút ngắn đáng kể thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Đó cũng chính là lý do vì sao nhiều nhà sản xuất trong lĩnh vực y tế vẫn tiếp tục đầu tư vào công nghệ CNC tiên tiến bất chấp các chi phí liên quan.
Sản xuất tinh gọn thực sự đã được áp dụng rộng rãi trong các xưởng gia công tiện CNC hiện nay, chủ yếu vì nó giúp giảm đáng kể lãng phí vật liệu đồng thời giúp mọi thứ vận hành trơn tru hơn. Mục tiêu chính là xem xét kỹ lưỡng quá trình loại bỏ kim loại trong quá trình sản xuất, tinh chỉnh từng bước để không có gì bị lãng phí và sử dụng nguồn tài nguyên hiệu quả nhất có thể. Những xưởng đầu tư vào phần mềm CAM chất lượng và thiết lập máy móc chính xác có thể tiết kiệm được rất nhiều phế liệu kim loại. Một số con số hiện có cho thấy khi các nhà sản xuất thực sự triển khai đúng đắn các phương pháp tinh gọn này, họ thường giảm được từ 15% đến 30% tổng lượng chất thải. Mức tiết kiệm này tăng lên rất nhanh, đặc biệt là khi giá nguyên vật liệu cứ liên tục tăng cao theo thời gian.
Các máy tiện CNC hiện đại được trang bị nhiều loại công nghệ tiết kiệm năng lượng giúp cải thiện đáng kể hiệu suất vận hành. Chẳng hạn như bộ điều khiển tốc độ biến thiên, cho phép máy móc điều chỉnh tốc độ theo đúng yêu cầu thực tế tại từng thời điểm cụ thể. Lợi ích? Chắc chắn là giảm chi phí vận hành xưởng sản xuất, đồng thời giảm áp lực lên môi trường do tổng mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Các xưởng sản xuất trên khắp cả nước cũng đã ghi nhận những con số khá tích cực từ việc ứng dụng các công nghệ này. Một số báo cáo cho thấy mức tiêu thụ năng lượng giảm khoảng 20% khi chuyển từ các máy cũ sang các mẫu máy mới hiện đại hơn. Đối với các nhà sản xuất đang cố gắng vừa duy trì lợi nhuận vừa đảm bảo tính bền vững, thì những cải tiến này đóng vai trò rất quan trọng. Chúng giúp các phương pháp sản xuất đáp ứng được kỳ vọng hiện nay về trách nhiệm môi trường mà vẫn không làm giảm hiệu suất hoạt động.
Robot ngày càng trở nên quan trọng trong các xưởng gia công CNC, nơi chúng vận hành sản xuất không ngừng, giúp các nhà máy vừa tăng năng suất vừa giải quyết vấn đề thiếu hụt lao động kỹ thuật. Khi các nhà máy lập trình robot thực hiện những công việc nhàm chán, lặp đi lặp lại đòi hỏi độ chính xác cao, họ đạt được kết quả ổn định liên tục qua từng ngày, điều mà con người khó có thể duy trì trong thời gian dài. Chẳng hạn, các nhà máy sản xuất ô tô đã lắp đặt những cánh tay robot trên dây chuyền lắp ráp, và sự thay đổi này thực sự đã nâng cao đáng kể tốc độ và chất lượng sản phẩm trên toàn hệ thống. Những máy móc này cơ bản là đảm nhận các công việc trước đây được thực hiện thủ công, cho phép các hệ thống CNC xử lý các nhiệm vụ phức tạp nhanh hơn và với ít sai sót hơn. Các công ty như Bosch và GE đã có số liệu cụ thể chứng minh rằng khi tích hợp robot một cách hiệu quả vào quy trình sản xuất, họ không chỉ bù đắp được thiếu hụt lao động kỹ thuật mà còn nâng cao đáng kể năng lực sản xuất toàn bộ hệ thống trong bất kỳ khoảng thời gian nhất định nào.
Trí tuệ nhân tạo đang thay đổi cách con người tương tác với các máy tiện CNC, khiến việc vận hành chúng trở nên dễ hiểu và dễ sử dụng hơn rất nhiều. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những công nhân trực tiếp sản xuất không có nhiều kiến thức kỹ thuật chuyên sâu, giúp ngày càng nhiều người có thể vận hành hàng ngày những chiếc máy phức tạp này. Các giao diện thông minh hiện nay bao gồm cả những tính năng như cảnh báo bảo trì dự đoán và phát hiện lỗi tự động, thực sự nâng cao năng lực của các nhân viên vận hành đồng thời giảm thời gian dừng máy. Khi hệ thống cảm nhận được rằng điều gì đó có thể sớm xảy ra sự cố, nó sẽ đưa ra cảnh báo để các kỹ thuật viên có thể sửa chữa trước khi vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn. Và khi có lỗi thực sự xảy ra trong quá trình sản xuất, AI sẽ phát hiện ngay lập tức, hỗ trợ duy trì các tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm. Các công ty như Siemens và Haas đã ghi nhận kết quả rõ rệt từ công nghệ này. Nhân viên của họ chia sẻ rằng họ dành ít thời gian hơn cho việc khắc phục sự cố và có nhiều thời gian hơn để tập trung vào công việc thực tế, điều này cuối cùng khiến mọi người đều hài lòng hơn.
Gia công nhiều trục đã thay đổi cách chúng ta sản xuất các bộ phận phức tạp trong lĩnh vực CNC. Khi các máy có thể di chuyển đồng thời theo nhiều trục, chúng có thể gia công một bộ phận hoàn chỉnh ngay một lúc thay vì phải sử dụng nhiều đồ gá khác nhau và chuyển đổi giữa các máy. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành như sản xuất máy bay và ô tô, nơi mà việc chế tạo các bộ phận nhỏ, chính xác là vô cùng cần thiết. Chẳng hạn như động cơ máy bay, công việc trước đây mất hàng tuần để thiết lập và gia công thì nay có thể được thực hiện nhanh chóng hơn nhiều. Việc tiết kiệm chi phí cũng là một lợi ích lớn khác. Ít thời gian dành cho việc thiết lập đồng nghĩa với việc công nhân không phải chờ đợi nhiều, đồng thời giảm lượng vật liệu bị lãng phí do các bộ phận không khớp nhau. Hầu hết các xưởng sản xuất đều nhận thấy hiệu quả kinh tế được cải thiện sau khi chuyển sang hệ thống gia công nhiều trục, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu có thể khá cao đối với các cơ sở nhỏ hơn.
Ngành công nghiệp gia công CNC hiện nay vận hành với tốc độ cực kỳ nhanh chóng, vì vậy việc sở hữu các hệ thống thay dao nhanh gần như đã trở thành một nhu cầu thiết yếu đối với các xưởng muốn duy trì tính cạnh tranh. Khi một máy tiện có thể chuyển đổi giữa các dụng cụ cắt khác nhau trong vài giây thay vì vài phút, thời gian máy ngừng hoạt động sẽ được giảm xuống đáng kể và các kỹ thuật viên có thể dễ dàng điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu tiếp theo trên dây chuyền sản xuất. Khả năng thích ứng như vậy giúp các nhà máy có thể nhanh chóng điều chỉnh khi đơn hàng của khách hàng thay đổi đột ngột mà không mất đi những giờ quý báu chờ đợi để thiết lập lại máy móc. Những xưởng đã đầu tư vào các thiết bị thay dao hiện đại thường chia sẻ rằng họ đã hoàn thành được các đơn hàng gấp mà đối thủ không thể xử lý được do thiết bị của họ có thời gian chuẩn bị lâu hơn. Kết luận là gì? Các hệ thống này không chỉ giúp nâng cao năng suất trên sàn nhà máy mà còn trang bị thêm cho doanh nghiệp một công cụ hữu hiệu để chống lại sự cạnh tranh về giá từ các thị trường nước ngoài nơi mà chi phí lao động thấp hơn.
Việc đưa công nghệ IoT vào hoạt động của máy tiện CNC đang thay đổi cách chúng ta giám sát hiệu suất và thực hiện bảo trì theo thời gian thực. Khi các nhà sản xuất lắp đặt những cảm biến IoT nhỏ bên trong máy móc của họ, họ sẽ nhận được luồng dữ liệu liên tục được truyền ra. Điều này cho phép họ theo dõi tình trạng thiết bị và dự đoán khi nào cần bảo trì trước khi sự cố thực sự xảy ra. Kết quả là giảm đáng kể thời gian dừng máy vì các vấn đề được giải quyết từ sớm thay vì chờ đợi đến khi hỏng hóc nghiêm trọng. Hơn nữa, dữ liệu thu thập được không chỉ hỗ trợ bảo trì. Việc phân tích các thông tin này còn giúp nhận biết nơi nào quy trình vận hành chưa mượt và chỉ ra các phương pháp để cải thiện. Chẳng hạn, Siemens là một công ty đã triển khai hệ thống IoT trên các dây chuyền sản xuất của mình. Họ đã ghi nhận những cải thiện rõ rệt trong hiệu quả vận hành nhà máy, điều này giúp tiết kiệm chi phí đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra ổn định và cao hơn.
Sự kết hợp giữa kỹ thuật gia công CNC và các phương pháp sản xuất cộng thêm đang trở thành một điều gì đó thực sự đặc biệt trong thế giới sản xuất ngày nay. Các nhà sản xuất nhận thấy rằng họ có thể chế tạo các bộ phận mà lại ít lãng phí nguyên liệu hơn rất nhiều và có nhiều tự do hơn hẳn trong việc thiết kế sản phẩm so với các phương pháp truyền thống. Khi các công ty kết hợp độ chính xác của công nghệ CNC với những gì mà sản xuất cộng thêm có thể làm được, họ cuối cùng có thể tạo ra những hình dạng phức tạp mà trước đây là không thể. Chúng ta đã thấy hiện tượng này xảy ra trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Chẳng hạn như ngành hàng không và ô tô, nơi các xưởng sản xuất đang bắt đầu áp dụng các hệ thống lai này vì chúng hoạt động hiệu quả hơn rõ rệt. Xu hướng này dường như không có dấu hiệu chậm lại trong thời gian tới khi các doanh nghiệp nhận ra được tầm quan trọng thực sự của những hệ thống này đối với hiệu quả kinh doanh của họ.
EN
