Với mục tiêu phát triển doanh nghiệp và sản phẩm cơ khí, tự động hóa theo định hướng của Thành phố giai đoạn 2020-2030, nhiều nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm máy CNC đã được Nhà nước đặt hàng cho các đơn vị đủ năng lực. Kết quả thực tiễn đã chứng minh khả năng làm chủ công nghệ chế tạo máy của các chuyên gia trong nước.
Ngành cơ khí, tự động hóa được định hướng là ngành công nghiệp trọng điểm giai đoạn 2021-2025
(Nguồn: daihoi13.dangcongsan.vn)
Cơ khí là một trong 4 ngành công nghiệp trọng yếu của Thành phố, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển, do là ngành cung ứng máy móc, thiết bị, chi tiết cho sản xuất. Đặc biệt, khi các dây chuyền sản xuất ngày càng tự động thì yêu cầu máy móc càng phải tiên tiến để đáp ứng yêu cầu sản xuất và nâng cao vị thế cạnh tranh của doanh nghiệp. Tuy nhiên, trong thực tế, ngành cơ khí Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế, chủ yếu là do trình độ công nghệ thấp, tính cạnh tranh kém và sản phẩm nội địa ít, thị trường phần lớn phụ thuộc vào sản phẩm của nước ngoài, sản phẩm nội địa khó cạnh tranh với sản phẩm nhập khẩu từ các nước phát triển. Các doanh nghiệp trong nước khó có thể tham gia được vào các dự án đầu tư lắp đặt trang thiết bị quy mô lớn, chủ yếu do thiếu hệ thống kiểm định chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế.
Báo cáo Hiện trạng sử dụng máy, thiết bị của các doanh nghiệp cơ khí Việt Nam năm 2020 của Bộ Kế hoạch và Đầu tư cho thấy, chỉ có 10% doanh nghiệp cơ khí Việt Nam sử dụng các máy móc, thiết bị hiện đại, 90% là các máy móc cũ và lạc hậu. Trong đó, chỉ có 2% doanh nghiệp cơ khí Việt Nam sử dụng công nghệ cao trong hoạt động, thấp hơn rất nhiều so với các nước trong khu vực như Thái Lan, Malaysia. Chính những thách thức về cải tiến công nghệ khiến doanh nghiệp cơ khí bị tụt hậu so với xu hướng phát triển, lao động khó nâng cao được trình độ tay nghề.
Hiện trạng sử dụng máy móc, thiết bị của các doanh nghiệp cơ khí Việt Nam
(Nguồn: Bộ Kế hoạch và Đầu tư)
Để không bị tụt hậu, bắt kịp với sự phát triển KH&CN của thế giới, nhiều chương trình trọng điểm đã và đang được các cấp, các ngành triển khai, đặt hàng với các nhà khoa học nhằm thúc đẩy tinh thần tự làm chủ, nâng cao năng lực nghiên cứu chế tạo máy móc thiết bị, phục vụ nhu cầu rất lớn trong nước. Đặc biệt là trong bố cảnh các tập đoàn nước ngoài đang ngày càng chú ý đến môi trường đầu tư tại Việt Nam, các doanh nghiệp Việt Nam có nhiều cơ hội trở thành nhà sản xuất phụ trợ cho các tập đoàn lớn về cơ khí và điện tử, nên việc đầu tư làm chủ các trang thiết bị hiện đại trở thành một nhu cầu vô cùng cấp thiết.
Cơ khí chính xác trong công nghiệp hiện đại
Công nghiệp càng phát triển đòi hỏi các sản phẩm cơ khí càng phải đạt độ tinh xảo và chính xác cao. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường, máy móc thiết bị CNC đã xuất hiện và nhanh chóng thay đổi nền sản xuất công nghiệp.
CNC (Computer Numerical Control) là quá trình sử dụng máy tính để điều khiển máy móc thiết bị sản xuất các cơ phận phức tạp, với các chương trình viết theo tiêu chuẩn EIA-274-D (mã G), được phát triển từ cuối thập niên 1940 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT.
Được lập trình và điều khiển bằng hệ thống máy tính, máy CNC có độ chính xác tuyệt đối so với bản thiết kế và có thể gia công cắt, gọt dễ dàng những bề mặt vật liệu kim loại có đường cong, từ những họa tiết đơn giản đến phức tạp với đường nét sắc sảo và độ thẩm mỹ cao. Trong quá trình sản xuất bằng máy CNC, các biên dạng cong được gia công dễ như biên dạng thẳng; dễ dàng thực hiện các cấu trúc phức tạp 3 chiều; gia tăng đáng kể độ chính xác, chất lượng, giảm thiểu các sai sót trong quá trình gia công, nhiều thao tác do con người thực hiện đã được lược giảm. Ngoài ra, máy CNC còn cho phép thao tác linh hoạt với nhiều loại linh kiện, cũng như có thể dễ dàng thay đổi thời gian cho phù hợp để sản xuất các loại linh kiện.
Gia công cơ khí chính xác (Nguồn: internet)
Trải qua thời gian dài phát triển, từ những năm 1970 trong lĩnh vực tự động hóa và công nghệ thông tin, máy CNC ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nói chung và lĩnh vực cơ khí nói riêng. Nhờ khả năng gia công linh hoạt, ổn định và độ chính xác cao, các máy CNC đang được ứng dụng rộng rãi và dần thay thế các máy vạn năng và chuyên dụng. Trên thế giới, rất nhiều nước đã nghiên cứu, ứng dụng máy CNC để phát triển công nghiệp và phát triển rất nhanh như: Đức, Pháp, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc,... Đặc biệt, Nhật Bản, Hàn Quốc và Đài Loan là 3 nước sử dụng máy CNC trong sản xuất công nghiệp rất hiệu quả.
Tại Việt Nam, các doanh nghiệp cơ khí trong nước thường sử dụng máy CNC nhập khẩu từ các nước phát triển như Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan. Phần lớn trong số này là máy đã qua sử dụng, với tuổi đời có thể lên đến 30 năm. Rất ít doanh nghiệp chọn nhập khẩu máy mới, do áp lực về vốn đầu tư. Hệ quả là sau một thời gian dài sử dụng, độ chính xác sụt giảm (do thiếu phụ tùng thay thế), tiêu thụ điện năng cao (do dùng công nghệ cũ). Thiếu đổi mới công nghệ sẽ khiến doanh nghiệp mất tính cạnh tranh trên thị trường.
Số liệu từ Bộ Công thương cũng cho thấy, năng lực của ngành cơ khí chính xác tại Việt Nam mới chỉ đáp ứng được 30% nhu cầu trong nước. Bên cạnh đó, với các yêu cầu đặt hàng từ nước ngoài ngày càng tăng trong thời gian gần đây, ngành gia công cơ khí chính xác của Việt Nam rất cần những bước chuyển mình để khẳng định, đóng góp vào sự phát triển kinh tế.
Hiện trạng cung, cầu theo các phân ngành cơ khí: tỷ lệ sản xuất so với nhu cầu
(Nguồn: Bộ Công thương)
Làm chủ công nghệ sản xuất máy CNC của kỹ sư Việt
Việc thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh một máy CNC nhằm tăng tỷ lệ nội địa hóa vẫn là bài toán lớn đối với các doanh nghiệp trong nước. Trong đó, vấn đề trọng tâm là đảm bảo được độ chính xác trong quá trình gia công và chi phí đầu tư ở mức chấp nhận được đối với doanh nghiệp. Trong bối cảnh này, “Máy phay đứng CNC 3 trục SG-460M”, máy CNC đầu tiên “Made in Vietnam” với đầy đủ tính năng, phục vụ nhu cầu trong nước vừa được 3 đơn vị (Công ty TNHH Cơ điện tử Hiệp Phát cung cấp địa điểm thử nghiệm, Phân viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa tại TP.HCM và Phòng thí nghiệm Trọng điểm Điều khiển số và Kỹ thuật Hệ thống nghiên cứu máy móc thiết bị), phối hợp thiết kế, chế tạo thử nghiệm thành công trong năm 2022.
Đây là kết quả các nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm máy CNC thuộc Chương trình nghiên cứu KH&CN trọng điểm của TP.HCM, nhằm hỗ trợ các doanh nghiệp trong ngành cơ khí, chế tạo máy, cũng như cụ thể hóa mục tiêu phát triển ngành cơ khí - tự động hóa của Thành phố trong giai đoạn 2020-2030. Trong 2 năm 2021 và 2022, các nhiệm vụ KH&CN phục vụ chế tạo máy đã được Sở KH&CN TP.HCM nghiệm thu, đó là: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và ứng dụng bộ điều khiển cho máy phay CNC 4 trục” do Công ty TNHH Cơ điện tử Hiệp Phát nghiên cứu từ năm 2018-2021; “Nghiên cứu thiết kế và điều khiển cụm truyền động tịnh tiến trong máy CNC” do Phân viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa tại TP.HCM nghiên cứu từ năm 2019-2022; và “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm thân máy phay CNC”, “Nghiên cứu thiết kế và điều khiển cụm trục chính máy CNC”, “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và điều khiển cụm thay dao trong máy phay CNC”, “Nghiên cứu giải pháp tối ưu cho hệ thống tưới nguội và bôi trơn trong máy CNC”, “Nghiên cứu công nghệ lắp ráp máy gia công phay CNC” do Phòng thí nghiệm Trọng điểm Điều khiển số và Kỹ thuật hệ thống nghiên cứu từ năm 2019-2022.
Vận hành máy phay đứng CNC 3 trục SG-460M (Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM)
Máy phay đứng SG-460M có thể gia công thành phẩm với đầu vào là tập tin định dạng NC, khả năng hỗ trợ các lệnh G Code, M Code thông dụng và chương trình Macro, giúp máy CNC linh hoạt thực hiện các tác vụ như định vị trục chính, thay dao, taro. Đặc biệt, bộ điều khiển SGH7i 11MA còn tích hợp tính năng hỗ trợ taro đồng bộ, có khả năng tính toán điểm vào ren để có thể taro nhiều giai đoạn trên lỗ ren. Ngoài ra, bộ điều khiển còn hỗ trợ lấy nhanh tâm phôi, mô phỏng gia công để xem trước sản phẩm gia công và đường chạy dao trên giao diện hiển thị 3D. Đây là một tính năng nổi bật so với các bộ điều khiển nhập ngoại và có thêm khả năng kết nối Wi-Fi, giúp người vận hành truyền nhận chương trình gia công và quản lý máy CNC từ xa qua mạng Internet theo hướng phát triển của nền công nghiệp 4.0.
Máy phay đứng CNC 3 trục SG-460M là một điển hình thành công từ sự phối hợp giữa các cơ quan nghiên cứu và doanh nghiệp trong thiết kế chế tạo máy để đưa vào vận hành trong sản xuất thực tế. Từ đó, góp phần cải thiện và nâng cao năng lực chế tạo, sản xuất và làm chủ công nghệ chế tạo máy trong nước.
Nguyên mẫu máy phay đứng CNC 3 trục SG-460M được thử nghiệm tại Công ty Cơ điện tử Hiệp Phát
(Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM)
***
Việc ứng dụng công nghệ máy CNC trong phát triển ngành công nghiệp cơ khí là một yêu cầu tất yếu và là mối quan tâm lớn của tất cả các quốc gia phát triển. Với thị trường cơ khí, chế tạo máy còn nhiều khoảng trống, dư địa phát triển lớn, các doanh nghiệp cần mạnh dạn đầu tư để nâng cao năng lực sản xuất, chú trọng phát triển các dòng sản phẩm chất lượng, đáp ứng tốt các nhu cầu của các tập đoàn đầu tư đa quốc gia, tạo dựng hạ tầng công nghiệp phụ trợ mạnh. Qua đó, hướng tới mục tiêu không chỉ sản xuất các sản phẩm cho thị trường nội địa mà còn phục vụ hữu hiệu cho xuất khẩu.
Duy Sang
--------------------------------------------------------------------------------
Tài liệu tham khảo chính
[1] AS. Công nghiệp hỗ trợ ngành cơ khí còn nhiều dư địa để phát triển. https://baochinhphu.vn/cong-nghiep-ho-tro-nganh-co-khi-con-nhieu-du-dia-de-phat-trien-102220512091858679.htm
[2] Lệ Giang. Thực trạng và giải pháp kinh tế nhằm thúc đẩy ngành Cơ khí. https://tapchicongthuong.vn/bai-viet/thuc-trang-va-giai-phap-kinh-te-nham-thuc-day-nganh-co-khi-86679.htm
[3] Phòng thí nghiệm Trọng điểm Điều khiển số và Kỹ thuật hệ thống. Kết quả nhiệm vụ nghiên cứu KH&CN - Nghiên cứu công nghệ lắp ráp máy gia công phay CNC. Sở KH&CN TP.HCM
[4] Sở KH&CN TP.HCM. Sản xuất thành công máy phay đứng CNC hoàn toàn do kỹ sư Việt Nam chế tạo. https://dost.hochiminhcity.gov.vn/hoat-dong-so-khcn/san-xuat-thanh-cong-may-phay-dung-cnc-hoan-an-do-ky-su-viet-nam-che-tao/