Mặc dù có ngày càng nhiều công nghệ sản xuất mới nhưng vẫn không có gì thay thế được độ tin cậy và hiệu quả của gia công CNC. Mỗi ngày, hàng triệu bộ phận chính xác trên nhiều loại chất liệu khác nhau được chế tạo bằng cách sử dụng một hoặc nhiều phương pháp gia công CNC này. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn 6 phương pháp gia công CNC phổ biến nhất mà chúng ta sử dụng hàng ngày để tạo ra các nguyên mẫu và bộ phận sản xuất nhanh chóng chất lượng cao.
1. Gia công CNC là gì?
Gia công CNC (gia công cơ khí chính xác) là quá trình gia công cơ khí sử dụng các hệ thống máy CNC hiện đại (máy tiện CNC, máy phay CNC, ….) và robot tốc độ cao nhằm sản xuất các sản phẩm có độ chính xác cao từ các tấm/khối kim loại ban đầu. Do sử dụng máy gia công CNC trong quá trình sản xuất do đó còn có tên gọi là gia công CNC.
2. Phương pháp gia công CNC phổ biến nhất
2.1. Phương pháp gia công phay CNC
a. Định nghĩa
Gia công phay CNC về cơ bản khác với tiện ở chỗ phôi được giữ cố định và dụng cụ cắt quay trên trục chính. Phôi thường được giữ theo chiều ngang trong êtô máy, gắn trên bàn di chuyển theo hướng X và Y. Trục xoay chứa nhiều loại dụng cụ cắt và di chuyển theo trục X, Y và Z.
Mặc dù máy phay cũng có thể khoan các lỗ và lỗ khoan nhưng nó có khả năng loại bỏ vật liệu tốt hơn khỏi các bộ phận phức tạp và không đối xứng hơn. Phay được sử dụng để tạo các mặt vuông/phẳng, khía khía, vát mép, rãnh, biên dạng, rãnh then và các tính năng khác phụ thuộc vào các góc cắt chính xác. Cùng với nhau, phay và tiện chịu trách nhiệm cho phần lớn các hoạt động của máy công cụ CNC.
Giống như tất cả các hoạt động gia công kim loại, chất lỏng cắt được sử dụng để làm mát phôi và dụng cụ cắt, để bôi trơn và loại bỏ các hạt kim loại.
b. Ưu điểm
Gia công phay CNC cho phép kiểm soát đặc biệt việc cắt vật liệu và có thể loại bỏ nhiều hoặc một ít cùng một lúc.
c. Nhược điểm:
Lập trình CNC trên máy phay rất phức tạp và thường chỉ được thực hiện bởi những người vận hành có tay nghề cao nhất.
2.2 Gia công tiện CNC
a. Định nghĩa
Có lẽ đây là phương pháp hoạt động trên máy đầu tiên trong lịch sử, tiện chỉ đơn giản là kẹp chặt phôi vào một tấm quay hoặc trục gá. Khi phôi quay, dụng cụ cắt được giữ dựa vào phôi trong một vật cố định được gắn trên một thanh trượt chuyển động. Thanh trượt có thể được di chuyển lên và xuống theo chiều dài của phôi, cũng như đến gần hoặc ra xa đường tâm. Những kỹ thuật gia công đơn giản này rất lý tưởng để loại bỏ lượng lớn vật liệu một cách nhanh chóng. Ngoài ra, mũi khoan gắn trên ụ sau có thể khoan các lỗ chính xác dọc theo đường tâm của phôi.
Máy tiện được sử dụng để tạo các hình dạng đồng tâm trên chu vi bên ngoài của chi tiết tròn. Khe, rãnh vòng, vai bậc, ren trong và ren ngoài, trụ và trục – nhiều chi tiết tròn hoặc tròn được chế tạo trên máy tiện. Họ cũng có thể tạo ra các bề mặt hoàn thiện mịn và đồng đều đặc trưng.
b. Ưu điểm
Gia công tiện CNC có thể là giải pháp lý tưởng cho các tình huống có khối lượng lớn, cần nhiều bộ phận hoặc chi tiết.
c. Nhược điểm:
Hình dạng gia công thường bị giới hạn ở các loại hình trụ như hình cầu và hình nón.
2.3 Gia công phóng điện (EDM) Sinker
a. Định nghĩa
Gia công Sinker EDM được sử dụng để sản xuất các bộ phận có độ chính xác cao từ nhiều loại vật liệu dẫn điện. EDM là viết tắt của Electrical Discharge Machining (gia công phóng điện). Gia công EDM Sinker yêu cầu điện cực có hình dạng giống với đặc điểm mong muốn. Những điện cực này thường được làm từ than chì hoặc đồng. Sau đó, điện cực được đưa về phía vật liệu thô đã được ngâm trong chất lỏng điện môi. Khi điện cực đến gần nguyên liệu thô, tia lửa điện sẽ được tạo ra gây ra các xung nhiệt độ cao cục bộ làm nóng chảy vật liệu. Điện cực sẽ di chuyển lên xuống dọc theo trục Z để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xả các hạt kim loại, tạo hình cho phôi.
Gia công Sinker EDM được sử dụng để tạo các hốc, lỗ và các chi tiết hình vuông bên trong thép công cụ đã được tôi cứng mà rất khó, nếu không muốn nói là không thể thực hiện theo bất kỳ cách nào khác. Nó thường được sử dụng trên các khuôn ép nhựa và đúc áp lực, hiếm khi được sử dụng trên chính sản phẩm hoàn thiện. EDM cũng được sử dụng để tạo các bề mặt có kết cấu hoặc chữ và logo được gỡ bỏ (lõm) trên các công cụ khuôn.
b. Ưu điểm:
Gia công Sinker EDM lý tưởng với vật liệu dễ vỡ và không thể đứng vững khi bị cắt nặng.
c. Nhược điểm:
Gia công Sinker EDM là một quá trình kéo dài, chủ yếu được thiết kế để hoàn thiện chứ không phải hoàn thành dự án.
2.4 Gia công mài (Grinding)
Gia công mài CNC
a. Định nghĩa
Gia công mài CNC tạo một bề mặt rất phẳng trên các bộ phận kim loại là điều quan trọng đối với nhiều ứng dụng và cách tốt nhất để tạo ra bề mặt chính xác như vậy là sử dụng máy mài. Máy mài là một đĩa quay được phủ một lớp hạt mài mòn có độ thô cụ thể. Phôi được gắn trên bàn và được di chuyển tới lui bên dưới bánh xe mài mòn hoặc đôi khi được giữ chắc chắn trong khi bánh xe di chuyển. Tất nhiên, hãy lưu ý rằng quy trình này chỉ có thể được sử dụng trên các bề mặt không bị cản trở bởi bất kỳ phần nhô ra nào trên bề mặt.
Các loại chất mài mòn khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào vật liệu được nghiền. Nhiệt và ứng suất cơ học của quá trình mài có thể ảnh hưởng xấu đến chi tiết gia công vì vậy phải cẩn thận để kiểm soát tốc độ và nhiệt độ của dụng cụ.
b. Ưu điểm:
Gia công mài CNC tạo ra bề mặt chất lượng cao, khiến nó trở thành công cụ hoàn thiện lý tưởng.
c. Nhược điểm:
Gia công mài CNC là một quá trình chậm vì không có máy cắt nào tham gia và thay vào đó, vật liệu bị loại bỏ thông qua mài mòn.
2.5 Gia công khoan CNC
Gia công khoan CNC
a. Định nghĩa
Gia công khoan CNC là một quá trình gia công sử dụng dụng cụ cắt quay để tạo ra các lỗ tròn trên phôi cố định. Các lỗ này thường được tạo ra để chứa vít hoặc bu lông máy cho mục đích lắp ráp. Tuy nhiên, chúng có thể được sử dụng cho mục đích thẩm mỹ tùy thuộc vào thiết kế của bộ phận.
b. Ưu điểm:
Gia công khoan CNC là một quá trình tiết kiệm và dễ dàng hơn so với các kỹ thuật gia công CNC khác.
c. Nhược điểm:
Ứng dụng có thể bị hạn chế nếu không có tháp công cụ để thay đổi mũi khoan khi cần.
2.6 Gia công phóng điện bằng dây (Wire EDM)
Gia công phóng điện bằng dây (Wire EDM hay WEDM)
a. Định nghĩa
Gia công phóng điện bằng dây (Wire EDM hay WEDM) còn được gọi là EDM cắt dây, cắt EDM, cắt dây EDM, đốt dây, xói mòn dây, bào mòn dây, gia công phóng điện cắt dây.
Gia công phóng điện bằng dây (Wire EDM hay WEDM) sử dụng dây kim loại để cắt hoặc tạo hình phôi, thường là vật liệu dẫn điện, với dây điện cực mỏng đi theo đường dẫn được lập trình chính xác. Thông thường, đường kính điện cực nằm trong khoảng từ 0,004” – 0,012” (0,10mm – 0,30mm), mặc dù cũng có sẵn các đường kính nhỏ hơn và lớn hơn.
Trong quá trình cắt dây, không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa dây và phôi, cho phép gia công mà không gây ra bất kỳ biến dạng nào trên đường đi của dây hoặc hình dạng của vật liệu. Để thực hiện điều này, dây được sạc rất nhanh đến điện áp mong muốn. Dây cũng được bao quanh bởi nước khử ion. Khi điện áp đạt đến mức chính xác, một tia lửa điện sẽ nhảy vào khe hở và làm nóng chảy một phần nhỏ chi tiết gia công. Nước khử ion nguội đi và loại bỏ các hạt nhỏ khỏi khe hở.
Độ cứng của vật liệu phôi không có ảnh hưởng bất lợi đến tốc độ cắt. Khuôn ép đùn và đột dập thường được gia công bằng cách cắt dây.
b. Ưu điểm
Gia công phóng điện bằng dây được sử dụng trên thép công cụ dày, cứng để tạo ra các chi tiết hình tròn hoặc hình bán nguyệt mà rất khó thực hiện bằng các công cụ cắt thông thường.
c. Nhược điểm
Gia công phóng điện bằng dây không phù hợp với nhựa, vật liệu tổng hợp và vật liệu tự nhiên. Nó chỉ hoạt động trên vật liệu dẫn điện và tốc độ cắt tương đối chậm.
3. Lựa chọn quy trình gia công CNC phù hợp
Vấn đề không phải là chọn một kỹ thuật gia công CNC duy nhất để tạo ra sản phẩm—thay vào đó, vấn đề là phát triển một quy trình sử dụng một số phương pháp theo đúng thứ tự. Khả năng của các cửa hàng có thể rất khác nhau trong toàn ngành. Lựa chọn một đối tác có khả năng tiếp cận nhiều loại công cụ là tốt nhất. Các nhà sản xuất máy khác nhau có năng lực và thế mạnh riêng biệt, do đó người dùng cần xem xét lựa chọn đối tác có khả năng cung cấp nhiều loại máy sử dụng phương pháp gia công khác nhau.
Ngoài những kỹ thuật đó, điều quan trọng là phải xem xét phần mềm điều khiển các máy này vì chúng là thứ hướng dẫn thiết kế sản phẩm. Hiện có rất nhiều phần mềm thiết kế và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAD và CAM) trên thị trường, vì vậy một số chương trình mạnh mẽ hơn những chương trình khác. Một số nhắm mục tiêu đến người mới bắt đầu, điều này khiến chúng không phù hợp với mục đích sử dụng thương mại lớn mà hầu hết người sáng tạo cần cho sản phẩm của họ. Trong giới chuyên môn, phần mềm như Mastercam được coi là phù hợp hơn để tạo ra sản phẩm cho thị trường đại chúng.
Lý tưởng nhất là khách hàng có thể tham quan trực tiếp showroom của nhà sản xuất họ muốn lựa chọn. Cái nhìn cận cảnh này sẽ giúp bạn xác định đối tác nào phù hợp và có được sự tự tin trong quá trình lựa chọn.
Ngoài ra bạn đọc nên tham khảo thêm bài viết 10 tiêu chí quan trọng lựa chọn máy CNC phù hợp nhất để có được những hiểu biết sâu sắc và đưa ra sự lựa chọn tốt nhất.
4. Kết luận
Ngoài 6 loại gia công CNC phổ biến ở trên, còn có nhiều quy trình gia công CNC khác nhau. Mỗi loại quy trình đều có nhiều tùy chọn về trục và hệ thống định vị, dẫn đến nhiều cách phân loại khác nhau. Sự lựa chọn tốt nhất sẽ phụ thuộc vào độ chính xác vào nhu cầu, ngân sách cảu khách hàng và các yếu tố khác.
Hi vọng rằng bài viết trên đã cung cấp những thông tin hữu ích cho bạn đọc về các phương pháp gia công phổ biến hiện nay. Từ đó, có thể quyết định hoạt động gia công nào sẽ mang lại kết quả tốt nhất cho nhu cầu của bạn.
