Làm thế nào để cải tiến chất lượng gia công cnc tốt nhất?

Đi theo quy luật chung của sự phát triển. Công nghệ CNC ra đời đã nhanh chóng thay đổi cách thức sản suất của cả ngành công nghiệp. Toàn bộ thao tác vận hành, gia công đều được tự động hóa dựa trên phần mềm đã lập trình sẵn.

Gia công CNC góp phần giảm bớt yếu tố phụ thuộc vào tay nghề kỹ thuật của thợ gia công. Nhưng nhược điểm chính lại nằm ở chỗ gia công CNC khó vận hành và đối với những hình khối phức tạp cần nhiều thười gian và đòi hỏi độ chính xác đến từng centimet. Vậy làm thế nào để cải tiến chất lượng gia công CNC tốt nhất?

1. Gia công CNC là gì? Đặc điểm của gia công CNC

Gia công CNC?

Gia công CNC là phương pháp gia công cơ khí bằng các máy móc ứng dụng công nghệ hiện đại CNC (computer numerial control) nhằm đạt độ chính xác cao và tốc độ làm việc nhanh chóng.

Trong gia công CNC, các máy móc sẽ loại bỏ vật liệu khỏi một khối rắn để tạo ra chi tiết dựa trên mô hình CAD. CNC sản xuất các bộ phận với dung sai rất chặt chẽ và tính chất vật liệu tuyệt vời, độ lặp lại cao, do đó tối ưu được chi phí khi sản xuất các chi tiết với khối lượng thấp đến trung bình (lên đến 1000 chi tiết).

Nhắc đến gia công CNC, 2 phương pháp gia công chính thường được sử dụng trong sản xuất chính là phay và tiện. Bài viết này sẽ cung cấp cho các bạn cái nhìn tổng quan về các nguyên tắc cơ bản của công nghệ gia công và cơ chế hoạt động của máy phay – máy tiện.

Đặc điểm của gia công CNC

Tính năng tự động hóa cao: Các máy CNC đều có thể tự động thực hiện các thao tác khác nhau sau khi khởi động. Nó có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, kiểm tra kích thước chi tiết. Qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết. Tự động tưới nguội, hút phoi ra khỏi khu vực cắt trong quá trình cắt gọt…

Tính linh hoạt cao: Máy CNC vừa gia công được những chi tiết nhỏ, đơn lẻ lại vừa có thể sản xuất hàng loạt một cách nhanh chóng. Quan trọng nhất là việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy thông qua các thiết bị máy tính và các chương trình lập trình khác nhau.

Khả năng tập trung nguyên công: Đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết.

Tính chính xác và đảm bảo chất lượng cao: Máy CNC có hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết chính xác cả về hình dáng đến kích thước. Giúp giảm các hư hỏng do sai sót của con người. Công nghệ CNC cũng là công nghệ duy nhất có thể gia công chính xác các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt 3 chiều.

Độ chính xác và năng suất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển: Toàn bộ quá trình gia công CNC con người đều có thể can thiệp. Vì thế dung sai và tốc độ gia công phụ thuộc rất nhiều vào trình độ, kinh nghiệm lập trình của người điều khiển.

Ưu điểm và hạn chế của gia công CNC

Ưu điểm: Thực sự công nghệ gia công CNC ra đời đã làm thay đổi hoàn toàn công việc sản xuất công nghiệp. Gia công CNC mang đến rất nhiều ưu điểm. Khi gia công trên máy CNC có nhiều tiện ích phải kể đến như:

• Độ chính xác cao.
• Đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường. Có thể gia công nhiều bề mặt phức tạp.
• Nâng cao năng suất đặc biệt là trong sản xuất đơn chiếc những chi tiết gia công phức tạp.
• Thời gian gia công ngắn, tính lặp cao, dễ dàng sản xuất hàng loạt.
• Giảm giá thành điều hành gián tiếp, từ đó góp phần giảm chi phí sản suất.
• Thuận lợi cho việc tự động hóa quá trình sản suất.

Nhược điểm: Công nghệ gia công CNC cung cấp khả năng tự do thiết kế tuyệt vời. Tuy nhiên không phải tất cả các chi tiết hình học đều có thể gia công CNC. Với sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp để gia công được sẽ rất tốn kém hoặc không thể sản xuất.

Một hạn chế khác nữa có thể kể tới là máy móc CNC không dễ vận hành. Để lập trình gia công bằng máy CNC đòi hỏi người thao tác cần phải có kiến ​​thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn. Vì thế cần có những biện pháp để cải tiến chất lượng CNC tốt hơn để giúp cho hiệu suất, năng suất gia công được cải thiện.

2. Biện pháp để cải tiến chất lượng gia công CNC tốt hơn

2.1. Phân chia hợp lý các quá trình gia công CNC

Việc phân chia các quá trình gia công CNC nói chung có thể được thực hiện theo 3 phương pháp sau:

Phương pháp phân loại tập trung công cụ

Phân loại tập trung công cụ là phân chia các quá trình theo các công cụ gia công được sử dụng và lựa chọn một công cụ để gia công tất cả các bộ phận có thể thực hiện. Mỗi dao cắt, theo thứ tự sẽ được sử dụng để hoàn thành các bộ phận khác nhau mà chúng có thể thực hiện. Điều này có thể giúp giảm số lần thay dao, rút ngắn thời gian nghỉ và giảm các lỗi định vị không đáng có.

Phân chia theo vị trí gia công

Đối với chi tiết sản phẩm có nhiều bước gia công CNC, thì chi tiết này có thể được chia thành nhiều phần theo đặc điểm cấu tạo của nó, chẳng hạn như hình dạng bên ngoài, hình dạng bên trong, bề mặt cong hoặc mặt phẳng, .v.v.. Nhìn chung, bề mặt phẳng và mặt định vị cần được gia công trước, sau đó gia công lỗ; Gia công hình học đơn giản trước, và sau đó là hình học phức tạp; Gia công các bộ phận có độ chính xác thấp, sau đó gia công các bộ phận yêu cầu độ chính xác cao.

Phân chia theo gia công thô và tinh

Phương pháp này được áp dụng khá phổ biến trong thực tế sản xuất. Đặc biệt, với những chi tiết dễ bị biến dạng trong quá trình gia công thì phương pháp phân chia theo gia công thô và tinh sẽ hữu ích, bởi nếu xảy ra biến dạng sau khi gia công thô, chi tiết có thể được hiệu chỉnh lại trước khi bước vào quá trình gia công tinh.

Tóm lại, khi phân chia quy trình cần nắm bắt linh hoạt cấu tạo và khả năng chế tạo của các bộ phận trên chi tiết sản phẩm, chức năng của máy gia công, khối lượng gia công, thời gian lắp đặt và tổ chức sản xuất trong phân xưởng. Ngoài gì thì cũng có thể kết hợp một cách linh hoạt các phương pháp trên để có hiệu quả tốt hơn.

2.2. Nguyên tắc sắp xếp trình tự gia công CNC

Việc sắp xếp trình tự gia công phải được xem xét theo cấu trúc, đặc tính phôi, yêu cầu định vị và gá kẹp, độ cứng của phôi cũng cần được chú trọng. Trình tự thường phải tuân theo những nguyên tắc sau:

• Quá trình gia công trước sẽ không ảnh hưởng đến việc định vị, gá kẹp của quá trình tiếp theo, và các máy gia công lựa chọn cho những quá trình này cũng cần phải được xem xét một cách toàn diện.
• Các quy trình gia công CNC có cùng chế độ định vị và gá kẹp hoặc gia công với cùng một dụng cụ cắt nên được thực hiện nối tiếp nhau để giảm thời gian phải định vị, gá kẹp lại hoặc phải thay dao.
• Với nhiều quy trình gia công được thực hiện trong cùng một quá trình lắp đặt, quy trình gia công có ít ảnh hưởng đến độ cứng của phôi phải được bố trí trước.

2.3. Tối ưu với chế độ kẹp phôi

Khi xác định điểm định vị và sơ đồ kẹp, bốn điểm dưới đây cần phải được chú ý:

• Cố gắng thống nhất các điểm chuẩn định vị trong thiết kế, lập trình và gia công.
• Giảm thời gian gá kẹp càng nhiều càng tốt và cố gắng gia công CNC tất cả các bề mặt cần gia công trong sau một lần định vị gá kẹp phôi.
• Tránh sử dụng sơ đồ điều chỉnh thủ công.
• Đồ gá phải thoáng rộng, đồng thời cơ cấu định vị và kẹp chặt của nó không được ảnh hưởng đến bước đi của dao trong gia công CNC (chẳng hạn như va chạm). Trong trường hợp như vậy, phôi có thể được kẹp bằng cơ cấu có khả năng linh hoạt hơn.

2.4. Lựa chọn đường chạy dao hợp lý

Việc lựa chọn đường chạy dao hợp lý là rất quan trọng vì nó liên quan mật thiết đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt của chi tiết. Những điểm sau đây sẽ cần được xem xét khi xác định đường chạy dao:

• Đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác gia công của các bộ phận.
• Tạo điều kiện cho việc tính toán số liệu và giảm khối lượng lập trình.
• Tìm lộ trình gia công CNC ngắn nhất và giảm thời gian chạy dao không cắt để nâng cao hiệu quả gia công.
• Giảm thiểu số lượng phân đoạn.
• Đảm bảo các yêu cầu về độ nhám bề mặt phôi sau khi gia công CNC, và bề mặt cuối cùng cần được gia công liên tục bằng một dụng cụ cắt duy nhất.
• Đường tiến dao và lùi dao cũng cần được tính toán cẩn thận để giảm thiểu vết dao do dừng dao tại bề mặt và tránh làm xước phôi.

2.5. Giám sát và điều chỉnh trong quá trình gia công CNC

Sau khi phôi được căn chỉnh và chương trình được gỡ lỗi, nó có thể đi vào giai đoạn gia công tự động. Trong quá trình gia công đó, người vận hành phải giám sát quá trình cắt để ngăn ngừa các vấn đề về chất lượng phôi và các sự cố bất thường xảy ra. Giám sát quá trình gia công chủ yếu xem xét các khía cạnh sau:

1) Giám sát quá trình gia công thô chủ yếu xem xét việc loại bỏ nhanh chóng lượng dư gia công trên bề mặt phôi.

Trong quá trình gia công tự động của máy CNC, dao tự động cắt theo đường chạy dao đã định sẵn với các thông số cắt đã thiết lập. Người vận hành có thể theo dõi sự thay đổi của quá trình loại bỏ lượng phôi dư thừa để điều chỉnh thông số cắt tối ưu hơn nhằm phát huy hết hiệu quả của máy CNC.

2) Giám sát âm thanh cắt trong quá trình gia công

Khi quá trình cắt ổn định, âm thanh của dao cắt vào phôi nói chung là đều đặn, liên tục, nhẹ nhàng. Nhưng nếu âm thanh cắt bị thay đổi, có những tiếng động lạ, tiếng kêu rít, không còn ổn định nghĩa là đã có vấn đề về dao cắt, đầu kẹp, gây ra rung động, khiến xước bề mặt phôi, cũng như ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, nghiêm trọng hơn có thể dẫn đến hỏng phôi hoặc dụng cụ cắt. Bạn cần điều chỉnh lại chế độ và điều kiện cắt một cách kịp thời, và nếu tình trạng trên còn xảy ra thì cần ngừng máy để kiểm tra tình trạng của dụng cụ và phôi để biết cách khắc phục.

3) Giám sát quá trình gia công tinh chủ yếu nhằm đảm bảo kích thước gia công và chất lượng bề mặt của phôi.

Tốc độ cắt cao và bước tiến dao lớn. Lúc này cần chú ý đến ảnh hưởng của việc bám dính phoi trên bề mặt gia công. Để giải quyết vấn đề này, trước hết chú ý điều chỉnh vị trí phun của dầu tưới nguội để giữ cho bề mặt gia công luôn được làm mát, thứ hai là tránh tối đa việc điều chỉnh thông số cắt sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt phôi. Dừng cắt khi dao rời khỏi bề mặt phôi để tránh các vết dao.

2.6. Lựa chọn hợp lý các dụng cụ cắt gọt

Dụng cụ cắt phù hợp ảnh hưởng rất nhiều đến độ chính xác, chất lượng bề mặt và năng suất gia công. Lựa chọn dụng cụ cắt đúng với quá trình gia công thô, bán tinh và tinh; phù hợp với biên dạng hình học của bộ phận như mặt phẳng, đường cong, mặt cầu…; phù hợp với vật liệu được gia công và máy CNC. 

Lời khuyên là bạn nên lựa chọn dụng cụ cắt gọt của những thương hiệu có tên tuổi, như Orion, Atorn,... có sự hỗ trợ của đội ngũ kỹ thuật của hãng, điều đó sẽ giúp bạn dễ dàng lựa chọn được đúng loại dụng cụ cắt phù hợp với những quy trình gia công CNC của bạn. Tìm hiểu thêm bài viết Những đặc điểm của lớp phủ dụng cụ cắt, cách để lựa chọn lớp phủ phù hợp.

Ngoài dụng cụ cắt thì đầu kẹp dao cũng là một vấn đề mà bạn cần lưu ý để cải thiện. Một đầu kẹp dao chắc chắn, có độ cứng vững cao, giảm thiểu rung động sẽ mang đến hiệu suất gia công tốt hơn nhiều.

2.7. Kiểm soát tốt chất lượng dụng cụ cắt

Một trong những vấn đề mà bạn có thể tối ưu hơn nữa cho nhà xưởng gia công CNC của bạn là sử dụng hệ thống đo lường và cài đặt trước các dụng cụ cắt, điều này sẽ giúp tiết kiệm thời gian và tăng đáng kể năng suất gia công lên rất nhiều. Bằng cách sử dụng máy set dao, bạn sẽ kiểm soát được hoàn toàn thông số kỹ thuật và chất lượng hiện tại của các dụng cụ cắt, đồng thời chúng cũng được thiết lập trước để setup nhanh chóng trên máy gia công CNC.

Mọi dữ liệu đo được từ máy set dao sẽ được gửi trực tiếp lên bộ điều khiển của máy CNC, cho phép bạn nhanh chóng thiết lập quá trình gia công cho máy, giảm thiểu thời gian máy ngừng chạy, đồng thời kiểm soát tốt chất lượng gia công. 

2.8. Chuẩn bị kỹ trước khi lập trình

Sau khi xác định công nghệ gia công, cần chuẩn bị kỹ những điều sau trước khi lập trình:

• Chế độ gá kẹp phôi.
• Kích thước phôi thô – để xác định phạm vi gia công và đồ gá kẹp.
• Vật liệu phôi gia công – để chọn dụng cụ cắt phù hợp.
• Các dụng cụ cắt sẵn sàng sử dụng – tránh sửa đổi chương trình hoặc gián đoạn gia công vì không có dụng cụ cắt thích hợp trong khi gia công. Nếu bắt buộc cần có dụng cụ cắt nào đó, bạn cần chuẩn bị trước.

Trên đây là toàn bộ những kiến thức cơ bản về gia công CNC mà bất cứ ai theo đuổi ngành nghề này đều cần nắm rõ. Nếu như bạn còn thắc mắc hay có nhu cầu gia công cơ khí chính xác như: phay CNC, tiện CNC, mài, cắt dây CNC…và tìm mua các sản phẩm dụng cụ cắt gọt chất lượng vui lòng liên hệ với chúng tôi.

>>> GSI mời bạn: Lựa chọn dụng cụ cắt gọt