Giới thiệu về gia công CNC

Trong bài hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu công việc gia công CNC này, chúng tôi đề cập đến các nguyên tắc cơ bản của công nghệ. Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ hiểu các cơ chế cơ bản của gia công CNC và những điều này liên quan đến những lợi ích và hạn chế chính của nó như thế nào.

1. Gia công CNC là gì?

Gia công CNC là công nghệ sản xuất trừ được sử dụng rộng rãi nhất. Trong CNC, vật liệu được loại bỏ khỏi một khối vật liệu rắn bằng nhiều công cụ cắt khác nhau để tạo ra một sản phẩm dựa trên mô hình CAD. Cả kim loại và nhựa đều có thể được gia công bằng CNC.

CNC gia công các chi tiết với dung sai chặt chẽ và tính chất vật liệu tuyệt vời.

CNC phù hợp cho cả công việc gia công đơn chiếc và sản xuất khối lượng thấp đến trung bình và gia công loạt lớn, do tính lặp lại cao. Khi so sánh với in 3D, CNC có nhiều hạn chế thiết kế hơn, do tính chất trừ(cắt gọt để tạo hình) của công nghệ.

Trong bài viết này, sự khác biệt giữa hai loại thiết lập máy CNC chính (phay và tiện) được giải thích trước tiên, và các đặc điểm của quy trình sẽ được thảo luận sau. Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ có cái nhìn tổng quan về các nguyên tắc cơ bản của công nghệ và lợi ích, hạn chế chính của nó.

2. Gia công CNC hoạt động như thế nào?

Có hai loại hệ thống gia công CNC chính: phay và tiện. Mỗi loại lại phù hợp để sản xuất các chi tiết có cấu tạo hình học khác nhau, do các đặc điểm độc đáo của nó. Hãy chia nhỏ cách các chi tiết được sản xuất bằng hai kiểu thiết lập máy và gia công này …

Làm thế nào để máy phay CNC làm việc?

GIỚI THIỆU VỀ GIA CÔNG CNC
Sơ đồ máy phay CNC điển hình

Trong thực tế, thuật ngữ phay CNC thường đồng nghĩa với thuật ngữ gia công CNC. Trong phay CNC, phôi được gắn trên bàn máy và vật liệu được loại bỏ bằng các công cụ cắt quay.

Dưới đây là tổng quan về quy trình phay CNC cơ bản:

Đầu tiên, mô hình CAD được chuyển đổi thành một chuỗi các lệnh có thể được đọc hiểu bằng máy CNC (mã G). Điều này thường được thực hiện trên máy bởi người vận hành, sử dụng các bản vẽ kỹ thuật được cung cấp. Một khối vật liệu (được gọi là phôi) sau đó được cắt theo kích thước và nó được đặt trên bàn máy, sử dụng một đồ gá hoặc được gắn trực tiếp lên bàn.

Định vị và căn chỉnh chính xác là chìa khóa để gia công các chi tiết chính xác và các công cụ đo lường đặc biệt (đầu dò cảm ứng) thường được sử dụng cho mục đích này. Tiếp theo, vật liệu được loại bỏ khỏi khối phôi hiện có bằng các công cụ cắt chuyên dụng quay với tốc độ rất cao (hàng nghìn vòng/phút. Đầu tiên, một hình dáng hình học gần đúng được đưa ra cho khối, bằng cách loại bỏ vật liệu nhanh chóng với độ chính xác thấp hơn (phay thô). Sau đó, một hoặc nhiều đường chạy dao hoàn thiện được sử dụng để tạo rachi tiết cuối cùng (phay tinh). Nếu chi tiết cần gia công có các vị trí hình học mà dụng cụ cắt không thể đạt được trong một lần gá (ví dụ: nếu nó có một khe ở phía sau), thì chi tiết đó cần được lật, gá lại và các bước trên được lặp lại.

GIỚI THIỆU VỀ GIA CÔNG CNC
Một chi tiết phay CNC điển hình, được sản xuất bằng cách loại bỏ vật liệu từ một hình phôi chữ nhật

Sau khi gia công là quy trình thủ công để loại bỏ các khuyết tật nhỏ còn sót lại trên các cạnh sắc nhọn do biến dạng vật liệu trong quá trình gia công (ví dụ, các ba-via được tạo ra như một mũi khoan). Tiếp theo, nếu dung sai được chỉ định trong bản vẽ kỹ thuật, các kích thước tới hạn sẽ được kiểm tra. Chi tiết sau đó đã sẵn sàng để sử dụng hoặc chuyển qua công đoạn tiếp theo.Hầu hết các hệ thống trên máy phay CNC đều có 3 bậc tự do tuyến tính: trục X, Y và Z. Các hệ thống tiên tiến hơn với 5 bậc tự do cũng cho phép xoay bàn máy, đầu trục chính mang dụng cụ cắt gọt (trục A và B). Hệ thống trên máy CNC 5 trục có khả năng sản xuất các chi tiết có độ phức tạp hình học cao và có thể loại bỏ yêu cầu thiết lập gia công trên nhiều máy như truyền thống. 

3. Máy tiện CNC làm việc như thế nào?

GIỚI THIỆU VỀ GIA CÔNG CNC
Một máy tiện CNC điển hình

Trong tiện CNC, chi tiết (thanh phôi) được gắn trên mâm cặp quay và vật liệu được loại bỏ bằng các dụng cụ cắt cố định. Bằng cách này, các chi tiết có tính đối xứng dọc theo trục trung tâm của chúng có thể được tạo ra dễ dàng. Các chi tiết tiện thường được sản xuất nhanh hơn (và với chi phí thấp hơn) so với các chi tiết gia công bằng phương pháp gia công phay.

Dưới đây là tóm tắt các bước tiếp theo để sản xuất một chi tiết với tiện CNC:

Mã G-code được tạo trước tiên từ mô hình CAD và một phôi ban đầu với đường kính phù hợp được cặp vào mâm cặp máy tiện CNC. Chi tiết bắt đầu quay với tốc độ cao và một đầu dao tiện cố định chạy theo biên dạng, loại bỏ dần vật liệu cho đến khi hình học trong thiết kế được tạo ra.

Các lỗ dọc theo trục trung tâm cũng có thể được gia công bằng cách sử dụng mũi khoan tâm và dao tiện móc lỗ. Nếu chi tiết cần phải được lật hoặc di chuyển, thì quá trình được lặp lại. Sau đó, chi tiết được tiện cắt đứt khỏi thanh phôi và nó đã sẵn sàng để sử dụng hoặc chuyển qua các bước tiếp theo.

Thông thường, hệ thống tiện CNC (còn được gọi là máy tiện) được sử dụng để tạo ra các chi tiết có dạng hình trụ. Các chi tiết không trụ có thể được sản xuất bằng cách sử dụng các trung tâm tiện CNC đa trục hiện đại, cũng được trang bị các công cụ phay CNC. Các hệ thống tiện-phay này kết hợp năng suất cao của tiện CNC với khả năng phay CNC và có thể tạo ra một phạm vi hình học rất lớn với đối xứng quay như trục cam và cánh quạt máy nén hướng tâm.Do các ranh giới giữa hệ thống phay và tiện nhiều khi không rõ ràng, phần còn lại của bài viết tập trung chủ yếu vào phay CNC, vì đây là một quy trình sản xuất phổ biến hơn.

Đặc điểm của gia công CNC

Thông số máy

Hầu hết các tham số gia công được xác định bởi người vận hành máy trong quá trình tạo mã G và thường ít được nhà thiết kế quan tâm. Các thông số máy quan tâm là kích thước bàn máy, hành trình và độ chính xác của máy CNC:Máy CNC có kết cấu lớn. Hệ thống phay CNC có thể gia công các chi tiết có kích thước lên tới 2000 x 800 x 100 mm (78 ” x 32 ” x 40 ”) và hệ thống tiện CNC có thể chế tạo các chi tiết có đường kính lên tới Ø 500 mm (Ø 20 ” ).Với gia công CNC, các chi tiết có độ chính xác cao và dung sai chặt chẽ đều có thể được gia công dễ dàng. Nếu không có dung sai được chỉ định, thì các chi tiết sẽ được gia công với độ chính xác điển hình là ± 0,125mm. Có thể đạt được dung sai cao đến dưới một nửa đường kính của một sợi tóc trung bình của con người (± 0,025 mm) với CNC.

Dụng cụ cắt CNC

Để tạo hình học khác nhau, máy CNC sử dụng các dụng cụ cắt khác nhau. Dưới đây là một số dao cụ phay được sử dụng phổ biến nhất trong CNC:Các dao phay ngón, phay cầu…(flat head, bull head and ball head end mill tools) được sử dụng cho các khe máy, rãnh, hốc và các thành thẳng đứng khác.Hình dạng khác nhau của chúng cho phép gia công các tính năng với các chi tiết khác nhau. Các dao phay ngón cũng thường được sử dụng trong gia công CNC 5 trục để chế tạo các bề mặt có hình dạng cong và dạng tự do.Khoan là một cách phổ biến và nhanh chóng để tạo ra lỗ. Bạn có thể tìm thấy các bảng với kích thước khoan tiêu chuẩn. Đối với lỗ có đường kính không chuẩn, có thể sử dụng dao phay ngón. Đường kính trục của dao cắt rãnh (dao T) nhỏ hơn đường kính của lưỡi cắt của chúng, cho phép các dụng cụ phay này cắt các khe chữ T và các đường cắt khác bằng cách loại bỏ vật liệu khỏi các cạnh của tường thẳng đứng. Mũi taro được sử dụng để tạo các lỗ ren. Để tạo một đoạn ren, cần kiểm soát chính xác tốc độ quay và tốc độ di chuyển của mũi dao.

Gia công taro ren thủ công vẫn hay được sử dụng ở một số xưởng gia công hiện nay. Dao phay mặt được sử dụng để loại bỏ các vật liệu từ các bề mặt phẳng lớn. Chúng có đường kính lớn hơn các dao phay ngón, vì vậy chúng đòi hỏi ít đường chạy dao hơn cho các bề mặt lớn, giảm tổng thời gian gia công và tạo ra các bề mặt phẳng. Bước phay mặt, hay còn gọi là gia công phá thô thường được sử dụng sớm trong chu trình gia công để chuẩn bị kích thước của phôi. Một loạt các dụng cụ cắt lớn không kém cũng được sử dụng trong tiện CNC, đáp ứng mọi nhu cầu gia công, chẳng hạn như dao khỏa mặt, cắt ren và cắt rãnh.

4. Độ phức tạp hình học & hạn chế thiết kế

CNC cung cấp khả năng tự do thiết kế tuyệt vời, nhưng không phải mọi hình dáng hình học đều có thể gia công CNC. Không giống như in 3D, độ phức tạp của chi tiết làm tăng chi phí, vì cần nhiều bước gia công hơn.

Hệ thống phay CNC 5 trục cho phép dụng cụ cắt tiếp cận các khu vực không thể tiếp cận khi dùng hệ thống 3 trục

Các hạn chế chính trong gia công CNC là phải phụ thuộc hình dạng của công cụ cắt. Ví dụ, các cạnh bên trong của một khe sẽ luôn được làm tròn, vì chúng được gia công bằng cách sử dụng một công cụ có cấu hình hình trụ. Giới hạn chiều sâu dụng cụ cắt là một hạn chế lớn khác trong gia công CNC: vật liệu không thể được cắt bỏ trừ khi dao có thể tiếp cận khu vực đó. Hầu hết các máy CNC là hệ thống 3 trục, do đó, bất kỳ tính năng nào cũng phải được thiết kế sao cho dao phay có thể chạy xuống trực tiếp từ phía trên. Hệ thống CNC 5 trục cung cấp tính linh hoạt cao hơn, cho phép tạo ra các chi tiết phức tạp hơn, vì góc giữa chi tiết và dụng cụ cắt có thể được điều chỉnh để có thể cắt vào các khu vực khó tiếp cận. Các chi tiết với các thành mỏng đe lại sự khó khăn cho máy CNC. Những bức thành mỏng dễ bị rung động và có nguy cơ bị phá vỡ do lực cắt. Độ dày thành tối thiểu được đề nghị là 0,8 mm đối với kim loại và 1,5 mm đối với nhựa.

5. Vật liệu gia công CNC

Một thế mạnh quan trọng của gia công CNC là khả năng gia công các chi tiết có tính chất vật liệu tuyệt vời từ rất nhiều vật liệu để lựa chọn: thực tế tất cả các vật liệu kỹ thuật đều có thể được gia công CNC.Trái ngược với in 3D, các chi tiết được sản xuất bằng gia công CNC có các tính chất vật lý đẳng hướng hoàn toàn giống với các tính chất của vật liệu khối mà chúng được gia công.Gia công CNC chủ yếu được sử dụng với kim loại, cả cho tạo mẫu đơn lẻ và chạy sản xuất số lượng lớn, hàng loạt. Nhựa thường khó gia công hơn vì chúng có độ cứng và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Một trường hợp sử dụng phổ biến của các chi tiết gia công CNC bằng nhựa là việc tạo ra các chi tiết nguyên mẫu trước khi sản xuất quy mô lớn với ép phun.Chi phí vật liệu cho gia công CNC rất khác nhau. Đối với kim loại, Nhôm 6061 là lựa chọn kinh tế nhất, với chi phí khoảng trăm ngàn đồng cho một tấm phôi với kích thước 150 x 150 x 25 mm, trong khi đối với nhựa ABS có chi phí thấp nhất, khoảng 2/3 cho một khoảng trống có cùng kích thước .Các tính chất vật lý của vật liệu cũng có thể ảnh hưởng lớn đến chi phí chung của gia công CNC. Ví dụ, Thép không gỉ cứng hơn nhiều so với Nhôm và điều đó khiến cho việc gia công khó khăn hơn, làm tăng chi phí chung.

6. Xử lý & hoàn thiện

Khi gia công các chi tiết CNC sẽ có vết chạy dao có thể nhìn thấy. Các phương pháp xử lý khác nhau có thể được sử dụng để làm mịn bề mặt của chúng và cải thiện khả năng chống mòn, ăn mòn hoặc kháng hóa chất và sự xuất hiện trực quan của chúng, chẳng hạn như anot hóa, phun cát và sơn tĩnh điện.

7. Lợi ích và hạn chế của gia công CNC

Những ưu điểm và nhược điểm chính của công nghệ được tóm tắt dưới đây:Gia công CNC cung cấp độ chính xác và chất lượng đồng đều. Và có thể sản xuất các chi tiết với dung sai rất cao, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng cao cấp.Vật liệu CNC có tính chất vật lý tuyệt vời và đẳng hướng, phù hợp với hầu hết các ứng dụng kỹ thuật.CNC là quy trình sản xuất hiệu quả nhất về chi phí để sản xuất số lượng các chi tiết kim loại từ thấp đến trung bình (từ các sản phẩm đơn chiếc, lên đến hàng nghìn, chục nghìn chiếc).Do tính chất trừ (cắt gọt, bỏ vật liệu đi) của gia công CNC, một số sản phẩm có hình dáng hình học nhất định rất tốn kém hoặc không thể sản xuất. Chi phí ban đầu của gia công CNC cao so với in 3D, do đó CNC ít phù hợp với tạo mẫu giá rẻ (đặc biệt là cho nhựa).Thời gian chạy dao của gia công CNC (10 ngày) dài hơn thời gian dẫn của in 3D (2-5 ngày), vì máy CNC không phải loại máy phổ thông, vì chúng đòi hỏi kiến ​​thức chuyên môn để vận hành.

Quý khách hàng có nhu cầu vui lòng liên hệ để được tư vấn và hỗ trợ:

THÔNG TIN NHÀ NHẬP KHẨU VÀ PHÂN PHỐI MÁY CNC 

Thông tin liên hệ Công ty TNHH Thương Mại Kỹ Thuật Quốc Tế VNS

Tư vấn kỹ thuật và báo giá:

0969 666 603 (Mr. Nam: Sales Manager)

0978 100 711 (Mr. Hồng: Techinal Manager)

HotLine: 028 2200 3333

Email : Info@vnsgroup.com.vn | HoangNam.Agpps@gmail.com

Địa Chỉ: 453B Đường Chiến Lược , P Tân Tạo , Q Bình Tân, Tp HCM

Website : www.vnsgroup.com.vn | www.khinen.com.vn | www.vnsgroup.net

Quý khách hàng vui lòng liên hệ để được tư vấn những Option cao cấp hơn giúp tăng hiệu suất hoạt động, tuổi thọ của máy cũng như giảm thời gian bảo trì lắp đặt.

Bài viết liên quan
0969.6666.03
chat-active-icon