Quy trình Phay CNC và Tiện CNC diễn ra như thế nào?

Gia công CNC là công nghệ sản xuất trừ phổ biến nhất hiện nay và là một cách cực kỳ linh hoạt và mạnh mẽ để sản xuất các bộ phận kim loại và nhựa tùy chỉnh. Sử dụng các mô hình CAD, máy CNC loại bỏ chính xác vật liệu khỏi một khối rắn bằng nhiều loại dụng cụ cắt. 

Hai loại chính của hệ thống gia công CNC (điều khiển số bằng máy tính) là phay và tiện. Do đặc điểm của từng loại máy, phay và tiện đều lý tưởng riêng để sản xuất các hình dạng khác nhau. 

Chúng ta hãy cùng phân tích cách sản xuất các bộ phận bằng hai thiết lập máy riêng biệt này.

Quá trình phay CNC diễn ra như thế nào?

Gia công Phay CNC là kiến ​​trúc máy CNC phổ biến nhất. Trên thực tế, thuật ngữ phay CNC thường đồng nghĩa với gia công CNC. Máy phay CNC sử dụng các công cụ cắt quay để loại bỏ vật liệu khỏi bộ phận được gắn trên bệ máy. 

Hầu hết các hệ thống phay CNC có 3 bậc tự do tuyến tính: trục X, Y và Z. Các hệ thống tiên tiến hơn có 5 bậc tự do gia công thông qua việc xoay bệ máy và/hoặc đầu dụng cụ (trục A và B). Máy 5 trục có thể sản xuất các bộ phận có độ phức tạp hình học cao và có thể loại bỏ nhu cầu về nhiều bước gia công. 

Sau đây là tổng quan về cách máy phay CNC biến mô hình CAD thành bộ phận tùy chỉnh.

• Người vận hành chuyển đổi mô hình CAD thành một chuỗi lệnh để máy CNC diễn giải (mã G). 
• Một khối vật liệu—được gọi là phôi hoặc phôi gia công—được cắt theo kích thước mong muốn và đặt trên bệ xây dựng, sử dụng kẹp hoặc lắp trực tiếp vào bệ. 
• Điều quan trọng là phải định vị và căn chỉnh chính xác phôi để sản xuất các bộ phận chính xác. Bạn có thể sử dụng các công cụ đo lường đặc biệt (đầu dò cảm ứng) để hỗ trợ định vị và căn chỉnh. 
• Các công cụ cắt chuyên dụng, quay với tốc độ rất cao (hàng nghìn vòng/phút), loại bỏ vật liệu khỏi khối. Đầu tiên, máy loại bỏ vật liệu nhanh chóng ở độ chính xác thấp hơn để đạt được hình dạng gần đúng. Sau đó, cần thực hiện một vài lần cắt có độ chính xác cao hơn để tạo ra chi tiết cuối cùng. 
• Nếu mô hình có những đặc điểm mà công cụ cắt không thể chạm tới trong một lần thiết lập, thì người vận hành cần lật phôi và lặp lại các bước này. 
• Một bộ phận phay CNC điển hình, sản xuất bằng cách loại bỏ vật liệu từ một phôi hình chữ nhật

Sau khi gia công, bạn cần loại bỏ gờ của một bộ phận đã phay. Loại bỏ gờ là quá trình thủ công để loại bỏ các khuyết tật nhỏ khỏi một bộ phận đã hoàn thiện. Những khuyết tật này, thường thấy ở các cạnh sắc, xuất phát từ biến dạng vật liệu trong quá trình gia công. Ví dụ, khi mũi khoan thoát ra khỏi mặt xa của lỗ xuyên, nó sẽ để lại các vết bẩn cần loại bỏ. 

Tiếp theo, bạn muốn kiểm tra các kích thước quan trọng của bộ phận nếu dung sai được chỉ định trong bản vẽ kỹ thuật. Sau khi bạn hoàn thành bước này, bộ phận của bạn đã sẵn sàng để sử dụng hoặc để xử lý sau . Có rất nhiều điều cần khám phá khi nói đến xử lý sau cho các bộ phận gia công CNC (phay và tiện), vì vậy chúng tôi khuyên bạn nên làm mới và/hoặc nâng cao kiến ​​thức của mình.

Quá trình tiện CNC diễn ra như thế nào?

Tiện CNC sử dụng các công cụ cắt cố định để loại bỏ vật liệu khỏi một bộ phận được gắn trên mâm cặp quay. Đây là cách lý tưởng để sản xuất các bộ phận có tính đối xứng dọc theo trục trung tâm của chúng. Các bộ phận tiện thường được sản xuất nhanh hơn và với chi phí thấp hơn so với các bộ phận phay. 

Thông thường, hệ thống tiện CNC còn được gọi là máy tiện được sử dụng để tạo ra các bộ phận hình trụ. Các trung tâm tiện CNC đa trục hiện đại, được trang bị các công cụ phay CNC, có thể sản xuất các bộ phận không phải hình trụ. Các hệ thống này kết hợp năng suất cao của tiện CNC với khả năng phay CNC và có thể sản xuất một loạt các hình học rất lớn với tính đối xứng quay, chẳng hạn như trục cam và cánh quạt máy nén hướng tâm. 

Sau đây là tổng quan về cách máy tiện CNC sản xuất các bộ phận.

• Người vận hành tạo mã G từ mô hình CAD và nạp một xi lanh vật liệu dự trữ (phôi) vào máy. 
• Bộ phận này bắt đầu quay với tốc độ cao và một dụng cụ cắt cố định sẽ theo dõi một hình dạng, dần dần loại bỏ vật liệu cho đến khi bạn có được hình dạng mong muốn. 
• Có thể sử dụng dụng cụ cắt bên trong và mũi khoan tâm để cắt lỗ dọc theo trục tâm của phôi. 
• Nếu bạn cần lật hoặc di chuyển bộ phận, thì bạn phải lặp lại quy trình này. Nếu không, sau khi cắt xong vật liệu, bộ phận sẽ sẵn sàng để sử dụng hoặc xử lý sau.

Một bộ phận tiện CNC điển hình, được sản xuất bằng cách loại bỏ vật liệu khỏi khối hình trụ
Vì ranh giới giữa hệ thống phay CNC và hệ thống tiện thường không rõ ràng nên phần còn lại của hướng dẫn này sẽ tập trung chủ yếu vào phay CNC vì đây là quy trình sản xuất được sử dụng phổ biến hơn.

Ưu điểm và nhược điểm của gia công CNC là gì?

Mặc dù gia công CNC là một quy trình sản xuất khả thi và thậm chí lý tưởng cho nhiều ứng dụng từ tạo mẫu đến sản xuất các bộ phận sử dụng cuối quy mô vừa, nhưng nó vẫn có những nhược điểm. Trong phần này, chúng tôi sẽ đề cập đến những lợi ích và hạn chế của quy trình gia công cắt gọt này. 

Gia công CNC cung cấp độ chính xác và khả năng lặp lại tuyệt vời. Cả phay và tiện đều có thể sản xuất các bộ phận có dung sai rất chặt chẽ, điều này làm cho CNC trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cao cấp như trong ngành hàng không vũ trụ, hàng không và ô tô. Hầu hết các vật liệu được sử dụng trong gia công CNC đều có các đặc tính vật lý tuyệt vời và hoàn toàn đẳng hướng và phù hợp với hầu hết các ứng dụng kỹ thuật. 

Nhìn chung, gia công CNC là quy trình sản xuất tiết kiệm chi phí nhất để sản xuất số lượng bộ phận kim loại từ thấp đến trung bình. Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng CNC cho các nguyên mẫu đơn lẻ hoặc sản xuất tới 1.000 đơn vị. 

Mặc dù những lợi ích này khiến gia công CNC trở thành lựa chọn hấp dẫn đối với các kỹ sư, nhưng bản chất cắt gọt của công nghệ này khiến một số hình học phức tạp trở nên rất tốn kém hoặc thậm chí không thể sản xuất. 

Xét về góc độ tài chính, chi phí khởi động của gia công CNC cao hơn nhiều so với in 3D. Nếu bạn muốn sản xuất nguyên mẫu giá rẻ từ nhựa, thì in 3D có thể là lựa chọn tốt hơn khi nói đến thiết lập. 

Thời gian giao hàng cho gia công CNC cũng thường dài hơn so với in 3D, vì thời gian giao hàng trung bình cho CNC là 10 ngày so với thời gian giao hàng thấp hơn nhiều là 2-5 ngày cho in 3D. Máy CNC không phổ biến rộng rãi như máy in 3D, vì chúng đòi hỏi nhiều kiến ​​thức chuyên môn hơn để hoạt động hiệu quả.

Lời kết

Nhìn chung, gia công CNC tạo ra các bộ phận có dung sai chặt chẽ và các đặc tính vật liệu ấn tượng. Nó phù hợp với các công việc đơn lẻ và sản xuất khối lượng thấp đến trung bình (lên đến 1.000 bộ phận), do khả năng lặp lại cao. Tuy nhiên, nó đi kèm với nhiều hạn chế về thiết kế hơn so với in 3D, một phần là do bản chất trừ của công nghệ. 

Xem thêm:

• Công nghệ gia công CNC có thể mang lại sức mạnh phát triển sản xuất nào?
• So sánh băng tải PVC với các loại băng tải khác