Tìm hiểu về định nghĩa và các quy trình của gia công mài mòn

Định nghĩa gia công mài mòn

Gia công mài mòn về cơ bản là một quy trình sản xuất dựa trên sự mài mòn có kiểm soát của bề mặt phôi. Điều này đạt được thông qua việc các hạt mài mòn cứng được đẩy hoặc cọ xát vào vật liệu, dần dần loại bỏ các lớp nhỏ vật liệu trên bề mặt phôi để đạt được hình dạng, kích thước hoặc độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Bằng cách sử dụng các công cụ mài mòn như bánh mài, các nhà sản xuất có thể tạo hình và tinh chỉnh các phôi có độ chính xác cao.

Không giống như các phương pháp gia công thông thường như việc sử dụng các công cụ cắt, gia công mài mòn khai thác lực tập thể của vô số hạt mài mòn, mỗi hạt hoạt động như một lưỡi cắt cực nhỏ. Phương pháp tiếp cận độc đáo này cho phép loại bỏ chính xác vật liệu, ngay cả từ các hình dạng phức tạp nhất hoặc các khu vực khó tiếp cận, khiến nó trở thành một quy trình không thể thiếu và quan trọng trong các ngành công nghiệp từ hàng không vũ trụ đến điện tử.

Gia công mài mòn hoạt động như thế nào?

Gia công mài mòn là một quá trình liên quan đến việc sử dụng các hạt mài mòn cứng để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Quá trình này có thể đạt được bề mặt hoàn thiện cực kỳ mịn và giữ kích thước ở mức dung sai rất gần. 

Gia công mài mòn hoạt động bằng cách ép mạnh các hạt mài mòn vào bề mặt phôi, với mỗi hạt loại bỏ một lượng nhỏ vật liệu. Về bản chất, gia công mài mòn hoạt động tương tự như các kỹ thuật gia công thông thường như phay hoặc tiện. Điều này là do mỗi hạt mài mòn đóng vai trò như một công cụ cắt thu nhỏ. 

Tuy nhiên, không giống như các kỹ thuật gia công thông thường, các hạt trong gia công mài mòn nhỏ hơn đáng kể so với một công cụ cắt thông thường. Ngoài ra, hình dạng và hướng hạt của chúng không được xác định rõ ràng. Do đó, gia công mài mòn thể hiện hiệu suất công suất thấp hơn và có xu hướng tạo ra nhiều nhiệt hơn. Nhìn chung, kích thước của các hạt mài mòn ảnh hưởng đến tốc độ loại bỏ vật liệu và độ hoàn thiện bề mặt. Việc lựa chọn kích thước hạt thay đổi tùy thuộc vào nhiệm vụ gia công cụ thể: hạt mài mòn thô được sử dụng để mài thô, trong khi hạt mịn được sử dụng cho mục đích mài mịn.

Các loại quy trình gia công mài mòn

Gia công mài mòn bao gồm nhiều quy trình khác nhau, mỗi quy trình được thiết kế riêng cho các ứng dụng và yêu cầu vật liệu cụ thể. Sau đây là một số loại phổ biến nhất:

Mài

Mài có lẽ là quy trình gia công mài mòn được sử dụng rộng rãi nhất để định hình, định cỡ và tạo ra bề mặt hoàn thiện chính xác trên nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, gốm sứ và vật liệu tổng hợp. Nó sử dụng bánh mài hoặc đĩa mài quay với tốc độ cao, dần dần loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Mài có thể tạo ra bề mặt phẳng, hình trụ bằng cách loại bỏ vật liệu thừa. Các loại phổ biến bao gồm mài bề mặt, mài hình trụ và mài không tâm. Mài thường được sử dụng để đạt được dung sai chặt chẽ và bề mặt hoàn thiện mịn.

Doa 

Doa là một quá trình gia công mài mòn chính xác được sử dụng để tạo ra các kích thước chính xác, dung sai chặt chẽ và cải thiện độ hoàn thiện bề mặt trên các lỗ hoặc lỗ xi ​​lanh. Quá trình này sử dụng đá mài hoặc thanh mài mòn được di chuyển qua lại trong lỗ trong khi quay để loại bỏ một lượng nhỏ vật liệu khỏi bề mặt. Đá mài bao gồm các hạt mài mòn được liên kết với nhau bằng chất kết dính. So với mài, doa thường chậm hơn và sử dụng ít nhiệt và áp suất hơn. Do đó, doa thường sử dụng khả năng kiểm soát kích thước tốt hơn. Nhìn chung, doa có thể được thực hiện bằng máy mài truyền thống hoặc máy mài CNC.

Chà nhám

Chà nhám là quá trình hoàn thiện bằng cách mài mòn bề mặt bằng giấy nhám hoặc các vật liệu mài mòn khác để làm mịn hoặc loại bỏ vật liệu. Có thể thực hiện chà nhám thủ công hoặc bằng các công cụ điện, và sử dụng các kích thước hạt khác nhau tùy thuộc vào độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Quá trình này thường được thực hiện bằng đĩa chà nhám tốc độ cao. Chà nhám được sử dụng để chuẩn bị bề mặt để sơn, để loại bỏ các khuyết điểm hoặc để làm mịn các cạnh thô.

Đánh bóng

Đánh bóng là một quá trình hoàn thiện sử dụng chất mài mòn có độ nhám mịn, hợp chất đánh bóng hoặc quy trình hóa học để tạo ra bề mặt nhẵn, sáng bóng trên vật liệu. Đây thường là bước cuối cùng trong quá trình sản xuất để đạt được vẻ ngoài chất lượng cao. Đánh bóng có thể được thực hiện bằng tay hoặc bằng máy và thường được sử dụng trên kim loại, nhựa và thậm chí là đá. Đánh bóng điện là một quy trình khác có khả năng tạo ra bề mặt nhẵn, chống ăn mòn giúp tăng tuổi thọ của nhiều thành phần quan trọng trong ngành hàng không vũ trụ và y tế.

Sự mài bóng

Mài bóng tương tự như đánh bóng nhưng thường đề cập đến quá trình sử dụng một miếng đệm hoặc bánh xe quay được phủ một hợp chất mài mòn để làm mịn và tạo độ bóng hoặc sáng cho bề mặt. Đánh bóng thường được sử dụng để loại bỏ các vết xước, vết xoáy và các vấn đề thẩm mỹ khác trên kim loại, nhựa, gỗ và thậm chí cả sơn để tạo ra lớp hoàn thiện mịn hơn. Nó được thực hiện với sự hỗ trợ của máy đánh bóng cố định và máy mài khuôn, và tự động hóa thông qua robot cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình này. Qúa trình mài bóng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và gia công kim loại. 

Lapping

Thuật ngữ “lapping” được sử dụng để mô tả một số hoạt động hoàn thiện bề mặt khác nhau trong đó bột mài mòn rời được sử dụng làm chất mài ở tốc độ thấp thông thường. Đây là quy trình dành riêng cho các sản phẩm yêu cầu dung sai rất chặt chẽ về độ phẳng, độ song song, độ dày hoặc độ hoàn thiện.

Lapping liên quan đến việc sử dụng các hạt mài mòn để sửa đổi các chi tiết gia công. Các hạt mài mòn được trộn với chất lỏng gốc nước hoặc gốc dầu. Hỗn hợp mài mòn và chất lỏng được gọi là “bùn”, đây là một công cụ cắt chất lỏng. Bùn được đặt trên một nền tảng cơ giới quay được gọi là “tấm chạy”. Sau đó, mảnh gia công được đặt chống lại bùn trên tấm quay quay và bề mặt của mảnh làm việc được sửa đổi. 

Phôi được đặt vào một tấm lapping và cả hai đều di chuyển tương đối với nhau, khiến chất mài mòn loại bỏ vật liệu và tạo ra bề mặt cực kỳ phẳng và mịn. Quá trình này rất quan trọng đối với các bộ phận đòi hỏi dung sai chặt chẽ, như trong sản xuất hàng không vũ trụ hoặc dụng cụ chính xác.

Cắt bằng tia nước

Quy trình cắt bằng tia nước sử dụng tia nước áp suất cao, đôi khi được trộn với chất mài mòn như garnet, để cắt xuyên qua vật liệu. Nó có thể cắt nhiều loại vật liệu, bao gồm kim loại, thủy tinh và đá, mà không gây ra các vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt hoặc biến dạng vật liệu. Nó có độ chính xác cao và có thể tạo ra các thiết kế phức tạp. Nó thường được sử dụng để cắt các vật liệu cứng hoặc mài mòn. Hơn nữa, các bề mặt cạnh cắt tạo ra từ tia nước sẽ nhẵn, đồng đều và không có gờ. Đây là một trong những phương pháp tiết kiệm chi phí của quy trình gia công và có thể chạy mà không cần người vận hành với hệ thống tự động hóa phù hợp.

Phun mài mòn

Phun mài mòn là một quá trình gia công mài mòn lỏng lẻo. Đây là một quá trình làm sạch và chuẩn bị bề mặt sử dụng khí nén hoặc lực ly tâm (do bánh xe quay tạo ra) để đẩy vật liệu mài mòn (như cát, hạt thép hoặc viên nhựa) vào bề mặt. Tác động của các hạt mài mòn loại bỏ bụi bẩn, sơn, rỉ sét hoặc các vật liệu không mong muốn khác, chuẩn bị bề mặt để sơn hoặc các phương pháp xử lý khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và xây dựng.

Phun cát/thủy tinh

Một loại quy trình phun cát mài mòn sử dụng hạt cát hoặc hạt thủy tinh làm vật liệu mài mòn. Phạm vi vật liệu mài mòn từ mịn đến cực thô. Hạt càng thô thì quá trình phun càng nhanh và xử lý kết cấu. Phun cát thường được sử dụng để làm sạch, loại bỏ gờ và chuẩn bị bề mặt, trong khi phun hạt thủy tinh thường được sử dụng để phun bi hoặc tạo lớp hoàn thiện mờ hoặc satin trên bề mặt kim loại. Phun cát hoặc hạt thủy tinh cũng có thể được sử dụng để tạo bề mặt có kết cấu để sơn hoặc lớp phủ bám dính tốt hơn.

Gia công đai mài mòn

Gia công bằng đai mài mòn là một quy trình đa năng sử dụng một vòng liên tục vật liệu mài mòn được gắn trên một loạt các con lăn. Đai, có thể được làm từ nhiều loại vật liệu mài mòn khác nhau tùy thuộc vào vật liệu đang gia công, được truyền qua một bánh tiếp xúc và vào một loạt các con lăn dẫn hướng. Phôi được ép vào đai chuyển động hoặc đai được đưa đến phôi. Quy trình này có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm loại bỏ bavia, tẩy cặn, hoàn thiện bề mặt và định hình chính xác. Nó đặc biệt hữu ích cho các bộ phận có đường viền hoặc hình dạng không đều, vì đai linh hoạt có thể phù hợp với hình dạng của bộ phận.

Gia công dòng chảy mài mòn (AFM)

Gia công dòng chảy mài mòn (AFM) là một quy trình hoàn thiện không theo truyền thống được sử dụng để loại bỏ gờ, đánh bóng và cải thiện bề mặt hoàn thiện của các đường dẫn bên trong phức tạp hoặc khó tiếp cận, các khoang và hình học phức tạp. Nó đặc biệt hữu ích cho các thành phần có hình dạng không đều hoặc các đặc điểm bên trong khó tiếp cận bằng các phương pháp gia công thông thường.

Quy trình AFM bao gồm việc sử dụng vật liệu polyme đàn hồi nhớt bán rắn, chứa chất mài mòn, còn được gọi là “vật liệu dòng chảy mài mòn”. Vật liệu này được đùn hoặc ép qua các đường dẫn hoặc khoang bên trong của phôi dưới áp suất thủy lực. Khi vật liệu chảy qua các khu vực hạn chế, các hạt mài mòn bên trong vật liệu sẽ nhẹ nhàng loại bỏ vật liệu khỏi bề mặt, tạo ra bề mặt được đánh bóng và loại bỏ gờ.

AFM được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, thủy lực và thiết bị y tế, trong đó độ hoàn thiện bề mặt bên trong, khả năng loại bỏ gờ và dung sai chính xác rất quan trọng đối với hiệu suất và độ tin cậy của linh kiện.