Tìm hiểu về gia công cơ khí chính xác và ưu điểm của nó trong ngành ô

Tìm hiểu về gia công cơ khí chính xác và ưu điểm của nó trong ngành ô tô

17/05/2023 10:08 AM 406 Lượt xem

Gia công cơ khí chính xác là gì?

Gia công cơ khí chính xác là một hoạt động gia công sử dụng hệ thống các trang thiết bị, máy móc hiện đại (máy cắt dây CNC, máy phay CNC, máy tiện CNC,..) có độ chính xác cao như máy phay, máy tiện,… cùng với robot tốc độ cao, công suất cao và kĩ thuật chính xác để làm việc. Cơ khí chính xác áp dụng cho những loại vật liệu như thủy tinh, than chì, thép, inox, nhựa,…

Điểm khác biệt giữa gia công cơ khí chính xác với các loại gia công cơ khí khác đó chính là việc sử dụng nhiều loại máy móc, thiết bị hiện đại. Chính vì vậy những sản phẩm được tạo ra đạt tỉ lệ chính xác gần như tuyệt đối.

CNC (Computer Numerical Control) hay máy tính điều khiển số là thiết bị được điều khiển tự động dưới sự trợ giúp của máy vi tính. Mục đích là sản xuất các bộ phận cơ khí phức tạp bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D. Tất cả quá trình gia công cơ khí được thực hiện tự động thông qua sự điều khiển của kỹ thuật viên trên máy vi tính.

Do gia công cơ khí chính xác là việc sử dụng các máy CNC nên nó còn có tên gọi là gia công bằng máy CNC.

Ưu điểm của phương pháp gia công cơ khí CNC

Thứ nhất, máy CNC hoạt động nhờ các lệnh mã hóa nhận được từ bộ phận điều khiển. Sau khi kỹ thuật viên nhập trực tiếp dữ liệu số trên máy tính, bộ phận điều khiển sẽ ra lệnh cho thiết bị thực hiện các chuyển động như bào, khoan, mài, dao, phay, tiện…Do thực hiện tự động bằng máy móc nên gia công cơ khí chính xác có thể thực hiện với hầu hết được các vật liệu, kể cả vật liệu độ cứng cao. Như thép, inox, thủy tinh, than chì, nhựa, vật liệu tổng hợp composite…

Thứ hai, gia công cơ khí chính xác đảm bảo mức độ chính xác của sản phẩm cao, gần như tuyệt đối:

Độ nhẵn về bề mặt: Bề mặt được gia công chính xác, tính thẩm mỹ cao, ít sai sót hoặc bị ảnh hưởng. Các đường cong trơn tru, các chi tiết nhỏ thực hiện dễ dàng mà không ảnh hưởng đến kết cấu chung của vật liệu..
Độ chính xác về tỷ lệ theo bản vẽ cao (sai số nhỏ tới 0,001 mm): Máy CNC khai thác tối đa các chế độ cắt gọt, nguyên lý cắt và phương án gá đặt, đảm bảo cắt gọt chính xác và ổn định chất lượng sản phẩm. Máy tự động điều chỉnh sai sót dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết. Từ đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, đảm bảo sai số nhỏ nhất.

Thứ ba, gia công chính xác đảm bảo về năng suất gia công cơ khí: Các bước thực hiện được lập trình tự động nên máy có thể hoạt động liên tục, không bị gián đoạn. Hiệu suất của máy cao thì năng suất công việc cũng tăng lên rất nhiều. Nhờ đó có thể thay thế hoàn toàn các công đoạn sản xuất truyền thống. Doanh nghiệp đảm bảo về tiến độ công việc cũng như chi phí, giá thành sản phẩm.

Thứ tư, gia công CNC có thể thực hiện gia công cơ khí mức độ phức tạp cao, gia công được hàng loạt chi tiết nhỏ nhanh chóng. Đó là nhờ các chương trình được thiết kế sẵn trên máy vi tính. Chương trình có thể thay đổi dễ dàng theo yêu cầu của từng sản phẩm. Máy tích hợp nhiều tính năng như tạm dừng, tăng giảm tốc độ, điều chỉnh độ sâu/nông nên dễ dàng gia công các sản phẩm phức tạp, yêu cầu cao.

Thứ năm, có thể lưu lại chương trình, phần mềm gia công để tái sử dụng trong tương lai. Máy sử dụng các bản vẽ được thiết kế trên các phần mềm như JDpaint, Artcam, V-CARE, Rhino… Doanh nghiệp dễ dàng lưu lại bản vẽ và sử dụng.

Thứ sáu, linh hoạt trong quá trình gia công: Một máy có thể dùng để gia công nhiều vật liệu như kim loại, nhựa, gỗ, gốm sứ…có thể khoét, khoan, điểm, đột, dập…theo yêu cầu.

Những phương pháp gia công cơ khí chính xác

Để đáp ứng đa dạng nhu cầu khác nhau trên thị trường, hiện nay có đến 9 phương pháp gia công cơ khí chính xác với đặc điểm và công dụng chuyên biệt mà doanh nghiệp có thể áp dụng.

1. Gia công phay CNC

Gia công phay CNC là quá trình gia công sử dụng dao cắt quay để cắt gọt vật liệu. Các chi tiết kim loại được tạo hình bởi nhiều lưỡi dao thông qua 2 chuyển động: dao phay quay tròn và chuyển động tịnh tiến theo 3 phương.

Máy phay CNC có thể cắt gọt nhiều vật liệu như sắt, thép, inox, nhôm, titan,… Gia công các mặt phẳng phức tạp, bề mặt cong và các bộ phận vỏ như ổ đĩa, khuôn, thanh nối, lưỡi cắt, vỏ máy, linh kiện máy…

2. Gia công tiện CNC

Tương tự như máy phay CNC nhưng máy tiện CNC được sử dụng để tạo ra các vật thể hình trụ. Sản phẩm quay và dụng cụ cắt tiến hành cắt nhẹ vào sản phẩm, cắt đi vật liệu dư thừa và tạo hình cho sản phẩm.

Máy tiện CNC được sử dụng để xử lý một số bề mặt quay phức tạp như hyperboloid hoặc xi lanh tuyến tính, xi lanh nghiêng và các luồng khác nhau. Tạo ra nhiều sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp như chi tiết máy, hình khối, cắt bánh răng, vát cạnh, vê góc lượn,…

3. Gia công khoan CNC

Đây là quá trình gia công sử dụng lưỡi khoan để khoan lỗ trên bề mặt kim loại, vật liệu. Mũi khoan có độ chính xác cao, thực hiện liên tục và giảm thời gian thi công. Mũi khoan có độ sâu khác nhau theo các chương trình được thiết kế sẵn.

Công nghệ khoan CNC với độ chính xác cao được sử dụng để tạo ra các lỗ trên bề mặt khối sản phẩm theo đúng yêu cầu sản xuất.

4. Gia công mài CNC

Sử dụng công nghệ CNC để mài phẳng bề mặt của các loại vật liệu. Đặc biệt là vật liệu có độ cứng cao như thép cứng, hợp kim cứng.. hay vật liệu có độ giòn như như thủy tinh, đá granite. Máy sẽ làm nhẵn mịn, mài mòn, loại bỏ các chất thừa bám trên bề mặt, đánh bóng bề mặt đẹp mắt.

5. Gia công cắt bánh răng CNC

Sử dụng máy cắt tia nước CNC kết hợp cùng các công nghệ phay, xọc răng, chuốt định hình,… để tạo ra bánh răng máy móc, đảm bảo độ cứng và chính xác như bản vẽ.

Ứng dụng phương pháp này trong mọi hoạt động sản xuất bánh răng máy móc, xe cộ, bánh răng, thanh răng trong các máy cơ khí.

6. Gia công bào CNC

Đây là quá trình bào mỏng bề mặt, tạo nên bề mặt đẹp, mịn, đưa về độ dày phù hợp với yêu cầu thiết kế. Thường được ứng dụng trong sản xuất đồ gỗ, chế tạo vỏ máy móc,…

7. Gia công chuốt CNC

Đây là quá trình làm rộng lỗ hiện hữu của vật liệu bằng cách sử dụng dao chuốt có hình trụ hoặc côn. Dao chuốt được chế tạo bằng thép gió, hợp kim Fe-Co, Carbides (hợp kim cứng) có thể cắt tạo kích thước chính xác, không dùng để gia công cắt gọt với lượng dư lớn.

Chuốt được các lỗ thông suốt có đường tâm thẳng và tiết diện ngang không đổi. Nếu lỗ cần độ đồng tâm cao và dung sai chính xác thì cần khoan tâm hoặc khoan điểm trước, tiếp đó khoan bình thường, doa thô, sau cùng là chuốt để hoàn tất.

Ứng dụng gia công lỗ tròn, các loại lỗ định hình, then, lỗ then hoa hoặc rãnh xoắn, mặt phẳng, mặt trụ ngoài.

8. Gia công cưa CNC

Máy cưa CNC dùng để cắt ra các chi tiết cong theo lập trình CNC trên bản vẽ với tốc độ nhanh và độ chính xác cao. Ứng dụng để cắt các chi tiết theo bản vẽ, cắt chi tiết thừa, tạo đường cong cho vật liệu.

9. Gia công cơ khí Plasma, Laser CNC

Đây là quá trình sử dụng máy cắt có các chùm tia nhiệt độ cao, năng lượng cao để cắt bề mặt kim loại. Quá trình nóng chảy diễn ra cực kỳ nhanh và ở vị trí rất nhỏ, tạo thành các đường cắt nhỏ, sắc nét, không bị sần sùi, cháy đen.

Ứng dụng để cắt các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp, độ chính xác cao, đường cắt nhỏ hẹp và không cần xử lý lại. Như gia công góc V, kiến trúc nghệ thuật chạm khắc tinh xảo,…

Gia công CNC trong ngành công nghiệp ô tô

Ngành công nghiệp sản xuất ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp đi đầu, kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp khác. Ngày nay trong ngành công nghiệp sản xuất Ô tô trên nhiều quốc gia đều sử dụng công nghệ sản xuất hiện đại gia công CNC, tiến hành được nhiều phương pháp gia công khác nhau như: tiện CNC, phay CNC, gia công khoan, móc lỗ, doa… Thiết kế được chuyển đến phần mềm máy CNC sau đó sắp xếp lại các tệp trên hệ thống vận hành từ chuyển động của dụng cụ cắt gọt và hoạt động gia công nhằm sản xuất ra nhiều loại chi tiết và phụ tùng cung cấp ra cho thị trường trên thế giới.

Hệ thống điều khiển số máy tính (CNC) gần đây rất phổ biến trong lĩnh vực ô tô. Từ việc đúc các chi tiết, phụ tùng tương tự nhau đến chế tạo khung unibody. Các công cụ và máy móc CNC chịu trách nhiệm rất lớn cho một số lượng lớn các chi tiết máy có trong các phương tiện hiện đại.

Trên thực tế, vỏ bộ chế hòa khí, các bộ phận phanh, hãm, trục, nắp ổ trục cũng như vỏ động cơ đều được sản xuất bằng máy CNC. Gia công acrylic/PMMA cho đèn pha, đèn ngoại thất cũng như đèn nội thất là một mô hình khác về cách gia công điều khiển số đang được sử dụng khi các linh kiện được chế tạo trong lĩnh vực ô tô.

Ưu điểm của CNC Automotive

Một vài bộ phận quan trọng cấu thành Ô tô được sản xuất trên máy CNC, xilanh và đầu quy lát của động cơ là một số ví dụ, đây là các bộ phận yêu cầu độ chính xác cao do chịu áp suất và lực đẩy liên tục của piston với tốc độ và nhiệt độ cao nên yêu cầu khe hở bề mặt giữa chúng phải chuẩn, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu suất tốt nhất.

Tốc độ

Một trong những lợi thế đáng kể nhất của CNC Automotive là tốc độ nhanh hơn so với gia công thông thường. Ưu điểm này thể hiện rõ nhất khi quá trình sản xuất hàng loạt linh kiện được diễn ra ổn định vì chương trình máy tính có thể lặp lại nhiều lần mà không bị gián đoạn.

Chính xác

Độ chính xác là một lý do khác của CNC Automotive thay vì gia công thông thường. Các thông số trên máy khi được cài đặt tốt nhất có thể tạo nên dung sai 0,001. Dung sai tốt như vậy được yêu cầu trong ngành công nghiệp Ô tô vì hạn chế ra sản phẩm lỗi, rất quan trọng tại một khâu sản xuất nào đó có thể dẫn theo cả một dây chuyền sản xuất phía sau, đặc biệt là sản xuất xe hơi tự lái.

Tính lặp lại

Công việc trên máy CNC có thể được lặp lại nhiều lần mà không có bất kỳ sự khác biệt nào vì vậy các bộ phận được sản xuất giống hệt nhau và chính xác. Công nghệ này đặc biệt hữu ích trong sản xuất hàng loạt, các chi tiết giống nhau không bị lỗi có thể được áp dụng.

Máy móc chỉ đóng vai trò vận hành, nhưng công cụ để gia công mới góp phần tạo nên chất lượng sản phẩm. Một sản phẩm dao tốt sẽ giảm thiểu thời gian cho sản xuất, dao có độ bền lâu mòn thì lâu thay thế, tạo bề mặt chi tiết đẹp nhất. Một số hãng dao với nhiều dòng sản phẩm chất lượng rất tốt để gia công cho ngành công nghiệp Ô tô.