Gia công CNC (Computer Numerical Control) là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trong sản xuất hiện đại, cho phép gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao. Trong quá trình này, việc tính toán và chọn chế độ cắt phù hợp là yếu tố quyết định không chỉ đến chất lượng sản phẩm, mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất và chi phí sản xuất. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách tính toán các thông số chế độ cắt và những yếu tố cần lưu ý khi gia công CNC.
Giới Thiệu Chung Về Chế Độ Cắt Trong Gia Công CNC
Chế độ cắt trong gia công CNC bao gồm các thông số kỹ thuật như lượng chạy dao, chiều sâu cắt, tốc độ cắt, và công suất cắt. Đây là những yếu tố cơ bản nhưng lại có tác động lớn đến chất lượng bề mặt gia công, tuổi thọ của dụng cụ cắt, cũng như hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất. Việc lựa chọn chế độ cắt phù hợp giúp tối ưu hóa quá trình gia công, giảm thiểu thời gian sản xuất, chi phí nguyên liệu, và năng lượng tiêu thụ.
Tầm Quan Trọng Của Chế Độ Cắt
Chế độ cắt là một trong những yếu tố chính quyết định đến sự thành công hay thất bại của quá trình gia công. Nếu chế độ cắt không được chọn đúng, có thể dẫn đến nhiều vấn đề như chất lượng bề mặt không đạt yêu cầu, dụng cụ cắt bị mòn nhanh chóng, và thậm chí gây hư hỏng máy móc. Ngược lại, nếu chế độ cắt được tối ưu hóa, sẽ giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí sản xuất, và cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Các Thành Phần Cơ Bản Của Chế Độ Cắt
Chế độ cắt bao gồm nhiều thông số khác nhau, nhưng có ba thông số chính cần được quan tâm là:
– Lượng chạy dao (Feed rate): Là tốc độ di chuyển của dụng cụ cắt hoặc phôi trong quá trình gia công, thường được đo bằng mm/vòng hoặc mm/phút.
– Chiều sâu cắt (Depth of cut): Là độ sâu mà dụng cụ cắt đi vào phôi, quyết định lượng vật liệu bị loại bỏ trong mỗi lần cắt.
– Tốc độ cắt (Cutting speed): Là vận tốc di chuyển của dụng cụ cắt qua bề mặt vật liệu, thường được đo bằng m/phút.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chế Độ Cắt
Việc chọn chế độ cắt phù hợp không chỉ dựa vào các công thức tính toán mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như vật liệu gia công, dụng cụ cắt, độ cứng vững của máy CNC, và hệ thống làm mát.
Vật Liệu Gia Công
Vật liệu của phôi là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chế độ cắt. Mỗi loại vật liệu có độ cứng, tính chất nhiệt, và tính chất cơ học khác nhau, do đó yêu cầu chế độ cắt khác nhau.
– Kim loại cứng (như thép không gỉ, titan): Thường yêu cầu tốc độ cắt thấp và chiều sâu cắt nhỏ để giảm thiểu mài mòn dụng cụ và đảm bảo độ chính xác.
– Kim loại mềm (như nhôm, đồng): Có thể sử dụng tốc độ cắt cao hơn để tăng năng suất mà không làm giảm chất lượng bề mặt.
– Vật liệu composite và nhựa: Cần lưu ý đặc biệt vì dễ bị cháy hoặc biến dạng nếu tốc độ cắt quá cao.
Dụng Cụ Cắt
Dụng cụ cắt là phần tiếp xúc trực tiếp với phôi, do đó lựa chọn đúng dụng cụ cắt sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng gia công và tuổi thọ của dụng cụ.
– Vật liệu dụng cụ cắt: Thép gió, carbide, và ceramic là những vật liệu phổ biến cho dụng cụ cắt, mỗi loại có độ bền và khả năng chịu nhiệt khác nhau.
– Hình dạng và góc độ của dụng cụ: Quyết định lực cắt và khả năng thoát phoi, ảnh hưởng trực tiếp đến bề mặt gia công và năng suất.
– Dụng cụ cắt với lớp phủ: Dụng cụ được phủ lớp vật liệu cứng như TiN hoặc AlTiN giúp tăng độ bền và giảm ma sát trong quá trình cắt.
Độ Cứng Vững Của Máy CNC
Độ cứng vững của máy CNC, bao gồm cả khung máy và hệ thống truyền động, là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ổn định trong quá trình cắt. Nếu máy có độ cứng vững thấp, có thể xảy ra rung động, dẫn đến hỏng bề mặt gia công và làm mòn dụng cụ nhanh chóng.
Hệ Thống Làm Mát
Hệ thống làm mát có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ thấp tại vùng cắt, giúp tăng tuổi thọ của dụng cụ và đảm bảo chất lượng bề mặt gia công. Sử dụng chất làm mát phù hợp là rất quan trọng, đặc biệt khi gia công các vật liệu khó cắt hoặc sử dụng tốc độ cắt cao.
Công Thức Tính Toán Các Thông Số Chế Độ Cắt
Việc tính toán các thông số chế độ cắt dựa trên những công thức toán học cơ bản, giúp người vận hành xác định được các giá trị tối ưu cho từng quá trình gia công cụ thể.
Tính Tốc Độ Cắt (Vc)
Tốc độ cắt là vận tốc mà dụng cụ cắt di chuyển qua bề mặt vật liệu. Công thức tính tốc độ cắt là:
Từ công thức trên, có thể thấy rằng tốc độ cắt phụ thuộc vào đường kính dụng cụ và số vòng quay của trục chính. Nếu đường kính dụng cụ lớn, cần giảm số vòng quay để giữ tốc độ cắt trong giới hạn cho phép.
Tính Lượng Chạy Dao (Vf)
Lượng chạy dao là tốc độ di chuyển của dụng cụ cắt hoặc phôi trong quá trình gia công. Công thức tính lượng chạy dao là:
Công thức này cho thấy rằng lượng chạy dao phụ thuộc vào số vòng quay của trục chính, số lưỡi cắt, và lượng ăn dao mỗi lưỡi. Khi lượng chạy dao tăng, thời gian gia công giảm, nhưng cần đảm bảo rằng bề mặt gia công vẫn đạt yêu cầu về độ chính xác và độ nhẵn.
Tính Công Suất Cắt (Pc)
Công suất cắt là lượng năng lượng cần thiết để thực hiện quá trình gia công. Công thức tính công suất cắt là:
Lực cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, dụng cụ cắt, và các thông số chế độ cắt khác như chiều sâu cắt và lượng chạy dao. Công suất cắt là yếu tố quan trọng cần tính toán để đảm bảo máy CNC hoạt động hiệu quả mà không bị quá tải.
Lựa Chọn Chế Độ Cắt Phù Hợp Trong Thực Tế
Sau khi tính toán các thông số chế độ cắt, người vận hành cần tiến hành lựa chọn và điều chỉnh các thông số này dựa trên điều kiện thực tế của quá trình gia công.
Chọn Chế Độ Cắt Dựa Trên Vật Liệu Gia Công
Mỗi loại vật liệu yêu cầu chế độ cắt khác nhau để đạt được kết quả tốt nhất. Ví dụ, khi gia công thép cứng, cần chọn tốc độ cắt thấp và lượng chạy dao nhỏ để tránh làm mòn nhanh dụng cụ. Ngược lại, khi gia công nhôm, có thể sử dụng tốc độ cắt cao hơn để tăng năng suất.
Điều Chỉnh Chế Độ Cắt Theo Tình Trạng Máy CNC
Máy CNC mới hoặc được bảo trì tốt có thể hoạt động ở chế độ cắt mạnh mẽ hơn so với máy đã cũ hoặc không được bảo dưỡng đầy đủ. Trong trường hợp máy đã cũ, việc chọn chế độ cắt nhẹ hơn sẽ giúp tránh tình trạng quá tải, rung động, và giảm thiểu nguy cơ hư hỏng máy móc. Điều này cũng đồng nghĩa với việc cần giảm tốc độ cắt và lượng chạy dao, đồng thời tăng số lần chạy dao để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công.
Cân Nhắc Sử Dụng Dụng Cụ Cắt Phù Hợp
Dụng cụ cắt là yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến quá trình gia công. Việc lựa chọn đúng loại dụng cụ cắt không chỉ dựa trên vật liệu phôi mà còn phải cân nhắc đến loại hình gia công (phay, tiện, khoan…), hình dạng phôi, và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Một dụng cụ cắt với vật liệu cao cấp và lớp phủ phù hợp sẽ giúp nâng cao hiệu suất cắt, kéo dài tuổi thọ dụng cụ và cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Điều Chỉnh Chế Độ Cắt Trong Quá Trình Gia Công
Trong quá trình gia công thực tế, việc giám sát và điều chỉnh chế độ cắt là vô cùng quan trọng. Các thông số như tốc độ cắt, lượng chạy dao, và chiều sâu cắt cần được theo dõi liên tục để đảm bảo rằng máy CNC đang hoạt động ổn định và đạt hiệu suất tối ưu. Nếu phát hiện có dấu hiệu như tăng nhiệt độ cắt, rung động bất thường, hoặc chất lượng bề mặt không đạt yêu cầu, cần điều chỉnh ngay lập tức để tránh hư hỏng dụng cụ hoặc sản phẩm không đạt yêu cầu.
***Bài viết liên quan:
Chọn chế độ cắt trong gia công CNC là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu rộng về các thông số kỹ thuật, tính chất vật liệu, và điều kiện gia công thực tế. Việc tính toán và điều chỉnh chế độ cắt phù hợp không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giảm chi phí. Bằng cách tuân thủ các nguyên tắc và lưu ý nêu trên, bạn có thể đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa chất lượng và năng suất trong quá trình gia công CNC.
Nếu bạn còn thắc mắc gì về chế độ cắt thì hãy liên hệ ngay với Takamaz để được tư vấn và hỗ trợ miễn phí nhé.
