Máy CNC gia công chi tiết thành mỏng



Gia công chi tiết thành mỏng

Gia công thành mỏng không phải là chuyện cắt nhẹ hơn. Thành mỏng hỏng vì chi tiết kém cứng hơn các lực tác động lên nó — lực kẹp, lực cắt, và ứng suất dư đã có trong vật liệu trước khi bị cắt. Cắt nhẹ hơn làm giảm một trong ba lực đó. Hai lực còn lại phải được loại bỏ bằng thiết kế quy trình, và đó là nơi phần lớn công việc thành mỏng được thắng hay thua.

Trang này trình bày ba lực làm dịch chuyển thành mỏng, thứ tự nguyên công giữ thành ở đúng vị trí, cách kẹp chi tiết mà không ép nó ra khỏi hình dạng, và những đặc tính nào của máy thực sự quan trọng khi chi tiết mềm.

Ba lực làm dịch chuyển thành mỏng

Lực kẹp

Thành mỏng trong ê tô hoặc dưới chấu mâm cặp bị biến dạng trước khi dao chạm vào kim loại. Chi tiết được cắt trong trạng thái biến dạng và bật lại khi tháo kẹp, nên thành đo đúng khi đang kẹp lại sai trên bàn kiểm. Đây là sai số lớn nhất và bị bỏ qua nhiều nhất trong công việc thành mỏng, và không có bước tinh nào sửa được nó — sai số được tạo ra bởi lúc tháo kẹp, không phải bởi đường cắt.

Lực cắt

Thành mỏng theo hướng cắt sẽ đẩy ra xa dao và bật lại vào dao, gây rung và tạo thành có độ côn và vết. Độ võng tỷ lệ với lực và tỷ lệ nghịch với độ cứng của thành, nên cùng một bước cắt tốt trên thành 5 mm sẽ gây rung trên thành 2 mm. Giảm chiều sâu cắt hướng kính, dùng dao sắc hơn với bán kính mũi nhỏ hơn, và cắt khi thành được đỡ thay vì để tự do là các biện pháp kiểm soát.

Ứng suất dư trong vật liệu

Tấm và thanh đùn mang ứng suất bên trong từ quá trình cán hoặc kéo, và lấy vật liệu đi từ một phía sẽ làm mất cân bằng. Chi tiết bị vênh sau khi gia công mặt thứ nhất, và mặt thứ hai được cắt trên một chi tiết không còn phẳng. Đây không phải lỗi kẹp và không đáp ứng với bước cắt nhẹ hơn — nó đáp ứng với việc lấy vật liệu đều từ hai phía, hoặc khử ứng suất phôi trước khi gia công.

Thứ tự nguyên công

Gia công thô cả hai mặt trước khi tinh bất kỳ mặt nào

Gia công thô mặt thứ nhất, trở chi tiết, gia công thô mặt thứ hai, và chỉ sau đó mới tinh. Gia công tinh một mặt đến chiều dày cuối rồi gia công mặt kia đảm bảo rằng sự giải phóng ứng suất từ mặt thứ hai sẽ làm vênh một chi tiết mà mặt thứ nhất đã hoàn thành. Để lại 1–2 mm mỗi phía cho bước tinh, và để chi tiết ổn định giữa thô và tinh, cho phép ứng suất giải phóng khi vẫn còn vật liệu để lấy đi.

Tinh thành theo trình tự vẫn giữ được đỡ

Khi chi tiết có khoang bên trong và thành bên ngoài, hãy gia công khoang trước khi phần ngoài còn đặc, rồi mới hạ phần ngoài xuống đúng chiều dày. Trình tự ngược lại để thành không được đỡ trong khi cắt khoang, và thành sẽ chạy vào khoang. Quy tắc chung là lấy vật liệu từ trong ra ngoài, giữ hình học cứng nhất càng lâu càng tốt.

Để thành còn gắn với khối càng lâu càng tốt

Một thành còn nối với một đế dày ở một đầu cứng hơn nhiều so với cùng thành đó ở trạng thái tự do. Sắp xếp trình tự để thành được gia công khi còn gắn, và cắt rời sau cùng, là kỹ thuật tiêu chuẩn trên chi tiết thành mỏng và thường loại bỏ nhu cầu về đồ gá đặc biệt.

Cách kẹp chi tiết mềm

Đồ gá chân không và từ

Chân không giữ tấm hoặc nắp mỏng bằng lực phân bố thay vì áp lực tập trung của chấu kẹp, nên chi tiết không bị biến dạng tại chỗ kẹp. Với vật liệu không từ tính, chân không là lựa chọn mặc định cho tấm mỏng; với vật liệu từ tính, bàn từ cho cùng sự đỡ phân bố và gá nhanh hơn.

Chấu mềm doa theo chi tiết thực

Ở nơi không tránh được chấu kẹp, doa chấu mềm theo đường kính hoàn thành của chi tiết sẽ phân bố tải trên toàn bộ diện tích tiếp xúc và loại bỏ kiểu ép ba điểm của mâm cặp tiêu chuẩn. Áp lực kẹp thấp và kiểm soát mô-men siết bằng cờ lê lực, thay vì siết theo cảm giác, làm cho việc kẹp lặp lại được giữa các thợ.

Đỡ từ bên trong, hoặc lấp đầy khoang

Một ống mỏng hoặc chi tiết rỗng có thể được đỡ từ bên trong bằng trục gá hoặc nút nở, hoặc được lấp đầy bằng hợp kim nóng chảy thấp hoặc sáp gia công rồi nấu chảy sau đó. Cách này chậm hơn trên mỗi chi tiết nhưng là kỹ thuật làm cho một thành mỏng hơn tầm với của dao trở nên có thể gia công được.

Tính độ bật lại vào dung sai

Nếu chi tiết võng một cách dự đoán được dưới một áp lực kẹp đã biết, đường cắt có thể được lập trình theo kích thước đã biến dạng để chi tiết sau khi tháo kẹp về đúng danh nghĩa. Điều này đòi hỏi đo chi tiết cả khi kẹp và khi tự do trên vài chiếc đầu tiên, và đáng làm trên bất kỳ chi tiết nào mà thành chính là dung sai.

Đặc tính máy nào quan trọng

Độ cứng và khả năng giảm rung quan trọng hơn tốc độ

Trên chi tiết mềm, hành vi rung của máy quan trọng hơn tốc độ chạy nhanh. Máy có kết cấu gang đúc gân dày và băng máy rộng cứng sẽ dập tắt rung mà một máy nhẹ hơn với cùng chế độ cắt không dập được. Ở nơi chi tiết là khâu yếu, hãy xem khối lượng kết cấu và loại ray dẫn hướng, không phải công suất đỉnh của trục chính.

Ổn định nhiệt

Thành mỏng nóng lên nhanh và giãn nở, nên chi tiết được gia công trong chu kỳ dài sẽ được đo khác nhau ở đầu và cuối loạt. Máy có trục chính điều nhiệt và kết cấu ổn định, cộng với các bước tinh có chiều sâu không đổi, giữ kích thước thành lặp lại được suốt ngày.

Máy có với tới được cả hai phía hay không

Chi tiết có thành mỏng ở cả hai mặt cần được gia công từ hai phía, và hoặc chi tiết bị trở — với vấn đề tháo kẹp đi kèm — hoặc máy có các trục để với tới cả hai. Đây là chỗ máy tiện-phay hoặc máy năm trục thay đổi quy trình chứ không chỉ thời gian chu kỳ.

Ghi chú khi gia công thành mỏng

Luôn đo sau khi tháo kẹp

Kích thước duy nhất có ý nghĩa là kích thước đo trên chi tiết tự do. Đo trong đồ gá hữu ích để điều khiển đường cắt, nhưng nó không phải phép đo nghiệm thu, và coi nó là phép đo nghiệm thu là cách một lô hàng đạt kiểm tra tại máy và không đạt tại khách hàng.

Dùng phay thuận ở bước tinh

Phay thuận đặt tải phoi phía sau lưỡi và kéo thành về phía dao thay vì đẩy ra, điều này trên thành mỏng cho bề mặt sạch hơn và ít võng hơn. Điều tương tự áp dụng cho bước tinh trên một gân mỏng.

Đừng đuổi theo dung sai bằng bước chạy thêm

Một bước chạy thêm trên thành đã biến dạng sẽ cắt ở chỗ thành đang ở, không phải chỗ nó phải ở, và có thể làm sai số tệ hơn bằng cách lấy vật liệu ở phía cao của chi tiết. Hãy xử lý độ võng bằng đỡ và trình tự, không bằng các bước chạy thêm.

Hướng dẫn liên quan

• Gia công chi tiết thành mỏng bằng CNC — toàn bộ trình tự gia công
• Gia công vỏ gối đỡ trục — lỗ biến dạng sau khi tháo kẹp
• Gia công mặt bích và nắp đầu — vênh hình nón trên đĩa mỏng
• Giường nghiêng và giường phẳng — so sánh độ cứng và giảm rung
• Máy tiện-phay CNC — với tới cả hai mặt trong một lần kẹp