Gia công khuôn [P1] – Khả năng công nghệ máy phay CNC

Chào cả nhà, Với mong muốn xây dựng một giáo trình khuôn nhựa trực tuyến để cùng nhau chia sẽ những kinh nghiệm làm khuôn nhựa sát thực tế nhất. Do đó, mình sẽ phát triển diễn đàn khuôn mẫu này theo từng giai đoạn;

• Giai đoạn ban đầu là muốn những người dù chưa biết gì về khuôn cũng có thể hiểu được kết cấu một bộ khuôn nhựa, ứng dụng của khuôn nhựa trong thực tế…
• Giai đoạn 2 là giai đoạn khái quát lại tất cả những kiến thức cần thiết mà một người thiết kế khuôn cần nắm được để có thể thiết kế một bộ khuôn khả thi nhất.
• Giai đoạn 3 là giai đoạn đi vào thiết kế chi tiết một bộ khuôn hoàn chỉnh từ A-Z.
• Giai đoạn cuối cùng là giai đoạn chia sẽ các kinh nghiệm thực tế về khuôn mẫu và hỗ trợ độc giả trung thành của MoldViet.com.

Hiện tại mình đã phát triển gần như xong giai đoạn 1 + 15% của giai đoạn 4 và bài viết mà các bạn đang đọc đây nằm trong giai đoạn 2 là giai đoạn học về máy gia công khuôn mẫu mà cụ thể là khái quát về khả năng công nghệ của các loại máy gia công kim loại trong chế tạo khuôn thường dùng. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về máy phay CNC cũng như đi trả lời câu hỏi “tại sao xưởng gia công khuôn nhất thiết phải có 1 máy phay CNC ?”

• Tìm hiểu về máy gia công kim loại

Trước khi bước vào chủ để chính thì mình cũng muốn thừa nhận là mình không phải là một người đứng máy hay lập trình máy phay CNC, mình càng không phải chuyên gia mà mình chỉ được đào tạo về loại máy này để thiết kế khuôn sao cho gia công khả thi nhất theo tiêu chuẩn Nhật. Do đó, nếu các chuyên gia máy phay CNC có đọc bài này xin hãy góp ý thêm để cùng chia sẽ kinh nghiệm cho các anh em khác để cùng phát triển. Để khách quan hơn thì mình sẽ tổng hợp thông tin từ các nhà cung cấp máy + sách báo chính thống kết hợp với kinh nghiệm thực tế của mình để có thể mang đến một lượng thông tin vừa khoa học vừa thực tế nhất cho độc giả của diễn đàn khuôn nhựa Việt – moldviet.com.

Điều thứ 2 mình muốn các bạn lưu ý là mình sẽ không hướng dẫn về cách cài đặt, vận hành, sửa chửa hay lập trình về máy CNC mà mình chỉ tập trung chia sẽ về khả năng công nghệ của loại máy trong gia công khuôn thực tế như là các biên dạng có thể gia công được, độ chính xác có thể đạt được, ứng dụng…

Bây giờ chúng ta cùng nhau đi vào chủ để chính thôi!

Tìm hiểu về máy phay CNC

CNC – viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển bằng máy tính) – hiểu nôm na là sử dụng máy tính để điều khiển các máy móc khác với mục đích sản xuất hàng loạt các chi tiết kim loại (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình riêng bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G. CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệm Servomechanism của trường MIT.

Trong một xưởng gia công khuôn thì thông thường phải có ít nhất một máy phay cnc. Máy cnc gia công được gần như mọi biên dạng từ đơn giản đến phức tạp trong một thời gian ngắn với độ chính xác cao và hoàn toàn tự động. Tuy nhiên, dù có chính xác đến mấy thì bề mặt gia công bằng máy phay cnc thường để lại vết dấu dao gia công. Do đó, với những bề mặt yêu cầu độ bóng người ta thường phải làm nguội lại thêm một lần nữa bằng cách đánh bóng bề mặt gia công.

Ngoài ra, dao cắt thường có dạng trụ tròn hoặc tạo ra biên dạng tròn trong quá trình quay quanh trục chính nên máy phay cnc có thể làm việc với các biên dạng mà ở các góc phải có bán kính lớn hơn hoặc bằng bán kính dao. Do đó, trước khi quyết định sử dụng máy CNC và chọn dao gia công. Người lập trình phải chú ý đến bán kính của dao và bán kính của các góc giao nhau.

• Video máy phay CNC 5 trục đang gia công khuôn

Các loại máy phay cnc;

Máy phay CNC được chia ra làm 2 loại chính đó là máy phay cnc đứng và máy phay cnc ngang.

• Máy phay cnc đứng là loại máy phay cnc có trục chính theo hướng vuông góc với bàn máy. Loại máy này bao gồm máy phay cnc 3 trục, 4 trục, 5 trục… Máy càng nhiều trục thì biên dạng máy có thể gia công được càng phức tạp và giá cũng rất là cao, bù lại thì gia công nhanh hơn, chính xác hơn và giảm được thời gian gá đặt. Máy phay CNC đứng 3 trục là loại máy phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
• Máy phay cnc ngang là loại máy phay cnc có trục chính nằm song song với bàn máy. Loại máy này thường được kế hợp với bàn kẹp có thể xoay được và có nhiều hơn 1 mâm kẹp trên 1 máy. Do đó, máy này có thể gia công liên tục mà không cần dừng máy để gá đặt vì sản phẩm đã được gá lên bàn máy khác trong quá trình bàn máy kia đang làm việc. Bàn xoay được được bố trí trên một trục có thể xoay được nên trong một lần gia công thì máy có thể gia công được nhiều hướng khác nhau mà không cần phải mất thời gian gá đặt sản phẩm. Máy phay ngang rất ít được sử dụng trong các nhà máy làm khuôn tuy nhiên ở các công ty chuyên gia công các lốc máy hay gia công hộp số, hộ động cơ thì được sử dụng phổ biến hơn.

Video máy phay CNC ngang đang thực hiện quá trình gia công lòng khuôn

Khả năng công nghệ của máy phay CNC

• Khả năng gia công:

Máy phay CNC có khả năng cắt gọt kim loại khá đa dạng nhờ được điều kiển bởi hệ thống máy tính thông qua các ngôn ngữ lập trình được mã hóa để máy có thể hiểu được. Dao cắt có thể di chuyển theo đường thẳng, đường tròn, ngang dọc – lên xuống hay di chuyển trong không gian 3D. Máy càng nhiều trục thì các biên dạng gia công càng đa dạng hơn bao gồm cả biên dạng undercut…

Một máy phay CNC 3 trục thông thường có thể đảm nhận các công việc như: Phay, khoan, taro, doa, khoét, xọc… với độ chính xác cao. Ngoài ra, đôi khi máy phay cnc còn được dùng để đo khoảng cách với độ chính xác hơn hẳn những loại thước thông thường. Không như máy phay cơ, máy phay CNC có thể thay đổi dao tự động nên quá trình gia công các biên dạng khác nhau có thể thực hiện liên tục giúp rút ngắn thời gian gia công mà độ chính xác lại cao hơn nhiều.

• Độ chính xác:

Máy cnc mới của Nhật, Đức có tuổi đời 10 năm trở lại thì có độ chính xác cao. Có thể gia công được những chi tiết có dung sai từ ±0.01 đến ± 0.005 nên đá ứng được gần như hầu hết các chi tiết trong khuôn. Với những máy phay CNC củ hơn thì tùy vào từng thương hiệu sản xuất mà độ chính xác có thể đạt được từ ±0.05 đến ±0.02. Những dòng máy có xuất xứ từ Nhật như máy phay CNC MITSUBISHI củ, máy phay CNC OKK củ, máy phay CNC MAKINO củ, máy phay CNC MORISEIK củ… vẫn có thể đạt được độ chính xác tương đương máy mới nếu sử dụng dao chuẩn và lập trình để cắt thô –  cắt tinh hợp lý. Những dòng máy phay cnc đến từ Trung Quốc – Đài Loan có thể giá sẽ thấp hơn nhưng hãy chú ý về độ chính xác của bọn này vì rất dễ bị nhầm. Nếu không kiểm tra kỹ thì đôi khi mua được cục sắt vụn giá cao đó.

• Ứng dụng và lưu ý của máy CNC trong gia công khuôn

Như mình đã trình bày ở trên. Khả năng gia công của máy phay CNC là cực kỳ đa dạng do đó rất hữu ích để gia công khuôn. Một xưởng khuôn chỉ với một máy CNC cũng có thể giải quyết được vô vàn vấn đề rồi nên khó có loại máy nào có thể thay thế được nó. Tuy nhiên, máy phay CNC cũng có những nhước điểm là bề mặt gia công thường để lại dấu dao cắt nên không được mịn màng. Các mặt linh kiện gia công bằng máy phay CNC thường được làm nguội lại để bề mặt tốt hơn. Đối với các sản phẩm yêu cầu độ nhám bề mặt thì máy CNC không thể đáp ứng được nên thường phải bắn nhám lại bằng máy bắn điện hoặc dùng các phương pháp tạo nhám bề mặt kim loại khác.

Mặc dù có thể sử dụng dao hợp kim để gia công những vậy liệu có độ cứng cao nhưng gặp những vật liệu quá cứng (HRC 61 trở lên) thì cũng bó tay. Dao hợp kim cũng không phải rẻ nên sử dụng thận trọng.

Dao phay có biên dạng tròn nên thường để lại cung R ở các góc. Nếu sản phẩm không cho phép có cung R ở góc thì phải gia công thêm bằng phương pháp khác như cắt dây hoặc bắn điện.

Độ chính xác của máy phay CNC là có hạn nên gặp những linh kiện có dung sai nhỏ cở ±0.002 trở xuống thì không khả thi lắm.

Để gia công một chi tiết kim loại thì chi tiết đó phải được gá kẹp cẩn thận do lực ma sát giữa dao và kim loại trong quá trình gia công là rất lớn nên đối với những chi tiết mảnh thì gia công khó khăn và dễ bị biến dạng làm mất hình dạng thiết kế mong muốn hoặc ảnh hưởng đến độ chính xác cần thiết.

Khoảng cách từ cán dao đến đầu dao cũng có giới hạn nên đặc biệt chú ý khi gia công những hốc quá sâu. Trong trường hợp không thể gia công được những hốc sâu thì nên chia linh kiện ra thành nhiều tầng để có thể gia công được bằng máy phay CNC.

Ngoài gia công linh kiện khuôn ra thì máy phay CNC còn có thể gia công điện cực cho máy bắn điện. Về phần này mình sẽ trình bày trong bài viết về máy bắn điện nên mình sẽ không nói thêm trong bài này. Bạn nắm được thông tin vậy là ổn rồi nhé.

Tại sao người thiết kế khuôn cần nắm được khả năng công nghệ của máy phay CNC.

Một người thiết kế khuôn phải biết được linh kiện khuôn mình thiết kế ra sử dụng máy nào để gia công thì có thể đạt được yêu cầu kỹ thuật của khuôn cũng như hạn chế những chi phí phát sinh không đáng có. Nắm được khả năng công nghệ của máy móc có sẵn trong nhà xưởng để người thiết kế tạo ra những bản vẽ 3D thích hợp và lên dung sai trong bản vẽ 2D khả thi. Nó giống như là bạn dùng dao để chặt thân cây chuối nhưng lại dùng cuốc, xuổng để đào gốc rễ và dùng dao có chấu để xắt lát cây chuối ra. Nếu bạn làm không đúng theo tuần tự đó thì kết quả sẽ đi theo một hướng khác và mất nhiều thời gian hơn.

Để nắm được khả năng công nghệ của máy CNC thì không có sách vở nào có thể chỉ cho bạn được mà bạn phải tự tìm hiểu lấy vì mỗi xưởng gia công sẽ có những dòng máy khác nhau và khả năng công nghệ cũng không giống nhau hoàn toàn. Nếu có điều kiện hãy trực tiếp xuống xưởng gia công và hỏi ý kiến của người thường xuyên đứng máy. Mình tin là với một thái độ học hỏi để phục vụ cho công việc thì sẽ không ít người nhiệt tình hướng dẫn cho bạn đâu.

Kết

Bài viết này chia sẽ lại những kinh nghiệm thực tế trong quá trình mình làm việc tại các công ty Nhật. Mình cũng không có nhiều kinh nghiệm về khuôn mẫu ngay từ đầu mà phải tự học hỏi mọi thứ, làm việc ở rất nhiều bộ phận trong một công ty làm khuôn nhựa chuyên nghiệp cho đến khi làm ra được một bộ khuôn hoàn chỉnh. Phải nhớ rằng người thiết kế không phải chỉ thiết kế xong thì cứ đẩy qua cho các công đoạn sau mà bạn phải là người chịu trách nhiệm hoàn toàn về dự án mà bạn là người thiết kế. Nếu gia công có vấn đề thì đó có thể là lỗi của bạn. Hãy nhận trách nhiệm để phát triển lên cao hơn. Nếu bạn trốn tránh thì bạn mãi mãi không học được điều gì. Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết và mong các anh em có am hiểu sâu hơn về máy phay CNC thì đóng góp ý kiến bằng cách bình luận vào cuối bài viết. Moldviet.com luôn sẵn lòng đón nhận các ý kiến chia sẽ và đóng góp của các bạn.

Bài viết hữu ích khác

• Máy ép nhựa
• Cấu tạo khuôn ép nhựa – Công nghệ ép phun
• Bài 4: Tỷ lệ co rút của nhựa trong thiết kế khuôn nhựa