Cách Xây Dựng Quy Trình Gia Công CNC Hiệu Quả: Một Trường Hợp Thực Tế

Trong quá trình sản xuất, việc xây dựng quy trình công nghệ là một trong những bước then chốt, ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng chi tiết, hiệu quả sản xuất và kiểm soát chi phí.

Chủ đề xây dựng quy trình công nghệ có thể được tiếp cận rộng hoặc hẹp. Bài viết này áp dụng cách tiếp cận “hẹp”, sử dụng một nghiên cứu trường hợp thực tế về gia công CNC để so sánh nhiều quy trình công nghệ, phân tích ưu và nhược điểm của chúng, và hy vọng mang lại cho bạn một số gợi ý hữu ích.

Điều Kiện Tiên Quyết Để Xây Dựng Quy Trình Công Nghệ

• Hiểu biết thấu đáo về các quá trình gia công và đặc tính của thiết bị, bao gồm khả năng áp dụng của các quá trình gia công khác nhau và hiệu năng của thiết bị.
• Hiểu biết sâu sắc về tính chất vật liệu, chẳng hạn như khả năng gia công và đặc tính biến dạng.
• Một trình tự gia công kết cấu hợp lý, xác định kết cấu nào gia công trước và kết cấu nào gia công sau, để đảm bảo tính ổn định trong gia công và chất lượng chi tiết.

Phân Tích Sản Phẩm và Bản Vẽ

Nghiên cứu trường hợp này liên quan đến một lô chi tiết nhỏ gồm 2000 chiếc, làm bằng hợp kim nhôm cường độ cao AL2024, yêu cầu xử lý oxy hóa sau khi gia công. Các đặc điểm gia công của chi tiết như sau:

• Dung sai kích thước: Dung sai kích thước tương đối rộng, nhưng dung sai của kết cấu tai bên của chi tiết là chặt chẽ nhất, 1.95±0.03mm.
• Yêu cầu lắp ráp: Vị trí lỗ phải đảm bảo độ chính xác vị trí và độ chính xác kích thước. Để đảm bảo tính ổn định, các vị trí lỗ và chuẩn của chúng nên được gia công trong cùng một nguyên công.
• Gia công ren: Lỗ ren M3/M4, trong đó M3 là lỗ kín. Để đảm bảo tính đồng nhất và độ đầy của ren, sử dụng dao phay ren.

Dưới đây là hình chiếu 3D và 2D của chi tiết.

Nghiên Cứu Trường Hợp Thực Tế: Phân Tích và So Sánh Nhiều Quy Trình Công Nghệ

Quy Trình 1: Gia công 3 trục từ mặt B sang mặt A

Các Bước Gia Công:

• CNC1: Kẹp bằng hàm kẹp nhiều vị trí để gia công hình dạng bên ngoài và các lỗ của phôi.

• CNC2: Đầu tiên, dùng tấm kẹp M6 để cố định cả hai mặt của phôi. Tạm dừng máy sau khi hốc bên trong được gia công, lắp hai vít M4, tháo tấm kẹp M6, và gia công các kết cấu màu đỏ còn lại.

Ưu điểm:

• CNC1 đồng thời gia công cả hình dạng bên ngoài và vị trí lỗ của phôi, với độ ổn định kích thước tốt.
• Kích thước độ dày được gia công bằng tấm kẹp. Vì vậy kích thước chiều cao sẽ rất ổn định.

Nhược điểm:

• CNC2 yêu cầu tạm dừng để tháo các tấm kẹp, làm tăng độ phức tạp trong thao tác.

Quy Trình 2: Gia công 3 trục từ mặt A sang mặt B

Các Bước Gia Công:

• CNC1: Kẹp bằng hàm kẹp nhiều vị trí để gia công hình dạng bên ngoài, các lỗ và hốc bên trong (ngược với CNC1 trong Quy Trình 1).

• CNC2: Dùng êtô bàn để kẹp, lật phôi để định vị, và gia công kích thước độ dày.

Ưu điểm:

• Độ ổn định gia công tổng thể của chi tiết trong CNC1 là tốt và không yêu cầu tạm dừng để đổi tấm kẹp trong CNC2.

Nhược điểm:

• CNC2 sử dụng cách kẹp đẩy ngang để cố định phôi, có thể gây cong vênh lên trên, dẫn đến nguy cơ kích thước độ dày không đồng nhất ở bốn góc, đặc biệt tại vị trí dung sai 1.95±0.03mm.

Quy Trình 3: Gia công 4 trục từ mặt A sang mặt B

Các Bước Gia Công:

• CNC1: Sử dụng gia công 4 trục để đồng thời hoàn thành hình dạng bên ngoài, các lỗ, hốc bên trong, và đặc tính kích thước quan trọng 1.95±0.03mm, đảm bảo tính ổn định.

• CNC2: Về cơ bản giống với CNC2 trong Quy Trình 2. Sau khi kích thước quan trọng 1.95±0.03 mm được gia công, dùng êtô bàn để kẹp. Sau đó lật phôi để định vị, và gia công kích thước độ dày. Ngay cả khi vẫn còn nguy cơ cong vênh lên trên, dung sai kích thước có thể được giữ trong phạm vi hợp lý đối với phần kết cấu còn lại.

Ưu điểm:

• Quy Trình 3 là phiên bản cải tiến của Quy Trình 2. CNC1 hoàn thành gia công kích thước quan trọng trên máy 4 trục, giảm độ khó gia công cho CNC2.
• Trong CNC2, dung sai kích thước độ dày còn lại của phôi có thể được gia công càng sát càng tốt với dung sai yêu cầu, giảm rủi ro gia công và tăng tính khả thi.

Nhược điểm:

• CNC2 sử dụng cùng phương pháp kẹp như Quy Trình 2, nên vẫn còn nguy cơ cong vênh lên trên đối với chi tiết.

Quy Trình 4: Kẹp một lần với gia công 5 trục

Các Bước Gia Công:

CNC1: Gia công 5 trục hoàn thành tất cả các kích thước của chi tiết trong một nguyên công, với việc cắt lưỡi cưa cuối cùng.

Ưu điểm:

• Không có sai số chuyển đổi nguyên công và định vị, mang lại độ chính xác kích thước tối ưu.

Nhược điểm:

• Do cắt bằng lưỡi cưa, một số cạnh không thể vát mép trên máy. Cần vệ sinh bavia và vát mép thủ công sau khi tháo chi tiết khỏi máy.
• Nhìn chung, các nhà máy gia công có nguồn lực máy 5 trục hạn chế, có thể không đáp ứng được nhu cầu trong sản xuất hàng loạt.
• Vì vị trí kẹp nằm ở phần nhô ra của phôi, phôi bị treo lơ lửng. Để giảm rung dao, hiệu suất gia công phải được giảm xuống để cân bằng điều này.

Kết Luận

Như chúng ta thấy, cả bốn quy trình công nghệ đều có thể hoàn thành gia công kết cấu sản phẩm, mỗi quy trình có đặc điểm riêng. Trong công việc thực tế, với tư cách là một kỹ sư, tôi sẽ hình dung ưu điểm, nhược điểm và các điểm rủi ro của mỗi quy trình như thể “chiếu một bộ phim trong tâm trí mình”. Nó cũng bao gồm việc cân nhắc toàn diện các yếu tố này dựa trên nguồn lực hiện có của nhà máy để chọn ra quy trình phù hợp nhất.

Trong nghiên cứu trường hợp này, tôi đã chọn Quy Trình 1. Lý do chính là việc phân bổ nguồn lực máy của nhà máy vào thời điểm đó phù hợp tốt với yêu cầu về hiệu quả chi phí của dự án lô hàng này. Và Quy Trình 1 tập trung vào “sự ổn định”, đáp ứng hiệu quả nhu cầu gia công.