Cách Ngăn Ngừa Cong Vênh và Biến Dạng Ở Chi Tiết Vỏ Lớn và Thành Mỏng Trong Quá Trình Gia Công CNC?

Chi tiết vỏ lớn, thành mỏng rất dễ cong vênh và biến dạng trong quá trình gia công. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu một trường hợp bộ tản nhiệt của chi tiết lớn và thành mỏng để thảo luận về các vấn đề trong quá trình gia công thông thường. Ngoài ra, chúng tôi cũng cung cấp một giải pháp quy trình và đồ gá được tối ưu hóa. Hãy cùng bắt đầu!

Trường hợp này nói về một chi tiết vỏ làm bằng vật liệu AL6061-T6. Đây là các kích thước chính xác của nó.

Kích thước tổng thể: 455*261.5*12.5mm
Độ dày thành đỡ: 2.5mm
Độ dày tản nhiệt: 1.5mm
Khoảng cách tản nhiệt: 4.5mm

Thực Hành và Thách Thức Trong Các Quy Trình Công Nghệ Khác Nhau

Trong quá trình gia công CNC, các kết cấu vỏ thành mỏng này thường gây ra hàng loạt vấn đề, chẳng hạn như cong vênh và biến dạng. Để khắc phục những vấn đề này, chúng tôi cố gắng đưa ra một số phương án quy trình công nghệ. Tuy nhiên, mỗi quy trình vẫn tồn tại một số vấn đề cụ thể. Đây là các chi tiết.

Quy Trình 1

Ở quy trình 1, chúng tôi bắt đầu bằng cách gia công mặt sau (mặt trong) của phôi rồi dùng thạch cao để lấp đầy các khu vực đã được khoét rỗng. Tiếp theo, lấy mặt sau làm chuẩn tham chiếu, chúng tôi dùng keo và băng dính hai mặt để cố định mặt tham chiếu tại chỗ nhằm gia công mặt trước.

Tuy nhiên, có một số vấn đề với phương pháp này. Do khu vực khoét rỗng được lấp đầy trên mặt sau lớn, keo và băng dính hai mặt không đủ để cố định chắc chắn phôi. Điều này dẫn đến cong vênh ở giữa phôi và loại bỏ nhiều vật liệu hơn trong quá trình (gọi là cắt lẹm). Ngoài ra, sự thiếu ổn định của phôi cũng dẫn đến hiệu quả gia công thấp và vết dao bề mặt kém.

Quy Trình 2

Ở quy trình 2, chúng tôi thay đổi trình tự gia công. Chúng tôi bắt đầu với mặt dưới (mặt tản nhiệt) rồi dùng thạch cao lấp đầy khu vực rỗng. Tiếp theo, lấy mặt trước làm chuẩn tham chiếu, chúng tôi dùng keo và băng dính hai mặt để cố định mặt tham chiếu để có thể gia công mặt sau.

Tuy nhiên, vấn đề của quy trình này tương tự quy trình 1, ngoại trừ việc vấn đề chuyển sang mặt sau (mặt trong). Một lần nữa, khi mặt sau có khu vực lấp đầy khoét rỗng lớn, việc dùng keo và băng dính hai mặt không mang lại độ ổn định cao cho phôi, dẫn đến cong vênh.

Quy Trình 3

Ở quy trình 3, chúng tôi cân nhắc sử dụng trình tự gia công của quy trình 1 hoặc quy trình 2. Sau đó ở bước cố định thứ hai, dùng tấm ép để giữ phôi bằng cách ép xuống chu vi.

Tuy nhiên, do diện tích sản phẩm lớn, tấm ép chỉ có thể phủ khu vực chu vi và không thể cố định hoàn toàn khu vực trung tâm của phôi.

Một mặt, điều này khiến khu vực trung tâm của phôi vẫn xuất hiện cong vênh và biến dạng, từ đó dẫn đến cắt lẹm ở khu vực trung tâm của sản phẩm. Mặt khác, phương pháp gia công này sẽ làm cho chi tiết vỏ CNC thành mỏng quá yếu.

Quy Trình 4

Ở quy trình 4, chúng tôi gia công mặt sau (mặt trong) trước rồi dùng mâm cặp chân không để hút mặt phẳng mặt sau đã gia công nhằm gia công mặt trước.

Tuy nhiên, trong trường hợp chi tiết vỏ thành mỏng, có các kết cấu lồi lõm trên mặt sau của phôi mà chúng ta cần tránh khi dùng hút chân không. Nhưng điều này sẽ tạo ra một vấn đề mới, các khu vực bị tránh mất đi lực hút, đặc biệt ở bốn khu vực góc trên chu vi của biên dạng lớn nhất.

Vì các khu vực không được hút này tương ứng với mặt trước (bề mặt gia công tại thời điểm này), hiện tượng nảy dao có thể xảy ra, dẫn đến vết dao rung. Do đó, phương pháp này có thể tác động tiêu cực đến chất lượng gia công và độ hoàn thiện bề mặt.

Quy Trình Công Nghệ và Giải Pháp Đồ Gá Được Tối Ưu Hóa

Để giải quyết các vấn đề trên, chúng tôi đề xuất các giải pháp quy trình và đồ gá được tối ưu hóa sau đây.

Gia Công Trước Các Lỗ Xuyên Cho Vít

Trước tiên, chúng tôi cải tiến quy trình công nghệ. Với giải pháp mới, chúng tôi gia công mặt sau (mặt trong) trước và gia công trước lỗ xuyên cho vít ở một số khu vực cuối cùng sẽ được khoét rỗng. Mục đích của việc này là cung cấp phương pháp cố định và định vị tốt hơn trong các bước gia công tiếp theo.

Khoanh Vùng Khu Vực Cần Gia Công

Tiếp theo, chúng tôi dùng các mặt phẳng đã gia công ở mặt sau (mặt trong) làm chuẩn gia công. Đồng thời, chúng tôi cố định phôi bằng cách luồn vít qua lỗ xuyên từ quy trình trước và khóa nó vào tấm đồ gá. Sau đó khoanh vùng khu vực nơi vít được khóa làm khu vực cần gia công.

Gia Công Tuần Tự với Tấm Ép

Trong quá trình gia công, trước tiên chúng tôi gia công các khu vực ngoài khu vực cần gia công. Sau khi các khu vực này đã được gia công xong, chúng tôi đặt tấm ép lên khu vực đã gia công (tấm ép cần được phủ keo để tránh làm hỏng bề mặt đã gia công). Sau đó chúng tôi tháo các vít đã dùng ở bước 2 và tiếp tục gia công các khu vực cần gia công cho đến khi hoàn thành toàn bộ sản phẩm.

Với giải pháp quy trình và đồ gá được tối ưu hóa này, chúng ta có thể giữ chi tiết vỏ CNC thành mỏng tốt hơn và tránh các vấn đề như cong vênh, biến dạng và cắt lẹm. Các vít được lắp cho phép tấm đồ gá bám chặt vào phôi, mang lại định vị và hỗ trợ đáng tin cậy. Ngoài ra, việc dùng tấm ép để tạo áp lực lên khu vực đã gia công giúp giữ phôi ổn định.

Phân Tích Chuyên Sâu: Làm Thế Nào Để Tránh Cong Vênh và Biến Dạng?

Để đạt được gia công thành công cho các kết cấu vỏ lớn và thành mỏng, cần phân tích các vấn đề cụ thể trong quá trình gia công. Hãy cùng xem xét kỹ hơn cách những thách thức này có thể được khắc phục hiệu quả.

Gia Công Trước Mặt Trong

Ở bước gia công đầu tiên (gia công mặt trong), vật liệu là một khối vật liệu đặc có độ bền cao. Do đó, phôi không gặp các bất thường gia công như biến dạng và cong vênh trong quá trình này. Điều này đảm bảo tính ổn định và độ chính xác khi gia công lần kẹp đầu tiên.

Sử Dụng Phương Pháp Khóa và Ép

Với bước thứ hai (gia công nơi bộ tản nhiệt tọa lạc), chúng tôi dùng phương pháp kẹp khóa và ép. Điều này đảm bảo lực kẹp cao và phân bố đều trên mặt phẳng chuẩn đỡ. Cách kẹp này làm cho sản phẩm ổn định và không cong vênh trong suốt quá trình.

Giải Pháp Thay Thế: Không Có Kết Cấu Rỗng 

Tuy nhiên, đôi khi chúng tôi gặp các tình huống không thể tạo lỗ xuyên cho vít khi không có kết cấu rỗng. Đây là một giải pháp thay thế.

Chúng tôi có thể thiết kế trước một số trụ trong quá trình gia công mặt sau rồi taro ren trên chúng. Trong quá trình gia công tiếp theo, chúng tôi luồn vít qua mặt sau của đồ gá và khóa phôi, sau đó tiến hành gia công mặt phẳng thứ hai (mặt tản nhiệt). Bằng cách này, chúng tôi có thể hoàn thành bước gia công thứ hai trong một lần chạy mà không phải đổi tấm ở giữa. Cuối cùng, chúng tôi thêm bước kẹp thứ ba và loại bỏ các trụ công nghệ để hoàn thành quy trình.

Tóm lại, bằng cách tối ưu hóa giải pháp quy trình và đồ gá, chúng ta có thể giải quyết thành công vấn đề cong vênh và biến dạng của các chi tiết vỏ lớn, mỏng trong quá trình gia công CNC. Điều này không chỉ đảm bảo chất lượng và hiệu quả gia công mà còn cải thiện độ ổn định và chất lượng bề mặt của sản phẩm.