Tìm hiểu về gia công phay CNC – Phần 1

Gia công phay CNC, hay gia công phay điều khiển số bằng máy tính, là một quy trình gia công sử dụng các điều khiển vi tính và các dụng cụ cắt đa điểm xoay để loại bỏ dần vật liệu khỏi phôi và tạo ra một chi tiết hoặc sản phẩm được thiết kế theo ý đồ của con người từ trước đó. Quá trình này phù hợp để gia công một loạt các vật liệu, chẳng hạn như kim loại, nhựa, thủy tinh và gỗ, và sản xuất một loạt các chi tiết và sản phẩm được thiết kế theo yêu cầu.

Một số lĩnh vực ứng dụng phổ biến của dịch vụ gia công CNC chính xác, bao gồm các ngành cơ khí, hóa học, hàng không, điện, điện tử và nhiệt. Phay CNC là một quy trình gia công cơ học cùng với khoan, tiện và nhiều quy trình gia công khác, nghĩa là vật liệu được loại bỏ khỏi phôi thông qua các tác động cơ học, chẳng hạn như hoạt động của các công cụ cắt trên máy phay.

Bài viết này tập trung vào quy trình phay CNC. Phần 1 sẽ phác thảo những điều cơ bản của quy trình, và các thành phần và dụng cụ của máy phay CNC. Phần 2 và 3, bài viết sẽ giúp bạn tìm hiểu các hoạt động phay khác nhau và cung cấp các lựa chọn thay thế cho quy trình phay CNC.

Tổng quan về quy trình phay CNC

Giống như hầu hết các quy trình gia công CNC cơ học thông thường, quy trình phay CNC sử dụng các điều khiển bằng máy tính để vận hành và thao tác các máy công cụ cắt và định hình vật liệu phôi ban đầu.

Ngoài ra, quy trình tuân theo các quy trình sản xuất cơ bản giống nhau mà tất cả các quy trình gia công CNC đều thực hiện, bao gồm: 

Thiết kế mô hình CAD

Chuyển đổi mô hình CAD thành chương trình CNC

Cài đặt trên máy phay CNC

Thực hiện thao tác phay

Quá trình phay CNC bắt đầu bằng việc tạo ra thiết kế chi tiết dạng CAD 2D hoặc 3D. Sau đó, thiết kế này được xuất sang định dạng tệp tương thích CNC nhờ phần mềm CAM chuyển đổi thành chương trình máy CNC. Bao gồm việc điều khiển các hành động của máy và chuyển động của dụng cụ trên phôi.

Trước khi người vận hành chạy chương trình CNC, họ chuẩn bị máy phay CNC bằng cách gắn phôi vào bề mặt làm việc của máy (tức là bàn làm việc) hoặc thiết bị gia công (ví dụ đồ gá, ê tô) và gắn dao cụ phay vào trục chính của máy.

Quá trình phay CNC sử dụng các máy phay CNC ngang hoặc dọc, tùy thuộc vào thông số kỹ thuật và yêu cầu của ứng dụng phay và các công cụ cắt đa điểm (ví dụ dao nhiều răng), như máy phay và máy khoan. Khi máy sẵn sàng, người vận hành khởi chạy chương trình qua giao diện máy nhắc máy thực hiện thao tác phay.

Khi quá trình phay CNC được bắt đầu, máy bắt đầu quay trục chính (spindle). Trục chính làm quay dụng cụ cắt với tốc độ đạt tới hàng nghìn vòng/phút (RPM). Tùy thuộc vào loại máy phay được sử dụng và các yêu cầu của ứng dụng phay, khi dao cắt vào phôi, máy sẽ thực hiện một trong các hành động sau đây để tạo ra các vết cắt cần thiết trên phôi:

Từ từ đưa phôi vào dụng cụ quay cố định (bàn máy di chuyển, trục chính đứng im).

Di chuyển dao cắt qua phôi cố định (trục chính di chuyển, bàn máy đứng im).

Di chuyển trục chính và bàn máy chứa phôi cùng lúc.

Ví dụ về dụng cụ cho các hoạt động của máy phay, bao gồm dao phay ngón, mũi khoan, dao T và đầu đục

Trái ngược với các quy trình phay thủ công, trong quá trình phay CNC, thông thường, máy sẽ cung cấp phôi gia công có thể di chuyển bằng vòng quay của dụng cụ. Các hoạt động phay tuân theo quy ước này được gọi là các quá trình phay leo, trong khi các hoạt động ngược lại được gọi là các quy trình phay thông thường.

Nói chung, phay phù hợp nhất là quy trình thứ cấp hoặc hoàn thiện cho phôi đã được gia công. Cung cấp khả năng gia công các đối tượng tiêu chuẩn như: lỗ, rãnh và ren. Tuy nhiên, quá trình cũng được sử dụng để gia công từ đầu đến cuối. Trong cả hai trường hợp, quá trình phay dần dần loại bỏ vật liệu để tạo thành hình dạng và kích thước mong muốn của chi tiết.

Đầu tiên, dụng cụ cắt các mảnh nhỏ, tức là phoi (chip) rời khỏi phôi để tạo thành hình dạng gần đúng. Thông thường hiểu là phay thô.

Sau đó, phôi trải qua quá trình phay với độ chính xác cao hơn nhiều và với độ chính xác cao hơn để hoàn thành chi tiết với các tính năng và thông số kỹ thuật chính xác của nó.

Thông thường, một chi tiết hoàn thành đòi hỏi một số lần gia công để đạt được độ chính xác và dung sai mong muốn. Đối với các chi tiết phức tạp hơn về mặt hình học, có thể cần nhiều thiết lập máy để hoàn tất quy trình chế tạo. Sau khi hoàn thành thao tác phay và chi tiết được sản xuất theo các thông số kỹ thuật được thiết kế tùy chỉnh, chi tiết đã được phay sẽ chuyển sang giai đoạn hoàn thiện và xử lý sau sản xuất.

Hoạt động phay CNC

Phay CNC là một quy trình gia công phù hợp để sản xuất các chi tiết máy có độ chính xác cao, dung sai cao. Có thể gia công đơn chiếc, gia công hàng loạt hoặc chế tạo theo số lượng khách hàng yêu cầu. Mặc dù các chi tiết thường được sản xuất với dung sai trong khoảng từ +/- 0,001 in đến +/- 0,005 in, một số máy phay có thể đạt được dung sai lên tới và lớn hơn +/- 0,0005 in. Tính linh hoạt của quy trình phay cho phép nó được ứng dụng trong một loạt các ngành công nghiệp và cho một loạt các tính năng và thiết kế các đối tượng đặc thù, bao gồm các khe, vát mép, gia công ren và hốc (pocket).

Xem tiếp Phần 2 giới thiệu về các hoạt động phay CNC phổ biến.