Thế giới của gia công CNC (Điều khiển số bằng máy tính) rất rộng lớn và phức tạp, và việc nắm vững các nguyên tắc cốt lõi là điều cần thiết để thành công. Đối với những người mới bước vào lĩnh vực này, đây là 29 mẹo kỹ thuật và thông tin chi tiết được thiết kế để nâng cao kiến thức của bạn và giúp bạn vượt qua những thách thức phổ biến.
1. Mối Quan Hệ Giữa Điều Kiện Cắt và Kết Quả Gia Công
Ba yếu tố chính ảnh hưởng đến nhiệt độ cắt: tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và độ sâu cắt. Những yếu tố này, khi được điều chỉnh, cũng ảnh hưởng đến lực cắt và độ bền công cụ theo những cách khác nhau. Ví dụ, tăng độ sâu cắt làm tăng lực cắt mạnh hơn so với việc tăng tốc độ tiến dao hoặc tốc độ cắt.
Lực cắt tỷ lệ thuận với độ sâu cắt, có nghĩa là nếu độ sâu cắt tăng gấp đôi, lực cắt cũng sẽ tăng gấp đôi. Ngược lại, tăng tốc độ cắt có xu hướng giảm dần lực cắt. Những nguyên tắc này rất quan trọng để hiểu cách tối ưu hóa các thông số gia công để đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa năng suất, mòn công cụ và chất lượng bề mặt.
2. Giám Sát Mảnh Vụn như một Công Cụ Chẩn Đoán
Hình dạng của các mảnh vụn (mạt kim loại) được tạo ra trong quá trình gia công cung cấp những manh mối quan trọng về quá trình gia công. Nếu mảnh vụn bị gãy hoặc màu sắc của chúng thay đổi đột ngột, điều này có thể chỉ ra các vấn đề như lực cắt quá mức hoặc quá nhiệt. Người vận hành có thể sử dụng hình dạng và màu sắc của mảnh vụn để giám sát xem điều kiện cắt có nằm trong giới hạn bình thường hay không, từ đó tránh được hư hỏng tiềm ẩn cho công cụ và phôi.
3. Thay Đổi Tỷ Lệ trong Lực Cắt
Trong thực tế, lực cắt thay đổi theo những cách có thể dự đoán:
- Tăng gấp đôi độ sâu cắt sẽ dẫn đến tăng gấp đôi lực cắt.
- Tăng gấp đôi tốc độ tiến dao làm tăng lực cắt khoảng 70%.
- Tăng gấp đôi tốc độ cắt làm giảm lực cắt, mặc dù sự giảm này diễn ra từ từ.
Mối quan hệ này giải thích tại sao các chiến lược gia công như sử dụng G99 (tiến dao theo vòng quay) được ưa chuộng khi tăng tốc độ cắt mà không ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt.
4. Màu Sắc Mảnh Vụn như một Chỉ Số Nhiệt Độ
Các màu sắc khác nhau của mảnh vụn tương ứng với các dải nhiệt độ khác nhau:
- Mảnh vụn màu trắng chỉ ra nhiệt độ dưới 200°C.
- Mảnh vụn màu vàng gợi ý nhiệt độ từ 220–240°C.
- Các mảnh vụn màu xanh đậm xuất hiện ở nhiệt độ khoảng 290°C.
- Mảnh vụn màu xanh lam báo hiệu nhiệt độ từ 320–350°C.
- Các mảnh vụn màu tím hoặc đen xuất hiện ở nhiệt độ vượt quá 500°C.
- Mảnh vụn màu đỏ đại diện cho nhiệt độ cực cao trên 800°C.
Các chỉ số màu sắc này giúp thợ máy duy trì nhiệt độ cắt tối ưu, điều này rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của vật liệu và ngăn ngừa mòn công cụ.
5. Độ Chính Xác trong Tiện Cung Lõm
Khi tiện cung lõm, các vấn đề có thể phát sinh khi giá trị đo thực tế (X) khác biệt đáng kể so với đường kính dự định (Y). Ví dụ, nếu X vượt quá Y hơn 0.8 mm, công cụ tiện có thể cọ xát vào điểm bắt đầu của cung, có thể làm hỏng bề mặt hoặc gây ra lỗi kích thước. Sử dụng hình học công cụ đúng, chẳng hạn như công cụ có góc cạnh cắt nhỏ 52 độ, có thể giúp tránh vấn đề này.
6. Các Mã G Thông Dụng trong Hệ Thống FANUC
Hiểu các mã G trong hệ thống CNC của bạn là điều cần thiết để gia công hiệu quả. Trong các hệ thống FANUC, các mã G thông dụng bao gồm:
- G21: Chế độ nhập liệu theo hệ mét.
- G54: Hệ tọa độ làm việc mặc định.
- G96/G97: Kiểm soát tốc độ bề mặt không đổi.
- G99: Tiến dao theo vòng quay.
- G80: Hủy chu kỳ đóng hộp.
- G40: Hủy bù bán kính mũi công cụ.
Mỗi mã phục vụ một chức năng cụ thể và giúp người vận hành kiểm soát các khía cạnh khác nhau của quá trình gia công. Ví dụ, sử dụng G96 để kiểm soát tốc độ bề mặt có thể đảm bảo một bề mặt hoàn thiện nhất quán trên toàn bộ phôi, bất kể sự thay đổi về đường kính.
7. Tính toán Tốc độ Cắt Ren
Khi cắt ren, công thức chung để xác định tốc độ trục chính tối ưu là S = 1200 / hệ số an toàn bước ren (với hệ số an toàn điển hình là 0.8). Tốc độ trục chính đúng đảm bảo các hồ sơ ren sạch, chính xác và giảm thiểu mòn công cụ, đặc biệt trong các ứng dụng có độ chính xác cao.
8. Tiêu Chuẩn Bước Ren
Trong các ren ngoài, bước ren thường là **1.3 lần bước ren danh nghĩa (P)**, trong khi các ren trong sử dụng bước ren là **1.08P**. Hiểu sự khác biệt này là chìa khóa để đạt được độ chính xác cao và đảm bảo rằng các ren ngoài và trong khớp nhau đúng cách trong quá trình lắp ráp.
9. Bù Đắp Bán Kính Mũi Công Cụ Thủ Công cho Vát Mép
Khi vát mép thủ công, tính toán bù bán kính mũi công cụ là rất quan trọng để gia công chính xác. Đối với vát mép từ dưới lên trên:
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
Khi vát mép từ trên xuống dưới, công thức thay đổi một chút, nhưng nguyên tắc vẫn giữ nguyên. Bù đắp chính xác đảm bảo góc chính xác và chuyển tiếp mượt mà giữa các bề mặt.
10. Tác Động của Tốc Độ Cắt và Lực Cắt đến Tuổi Thọ Công Cụ
Mối quan hệ giữa tốc độ cắt và lực cắt rất quan trọng đối với tuổi thọ công cụ. Khi tốc độ cắt tăng trong khi tốc độ tiến dao giữ nguyên, lực cắt giảm. Tuy nhiên, tốc độ cắt cao cũng có thể dẫn đến mòn công cụ nhanh chóng do nhiệt độ tăng lên. Khi lực cắt và ứng suất bên trong vượt quá khả năng của công cụ, có thể xảy ra hỏng hóc công cụ nghiêm trọng.
11. Điều Chỉnh Tốc Độ Trục Chính để Bù Đắp cho Tăng Tiến Dao
Đối với mỗi lần tăng 0.05 mm trong tốc độ tiến dao, giảm tốc độ trục chính từ 50–80 RPM. Sự giảm này bù đắp cho lực cắt và nhiệt độ tăng lên do tốc độ tiến dao cao hơn, cho phép mòn công cụ cân bằng hơn và ngăn ngừa hỏng hóc công cụ.
12. Cân Nhắc Đặc Biệt trong Tiện CNC
Khi sử dụng máy tiện CNC, hãy ghi nhớ các yếu tố sau:
- Nhiều máy tiện CNC kinh tế sử dụng ổ đĩa tần số biến đổi (VFD) để điều khiển tốc độ không bậc, điều này có thể gây ra vấn đề mô-men xoắn ở tốc độ thấp.
- Đảm bảo công cụ có thể hoàn thành toàn bộ hoạt động trong một chu kỳ duy nhất, đặc biệt là trong các hoạt động hoàn thiện.
- Sử dụng G96 để kiểm soát tốc độ bề mặt và duy trì độ nhẵn đồng nhất trên các đường kính khác nhau.
Ngoài ra, khi tiện ren trên máy tiện CNC, nên sử dụng tốc độ cao hơn để đảm bảo ren mịn và chất lượng cao.
13. Rung Động và Gãy Dụng Cụ Trong Quá Trình Rãnh
Rãnh thường gây ra rung động và gãy dụng cụ, điều này xuất phát từ lực cắt quá mức và độ cứng dụng cụ không đủ. Sử dụng độ nhô dụng cụ ngắn hơn, góc thoát lớn hơn và chèn rộng hơn có thể cải thiện độ cứng dụng cụ và giảm khả năng hỏng hóc. Khi chọn dụng cụ rãnh, hãy cân nhắc sự cân bằng giữa kích thước dụng cụ và lực cắt mà chúng có thể chịu được.
14. Nguyên Nhân Gây Rung Động Trong Quá Trình Rãnh
Nguyên nhân phổ biến gây rung động bao gồm:
- Độ nhô dụng cụ quá dài, giảm độ cứng.
- Độ cứng máy không đủ, khiến dụng cụ phải chịu lực cắt nhiều hơn khả năng máy có thể xử lý.
- Tốc độ tiến dao chậm, làm tăng lực cắt đơn vị và gây rung động.
Tăng tốc độ trục chính hoặc sử dụng thiết lập máy cứng hơn có thể giảm thiểu các vấn đề này.
15. Sự Không Ổn Định Kích Thước Theo Thời Gian
Khi gia công một loạt các chi tiết, kích thước có thể bắt đầu trôi sau vài giờ do mòn dụng cụ. Khi dụng cụ mòn, lực cắt tăng lên, điều này có thể khiến phôi dịch chuyển trong mâm cặp, dẫn đến kích thước không ổn định. Thường xuyên kiểm tra tình trạng dụng cụ và điều chỉnh lại lực kẹp có thể giúp duy trì độ chính xác kích thước trong các lần chạy dài hơn.
16. Định Dạng Chương Trình Con FANUC
Trong hệ thống FANUC, các chương trình con có thể được định dạng theo hai cách:
- P0000000: Ba chữ số đầu tiên chỉ số chu kỳ, trong khi bốn chữ số cuối chỉ số chương trình.
- P0000L000: Bốn chữ số đầu tiên chỉ số chương trình, tiếp theo là số chu kỳ.
Hiểu các định dạng này giúp đơn giản hóa quản lý chương trình và tránh lỗi.
17. Giới Hạn Số Thứ Tự G71
Khi sử dụng G71 cho các chu kỳ thô, đảm bảo rằng các giá trị P và Q không vượt quá số thứ tự của chương trình. Vượt quá các giới hạn này trong hệ thống FANUC sẽ dẫn đến báo động báo hiệu định dạng G71-G73 không đúng.
18. Khoan Lỗ Sâu
Khi khoan lỗ sâu, tránh mài rãnh phoi để duy trì hiệu quả thoát phoi. Thoát phoi đúng cách là rất quan trọng để ngăn ngừa gãy dụng cụ và đảm bảo lỗ sâu sạch, chính xác.
19. Dịch Chuyển Cung Tròn Theo Hướng Z
Khi điểm bắt đầu cung tròn vẫn giữ nguyên nhưng hướng Z bị lệch "a" mm, đường kính cơ sở của cung tròn sẽ dịch chuyển a/2. Nguyên tắc này giúp thợ máy thực hiện các điều chỉnh chính xác đối với kích thước chi tiết mà không làm thay đổi hình học tổng thể.
20. Điều Chỉnh Đường Kính Lỗ
Bằng cách xoay mũi khoan trong quá trình gia công, thợ máy có thể điều chỉnh đường kính của lỗ đang khoan. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng gia công tùy chỉnh nơi cần điều chỉnh đường kính nhỏ mà không cần thay đổi dụng cụ.
21. Tùy Chọn Nạp Vật Liệu
Khi đưa vật liệu vào máy CNC, có ba tùy chọn chính:
- Một chi tiết mỗi lần thiết lập.
- Hai chi tiết mỗi lần thiết lập.
- Nạp thanh đầy đủ.
Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng, tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng và kích thước của các chi tiết gia công.
22. Khoan Thép Không Gỉ
Khi khoan thép không gỉ, sử dụng mũi khoan tâm nhỏ hơn để đảm bảo hành động cắt đúng. Đối với mũi khoan cobalt, tránh mài rãnh phoi để ngăn ngừa hiện tượng ủ trong quá trình khoan.
23. Sử Dụng Chương Trình Macro Thay Vì Chương Trình Con
Các chương trình macro có thể thay thế các chương trình con trong một số hệ thống, giảm số lượng chương trình và đơn giản hóa quản lý chương trình. Sử dụng macro cũng loại bỏ nhiều lỗi phổ biến liên quan đến các cuộc gọi chương trình con.
24. Xử Lý Ovality Trong Ren
Nếu xảy ra hiện tượng ovality trong quá trình tiện ren, có thể phôi đã bị lỏng trong mâm cặp. Trong trường hợp như vậy, thực hiện thêm các lần tiện ren với dụng cụ tiện ren có thể giúp khắc phục vấn đề.
25. Giảm Thiểu Sai Lệch Đường Kính Trên Máy Khoan
Khi khoan trực tiếp trên máy khoan, có thể xảy ra sai lệch đường kính. Tuy nhiên, việc doa lỗ thường dẫn đến
sai lệch đường kính trong phạm vi dung sai chấp nhận được.
26. Xác Định Vấn Đề Với Dụng Cụ
Một vấn đề phổ biến với ren ngoài là lực cắt quá mức gây gãy dụng cụ. Để tránh điều này, thợ máy nên theo dõi chặt chẽ lực cắt và thay thế dụng cụ khi cần thiết để tránh hỏng dụng cụ.
27. Quản Lý Tốc Độ Tiến Dao Cao
Khi vận hành ở tốc độ tiến dao cao, giảm tốc độ trục chính có thể giúp cân bằng lực cắt tăng lên do tốc độ tiến dao cao hơn. Đối với mỗi lần tăng 0,05 mm trong tiến dao, giảm tốc độ trục chính từ 50–80 RPM.
28. Hiểu Về Tuổi Thọ Dụng Cụ Trong Quá Trình Tiện
Trong quá trình tiện, tăng tốc độ cắt có thể giảm lực cắt nhưng cũng làm tăng tốc độ mòn dụng cụ. Ngược lại, tốc độ cắt thấp hơn kéo dài tuổi thọ dụng cụ nhưng có thể dẫn đến tăng lực cắt nếu tốc độ tiến dao quá cao.
29. Độ Nhẵn Bề Mặt và Hình Học Dụng Cụ
Hình học dụng cụ đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ nhẵn bề mặt của các chi tiết gia công. Sử dụng dụng cụ với góc cào, góc thoát và chuẩn bị cạnh thích hợp giúp giảm thiểu bavia và đảm bảo bề mặt nhẵn, điều này rất quan trọng trong các hoạt động gia công chính xác cao.
Bằng cách hiểu 29 mẹo gia công CNC này, cả người mới bắt đầu và chuyên gia đều có thể có cái nhìn sâu sắc hơn về nghề, cải thiện hiệu quả và tránh các lỗi thường gặp. Đối với bất kỳ ai tham gia vào gia công CNC, việc nắm vững các nguyên tắc này sẽ nâng cao đáng kể khả năng của họ, cuối cùng dẫn đến sản phẩm chất lượng tốt hơn và quy trình làm việc hiệu quả hơn.
