7 Nguyên tắc tốt nhất để gia công CNC các bộ phận thành mỏng

Các bộ phận gia công thành mỏng được ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, thiết bị y tế và thiết bị tự động hóa. Do độ cứng thấp của phôi, chúng cực kỳ dễ bị rung động, biến dạng đàn hồi và trôi dạt kích thước trong quá trình cắt. Ngay cả lực kẹp nhỏ hoặc tốc độ cắt không phù hợp cũng có thể dẫn đến bề mặt bị cong vênh và phôi bị loại bỏ. Nhiều thợ máy gặp khó khăn với năng suất thấp khi sản xuất các bộ phận thành mỏng. Hướng dẫn này tóm tắt bảy phương pháp đã được chứng minh để giảm thiểu biến dạng và đảm bảo chất lượng nhất quán cho các dự án gia công CNC thành mỏng của bạn.

1. Tối ưu hóa trình tự gia công: Gia công thô trước, hoàn thiện sau

Gia công thô loại bỏ nhanh chóng phần lớn vật liệu dư thừa. Nếu bạn hoàn thiện thành mỏng trong một lần cắt, việc loại bỏ vật liệu đột ngột sẽ phá vỡ cân bằng ứng suất và làm cong vênh bộ phận. Quy trình làm việc đúng là cắt thô trước, để lại một lớp hoàn thiện đồng đều, sau đó chờ giải phóng ứng suất một phần trước khi hoàn thiện cuối cùng.

Mẹo: Tránh loại bỏ toàn bộ vật liệu ở một bên cùng một lúc; luân phiên cắt ở cả hai bên để cân bằng ứng suất của phôi.

2. Giảm biến dạng do kẹp

Phôi mỏng dễ bị biến dạng dưới áp lực kẹp quá mức. Mỏ kẹp cứng với các điểm tiếp xúc nhỏ có thể để lại vết lõm và làm biến dạng thành mỏng.

 Mẹo: Sử dụng các miếng chèn mỏ kẹp bằng đồng hoặc nhôm mềm để phân tán lực kẹp. Mâm cặp chân không lý tưởng cho các bộ phận dạng tấm mỏng, phẳng. Giữ lực kẹp vừa đủ để giữ phôi, không siết quá chặt.

3. Chọn dụng cụ cắt & hình dạng phù hợp

Dụng cụ cắt sắc bén, nhẹ giúp giảm lực cắt. Dụng cụ cùn tạo ra lực cắt và rung động lớn hơn. Đối với thành mỏng, hãy sử dụng dao phay ngón có đường kính nhỏ hơn với góc xoắn cao và ít rãnh cắt.

Mẹo: Dao phay ngón bằng carbide được ưu tiên cho gia công tốc độ cao. Giảm thiểu phần nhô ra của dao cụ càng nhiều càng tốt để cải thiện độ cứng của dao cụ và giảm rung động.

4. Điều chỉnh thông số cắt để giảm lực cắt

Tốc độ tiến dao cao và bước cắt sâu tạo ra lực cắt lớn đẩy thành mỏng ra xa. Giảm bước cắt và áp dụng tốc độ trục chính cao với lượng loại bỏ vật liệu nhẹ mỗi lần cắt. Các vết cắt nhẹ, nông giảm thiểu lực tác động lên thành mỏng manh.

Mẹo: Nên sử dụng phương pháp phay thuận cho thành mỏng, phương pháp này tạo ra lực cắt thấp hơn và bề mặt hoàn thiện tốt hơn so với phay nghịch.

5. Sử dụng gân hỗ trợ hoặc tab hy sinh

Đối với các cấu trúc siêu mỏng, hãy thêm các tab hy sinh tạm thời hoặc gân hỗ trợ vào thiết kế bộ phận. Các bộ phận hỗ trợ này giữ cho phôi cứng vững trong quá trình gia công và có thể được cắt bỏ ở bước cuối cùng.

Mẹo: Làm việc với nhà sản xuất CNC của bạn ở giai đoạn DFM để thiết kế các tab hy sinh. Việc điều chỉnh DFM đơn giản này có thể cải thiện đáng kể năng suất cho các hình dạng siêu mỏng.

6. Kiểm soát nhiệt cắt

Kim loại mỏng hấp thụ nhiệt nhanh chóng và dễ dàng giãn nở. Sự giãn nở do nhiệt gây ra phồng thành trong quá trình gia công, và co lại sau khi nguội dẫn đến sai số kích thước.

Mẹo: Sử dụng đủ dung dịch làm mát dạng sương hoặc dạng phun để làm mát vùng cắt. Tránh gia công liên tục trong thời gian dài mà không tạm dừng đối với phôi mỏng.

7. Giảm ứng suất sau gia công

Ngay cả sau khi gia công cẩn thận, ứng suất dư có thể làm cong vênh các bộ phận mỏng một cách chậm rãi sau vài ngày xử lý. Giảm ứng suất là rất quan trọng đối với các bộ phận thành mỏng có độ chính xác cao.

Mẹo: Áp dụng giảm ứng suất

Kết luận

Kẻ thù lớn nhất của gia công CNC thành mỏng là lực cắt, nhiệt và ứng suất dư không kiểm soát được. Với trình tự gia công hợp lý, kẹp tối ưu, lựa chọn dao cụ phù hợp và điều chỉnh DFM, các bộ phận thành mỏng có thể duy trì dung sai chặt chẽ và bề mặt hoàn thiện tốt. Giao tiếp sớm giữa các kỹ sư thiết kế và nhà cung cấp CNC giúp tránh rủi ro về khả năng sản xuất và giảm thiểu tổn thất vật liệu phế liệu.