I. Tổng quan về gia công thô trên máy phay CNC
Gia công thô máy phay CNC là quá trình bóc tách một lượng lớn vật liệu trong thời gian ngắn nhất, với mục đích chính là loại bỏ phần thô của chi tiết. Phương pháp này chiếm khoảng 50-70% thời gian gia công tổng cộng, do đó việc nâng cao chất lượng gia công thô CNC trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất. Máy phay CNC với hệ điều khiển hiện đại cho phép kiểm soát chính xác đường dẫn dao, tốc độ cắt và lượng dư gia công. Để đạt hiệu quả tối đa, cần kết hợp ba yếu tố chính: lựa chọn dụng cụ cắt phù hợp, thiết lập chế độ cắt tối ưu, và áp dụng đường chạy dao đặc biệt.
1.1. Vai trò của gia công thô trong quy trình sản xuất
Gia công thô là giai đoạn quan trọng tiên phong trong quy trình gia công chi tiết. Giai đoạn này quyết định thời gian hoàn thành sản phẩm và chi phí sản xuất chung. Trên máy phay CNC hiện đại, việc tối ưu hóa chất lượng bề mặt và lượng dư gia công trong giai đoạn thô giúp giảm thiểu vết dao không mong muốn, nâng cao độ chính xác chi tiết cuối cùng.
1.2. Hệ thống điều khiển CNC và các tọa độ gia công
Hệ thống điều khiển SINUMERIK trên máy phay CNC cho phép lập trình theo nhiều hệ tọa độ: tuyệt đối, tương đối và cực. Việc hiểu rõ các điểm gốc và điểm chuẩn giúp lập trình chính xác đường dẫn dao, từ đó tối ưu hóa quá trình gia công thô và nâng cao chất lượng chi tiết.
II. Phương pháp lựa chọn dụng cụ và chế độ cắt tối ưu
Việc lựa chọn dụng cụ cắt phù hợp là yếu tố quyết định chất lượng gia công thô máy phay CNC. Dao nhiều lưỡi có kích thước lớn cho khả năng bóc tách kim loại mạnh mẽ nhưng phạm vi ứng dụng hạn chế, trong khi dao nhỏ linh hoạt hơn cho các chi tiết phức tạp. Chế độ cắt tối ưu bao gồm tính toán chiều sâu cắt, tầng lượng tiến dao (feed rate), và số vòng quay trục chính (RPM). Những thông số này phải được cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên tính chất vật liệu, hình dạng chi tiết, và khả năng của máy. Tối ưu hóa các yếu tố này giúp giảm vết dao và chiểu cao nhấp nhỏ trên bề mặt chi tiết.
2.1. Tiêu chí lựa chọn dụng cụ cắt hiệu quả
Chọn dao cắt CNC phải cân bằng giữa năng suất và độ chính xác. Dao lớn tăng tốc độ bóc tách nhưng dễ gây rung động, dao nhỏ cho kết quả chính xác nhưng tốc độ chậm. Lượng dư gia công nên được dự trữ phù hợp để giai đoạn hoàn thiện có đủ chỗ loại bỏ các khiếm khuyết.
2.2. Thiết lập chế độ cắt theo tính chất vật liệu
Mỗi loại vật liệu yêu cầu chế độ cắt riêng. Tính toán chiều sâu cắt, tốc độ tiến dao dựa trên độ cứng, độ giản nở nhiệt, và khả năng tản nhiệt của vật liệu. Điều chỉnh RPM và feed rate để đạt cân bằng giữa năng suất và tuổi thọ dụng cụ, từ đó nâng cao chất lượng bề mặt.
III. Đường dẫn dao đặc biệt và tối ưu hóa
Đường chạy dao đặc biệt là công nghệ tiên tiến giúp nâng cao chất lượng gia công thô CNC một cách đáng kể. Phương pháp gia công dao sâu (Deep Drilling) cho phép tiến dao dần dần như khoan, giúp loại bỏ lượng lớn vật liệu mà không gây sốc cho dụng cụ. Các mô hình đường chạy dao kiểu zigzag hoặc contour được xây dựng tự động qua phần mềm CAD/CAM, giúp tính toán đường tiến dao hiệu quả nhất. Việc bù bán kính dụng cụ (G41, G42) và xác định mặt phẳng làm việc chuẩn xác giảm thiểu vết dao và chiều cao nhấp nhỏ. Lý thuyết về lượng dư gia công linh động cho phép điều chỉnh lượng vật liệu dư tùy theo hình dáng và kích thước phần vật liệu còn lại, đảm bảo bề mặt chi tiết sau gia công thô đạt chất lượng cao nhất.
3.1. Phương pháp gia công dao sâu và zigzag
Gia công dao sâu tiến dao theo phương thẳng đứng giống khoan, phù hợp cho các lỗ hoặc khe sâu. Phương pháp zigzag chạy dao theo kiểu sóng điều chỉnh độ sâu và quỹ đạo, giảm vết dao và rung động. Cả hai phương pháp tối ưu hóa khả năng bóc tách kim loại và nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết.
3.2. Ứng dụng lượng dư gia công linh động
Lượng dư gia công linh động điều chỉnh lượng vật liệu còn lại dựa vào hình dáng chi tiết thực tế. Phương pháp này tránh vết dao quá sâu hoặc để lại quá nhiều vật liệu, giảm chiều cao nhấp nhỏ và vết dao, đảm bảo giai đoạn hoàn thiện có điều kiện tối ưu.
IV. Kiểm tra chất lượng và ứng dụng thực tế
Kiểm tra chất lượng gia công thô trên máy phay CNC đòi hỏi đánh giá toàn diện các yếu tố như độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt, vết dao, và chiều cao nhấp nhỏ. Việc cắt mẫu thử nghiệm theo phương pháp thông thường so sánh với phương pháp chạy dao mới giúp xác định mức độ cải thiện. Sử dụng các chu trình gia công tự động như G81, G82, G83 (khoan), G84 (taro), và G90 (phay bề mặt) trên hệ điều khiển SINUMERIK nâng cao hiệu suất và chất lượng gia công. Kết quả thí nghiệm cho thấy nâng cao chất lượng gia công thô CNC không chỉ giảm vết dao mà còn cải thiện độ chính xác chi tiết, giảm thời gian gia công hoàn thiện, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất chung.
4.1. Tiêu chí đánh giá chất lượng gia công thô
Chất lượng gia công thô được đánh giá qua độ chính xác kích thước, độ nhẫn của bề mặt, vết dao, và chiều cao nhấp nhỏ trên bề mặt chi tiết. Các chu trình gia công tự động (G-Code) giảm sai sót lập trình, giúp kiểm soát chặt chẽ quá trình cắt và nâng cao chất lượng bề mặt.
4.2. Hướng phát triển và triển khai thực tế
Các nghiên cứu mới về gia công thô CNC tập trung vào tối ưu hóa đường dẫn dao bằng AI và machine learning, tự động điều chỉnh chế độ cắt theo điều kiện thực tế. Ứng dụng phần mềm CAD/CAM tiên tiến giúp mô phỏng quá trình gia công trước khi thực hiện, dự báo chất lượng chi tiết và giảm sản phẩm lỗi trong sản xuất.
