Những người chuyên gia công cơ khí và các chủ nhà máy hoặc điều hành xưởng cơ khí, một cách dễ hiểu, thường rất miễn cưỡng thay đổi các chiến lược gia công của họ, khi máy móc cũ đã chứng minh tính tin cậy trong các khoảng thời gian dài. Điều này đặc biệt đúng khi các chiến lược mới đang được đề nghị xem xét dường như trái ngược với thói quen gia công thường ngày và có lẽ sẽ có nhiều rủi ro.

Tuy nhiên, một số xưởng máy đã tiến hành thay đổi bằng cách tiếp nhận các chiến lược gia công động mới, thúc đẩy đổi mới dụng cụ cắt carbide kết hợp với phần mềm CAM để tận dụng tối đa ưu điểm của hiện tượng làm mỏng phôi hướng kính (viết tắt là RCT).

Họ có thể cạnh tranh một cách hiệu quả và có lợi với những ý kiến mà các xưởng khác thường cho rằng có tính tự hủy diệt, do khối lượng sản xuất cao hơn, mòn dao chậm hơn, không cần bổ sung thêm trang thiết bị hoặc nhân lực.

Làm mỏng phoi hướng kính là gì?
Làm mỏng phoi hướng kính (RCT) là hiện tượng đã được hiểu rõ trong vài chục năm qua. Quan sát đơn giản cho thấy:
– Khi bậc dao bằng hoặc lớn hơn 50% chiều rộng dao, chiều rộng phoi đang được cắt gọt ở tốc độ bất kỳ đều hầu như không thay đổi.
– Tuy nhiên, khi bậc dao dưới 50%, chiều rộng phoi sẽ nhỏ dần khi giảm bậc dao.

Tại sao điều này lại quan trọng? Bởi vì hầu hết lượng nhiệt phát sinh trong dao cắt là chi tiết thép được tỏa ra, không phải bằng chất làm nguội, mà là qua các phoi cắt. Nếu bạn quyết định (với các lý do chính đáng) sử dụng các bậc dao nhỏ hơn 50%, bạn cần gia công với tốc độ ăn dao nhanh hơn để có chiều dày phoi đạt yêu cầu giải nhiệt. Nếu bạn cắt gọt với chiều dày phoi không đạt, sự quản lý nhiệt của bạn trở nên bất cập do các phoi không đủ khối lượng cần thiết để duy trì nhiệt, lấy nhiệt ra khỏi dụng cụ cắt và chi tiết gia công sau đó dẫn nhiệt vào khối phoi cắt.

Kiến thức này có một ứng dụng thực tế: giả sử bạn lập trình gia công chi tiết với tốc độ 35 in/min và bậc dao 50%, nhưng dao cắt có thể quá dài hoặc vật liệu quá dai, bạn quyết định giảm nhẹ cho dao bằng cách giảm bậc dao dến 30% hoặc 40%. Để bù cho hiệu ứng làm mỏng này, bạn cần tìm và xác định tốc độ ăn dao cao hơn, sử dụng các bảng trong sổ tay hoặc trên Internet.

Điều này sẽ có hai lợi ích – bạn sẽ cắt gọt chi tiết hơi nhanh hơn và các xác lập đó sẽ quản lý nhiệt, phát sinh trong quá trình cắt tốt hơn. Điều quan trọng hơn và thay đổi ứng dụng từ kiến thức này là sử dụng các chiến lược gia công cắt gọt động để cải thiện năng suất, giảm mòn dao và chi phí.

Hội tụ các công nghệ
Các cải tiến với dụng cụ cắt và phầm mềm CAM hiện nay giúp cho hiện tượng RCT trở nên hữu ích hơn cho những người muốn cắt gọt thép với tốc độ cao hơn.

1. Dụng cụ cắt carbide mới
Trong khoảng 5 năm qua, thế hệ dụng cụ cắt carbide mới nhất để cắt gọt thép đã có các bước tiến mạnh mẽ về hiệu suất cắt gọt, độ cứng vững và giảm rung động:
– Các vật liệu carbide mới kết hợp các loại carbide chất lượng cao, với các hạt nhỏ phân bố đều trong cấu trúc nền, trở nên dai hơn và cắt gọt tốt hơn.
– Các lớp tráng phủ tiên tiến cho phép dụng cụ có khả năng cắt gọt hiệu quả hơn đồng thời chống lại sự suy giảm do nhiệt tốt hơn.
– Các dạng hình học dao cắt có bước biến thiên loại bỏ sự hình thành âm thanh gây ra rung động và tiếng va đập trên các vật liệu cứng khi tăng tốc độ. Hiện tại, khi tốc độ gia công tăng, các dụng cụ cắt này chỉ tạo ra âm thanh êm dịu thay vì các tiếng động chói tai.

Trong thực tế, các dụng cụ cắt này yêu cầu vận hành ở khoảng nhiệt độ tương đối cao (371 – 482^oC) để các lớp tráng phủ bảo vệ lưỡi cắt một cách hiệu quả và để cải thiện năng suất cắt gọt. Nhiệt không còn là kẻ thù nữa. Tại vị trí nhiệt độ cao, thép bị biến mềm, dao cắt vận hành với tốc độ cao hơn và góc dao nhỏ hơn, cắt gọt vật liệu tựa như cắt vào bơ.

2. Các chiến lược gia công động
Vào thời điểm này, những người bán dụng cụ cắt cũng có các bước nhảy ngoạn mục hướng đến hiệu suất và tính bền của dụng cụ cắt, các nhà phát triển phần mềm cũng tạo ra các chiến lược gia công rất ấn tượng, tạo khả năng cho các xưởng vận hành với các chu kỳ máy rút ngắn rõ rệt, giảm độ mòn trên lưỡi cắt và cả trên các trang thiết bị trong một khoảng rộng các ứng dụng.

Công nghệ gia công CAM động dựa trên tập hợp mở rộng các thuật toán quỹ đạo chạy dao hướng theo vật liệu có khả năng bù cho điều kiện thực tế của vật liệu ở từng giai đoạn của quá trình gia công cắt gọt. Sự giới thiệu các thuật toán này đánh dấu mở đầu kiểu gia công CNC hoàn toàn mới, trong đó quỹ đạo chạy dao được kỳ vọng là sẽ vận hành một cách thông minh bằng cách tuân theo tập hợp các nguyên tắc, bao gồm:
– Góc dao tối thiểu để tránh các lực ngang quá cao và cho phép giải nhiệt hiệu quả hơn
– Các chuyển động êm dịu hơn, cho phép giảm nhẹ ứng suất lên máy và dụng cụ cắt
– Tốc độ trục chính cao hơn, nếu khả dụng
– Chiều dài ăn dao cực đại cho các đường cắt sâu nhất và hiệu quả nhất
– Ăn vào vật liệu liên tục (phay thuận) để giảm thiểu thời gian dao chạy không
– Điều chỉnh động tốc độ ăn dao, dao tiến vào vật liệu với góc hiệu quả nhất
– Chú ý đến vật liệu sao cho dụng cụ cắt không bị kẹt và không hành trình đến mới khi phoi xung quanh dao hiện hành chưa được loại bỏ hoàn toàn.
– Dao hơi cách xa các vách và nền chi tiết gia công để tránh tích tụ nhiệt khi điều chỉnh tốc độ cắt trong quá trình tạm dừng cắt gọt.

25Với toàn bộ tính thông minh nêu trên được tính thông minh nêu trên được lồng trong quá trình gia công cắt gọt động, thường xảy ra khả năng một quỹ đạo chạy dao có thể thực thi toàn bộ công việc gồm cả ba nguyên công – gia công thô, làm sạch gia công tinh.

Tăng hiệu suất cắt gọt
Dưới đây sẽ là phần được những người mong muốn nâng cao năng suất gia công CNC quan tâm:
– Nếu bạn dùng cụ cắt mới (thường có giá rẻ hơn nếu tính theo từng dao), bạn có thể đạt được các cải thiện về năng suất cắt gọt – đủ để thu hồi vốn nhanh cho các dao carbide.
– Nếu bạn sử dụng các chiến lược gia công cắt gọt động mà không dùng các dao carbide tiên tiến, bạn cũng sẽ đạt được các cải thiện nhỏ về năng suất cắt gọt.
– Sử dụng cả hai, thường có thể đạt được một hoặc thậm chí nhiều bước tăng năng suất thi công.

Sự khác biệt là công nghệ phay động cho phép dụng cụ cắt tiên tiến cắt gọt một cách an toàn với các tốc độ cắt cao. Có các kiến thức khoa học và kinh nghiệm về ứng dụng hiệu quả các tốc độ trong gia công CNC.

Tuy nhiên, để minh họa sự khác biệt về tốc độ một cách đơn giản, có thể đưa ra một ví dụ thú vị: 2 kiếm sĩ Samurai tại cuộc du ngoạn ngoài trời được đề nghị cắt trái dưa hấu. Một người để trái dưa lên nền đất, đặt lưỡi kiếm ở giữa trái dưa, ngả người xuống với toàn bộ sức nặng của cơ thể và trái dưa bị cắt đôi chỉ trong vài giây.

Vào cùng thời điểm khởi đầu, người thứ hai, người thứ hai ném trái dưa lên cao, vung kiếm quét một đường sấm sét và trong chớp mắt, hai nửa trái dưa rơi xuống đất. Trước khi võ sĩ Samurai thứ nhất hoàn thành công việc của mình, người thứ hai đã lau kiếm và tra kiếm vào vỏ.

Đây chính là sự khác biệt về tốc độ. Khi bạn kết hợp các dụng cụ cắt carbide và chiến lược gia công động, có thể thúc đẩy hiện tượng tốc độ để đạt được năng suất cắt gọt tăng thêm khoảng 30 – 200% và đôi khi còn cao hơn.

Lưỡi cắt… thực và hư
Có vài nhà sản xuất không đạt được sự cải thiện năng suất một cách ấn tượng khi sử dụng dao cắt tiên tiến với các chiến lược gia công động.

Chi phí cho các cải thiện năng suất nói chung không đáng kể, thực chất chỉ là sự thực thi do chi phí dao cắt cho một chi tiết gia công thường khá thấp và công nghệ gia công động có thể là tùy chọn đã có sẵn trong phần mềm CAM mà họ đang sở hữu. Thực tế là dao cắt tiên tiến và chiến lược gia công động không thể áp dụng cho mọi ứng dụng gia công cắt gọt.

Ví dụ, không nên dùng dao carbide tiên tiến để cắt gọt các hợp kim, ít nhất là hiện tại. Chúng cũng chỉ có ít giá trị khi cắt gọt các vật liệu mềm, chẳng hạn nhôm hoặc chất dẻo. Tuy nhiên, các lợi ích tiềm ẩn của công nghệ này có thể trở nên hữu ích cho các xưởng có khả năng đạt lợi nhuận với công việc họ đang có và cạnh tranh hiệu quả hơn đối với công việc chất lượng cao mà các xưởng khác dường như đấu thầu thấp hơn. Thực tế là quá trình tìm hiểu tiềm năng của các công nghệ này không tốn quá nhiều thời gian.

Hãy tham vấn với người bán dụng cụ cắt ủy thác và người bán phần mềm CAM, hỏi họ về các khuyến nghị cùng với sự hỗ trợ cho các ứng dụng tiềm năng của bạn.

Tin tốt lành là dụng cụ cắt mới và chiến lược gia công động cả hai đều là các công nghệ “lưỡi cắt” có tính thực tế và ẩn dụ. Chỉ một số nhỏ các xưởng đã thực thi chúng kịp thời, dù chúng chắc chắn sẽ là làn sóng trong tương lai gần. Là người tiếp nhận sớm điều mà những người khác sẽ phải áp dụng, sẽ có các ưu thế cạnh tranh rất lớn.

(Nguồn: Cẩm nang Gia công Kim loại)