Gia công điều khiển số bằng máy tính (CNC) là một kỹ thuật sản xuất khấu trừ tạo ra các bộ phận hoàn thiện bằng cách loại bỏ các lớp khỏi các khối rắn gọi là phôi. Phay CNC, một trong những loại gia công CNC chính, sử dụng dụng cụ cắt quay với tốc độ vài nghìn vòng quay mỗi phút (RPM) để loại bỏ chính xác vật liệu cho đến khi đạt được hình dạng chung. Ngoài phay, gia công CNC cũng có thể sử dụng máy tiện và máy khoan để tạo ra các bộ phận hoặc chức năng.
Là một quy trình sản xuất được điều khiển bằng máy tính, gia công cơ khí CNC tạo ra các bộ phận dựa trên mô hình thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), được gửi đến máy công cụ CNC thông qua phần mềm sản xuất hỗ trợ máy tính (CAM).
Máy công cụ CNC hoạt động trên một số lượng trục thay đổi. Máy công cụ CNC ba trục truyền thống có thể thay đổi hoạt động và các bộ phận làm việc của ba trục tuyến tính X, Y và Z. Kỹ thuật này hiệu quả nhất đối với các bộ phận tương đối đơn giản, nông. Máy công cụ năm trục có thể hoạt động cùng với ba trục tuyến tính cũng như xung quanh hai trục quay. Có thể thực hiện cắt sâu hơn và phức tạp hơn này, mở rộng tiềm năng thiết kế của bộ phận.
Do độ chính xác cao, tốc độ cao và mức độ tự động hóa cao, gia công CNC đã trở thành một trong những quy trình sản xuất cắt gọt được sử dụng rộng rãi nhất. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ này là tạo nguyên mẫu kim loại, vì đây hiện là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để sản xuất các bộ phận kim loại nhỏ hoặc riêng lẻ. Gia công CNC cũng có khả năng mở rộng cao, nghĩa là nó có thể được sử dụng cho sản xuất một lần và nguyên mẫu, cũng như sản xuất hàng loạt nhỏ hoặc lớn.
Gia công CNC mang lại nhiều lợi thế cho các nhà sản xuất, bao gồm mức độ tự động hóa cao, độ tin cậy đáng kể, khả năng lặp lại và độ chính xác hình học cao. Quy trình này cũng cung cấp độ hoàn thiện bề mặt tuyệt vời cho các bộ phận và mang lại sự ổn định đặc biệt.
May mắn thay, nếu những hạn chế này được tính đến trong quy trình thiết kế, thời gian sản xuất và chi phí có thể được giảm bớt và quy trình sản xuất cũng có thể được tối ưu hóa.
Là một quy trình sản xuất trừ, gia công CNC tạo ra các bộ phận từ một mảnh nguyên liệu thô (kim loại hoặc nhựa) . Khối này được gọi là phôi vật liệu. Bất kể bạn sử dụng vật liệu nào, việc chọn đúng kích thước phôi vật liệu là một quy trình sản xuất quan trọng. Nhìn chung, nên chọn phôi có kích thước lớn hơn ít nhất 0,125″ (~0,3 cm) so với kích thước bộ phận cuối cùng để giải thích sự không nhất quán của nguyên liệu thô. Trong khi đó, tránh sử dụng phôi quá lớn để giảm thiểu lãng phí vật liệu là điều quan trọng.
Kim loại
Nhìn chung, kim loại có độ dẻo dai cao dễ gia công hơn vì máy phay CNC có thể cắt chúng dễ dàng hơn và đạt tốc độ cao hơn. Ví dụ, đồng thau là một trong những kim loại dễ gia công nhất vì độ dẻo tốt. Lý do khiến hợp kim nhôm cũng rất phù hợp để gia công CNC là thời gian sản xuất nhanh.
Polyme
Mặc dù có thể gia công nhựa nhiệt dẻo, nhưng đặc tính vật liệu của polyme vẫn đặt ra thách thức cho gia công CNC. Trước hết, do độ dẫn nhiệt kém, nhiều loại nhựa nhiệt dẻo bị nóng chảy hoặc uốn cong khi tiếp xúc với máy phay CNC hoặc mũi khoan. Tuy nhiên, đối với những bộ phận không yêu cầu độ bền và độ cứng của kim loại, nhựa nhiệt dẻo có thể là giải pháp thay thế rẻ hơn.
Hậu xử lý là bước cuối cùng trong quy trình gia công CNC. Tại quick guide, chúng tôi cung cấp nhiều phương pháp xử lý bề mặt để hoàn thiện các bộ phận cuối cùng của bạn và khiến chúng đáp ứng các yêu cầu cụ thể của bạn. Cần lưu ý rằng trong gia công CNC, hậu xử lý là tùy chọn vì chất lượng của các bộ phận được xử lý đã rất cao (xem As-milled).
Anod hóa (Loại II hoặc Loại III)
Anodizing cung cấp các bộ phận cơ khí chống ăn mòn tuyệt vời, tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt, cũng như tản nhiệt. Anodizing là lớp sơn bề mặt và lớp hoàn thiện sơn lót phổ biến nhất vì nó cung cấp phương pháp xử lý bề mặt chất lượng cao. Hướng dẫn nhanh cung cấp hai loại anodizing: Loại II, có khả năng chống ăn mòn; Loại III dày hơn và tăng thêm một lớp chống mài mòn. Cả hai quy trình anodizing này đều cho phép hoàn thiện màu sắc đa dạng.
Đánh bóng
Với tư cách là một bề mặt đánh bóng mài, nó cung cấp các bộ phận quay vòng nhanh nhất và không yêu cầu xử lý sau khi gia công. Độ hoàn thiện bề mặt của các bộ phận mài tương đương với 125 µin Ra và yêu cầu có thể tăng lên 63, 32 hoặc 16 µin Ra. Các vết công cụ nhỏ vẫn có thể nhìn thấy trên bộ phận cuối cùng.
Sơn tĩnh điện
Lớp phủ bột được phun trực tiếp lên các bộ phận đã xử lý trong quá trình phun bột. Bộ phận được phủ sau đó được nung trong lò để tạo thành lớp bền, chống mài mòn và chống ăn mòn. Có nhiều màu sắc tùy chọn trong quá trình phủ bột.
Hạt nổ
Phun bi là thổi những hạt thủy tinh nhỏ lên bề mặt của chi tiết được gia công theo cách có kiểm soát. Kết quả của kỹ thuật này là bề mặt nhẵn với kết cấu mờ. Trong quá trình phun bi, các vật liệu khác nhau như cát, garnet, vỏ quả óc chó và hạt kim loại được áp dụng để làm sạch các chi tiết hoặc chuẩn bị cho quá trình xử lý bề mặt tiếp theo.
Đơn giản hóa thiết kế sản phẩm
Nếu có thể, việc đơn giản hóa thiết kế sản phẩm thường sẽ dẫn đến thời gian sản xuất nhanh hơn và chi phí thấp hơn. Lý do là việc tạo ra các cấu trúc và bề mặt phức tạp sẽ sử dụng nhiều vết cắt nhỏ, đòi hỏi thời gian thực hiện lâu hơn so với các vết cắt đơn giản và lớn hơn trên một bề mặt phẳng.
Giảm thay đổi công cụ
Dựa trên các mẹo, việc đơn giản hóa thiết kế và đảm bảo tích hợp các kích thước nhất quán của bán kính góc trong và lỗ có thể giảm đáng kể thời gian gia công. Nói cách khác, nếu có thể, việc sử dụng cùng một kích thước sẽ giảm số lần thay thế dụng cụ và mỗi lần thay thế dụng cụ sẽ tốn thêm thời gian và chi phí.
Chọn vật liệu đúng cách
Như đã đề cập trong hướng dẫn trước, việc lựa chọn vật liệu có thể ảnh hưởng lớn đến thời gian sản xuất và chi phí gia công CNC. Nếu có thể, hãy chọn vật liệu có khả năng gia công tốt, chẳng hạn như đồng thau hoặc nhôm. Đối với những ứng dụng không yêu cầu độ cứng và độ bền của kim loại, gia công CNC vật liệu nhựa cũng có thể giúp giảm chi phí, vì phôi vật liệu rẻ hơn.
Tính đến dung sai và độ dày thành
Độ dung sai cao hơn và thành mỏng hơn thường gây ra chi phí cao hơn trong gia công CNC, vì để đạt được độ chính xác cao hơn, cần có thời gian để cắt. Nếu sản phẩm hoặc thành phần của bạn có phạm vi dung sai cho phép, vui lòng chọn dung sai thấp hơn để giảm thời gian và chi phí sản xuất. Tương tự đối với độ dày thành: nếu có thể, hãy chọn độ dày thành lớn hơn.
Xử lý bề mặt thường là giai đoạn cuối cùng của quy trình gia công CNC, điều này cũng có thể ảnh hưởng đến chi phí của toàn bộ dự án của bạn. Việc lựa chọn một bề mặt duy nhất cho bộ phận hoặc sản phẩm của bạn có thể mang lại hiệu quả về thời gian và chi phí tốt hơn. Nếu cần nhiều phương pháp xử lý bề mặt, nó vẫn giúp giảm số lượng các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau cần thiết.
Xem thêm: Hướng dẫn thiết kế gia công CNC