Các quá trình gia công gia công cắt gọt kim loại luôn là một phần không thể thiếu trong ngành sản xuất, nhưng nhiều người không biết rằng có nhiều phương pháp khác nhau để cắt kim loại. Mỗi quá trình có các khả năng, hạn chế và chi phí khác nhau. Trong khi một số phương pháp đã xuất hiện từ giữa những năm 1800, những phương pháp khác lại khá mới. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích một  số quá trình trong ngành sản xuất cắt gọt kim loại.

Gia công cắt gọt kim loại là gì?

Gia công cắt gọt kim loại
Gia công cắt gọt kim loại

Gia công cắt gọt kim loại là quá trình sử dụng các phương pháp tách và cắt vật liệu kim loại bằng các công cụ như máy tiện, máy phay, máy khoan, máy cưa và máy mài…  loại bỏ vật liệu từ phôi kim loại nhằm tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước mong muốn. Quá trình này thường được gọi là gia công cơ khí hoặc sản xuất loại bỏ vật liệu.

Gia công cắt gọt kim loại có thể thực hiện trên nhiều loại vật liệu khác nhau, không chỉ kim loại mà còn cả gỗ, nhựa, gốm và vật liệu composite.

Lịch sử gia công cắt gọt kim loại

Ứng dụng đầu tiên của việc cắt kim loại được ghi lại là ở Ai Cập cổ đại, nơi các lỗ trên đá được khoan bằng một công cụ quay gọi là dây cung. Lịch sử đã thay đổi trong thời kỳ Đồ Đồng (3300 TCN) khi người ta phát hiện ra cách kết hợp kim loại, nung chảy chúng thành hợp kim và tạo hình chúng thành các hiện vật. Tiện, khoan, khoét, phay, v.v. là một vài kỹ thuật cắt kim loại thường được sử dụng. Cắt plasma, cắt bằng tia nước, cắt laser và các phương pháp cắt kim loại hiện đại khác bao gồm một vài trong số đó. Những phương pháp này cắt kim loại nhanh chóng và chính xác bằng cách sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau.

Ý nghĩa gia công cắt gọt kim loại

Cắt kim loại, sử dụng các công cụ máy móc để tạo hình và kích thước các sản phẩm kim loại, thường được gọi là gia công cơ khí hoặc sản xuất loại bỏ vật liệu. Cắt kim loại có thể được thực hiện trên nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm gỗ, nhựa, gốm và vật liệu composite. Khi cắt kim loại, có thể sử dụng các kỹ thuật cắt khác nhau như tiện, khoan, phay, khoét, cưa, tạo hình, bào, cắt mài mòn, doa và tarô ren. Các công nghệ mới bao gồm gia công bằng tia lửa điện, gia công điện hóa, gia công bằng tia electron, gia công quang hóa và gia công bằng sóng siêu âm cũng có thể được sử dụng để cắt kim loại.

Một số quy trình cắt gọt kim loại ứng dụng phổ biến hiện nay

Hình thành phôi

Gia công hình thành phôi kim loại
Gia công hình thành phôi kim loại

Hình thành phôi là một quá trình cắt kim loại sử dụng các phương tiện cơ học như cưa, phay, khoan và tiện. Phương pháp này được Kivima và Franz tiên phong vào những năm 1950. Quá trình cắt kim loại này thường được mô tả bằng mô hình ba chiều, mô hình này được biết đến rộng rãi trong ngành thiết kế máy công cụ. Trong các phương pháp này, vật liệu được loại bỏ dần từ phôi thành các “phôi” nhỏ hơn. Dưới dạng hình thành phôi có các hoạt động khác nhau sử dụng quá trình này để loại bỏ vật liệu thừa, dưới đây là một tổng quan ngắn về một vài trong số đó.

Phay: Một hoạt động mà các dao cắt quay loại bỏ vật liệu.

  • Ưu điểm: khả năng nhiều trục và có thể thực hiện trên các dự án quy mô khác nhau.
  • Nhược điểm: chi phí cao và yêu cầu người vận hành có kỹ năng cao.

Khoan: một hoạt động mà mũi khoan loại bỏ vật liệu bằng cách quay với tốc độ cao.

  • Ưu điểm: các cạnh sắc ở mặt vào.
  • Nhược điểm: tạo ra bavia và có thể làm thay đổi tính chất cơ học của vật liệu do căng thẳng.

Tiện: một hoạt động sử dụng dao cắt không quay trong khi phôi quay để “gọt” bỏ vật liệu thừa.

  • Ưu điểm: có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động và dễ thu thập phôi.
  • Nhược điểm: biến dạng thường xảy ra ảnh hưởng đến kích thước và độ nhám.

Cắt bằng dao

Cắt bằng dao
Cắt bằng dao

Cắt bằng dao là một quá trình thường được gọi là cắt chết và bắt nguồn từ giữa những năm 1800 khi tìm kiếm cách cắt da cho ngành công nghiệp giày. Hiện nay, quá trình này được sử dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau và là một cách cắt kim loại mà không cần phôi hoặc nhiệt. Quá trình này sử dụng một lưỡi dao di chuyển để đẩy vào phôi cố định. Trong quá trình cắt bằng dao, có nhiều hoạt động khác nhau. Dưới đây chúng tôi đã làm nổi bật hai hoạt động phổ biến nhất.

Đục lỗ: một hoạt động sử dụng máy đục lỗ để ép một công cụ qua vật liệu thô để tạo lỗ và gọt bỏ vật liệu thừa.

  • Ưu điểm: quy trình tiết kiệm chi phí cho các vết cắt đơn giản và hoạt động nhanh.
  • Nhược điểm: không tối ưu cho các vết cắt phức tạp và chi phí công cụ có thể tăng nhanh.

Dập: một hoạt động cắt kim loại bằng cách sử dụng máy móc để biến dạng vật liệu không mong muốn và tạo ra các hình dạng khác nhau.

  • Ưu điểm: mức độ tự động hóa cao và giảm một số chi phí phụ trợ.
  • Nhược điểm: khuôn dập tùy chỉnh có giá cao và không thể thực hiện thay đổi trong quá trình sản xuất.

Loại bỏ vật liệu bằng mài mòn

Loại bỏ vật liệu bằng mài mòn
Loại bỏ vật liệu bằng mài mòn

>> Cơ Khí KCC chia sẻ chi tiết: Ưu nhược điểm của gia công cắt gọt kim loại

Các phương pháp cắt mài mòn bao gồm các hoạt động như mài, lapping và cắt bằng tia nước. Các phương pháp cắt này loại bỏ vật liệu thừa thông qua sự ăn mòn. Các hoạt động này nhanh hơn nhiều so với các quá trình nhiệt như EDM và laser, cung cấp chất lượng cạnh tốt hơn và thường mang lại một số tiết kiệm chi phí cho các nhà sản xuất. Loại bỏ vật liệu bằng mài mòn được phân loại bởi các hoạt động khác nhau được phân tích dưới đây.

Mài: Trong các hoạt động mài, một bánh mài được sử dụng như công cụ cắt chính. Trong mài, có các hoạt động cụ thể và cá nhân hóa hơn như mài ăn sâu, mài chu kỳ và mài bề mặt.

  • Ưu điểm: kích thước chính xác cao, có thể tạo ra bề mặt nhẵn và có thể thực hiện với áp lực ít hơn trên vật liệu.
  • Nhược điểm: không cho phép loại bỏ lượng lớn vật liệu.

Lapping: Trong lapping, hai bề mặt được chà xát với nhau với một vật liệu mài nằm giữa chúng. Chuyển động này có thể được thực hiện bằng tay hoặc bằng máy.

  • Ưu điểm: có thể giữ dung sai chặt chẽ và tốt cho việc tạo ra các bề mặt phẳng đồng đều.
  • Nhược điểm: quá trình cắt chậm và chi phí có thể tăng nhanh dẫn đến giá cao hơn.

Cắt bằng tia nước: Trong các hoạt động cắt bằng tia nước, một máy lớn sử dụng hỗn hợp nước áp lực cao và hạt mài để cắt qua các vật liệu khác nhau.

  • Ưu điểm: quá trình cắt lạnh, không gây hư hỏng nhiệt/biến dạng, chất lượng cạnh xuất sắc, không yêu cầu quá trình hoàn thiện, nhiều loại vật liệu và độ dày tương thích, và có thể giữ dung sai cực kỳ chặt chẽ.
  • Nhược điểm: giá trung bình.

Nhiệt

Cắt kim loại bằng nhiệt
Cắt kim loại bằng nhiệt

Cắt kim loại bằng nhiệt bao gồm các hoạt động như cắt plasma và cắt laser. Cả hai quá trình này đều sử dụng ánh sáng mạnh, có nhiệt độ cao để cắt bỏ vật liệu thừa. Cắt laser xuất hiện từ những năm 1960 và cắt plasma được giới thiệu vào năm 1957 đã từ lâu trở thành một trong những phương pháp cắt kim loại nổi tiếng nhất.

Mặc dù cả hai hoạt động này đều là các phương pháp cắt được chấp nhận rộng rãi, chúng đều gây hư hỏng nhiệt, biến dạng đáng kể và yêu cầu một số quá trình hoàn thiện. Các hoạt động cắt laser và plasma được đặc trưng dưới đây.

Cắt Laser:Công nghệ này sử dụng tia laser để bốc hơi và khắc bỏ vật liệu thừa. Trong khi laser ban đầu chủ yếu được sử dụng trong sản xuất, hiện nay nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

  • Ưu điểm: có thể xử lý các vết cắt phức tạp và có độ chính xác cao.
  • Nhược điểm: hạn chế loại vật liệu, hạn chế độ dày vật liệu, yêu cầu làm sạch cạnh và đầu vào nhiệt cao.

Cắt Plasma: Một hoạt động tương tự như cắt laser, nhưng thay vào đó sử dụng một luồng plasma nóng để cắt qua các vật liệu dẫn điện.

  • Ưu điểm: giá thấp, tốc độ cắt nhanh và dễ sử dụng.
  • Nhược điểm: hạn chế loại vật liệu, hạn chế độ dày vật liệu, yêu cầu làm sạch cạnh và đầu vào nhiệt cao.

Điện hóa

Cắt kim loại bằng điện hóa
Cắt kim loại bằng điện hóa

>> Xem thêm: Cơ Khí KCC chia sẻ bản chất của gia công kim loại bằng cắt gọt

Các phương pháp cắt điện hóa bao gồm các quá trình như gia công bằng tia lửa điện (EDM), khắc và gia công điện hóa (ECM). Các hoạt động này thực hiện việc cắt thông qua một phản ứng điện và hóa học.

EDM: một quá trình chế tạo mà các vết cắt được tạo ra bởi một điện tích (tia lửa). Vì lý do này, EDM đôi khi được gọi là gia công tia lửa, ăn mòn tia lửa hoặc đốt dây.

  • Ưu điểm: có thể giữ dung sai chặt chẽ, tốt cho việc tạo ra các bề mặt phẳng đồng đều.
  • Nhược điểm: đầu vào nhiệt cao, một số hư hỏng nhiệt và quá trình làm sạch/hoàn thiện cạnh thường cần thiết.

Với rất nhiều quy trình và hoạt động có sẵn ngày nay, các nhà sản xuất có rất nhiều lựa chọn để cắt kim loại. Mặc dù mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, không có phương pháp nào là tốt nhất cho mọi trường hợp. Các chuyên gia trong ngành thường quyết định quy trình thực hiện sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng dự án.

Ưu điểm khi gia công cắt gọt

Gia công kim loại cắt gọt ra đời quả thực là giải pháp hoàn hảo trong thời đại mới. Phương pháp mang đến nhiều ưu điểm ấn tượng làm hài lòng người dùng. Những ưu điểm nổi gồm:

  • Tốc độ gia công siêu nhanh: Thiết bị hiện đại ứng dụng công nghệ tự động có thể thực hiện cắt, gọt, khoan, tiện,…kim loại nhanh chóng. Ứng dụng hỗ trợ gia công hàng loạt mà không mất nhiều thời gian chờ đợi.
  • Độ chính xác cao: Tất cả phương pháp cắt gọt đều được lập trình sẵn trên hệ thống máy tính. Vậy nên, sản phẩm gia công đảm bảo chính xác cao, đẹp mắt dù là các chi tiết đòi hỏi yêu cầu phức tạp.
  • Tính linh hoạt: Ứng dụng gia công kim loại cắt gọt hầu như không giới hạn trong việc sản xuất sản phẩm. Phương pháp có thể thực hiện trên mọi hình dạng, kích thước và độ phức tạp khác nhau.
  • ….

Gia công cắt gọt kim loại tuy ấn tượng nhưng đòi hỏi độ chuyên môn và kỹ thuật đối với người dùng. Vậy nên, nếu bạn có ý định gia công bất kỳ vật liệu gì đừng quên liên hệ với Cơ Khí KCC qua cokhikcc.vn để được hỗ trợ tận tình.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *