Đối Mặt Với ​​Máy Tiện CNC – Gia công vật liệu cứng như thế nào?

2025-11-26 09:14:07

Đối Mặt Với ​​Máy tiện CNC – Cách Xử Lý Vật Liệu Cứng

Giới thiệu

Máy tiện CNC là loại máy rất linh hoạt được sử dụng trong gia công chính xác để tạo ra các bộ phận hình trụ. Một trong những nguyên công phổ biến nhất được thực hiện trên máy tiện CNC là gia công mặt, trong đó phôi được cắt vuông góc với trục quay của nó để tạo ra bề mặt phẳng. Tuy nhiên, việc gia công các vật liệu cứng như thép cứng, titan, Inconel và các hợp kim có độ bền cao khác đặt ra những thách thức đặc biệt do độ cứng, độ mài mòn và khả năng chịu nhiệt cao của chúng.

Hướng dẫn này khám phá các phương pháp hay nhất để xử lý vật liệu cứng trên máy tiện CNC, bao gồm lựa chọn công cụ, thông số cắt, thiết lập máy và kỹ thuật xử lý sự cố để đạt được kết quả tối ưu.

---

Những thách thức khi gia công vật liệu cứng

Vật liệu cứng gây ra một số khó khăn trong hoạt động tiện CNC, bao gồm:

1. Lực cắt cao – Vật liệu cứng đòi hỏi nhiều lực cắt hơn, làm tăng độ mòn dụng cụ và ứng suất máy.

2. Sinh nhiệt quá mức – Nhiệt độ cao có thể dẫn đến xuống cấp dụng cụ và biến dạng phôi.

3. Mòn & sứt mẻ dụng cụ – Vật liệu cứng có tính mài mòn, làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ và gây sứt mẻ cạnh.

4. Độ hoàn thiện bề mặt kém – Thông số gia công không đúng có thể dẫn đến bề mặt gồ ghề hoặc vết rạn.

5. Làm cứng vật liệu – Một số hợp kim (ví dụ: thép không gỉ, Inconel) cứng lại trong quá trình gia công, khiến cho việc cắt tiếp theo trở nên khó khăn hơn.

Để vượt qua những thách thức này, thợ máy phải tối ưu hóa dụng cụ, thông số cắt và chiến lược gia công.

---

Lựa chọn công cụ để đối mặt với vật liệu cứng

Việc lựa chọn công cụ cắt phù hợp là rất quan trọng để gia công thành công trên các vật liệu cứng. Những cân nhắc chính bao gồm:

1. Vật liệu dụng cụ

- Vật liệu chèn cacbua – Sự lựa chọn phổ biến nhất do độ cứng và khả năng chịu nhiệt của chúng. Các lớp phủ có lớp phủ TiAlN (Titanium Aluminium Nitride) hoặc AlTiN (Aluminum Titanium Nitride) giúp tăng cường khả năng chống mài mòn.

- Hạt dao gốm kim loại – Thích hợp cho các nguyên công hoàn thiện trên thép cứng, mang lại khả năng chống mài mòn tốt.

- Hạt dao gốm – Lý tưởng để gia công tốc độ cao các siêu hợp kim (ví dụ: Inconel, Hastelloy) nhưng dễ gãy khi cắt gián đoạn.

- Hạt dao CBN (Cubic Boron Nitride) – Tốt nhất để gia công thép cứng (HRC 45+) do độ cứng cực cao và độ ổn định nhiệt.

- Mảnh dao PCD (Kim cương đa tinh thể) – Được sử dụng cho các vật liệu cứng không chứa sắt như cacbua vonfram.

2. Hình học công cụ

- Góc cào dương – Giảm lực cắt và cải thiện khả năng thoát phoi.

- Lưỡi cắt sắc bén – Giảm thiểu cạnh tích tụ (BUE) và cải thiện độ bóng bề mặt.

- Hình học hạt dao mạnh mẽ – Hạt dao dày hơn với các cạnh được gia cố chống sứt mẻ trong vật liệu cứng.

- Máy cắt phoi – Giúp kiểm soát sự hình thành phoi và ngăn ngừa tắc nghẽn dụng cụ.

3. Giá đỡ dụng cụ & Độ cứng

- Giá đỡ dụng cụ cứng - Giảm thiểu độ rung và độ lệch (ví dụ: Capto, HSK hoặc Thanh khoan hạng nặng).

- Phần nhô ra ngắn - Giảm độ lệch của dụng cụ để có độ chính xác cao hơn.

- Giá đỡ dụng cụ được làm ẩm – Giúp hấp thụ rung động khi tiện cứng.

---

Thông số cắt tối ưu cho vật liệu cứng

Việc chọn tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và độ sâu cắt phù hợp là rất quan trọng để gia công hiệu quả.

1. Tốc độ cắt (SFM hoặc m/phút)

- Thép cứng (HRC 45-65) – 50-150 SFM (15-45 m/phút) với hạt dao CBN.

- Hợp kim Titan – 100-250 SFM (30-75 m/phút) với vật liệu chèn bằng cacbua hoặc gốm.

- Inconel & Superalloys – 50-150 SFM (15-45 m/phút) với hạt dao bằng gốm hoặc cacbua.

- Thép không gỉ – 150-300 SFM (45-90 m/phút) với lớp phủ cacbua.

Lưu ý: Tốc độ thấp hơn sẽ làm giảm nhiệt nhưng có thể làm tăng áp suất dụng cụ. Tốc độ cao hơn cải thiện năng suất nhưng có nguy cơ hư hỏng do nhiệt.

2. Tốc độ cấp liệu (IPR hoặc mm/vòng)

- Gia công thô – 0,005-0,015 IPR (0,1-0,4 mm/vòng).

- Hoàn thiện – 0,002-0,008 IPR (0,05-0,2 mm/vòng).

Tốc độ tiến dao quá cao sẽ làm tăng độ mài mòn của dụng cụ; quá thấp có thể gây cọ xát và bề mặt kém hoàn thiện.

3. Độ sâu cắt (DOC)

- Gia công thô – 0,020-0,100" (0,5-2,5 mm).

- Hoàn thiện – 0,005-0,020" (0,1-0,5 mm).

Vết cắt sâu hơn giúp giảm thời gian gia công nhưng yêu cầu thiết lập cứng nhắc hơn.

---

Chiến lược gia công cho vật liệu cứng

1. Giảm thiểu sự tích tụ nhiệt

- Sử dụng chất làm mát hoặc thổi khí – Ngăn ngừa nứt do nhiệt và kéo dài tuổi thọ dụng cụ.

- Chất làm mát áp suất cao (HPC) – Cải thiện khả năng thoát phoi và làm mát chip.

- Peck Facing – Cắt gián đoạn giúp giảm tích tụ nhiệt.

2. Giảm rung và trò chuyện

- Tăng độ cứng – Sử dụng giá đỡ ổn định hoặc giá đỡ ụ sau cho phôi dài.

- Tránh nhô ra – Giữ dụng cụ càng gần tháp pháo càng tốt.

- Kỹ thuật giảm chấn – Đầu cặp dụng cụ chống rung hoặc thanh móc lỗ được điều chỉnh.

3. Tối ưu hóa việc kiểm soát chip

- Lựa chọn máy cắt phoi phù hợp – Ngăn ngừa phoi dài, dạng sợi có thể làm hỏng phôi.

- Điều chỉnh tốc độ tiến dao – Tốc độ tiến dao cao hơn có thể giúp phá vỡ phoi trong vật liệu cứng.

4. Chuẩn bị phôi

- Tiện trước (Gia công trạng thái mềm) – Máy có hình dạng gần như lưới trước khi đông cứng để giảm việc loại bỏ phôi cuối cùng.

- Giảm ứng suất – Ủ hoặc giảm ứng suất trước khi gia công giúp giảm thiểu biến dạng.

---

Khắc phục sự cố thường gặp

| Vấn đề | Nguyên nhân có thể | Giải pháp |

|----------||-------------------|-------------|

| Dụng cụ bị mòn quá mức | Tốc độ cắt cao, lớp phủ không phù hợp | Giảm tốc độ, sử dụng cấp độ phủ hạt dao cứng hơn |

| Sứt mẻ hoặc gãy xương | DOC quá cao, hình học hạt dao yếu | Sử dụng phần chèn mạnh hơn, giảm DOC |

| Bề mặt hoàn thiện kém | Tốc độ tiến dao thấp, độ rung | Tăng bước tiến, cải thiện độ cứng |

| Làm việc chăm chỉ | Bước tiến thấp, cọ xát thay vì cắt | Tăng tốc độ tiến dao, sử dụng dụng cụ sắc bén |

| Dấu hiệu nói nhảm | Thiếu độ cứng, tốc độ không chính xác | Ổn định thiết lập, điều chỉnh RPM |

---

Phần kết luận

Xử lý vật liệu cứng trên máy tiện CNC đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận trong việc lựa chọn dao, thông số cắt và chiến lược gia công. Bằng cách sử dụng hạt dao cacbua, CBN hoặc gốm phù hợp, tối ưu hóa tốc độ và bước tiến cũng như đảm bảo thiết lập chắc chắn, thợ máy có thể đạt được độ hoàn thiện chất lượng cao đồng thời kéo dài tuổi thọ dụng cụ. Ngoài ra, việc sử dụng chất làm mát thích hợp và kiểm soát độ rung giúp giảm thiểu những thách thức thường gặp như tích tụ nhiệt và tiếng ồn.

Bằng cách tuân theo các phương pháp thực hành tốt nhất này, người vận hành CNC có thể gia công các vật liệu cứng một cách hiệu quả trong khi vẫn duy trì độ chính xác và năng suất. Việc giám sát và điều chỉnh liên tục dựa trên độ mòn dụng cụ và chất lượng bề mặt sẽ nâng cao hơn nữa hiệu suất gia công.

---

Hướng dẫn này cung cấp cách tiếp cận toàn diện để xử lý các vật liệu cứng trên máy tiện CNC, đảm bảo các hoạt động gia công thành công ngay cả với các hợp kim cứng nhất.