Định nghĩa lại năng suất lao động: các tiến bộ mới trong công nghệ mảnh chắp carbide

05.11.16, 7:30 GMT+7

Khách hàng luôn luôn tìm kiếm các bộ phận và thiết bị từ nhà sản xuất đáng tin cậy về cung ứng sản phẩm chất lượng với lịch trình phân phối sản phẩm tối ưu. Staffan Lundström, quản lý sản phẩm, cắt & gia công rãnh, và Bimal Mazumdar, quản lý sản phẩm, của Công ty Sandvik Coromant, giải thích cách thức đạt được trạng thái cung ứng tối ưu.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_01

Khi chuyên ngành cắt gọt kim loại trở nên ngày càng cạnh tranh hơn, xưởng gia công liên tục tìm kiếm các cách thức phân phổi cho thị trường đa dạng. Cùng với các yêu cầu về môi trường ngày càng nghiêm ngặt, gia công cắt gọt được tự động hóa ngày càng cao để bảo đảm hiệu suất sử dụng năng lượng và sản xuất dây chuyền với các gián đoạn sản xuất và chất thải ở mức tối thiểu, và giao hàng đúng hẹn.

Trong ngành công nghiệp xe hơi, tuy các quy trình chế tạo tự động hóa chưa phải là hàng đầu nhưng luôn luôn nhắm tới mức năng lượng tối thiểu cần thiết để chế tạo từng chiếc xe. Lực cắt trong các nguyên công cắt gọt là một vế trong phương trình, còn sự tái chế, phoi cắt (chất thải), và số mảnh chắp được sử dụng và các thông số khác là vế kia của phương trình.

Tối đa hóa năng suất

Mục tiêu của nhà cung cấp dụng cụ là thiết kế dao cắt thật tốt có khả năng làm việc trong khoảng vận tốc, lượng ăn dao và chiều sâu cắt ngày càng lớn nhằm tối đa hóa năng suất cắt gọt. Tuy nhiên, quy hoạch sản xuất ngày nay có tính rủi ro cao hơn so với trước đây. Quả vậy, tăng chế độ cắt thêm 30% trong nguyên công cụ thể có thể sẽ không đủ. Do đó, nhu cầu về sản xuất hợp lý cùng với quy trình tự động hóa đòi hỏi phải có cách hiểu hoàn toàn mới về năng suất.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_02Lớp tráng phủ Inveio của công ty Sandvik Coromant coating có các tinh thể đồng hướng và chiều phát triển tinh thể đồng nhất. Từng tinh thể trong lớp tráng phử alumina đều xếp theo cùng một hướng (trên hình là các tình thể alumina có màu vàng đồng nhất).

Khảo sát thị trường cho thấy hầu hết các xưởng cơ khí đều đặt tính an toàn, tiềm năng vận hành tự động lên hàng đầu danh sách ưu tiên của họ, kế tiếp là tốc độ cắt gọt cao. Trong thực tế, mục tiêu chính là kết hợp cả ba mong muốn này.

Tiện thép thuộc nhóm tiêu chuẩn ISO P25 là xương sống của các nguyên công cắt gọt trong hầu hết các xưởng cơ khí trên toàn thế giới. Nhóm thép P25 bao gồm thép carbon (không hợp kim hóa) đến thép hợp kim cao, từ mềm và dẻo đến cứng và dai, từ cơ tính trung bình đến cao. Tất nhiên, tính gia công cắt giữa các loại thép là khác nhau, đặc biệt khi trạng thái của chi tiết gia công có thể rất khác nhau, từ vật rèn, đúc, thanh, ống, cán, kéo, đến chưa nhiệt luyện, đã nhiệt luyện, tôi, ram, và gia công thô.

Các yếu tố cần khảo sát

Để tối đa hóa năng suất, mảnh chắp được chọn cho từng loại thép phải cân bằng một loạt các yếu tố. Các yếu tố này bao gồm cả tuổi bền của dao cắt, cho phép giảm thời gian dừng để thay dao, độ tin cậy cao để giảm tần suất giám sát, chất lượng bề mặt gia công bảo đảm trong suốt tuổi bền của mảnh chắp, và khoảng ứng dụng rộng. Điều này yêu cầu mảnh chắp có thể thực hiện gia công cắt liên tục và gián đoạn, từ cắt thô đến gia công tinh, có thể cắt gọt nhiều loại thép. Điều đó cho phép giảm lượng dao lưu kho, giảm các chi phí bảo quản và chuyên chở.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_03Năng suất thông qua khoảng rộng thép P25 liên quan đến biện pháp đo, phụ thuộc vào kiểu sản xuất. Nhưng nói chung, thường kết hợp giữa hiệu suất gia công cắt gọt, đo theo tốc độ cắt – lượng kim loại được cắt gọt, và mức độ tận dụng máy công cụ, tính theo số chi tiết gia công/giờ. Đối với lưỡi cắt, điều này chủ yếu liên quan đến dữ liệu cắt gọt và tuổi bền của dao cắt

Lớp tráng phủ Inveio của Sandvik là sự đổi mới trong công nghệ vật liệu dụng cụ cắt, làm thay đổi cơ bản mảnh chắp tráng phủ. Lớp này có sự định hướng tinh thể đồng nhất đạt được thông qua quy trình CVD mới, lớp tráng phủ bền hơn và có cấu trúc đồng nhất. Các tính chất mới nổi bật, chịu lực và nhiệt độ cao ở vùng cắt gọt, làm cho lưỡi cắt ở bề mặt tiếp xúc lâu mòn hơn

Khả năng gia công nhiều loại thép với các độ cứng khác nhau thường có tính quyết định. Với tính chất này, trạng thái lưỡi cắt là đặc biệt quan trọng do có thể đạt được tính an toàn cao nhất có thể và độ tin cậy cao, giảm yêu cầu giám sát và tăng khả năng vận hành tự động. Tóm lại, lưỡi cắt phải có độ cứng cần thiết để chịu được biến dạng dẻo bất kỳ phát sinh do nhiệt độ cao trong vùng cắt gọt.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_06Đường cắt của mảnh chắp GC4325 ổn định hơn, do đó cải thiện được khả năng dự đoán tuổi bền của dao. Độ mòn liên tục của lưỡi cắt có thể được kiểm soát, cho phép tạo ra tổ hợp tính an toàn gia công cao, tuổi bền cao và tiềm năng áp dụng tốc độ cắt gọt cao hơn

Hơn nữa, tuy điều này có vẻ rõ ràng, là lớp tráng phủ phải liên kết chặt chẽ trên bề mặt của mảnh carbide. Nếu lớp này bị bong tróc, phần nền lộ ra bên ngoài sẽ bị hủy hoại rất nhanh. Mảnh chắp bị mẻ hoặc nứt có thể làm gián đoạn sản xuất và tạo ra phế phẩm.

Qua nhiều năm, các nhà cung cấp dao cắt hàng đầu liên tục đưa ra các mảnh chắp với tính chất lớp tráng phủ có độ bám dính, độ dai, và tính chống mài mòn ngày càng cao, chủ yếu bằng cách tối ưu hóa cấu trúc vi mô và xử lý sau khi tráng phủ. Một trong số các thành tựu nổi bật gần đây là InveioTM, từ công ty Sandvik Coromant, sử dụng khoa học vật liệu tiên tiến để chỉnh hướng các tinh thể thẳng hàng trong lớp tráng phủ.

Trong các tráng phủ CVD, hướng phát triển của tinh thể là ngẫu nhiên, nhưng công nghệ mới nhất hiện nay là điều khiển các tinh thể để chúng song song với nhau theo cùng một chiều, hướng về phía bề mặt trên cùng. Các tinh thể định hướng này có biên bền hơn, cho phép tăng khả năng chịu nhiệt khi làm việc. Điều quan trọng đối với các nhà chế tạo là quy trình cắt gọt và tuổi bền của dụng cụ cắt trở nên dễ dự đoán hơn, và ưu điểm thứ hai là công nghệ này bảo đảm một tỷ lệ cao các mảnh chắp có khả năng tận dụng và tái chế.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_07Tiện trong khoảng tiêu chuẩn ISO P25

Công nghệ đã được kiểm chứng

Nhiều công ty đã trải nghiệm các ưu thế của hệ tinh thể thẳng hàng, chẳng hạn công ty Bajaj Motors of Agra, Ấn Độ, đối tác chuỗi cung cấp cho các OEM xe hơi chính, gồm Tata, Suzuki, Nissan và Renault. Khách hàng của Bajaj đòi hỏi chất lượng rất cao với mức giá thấp nhất có thể được và giao hàng đúng hạn. Do số lượng chi tiết rất lớn, không thể đo và kiểm tra từng chi tiết. Do đó, dụng cụ cắt và nhà cung cấp do công ty lựa chọn phải được đánh giá cần thận trước khi chấp nhận.

Dinh-nghia-lai-nang-suat_08Nhóm các loại mảnh chấp mới để tiện thép và phay gang với công nghệ Inveio bao gồm GC4325, GC4315 và GC3330

Vậy, lớp tráng phủ mới có ưu thể gì trong việc đánh giá năng suất lao động? Câu trả lời là khá nhiều. Tại Bajaj, nơi đang sản xuất các chi tiết thép với số lượng hàng triệu sản phẩm/ năm cho khách hàng đòi hỏi chất lượng cao và giá thấp, áp lực là rất lớn.

Sự tận dụng máy móc ở mức độ cao là vấn đề cơ bản và công ty này cần phải bảo đảm rằng từng chi tiết đều đáp ứng yêu cầu dung sai một cách chặt chẽ. Khai thác các lợi thế đã nêu ở phần trên của công nghệ tráng phủ tinh thể định hướng trên bề mặt mảnh chắp, Bajaj Motors nhận thấy họ có thể cải thiện năng suất lao động và giảm chi phí một cách rõ rệt cho từng sản phẩm.

(Nguồn: Cẩm nang gia công kim loại Việt Nam)

Ý kiến bạn đọc