NHẬT BẢN – Việc quản lý các dụng cụ cắt gọt và gia công vi mô là một thách thức lớn. Khi triển khai ở quy mô sản xuất hàng loạt, việc duy trì chất lượng đồng nhất lại càng khó khăn hơn.

Nhu cầu sản xuất các linh kiện và chi tiết siêu nhỏ đang tăng cao trong các lĩnh vực y tế, nha khoa, chế tạo khuôn mẫu, sợi quang học và ô tô. Điều này đã thúc đẩy các nhà máy phát triển hơn, thay thế các phương pháp truyền thống như gia công xung điện (EDM) hay laser bằng gia công cơ khí chính xác. Tuy nhiên, đặc thù của các dụng cụ và chi tiết siêu nhỏ này rất khó kiểm soát. Để cải thiện năng suất khi sử dụng dụng cụ cắt vi mô (micro cutting tools) (*), dưới đây là những yếu tố quan trọng cần lưu ý.
(*) Micro cutting tools: là các loại dụng cụ cắt gọt cơ khí có kích thước cực kỳ nhỏ, thường có đường kính phần lưỡi cắt nhỏ hơn 3mm, thậm chí có những loại chỉ nhỏ bằng sợi tóc (khoảng 0.01mm đến 0.05mm).

Bài viết về kỹ thuật quản lý dụng cụ cắt gọt và gia công vi mô lần này được chia sẻ bởi các chuyên gia đến từ tập đoàn Big Daishowa.

Các dụng cụ và chi tiết siêu nhỏ thường rất khó để kiểm soát và quản lý. Khi chuyển sang sản xuất quy mô lớn, việc đảm bảo chất lượng đồng đều lại càng trở nên khó khăn hơn.

1. Kiểm soát góc độ tại điểm tiếp xúc
Ví dụ về khoan vi mô: chi tiết y tế trong ảnh phía trên chứa đến 400 lỗ khoan kích thước micro.

Nếu điểm tiếp xúc trên bề mặt chi tiết có góc nghiêng dưới 10°, thợ gia công có thể hoàn thành công việc bằng cách điều chỉnh bước tiến (feed rate) một cách cẩn thận. Tuy nhiên, nếu góc nghiêng dốc hơn, cần trợ lực để tránh tình trạng mũi khoan bị trượt trên bề mặt. Giải pháp tối ưu là phay một rãnh nhỏ tại điểm tiếp xúc, tạo ra một mặt phẳng vuông góc làm điểm bắt đầu cho mũi khoan tâm, sau đó mới tiến hành khoan chính thức.

2. Sự khác biệt về nhiệt đối với dụng cụ gia công vi mô
Vì phoi (ba-via) tạo ra từ các dụng cụ gia công vi mô có kích thước rất bé, nên lượng nhiệt truyền vào phoi ít hơn, dẫn đến nhiệt tích tụ nhiều hơn tại dụng cụ và vùng cắt.

Bên cạnh việc sử dụng hệ thống phun sương dầu hoặc khí để tăng tốc độ làm mát và thoát phoi, nên cân nhắc sử dụng các dòng máy có bộ điều khiển servo (servo control) (*) chính xác. Điều này cho phép thực hiện chu kỳ khoan nhấp (peck drilling) và rút mũi khoan hoàn toàn ra khỏi lỗ, đặc biệt là đối với các lỗ có tỉ lệ chiều dài trên đường kính (L/D) lớn, giúp đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ dụng cụ.
(*) Servo control: là một thiết bị điện tử dùng để điều khiển chính xác chuyển động của động cơ servo, bao gồm vị trí, tốc độ và mô-men xoắn thông qua cơ chế phản hồi liên tục.

3. Lựa chọn máy gia công phù hợp
Độ đảo (runout) và rung động (vibration) là những yếu tố bất lợi lớn nhất trong gia công vi mô. Các yếu tố này quan trọng đến mức nhiều dòng máy chuyên dụng đã được chế tạo riêng biệt để triệt tiêu tối đa chúng khi thực hiện các đường cắt vi mô. Dù khối lượng công việc vi mô nhiều hay ít, các chuyên gia vẫn khuyến nghị sử dụng loại máy có khả năng điều khiển bước tiến cực mịn và độ đảo tổng (TIR) phải thấp hơn đáng kể mức 0,0001 inch. Một chiếc máy tốc độ 30.000 vòng/ phút sẽ rất tốt, nhưng không bắt buộc. Chỉ cần kiểm soát tốt độ đảo và rung động, người thợ hoàn toàn có thể gia công các lỗ cực nhỏ ở tốc độ khoảng 10.000 vòng/ phút.

Các loại đầu kẹp (collet) độ chính xác cao, đạt tiêu chuẩn cấp AA, sẽ đảm bảo độ đảo ổn định và giúp việc thay đổi dụng cụ trở nên dễ dàng hơn. Ngoài ra, hãy luôn vệ sinh sạch sẽ đầu kẹp trong mỗi lần thay dao để duy trì khả năng lặp lại chính xác.

4. Chú trọng kỹ năng chuyên môn của công nhân
Với những thợ gia công vi mô giàu kinh nghiệm, khả năng cảm nhận khi nào dụng cụ hoạt động không ổn định gần như là một “trực giác” đặc biệt. Mặc dù kinh nghiệm là điều không thể thay thế, nhưng các kỹ năng này hoàn toàn có thể học hỏi được. Các nhà máy cần cam kết đào tạo đội ngũ công nhân về lĩnh vực chuyên biệt này. Thông thường, những kiến thức về gia công với dụng cụ kích thước tiêu chuẩn sẽ trái ngược hoàn toàn khi làm việc với đơn vị micron và tỉ lệ chiều sâu gấp 80 lần đường kính (80xD).

5. Hãy tin tưởng vào doanh nghiệp cung cấp dụng cụ
Trong gia công vi mô, cấu trúc dụng cụ không đủ bền và biên độ sai số không đủ lớn để có thể nhồi lực khiến cho dụng cụ đi xuyên qua phôi. Do đó, việc kết hợp chuẩn xác các yếu tố như: vật liệu, độ dày lõi (web thickness) và số lưỡi cắt phù hợp với từng chi tiết cụ thể là điều quan trọng để thành công. Chỉ một sai lệch nhỏ nhất trong bất kỳ yếu tố nào cũng có thể dẫn đến hư hỏng dụng cụ và vật liệu. Các chuyên gia khuyên rằng, nên tham vấn nhà sản xuất khi quyết định chọn mua dụng cụ. Các chuyên gian đã thực hiện tất cả các thử nghiệm, đã chứng kiến điều gì hiệu quả và điều gì thất bại từ các khách hàng khác, và hiểu rõ mục đích thiết kế đằng sau mỗi sản phẩm. Thêm vào đó, trong những tình huống đặc biệt, các chuyên gia có thể cung cấp các mũi khoan được thiết kế riêng biệt.

Để xem các tin bài khác về “Gia công vi mô”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Shop Metalworking Technology