Hướng dẫn thiết kế CNC tùy chỉnh chất lượng cao

Trong thiết kế và gia công CNC, việc tuân thủ các nguyên tắc cơ bản là điều kiện tiên quyết để đạt được độ chính xác và hiệu quả cao. Nếu bạn thiếu kinh nghiệm chuyên môn, việc tham khảo ý kiến từ các chuyên gia có kinh nghiệm thực tế là rất cần thiết. Mặc dù có nhiều hướng dẫn về thiết kế CNC trên mạng, nhưng phần lớn đều lặp lại nội dung và thường mắc phải các sai lầm do thiếu sự trải nghiệm thực tế. Dựa trên kinh nghiệm tích lũy từ thực tiễn gia công cơ khí, chúng tôi cung cấp một hướng dẫn chuyên sâu, giúp bạn giải quyết các thách thức thường gặp trong thiết kế CNC.

Tỷ lệ khung hình trong thiết kế CNC

Tỷ lệ khung hình (Aspect Ratio) là một khái niệm quan trọng trong gia công cơ khí CNC, phản ánh tỷ lệ giữa đường kính hoặc độ dày và độ sâu hoặc chiều cao của một đặc điểm gia công.

• Đặc điểm nông và ngắn: Chắc chắn, ổn định, ít biến dạng.
• Đặc điểm sâu và mỏng: Linh hoạt, dễ rung động và mất độ chính xác.

Trong quá trình gia công, các đặc điểm linh hoạt thường không được khuyến khích vì chúng gây ra sự dịch chuyển của dao cắt và rung động, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Ví dụ:

• Một lỗ khoan sâu sẽ gặp lỗi ngày càng nghiêm trọng khi khoan xuống, do đầu mũi khoan bị lệch.
• Một chi tiết cao, mỏng khi gia công dễ bị rung, dẫn đến dao cắt không chính xác và cong vênh do ứng suất nội tại.

Do đó, khi thiết kế CNC, cần cân nhắc tỷ lệ giữa độ sâu và đường kính của dao hoặc chi tiết để đảm bảo độ ổn định.

Khoan lỗ trong gia công CNC

Khoan tưởng chừng là một quá trình đơn giản, nhưng để đảm bảo độ chính xác cao và hạn chế rủi ro gãy dụng cụ, cần tuân thủ các nguyên tắc sau:

Giới hạn độ sâu

• Mũi khoan xoắn: Tốt hơn trong việc tự định tâm. Ví dụ, với mũi khoan có đường kính 10mm, có thể khoan sâu 30mm một cách ổn định. Tuy nhiên, với mũi khoan 6mm, độ sâu 30mm có thể dẫn đến sai lệch và hỏng hóc.
• Quy tắc chung: Tỷ lệ độ sâu khoan nên dao động từ 3-5 lần đường kính mũi khoan. Đối với các trường hợp yêu cầu độ sâu lớn hơn, sử dụng khoan laser hoặc EDM sẽ đảm bảo độ chính xác cao hơn.

Giới hạn đường kính

• Các mũi khoan có đường kính nhỏ hơn 2mm thường thuộc lĩnh vực gia công vi mô và yêu cầu thiết bị chuyên dụng.
• Đường kính tối thiểu cho gia công CNC tiêu chuẩn thường là 2,5mm, với các yêu cầu nhỏ hơn nên cân nhắc phương pháp khác như khoan laser hoặc EDM.

Khoan trên bề mặt nghiêng

Khi cần khoan lỗ trên bề mặt dốc, nên sử dụng mũi khoan tâm hoặc cắt phẳng bề mặt trước để đảm bảo lỗ được dẫn hướng chính xác. Việc không thực hiện đúng kỹ thuật có thể dẫn đến lệch mũi khoan và gãy dụng cụ.

Khoan lỗ một phần hoặc xuyên qua khoang

Đối với các lỗ khoan một phần hoặc xuyên qua khoang có bề mặt không vuông góc, lực bên có thể làm mất độ chính xác. Giải pháp là khoan lỗ hoàn chỉnh trước khi cắt bỏ phần vật liệu để tạo lỗ một phần. Với các lỗ xuyên qua khoang, độ chính xác ở mặt thoát lỗ thường bị ảnh hưởng. Sử dụng khoan laser hoặc EDM có thể là lựa chọn tối ưu.

Gia công ren trong thiết kế CNC

Ren có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp trong gia công CNC, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của chi tiết.

Các phương pháp cắt ren

• Dùng vòi và khuôn: Thích hợp cho ren có kích thước thông thường, từ M3 trở lên.
• Phay ren: Sử dụng dụng cụ cắt ren một phần, cho phép điều chỉnh đường kính và độ chính xác của ren.
• Cắt ren bằng dao đơn: Hiệu quả với các ren lớn (M16 hoặc hơn), yêu cầu trục quay đồng tâm để đảm bảo chính xác.

Quy tắc về chiều sâu và độ rộng ren

Độ bền của ren tăng nhanh khi tiếp xúc với đường kính lên đến 3 lần bước ren. Do đó, không cần thiết phải gia công ren quá sâu trừ khi có yêu cầu đặc biệt. Với các ren nhỏ hơn (dưới M6), nên để một phần lỗ không được cắt ren để tránh kẹt phoi và gãy dụng cụ.

Lưu ý trong thiết kế CNC

• Sử dụng phần mềm CAD/CAM: Mô hình 3D giúp mô phỏng quá trình gia công chính xác hơn, nhưng cần cung cấp bản vẽ 2D chi tiết để tránh thiếu sót thông tin.
• Hạn chế thiết kế quá phức tạp: Chỉ sử dụng các chi tiết nhỏ hoặc sâu khi thực sự cần thiết, vì chúng gây tốn kém thời gian và giảm hiệu suất gia công.
• Tham khảo chuyên gia: Trong trường hợp cần thiết, hãy tìm kiếm lời khuyên từ các kỹ sư cơ khí có kinh nghiệm thực tế để đảm bảo thiết kế tối ưu.

Chiều rộng và chiều cao của ren

Khi tạo lỗ ren, một số quy tắc quan trọng cần lưu ý để tối ưu thiết kế chi tiết và quy trình gia công:

Độ bền của ren: Độ bền tăng nhanh khi tiếp xúc với đường kính ren lên đến 3 lần. Vì vậy, việc khoan sâu hơn mức này không mang lại nhiều lợi ích.

• Lỗ dẫn hướng: có thể mở rộng để giảm ma sát, giúp chốt bám dễ hơn. Tuy nhiên, điều này cũng làm giảm độ bền kéo của ren.
• Với ren nhỏ (dưới M6), nên để lỗ có đường kính 1-1,5 chưa được cắt ren để tránh phoi kẹt gây gãy dụng cụ.
• Với ren lớn hơn, nên dùng dụng cụ cắt ren xoắn ốc, vì chúng loại bỏ phần cắt hiệu quả và giảm yêu cầu khoảng không ở đáy lỗ.

Tệp 3D ngày càng phổ biến trong gia công CNC, nhưng không thể truyền tải đầy đủ thông số như kiểu ren, bước ren, độ sâu, hay đường kính lỗ dẫn hướng. Vì vậy, cần cung cấp bản vẽ 2D ở giai đoạn báo giá để đảm bảo độ chính xác và tránh sai sót.

Thiết kế CNC là một lĩnh vực đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn. Việc tuân thủ các nguyên tắc về tỷ lệ khung hình, khoan lỗ, và gia công ren sẽ giúp đảm bảo chất lượng chi tiết gia công, đồng thời tối ưu hóa thời gian và chi phí sản xuất. Hãy luôn cẩn trọng và sẵn sàng áp dụng các công nghệ tiên tiến như laser hoặc EDM khi cần đạt độ chính xác cao hơn. Để được tư vấn chi tiết hơn về gia công CNC, thiết kế mẫu, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi.