Máy tiện CNC giường nghiêng đảm bảo độ chính xác cao khi gia công số lượng lớn như thế nào?

Thiết kế máy tiện CNC giường nghiêng: Ưu điểm về cấu trúc cho độ chính xác cao

Phân bổ lực cắt tối ưu theo trọng lực giúp tăng cường độ cứng vững.

Thiết kế giường máy nghiêng hoạt động khác với giường máy phẳng vì chúng hướng lực cắt thẳng xuống đế máy nhờ trọng lực. Theo nghiên cứu của Jui và các đồng nghiệp năm 2010, điều này thực sự làm cho toàn bộ cấu trúc cứng vững hơn khoảng 18 đến 22% so với các máy giường phẳng truyền thống. Điều thực sự thú vị là cách bố trí hình tam giác này làm giảm trọng tâm, có nghĩa là độ rung giảm khoảng 40% khi hoạt động ở tốc độ trên 4.500 vòng/phút. Đối với các nhà sản xuất, độ ổn định được cải thiện này đồng nghĩa với việc họ có thể thực hiện các đường cắt nặng hơn từ 15% đến 25% mà không làm giảm độ chính xác về kích thước, ngay cả trong các chu kỳ sản xuất dài có thể kéo dài hàng giờ liền.

Cấu trúc đúc nguyên khối Meehanite mang lại khả năng giảm chấn rung động vượt trội.

Các tấm gang Meehanite được chế tạo nguyên khối có khả năng hấp thụ các rung động hài hòa gây khó chịu tốt hơn khoảng 30% so với các cấu trúc ghép nối bằng bu lông. Khi không có mối nối giữa các bộ phận, toàn bộ năng lượng bị lãng phí sẽ không bị giữ lại và tích tụ cộng hưởng như trong các thiết kế tiêu chuẩn. Kết quả là gì? Thợ gia công có thể tin tưởng vào việc đạt được bề mặt nhẵn mịn ổn định với độ nhám Ra khoảng 0,4 micron khi gia công thép cứng. Ngay cả sau nhiều giờ hoạt động liên tục, các máy này vẫn nằm trong giới hạn rung động an toàn mà không vượt quá mức tần số nguy hiểm.

Độ ổn định nhiệt nhờ hướng nghiêng giúp cải thiện khả năng tản nhiệt.

Góc nghiêng từ 30 đến 45 độ giúp tản nhiệt nhanh hơn nhiều vì nó cho phép phoi vụn thoát ra khỏi khu vực cắt nhanh hơn. Các thử nghiệm cho thấy điều này có thể nhanh hơn khoảng một nửa so với máy được đặt nằm ngang. Khi phoi vụn không tích tụ xung quanh khu vực làm việc, nguy cơ quá nhiệt sẽ giảm đi. Thêm vào đó, khi chất làm mát chảy đều ở cả hai phía, máy sẽ duy trì đủ nhiệt độ mát trong suốt quá trình sản xuất dài ngày, giữ cho sự thay đổi nhiệt độ dưới 1,5 độ C ngay cả sau khi hoạt động cả ngày. Đối với các nhà sản xuất các bộ phận cần kích thước cực kỳ chính xác đến mức sai số cộng hoặc trừ 5 micromet, việc kiểm soát nhiệt độ kiểu này tạo nên sự khác biệt lớn trong việc duy trì chất lượng trong quá trình sản xuất hàng loạt.

Kiểm soát rung động và độ cứng động trong sản xuất tốc độ cao

Hiệu suất độ cứng động so với máy tiện giường phẳng dưới tải trọng 500 chi tiết/giờ trở lên

Đối với máy tiện CNC, các mẫu máy có giường nghiêng thực sự cho thấy độ cứng động tốt hơn khoảng 40% so với các máy có giường phẳng khi hoạt động với khối lượng lớn trong thời gian dài. Điều này không chỉ là lý thuyết, thiết kế nghiêng tận dụng trọng lực để phân bổ lực cắt đồng đều hơn trên toàn bộ máy. Điều đó giúp ngăn ngừa những biến dạng xoắn khó chịu có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của máy giường phẳng theo thời gian. Nói về các chỉ số hiệu suất, những máy này giữ độ rung ở mức dưới 5 micron ngay cả khi sản xuất hơn 500 chi tiết mỗi giờ liên tục. Và điều này có nghĩa là gì trong thực tế? Độ hoàn thiện bề mặt luôn nằm trong phạm vi cộng hoặc trừ 0,005 mm trong suốt các chu kỳ sản xuất dài mà không bị suy giảm đáng kể.

Loại bỏ phôi hiệu quả giúp giảm tích tụ nhiệt và duy trì tính nhất quán về kích thước.

Khi bàn máy được đặt ở góc khoảng 45 độ, phoi sẽ được loại bỏ ngay lập tức khỏi khu vực cắt. Điều này ngăn phoi bị cắt lại và giữ cho nhiệt độ phôi không dao động nhiều như trên các máy tiện ngang thông thường, thường làm giảm sự thay đổi nhiệt độ khoảng 15 độ C. Luồng phoi liên tục cũng giúp kiểm soát sự tích tụ nhiệt ở những điểm cụ thể, đây là một trong những lý do chính khiến các chi tiết bị sai kích thước sau khi gia công. Hệ thống làm mát cũng hoạt động tốt hơn vì chúng không bị tắc nghẽn bởi vụn kim loại. Kết quả là, các chi tiết duy trì độ chính xác trong phạm vi chỉ 1,2 micromet ngay cả trong các chu kỳ sản xuất kéo dài tám giờ, tạo ra quá trình sản xuất chính xác ổn định mà không cần phải dừng máy và điều chỉnh nhiều như trước đây.

Duy trì độ chính xác trong suốt chu kỳ gia công khối lượng lớn kéo dài.

Hệ thống ray dẫn hướng tuyến tính và vít me bi tải trước mang lại độ lặp lại trục ±1,2 µm.

Các thanh dẫn hướng tuyến tính cho phép chuyển động cực kỳ mượt mà với ma sát tối thiểu khi di chuyển nhanh trên khu vực làm việc. Đồng thời, các vít me bi được nạp sẵn giúp loại bỏ mọi độ rơ trong hệ thống, đảm bảo mọi thứ luôn nằm chính xác ở vị trí cần thiết. Khi các bộ phận này hoạt động cùng nhau, chúng có thể lặp lại vị trí với độ chính xác chỉ trong vòng 1,2 micron. Độ lặp lại này rất quan trọng trong sản xuất hàng loạt vì ngay cả những sai sót nhỏ cũng sẽ được nhân lên trên hàng chục nghìn sản phẩm được sản xuất. Hệ thống duy trì mức độ chính xác này ngay cả khi làm việc với các vật liệu cứng như thép không gỉ hoặc titan ở tốc độ vượt quá 500 chi tiết mỗi giờ. Các kỹ thuật bôi trơn đặc biệt và căn chỉnh cẩn thận giúp ngăn nhiệt làm sai lệch các phép đo. Các nhà sản xuất đã thấy lượng phế phẩm của họ giảm khoảng 15% với thiết lập này, điều này giải thích tại sao nhiều công ty trong ngành sản xuất hàng không và chế tạo thiết bị y tế lại tin dùng các hệ thống này. Các ngành công nghiệp này cần các bộ phận được sản xuất theo các thông số kỹ thuật cực kỳ chính xác mà không cần phải liên tục điều chỉnh máy móc giữa các lô sản xuất.

Kiểm soát giãn nở nhiệt trục chính với bù trừ thời gian thực trong suốt quá trình vận hành 16 giờ.

Hệ thống bù nhiệt theo dõi nhiệt độ trục chính trong suốt chu kỳ gia công dài 16 giờ. Chúng hoạt động bằng cách thu thập dữ liệu từ cảm biến và xử lý thông qua các thuật toán thông minh để điều chỉnh đường chạy dao khi cần thiết nhằm bù đắp sự giãn nở do tích tụ nhiệt. Nếu không có hệ thống này, các chi tiết thường bị sai lệch kích thước vượt quá 5 micron, nhưng với hệ thống bù nhiệt, nhà sản xuất chỉ cần đạt dung sai 1 micron. Thiết kế của bàn máy nghiêng giúp tản nhiệt tốt hơn, làm cho toàn bộ quá trình bù nhiệt hoạt động đáng tin cậy hơn. Hầu hết các xưởng sản xuất đều đạt được khoảng 95% số lần sản xuất đáp ứng các thông số kỹ thuật chính xác yêu cầu. Điều này có nghĩa là thời gian chờ máy nguội giữa các lô sản phẩm giảm đi đáng kể, do đó các nhà máy có thể tiếp tục sản xuất với tốc độ tối đa mà không ảnh hưởng đến chất lượng.