Phân tích chuyên sâu và tối ưu hóa dữ liệu vị trí gia công và đồ gá trong trung tâm gia công
Tóm tắt: Bài báo này trình bày chi tiết về các yêu cầu và nguyên tắc của dữ liệu vị trí gia công trong trung tâm gia công, cũng như kiến thức liên quan về đồ gá, bao gồm các yêu cầu cơ bản, các loại đồ gá phổ biến và nguyên tắc lựa chọn đồ gá. Bài báo phân tích sâu sắc tầm quan trọng và mối quan hệ giữa các yếu tố này trong quy trình gia công trung tâm gia công, nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết và hướng dẫn thực hành toàn diện, chuyên sâu cho các chuyên gia và người thực hành liên quan trong lĩnh vực gia công cơ khí, nhằm tối ưu hóa và cải thiện độ chính xác, hiệu quả và chất lượng gia công.
I. Giới thiệu
Trung tâm gia công, với tư cách là một loại thiết bị gia công tự động có độ chính xác và hiệu suất cao, chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất cơ khí hiện đại. Quá trình gia công bao gồm nhiều khâu phức tạp, và việc lựa chọn chuẩn vị trí gia công và xác định đồ gá là một trong những yếu tố then chốt. Chuẩn vị trí hợp lý có thể đảm bảo vị trí chính xác của phôi trong quá trình gia công, cung cấp điểm khởi đầu chính xác cho các thao tác cắt gọt tiếp theo; đồ gá phù hợp có thể giữ phôi ổn định, đảm bảo quá trình gia công diễn ra suôn sẻ và ở một mức độ nhất định, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và hiệu quả sản xuất. Do đó, việc nghiên cứu sâu về chuẩn vị trí gia công và đồ gá trong trung tâm gia công có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn to lớn.
Trung tâm gia công, với tư cách là một loại thiết bị gia công tự động có độ chính xác và hiệu suất cao, chiếm một vị trí cực kỳ quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất cơ khí hiện đại. Quá trình gia công bao gồm nhiều khâu phức tạp, và việc lựa chọn chuẩn vị trí gia công và xác định đồ gá là một trong những yếu tố then chốt. Chuẩn vị trí hợp lý có thể đảm bảo vị trí chính xác của phôi trong quá trình gia công, cung cấp điểm khởi đầu chính xác cho các thao tác cắt gọt tiếp theo; đồ gá phù hợp có thể giữ phôi ổn định, đảm bảo quá trình gia công diễn ra suôn sẻ và ở một mức độ nhất định, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và hiệu quả sản xuất. Do đó, việc nghiên cứu sâu về chuẩn vị trí gia công và đồ gá trong trung tâm gia công có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn to lớn.
II. Yêu cầu và nguyên tắc lựa chọn chuẩn mực trong trung tâm gia công
(A) Ba yêu cầu cơ bản để lựa chọn dữ liệu
1. Vị trí chính xác và thiết bị cố định thuận tiện, đáng tin cậy
Vị trí chính xác là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ chính xác gia công. Bề mặt chuẩn phải có đủ độ chính xác và ổn định để xác định chính xác vị trí của phôi trong hệ tọa độ của trung tâm gia công. Ví dụ, khi phay mặt phẳng, nếu có sai số lớn về độ phẳng trên bề mặt chuẩn vị trí, nó sẽ gây ra độ lệch giữa mặt phẳng gia công và yêu cầu thiết kế.
Việc cố định đồ gá thuận tiện và đáng tin cậy liên quan đến hiệu quả và độ an toàn của gia công. Phương pháp cố định đồ gá và phôi gia công phải đơn giản và dễ vận hành, cho phép phôi gia công được lắp đặt nhanh chóng trên bàn làm việc của trung tâm gia công và đảm bảo phôi không bị xê dịch hoặc lỏng lẻo trong quá trình gia công. Ví dụ, bằng cách sử dụng lực kẹp phù hợp và lựa chọn điểm kẹp phù hợp, có thể tránh được biến dạng phôi do lực kẹp quá lớn, và cũng có thể ngăn ngừa sự dịch chuyển của phôi trong quá trình gia công do lực kẹp không đủ.
Vị trí chính xác là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ chính xác gia công. Bề mặt chuẩn phải có đủ độ chính xác và ổn định để xác định chính xác vị trí của phôi trong hệ tọa độ của trung tâm gia công. Ví dụ, khi phay mặt phẳng, nếu có sai số lớn về độ phẳng trên bề mặt chuẩn vị trí, nó sẽ gây ra độ lệch giữa mặt phẳng gia công và yêu cầu thiết kế.
Việc cố định đồ gá thuận tiện và đáng tin cậy liên quan đến hiệu quả và độ an toàn của gia công. Phương pháp cố định đồ gá và phôi gia công phải đơn giản và dễ vận hành, cho phép phôi gia công được lắp đặt nhanh chóng trên bàn làm việc của trung tâm gia công và đảm bảo phôi không bị xê dịch hoặc lỏng lẻo trong quá trình gia công. Ví dụ, bằng cách sử dụng lực kẹp phù hợp và lựa chọn điểm kẹp phù hợp, có thể tránh được biến dạng phôi do lực kẹp quá lớn, và cũng có thể ngăn ngừa sự dịch chuyển của phôi trong quá trình gia công do lực kẹp không đủ.
2. Tính toán kích thước đơn giản
Khi tính toán kích thước của các chi tiết gia công khác nhau dựa trên một chuẩn dữ liệu nhất định, quy trình tính toán nên được đơn giản hóa tối đa. Điều này có thể giảm thiểu sai số tính toán trong quá trình lập trình và gia công, từ đó cải thiện hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có nhiều hệ thống lỗ, nếu chuẩn dữ liệu được chọn có thể giúp việc tính toán kích thước tọa độ của từng lỗ trở nên đơn giản, thì có thể giảm thiểu các phép tính phức tạp trong lập trình điều khiển số và giảm khả năng xảy ra sai sót.
Khi tính toán kích thước của các chi tiết gia công khác nhau dựa trên một chuẩn dữ liệu nhất định, quy trình tính toán nên được đơn giản hóa tối đa. Điều này có thể giảm thiểu sai số tính toán trong quá trình lập trình và gia công, từ đó cải thiện hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có nhiều hệ thống lỗ, nếu chuẩn dữ liệu được chọn có thể giúp việc tính toán kích thước tọa độ của từng lỗ trở nên đơn giản, thì có thể giảm thiểu các phép tính phức tạp trong lập trình điều khiển số và giảm khả năng xảy ra sai sót.
3. Đảm bảo độ chính xác gia công
Độ chính xác gia công là một chỉ số quan trọng để đo lường chất lượng gia công, bao gồm độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dạng và độ chính xác vị trí. Việc lựa chọn chuẩn mực gia công phải có khả năng kiểm soát hiệu quả các sai số gia công để phôi gia công đáp ứng các yêu cầu của bản vẽ thiết kế. Ví dụ, khi tiện các chi tiết dạng trục, việc chọn đường tâm trục làm chuẩn mực vị trí có thể đảm bảo tốt hơn độ trụ của trục và độ đồng trục giữa các đoạn trục khác nhau.
Độ chính xác gia công là một chỉ số quan trọng để đo lường chất lượng gia công, bao gồm độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dạng và độ chính xác vị trí. Việc lựa chọn chuẩn mực gia công phải có khả năng kiểm soát hiệu quả các sai số gia công để phôi gia công đáp ứng các yêu cầu của bản vẽ thiết kế. Ví dụ, khi tiện các chi tiết dạng trục, việc chọn đường tâm trục làm chuẩn mực vị trí có thể đảm bảo tốt hơn độ trụ của trục và độ đồng trục giữa các đoạn trục khác nhau.
(B) Sáu nguyên tắc để lựa chọn dữ liệu vị trí
1. Cố gắng chọn Dữ liệu thiết kế làm Dữ liệu vị trí
Dữ liệu thiết kế là điểm khởi đầu để xác định các kích thước và hình dạng khác khi thiết kế một chi tiết. Việc chọn dữ liệu thiết kế làm dữ liệu định vị có thể trực tiếp đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của kích thước thiết kế và giảm sai số căn chỉnh dữ liệu. Ví dụ, khi gia công chi tiết hình hộp, nếu dữ liệu thiết kế là mặt đáy và hai mặt bên của hộp, thì việc sử dụng các bề mặt này làm dữ liệu định vị trong quá trình gia công có thể thuận tiện đảm bảo độ chính xác vị trí giữa các hệ thống lỗ trong hộp phù hợp với yêu cầu thiết kế.
Dữ liệu thiết kế là điểm khởi đầu để xác định các kích thước và hình dạng khác khi thiết kế một chi tiết. Việc chọn dữ liệu thiết kế làm dữ liệu định vị có thể trực tiếp đảm bảo yêu cầu về độ chính xác của kích thước thiết kế và giảm sai số căn chỉnh dữ liệu. Ví dụ, khi gia công chi tiết hình hộp, nếu dữ liệu thiết kế là mặt đáy và hai mặt bên của hộp, thì việc sử dụng các bề mặt này làm dữ liệu định vị trong quá trình gia công có thể thuận tiện đảm bảo độ chính xác vị trí giữa các hệ thống lỗ trong hộp phù hợp với yêu cầu thiết kế.
2. Khi dữ liệu vị trí và dữ liệu thiết kế không thể thống nhất, lỗi vị trí phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác gia công
Khi không thể sử dụng chuẩn thiết kế làm chuẩn định vị do kết cấu của phôi hoặc quy trình gia công, v.v., cần phải phân tích và kiểm soát chính xác sai số định vị. Sai số định vị bao gồm sai số căn chỉnh chuẩn và sai số dịch chuyển chuẩn. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có hình dạng phức tạp, có thể cần phải gia công bề mặt chuẩn phụ trước. Lúc này, cần kiểm soát sai số định vị trong phạm vi cho phép thông qua thiết kế đồ gá và phương pháp định vị hợp lý để đảm bảo độ chính xác gia công. Có thể sử dụng các phương pháp như cải thiện độ chính xác của các thành phần định vị và tối ưu hóa bố cục định vị để giảm thiểu sai số định vị.
Khi không thể sử dụng chuẩn thiết kế làm chuẩn định vị do kết cấu của phôi hoặc quy trình gia công, v.v., cần phải phân tích và kiểm soát chính xác sai số định vị. Sai số định vị bao gồm sai số căn chỉnh chuẩn và sai số dịch chuyển chuẩn. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có hình dạng phức tạp, có thể cần phải gia công bề mặt chuẩn phụ trước. Lúc này, cần kiểm soát sai số định vị trong phạm vi cho phép thông qua thiết kế đồ gá và phương pháp định vị hợp lý để đảm bảo độ chính xác gia công. Có thể sử dụng các phương pháp như cải thiện độ chính xác của các thành phần định vị và tối ưu hóa bố cục định vị để giảm thiểu sai số định vị.
3. Khi phôi cần được cố định và gia công nhiều hơn hai lần, dữ liệu được chọn phải có khả năng hoàn thành việc gia công tất cả các bộ phận chính xác quan trọng trong một lần cố định và vị trí.
Đối với các chi tiết cần được gá lắp nhiều lần, nếu dữ liệu chuẩn cho mỗi lần gá lắp không nhất quán, sai số tích lũy sẽ phát sinh, ảnh hưởng đến độ chính xác tổng thể của chi tiết. Do đó, cần chọn một dữ liệu chuẩn phù hợp để hoàn thành tối đa việc gia công tất cả các chi tiết chính xác trong một lần gá lắp. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có nhiều mặt bên và hệ thống lỗ, có thể sử dụng một mặt phẳng chính và hai lỗ làm dữ liệu chuẩn cho một lần gá lắp để hoàn thành việc gia công hầu hết các lỗ chính và mặt phẳng, sau đó có thể gia công các chi tiết phụ khác, điều này có thể giảm thiểu tổn thất độ chính xác do việc gá lắp nhiều lần gây ra.
Đối với các chi tiết cần được gá lắp nhiều lần, nếu dữ liệu chuẩn cho mỗi lần gá lắp không nhất quán, sai số tích lũy sẽ phát sinh, ảnh hưởng đến độ chính xác tổng thể của chi tiết. Do đó, cần chọn một dữ liệu chuẩn phù hợp để hoàn thành tối đa việc gia công tất cả các chi tiết chính xác trong một lần gá lắp. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có nhiều mặt bên và hệ thống lỗ, có thể sử dụng một mặt phẳng chính và hai lỗ làm dữ liệu chuẩn cho một lần gá lắp để hoàn thành việc gia công hầu hết các lỗ chính và mặt phẳng, sau đó có thể gia công các chi tiết phụ khác, điều này có thể giảm thiểu tổn thất độ chính xác do việc gá lắp nhiều lần gây ra.
4. Dữ liệu được chọn phải đảm bảo hoàn thành càng nhiều nội dung gia công càng tốt
Điều này có thể giảm số lượng đồ gá và cải thiện hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công một chi tiết quay, việc chọn bề mặt trụ ngoài của chi tiết làm điểm chuẩn vị trí có thể hoàn thành nhiều thao tác gia công khác nhau như tiện vòng ngoài, gia công ren và phay rãnh then trong một đồ gá, tránh lãng phí thời gian và giảm độ chính xác do phải sử dụng nhiều đồ gá.
Điều này có thể giảm số lượng đồ gá và cải thiện hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công một chi tiết quay, việc chọn bề mặt trụ ngoài của chi tiết làm điểm chuẩn vị trí có thể hoàn thành nhiều thao tác gia công khác nhau như tiện vòng ngoài, gia công ren và phay rãnh then trong một đồ gá, tránh lãng phí thời gian và giảm độ chính xác do phải sử dụng nhiều đồ gá.
5. Khi gia công theo lô, dữ liệu vị trí của chi tiết phải nhất quán nhất có thể với dữ liệu cài đặt dụng cụ để thiết lập hệ tọa độ phôi
Trong sản xuất hàng loạt, việc thiết lập hệ tọa độ phôi là rất quan trọng để đảm bảo tính nhất quán trong gia công. Nếu dữ liệu vị trí nhất quán với dữ liệu cài đặt dụng cụ, các thao tác lập trình và cài đặt dụng cụ có thể được đơn giản hóa, đồng thời giảm thiểu sai số do chuyển đổi dữ liệu. Ví dụ, khi gia công một loạt các chi tiết dạng tấm giống hệt nhau, góc dưới bên trái của chi tiết có thể được đặt cố định trên bàn làm việc của máy công cụ, và điểm này có thể được sử dụng làm dữ liệu cài đặt dụng cụ để thiết lập hệ tọa độ phôi. Bằng cách này, khi gia công từng chi tiết, chỉ cần tuân theo cùng một chương trình và các thông số cài đặt dụng cụ, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất và độ ổn định của độ chính xác gia công.
Trong sản xuất hàng loạt, việc thiết lập hệ tọa độ phôi là rất quan trọng để đảm bảo tính nhất quán trong gia công. Nếu dữ liệu vị trí nhất quán với dữ liệu cài đặt dụng cụ, các thao tác lập trình và cài đặt dụng cụ có thể được đơn giản hóa, đồng thời giảm thiểu sai số do chuyển đổi dữ liệu. Ví dụ, khi gia công một loạt các chi tiết dạng tấm giống hệt nhau, góc dưới bên trái của chi tiết có thể được đặt cố định trên bàn làm việc của máy công cụ, và điểm này có thể được sử dụng làm dữ liệu cài đặt dụng cụ để thiết lập hệ tọa độ phôi. Bằng cách này, khi gia công từng chi tiết, chỉ cần tuân theo cùng một chương trình và các thông số cài đặt dụng cụ, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất và độ ổn định của độ chính xác gia công.
6. Khi cần nhiều đồ đạc, dữ liệu phải nhất quán trước và sau
Cho dù là gia công thô hay gia công tinh, việc sử dụng một chuẩn mực nhất quán trong nhiều lần gá lắp có thể đảm bảo mối quan hệ về độ chính xác vị trí giữa các giai đoạn gia công khác nhau. Ví dụ, khi gia công một chi tiết khuôn lớn, từ gia công thô đến gia công tinh, việc luôn sử dụng bề mặt phân khuôn và định vị các lỗ trên khuôn làm chuẩn mực có thể làm cho dung sai giữa các thao tác gia công khác nhau được đồng đều, tránh ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng bề mặt của khuôn do dung sai gia công không đồng đều do thay đổi chuẩn mực.
Cho dù là gia công thô hay gia công tinh, việc sử dụng một chuẩn mực nhất quán trong nhiều lần gá lắp có thể đảm bảo mối quan hệ về độ chính xác vị trí giữa các giai đoạn gia công khác nhau. Ví dụ, khi gia công một chi tiết khuôn lớn, từ gia công thô đến gia công tinh, việc luôn sử dụng bề mặt phân khuôn và định vị các lỗ trên khuôn làm chuẩn mực có thể làm cho dung sai giữa các thao tác gia công khác nhau được đồng đều, tránh ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng bề mặt của khuôn do dung sai gia công không đồng đều do thay đổi chuẩn mực.
III. Xác định đồ gá trong trung tâm gia công
(A) Yêu cầu cơ bản đối với đồ đạc
1. Cơ chế kẹp không được ảnh hưởng đến quá trình nạp liệu và khu vực gia công phải mở
Khi thiết kế cơ cấu kẹp của đồ gá, cần tránh gây trở ngại cho đường chạy dao của dụng cụ cắt. Ví dụ, khi phay bằng trung tâm gia công đứng, bu lông kẹp, tấm ép, v.v. của đồ gá không được chặn đường di chuyển của dao phay. Đồng thời, khu vực gia công phải được mở càng nhiều càng tốt để dụng cụ cắt có thể tiếp cận phôi một cách dễ dàng để thực hiện các thao tác cắt. Đối với một số phôi có cấu trúc bên trong phức tạp, chẳng hạn như các chi tiết có khoang sâu hoặc lỗ nhỏ, thiết kế đồ gá phải đảm bảo dụng cụ cắt có thể tiếp cận khu vực gia công, tránh trường hợp không thể thực hiện gia công do đồ gá bị chặn.
Khi thiết kế cơ cấu kẹp của đồ gá, cần tránh gây trở ngại cho đường chạy dao của dụng cụ cắt. Ví dụ, khi phay bằng trung tâm gia công đứng, bu lông kẹp, tấm ép, v.v. của đồ gá không được chặn đường di chuyển của dao phay. Đồng thời, khu vực gia công phải được mở càng nhiều càng tốt để dụng cụ cắt có thể tiếp cận phôi một cách dễ dàng để thực hiện các thao tác cắt. Đối với một số phôi có cấu trúc bên trong phức tạp, chẳng hạn như các chi tiết có khoang sâu hoặc lỗ nhỏ, thiết kế đồ gá phải đảm bảo dụng cụ cắt có thể tiếp cận khu vực gia công, tránh trường hợp không thể thực hiện gia công do đồ gá bị chặn.
2. Đồ gá phải có khả năng lắp đặt định hướng trên máy công cụ
Đồ gá phải có khả năng định vị và lắp đặt chính xác trên bàn làm việc của trung tâm gia công để đảm bảo vị trí chính xác của phôi so với trục tọa độ của máy công cụ. Thông thường, các chốt định vị, chốt định vị và các yếu tố định vị khác được sử dụng để kết hợp với các rãnh hình chữ T hoặc lỗ định vị trên bàn làm việc của máy công cụ để đạt được việc lắp đặt đồ gá theo hướng. Ví dụ, khi gia công các chi tiết hình hộp bằng trung tâm gia công nằm ngang, chốt định vị ở phía dưới đồ gá được sử dụng để kết hợp với các rãnh hình chữ T trên bàn làm việc của máy công cụ để xác định vị trí của đồ gá theo hướng trục X, sau đó các yếu tố định vị khác được sử dụng để xác định vị trí theo hướng trục Y và trục Z, do đó đảm bảo việc lắp đặt chính xác của phôi trên máy công cụ.
Đồ gá phải có khả năng định vị và lắp đặt chính xác trên bàn làm việc của trung tâm gia công để đảm bảo vị trí chính xác của phôi so với trục tọa độ của máy công cụ. Thông thường, các chốt định vị, chốt định vị và các yếu tố định vị khác được sử dụng để kết hợp với các rãnh hình chữ T hoặc lỗ định vị trên bàn làm việc của máy công cụ để đạt được việc lắp đặt đồ gá theo hướng. Ví dụ, khi gia công các chi tiết hình hộp bằng trung tâm gia công nằm ngang, chốt định vị ở phía dưới đồ gá được sử dụng để kết hợp với các rãnh hình chữ T trên bàn làm việc của máy công cụ để xác định vị trí của đồ gá theo hướng trục X, sau đó các yếu tố định vị khác được sử dụng để xác định vị trí theo hướng trục Y và trục Z, do đó đảm bảo việc lắp đặt chính xác của phôi trên máy công cụ.
3. Độ cứng và độ ổn định của đồ gá phải tốt
Trong quá trình gia công, đồ gá phải chịu tác động của lực cắt, lực kẹp và các lực khác. Nếu độ cứng của đồ gá không đủ, nó sẽ bị biến dạng dưới tác động của các lực này, dẫn đến giảm độ chính xác gia công của phôi. Ví dụ, khi thực hiện các thao tác phay tốc độ cao, lực cắt tương đối lớn. Nếu độ cứng của đồ gá không đủ, phôi sẽ rung trong quá trình gia công, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước của quá trình gia công. Do đó, đồ gá nên được chế tạo bằng vật liệu có độ bền và độ cứng đủ, và cấu trúc của nó nên được thiết kế hợp lý, chẳng hạn như bổ sung các bộ phận gia cường và sử dụng các kết cấu thành dày, để cải thiện độ cứng và độ ổn định của nó.
Trong quá trình gia công, đồ gá phải chịu tác động của lực cắt, lực kẹp và các lực khác. Nếu độ cứng của đồ gá không đủ, nó sẽ bị biến dạng dưới tác động của các lực này, dẫn đến giảm độ chính xác gia công của phôi. Ví dụ, khi thực hiện các thao tác phay tốc độ cao, lực cắt tương đối lớn. Nếu độ cứng của đồ gá không đủ, phôi sẽ rung trong quá trình gia công, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước của quá trình gia công. Do đó, đồ gá nên được chế tạo bằng vật liệu có độ bền và độ cứng đủ, và cấu trúc của nó nên được thiết kế hợp lý, chẳng hạn như bổ sung các bộ phận gia cường và sử dụng các kết cấu thành dày, để cải thiện độ cứng và độ ổn định của nó.
(B) Các loại đồ đạc thông dụng
1. Đồ đạc chung
Các đồ gá thông dụng có phạm vi ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như ê tô, đầu chia độ và mâm cặp. Ê tô có thể được sử dụng để kẹp các chi tiết nhỏ có hình dạng đều đặn, chẳng hạn như hình hộp chữ nhật và hình trụ, và thường được sử dụng trong phay, khoan và các hoạt động gia công khác. Đầu chia độ có thể được sử dụng để thực hiện gia công lập chỉ số trên phôi. Ví dụ, khi gia công các chi tiết có đặc điểm chu vi bằng nhau, đầu chia độ có thể điều khiển chính xác góc quay của phôi để đạt được gia công đa trạm. Mâm cặp chủ yếu được sử dụng để kẹp các chi tiết thân quay. Ví dụ, trong các hoạt động tiện, mâm cặp ba chấu có thể kẹp nhanh các chi tiết dạng trục và có thể tự động định tâm, rất thuận tiện cho việc gia công.
Các đồ gá thông dụng có phạm vi ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như ê tô, đầu chia độ và mâm cặp. Ê tô có thể được sử dụng để kẹp các chi tiết nhỏ có hình dạng đều đặn, chẳng hạn như hình hộp chữ nhật và hình trụ, và thường được sử dụng trong phay, khoan và các hoạt động gia công khác. Đầu chia độ có thể được sử dụng để thực hiện gia công lập chỉ số trên phôi. Ví dụ, khi gia công các chi tiết có đặc điểm chu vi bằng nhau, đầu chia độ có thể điều khiển chính xác góc quay của phôi để đạt được gia công đa trạm. Mâm cặp chủ yếu được sử dụng để kẹp các chi tiết thân quay. Ví dụ, trong các hoạt động tiện, mâm cặp ba chấu có thể kẹp nhanh các chi tiết dạng trục và có thể tự động định tâm, rất thuận tiện cho việc gia công.
2. Đồ đạc mô-đun
Đồ gá mô-đun được cấu thành từ một tập hợp các chi tiết chung và chi tiết chuẩn hóa. Các chi tiết này có thể được kết hợp linh hoạt theo hình dạng phôi và yêu cầu gia công khác nhau để nhanh chóng chế tạo đồ gá phù hợp cho từng tác vụ gia công cụ thể. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có hình dạng bất thường, có thể chọn các tấm đế, chi tiết đỡ, chi tiết định vị, chi tiết kẹp, v.v. phù hợp từ thư viện chi tiết đồ gá mô-đun và lắp ráp thành đồ gá theo bố cục nhất định. Ưu điểm của đồ gá mô-đun là tính linh hoạt cao và khả năng tái sử dụng, giúp giảm chi phí sản xuất và chu kỳ sản xuất đồ gá, đặc biệt phù hợp cho thử nghiệm sản phẩm mới và sản xuất hàng loạt nhỏ.
Đồ gá mô-đun được cấu thành từ một tập hợp các chi tiết chung và chi tiết chuẩn hóa. Các chi tiết này có thể được kết hợp linh hoạt theo hình dạng phôi và yêu cầu gia công khác nhau để nhanh chóng chế tạo đồ gá phù hợp cho từng tác vụ gia công cụ thể. Ví dụ, khi gia công một chi tiết có hình dạng bất thường, có thể chọn các tấm đế, chi tiết đỡ, chi tiết định vị, chi tiết kẹp, v.v. phù hợp từ thư viện chi tiết đồ gá mô-đun và lắp ráp thành đồ gá theo bố cục nhất định. Ưu điểm của đồ gá mô-đun là tính linh hoạt cao và khả năng tái sử dụng, giúp giảm chi phí sản xuất và chu kỳ sản xuất đồ gá, đặc biệt phù hợp cho thử nghiệm sản phẩm mới và sản xuất hàng loạt nhỏ.
3. Đồ đạc đặc biệt
Đồ gá chuyên dụng được thiết kế và sản xuất riêng cho một hoặc nhiều nhiệm vụ gia công tương tự. Chúng có thể được tùy chỉnh theo hình dạng, kích thước và yêu cầu quy trình gia công cụ thể của phôi để tối đa hóa độ chính xác và hiệu quả gia công. Ví dụ, trong gia công khối động cơ ô tô, do cấu trúc phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao của khối, đồ gá chuyên dụng thường được thiết kế để đảm bảo độ chính xác gia công của các lỗ xi lanh, mặt phẳng và các chi tiết khác. Nhược điểm của đồ gá chuyên dụng là chi phí sản xuất cao và chu kỳ thiết kế dài, và thường phù hợp cho sản xuất hàng loạt lớn.
Đồ gá chuyên dụng được thiết kế và sản xuất riêng cho một hoặc nhiều nhiệm vụ gia công tương tự. Chúng có thể được tùy chỉnh theo hình dạng, kích thước và yêu cầu quy trình gia công cụ thể của phôi để tối đa hóa độ chính xác và hiệu quả gia công. Ví dụ, trong gia công khối động cơ ô tô, do cấu trúc phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao của khối, đồ gá chuyên dụng thường được thiết kế để đảm bảo độ chính xác gia công của các lỗ xi lanh, mặt phẳng và các chi tiết khác. Nhược điểm của đồ gá chuyên dụng là chi phí sản xuất cao và chu kỳ thiết kế dài, và thường phù hợp cho sản xuất hàng loạt lớn.
4. Đồ đạc có thể điều chỉnh
Đồ gá điều chỉnh là sự kết hợp giữa đồ gá mô-đun và đồ gá đặc biệt. Chúng không chỉ có tính linh hoạt của đồ gá mô-đun mà còn có thể đảm bảo độ chính xác gia công ở một mức độ nhất định. Đồ gá điều chỉnh có thể thích ứng với việc gia công các phôi có kích thước khác nhau hoặc hình dạng tương tự bằng cách điều chỉnh vị trí của một số chi tiết hoặc thay thế một số bộ phận nhất định. Ví dụ, khi gia công một loạt các chi tiết giống trục với đường kính khác nhau, có thể sử dụng đồ gá điều chỉnh. Bằng cách điều chỉnh vị trí và kích thước của thiết bị kẹp, có thể giữ các trục có đường kính khác nhau, cải thiện tính phổ dụng và tỷ lệ sử dụng của đồ gá.
Đồ gá điều chỉnh là sự kết hợp giữa đồ gá mô-đun và đồ gá đặc biệt. Chúng không chỉ có tính linh hoạt của đồ gá mô-đun mà còn có thể đảm bảo độ chính xác gia công ở một mức độ nhất định. Đồ gá điều chỉnh có thể thích ứng với việc gia công các phôi có kích thước khác nhau hoặc hình dạng tương tự bằng cách điều chỉnh vị trí của một số chi tiết hoặc thay thế một số bộ phận nhất định. Ví dụ, khi gia công một loạt các chi tiết giống trục với đường kính khác nhau, có thể sử dụng đồ gá điều chỉnh. Bằng cách điều chỉnh vị trí và kích thước của thiết bị kẹp, có thể giữ các trục có đường kính khác nhau, cải thiện tính phổ dụng và tỷ lệ sử dụng của đồ gá.
5. Thiết bị chiếu sáng đa trạm
Đồ gá đa trạm có thể đồng thời giữ nhiều chi tiết gia công. Loại đồ gá này có thể hoàn thành cùng một hoặc nhiều thao tác gia công khác nhau trên nhiều chi tiết trong một chu kỳ gá và gia công, cải thiện đáng kể hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công các chi tiết nhỏ như khoan và taro, đồ gá đa trạm có thể đồng thời giữ nhiều chi tiết. Trong một chu kỳ làm việc, các thao tác khoan và taro của từng chi tiết được thực hiện lần lượt, giúp giảm thời gian chờ của máy công cụ và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Đồ gá đa trạm có thể đồng thời giữ nhiều chi tiết gia công. Loại đồ gá này có thể hoàn thành cùng một hoặc nhiều thao tác gia công khác nhau trên nhiều chi tiết trong một chu kỳ gá và gia công, cải thiện đáng kể hiệu quả gia công. Ví dụ, khi gia công các chi tiết nhỏ như khoan và taro, đồ gá đa trạm có thể đồng thời giữ nhiều chi tiết. Trong một chu kỳ làm việc, các thao tác khoan và taro của từng chi tiết được thực hiện lần lượt, giúp giảm thời gian chờ của máy công cụ và nâng cao hiệu quả sản xuất.
6. Lịch thi đấu vòng bảng
Đồ gá nhóm được sử dụng chuyên biệt để giữ các phôi có hình dạng, kích thước tương tự và vị trí, phương pháp kẹp và gia công giống nhau hoặc tương tự nhau. Chúng dựa trên nguyên lý công nghệ nhóm, nhóm các phôi có đặc điểm tương tự thành một nhóm, thiết kế cấu trúc đồ gá chung và điều chỉnh hoặc thay thế một số chi tiết để gia công các phôi khác nhau trong nhóm. Ví dụ, khi gia công một loạt phôi bánh răng có thông số kỹ thuật khác nhau, đồ gá nhóm có thể điều chỉnh vị trí và các chi tiết kẹp theo sự thay đổi về khẩu độ, đường kính ngoài, v.v. của phôi bánh răng để giữ và gia công các phôi bánh răng khác nhau, cải thiện khả năng thích ứng và hiệu quả sản xuất của đồ gá.
Đồ gá nhóm được sử dụng chuyên biệt để giữ các phôi có hình dạng, kích thước tương tự và vị trí, phương pháp kẹp và gia công giống nhau hoặc tương tự nhau. Chúng dựa trên nguyên lý công nghệ nhóm, nhóm các phôi có đặc điểm tương tự thành một nhóm, thiết kế cấu trúc đồ gá chung và điều chỉnh hoặc thay thế một số chi tiết để gia công các phôi khác nhau trong nhóm. Ví dụ, khi gia công một loạt phôi bánh răng có thông số kỹ thuật khác nhau, đồ gá nhóm có thể điều chỉnh vị trí và các chi tiết kẹp theo sự thay đổi về khẩu độ, đường kính ngoài, v.v. của phôi bánh răng để giữ và gia công các phôi bánh răng khác nhau, cải thiện khả năng thích ứng và hiệu quả sản xuất của đồ gá.
(C) Nguyên tắc lựa chọn đồ gá trong trung tâm gia công
1. Trên cơ sở đảm bảo độ chính xác gia công và hiệu quả sản xuất, nên ưu tiên sử dụng đồ gá chung
Đồ gá thông thường nên được ưu tiên do tính ứng dụng rộng rãi và chi phí thấp khi có thể đáp ứng độ chính xác gia công và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, đối với một số công việc gia công đơn giản, hàng loạt nhỏ hoặc đơn chiếc, việc sử dụng đồ gá thông thường như ê tô có thể nhanh chóng hoàn thành việc gá lắp và gia công chi tiết mà không cần thiết kế và chế tạo đồ gá phức tạp.
Đồ gá thông thường nên được ưu tiên do tính ứng dụng rộng rãi và chi phí thấp khi có thể đáp ứng độ chính xác gia công và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, đối với một số công việc gia công đơn giản, hàng loạt nhỏ hoặc đơn chiếc, việc sử dụng đồ gá thông thường như ê tô có thể nhanh chóng hoàn thành việc gá lắp và gia công chi tiết mà không cần thiết kế và chế tạo đồ gá phức tạp.
2. Khi gia công theo lô, có thể cân nhắc sử dụng đồ gá chuyên dụng đơn giản
Khi gia công hàng loạt, để nâng cao hiệu quả gia công và đảm bảo độ chính xác gia công đồng đều, có thể cân nhắc sử dụng đồ gá chuyên dụng đơn giản. Mặc dù đồ gá này đặc biệt, nhưng cấu trúc của chúng tương đối đơn giản và chi phí sản xuất không quá cao. Ví dụ, khi gia công hàng loạt một chi tiết có hình dạng cụ thể, có thể thiết kế một tấm định vị và thiết bị kẹp chuyên dụng để giữ phôi nhanh chóng và chính xác, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo độ chính xác gia công.
Khi gia công hàng loạt, để nâng cao hiệu quả gia công và đảm bảo độ chính xác gia công đồng đều, có thể cân nhắc sử dụng đồ gá chuyên dụng đơn giản. Mặc dù đồ gá này đặc biệt, nhưng cấu trúc của chúng tương đối đơn giản và chi phí sản xuất không quá cao. Ví dụ, khi gia công hàng loạt một chi tiết có hình dạng cụ thể, có thể thiết kế một tấm định vị và thiết bị kẹp chuyên dụng để giữ phôi nhanh chóng và chính xác, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo độ chính xác gia công.
3. Khi gia công theo lô lớn, có thể cân nhắc sử dụng đồ gá nhiều trạm và đồ gá khí nén, thủy lực hiệu suất cao và các đồ gá đặc biệt khác
Trong sản xuất hàng loạt lớn, hiệu quả sản xuất là yếu tố then chốt. Đồ gá đa trạm có thể xử lý đồng thời nhiều phôi, cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất. Đồ gá khí nén, thủy lực và các loại đồ gá chuyên dụng khác có thể cung cấp lực kẹp ổn định và tương đối lớn, đảm bảo độ ổn định của phôi trong quá trình gia công, đồng thời thao tác kẹp và nới lỏng nhanh chóng, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất. Ví dụ, trên các dây chuyền sản xuất hàng loạt lớn phụ tùng ô tô, đồ gá đa trạm và đồ gá thủy lực thường được sử dụng để cải thiện hiệu quả sản xuất và chất lượng gia công.
Trong sản xuất hàng loạt lớn, hiệu quả sản xuất là yếu tố then chốt. Đồ gá đa trạm có thể xử lý đồng thời nhiều phôi, cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất. Đồ gá khí nén, thủy lực và các loại đồ gá chuyên dụng khác có thể cung cấp lực kẹp ổn định và tương đối lớn, đảm bảo độ ổn định của phôi trong quá trình gia công, đồng thời thao tác kẹp và nới lỏng nhanh chóng, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất. Ví dụ, trên các dây chuyền sản xuất hàng loạt lớn phụ tùng ô tô, đồ gá đa trạm và đồ gá thủy lực thường được sử dụng để cải thiện hiệu quả sản xuất và chất lượng gia công.
4. Khi áp dụng công nghệ nhóm, nên sử dụng đồ đạc nhóm
Khi áp dụng công nghệ nhóm để gia công các chi tiết có hình dạng và kích thước tương tự, đồ gá nhóm có thể phát huy tối đa ưu điểm, giảm thiểu số lượng loại đồ gá và khối lượng công việc thiết kế, chế tạo. Bằng cách điều chỉnh hợp lý đồ gá nhóm, chúng có thể thích ứng với các yêu cầu gia công khác nhau của các chi tiết, nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, trong các doanh nghiệp sản xuất cơ khí, khi gia công các chi tiết trục cùng loại nhưng có thông số kỹ thuật khác nhau, việc sử dụng đồ gá nhóm có thể giảm chi phí sản xuất và cải thiện sự tiện lợi trong quản lý sản xuất.
Khi áp dụng công nghệ nhóm để gia công các chi tiết có hình dạng và kích thước tương tự, đồ gá nhóm có thể phát huy tối đa ưu điểm, giảm thiểu số lượng loại đồ gá và khối lượng công việc thiết kế, chế tạo. Bằng cách điều chỉnh hợp lý đồ gá nhóm, chúng có thể thích ứng với các yêu cầu gia công khác nhau của các chi tiết, nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả sản xuất. Ví dụ, trong các doanh nghiệp sản xuất cơ khí, khi gia công các chi tiết trục cùng loại nhưng có thông số kỹ thuật khác nhau, việc sử dụng đồ gá nhóm có thể giảm chi phí sản xuất và cải thiện sự tiện lợi trong quản lý sản xuất.
(D) Vị trí cố định tối ưu của phôi trên bàn làm việc của máy công cụ
Vị trí cố định phôi phải đảm bảo nằm trong phạm vi di chuyển gia công của từng trục máy công cụ, tránh trường hợp dụng cụ cắt không thể tiếp cận vùng gia công hoặc va chạm với các chi tiết máy công cụ do vị trí cố định không đúng. Đồng thời, chiều dài của dụng cụ cắt phải càng ngắn càng tốt để cải thiện độ cứng vững gia công của dụng cụ cắt. Ví dụ, khi gia công một chi tiết dạng tấm phẳng lớn, nếu phôi được cố định ở mép bàn máy công cụ, dụng cụ cắt có thể bị kéo dài quá mức khi gia công một số chi tiết, làm giảm độ cứng vững của dụng cụ cắt, dễ gây rung động và biến dạng, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt. Do đó, theo yêu cầu về hình dạng, kích thước và quy trình gia công của phôi, vị trí cố định phải được lựa chọn hợp lý để dụng cụ cắt có thể ở trạng thái làm việc tốt nhất trong quá trình gia công, cải thiện chất lượng và hiệu quả gia công.
Vị trí cố định phôi phải đảm bảo nằm trong phạm vi di chuyển gia công của từng trục máy công cụ, tránh trường hợp dụng cụ cắt không thể tiếp cận vùng gia công hoặc va chạm với các chi tiết máy công cụ do vị trí cố định không đúng. Đồng thời, chiều dài của dụng cụ cắt phải càng ngắn càng tốt để cải thiện độ cứng vững gia công của dụng cụ cắt. Ví dụ, khi gia công một chi tiết dạng tấm phẳng lớn, nếu phôi được cố định ở mép bàn máy công cụ, dụng cụ cắt có thể bị kéo dài quá mức khi gia công một số chi tiết, làm giảm độ cứng vững của dụng cụ cắt, dễ gây rung động và biến dạng, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt. Do đó, theo yêu cầu về hình dạng, kích thước và quy trình gia công của phôi, vị trí cố định phải được lựa chọn hợp lý để dụng cụ cắt có thể ở trạng thái làm việc tốt nhất trong quá trình gia công, cải thiện chất lượng và hiệu quả gia công.
IV. Kết luận
Việc lựa chọn hợp lý vị trí chuẩn gia công và xác định chính xác đồ gá trong trung tâm gia công là những mắt xích quan trọng để đảm bảo độ chính xác gia công và nâng cao hiệu quả sản xuất. Trong quá trình gia công thực tế, cần phải hiểu rõ và tuân thủ các yêu cầu và nguyên tắc của vị trí chuẩn, lựa chọn loại đồ gá phù hợp theo đặc điểm và yêu cầu gia công của phôi, và xác định sơ đồ đồ gá tối ưu theo nguyên tắc lựa chọn đồ gá. Đồng thời, cần chú ý tối ưu hóa vị trí gá của phôi trên bàn máy công cụ để tận dụng tối đa ưu điểm về độ chính xác và hiệu suất cao của trung tâm gia công, đạt được sản xuất chất lượng cao, chi phí thấp và tính linh hoạt cao trong gia công cơ khí, đáp ứng các yêu cầu ngày càng đa dạng của ngành sản xuất hiện đại và thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ không ngừng của công nghệ gia công cơ khí.
Việc lựa chọn hợp lý vị trí chuẩn gia công và xác định chính xác đồ gá trong trung tâm gia công là những mắt xích quan trọng để đảm bảo độ chính xác gia công và nâng cao hiệu quả sản xuất. Trong quá trình gia công thực tế, cần phải hiểu rõ và tuân thủ các yêu cầu và nguyên tắc của vị trí chuẩn, lựa chọn loại đồ gá phù hợp theo đặc điểm và yêu cầu gia công của phôi, và xác định sơ đồ đồ gá tối ưu theo nguyên tắc lựa chọn đồ gá. Đồng thời, cần chú ý tối ưu hóa vị trí gá của phôi trên bàn máy công cụ để tận dụng tối đa ưu điểm về độ chính xác và hiệu suất cao của trung tâm gia công, đạt được sản xuất chất lượng cao, chi phí thấp và tính linh hoạt cao trong gia công cơ khí, đáp ứng các yêu cầu ngày càng đa dạng của ngành sản xuất hiện đại và thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ không ngừng của công nghệ gia công cơ khí.
Thông qua nghiên cứu toàn diện và ứng dụng tối ưu hóa dữ liệu vị trí gia công và đồ gá trong trung tâm gia công, năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất cơ khí có thể được cải thiện hiệu quả. Trên cơ sở đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất có thể được nâng cao, chi phí sản xuất được giảm thiểu, và lợi ích kinh tế - xã hội được nâng cao cho doanh nghiệp. Trong lĩnh vực gia công cơ khí tương lai, với sự xuất hiện liên tục của các công nghệ và vật liệu mới, dữ liệu vị trí gia công và đồ gá trong trung tâm gia công cũng sẽ tiếp tục được đổi mới và phát triển để đáp ứng các yêu cầu gia công ngày càng phức tạp và chính xác.