Dụng cụ gá kẹp CNC là trang bị quan trọng trong quá trình gia công cơ khí chính xác, giúp định vị và giữ chặt chi tiết trong suốt quá trình cắt gọt. Việc lựa chọn thiết bị kẹp phù hợp không chỉ hỗ trợ nâng cao độ chính xác và độ ổn định khi gia công mà còn góp phần tăng mức độ cơ khí hóa, tự động hóa và hiệu quả sản xuất. Trong bài viết này, CNC Ánh Kim sẽ giới thiệu các loại dụng cụ gá kẹp CNC phổ biến, đặc điểm và ứng dụng của từng loại trong thực tế gia công.
Các dạng thiết bị kẹp
Thiết bị kẹp được sử dụng để định vị và giữ chặt chi tiết gia công trên máy công cụ, giúp phôi duy trì đúng vị trí trong suốt quá trình cắt gọt. Một hệ thống gá kẹp phù hợp cần đảm bảo hai chức năng cơ bản:
- Định vị chính xác chi tiết so với dụng cụ cắt và các trục chuyển động của máy.
- Giữ chi tiết ổn định tại các vị trí định vị, hạn chế dịch chuyển, rung động hoặc biến dạng khi chịu tác động của lực cắt.
Lực giữ chi tiết được tạo ra bởi các phần tử kẹp và thường được gọi là lực kẹp. Lực này cần đủ lớn để giữ phôi ổn định nhưng không nên quá lớn gây biến dạng hoặc làm ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết. Vị trí kẹp cũng nên được bố trí gần các điểm đỡ, điểm định vị và không cản trở đường chạy của dao.
Để nâng cao hiệu quả gia công và giảm thời gian gá đặt, thiết bị kẹp cần đáp ứng một số yêu cầu như thao tác nhanh, kết cấu đơn giản, độ cứng vững tốt, khả năng sử dụng linh hoạt, dễ thay đổi phần tử kẹp và đảm bảo độ chính xác khi gá lặp lại.
Tùy theo phương pháp tạo lực, thiết bị kẹp CNC có thể được chia thành các dạng phổ biến như kẹp cơ khí, kẹp khí nén, kẹp thủy lực và kẹp điện/cơ điện. Mỗi loại có đặc điểm và phạm vi ứng dụng khác nhau tùy theo chi tiết, nguyên công và yêu cầu sản xuất.
Các dạng thiết bị kẹp phổ biến trong gia công CNC
Thiết lập lực kẹp
Việc kẹp bằng tay thường diễn ra trên máy công cụ vạn năng. Điều này đòi hỏi người công nhân hao tốn nhiều sức lực. Để giảm bớt thời gian phụ và giảm nhẹ việc kẹp cho người công nhân, các thiết bị kẹp chuyên dùng đã được phát triển cho từng phương tiện kẹp. Có nhiều phương pháp được sử dụng để tạo ra lực kẹp:
- Cơ cấu kẹp cơ khí
- Thiết bị kẹp thuỷ lực
- Thiết bị kẹp khí nén
- Thiết bị kẹp bằng điện.
Thiết bị kẹp thuỷ lực tạo ra các chuyển động và lực kẹp cần thiết bằng các piston thuỷ lực. Các thiết bị này thường được điều khiển bởi các van tác động bằng tay. Lực kẹp có thể điều khiển chính xác và đọc được bởi một cơ cấu hiển thị. Mặc dù thiết bị kẹp thuỷ lực đòi hỏi kỹ thuật phức tạp nhưng chúng hoàn toàn được tin cậy.
Thiết bị kẹp khí nén được vận hành bằng không khí với áp lực. Chúng làm việc tượng tự như thiết bị kẹp thuỷ lực. Máy nén khí được sử dụng để tạo ra khí nén.
Thiết bị kẹp bằng điện với chuyển động quay tạo ra lực kẹp bằng hệ thống ăn khớp trục vít bánh vít. Chúng có khả năng điều chỉnh nhanh để kẹp được các đường kính khác nhau của chi tiết.
Trục xoay được khoá trong suốt quá trình kẹp và tháo kẹp bởi ly hợp điện tử trong thiết bị kẹp, vì thế toàn bộ momen kẹp được truyền đến mâm cặp.
Các dạng và đặc điểm của thiết bị kẹp để tiện
Trong phần này nhiều thiết bị khác nhau cho tiện sẽ được giới thiệu. Có thể phân biệt sự khác nhau của thiết bị kẹp như sau:
- Kẹp bằng mâm cặp
- Kẹp bằng ống rút
- Kẹp bằng mũi chống tâm
- Kẹp bằng mâm tốc
- Kẹp bằng mâm hoa
- Kẹp bằng đồ gá tiện
- Kẹp bằng luy – nét
1. Kẹp bằng mâm cặp
Mâm cặp được phân biệt vào số chấu kẹp là mâm cặp 2 chấu, 3 chấu và mâm cặp 4 chấu. Mâm cặp 3 chấu tự định tâm thường được sử dụng nhiều nhất. Chúng bảo đảm gá những phôi tiện tròn đồng tâm một cách chắc chắn và nhanh chóng. Mâm cặp 4 chấu dùng để kẹp những phôi tiện có 4, 8 hay 12 cạnh và những phôi tiện tròn
2. Kẹp bằng kẹp rút
Kẹp rút có khả năng kẹp chi tiết có dạng hình trụ một cách chính xác và nhanh chóng. Chi tiết được kẹp từ bên ngoài bởi kẹp rút. Kẹp rút thường chỉ ứng dụng cho những chi tiết gia công có cũng đường kính hoặc có kích thước tương đương vì nó có một phạm vi điều chỉnh hướng kính rất nhỏ. Nó được sử dụng đặc biệt trong gia công loạt lớn.
3. Kẹp giữa các mũi tâm
Kẹp giữa hai mũi chống tâm được ứng dụng cho những chi tiết dài. Chi tiết gia công phải được khoả mặt và khoan tâm ở cả hai mặt.
Kẹp bằng mũi chống tâm có thể được phân biệt theo các khả năng sau, cắn cứ vào đặc điểm kỹ thuật gia công:
- Tốc mặt đầu cùng với mũi tâm quay hay mũi tâm cố định.
- Tốc kẹp có vòng bảo vệ cùng với mũi tâm quay hay mũi tâm cố định.
Tốc mặt đầu thường được gắn trên trục chính. Nó được sử dụng khi phải gia công toàn bộ bề mặt trụ của chi tiết. Chi tiết được kẹp giữa tốc mặt đầu và ụ động. Nhược điểm của tốc mặt đầu là chỉ truyền được momen quay nhỏ.
Mũi chống quay được cài vào nòng trục ụ động đối diện với tốc mặt đầu. Vì mũi chống tâm quay quanh tâm của nó nên có thể sử dụng vận tốc cắt cao trong suốt quá trình gia công.
Tốc kẹp có vòng bảo vệ (hình 3.29) dùng để định tâm thông qua mũi tâm và kẹp hướng kính bằng một bulông kẹp. Do đó có thể truyền được mômen quay lớn và đạt được công suất cao hơn.
4. Kẹp bằng trục gá bung
Trục gá bung dùng để kẹp chi tiết (có lỗ) từ bên trong. Ngược lại so với mâm cặp chỉ sử dụng trục gá bung cho chi tiết có lỗ nhỏ. Chúng được lựa chọn dựa vào lỗ có sẵn của chi tiết gia công. Có hai loại: kẹp bung cố định và kẹp bung đàn hồi.
Kẹp bung cố định có độ côn rất nhỏ (1:2000) và được kẹp giữa muĩ tâm. Kẹp bung cố định chỉ dùng để gia công tinh vì chỉ có khả năng chịu đựng được chiều sâu cắt nhỏ. Độ đồng tâm của hai tâm quay phải được kiểm tra khi sử dụng.
Kẹp bung đàn hồi được gá vào côn trong của trục chính. Phạm vi kẹp chính xác định bởi vị trí kẹp được sẻ rãnh dọc trục gá trong mối lệ thuộc vào độ đồng tâm và kẹp đều chi tiết. Quá trình kẹp diễn ra bởi sức ép điền đầy của phần côn
5. Kẹp bằng mâm hoa
Mâm hoa có khả năng kẹp những chi tiết có hình dạng phức tạp. Bốn hoặc nhiều hơn nữa các pistông được điều chỉnh riêng lẻ. Chúng cũng có thể xoay. Vị trí kẹp làm việc có thể kẹp ngoài hoặc kẹp trong. Các rãnh kẹp có sẵn dùng để lắp đồ gá và các đối trọng.
6. Kẹp với sự hỗ trợ của luy-nét
Luy-nét dùng để kẹp những chi tiết dài, mảnh, để chống lại sự uốn cong chi tiết do lực cắt và trọng lượng chi tiết.
Cách chọn thiết bị kẹp CNC phù hợp
Việc lựa chọn thiết bị kẹp CNC cần dựa trên đặc điểm của chi tiết và yêu cầu gia công thực tế. Một cơ cấu kẹp phù hợp phải vừa giữ phôi ổn định, vừa đảm bảo độ chính xác và không gây cản trở quá trình cắt gọt.
Một số yếu tố cần xem xét gồm:
- Hình dạng và kích thước phôi: phôi tròn thường phù hợp với mâm cặp hoặc collet; chi tiết dạng khối có thể sử dụng ê tô; trong khi các phôi lớn hoặc hình dạng phức tạp có thể cần kẹp trực tiếp hoặc dùng đồ gá chuyên dụng.
- Loại nguyên công: tiện, phay, khoan hoặc gia công nhiều mặt sẽ có yêu cầu gá kẹp khác nhau. Thiết bị kẹp cần tạo đủ không gian để dao tiếp cận vùng gia công.
- Độ cứng vững: với nguyên công có lực cắt lớn, hệ thống gá phải đủ chắc chắn để hạn chế rung động và dịch chuyển của chi tiết.
- Độ chính xác yêu cầu: các chi tiết cần độ đồng tâm hoặc độ chính xác gá lặp lại cao nên ưu tiên những phương pháp kẹp có khả năng định vị ổn định như collet, đồ gá chuyên dụng hoặc ê tô chính xác.
- Số lượng sản xuất: với sản xuất đơn chiếc hoặc số lượng nhỏ có thể sử dụng các cơ cấu kẹp thông dụng. Khi sản xuất hàng loạt, các hệ thống kẹp nhanh, khí nén, thủy lực hoặc đồ gá chuyên dụng có thể giúp giảm thời gian gá đặt và tăng năng suất.
Ngoài ra, khi gá kẹp cần đảm bảo lực kẹp vừa đủ, tránh kẹp quá mạnh gây biến dạng phôi hoặc quá yếu khiến chi tiết dịch chuyển trong quá trình cắt. Vị trí kẹp cũng cần được bố trí hợp lý để không cản trở đường chạy dao, thoát phoi và tưới nguội.
Những lỗi thường gặp khi gá kẹp CNC
Gá kẹp không đúng cách có thể làm chi tiết dịch chuyển, biến dạng hoặc phát sinh rung động trong quá trình gia công, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng bề mặt. Một số lỗi thường gặp gồm:
- Lực kẹp quá lớn: có thể làm biến dạng các chi tiết thành mỏng hoặc vật liệu có độ cứng thấp, khiến kích thước sau gia công sai lệch khi tháo kẹp.
- Lực kẹp không đủ: phôi có thể bị dịch chuyển hoặc xoay dưới tác động của lực cắt, làm giảm độ chính xác và tăng nguy cơ hư hỏng dao.
- Bề mặt định vị không sạch: phoi, bụi hoặc dầu bám giữa phôi và bề mặt định vị có thể làm chi tiết bị lệch và giảm độ chính xác khi gá lặp lại.
- Phôi nhô ra khỏi vị trí kẹp quá nhiều: làm giảm độ cứng vững và dễ phát sinh rung động, đặc biệt với chi tiết dài hoặc mảnh.
- Bố trí điểm kẹp không phù hợp: điểm kẹp quá xa vị trí đỡ có thể làm phôi biến dạng, trong khi cơ cấu kẹp đặt sai vị trí có thể cản trở đường chạy dao hoặc quá trình thoát phoi.
Để hạn chế các lỗi trên, cần kiểm tra bề mặt định vị trước khi gá, lựa chọn lực kẹp phù hợp và bố trí các điểm kẹp gần vị trí đỡ của chi tiết. Với các nguyên công yêu cầu độ chính xác cao, nên kiểm tra lại độ đồng tâm, độ vuông góc hoặc độ đảo sau khi hoàn tất gá đặt.
Kết luận
Thiết bị kẹp CNC là một phần quan trọng trong quá trình gia công, ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của phôi, độ chính xác và chất lượng bề mặt sau cắt gọt. Tùy theo dạng chi tiết, nguyên công và yêu cầu sản xuất, có thể lựa chọn các phương pháp gá kẹp khác nhau như mâm cặp, collet, mũi chống tâm, ê tô hoặc đồ gá chuyên dụng.
Việc lựa chọn đúng thiết bị kẹp, bố trí vị trí kẹp hợp lý và kiểm soát lực kẹp phù hợp sẽ giúp hạn chế rung động, biến dạng và sai lệch trong quá trình gia công, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả và tính ổn định của quá trình sản xuất CNC.
Bình luận (2)