1. Giới thiệu về gia công cơ khí
Gia công cơ khí là quá trình sử dụng các máy móc, dụng cụ và công nghệ để biến đổi phôi ban đầu (kim loại, nhựa, gỗ, hợp kim,…) thành sản phẩm hoàn thiện có hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
Ngành gia công cơ khí chính xác, sản xuất cơ khí, gia công kim loại này đóng vai trò xương sống trong sản xuất công nghiệp, từ chế tạo chi tiết máy, linh kiện ô tô – xe máy, đến thiết bị y tế, hàng gia dụng, kết cấu thép, nội thất kim loại.
2. Phân loại phương pháp gia công cơ khí
Tùy theo tiêu chí phân loại, phương pháp gia công cơ khí có thể được chia thành nhiều nhóm khác nhau. Việc hiểu rõ từng nhóm giúp lựa chọn công nghệ sản xuất phù hợp, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tối ưu chi phí.
2.1. Phân loại theo trạng thái gia công
a) Gia công nguội
Đặc điểm: Tiến hành ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ thấp, vật liệu không bị thay đổi cấu trúc tinh thể.
Phương pháp tiêu biểu: Tiện, phay, mài, khoan, doa, taro, cắt laser ở chế độ nhiệt thấp.
Ưu điểm:
Giữ nguyên tính chất cơ học của vật liệu.
Độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
Nhược điểm:
Lực cắt lớn hơn so với gia công nóng.
Một số vật liệu cứng khó gia công.
Ứng dụng: Chế tạo chi tiết máy chính xác, khuôn mẫu, linh kiện yêu cầu bề mặt mịn.
b) Gia công nóng
Đặc điểm: Thực hiện khi vật liệu ở trạng thái nóng chảy hoặc nhiệt độ cao (thường > 0,5 nhiệt độ nóng chảy), giúp giảm lực biến dạng.
Phương pháp tiêu biểu: Dập nóng, cán nóng, rèn nóng.
Ưu điểm:
Dễ tạo hình cho vật liệu cứng hoặc kích thước lớn.
Nâng cao khả năng biến dạng dẻo.
Nhược điểm:
Dễ bị biến đổi cấu trúc vật liệu.
Cần thiết bị chịu nhiệt và quy trình an toàn nghiêm ngặt.
Ứng dụng: Chế tạo phôi lớn, bánh răng, trục thép, dầm thép kết cấu.
2.2. Phân loại theo phương thức tạo hình
a) Gia công cắt gọt kim loại
Nguyên lý: Sử dụng dụng cụ cắt (dao tiện, dao phay, đá mài…) để loại bỏ phần vật liệu thừa dưới dạng phoi.
Ví dụ: Tiện, phay, bào, doa, mài, khoan.
Ưu điểm: Độ chính xác cao, dễ điều chỉnh hình dạng và kích thước.
Nhược điểm: Hao tổn vật liệu, thời gian gia công lâu nếu sản phẩm lớn.
b) Gia công áp lực
Nguyên lý: Dùng lực ép cơ học, thủy lực hoặc khí nén để biến dạng vật liệu, tạo hình mong muốn mà không loại bỏ phoi.
Ví dụ: Cán, dập, kéo, ép.
Ưu điểm: Tiết kiệm vật liệu, năng suất cao, tăng cơ tính sản phẩm.
Nhược điểm: Đòi hỏi máy móc công suất lớn, khuôn dập chính xác.
c) Gia công không phoi
Nguyên lý: Tạo hình chi tiết mà không cắt bỏ vật liệu thừa.
Ví dụ: Ép chảy, uốn, hàn.
Ưu điểm: Không tạo phế liệu, tiết kiệm nguyên liệu.
Nhược điểm: Hạn chế về độ phức tạp của hình dạng và độ chính xác.
d) Gia công đặc biệt
Nguyên lý: Sử dụng các dạng năng lượng đặc biệt (nhiệt, điện, tia, sóng) để bóc tách hoặc biến dạng vật liệu.
Ví dụ: Cắt tia laser, cắt plasma, cắt tia nước, gia công tia lửa điện (EDM).
Ưu điểm: Gia công được vật liệu siêu cứng, chi tiết phức tạp, bề mặt khó tiếp cận.
Nhược điểm: Chi phí cao, yêu cầu thiết bị hiện đại.
3. Các phương pháp gia công cơ khí phổ biến
3.1. Gia công tiện
Gia công tiện là phương pháp dùng dao tiện để cắt bỏ vật liệu trên phôi quay tròn, tạo ra chi tiết dạng trụ, côn, ren.
Ứng dụng:
Gia công trục, bạc lót, bu lông, trục vít.
Sản xuất chi tiết máy công nghiệp và ô tô.
Ưu điểm:
Độ chính xác cao, bề mặt nhẵn.
Phù hợp gia công hàng loạt hoặc đơn chiếc.
3.2. Gia công phay
Phay là phương pháp sử dụng dao phay quay tròn để bóc vật liệu khỏi bề mặt phôi, tạo hình phẳng, rãnh, bậc, then.
Ứng dụng:
Gia công bề mặt phẳng, nghiêng, bánh răng, khuôn mẫu.
Phân loại:
Phay thuận: Chiều quay dao cùng chiều tiến dao.
Phay nghịch: Chiều quay dao ngược chiều tiến dao.
3.3. Khoan – doa – taro
Khoan: Tạo lỗ mới trên vật liệu.
Doa: Mở rộng và tinh chỉnh kích thước, độ bóng của lỗ đã khoan.
Taro: Tạo ren trong lỗ.
Ứng dụng:
Gia công lỗ trên chi tiết máy, kết cấu thép, đồ nội thất kim loại.
3.4. Mài
Mài sử dụng đá mài quay tốc độ cao để làm nhẵn, tinh chỉnh bề mặt, đạt độ chính xác cao.
Ứng dụng:
Sản xuất khuôn mẫu, chi tiết yêu cầu độ bóng gương.
Ưu điểm:
Độ chính xác kích thước ±0,002mm.
Loại bỏ bavia và sai số nhỏ.
3.5. Gia công hàn
Hàn là phương pháp nối hai hoặc nhiều chi tiết bằng cách nung chảy kim loại hoặc sử dụng vật liệu phụ trợ.
Các kỹ thuật hàn phổ biến:
Hàn hồ quang tay (SMAW).
Hàn MIG/MAG.
Hàn TIG.
Hàn điểm, hàn điện trở.
Ứng dụng:
Chế tạo kết cấu thép, khung máy, bồn chứa, đường ống.
3.6. Cắt gọt kim loại tấm
Cắt bằng máy chấn – cắt guillotine.
Cắt laser, plasma, tia nước: Cho đường cắt mịn, chính xác, ít biến dạng.
3.7. Gia công CNC
Gia công CNC (Computer Numerical Control) là phương pháp điều khiển máy gia công tự động bằng máy tính, cho phép tạo ra sản phẩm phức tạp với độ chính xác cao.
Ưu điểm:
Chính xác ±0,005mm.
Gia công được chi tiết phức tạp.
Tự động hóa, giảm sai sót.
Ví dụ sản phẩm CNC:
Khuôn ép nhựa, khuôn đúc, chi tiết máy, bảng mạch.
3.8. Gia công áp lực
Cán: Làm giảm chiều dày vật liệu bằng con lăn.
Dập: Tạo hình bằng khuôn dập.
Kéo: Giảm tiết diện thanh kim loại.
Ưu điểm:
Tạo ra sản phẩm có độ bền cơ học cao.
Năng suất lớn.
4. Tiêu chí chọn phương pháp gia công phù hợp
Việc lựa chọn đúng phương pháp gia công cơ khí không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm mà còn quyết định hiệu quả sản xuất và chi phí tổng thể. Dưới đây là những tiêu chí quan trọng cần cân nhắc.
4.1. Độ chính xác yêu cầu
Giải thích: Mỗi phương pháp gia công có giới hạn về dung sai và độ bóng bề mặt.
Ví dụ:
Sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao ±0,005 mm ⇒ Nên chọn gia công CNC hoặc mài tinh.
Chi tiết kết cấu thép, độ chính xác vừa phải ⇒ Có thể dùng cắt plasma hoặc hàn.
Lưu ý: Độ chính xác cao thường đi kèm với chi phí và thời gian gia công lớn hơn.
4.2. Lựa chọn vật liệu
Giải thích: Tính chất cơ học và hóa học của vật liệu quyết định công nghệ phù hợp.
Ví dụ:
Nhôm, đồng ⇒ Thích hợp cho phay, tiện tốc độ cao.
Thép cứng, hợp kim chịu nhiệt ⇒ Nên dùng mài, EDM hoặc gia công laser.
Nhựa kỹ thuật ⇒ Có thể tiện, phay hoặc cắt CNC tốc độ cao.
Lưu ý: Vật liệu quá cứng hoặc giòn cần phương pháp gia công đặc biệt để tránh nứt, vỡ.
4.3. Hình dạng sản phẩm
Giải thích: Mỗi phương pháp sẽ phù hợp với hình dạng khác nhau.
Ví dụ:
Chi tiết trụ, trục ⇒ Tiện.
Bề mặt phẳng, bậc, rãnh ⇒ Phay.
Hình dạng phức tạp, bề mặt cong đa chiều ⇒ Gia công CNC 5 trục hoặc đúc khuôn.
Lưu ý: Sản phẩm có nhiều góc khuất thường cần kết hợp nhiều phương pháp.
4.4. Số lượng sản phẩm cần gia công
Giải thích: Quy mô sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến lựa chọn công nghệ và thiết bị.
Ví dụ:
Sản xuất hàng loạt ⇒ Máy tự động, CNC, dập khuôn để giảm giá thành.
Gia công đơn chiếc hoặc theo đơn hàng đặc biệt ⇒ Máy vạn năng, gia công thủ công.
Lưu ý: Đầu tư máy móc hiện đại sẽ hiệu quả hơn nếu sản lượng ổn định và lớn.
4.5. Chi phí và ngân sách
Giải thích: Cần cân bằng giữa yêu cầu kỹ thuật, chất lượng và chi phí sản xuất.
Ví dụ:
Nếu sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao nhưng số lượng ít ⇒ CNC hoặc EDM dù chi phí cao vẫn hợp lý.
Nếu chỉ yêu cầu độ bền cơ học và hình dạng đơn giản ⇒ Có thể chọn dập, hàn hoặc cắt plasma để tiết kiệm.
Lưu ý: Ngoài chi phí gia công, cần tính cả chi phí bảo dưỡng, vật tư tiêu hao và nhân công.
5. Lưu ý an toàn khi gia công
An toàn lao động là yếu tố bắt buộc trong mọi hoạt động gia công cơ khí tại Công ty TNHH H-FORM Việt Nam. Việc tuân thủ các nguyên tắc bảo hộ không chỉ giúp bảo vệ sức khỏe người vận hành mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm và tuổi thọ thiết bị.
5.1. Trang bị bảo hộ cá nhân đầy đủ
Kính bảo hộ: Ngăn ngừa mạt kim loại, phoi, bụi và tia lửa văng vào mắt.
Găng tay phù hợp: Sử dụng loại găng chuyên dụng cho cơ khí, chống cắt và chịu nhiệt (đặc biệt khi hàn hoặc gia công nóng).
Quần áo bảo hộ: Chất liệu dày, ôm gọn cơ thể để tránh bị cuốn vào máy khi thao tác các phương pháp gia công cơ khí
Giày bảo hộ: Chống trơn trượt, bảo vệ bàn chân khỏi vật nặng rơi.
5.2. Tuân thủ quy trình vận hành máy
Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng trước khi sử dụng các phương pháp gia công cơ khí với máy mới.
Khởi động và dừng máy đúng trình tự kỹ thuật.
Không điều chỉnh dao cắt hoặc thay phôi khi máy đang chạy.
5.3. Sử dụng kẹp gá chắc chắn
Kẹp phôi phải đủ lực để tránh rung lắc hoặc bật ra trong khi sử dụng phương pháp gia công cơ khí.
Kiểm tra độ bám của kẹp gá trước khi vận hành.
Sử dụng đồ gá chuyên dụng cho từng loại máy và từng phương pháp gia công.
5.4. Bảo dưỡng và kiểm tra máy định kỳ
Vệ sinh máy hàng ngày sau khi kết thúc ca làm việc.
Kiểm tra dầu bôi trơn, mỡ, hệ thống làm mát trước khi khởi động.
Lên lịch bảo dưỡng định kỳ để phát hiện sớm hỏng hóc, tránh tai nạn.
5.5. Một số nguyên tắc bổ sung
Giữ khu vực làm việc gọn gàng, không để vật cản gần khu vực máy đang chạy.
Luôn tập trung khi thao tác, không sử dụng điện thoại hoặc nói chuyện trong lúc vận hành máy.
Có kỹ năng sơ cứu cơ bản để ứng phó kịp thời nếu xảy ra sự cố.
Kết luận
Gia công cơ khí là lĩnh vực đa dạng, mỗi phương pháp gia công cơ khí có ưu – nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng. Việc hiểu rõ đặc điểm từng phương pháp sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu quy trình sản xuất, tiết kiệm chi phí, và tạo ra sản phẩm chất lượng cao.
Nếu bạn cần gia công cơ khí theo yêu cầu với đầy đủ phương pháp tiện, phay, hàn, mài, CNC,… hãy tìm đến các xưởng uy tín để được tư vấn và báo giá chi tiết.
Thông tin liên hệ tư vấn và đặt hàng:
