Gia công hoàn thiện CNC cho nhựa là một giai đoạn gia công quan trọng được sử dụng trong sản xuất các chi tiết nhựa để cải thiện độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt và tình trạng cạnh. Sau khi gia công thô, một chi tiết nhựa thường có hình dạng và cấu trúc cơ bản, nhưng nếu yêu cầu độ chính xác kích thước cao hơn, dung sai đường kính lỗ nhỏ hơn, bề mặt gia công phẳng hơn hoặc vẻ ngoài sạch hơn, thì cần phải gia công hoàn thiện thêm. Vì các vật liệu như POM, PEEK, PTFE, ABS, PC, PMMA, PVC và PPS khác nhau về độ cứng, độ dẻo dai, khả năng chịu nhiệt và đặc tính cắt gọt, nên hành vi gia công của chúng cũng khác nhau. Nhựa nói chung có độ dẫn nhiệt thấp, do đó nhiệt lượng sinh ra trong quá trình gia công có xu hướng tập trung ở vùng tiếp xúc giữa dụng cụ cắt và phôi. Nếu điều kiện cắt không phù hợp, có thể xảy ra hiện tượng mềm vật liệu, bavia, kéo sợi, bạc màu, vết dụng cụ và thậm chí là nóng chảy cục bộ. Do đó, gia công hoàn thiện CNC cho nhựa không chỉ yêu cầu kiểm soát kích thước mà còn phải kiểm soát nhiệt độ cắt, độ sắc bén của dụng cụ, việc thoát phoi và kẹp phôi.
Các quy trình hoàn thiện phổ biến bao gồm phay chính xác, tiện chính xác, doa chính xác, khoan chính xác, vát cạnh, loại bỏ bavia và đánh bóng. Đối với các chi tiết có cấu trúc phức tạp, gia công CNC đa trục cũng có thể được sử dụng để giảm số lần kẹp lặp lại và cải thiện chất lượng gia công các bề mặt cong và các chi tiết ở nhiều góc độ. Sau khi gia công, nếu sản phẩm có yêu cầu cao hơn về hình thức hoặc cảm giác bề mặt, có thể bố trí xử lý bề mặt phù hợp tùy theo vật liệu và môi trường ứng dụng. Do đó, khi lựa chọn quy trình hoàn thiện CNC cho nhựa, cần phải xác nhận trước các yêu cầu về kích thước và bề mặt thực tế của chi tiết, sau đó mới xác định phương pháp gia công phù hợp. Không phải mọi chi tiết nhựa đều cần xử lý hậu kỳ phức tạp. Kiểm soát hợp lý các bước gia công có thể đảm bảo chất lượng chi tiết đồng thời tránh được chi phí gia công không cần thiết.
Gia công phay chính xác là một quy trình hoàn thiện nhựa phổ biến.
Gia công phay chính xác kiểm soát hình dạng và chất lượng bề mặt.
Gia công phay chính xác chủ yếu được sử dụng để gia công các mặt phẳng, cạnh, bậc thang, rãnh và các đường viền phức tạp của các chi tiết nhựa. Trong quá trình gia công thô, một lượng vật liệu dư nhất định thường được giữ lại. Sau đó, phay chính xác sẽ loại bỏ một lớp vật liệu mỏng để đưa kích thước cuối cùng gần hơn với yêu cầu của bản vẽ. Độ sắc bén của dao cắt đặc biệt quan trọng khi phay chính xác nhựa. Nếu dao cắt bị mòn rõ rệt, quá trình cắt sẽ dần chuyển thành ép, dễ tạo ra bavia và sợi nhựa. Đối với các chi tiết yêu cầu chất lượng bề mặt tốt, cần sử dụng dao cắt trong tình trạng tốt để gia công tinh, và tốc độ trục chính và tốc độ tiến dao cần được điều chỉnh theo đặc tính vật liệu để giảm nhiệt ma sát sinh ra trong quá trình gia công. Việc cố định phôi cũng cần được xem xét trong quá trình phay chính xác. Nếu chi tiết tương đối mỏng hoặc có cấu trúc mảnh mai, lực kẹp quá mức có thể làm biến dạng phôi, khiến kích thước của nó thay đổi sau khi tháo gá. Do đó, trước khi gia công tinh, cần phải xác nhận rằng phôi được hỗ trợ đầy đủ, đặc biệt đối với các chi tiết thành mỏng, rãnh sâu và các tấm nhựa lớn.
Gia công tiện chính xác thích hợp cho các chi tiết quay.
Đối với các chi tiết quay như ống lót, các bộ phận hình trụ, vòng và bạc lót nhựa, gia công tiện CNC có thể được sử dụng để gia công đường kính ngoài, lỗ trong, mặt cuối, rãnh và ren. Trong quá trình gia công tiện nhựa, dao cắt phải luôn sắc bén và ma sát không cần thiết phải được giảm thiểu. Khi vật liệu tương đối mềm, nếu dao cắt không cắt phoi đúng cách, các mảnh phoi dài, dạng sợi có thể quấn quanh phôi. Các thông số gia công không phù hợp cũng có thể gây ra thay đổi kích thước hoặc làm nóng bề mặt. Đối với bạc lót nhựa chính xác và các bộ phận tương tự, gia công tiện thô và tiện tinh có thể được thực hiện riêng biệt. Sau khi gia công thô, một lượng dư thích hợp được để lại trước khi gia công tiện chính xác. Điều này giúp giảm ảnh hưởng của ứng suất và biến dạng sinh ra trong quá trình gia công thô lên kích thước cuối cùng.
Gia công lỗ chính xác đòi hỏi kiểm soát kích thước.
Các lỗ trên các chi tiết nhựa thường có chức năng lắp ráp, định vị, bắt vít và lắp ghép xoay. Do đó, đường kính lỗ, khoảng cách giữa các lỗ, độ tròn và độ chính xác vị trí thường là những khía cạnh quan trọng của quá trình gia công hoàn thiện. Chất lượng gia công lỗ ảnh hưởng trực tiếp đến việc lắp vít, độ khít của các bộ phận trục và mối quan hệ lắp ráp giữa nhiều chi tiết. Nếu đường kính lỗ quá lớn, độ khít có thể bị lỏng; nếu quá nhỏ, lực cản khi lắp ráp có thể tăng lên và thậm chí có thể gây nứt chi tiết. Đối với các lỗ sâu, lỗ thành mỏng và cấu trúc nhiều lỗ, cần đặc biệt chú ý đến việc thoát phoi, tản nhiệt và biến dạng phôi.
Khoan và doa chính xác
Các lỗ xuyên suốt thông thường có thể được tạo ra bằng phương pháp khoan CNC, nhưng khi yêu cầu dung sai đường kính lỗ chặt chẽ hơn, một thao tác khoan duy nhất có thể không đủ. Tùy thuộc vào cấu trúc chi tiết và yêu cầu về kích thước, sau khi khoan có thể thực hiện thêm thao tác doa hoặc các phương pháp gia công chính xác khác để đạt được kích thước lỗ ổn định hơn. Phải duy trì việc thoát phoi tốt trong quá trình gia công. Nếu phoi nhựa còn sót lại bên trong lỗ trong thời gian dài, ma sát giữa mũi khoan và thành lỗ có thể tăng lên, làm tăng nhiệt độ vùng gia công. Gia công lỗ sâu đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến việc loại bỏ phoi. Nếu cần, có thể sử dụng phương pháp khoan mồi hoặc rút dao thích hợp.
Gia công chính xác giúp cải thiện độ chính xác của lỗ.
Đối với các chi tiết nhựa có đường kính lỗ lớn hơn và yêu cầu độ chính xác cao hơn, có thể sử dụng phương pháp doa để gia công thêm. Doa chính xác cho phép kiểm soát chi tiết hơn đường kính lỗ đồng thời cải thiện chất lượng bề mặt thành lỗ. Nếu lỗ được sử dụng cho ổ bi, trục hoặc chốt định vị, cần chú ý không chỉ đến đường kính lỗ mà còn đến độ tròn, độ chính xác vị trí và tình trạng trục lỗ. Cần tránh lực kẹp không đều trong quá trình gia công. Nếu không, ngay cả khi các thông số máy công cụ ổn định, vẫn có thể xảy ra sai lệch kích thước ở chi tiết thành phẩm.
Vát cạnh, loại bỏ bavia và xử lý bề mặt
Sau khi gia công các kích thước chính của một chi tiết nhựa, các cạnh thường cần được xử lý thêm. Vát cạnh và loại bỏ bavia không chỉ ảnh hưởng đến ngoại hình mà còn có thể giảm thiểu sự cản trở và trầy xước cạnh trong quá trình lắp ráp. Đối với các chi tiết có lỗ, rãnh, bậc thang hoặc cấu trúc thành mỏng, các bavia nhỏ dễ bị sót lại dọc theo các cạnh. Nếu không được loại bỏ kịp thời, chúng có thể ảnh hưởng đến việc lắp ráp chi tiết, hiệu suất làm kín và an toàn vận hành. Vát cạnh đúng cách có thể làm cho các cạnh mịn hơn, giảm sự tập trung ứng suất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt sau này. Trong quá trình loại bỏ bavia, lực cần được kiểm soát theo độ cứng của vật liệu và cấu trúc chi tiết để tránh thay đổi kích thước hoặc hư hỏng bề mặt do gia công quá mức.
Việc vát cạnh giúp các cạnh trở nên đồng đều hơn.
Gia công vát cạnh bằng máy CNC có thể loại bỏ các cạnh sắc nhọn và làm cho các lỗ, đường viền ngoài và vị trí bậc thang trở nên mượt mà hơn. Đối với các bộ phận cần lắp đặt vít, gioăng hoặc các bộ phận ghép nối khác, việc vát cạnh phù hợp có thể giúp việc lắp ráp dễ dàng hơn. Kích thước vát cạnh nên tuân theo bản vẽ kỹ thuật. Nếu không có yêu cầu đặc biệt, cũng không nên gia công tất cả các cạnh với độ vát quá lớn, vì việc loại bỏ quá nhiều vật liệu có thể ảnh hưởng đến kích thước bộ phận và mối quan hệ lắp ráp.
Việc loại bỏ bavia giúp cải thiện chất lượng gia công.
Gia công nhựa rất dễ tạo ra các gờ nhỏ, đặc biệt là ở các đầu mũi khoan, các cạnh thành mỏng và các khe hở phức tạp. Việc loại bỏ gờ có thể được thực hiện bằng các dụng cụ cầm tay, dụng cụ cắt chính xác hoặc các phương pháp gia công khác phù hợp với vật liệu. Đối với các chi tiết chính xác, lực sử dụng trong quá trình loại bỏ gờ phải được kiểm soát để tránh loại bỏ quá nhiều phần cạnh ban đầu nằm trong phạm vi dung sai. Đối với các loại nhựa trong suốt như PMMA, có yêu cầu cao về ngoại hình, việc tránh làm trầy xước trong quá trình gia công cũng rất cần thiết.
Xử lý bề mặt sau khi hoàn thiện
Một số chi tiết nhựa cần được đánh bóng, phun cát hoặc xử lý bề mặt khác sau khi gia công CNC. Cần lưu ý rằng quá trình xử lý sau gia công có thể làm thay đổi độ nhám bề mặt, và một số phương pháp xử lý cũng có thể ảnh hưởng đến kích thước. Do đó, các yêu cầu về bề mặt cuối cùng cần được xác định trong giai đoạn thiết kế. Chất lượng bề mặt của nhựa gia công CNC thường liên quan chặt chẽ đến tình trạng dụng cụ, nhiệt lượng cắt, thông số gia công và việc thoát phoi. Sử dụng tải trọng cắt nhẹ hơn trong quá trình hoàn thiện và giữ cho dụng cụ sắc bén có thể giúp giảm các vấn đề như gờ, kéo sợi và nóng chảy cục bộ.
Câu hỏi thường gặp
Các bộ phận bằng nhựa có luôn cần hoàn thiện bề mặt không?
Không nhất thiết. Nếu một chi tiết kết cấu thông thường đã đáp ứng các yêu cầu về kích thước và bề mặt sau khi gia công thô, thì không cần thêm các bước gia công quá mức. Đối với các chi tiết lắp ráp, các bộ phận làm kín, các bộ phận định vị chính xác hoặc các bộ phận có yêu cầu khắt khe về hình thức, việc hoàn thiện thường được thực hiện theo yêu cầu của bản vẽ.
Sự khác biệt giữa phay chính xác và phay thô là gì?
Gia công phay thô chủ yếu được sử dụng để nhanh chóng loại bỏ một lượng lớn vật liệu trong khi vẫn để lại một lượng dư thích hợp cho các bước gia công tiếp theo. Gia công phay chính xác tập trung vào việc kiểm soát kích thước cuối cùng và điều kiện bề mặt. Điều kiện cắt và mục đích gia công của hai quy trình này khác nhau, do đó không thể áp dụng hoàn toàn cùng một thông số cho cả hai.
Tại sao các bộ phận bằng nhựa dễ bị hằn vết dụng cụ trong quá trình gia công?
Mài mòn dụng cụ, rung động máy móc, thông số cắt không phù hợp, thoát phoi kém và cố định phôi không ổn định đều có thể gây ra các vết cắt rõ rệt. Nhựa tương đối nhạy cảm với nhiệt và áp suất. Khi dụng cụ không đủ sắc bén, hiện tượng kéo sợi và bavia cũng dễ xảy ra hơn.
Các bộ phận bằng nhựa có thể được đánh bóng không?
Có, nhưng cần phải xem xét vật liệu cụ thể. Một số loại nhựa như PMMA phù hợp với việc đánh bóng bề mặt chất lượng cao, trong khi POM, PTFE và các vật liệu khác yêu cầu các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau. Trước khi đánh bóng, cần xác nhận xem những thay đổi về kích thước và kết cấu bề mặt có thể chấp nhận được hay không.
Kết luận
Gia công CNC các sản phẩm nhựa đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ cấu trúc chi tiết, tính chất vật liệu, dung sai kích thước và yêu cầu bề mặt. Các mặt phẳng và đường viền ngoài thường có thể được gia công bằng phay chính xác, các chi tiết quay thích hợp cho tiện chính xác để kiểm soát đường kính ngoài và lỗ trong, và các lỗ chính xác có thể được gia công bằng khoan chính xác, doa hoặc khoét chính xác tùy theo đường kính lỗ và yêu cầu dung sai. Vát cạnh và loại bỏ bavia cũng cần được thực hiện cho các khu vực cạnh để làm cho các chi tiết phù hợp hơn cho việc lắp ráp và sử dụng. Các loại nhựa khác nhau cũng có đặc tính khác nhau trong quá trình gia công. POM có khả năng gia công tốt, PEEK là một loại nhựa kỹ thuật hiệu suất cao đòi hỏi sự chú ý nhiều hơn đến điều kiện dụng cụ và kiểm soát nhiệt độ trong quá trình gia công, PTFE tương đối mềm và dễ bị kéo lê dụng cụ và rách bề mặt, trong khi PMMA đòi hỏi sự chú ý đặc biệt đến chất lượng gia công của các bề mặt trong suốt. Các thông số gia công không nên chỉ được xác định bởi kích thước chi tiết mà còn phải được điều chỉnh theo đặc tính cắt của chính vật liệu.
Đối với các chi tiết nhựa yêu cầu độ chính xác kích thước cao, nên để lại một dung sai hợp lý giữa gia công thô và gia công tinh, đồng thời điều chỉnh lượng cắt cuối cùng theo kết quả gia công thực tế. Sau khi hoàn thiện, cần kiểm tra các kích thước quan trọng để xác nhận đường kính lỗ, mặt phẳng, chiều rộng rãnh, kích thước tổng thể và vị trí lắp ráp có đáp ứng yêu cầu bản vẽ hay không. Nếu chi tiết cũng có yêu cầu về ngoại hình, cần kiểm tra thêm các vết dụng cụ, gờ, hiện tượng bạc màu và chảy cục bộ. Các loại nhựa thường được gia công CNC hiện nay bao gồm POM, ABS, PMMA, PVC, PEEK, PC, HDPE, PTFE và các loại khác. Có thể lựa chọn vật liệu và phương pháp gia công phù hợp tùy theo ứng dụng của chi tiết. Đối với các chi tiết có cấu trúc phức tạp hoặc các đặc điểm gia công theo nhiều hướng, có thể lựa chọn gia công đa trục tùy theo cấu trúc thực tế để giảm thiểu sai số vị trí do kẹp nhiều lần.
