Gia công cơ khí là gì? 6 điều không thể bỏ qua

Gia công cơ khí là gì? 6 điều không thể bỏ qua

Cụm từ “gia công cơ khí” được nhắc đến rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp và đời sống hiện nay. Vậy gia công cơ khí là gì, gia công cơ khí là bao gồm những gì và được thực hiện như thế nào? Hãy cùng tham khảo ngay tại đây.

1. Gia công cơ khí là gì? Sản phẩm của gia công cơ khí

Gia công cơ khí là việc sử dụng các loại máy móc, công nghệ và các nguyên lý vật lý để làm ra các thành phẩm từ khối/ tấm vật liệu ban đầu. Nhờ vào sự phát triển vượt bậc của công nghệ, gia công cơ khí ngày càng đạt độ chính cao và tiết kiệm thời gian.

Gia công cơ khí đem lại nhiều ứng dụng trong đời sống nên rất được chú trọng đầu tư phát triển. Các nguyên vật liệu như sắt, thép, inox,… qua quá trình gia công cơ khí sẽ trở thành các vật dụng, đồ trang trí, chi tiết máy… có ích cho đời sống và sản xuất.

2. Có những loại gia công cơ khí nào?

Sau khi trả lời câu hỏi “Gia công cơ khí là gì?”, một trong những băn khoăn tiếp theo của nhiều khách hàng chính là “Có những loại gia công cơ khí gì?”. HIện nay, có nhiều cách để phân loại gia công cơ khí. Tuy nhiên, phổ biến nhất là cách phân chia thành gia công cơ khí không phôi và gia công cơ khí phôi.

2.1. Gia công cơ khí không phôi

Gia công cơ khí không phôi còn có cách gọi khác là gia công cơ khí đột dập, gia công cơ nóng hay gia công áp lực. Đây là quá trình gia công kim loại mà khối kim loại vẫn giữ nguyên không phải tách ra khỏi máy. Các thao tác gia công gồm có: đúc, rèn, kéo, ép, dập nóng, dập nguội, cán, hàn,…

Gia công cơ khí không phôi bằng phương pháp dập nóng

Gia công không phôi thường được áp dụng cho các sản phẩm không yêu cầu độ chính xác và tinh xảo cao. Sản phẩm tạo ra được gọi là khởi phẩm với độ tinh xảo thấp. Để tăng thêm tính chính xác và nhẵn mịn, khởi phẩm sẽ được người thợ áp dụng thêm các phương pháp gia công khác như cắt laser, bào, khoan, chuốt,…

2.2. Gia công cơ khí phôi

Đây là phương pháp gia công với sự hỗ trợ của máy móc và trong quá trình gia công sẽ có một lượng kim loại thải ra. Người thợ có thể áp dụng những cách gia công phôi như tiện, mài, khoét, bào, phay,…

Thực hiện gia công cơ khí có phôi bằng máy phay

Gia công cơ khí phôi thường được áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu hình dáng, kích thước, độ nhẵn và độ chính xác cao. Từ phôi có sẵn, người thợ sẽ áp dụng các phương pháp gia công cơ để tạo nên một sản phẩm theo đúng bản thiết kế.

3. Những phương pháp gia công cơ khí hiện nay

Hiện nay, rất nhiều phương pháp gia công cơ khí đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày một tăng lên của các doanh nghiệp. Nhìn chung, các phương pháp gia công này sẽ được chia thành 2 loại chính: Gia công cơ khí truyền thống và gia công cơ khí chính xác (gia công máy CNC).

3.1. Gia công cơ khí truyền thống

Gia công cơ khí truyền thống là phương pháp gia công kim loại mà người thợ sử dụng những dụng cụ có độ cứng cao hơn phôi kết hợp cùng các chuyển động để tạo hình sản phẩm. Gia công cơ khí truyền thống bao gồm những phương pháp như: tiện, bào, phay, khoan, mài, khoét, doa,…

Áp dụng cách thức “lấy cứng cắt mềm” giúp gia công cơ khí truyền thống đáp ứng được việc gia công đa số các loại vật liệu hiện có trên thị trường. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là đối với các loại vật liệu mới ra đời, có độ cứng cao hơn thì nó khó có khả năng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo chất lượng.

3.2. Gia công chính xác, gia công máy CNC

Gia công cơ khí chính xác (gia công máy CNC) là phương pháp gia công cơ khí sử dụng hệ thống máy móc hiện đại để tạo ra sản phẩm đúng y như khuôn mẫu hoặc bản vẽ có trước.

Vì sử dụng hệ thống máy tính tính toán vô cùng chính xác nên các chi tiết của sản phẩm có độ tinh xảo cực cao. Phương pháp này có thể áp dụng đối với mọi chất liệu và mọi chi tiết cơ khí, giúp làm tăng tính linh hoạt và tính tự động hoá trong hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp.

Bên cạnh các ưu điểm trên, phương pháp gia công máy CNC cũng có những nhược điểm nhất định. Do sử dụng nhiều máy móc được nhập khẩu từ nước ngoài nên đôi khi, thợ gia công cơ khí sẽ gặp khó khăn trong việc đọc hiểu ngôn ngữ được lập trình sẵn của máy. Thợ sử dụng máy CNC cũng phải có trình độ và hiểu biết nhất định về các công đoạn phức tạp và quy trình xử lý của máy.

Các loại máy CNC phổ biến được sử dụng trong gia công cơ khí chính xác bao gồm:

Máy CNC Router phù hợp với việc gia công vật liệu có độ cứng thấp

Máy CNC Router là một trong những loại máy phổ biến nhất. Nó thường được sử dụng trong ngành gia công đồ gỗ, nhựa, kim loại mềm và vật liệu tổng hợp. Đối với các loại vật liệu cứng như thép, hợp kim thì khả năng làm việc của Router không hiệu quả bằng máy phay CNC.

Máy cắt plasma CNC tạo ra những đường cắt ngọt và sạch

Máy cắt Plasma CNC được sử dụng để cắt các vật liệu dẫn điện bằng một tia plasma. Loại máy này cho ra các đường cắt ngọt và sạch hơn so với các dụng cụ cắt kim loại truyền thống.

Máy khắc laser tạo hoạ tiết trên bề mặt sản phẩm

Tương tự như máy cắt plasma CNC, máy khắc laser CNC sử dụng các chùm tia laser để cắt phôi. Bên cạnh việc cắt xuyên qua vật liệu không quá dày, máy khắc laser còn được sử dụng để khắc các hoạ tiết lên cả chất liệu nhựa, gỗ,…

Máy CNC 6 trục được sử dụng để gia công các chi tiết phức tạp

Máy CNC nhiều trục có khả năng hoàn thiện bề mặt thành phẩm và thực hiện các chi tiết gia công phức tạp với độ chính xác cao hơn. Máy sử dụng chuyển động quay và tịnh tiến cùng lúc của nhiều trục để gia công phôi.

Sản phẩm tạo nên từ công nghệ in 3D CNC hiện đại

Máy in 3D CNC được sử dụng như một phương pháp gia công phụ trợ trong quá trình tạo ra các chi tiết. Thay vì lấy các mảnh vật liệu ra khỏi phôi cho đến khi đạt được hình dạng đúng yêu cầu, in 3D CNC sử dụng phương pháp thêm dần các lớp để tạo ra sản phẩm.

4. Những loại vật liệu gia công cơ khí

Để tạo ra một sản phẩm gia công chất lượng, bên cạnh việc sử dụng các công nghệ hiện đại, lựa chọn loại vật liệu gia công cơ khí phù hợp cũng là một công việc vô cùng quan trọng. Hiện nay các vật liệu gia công cơ khí được chia thành hai nhóm chính là vật liệu kim loại và phi kim loại.

4.1. Nhóm vật liệu gia công cơ khí kim loại

Đầu tiên khi nhắc đến những vật liệu, chúng ta phải kể đến nhóm gia công cơ khí kim loại và gia công cơ khí hợp kim. Các loại vật liệu này bao gồm:

Sắt: có ưu điểm là khả năng chịu lực tốt, độ cứng cao, độ dẻo cao và giá thành khá thấp. Vì vậy, việc gia công sắt hiện nay chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên thế giới. Gia công cơ khí sắt thường được ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng, sản xuất ô tô, đóng tàu,…

Vật liệu sắt được sử dụng rất nhiều trong gia công cơ khí

Đồng: là kim loại có tính dẻo với khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tốt và đặc biệt rất dễ uốn nắn, kéo sợi, dát mỏng… Gia công kim loại đồng được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực sản xuất điện, xây dựng, đóng tàu và sản xuất các đồ dùng nội thất hay trang trí.

Gang: bên cạnh nguyên tố sắt, cacbon với hàm lượng lớn hơn 2,14% cũng là một thành phần chính tạo nên gang. Mặc dù sở hữu những ưu điểm vượt trội như: độ chảy loãng cao, tính đúc tốt, ít co ngót, chịu mài mòn… gang lại có những nhược điểm như giòn và không chịu được lực. Gia công cơ khí gang được thực hiện để cho ra các chi tiết máy đòi hỏi tính phức tạp như bánh răng, bánh đai, trục cán,…

Nhôm: có khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, bền, cứng và dai nên dễ dàng kéo sợi hoặc dát mỏng. Gia công cơ khí nhôm được ứng dụng trong việc sản xuất vỏ máy bay, các đồ dùng trong gia đình (nồi, chảo,…) và đồ nội thất (tủ, các loại cửa, thang,…).

Thép: có thành phần chính gồm sắt và cacbon (hàm lượng nhỏ hơn 2,14%) cùng một số chất khác. Hiện nay trên thị trường có hai loại thép chính là thép hợp kim và thép cacbon. Nhu cầu gia công thép đang ngày một tăng, nhất là trong các lĩnh vực xây dựng, đóng tàu, chế tạo ô tô,…

Vật liệu thép được ứng dụng nhiều trong gia công cơ khí

Inox: hay còn gọi là thép không gỉ. Nó có ưu điểm là bền, chịu được tác động từ môi trường, không gỉ, dễ gia công,… Gia công cơ khí inox được ứng dụng trong việc sản xuất máy móc công nghiệp, đồ dùng trong gia đình, đồ nội thất và cả các thiết bị, dụng cụ y tế.

4.2. Nhóm vật liệu gia công cơ khí phi kim loại

Để đáp ứng đa dạng mục đích sử dụng của khách hàng, các sản phẩm gia công cơ khí không chỉ được tạo ra từ vật liệu kim loại mà còn từ cả những vật liệu phi kim loại. Hiện nay những vật liệu gia công cơ khí phi kim loại được sử dụng nhiều nhất bao gồm:

Bồn chứa hóa chất được làm từ chất liệu composite

• Chất dẻo: có khả năng cách điện, cách âm tốt và đặc biệt dễ gia công. Gia công chất dẻo được ứng dụng trong sản xuất bao bì sản phẩm, các chi tiết máy, dụng cụ gia đình, vỏ ống dây điện,…
• Cao su: là chất có tính đàn hồi cao, không thấm nước, cách điện tốt. Vật liệu này được sử dụng rộng rãi để sản xuất lốp xe, các ống dẫn hơi, dẫn khí,…
• Composite: có hai loại được sử dụng phổ biến trong cơ khí là composite cốt hạt và composite cốt sợi. Vật liệu này được gia công để chế tạo vỏ xe ô tô, các chi tiết máy, tàu biển, tấm lót sàn, máy bay,…
• Nhựa HDPE: là vật liệu có tính linh hoạt cao, được gia công và chế tác dễ dàng. Gia công nhựa HDPE được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như làm các đồ dùng gia đình, làm ống nước, sản xuất đồ chơi, sản xuất thùng và bể chứa hóa chất công nghiệp,…
• Gỗ: có tính hút ẩm tốt, nhẹ,chắc, dễ gia công nhưng lại hay bị mục, mối mọt và có nhiều lỗi khuyết tật. Vật liệu gỗ chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất đồ tiêu dùng, xây dựng, chế tạo máy, giao thông…

5. Quy trình 12 bước trong gia công cơ khí

Để có được một chi tiết được hoàn thiện và hạn chế tối đa sai hỏng, kỹ sư cần phải trải qua một quy trình gia công cơ khí với đầy đủ 12 bước như sau:

• Bước 1: Tiến hành tạo bản vẽ thiết kế cơ khí. Từ yêu cầu của khách hàng, các kỹ sư cơ khí nghiên cứu kỹ lưỡng và tạo ra một bản vẽ thiết kế cơ khí chi tiết.
• Bước 2: Xác định hình thức sản xuất. Kỹ sư cần xác định xem sẽ sản xuất theo dạng nào trong 3 dạng sản xuất sau: sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt hay sản xuất hàng khối.
• Bước 3: Lựa chọn phôi, các phương pháp chế tạo phôi. Việc lựa chọn phôi sẽ liên quan đến các yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế của sản phẩm. Sau khi lựa chọn phôi hợp lý, kỹ sư cần tính toán các phương pháp chế tạo phù hợp với loại phôi đã chọn.
• Bước 4: Xác định thứ tự các nguyên công, các bước, phương pháp chế tạo. Bước làm này sẽ giúp cho quá trình gia công diễn ra một cách hoàn chỉnh, đảm bảo về chất lượng và tiến độ.
• Bước 5: Chọn lựa thiết bị sử dụng cho nguyên công. Việc này sẽ có những ảnh hưởng to lớn tới chất lượng, năng xuất và giá thành trước khi người thợ tiến tới các bước gia công cơ khí cụ thể.
• Bước 6: Xác định lượng dư thừa với nguyên công. Các kỹ sư sẽ lập ra nhiều phương án gia công và tiến hành so sánh để tìm ra phương pháp có hiệu quả nhất và hợp lý nhất.
• Bước 7: Chọn lựa dụng cụ thực hiện gia công, đo đạc. Để đạt hiệu quả gia công cao nhất, các kỹ sư cần chọn ra được những dụng cụ cần thiết trong quá trình gia công.
• Bước 8: Xác định chế độ, các bước gia công cơ khí. Ở bước này người kỹ sư sẽ lựa chọn chế độ gia công sao cho phù hợp với nguyên liệu cũng như xác định các bước gia công cần thực hiện.
• Bước 9: Chọn đồ gá, thiết kế đồ gá cho các nguyên công. Kỹ sư tiến hành lựa chọn đồ gá hoặc thiết kế chi tiết đồ gá sao cho phù hợp với những nguyên liệu cần sử dụng.
• Bước 10: Xác định bậc thợ cho các nguyên công.
• Bước 11: Thực thi gia công trên máy công cụ.
• Bước 12: Kiểm tra chất lượng của gia công cơ khí. Bước cuối cùng này có tác dụng kiểm định lại xem sản phẩm gia công có đạt chất lượng hay không.

6. Đánh giá chất lượng của gia công cơ khí

Ngay cả khi sản phẩm cuối cùng đã được tạo ra thì quá trình gia công vẫn chưa dừng lại. Kỹ sư vẫn phải tiếp tục đánh giá chất lượng của thành phẩm trên nhiều khía cạnh để đảm bảo thứ đến được tay khách hàng là một sản phẩm thực sự hoàn thiện.

Đánh giá chất lượng là hoạt động vô cùng quan trọng trong gia công cơ khí

Dưới đây là 3 tiêu chí chính để đánh giá chất lượng gia công cơ khí:

• Độ chính xác của sản phẩm gia công: Các sản phẩm gia công cơ khí đều được phép có sai số nhất định. Sai số càng nhỏ chứng tỏ sản phẩm càng có độ chính xác cao.
• Độ thẩm mỹ của thành phẩm: Đối với các sản phẩm tiêu dùng, độ thẩm mỹ là một trong những tiêu chí vô cùng quan trọng. Thành phẩm có độ thẩm mỹ, chất lượng hoàn thiện càng tốt thì càng được người tiêu dùng đánh giá cao.
• Chất lượng bề mặt gia công: Thông qua 2 yếu tố là tính chất cơ lý của lớp kim loại và độ nhám bề mặt, ta có thể đánh giá chất lượng bề mặt gia công. Yếu tố này gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Tuỳ thuộc vào từng sản phẩm mà lại cần độ nhám phù hợp.

Bài viết trên đã cung cấp các thông tin về hầu hết các vấn đề liên quan đến gia công cơ khí là gì. Hy vọng thông qua những thông tin chúng tôi vừa cung cấp, khách hàng và các doanh nghiệp sẽ trang bị thêm được nhiều kiến thức bổ ích về lĩnh vực gia công cơ khí.