Công nghệ ngày càng phát triển, nó thôi thúc con người tạo ra những cải tiến để phù hợp với những sự biến đổi đó, trong đó có tốc độ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu một cải tiến đáng kinh ngạc, không chỉ về tốc độ mà còn là về cách tiếp cận của người dùng trong giới CAD/CAM/CNC. Đó là công nghệ Dynamic Motion của Mastercam.
Nội dung
1. Sự hình thành của Công nghệ Dynamic Motion của Mastercam
Trước đây, những đường chạy dao trong chương trình CNC đều tập trung khai thác tối đa khoảng dịch dao ngang của con dao đó và không tận dụng hết chiều dài của dao trong 1 lần cắt, những đường chạy dao tuân theo một quy tắc đơn giản: là cắt hết phần vật liệu bằng cách thay đổi hướng theo biên dạng của chi tiết, thậm chí là cắt không khí làm cho đường chạy dao chưa được tối ưu.
Hạn chế của phương pháp này là:
- Lực cắt lớn, không đều, chỉ tập trung ở phần đầu dao
- Độ dày phoi không đồng nhất
- Không tối ưu đường chạy dao
- Quá nhiệt ở phần đầu dao, làm cho phôi cứng hơn lúc ban đầu…
Radial Chip Thinning (RCT): 1 đại lượng có liên quan đến step-over của dụng cụ cắt
- Khi step-over bằng 50% đường kính dao, độ dày phoi và lượng tiến dao trên mỗi răng bằng nhau, mỗi răng sẽ gắn phôi theo 1 góc vuông cho phép việc cắt được hiệu quả nhưng tốc độ (F) không được cải thiện
- Khi step-over < 50% đường kính dao, phoi được tạo ra mỏng hơn nhiều so với bước tiến được lập trình trên mỗi răng, điều này sẽ làm giảm hiệu suất sản xuất
Vậy để độ dày phoi và lượng tiến dao trên mỗi răng bằng nhau ta phải tăng F lên để bảo toàn được tốc độ bóc tách vật liệu. Cách làm này cho phép ta tận dụng được chiều sâu cắt tối đa, lực cắt được phân bố đồng đều, dẫn đến hiệu suất sẽ được cải thiện.
Tóm lại, RCT dựa trên nguyên tắc step-over nhỏ + chiều sâu cắt lớn, chúng giúp tận dụng tối đa chiều sâu dao cắt, lực phân bố đều, tuổi thọ dao tăng, tăng được tốc độ cắt, lực cắt nhỏ…
Nhưng, RCT vẫn chưa đủ, vẫn còn vấn đề với phương thức này:
- Mới chỉ dựa vào lý thuyết cắt những cạnh thẳng, không tính toán được độ dày của phoi khi phay dạng pocket và profile
- Có thể dự đoán được đường chạy dao thế nào
- Dao vẫn bị quá tải khi chuyển hướng đột ngột…
Mastercam đã nghiên cứu những vấn đề này và cho ra đời một phương pháp giúp nâng cao hiệu suất gia công, giảm thời gian sản xuất…Đó là công nghệ Dynamic Motion của Mastercam.
2. Dynamic Motion của Mastercam là gì?
Mastercam đã tích hợp công nghệ Dynamic Motion lần đầu tiên vào phiên bản X4 của hãng (2009), được áp dụng cho lệnh 2D pocket, đây là tiền đề để hãng không ngừng nâng cấp vào các đường chạy dao sau này.
Đường chạy dao trong Dynamic Motion của Mastercam áp dụng nguyên lý RCT,thêm vào đó, nó không chỉ dựa vào giới hạn cần loại bỏ vật liệu mà còn xem xét tình trạng thay đổi của vật liệu, điều khiển chuyển động của đường chạy dao sao cho tốc độ cắt luôn ổn định và nhất quán, duy trì độ dày của phoi không thay đổi trong suốt quá trình gia công.
Một số quy tắc chi phối trong Dynamic Motion của Mastercam bao gồm:
- Step-over nhỏ tối thiểu để tránh tích tụ nhiệt và quá tải lực cắt
- Tận dụng tối đa chiều dài của dao để cắt vật liệu nhiều nhất có thể
- Chuyển động mượt mà, không đổi hướng đột ngột để tránh gây hại cho dao và máy móc
- Tốc độ trục chính cao ( nếu có thể)
- Liên tục cắt vật liệu để tránh cắt không khí ( chạy không)
- Điều chỉnh chuyển động để giữ cho step-over không đổi
- Tính toán góc vào dao để đạt độ an toàn
- “nhận biết” được bất kì hình dạng nào của chi tiết để điều chỉnh chuyển động, lượng phoi được cắt đi là đồng đều
- Khoảng nhấc dao nhỏ (Micro-lifts) vừa đủ để dao không chạm vào mặt đáy của phôi, tránh tích tụ nhiệt
3. Ưu điểm của phương pháp Dynamic Motion của Mastercam
Nếu như những đường chạy dao truyền thống là chạy theo cách: độ sâu cắt nhỏ + khoản dịch dao ngang (step over) lớn thì Dynamic lại chạy theo kiểu độ sâu cắt lớn + step over nhỏ,cộng với thuật toán di chuyển đặc biệt, cách chạy này có những ưu điểm lớn như sau:
- Cắt những vật liệu cứng tốt hơn
Đường dao Dynamic tạo ra 1 độ dày phoi nhất định, nhờ đó nhiệt và tải trọng được phân bố đều, sự cứng bề mặt vật liệu được loại bỏ và dao sẽ không bị quá tải.
- Khai thác công suất tối đa cho mọi loại máy
Những đường chạy dao Dynamic giúp tối ưu hiệu suất của bất kì máy nào, tận dụng tối đa công suất trục chính mà không nhất thiết bạn phải đầu tư máy tốc độ cao.
- Giảm thời gian gia công
Đường chạy dao Dynamic cho phép bạn cắt được nhiều phoi hơn mà ít tốn thời gian hơn bằng cách điều chỉnh lượng ăn dao ngang nhỏ lại và chiều sâu cắt lớn hơn, nó cũng giảm thời gian dao chạy không tải mà chỉ tập trung vào quá trình cắt gọt.
Chiều dài lưỡi cắt được dùng tối đa nên việc mòn dao, thời gian thay dao mới được giảm đáng kể.
Phoi được tạo ra nhẹ và dài, nhất quán, đồng đều, không bị vỡ vụ nên việc vệ sinh máy cũng nhanh hơn.
- Giảm sự hao mòn của máy
Đường chạy Dynamic tạo ra tải trọng nhất quán, do đó máy ít bị rung động.
Đường chạy dao không bị chuyển hướng hoặc giảm tốc độ đột ngột, vì thế các bộ phận của máy như vitme, ổ bi… ít bị hư hại hơn.
- Kéo dài tuổi thọ của dao
Với phương pháp truyền thống, bạn chỉ sử dụng một phần ngắn chiều dài của dao để cắt dẫn đến dao chỉ mòn ở phần cắt đó và nếu không để ý có thể làm gãy nguyên con dao trong khi phần trên chưa được sử dụng.
Phương pháp Dynamic sử dụng chiều dài dao nhiều nhất có thể (tùy theo chi tiết), cả chiều dài đều tham gia quá trình cắt nên dao sẽ mòn đều hơn, không bị gãy đột ngột.
4. Các lệnh Dynamic Motion của Mastercam
Đối với nguyên công Phay trong Mastercam, hãng đã áp dụng công nghệ Dynamic Motion của Mastercam vào 5 đường chạy dao sau :
- Face: phay khỏa mặt
- Dynamic mill: phay các dạng pocket kín, hở…
- Dynamic contour: phay đường dẫn kín, hở…
- Peel mill: phay dựa trên 2 đường dẫn hoặc dọc theo 1 đường dẫn
- Dynamic Optirough trong 3D: Dùng để phá thô
Đối với nguyên công Tiện, Mastercam có đường chạy dao Dynamic Rough.
5. High Speed Machining(HSM)
Khi công nghệ Dynamic Motion của Mastercam được áp dụng trên các máy có tốc độ cao (tốc độ trục chính và tốc độ bàn máy lớn) sẽ làm tăng đáng kể hiệu suất gia công, giảm tối đa thời gian gia công, áp dụng cho nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, ô tô, y tế…
6. Hạn chế của Dynamic Motion của Mastercam?
Công nghệ Dynamic Motion của Mastercam ra đời để hỗ trợ cho việc sản xuất được tối ưu hơn, nó tốt hơn những kiểu chạy truyền thống nhưng vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn được.
- Những chi tiết có độ dày mỏng (khoảng 0.5-2mm) thì nó chưa phát huy lợi thế được vì chưa tận dụng hết chiều dài lưỡi cắt
- Chương trình NC rất dài, dài hơn rất nhiều sao với chương trình của đường chạy dao truyền thống nên khó áp dụng cho các máy đời cũ có dung lượng bộ nhớ ít.
- Phụ thuộc vào chất lượng dao.
Công nghệ ngày càng phát triển, nhu cầu của khách hàng càng khắt khe hơn, những chiếc máy tốt hơn, những con dao tốt hơn sẽ được tạo ra giúp tận dụng tối đa lợi ích mà công nghệ Dynamic Motion đem lại – đây là cách đáng tin cậy nhất, mạnh mẽ hơn bất kì chiến lược gia công nào trong lịch sử của Mastercam.
