Tiện Swiss cho chi tiết vi mô: khi nào máy tiện đầu trượt là lựa chọn đúng
Máy tiện Swiss là máy tiêu chuẩn cho các chi tiết tiện nhỏ và thon dài. Nếu chi tiết của bạn tròn, dài hơn chiều rộng và cần giữ đường kính trong vài micron, rất có thể nó được làm trên máy này. Cẩm nang giải thích cách máy hoạt động, chi tiết nào phù hợp, nên kỳ vọng dung sai bao nhiêu và khi nào một quy trình khác là lựa chọn tốt hơn. Để có bức tranh rộng hơn về quy trình và dung sai, hãy bắt đầu với cẩm nang gia công vi mô cho bên mua.
Máy tiện đầu trượt hoạt động thế nào
Trên máy tiện CNC thông thường, phôi thanh được kẹp trong mâm cặp và dao cắt di chuyển dọc theo phôi. Dao càng xa mâm cặp, chi tiết càng biến dạng dưới lực cắt. Một chốt 1 mm nhô ra 10 mm hoạt động như một chiếc cần câu.
Máy tiện Swiss đảo ngược điều đó. Ụ trục chính kẹp phôi thanh và trượt nó tiến lùi qua một ống dẫn hướng, một ống lót chính xác cố định phía trước các dao. Dao đứng yên gần ống dẫn hướng. Tại mọi thời điểm, vết cắt chỉ cách chỗ đỡ một hai milimet, nên chi tiết hầu như không biến dạng dù dài đến đâu.
Thiết kế này xuất phát từ ngành đồng hồ Thụy Sĩ cuối thế kỷ 19, khi những con vít và bánh răng nhỏ xíu phải được làm hàng nghìn chiếc. Máy Swiss CNC hiện đại bổ sung thêm:
- Dao quay để khoan ngang, phay mặt phẳng, rãnh và đa giác khi chi tiết vẫn còn trong phôi thanh.
- Trục chính phụ nhận chi tiết khi cắt đứt và gia công mặt sau.
- Nhiều cụm dao để tiện, khoan và phay chồng lên nhau theo thời gian.
- Dung dịch làm mát áp suất cao để bẻ và xả phoi khỏi các lỗ nhỏ.
Kết quả là cứ vài giây đến vài phút lại có một chi tiết hoàn chỉnh rơi ra khỏi máy, thường không cần công đoạn thứ hai.
Chi tiết phù hợp với tiện Swiss
Chỉ báo tốt nhất là tỷ lệ chiều dài trên đường kính. Khi vượt khoảng 3:1, máy tiện thông thường bắt đầu phải vật lộn với biến dạng và máy Swiss trở thành lựa chọn tự nhiên.
| Nhóm chi tiết | Kích thước thông thường | Vì sao dùng Swiss |
|---|---|---|
| Tiếp điểm và chốt đầu nối | ⌀0.5 đến 3 mm, dài 5 đến 20 mm | Dài và mảnh, sản lượng rất lớn |
| Vít xương và nha khoa | ⌀1 đến 5 mm | Tiện ren xoáy ngay trên máy, đường kính chặt |
| Bánh răng nhỏ và trục đồng hồ | ⌀0.3 đến 2 mm | Đường kính rất nhỏ, bề mặt mịn |
| Ống cannula và đế kim | ⌀0.8 đến 4 mm | Lỗ dài, thành mỏng |
| Vỏ cảm biến | ⌀3 đến 12 mm | Tiện ngoài, phay chi tiết, một chu kỳ |
| Con trượt van và trục nhỏ | ⌀2 đến 10 mm | Nhiều đường kính với độ đảo chặt |
Dải kích thước là giá trị thông thường, không phải giới hạn máy.
Chi tiết không phù hợp với máy tiện Swiss: vỏ dạng khối, chi tiết có hốc lớn trên mặt phẳng, bất cứ thứ gì không xuất phát từ phôi tròn hoặc lục giác và chi tiết ngắn hơn chiều rộng. Những chi tiết đó nên dùng máy phay vi mô hoặc máy tiện thông thường.
Dung sai thông thường của công việc tiện Swiss
Vì vết cắt nằm cạnh chỗ đỡ, máy Swiss giữ đường kính và độ đồng tâm rất tốt. Giá trị sản xuất thông thường tại các xưởng gia công vi mô:
| Đặc tính | Năng lực thông thường |
|---|---|
| Đường kính | ±0.005 mm trên một số đường kính chọn lọc, ±0.01 mm chung |
| Lắp ghép trục | h5 đến h6 |
| Độ đảo giữa các đường kính, một chu kỳ | 0.005 đến 0.01 mm |
| Chiều dài | ±0.01 đến ±0.02 mm |
| Ren | 6g / 6H tiêu chuẩn, ren vi mô từ M0.6 |
| Độ nhám bề mặt | Ra 0.4 đến 1.6 μm |
Giá trị thông thường, không phải cam kết.
Với trục 4 mm, h5 nghĩa là đường kính có thể nằm giữa 4.000 và 3.995 mm, dải 5 μm theo ISO 286. Đó là việc thường lệ trên một máy Swiss vận hành tốt. Giới hạn thường không phải là máy mà là độ ổn định nhiệt trong một ca và phương pháp đo. Hãy hỏi xưởng họ đo các đường kính quan trọng thế nào và bao lâu một lần.
Phôi thanh: thứ mà không ai ghi lên bản vẽ
Ống dẫn hướng chỉ hoạt động nếu phôi thanh vừa khít. Điều đó kéo theo ba hệ quả mà bên mua nên biết.
Thường cần thanh mài. Thanh kéo nguội tiêu chuẩn có thể sai lệch vài phần trăm milimet, khiến phôi rung trong ống dẫn hướng. Các xưởng đặt thanh mài không tâm, thường đến h6 hoặc h7, giá mỗi kilogam cao hơn. Với đa số chi tiết vi mô, chi phí thêm trên mỗi chiếc là nhỏ, nhưng nó ảnh hưởng thời gian giao nếu mác vật liệu hiếm.
Phôi thừa bỏ đi. Phần cuối của mỗi thanh, thường 100 đến 300 mm, do collet giữ và không dùng được. Với chi tiết nhỏ, phần thừa đó có thể nặng hơn các chi tiết làm ra từ thanh. Với vật liệu đắt như titan hoặc hợp kim quý, nó thể hiện trong giá.
Chế độ không dùng ống dẫn hướng. Nhiều máy hiện đại có thể chạy không cần ống dẫn hướng cho chi tiết ngắn. Điều này cho phép dùng thanh kéo rẻ hơn và ít phôi thừa hơn, đổi lại mất một phần lợi thế với chi tiết thon dài. Nếu chi tiết của bạn ngắn, hãy hỏi xưởng có chạy theo cách đó không.
Thời gian gá đặt so với thời gian chu kỳ
Tiện Swiss có cấu trúc chi phí rất khác phay.
- Gá đặt nghĩa là lắp và chỉnh đến 20 dao trở lên, lập trình các nguyên công chồng nhau và chạy thử các chi tiết đầu tiên. Vài giờ đến cả ngày là bình thường.
- Thời gian chu kỳ ngắn. Chốt nhỏ có thể ra mỗi 20 đến 60 giây. Chi tiết phức tạp có phay mất vài phút.
Ví dụ giả định: một chốt cảm biến cần 3 giờ gá đặt và chu kỳ 90 giây. Ở 20 chiếc, gá đặt chiếm khoảng 85 phần trăm thời gian máy. Ở 5,000 chiếc, dưới 3 phần trăm. Cùng một chi tiết có thể trông đắt khi làm mẫu thử và rất rẻ khi sản xuất. Để so sánh công bằng, hãy yêu cầu các xưởng báo giá hai hoặc ba mức số lượng và nêu rõ sản lượng hằng năm của bạn.
Với mẫu thử, một số xưởng sẽ làm 10 đến 50 chiếc đầu trên máy tiện CNC có phay, hoặc trên máy phay vi mô, rồi chuyển sang tiện Swiss khi sản xuất. Điều đó ổn miễn là các chi tiết quan trọng được đo theo cùng một cách trên cả hai.
Công đoạn phụ trên chi tiết tiện Swiss
Nhiều chi tiết vi mô tiện Swiss rời máy đã hoàn chỉnh, nhưng một số vẫn cần công đoạn sau cắt. Biết đó là gì giúp bạn đánh giá thời gian giao và so sánh báo giá.
- Làm sạch ba via. Lỗ ngang là vấn đề kinh điển. Chỗ thoát của lỗ ngang ⌀0.3 mm vào lỗ ⌀1 mm gần như không thể với tới bằng dụng cụ. Các xưởng dùng làm sạch ba via điện hóa, dòng mài mòn hoặc nhiệt cho những vị trí này, hoặc lên kế hoạch thứ tự khoan để giảm ba via.
- Làm sạch. Máy tiện Swiss chạy với dầu cắt. Chi tiết được rửa, thường bằng siêu âm, trước khi kiểm tra và đóng gói. Chi tiết y tế có thể cần quy trình làm sạch đã được thẩm định.
- Nhiệt luyện. Thép không gỉ tôi được và thép dụng cụ được tôi cứng sau khi tiện. Chi tiết dài và mảnh có thể cong khi nhiệt luyện, nên độ thẳng có thể cần được kiểm tra hoặc nắn lại sau đó.
- Xử lý bề mặt. Thụ động hóa thép không gỉ, mạ niken hoặc vàng cho tiếp điểm đồng thau và anod hóa nhôm là phổ biến. Độ dày lớp mạ cộng vào đường kính, nên các đường kính chặt phải tính đến điều này.
- Mài hoặc đánh bóng mịn. Với đường kính chặt hơn khoảng ±0.002 mm hoặc bề mặt dưới Ra 0.2 μm, bước mài không tâm hoặc lapping có thể theo sau tiện.
| Công đoạn phụ | Lý do thông thường | Ảnh hưởng đến thời gian giao |
|---|---|---|
| Làm sạch ba via điện hóa hoặc nhiệt | Lỗ ngang, cạnh trong | Thêm vài ngày nếu thuê ngoài |
| Làm sạch siêu âm | Loại dầu và phoi | Nhỏ, thường làm tại xưởng |
| Nhiệt luyện | Độ cứng cho 420, 440C, thép dụng cụ | Thêm vài ngày, có thể cần nắn thẳng |
| Mạ hoặc thụ động hóa | Dẫn điện, chống ăn mòn | Thêm vài ngày đến một tuần nếu thuê ngoài |
| Mài không tâm | Đường kính vượt khả năng tiện | Thêm một bước quy trình |
Giá trị thông thường để tham khảo.
Khi nào máy tiện CNC hoặc máy phay vi mô là lựa chọn tốt hơn
Tiện Swiss không phải lúc nào cũng là đáp án. Hãy cân nhắc phương án khác khi:
- Chi tiết ngắn và bè. Tỷ lệ chiều dài trên đường kính dưới khoảng 2:1 chạy tốt trên máy tiện CNC chính xác có trục chính phụ, thường với phôi thanh rẻ hơn.
- Số lượng rất ít và sẽ vẫn ít. Mười chi tiết mỗi năm không đáng để gá đặt máy Swiss đầy đủ.
- Phần lớn chi tiết là phay. Một vỏ nhỏ với một lỗ tiện là chi tiết phay. Tài liệu tham khảo dung sai và vật liệu cho thấy các giới hạn thông thường được so sánh ra sao.
- Vật liệu không có dạng phôi thanh. Một số loại nhựa và hợp kim đặc biệt chỉ có dạng tấm hoặc thanh với kích thước không phù hợp với ống dẫn hướng.
Nên ghi gì trong RFQ tiện Swiss
Để nhận báo giá có thể so sánh từ các xưởng tiện Swiss, hãy kèm:
- Mô hình STEP và bản vẽ PDF, đánh dấu các đường kính và độ đảo quan trọng.
- Vật liệu và mác, và liệu thanh mài có chấp nhận được hay cần nhà cung cấp cụ thể.
- Thông số ren, gồm việc ren cán, ren xoáy hay ren cắt có chấp nhận được không.
- Yêu cầu về cạnh và ba via trên lỗ ngang, nơi khó làm sạch ba via nhất trên một chi tiết tiện.
- Số lượng ở hai hoặc ba mức cùng sản lượng hằng năm dự kiến.
- Phương pháp kiểm tra đường kính chặt nhất và có cần báo cáo mẫu đầu tiên không.
Micropartz là dịch vụ kết nối. Chúng tôi gửi RFQ của bạn đến tối đa 3 xưởng có máy tiện Swiss hoặc đầu trượt phù hợp với kích thước và vật liệu chi tiết, tại khu vực nhà cung cấp bạn chọn, và phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc. Chi tiết về các quy trình có trên trang gia công vi mô. Khi bản vẽ đã sẵn sàng, hãy gửi RFQ.
Câu hỏi thường gặp
Máy tiện Swiss khác máy tiện CNC thông thường ở điểm nào?
Trên máy tiện CNC thông thường, phôi thanh được kẹp trong mâm cặp cố định và dao di chuyển dọc theo phôi, nên chi tiết dài và mảnh bị uốn khỏi dao. Trên máy tiện Swiss, ụ trục chính trượt phôi qua ống dẫn hướng và dao cắt ngay cạnh chỗ đỡ đó, nên chi tiết thon dài giữ được độ thẳng.
Đường kính nhỏ nhất mà máy tiện Swiss có thể tiện là bao nhiêu?
Máy Swiss vi mô xử lý phôi thanh từ khoảng ⌀0.5 mm, và các chi tiết trên chi tiết có thể được tiện nhỏ hơn nhiều, xuống khoảng 0.1 mm trên một đoạn ngắn ở các xưởng chuyên sâu. Công việc sản xuất thông thường bắt đầu từ khoảng ⌀1 mm.
Máy tiện Swiss chỉ làm chi tiết tròn thôi sao?
Không. Máy hiện đại có dao quay và trục chính phụ, nên khoan lỗ ngang, phay mặt phẳng, rãnh và hình lục giác, đồng thời hoàn thiện mặt sau chi tiết trong một chu kỳ. Chi tiết vẫn phải xuất phát từ phôi thanh và chủ yếu là dạng tròn xoay.
Vì sao báo giá tiện Swiss thường hỏi sản lượng lớn?
Gá đặt và lập trình thường mất vài giờ đến cả ngày, và mỗi thanh phôi để lại một đoạn thừa. Với 10 chiếc, chi phí đó bị dàn mỏng. Với 10,000 chiếc, chu kỳ ngắn sẽ thắng thế.
Đối chiếu với
- Wikipedia: Screw machine (includes Swiss-style automatic lathes)
- ISO 286-2:2010, Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts
Các con số trong cẩm nang này là giá trị thông thường để tham khảo. Bản vẽ, chứng chỉ vật liệu và xưởng được kết nối sẽ quyết định giá trị thực.
Được kết nối với một xưởng gia công vi mô
Gửi bản vẽ một lần. Chúng tôi kết nối với tối đa 3 xưởng phù hợp với chi tiết và phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc. Miễn phí cho bên mua.
Gửi RFQ