Gia công cơ khí là gì? Phân loại và ứng dụng hiện nay
Trong chuỗi quy trình sản xuất cơ khí, gia công cơ khí đóng vai trò cốt lõi, giúp định hình và tạo ra các chi tiết máy móc, thiết bị chính xác theo bản vẽ kỹ thuật. Đây là công đoạn không thể thiếu trong quá trình hoàn thiện sản phẩm cơ khí. Vậy cụ thể gia công cơ khí là gì và hiện nay có những phương pháp gia công nào phổ biến? Hãy cùng PLB Việt Nam khám phá qua bài viết dưới đây.
Gia công cơ khí là gì?
Gia công cơ khí là quá trình sử dụng các thiết bị chuyên dụng kết hợp với nguyên lý vật lý để chế tạo ra những chi tiết, linh kiện đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật cao. Phôi liệu như đúc, cán, hàn hay rèn sẽ được đưa vào máy gia công (như tiện, phay, bào, mài, khoan, cắt laser…) để xử lý và tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh về hình dạng, kích thước cũng như độ nhẵn bề mặt.
Phân loại gia công cơ khí
Việc phân loại công nghệ gia công cơ khí hiện nay có thể dựa trên nhiều yếu tố, trong đó phổ biến nhất là phân loại theo vật liệu bị loại bỏ (phoi) và theo độ chính xác trong quá trình gia công.
Phân loại theo phoi
Gia công không phoi
Đây là nhóm công nghệ không tạo ra phoi trong quá trình chế tạo. Thay vào đó, vật liệu được biến dạng thông qua nhiệt hoặc lực nén. Các phương pháp tiêu biểu bao gồm: đúc, ép, dập nóng, kéo, rèn, hàn…
Công nghệ này thường áp dụng cho những chi tiết có hình dạng cơ bản và không đòi hỏi độ chính xác cao. Sau khi gia công, sản phẩm cần qua các bước xử lý tiếp theo để đạt được kích thước và chất lượng mong muốn.
Ví dụ tiêu biểu: Gia công đột dập, gia công áp lực.
Gia công có phoi
Còn gọi là gia công cắt gọt, phương pháp này dựa trên nguyên lý loại bỏ vật liệu dư thừa để tạo hình và hoàn thiện bề mặt sản phẩm. Các thiết bị như máy tiện, máy phay, máy bào, máy mài… được sử dụng để thực hiện thao tác chính xác cao.
Đây là lựa chọn tối ưu cho những chi tiết yêu cầu độ chính xác tuyệt đối và chất lượng bề mặt tốt.
Phân loại theo độ chính xác
Gia công thô
Mục tiêu của gia công thô là loại bỏ nhanh chóng một lượng lớn vật liệu để tạo hình ban đầu cho sản phẩm. Các thao tác như phay, tiện hoặc đục được thực hiện với tốc độ thấp và chiều sâu cắt lớn. Gia công thô thường được áp dụng trong giai đoạn đầu của quá trình chế tạo.
Trong môi trường sản xuất hiện đại, các xưởng thường sử dụng máy CNC để thực hiện công đoạn này, giúp tăng độ chính xác và ổn định.
Gia công tinh
Giai đoạn này giúp hoàn thiện chi tiết bằng cách loại bỏ lớp vật liệu mỏng còn lại, nhằm đạt độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Gia công tinh yêu cầu thao tác chính xác với tốc độ cao và chiều sâu cắt nhỏ.
Thành phẩm sau gia công tinh thường phải đạt chuẩn về độ bóng, dung sai và độ chính xác hình học.
Gia công siêu tinh
Đây là công nghệ cao dùng để chế tạo những sản phẩm yêu cầu độ chính xác tuyệt đối và bề mặt siêu mịn. Các công cụ như dao kim cương đơn tinh thể (SCD) được sử dụng để cắt, đánh bóng hoặc mài mòn vật liệu có độ phức tạp cao.
Gia công siêu tinh thường được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như hàng không vũ trụ, y học, công nghệ quang học hay sản xuất thiết bị khoa học.
Các phương pháp gia công cơ khí phổ biến
Hiện nay, các phương pháp gia công cơ khí được chia thành hai nhóm chính: gia công cơ khí truyền thống và gia công cơ khí hiện đại (tiên tiến). Mỗi nhóm có những đặc điểm riêng, phù hợp với từng loại sản phẩm và yêu cầu kỹ thuật cụ thể.
Theo phương pháp truyền thống
Đây là hình thức gia công sử dụng các máy móc cơ bản và công cụ cơ học để tạo hình, gia công kim loại. Những kỹ thuật phổ biến bao gồm:
- Tiện: Là quá trình cắt gọt vật liệu để tạo ra các chi tiết có mặt tròn xoay như trục, vòng bi, ốc vít, bu lông, van… Máy tiện hoạt động xoay tròn phôi quanh trục chính và dùng dao để cắt tạo hình.
- Phay: Sử dụng dao phay để cắt và tạo ra các mặt phẳng hoặc bề mặt có biên dạng phức tạp. Phương pháp này thường dùng trong chế tạo bộ phận máy, bệ đỡ, chi tiết vỏ thiết bị,…
- Khoan: Dùng mũi khoan để tạo lỗ trên bề mặt vật liệu kim loại. Kỹ thuật này thường áp dụng khi cần tạo lỗ ren, lỗ dẫn cho các linh kiện như bu lông, ốc, van…
- Mài: Sử dụng đá mài có tốc độ quay cao để làm nhẵn bề mặt hoặc điều chỉnh kích thước chi tiết chính xác. Được ứng dụng nhiều trong chế tạo khuôn, đồ gá và các chi tiết đòi hỏi độ bóng cao.
- Hàn: Là quá trình kết nối hai hay nhiều chi tiết kim loại lại với nhau bằng cách nung chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc. Hàn được sử dụng trong việc chế tạo, sửa chữa và lắp ráp kết cấu kim loại.
- Ép: Là kỹ thuật tạo hình kim loại thông qua lực ép, dùng để định hình các chi tiết theo khuôn mẫu hoặc thiết kế cụ thể.
- Gia công thủ công: Thực hiện bằng tay với các dụng cụ như dũa, cưa, dao… phù hợp với công việc sửa chữa nhỏ, chế tác tinh xảo hoặc các công đoạn hoàn thiện.
Theo phương pháp tiên tiến
Với sự phát triển của công nghệ, nhiều phương pháp gia công hiện đại ra đời. Các kỹ thuật phổ biến bao gồm:
- CNC (Computer Numerical Control): Là hình thức gia công tự động thông qua máy móc điều khiển bằng lập trình. Các tập tin thiết kế CAD/CAM được sử dụng để máy tạo hình chi tiết theo thông số kỹ thuật chính xác gần như tuyệt đối.
- EDM (Electrical Discharge Machining): Còn gọi là gia công bằng tia lửa điện. Phương pháp này dùng dòng điện cao áp để ăn mòn vật liệu, đặc biệt hiệu quả khi gia công chi tiết có hình dạng phức tạp hoặc vật liệu khó gia công bằng cơ học.
- Laser cutting: Sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để cắt vật liệu. Nhờ đặc tính chính xác và khả năng làm việc với kim loại mỏng, phương pháp này giúp tạo ra các chi tiết tinh xảo mà không làm biến dạng vật liệu.
- In 3D kim loại (Metal 3D Printing): Là phương pháp tạo mẫu trực tiếp từ thiết kế số hóa bằng cách đắp từng lớp vật liệu lên nhau. In 3D kim loại cho phép sản xuất các chi tiết có hình dạng đặc biệt, phức tạp mà các kỹ thuật truyền thống khó thực hiện.
- Gia công bằng khí nén: Dùng áp suất không khí để cắt hoặc định hình vật liệu kim loại, đặc biệt hữu ích khi xử lý kim loại mềm như đồng hoặc nhôm mà không gây biến dạng.
- Gia công bằng sóng siêu âm: Ứng dụng sóng siêu âm để làm rung dao cắt hoặc dung dịch, từ đó giúp gia công chính xác các chi tiết nhỏ, tinh vi, phù hợp với các ngành yêu cầu độ chính xác cao như y tế, hàng không, điện tử.
Ứng dụng của gia công cơ khí hiện nay
Gia công cơ khí ngày nay giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống, nhờ khả năng tạo ra các chi tiết chính xác, bền bỉ và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cao.Ứng dụng nổi bật có thể kể tới gồm:
- Chế tạo linh kiện, khung sườn, động cơ cho ô tô, xe máy
- Sản xuất chi tiết điện tử, vỏ thiết bị, linh kiện chính xác cao
- Gia công dụng cụ y tế, khớp nhân tạo, implant, thiết bị phẫu thuật
- Chế tạo linh kiện hàng không, máy bay, vệ tinh, tên lửa
- Sản xuất tuabin gió, thiết bị nhà máy điện, hệ thống cơ điện
- Gia công khuôn mẫu, chi tiết máy, robot công nghiệp
- Làm máy móc nông nghiệp: máy cày, máy gặt, thiết bị tưới tiêu
- Gia công kết cấu thép, giàn giáo, cổng cửa tự động trong xây dựng
- Sản xuất đồ gia dụng, nội thất kim loại, thiết bị thể thao
- Hỗ trợ nghiên cứu – giáo dục: mô hình kỹ thuật, thiết bị đào tạo
Gia công cơ khí là gì? Gia công cơ khí là một trong những trụ cột quan trọng giúp ngành chế tạo cơ khí phát triển. Tùy vào yêu cầu về độ chính xác và chất lượng của sản phẩm, kỹ sư có thể lựa chọn phương pháp gia công phù hợp để tối ưu hóa quá trình sản xuất. Với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại, gia công cơ khí ngày nay không chỉ đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước mà còn vươn tầm quốc tế.
>> Xem thêm:
