Việc cắt tỉa CNC thường phù hợp hơn với các hình dạng phức tạp, khối lượng sản xuất thấp hơn, nguyên mẫu và các bộ phận SMC vẫn có thể yêu cầu thay đổi kỹ thuật. Máy ép viền chuyên dụng ngày càng trở nên hấp dẫn khi thiết kế linh kiện ổn định, khối lượng sản xuất cao và thời gian sản xuất ngắn.
Tuy nhiên, đối với nhiều linh kiện SMC ô tô và xe tải, giải pháp kinh tế nhất không nhất thiết phải là quy trình này hay quy trình khác. Một bộ phận sản xuất kết hợp có thể sử dụng máy ép cắt để loại bỏ lỗ và chu vi tốc độ cao trong khi vẫn duy trì gia công CNC cho các lỗ quan trọng hoặc các tính năng phức tạp.
Các bộ phận SMC thường rời khỏi quá trình đúc nén có đèn flash hoặc với các tính năng vẫn yêu cầu lỗ, cửa sổ, hoàn thiện cạnh hoặc hiệu chỉnh kích thước. Do đó, việc chọn quy trình cắt tỉa thứ cấp không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng lưỡi cắt mà còn ảnh hưởng đến đầu tư dụng cụ, yêu cầu về lao động, năng lực sản xuất, tự động hóa và tổng chi phí cho mỗi bộ phận hoàn thiện.
Hướng dẫn này từ Công ty TNHH Thiết bị thông minh Vô Tích PengdaHZ so sánh máy cắt tỉa CNC và máy ép cắt tỉa từ góc độ kỹ thuật và sản xuất.
1. Cắt tỉa CNC và Bấm cắt: Hai quy trình hoạt động như thế nào
Trong quá trình cắt tỉa CNC, một bộ phận SMC đúc sẵn được định vị trên một thiết bị cố định chuyên dụng trong khi bộ định tuyến, trục xoay hoặc hệ thống cắt robot đi theo một đường dẫn đã được lập trình. Cùng một trạm có thể cắt biên dạng bên ngoài, các khe máy, tạo lỗ và loại bỏ vật liệu cục bộ khỏi các khu vực khó khăn.
Ưu điểm chính là tính linh hoạt. Nếu hình dạng cạnh thay đổi, nhà sản xuất thường có thể sửa đổi chương trình CNC và khi cần thiết, đồ gá thay vì tạo khuôn cắt hoàn toàn mới. Điều này làm cho CNC đặc biệt hữu ích trong quá trình sản xuất nguyên mẫu, ra mắt sản phẩm, sản xuất khối lượng thấp và trung bình cũng như sản xuất đa mô hình.
Tuy nhiên, gia công SMC đặt ra những thách thức cụ thể. Bởi vì vật liệu được xử lý thường chứa các sợi gia cố nên máy cắt hoạt động thông qua cả nền polyme và vật liệu gia cố có tính mài mòn. Khi tình trạng dụng cụ xấu đi, nhà sản xuất có thể thấy các sợi bị lộ ra, bị mờ, sợi bị kéo ra, các cạnh bị sứt mẻ, hư hỏng ma trận cục bộ hoặc lực cắt tăng.
Máy ép cắt có một cách tiếp cận khác. Bộ phận đúc được đặt bên trong dụng cụ cắt tỉa chuyên dụng và máy ép sẽ tác dụng lực cần thiết để loại bỏ đèn flash, cắt chu vi hoặc đục lỗ. Một số tính năng thường có thể được xử lý trong một chu kỳ in.
| Yếu tố quy trình | Cắt CNC | Cắt báo chí |
| Tính linh hoạt trong sản xuất | Cao | Hạ xuống sau khi khuôn hoàn thành |
| Thay đổi kỹ thuật | Thường dễ dàng hơn để đáp ứng | Có thể yêu cầu sửa đổi khuôn |
| Đường viền 3D phức tạp | Rất phù hợp với robot hoặc CNC nhiều trục | Có thể, nhưng việc tạo công cụ trở nên phức tạp hơn |
| Thời gian chu kỳ | Phụ thuộc vào tổng đường cắt | Có khả năng rất ngắn cho hình học ổn định |
| Dụng cụ chuyên dụng ban đầu | Nói chung là thấp hơn | Nói chung cao hơn |
| Cao-volume unit cost | Có thể bị giới hạn bởi thời gian gia công | Có thể trở nên thấp hơn khi dụng cụ được khấu hao |
Đối với các tấm thân bên ngoài, các bộ phận của xe tải, vỏ kết cấu, vỏ liên quan đến pin và các bộ phận SMC lớn khác, hình học cũng phải được xem xét. Một cạnh mỏng không được hỗ trợ có thể rung trong quá trình gia công CNC, trong khi một bộ phận được hỗ trợ không đủ có thể bị nứt hoặc vỡ ra trong quá trình cắt tỉa.
2. Yêu cầu về độ chính xác, dung sai và dụng cụ
Thật hấp dẫn khi nói rằng CNC là tùy chọn “có độ chính xác cao” và máy ép cắt là tùy chọn “tốc độ cao”, nhưng sản xuất thực tế thì phức tạp hơn.
Độ chính xác của CNC phụ thuộc vào chuỗi quy trình hoàn chỉnh: sự thay đổi kích thước của bộ phận đúc, độ cong vênh, lựa chọn mốc, độ cứng của vật cố định, tình trạng trục chính, độ lệch của dao, thông số cắt và độ mòn của dụng cụ đều ảnh hưởng đến kích thước hoàn thiện.
Ví dụ, nhà sản xuất có thể chỉ định dung sai vị trí chặt chẽ hơn cho các lỗ lắp so với chu vi bên ngoài không có chức năng. Trong trường hợp đó, CNC có thể được giữ lại cho các tính năng lắp đặt ngay cả khi chu vi chính được xử lý bằng máy ép cắt.
Quan trọng: Không nên nhầm lẫn độ chính xác định vị của máy với dung sai chi tiết SMC đã hoàn thiện. Máy CNC có thể định vị chính xác hơn nhiều so với việc chính bộ phận đúc có thể định vị nhiều lần trong vật cố định.
Nên lựa chọn dụng cụ cắt cho SMC theo loại cốt thép, hàm lượng sợi thủy tinh, độ dày thành, chất lượng cạnh yêu cầu và số lượng sản xuất. Dụng cụ cacbua thường dùng cho gia công composite, trong khi các giải pháp được phủ hoặc dựa trên kim cương có thể được đánh giá khi mài mòn trở thành yếu tố chi phí chính.
Thay vì chỉ định rằng máy cắt phải luôn được thay thế sau một số bộ phận cố định, chiến lược sản xuất đáng tin cậy hơn là giám sát:
- chất lượng hoàn thiện;
- trôi chiều;
- tải trục chính;
- lực cắt;
- rung động công cụ;
- khoảng cách cắt tích lũy.
Cách ước tính lực ép cắt
Không nên chọn máy ép viền chỉ theo diện tích hình chiếu của thành phần SMC. Chu vi cắt, độ dày thành, trạng thái vật liệu, số lượng lỗ, cách sắp xếp khuôn và liệu các tính năng có được cắt đồng thời hay không đều ảnh hưởng đến tải trọng yêu cầu.
Khái niệm Lực cắt ≈ Chu vi cắt hiệu quả × Độ dày vật liệu × Khả năng chống cắt hiệu quả × Hệ số an toàn quy trìnhViệc lựa chọn máy ép cũng nên xem xét thêm kích thước khuôn, ánh sáng ban ngày, hành trình, kích thước đệm, tải lệch tâm, tốc độ tiếp cận, tốc độ quay trở lại, không gian tự động hóa và tiến độ sản xuất cần thiết.
Do đó, khi yêu cầu thiết bị, nhà sản xuất phải cung cấp cấp SMC, bản vẽ bộ phận hoặc mô hình 3D, độ dày, chu vi trang trí hoàn chỉnh, kích thước lỗ và lỗ mở, dung sai mục tiêu, số lượng hàng năm và thời gian chu kỳ mục tiêu.
3. Thời gian chu kỳ, thông lượng và ROI
Ưu điểm kinh tế mạnh nhất của CNC thường là cam kết tương đối thấp đối với dụng cụ chuyên dụng. Ưu điểm kinh tế mạnh nhất của việc cắt tỉa khuôn là khả năng xử lý hình học ổn định một cách nhanh chóng khi khuôn đã được phát triển.
Hãy xem xét hai thành phần SMC giả định. Phần A được sản xuất với công suất 4.000 chiếc mỗi năm và trải qua những thay đổi về thiết kế vài tháng một lần. Phần B là bảng điều khiển ô tô được sản xuất với công suất 100.000 chiếc mỗi năm với thiết kế ổn định và dây chuyền nghiêm ngặt.
Ngay cả khi cả hai thành phần có thể được xử lý về mặt kỹ thuật bằng một trong hai phương pháp thì yêu cầu kinh tế của chúng rất khác nhau.
| Điều kiện sản xuất | Quy trình thường đáng được đánh giá đầu tiên |
| Bộ phận nguyên mẫu | CNC |
| Sửa đổi CAD thường xuyên | CNC |
| Một số biến thể trên một dòng | CNC |
| Đường viền đa trục phức tạp | Cắt tỉa CNC / robot |
| Sản xuất hàng loạt ổn định | Bấm cắt |
| Thời gian rất ngắn | Bấm cắt |
| Cao volume with several critical machined features | Máy ép lai CNC |
Tính khối lượng hòa vốn thay vì đoán
Không có số lượng chung hàng năm mà mọi nhà sản xuất nên thay đổi từ máy CNC sang máy ép trang trí. Quyết định nên được tính toán theo thành phần thực tế.
Số lượng hòa vốn = Đầu tư công cụ cắt tỉa bổ sung ÷ (Chi phí CNC trên mỗi bộ phận − Chi phí cắt tỉa trên mỗi bộ phận)Ví dụ minh họa thôi:
Một công ty ước tính rằng dụng cụ cắt tỉa chuyên dụng cần khoản đầu tư ban đầu nhiều hơn 70.000 USD so với thiết bị CNC. Chi phí cắt tỉa CNC được tính toán của nó là 6,00 USD cho mỗi bộ phận, trong khi việc cắt tỉa máy ép tự động ước tính là 2,50 USD cho mỗi bộ phận.
Tiết kiệm mỗi phần = 3,50 USD
Số lượng hòa vốn đơn giản = 70.000 USD 3,50 USD = 20.000 thành phần .
Điều này không có nghĩa là 20.000 bộ phận là quy định của ngành. Thay đổi chi phí dụng cụ, tỷ lệ lao động, mức tiêu thụ dao cắt, mức sử dụng máy, tỷ lệ phế liệu, tuổi thọ sản phẩm hoặc yêu cầu takt và kết quả sẽ thay đổi ngay lập tức.
Tính toán ROI thích hợp phải bao gồm khấu hao thiết bị, đồ đạc cố định hoặc khuôn dập, nhân công trực tiếp, vật tư tiêu hao, hút bụi, kiểm tra, phế liệu, bảo trì, thời gian ngừng hoạt động, tự động hóa và số năm dự kiến mà bộ phận đó sẽ vẫn được sản xuất.
4. Cân nhắc về tự động hóa, bảo trì và an toàn
Các ô sản xuất CNC và máy ép đều có thể hoạt động với việc tải và dỡ hàng bằng rô-bốt, nhưng thiết kế ô của chúng khác nhau.
Một bộ phận cắt tỉa CNC có thể bao gồm một robot sáu trục hoặc trung tâm gia công đa trục, nhận dạng đồ gá, định vị bằng laser hoặc hỗ trợ thị giác, thay dao tự động, giám sát tải trọng trục chính, phát hiện đứt dao, bảo vệ kèm theo và hệ thống hút bụi.
Quản lý bụi đáng được quan tâm đặc biệt khi gia công SMC gia cố bằng sợi thủy tinh. Một ngăn kín và hệ thống hút thích hợp có thể giúp kiểm soát các mảnh vụn gia công trong không khí đồng thời giảm ô nhiễm các thanh dẫn hướng, đồ gá, cảm biến và các thiết bị sản xuất khác.
Một ô máy ép có thể bao gồm:
- chuyển robot từ trạm đúc;
- trạm định hướng hoặc làm mát bộ phận;
- khuôn cắt và máy ép thủy lực;
- tách phế liệu;
- kiểm tra phần hoàn thiện;
- tự động loại bỏ các thành phần không phù hợp.
Bảo trì cũng ảnh hưởng đến thông lượng thực tế. Hệ thống CNC yêu cầu kiểm tra dao cắt, bảo trì trục chính, kiểm tra đồ gá, bảo trì hệ thống chiết và giám sát các bề mặt định vị. Máy ép gọt yêu cầu kiểm tra các lưỡi cắt, thanh dẫn hướng, hệ thống thủy lực, cảm biến, bôi trơn, căn chỉnh khuôn và hệ thống bảo vệ.
Đối với các cơ sở lắp đặt ở Hoa Kỳ, cách bố trí thiết bị phải tính đến các yêu cầu hiện hành về bảo vệ máy móc và các quy trình kiểm soát năng lượng nguy hiểm. Các quy trình khóa/gắn thẻ trở nên đặc biệt quan trọng trong quá trình bảo trì, thay đổi công cụ, bảo dưỡng khuôn, xử lý sự cố hoặc các công việc khác mà năng lượng thủy lực, điện, khí nén hoặc cơ học được lưu trữ có thể gây nguy hiểm.
5. Khi chiến lược ép CNC lai có ý nghĩa
Các nhà sản xuất không phải lúc nào cũng cần chọn riêng một công nghệ. Trong nhiều chương trình SMC, phương pháp kết hợp mang lại sự cân bằng tốt hơn giữa thời gian chu kỳ và tính linh hoạt.
Chiến lược 1: Cắt tỉa trước, hoàn thiện CNC thứ hai
Máy ép cắt loại bỏ chu vi ổn định, các lỗ hở lớn và đèn flash lớn trong một chu kỳ ngắn. Khi đó, CNC chỉ gia công các lỗ lắp chính xác, đường viền cục bộ hoặc các tính năng không thể dễ dàng tích hợp vào khuôn cắt.
Điều này giúp rút ngắn thời gian sử dụng máy CNC đồng thời tránh khuôn phức tạp không cần thiết.
Chiến lược 2: CNC trong quá trình khởi chạy, nhấn cắt sau khi đóng băng thiết kế
Trong quá trình sản xuất nguyên mẫu và thử nghiệm, CNC xử lý toàn bộ hoạt động cắt tỉa. Nhà sản xuất có thể sửa đổi chương trình cắt khi các kỹ sư sửa lại mô hình CAD.
Sau khi bộ phận đạt tiêu chuẩn và hình dạng của nó trở nên ổn định, khuôn cắt chuyên dụng có thể được đưa vào sản xuất hàng loạt.
Chiến lược này giúp tránh phải đầu tư đáng kể vào công cụ trong khi một bộ phận vẫn đang thay đổi.
Kịch bản bảng điều khiển ô tô minh họa
Hãy xem xét một tấm ốp bên ngoài xe tải SMC cần cắt tỉa chu vi, bốn lỗ thông gió lớn và sáu lỗ lắp.
Trong quá trình sản xuất thử nghiệm, CNC có thể hoàn thiện tất cả các tính năng vì khối lượng hàng năm thấp và cần phải chỉnh sửa một số bản vẽ. Khi sản lượng tăng lên, chu vi và các lỗ thông gió có thể được chuyển sang máy ép cắt trong khi CNC được giữ lại cho các lỗ lắp.
Kết quả không nhất thiết là máy có mức đầu tư thấp nhất mà có thể là một hệ thống sản xuất tổng thể tốt hơn: thời gian gia công CNC ngắn hơn, công suất CNC khả dụng cao hơn, các kích thước tới hạn được kiểm soát và cắt tỉa khối lượng lớn nhanh hơn.
6. Cách chọn giữa máy cắt tỉa CNC và máy cắt tỉa
Trước khi lựa chọn thiết bị, nhà sản xuất nên trả lời các câu hỏi sau:
| Yếu tố quyết định | Câu hỏi kỹ thuật |
| Số lượng hàng năm | Có bao nhiêu bộ phận đủ tiêu chuẩn phải được sản xuất mỗi năm? |
| Tuổi thọ chương trình | Thành phần này sẽ được sản xuất trong bao nhiêu năm? |
| Thiết kế trưởng thành | Hình học có bị đóng băng hay các bản sửa đổi vẫn được mong đợi? |
| Phần hình học | Đường cắt tỉa là phẳng, cong hay hoàn toàn ba chiều? |
| Số lượng tính năng | Cần bao nhiêu lỗ, khe, cửa sổ và lỗ khoét? |
| Dung sai | Những kích thước nào thực sự kiểm soát việc lắp ráp hoặc chất lượng? |
| Thời gian trôi qua | Có bao nhiêu giây để cắt tỉa? |
| Chất lượng bề mặt | Cạnh cắt sẽ được nhìn thấy, liên kết, sơn, bịt kín hoặc ẩn? |
| Biến thể | Tế bào sẽ sản xuất một bộ phận hay nhiều bộ phận liên quan? |
| Tự động hóa | Việc xử lý sẽ là thủ công, bán tự động hay hoàn toàn bằng robot? |
CNC Được cân nhắc tốt nhất khi tính linh hoạt, hình học phức tạp và những thay đổi về kỹ thuật chiếm ưu thế.
Cắt báo chí Tốt nhất nên cân nhắc khi hình học ổn định và thời gian sản xuất ngắn là rất quan trọng đối với sản xuất hàng loạt.
lai Đáng đánh giá khi khối lượng sản xuất lớn phải được kết hợp với một số tính năng phụ phức tạp hoặc có độ chính xác cao.
Câu hỏi thường gặp: Cắt tỉa CNC và Máy ép cắt cho các bộ phận SMC
Thảo luận về các yêu cầu cắt tỉa SMC của bạn với PengdaHZ
Công ty TNHH Thiết bị thông minh Vô Tích PengdaHZ cung cấp giải pháp máy ép thủy lực và thiết bị sản xuất cho các ứng dụng sản xuất SMC.
Nếu bạn đang đánh giá một máy ép xén cho một bộ phận SMC hiện có hoặc so sánh việc cắt xén máy ép với gia công CNC, quyết định về thiết bị nên bắt đầu từ bộ phận thay vì chỉ trọng tải máy ép.
Để đánh giá kỹ thuật ban đầu, hãy chuẩn bị các thông tin sau:
- Bản vẽ 2D hoặc mô hình bộ phận 3D;
- đặc điểm kỹ thuật vật liệu SMC;
- độ dày thành danh nghĩa và tối đa;
- chu vi, lỗ và lỗ hở cần thiết;
- dung sai kích thước quan trọng;
- số lượng sản xuất hàng năm;
- thời gian chu kỳ mục tiêu;
- xử lý bằng tay hoặc bằng robot theo kế hoạch.
Dựa trên các thông số này, PengdaHZ có thể thảo luận về công suất máy ép phù hợp, khái niệm dụng cụ, cấu hình ô sản xuất, yêu cầu tự động hóa và liệu thiết bị ép xén chuyên dụng có thể mang lại lợi thế kinh tế cho chương trình sản xuất SMC của bạn hay không.
Liên hệ với PengdaHZ để yêu cầu đánh giá máy ép thủy lực và cắt tỉa SMC sơ bộ cho bộ phận của bạn.
