Gia công trực tiếp so với phay thứ cấp trên máy tiện Thụy Sĩ: Tối ưu hóa quá trình tiện chính xác CNC
PFT, Thâm Quyến
Tóm tắt: Máy tiện kiểu Thụy Sĩ đạt được hình dạng chi tiết phức tạp bằng cách sử dụng dụng cụ quay tích hợp (dụng cụ quay tích hợp) hoặc phay thứ cấp (hoạt động phay sau tiện). Phân tích này so sánh thời gian chu kỳ, độ chính xác và chi phí vận hành giữa cả hai phương pháp dựa trên các thử nghiệm gia công được kiểm soát. Kết quả cho thấy dụng cụ quay giảm thời gian chu kỳ trung bình 27% và cải thiện dung sai vị trí 15% đối với các chi tiết như lỗ chéo và mặt phẳng, mặc dù chi phí đầu tư dụng cụ ban đầu cao hơn 40%. Phay thứ cấp cho thấy chi phí trên mỗi chi tiết thấp hơn đối với khối lượng dưới 500 đơn vị. Nghiên cứu kết thúc với các tiêu chí lựa chọn dựa trên độ phức tạp của chi tiết, quy mô lô và yêu cầu dung sai.
1 Giới thiệu
Máy tiện Thụy Sĩ thống trị ngành sản xuất chi tiết nhỏ, có độ chính xác cao. Một quyết định quan trọng liên quan đến việc lựa chọn giữadụng cụ sống(phay/khoan trên máy) vàxay xát thứ cấp(các hoạt động hậu xử lý chuyên dụng). Dữ liệu ngành cho thấy 68% nhà sản xuất ưu tiên giảm thiểu thiết lập cho các thành phần phức tạp (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Phân tích này định lượng sự đánh đổi hiệu suất bằng cách sử dụng dữ liệu gia công thực nghiệm.
2 Phương pháp luận
2.1 Thiết kế thử nghiệm
-
Phôi gia công: Trục thép không gỉ 316L (Ø8mm x 40mm) có 2 lỗ chéo Ø2mm + 1 lỗ phẳng 3mm.
-
Máy móc:
-
Công cụ trực tiếp:Tsugami SS327 (trục Y)
-
Phay thứ cấp:Hardinge Conquest ST + HA5C Indexer
-
-
Các số liệu được theo dõi: Thời gian chu kỳ (giây), độ nhám bề mặt (Ra µm), dung sai vị trí lỗ (±mm).
2.2 Thu thập dữ liệu
Ba lô (n=150 chi tiết cho mỗi phương pháp) đã được xử lý. Máy đo CMM Mitutoyo đã đo các đặc điểm quan trọng. Phân tích chi phí bao gồm hao mòn dụng cụ, nhân công và khấu hao máy móc.
3 Kết quả
3.1 So sánh hiệu suất
| Hệ mét | Công cụ sống | Phay thứ cấp |
|---|---|---|
| Thời gian chu kỳ trung bình | 142 giây | 195 giây |
| Dung sai vị trí | ±0,012 mm | ±0,014 mm |
| Độ nhám bề mặt (Ra) | 0,8 µm | 1,2 µm |
| Chi phí dụng cụ/Bộ phận | 1,85 đô la | 1,10 đô la |
*Hình 1: Gia công trực tiếp làm giảm thời gian chu kỳ nhưng làm tăng chi phí gia công cho từng bộ phận.*
3.2 Phân tích chi phí-lợi ích
-
Điểm hòa vốn: Việc sử dụng dụng cụ trực tiếp trở nên hiệu quả về mặt chi phí ở mức ~550 đơn vị (Hình 2).
-
Tác động đến độ chính xác: Gia công trực tiếp giúp loại bỏ lỗi lắp lại, giảm 22% biến thiên Cpk.
4 Thảo luận
Giảm thời gian chu kỳ: Các hoạt động tích hợp của dụng cụ trực tiếp loại bỏ sự chậm trễ trong quá trình xử lý chi tiết. Tuy nhiên, giới hạn công suất trục chính hạn chế khả năng phay nặng.
Hạn chế về chi phí: Chi phí dụng cụ thấp hơn của phay thứ cấp phù hợp với nguyên mẫu nhưng lại tốn nhiều công xử lý.
Ý nghĩa thực tiễn: Đối với các thành phần y tế/hàng không vũ trụ có dung sai ±0,015mm, sử dụng khuôn mẫu trực tiếp là tối ưu mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.
5 Kết luận
Gia công trực tiếp trên máy tiện Thụy Sĩ mang lại tốc độ và độ chính xác vượt trội cho các chi tiết phức tạp, khối lượng trung bình đến lớn (>500 chi tiết). Phay thứ cấp vẫn khả thi đối với các hình dạng đơn giản hơn hoặc số lượng mẻ nhỏ. Nghiên cứu trong tương lai nên khám phá tối ưu hóa đường chạy dao động cho gia công trực tiếp.
Thời gian đăng: 24-07-2025
