Cơ Khí Chính Xác Là Gì? Các Loại Máy Gia Công Cơ Khí Chính Xác

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0 đang định hình lại mọi lĩnh vực sản xuất, máy gia công cơ khí chính xác nổi lên như một trụ cột không thể thiếu, là nền tảng vững chắc cho sự phát triển của công nghệ cao và đổi mới sáng tạo. Đây không chỉ là một kỹ thuật, mà còn là một nghệ thuật kết hợp sự tinh xảo của công nghệ máy móc hiện đại và sự tỉ mỉ trong từng công đoạn, tạo ra những sản phẩm có độ tinh xảo vượt trội.

Trong bài viết này, VNTECH sẽ chia sẻ tổng quan về ngành cơ khí chính xác, tác dụng cũng như các loại máy gia công cơ khí chính xác trong công nghiệp.

Nội dung bài viết

1 Cơ khí chính xác là gì?
2 Các loại máy gia công cơ khí chính xác
3 Cơ khí chính xác có thể làm được gì?
4 Vật liệu trong ngành cơ khí chính xác
- 4.1 Các nhóm vật liệu chính
- 4.2 Yêu cầu với vật liệu trong cơ khí chính xác
5 Các ngành công nghiệp ứng dụng chính
6 Các sản phẩm cơ khí chính xác

Cơ khí chính xác là gì?

Cơ khí chính xác là một lĩnh vực chuyên sâu trong ngành cơ khí, tập trung vào việc thiết kế, chế tạo và gia công các chi tiết, bộ phận máy móc với độ chính xác rất cao. Các sản phẩm tạo ra phải đáp ứng những yêu cầu cực kỳ khắt khe về:

– Kích thước: Sai số cho phép (dung sai) rất nhỏ, thường được đo bằng micromet (μm).

– Hình dạng: Đảm bảo chi tiết có hình dạng đúng như thiết kế, không bị biến dạng hay sai lệch.

– Vị trí: Các bề mặt, lỗ, rãnh phải được đặt đúng vị trí tương đối với nhau.

– Độ nhẵn bề mặt: Bề mặt sản phẩm phải đạt được độ nhẵn mịn cao, giảm ma sát và tăng tuổi thọ.

Để đạt được mức độ chính xác này, ngành cơ khí chính xác sử dụng các công nghệ tiên tiến và máy móc hiện đại, đặc biệt là các loại máy công cụ điều khiển số bằng máy tính (CNC) như: máy tiện CNC, máy phay CNC, máy mài CNC, máy cắt dây/xung điện (EDM),…

Các loại máy gia công cơ khí chính xác

Máy gia công cơ khí chính xác là các loại máy công cụ hiện đại có thể tạo ra các chi tiết với độ dung sai cực kỳ nhỏ, bề mặt hoàn thiện cao và hình dạng phức tạp. Chúng thường được điều khiển bằng máy tính CNC để đạt được độ chính xác và tự động hóa cao nhất.

Máy Tiện CNC

– Chức năng chính: Gia công các chi tiết có dạng hình tròn xoay (trục, bạc, côn, ren, lỗ tròn…).

+ Phôi quay tròn, dao cắt di chuyển để loại bỏ vật liệu.

– Đặc điểm nổi bật: Độ chính xác cao, gia công nhanh chóng các chi tiết tròn xoay từ đơn giản đến phức tạp.

– Phân loại phổ biến:

+ Máy tiện ngang: Trục chính nằm ngang, phổ biến nhất.

+ Máy tiện đứng (VTL): Trục chính thẳng đứng, phù hợp gia công chi tiết lớn, nặng.

+ Trung tâm tiện phay (Mill-Turn Center): Kết hợp cả tiện và phay trên cùng một máy, gia công hoàn chỉnh chi tiết phức tạp trong một lần gá đặt.

+ Máy tiện kiểu Thụy Sĩ (Swiss-type): Chuyên gia công chi tiết siêu nhỏ, dài và mảnh với độ chính xác cực cao.

Máy Phay CNC

– Chức năng chính: Gia công các bề mặt phẳng, mặt định hình, rãnh, lỗ, các chi tiết có hình dạng phức tạp bằng dao phay quay tròn.

– Đặc điểm nổi bật: Rất linh hoạt, có thể tạo ra các hình dạng 3D phức tạp.

– Phân loại phổ biến:

+ Máy phay 3 trục: Di chuyển theo X, Y, Z.

+ Máy phay 4 trục: Thêm một trục quay (ví dụ: trục A hoặc B) để gia công chi tiết từ nhiều mặt.

+ Máy phay 5 trục: Có thể di chuyển theo X, Y, Z và 2 trục quay (A, B hoặc B, C), cho phép gia công các bề mặt phức tạp, đường cong tự do trong một lần gá đặt.

Máy Mài CNC

– Chức năng chính: Hoàn thiện bề mặt chi tiết với độ chính xác kích thước và độ nhẵn bề mặt cực cao sau các quá trình gia công thô (tiện, phay).

– Đặc điểm nổi bật: Sử dụng đá mài quay tốc độ cao để loại bỏ lượng vật liệu rất nhỏ, đạt độ bóng và độ chính xác micromet.

– Phân loại phổ biến: Máy mài phẳng, máy mài tròn ngoài, máy mài tròn trong, máy mài vô tâm.

Máy Cắt Dây CNC (Electrical Discharge Machining)

– Chức năng chính: Gia công bằng phương pháp phóng điện giữa điện cực (dây hoặc điện cực định hình) và phôi, làm vật liệu nóng chảy và bay hơi. Không có sự tiếp xúc cơ học.

– Đặc điểm nổi bật: Có thể gia công các vật liệu siêu cứng, chi tiết có hình dạng phức tạp, lỗ/rãnh siêu nhỏ mà các phương pháp cắt gọt truyền thống không làm được.

– Phân loại phổ biến:

+ Máy cắt dây EDM (Wire EDM): Sử dụng dây kim loại mảnh làm điện cực để cắt các đường biên dạng phức tạp.

+ Máy xung điện EDM (Die Sinking EDM): Sử dụng điện cực định hình để tạo ra các hốc, lòng khuôn.

Máy Cắt Laser CNC

– Chức năng chính: Cắt vật liệu bằng các nguồn năng lượng cao (tia laser, plasma, tia nước áp lực cực lớn).

– Đặc điểm nổi bật: Cắt nhanh, chính xác, ít biến dạng vật liệu, có thể cắt được nhiều loại vật liệu khác nhau (kim loại, phi kim, composite).

– Các loại: Máy cắt Laser CNC, máy cắt Plasma CNC, máy cắt tia nước Waterjet CNC (đa năng, không sinh nhiệt).

Máy Khoan CNC

– Chức năng chính: Tạo các lỗ trên phôi, có thể bao gồm doa lỗ, taro ren.

– Đặc điểm nổi bật: Tự động thay mũi khoan, đảm bảo độ chính xác cao về vị trí và đường kính lỗ, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

Cơ khí chính xác có thể làm được gì?

Cơ khí chính xác làm được những điều mà các phương pháp gia công thông thường không thể: tạo ra các chi tiết với độ tinh xảo và phức tạp vượt trội, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe nhất của ngành công nghiệp hiện đại.

Chế tạo chi tiết máy cực kỳ chuẩn xác

Đây là khả năng cốt lõi của cơ khí chính xác. Nó có thể tạo ra các chi tiết với kích thước, hình dạng và vị trí cực kỳ chuẩn xác, đảm bảo sự ăn khớp hoàn hảo khi lắp ráp.

Điều này là tối quan trọng cho:

– Các chi tiết truyền động: Bánh răng, trục, khớp nối, bạc đạn.

– Các bộ phận của động cơ: Piston, xi lanh, van, trục cam, trục khuỷu.

– Linh kiện cho hệ thống thủy lực, khí nén: Van điều khiển, xi lanh, bơm.

Gia công tốt vật liệu cứng và siêu cứng

Cơ khí chính xác sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến (EDM, Laser) cho phép gia công các vật liệu mà phương pháp cắt gọt truyền thống khó có thể thực hiện được:

– Thép hợp kim cứng: Dùng trong chế tạo khuôn mẫu, dao cụ.

– Titan và hợp kim titan: Ứng dụng trong hàng không, y tế.

– Gốm kỹ thuật: Vật liệu siêu bền, chịu nhiệt cao.

– Hợp kim siêu chịu nhiệt (Superalloys): Dùng trong động cơ phản lực.

>>> Xem thêm: Công nghệ laser trong ngành kết cấu thép hiện đại

Sản xuất các chi tiết phức tạp

Với sự hỗ trợ của các máy CNC nhiều trục (3, 4, 5 trục), cơ khí chính xác có thể tạo ra những chi tiết có hình dạng 3D phức tạp, các bề mặt cong tự do, lỗ xiên, rãnh xoắn… mà không cần nhiều lần gá đặt hay gia công thủ công.

Điều này rất cần thiết cho:

– Khuôn mẫu: Khuôn ép nhựa, khuôn đúc, khuôn dập kim loại với các lòng khuôn phức tạp.

– Cánh tuabin: Có hình dạng khí động học phức tạp.

– Chi tiết y tế: Các bộ phận cấy ghép như khớp nhân tạo, ốc vít xương, dụng cụ phẫu thuật.

Đạt được độ nhẵn bề mặt cao

Sản phẩm cơ khí chính xác có yêu cầu rất cao về độ nhẵn bề mặt để giảm ma sát, chống mài mòn và tăng hiệu suất. Cơ khí chính xác sử dụng các phương pháp như mài tinh, đánh bóng để đạt được độ nhẵn mong muốn, giúp:

– Tăng tuổi thọ sản phẩm: Giảm hao mòn do ma sát.

– Cải thiện hiệu suất hoạt động: Giảm tổn thất năng lượng.

– Đảm bảo tính thẩm mỹ: Cho các chi tiết bề mặt sáng bóng.

Vật liệu trong ngành cơ khí chính xác

Các vật liệu được sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tính chất cơ học, vật lý, hóa học và khả năng gia công để tạo ra các chi tiết với độ chính xác micromet.

Các nhóm vật liệu chính

Các vật liệu được sử dụng trong ngành cơ khí chính xác có thể được chia thành các nhóm chính sau:

1/ Kim loại và hợp kim: Đây là nhóm vật liệu phổ biến và đa dạng nhất.

– Thép:

+ Thép carbon: Là hợp kim của sắt và carbon, có giá thành thấp, độ bền tốt, dễ gia công. Thường dùng cho các chi tiết máy thông thường.

+ Thép hợp kim: Được bổ sung thêm các nguyên tố như Crom (Cr), Niken (Ni), Molypden (Mo), Vanadi (V),… để cải thiện các tính chất như độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn, chống ăn mòn. Các loại phổ biến bao gồm:

+ Thép không gỉ (Inox): Chống ăn mòn tốt, bề mặt đẹp, dễ vệ sinh. Dùng trong y tế, thực phẩm, thiết bị gia dụng. (Ví dụ: Inox 304, 316, 420).

+ Thép công cụ: Độ cứng và khả năng chịu mài mòn rất cao sau nhiệt luyện. Dùng làm khuôn mẫu, dao cắt, dụng cụ đo lường. (Ví dụ: SKD11, SKD61, SKS3).

+ Thép hợp kim kết cấu: Độ bền kéo và giới hạn chảy cao, dùng cho các chi tiết chịu tải trọng lớn như trục, bánh răng. (Ví dụ: SCM440, S45C).

– Hợp kim nhôm: Nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn tốt, dẫn nhiệt và dẫn điện hiệu quả.

+ Dễ gia công bằng phương pháp cắt gọt.

+ Ứng dụng: Ngành hàng không vũ trụ, ô tô (giảm trọng lượng), điện tử, vỏ thiết bị, đồ gia dụng.

– Đồng và hợp kim đồng:

+ Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, chống ăn mòn, dễ gia công, có tính thẩm mỹ.

+ Ứng dụng: Linh kiện điện – điện tử, ống dẫn, bạc lót, các chi tiết có yêu cầu dẫn điện/nhiệt.

– Titan và hợp kim titan:

+ Rất nhẹ, độ bền cực cao (tỷ lệ bền/khối lượng tốt nhất), chống ăn mòn vượt trội, tương thích sinh học.

+ Ứng dụng: Y tế (cấy ghép, dụng cụ phẫu thuật), hàng không vũ trụ (cánh quạt động cơ, khung máy bay), quốc phòng.

– Hợp kim siêu chịu nhiệt (Superalloys):

+ Duy trì độ bền và chống ăn mòn tốt ở nhiệt độ rất cao.

+ Thường có nền Niken (Ni), Coban (Co) hoặc Sắt (Fe).

+ Ứng dụng: Các bộ phận của động cơ phản lực, tuabin khí, lò nung.

2/ Phi kim loại: Một số vật liệu phi kim loại cũng đóng vai trò quan trọng trong cơ khí chính xác:

– Nhựa kỹ thuật (Engineering Plastics):

+ Nhẹ, cách điện, chống hóa chất, có thể có độ bền và độ cứng cao. Dễ gia công bằng máy CNC.

+ Các loại phổ biến: POM (Delrin), PEEK, Nylon (PA), PTFE (Teflon), ABS, Polycarbonate (PC).

+ Ứng dụng: Bạc lót, bánh răng nhựa, chi tiết cách điện, vỏ bảo vệ, linh kiện y tế không cấy ghép.

– Gốm kỹ thuật (Technical Ceramics):

+ Cực kỳ cứng, chịu mài mòn, chịu nhiệt độ cao, cách điện, chống ăn mòn hóa học. Tuy nhiên, giòn và khó gia công.

+ Ứng dụng: Linh kiện bán dẫn, vòng bi, chi tiết lò nung, dụng cụ cắt gọt.

– Vật liệu Composite:

+ Là sự kết hợp của hai hay nhiều vật liệu khác nhau để tạo ra vật liệu mới với tính chất ưu việt hơn (ví dụ: nhẹ, bền, cứng).

+ Ứng dụng: Hàng không vũ trụ, thể thao, chi tiết chịu lực.

Yêu cầu với vật liệu trong cơ khí chính xác

Để được sử dụng trong ngành cơ khí chính xác, vật liệu cần đáp ứng các tiêu chí sau:

– Tính chất cơ học ổn định:

+ Bao gồm độ bền kéo, độ cứng, độ dẻo, độ bền mỏi, khả năng chịu va đập.

+ Phải được kiểm soát chặt chẽ và đồng nhất trong toàn bộ khối vật liệu.

– Tính chất vật lý phù hợp:

+ Hệ số giãn nở nhiệt thấp để giảm biến dạng do nhiệt độ.

+ Khả năng dẫn nhiệt tốt để tản nhiệt trong quá trình gia công.

– Tính chất hóa học: Khả năng chống ăn mòn, chống oxy hóa, chịu hóa chất trong môi trường làm việc.

– Khả năng gia công:

+ Vật liệu phải có khả năng được cắt gọt, mài, hoặc xử lý bằng các phương pháp gia công chính xác.

+ Không gây quá nhiều khó khăn cho dụng cụ hay làm hỏng chi tiết.

– Độ đồng đều về cấu trúc:

+ Không có tạp chất, khuyết tật bên trong vật liệu, đảm bảo tính chất đồng nhất.

+ Dễ dự đoán trong quá trình gia công và sử dụng.

– Giá thành và tính kinh tế: Phù hợp với yêu cầu về chi phí sản xuất và mục đích sử dụng của sản phẩm cuối cùng.

Các ngành công nghiệp ứng dụng chính

Ngành cơ khí chính xác là nền tảng cho sự phát triển của hầu hết các ngành công nghiệp công nghệ cao:

– Công nghiệp ô tô: Chế tạo các bộ phận động cơ, hộp số, hệ thống phanh, trục lái, linh kiện điện tử điều khiển với độ chính xác cao.

– Hàng không vũ trụ: Sản xuất các chi tiết động cơ phản lực, cấu trúc máy bay, hệ thống điều khiển và định vị đòi hỏi độ bền, độ nhẹ và độ tin cậy tuyệt đối.

– Thiết bị y tế: Gia công dụng cụ phẫu thuật, thiết bị cấy ghép (khớp nhân tạo, ốc vít xương, răng sứ), và các bộ phận của máy chẩn đoán hình ảnh.

– Điện tử và bán dẫn: Chế tạo khuôn đúc chính xác cho linh kiện vi mạch, vỏ thiết bị điện tử, các bộ phận của máy móc sản xuất chip.

– Chế tạo khuôn mẫu: Sản xuất các loại khuôn ép nhựa, khuôn dập, khuôn đúc kim loại với độ chính xác cao để tạo ra hàng loạt sản phẩm đồng nhất.

– Robot và tự động hóa: Các chi tiết cơ cấu chấp hành, khớp nối, bánh răng chính xác, cảm biến… là những bộ phận then chốt cấu thành robot và hệ thống tự động.

– Năng lượng: Chế tạo các chi tiết tuabin (gió, thủy điện, nhiệt điện), van điều khiển, và các bộ phận trong nhà máy điện hạt nhân.

– Thiết bị quang học và quân sự: Sản xuất các linh kiện quang học chính xác (thấu kính, gương), bộ phận súng, thiết bị định hướng và radar.

Các sản phẩm cơ khí chính xác

Dưới đây là một số hình ảnh về sản phẩm cơ khí chính xác các bạn có thể tham khảo:

Ngành cơ khí chính xác đóng vai trò không thể thay thế trong việc thúc đẩy sự phát triển kinh tế và công nghệ toàn cầu. Nó không chỉ là yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm mà còn là động lực cho sự đổi mới, sáng tạo trong mọi lĩnh vực công nghiệp. Với khả năng tạo ra những chi tiết có độ tinh xảo và phức tạp vượt trội, ngành cơ khí chính xác sẽ tiếp tục là một trong những lĩnh vực mũi nhọn, có tiềm năng phát triển to lớn và tầm quan trọng chiến lược trong tương lai.

VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.