Cẩm nang
gia công kim loại Việt Nam
Hướng dẫn hữu
dụng về công nghệ
gia công kim loại
mới nhất
TẠI SAO BẠN NÊN
QUẢNG CÁO TRÊN
ASIA PACIFIC METALWORKING EQUIPMENT NEWS
• Có lượng đăng ký gồm 9,500* độc giả là
chuyên gia trong ngành
• Trong đó, 60% có vai trò quyết định
• Lượng phát hành tại thị trường Trung Quốc
tăng 53.3%
• Và, tại Ấn Độ là 31.5%
• Ấn phẩm chính thức cho các sự kiện
thương mại chính trong khu vực, là tạp
chí duy nhất được xác nhận bởi 7 tổ
chức và hiệp hội công nghiệp hàng đầu.
• Tạp chí gia công kim loại có uy tín nhất
trong khu vực, là tạp chí duy nhất ở Châu
Á được BPA kiểm chứng.
Chúng tôi có nhiều vị trí đăng quảng cáo và các gói khuyến mãi đặc
biệt phù hợp với mọi nhu cầu tiếp thị của bạn.
Mọi yêu cầu quảng cáo, xin vui lòng liên hệ:
Derick Chia Quản lý dịch vụ quảng cáo
[email protected] • (65) 9237 8983 • (65) 6361 9792
*Kiểm chứng bởi BPA
ASIA PACIFIC METALWORKING
The Engineering Journal For Manufacturing, Automation & Quality Control
Quan sát kĩ hơn
Bạn nghĩ mọi hệ thống đo lường đều giống nhau? Không đúng đâu.
Hãy quan sát kĩ hơn những hệ thống đo đạc kích thước của SmartScope® từ
Optical Gaging Products (OGP®) và bạn sẽ nhận thấy sự khác biệt. OGP là
công ty đứng đầu thế giới về đo lường video và đa cảm thụ, và các máy móc
của chúng tôi có khả năng đo đạc nhiều chi tiết khác nhau bằng đầu dò cảm
ứng, laser, quang học và công nghệ cảm biến vi mô. Với hàng chục ngàn hệ
thống OGP được lắp đặt ở hơn 65 nước, các nhà sản xuất ở mọi nơi đều tin
tưởng vào những hệ thống OGP và tín nhiệm vào dịch vụ và lời khuyên chuyên
môn, vào cải tiến, vào năng suất cũng như độ tin cậy của chúng tôi. Hãy tự trải
nghiệm cách mà OGP sẽ giúp bạn giải quyết những thử thách trong đo đạc.
ShapeGrabber, máy quét 3D công nghiệp hoàn toàn tự động hóa sẽ kiểm
tra tổng thể chi tiết chỉ trong vài phút. Nó rất lí tưởng để quản lí chất lượng
bề mặt 3D đầy đủ, nghiêm ngặt và dễ dàng sử dụng mà không cần được đào
tạo về CAD.
Optical Gaging (S) Pte Ltd
www.smartscope.com.sg
21 Tannery Road, Singapore 347733
Tel: (65) 6741 8880
Fax: (65) 6741 8998
Email:
[email protected]
Singapore . Malaysia . Thailand . Indonesia . Philippines . Vietnam . Hong Kong . Taiwan . South China . India . Australia . New Zealand
METALWORKING GUIDEBOOK VIETNAM
Contents
Forward
4
Chapter 1 Machine Tools
• VMC: Gia công trục đứng trong hiện tại
6
• Dập khuôn
8
• Chi tiết cứng nhất
12
• Hoạt động hiệp lực
16
Chapter 2 Cutting Tools
• Những tiến bộ trong công nghệ tarô đồng bộ tốc độ cao.
19
• Phương pháp lạ
22
• Xử lý ở nhiệt độ cao
25
• Cắt rãnh hiện đại
28
• Sự phát triển của kỹ thuật sơn phủ
31
• Công nghệ khoan: nhanh hơn rất nhiều
34
Chapter 3 Metrology
• Công nghệ chính xác: Hiện thân của tính đa năng
36
• Tìm hiểu về gá kẹp
40
• Phương pháp đo lường di động
42
• Bộ cảm biến và đầu dò: Các vấn đề nhạy cảm
45
• Hệ thống đo lường: Chọn lựa đúng
48
Chapter 4 CAD/CAM Software
• Tái sử dụng thiết kế, tiết kiệm thời gian
50
• Thay đổi tốt hơn
53
• CAD/CAM: Công cụ thiết kế tinh gọn tuyệt vời
55
• Bình luận sự kiện: Triển lãm MTA Việt Nam 2009
60
Events
Listing of Advertiser’s Distributors in Vietnam
62
1920
1970
1980
1990
2000
Ngôi sao đang tỏa sáng
Việt Nam đã vươn lên thành một trong những thị trường có tốc độ phát triển nhanh nhất Châu Á. Với
sự phát triển của các khu công nghiệp (IZs), Việt Nam đang ở tư thế sẵn sàng để tiến xa hơn nữa.
Điển hình là việc hoàn thành xây dựng giai đoạn hai của nhà máy ống thép, thuộc công ty cổ phần
ống thép Việt – Đức (VG Pipe) tại huyện Bình Xuyên (tỉnh Vĩnh Phúc). Tổng số vốn đầu tư lên đến
16 triệu USD với sáu dây chuyền sản xuất ống thép, một dây chuyền sản xuất thép tấm mạ kẽm
nóng và hai dây chuyền sản xuất thép tấm cán nguội.
Hiện tại, công suất tổng cộng của nhà máy là 350,000 tấn một năm, trong đó có 200,000 tấn ống
thép và 150,000 tấn thép tấm cán nguội.
Mặc dù chỉ là một ví dụ cho thấy sự tiến triển của ngành gia công kim loại trong nước, đây là một
tin khích lệ trong bối cảnh khủng hoảng tài chính đang bao trùm các quốc gia trên thế giới.
Trong cẩm nang Việt Nam năm nay, chúng tôi hân hạnh đem đến cho đọc giả những bài viết trong
lĩnh vực máy công cụ, dụng cụ cắt, hệ thống đo lường và CAD/CAM. Khi gia công
sản xuất được đặt lên hàng đầu, máy công cụ và các dụng cụ cắt sẽ được
sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Vì vậy, hi vọng của chúng tôi là nêu bật
tầm quan trọng của máy gia công trung tâm và máy dập nổi. Một
trong những máy này là trung tâm gia công trục đứng (VMC).
Mặc dù là máy truyền thống, VMC đã mang một đặc tính
mới, pha trộn những công nghệ mới.
Hơn nữa, trong bất cứ tiến trình phát triển công
nghiệp nào, hệ thống đo lường sẽ ngày càng đóng
vai trò nổi bật hơn. Vì vậy, bài viết về CMM, máy
chiếu biên dạng và các thiết bị đo cầm tay
được giới thiệu trong sách. Ý tưởng đằng sau
việc thiết lập một CMM sẽ đem đến cái nhìn
thấu đáo quý giá cho cả người sử dụng và
khách hàng tiềm năng trên hành trình theo
đuổi gia công sản xuất chính xác.
Là một “điểm nóng” ở khu vực Đông
Nam Á, Việt Nam có thể cần thêm chút
thời gian để bắt kịp các nước trong lĩnh
vực công nghệ, và với cuốn cẩm nang
này, chúng tôi hy vọng sẽ là một người
bạn đồng hành trên cuộc hành trình này.
www.metalexvietnam.com
The 3rd International Machine Tools and Metalworking Technology Exhibition
8-10/10/09
9.00-17.00 hrs.
Saigon Exhibition and
Convention Center (SECC)
Nguyen Van Linh Parkway, District 7
Ho Chi Minh City, Vietnam
• Vietnam’s Premier Machine Tool & Metalworking Event
• 500 global brands, 25 countries
• 7,000 buyers
• 20 Conferences & Technology Presentations
• Part of “METALEX,” Largest Event in ASEAN
Forging Vietnam’s
Manufacturing
Excellence
Truly world-class metalworking event for your stronger,
more resilient manufacturing!
•
Get new technologies! Touch and see how over 1,000 new machinery
and technologies save costs and increase productivity through live
demonstrations.
•
Expand your business into new markets! Bond new overseas relations
in International Pavilions from China, Germany, Japan, Singapore,
Thailand, Turkey, and the UK, that are bigger than last year!
•
Achieve business and personal goals with new know-how and wider
horizons in Conferences and Technology Presentations
•
Special feature! Catch on with new tech and meet new people in
electronics manufacturing industry in “Electronics Assembly 2008”
offering the latest Surface Mount Technology from Singapore and more.
Co-located Show:
Vietnam’s Only Machinery Expo for Electronic Parts
and Components Manufacturing – 2nd Edition
Co-organized by:
Minh Vi Exhibition & Advertisement Co., Ltd.
Register to visit the show to get instant badge
and show directory today at www.metalexvietnam.com.
For more information, please call Contact Center: (08) 842 7755
or e-mail:
[email protected].
Organized by :
Important Note! “METALEX Vietnam 2009” is open to trade visitors only. Please dress in business attire.
Those wearing shorts and/or sandals and minors under the age of 15 will not be permitted into the exhibition
hall. The organizer reserves the right to refuse admission to anyone without cause or explanation.
Thailand and Vietnam’s leading exhibition and conference organizer
Machine tools
chap ter 1
VMC:
Gia công trục đứng
trong hiện tại
Với sự phát triển ồ ạt của các công nghệ mới và máy gia công năm
trục là một điển hình, máy gia công trục đứng đã tạo ra một chuẩn
mực mới. Derek Rodriguez
C
ụm máy trục đứng (VMC) được ví như những
chú ngựa chiến không thể thiếu của các chiến
binh, là một phần không thể thiếu của một phân
xưởng cơ khí.
Những cải tiến đối với các máy này trong những
năm gần đây đã tạo ra một bước phát triển mới và quan
trọng hơn là tăng thêm chức năng.
6
Đổi mới một thành công cũ
Có nhiều khái niệm mới được giới thiệu đến VMC và một
vài trong số đó trái ngược với các quá trình thông thường.
Chẳng hạn, VTC315DS của EMAG sử dụng hai bàn trượt
hỗn hợp di chuyển độc lập đặt ở vách trong trục X và Z
kết hợp với trục bánh mài.
Ở tâm là phôi gia công được giữ bởi một ụ sau cố
Machine tools
định phía dưới và ụ trước di động phía trên, cho phép mài
cùng lúc cả bên trái và bên phải. Thiết kế này không chỉ
đảm bảo đường tiếp cận mà còn tận dụng các lực tự phát.
Trong suốt quá trình mài, lực tác động chính thường
được tạo ra bởi lực hướng tâm, lực này thường gấp từ 3
đến 4 lần lực tiếp tuyến. Ở VTC315DS, những lực hướng
tâm bị triệt tiêu khi các bánh mài tiếp xúc với nhau.
Chuyển động quay ngược của các bánh mài cũng làm
triệt tiêu momen xoắn hút được tạo ra bởi lực tiếp tuyến.
Điều này đặc biệt hiệu quả với các phôi gia công
được di chuyển bởi lực kéo được tạo ra bởi tâm của ụ
trước. Theo cách này, không cần phải có thiết bị kẹp hoặc
bộ điều khiển tách biệt mà chỉ cần điều chỉnh biên độ và
cài đặt lại chương trình.
Tiếp thị bằng tốc độ
Năng suất là yếu tố được quan tâm nhất trong bối cảnh
kinh tế hiện tại. Bởi vậy không có gì ngạc nhiên khi các
máy gia công chú trọng đến tốc độ đang ngày càng phát
triển. Các series DNM của Doosan Infracore cũng được
trang bị với công nghệ trục.
Tốc độ cao của 40 trục côn cung cấp cho người sử
dụng momen xoắn lớn (18.5kW 12,000rpm) giải phóng ra
106 N-m. Năng lượng được chuyển sang bộ truyền động đai
răng công suất lớn đảm bảo độ ổn định nhiệt và độ rung tối
thiểu. Tương tự, trong thông cáo báo chí của máy phay CNC,
cần trục và hiệu suất gia công của máy được bảo đảm bởi hệ
thống tiếp xúc đôi giữa mặt trục và gờ giá đỡ.
Cùng với việc trang bị các trục có tốc độ và hiệu suất
cao, điểm nổi bật của các series DNM là các đường dẫn
tuyến tính và mô tơ trợ lực tốc độ cao, nhờ vậy nó có thể
chuyển động nhanh theo trục (36m/phút theo trục X và Y;
và 30m/phút theo trục Z) và từ đó làm giảm thời gian chết.
Đặc tính về tốc độ cũng được thấy ở bộ biến 30 vị trí
dao ATC của máy (lựa chọn 40 vị trí), với thời gian thay
đổi dao khoảng 1.3 giây. Các máy được trang bị hệ điều
khiển Fanuc i-series và được cung cấp chương trình phần
mềm Doosan giúp cho việc cài đặt nhanh, giám sát và can
thiệp theo thời gian thực, và quá trình đáng tin cậy hơn.
Tính linh hoạt cảm sinh
Dựa trên mục đích cải tiến các máy gia công với các công
nghệ mới, Matsuura Machinery đã sửa đổi lại máy VMC
5 trục model MAM72-63V.
VMC 5 trục cho phép linh động trong cài đặt và kéo
dài thời gian vận hành tự động, tích hợp được các quá trình
và gia công chính xác bằng máy gia công 5 trục 1 mâm cặp.
Nói về mặt chức năng, hành trình của trục Z được
kéo dài đến 660mm và trục A được kéo dài đến khoảng
từ –120 độ đến +120 độ để có thể dễ dàng gia công các
phôi phức tạp hơn.
Về các mặt khác, việc sử dụng hệ thống mô tơ truyền
động tăng lực với giá dao hình trống làm cho thời gian
phân độ giảm 60%, tiếng ồn và rung từ bộ biến ATC cũng
được giảm tối thiểu. Thêm vào đó, việc cung cấp hệ thống
bù nhiệt cho hệ trục và dao theo tiêu chuẩn và việc sử dụng
các lựa chọn khác như: ATC, APC mở rộng v.v. cũng có
thể kéo dài thời gian vận hành tự động.
Tiện lợi dễ chịu
Khi các chi tiết có kích thước ngày càng nhỏ và độ phức
tạp ngày càng cao, thị trường cho máy gia công nhỏ gọn
được thiết lập. Điều này cũng tương tự đối với thiết bị
VMC. V22 trục đứng của Makino đã cho thấy rằng các
nhà sản xuất máy gia công đang đi theo xu hướng này. Máy
được thiết kế để gia công các chi tiết đòi hỏi độ chính xác
cao như các thiết bị y khoa và các khuôn đúc nhỏ, phức
tạp dùng trong quy trình đúc áp lực dẻo.
V22 cũng được hoàn thiện bởi hệ thống dung dịch
làm lạnh lõi và bôi trơn rãnh trục của Makino, đã được
chứng minh là yếu tố cần thiết để đạt được hiệu suất tối
ưu của thiết bị. Khi sử dụng ATC trong quá trình gia công
liên tục, sự thay đổi dao có thể gây ra những chênh lệch
trên bề mặt của vật gia công.
Khắc phục những chênh lệch nhỏ như vậy tốn rất nhiều
thời gian. Thiết bị tự động đo chiều dài mũi dao của VMC
sẽ điều chỉnh vị trí chính xác của mũi dao để việc gia công
hoàn thiện bề mặt tốt hơn và giảm tối thiểu các chênh lệch.
Thiết bị này đưa ra giải pháp toàn diện mà không
làm ảnh hưởng đến phạm vi gia công. Vị trí của mũi dao
được đo bằng đầu dò áp suất tiếp điểm thấp, trong khi đó,
đỉnh của trục được đo bằng bộ cảm biến không tiếp xúc.
Bằng cách giới thiệu những khái niệm mới và tăng
cường tốc độ gia công, để làm tăng tính linh hoạt và gọn,
VMC đã trải qua quá trình thay đổi kiểu dáng để đón nhận
các thử thách trong tương lai, tạo nên một thiết bị hiện
đại và hữu ích hơn.
Tốc độ là điểm mấu chốt trong thời
đại mà năng suất là yếu tố quyết định.
Cung cấp hệ thống bù nhiệt
cho hệ trục và dao để kéo dài
thời gian vận hành tự động.
7
Machine tools
Dập khuôn
Công nghệ hiện đại hiện nay làm cách mạng hóa hình dạng kim
loại và khai thác hoàn toàn chức năng của nó - Joson Ng
Mitchell Metal Products, Wisconsin, USA
C
hó có thể là bạn trung thành nhất của con người
nhưng kim loại chắc chắn cũng là một trong những
người bạn lâu năm của chúng ta. Kể từ lúc người
tiền sử biết vận dụng trí óc để sử dụng dụng cụ phục vụ cho
đời sống hằng ngày, họ đã dùng kim loại như là vật liệu nền
tảng trong nhiều tình huống. Cho đến nay, điều này cũng
không thay đổi mấy và con người vẫn dựa nhiều vào kim loại.
8
Tuy nhiên, kim loại cần phải được thao tác trước
khi đưa vào sử dụng. Chính vì điều đó, quá trình dập tạo
hình kim loại đóng vai trò quan trọng trong thế giới cơ
giới hóa ngày nay. Có rất nhiều quá trình dập tạo hình
kim loại. Dập tạo hình khối và gia công cắt gọt là hai quá
trình phổ biến. Nhưng trong một vài ứng dụng, chúng dần
dần đã được thay thế bằng quá trình dập vuốt.
Machine tools
Quá trình dập vuốt có thể được áp dụng cho hầu hết
các kim loại, từ kim loại gốc sắt tới titan. Kích thước hoàn
chỉnh cũng có thể có độ chính xác cao. Ví dụ, quá trình
đột dập tinh là dạng dập vuốt kim loại có thể đạt đến độ
chính xác lên tới 15 micromet.
Hơn nữa, quá trình còn có thêm một ưu điểm là
giảm nhẹ chi phí sản xuất. Chi phí dụng cụ dùng trong
quá trình dập vuốt kim loại thấp hơn so với dập tạo hình
khối và đúc khuôn. Thêm vào đó, việc dập khuôn cũng
giảm chi phí mạ và tẩy sau quá trình sơ cấp.
Các quy trình dập kim loại phổ biến
Dập kim loại có nhiều quá trình khác nhau. Fine blanking,
dập tinh, và vuốt sâu là các quá trình dập thường được sử
dụng. Công nghệ dập khuôn kim loại mới nhất cho phép
dập khuôn lũy tiến và dập tấm với trợ giúp của điện từ
cho các quy trình dập hỗn hợp và cao cấp.
Dập fine blanking
Công nghệ dập fine blanking được phát minh bởi Fritz
Schiess vào năm 1923 là một công nghệ khác một chút so với
dập khuôn kim loại thông thường. Dập khuôn thông thường
thường tạo rìa nham nhở do khoảng hở điển hình giữa búa
và khuôn, xấp xỉ từ 10 - 20% độ dày vật liệu. Kết quả là chi
tiết không được chống đỡ khi dập qua khuôn. Trong trường
hợp này, ứng suất dập bị hạ thấp bởi các vết nứt ở cạnh.
Fine blanking, mặt khác, sử dụng quy trình dập fine
blanking ba lần để đảm bảo độ phẳng tốt hơn. Khoảng hở
giữa khuôn và búa cũng nhỏ hơn rõ rệt làm tăng cường
cạnh cắt, từ đó giảm nứt cạnh. Những máy dập chính xác
này cho phép chi tiết được ngàm an toàn.
Khi chi tiết bị ngàm, vòng va đập tự gắn vào chi
tiết, do đó ngăn không cho chi tiết chạy. Quá trình fine
blanking được thực hiện nhờ áp lực ngàm vật liệu cùng
với áp lực ngược chiều. Chi tiết lúc này được đẩy ra từ
khuôn dập, thay vì bị nứt gãy.
Fine blanking được dùng trong lĩnh vực tự động để
làm khóa cửa, hộp số và bộ phận điều chỉnh ghế ngả được.
Nó còn được dùng trong lĩnh vực điện tử.
Dập tinh
Điểm khác biệt chính giữa dập tinh và dập vuốt là các
công đoạn xử lý kim loại trong quá trình dập. Dập tinh
làm biến dạng dẻo chi tiết để tạo ra hình dạng mong muốn
mà không phải cắt. Trong hầu hết các trường hợp, chỉ có
bề mặt bị biến dạng dẻo còn phần nền vẫn tương đối bền
và dẻo. Thêm vào đó, bề mặt cũng được làm cứng.
Dụng cụ dùng trong dập tinh cũng tương tự như
trong dập khuôn kim loại thông thường. Dập tinh bao
gồm quá trình ép bộ phận vào trong bộ khuôn khép
kín bằng áp suất cao, dưới dạng dập để tạo hình theo ý
muốn. Các đặc điểm đường nét phức tạp có thể được tạo
hình bằng phương pháp này. Theo eFunda (Engineering
Fundamentals), áp suất cần thiết để tạo ra các đặc điểm
Nghệ thuật fine blanking
Fine blanking giúp điều chỉnh kích thước
nhất quán mỗi lần gia công và tận dụng
quá trình dập khuôn kim loại đo đạc
chính xác tự động có thể sản xuất 100
chi tiết mỗi phút.
Fine blanking có thể sản xuất khối
lượng lớn các chi tiết với độ chính xác
cao. Quá trình dập có thể đạt được dung
sai ổn định ±0.015mm (0.0006’’). Chất
lượng rìa “giống như được gia công” và
độ chính xác của các chi tiết giúp bỏ bớt
nhu cầu gia công phụ sau đó.
Chi tiết sau khi trải qua quá trình fine
blanking vẫn rất phẳng, thậm chí ở cả
những lỗ gần tiết diện ngoài. Gần như
bất cứ kim loại dẻo có độ bền kéo đứt
700n/mm² của thép cuộn rộng 277mm
(11’’) và dày từ 0.25mm (0.010’’) đến
10mm (0.39’’) đều có thể được sử dụng.
Các ví dụ về chi tiết kim loại chính
xác sử dụng fine blanking bao gồm chi
tiết với các đặc điểm như khoét loe,
răng, đùn, thủng một nửa, mối hàn nổi,
dập vát cạnh, khoét rộng, và khoảng
cách áp dụng trong quá trình dập ba
hoạt động.
Dụng cụ nhìn chung có bản chất
phức hợp (ngược lại với loại lũy tiến).
Điều này đảm bảo độ chính xác
định vị giữa các đặc điểm. Do
lỗ và tiết diện ngoài đều được
dập kết hợp (1 đòn dập) nên
không có sai lệch giữa các lỗ.
Bên cạnh việc duy trì độ phẳng,
fine blanking đảm bảo gia công
chính xác vị trí lỗ và bề mặt
không bị trầy.
HQS Sourcing Ltd, Ontario, Canada
9
Machine tools
ty sản xuất ra Adina System. Nó được dùng cho để phân
tích tương tác giữa chất rắn, kết cấu, chất lỏng và cấu
trúc chất lỏng. Nhờ hệ thống này, người sử dụng có thể
dự đoán được vùng bị vỡ.
Giảm bớt cạnh tranh
Nhiều cải tiến đã được thực hiện trong lĩnh vực dập khuôn
kim loại. Điều này mở ra các quá trình dập khuôn kim loại
chính xác và hiệu quả như dập khuôn lũy tiến và dập tấm
với trợ giúp điện từ. Trên hết, phần mềm mô phỏng cũng đã
tìm được chỗ đứng trong công nghiệp dập khuôn kim loại.
DMR Industries Inc, Rochester NH, USA
đường nét tinh xảo là khoảng 1.375 Mpa (200.000 psi).
Cơ sở dữ liệu về giải pháp của Coining Technologies
Incorporated nêu bật tính chính xác của quá trình dập
tinh, với dung sai chặt có thể đạt được là +0,001 inch
(0,0254mm).
Từ ứng dụng trên đồng xu đến xe hơi
Những ứng dụng của quá trình dập tinh hoàn toàn giống
với cái tên của nó: huy chương, phù hiệu, nút cùng với các
đồng xu cũng được sản xuất theo cách này
Tuy nhiên, quy trình dập còn được ứng dụng trong
lĩnh vực lắp ráp thiết bị điện tử cũng như trong những lĩnh
vực sử dụng chi tiết chính xác và phức tạp. Các máy móc
hiện đại thường được dùng để sản xuất những chi tiết này.
Một trong những máy đó là máy dập lưỡng kim Schuler
Ringmaster. Theo công ty, đây không những là máy dập dùng
để đục lỗ, ghép nối, dập tinh và phân tách, mà còn cho phép
thay đổi nhanh chóng trạng thái hoạt động giữa chế độ dập
tinh và đục lỗ. Công ty gần đây cũng tuyên bố đơn đặt hàng
cho hai dây chuyền dập cơ học lớn và hai thiết bị dập thủy
lực thử nghiệm từ công ty FAW-Volkswagen Automotive ở
Trung Quốc, một liên doanh giữa công ty First Automotive
Works, Volkswagen và Audi.
Tạo hình
Vuốt sâu là một quá trình cho phép giữ lại vật liệu trong
khi dập chi tiết. Ứng suất chịu kéo và nén là những cơ
chế chính chịu trách nhiệm tạo chi tiết theo hình dạng yêu
cầu. Vật liệu không bị cắt mất hay bỏ đi.
Vỏ hộp nhôm là một sản phẩm thường được tạo ra
theo phương pháp này. Do bản chất của quá trình, vật liệu
được sử dụng không thể quá giòn nhằm ngăn chặn đứt gãy
dưới tác dụng của áp lực. Chỉ có kim loại dẻo là phù hợp
do hiện tượng vát mỏng xảy ra trong quá trình tạo hình.
Độ dày thường nhỏ nhất tại nơi không có tiếp xúc với búa.
Có những mẫu mô phỏng trên thị trường giúp kỹ
sư nghiên cứu các chi tiết được vuốt sâu kỹ càng hơn.
Công ty Adina R & D ở Massachusetts, Mỹ là một công
10
Dập khuôn lũy tiến
Đây là một quá trình dập khuôn tự động tiên tiến kết hợp
nhiều quá trình dập khuôn kim loại như dập tinh, đục lỗ,
uốn, định hình dây và fine blanking. Chi tiết kim loại được
dẫn dọc theo dây chuyền trong khi dập dần tới hình dạng
cuối cùng. Vật liệu thừa còn lại cuối quá trình thường
được cắt bỏ đi. Không có gì là bất ngờ, đây là quá trình
được thiết lập riêng cho sản xuất số lượng lớn do tốc độ
gia công và chi phí dụng cụ hiệu quả.
Dập tấm với trợ giúp điện từ
Công nghệ này tương đối mới trong dập tấm kim loại. Khả
năng thay đổi phân bố biến dạng bằng cách chèn các cuộn
dây điện từ vào trong dụng cụ tạo hình để tránh hư hỏng
chi tiết làm công nghệ này thật sự nổi trội. Quá trình dập
khuôn truyền thống có xu hướng gây ra tăng thể tích và
nứt do lực nén và kéo.
Các cuộn dây điện từ được đặt có mục đích bên trong
dụng cụ để tạo ra xung mạch điện từ đẩy giữa cuộn dây và chi
tiết kim loại nhằm biến dạng nó. Sự biến dạng làm vùng chịu
lực tác động bị vát mỏng và tăng độ dẻo. Cùng lúc đó, búa
sẽ ấn vùng biến dạng (khu vực bị vát mỏng) của chi tiết vào
khuôn. Vùng bị vát mỏng sẽ nằm trên bề mặt khuôn. Công
nghệ này cải thiện khả năng tạo hình của chi tiết.
Phần mềm mô phỏng
Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ dập khuôn kim loại
đang dần trở nên phổ biến hơn do sự cạnh tranh ngày càng
khốc liệt trên toàn cầu. PAM-Stamp 2G của ESI Group là
một phần mềm cung cấp các giải pháp dập khuôn. Theo
ESI, PAM-Stamp 2G có thể kết nối mạng, giúp liên lạc
giữa các bộ phận khác nhau dễ dàng tiện lợi, do có thể chia
sẻ hình ảnh, chú thích, văn bản và các mẫu 3D.
Phần mềm về cơ bản cho phép người sử dụng rút
ngắn thời gian giữa quá trình đánh giá chi tiết tới quá trình
hoàn thành, thông qua nhiều chức năng như pam-diemaker
cho phép thiết kế khuôn nhanh, pam-quickstamp giúp
thẩm định tính thực thi nhanh và pam-autostamp cung
cấp mô phỏng để xác nhận quá trình sản xuất .
Machine tools
Thời kỳ kim loại
Dập khuôn kim loại đã phát triển từ thời buổi rèn kim loại
bằng búa tới một công nghệ trị giá hàng triệu đô-la.
Một báo cáo của MarketResearch.com, tuyên bố rằng
ngành công nghiệp dập khuôn và ngoại thương của lĩnh vực
này ở Mỹ tạo lợi nhuận xấp xỉ 12 tỷ đô-la trong năm 2007.
Mặc dù so với các quá trình tạo hình kim loại khác,
ngành công nghiệp dập khuôn ở Mỹ tiết kiệm chi phí và
có nhiều ưu điểm hơn, lĩnh vực này sẽ phải sẵn sàng đối
mặt với các thử thách trước mắt do giá thép tăng và sự suy
thoái của ngành công nghiêp ô tô.
Những số liệu từ MEPS (International) biểu thị giá
mỗi tấn thép tấm cuộn nóng tăng từ 788 đôla Mỹ trong
tháng 4/2007 lên 1.160 đôla Mỹ trong tháng 5 năm nay.
General Motors, một trong những công ty hàng đầu trên
thế giới trong ngành công nghiệp ôtô báo cáo mức thua lỗ
được điều chỉnh tổng cộng là 6.3 tỷ đôla Mỹ, thua lỗ tổng
cộng là 15.5 tỷ đôla ở quý 2 của 2008 trong kết quả sơ bộ
tài chính quý 2 tuyên bố vào ngày 1 tháng 8 năm 2008.
Không còn nghi ngờ gì nữa, những yếu tố này sẽ ảnh
hưởng đến công nghiệp dập khuôn kim loại. Tuy nhiên,
đây không phải là bước đường cùng đối với các công ty
trong lĩnh vực kinh doanh này. Dập khuôn kim loại chính
xác như dập lũy tiến và dập tấm với trợ giúp điện từ có thể
được cải tiến xa hơn nữa. Các cải tiến trong quá trình dập
cùng với sự ra đời của các chương trình mô phỏng tinh vi
sẽ giúp hội dập khuôn kim loại thỏa mãn những yêu cầu
của tương lai.
Khuôn dập: Độc nhất vô nhị
Khuôn dập là dụng cụ đặt bên trong
máy dập khuôn để tạo hình và cắt kim
loại tấm thành những chi tiết hữu dụng.
Khuôn dập một dụng cụ chính xác
độc nhất vô nhị để cắt và tạo hình kim
loại tấm thành những hình dạng hay mặt
cắt mong muốn. Khuôn dập kim loại tấm
được dùng để sản xuất các chi tiết kim
loại có độ chính xác cao, đồng nhất về
hình dạng và kích thước. Độ chính xác
về kích thước và độ bền đạt được từ
khuôn dập kim loại chính xác là rất cao
và vì thế, khuôn dập kim loại là những
bộ phận tích hợp của bất kì ngành công
nghiệp sản xuất nào.
Các bộ phận cắt và tạo hình của
khuôn nhìn chung được làm từ thép tôi
cứng gọi là thép công cụ. Khuôn cũng
có thể chứa các bộ phận cắt và tạo hình
làm từ cácbua hay các vật liệu cứng và
chống mài mòn khác.
Về mặt kích thước, khuôn biến thiên
từ cỡ bằng gan bàn tay dùng trong công
nghiệp vi điện tử tới những kích thước
cỡ bằng một nhà máy dùng để sản
xuất chi tiết phần thân cho ngành công
nghiệp ôtô.
Dập khuôn là một hoạt động tạo hình
nguội, nghĩa là không cố ý tác động nhiệt
lên khuôn hay vật liệu tấm. Tuy nhiên, do
nhiệt được tạo ra do ma sát trong quá
trình cắt và tạo hình, các chi tiết dập khi
ra khỏi khuôn thường rất nóng.
Chi tiết do quá trình dập khuôn tạo
ra gọi là chi tiết dập. Một số khuôn dập
nhất định có thể tạo ra hơn một chi tiết
dập mỗi chu kỳ và có thể quay vòng
nhanh lên tới 1500 chu kì mỗi phút. Lực
từ máy dập kích hoạt khuôn.
Tùy thuộc vào kết cấu của khuôn,
khuôn dập chủ yếu được xếp thành
khuôn một trạm, khuôn lũy tiến, khuôn
phức hợp, khuôn fine blanking và dập vỡ.
Tuy có nhiều loại khuôn dập, chúng
cơ bản hoạt động theo một trong hai
cách: cắt, tạo hình hoặc là cả hai. Các
khuôn được nạp bằng tay hoặc bằng
máy được gọi là dạng khuôn đường.
Còn các khuôn lũy tiến và chuyển đổi
thường hoàn toàn tự động.
Các khuôn dập kim loại chính xác
cần phải bảo trì thường xuyên để
đảm bảo chất lượng chi tiết gia công.
Thông thường thì công việc bảo trì
bao gồm mài mũi đột cắt, thay thế
các bộ phận bị gãy và hư, kiểm tra
khuôn để đảm bảo sản phẩm dập sau
cùng thỏa mãn tất cả các tiêu chuẩn
chất lượng của khách hàng. Với các
quy trình có hệ thống như bảo dưỡng
thường xuyên, gia công chi tiết đồng
nhất và tuổi thọ khuôn dập tăng là
những điều có thể đạt được.
11
Machine tools
Chi tiết cứng nhất
Vật liệu cứng mang những đặc tính hấp dẫn đối với các nhà thiết
kế, nhưng gia công chúng vẫn là một thách thức.
Michael E Neumann
N
gành khoa học và công nghệ vật liệu là một trong
những lĩnh vực kĩ thuật quan trong bậc nhất, bởi
nó tác động gần như toàn bộ các lĩnh vực kĩ thuật
truyền thống.
Khi cải tiến vật liệu gây tác động trực tiếp đến những
tiến bộ trong công nghệ, tầm quan trọng của khoa học và
công nghệ vật liệu càng không thể bị đánh giá thấp. Ta chỉ
12
cần nhìn lại tên các kỉ nguyên để thấy được ảnh hưởng của
vật liệu lên nền văn minh: thời kì đồ đá, thời kì đồ đồng
, thời kì đồ sắt và hiện nay, thời kì của các loại vật liệu.
Điều này đồng nghĩa với việc khoa học và công nghệ
vật liệu ảnh hưởng rộng rãi đến nhiều ngành kĩ thuật hiện
đại, ví dụ như sản xuất hợp kim nhôm với độ bền cao và
nhẹ dành cho thế hệ máy bay mới.
Machine tools
Những hợp kim được dùng trong các máy bay hiện
đại là những sản phẩm tuyệt diệu của ngành luyện kim.
Tuy vậy, nếu chúng ta có thể cải tiến các hợp kim nhôm
với khả năng duy trì độ bền cao tại nhiệt độ tương đối
vừa phải vào khoảng từ 200 đến 300 độ C, chúng có thể
được sử dụng trong máy bay siêu thanh với tốc độ bay
có chỉ số Mach hơn 2. Tương tự, nếu ta cải tiến những
hợp kim vẫn giữ được độ bền trong khoảng nhiệt độ
từ 1000 đến 1200 độ C, ta có thể sản xuất những động
cơ phản lực hiệu quả hơn và nhanh hơn nhiều so với
các loại hiện nay.
Những đặc tính khó gia công
Những đặc tính về độ cứng của các loại vật liệu cao cấp
hiện nay đã giúp chúng trở thành các ứng cử viên cho ứng
dụng thương mại bao gồm: những ứng dụng bán dẫn, khí
cụ đo kiểm hàng không vũ trụ và các thiết bị cấy ghép y
khoa và nha khoa.
Vật liệu cứng (được xác định bởi lực chống lại biến
dạng dư) thường được chia làm hai loại chính:
Những công cụ được lựa chọn
Đa số các máy công cụ có thể gia công một số chi tiết có
dung sai chặt nếu tỉ lệ bước dao giảm và dao cắt được
thay thường xuyên. Nhưng để gia công thành công những
chi tiết chính xác đáp ứng nhu cầu thị trường, các công
đoạn gia công cũng phải mang lại lợi nhuận, chính xác
và lặp lại được.
Những máy công cụ có độ bền hoặc độ cứng cao
(được đo bởi độ lệch của một chi tiết máy khi bị tác động
bởi một vật nặng) phù hợp hơn đối với các công đoạn như
vậy. Những loại nằm trong khoảng 5/20 μin/lbf đến 20/10
μin/lbf thường là ứng cứ viên sáng giá hơn cho gia công
chính xác vật liệu cứng.
Khi nói đến độ chính xác của các chi tiết, việc điều
chỉnh và điều hòa thể tích giúp cải thiện độ chính xác tổng
• Vật liệu đơn chất: gồm có thép công cụ tôi, thủy
tinh như Pyrex và borosilicate, và gốm sứ như
SiC và Al2O3.
• Vật liệu composite cứng: thuộc loại kim loại/gốm
sứ như composite nền kim loại và vonfam cácbua/
côban, thủy tinh/gốm sứ như Zerodur và Cervit;
và gốm sứ/sứ cách điện composite như siliconcácbua/silicon.
Tuy nhiên, chính các đặc tính khiến những vật
liệu này hấp dẫn cho ứng dụng thương mại lại góp
phần khiến chúng trở nên cực kì khó gia công theo
những dung sai yêu cầu trong các ứng dụng nâng cao
. Và khi nói đến việc gia công các loại vật liệu cao cấp
hiện nay, độ chính xác máy công cụ, độ cứng, thiết kế
gá dụng cụ, hình dạng và vật liệu dụng cụ cắt, cách bố
trí chất giải nhiệt, việc gá lắp và kĩ thuật gia công càng
quan trọng hơn.
Đạt được những dung sai khít khao hơn trên vật
liệu cứng là một thách thức cần vượt qua nếu các nhà
sản xuất muốn đạt được chất lượng cải tiến; đó chính là
tương lai của sản xuất. Việc chế tạo những chi tiết với
dung sai chặt từ các vật liệu này đã có thể thực hiện được
nhờ những máy công cụ và các tham số cố định của chúng
(ví dụ: khả năng lặp lại vốn có, độ chính xác, độ cứng,
độ trơn phẳng hoặc tính đồng nhất của chuyển động, vận
tốc trục chính, độ bền nhiệt, độ ẩm, bảo quản máy, khả
năng điều khiển…)
thể của quá trình gia công vì độ chính xác định vị tuyến
tính và độ chính xác định vị thể tích có thể khác nhau đáng
kể. Hơn nữa các đặc điểm thiết kế máy như gân tam giác
và giá đỡ ba điểm góp phần loại bỏ biến dạng máy động
lực học ảnh hưởng đến khả năng lặp lại.
Tương tự, giá đỡ phải đáp ứng độ chính xác cao,
độ bền và khả năng lặp lại để gia công những chi tiết có
dung sai chặt. Loại được thiết kế cho dung sai 0.0005”
(0.013mm) có thể khó đạt được dung sai 0.0002” (5μm)
trên một chi tiết chính xác. Lựa chọn một giá đỡ thích hợp
cho ứng dụng nói trên giúp giảm thiểu tối đa các sự cố (ví
dụ như trong công đoạn cắt gọt bên, chọn loại đem lại độ
bền khi có các lực hông xen vào).
Dụng cụ cắt gọt có ảnh hưởng to lớn đến gia công
những chi tiết chính xác từ các loại vật liệu cứng. Khi gia
13
Machine tools
công các loại vật liệu cứng này, các loại dụng cụ trên phải
có được độ bền thiết kế nhằm cắt bỏ vật liệu có hiệu quả
và đem lại tuổi thọ dụng cụ tối đa. Một vấn đề kinh tế cần
xem xét nữa là tuổi thọ. Tuổi thọ dụng cụ phụ thuộc vào
loại vật liệu được gia công và quy trình theo đó. Những
loại phải thay mỗi khi cắt 70 mm chiều dài có thể không
phải là một giải pháp tiết kiệm khả thi.
Một điểm khác cần lưu ý: việc sử dụng chất làm
nguội. Nhiệt tỏa ra từ dụng cụ và phôi gia công phải được
khử một cách nhanh chóng và nhất quán. Việc cắt gọt với
những loại vật liệu siêu mài mòn như kim cương tạo ra
nhiệt độ 1650 độ C nhanh chóng giữa mặt phân cách của
dụng cụ và phôi gia công. Do đó, chất làm nguội vô cùng
cần thiết để tiêu hao nhiệt.
Trong khi 30 – 100 psi là đủ yêu cầu đối với việc
gia công vật liệu cứng, những ưu điểm trong giải nhiệt do
cách bố trí chất làm nguội xuyên dụng cụ và xuyên trục
mang lại có thể tốt hơn cho công đoạn nói trên.
Kiểm định độ cứng: Đo đạc độ cứng
Sự ổn định về tiêu chuẩn đòi hỏi những hệ thống đo lường nhất quán và hiệu suất máy đồng nhất.
Một chương trình khả thi và được thực
hiện chu toàn với tiêu chuẩn độ cứng
ổn định ngay cốt lõi là căn bản cho việc
giám sát độ cứng nhất quán và hình
thành một phần trong toàn bộ quản lí
chất lượng.
Độ cứng của một vật liệu, trên tổng
thể, thường ngụ ý lực chống lại biến
dạng, và đối với kim loại, thuộc tính này
là số đo lực cản biến dạng dư và biến
dạng dẻo. Độ cứng cao hơn thường liên
quan đến độ bền cao hơn, vốn lại có mối
quan hệ với cấu trúc vật liệu.
Những giá trị gán cho độ cứng của
một loại vật liệu bắt nguồn từ sự kết hợp
giữa biến dạng và trạng thái đàn hồi của
bản thân đặc tính vật liệu. Những hệ
thống thông thường gồm có:
độ cứng Brinell sử dụng một trái banh
thép có đường kính 10 mm với lượng
tải 3000 kg trên một bề mặt được đánh
bóng sơ bộ của mẫu. Đối với các kim
loại mềm hơn, lượng tải có thể được
giảm xuống còn 500 kg; trong khi đó, đối
với các kim loại rất cứng sẽ được thay
bằng banh vonfam-cácbua.
Tải trọng được áp dụng trong một
khoảng thời gian xác định, thường từ 10
đến 15 giây và đường kính vết lõm (bất
cứ chỗ nào từ 2 đến 6 mm) được đo bởi
một kính hiển vi có công suất nhỏ. Lấy
giá trị trung bình của hai lần đo đường
kính vết lõm tại những góc vuông. Độ
cứng sau đó được tính bởi tỉ số giữa
tải trọng và mặt cong của vết lõm bằng
cách dùng tập hợp phương trình:
• Độ cứng Brinell
Phương pháp kiểm định độ cứng theo
vết lõm được chuẩn hóa và chấp nhận
rộng rãi đầu tiên đã được đề xuất bởi J A
Brinell vào năm 1900. Phương pháp thử
14
Trong đó:
P - tải trọng ứng dụng, N
D - đường kính của banh, mm
d - đường kính của vết lõm, mm
t - bề dày vết lõm, mm
Lưu ý: Đơn vị của BHN là MPa.
• Độ cứng Vickers
Trong phương pháp đo độ cứng Vickers,
một mũi kim cương hình chóp đáy vuông
được dùng như vật tạo vết lõm. Những
góc chung giữa hai mặt đối diện của
hình chóp là 1360. Sau đó, sử dụng kính
hiển vi để đo chỗ lõm do vật gây ra trên
bề mặt được đánh bóng.
Vật nói trên tạo ra một vết lõm vuông
trên mẫu, thay vì vật tạo vết lõm có hình
cầu hay hình nón như phương pháp
Brinell và Rockwell sử dụng. Vết lõm
hình vuông sẽ dễ đo đạc hơn so với vết
lõm tròn mà vật tạo vết lõm hình cầu và
hình nón gây ra.
Còn được gọi là phương pháp thử
độ cứng kim cương hình chóp, số độ
cứng (DPH) hoặc số độ cứng Vickers
(VHN hay VPN) được xác định bởi tải
Machine tools
Những kĩ thuật được nói đến
Đối với vật liệu cứng, kĩ thuật cắt gọt thông thường gần
như chắc chắn làm sứt mẻ hoặc làm nổ phần rìa chi tiết,
vì thế dẫn đến kết quả không tốt. Do đó, kĩ thuật gia công
(bao gồm việc lựa chọn các công đoạn cắt) mang tính
quyết định tới sự thành công của công đoạn.
Để có thể gia công một cách thành công các vật
liệu cứng theo kích thước chính xác, những thông số xử
lý khóa cần thiết phải được thiết lập cẩn thận và điều
khiển chặt chẽ.
Gia công chất lượng bắt đầu với một máy công cụ
chất lượng có độ cứng vừa đủ. Tuy nhiên, vẫn còn phụ
thuộc nhiều vào việc lựa chọn dụng cụ cắt hợp lí, cách bố
trí chất làm nguội và ngay cả việc phôi gia công được kẹp
như thế nào. Chỉ khi các thông số xử lí khác nhau được
thiết lập, điều khiển và giám sát, việc gia công các chi tiết
chính xác từ vật liệu cứng mới đem lại lợi nhuận và hiệu
quả kinh tế cao nhất.
trọng chia cho diện tích bề mặt của vết
lõm. DPH có thể được xác định bằng
phương trình sau:
Trong đó:
P - tải trọng ứng dụng, kg
L - độ dài trung bình của đường
chéo, mm
è - góc giữa hai mặt đối diện của
kim cương = 136°
• Độ cứng Rockwell
Được xem là phương pháp đo độ cứng
được sử dụng rộng rãi nhất, khả năng
chấp nhận tổng thể của phương pháp
đo độ cứng Rockwell xuất phát từ tốc độ
của nó, việc không có lỗi cá nhân, khả
năng phân biệt những khác biệt nhỏ về
độ cứng trong thép trui và kích thước
nhỏ của vết lõm.
Phương pháp Rockwell ép một đầu
dò nhọn vào bề mặt và đo độ tăng của
chiều sâu xâm nhập khi tải trọng được
tăng từ bậc này (bậc thấp) lên bậc khác
(bậc cao). Bề dày của vết lõm được
ghi lại vào một đồng hồ đo dưới dạng
những số độ cứng tùy ý.
Những giá trị độ cứng Rockwell
gồm ba phần. Một giá trị thường thấy
là 50 HRB, với HR biểu diễn độ cứng
Rockwell 50, sử dụng thang B. Nó khác
với kĩ thuật thử độ cứng Brinell ở việc
đo độ xuyên sâu của vật tạo vết lõm.
Kĩ thuật Rockwell có thể được thực
hiện nhanh chóng, lí tưởng cho kiểm tra
chất lượng. Nó cũng chỉ để lại vết lõm rất
nhỏ trên mẫu và có thể được sử dụng trên
nhiều loại vật liệu và hình dạng.
• Độ cứng mặt ngoài Rockwell:
Một thang Rockwell tương tự dùng
cho việc kiểm tra các vật liệu kim
loại mỏng hoặc những bề mặt được
xử lí mỏng, hay những chi tiết không
thể cho ra số đo có nghĩa theo thang
Rockwell chuẩn, gọi là phương pháp
đo độ cứng mặt ngoài Rockwell. Nó sử
dụng tải trọng nhỏ hơn, gồm có một tải
trọng đặt trước 3kg và tải trọng toàn
phần 15 hoặc 45 kg phụ thuộc vào độ
cứng của vật liệu.
• Rebound khi đó sự nảy lên của banh
cho biết lực cản biến dạng bề mặt (hay
độ cứng)
• Electronic Rebound dùng tỉ số
giữa vận tốc va truyền động bằng lò
xo và vận tốc bật lại để cho một giá trị
LD được quy đổi ra số độ cứng theo
quy ước.
• Độ cứng điểm
khi đó những tải
trọng ít hơn 1 kg được dùng cho các vật
tạo vết lõm Vickers và Knoop. Những
vật tạo vết lõm Knoop thông dụng ở Mỹ,
nơi mà chúng được sử dụng cho tấm
kim loại mỏng. Có bằng chứng rõ ràng
cho thấy những tải trọng ít hơn 100 gm
cho kết quả không chính xác thấy rõ.
• Scratch (Mohs) hoặc việc kiểm tra
file mang tính chất định tính và không
chính xác.
Tuy nhiên, khi những giá trị độ cứng
được dùng để đánh giá giới hạn bền
cực đại, lỗi có thể phát sinh nếu vật liệu
được gia công nguội hoặc, đối với vật
liệu thép và auxtenit.
15
Machine tools
Hoạt động hiệp lực
Sự hợp tác ở cấp độ tổ chức là một triết lý đang mang đến nhiều thành
công trong nhóm ngành chế tạo công cụ. Ralph Schiffler, viết cho DMG.
T
ập đoàn Volkswagen xem chế tạo công cụ như một
ngành công nghệ then chốt. Phòng chế tạo công
cụ thành phần của nó đóng vai trò như một đơn vị
kinh doanh độc lập và là một nhà cung cấp dịch vụ cho
các hoạt động cấu thành của tập đoàn.
Nó bao gồm chế tạo và phát triển các loại khuôn
dùng cho các linh kiện lớn bằng nhựa (như các bảng tín
16
hiệu hay các bộ giảm xóc), các loại khuôn đúc nặng kiểu
phun (dùng cho vỏ hộp số và vỏ động cơ), các khuôn đúc
thỏi và cát, cũng như các dụng cụ dùng trong những quy
trình dập tấm như dập tạo hình thủy cơ.
Những linh kiện được sản xuất bao gồm linh kiện
dùng trong khai thác công nghiệp (Ví dụ: các linh kiện
dùng trong các ô hàn để nối ghép các khung gầm và hệ
Machine tools
thống xả khí) hay trong cụm thiết bị để sản xuất các hệ
thống lái.
Danh mục sản phẩm của tập đoàn giúp bảo đảm độ
tin cậy của quy trình, thông qua loại vật liệu vận hành và
thiết bị được thiết kế theo các đặc điểm kĩ thuật dựa trên
quy trình.
Chế tạo công cụ
Một lĩnh vực hoạt động quan trọng khác trong phạm vi
của ngành chế tạo công cụ là việc chế tạo nguyên mẫu
cho khung gầm. Từ chế tạo những chi tiết bằng kim loại
tấm đơn giản cho đến lắp ráp những môđun khung gầm
phức tạp đòi hỏi phải có sự tinh thông để thực hiện các
loại chức năng trong suốt toàn bộ chuỗi quá trình. Cùng
với việc kiểm tra quy trình sản xuất (như quá trình hàn
bằng tia electron), việc sử dụng các vật liệu nhẹ - nhôm và
Magiê - đang đóng vai trò ngày càng quan trọng.
Để đạt được tính hiệp lực cao hơn nữa và năng suất
bền vững, những tiêu chuẩn công nghệ và quy trình đã
được chuẩn hóa. Một yếu tố nữa của bước tiến này là tỉ lệ
đối tác được chọn so với nhà cung cấp thiết bị.
Ngày nay, nhà máy Braunschweig của Volkswagen,
vốn tự chịu trách nhiệm về tài chính, hoạt động như nhà
cung ứng các hệ thống và bộ phận lái – với mục tiêu rõ
ràng là công nghệ khung gầm. Những loại sản phẩm của
nó bao gồm cầu trước và cầu sau của xe cũng như các thiết
bị giảm shock và hệ thống lái.
Thời gian vừa qua, với việc đánh giá lại chiến lược,
ngành chế tạo công cụ được xem như một công nghệ then
chốt. Dirk Strümpfler, Quản lý quy trình sản xuất công
cụ cấu kiện tại Braunschweig, cho biết: “Chúng tôi từng
phải suy nghĩ từ một công cụ này sang công cụ khác trong
khuôn khổ chiến lược chủ yếu dựa vào thu mua. Hiện tại
chúng tôi đang ở trong giai đoạn phát triển và thực thi
những chiến lược dài hạn và hơn hết là bền vững một
cách nhất quán.”
Trong bối cảnh này, những người chịu trách nhiệm
sản xuất công cụ, tất nhiên, cũng nhận thấy rằng đi cùng
với việc tổ chức lại chiến lược theo hướng chế tạo công cụ
là trách nhiệm cá nhân cao hơn. Trên hết là phải đạt được
những mục tiêu rất rõ ràng trên phương diện tài chính.
“Con đường duy nhất dẫn đến thành công là con
đường bao gồm cải tiến nhất quán và cải tiến liên tục suốt
toàn bộ chuỗi quy trình
Sự cải tiến đó bắt đầu từ việc nhập vào dạng hình
học của hệ thống CAD, mở rộng sang giai đoạn chuẩn bị
thực hiện và gia công cơ khí, đến lắp ráp công cụ và chuẩn
bị cho việc sản xuất hàng loạt tiếp theo,” Ông Strümpfler
giải thích.
Liên kết chặt chẽ
Trong suốt quá trình, những nhà chế tạo công cụ tại
Braunschweig không làm việc một mình, thay vào đó, họ
thiết lập liên minh với các nơi khác trong tập đoàn. Mạng
lưới này bao gồm dịch vụ chế tạo công cụ của công ty ở
Wolfsburg và Brazil, cũng như dịch vụ chế tạo công cụ
của Skoda và các nhà chế tạo công cụ của Audi.
Cách tiếp cận đồng vận được sử dụng trong sản xuất công cụ.
17
Machine tools
Lựa chọn máy móc phù hợp rất quan trọng trong sản
xuất các chi tiết này.
Mục đích của việc phối hợp này, theo ông Strümpfler,
là để sử dụng những giải pháp sản xuất tối ưu được phát
triển chung nhằm thực thi các tiêu chuẩn đồng bộ cho
luồng công việc, quy trình và công nghệ ở mọi xưởng, và
cuối cùng là để đạt được một phương pháp chuẩn hóa cho
quá trình sản xuất các phương tiện vận chuyển.
Sau đó, ông nhấn mạnh: “Về bản chất, điều này
đã, đang và sẽ luôn tiếp tục hướng về mục đích giảm
thiểu phức tạp, tăng tối đa tính hiệp lực và vì vậy, cuối
cùng thiết lập một nền tảng rõ ràng cho sản xuất dựa
trên tri thức, đẩy mạnh các cải tiến trong quy trình và
sản phẩm.”
“Với suy nghĩ như vậy, lấy ví dụ, chúng tôi không
còn xem xét trên phương diện công cụ riêng lẻ nữa mà
thay vào đó, chúng tôi hoạt động theo kiểu quy trình nhất
quán”, nhà quản lý này cho biết thêm. Bằng ví dụ, ông
chỉ ra quá trình gia công cơ ở Braunschweig, hiện tại với
khoảng 200 công nhân và 100 máy móc, phục vụ như một
nhà cung cấp dịch vụ nội bộ, theo cách gọi của tổ chức,
cho mọi lĩnh vực chế tạo công cụ cấu kiện.
Lựa chọn máy móc phù hợp
Gần đây, yêu cầu chuẩn bị các đặc tính kỹ thuật để thu
mua máy phay 5 trục trong tương lai đã không còn bị xử
lí tách riêng nữa. Nó được giải quyết dựa trên những lợi
ích chung thông qua một quy trình tầm cỡ tập đoàn và
dựa theo ủy ban, trong đó những cuộc thảo luận ban đầu
được mở rộng để bao gồm những đặc tính kỹ thuật được
cung cấp bởi từng khu vực.
“Bằng cách này, rất nhiều điểm chung đã được xác
định, tuy nhiên một vài khác biệt nghiêm trọng cũng phát
18
sinh giữa những yêu cầu đặc thù của các khu vực riêng
trong tập đoàn,” Oliver Schütze, Quản lý gia công trung
tâm trong chế tạo dụng cụ cấu kiện, nhớ lại. Vì vậy, bước
tiếp theo là phải tìm ra một mẫu thức chung và xác định
những tiêu chẩn lựa chọn mức cao hơn.
Ở bước thứ hai, những nhà cung cấp máy móc có
liên quan được tham gia vào một loạt các cuộc thảo luận
ban đầu. Mục đích ở đây không phải là ra giá chào hàng
tốt nhất mà trước hết là khảo sát những thắc mắc chung về
sự phối hợp trong bối cảnh kỹ thuật. Bởi vì ngay cả những
đặc điểm kỹ thuật đã được kiểm tra lại của Volkswagen
cũng khác một phần với những gì mà các nhà chế tạo máy
công cụ vạch rõ là tiêu chuẩn cho loại sản phẩm của họ.
Kết quả là một loạt các cuộc họp diễn ra mà trong đó, cả
hai bên thảo luận những vấn đề công khai, theo như ông
Strümpfler mô tả.
Bằng cách này, những tiêu chuẩn lựa chọn liên tục
được đề ra. Trong khi đó, những thử nghiệm gia công
được tiến hành song song với những linh kiện đại diện và
kết quả được sử dụng để rút ngắn danh sách các nhà cung
ứng tiềm năng cho đến khi chỉ còn một vài nơi.
Nhắc lại kết quả đối với các máy 5 trục cỡ trung
bình, Ông Schütze nói: “Chúng tôi rất mãn nguyện với
tính phổ biến và ổn định của những máy DMU này với
phạm vi hoạt động đa dạng, từ gia công thô cứng đến hoàn
thiện bề mặt tinh”.
Ông cho biết thêm: “Mức độ chuẩn hóa cao hơn
trong mọi lĩnh vực giúp cải thiện chất lượng, bởi nó làm
tăng sự ổn định và minh bạch của quy trình, cũng như
liên tục cho phép phát triển và thực thi những quy trình
tối ưu hóa ở thời điểm đúng lúc.”