Trong thế giới gia công CNC nhịp độ nhanh, tốc độ và độ chính xác là tất cả. Cắt tốc độ cao (HSC) đã trở thành phương pháp được các nhà sản xuất lựa chọn khi cần sản xuất các bộ phận chất lượng trong thời gian ngắn hơn. Không giống như các phương pháp cắt truyền thống, HSC liên quan đến tốc độ trục chính và tốc độ cấp liệu cực cao, cho phép thợ máy loại bỏ vật liệu nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến độ chính xác.
Hiệu suất của dụng cụ cắt đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Một dụng cụ có thể xử lý tốc độ cao trong khi vẫn sắc bén, mát mẻ và ổn định là điều cần thiết để đạt được kết quả mong muốn. Đó là lý do tại sao dụng cụ cắt tốc độ cao phù hợp cũng quan trọng như chính máy móc.
Vậy, dụng cụ HSC khác với dụng cụ cắt thông thường như thế nào? Đầu tiên, chúng được làm từ vật liệu tiên tiến như cacbua rắn và được phủ lớp chịu nhiệt. Chúng được thiết kế để chịu được điều kiện cắt khắc nghiệt, giảm mài mòn và mang lại bề mặt hoàn thiện vượt trội.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá mọi thứ bạn cần biết về các công cụ cắt tốc độ cao — từ chúng là gì và chúng hoạt động như thế nào, đến vật liệu chúng được làm từ, lợi ích, ứng dụng và mẹo của chuyên gia để sử dụng chúng hiệu quả. Cho dù bạn là người mới Máy CNC hoặc một thợ máy dày dạn kinh nghiệm, hướng dẫn này sẽ giúp bạn tận dụng tối đa các công cụ HSC của mình.
Dụng cụ cắt tốc độ cao (HSC) là dụng cụ cắt được thiết kế đặc biệt dùng trong gia công CNC để loại bỏ vật liệu ở tốc độ rất cao. Chúng được chế tạo để hoạt động ở tốc độ trục chính và tốc độ cấp liệu nhanh hơn so với các dụng cụ thông thường trong khi vẫn duy trì độ chính xác, độ bền và độ cứng. Mục đích của chúng là tăng năng suất, giảm thời gian gia công và mang lại bề mặt hoàn thiện vượt trội.
Khái niệm cắt tốc độ cao có từ đầu thế kỷ 20 với phát minh về Thép tốc độ cao (HSS). HSS đã cách mạng hóa gia công vào thời điểm đó bằng cách cho phép tốc độ cắt cao hơn so với thép cacbon cũ.
Theo thời gian, các vật liệu mới hơn như carbide rắn, gốm sứ và CBN (Cubic Boron Nitride) đã được phát triển. Các vật liệu này cho phép tốc độ thậm chí còn nhanh hơn, tuổi thọ dụng cụ dài hơn và gia công tốt hơn các vật liệu khó cắt.
Tốc độ cắt thường được đo bằng feet bề mặt mỗi phút (SFM) hoặc mét mỗi phút (MPM). Trong HSC, các công cụ thường chạy ở tốc độ trục chính trên 10.000 vòng/phút, tùy thuộc vào vật liệu và đường kính công cụ.
Tốc độ bề mặt đề cập đến tốc độ mà dụng cụ cắt trên bề mặt của phôi — và đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu quả và chất lượng.
Dụng cụ cắt tốc độ cao được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và tốc độ, chẳng hạn như:
● Hàng không vũ trụ (linh kiện nhôm và titan)
● Ô tô (linh kiện động cơ, khuôn mẫu)
● Chế tạo khuôn mẫu (thép cứng và than chì)
● Sản xuất y tế (cấy ghép titan, dụng cụ phẫu thuật)
HSS từng là tiêu chuẩn cho các công cụ cắt do độ bền và khả năng duy trì độ cứng ở nhiệt độ cao. Ngày nay, nó vẫn được sử dụng cho mục đích gia công chung và các hoạt động tốc độ thấp.
Ưu điểm: Giá cả phải chăng, dễ mài, bền
Nhược điểm: Mòn nhanh ở tốc độ cao
Dụng cụ cacbua có hai loại chính: cacbua rắn Và chèn cacbua. Cacbua rắn cực kỳ cứng và hoàn hảo cho các ứng dụng tốc độ cao, trong khi chèn cacbua mang lại hiệu quả về mặt chi phí vì chỉ cần thay thế phần chèn.
Ưu điểm: Khả năng chống mài mòn tuyệt vời, giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao
Nhược điểm: Giòn, đắt hơn HSS
Dụng cụ gốm lý tưởng để cắt tốc độ cao các vật liệu cứng như gang và hợp kim chịu nhiệt. Chúng có thể chạy ở nhiệt độ rất cao mà không làm giảm hiệu suất.
Ưu điểm: Chịu nhiệt rất tốt, tuyệt vời cho các vật liệu cứng
Nhược điểm: Giòn, hạn chế sử dụng trên kim loại mềm hơn
Cermets kết hợp vật liệu gốm và kim loại, mang lại khả năng chống mài mòn và bề mặt hoàn thiện tốt. CBN chỉ đứng sau kim cương về độ cứng và hoàn hảo cho thép tôi.
Ưu điểm: Tuổi thọ cao, tuyệt vời để hoàn thiện các bộ phận cứng
Nhược điểm: Đắt tiền, giới hạn ở một số ứng dụng cụ thể
Chúng được sử dụng để gia công các vật liệu không chứa sắt như nhôm, vật liệu tổng hợp và nhựa. Chúng cung cấp khả năng chống mài mòn và độ hoàn thiện bề mặt vô song.
Ưu điểm: Hoàn thiện vượt trội, độ bền cực cao
Nhược điểm: Không phù hợp với thép, chi phí cao
Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào vật liệu phôi, tốc độ cắt và độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Ví dụ, dụng cụ cacbua hoặc gốm lý tưởng cho kim loại cứng ở tốc độ cao, trong khi HSS có thể phù hợp hơn với kim loại mềm hơn và tốc độ thấp hơn.
Hình dạng dụng cụ có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả cắt, loại bỏ phoi và kiểm soát nhiệt trong quá trình vận hành tốc độ cao.
● Góc cào quyết định cách dụng cụ cắt vật liệu — góc cào dương làm giảm lực cắt và nhiệt.
● Góc xoắn ảnh hưởng đến dòng phoi và độ hoàn thiện bề mặt; góc càng cao thì càng tốt cho vật liệu mềm.
● Thiết kế rãnh là yếu tố quan trọng trong các dụng cụ như máy phay ngón, vì nó giúp thoát phoi và ngăn ngừa tắc nghẽn trong quá trình cắt tốc độ cao.
Hình dạng thích hợp giúp giảm độ rung, tăng tuổi thọ của dụng cụ và cải thiện độ chính xác gia công.
Các công cụ cắt hiện đại thường có lớp phủ tiên tiến để chịu được nhiệt độ cao và ứng suất khi cắt tốc độ cao. Các lớp phủ phổ biến bao gồm:
● TiAlN (Titanium Aluminum Nitride): Khả năng chịu nhiệt tuyệt vời
● TiCN (Titanium Carbonitride): Tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn
● AlCrN (Nhôm Crom Nitride): Tuyệt vời cho gia công khô
● DLC (Carbon giống kim cương): Giảm ma sát khi cắt kim loại màu
● Lớp phủ kim cương: Lý tưởng cho các vật liệu siêu cứng như vật liệu tổng hợp và than chì
Lớp phủ tạo ra một rào cản nhiệt, giảm ma sát và ngăn vật liệu dính vào dụng cụ. Điều này dẫn đến tuổi thọ dụng cụ dài hơn, ít mài mòn hơn và bề mặt hoàn thiện tốt hơn, đặc biệt là trong các hoạt động tốc độ cao.
Dụng cụ tráng phủ thường bền hơn dụng cụ không tráng phủ từ 2 đến 5 lần. Ví dụ, dao phay đầu phủ TiAlN có thể duy trì độ sắc bén trong thép cứng trong khi dụng cụ không tráng phủ sẽ nhanh hỏng.
Một trong những lợi thế lớn nhất của các công cụ cắt tốc độ cao là khả năng loại bỏ vật liệu nhanh chóng. Với tốc độ trục chính cao hơn và đường chạy dao được tối ưu hóa, các công cụ này có thể cắt qua các phôi nhanh hơn nhiều so với các công cụ truyền thống.
Cắt tốc độ cao tạo ra bề mặt sạch hơn và mịn hơn. Vì dụng cụ di chuyển nhanh và chính xác nên giảm rung động và để lại ít vết dụng cụ nhất, điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, y tế và làm khuôn.
Khi kết hợp với các cấp liệu, tốc độ và giá đỡ dụng cụ phù hợp, dụng cụ HSC có thể sử dụng lâu hơn đáng kể. Vật liệu và lớp phủ chịu nhiệt của chúng làm giảm độ mài mòn, giúp lưỡi cắt sắc bén hơn trong thời gian dài hơn.
Với tốc độ cắt nhanh hơn và thời gian chết giảm để thay đổi công cụ hoặc làm lại, các nhà sản xuất có thể sản xuất nhiều bộ phận hơn trong thời gian ngắn hơn. Điều này dẫn đến việc sử dụng máy tốt hơn và xử lý đơn hàng của khách hàng nhanh hơn.
Mặc dù các công cụ cắt tốc độ cao có thể tốn kém hơn lúc đầu, nhưng chúng thường dẫn đến chi phí thấp hơn cho mỗi bộ phận. Sự kết hợp giữa tốc độ, độ chính xác và tuổi thọ của công cụ có nghĩa là ít phải thay thế hơn, giảm nhân công và ít phế liệu hơn — tất cả đều giúp tiết kiệm đáng kể trong các lần chạy khối lượng lớn.
Nhiều quy trình HSC sử dụng ít chất làm mát hơn hoặc thậm chí chạy khô, giảm tác động môi trường và chi phí liên quan đến việc xử lý và bảo dưỡng chất làm mát. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn bền vững hơn trong gia công hiện đại.
Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ phụ thuộc rất nhiều vào các công cụ cắt tốc độ cao để gia công các vật liệu nhẹ nhưng chắc chắn như hợp kim nhôm và titan. Các công cụ HSC giúp đạt được dung sai chặt chẽ, bề mặt mịn và thời gian chu kỳ nhanh — rất quan trọng đối với các bộ phận như cánh tua bin, khung kết cấu và các thành phần động cơ.
Trong ngành ô tô, tốc độ và hiệu quả là chìa khóa. Các công cụ HSC được sử dụng để gia công gang, hợp kim thép và nhôm cho các bộ phận như khối động cơ, thành phần phanh và bộ phận truyền động. Khả năng chạy ở tốc độ nạp cao giúp tăng năng suất và giảm thời gian chờ trên các dây chuyền sản xuất khối lượng lớn.
Ngành công nghiệp này thường liên quan đến thép cứng, than chì và thậm chí cả hợp kim đồng. Các công cụ cắt tốc độ cao cho phép định hình khoang chính xác và hoàn thiện bề mặt chi tiết, điều này rất cần thiết cho khuôn được sử dụng trong ép phun nhựa, đúc kim loại và dập.
Độ chính xác và độ sạch là điều không thể thương lượng trong sản xuất y tế. Các công cụ HSC được sử dụng để gia công thép không gỉ, titan và coban-crom để tạo ra các dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép và chân tay giả với bề mặt siêu mịn và hình dạng phức tạp.
Trong sản xuất điện tử và linh kiện nhỏ, dụng cụ HSC lý tưởng để gia công nhựa, đồng và các kim loại màu khác. Các dụng cụ này cho phép cắt chi tiết, khoan tốc độ cao và dung sai chặt chẽ trong các thành phần như đầu nối, vỏ và vi mạch.
Không phải tất cả các máy CNC đều được chế tạo để cắt tốc độ cao. Các trung tâm gia công tốc độ cao (HSM) chuyên dụng được thiết kế để xử lý nhu cầu về tốc độ trục chính nhanh và chuyển động nhanh của dụng cụ. Những máy này thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và tốc độ, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, y tế và chế tạo khuôn mẫu.
Để hỗ trợ các công cụ HSC, máy CNC phải có:
● Tốc độ trục chính cao, thường dao động từ 15.000 đến 60.000 vòng/phút
● Bộ thay đổi công cụ tự động (ATC) để chuyển đổi nhanh giữa các công cụ
● Độ ổn định nhiệt để duy trì độ chính xác trong các phiên gia công dài
Những tính năng này giúp duy trì hiệu suất ổn định ngay cả trong điều kiện cắt khắc nghiệt.
Hoạt động tốc độ cao có thể tạo ra rung động ảnh hưởng đến tuổi thọ của dụng cụ và độ chính xác của chi tiết. Do đó, máy móc có độ cứng kết cấu mạnh và hệ thống giảm rung chủ động là điều cần thiết để gia công tốc độ cao thành công.
Máy CNC tiên tiến sử dụng hệ thống điều khiển tốc độ cao và phần mềm CAM được tối ưu hóa. Các công cụ này tính toán đường đi của công cụ mượt mà hơn, quản lý tăng tốc/giảm tốc và giảm các chuyển động không cần thiết của máy. Điều này dẫn đến thời gian chu kỳ nhanh hơn, bề mặt hoàn thiện tốt hơn và giảm hao mòn cho cả công cụ và máy.
Cắt tốc độ cao tự nhiên tạo ra nhiều nhiệt hơn. Nếu không được quản lý đúng cách, nhiệt này có thể dẫn đến biến dạng nhiệt của phôi hoặc dụng cụ, ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước. Các chiến lược làm mát và lớp phủ dụng cụ thích hợp là rất quan trọng để giảm thiểu sự tích tụ nhiệt.
Do tốc độ cắt cao, dụng cụ bị mòn nhanh hơn, đặc biệt là khi gia công vật liệu cứng hoặc mài mòn. Sử dụng không đúng cách cũng có thể dẫn đến sứt mẻ hoặc gãy dụng cụ, ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết và tăng thời gian chết.
Ở RPM cao, bất kỳ sự mất cân bằng nào ở dụng cụ cắt hoặc giá đỡ dụng cụ đều có thể gây ra rung động, giảm độ chính xác và bề mặt hoàn thiện kém. Giá đỡ dụng cụ cân bằng chính xác và hệ thống kẹp chặt là điều cần thiết cho hoạt động an toàn và ổn định.
Sử dụng tốc độ cấp liệu hoặc tốc độ trục chính không chính xác có thể dẫn đến hỏng dụng cụ hoặc kết quả không đạt yêu cầu. Người vận hành CNC phải tính toán và tối ưu hóa cẩn thận các thông số này cho từng công việc, cân nhắc đến vật liệu, loại dụng cụ và độ hoàn thiện mong muốn.
Việc lựa chọn phương pháp tiếp cận phù hợp — phay leo so với phay thông thường hoặc cắt khô so với cắt ướt — sẽ ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt, tuổi thọ dụng cụ và chất lượng bề mặt. Phay leo, kết hợp với cài đặt tốc độ cao, thường được ưa chuộng để có độ hoàn thiện tốt hơn.
Hiệu chuẩn và bảo trì máy thường xuyên là rất quan trọng trong môi trường HSC. Ngay cả những sai lệch nhỏ hoặc mòn ở ổ trục trục chính cũng có thể gây ra các vấn đề lớn ở tốc độ cao, làm giảm tuổi thọ của dụng cụ và độ chính xác của bộ phận.
Sau đây là danh sách không có tiêu đề:
● Đảm bảo kiểm tra và cân bằng đúng cách các giá đỡ dụng cụ để giảm thiểu rung động ở vòng tua máy cao.
● Chọn chất làm mát hoặc chất bôi trơn thích hợp, chẳng hạn như MQL (bôi trơn lượng tối thiểu) hoặc cắt khô, dựa trên hoạt động.
● Theo dõi tình trạng hao mòn của dụng cụ để ngăn ngừa hỏng hóc đột ngột và duy trì chất lượng sản phẩm đồng đều.
● Sử dụng phần mềm CAM tiên tiến để tạo đường chạy dao được tối ưu hóa cho hoạt động cắt tốc độ cao.
● Điều chỉnh tốc độ cấp phôi và chiến lược gia công dựa trên dữ liệu hiệu suất thời gian thực để nâng cao hiệu quả và tuổi thọ của dụng cụ.
Các công cụ cắt tốc độ cao là thiết yếu cho sản xuất hiện đại, mang lại lợi ích đáng kể về tốc độ, độ chính xác và năng suất. Bằng cách hiểu các vật liệu, hình học, lớp phủ và máy móc tương thích, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa hiệu suất công cụ và đạt được kết quả vượt trội.
Tuy nhiên, cần chú ý cẩn thận đến những thách thức như sinh nhiệt, hao mòn dụng cụ và chiến lược gia công để tối đa hóa tuổi thọ dụng cụ và giảm thiểu thời gian chết.
Bằng cách tuân thủ các biện pháp thực hành tốt nhất, chẳng hạn như cân bằng dụng cụ, theo dõi độ mòn và sử dụng phần mềm CAM tiên tiến, các nhà sản xuất có thể cải thiện quy trình gia công và duy trì hiệu suất cao trong các ứng dụng cắt tốc độ cao. Tương lai của cắt tốc độ cao có vẻ đầy hứa hẹn, với những tiến bộ liên tục về vật liệu và công nghệ.
điện thoại : +86-592-6682467
WhatsApp : +86-18359729483
e-mail : info@cncyangsen.com
Địa chỉ nhà : No. 586-590 Shanbian Rd. Dongfu Industrial Zone Haicang Dist, Xiamen, Fujian Province, China 361027
THẺ NÓNG :
trung tâm gia công ngang máy phay ngang trung tâm gia công dọc Máy HMC Máy VMC Máy phay CNC© 2025 Nhà sản xuất gia công CNC Top 1 tại Phúc Kiến Đã đăng ký Bản quyền.
