Quy trình gia công cắt laser CNC là một sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ điều khiển số máy tính và năng lượng ánh sáng hội tụ. Để giúp bạn hiểu rõ hơn, dưới đây là chi tiết từng bước trong
quy trình vận hành cắt laser CNC chuyên nghiệp:
1. Thiết kế và Lập trình CAD/CAM
Đây là bước "não bộ" của toàn bộ quy trình, quyết định độ chính xác của thành phẩm.
-
Thiết kế CAD (Computer-Aided Design): Kỹ sư sử dụng các phần mềm như AutoCAD, SolidWorks hoặc CorelDRAW để vẽ kỹ thuật 2D hoặc 3D. Mọi thông số về kích thước, dung sai và hình dạng được xác định tại đây.
-
Lập trình CAM (Computer-Aided Manufacturing): Sau khi có bản vẽ, phần mềm CAM (như nội suy đường cắt, sắp xếp phôi - nesting) sẽ chuyển đổi hình ảnh thành mã G-code hoặc M-code. Đây là ngôn ngữ mà máy CNC hiểu để điều khiển tọa độ trục X, Y, Z.
2. Chuẩn bị vật liệu
Vật liệu được lựa chọn dựa trên yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ.
-
Kiểm tra phôi: Đảm bảo bề mặt vật liệu (sắt, inox, nhôm, gỗ...) phẳng, không bị cong vênh quá mức để tránh va chạm với đầu cắt.
-
Cố định vật liệu: Đặt phôi lên bàn máy (thường là dạng thanh răng hoặc tổ ong) sao cho song song với các trục của máy để đảm bảo đường cắt không bị lệch.
3. Thiết lập máy (Setup)
Bước này yêu cầu kinh nghiệm của kỹ thuật viên để tối ưu hóa chất lượng đường cắt.
-
Căn chỉnh tiêu cự (Focus): Điều chỉnh khoảng cách từ thấu kính đến bề mặt vật liệu. Mỗi loại độ dày vật liệu sẽ có một điểm hội tụ năng lượng khác nhau.
-
Thông số kỹ thuật: Cài đặt công suất (Power), tốc độ (Speed) và áp suất khí hỗ trợ (Nitơ cho inox để không bị đen cạnh, Oxy cho sắt để hỗ trợ đốt cháy).
-
Thiết lập gốc tọa độ: Xác định điểm bắt đầu (Gốc phôi) để máy biết vị trí cần cắt trên tấm vật liệu.
4. Thực hiện Cắt Laser
Khi nhấn nút bắt đầu, hệ thống điều khiển sẽ kích hoạt nguồn laser.
-
Phát phát tia: Nguồn laser (Fiber hoặc CO2) tạo ra chùm sáng cường độ cao, truyền qua hệ thống gương phản xạ hoặc sợi cáp quang đến đầu cắt.
-
Hội tụ năng lượng: Thấu kính hội tụ chùm tia thành một điểm cực nhỏ (vài phần mười milimet), tạo ra nhiệt độ hàng nghìn độ C, làm nóng chảy hoặc bốc hơi vật liệu ngay lập tức.
-
Chuyển động CNC: Đầu cắt di chuyển chính xác theo đường dẫn G-code đã lập trình sẵn.
5. Loại bỏ vật liệu (Thổi xỉ)
Trong quá trình cắt, khí hỗ trợ (Assist Gas) đóng vai trò cực kỳ quan trọng:
-
Đẩy vật liệu: Khí được thổi ra từ vòi phun (nozzle) cùng lúc với tia laser để đẩy phần kim loại nóng chảy ra khỏi mạch cắt (kerf).
-
Tạo mạch cắt sạch: Nếu áp suất khí không đủ, xỉ (bavia) sẽ bám lại dưới đáy mạch cắt, làm giảm độ thẩm mỹ.
6. Làm mát và Đông đặc
Tia laser tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Ngay sau khi tia laser đi qua, dòng khí hỗ trợ cũng giúp làm mát cục bộ, giúp mép cắt đông đặc nhanh chóng, giảm thiểu sự biến dạng do nhiệt cho các chi tiết nhỏ hoặc phức tạp.
7. Kiểm tra chất lượng
Thành phẩm sau khi rời bàn máy được đánh giá dựa trên các tiêu chí:
-
Độ nhám mạch cắt: Đường cắt có mịn hay bị răng cưa?
-
Độ chính xác kích thước: Sử dụng thước cặp hoặc máy đo 2D/3D để so sánh với bản vẽ gốc.
-
Sai số hình học: Kiểm tra độ vuông góc và các góc nhọn.
8. Hậu xử lý (Tùy chọn)
Mặc dù cắt laser có độ chính xác rất cao, một số công đoạn sau vẫn có thể cần thiết:
-
Vệ sinh: Loại bỏ lớp oxit hoặc vết dầu mỡ.
-
Mài bavia: Xử lý các nốt đính (micro-joint) nếu cắt theo tấm.
-
Hoàn thiện bề mặt: Sơn tĩnh điện, xi mạ hoặc đánh bóng để tăng tính thẩm mỹ và độ bền.
Kết luận
Có thể thấy,
gia công cắt laser CNC là một chuỗi các bước chặt chẽ, kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ số hóa và kỹ thuật vật lý chính xác. Việc tuân thủ đúng quy trình từ khâu lập trình đến hậu xử lý không chỉ giúp tối ưu hóa tiến độ sản xuất mà còn đảm bảo sản phẩm đạt được độ tinh xảo cao nhất, giảm thiểu lãng phí nguyên vật liệu. Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, hiểu rõ và làm chủ quy trình này chính là chìa khóa để tạo ra những sản phẩm chất lượng, đáp ứng những yêu cầu khắt khe nhất của thị trường.
Xem thêm:
Gia công tiện CNC và tiện thường: So sánh chi tiết
