Máy tính CNC

Công cụ tính toán gia công miễn phí

Giới thiệu

MachiningCalc là trung tâm công cụ tính toán gia công miễn phí, gom các phép tính tại xưởng cho phay CNC, tiện, khoan và làm khuôn về một chỗ, để bạn không phải lật sổ tay hay bảng tính giữa hai lần gá đặt. Các công cụ bao trùm bốn mảng thực sự ngốn thời gian chuẩn bị: thông số cắt (tốc độ cắt, lượng chạy dao, tốc độ trục chính máy tiện, khoan, thời gian gia công), lỗ và ren (đường kính mũi khoan mồi ren, lượng chạy dao khi taro, kích thước ren, tọa độ vòng lỗ bulông, dung sai vị trí), dữ liệu vật liệu và mối ghép (khối lượng kim loại, quy đổi độ cứng, mômen siết bulông, diện tích chịu kéo, tuột ren, lắp ghép ISO 286) và thông số ép phun (lực kẹp khuôn, thời gian làm nguội, độ co ngót, lượng phun, thời gian giữ áp, thiết kế kênh dẫn, thời gian chu kỳ). Mọi thứ chạy ngay trên trình duyệt, nhận số liệu theo inch hoặc milimét và hiển thị công thức đã dùng, nhờ vậy bạn có thể đối chiếu kết quả với kinh nghiệm của mình trước khi đưa vào chương trình.

Cách thức hoạt động

Phần lớn phép tính trên trang này quy về vài công thức, và nắm được chúng là biết ngay phải mở công cụ nào. Tốc độ bề mặt và tốc độ trục chính liên hệ qua RPM = (SFM × 12) / (π × D), trong đó D là đường kính dao hoặc phôi tính bằng inch: dao phay ngón hợp kim cứng 0,5 inch chạy 800 SFM trên nhôm cho khoảng 6.100 vòng/phút, còn trên thép mềm ở 200 SFM thì cũng con dao đó tụt xuống khoảng 1.530 vòng/phút. Công cụ tốc độ cắt chứa sẵn các dải giá trị mà xưởng thực sự dùng — nhôm 600–1000 SFM, thép mềm 150–250, thép không gỉ 100–180, titan 40–80 — và quy đổi bằng m/min = SFM × 0,3048. Khi đã chốt tốc độ trục chính, lượng chạy dao suy ra từ IPM = số vòng × lượng ăn mỗi răng × số me, nên dao ba me ở 6.100 vòng/phút với 0,004 inch mỗi răng cần khoảng 73 IPM, còn thời gian gia công bằng chiều dài cắt ÷ lượng chạy dao × số lần chạy + thời gian gá đặt. Các lỗ lại tính theo cách khác: mũi khoan mồi ren bằng đường kính ngoài của ren trừ bước ren (M8 × 1,25 → 6,75 mm, làm tròn về mũi khoan 6,8 mm có sẵn trên thị trường), các lỗ trên vòng bulông nằm cách nhau 360 ÷ N độ trên bán kính vòng chia, và dung sai vị trí theo GD&T là giá trị đường kính 2 × √(ΔX² + ΔY²) đem so với vùng dung sai. Dữ liệu vật liệu và mối ghép lấy từ khối lượng riêng và tiêu chuẩn: 7,85 g/cm³ cho thép, 2,70 cho nhôm, 7,93 cho thép không gỉ 304 và 4,51 cho titan; mômen siết theo T = K × D × F với K khoảng 0,20 khi khô và 0,15 khi có bôi trơn; tuổi thọ ổ lăn theo L10 = (C/P)^p × 10⁶ / (60n) với p = 3 cho ổ bi và 10/3 cho ổ đũa; còn khe hở hay độ dôi ISO 286 lấy từ cấp IT 5–11 cho các cặp như H7/h6.

Kịch bản sử dụng

  • Lập trình chi tiết mới: đổi khuyến nghị SFM và lượng ăn mỗi răng trong catalog dao thành số vòng quay và lượng chạy dao mà bộ điều khiển thực sự cần, rồi ước lượng thời gian chu kỳ trước khi xuất chương trình.
  • Đổi vật liệu giữa chừng: cũng con dao phay ngón 1/2 inch chạy 6.100 vòng/phút trên hợp kim 6061 phải hạ xuống khoảng 1.530 vòng/phút trên thép 1018, và thấp hơn nữa với thép không gỉ hay titan.
  • Chuẩn bị lỗ ren: tra mũi khoan mồi ren cho ren UNC, UNF hoặc ren mét, sau đó kiểm tra lượng chạy dao taro cứng để chu trình G84 khớp với bước ren.
  • Báo giá: khối lượng kim loại theo hình dạng và mác vật liệu cho ra chi phí phôi và khối lượng vận chuyển, còn thời gian gia công cho ra phần nhân công của cùng bản báo giá.
  • Kiểm tra sản phẩm đầu: đổi sai lệch X/Y đo trên máy CMM thành giá trị dung sai vị trí GD&T và thấy ngay cụm lỗ có nằm trong vùng dung sai hay không.
  • Lắp ráp và đồ gá: chọn mômen siết cho bulông SAE Grade 5/8 hoặc hệ mét 8.8/10.9/12.9, kiểm tra chiều dài ăn ren so với nguy cơ tuột ren trên vấu nhôm, và chọn kiểu lắp chặt hay lắp lỏng theo ISO 286.
  • Chỉnh khuôn ép phun: lực kẹp từ diện tích hình chiếu × áp suất phun, thời gian làm nguội từ chiều dày thành, cùng lượng phun, thời gian giữ áp và kích thước kênh dẫn để khép lại chu kỳ.

Câu hỏi thường gặp

Công cụ tính toán gia công là gì?

Đó là tập hợp các công cụ tính tại xưởng, biến dữ liệu catalog và bản vẽ thành thông số cài đặt máy: tốc độ bề mặt thành số vòng trục chính, lượng ăn mỗi răng thành lượng chạy dao, kích thước ren thành đường kính mũi khoan mồi, sai lệch X/Y đo được thành giá trị dung sai vị trí. MachiningCalc gom chúng trên cùng một trang để phay, tiện, khoan, mối ghép ren và làm khuôn không cần mỗi việc một ứng dụng hay một bảng tra riêng.

Đổi SFM sang số vòng quay cho một đường kính dao như thế nào?

Dùng RPM = (SFM × 12) / (π × D) với D tính bằng inch; số 12 đổi feet sang inch. Trong hệ mét, quan hệ đó viết thành n = (Vc × 1000) / (π × D), với Vc tính bằng m/phút và D bằng milimét. Vì đường kính nằm dưới mẫu số, giảm đường kính dao đi một nửa sẽ làm số vòng cần thiết tăng gấp đôi để giữ nguyên tốc độ bề mặt — đó là lý do dao nhỏ quay rất nhanh còn dao phay mặt lớn quay rất chậm.

Đường kính mũi khoan mồi ren được xác định thế nào?

Với ren mét, mũi khoan mồi bằng đường kính ngoài trừ bước ren, chính là quy tắc kinh điển cho độ ăn ren 75 %: M8 × 1,25 cho 8 − 1,25 = 6,75 mm, và bảng tra làm tròn về mũi khoan 6,8 mm thực sự mua được. Ren Unified áp dụng cùng ý tưởng qua số ren trên mỗi inch, nên 1/4-20 rơi vào mũi khoan #7 (0,201 inch). Khoan rộng hơn sẽ nhẹ mômen taro nhưng đánh đổi bằng độ bền ren.

Vì sao dung sai vị trí gấp đôi sai lệch đo được?

GD&T quy định dung sai vị trí là vùng theo đường kính chứ không phải bán kính, nên công cụ báo 2 × √(ΔX² + ΔY²). Một lỗ lệch 0,003 inch theo X và 0,004 inch theo Y thì cách vị trí danh nghĩa 0,005 inch theo định lý Pythagore, tức dung sai vị trí là 0,010 inch: đạt với vùng ⌀0,014 và không đạt với ⌀0,008. So thẳng sai lệch hướng kính với con số ghi trên bản vẽ là lỗi đọc phổ biến nhất.

Các công cụ có dùng được cả inch lẫn hệ mét không?

Có. Trang tốc độ và lượng chạy dao nhận đường kính dao theo inch hoặc milimét, hiển thị SFM cạnh m/phút và IPM cạnh mm/phút; bảng khoan mồi ren gồm UNC, UNF, ren mét bước lớn và bước nhỏ; mômen siết bao gồm SAE Grade 2/5/8 và hệ mét 8.8/10.9/12.9; khối lượng kim loại trả về cả kilôgam lẫn pound.

Kết quả chính xác đến đâu?

Các công thức đều là công thức chuẩn và bảng vật liệu dùng dải giá trị đã công bố, nhưng mọi con số chỉ là điểm khởi đầu chứ không phải bảo đảm. Độ cứng vững của máy, độ đảo của đầu kẹp, tình trạng lưỡi cắt, dung dịch trơn nguội, chiều sâu cắt và công suất trục chính khả dụng đều làm dịch chuyển vùng làm việc, và đó chính là lý do các dải SFM công bố rất rộng. Hãy coi giá trị tính được là lần thử đầu tiên, xác nhận bằng một nhát cắt thử và tin vào những gì máy và phoi cho biết.