Tiềm năng lớn từ thiết bị uốn ống CNC do kỹ sư Việt Nam chế tạo

Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM ngày 19/12 tổ chức hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị uốn ống CNC". Sản phẩm hoàn thiện của nhiệm vụ về cơ bản mở ra một hướng tiếp cận mới cho ngành công nghiệp phụ trợ liên quan đến uốn ống kim loại với khả năng tự động hóa và độ chính xác cao, giá thành hợp lý.

Thực tế cho thấy, trong các ngành công nghiệp đang phát triển mạnh tại Việt Nam như ô tô, dầu khí, thực phẩm,… thì tỷ lệ các chi tiết, thiết bị dạng ống chiếm tỷ trọng khá lớn. Vì thế, các nhà máy luyện thép trong nước đang chủ động hoàn thiện các quy trình và thiết bị chế tạo các phôi thép dạng ống với chất lượng đang ngày càng tiệm cận với thế giới. Bên cạnh đó, chi tiết làm từ phôi ống cũng đã và đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng và trang trí nội thất.

Trong khi đó, công nghệ sản xuất ống hàng loạt lớn hiện chỉ dừng lại ở dạng ống thẳng với các kích thước ống có thể dài đến 6m hoặc 12m. Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng, các chi tiết ống sẽ được bố trí phù hợp với không gian của thiết bị hoặc nhà xưởng.

Tính đến nay, để các chi tiết ống có hình dáng phù hợp với không gian sử dụng, phương pháp cắt ngắn và liên kết lại bằng phương pháp hàn là một trong những giải pháp thông dụng nhất hiện nay. Tuy nhiên, trong rất nhiều trường hợp quan trọng, các liên kết thông qua quá trình hàn sẽ không thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy, để thay đổi từ dạng thẳng sang các hình dạng khác, phương pháp uốn ống đã được phát triển.

Trong các phương pháp uốn hiện nay, phương pháp biến dạng tạo hình là một bước đột phá trong lĩnh vực tạo hình cho các chi tiết dạng ống với những khả năng nổi bật như tạo ra các hình dáng với bán kính uốn thay đổi nhanh, giúp các chi tiết ống dễ dàng thỏa mãn các yêu cầu về hình dáng trong những không gian cực kỳ giới hạn; và vì không cần khuôn nên rất thích hợp cho cả dạng sản xuất hàng loạt và sản xuất đơn chiếc.

Máy uốn ống CNC hoàn thiện

Được biết, uốn là nguyên công chế tạo mà bản chất là làm thay đổi hướng thớ của tấm, thanh, dây hoặc ống. Uốn ống là phương pháp chế tạo được sử dụng để tạo thành ống vĩnh viễn bằng cách uốn cong chúng. Trong nhiều trường hợp, ống uốn cong hữu ích hơn ở dạng thẳng.

Việc uốn ống có thể được thực hiện thông qua một số quy trình khác nhau, bao gồm uốn kéo quay, uốn ép, uốn ép khung động và uốn lăn, nhưng mỗi phương pháp đều dựa trên các khái niệm cơ bản giống nhau. Các nguyên tắc uốn như độ giãn dài và bán kính uốn cong, cũng như các chức năng công cụ của trục lõi và con chạy, tạo thành nền tảng cho hầu hết các hoạt động uốn ống. Những nguyên tắc này giao nhau theo một số cách ảnh hưởng đến hiệu quả của sản xuất ống

Nhận định về hiệu quả kinh tế xã hội của nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị uốn ống CNC" vừa hoàn thành, ThS. Bùi Quang Vinh khẳng định, với những ưu điểm trên, việc phát triển công nghệ và thiết bị uốn ống CNC theo nguyên lý biến dạng tạo hình (tạo hình sản phẩm dạng ống theo nguyên lý biến dạng liên tục không khuôn) sẽ giúp phát triển lĩnh vực tạo hình ống, từ đó, giúp các lĩnh vực công nghiệp mũi nhọn hiện nay của Việt Nam như ô tô, thực phẩm, dầu khí, thiết kế, chế biến thực phẩm, chế tạo và bảo trì máy,… có điều kiện chủ động hơn các trang thiết bị và nguồn vật tư trong sản xuất, tăng tỷ lệ nội địa hóa các chi tiết lắp ráp trên sản phẩm hoàn chỉnh.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ

Nhóm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ cho biết, sau khi nghiên cứu nhiều dòng máy uốn ống nhập ngoại và các nguyên lý uốn ống phổ biến trên thế giới, kết hợp với nhu cầu thực tiễn từ nhiều doanh nghiệp Việt Nam, thì nhóm quyết định chọn phương án uốn ống bằng cách "thay đổi cơ cấu kẹp ống và đẩy ống" và "tạo hình theo phương tâm (phương Z)".

Nguyên lý chuyển động tạo hình ống khi uốn

Về cơ bản, đây là phương án thay đổi cơ cấu kẹp ống từ phương án "uốn bằng phương pháp đẩy ống từ dưới lên và kẹp ống bằng bộ kẹp tự động". Cụ thể, với việc thay đổi cơ cấu kẹp ống bằng các luynet được chế tạo riêng lẻ thay vì sử dụng cơ cấu kẹp tự động. Luynet được đặt dọc theo chiều dài ống, ở đầu mỗi chấu của luynet là một ổ lăn giúp biến ma sát trượt thành ma sát lăn, các chấu có thể tùy chỉnh lên xuống để thay đổi đường kính ống uốn lớn nhỏ khác nhau. Cụm đẩy ống được chế tạo dài hơn để có thể đẩy được hết ống khi đai ốc đã đi đến cuối hành trình.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cơ khí di chuyển ống dọc tâm

Là một phần của nhiệm vụ, ThS. Bùi Quang Vinh và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao cũng hoàn thiện khâu chế tạo hệ thống truyền động cơ khí cho máy uốn ống; cũng như chế tạo hệ thống điều khiển CNC cho máy uốn ống.

Về cơ bản, máy uốn ống CNC được hoàn thiện có khả năng đọc tập tin bản vẽ thiết kế kỹ thuật (G-Code), sau đó tiến hành uốn ống theo thiết kế đối với ống nguyên liệu. Từ phần mềm điều khiển, kỹ thuật viên vận hành có thể tùy chỉnh tốc độ đẩy ống, uốn ống (3 trục) cũng như một số thống số khác có liên quan. Về tốc độ uốn, đại diện nhóm triển khai cho biết, với ống quy cách 10mm(Φ10) và dày 0,8mm, thì tốc độ trung bình đạt mức 800 mm/phút, và bán kính cong nhỏ nhất mà máy có thể uốn đạt là 100 mm (±1mm). Máy có thể uốn ống dài tối đa 3.000mm.

Máy uốn ống CNC được vận hành trực tiếp từ máy tính

Có thể khẳng định rằng, việc nghiên cứu và phát triển thành công công nghệ uốn ống sẽ giúp Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao (Ban Quản lý Khu công nghệ cao TP.HCM) góp phần thúc đẩy khả năng nghiên cứu của đội ngũ kỹ thuật; đồng thời tạo tiền đề cho quá trình chuyển giao các công nghệ mới trong ngành công nghiệp phụ trợ công nghệ cao đến các công ty thuộc Khu Công nghệ cao TP.HCM, cũng như các doanh nghiệp có nhu cầu trên địa bàn TP.HCM nói riêng và cả nước nói chung.