Ứng dụng laser trong cơ khí chế tạo: máy dời nút cổ chai chứ không xoá nó

Laser không chỉ cắt nhanh hơn — nó bỏ bớt vài công đoạn khỏi chuỗi gia công của xưởng cơ khí: vạch dấu, khoan lỗ nhỏ, cưa phôi, dũa biên. Đổi lại, nó dồn việc sang khâu chuẩn bị file và cấp phôi. Xưởng nào không dịch chuyển theo thì mua máy xong vẫn tắc ở chỗ cũ.

Laser bỏ được những công đoạn nào khỏi chuỗi gia công?

Ở xưởng cơ khí làm chi tiết từ kim loại tấm, chuỗi công đoạn truyền thống thường là: lấy dấu trên tấm, cưa hoặc cắt thô, khoan lỗ, cắt biên dạng trong, rồi dũa và mài chỉnh cho đúng hình. Máy cắt laser gộp gần như toàn bộ chuỗi đó vào một lần chạy từ một file.

Bốn công đoạn biến mất, và mỗi công đoạn mang theo một loại sai số:

• Lấy dấu. Không còn vạch tay trên tấm, nghĩa là mất luôn sai số của thước và của người vạch.
• Khoan lỗ nhỏ và lỗ có vị trí tương đối với nhau. Lỗ được cắt cùng lượt với biên dạng, nên quan hệ vị trí giữa các lỗ và giữa lỗ với mép chi tiết đến từ cùng một file — không cộng dồn sai số qua nhiều lần gá đặt.
• Cưa cắt thô để lấy phôi. Chi tiết được lấy trực tiếp từ tấm nguyên theo hình xếp đã tính trước.
• Dũa và mài chỉnh biên dạng. Phần này giảm mạnh chứ không mất hẳn — vẫn còn khâu làm sạch mép, tùy vật liệu và khí trợ, xem xử lý bề mặt sau khi cắt laser.

Điểm đáng chú ý là lợi ích lớn nhất không nằm ở tốc độ mà ở chỗ các quan hệ kích thước trên một chi tiết đều đến từ một nguồn duy nhất. Đó là thứ khiến chi tiết thứ một trăm giống chi tiết thứ nhất, chứ không phải chuyện máy chạy nhanh.

Nút cổ chai chuyển sang đâu sau khi có máy?

Sang hai chỗ, và cả hai đều nằm trước lúc máy bắt đầu chạy:

Khâu dựng và xử lý file. Máy chỉ chạy khi có file đúng định dạng, đường nét khép kín, không có nét trùng nhau và không có đối tượng thừa. Bản vẽ khách gửi thường chưa ở trạng thái đó. Với xưởng nhận nhiều đơn nhỏ, đây là khâu quyết định sản lượng thật — chi tiết ở xuất file DXF, AI cho máy cắt laser.

Khâu xếp hình và cấp phôi. Tấm phải lên bàn, chi tiết phải được xếp sao cho tiết kiệm phôi và chi tiết cắt xong phải được lấy ra. Nếu ba việc này làm thủ công thì thời gian máy đứng chờ có thể dài hơn thời gian nó cắt. Xem xếp hình tiết kiệm phôi.

Đây là lý do hai xưởng mua cùng một cấu hình máy vẫn ra sản lượng rất khác nhau. Cái khác nhau không nằm ở máy.

Nhóm chi tiết nào của xưởng cơ khí hợp với laser nhất?

Nhóm chi tiết trên ống là nhóm bị đánh giá nhầm nhiều nhất vì nó nhìn giống cắt tấm nhưng là một bài toán khác hẳn — phần khác biệt ở cắt trên ống và hộp khác cắt tấm ở chỗ nào.

Việc nào laser không làm thay được?

Máy cắt laser xử lý biên dạng trên vật liệu tấm. Nó không thay được nhóm việc sau, và xưởng vẫn cần thiết bị riêng cho chúng:

• Tạo ren. Lỗ cắt xong vẫn phải qua khâu ta rô hoặc gia công ren riêng.
• Lỗ sâu trên chi tiết khối. Chi tiết dày dạng khối thuộc về máy khoan và máy phay, không thuộc máy cắt tấm.
• Mặt lắp ghép cần độ bóng cao. Mép cắt là mép cắt, không phải mặt gia công tinh.
• Gấp, uốn, hàn dựng. Đây là các nguyên công sau cắt và chúng chi phối dung sai của cụm lắp cuối cùng.

Một nhầm lẫn phổ biến khác là xem máy cắt laser và máy phay điều khiển số như hai phiên bản của cùng một thứ. Chúng khác nhau ở chỗ căn bản — phần phân biệt nằm ở máy cắt CNC và máy cắt laser có phải một không.

Xưởng cần chuẩn bị gì trước khi đưa máy vào?

• Một người phụ trách file. Không nhất thiết là người mới tuyển, nhưng phải là việc có người chịu trách nhiệm — nếu ai cũng làm thì không ai làm.
• Cách cấp và lấy phôi. Đo thử xem một tấm nguyên mất bao lâu để lên bàn và chi tiết mất bao lâu để lấy ra, trước khi chốt cấu hình máy.
• Chỗ cho khâu sau cắt. Làm sạch mép, phân loại chi tiết theo đơn, đóng gói — ba việc này cần mặt bằng mà nhiều xưởng quên chừa.
• Cấu hình phù hợp với dải độ dày chiếm phần lớn đơn hàng, không phải với độ dày lớn nhất từng gặp một lần — cách cân nhắc ở chọn công suất laser phù hợp cho xưởng cơ khí, và các dòng máy tương ứng ở nhóm máy cắt laser fiber.

Đo hiệu quả sau khi có máy bằng chỉ số nào?

Bằng những chỉ số xưởng tự đo được, chứ không phải bằng con số của xưởng khác. Bốn chỉ số dưới đây đo được bằng sổ tay và đồng hồ:

Bốn chỉ số này cũng là đầu vào đúng cho việc tính hiệu quả đầu tư: hãy đưa số của chính bạn vào công cụ tính hiệu quả đầu tư thay vì dùng số mẫu. Nền chung của nhóm máy này nằm ở cụm máy laser fiber cho xưởng cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

Xưởng nhỏ chưa có người chuyên dựng file thì bắt đầu thế nào? Giao việc file cho một người hiện có và chấp nhận rằng thời gian dựng file lúc đầu sẽ dài. Đây là khâu học được, và nó là nút cổ chai thật của xưởng nhỏ chứ không phải cấu hình máy.

Có máy laser rồi thì bỏ được máy khoan không? Không. Lỗ cần ren, lỗ sâu trên chi tiết khối và các nguyên công trên phôi không phải dạng tấm vẫn thuộc về máy khoan và máy phay.

Vì sao sản lượng không tăng như kỳ vọng sau khi mua máy? Thường vì nút cổ chai đã dời sang khâu dựng file hoặc khâu cấp phôi mà xưởng chưa bố trí lại. Cách kiểm tra là bấm giờ một ca và tách riêng phần thời gian máy đứng chờ.

Nên đo hiệu quả sau bao lâu kể từ khi lắp máy? Sau khi xưởng đã chạy ổn định qua một số lô đủ đa dạng về chủng loại chi tiết. Đo trong giai đoạn còn đang làm quen sẽ ra kết quả phản ánh quá trình học việc chứ không phản ánh năng lực của máy.