Trong gia công cơ khí chính xác, drill jig in 3D đang trở thành giải pháp hiệu quả giúp định vị lỗ khoan nhanh, chính xác và tiết kiệm chi phí. Bài viết do Vinnotek chia sẻ sẽ hướng dẫn toàn diện từ thiết kế, in 3D đến quy trình sử dụng drill jig trong thực tế, giúp doanh nghiệp và kỹ thuật viên tối ưu hiệu suất gia công.
1. Giới thiệu chung về Drill Jig In 3D
Drill jig in 3D là đồ gá khoan được thiết kế và chế tạo bằng công nghệ in 3D, ứng dụng rộng rãi trong gia công chính xác và lắp ráp kỹ thuật. Thiết bị này có chức năng cố định chi tiết gia công và dẫn hướng mũi khoan theo vị trí đã xác định trước, giúp đảm bảo độ chính xác cao, đồng đều giữa các lỗ khoan và giảm thiểu sai lệch trong quá trình sản xuất.
Nhờ công nghệ in 3D, drill jig có thể được tùy biến nhanh chóng theo từng chi tiết cụ thể, cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp mà phương pháp gia công truyền thống khó đáp ứng.
2. Quy trình thiết kế Drill Jig để in 3D
Trước khi đưa vào sử dụng, drill jig in 3D cần được thiết kế theo một quy trình chặt chẽ nhằm đảm bảo độ chính xác, độ bền và khả năng lặp lại khi khoan. Quy trình này bao gồm các bước từ thiết kế mô hình, in 3D đến cố định và dẫn hướng khoan trong thực tế.
Bước 1: Thiết kế
Trong thiết kế drill jig in 3D, mục tiêu cốt lõi luôn xoay quanh ba yếu tố kỹ thuật: định vị chính xác lỗ khoan, đảm bảo phương khoan thẳng và khả năng lặp lại ổn định. Jig được xây dựng dựa trên hệ thống index hình học (các mặt chuẩn và gờ tỳ) để cố định vị trí tương đối giữa jig và phôi, đồng thời tích hợp rãnh thoát nhằm loại bỏ sai số do độ phẳng bề mặt.
Các lỗ khoan được nâng pad dẫn hướng giúp kiểm soát trục mũi khoan, có thể gia cường bằng bạc kim loại để tăng độ bền và độ chính xác khi sử dụng nhiều lần. Ngoài ra, thiết kế còn tính đến không gian kẹp chặt và thoát phoi, đảm bảo jig vận hành ổn định, lặp lại chính xác trong điều kiện gia công thực tế, đồng thời tận dụng lợi thế tạo hình linh hoạt của công nghệ in 3D.
Bước 2: In
Ở bước này, file thiết kế drill jig in 3D được đưa vào máy in để gia công bằng công nghệ in đắp lớp. Tùy điều kiện thiết bị, jig có thể được in trên máy một đầu phun thông thường bằng cách tối ưu hướng đặt chi tiết, ưu tiên đặt bề mặt pad dẫn hướng úp xuống bàn in để đảm bảo độ chính xác hình học và hạn chế support.
Vật liệu phổ biến như ABS hoặc PLA kỹ thuật đáp ứng tốt yêu cầu độ cứng và ổn định khi khoan, với thời gian in trung bình vài giờ. Trong trường hợp không có máy in 3D, người dùng có thể sử dụng các dịch vụ in 3D theo yêu cầu hoặc makerspace để gia công jig nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
Bước 3: Cố định jig
Ở bước này, drill jig in 3D cần được cố định chắc chắn lên phôi để đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại trong quá trình khoan. Người dùng chọn một đầu phôi bất kỳ làm điểm bắt đầu, đặt cạnh chuẩn (edge rail) của jig áp sát và thẳng hàng với mép phôi.
Sau đó, sử dụng kẹp (clamp) cố định jig tại vị trí phía trên các rãnh lấy dấu, đồng thời kiểm tra lại để đảm bảo bề mặt chuẩn của jig luôn tiếp xúc kín với phôi. Việc kẹp đúng kỹ thuật giúp jig không bị xê dịch khi khoan, từ đó duy trì độ đồng tâm và vị trí lỗ khoan theo đúng thiết kế.
Bước 4: Lấy dấu lỗ khoan
Ở bước này, drill jig in 3D được dùng để xác định chính xác vị trí lỗ khoan trên phôi. Sau khi jig đã được cố định chắc chắn, sử dụng bút chì hoặc dụng cụ lấy dấu đánh dấu vị trí lỗ thông qua khe scribe nằm xa mép phôi đã tỳ chuẩn.
Khe lấy dấu được thiết kế theo đúng khoảng cách kỹ thuật, giúp đảm bảo các lỗ khoan được phân bố đều và đúng chuẩn thiết kế. Việc lấy dấu chính xác ở bước này là cơ sở quan trọng để các bước khoan tiếp theo đạt độ chính xác và tính lặp lại cao trong quá trình gia công.
Bước 5: Khoan theo pad dẫn hướng
Sau khi đã lấy dấu chính xác, tiến hành khoan theo các pad dẫn hướng trên drill jig in 3D. Trường hợp khoan lỗ mù (blind hole), cần xác định trước chiều sâu khoan bằng cách đánh dấu trên mũi khoan, phổ biến là quấn băng keo điện để tránh khoan xuyên phôi.
Khi khoan, giữ mũi khoan vuông góc và ổn định, để pad dẫn hướng đảm bảo trục lỗ khoan thẳng và đúng vị trí. Hoàn tất các lỗ cần thiết, tháo jig ra khỏi chi tiết để chuẩn bị cho bước tiếp theo hoặc lặp lại chu trình.
Bước 6: Lặp lại chu trình
Sau khi hoàn thành lần khoan đầu tiên, trượt drill jig dọc theo phôi cho đến khi vạch dấu vừa tạo ở bước trước xuất hiện trong khe lấy dấu còn lại. Cách dịch chuyển này giúp đảm bảo khoảng cách giữa các lỗ khoan luôn đồng đều và chính xác theo thiết kế ban đầu.
Tiếp tục thực hiện tuần tự các thao tác: cố định jig bằng kẹp, lấy dấu lỗ khoan mới, khoan theo pad dẫn hướng, sau đó dịch chuyển jig sang vị trí tiếp theo.
Quy trình “lặp lại” này giúp drill jig in 3D phát huy tối đa ưu điểm về tính lặp lại và độ chính xác, đặc biệt hiệu quả khi cần khoan nhiều lỗ giống nhau trên cùng một chi tiết hoặc trên nhiều phôi khác nhau trong sản xuất và lắp ráp.
3. Quy trình sử dụng jig trong thực tế
Bước 1: Cố định phôi mẫu trên máy khoan bàn
Trước tiên, kẹp chặt một miếng gỗ phế (scrap wood) lên bàn máy khoan đứng (pillar drill). Miếng gỗ này đóng vai trò làm đế chuẩn, giúp giữ vị trí khoan ổn định và hạn chế rung lắc trong suốt quá trình thao tác.
Bước 2: Khoan lỗ chuẩn ban đầu
Sử dụng mũi khoan đường kính 5mm để khoan một lỗ chuẩn trên miếng gỗ đã cố định. Lỗ này sẽ được dùng làm điểm định vị cho drill jig. Sau khi hoàn tất bước này, tuyệt đối không điều chỉnh lại bàn máy khoan, nhằm đảm bảo độ đồng trục và tính chính xác cho các bước tiếp theo.
Bước 3: Thay đổi mũi khoan
Tháo mũi khoan 5mm và thay bằng mũi khoan 1.5mm (hoặc kích thước phù hợp với yêu cầu gia công). Việc thay mũi khoan nhưng giữ nguyên vị trí bàn máy giúp đảm bảo trục khoan vẫn trùng với tâm lỗ chuẩn ban đầu.
Bước 4: Định vị chi tiết bằng drill jig in 3D
Đặt chi tiết cần gia công (ví dụ: heatsink) vào drill jig in 3D, sau đó đưa toàn bộ jig vào lỗ chuẩn 5mm đã khoan trước đó. Drill jig lúc này đóng vai trò như một bộ dẫn hướng, giúp cố định chi tiết và xác định chính xác vị trí lỗ khoan.
Bước 5: Khoan lỗ thứ nhất
Tiến hành khoan lỗ đầu tiên thông qua lỗ dẫn hướng trên jig. Nhờ cấu trúc dẫn hướng và khả năng cố định phôi, mũi khoan sẽ đi đúng vị trí và phương trục mong muốn, giảm thiểu sai lệch và lỗi gia công.
Bước 6: Xoay chi tiết và khoan lỗ thứ hai
Sau khi hoàn tất lỗ thứ nhất, tháo chi tiết ra khỏi jig, xoay chi tiết 180 độ, sau đó đặt lại vào jig theo đúng vị trí. Tiếp tục khoan lỗ thứ hai. Cách làm này giúp đảm bảo hai lỗ khoan có độ đối xứng và khoảng cách chính xác theo thiết kế.
4. Các biến thể Drill Jig In 3D phổ biến
Để đáp ứng nhiều yêu cầu gia công khác nhau, ba biến thể drill jig in 3D đã được thiết kế tương ứng với các kiểu bố trí lỗ khoan riêng biệt. Điểm chung của các jig này là đều lấy lỗ chuẩn 5mm ban đầu làm mốc định vị, giúp đảm bảo toàn bộ các lỗ khoan tiếp theo luôn nằm đúng vị trí và đồng nhất giữa các chi tiết.
Cụ thể, biến thể thứ nhất được thiết kế cho lỗ khoan 1.5mm với khoảng cách tâm 15.8mm, phù hợp cho các chi tiết cần độ chính xác cao trong lắp ráp cơ khí nhẹ. Biến thể thứ hai cũng sử dụng lỗ 1.5mm nhưng có khoảng cách 11.6mm, thường dùng cho linh kiện điện tử hoặc tản nhiệt có mật độ lỗ dày hơn. Biến thể thứ ba phục vụ lỗ khoan 2.5mm với khoảng cách 16.0mm, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu đường kính lỗ lớn hơn và độ bền liên kết cao hơn.
Việc thiết kế nhiều biến thể drill jig in 3D như vậy giúp tăng tính linh hoạt trong sản xuất, giảm sai sót khi khoan và tối ưu thời gian thiết lập, đặc biệt hiệu quả trong các quy trình gia công lặp lại hoặc sản xuất quy mô nhỏ.
Kết luận
Drill jig in 3D là giải pháp hiệu quả giúp nâng cao độ chính xác, tính lặp lại và tối ưu thời gian trong gia công khoan. Thông qua quy trình thiết kế, in 3D và sử dụng đúng kỹ thuật, doanh nghiệp và kỹ thuật viên có thể giảm sai số, tiết kiệm chi phí và tăng hiệu suất sản xuất. Vinnotek hy vọng những chia sẻ trên sẽ giúp bạn ứng dụng drill jig in 3D một cách linh hoạt và hiệu quả trong thực tế gia công.
