Phôi là bán thành phẩm, là hình dạng ban đầu của chi tiết trước khi đưa vào quá trình gia công cắt gọt để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Chế tạo phôi là quá trình tạo ra phôi từ vật liệu thô (thép, gang, nhôm, nhựa, v.v…) theo hình dáng và kích thước gần đúng với chi tiết cần gia công, nhằm tiết kiệm vật liệu và thời gian gia công sau này.

I. Phôi và Phoi Là Gì?

1. Phôi là gì?

Phôi là dạng vật liệu ban đầu được sử dụng trong gia công cơ khí, có hình dáng và kích thước gần đúng với chi tiết cần sản xuất. Phôi chưa có các yếu tố kỹ thuật hoàn chỉnh (kích thước chính xác, độ bóng bề mặt…), nhưng đủ để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công cắt gọt tiếp theo.

Chức năng của phôi:

• Cung cấp nền tảng vật liệu để chế tạo ra chi tiết máy hoàn chỉnh.
• Góp phần quyết định đến chất lượng, độ chính xác, chi phí và năng suất gia công.
• Phôi được thiết kế có lượng dư để thực hiện các bước gia công tinh tiếp theo.

Phân loại phôi:

• Theo hình dạng: phôi tấm, phôi tròn, phôi vuông, phôi dạng ống,…

2. Phoi là gì?

Phoi là lớp vật liệu bị loại bỏ khỏi phôi trong quá trình gia công cắt gọt, thông qua tác dụng của dao cắt và lực cắt. Phoi không được giữ lại trong sản phẩm cuối cùng mà được coi là phế liệu gia công.

Đặc điểm:

• Là sản phẩm phụ của quá trình gia công cơ khí.
• Mang dấu hiệu rõ ràng về hiệu quả của chế độ cắt và đặc tính vật liệu gia công.
• Có thể có hình dạng, kích thước và kết cấu khác nhau tùy thuộc vào:
• Vật liệu phôi
• Hình dạng và vật liệu dao cắt

II. Quá trình hình thành phoi

Quá trình hình thành phoi diễn ra khi dao tác động lên phôi, tạo ra ứng suất nén và trượt, khiến vật liệu bị tách khỏi chi tiết.

Các giai đoạn chính:

1. Biến dạng đàn hồi: Khi dao bắt đầu tiếp xúc, vật liệu bị nén và biến dạng nhẹ nhưng chưa bị tách.
2. Biến dạng dẻo: Khi lực cắt tăng lên, lớp vật liệu không đàn hồi nữa mà bắt đầu trượt, bị ép theo mặt trước của dao.
3. Phá vỡ liên kết vật liệu: Khi lực cắt vượt quá giới hạn liên kết giữa các phần tử, vật liệu bị tách thành phoi và trượt lên mặt dao.
4. Trượt theo mặt phẳng cắt: Các phần tử vật liệu tiếp tục bị trượt theo mặt phẳng tạo bởi góc cắt (thường 30–40° so với bề mặt).
5. Xê dịch tinh thể: Trong mỗi phần tử phoi, cấu trúc vi mô cũng thay đổi, tinh thể dịch chuyển theo hướng 60–65°, làm thay đổi cơ tính phoi.
6. III. Nguyên tắc chọn phôi

Chọn phôi hợp lý là bước quan trọng trong thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết. Việc chọn sai loại phôi có thể làm tăng chi phí sản xuất, giảm năng suất và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Nguyên tắc cơ bản:

• Phù hợp với chức năng và độ chính xác yêu cầu của chi tiết.
• Đảm bảo lượng dư gia công hợp lý, tránh thừa hoặc thiếu vật liệu.
• Tối ưu chi phí và vật liệu (hạn chế hao hụt, giảm phế phẩm).
• Đảm bảo tính khả thi trong điều kiện nhà xưởng (máy móc, nhân lực).
• Dễ gia công, quy trình công nghệ đơn giản, dễ tự động hóa hoặc cơ khí hóa.

III. Các phương pháp chế tạo phôi phổ biến

Tùy theo vật liệu, kích thước và yêu cầu chi tiết, người ta sử dụng các phương pháp chế tạo phôi như sau:

1. Phương pháp đúc

• Kim loại được nấu chảy, rót vào khuôn rồi nguội lại.
• Thích hợp với chi tiết có hình dáng phức tạp, kích thước lớn.
• Độ chính xác không cao, thường phải gia công lại nhiều.
• Ưu điểm: Chi phí thấp, tạo hình linh hoạt.

2. Phương pháp rèn

• Dùng lực tác động làm biến dạng vật liệu ở trạng thái nóng hoặc nguội.
• Tạo ra phôi có cơ tính cao, chịu lực tốt.
• Thường dùng cho trục, bánh răng, chi tiết chịu tải lớn.

3. Gia công áp lực (dập nóng, cán, kéo, ép)

• Biến dạng vật liệu theo khuôn, không làm thay đổi thành phần hóa học.
• Độ chính xác cao, ít tốn nguyên liệu.
• Phù hợp sản xuất hàng loạt.

4. Cắt từ vật liệu thanh/tấm

• Sử dụng thép tấm, thanh tròn, ống,… cắt theo kích thước.
• Đơn giản, dễ thực hiện, phù hợp chi tiết nhỏ, đơn giản.

5. Hàn tổ hợp

• Hàn các chi tiết nhỏ thành một phôi lớn.
• Áp dụng khi chi tiết có kết cấu phức tạp, không thể đúc/rèn nguyên khối.

IV. Các phương pháp gia công phôi phổ biến hiện nay

Để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh từ phôi gia công, có rất nhiều phương pháp đã được đưa vào sử dụng. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến hiện nay.

Phương pháp đúc phôi

Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại nóng chảy vào khuôn và đợi kết tinh lại sẽ thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu.

• Cho phép đúc được hầu hết các kim loại và hợp kim có thành phận khác nhau.
• Phương pháp chế tạo phôi này thích hợp với các chi tiết có hình dáng phức tạp, chịu tải trọng không quá lớn.
• Cho phép đúc chi tiết với khối lượng từ vài chục gram cho đến những chi tiết có kích thước cỡ lớn lên đến vài chục tấn.
• Là công nghệ chế tạo phôi chi phí thấp, rất được ưa chuộng.

Phương pháp gia công áp lực

Phương pháp chế tạo phôi bằng công nghệ gia công áp lực là phương pháp sử dụng ngoại lực tác dụng thông qua các dụng cụ làm kim loại biến dạng ở trạng thái mạng tinh thể, theo các định hướng trước nhằm tạo ra các kích thước, hình dạng chi tiết theo yêu cầu.

• Không làm thay đổi khối lượng, thành phần hóa học khi gia công áp lực
• Cải thiện cơ tính của vật liệu
• Đảm bảo kích thước, hình dạng, chất lượng bề mặt của phôi có độ chính xác cao
• Tiết kiệm thời gian gia công cắt gọt
• Ít tổn thất vật liệu
• Đem lại năng suất cao nhờ khả năng rút ngắn các bước trong quá trình công nghệ và dễ cơ khí hóa, tự động hóa.

Phương pháp rèn

Rèn cũng là một trong những phương pháp gia công kim loại, chế tạo phôi được áp dụng phổ biến ở trạng thái nóng.

• Có tính linh hoạt cao
• Phạm vi gia công rộng
• Khả năng chịu tải trọng của vật liệu khá lớn
• Tiết kiệm vốn đầu tư nhờ chỉ cần sử dụng các thiết bị đơn giản.
• Phôi rèn có cơ tính tốt hơn phôi đúc
• Thích hợp cho dạng sản xuất hàng loạt, hàng khối, đảm bảo tiết kiệm thời gian và cho năng suất rất cao.

Gia công tiện

Gia công tiện là công nghệ gia công cắt gọt phôi bằng chuyển động quay tròn của phôi và chuyển động tiến của lưỡi dao. Khi thực hiện phương pháp này, phôi và lưỡi dao sẽ chuyển động tiến dọc và tiến ngang để cắt, tạo hình phôi. Phương pháp gia công cơ khí tiện phù hợp để gia công các chi tiết máy, ốc vít, bu lông,…

Gia công phay

Gia công phay là phương pháp gia công phôi sử dụng dao có nhiều lưỡi cắt chuyển động quay tròn kết hợp chuyển động chạy dao theo các phương thẳng đứng, ngang, dọc để cắt và tạo hình phôi. Phương pháp gia công cơ khí phay được ứng dụng để sản xuất bộ truyền động, vỏ hộp số, vỏ đĩa nhôm,… của ô tô. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để chế tạo bánh răng và gá đỡ cho các loại máy móc.

Gia công bào

Gia công bào là một phương pháp gia công bằng cách làm nhẵn, làm phẳng bề mặt của vật liệu. Khi gia công bào, dao và phôi chuyển động theo một quy luật nhất định. Gia công thô và gia công tinh là hai phương pháp bào thông dụng hiện nay. Phương pháp này thích hợp trong việc gia công các chi tiết có chiều rộng nhỏ nhưng chiều dài lớn như rãnh chữ V.

Gia công mài

Gia công mài là hình thức gia công kim loại sử dụng đá mài cọ xát vào phôi để dần dần lấy đi từng lớp mỏng kim loại, làm bề mặt nhẵn mịn và tạo độ bóng cho phôi. Phương pháp gia công mài được sử dụng để tạo độ nhẵn và bóng cho các chi tiết có độ mỏng nhất định mà những phương pháp gia công khác không thể thực hiện được.

Gia công khoan – khoét – doa – taro

Gia công khoan – khoét – doa – taro là phương pháp để tạo lỗ trên phôi. Tuỳ vào đặc điểm của phôi mà thợ cơ khí sẽ quyết định xem sẽ sử dụng phương pháp khoan, doa, khoét hay taro. Phương pháp gia công này được ứng dụng để chế tạo thanh răng, bánh răng, trục răng, hộp số,…

Gia công chuốt

Gia công chuốt cũng là một phương pháp tạo lỗ trên vật liệu. Chuyển động chuốt thường chỉ là chuyển động tịnh tiến của dao chuốt. Phương pháp gia công này có thể tạo ra các lỗ tròn, lỗ định hình, lỗ thẳng, lỗ then hoa, rãnh xoắn,…

Gia công tinh lần cuối

Gia công tinh lần cuối bao gồm các phương pháp: mài nghiền, mài khôn, mài siêu tinh xác, đánh bóng, cạo. Hầu hết các sản phẩm gia công cơ khí đều phải trải qua giai đoạn này để đạt độ hoàn thiện tốt nhất.

Các phương pháp gia công cơ khí ngày càng được ứng dụng linh hoạt tùy theo tính chất vật liệu, độ chính xác yêu cầu, và thiết kế chi tiết. Hiểu rõ đặc điểm của từng phương pháp giúp kỹ sư và kỹ thuật viên lập quy trình công nghệ hợp lý, tối ưu hóa thời gian – chi phí – chất lượng trong sản xuất.

Lợi ý của việc chế tạo phôi chất lượng trước khi gia công

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, phôi là nguyên liệu ban đầu và là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả và chất lượng của toàn bộ quá trình gia công. Việc đầu tư để tạo ra phôi có chất lượng tốt, đúng kỹ thuật và phù hợp với thiết kế chi tiết sẽ mang lại nhiều lợi ích vượt trội, cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.

Dưới đây là những lợi ích cụ thể và rõ ràng nhất:

1. Đảm bảo độ chính xác và chất lượng sản phẩm

• Phôi chất lượng cao giúp cho quá trình gia công được diễn ra ổn định, chính xác, đảm bảo kích thước, dung sai và độ bóng bề mặt của chi tiết sau gia công.

• Giảm thiểu các sai lệch do biến dạng vật liệu, lỗ khí, nứt ngầm hay các khuyết tật nội tại trong phôi gây ra.

✅ Kết quả: Sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, giảm nguy cơ hàng lỗi.

2. Tối ưu hóa lượng dư gia công

• Phôi được thiết kế và chế tạo đúng chuẩn sẽ có lượng dư hợp lý – đủ để gia công tinh mà không quá dư thừa.

• Giảm được lượng vật liệu phải cắt bỏ, tiết kiệm công sức và thời gian.

✅ Kết quả: Tiết kiệm chi phí vật liệu, nâng cao hiệu suất sản xuất.

3. Tăng tuổi thọ dao cắt và thiết bị

• Khi phôi đồng đều, không chứa tạp chất cứng hoặc các khuyết tật bên trong, quá trình cắt gọt sẽ ít sinh lực cắt lớn, ít va đập, làm giảm sự mài mòn của dao và máy.

✅ Kết quả: Kéo dài tuổi thọ dao cụ, hạn chế hỏng hóc thiết bị, tiết kiệm chi phí bảo trì.

4. Rút ngắn thời gian gia công

• Phôi tốt giúp giảm số lần gia công tinh, giảm thời gian chỉnh máy, giảm lượng dư phải bóc tách.

• Tránh phải thực hiện các bước sửa chữa hoặc gia công lại do phôi không đạt yêu cầu ban đầu.

✅ Kết quả: Rút ngắn chu kỳ sản xuất, nâng cao năng suất lao động.

5. Giảm thiểu phế phẩm và chi phí sửa chữa

• Phôi đạt tiêu chuẩn giúp tránh được các lỗi như nứt, rỗ khí, sai hình dạng, từ đó giảm nguy cơ hỏng chi tiết trong quá trình gia công.

• Ít phải bỏ đi hoặc sửa chữa chi tiết sai, từ đó giảm tỷ lệ phế phẩm và tổn thất kinh tế.

✅ Kết quả: Tăng tỷ lệ thành phẩm, cải thiện hiệu quả tài chính.

6. Nâng cao độ tin cậy của sản phẩm cơ khí

• Với phôi đạt chất lượng cao, sản phẩm cơ khí sau cùng sẽ có độ bền cơ học tốt hơn, ít lỗi ẩn, và đảm bảo an toàn khi đưa vào sử dụng.

• Đặc biệt quan trọng với các sản phẩm chịu tải trọng lớn, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt như trong công nghiệp nặng, hàng không, ô tô…

✅ Kết quả: Tăng độ tin cậy của thiết bị, nâng cao thương hiệu và uy tín doanh nghiệp.

7. Phù hợp với yêu cầu của tự động hóa và CNC

• Phôi chính xác, đồng đều và có định hình tốt rất quan trọng khi gia công CNC hoặc trong dây chuyền tự động.

• Hạn chế lỗi do không phù hợp gá kẹp, dễ canh chỉnh và lập trình gia công.

✅ Kết quả: Tăng khả năng tự động hóa, hiện đại hóa quy trình sản xuất.

8. Hỗ trợ tối ưu quy trình công nghệ

• Việc sử dụng phôi chuẩn giúp kỹ sư dễ dàng lập trình, chọn dao cắt, xác định chế độ cắt và thời gian công nghệ hợp lý.

• Đồng thời cũng giúp dễ kiểm soát chất lượng trong từng công đoạn, cải thiện công tác quản lý sản xuất.

✅ Kết quả: Giảm sai sót kỹ thuật và tối ưu hóa toàn bộ chuỗi sản xuất.