Báo cáo chuyên đề CNC, tìm hiểu vật liệu và dụng cụ cắt

Báo cáo chuyên đề dụng cụ cắt trên máy CNC, các loại dao cắt, mũi dao của máy CNC, các thông số kỹ thuật của mũi dao cắt CNC, thông số kỹ thuật: hình dạng, kích thước, vật liệu chế tạo, ký hiệu phận loại các loại đầu dao....

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

GVHD: T.S Nguyễn Hồng Sơn

Hà Nội 10/2010

- Độ chính xác cao ( sai lệch kích thước gia công đạt tới micromet).

- Năng suất gia, tính linh hoạt, khả năng tập trung nguyên công cao vì vậy gia công trên máy CNC, dao cắt phải làm việc rất khốc liệt của nhiệt độ ,lực cắt, tải trọng va đập, tốc độ mòn lớn… xuất hiện trên vùng cắt Tong những điều kiện như vậy dụng cụ cắt trên máy CNC phải có những đặc tính hơn hẳn dao cắt truyền thống nhờ các đặc điểm :

- Vật liệu làm dao được sử dụng trên cơ sở thành tựu khoa học của vật liệu mới, ví dụ như vật liệu là thép gió hay hợp kim cứng phủ CVD (chemical Vapour Deposition) , PVD (Physical Vapour

Deposition).Như thép gió phủ TiN, TiAlN…

- Kết cấu phần cắt, thân dao, thân dao, phần chuôi được chế tạo với tínhtiêu chuẩn hóa cao (phạm vi quốc tế ) nhằm đảm bảo khả năng lắp lẫn,

tự động hóa trong việc lắp mới và thay thế dao mà vẫn đảm bảo chính xác thông số hình học phần cắt, vị trí dao với biên dạng chi tiết đã lập trình

- Dao cắt được nhận dạng, quản lý bằng các kí hiệu, mã hiệu, điều này đặc biệt thuận lợi cho việc lập trình gia công trên máy CNC những chitiết phức tạp, phải sử dụng nhiều dao

Vì năng suất và độ chính xác gia công trên máy CNC phụ thuộc rất nhiều vào dụng cụ cắt Do đó dụng cụ cắt trên máy CNC phải đáp ứngcác yêu cầu sau:

Có tính cắt gọt ổn định, có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt

Có tính vạn năng cao để có thể gia công được những bề mặt điển hình của nhiều chi tiết khác nhau trên các máy khác nhau

Có khả năng thay đổi nhanh khi cần gá dao khác để gia công chi tiết khác loại hoặc khi dao bị mòn Có khả năng điều chỉnh kích thước ở ngoài vùng gia công khi sử dụng dụng cụ phụ

I Dụng cụ tiện trên máy tiện CNC:

Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là các mảnh hợp kim cứnglắp ghép Ngoài ra các dao tiện này phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo việc sử dụng với thời gian lâu nhất các mảnh hợp kim không mài lại để đảm bảo cho các thông số hình học của dao cố định trong quá trình sử dụng

- Hình dáng của mảnh hợp kim phải hợp lý để nâng cao tính vạn năng,

có nghĩa là cho phép bằng một dao có thể gia công được nhiều bề mặt khác nhau

- Các dao có góc cắt khác nhau phải có cùng một tọa độ để tạo điều kiện thuận lơi cho nhập trình gia công Có khả năng làm việc bình thường khi gá những vị trí khác nhau Đảm bảo độ chính xác cao

- Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt ( đưa phoi ra ngoài vùng gia công thuận tiện ) Kết cấu dao tiện dùng cho CNC rất đa dạng và phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt gia công

Các loại dụng cụ cắt trên máy tiện CNC có thể chia thành 2 kiểu cơ bản : Kiểu 1 loại có kết cấu lắp ghép giữa mảnh cắt và thân dao cắt nhờ cơ cấu kẹp chặt tương ứng

Kiểu 2 là kiểu mà phần lưỡi cắt và phần thân dao được hàn ( ví dụ mảnh carbide được hàn đồng với thân dao)

H1: Dao tiện trên máy CNC

II Dụng cụ cắt trên máy phay CNC:

Phần lớn lớn dụng cụ cắt trên máy phay CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim cứng lắp ghép.Các dao phay phải đáp ứng những yêu cầu sau:

Phải đảm bảo với thời gian sử dụng lâu nhất các mảnh hợp kim khôngmài lại để đảm bảo các thông số hình học của dao cố định trong quá trình

H2 Dao phay trên máy CNC

III KẾT CẤU MẢNH DAO TIỆN NGOÀI:

1 ký hiệu:

- Mảnh dao tiện trên máy CNC đều được chế tạo theo tiêu chuẩn và có một kí mã hiệu riêng Việc kí mã hiệu các mảnh dao theo tiêu chuẩn

sẻ mang lại nhiều ưu điểm như :

+ Dễ dàng chọn được mảnh dao phù hợp với đầu dao chế tạo theo tiêuchuẩn

+ Dễ dàng chọn được mảnh dao phù hợp với điều kiện gia công, vật liệu cần gia công

+ Dễ dàng thay thế khi mảnh dao bị vỡ, bị mòn hỏng trong quá trình gia công, giảm đến thời gian tối đa cơ bản của máy

+ Đảm bảo cho việc khai báo các thông số dao khi lập trình trên máy CNC được thuận lợi và nhanh chóng…

H3 Dao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng của sandvik

- Mảnh dao có thể được kí hiệu theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau :

+ Kí hiệu theo tiêu chuẩn của từng hãng sản xuất ( ví dụ theo tiêu chuẩn của hãng Misubishi, sanvik, sumitomo….)

+ Kí hiệu mảnh theo tiêu chuẩn DIN

+ Kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO…

Tuy vậy với xu thế toàn cầu hóa, tất cả các hãng sản xuất mảnh dao lớn đều kí hiệu sản phẩm của mình theo một tiêu chuẩn chung, trong đó tiêu chuẩn ISO là tiêu chuẩn chung được nhiều hãng sản xuất mảnh dao trên thế giới sử dụng nhất Sau đây là nghiên cứu về kí hiệu của mảnh dao theo tiêu chuẩn ISO của hãng SANDVIK.

Kí hiệu của mỗi mảnh dao là tập hợp của 8 đến 10 chữ cái và chữ số Mỗichữ cái, chữ số mang một nội dung riêng thể hiện về hình dáng, kết cấu, kích thước và dung sai…của mảnh

T N M G 11 03 04 T R -15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vị trí 1: chữ cái thể hiện hình dáng tổng quát của mảnh (insert shape ) đó

là chữ cái đầu tiên trong từ tiếng Anh chỉ hình dáng của mảnh: ví dụ mảnh hình vuông ( S–square), mảnh hình tròn (R – Round), mảnh tam giác đều (T-triangle), mảnh hình thoi có góc nhọn ở đỉnh =55o(D),

75o(E), 80o(C)

Vị trí 2: Chữ cái chỉ rõ góc sau ở tiết diện chính có giá trị là bao nhiêu Mỗi chữ cái khác nhau ở vị trí thứ 2 cho ta một giá trị của góc sau tại tiết diện chính ví dụ : : N là 0o,C là 7o,P là 11o Riêng chữ O (other) chỉ mảnh có góc sau phi tiêu chuẩn, được theo đơn đặt hang

Vị trí 3 : một chữ cái chỉ cấp dung sai của kích thước của mảnh Mỗi cấp dung sai khác nhau được kí hiệu ứng với một chữ cái Khi muốn biết dung sai một kích thước nào đó của mảnh cần căn cứ vào chữ cái kí hiệu

và tra theo bảng chiếu có sẵn

H4 Sơ đồ lựa chọn mảnh hợp kim cứng theo tiêu chuẩn ISO.

Vị trí 4 : một chữ cái thể hiện kết cấu bẻ phoi của mảnh và mặt cắt của mảnh(cho ta biết mảnh có lỗ gá kẹp hay không), mảnh thiết kế sử dụng 1 mặt hay

có thể sử dụng trên cả 2 mặt (single side or double side) Có 6 kiểu kết cấu

thông thường và 1 kiểu có kết cấu đặc biệt ( X: kí hiệu này chỉ mảnh có thiết

kế đặc biệt và các cạnh không bằng nhau)

Vị trí 5: một chữ số chỉ kích thước của mảnh (mm) Mảnh tròn ghi theo kích thước đường kính , mảnh đa giác ghi kích thước cạnh cắt, riêng mảnh có cấutạo các cạnh không đều thì ghi chiều dài đoạn lưỡi trên cạnh cắt (thường chiều dài đoạn lưỡi cắt này chỉ chiếm 1 phần cạnh cắt của mảnh)

Vị trí 6: Ghi kích thước chiều dày của mảnh, kích thước này được tính từ mũi dao đến mặt đáy của mảnh Vị trí 6 gồm 2 chữ số từ 01 - 09 mỗi chữ số ứng với một chiều dày Ví dụ :03 s=3,17mm , 07 ứng với s=7,94mm

Vị trí 7: kích thước bán kính mũi dao, được ghi bằng số 2 chữ số có giá trị 10xr (r là bán kính mũi dao) Ví dụ: r= 0,4mm thì ghi 04 (=10x0,4), r=1,2 ghi 12 …

Vị trí 8: một chữ cái chỉ cấu tạo góc sắc của dao F( Sharp edle) : dao có góc sắc nhọn, không có đoạn vát âm (góc trước âm) E (Round honing edge): góc sắc được vê tròn, T (Chamfering honing edge): góc sắc được vát âm,

(Cambination honing edge): vừa có đoạn vát, vừa vê tròn.

Vị trí 9: Một chữ cái chỉ hướng làm việc của mảnh Hướng trái L (lefl) dao chạy từ phải qua trái, hướng phải R (right) dao chạy từ trái sang phải , dao chạy theo hướng trung lập N (Neutral) dao cắt trên 2 lưỡi đồng thời, thường

áp dụng với mảnh tiện ren, tiện cắt đứt

Vị trí 10: số hiệu chỉnh sửa của nhà sản xuất Số này thường đặt sau dấu ghạch ngang

2 Kết cấu mảnh dao tiện ngoài:

Theo sandvik , từ việc phân loại mảnh dao tiện ngoài theo phương pháp kẹp mảnh dao người ta chế tạo ra các loại mảnh dao có kết cấu phù hợp giữa vào việc phân loại này

a) Kết cấu mảnh TMAX-P :

Hình 5 giới thiệu một số mảnh T-MAXP của hãng sandvik

Hình 5

Từ hình 5 ta thấy : Mảnh T-Max P có rất nhiều hình dạng khác nhau (hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật, hình tam giác….).

- Tất cả các mảnh đa giác, tròn … đều lỗ kẹp mảnh hình trụ Các mảnh

đa giác đều có góc sau ở thiết diện chính băng 0o được kí hiệu bằng chữ N, riêng mảnh tròn có thêm mảnh có góc sau ở thiết diện chính bằng 7o được kí hiệu bằng chữ C

- Dung sai các kích thước của mảnh lấy theo cấp M

H7 Giới thiệu kết cấu của một mảnh TMAXU của hãng sandvik.

- Mảnh TMAX-U bao gồm các mảnh có góc sau = 7o,một số góc sau bằng =5o ( mảnh V : góc mũi dao =35o) Dung sai kích thước mảnh theo cấp M

Tất cả các mảnh TMAX-U đều chỉ có thể gia công trên một mặt, trên mặt gia công có thể có hoặc không có cơ cấu bẻ phoi

Trong đó đáng chú ý là mảnh với góc trước =0o thích hợp cho việc tiện những vật liệu có phoi vụn (như gang đúc …)

c) Kết cấu mảnh T-MAX-S :

Từ đặc điểm của manh T MAX-S là sử dụng mỏ kẹp để gá kẹp mảnh lên đầu dao vì vậy hình dáng của T MAX-S không đa dạng, chỉ có các mảnh hình vuông và hình tam giác đều

Tất cả các mảnh TMAX-S góc sau của thiết diện chính đều bằng 7o hoặc

11o Các mảnh dao loại này dùng chủ yếu cho gia công bán tinh và gia

công tinh (semi-finishing and finishing)

H7 Các mảnh T MAX-S của hãng sandvik

d) Kết cấu mảnh T- MAX :

H8 Các mảnh TMAX của hãng sandvik

Cũng giống như mảnh T MAX S mảnh TMAX cũng được kẹp lên đầu dao nhờ lực kẹp của mỏ kẹp, vì vậy hình dáng của mảnh TMAX không

đa dạng chỉ có các mảnh hình vuông và các mảnh hình tam giác

Mảnh TMAX là những mảnh không có lỗ bắt chốt kẹp, không có cơ cấu bẻ

phoi (without chipbreakers),

Mảnh TMAX có thể sử dụng 1 mặt hoặc 2 mặt Với mảnh sử dụng 2 mặt cógóc sau tại thiết diện chính bằng 0o, với mảnh sử dụng một mặt góc sau tại thiết diện chính thường bằng 7o, 11o Vì không có cơ cấu mảnh bẻ phoi nên mảnh T-MAX thích hợp gia công các vật liệu dòn, phoi vụn như gang, thép không dỉ, inox

Ngoài ra mảnh TMAX còn có mảnh có kết cấu đặc biệt : như các mảnh KNUX 16 04 05 R 11, KNUX 16 04 05 L 11…

Ta lấy ví dụ với cụ thể mảnh KNUX 16 04 05 R 11:

H9.Kết cấu TMAX đặc biệt (KNUX 16 04 05 R 11)

Từ hình vẽ H9 ta thấy : những loại mảnh này có 2 lưỡi cắt , với vùng bẻ phoi rộng Mảnh thích hợp để gia công các loại vật liệu có hàm lượng cacbon thấp, thép inox, hợp kim chịu nhiệt,….Ta có thể sử dụng mảnh đểgia công từ thô đến tinh

IV KÍ HIỆU PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU ĐẦU DAO, THÂN DAO

- Cho biết dó là đầu dao dùng cho tiện ngoài hay tiện lỗ…

Đầu dao chủ yếu được kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO Giới thiệu một số kiểu đầu dao theo tiêu chuẩn ISO của hãng sandvik

Theo SANDVIK, kí hiệu theo ISO của mỗi đầu dao, thân dao là tập hợp của 9 đến 11 chữ cái và chữ số Mỗi chữ cái chữ số mang một nộidung riêng thể hiện hình dáng, kết cấu, kích thước và dung sai …của đầu dao và thân dao.

H 9 Một số kiểu đầu dao theo tiêu chuẩn ISO của hãng sandvik.

Ví dụ: đầu dao và thân dao của hãng sandvik có kí hiệu cho trong bảng:

Ví dụ 2 : Chữ cái chỉ hình dáng mảnh được sử dụng ( R- hình tròn, S hình vuông, T- hình tam giác…)

Vị trí 3 : Chữ cái chỉ kiểu đầu, chữ cái này cho ta biết giá trị của góc nghiêng chính của phần cắt sau khi kẹp mảnh dao Ví dụ: B- dao đầu thẳng, góc nghiêng chính 75o, D- dao đầu thẳng, góc nghiêng chính 45o, J- dao đầu cong ,góc nghiêng chính 93o, S dao đầu cong, góc nghiêng chính 45o,

Vị trí 4: Được kí hiệu bằng một chữ cái, cho ta góc sau tại thiết diện chính bằng bao nhiêu.

Vị trí 5: cho ta biết hướng làm việc của dụng cụ, cũng chính là chiều ăn dao, ( R- hướng ăn dao theo chiều từ phải sang trái, L- hướng ăn dao theochiều từ trái sang phải, N- chạy dao đường kính )

Vị trí 6: Gồm 2 chữ số cho ta biết chiều cao thân dao

Vị trí 7: Có 2 chữ số chỉ chiều rộng thân dao

Vị trí 8: Một chữ cái chỉ chiều dài toàn bộ của dao, tính từ chuôi dao đến mũi dao

Vị trí 9: Gồm 2 chữ số chỉ chiều dài đoạn lưỡi cắt của mảnh

Vị trí 10: chỉ dung sai kích thước cơ bản của dao

Vị trí 11: Chỉ kí hiệu riêng của hãng sản xuất

b) Phân loại :

- Loại T- MAXP : Loại đầu dao này chỉ kẹp được mảnh kiểu TMAX P ( là kiểu dùng lỗ trụ để kẹp) Hình vẽ sau giới thiệu một số kiểu đầu dao TMAXP:

Đầu dao TMAXP của hãng sandvik

Đây là kiểu kẹp mảnh dao theo phương pháp đòn bẩy (lever)

Hình vẽ dưới đây thể hiện kiểu kẹp đòn bẩy : nhờ vít của một bu- lông tác dụng vào một đầu đòn bẩy (3), đầu còn lại của đòn bẩy sẻ tạo ra 1 lực vuônggóc với trục của lỗ kẹp trên mảnh dao, ép chặt mảnh dao vào vách trên thân

1: mảnh hợp kim cứng 3: đòn bẩy

2: miếng đệm 4: vít kẹp

- Loại T-MAXP dùng nêm kết hợp với chốt để kẹp :

Loại đầu dao này chỉ dùng mảnh kiểu TMAX P Hình vẽ sau giới thiệu đầu dao TMAXP sử dụng nêm để kẹp:

Kiểu kẹp được sơ đồ hóa trong hình sau :

1: Nêm kẹp 4: Chôt định vị

2: Mảnh hợp kim cứng 5: vít kẹp chốt định vị 3: Miếng đệm 6: Đầu dao

Với kiểu kẹp này, lỗ trụ của mảnh hợp kim vừa có chức năng kẹp vừa có chức năng như một lỗ định vị, dùng để xác định chính xác vị trí của mảnh dao so với đầu dao.

- Loại T-MAX U :

Loại đầu dao này chỉ kẹp được mảnh dao hợp kim cứng T-MAX U (là loại

có lỗ côn phù hợp với biên dạng của vít kẹp để kẹp)

Sơ đồ hóa kiểu kẹp:

1: Mảnh hợp kim cứng 5: vít kẹp mảnh dao

2: Miếng đệm 6: Thân dao

5: vít kẹp miếng đệm

Với kiểu kẹp này lực kẹp của bu-lông tác động trực tiếp vào lỗ kẹp của mảnh dao và giữ cho mảnh dao cố định trong suốt quá trình làm việc, khi kẹp bằng phương pháp này lực kẹp sẻ tác dụng theo chiều của mũi tên.-Loại T-MAXS chỉ dùng nêm để kẹp:

Loại đầu dao này sử dụng mảnh dao hợp kim cứng kiểu T- MAX S là mảnh dao đặc không có lỗ kẹp m

- Loại MAX : loại đầu dao này sử dụng mảnh hợp kim cứng kiểu MAX S là mảnh dao đặc không có lỗ kẹp mảnh, không có cơ cấu bẻ phoi.

T-Sau khi gá kẹp mảnh dao lên đầu dao nó sẻ hình thành các thông số hình học của dao, các góc nghiêng chính, góc nghiêng phụ, góc trước, góc sau,hướng gia công của dao (hướng trái, hướng phải, hướng kính)…phù hợp với tính chất, biên dạng định gia công Phần thân dao cũng có kết cấu theo tiêu chuẩn Ví dụ với một mảnh dao cắt TMAXP hình vuông, nhưng

việc chọn kết cấu đầu dao khác nhau sẽ cho các dao tiện có góc nghiêng chính, phụ, hướng gia công khác nhau ….

Kết Luận : Vậy, trong phần này ta tìm hiểu được về kí mã hiệu, kết cấu của mảnh dao hợp kim cứng, của đầu, thân dao tiện ngoài