Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt - Chương 5

Môn học Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt là một môn học cơ sở trong ngành cơ khí có rất nhiều lý thuyết nhưng có tính ứng dụng thực tiễn rất cao. Giáo trình bao gồm các nội dung: Vật liệu làm dao; Kh

Chương 5: PHAY (MILLING)

NỘI DUNG

(Contents)

§5.1 Công dụng, phân loại & thông số hình học của dao phay

§5.2 Kết cấu dao phay

§5.3 Các yếu tố cắt khi phay

§5.4 Phay cân bằng

§5.5 Lực cắt khi phay

§5.6 Sự mài mòn & tuổi bền dao phay

§5.7 Chế độ cắt khi phay.

Đ5.1 Cụng dụng, phõn loại & thụng số hỡnh học của dao phay

1.1 ặc điểm: (Specifications) Đặc điểm: (Specifications)

1.1 ặc điểm: (Specifications) Đặc điểm: (Specifications)

- Khi phay, chuyển động cắt chính là chuyển động quay tròn của dao, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi.

- Phay th ờng đạt đ ợc độ nhẵn bề mặt cấp 5, cấp 6 và độ chính xác cấp 8, 9.

- Dao phay có một số l ỡi cắt cùng làm việc nên n ng suất gia công cao ăng suất gia công cao.

- Dao phay có một số l ỡi cắt cùng làm việc nên n ng suất gia công cao ăng suất gia công cao.

- Do l ỡi cắt làm việc không liên tục và cùng với khối l ợng thân dao lớn nên khả năng truyền nhiệt lớn.

- Lẹo dao ít xảy ra do l ỡi cắt làm việc gián đoạn.

-Diện tích khi phay thay đổi, làm lực cắt thay đổi, gây rung động trong quá trỡnh cắt, ảnh h ởng

đến chất l ợng bề mặt gia công.

1.2 Phân loại: (Classifications)

-Theo kết cấu của răng: Dao phay răng nhọn, dao phay hớt l ng.

- Theo cách phân bố của răng dao so với trục dao: dao phay trụ, dao phay góc, dao phay mặt

đầu, dao phay định hinh.

- Theo dạng răng: dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng, dao phay răng cong, dao phay răng xoắn, dao phay góc.

- Theo prôfin răng: dao phay ren, dao phay đĩa môđuyn, dao phay vấu môđuyn, dao phay lăn

§5.1 Công dụng, phân loại & thông số hình học của dao phay

(Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling tools)

§5.1 Công dụng, phân loại & thông số hình học của dao phay

(Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters)

2 Th«ng sè hình häc cña dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters)

2.1 Dao phay trô răng xo¾n: (Helical fluted milling cutters)

Đ5.1 Cụng dụng, phõn loại & thụng số hỡnh học của dao phay

(Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters)

2 Thông số hỡnh học của dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters)

2.1Dao phay trụ răng xoắn: (Helical fluted milling cutters)

+ ặc điểm kết cấu: l ỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc .

B ớc vòng:

B ớc chiều trục:

B ớc pháp tuyến:

Góc giữa hai răng liên tiếp:

Trong đó: Z - số răng dao phay

§5.1 Công dụng, phân loại & thông số hình học của dao phay

(Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters)

2 Th«ng sè hình häc cña dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters)

2.1 Dao phay trô răng xo¾n: (Helical fluted milling cutters)

+ Góc độ răng dao:

R

Rx

P

§5.1 Công dụng, phân loại & thông số hình học của dao phay

(Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters)

2 Th«ng sè hình häc cña dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters)

2.1Dao phay mặt đầu: (Face Milling Head)

§5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

Đ5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

1 Dao phay răng nhọn (Milling cutters)

1.1 Đặc điểm: Mặt sau là mặt phẳng, làm với

mặt tr ớc của dao một góc nhọn

+ u điểm:

- Chế tạo dễ dàng (do hỡnh dáng bề mặt sau là

mặt phẳng), có thể chế tạo nguyên hoặc chắp

- Khi dao mòn đ ợc mài lại theo mặt sau, số

lần mài lại cho phép lớn

- Tuổi bền lớn hơn so với dao phay hớt l ng từ

1,5  3 lần

- Dễ mài mặt sau nên khử bỏ đ ợc lớp thoát

cacbon sau khi nhiệt luyện, đồng thời tăng độ

nhẵn bề mặt, đảm bảo độ đồng tõm giữa

đường kớnh ngoài và trục dao phay Do đó

vừa tăng độ bền cho răng dao vừa bảo đảm

chất l ợng bề mặt gia công cao

+ Nh ợc điểm: Khó bảo đảm sự đồng nhất biên

dạng răng sau những lần mài lại

Đ5.2 Kết cấu dao phay (Structure of Milling tools)

1 Dao phay răng nhọn

1.2 Kết cấu:

+ Đường kính ngoài:

Tăng đ ờng kính ngoài D sẽ cho phép chọn trục gá dao lớn hơn, dao cứng vững hơn Có thể tăng đ ợc

số răng hoặc chọn đ ợc hỡnh dạng răng và rãnh răng hợp lý Tăng sự dẫn nhiệt, tăng l ợng chạy dao phút Nh vậy khi tăng D có tác dụng tốt cho dao khi làm việc, nhiệt luyện và tăng năng suất cắt Tuy nhiên khi D lớn quá sẽ tốn vật liệu làm dao và làm tăng công suất cắt

Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc ờng kính ngoài D đ ợc tính theo công thức: ờng kính ngoài D đ ợc tính theo công thức:

D = d + 2m + 2H Trong đó: d - đ ờng kính lỗ gá, mm.

m - chiều dày thân dao, mm

H - chiều cao răng dao, mm.

+ Số răng Z:

Số răng phụ thuộc vào đ ờng kính ngoài, dạng răng, kích th ớc răng và rãnh răng, tính chất gia

công (thô hay tinh), điều kiện chứa phoi, tăng số lần mài lại và nh vậy chọn số răng Z càng ít càng tốt Nh ng để bảo đảm quá trỡnh phay đ ợc êm, với dao phay trụ răng thẳng số răng đồng thời tham gia cắt phải lớn hơn 2 Nghĩa là:

§5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

1 Dao phay r ng nhän ăng nhän

Đ5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

2 Dao phay hớt l ng (Forming milling cutters)

2.1 ặc điểm: Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

Biên dạng mặt sau của răng dao đ ợc hớt l ng

theo đ ờng cong nào đó, th ờng là đ ờng xoắn

Acximét.

Ưu điểm:

- Hỡnh dáng và kích th ớc răng dao ớt thay đổi

khi mài lại, do đó bảo đảm sự đồng nhất về

hỡnh dáng kích th ớc của chi tiết gia công

Đ5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

2 Dao phay hớt l ng (Forming milling cutters)

2.2 Kết cấu của dao phay hớt l ng:

+ ờng kính ngoài D: Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

ờng kính ngoài D đ ợc xác định theo công thức:

Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

D = D 1 + 2H Trong đó: D 1 - đ ờng kính vòng chân răng (mm)

Th ờng lấy D 1 = (1,6  2) d.

H - chiều cao toàn phần của răng ợc tính bằng: H = h + K + r Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

h - chiều cao prôfin răng dao.

K - l ợng hớt l ng.

r - bán kính cung tròn đáy rãnh.

+ ờng kính lỗ d: Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

ờng kính lỗ đ ợc tra trong sổ tay theo đ ờng kính ngoài D trên cơ sở bảo đảm độ bền Đặc điểm kết cấu: lưỡi cắt 5 nghiêng với trục dao một góc

và độ cứng vững của trục gá.

+ Thông số hỡnh học răng dao:

Góc tr ớc: - Với dao thép gió:  = 10 0

- Với dao hợp kim cứng:  = (-5 0 )  5 0

 = 12

Đ5.2 Kết cấu dao phay

(Structure of Milling tools)

2 Dao phay hớt l ng (Forming milling cutters)

2.2 Kết cấu của dao phay hớt l ng:

+ Số răng Z:

Chọn số răng Z có liên quan đến điều kiện làm việc của dao

phay

Với dao phay răng nhọn, số răng càng lớn, năng suất càng

cao, độ nhẵn bề mặt gia công càng cao Vỡ vậy với dao phay răng nhọn, khi đ ờng kính ngoài D càng tăng, số răng Z đ ợc chọn càng tăng

Với dao phay hớt l ng, để bảo đảm bền cho răng và đủ không

Khi chọn số răng Z phải bảo đảm chiều rộng của răng cần thiết

§5.3 Các yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

1 Chiều sâu cắt t o: (DOC) Là khoảng cách giữa bề mặt đã gia công với bề mặt ch a gia

công đo theo ph ơng vuông góc với bề mặt đã gia công sau một lần cắt.

2 L ợng chạy dao S: (FR) Khi phay, l ợng chạy dao đ ợc phân thành 3 loại:

- L ợng chạy dao răng Sz: là l ợng chạy dao xác định sau khi dao quay đ ợc một góc giữa hai răng  Kí hiệu: Sz [mm/răng].

- L ợng chạy dao vòng S V : là l ợng chạy dao xác định sau khi dao quay đ ợc một vòng Kí hiệu:

Sv [mm/vg].

- L ợng chạy dao phút Sph: là l ợng chạy dao xác định sau một phút Kí hiệu: Sph [mm/ph] Giữa chúng có quan hệ sau:

S V = Z Sz Sph = n S v = n Z Sz

3 Tốc độ cắt V: (CS)

Khi phay, do có chuyển động chạy dao nên quỹ đạo chuyển động cắt t ơng đối của một điểm trên l ỡi cắt so với phôi là đ ờng Xiclôit kéo dài Tốc độ cắt đ ợc xác định bởi ph ơng trỡnh:

s n

V     

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

4 Chiều sâu phay t: Là kích th ớc lớp kim loại đ ợc cắt

đo theo ph ơng vuông góc với trục dao, ứng với góc tiếp

xúc .

Góc tiếp xúc : Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp

xúc giữa dao và chi tiết.

5 Chiều rộng phay B: Là kích th ớc lớp kim loại đ ợc cắt

đo theo ph ơng chiều trục của dao.

Khi phay bằng dao phay trụ, chiều rộng phay bằng chiều

Khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu, chiều rộng

phay bằng chiều sâu cắt t 0

7 Chiều dày cắt a

Chiều dày cắt khi phay là khoảng cách giữa hai vị trí

liên tiếp của quỹ đạo chuyển động cắt t ơng đối của một

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

7 Chiều dày cắt a

7.1 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay trụ răng

thẳng và răng xoắn:

Chiều dày cắt tại điểm C: a C = AC

Gần đúng, coi ACB vuông tại C, ta có AC = a C =

S Z sin  Do góc  thay đổi từ 0 đến  nên a C cũng thay

đổi theo :

Với  = 0 o có a = a min = 0

Với  =  có a max = S Z sin

Vỡ chiều dày cắt a thay đổi từ a=0 đến a max = Sz sin 

nên diện tích cắt và lực cắt cũng bị thay đổi theo.

7.2 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu:

Khi bàn máy dịch chuyển 1 l ợng Sz thỡ quỹ đạo của l ỡi

cắt chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2 Chiều dày tại điểm M

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

8 Chiều rộng lớp cắt b

8.1 Đặc điểm: (Specifications)ối với dao phay mặt đầu

Khi phay bằng dao phay mặt đầu, chiều rộng lớp cắt là

một đại l ợng không đổi

Tr ờng hợp góc nâng  = 0:

Tr ờng hợp góc nâng   0:

8.2 Đặc điểm: (Specifications)ối với dao phay trụ răng thẳng:

Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng, chiều rộng lớp

cắt là một đại l ợng không đổi và đ ợc tính bằng: b = B

8.3 Đặc điểm: (Specifications)ối với dao phay trụ r ng xoắn:ăng suất gia công cao.

Trải tất cả đ ờng đỉnh răng của dao trên mặt phẳng sẽ

thấy sự thay đổi của b.

Chiều rộng lớp cắt do răng thứ nhất và răng thứ 2 cắt đ

1 1

1

c d

0 2

2

c d

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

9 Diện tích cắt khi phay

9.1 Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng

Trong cung tiếp xúc, tuỳ theo kết cấu dao, kích th ớc lớp cắt mà số răng dao đồng thời tham gia cắt có thể là 1,2, n răng

Xét diện tích cắt fi do một răng thứ i nào đó cắt ra đ ợc tính bằng: fi = ai bi

Vỡ : bi = B và ai = Sz sin i

Nên: fi = SZ B sin i

Diện tích cắt tổng cộng do n răng đồng thời tham gia cắt đ ợc tính bằng:

9.2.Khi phay bằng dao phay trụ răng nghiêng

Giả sử trong cung tiếp xúc có một răng thứ i nào đó đang cắt Chiều dày cắt ai đ ợc tính bằng

ai = SZ sini Diện tích phân tố phoi cắt có chiều dài ai và chiều rộng dbi là:



§5.3 Các yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

9.2.Khi phay b»ng dao phay trô răng nghiªng:

2

 ci di

Z i

S D

 cos cos sin

2

di ci

Z n

i

i

S

D f

F

1 1

cos

cos sin

Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt khi phay

( Cutting factors when milling)

9.3 Khi phay bằng dao phay mặt đầu:

Diện tích cắt do răng thứ i cắt ra đ ợc tính bằng: fi = aibi

Trong đó: ai = Sz.sin  .cos  i &

Vậy: fi = B.Sz.cos i

Diện tích cắt tổng cộng do n răng đồng thời tham gia cắt đ ợc tính bằng:

Nhận xét: Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng, răng xoắn, dao phay

mặt đầu, diện tớch cắt khi phay là một đại lượng luụn thay đổi, phụ thuộc vào số răng đồng thời tham gia cắt; do đú, nú gõy ra rung động cho quỏ trỡnh phay.

Nờn người ta tỡm cỏch để khi phay, diện tớch cắt do n răng đồng thũi

 sin

i Z

S B

F

1

cos

§5.4 Phay cân bằng

(Equilibrium milling process)

5.4.1 Đặt vấn đề: Identify the problem

- Diện tích cắt khi phay luôn thay đổi & phụ thuộc vào góc tiếp xúc tức thời θ i & số răng đồng thời tham gia cắt n.

- Khi diện tích cắt thay đổi, lực cắt sẽ thay đổi, làm giảm chất lượng quá trình phay.

- Để hạn chế các ảnh hưởng có hại như trên, cần nghiên cứu kết cấu của dao phay và các điều kiện cắt khác sao cho quá trình cắt được diễn ra với







n i

i Z

S B

di ci

Z n

i

i

S

D f

F

1 1

cos

cos sin

§5.4 Phay cân bằng

(Equilibrium milling process)

5.4.1 Phay cân bằng: Equilibrium milling process

dao phay trô r ng xo¾n cã b íc chiÒu trôc ăng suÊt gia c«ng cao.

b»ng chiÒu réng phay (Tt = B) Trªn mÆt ph¼ng

n»m ngang, thÊy ®iÓm cuèi cña r ng thø n -1 ăng suÊt gia c«ng cao.

vµ ®iÓm ®Çu cña r ng thø n n»m trªn cïng ăng suÊt gia c«ng cao.

mét ® êng sinh cña mÆt trô dao phay:

di ci

Z n

i

i

S D f

F

1 1

cos

cos sin

2

.

d cn

Z

S D



§5.5 Lực cắt khi phay

§5.6 Sự mài mòn & tuổi bền dao phay

§5.7 Chế độ cắt khi phay.