Tài liệu Dụng cụ cắt trên máy điều khiển số P2 ppt

Các dao tiện với kết cấu hàn mảnh dao vào thân dao đảm bảo được sự chắc chắn, tính ổn định, khoảng không gian cần thiết để dao di chuyển là nhỏ, vì vậy trong nhiều trường hợp như khi gia

Hình 3.26 Sơ đồ gia công - chọn dao với các góc ϕ phù hợp

Hình 3.27 Chọn kết cấu phần cắt của dao phù hợp với sơ đồ gia công

Tất cả các Catridge đ−ợc chế tạo theo tiêu chuẩn đều có các kí mã hiệu riêng Việc kí hiệu Catridge đ−ợc tóm tắt nh− sơ đồ sau:

Hình 3.28

3.3 Dao tiện kết cấu liền khối ( mảnh dao được hàn vào thân dao )

Các dao tiện với kết cấu hàn mảnh dao vào thân dao đảm bảo được sự chắc chắn, tính

ổn định, khoảng không gian cần thiết để dao di chuyển là nhỏ, vì vậy trong nhiều trường hợp như khi gia công lỗ, các mặt định hình, các rãnh thì việc sử dụng dao cắt kiểu này rất thuận lợi Tuy nhiên khác với việc gia công trên các máy công cụ thông thường, trên các máy CNC

điều kiện cắt rất bất lợi bởi nhiệt độ cao, tải trọng lớn khiến cho mũi dao nhanh chóng bị mòn, để tránh sai số, ngoài việc tự hiệu chỉnh độ mòn mũi dao do chương trình đã được lập trình, phải tiến hành mài lại dao cắt, điều này là thực sự khó khăn khi gia công trên máy CNC

Cũng giống như kết cấu của dao tiện có ghép mảnh, loại dao tiện với kết cấu hàn có các mảnh dụng cụ cắt tiêu chuẩn, thân dao được tạo các rãnh để khi đặt các mảnh dao vào

đó và hàn lại, chúng cũng tạo được các thông số phần cắt như mong muốn Một nhược điểm lớn nhất khiến cho các loại dao có kết cấu hàn ít được sử dụng trên máy CNC vì các mảnh dao hợp kim cứng sẽ có chất lượng cao khi được phủ PVD một lớp TiN bề mặt, tuy nhiên khi

sử dụng kết cấu hàn dưới tác dụng của nhiệt độ hàn thì đặc tính tốt do lớp phủ mang lại không còn nữa Không những thế, sau khi hàn, mảnh dao có thể bị biến dạng ( cong, vênh…)

Hình 3.29 giới thiệu việc chọn mã hiệu thân dao để sau hàn mảnh dao cắt chúng tạo thành các góc nghiêng chính như mong muốn

Hình 3.29 Sơ đồ gia công và chọn dao có góc ϕ phù hợp

Sau khi tiến hành chọn sơ đồ gia công và chọn được góc phù hợp ta có thể chọn

được kết cấu của dao tiện liền khối như hình 3.1.5.2

Hình 3.30 Chọn kết cấu phần cắt của dao phù hợp với sơ đồ gia công

PhÇn iv dông cô c¾t quay

H×nh 4.1 : Mét sè lo¹i dông cô c¾t quay tiªu biÓu dïng trªn m¸y CNC

Dụng cụ cắt quay rất đa dạng về chủng loại như : dao phay, mũi khoan, dao khoét, doa, tarô nhưng trong phạm vi của đề tài chỉ đi vào tìm hiểu một số loại dao phay, mũi khoan và dao doa được sử dụng trên các máy CNC Nói chung các loai dao này phần lớn

được chế tạo có kết cấu ghép mảnh hợp kim cứng, một số mũi khoan cỡ nhỏ, mũi tarô, dao phay ngón cỡ nhỏ thì được chế tạo liền khối nhưng cũng được phủ bề mặt để nâng cao hiệu quả cắt gọt Hình 3.1 là một số minh hoạ về các loại dao phay , mũi khoan sử dụng trên máy

điều khiển số CNC

Để hiểu rõ về kết cấu dao, mảnh dao và cách sử dụng của các loại dụng cụ cắt nói trên, sau đây sẽ nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về các loại dao phay, các kiểu mũi khoan và các dụng cụ gia công lỗ sử dụng cho các máy phay và các trung tâm gia công phay CNC

4.1.dao phay

Dao phay là loại dụng cụ cắt quay được dùng để gia công rất nhiều các bề mặt khác nhau, vì vậy mà nó là loại dụng cụ chiếm một tỷ lệ lớn trong số các dụng cụ cắt quay.Dao phay sử dụng trên các máy công cụ thông thường có thể gia công được các mặt phẳng , mặt trụ, rãnh , rãnh then ,các mặt định hình Khi sử dụng trên máy phay CNC, trung tâm gia công CNC thì nó có thể gia công được nhiều bề mặt phức tạp hơn(các bề mặt 3d như cánh tua-bin), với những máy có tốc độ trục chính lớn có thể sử dụng được các dao phay ngón rất bé(tới 0,3mm) để phay được các rãnh rất hẹp Quan trọng hơn là khi sử dụng trên máy CNC kết hợp với hệ thống thay dao tự động đã tiết kiệm được rất nhiều thời gian phụ dao và có thể gia công được hầu hết các bề mặt trên một máy

Dao phay có rất nhiều kiểu loại khác nhau và cũng có nhiều tiêu chuẩn để phân loại dao phay khác nhau

-Theo kết cấu của răng dao có thể phân ra làm dao phay răng nhọn và dao phay hớt lưng

-Theo cách phân bố răng dao so với trục dao có các loại : dao phay trụ, dao phay mặt

đầu , dao phay định hình

-Theo dạng răng : dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng, dao phay răng xoắn -Theo kết cấu dao :dao phay răng liền và dao phay răng chắp

-Theo phương pháp kẹp dao : dao phay trụ ngang, dao phay trụ đứng

Nhưng trong đề tài này, với mục đích là sau khi nghiên cứu có thể chọn được dao đẻ gia cong những bề mặt yêu cầu trước nên se phân loại dao phay theo khả năng gia công được những bề mặt của dao, theo cách phân lạoi này có : dao phay mặt phẳng, dao phay mặt trụ, dao phay rãnh, dao phay mặt cong có đường sinh thẳng, dao phay mặt 3d phắc tạp Như vậy

có trường hợp một dao phay vừa có mặt trong nhóm này lại có mặt trong nhóm khác như dao phay mặt phẳng khi sử dụng trên máy CNC cũng có thể phay được mặt trụ, dao phay đĩa

phay rãnh cũng có thể sử dụng phay mặt phẳng Ngoài ra người ta còn chế tạo một nhóm dao phay chuyên dùng trong công nghiệp chế tạo ôtô, máy nổ, nhóm dao này cũng rất được phát triển do sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô

Trong các dao phay ghép mảnh dùng trên máy điều khiển số CNC tuỳ theo số lượng mảnh dao(số răng dao) bố trí trên một chu vi của dao mà người ta lại phân chúng ra làm 3 loại dao phay :

-Dao răng thưa : dùng cho phay thô và trong những trường hợp phần công-xôn của dao lớn

- Dao phay có số răng kín bình thường : sử dụng phổ biến trong các trường hợp gia công thông thường,đây là loại dao được dùng phổ biến nhất

- Dao có số răng rất kín : loại này ưu tiên dùng khi gia công gang và thép chịu nhiệt

Tuỳ từng kiểu dao mà việc đánh giá số lượng răng dao thưa hay kín có khác nhau, nhưng thông thường sự đánh giá đó được tiêu chuẩn hoá và được nhiều nhà sản xuất áp dụng tiêu chuẩn đó Ví dụ cách đánh giá theo tiêu chuẩn ISO đối với dao phay mặt đầu:

Bảng 4.1 : Phân loại dao phay mặt đầu theo số răng dao

D

(mm) Thưa Kín Rất kín

D (mm) Thưa Kín Rất kín

D (mm) Thưa Kín Rất

kín

63 4 5 6 100 5 7 10 160 8 12 15

80 4 6 8 125 6 8 12 200 10 12 20

Đa số các loại dao phay sử dụng trên máy CNC đều có kết cấu ghép mảnh bằng mối ghép cơ khí, những dao cỡ nhỏ như dao phay ngón có đường kính dưới 25mm thì không chế tạo theo kết cấu ghép mảnh cơ khí mà phần cắt được chế tạo riêng và được hàn vào cán dao

Để nâng cao hiệu quả của vật liệu phần cắt thì phần cắt của các loại dao phay đều được phủ

bề mặt bằng các vật liệu như Cácbít Titan, các bít tantan , nhôm ôxít, cácbít bo

Vì đa số dao có kết cấu ghép mảnh nên trước khi tìm hiểu kết cấu của dao phay sẽ tìm hiểu về kết cấu , kí mã hiệu và phạm vi ứng dụng của các mảnh dao phay Sau đó sẽ lần lượt tìm hiểu kĩ về kí mã hiệu ,kết cấu của một số loại dao phay theo cách phân loại đã nêu trên

4.1.1 Mảnh dao phay

Nói chung so với mảnh dao tiện đã nghiên cứu thì mảnh dao phay cũng có cấu tạo về cơ bản giống với các mảnh dao tiện, sự giống nhau thể hiện trên cơ sở thông số hình học của phần cắt và các kí hiệu các thông số đó Nhưng do đặc điểm gia công có khác so với dao tiện : khi cắt có nhiều lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt, chiều dày lớp cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt nên về mặt kêt cấu các mảnh dao phay sẽ có những thay đổi đối với mảnh tiện

Hình 4.2 : Các mảnh sử dụng cho dao phay

Để dễ dàng chọn được loại mảnh dao hợp lý cho từng loại dao khi sử dụng dao phay, các mảnh dao phay cũng được kí hiệu theo tiêu chuẩn Cách kí hiệu đó cũng gần như kí hiệu mảnh tiện, các kí hiệu về giá trị góc sau, kích thước mảnh, hướng làm việc cũng có giá trị như các mảnh dao tiện Cụ thể về kí hiệu mảnh dao phay như sơ đồ hình 4.3

Từ cách kí hiệu mảnh dao ta thấy nếu tổ hợp lại sẽ có rất nhiều mảnh dao với hình dáng và thông số hình học khác nhau và ta có thể chọn bất cứ loại mảnh dao có hình dáng và thông số ình học mong muốn Nhưng thông thường thì với mỗi loại hình dáng mảnh chỉ sử dụng những thông số hình học phù hợp nhất định Các mảnh có lưỡi cắt thẳng sử dụng cho các dao phay mặt phẳng thì chỉ dùng góc sau >7o, góc sau =3o, 5o sử dụng cho các mảnh tròn , góc sau =0o dùng cho các mảnh dao có lưỡi cắt thẳng ghép vào dao gia công lỗ chuyên dụng

Hình 4.3: Sơ đồ kí hiệu mảnh dao phay

Về hình dáng mảnh dao, mảnh dao phay sử dụng nhiều mảnh có hình dáng phong phú hơn mảnh tiện(như các mảnh 6 cạnh đều, 8 cạnh đều), đặc biệt với các dao phay mũi cầu thì lưỡi cắt của mảnh thường có biên dạng phức tạp Điều này cũng phù hợp với sự đa dạng về kết cấu phần thân của các loại dao khác nhau

Từ cách kí hiệu trên đây cũng cho thấy một điểm khác nữa giữa mản dao phay và mảnh dao tiện là : khi sử dụng mảnh dao tiện thì góc nghiêng chính do dao quy định và một mảnh dao có thể lắp vào những đầu dao khác nhau để tạo ra những góc nghiêng khác nhau, nhưng với mỗi mảnh dao phay lại chỉ dùng cho những dao phay có góc nghiêng chính đã

được xác định khi chế tạo mảnh Ví dụ cùng là mảnh hình vuông nhưng có mảnh được chế

tạo cho dao có góc ăn dao là 45o, có mảnh lại chế tạo cho dao có góc ăn dao là 10o, 90o Và không thể dùng mảnh này lắp vào dao kia được mặc dù chúng đều là mảnh hình vuông

Về thông số hình học phần cắt mảnh dao phay cũng có cấu tạo như các loại mảnh dao khác, các mảnh dao dùng cho gia công thô thì phần cạnh vát âm trên lưỡi cắt dài và rãnh lõm

bẻ phoi không sâu : cấu tạo này nhằm tăng bền cho lưỡi cắt và phần vát âm này cũng đóng vai trò bẻ phoi do tạo lực nén lên phoi , các mảnh gia công bán tinh phần vát âm nhỏ hơn và rãnh bẻ phoi lớn hơn ,đến mảnh dao dùng gia công tinh thì phần vát âm không có và rãnh bẻ phoi rất lõm(bán kính cung lõm nhỏ) do phoi khi gia công tinh khó bị gãy hơn

Hình 4.4 : Cấu tạo phần cắt của các mảnh dao

Khi phay các vật liệu khó gia công như nhôm thì kết cấu bẻ phoi cần có cấu tạo đặc biệt hơn, thông thường không sử dụng các rãnh lõm là cung tròn mà sử dụng rãnh gấp khúc

đột ngột hay nhiều rãnh lõm liên tiếp nhau để bẻ phoi được tốt hơn

Hình 4 5 : Kết cấu bẻ phoi cho các mảnh dùng gia công nhôm

Trên các mảnh dao phay bao giờ cũng có một đoạn chuyển tiếp giữa 2 lưỡi cắt kề nhau, đoạn chuyển tiếp này có thể là đoạn vát thẳng hoặc là một cung tròn nối tiếp(trên mảnh dao tiện thì giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ thường là cung tròn chuyển tiếp đó chính là bán kính mũi dao) Đoạn chuyển tiếp này có tác dụng tăng bền cho lưỡi cắt của mảnh, đôi khi nó cũng đóng vai trò là một lưỡi cắt phụ

4.1.2.Dao phay mặt phẳng

Trong khi phay mặt phẳng bằng các dao cụ cổ điển thì dao phay trụ vẫn hay được sử dụng, thì khi sử dụng dao ghép mảnh trên máy CNC lại chỉ phát triển mạnh các loại dao phay mặt đầu để gia công mặt phẳng Vì việc sử dụng dao mặt đầu có nhiều ưu điểm và thuận lợi ,đặc biệt là khi dùng dao răng ghép mảnh, cụ thể là :

-Việc ghép mảnh trên dao phay trụ sẽ khó khăn hơn việc ghép mảnh trên các dao phay mặt đầu

-Trên các máy CNC vì áp dụng phương pháp thay dao tự động nên các dao chỉ lắp công-xôn trên trục chính ,vì vậy nếu dùng dao phay trụ sẽ làm yếu dao khi phần công-xôn dài

-Khi dùng dao phay mặt đầu cho phép sử dụng dao có đường kính lớn để gia công những mặt có kích thước lớn như vậy sẽ làm tăng năng suất gia công

-Độ cứng vững của dao phay mặt đầu cao tạo điều kiện để nâng cao được chế độ cắt -Số lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt lớn nên năng suất gia công cao,

-Dễ dàng thay răng dao,không phải tiến hành quá trình mài lại phức tạp

-Có thể gia công đồng thời nhiều bề mặt bằng nhiều dao ghép với nhau

Có nhiều loại dao phay mặt phẳng khác nhau nhưng 3 loại dao được dùng phổ biến nhất là dao có góc nghiêng chính bằng 0o(mảnh dao hình tròn),45o(mảnh dao hình vuông),

và 90o(mảnh dao hình vuông hoặc hình chữ nhật)

Hình 4 6 : Một số kiểu dao phay mặt phẳng

Các dao có góc nghiêng chính 90o có thể ăn dao theo phương hướng kính hay ăn dao chiều trục hoặc hỗn hợp, khi ăn dao hỗn hợp thì cả 2 lưỡi cắt đều làm việc vì vậy lúc này cần quan tâm đến lực cắt cho phép.Còn các dao phay có góc nghiêng chính 45o và 0o thì chỉ một lưỡi cắt làm việc, thường là lưỡi cắt phía ngoài

Phần thân dao được thiết kế với độ cứng vững rất cao và thường có 3 kiểu thân dao là : -Kiểu dao với cán dao hình trụ dài, loại này dùng cho các dao phay có đường kính nhỏ Vì vậy dao được nối với chuôi côn(để có thể thay dao nhanh) nhờ ống kẹp đàn hồi

-Kiểu dao không có cán dao liền, có lỗ để lắp trục dao : loại này được

định vị với cán dao nhờ lỗ trụ và mặt đầu, truyền lực nhờ rãnh then bố trí vuông góc với trục dao Lực kẹp nhờ bu_lông bắt từ mặt đầu dao vào trục dao

-Kiểu dao không có cán liền ,không có rãnh then truyền lực : vì không

có rãnh then nên lực truyền từ cán dao đến đầu dao nhờ lực xiết khi lắp đầu dao vào cán dao

Các loại dao phay mạt phẳng đã được tiêu chuẩn hoá và kí hiệu thống nhất để dễ dàng cho việc sử dụng Cụ thể cách kí hiệu của hãng Sanvik như sau : -Chữ cái đầu tiên chỉ hướng làm việc của dao phay : R là dao làm việc hướng phải, L là dao làm việc theo hướng trái

-Chữ số tiếp theo(2,3,4 ) là chỉ thế hệ dụng cụ cắt được chế tạo ra, thế hệ thứ 3 được phát triển từ thế hệ thứ 2 với những cải tiến cho dao cụ

-2 chữ số tiếp theo chỉ góc nghiêng chính(góc ăn dao của dao cụ)

Ví dụ : R245, R345 đều là dao phay mặt phẳng làm viaệc theo hướng phải, có góc ăn dao là 45o ,nhưng dao R345 là loại được cải tiến từ loại R245.Tương tự sau khi có các kiểu dao phay mặt phẳng R200, R290 , R265 thì chúng đã được cải tiến với các mẫu mới là R300, R390 , R365

Hình 4.7 : Kí hiệu dao phay mặt đầu

Như đã nói ở trên, trong mục này ta nghiên cứu về các dao phay mặt phẳng, nhưng những loại dao này ngoài gia công mặt phẳng chúng còn có thể gia công được nhiều loại bề mặt khác tuỳ từng kiểu dao Ví dụ như dao vai vuông(có góc ăn dao 90o) ngoài gia công mặt phẳng chúng còn có thể gia công được bề mặt lỗ trụ, rãnh then Vì vậy sau đây ta sẽ tìm hiểu

kĩ hơn về 3 kiểu dao phay mặt phẳng điển hình là dao vai vuông, dao có góc ăn dao 45o và dao có lưỡi cắt tròn

-Dao vai vuông-kiểu dao CoroMill 290(hoặc 390) : Loại dao này sử dụng mảnh

vuông, ghép mảnh vào thân dao tạo góc nghiêng chính 90o, vì vậy mục đích chính là dùng gia công các mặt phẳng bậc, mặt trụ bậc.Cũng có thể sử dụng như một dao phay rãnh, phay mặt phẳng khi cần thiết

ap

dm Bkw

dm

Dc

Hình 4.8 : Dao phay mặt phẳng với góc ăn dao bằng 90 o

Khi dao cắt trên cả hai mặt phẳng với vận tốc cắt cao(trường hợp sử dụng dao gia công mặt trụ chạy dao theo đường xoắn vít) thì chú ý là công suất cắt hạn chế và phải đảm bảo lực cắt cho phép Dao phay mặt phẳng bậc có thể thích hợp sử dung trên hầu hết các loại máy, dao có thể gia công được tất cả các loại vật liệu Ngoài 2 mẫu dao cán trụ và đầu dao lắp theo kiểu treo vào thân dao, R290 còn có thêm kiểu dao lắp khóa với thân dao, loại này chỉ cần xoay đầu dao vào thân dao đến khi chặt là được khi gia công mối ghép này không bị tháo lỏng vì chiều quay ngược chiều với chiều tháo lỏng dụng cụ

Khi chọn dao phay vai vuông để gia công cần chú ý đến các kích thước của chúng, các kích thước này đã được tiêu chuẩn hoá trong kí hiệu, thông thường là các kích thước chính như : đường kính danh nghĩa của dao, đường kính cán dao(dao cán trụ) hay lỗ lắp ghép(dao không có cán trụ), kích thước mảnh dao sử dụng Các thông số cụ thể tra trong bảng của nhà sản xuất như bảng 4.2 trích một số loại dao của hãng Sandvik

Bảng 4.2 : Kí hiệu và thông số của một số loại dao phay mặt phẳng ϕ=90 o

Loại răng thưa

/ số răng

Loại răng kín /số răng

Loại răng kín /số răng

Dc

mm

l1 m

m

l2 m

m

dm

mm

ap

mm

a m

m

R290-125Q40-15L

6 R290-125Q40-15M

8 R290-125Q40-15H

1

2

125 63 - 40 12,7 15

R290-063A32-15L

3 R290-063A32-15M

0

32 12,7 15

R290-100V80-15L

5 R290-100V80-15M

6 R290-100V80-15H

1

0

100 50 - V8

0 12,7 15