Dụng Cụ Cắt & Phương Pháp Gia Công

[Ngô Văn Tuấn_4CHaUI]

CÁC LOẠI DAO PHAY TRONG CƠ KHÍ

Dao phay là có nhiều lưỡi cắt, lần lượt vào cắt khi gia công. Các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục -> phoi ngắn hơn và lưỡi cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải của dao phay tốt hơn so với dao tiện và khoan.

PHÂN LOẠI 
*Theo đặc điểm công nghệ
- Dao phay mặt phẳng
– Dao phay rãnh và bậc.
– Dao phay bề mặt định hình.
– Dao phay bánh răng và ren.
– Dao phay tạo lỗ.
– Dao phay rãnh chữ T.
– Dao phay cắt vật liệu.

Dao phay mặt phẳng   thường có đường kính >6 inches (>150 mm) và lưỡi cắt được gắn vào dao phay, những lưỡi cắt có thể là thép gió, thép dụng cụ, hoặc các mảnh carbide. Các góc của loại dao phay này hơi vát, hầu hết tác động cắt xãy ra ở đĩnh và trên chu vi dao phay. Để tránh vấp dao, chỉ một phần nhỏ mặt răng gần chu vi tiếp xúc với chi tiết gia công; phần còn lại được mài với khoảng hở thích hợp (8 đến 10°).
Kiểu dao phay này thường được dùng như một dao tổng hợp, thực hiện cắt thô và cắt tinh trong một hành trình. Các lưỡi cắt thô và tinh được lắp trên một thân dao, với số lượng giới hạn các lưỡi cắt tinh có đường kính nhỏ hơn và hơi nhô ra bể mặt so với các lưỡi cắt thô. Các lưỡi cắt tinh có bể mặt cắt hơi rộng hơn, tạo ra độ bóng bế mặt tốt hơn.
Dao phay rãnh và bâc
- Phay các rãnh trên mặt ngoài của chi tiết dạng trục như: Chế tạo các dụng cụ cắt
dao phay, dao doa, dao khoét, ta rô, răng môđun, rãnh then hoa ...
- Phay các cạnh của các chi tiết đa dạng, đa diện, các chi tiết tiêu chuẩn: đầu đinh
ốc, cạnh đai ốc, đai ốc xẻ rãnh, rãnh và rãnh then hoa ở mặt đầu, khớp răng, đầu chuôi
ta rô...
- Phay các rãnh trên đầu mút của các chi tiết dạng trụ như: Răng đầu mút ở dao
phay mặt đầu, răng đĩa ly hợp...
- Quay chi tiết theo theo chu kỳ quanh trục của nó một góc nhất định (chia các
phần bằng nhau và không bằng nhau)
- Quay chi tiết liên tục khi gia công các loại rãnh xoắn ốc hoặc răng xoắn của
bánh rang

Dao phay đuôi én
Dao phay góc đơn với thân liền khối. Một vài loại dao đuôi én được chế tạo với răng trong và lắp vào một ống ren đặc biệt. Dao phay đuôi én được sử dụng để gia công các mặt đuôi én. Sau khi được cắt rãnh thô bằng các dao phay thích hợp, thường chỉ cắt một mặt dao. Dao phay đuôi én thường có góc khoảng 45°, 50°, 55° và 60°

Dao phay bề mặt định hình
Dao phay bề mặt định hình tùy thuộc vào biên dạng của chi tiết gia công. Độ chính xác cho phép và sự chép hình dạng chi tiết gia công sẽ kinh tế hơn. Dao phay định hình được sử dụng rộng rãi để gia công những chi tiết nhỏ. Các răng của dao định hình giống hệt nhau về biên dạng. Trong quá trình cắt gọt mỗi răng tham gia vào bề mặt cắt tiếp xúc trên toàn bộ chiều dài của lưỡi cắt trên từng răng và lực cắt sẽ nhỏ hơn qua cơ cấu khóa cam.

Dao phay tạo  lỗ

Dao phay rãnh chữ T
được dùng để cắt hai rãnh bên của rãnh T sau khi đã sử dụng dao phay ngón hay dao phay hông. Dao này phù hợp cho dao phay mặt hông nhỏ với rãnh trên cả 2 mặt liền khối tương tự như dao phay ngón.

Dao phay góc
Dao phay góc có các răng cắt không song song cũng không vuông góc với trục dao cắt. chúng được dùng để phay các bề mặt góc (mặt nghiêng) chẳng hạn các rãnh, răng nhỏ, mặt vát, răng dao doa, và có thể được phân làm 2 nhóm:
• Dao phay góc đơn là dao chỉ có phần cắt trên bề mặt nghiêng. Dao phay góc 45°-60° là góc giữa mặt vát và mặt côn.
• Dao phay góc kép  là dao phay góc có 2 mặt cắt hợp lại. Khi hai mặt cắt có góc hợp lại với đường tâm của trục một gốc bằng nhau gọi là mặt cắt đối xứng, được định dạng bởi kích thước bao gồm cả 2 góc đó. Khi dao không đối xứng sẽ được định dạng bởi các góc đặc biệt trên cạnh khác của mặt phẳng hoặc hay đổi từ 12°-48°

Dao phay cắt đứt :
-Dao phay cắt đứt :  thường mỏng để giảm ma sát và sự kẹt dao khi cắt. Các rãnh cắt thường có chiều rộng từ 1/32-3/16 in (0,8-5 mm).

Dao phay vai vuông ( ngón ) : có răng cắt ỏ mặt đầu và trên chu vi, được lắp vào trục chính bằng khớp nối thích hợp. Dao được chia thành 2 loại: loại cán liền phần cam và phần cắt là một khối, và loại cán lắp phần thân và phần cắt được phân chia. Loại cán liền thường nhỏ hơn loại cán lắp có thể là rãnh thẳng hay rãnh xoắn, thân thẳng hay là thân côn, có 2 rãnh hoặc nhiều hơn. Loại 2 rãnh có 2 lưỡi cắt với chiều dài khác nhau, một mép kéo dài quá tâm lưỡi cắt với lưỡi cắt này được dùng để phay các lỗ khoan trước khi cắt rãnh. Khi một rãnh được phay bằng dao phay này, chiều sâu cắt không được vượt quá một nửa đường kính dao phay. Loại 4 rãnh được sử dụng để cắt rãnh, luôn luôn bắt đầu cắt bằng cạnh kim loại.

Dao phay lăn răng là dụng cụ dung để gia công ăn khớp ngoài rang thẳng, rang nghiêng, bánh vít bằng phương pháp bao hình
Dạng profile dao phụ thuộc vào dạng profin rang của bánh rang gia công, có thể là thân khai, xicloit,.. Quá trình hình thành profile của răng bánh răng bằng dao phay lăn răng tương tự nhưu sự ăn khớp bánh răng gia công với trục vít. Để tạo thành mặt trước của dao, người ta làm rãnh dọc, thường là rãnh xoắn. CÒn để tạo góc sau thì phải hớt lưng các mặt sau của răng.
* Về dạng kết cấu người ta chia dao phay lăn răng thành hai loại chính:
-Dao phay lăn răng liền là dao được chế tạo từ một phôi hoàn chỉnh
- Dao phay răng chắp là dao được chế tạo riêng phần lưỡi cawsts bằng vật liệu cắt ghép với thân dao chế tạo từ vật liệu kim loại không mang tính cắt gọt
-Nếu dựa vào số đầu mối thì người ta chia ra dao phay một đầu mỗi và dao phay nhiều đầu mối

* Theo đặc điểm cấu tạo hướng của răng dao phay
– Dao răng thẳng: răng song song với trục dao.

– Dao răng nghiêng: răng thẳng nằm nghiêng một góc với trục dao.

– Dao răng xoắn: răng nằm ở vị trí đường xoắn ốc.

– Dao răng sole: mỗi răng nghiêng theo hướng khác nhau và cách nhau không đều.

*Theo đặc điểm cấu tạo toàn bộ dao phay
– Dao phay liền khối: thân và răng dao chế tạo cùng một loại vật liệu.
– Dao phay răng ghép: răng được chế tạo bằng vật liệu khác ghép vào thân dao.
Theo đặc điểm cấu tạo chuôi dao
– Chuôi dao rời: thân dao có lỗ để lắp chuôi và được cố định bằng then và vít.
– Dao liền chuôi.
– Đầu phay: loại dao răng ghép, không có chuôi, được lắp trực tiếp vào trục chính.
Theo điều kiện cắt gọt của dao phay:
– Dao phay mặt trụ: lưỡi cắt chính nằm ở mặt trụ của dao và trục dao song song với bề mặt gia công.
– Dao phay mặt đầu: lưỡi cắt chính nằm ở mặt đầu của dao và trục dao vuông góc với bề mặt gia công.
Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống.
Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính và là chuyển động tiến của dao, nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao.

Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu
Một trong những nhược điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn. Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao phần kim loại bị bỏ lại sau mỗi lần chuyển dao và do kết cấu của đầu dao.
Bằng phương pháp phân tích hình học 2 đường chuyển dao liên tiếp với lượng dịch chuyển khi gia công mặt phẳng có thể biết được cho từng trường hợp gia công mặt cong phức tạp bất kỳ
Vì vậy có thể khẳng định rằng khi gia công vật liệu bằng dao phay cầu có thể áp dụng một hoặc đồng thời hai giải pháp:
• Sử dụng dao có bán kính lớn nhất trong điều kiện có thể
• Giảm lượng dịch chuyển dao ngang

Các dạng dao phay cầu
1. Dao phay cầu liền khối: Khi đường kính dao nhỏ (Ddao < 10 mm) thì hầu hết dao cầu được chế tạo liền khối. Để thuận lợi cho việc chế tạo và hạ giá thành của dao, với dạng dao này thì kết cấu đầu dao về cơ bản là giống nhau còn phần thân dao được chế tạo với kết cấu phù hợp với mục đích sử dụng

2. Dao phay cầu liền khối không phủ: được các hãng sản xuất chế tạo bằng những chủng loại vật liệu làm dao phổ biến như thép gió thường, thép gió chịu nhiệt, hợp him cứng,.. để gia công những chi tiết được làm từ những loại vật liệu có độ cứng thấp như đồng, thép chưa tôi, nhôm hợp kim… hoặc được làm từ vật liệu phi kim loại như nhựa cứng, gỗ…
3. Dao phay cầu liền khối phủ: Có thể nhận thấy rằng dao phay cầu liền khối không phủ vẫn còn có những hạn chế như chỉ gia công được những vật liệu có độ cứng thấp, tuổi bền của dao ngắn, năng suất gia công thấp,… Nhưng khi những dụng cụ này được phủ CBN, TiAlN, TiN... thì chúng có nhiều ưu điểm hơn so với dao phay cầu liền khối không phủ thông thường đó là:
• Tuổi thọ cao hơn.
• Cải tiến được độ bền.
• Cải tiến được cơ chế thoát phoi.
• Ngăn chặn vỡ dao.
• Làm chậm quá trình mòn dao.
• Tăng tính chịu nhiệt.
• Tăng độ chính xác và độ bóng của chi tiết gia công.
Xem thêm: Gia Công Cắt Gọt Kim Loại - Vật Liệu Làm Dao Cắt Gọt Kim Loại
4. Dao phay cầu có lưỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu: Đặc điểm của dạng dao này là cả phần lưỡi cắt cầu và trụ đều có thể tham gia cắt đồng thời. Nhưng tuỳ theo mục đích sử dụng mà phần thân dao được chế tạo theo một trong hai kiểu sau:
• Kiểu 1: Dao phay cầu có đường kính danh nghĩa phần cắt và phần chuôi bằng nhau, đây là dạng dao có ưu điểm trong gia công mặt cong lồi và hốc sâu vì kết cấu dao không ảnh hưởng đến việc tiến sâu của dao. Nhưng độ cứng vững của dao sẽ kém nếu gá dao quá dài, đặc biệt với những dao có đường kính gia công nhỏ.
• Kiểu 2: Dao phay cầu có đường kính danh nghĩa phần cắt nhỏ hơn phần chuôi, đây là kiểu dao có ưu điểm trong gia công rãnh hẹp và sâu. Nếu gia công hốc thì sẽ bị hạn chế độ sâu theo kích thước chiều dài phần trụ có lưỡi cắt của dao. Nhưng đối với dao có đường kính gia công nhỏ thì kết cấu của dao sẽ giúp tăng độ cứng vững khi gia công
5. Dao phay cầu chỉ có lưỡi cắt trên phần cầu: Nếu như xét đến tính chuyên dùng khi gia công các mặt cong phức tạp, các mặt cong chuyển tiếp…. thì chỉ có phần lưỡi cắt trên phần cầu của dao là tham ra cắt. Vì thế các hãng sản xuất dao đã chế tạo loại dao cầu chỉ có lưỡi cắt trên mặt cầu. Kết cấu thân dao dạng này cũng gồm hai kiểu như dạng dao phay cầu có lưỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu
6. Dao phay cầu ghép mảnh: Một trong những dạng hỏng chủ yếu của dao cầu khi gia công là mòn, vỡ lưỡi dao, mẻ dao….. Nếu như gia công theo chế độ cắt hợp lý thì có thể khẳng định rằng đa phần là dao bị hỏng do mòn, mẻ. Vì vậy để nâng cao hiệu quả sử dụng người ta chế tạo dao phay cầu ghép mảnh. Ưu điểm của dao phay cầu ghép mảnh là phần cán dao cố định còn phần lưỡi cắt sẽ được thay thế khi mòn, hỏng,….. Nhưng hạn chế của giải pháp này là khó áp dụng đối với dao có đường kính nhỏ.
Hầu hết các mảnh dao cầu đều được làm từ những vật liệu có tính năng cắt tốt, hoặc được phủ để tăng tuổi bền và khả năng cắt gọt. Thân dao ngoài việc được chế tạo bằng nhũng loại vật liệu có độ bền cao chúng còn được tăng bền như thấm Nitơ, phủ TiN, TiAlN….. để tăng tuổi thọ của cán dao.
Dao phay cầu ghép mảnh có thể được phân ra:
• Dao phay cầu ghép một mảnh cắt, dạng dao này thường chỉ có lưỡi cắt trên phần cầu
• Dao phay cầu ghép nhiều mảnh cắt, đây là dạng dao mà các mảnh dao có thể được sử dụng nhiều lần do kết cấu của mảnh ghép và thân dao có thể đổi lưỡi cắt khi mảnh dao bị mòn
Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống.
Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính và là chuyển động tiến của dao, nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao.

Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống.
Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính và là chuyển động tiến của dao, nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao.
hám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu
Một trong những nhược điểm khi gia công bằng dao phay cầu đó là nhám bề mặt lớn. Bởi vì ngoài việc chịu ảnh hưởng của những yếu tố: Như độ cứng vững của hệ thống công nghệ, quá trình mòn của dao….độ nhám bề mặt chi tiết gia công còn phụ thuộc vào chiều cao phần kim loại bị bỏ lại sau mỗi lần chuyển dao và do kết cấu của đầu dao.
Bằng phương pháp phân tích hình học 2 đường chuyển dao liên tiếp với lượng dịch chuyển khi gia công mặt phẳng có thể biết được cho từng trường hợp gia công mặt cong phức tạp bất kỳ
Vì vậy có thể khẳng định rằng khi gia công vật liệu bằng dao phay cầu có thể áp dụng một hoặc đồng thời hai giải pháp:
• Sử dụng dao có bán kính lớn nhất trong điều kiện có thể
• Giảm lượng dịch chuyển dao ngang
*CRE: Ngô Văn Tuấn, Vũ Văn Đạt, Phạm Duy Nhất, Nguyễn Hữu Hoàng Anh, Nguyễn Đức Nghĩa