Chương 5: PHAY (MILLING) NỘI DUNG (Contents) §5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay §5.2 Kết cấu dao phay §5.3 Các yếu tố cắt phay §5.4 Phay cân §5.5 Lực cắt phay §5.6 Sự mài mịn & tuổi bền dao phay §5.7 Chế độ cắt phay §5.1 Công dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling 1.1 tools)ặc điểm: (Specifications) - Khi phay, chuyển động cắt chuyển động quay tròn dao, chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến bàn máy mang phôi - Phay thờng đạt đợc độ nhẵn bề mặt cấp 5, cấp độ xác cấp 8, - Dao phay có số lỡi cắt làm việc nên nng suất gia công cao - Do lỡi cắt làm việc không liên tục với khối lợng thân dao lớn nên khả nng truyền nhiệt lớn - Lẹo dao xảy lỡi cắt làm việc gián đoạn -Diện tích phay thay đổi, làm lực cắt thay đổi, gây rung động trỡnh cắt, ảnh hởng đến chất lợng bề mặt gia công 1.2 Phân loại: (Classifications) -Theo kết cấu rng: Dao phay rng nhọn, dao phay hớt lng - Theo cách phân bè cđa dao so víi trơc dao: dao phay trụ, dao phay góc, dao phay mặt đầu, dao phay định hinh - Theo dạng rng: dao phay rng thẳng, dao phay nghiªng, dao phay cong, dao phay rng xoắn, dao phay góc - Theo prôfin rng: dao phay ren, dao phay đĩa môđuyn, dao phay vấu môđuyn, dao phay lăn răng, dao phay r·nh - Theo kÕt cÊu dao: dao phay liỊn, dao phay ch¾p §5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling tools) §5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Th«ng sè hình häc cđa dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1 Dao phay trụ rng xoắn: (Helical fluted milling cutters) Đ5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Th«ng sè hình häc cđa dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1Dao phay trơ xo¾n: (Helical fluted milling cutters) + ặc điểm kết cấu: lỡi cắt nghiªng víi trơc dao mét gãc ω π D Z Bíc vßng: π D Tt = cot gω Z Bíc chiỊu trơc: π D Tn = cos ω Z Bíc ph¸p tun: 360 θ= Z Gãc gia hai rng liên tiếp: Tv = Trong đó: Z - sè dao phay D – Đường kính ngồi dao phay §5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Th«ng sè hình häc cña dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1 Dao phay trơ xo¾n: (Helical fluted milling cutters) y R-R + Góc độ dao: P γy D γ x αy c N-N c α §5.1 Cơng dụng, phân loại & thơng số hình học dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Th«ng sè hình häc cđa 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) §5.2 Kết cấu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay rng nhọn (Milling cutters) 1.1 ặc điểm: Mặt sau mặt phẳng, làm với mặt trớc dao góc nhọn + u điểm: - Chế tạo dễ dàng (do hỡnh dáng bề mặt sau mặt phẳng), chế tạo nguyên chắp - Khi dao mòn đợc mài lại theo mặt sau, số lần mài lại cho phép lớn - Tuổi bền lớn so với dao phay hớt lng từ 1,5 ữ lần - Dễ mài mặt sau nên khử bỏ đợc lớp thoát cacbon sau nhiệt luyện, đồng thời tng độ nhẵn bề mặt, m bo ng tõm gia ng kính ngồi trục dao phay Do ®ã võa tăng độ bền cho rng dao vừa bảo đảm chất lợng bề mặt gia công cao + Nhợc điểm: Khó bảo đảm đồng biên dạng rng sau nhng lần mài lại Đ5.2 Kt cu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay nhän 1.2 KÕt cÊu: + ờng kính ngoài: Tng đờng kính D cho phép chọn trục gá dao lớn hơn, dao cng vng Có thể tng đợc số rng chọn đợc hỡnh dạng rng rÃnh rng hợp lý Tng dẫn nhiệt, tng lợng chạy dao phút Nh tăng D cã t¸c dơng tèt cho dao làm việc, nhiệt luyện tng nng suất cắt Tuy nhiên D lớn tốn vật liệu làm dao làm tng công suất cắt ờng kính D đợc tính theo công thức: D = d + 2m + 2H Trong đó: d - đờng kính lỗ gá, mm m - chiều dày thân dao, mm H - chiÒu cao dao, mm + Sè Z: Số rng phụ thuộc vào đờng kính ngoài, dạng rng, kích thớc rng rÃnh rng, tính chất gia công (thô hay tinh), điều kiện chứa phoi, tng số lần mài lại nh chọn số rng Z tốt Nhng để bảo đảm trỡnh phay đợc êm, với dao phay trụ rng thẳng số rng đồng K thời = tham gia cắt phải lớn Nghĩa là: Trong đó: K - hệ sè c©n b»ng ψ - gãc tiÕp xóc, rad 2π 2πK θ - gãcZgiữa = hai= liªn tiÕp, rad Vỡ: Nên: = Z 10 Đ5.2 Kt cấu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay rng nhọn 1.2 Kết cấu: + Dạng rng rÃnh phoi: f f h h h f 11 §5.2 Kết cấu dao phay (Structure of Milling tools) h H m Dao phay hớt lng (Forming milling cutters) 2.1.ặc điểm: Biên dạng mặt sau rng dao đợc hớt lng theo đờng cong đó, thờng đ ờng xoắn Acximét Ưu điểm: Hỡnh dáng kích thớc rng dao ớt thay đổi mài lại, bảo đảm đồng hỡnh dáng kích thớc chi tiết gia công Mài sắc lại đơn giản vỡ tiến hành mài theo mặt trớc Trị số góc sau thay đổi sau nhng lần mài sắc lại Số lần mài lại lớn, Nhợc điểm: Tuổi bền thấp Số rng z chọn lớn ộ đảo đỉnh rng lớn C 12 Đ5.2 Kt cu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay hít lng (Forming milling cutters) 2.2 KÕt cÊu cđa dao phay hít lng: + ờng kính D: ờng kính D đợc xác định theo công thức: D = D1 + 2H Trong đó: D1 - đờng kính vòng chân rng (mm) Thờng lÊy D1 = (1,6 ÷ 2) d H - chiỊu cao toàn phần rng ợc tính bằng: H = h + K + r h - chiỊu cao pr«fin rng dao K - lợng hớt lng r - bán kính cung tròn đáy rÃnh + ờng kính lỗ d: ờng kính lỗ đợc tra sổ tay theo đờng kính D sở bảo đảm độ bền độ cứng vng trục gá + Thông số hình học dao: Gãc tríc: - Víi dao thÐp giã: γ = 100 - Víi dao hỵp kim cøng: γ = (-50) ÷ 50 Gãc sau: Thêng chän α = 12o Góc sau nhận từ q trình hớt lng rng dao Góc rÃnh rng : ợc tiêu chn ho¸ theo d·y kÝch thíc: 180, 22o, 25o, 30o 13 §5.2 Kết cấu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay hít lng (Forming milling cutters) 2.2 KÕt cÊu cđa dao phay hít lng: + Sè Z: Chọn số rng Z có liên quan đến điều kiện lµm viƯc cđa dao phay Víi dao phay nhän, số rng lớn, nng suất cao, độ nhẵn bề mặt gia công cao Vỡ với dao phay rng nhọn, đờng kính D tng, số rng Z đợc chọn tng Với dao phay hớt lng, để bảo đảm bền cho rng đủ không gian hớt lng cần chọn số rng Z khụng tng theo t l đờng kính D tng Khi chọn số rng Z phải bảo đảm chiều rộng rng cần thiết để có đủ độ bền số lần mài lại cho phép lớn Muốn phải lấy: C = (0,8 ữ 1) H 14 Đ5.3 Cỏc yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) 15 §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) Chiều sâu cắt to: (DOC) Là khoảng cách gia bề mặt đà gia công với bề mặt cha gia công đo theo phơng vuông góc với bề mặt đà gia công sau lần cắt Lợng chạy dao S: (FR) Khi phay, lợng chạy dao đợc phân thành loại: - Lợng chạy dao rng Sz: lợng chạy dao xác định sau dao quay đợc góc gia hai rng Kí hiệu: Sz [mm/rng] - Lợng chạy dao vòng SV: lợng chạy dao xác định sau dao quay đợc vòng Kí hiệu: Sv [mm/vg] - Lợng chạy dao phút Sph: lợng chạy dao xác định sau phút KÝ hiƯu: Sph [mm/ph] Giữa chóng cã quan hƯ sau: SV = Z Sz Sph = n Sv = n Z Sz Tốc độ cắt V: (CS) động chạy dao nên quỹ đạo chuyển động cắt t Khi phay, có chuyển Vc = Vn +lỡiVcắt ơng đối điểm so với phôi đờng Xiclôit kéo dài s Tốc độ cắt đợc xác định phơng trỡnh: Trong đó: Vc véctơ tốc độ cắt Vn véctơ tốc độ cắt Vs véctơ tốc độ chuyển động chạy dao 16 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) ChiỊu s©u phay t: Là kích thớc lớp kim loại đợc cắt đo theo phơng vuông góc với trục dao, ứng với góc tiếp xúc Góc tiếp xúc : Là góc tâm dao chắn cung tiếp xúc gia dao chi tiÕt ChiỊu réng phay B: Lµ kÝch thíc líp kim loại đợc cắt đo theo phơng chiều trục dao Khi phay b»ng dao phay trơ, chiỊu réng phay b»ng chiÒu réng chi tiÕt Khi phay r·nh b»ng dao phay ®Üa, chiỊu réng phay b»ng chiỊu réng r·nh Khi phay r·nh b»ng dao phay ngãn, chiÒu réng phay b»ng chiều sâu rÃnh Khi phay mặt phẳng dao phay mặt đầu, chiều rộng phay chiều sâu cắt t0 Chiều dày cắt a Chiều dày cắt phay khoảng cách gia hai vị trí liên tiếp quỹ đạo chuyển động cắt tơng đối điểm lỡi cắt ứng với lợng chạy dao rng Sz Coi gần quỹ đạo chuyển động tơng đối cđa l 17 §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) t Sz B ChiÒu dày cắt a 7.1 Chiều dày cắt phay dao phay trụ rng thẳng rng xoắn: Chiều dày cắt điểm C: aC = AC Gần đúng, coi ACB vuông C, ta có AC = aC = SZ.sinθ Do gãc θ thay ®ỉi từ ®Õn ψ nên aC thay đổi theo : Với = 0o cã a = amin = Víi θ = ψ cã amax = SZ sinψ Vì chiỊu dµy cắt a thay đổi từ a=0 đến amax = Sz sin nên diện tích cắt lực cắt bị thay đổi theo 7.2 Chiều dày cắt phay dao phay mặt đầu: Khi bàn máy dịch chuyển lợng Sz thỡ quỹ đạo lỡi cắt chuyển từ vị trí sang vị trí Chiều dày điểm M đợc xác định nh sau: Gần đúng, coi CMN vuông M, có aM = MC.sin Mà MC = NC.sinθ = SZ.sinθ Do ®ã: aM = SZ.sinϕ.cosθ 18 §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) D b1 = ( d1 c1 ) sin ω Vì θC0 = nªn: D b2 = ( d2 c0 ) Sz n t ChiÒu rộng lớp cắt b 8.1 ối với dao phay mặt đầu Khi phay dao phay mặt đầu, chiều rộng lớp cắt đại lợngBkhông đổi t b= = Trờng hợp góc nâng = 0:sin sin t0 B Trờng hợp góc nâng 0: b= = sin ϕ cos λ sin ϕ cos λ 8.2 Đèi víi dao phay trơ th¼ng: Khi phay b»ng dao phay trơ th¼ng, chiỊu réng lớp cắt đại lợng không đổi đợc tÝnh b»ng: b = B 8.3 Đèi víi dao phay trụ rng xoắn: Trải tất đờng đỉnh rng dao mặt phẳng thấy thay đổi b Chiều rộng lớp cắt rng thứ rng th cắt đ ợc tính nh sau: θ − θ C2 C1 C0 d2 d1 sin ω D θ d2 b2 = sin ω 19 §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) DiƯn tÝch c¾t phay 9.1 Khi phay b»ng dao phay trơ th¼ng Trong cung tiÕp xóc, t theo kÕt cÊu dao, kÝch thíc líp c¾t mà số rng dao đồng thời tham gia cắt 1,2, n rng Xét diện tích cắt fi rng thứ i cắt đợc tÝnh b»ng: fi = bi Vì : bi = B vµ = Sz sin θi n Nªn: fi = SZ B sin θi F = S Z B sin θ i DiÖn tÝch cắt tổng cộng n rng đồng thời tham gia cắt đợc i =tính bằng: 9.2.Khi phay dao phay trụ rng nghiêng Giả sử cung tiếp xúc có rng thứ i cắt Chiều dày cắt đợc tính = SZ sini Diện tích phân tố phoi cắt có chiều dài chiều rộng dbi là: dfi = ai.dbi Với rng xoắn, thời điểm xét, chiều dày cắt thay ®ỉi tõ θ di ®Çu ®Õn ci phơ thc vào góc i Mà góc i thay đổi phạm vi ci i i dài i rng thứ i cắt là: Diện tích lớp cắt toµn chiỊu θ ci 20 ∑ f = ∫ a db §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) 9.2.Khi phay b»ng dao phay trô nghiêng: D d x Trong đó:dbi = = fi = θ di D ∫θ sin ω S sin ω Z sin θi dθ t sin ω n c ci fi = D.S Z [ cosθci − cosθ di ] 2.sin ω X d n F =∑ i =1 D.S Z n fi = [ cos θci − cos θ di ] ∑ sin ω i =1 B S C 21 §5.3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) 9.3 Khi phay b»ng dao phay mặt đu: Diện tích cắt rng thứ i cắt đợc tính bằng: fi = aibi B Trong ®ã: = Sz.sin ϕ.cos θ i & bi = sin ϕ VËy: fi = B.Sz.cos θi DiƯn tÝch c¾t tổng cộng n rng đồng thời tham gia cắt ®ỵc tÝnh b»ng: n F = B.S Z ∑ cosθ i i =1 NhËn xÐt: Khi phay dao phay trụ thẳng, xoắn, dao phay mặt đầu, diện tích cắt phay đại lượng ln thay đổi, phụ thuộc vào số đồng thời tham gia cắt; đó, gây rung động cho trình phay Nên người ta tìm cách để phay, diện tích cắt n đồng thịi tham gia cắt số 22 §5.4 Phay cân (Equilibrium milling process) 5.4.1 Đặt vấn đề: Identify the problem n F = S Z B.∑ sin θ i n F =∑ i =1 i =1 D.S Z n [ cos θci − cos θ di ] fi = ∑ sin ω i =1 n F = B.S Z ∑ cosθ i i =1 - Diện tích cắt phay ln thay đổi & phụ thuộc vào góc tiếp xúc tức thời θ i & số đồng thời tham gia cắt n - Khi diện tích cắt thay đổi, lực cắt thay đổi, làm giảm chất lượng trình phay - Để hạn chế ảnh hưởng có hại trên, cần nghiên cứu kết cấu dao phay điều kiện cắt khác cho q trình cắt diễn với diện tích cắt khơng đổi 23 §5.4 Phay cân (Equilibrium milling process) 5.4.1 Phay cân bằng: Equilibrium milling process dao phay trô xo¾n cã bíc chiỊu trơc b»ng chiỊu réng phay (Tt = B) Trên mặt phẳng nằm ngang, thấy điểm cuối rng thứ n -1 điểm đầu rng thứ n nằm đờng sinh mặt trụ dao phay: C1 = đ2 , C2 = θ®3 , , θCn-1 = θ®n F =∑ i =1 D.S Z n [ cos θci − cosθ di ] fi = ∑ sin ω i =1 C1 ≡ d C3 C2 ≡d3 d3 d2 d1 C3 Ttr n B Tổng diện tích lớp cắt đợc tính b»ng: d1 C2 C1 D.S Z F = Vì cosθc1 = cosθd2; cosθc2 = cosθd3; …., nên: 2.sin ω [ cosθ cn − cosθ d ] D.S Z t.S Z (1 − cosψ ) = F= = const sin ω sin ω 24 §5.5 Lực cắt phay (Cutting force components when milling) §5.6 Sự mài mịn & tuổi bền dao phay (Tool wear & tool life of milling tools) §5.7 Chế độ cắt phay (Cutting data when milling) 25 ... giã: γ = 10 0 - Víi dao hợp kim cứng: = ( -50 ) ữ 50 Góc sau: Thêng chän α = 12 o Góc sau nhận từ trình hớt lưng dao Gãc r·nh ε : ợc tiêu chuẩn hoá theo dÃy kích thớc: 18 0, 22o, 25o, 30o 13 ? ?5. 2 Kết... thứ n -1 điểm đầu rng thứ n nằm ®êng sinh cđa mỈt trơ dao phay: θC1 = θ®2 , θC2 = θ®3 , , θCn -1 = θ®n F =∑ i =1 D.S Z n [ cos θci − cosθ di ] fi = ∑ sin ω i =1 C1 ≡ d C3 C2 ≡d3 d3 d2 d1 C3 Ttr... độ bền số lần mài lại cho phép lớn Muốn phải lấy: C = (0,8 ữ 1) H 14 ? ?5. 3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) 15 ? ?5. 3 Các yếu tố cắt phay ( Cutting factors when milling) Chiều