Bài Giảng Dao Tiện Trên Máy CNC

- Dao đầu cong… Với các dao tiện CNC hiện nay, thường sử dụng dao tiện gắn mảnh dao, khi đó dao tiện có thể phân loại theo phương pháp kẹp mảnh dao.. Để có thể hiểu kĩ hơn, ta đi vào ngh

Phần IIi

Dao tiện trên máy CNC

Tiện là phương pháp gia công đã xuất hiện từ rất lâu Hiện nay gia công bằng tiện vẫn chiếm một tỉ lệ lớn trong các nhà máy cơ khí ( khoảng 50 đến 60% tổng số máy cắt)

Dao tiện cũng rất đa dạng được phân loại theo nhiều cách:

Theo công dụng người ta có thể chia thành:

- Dao tiện trong

- Dao tiện ngoài

- Dao tiện ren

- Dao tiện định hình…

Theo hình dáng của đầu dao có thể chia thành:

- Dao đầu thẳng

- Dao đầu cong…

Với các dao tiện CNC hiện nay, thường sử dụng dao tiện gắn mảnh dao, khi

đó dao tiện có thể phân loại theo phương pháp kẹp mảnh dao

- Theo phương pháp kẹp cơ khí

- Theo phương pháp hàn

Tuy có rất nhiều phương pháp phân loại, nhưng phân loại theo công dụng cua rdao tiện vẫn chiếm ưu thế Sau đây la một số kiểu dao tiện đã được phân loại theo công dụng:

3.1 dao tiện ngoài trên máy CNC

Loại dao tiện này dùng để gia công phá, gia công tinh mặt ngoài, để xén mặt đầu

Hình 2.1.1 Giới thiệu một số loại dao tiện ngoài gắn mảnh hợp kim cứng của hãng Sandvik

Từ hình 2.1.1 thấy tất cả các dao tiện ngoài tên máy CNC đều là dao gắn mảnh dao đầu dao và mảnh dao được chế tạo rời nhau, được gắn với nhau theo phương pháp kẹp cơ khí hoặc theo phương pháp hàn Với những ưu điển lớn của phương pháp kẹp cơ khí như dế dàng thay đổi mảnh dao khi bị mòn, hỏng, không gây biến

dạng mảnh dao do nhiệt độ, không ảnh hưởng tới chất lượng của lớp phủ… Vì vậy phần lớn dao tiện ngoài trên máy CNC thường được gắn mảnh hợp kim cứngbằng phương pháp kẹp cơ khí Để có thể hiểu kĩ hơn, ta đi vào nghiên cứu kết cấu của một số loại mảnh dao, thân dao tiện ngoài như sau:

3.1.1 kết cấu mảnh dao tiện ngoài

3.1.1.1.kí hiệu

- Mảnh dao của 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 sẽ mang lại rất nhiều ưu điểm như:

+)Dễ dàng chon được mảnh dao phù hợp với đầu dao chế tạo theo tiêu chuẩn

+)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 tối đa thời gian cơ bản của máy

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

THình 3.1:T TDao tiện ngoài có gắn mảnh hợp kim cứng của SandvikT

- 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 mảnh theo tiêu chuẩn ISO…

Tuy vậy với su 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 Trong khuôn khổ của đề tài chỉ 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 Mỗi chữ cái, chữ số mang một nôi dung riêng thể hiện về hình dáng, kết cấu, kích thước

và dung sai… của mảnh

t n M g 1 1 03 04 t r - 1 5

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

chứ cái đầu tiên trong từ Tiếng Anh chỉ hính dáng của mảnh: Ví dụ: Mảnh hình

vuông (S-square), mảnh hình tròn (R-round), mảnh tam giác đều (T-triangle),

Riêng chữ (other) chỉ mảnh có góc sau phi tiêu chuẩn, được chế tạo theo đơn đặt hàng

Hinh 3.2 -Sơ đồ lựa chọn mảnh hợp kim cứng theo ký hiệu 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 để 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 cấu tạo các cạnh không đều thì ghi chiều dài đoạn lưỡi cắt 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 gồm 2 chữ số có giá trị bằng 10xr (r là bán kính thực của 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 với đoạn vát âm S ( 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 dung với mảnh tiện ren, tiện cắt đứt)

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

3.1.1.2 phân loại mảnh dao

Ta có thể phân loại Mảnh hợp kim cứng phân loại theo rất nhiều cách:

- Phân loại theo hình dáng của mảnh ( Mảnh tròn, mảnh vuông, mảnh chứ nhật…)

- Theo vật liệu chế tạo mảnh dao

- Theo vật liệu gia công

- Theo phương pháp kẹp mảnh ( kẹp bằng vít kẹp, bằng đòn bẩy…)…

Tuy vậy theo Sanvik mảnh thường được phân loại theo phương pháp kẹp mảnh và phân loại theo vật liệu cần gia công khi đó mỗi mảnh đã được phân loại

có một kết cấu riêng

T* Phân loại mảnh daotiện ngoài theo phương pháp kẹp mảnh lên thân dao:

- Mảnh T-MAX P ( loại mảnh dao này được kẹp lên đầu dao tiện theo

3.1.1.3 kết cấu của 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 dựa vào việc phân loại này

Khi phân loại mảnh dao teo phương pháp kẹp cơ khí,

có thể chia thành:

Từ hình 3.3 ta thấy: Mảnh T-Max P có rất nhiều hình dạng khác nhau ( hình

tròn, hình vuông, hính 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 bằng 0P

o

Pđược kí hiệu bằng chữ N), riêng mảnh tròn có thêm mảnh có góc sau ở thiết diện chính bằng = 7P

o

P Được kí hiệu bằng chữ C

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

- Mảnh TMAX P có thể có cơ cấu bẻ phoi trên cả hai mặt (có thể sử dụng

cả hai mặt để gia công), có mảnh chỉ có cơ cấu bẻ phoi trên một mặt, mặt còn lại

để lắp ghép Ví dụ kết cấu của mảnh TMAX P hình tròn RCMX10 03 00:

± 0.05 (mm) dung sai theo kích thước s là ± 0.13 (mm)

Hình 3.5T Giới thiệu kết cấu của một số mảnh TMAX U của hãng Sandvik

- Mảnh TMAX – U bao gồm các mảnh có góc sau = 7P

- Tất cả các mảnh T MAX - S đều không có lỗ để kẹp lên đầu dao nh−ng

đều có cơ cấu bẻ phoi theo kiểu lõm, mảnh dao chỉ sử dụng mặt để gia công Với tất cả các mảnh dao T MAX - S góc sau tại thiết diện chính đều bằng 7P

o

P hoặc

11P

o

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

tinh(semi-finishing and finishing)

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 hoi

H×nh 3.6 C¸c m¶nh TMAX S cña h·ng Sandvik

M¶nh TMAX la nh÷ng m¶nh kh«ng cã lç b¾t chèt kÑp, kh«ng cã c¬ cÊu bÎ

phoi (without chipbreakers),

M¶nh TMAX cã thÓ lµ m¶nh sö dông 1 mÆt hoÆc 2 mÆt Víi m¶nh sö dông hai mÆt cã gãc sau t¹i thiÕt diÖn chÝnh b»ng 0P

T-Ngoài ra loại mảnh TMAX còn có mảnh có kết cấu đặc biệt: nh− các mảnh KNUX 16 04 05 R 11, KNUX 16 04 05 L 11…

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

Từ hình vẽ 3.8 ta thấy: Những loại mảnh này có hai l−ỡi cắt, với vùng bẻ phoi rộng.Mảnh rất thích hợp để gia công các loại vật liệu có hàm l−ợng cácbon thấp, thép INOX, hợp kim chịu nhiệt,… Ta có thể sử dụng mảnh để gia công từ thô

- Cho ta biết đó là đầu dao ding cho tiện ngoài hay tiện lỗ…

Đầu dao có thể được kí hiệu theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau, nhưng cũng như mảnh hợp kim cứng, đầu dao chủ yếu được kí hiệu theo tiêu chuẩn ISO Hình 1.2.8 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 nôi dung riêng thể hiện về hình dáng, kết cấu, kích thước và dung sai… của đầu dao và thân dao

Hì

Hình 3.9 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:

Trong đó:

Vị trí 1: Chữ cái kí hiệu kiểu kẹp mảnh dao vào đầu dao, có 4 kiểu kẹp chính ( ứng với 4 chữ cái là C, M, P, S ) : kiểu C-kẹp lên mặt trên của mảnh, dùng kẹp những mảnh không có lỗ ( mảnh T-Max ); kiểu M-vừa kẹp từ mặt trên vừa dùng chốt tỳ vào mặt lỗ ;kiểu P - chỉ tỳ vào mặt lỗ của mảnh, ép mảnh vào đầu dao; S - Dùng chốt ép mảnh xuóng theo phương trục của chốt

Vị trí 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 vào là bao nhiêu Ví dụ: B - dao

dao đầu cong, góc nghiêng chính 93P

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

- Vị trí 7: Có hai 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 hai chữ số chỉ chiều dài đoạn lưỡi cắt của mảnh

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

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

Vậy ta có thể tóm tắt quá trình chon đầu, thân dao theo sơ đồ tóm tắt trên hình 3.10

được mảnh TMAXP ( chỗ lắp cơ cấu đòn bảy)

Do đó , để thuận lợi cho việc lựa chọn đầu dao khi cần lắp mảnh hợp kim cứng, người ta phân loại đầu dao theo phương pháp kẹp mảnh lên dầu dao ví dụ :

Khi ta cần lắp ghép mảnh hợp kim TMAXP , thì ta phải sử dụng đầu dao TMAXP

Vậy ta có thể phân loại đầu dao thành các loại sau:

ULoại T-MAX P:

3.KiÓu th©n dao

6.ChiÒu cao cña dao

7.ChiÒu réng cña dao

9.KÝch thuíc cña m¶nh

L R N

l 1

32 50 70 140

KiÓu A C E

L

150 M

f ±0.08

l ±0.08 Q

Hình 3.11 Đầu dao TMAXP của hãng Sandvik

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

được thể hiện cụ thể trên hình 3.12

Trong đó :

1 : mảnh hợp kim cứng 3 : đòn bẩy

2 : miếng đệm 4 : vít kẹp

Từ hình 3.12 ta thấy: Nhờ lực vít của một bu-lông tác dụng vào một đầu của

đòn bẩy (3), đầu còn lại của đòn bẩy sẽ tạo ra một lực vuông góc với trục của lỗ kẹp trên mảnh dao, ép chặt mảnh dao vào vách trên thân

Hình 3.12 Kiểu kẹp đòn bẩy (lever)

ULoại T-MAX P dùng nêm kết hợp với chốt để kẹp:

Loại đầu dao này chỉ dùng mảnh kiểu TMAX P Hình 2.1.12 Giới thiệu

đầu dao TMAXP sử dụng nêm để kẹp

Hình 3.1 Đầu dao TMAXP sử dụng nêm đẻ kep

Kiểu kẹp này đ−ợc sơ đồ hoá nh− hình 3.14 Trong đó :

1: Nêm kẹp 4: Chốt 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 nh− một lỗ định vị, dùng để xác định chính xác vị trí của mảnh dao so với đầu dao

Hình 3.15 Đầu dao TMAXU kẹp mảnh dao bằng vít kẹp

Kiểu kẹp này đ−ợc sơ đồ hoá nh− hình 3.16

Hình 3.17 Đầu dao TMAX S sử dụng nêm để kẹp.

Kiểu kẹp này đ−ợc sơ đồ hoá nh− hình 3.18

Hình 3.18 Kiểu kẹp chỉ dùng nêm, mảnh dao có kết cấu bẻ phoi Trong đó :

Hình 3.20 Kiểu kẹp dùng nêm, mảnh dao không có gờ bẻ phoi

Kiểu kẹp này được sơ đồ hoá như hình 3.20, trong đó :

1: Mỏ kẹp 5: Vít kẹp

2: Mảnh hợp kim cứng 6: Lò xo

3: Miếng đệm 7: Chốt truyền lực từ lò xo

4: Chốt định vị miếng đệm

Sau khi gá kẹp mảnh dao lên đầu dao, nó sẽ 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 hướng kính)… phù hợp với tính

chất, biên dạng chi tiết cần gia công Phần thân dao cũng có kết cấu theo tiêu

chuẩn Ví dụ với cùng 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 như hình 3.21

Hình 3.21 Các kiểu thân dao khác nhau cùng sử dụng một loại mảnh dao

UKết LUậNU: Vậy, trong phần này ta đã tìm hiểu được về kí mã hiệu, kết

cấu của mảnh dao hợp kim cứng, của đầu, thân dao tiện ngoài Tuy vậy, để dễ dàng

hơn khi chọn lựa một con dao tiện ngoài hoàn chỉnh ta có thể thực hiện theo trình

tự sau;

Bước 1: Chọn kiểu kẹp mảnh dao: Phụ thuộc vào điều kiện gia công( tiện

ngoài hay tiện lỗ, gia công thô hay gia công tinh …) Việc chọn kiểu kẹp mảnh có

thể có thể tham khảo theo bảng 3.1, thứ tự ưu tiên từ 5 đến 1 Ví dụ khi tiện thô

ngoài ta nên chon đầu dao TMAX P kiểu kẹp dao dùng đòn bẩy(ưu tiên 5)

Bảng 3.1.Chọn dao phù hợp với điều kiện gia công

UBước 2U: Chọn mảnh hợp kim cứng

a) Chọn kiểu kẹp mảnh dao lên thân dao

Ví dụ: chọn đầu dao TMAX P thì mảnh hợp kim cứng cũng phải là mảnh TMAX P

b) Chọn vật các thông số hình học của mảnh dao, tuỳ thuộc vào chiều sâu cắt lớn nhất, độ nhám bề mặt theo yêu cầu

b.1) Xác định chiều sâu cắt a lớn nhất như hình 3.22

Hình 3.23 Xác định góc nghiêng K khi tiện côn

Bảng 3.2 Chiều dài l−ỡi cắt thực xác định theo a và K

b.3) Xác định hình dáng của mảnh dựa vào chiều dài phần tham gia cắt thực

L, loại mảnh và kiểu đầu dao đã chọn nh− ở bảng sau

Bảng 3.3 Chọn hình dáng mảnh dao

Để đơn giản, chiều dài phần l−ỡi cắt thực đã đ−ợc tiêu chuẩn hoá theo chiều sâu cắt a và theo góc nghiêng chính nh− ở bảng sau :

Ví dụ: Với mảnh tam giác thì LB max B= (1 / 2) * l

Với mảnh hình tròn thì LB max B= 0.4 * d

b.4) Xác định bán kính mũi dao và bước tiến dao:

+) Khi tiện thô ta chọn mảnh có bán kính mũi dao là lớn nhất có thể để tăng

độ cứng của mũi dao, tăng năng suất

+) Khi tiện tinh bán kính mũi dao được tính theo công thức:

c) Chọn nhóm mảnh dao, tuỳ thuộc vào vật liệu chi tiết cần gia công, điều kiện gia công Quá trình chọn này có thể được thực hiện theo bảng 3.5

Bảng 3.5 Chọn nhóm mảnh dao phù hợp

Ví dụ: Khi gia công các vật liệu thép cácbon thì ta chọn mảnh nhóm P, khi

Bảng 3.6 Lựa chọn mảnh dao cụ thể

gia công vật liệu gang đúc thì ta sử dụng mảnh nhóm K

Vậy đến đây có thể chọn đ−ợc mảnh cụ thể theo bảng 3.6

UBước3U: Chọn đầu dao, thân dao:

Qua hai bước 1,2 ta đã biết được kiểu kẹp dao, hình dáng các thông số hình học của mảnh dao như chiều dài lưỡi cắt, bán kính lưỡi cắt Việc chọn đầu dao phù hợp sẽ cho ta góc nghiêng chính phù hợp, hướng cắt phù hợp với điều kiện gia công

Việc chọn đầu dao, thân dao phù hợp có thể thực hiện theo bảng 3.7

Bảng 3.7 Chọn thân dao cụ thể

3.2 dao tiện có kết cấu đặc biệt trên máy tiện CNC

Để nâng cao năng hiệu quả sử dụng dụng cụ cắt, nâng cao năng suất chất lượng sản phẩm trên máy CNC thì việc nghiên cứu, tìm ra các dụng cụ cắt có kết cấu đặc biệt đang là xu thế sản xuất của các hãng sản xuất dao cụ lớn trên thế giới

và ngày càng được sử dụng rộng rãi Hình 3.24 giới thiệu một số dao tiện có kết cấu đặc biệt

Những dao tiện với kết cấu đặc biệt theo tiêng Anh được gọi là Catridges chúng rất phù hợp trên các máy điều khiển số, trong nhiều trường hợp người ta coi

đó là một đầu dao, trong quá trình gia công chúng được lắp lên một thân dao khác.Việc lắp và thay thế dao được thực hiện theo cả bộ dao cụ, cho phép nhanh