nghiên cứu về phay kim loại

Chng 5: PHAY (MILLING) NI DUNG (Contents) Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay Đ5.2 Kt cu dao phay Đ5.3 Cỏc yu t ct phay Đ5.4 Phay cõn bng Đ5.5 Lc ct phay Đ5.6 S mi mũn & tui bn dao phay Đ5.7 Ch ct phay Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca 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 bố rng dao so với trục dao: dao phay trụ, dao phay góc, dao phay mặt đầu, dao phay định hinh - Theo dạng rng: dao phay rng thẳng, dao phay rng nghiêng, dao phay rng cong, dao phay rng xoắn, dao phay góc - Theo prôfin rng: dao phay ren, dao phay đĩa môđuyn, dao phay vấu môđuyn, dao phay ln rng, dao phay rãnh - Theo kết cấu dao: dao phay rng liền, dao phay rng chắp Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling tools) Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Thông số hỡnh học dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1 Dao phay trụ rng xoắn: (Helical fluted milling cutters) Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Thông số hỡnh học dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1Dao phay trụ rng xoắn: (Helical fluted milling cutters) + ặc điểm kết cấu: lỡi cắt nghiêng với trục dao góc D Z Bớc vòng: D Tt = cot g Z Bớc chiều trục: D Tn = cos Z Bớc pháp tuyến: 360 = Z Góc gia hai rng liên tiếp: Tv = Trong đó: Z - số rng dao phay D ng kớnh ngoi ca dao phay Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Thông số hỡnh học dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1 Dao phay trụ rng xoắn: (Helical fluted milling cutters) y R-R + Gúc rng dao: P y D x y c N-N c Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay (Utilizations, classifications & geometrical parameters of milling cutters) Thông số hỡnh học dao phay: ( Geometrical Parameters of Milling Cutters) 2.1Dao phay mt u: (Face Milling Head) Đ5.2 Kt cu dao phay (Structure of Milling tools) Đ5.2 Kt cu 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 kớnh ngoi v trc dao phay Do vừa tng 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 rng nhọn 1.2 Kết cấu: + 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 tng D có tác dụng tốt 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 - chiều cao rng dao, mm + Số rng 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 số cân - góc tiếp xúc, rad 2K - gócZgia = hai= rng liên tiếp, rad Vỡ: Nên: = Z 10 Đ5.2 Kt cu 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 Đ5.2 Kt cu 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 hớt lng (Forming milling cutters) 2.2 Kết cấu dao phay hớt 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 lấy D1 = (1,6 ữ 2) d H - chiều cao toàn phần rng ợc tính bằng: H = h + K + r h - chiều cao prôfin 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 hỡnh hc rng dao: Góc trớc: - Với dao thép gió: = 100 - Với dao hợp kim cứng: = (-50) ữ 50 Góc sau: Thờng chọn = 12o Gúc sau nhn c t quỏ trỡnh ht lng rng dao Góc rãnh rng : ợc tiêu chuẩn hoá theo dãy kích thớc: 180, 22o, 25o, 30o 13 Đ5.2 Kt cu dao phay (Structure of Milling tools) Dao phay hớt lng (Forming milling cutters) 2.2 Kết cấu dao phay hớt lng: + Số rng Z: Chọn số rng Z có liên quan đến điều kiện làm việc dao phay Với dao phay rng nhọn, 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 yu t ct phay ( Cutting factors when milling) 15 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) Chiều sâu cắt to: (DOC) Là khoảng cách gia bề mặt gia công với bề mặt cha gia công đo theo phơng vuông góc với bề mặt 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 Kí hiệu: Sph [mm/ph] Gia chúng có quan hệ 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) Chiều sâu 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 tiết Chiều rộng phay B: Là kích thớc lớp kim loại đợc cắt đo theo phơng chiều trục dao Khi phay dao phay trụ, chiều rộng phay chiều rộng chi tiết Khi phay rãnh dao phay đĩa, chiều rộng phay chiều rộng rãnh Khi phay rãnh dao phay ngón, chiều rộng phay 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 l 17 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) t Sz B Chiều 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.sin Do góc thay đổi t đến nên aC thay đổi theo : Với = 0o có a = amin = Với = có amax = SZ sin Vỡ chiều dày 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.sin = SZ.sin Do đó: aM = SZ.sin.cos 18 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) D b1 = ( d1 c1 ) sin Vỡ C0 = nên: D b2 = ( d2 c0 ) Sz n t Chiều 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 cos sin cos 8.2 ối với dao phay trụ rng thẳng: Khi phay dao phay trụ rng thẳng, chiều rộng lớp cắt đại lợng không đổi đợc tính bằng: b = B 8.3 ối với 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: C2 C1 C0 d2 d1 sin D d2 b2 = sin 19 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) Diện tích cắt phay 9.1 Khi phay dao phay trụ rng thẳng Trong cung tiếp xúc, tuỳ theo kết cấu dao, kích thớc lớp cắt mà số rng dao đồng thời tham gia cắt 1,2, n rng Xét diện tích cắt fi rng thứ i cắt đợc tính bằng: fi = bi Vỡ : bi = B = Sz sin i n Nên: fi = SZ B sin i F = S Z B sin i Diện tích 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 đổi từ di đầu đến cuối rng phụ thuộc vào góc i Mà góc i thay đổi phạm vi ci i i dài i rng thứ i cắt là: Diện tích lớp cắt toàn chiều ci 20 f = a db Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) 9.2.Khi phay dao phay trụ rng nghiêng: D d x Trong đó:dbi = = fi = di D sin S sin Z sin i d t sin n c ci fi = D.S Z [ cosci cos di ] 2.sin X d n F = i =1 D.S Z n fi = [ cos ci cos di ] sin i =1 B S C 21 Đ5.3 Cỏc yu t ct phay ( Cutting factors when milling) 9.3 Khi phay dao phay mặt đu: Diện tích cắt rng thứ i cắt đợc tính bằng: fi = aibi B Trong đó: = Sz.sin .cos i & bi = sin Vậy: fi = B.Sz.cos i Diện tích cắt tổng cộng n rng đồng thời tham gia cắt đợc tính bằng: n F = B.S Z cos i i =1 Nhận xét: Khi phay bng dao phay tr rng thng, rng xon, dao phay mt u, din tớch ct phay l mt i lng luụn thay i, ph thuc vo s rng ng thi tham gia ct; ú, nú gõy rung ng cho quỏ trỡnh phay Nờn ngi ta tỡm cỏch phay, din tớch ct n rng ng thũi tham gia ct l mt hng s 22 Đ5.4 Phay cõn bng (Equilibrium milling process) 5.4.1 t : Identify the problem n F = S Z B. sin i n F = i =1 i =1 D.S Z n [ cos ci cos di ] fi = sin i =1 n F = B.S Z cos i i =1 - Din tớch ct phay luụn thay i & ph thuc vo gúc tip xỳc tc thi i & s rng ng thi tham gia ct n - Khi din tớch ct thay i, lc ct s thay i, lm gim cht lng quỏ trỡnh phay - hn ch cỏc nh hng cú hi nh trờn, cn nghiờn cu kt cu ca dao phay v cỏc iu kin ct khỏc cho quỏ trỡnh ct c din vi din tớch ct khụng i 23 Đ5.4 Phay cõn bng (Equilibrium milling process) 5.4.1 Phay cõn bng: Equilibrium milling process dao phay trụ rng xoắn có bớc chiều trục chiều rộng 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 = đ3 , , Cn-1 = đn F = i =1 D.S Z n [ cos ci cos di ] fi = sin i =1 C1 d C3 C2 d3 d3 d2 d1 C3 Ttr n B Tổng diện tích lớp cắt đợc tính bằng: d1 C2 C1 D.S Z F = Vỡ cosc1 = cosd2; cosc2 = cosd3; ., nờn: 2.sin [ cos cn cos d ] D.S Z t.S Z (1 cos ) = F= = const sin sin 24 Đ5.5 Lc ct phay (Cutting force components when milling) Đ5.6 S mi mũn & tui bn dao phay (Tool wear & tool life of milling tools) Đ5.7 Ch ct phay (Cutting data when milling) 25 ... trục dao: dao phay trụ, dao phay góc, dao phay mặt đầu, dao phay định hinh - Theo dạng rng: dao phay rng thẳng, dao phay rng nghiêng, dao phay rng cong, dao phay rng xoắn, dao phay góc - Theo... dao phay ren, dao phay đĩa môđuyn, dao phay vấu môđuyn, dao phay ln rng, dao phay rãnh - Theo kết cấu dao: dao phay rng liền, dao phay rng chắp Đ5.1 Cụng dng, phõn loi & thụng s hỡnh hc ca dao phay. .. Chiều rộng phay B: Là kích thớc lớp kim loại đợc cắt đo theo phơng chiều trục dao Khi phay dao phay trụ, chiều rộng phay chiều rộng chi tiết Khi phay rãnh dao phay đĩa, chiều rộng phay chiều