5. Phương pháp nghiên cứu
2.2.2. Ảnh hưởng của hình học dụng cụ đến chất lượng tạo hình trong gia công
mặt tự do.
Trong gia công phay bề mặt không gian thường trải qua 3 bước là: gia công thô, gia công bán tinh và gia công tinh. Ở bước gia công tinh mục đích là lấy hết phần lượng dư trên bề mặt chi tiết do bước gia công trước để lại, do vậy hình học của dụng cụ cắt có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng lấy đi phần lượng dư của bề mặt gia công.
Chiều cao nhấp nhô khi gia công sử dụng dao phay đầu cầu. Gia công mặt phẳng. (Hình 2.8a)
44
Hình 2. 8 Chiều cao nhấp nhô khi gia công bằng dao đầu cầu
Khi gia công mặt phẳng chiều cao nhấp nhô có thể tính theo công thức: 2 2 0 4 s S h R R (2.5) Gia công mặt cong lồi. (Hình 2.8b)
Trong trường hợp gia công bề mặt cong lồi trên máy phay 3 trục dùng dao phay đầu cầu với cùng một bước tiến ngang S0 trên hình 2.9 ta thấy khi cắt ở đỉnh cung cong thì chiều cao nhấp nhô (hs1) là nhỏ nhất, còn khi cắt ở phía phải nhất hoặc trái nhất của cung cong thì chiều cao nhấp nhô (hsmax) là lớn nhất, do đó ta cần tính được bước tiến ngang S0 để chiều cao hsn nằm trong phạm vi cho phép (hsmax≤[hs]).
Bằng sơ đồ hình 2.9 tính chiều cao nhấp nhô khi gia công bề mặt cong lồi với: S0: là bước dịch dao ngang
hsn: là chiều cao nhấp nhô lớn nhất ρ: là bán kính cung cong cần gia công R: là bán kính mũi dao
Ta có thể xác định chiều cao nhấp nhô lớn nhất theo công thức sau:
2 2 2 ax 0 2 2 0 2 0 0 sm h S RS RS S (2.6)
45
Hình 2. 9 Sơ đồ xác định chiều cao nhấp nhô khi gia công mặt cong lồi
bằng dao đầu cầu
Hình 2. 10 Sơ đồ xác định chiều cao nhấp nhô khi gia công mặt cong lõm
bằng dao đầu cầu
Gia công mặt cong lõm. (Hình 2.8c)
Tương tự như bề mặt cong lồi, khi gia công bề mặt cong lõm bằng dao phay ngón đầu cầu chiều cao nhấp nhô thay đổi theo vị trí của dao. Ta thấy với cùng một bước tiến ngang S0 thì chiều cao nhấp nhô khác nhau tại mỗi vị trí của dao trên cung tròn và khi dao ở vị trí trái nhất hoặc phải nhất của cung tròn thì chiều cao nhấp nhô là lớn nhất. Cần tìm ra đại lượng này để khi gia công lựa chọn giá trị S0 hợp lý để có được giá trị hs nằm trong giới hạn cho phép của bề mặt gia công (hs ≤ [hs]). Qua sơ đồ hình 2.10 có thể xây dựng được công thức 2.7 dùng để tính bước tiến ngang khi gia công bề mặt cong lõm bằng dao phay ngón đầu cầu trên máy phay 3 trục để đạt được chiều cao nhấp nhô bề mặt hs ≤ [hs] như sau:
2 2 1 0 2 s h S R (2.7)
Chiều cao nhấp nhô khi sử dụng dao phay đầu phẳng.
Dao phay ngón đầu bằng được dùng phổ biến khi gia công trên các máy phay ba trục và các máy phay 5 trục, vị trí tương quan giữa dao và phôi tốt nhất cho chế độ cắt và tạo hình là trục dao tạo với pháp tuyến bề mặt tại điểm tiếp xúc một góc θ và hướng chạy dao sao cho chỉ các lưỡi cắt bên làm việc (hình 2.11).
46
Hình 2. 11 Chiều cao nhấp nhô khi cắt bằng dao phay trụ đầu phẳng
Như vậy về mặt tạo hình dao trụ sẽ trở thành một khối ellips hiệu dụng, mặt cắt của ellips trong mặt phẳng vuông góc với phương chạy dao có phương trình:
2 2
2 2 2 1
sin
x y
R R (2.8)
Hình 2. 12 Gia công mặt cong bằng dao phay ngón đầu phẳng
Hình 2. 13 Lượng dư để lại khi gia công bằng dao phay ngón đầu phẳng
Khi đó chiều cao nhấp nhô hs sẽ được tính theo công thức: 2 2 0 sin sin 4 s S h R R (2.9)
Từ công thức 2.9 ta thấy khi góc nghiêng θ càng nhỏ thì chiều cao hs càng nhỏ, khi gia công bề mặt cong bằng dao phay ngón đầu bằng trên máy phay 3 trục, góc θ biến thiên từ lớn đến nhỏ khi dao cắt từ điểm 1 tới điểm 3 (Hình 2.12). Như vậy khi gia công mặt cong bằng dao phay ngón đầu phẳng trên máy phay 3 trục thì bề mặt chi tiết đạt được có chiều cao của các nhấp nhô bề mặt do các vết chạy dao tạo
47
thành không đồng đều. Khi cắt ở vị trí dốc nhất của cung cong thì chiều cao các nhấp nhô tạo thành tương ứng như khi gia công bằng dao phay đầu cầu, khi cắt ở vị trí cao nhất của cung cong, chiều cao nhấp nhô hình thành tương ứng như khi gia công mặt phẳng.
Khi gia công với bước tiến ngang trên bề mặt cong ta có sơ đồ gia công như trên hình 2.13, nhìn trên sơ đồ gia công ta thấy khi gia công bề mặt cong bằng dao phay ngón đầu bằng với bước tiến ngang thì sau khi gia công sẽ để lại trên bề mặt các nhấp nhô dạng bậc thang, và với bước tiến ngang không đổi thì khi dao ở vị trí góc dốc nhất của cung cong sẽ để lại các nhấp nhô lớn nhất.
So sánh giữa dao phay ngón đầu phẳng và dao phay ngón đầu cầu khi gia công bề mặt cong ta thấy rằng nhấp nhô để lại khi sử dụng dao phay đầu cầu là nhỏ hơn nhấp nhô khi sử dụng dao đầu phẳng Do vậy khi gia công bề mặt cong chạy dao với bước tiến ngang trên cung cong thì ta sử dụng dao phay đầu cầu sẽ cho các nhấp nhô để lại trên bề mặt gia công nhỏ hơn (tốt hơn) khi gia công sử dụng dao phay ngón đầu phẳng. Như vậy khi gia công bề mặt cong với bước tiến ngang lớn sẽ để lại các đỉnh nhấp nhô trên bề mặt có chiều cao rất lớn, trường hợp này chỉ phù hợp với gia công thô, khi gia công thô thường gia công với lượng dư lớn nên yêu cầu chế độ cắt của dao tốt, với dao phay đầu cầu vận tốc cắt V tiến dần tới 0 khi lưỡi cắt dần tới đỉnh của chỏm cầu, do đó chế độ cắt của dao phay ngón đầu cầu rất kém, nhất là gia công với lượng dư lớn vì vậy khi gia công thô người ta thường sử dụng dao phay đầu phẳng.
Gia công sử dụng một số loại dao khác
Gia công sử dụng dao phay ngón đầu phẳng có góc lượn
Gia công bằng dao phay ngón đầu phẳng có góc lượn khắc phục được một số nhược điểm của dao phay ngón đầu phẳng không có góc lượn và dao phay ngón đầu cầu, khả năng lấy đi lượng dư lớn nhưng vẫn để lại lượng dư giống như dao phay ngón đầu phẳng (nhưng nhỏ hơn nếu cùng kích thước đường kính) khi gia công trên máy phay 3 trục. Dao phay ngón đầu phẳng có bán kính mũi dao chỉ phát huy tốt khả năng của nó khi gia công trên máy phay 4 hoặc 5 trục.
48
Với dao phay ngón đầu côn có hai loại là đầu côn cầu và đầu côn phẳng, hai loại dao này về khả năng lấy đi vật liệu cũng tương ứng giống như dao phay ngón đầu phẳng và dao phay ngón đầu cầu. Ưu điểm nổi bật của dao phay ngón đầu côn là độ cứng vững cao hơn dao phay ngón trụ.