Phay là phương pháp gia công tách phoi với lưỡi cắt có dạng hình học xác định, trong đó dụng cụ cắt thực hiện chuyển động chính quay tròn và lượng tiến dao cũng như chuyển động đạt chiều sâu cắt được thực hiện thông thường bởi chi tiết gia công (xem hình ….)
Hình 3.10. Gia công phay
Gia công phay được phân loại theo vị trí của trục dao phay đối với chi tiết gia công, có nghĩa là có 2 dạng: phay mặt đầu và phay mặt trụ.
Hình 3.11. Phay mặt đầu Hình 3.12. Phay mặt trụ Trường hợp phay mặt đầu trục dao phay được đặt thẳng góc với bề mặt gia công. Bề mặt chi tiết được tạo ra bởi các lưỡi cắt chính. Các lưỡi cắt phụ thực hiện làm bóng thêm bề mặt chi tiết gia công.
Nguyễn Long Lâm 78 11BCTM.KH Trường hợp phay mặt trụ trục dao phay được đặt song song với bề mặt gia công. Dao phay gia công bề mặt chi tiết bằng các lưỡi cắt chính (lưỡi cắt thuộc mặt trụ). Ngoài ra phương pháp phay này còn được phân biệt giữa phay thuận và phay nghịch.
Trường hợp phay nghịch chiều quay của dao phay ngược với chiều tiến của chi tiết gia công
- Lát cắt của dao phay bắt đầu với chiều dày phoi bằng không. Lưỡi cắt dao phay trượt trước khi vào cắt phoi cho tới khi đạt được chiều dày nhỏ nhất cho sự hình thành phoi.
- Hiện tượng mài mòn nhanh mặt sau lưỡi cắt và biến cứng bề mặt chi tiết gia công diễn ra bởi ma sát hình thành khi trượt. Đây là nguyên nhân chính làm giảm tuổi bền của lưỡi cắt so với phay thuận.
- Phay nghịch thuận lợi cho gia công chi tiết với bề mặt cứng (Chi tiết gang), bởi vì bề mặt cứng được cắt từ phía trong ra.
- Đối với phay thuận chiều quay của dao phay cùng chiều với bước tiến của chi tiết gia công
- Răng dao phay vào cắt chi tiết ngay từ chiều dày phoi lớn nhất nên gây ra va đập.
Nguyễn Long Lâm 79 11BCTM.KH - Khi phay thuận, bề mặt chi tiết gia công phẳng hơn và bóng hơn. Ngược lại với phay nghịch nếu cùng tuổi bền của lưỡi cắt thì tốc độ cắt và tốc độ tiến dao của phay thuận cao hơn.
3.2.2 Các dạng dao phay và ký hiệu ISO tƣơng ứng 3.2.2.1 Phân loại dao phay
Theo vật liệu gia công:
- Loại dao N (dùng để gia công thép thường)
- Loại dao H (dùng để gia công vật liệu mềm và cắt có phoi dài) - Loại dao W (dùng để gia công vật liệu có phoi vụn và cứng)
Theo vật liệu lưỡi cắt - Lưỡi cắt thép gió - Lưỡi cắt hợp kim cứng - Lưỡi cắt vật liệu gốm - Lưỡi cắt kim cương
Theo dạng cán gá - Dao phay trụ mặt đầu - Dao phay ngón
Theo hình dạng dao phay - Dao phay rãnh T
- Dao phay trụ - Dao phay đĩa
- Dao phay định hình
Theo dạng răng dao phay - Dao phay răng nhọn
Nguyễn Long Lâm 80 11BCTM.KH - Dao phay hớt lưng
3.2.2.2 Vật liệu lƣỡi cắt
Trong phay các lưỡi cắt tham gia cắt gọt không liên tục. Ngược lại với tiện, quá trình cắt gián đoạn với tiết diện phoi không đều. Do vậy lưỡi cắt phải chịu tải trọng chạm đập. Vật liệu lưỡi cắt phải có tính dẻo lớn và độ bền nhiệt cao.
Ngày nay hầu hết các dao phay sử dụng mảnh lưỡi cắt từ hợp kim cứng. Mảnh hợp kim cứng được hàn; các dụng cụ cắt bằng thép gió được mạ hoặc được chế tạo từ thép gió chỉ dùng cho các dao phay nhỏ.
Thép gió (HSS)
Thép gió là thép hợp kim dụng cụ. Do đó có tính dẻo cao và có khả năng chịu tải trọng va đập. Tốc độ cắt nhỏ hơn so với hợp kim cứng hay vật liệu gốm.
Thép gió được dùng để làm mũi khoan, dao phay nhỏ và dụng cụ cắt có hình dạng phức tạp (Dao phay Profil). Dụng cụ cắt được làm từ thép gió được dùng để gia công những vật liệu có độ bền thấp, khi phay và phay profil với tốc độ cắt nhỏ.
Hợp kim cứng
Hơp kim cứng là vật liệu được chế tạo bằng phương pháp thiêu kết các vật liệu cứng với chất kết dính dưới dạng mảnh lưỡi cắt. Để tăng tính dẻo của hợp kim cứng khi chế tạo người ta tăng thành phần chất kết dính. Trong mối liên kết độ cứng cao và độ bền mài mòn cao nó mở rộng phạm vi ứng dụng khi phay. Có thể tăng độ chống mài mòn của hợp kim cứng bằng cách mạ titan-nitrid, titan-cácbit hoặc nhôm oxit. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mảnh hợp kim cứng có thể được hàn hay bắt vít vào dao phay. Vật liệu gốm
Vật liệu gốm ít được sử dụng trong gia công phay vì độ giòn và nhạy cảm với lực cắt thay đổi bất thường. Tuy nhiên, vì độ cứng của nhôm oxit cao nên dùng để
Nguyễn Long Lâm 81 11BCTM.KH gia công tinh gang cứng và thép đã tôi cũng như dùng silic-nitrid để phay gang xám. Cả hai vật liệu lưỡi cắt này khi gia công không cần phải tưới nguội. Tương tự như hợp kim cứng, vật liệu gốm được chế tạo dưới dạng những mảnh lưỡi cắt.
Kim cương
Mảnh lưỡi cắt kim cương nhân tạo được dùng để gia công kim loại màu và vật liệu tổng hợp (composite). Độ cứng đặc biệt của kim cương có thể gia công với tốc độ cắt cao gấp 2 lần và tuổi bền của lưỡi cắt cao gấp 10 lần so với hợp kim cứng.
Kim cương không thích hợp để gia công thép. Bởi vì kim cương sẽ bị mòn rất nhanh do nguyên tử cacbon của kim cương bị xâm nhập vào nguyên tử sắt (sự mài mòn ngược).
3.2.2.3 Các thông số hình học của lƣỡi cắt
Không như dao tiện, dao phay có nhiều lưỡi cắt (Xem hình 120). Tính chất đặc thù của dao phay là gia công không liên tục vì mỗi lưỡi cắt chỉ tham gia cắt một đoạn.
Hình 3.15. Thông số hình học dao phay
d: Đường kính dao phay z: Số răng dao phay
fz: Lượng tiến dao răng ae: Chiều sâu cắt S: Góc tiếp xúc α0: Góc sau 0: Góc sắc 0: Góc trước S: Góc nâng ap: Chiều rộng cắt
Nguyễn Long Lâm 82 11BCTM.KH
- Góc sau α : Góc sau làm giảm ma sát do vậy làm giảm nhiệt độ cắt giữa lưỡi cắt và chi tiết.
- Góc sắc : Độ lớn của góc sắc phụ thuộc vào độ cứng và độ bền của chi tiết gia công. Góc sắc càng nhỏ thì cắt càng nhẹ, nhưng độ mài mòn lưỡi cắt càng lớn và tuổi bền của lưỡi cắt càng thấp.
- Góc trước : Góc trước ảnh hưởng đến quá trình tạo phoi và lực cắt. Góc trước càng lớn thì lực cắt càng nhỏ, tuy nhiên lưỡi cắt sẽ thường bị mẻ cũng như bị mài mòn nhanh.
- Góc tiếp xúc S: Góc tiếp xúc chỉ ra hành trình gia công của dụng cụ cắt liên quan đến chu vi. Góc tiếp xúc phụ thuộc vào chiều sâu cắt.
- Góc nâng : Độ lớn của góc nâng ảnh hưởng đến quá trình vào cắt và thoát. Vì các lưỡi cắt thích hợp sẽ đi vào cắt từ từ, nâng cao tính êm dịu cắt của dụng cụ.
3.2.2.4 Các thông số chế độ cắt
Phay là phương pháp gia công có phoi với dụng cụ cắt quay tròn, các lưỡi cắt cắt không liên tục. Chiều tiến dao có thể nằm bất kì so với hướng cắt. Chúng được thực hiện bởi dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công hoặc cả hai (xem hình ….).
- Vận tốc cắt vc và Tốc độ tiến dao vf lồng vào nhau và dẫn tới quá trình cắt liên tục.
Vận tốc cắt vc
Chuyển động cắt là chuyển động giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, chúng tác động tách phoi chỉ một lần trong một vòng quay mà không có chuyển động bước tiến. Vận tốc cắt tương ứng với vận tốc vòng của dao phay trên lưỡi cắt hiện hành. Vận tốc cắt được ký hiệu là vc (m/phút) và được tính toán trên cơ sở số vòng quay n như sau:
Vc =
Nguyễn Long Lâm 83 11BCTM.KH n : Số vòng quay n =
vf : Lượng tiến dao vc :Vận tốc cắt
d : Đường kính của dụng cụ cắt Hình 3.16. Thông số giá trị cắt trong phay
Độ lớn của vận tốc cắt chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của trục chính. Tuy nhiên hướng cắt thay đổi liên tục trong suốt quá trình gia công.
Thông số - Hệ số - Chỉ số mũ khi tính chế độ cắt
t0 – Chiểu sâu cắt: Là kích thước lớp kim loại được cắt đi trong một lần ăn dao (mm) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
t – Độ sâu phay: Là kích thước lớp kim loại được cắt đi đo theo phương vuông góc với trục dao phay, ứng với góc tiếp xúc (mm)
B – Chiều rộng phay: Là kích thước lớp kim loại được cắt đo theo phương trục dao (mm)
f – Lượng chạy dao vòng: mm/v f = fz.Z fZ – Lượng chạy dao răng: mm/răng
Z – Số răng dao phay
Vf – Lượng chạy dao phút : mm/phút Vf = fZ.Z.n = fn
Các thông số - hệ số - chỉ số mũ xét đến điều kiện cắt, vật liệu gia công. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến vận tốc cắt, lực cắt, moment xoắt và công thức suất
Độ sâu phay: Xác định theo sơ đồ phay: thường là lấy bằng toàn bộ lượng dư. Trường hợp yêu cầu độ chính xác cao, độ nhẵn bóng cao thì chia làm hai bước: Thô và Tinh
Nguyễn Long Lâm 84 11BCTM.KH Lượng chạy dao: Rất khó xác định theo phương pháo tính toán, thường chọn theo bảng tra và kinh nghiệm
- Khi cắt thô thường tính theo fZ - Khi cắt tinh thường tính theo f.
- Chiều sâu cắt và chiều rộng phay đo trong mặt phẳng thẳng góc với trục dao phay và mặt phẳng qua phương trục dao.
3.3 Lựa chọn máy và phương pháp gia công.
3.3.1 Lựa chọn máy gia công
Như chúng ta đã biết, lĩnh vực công nghệ thông tin, ứng dụng điều khiển số và các thiết bị công nghiệp ngày càng phát triển và luôn luôn cải tiến, hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy CNC với model khác nhau. Từ máy 2D, 2D1/2, 3D, 4D, 5D …các máy này khi gia công sẽ tạo ra được các sản phẩm thực sự phong phú và đa dạng, nó có thể thay thế và làm được những sản phẩm công nghệ cao mà các máy gia công vạn năng khó có thể làm nổi. Ngoài gia nó còn được kết nối với nhau, kết nối với các phần mềm khác để có thể tạo lên một hệ thông tích hợp. Ví dụ nó có thể được gắn thêm đầu đo quét để quét trực tiếp các mẫu sau đó nhờ phần mềm xử lý và lập trình gia công luôn mẫu vật đó…
Trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài em đã tìm hiểu mà nghiên cứu về lĩnh vực chế tạo nhanh, kết hợp đo quét bên dạng chi tiết bằng 3D laser và sau đó xử lý dữ liệu, viết chương trình gia công và gia công chi tiết đó trên 1 mô hình máy, Các chi tiết trong phạm vi nghiên cứu của đề tài là dạng chi tiết cho trục xoay
Nguyễn Long Lâm 85 11BCTM.KH Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý máy gia công
Mô hình máy sử dụng cho đề tài là mô hình máy phay tiện, máy vừa dùng để quét vật thể dạng tròn xoay, sau đó qua phần mề sử lý tín hiệu và lập trình gia công luôn chi tiết đó.
Máy có trụ Z trùng với trục chính, ở đây là trục mang dao gia công. Trục X vuông góc với trục Z và luôn song song với trục của phôi.
Nguyên lý chuyển động của máy là: Phôi chuyển động quay ( Phôi gá trên mâm cặp), dao vừa chuyển động tịnh tiến theo trục x và trục z, vừa chuyển động quay để tạo ra quá trình cắt gọt.
3.3.2 Lựa chọn phƣơng pháp gia công
3.3.2.1 Các phƣơng pháp gia công vật mẫu trên mô hình
a. Gia công thô:
Phương pháp ăn dao dạng đĩa
- Ưu điểm: Với phương pháp này thì dao có thể đạt tốc độ cao, lượng dư gia công lớn, gia công thô nhanh bề mặt
- Nhược điểm: Khó cắt được sát bề mặt lồi, lõi có độ võng lớn, vẫn còn để lại lượng dư gia công lớn
Nguyễn Long Lâm 86 11BCTM.KH Hình 3.18. Gia công thô dùng dao phay đĩa
Phương pháp ăn dao hướng kính bằng dao phay ngón.
- Ưu điểm: Với phương pháp này dao có thể đi được sâu hơn vào các bề mặt lõm, như vậy sẽ làm giảm được lượng dư gia công tinh và bán tính, thuận tiện cho các bước gia công tiếp theo.
- Nhược điểm: Do diện tích tiếp xúc bề mặt nhỏ hơn dao phay đĩa lên quá trình cắt gọt sẽ chậm hơn so với cắt bằng dao phay đĩa
Hình 3.19. Gia công thôi dùng dao phay ngón
- Phương pháp này sẽ phù hợp với phôi có kích thước nhỏ, cần độ chính xác cao ( phương pháp được lựa chọn trong đề tài ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyễn Long Lâm 87 11BCTM.KH Lượng dư gia công bán tinh chính là lượng dư còn lại sau bước gia công thô, Do phương pháp gia công ta chọn ở đây là phương pháp ăn dao theo hướng kính
Gia công tinh ta dùng dao phay đầu cầu, với bán kính của dao phay được chọn phải luôn ≤ góc bo nhỏ nhất trên chi tiết cần gia công. Điều này đồng nghĩ với quá trình gia công, dao sẽ cắt được vào những chỗ lồi lõm có bán kính khác nhau và vẫn đạt được độ chính xác, chi tiết không bị cắt lẹm.
Hình 3.20. Gia công bán tinh và gia công tinh bằng dao phay cầu
3.3.2.2 Chọn phƣơng pháp gia công cho đề tài.
Căn cứ vào nguyên lý quét hình vật mẫu trên mô hình thực nghiệm, và dữ liệu thu được sau quá trình quét là tập hợp các đám mây điểm
Trong phương pháp này, dữ liệu đo quét sẽ được chia thành từng lớp bởi các mặt phẳng vuông góc với trục Z. Từ dữ liệu theo từng lớp cắt của chi tiết, ta thu được biên dạng cần gia công để xây dựng nên phương pháp chạy dao và dịch chuyển các trục của máy.
Bởi vì, chi tiết gia công không ở dạng tròn xoay đối xứng nên tại mỗi điểm cắt trên từng lớp cắt thu được trên lớp cắt có đường kính so với trục Z là khác nhau.Do vậy, chiều sâu cắt và tốc độ cắt yêu cầu cũng khác nhau tại từng vị trí trên biên dạng của chi tiết.
Trên một lớp, phôi được gá đặt trên mâm cặp và quay tròn với vận tốc khác nhau để đảm bảo độ chính xác và ổn định trong quá trình cắt. Dao dịch chuyển theo
Nguyễn Long Lâm 88 11BCTM.KH hướng trục X tiến vào phôi với các lượng gia công khác nhau để đạt được bán kính biên dạng tại vị trí đang gia công tương ứng trên phôi.
Sau mỗi lớp cắt, bàn gá dao chuyển động tịnh tiến đem theo dao dịch chuyển theo trục Z đến một lớp mới và lặp lại quá trình cắt.
Vì vậy, quỹ đạo chuyển động của dao chỉ là chuyển động tịnh tiến trên một lớp cắt bất kỳ. Chuyển động dịch dọc theo chiều trục Z chỉ thay đổi sau mỗi lớp cắt đã hoàn thành và hoàn toàn không thay đổi theo trong quá trình cắt.
Do vậy ta chọn phương pháp gia công thô bằng dao phay ngón với phương pháp ăn dao hướng kính, Bước gia công bán tinh và gia công tinh ta chọn dao đầu cầu với bán kinh dao luôn ≤ bán kính góc bo nhỏ nhất của chi tiết cần gia công.
Nguyễn Long Lâm 89 11BCTM.KH
CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
4.1 Mô hình thực nghiệm
Hình 4.1. Tuốc nô vít 4 cạnh
Chiếc tuốc nơ vít là một dụng cụ quen thuộc cũng như rất quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật nói riêng và trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày nói chung. Nó thường thấy ở rất nhiều nơi, và mua một chiếc tuốc nơ vít cũng rất dễ dàng
Biên dạng của chuôi tuốc nơ vít có dạng trụ tròn xoay, nó bề mặt uốn lượn để tạo ma sát, là nơi tạo lực để tháo lắp các vít, cũng như đạt độ thẩm mỹ và thuận tiện cho việc cầm nắm để sử dụng
Vì những ưu việt đó mà trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài em đã chọn đo