n ij 0i 0j
3.2.1. Động học của quá trình phay
Phay là phương pháp gia cơng cắt gọt trong đó dụng cụ cắt (dao phay) quay tròn tạo ra chuyển động cắt. Chuyển động tiến dao thông thường do máy, cũng có khi do cả máy và dao cùng thực hiện theo các hướng khác nhau.
Hình 3.1. Máy phay FA3AU tại trường Cao đẳng Cơ điê ̣n và Nông nghiê ̣p Nam Bộ
Dao phay có nhiều loại khác nhau, trên hình 3.2 mơ tả một số dao phay đang được sử dụng hiện nay. Nói chung dao phay là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt, khác với tiện và khoan các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục, phoi ngắn hơn, lưỡi cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải tốt hơn. Tiết diện ngang của phoi không đồng đều nên lực cắt dao động và lưỡi cắt chịu tải trọng va đập gây ra rung động trong quá trình phay.
3.2.1.1. Kết cấu và thơng số hình học phần cắt của dao phay
Tuỳ theo yêu cầu tạo hình bề mặt chi tiết và điều kiện gia cơng mà có nhiều loại dao phay kết cấu khác nhau như trên hình 3.2. Trong luận văn, như
Hình 3.2. Các dạng dao phay thơng dụng:
a- dao phay trụ răng xoắn; b- dao phay mặt đầu; c- dao phay đĩa; d- dao phay đĩa để cắt đứt; e- dao phay ngón; g- dao phay góc; h- dao phay định hình a b c d e h g
phạm vi nghiên cứu đã đưa ra, ở đây chỉ khảo sát kết cấu và thơng số hình học của dao phay hình trụ, cụ thể là trụ răng xoắn .
Thành phần kết cấu của dao phay trụ răng xoắn (hình 3.3,a) gồm có: mặt trước 1; mặt sau 2; mặt lưng răng 4; lưỡi cắt xoắn 5 nghiêng với trục dao một góc ω; cạnh viền 3 nằm giữa lưỡi cắt 5 và mặt sau 2, có chiều rộng 0.05 – 1mm trên mặt trụ đường kính D, h là chiều cao của răng và f là chiều rộng mặt sau.
Các góc của dao phay trụ răng xoắn được xét trong 2 tiết diện: tiết diện mặt đầu (vng góc với trục dao) và tiết diện pháp A-A (hình 3.3). Góc trong tiết diện pháp A-A (tiết diện thốt phoi) có ảnh hưởng quyết định đến quá trình cắt khi phay như sự co rút của phoi, lực cắt, độ mòn của răng cắt, chất lượng bề mặt gia cơng… cịn góc đo trong tiết diện mặt đầu chỉ dùng để điều chỉnh dao phay khi mài mặt trước và mặt sau.
Các góc đo trong tiết diện pháp tuyến với lưỡi cắt và tiết diện mặt đầu có mối quan hệ sau:
cos n tg tg (3.1) tg tg1cos (3.2) Ở đây: γ1 và α - góc trước và góc sau đo trong tiết diện mặt đầu;
γ và αn - góc trước và góc sau đo trong tiết diện pháp A-A. Bước vòng của dao Tv là khoảng cách giữa hai răng kề nhau đo theo cung trịn đường kính D:
Tv Dz z
(mm) (3.3) Góc giữa hai răng kề nhau:
0
360
z
, ở đây: z - số răng dao phay Bước chiều trục của dao:
Ttr D ztg
(mm) (3.4) Bước pháp tuyến Tn đo trong tiết diện pháp A-A được tính:
cos n D T z (mm) (3.5)
3.2.1.2. Các yếu tố của chế độ cắt khi phay
Các yếu tố của chế độ cắt khi phay bao gồm: vận tốc cắt V, lượng chạy dao S và chiều sâu phay t.
a. Vận tốc cắt V
Trong quá trình phay, do sự phối hợp của hai chuyển động tạo hình là chuyển động quay của dao và chuyển động tịnh tiến của chi tiết gia công, mà quỹ đạo của lưỡi cắt là một đường cong OQ (hình 3.4,a).
Phương trình đường cong OQ được biểu diễn bằng hệ phương trình: xRsinSz
yR1 cos (3.6) Ở đây: R- bán kính dao phay; θ- góc tiếp xúc ứng với điểm M của
Vì 2 v z S S nên hệ phương trình (3.6) có dạng; sin 2 v S x R yR1 cos (3.7) Trong đó: ε- góc ở tâm giữa hai răng kề nhau, tính bằng radian. Hệ phương trình (3.7) là phương trình của đường xicơlơit kéo dài.
Vận tốc cắt khi phay được biểu diễn như sau (hình 3.3,b): Vc Vn Vs hay 2 2 2 cos c n s n s n s V V V V V V V (3.8) Trong đó: . . 1000 n D n V
(m/ph); Vs = Sz.Z.n (m/ph); Dấu “+” ứng với trường hợp phay nghịch và dấu “–” ứng với trường hợp phay thuận.
Trong thực tế thường giá trị của Vs rất bé so với Vn. Do đó khi tính
tốn chế độ cắt người ta thường bỏ qua lượng Vs khi đó cơng thức tính vận
tốc cắt sẽ có dạng: . . 1000 n D n VV (m/ph) (3.9) a b
Hình 3.4. Quỹ đạo lưỡi cắt và vận tốc cắt khi phay: a- quỹ đạo của lưỡi cắt khi phay; b- vận tốc cắt khi phay
b. Lượng chạy dao S
Trong quá trình phay lượng chạy dao được phân ra làm 3 loại:
- Lượng chạy dao răng Sz là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết gia cơng) sau khi dao quay được một góc răng, mm/răng.
- Lượng chạy dao vòng Sv là lượng dịch chuyển của bàn máy sau khi dao quay được một vòng, mm/vòng.
Sv = SzZ (mm/vg), Z - số răng dao phay.
- Lượng chạy dao phút Sph là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian một phút, mm/ph.
Sph = Sz..Z.n (mm/ph).
c. Chiều sâu phay t
Chiều sâu phay t là kích thước lớp kim loại được cắt đi đo theo phương vng góc với trục của dao phay ứng với góc tiếp xúc OO (hình 3.4). Trong trường hợp xét với dao phay trụ thì chiều sâu phay trùng với chiều sâu cắt (t = t0) (hình 3.2).