Các gờ sau khi gia công sẽ gây khó chịu nhưng đừng lo lắng! Đây là một giải pháp. Quá trình cắt kim loại thường đi kèm với sự hình thành gờ. Sự hiện diện của lưỡi dao không chỉ làm giảm độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt của phôi, ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm mà đôi khi còn có thể gây ra tai nạn. Vấn đề về gờ thường được giải quyết bằng cách mài nhẵn. Chà nhám là một quá trình-không hiệu quả; nó không chỉ làm tăng giá thành sản phẩm và kéo dài chu kỳ sản xuất sản phẩm mà việc loại bỏ gờ không đúng cách còn có thể dẫn đến phế liệu toàn bộ sản phẩm, gây thiệt hại về kinh tế.
Bài viết này trước tiên phân tích một cách có hệ thống các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành lưỡi dao trong quá trình phay ngón, sau đó khám phá các phương pháp và kỹ thuật để giảm và kiểm soát lưỡi dao phay từ góc độ thiết kế kết cấu đến sản xuất.
I. Các dạng lưỡi dao chính trong phay cuối Theo hệ thống phân loại lưỡi dao của lưỡi cắt chuyển động cắt-của dụng cụ cắt, các lưỡi dao được tạo ra trong quá trình phay cuối chủ yếu có năm dạng: lưỡi dao ở cả hai phía của lưỡi cắt chính, lưỡi dao cắt ra từ cạnh bên theo hướng cắt, lưỡi dao cắt ra từ cạnh dưới theo hướng cắt và lưỡi dao theo hướng tiến dao (xem Hình 1).
Hình ảnh
Hình 1. Các gờ hình thành trong quá trình phay mặt cuối
Nói chung, các vệt hướng cắt cạnh dưới-lớn hơn và khó loại bỏ hơn các vệt khác. Do đó, bài viết này tập trung vào-các gờ hướng cắt cạnh dưới làm đối tượng nghiên cứu chính.
Dựa trên các kích thước và hình dạng khác nhau của các lưỡi-hướng cắt cạnh đáy trong quá trình phay cuối, chúng có thể được chia thành ba loại: Các lưỡi dao loại I (kích thước lớn hơn, khó tháo và đắt tiền hơn khi tháo), lưỡi dao loại II (kích thước nhỏ hơn, có thể không bị loại bỏ hoặc dễ dàng loại bỏ) và các lưỡi dao loại III, tức là các lưỡi dao âm (như minh họa trong Hình 2).
Hình ảnh
Hình 2. Các loại gờ hướng cắt cạnh dưới{1}}trong quá trình phay
II. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hình thành lưỡi dao trong phay ngón
Sự hình thành gờ là một quá trình biến dạng vật liệu rất phức tạp. Nhiều yếu tố, chẳng hạn như đặc tính vật liệu phôi, hình học, xử lý bề mặt, hình học dụng cụ, quỹ đạo cắt dụng cụ, độ mòn dụng cụ, thông số cắt và cách sử dụng chất làm mát, ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành lưỡi dao. Hình 3 thể hiện sơ đồ các yếu tố ảnh hưởng đến lưỡi phay đầu. Trong các điều kiện phay cụ thể, hình thái và kích thước của lưỡi phay-phụ thuộc vào tác động tổng hợp của nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau, nhưng các yếu tố khác nhau có tác động khác nhau đến sự hình thành lưỡi xay.
Hình 3: Sơ đồ kiểm soát nguyên nhân{1}}và-kết quả của quá trình hình thành lưỡi phay
1. Vào/ra công cụ
Nói chung, các gờ được tạo ra khi dao ra khỏi phôi gia công sẽ lớn hơn các gờ được tạo ra khi dao đi vào phôi gia công.
2. Góc thoát máy bay
Góc thoát của mặt phẳng có tác động đáng kể đến việc hình thành các vệt ở hướng cắt cạnh đáy. Góc thoát của mặt phẳng được định nghĩa là góc giữa hướng của tốc độ cắt (tổ hợp vectơ của tốc độ dao và tốc độ tiến dao) tại một điểm vuông góc với trục dao phay trên lưỡi cắt khi lưỡi cắt thoát ra khỏi mặt đầu phôi và hướng của mặt cuối phôi. Hướng của mặt cuối phôi là từ điểm vào dao đến điểm thoát dao. Như được hiển thị trong Hình 5, Ψ là góc thoát của mặt phẳng, có phạm vi 0 độ < Ψ Nhỏ hơn hoặc bằng 180 độ.
Kết quả thực nghiệm cho thấy chiều cao lưỡi dao thay đổi theo chiều sâu cắt, nghĩa là khi chiều sâu cắt tăng thì lưỡi dao thay đổi từ lưỡi loại I sang lưỡi loại II. Độ sâu phay tối thiểu cần thiết để tạo ra lưỡi dao Loại II thường được gọi là độ sâu cắt giới hạn, ký hiệu là dcr. Hình 6 cho thấy ảnh hưởng của góc cắt phẳng và chiều sâu cắt đến chiều cao lưỡi dao khi gia công hợp kim nhôm.
Hình 6 Loại lưỡi dao, góc cắt phẳng và độ sâu cắt
Như có thể thấy trong Hình 6, góc cắt phẳng càng lớn thì độ sâu cắt giới hạn càng lớn. Khi góc cắt phẳng lớn hơn 120 độ, kích thước lưỡi cắt Loại I sẽ lớn hơn và độ sâu cắt giới hạn để chuyển sang lưỡi dao Loại II cũng lớn hơn. Do đó, góc cắt phẳng nhỏ hơn sẽ có lợi cho việc hình thành các gờ Loại II vì Ψ càng nhỏ thì độ cứng đỡ mặt cuối-tương đối cao hơn và các gờ ít có khả năng hình thành hơn.
Cả độ lớn và hướng của tốc độ tiến dao đều có ảnh hưởng nhất định đến độ lớn và hướng của vận tốc tổng hợp v, do đó ảnh hưởng đến góc cắt phẳng và sự hình thành gờ. Do đó, tốc độ tiến dao và góc lệch cạnh thoát Ψ càng lớn thì Ψ càng nhỏ, điều này càng có lợi cho việc ngăn chặn sự hình thành các vệt lớn hơn (như trong Hình 7). Hình ảnh
Hình 7. Ảnh hưởng của hướng cấp liệu đến sự hình thành lưỡi dao
3. Trình tự rút lại đầu công cụ (EOS)
Trong quá trình phay đầu, kích thước lưỡi dao phụ thuộc phần lớn vào trình tự rút dao. Như được hiển thị trong Hình 8: Điểm A nằm trên lưỡi cắt phụ, điểm C nằm trên lưỡi cắt chính và điểm B là đỉnh đầu dụng cụ. Giả sử đầu dao sắc, tức là bỏ qua bán kính đầu dao. Nếu cạnh B{6}}C rút khỏi phôi trước, tiếp theo là cạnh A-B, phoi được gắn bản lề trên bề mặt gia công. Khi tiến hành phay, phoi được đẩy ra khỏi phôi, tạo thành một vệt mép dưới lớn hơn theo hướng cắt. Nếu cạnh A{10}}B rút ra khỏi phôi trước, tiếp theo là cạnh B{11}}C, phoi sẽ được gắn bản lề trên bề mặt chuyển tiếp và cắt ra khỏi phôi, tạo thành một vệt cạnh dưới nhỏ hơn theo hướng cắt.
Thí nghiệm cho thấy rằng:
① Trình tự rút đầu dao để tăng kích thước lưỡi dao tuần tự là ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA.
② Kết quả do EOS tạo ra là như nhau, ngoại trừ việc với cùng trình tự rút dao, vật liệu dẻo tạo ra các gờ lớn hơn vật liệu giòn. Trình tự thoát ra của đầu dao không chỉ liên quan đến hình dạng dao mà còn liên quan đến các yếu tố như tốc độ tiến dao, độ sâu cắt, hình dạng phôi và điều kiện cắt. Nó là sự kết hợp của các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành gờ.
Hình ảnh
Hình 8: Trình tự thoát đầu dao và hình thành lưỡi dao
4. Ảnh hưởng của các yếu tố khác
① Các thông số phay, nhiệt độ phay và môi trường cắt cũng có tác động nhất định đến sự hình thành lưỡi dao. Ảnh hưởng của một số yếu tố chính, chẳng hạn như tốc độ tiến dao và độ sâu cắt, được phản ánh thông qua lý thuyết góc thoát mặt phẳng và lý thuyết EOS về trình tự thoát đầu dao, sẽ không được trình bày chi tiết ở đây;
② Độ dẻo của vật liệu phôi càng tốt thì càng dễ hình thành các vệt loại I. Khi phay lần cuối các vật liệu giòn, tốc độ tiến dao hoặc góc thoát mặt phẳng lớn sẽ thúc đẩy sự hình thành các gờ Loại III (khuyết tật).
③ Khi góc giữa mặt cuối của phôi và mặt phẳng gia công lớn hơn góc vuông, độ cứng đỡ của mặt cuối tăng lên sẽ ngăn cản sự hình thành gờ.
④ Việc sử dụng chất lỏng phay giúp kéo dài tuổi thọ dụng cụ, giảm mài mòn dụng cụ, bôi trơn quá trình phay và do đó làm giảm kích thước lưỡi dao.
⑤ Sự mài mòn của dụng cụ ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành lưỡi dao. Khi dụng cụ bị mòn ở một mức độ nhất định, bán kính đầu dao sẽ tăng lên, dẫn đến các gờ lớn hơn không chỉ ở hướng rút dao mà còn ở hướng đưa dao vào. Cơ chế này đòi hỏi phải điều tra thêm.
⑥ Các yếu tố khác, chẳng hạn như vật liệu dụng cụ, cũng ảnh hưởng đến sự hình thành lưỡi dao. Trong cùng điều kiện cắt, dụng cụ kim cương có hiệu quả hơn các dụng cụ khác trong việc ngăn chặn sự hình thành gờ.
III. Các phương pháp tiếp cận cơ bản để kiểm soát sự hình thành lưỡi phay Sự hình thành lưỡi phay cuối bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm quy trình phay cụ thể, cấu trúc phôi và hình dạng dụng cụ. Để giảm bớt các vệt-phay cuối, việc hình thành các vệt phải được kiểm soát và giảm thiểu từ nhiều khía cạnh.
1. Thiết kế kết cấu hợp lý: Sự hình thành gờ chịu ảnh hưởng lớn bởi cấu trúc phôi. Cấu trúc phôi khác nhau dẫn đến sự khác biệt đáng kể về hình dạng và kích thước của các gờ ở các cạnh sau khi gia công. Nếu vật liệu phôi và cách xử lý bề mặt được xác định trước thì hình dạng phôi và các cạnh là những yếu tố quan trọng quyết định sự hình thành gờ.
2. Trình tự gia công phù hợp: Trình tự gia công cũng ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước của các lưỡi phay cuối{1}}. Hình dạng và kích thước mũi khoan khác nhau dẫn đến khối lượng công việc mài giũa khác nhau và chi phí liên quan. Vì vậy, việc lựa chọn trình tự gia công thích hợp là một cách hiệu quả để giảm chi phí mài bavia.
Hình 9: Phương pháp điều khiển lựa chọn trình tự gia công
Trong Hình 10a, nếu thực hiện khoan trước khi phay mặt phẳng thì dễ dàng tạo ra các gờ cắt lớn hơn trên chu vi của lỗ; nếu mặt phẳng được phay trước rồi mới khoan thì chỉ tạo ra các gờ vào lỗ khoan nhỏ hơn trên chu vi của lỗ. Tương tự, trong Hình 10b, các vệt được hình thành bằng cách phay bề mặt trên trước rồi đến đường viền lõm nhỏ hơn các vệt được hình thành bằng cách gia công đường viền lõm trước rồi phay mặt phẳng. 3. Tránh rút dao
Tránh rút dao là một cách hiệu quả để ngăn chặn sự hình thành lưỡi dao, vì đây là yếu tố chính hình thành lưỡi dao theo hướng cắt. Nói chung, các gờ được tạo ra khi dao phay thoát ra khỏi phôi sẽ lớn hơn, trong khi các gờ được tạo ra khi dao phay đi vào sẽ nhỏ hơn. Vì vậy, nên tránh lối ra dao phay càng nhiều càng tốt trong quá trình gia công. Như được hiển thị trong Hình 4, các gờ được tạo ra bằng Hình 4b nhỏ hơn các gờ được tạo ra trong Hình 4a.
4. Chọn đường chạy dao phù hợp
Như phân tích trước đó cho thấy, khi góc cắt phẳng-nhỏ hơn một giá trị nhất định thì kích thước gờ thu được sẽ nhỏ hơn. Có thể thay đổi góc cắt phẳng-bằng cách thay đổi chiều rộng phay, tốc độ tiến dao (độ lớn và hướng) và tốc độ quay (độ lớn và hướng). Do đó, có thể tránh được việc hình thành các lưỡi dao Loại I bằng cách chọn đường chạy dao thích hợp (xem Hình 11).
Hình 10: Phương pháp đường chạy dao được điều khiển
Hình 10a thể hiện đường chạy dao ngoằn ngoèo truyền thống. Các vùng được tô bóng trong hình biểu thị các vị trí có thể tạo ra các vệt lớn hơn theo hướng cắt. Hình 10b sử dụng đường chạy dao cải tiến có thể tránh được sự hình thành các gờ cắt. Mặc dù đường chạy dao trong Hình 11b dài hơn một chút và mất nhiều thời gian phay hơn so với Hình 10a, nhưng nó giúp loại bỏ nhu cầu về quy trình làm mờ bổ sung. Ngược lại, Hình 10a yêu cầu một lượng thời gian làm mờ đáng kể (mặc dù các vùng bóng mờ, thể hiện sự hình thành các vệt, không nhiều, nhưng tất cả các cạnh có chứa các vệt phải được đi qua trong quá trình làm mờ thực tế). Do đó, về tổng thể, đường chạy dao trong Hình 10b vượt trội hơn đường chạy dao trong Hình 10a về mặt kiểm soát lưỡi dao.
5. Lựa chọn thông số phay phù hợp
Các thông số phay đầu (chẳng hạn như bước tiến trên mỗi răng, chiều rộng phay đầu, độ sâu phay đầu và hình dạng dụng cụ) có ảnh hưởng nhất định đến sự hình thành lưỡi dao.
Sự hình thành lưỡi phay cuối bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, những yếu tố chính là: lối vào/ra dao, góc thoát mặt phẳng, trình tự thoát đầu dao và các thông số phay. Hình dạng và kích thước cuối cùng của mũi khoan là kết quả của sự tác động tổng hợp của các yếu tố này.
Bài viết này phân tích các yếu tố ảnh hưởng chính đến việc tạo ra lưỡi phay trong toàn bộ quy trình, bao gồm thiết kế cấu trúc phôi, sắp xếp quy trình gia công, các thông số phay và lựa chọn dao. Nó đề xuất các kỹ thuật, quy trình và phương pháp để loại bỏ hoặc giảm các vệt phay, chẳng hạn như điều khiển đường dao phay, chọn trình tự gia công phù hợp và cải tiến thiết kế kết cấu. Các phương pháp này cung cấp giải pháp kỹ thuật khả thi để chủ động kiểm soát kích thước lưỡi xay, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành và rút ngắn chu kỳ sản xuất trong phay.
