CHƯƠNG 10. ĐẶC TRƯNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT GỌT 10.1. Chọn phôi và các phương pháp gia công chuẩn bị phôi
10.4.1. Khả năng gia công các dạng bề mặt của phay
Phay có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau bằng các loại dao và các phương pháp phay khác nhau(hình10.28).
Hình. 10.28 Các dạng phay.
10.4.1.1.Phay mặt phẳng
* Chọn dao khi phay mặt phẳng.
Khi phay mặt phẳng có thể dùng các loại dao phay trụ ,dao phay mặt đầu ,dao phay ngón, dao phay đĩa.
- Dao phay mặt đầu. Trong sản xuất hàng loạt lớn thường dùng dao phay mặt đầu vì:
+ Dao phay mặt đầu có độ cứng vững cao hơn độ cững vững của các loai dao phay khác do trục gá dao ngắn.
+ Có thể sử dụng dao phay mặt đầu có đường kính lớn để gia công được mặt phẳng có bề rộng lớn với tốc độ cắt lớn, nâng cao năng suất cắt.
+ Có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt nên quá trình cắt êm hơn so với cắt bằng dao phay hình trụ.
+ Mỗi mảnh cắt quay có từ 3 đến 4 lưỡi cắt được chế tạo theo tiêu chuẩn rồi kẹp chặt vào đầu dao .Sau khi lưỡi cắt mòn dễ dàng xoay mảnh cắt quay để sử dụng các lưỡi cắt khác , khi tất cả các lưỡi cắt bị mòn có thể thay nhanh mảnh cắt quay mới do đó rút ngắn thời gian phụ .
+Trong trường hợp sử dụng máy chuyên dùng có thể gia công đồng thời nhiều bề mặt khác nhau bằng nhiều dao mặt đầu khác nhau.
Hình 10.29 Gia công mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu và dao phay trụ.
- Dao phay trụ . Khi phay mặt phẳng bằng dao phay trụ tuỳ theo chiều quay của dao và hướng tiến dao người ta chia ra phay nghịch (hình 10.30a) và phay thuận (hình 10.30b) .Phay nghịch chiều dày phoi biến đổi từ min tới
max nên quá trình cắt ít bị va đập nhưng dễ gây nên hiện tượng trượt ở thời điểm dao bắt đầu tiếp xúc với bề mặt chi tiết ,làm tăng chiều cao nhấp nhô bề mặt .
Ngược lại, phay thuận chiều dày phoi thay đổi từ max tới min nên sẽ không có hiện tượng, năng suất cao hơn. Với cùng một điều kiện gia công, cùng chế độ cắt, do không có hiện tượng
Hình 10.30.Sơ đồ gia công mặt phẳng bằng dao phay trụ
trượt khi cắt nên phay thuận có năng suất cao hơn phay nghịch tới 50 %. Tuy nhiên phay thuận có va đập, đặc biệt ở thời điểm ban đầu dao tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thô của phôi (thường có độ cứng cao do nguyên công tạo phôi để lại như đúc trong khuôn kim loại, gia công áp lực …hoặc có lớp cháy cát, do đúc trong khuôn cát ) do đó dao chóng mòn. Để giảm va đập cần phải khử bỏ khe hở giữa các bộ phận dịch chuyển của bàn máy.
Từ những nhận xét trên cho thấy khi cắt lớp vỏ cứng của phôi thô nên dùng phay nghịch, sau đó nên dùng phay thuận để đạt năng suất cao, đặc biệt khi cắt tinh với lượng dư nhỏ hoặc cắt kim loại mềm nên dùng phay thuận để tránh được hiện tượng trượt làm tăng chiều cao nhấp nhô bề mặt .
- Gia công mặt phẳng bằng dao phay ngón thường dùng khi gia công rãnh và các mặt bậc dài , hẹp nhưng có khoảng cách giữa 2 mặt lớn (hình 10.31).
* Các biện pháp gá đặt khi phay mặt phẳng.
- Khi phay mặt phẳng thường sử dụng 2 phương pháp gá đặt sau đây :
+ Lấy dấu cắt thử :chi tiết gá trực tiếp trên bàn máy hoặc ê tô, dùng các căn đệm để kê chi tiết và thực hiện rà theo dấu do đó năng suất thấp chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc.
Trong trường hợp này chuẩn là các đường vạch dấu hoặc các mặt dùng để rà.
+ dùng các đồ gá có cữ so dao để gá dặt nhanh chi tiết và dao do đó thời gian gá đặt giảm góp phần nâng cao năng suất , thường dùng trong sản xuất hàng loạt .
* Các biện pháp tăng năng suất khi phay mặt phẳng :
- Để nâng cao năng suất khi phay mặt phẳng người ta dùng các biện pháp sau đây:
+Phay đồng thời nhiều bề mặt cùng một lúc bằng cách dùng nhiều dao trên một trục dao (thường dùng trên máy vạn năng )hoặc dùng máy phay chuyên dùng có nhiều trục dao nhằm tận dụng hết công suất của máy , giảm thời gian gá đặt , làm cho thời gian gia công các mặt trung nhau (hình 10.32)
Hình 10.32. Phay đồng thời nhiều bề mặt
Hình 10.33.Sơ đồ phay nhiều chi tiết trên cùng một lần gá
a) gá tuần tự ; b) gá các chi tiết song song ; c)gá phối hợp
+ Phay nhiều chi tiết trên cùng một lần gá theo cách gá tuần tự (hình 10.33a), cách gá song song (hình 10.33b)hoặc cách gá phối hợp (hình 10.33c)
+ Sử dụng các loại đồ gá thích hợp nhằm giảm bớt thời gian phụ (thời gian gá và tháo chi tiết ),có thể gia công nhiều bề mặt cùng một lúc (hình 10.34a) hoặc bố trí sao cho thời gian phụ tùng với thời gian gia công cơ bản (hình 10.34b),hình 10.35).
Khi dùng đồ gá quay liên tục (hình 10.35) cần đảm bảo vận tốc quay của đồ gá phải nhơ hơn hoặc bằng lượng chạy dao cho phép nhằm:
- Đảm bảo độ nhám của bề mặt yêu cầu.
- Đảm bảo đủ thời gian cho công nhân tháo và gá chi tiết .
Hình 10.34.Sử dụng các đồ gá quay không liên tục
Hình 10.35 Sơ đồ gia công dùng đồ gá có bàn quay liên tục
*So sánh phay và bào . - Về mặt năng suất:
Thời gian phụ thuộc của bào lớn hơn phay, nhưng thời gian chuẩn bị kết thúc của phay lớn hơn của bào, do đó trong sản xuất hàng loạt nên dùng phay thay bào, trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ nên dùng bào thay phay, đặc biệt khi gia công các chi tiết dài hẹp, các chi tiết từ phôi đúc có lượng dư lớn.Tốc độ cắt của phay cao hơn bào ,dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt đồng thời, khi phay có thể sử dụng nhiều biện pháp công nghệ khác nhau để nâng cao năng suất,vì thế trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phay hầu như hoàn toàn thay thế bào .
- Về chất lượng: khi gia công mặt phẳng phay và bào đều có thể đạt chất lượng như nhau. Đối với chi tiết nhỏ và vừa, độ chính xác thấp hơn cấp 9 phay dễ đạt hơn.
Ngược lại gia công chi tiết lớn trên máy bào giường dễ đạt chính xác hơn khi gia công trên máy phay
giường. Khi phay tinh có thể đạt độ chính xác cấp 6 ÷6, R=1,25ữ0,63àm.
10.4.1.2. Phay các mặt trụ tròn xoay
Những năm gần đâyngười ta dùng phay để gia công các mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, phay rãnh tròn xoay trên mặt trụ dựa trên nguyên tắc cả dao và phôi cùng quay(hình 10.36). Do
Hình 10.36. Gia công các mặt trụ tròn xoay bằng phay.
không có chuyển động tiến dao dọc và có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia nên năng suất cao hơn tiện, do đó trong nhiều trường hợp các phương pháp này được sử dụng thay tiện.
10.4.1.3. Phay rãnh then
Phay rãnh then được thực hiệnsau nguyên công tiện tinh , chuẩn là hai cổ trục kết với hai trục .Nếu yêu cầu chính xác cao cần phải mài hai cổ làm chuẩn công nghệ trước khi phay để tạo điều kiện đảm bảo hai mặt bên của rãnh đối xứng với nhau qua mặt phẳng qua tâm .
Các phương pháp thay rãnh then:
- Phay rãnh then bằng dao phay đĩa 3 mặt (hình 10.37a)trên máy phay ngang bằng một hoặc nhiều dường chuyển dao tuỳ theo độ chính xác gia công yêu cầu cho năng suất cao khi đường kính dao đủ lớn, nhưng bề rộng rãnh then bị lay rộng do biến dạng đàn hồi của trục gá dao và do dao bị đảo .Ngoài ra nếu mài dao nhiều lần chiều dài dao thay đổi dẫn tới bề rộng rãnh then thay đổi. Muốn đảm bảo chính xác nên dùng dao có chiều dày nhỏ hơn bề rộng rãnh để cắt một bề mặt bên của rãnh sau đó chỉnh máy để cắt bên còn lại .Phương pháp nàycho năng suất thấp ,chất lượng phụ thuộc tay nghề công nhân . -Phay rãnh then bán nguyệt trên máy phay ngang bằng dao phay đĩa ba mặt có đường kính nhỏ, vận tốc cắt hạn chế, chỉ có tiến dao hướng kính do đó có năng suất thấp(hình 9.37b).
- Phay rãnh then chữ nhật trên máy phay đứng bằng dao phay ngón.
+ Đối với rãnh then kín trước khi phay phải khoan mồi sau đó dùng dao phay ngón để thực hiện một hoặc hai đường chuyển dao .Phương pháp này tốn thowig gian thay dao nên chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc(hình 9.37c).
+ Dùng dao phay rãnh then chuyên dùng (hình 9.37d) không phải khoan mồi, do đó không phải thay dao nhưnh phải tiến dao nhiều lần do chiều sâu cắt nhỏ
(t =0,05÷0,25)tuy vậy năng suất vẫn cao hơn so với dùng dao phay ngón thông thường.
- Phay trục then hoa.
+ Trong sản xuất đơn chiếc dùng dao phay đĩa cắt hai mặt bên (hình 10.38a).Sau đó dùng dao phay định hình cắt mặt đáy trụ của rãnh(hình 10.38b) hoặc dùng dao định hình cắt một lần (hình 10.38c).Các phương pháp này năng suất thấp.
Hình 10.37. Các phơng pháp phay rãnh then.
+ Trong sản xuất hàng loạt dùng phương pháp bao hình bằng dao phay lăn then hoa trên máy phay lăn răng, phương pháp này cho năng suất cao , chất lượng ổn định (hình 10.38c)
10.4.1.4. Phay ren
-Khi phay ren bằng dao phay đĩa trục dao phải với trục chi tiết 1 góc bằng góc nâng của ren (hình 10.39) tgφ =tgβ =s/πdtb
Trong đó: s- bớc ren. dtb – Đờng kính trung bình của ren
β- góc nâng của ren xác định trên đờng kính trung binh
Do trục dao đặt nghiêng một góc ϕ nên ở tất cả các đường kính khác của re chũng chịu ảnh hưởng của góc ϕ ,do đó sẽ dẫn tới sai số dạng ren.
Mặt khác khi phay ren lưỡi cắt không nằm trong mặt phẳng qua tâm, để tránh sai số dạng ren cần chế tạo lưỡi cắt có dạng cong, như vậy việc chế tạo dao phay ren có lưỡi thảng cà chấp nhận chịu sai số dạng ren khi phay ren. Vì vậy, khi không yêu cầu độ chính
xác cao hoặc khi gia công thô người ta dùng phay ren để đạt năng suất cao sau đó tiến hành gia công tinh bằng tiện.
-Phay ren bằng dao phay răng lược: Dao phay răng lược thực chất gồm nhiều dao đĩa có lưỡi cắt thảng ghép lại do đó bản chất giống tiện ren. Trục dao gá song với tâm chi tiết, các lưỡi cắt nằm trong mặt phẳng chứa tâm dao và tâm chi tiết. Dao quay tròn tạo cắt nằm trong mặt phẳng chứa tâm và chi chi tiết. Dao quay trong tạo ra chuyện động cắt,chi tiết quay và tịnh tiến dọc trục một khoảng từ 1 đến hai bước ren. Phương pháp này dạt độ chính xác như tiện ren nhưng cho năng suất cao hơn.
10.4.1.5 Phay các mặt định hình
Có thể phay mặt định hình bằng các phương pháp sau đây
- Phay định hình bằng dao định hình(hình10.40)có thể gia công được cẩcnh định hình có đường sinh thẳng như gia công các rãnh hình chữ nhật ,rãnh hình cung tròn,rãnh then hoa,rãnh mang cá và gia công bánh răng…
Hình 10.38. Các phơng pháp phay trục then hoa.
Hình 10.39. Các phơng pháp phay ren.
Hình 10.40. Sơ đồ gia công các mặt định hình bằng dao phay định hình.
Do vận tốc cắt của các điểm trên lưỡi cắt không giống nhau nên dao bi mòn không đều , dao khó chế tạo ,vận tốc cắt không cao dẫn dến năng suất thấp.Độ chính xác gai công phụ thuộc vào đọ chính xác khi chế tạo dao, phương pháp gá đặt và độ chính xác của bề mặt dùng làm chuẩn.
- Phay chép hình theo mẫu (dưỡng).Bản chất của phay chép hình theo mẫu là ngoài chuyển động tiến dao:chuyển động tiến dao dọc Snf do đầu dao thực hiện bằng cách con lăn hoặc đàu luôn tiếp xúc với mặt dưỡng nhờ lực ép của lò xo hoặc tải trọng của đối trọng(hình 10.41a).Đường biên của mẫu chép hình được xác định trên cơ sở đường biên của mặt định hình cần gia công , bán kính chốt dò và khoảng cách không đổi giữa tâm dao và tâm chốt dò (hình 10.41b).
Khi phay chép hình các cung kín (ví dụ , phay can đĩa) cũng áp dụng nguyên lý chép hình trên nhưng trong quá trình cắt cả dưỡng và phôi đều quay tròn,con lăn luôn tiếp xúc với mặt dưỡng để thực hiện chuyển dộng tiến dao hướng kính (hình 10.41 c,d,e).
Cũng có thể dùng cam mặt đầu hoặc cam rãnh kín làm dưỡng điều khiển chuyển động tiến dao hướng trục để gia công rãnh định hình trên chi tiết dạng trụ tròn xoay
Độ chính xác khi gia công mặt định hình phụ thuộc vào độ chính xác của cam mẫu,độ chính xác của việc thiết kế và chế tạo đồ gá cũng như độ chính xác của việc điều chỉnh máy .
Để giảm ảnh hưởng sai số của dạng cam mẫu tới dạng bề mặt gia công nên làm cam mẫu lớn hơn so với vật gia công nhưng như vậy cũng có nhược điểm là kết cấu đồ gá sẽ cồng kềnh .
Hình 10.41. Sơ đồ phay chép hình theo mẫu.