Trong gia công cơ khí, lựa chọn đúng chế độ cắt giúp dao làm việc ổn định, kiểm soát chất lượng bề mặt và hạn chế các tình trạng như rung động, quá nhiệt hoặc mòn dao nhanh. Các thông số thường cần xác định gồm tốc độ cắt, số vòng quay trục chính, lượng chạy dao và chiều sâu cắt.
Đối với phay và tiện, cách tính các thông số có một số điểm khác nhau do chuyển động cắt của dao và phôi khác nhau. Trong bài viết dưới đây, CNC Ánh Kim tổng hợp công thức tính chế độ cắt cho phay và tiện cùng ví dụ cụ thể để bạn dễ áp dụng trong thực tế.
Chế độ cắt trong gia công CNC là gì?
Chế độ cắt là tập hợp các thông số xác định cách dụng cụ cắt tác động lên phôi trong quá trình gia công. Việc thiết lập chế độ cắt phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt, nhiệt sinh ra, khả năng thoát phoi, tuổi thọ dụng cụ và chất lượng bề mặt chi tiết.
Một số thông số quan trọng gồm:
|
Ký hiệu |
Ý nghĩa |
Đơn vị |
|
Vc |
Tốc độ cắt |
m/min |
|
n |
Tốc độ trục chính |
vòng/phút – rpm |
|
Dc |
Đường kính cắt của dao |
mm |
|
Dm |
Đường kính gia công của phôi |
mm |
|
fz |
Lượng chạy dao trên mỗi răng/me |
mm/răng |
|
f hoặc fn |
Lượng chạy dao trên mỗi vòng |
mm/vòng |
|
Vf |
Tốc độ chạy dao |
mm/min |
|
z |
Số răng/me cắt hữu hiệu |
răng |
|
ap |
Chiều sâu cắt theo phương trục hoặc chiều sâu cắt |
mm |
|
ae |
Chiều rộng cắt theo phương kính khi phay |
mm |
Trong thực tế, Vc và lượng chạy dao thường được tra theo catalogue của nhà sản xuất dụng cụ, sau đó sử dụng các công thức dưới đây để tính RPM và tốc độ chạy dao phù hợp với đường kính dao hoặc đường kính phôi.
Các chế độ cắt và ký hiệu trong gia công phay và tiện
Các công thức tính chế độ cắt quan trọng trong gia công phay và tiện
Các tính tốc độ cắt khi tiện
Trong đó:
- Vc: Tốc độ cắt (Cutting speed [m/min])
- n: Số vòng quay trục chính (Spindle speed [RPM])
- Dm: Đường kính phôi (Workpiece Diameter [mm])
Công thức tính chế độ cắt khi phay
Trong đó:
- Vc: Tốc độ cắt (Cutting speed [m/min])
- n: Số vòng quay trục chính (Spindle speed [RPM])
- Dc: Đường kính dao (Cutter Diameter [mm])
- fz: lượng ăn dao cho mỗi me cắt (Feed per tooth [mm/t])
- Vf: Bước tiến bàn (Table feed [mm/min])
- Z: Số lượng me cắt (No. of Inserts)
Bảng tổng hợp công thức tính chế độ cắt
|
Nội dung |
Công thức |
|
Tốc độ cắt khi phay |
Vc = π × Dc × n / 1000 |
|
RPM khi phay |
n = 1000 × Vc / (π × Dc) |
|
Tốc độ chạy dao khi phay |
Vf = fz × z × n |
|
Lượng chạy dao/răng |
fz = Vf / (n × z) |
|
Tốc độ cắt khi tiện |
Vc = π × Dm × n / 1000 |
|
RPM khi tiện |
n = 1000 × Vc / (π × Dm) |
|
Tốc độ chạy dao khi tiện |
Vf = f × n |
|
Chiều sâu cắt tiện ngoài |
ap = (D1 − D2) / 2 |
Bảng trên phù hợp để tính các thông số cơ bản, mang tính chất tham khảo. Với những nguyên công đặc biệt như phay cầu, phay tốc độ cao, phay trochoidal, tiện ren hoặc gia công vật liệu khó cắt, cần sử dụng thêm các công thức và hệ số hiệu chỉnh riêng.
Hình ảnh tóm tắt bảng tổng hợp chế độ cắt khi phay và tiện tham khảo
Cách chọn chế độ cắt ban đầu phù hợp
Công thức chỉ giúp chuyển đổi giữa các thông số. Để xác định Vc, fz, f, ap hoặc ae ban đầu, nên ưu tiên dữ liệu kỹ thuật của nhà sản xuất dao.
Quy trình có thể thực hiện theo thứ tự:
- Xác định chính xác vật liệu và độ cứng của phôi.
- Chọn đúng loại dao, vật liệu dao và lớp phủ.
- Tra Vc và lượng chạy dao được nhà sản xuất khuyến nghị.
- Tính RPM dựa trên đường kính dao hoặc phôi.
- Tính tốc độ chạy dao.
- Chọn ap và ae phù hợp với nguyên công.
- Chạy thử và theo dõi tình trạng phoi, tiếng cắt, độ rung, bề mặt và mức độ mòn dao.
- Điều chỉnh thông số khi cần thiết.
Không nên sử dụng một mức giảm cố định, chẳng hạn luôn lấy 80% thông số catalogue, cho mọi trường hợp. Mức điều chỉnh cần dựa trên điều kiện làm việc thực tế.
Những yếu tố ảnh hưởng đến chế độ cắt
Hai trường hợp sử dụng cùng một loại dao không nhất thiết có thể chạy cùng chế độ cắt. Thông số thực tế còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố.
Vật liệu và độ cứng của phôi
Thép carbon, thép hợp kim, inox, gang, nhôm hay vật liệu chịu nhiệt có đặc tính gia công khác nhau. Ngay trong cùng một nhóm vật liệu, độ cứng và trạng thái nhiệt luyện cũng có thể làm thay đổi đáng kể chế độ cắt. Do đó, cần xác định chính xác nhóm vật liệu gia công trước khi tra thông số.
Vật liệu và lớp phủ của dao
Dao HSS, carbide nguyên khối hay dao gắn mảnh có khả năng chịu nhiệt và chịu tải khác nhau. Các lớp phủ như TiAlN, AlTiN, TiSiN hoặc DLC cũng được sử dụng cho những nhóm vật liệu và điều kiện cắt khác nhau. Không nên áp dụng cùng một Vc cho tất cả các loại dao chỉ vì chúng có cùng đường kính.
>> Tham khảo các dòng dao phay hợp kim chất lượng, đa dạng lớp phủ tại CNC Ánh Kim
Chiều sâu và chiều rộng cắt
Trong phay, ap và ae ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ ăn dao và tải tác động lên dụng cụ. Khi tăng lượng ăn dao, lực cắt và công suất cần thiết cũng có thể tăng. Đặc biệt khi phay rãnh toàn dao, điều kiện cắt thường nặng hơn so với phay cạnh với ae nhỏ.
Độ cứng vững của máy và gá đặt
Máy, đồ gá, đầu kẹp và chiều nhô dao đều ảnh hưởng đến độ ổn định khi cắt. Dao nhô quá dài hoặc gá đặt thiếu cứng vững dễ xuất hiện rung động, khiến thông số thực tế phải điều chỉnh thấp hơn điều kiện lý tưởng.
Khả năng làm mát và thoát phoi
Phoi không được thoát khỏi vùng cắt có thể bị cắt lại, làm tăng nhiệt và ảnh hưởng đến bề mặt gia công. Vì vậy, cần lựa chọn phương pháp làm mát, khí nén hoặc dung dịch cắt gọt phù hợp với vật liệu và loại dao đang sử dụng.
>> Tham khảo các sản phẩm dầu cắt gọt, dầu tưới nguội Ánh Kim Oil tại đây.
Ngoài công thức tính toán, chế độ cắt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố thực tế
Những lỗi thường gặp khi thiết lập chế độ cắt
Một số lỗi phổ biến khi tính và sử dụng chế độ cắt gồm:
- Nhầm Vc với RPM.
- Sử dụng đường kính phôi thay cho đường kính dao khi tính chế độ phay.
- Nhầm fz (mm/răng) với Vf (mm/min).
- Chỉ tăng RPM nhưng không điều chỉnh lượng chạy dao tương ứng.
- Sử dụng cùng một chế độ cắt cho nhiều nhóm vật liệu khác nhau.
- Bỏ qua số me cắt khi tính Vf.
- Đặt ap hoặc ae quá lớn so với khả năng của dao và máy.
- Áp dụng nguyên thông số catalogue mà không xét độ cứng vững và điều kiện gá đặt.
Đặc biệt, RPM cao không đồng nghĩa với hiệu quả gia công cao. Tốc độ trục chính phải được kết hợp đúng với lượng chạy dao, chiều sâu cắt và khả năng làm việc của dụng cụ.
Lưu ý khi điều chỉnh chế độ cắt thực tế
Các kết quả tính toán nên được xem là giá trị thiết lập ban đầu, không phải thông số cố định cho mọi máy và mọi điều kiện.
Trong quá trình chạy thử, có thể quan sát:
- Tiếng cắt có ổn định hay không.
- Dao và phôi có xuất hiện rung động.
- Hình dạng và màu sắc của phoi.
- Chất lượng bề mặt sau gia công.
- Mức độ nóng của dao và chi tiết.
- Tình trạng mòn, sứt hoặc bám phoi trên lưỡi cắt.
Nếu xuất hiện bất thường, nên xác định nguyên nhân trước khi điều chỉnh thông số. Việc chỉ giảm RPM hoặc feed một cách ngẫu nhiên chưa chắc giải quyết được vấn đề và đôi khi còn làm điều kiện cắt kém hơn.
Thông thường, chế độ cắt được nhà sản xuất khuyến cáo theo từng loại dụng cụ và ứng dụng. Tuy nhiên, cần xét đến độ cứng vững của máy, gá kẹp và khả năng làm mát. Có thể bắt đầu ở khoảng 70–80% mức khuyến cáo, sau đó điều chỉnh theo điều kiện gia công thực tế.
Kết luận
Như vậy, nắm vững công thức tính chế độ cắt trong phay và tiện giúp người vận hành chuyển đổi chính xác các thông số như Vc, RPM, fz và Vf khi thiết lập chương trình gia công. Tuy nhiên, công thức chỉ là cơ sở tính toán. Chế độ cắt thực tế còn phụ thuộc vào vật liệu, loại dao, độ cứng vững của máy, phương pháp gá đặt và điều kiện làm mát.
Tóm lại, khi lựa chọn dao cụ CNC và chế độ cắt, nên tham khảo catalogue cùng thông số khuyến nghị của nhà sản xuất cho từng loại dụng cụ, thay vì áp dụng một chế độ chung. Hy vọng bài viết giúp bạn hiểu rõ hơn về cách xác định chế độ cắt và áp dụng hiệu quả trong học tập cũng như thực tế gia công.
CNC Ánh Kim cung cấp đa dạng dao cụ cho các nguyên công phay, tiện, khoan và gia công CNC. Bạn có thể tham khảo thêm sản phẩm và kiến thức kỹ thuật tại website CNC Ánh Kim.
CÔNG TY TNHH TM – DV C.N.C ÁNH KIM
- Địa chỉ: 1737/7/3/20 Quốc Lộ 1A, KP2, P.Tân Thới Hiệp, TP.HCM
- Hotline/Zalo: 0886113609
- Email: cty.cnc.anhkim@gmail.com
- Website: https://cncanhkim.com/
