TỔNG QUAN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA DAO PHAY CẦU

Trong ngành chế tạo máy, ngành gia công cơ khí chính xác và ngành công nghiệp khuôn mẫu, nhiều chi tiết có bề mặt cong phức tạp, vật liệu khó gia công như thép hợp kim có độ bền cao, thép chịu nhiệt, thép không gỉ, thép đã tôi...

Tổng quan dao phay cầu

Hiện nay, việc gia công những bề mặt phức tạp này có một số phương pháp như: Gia công bằng điện hoá, gia công bằng siêu âm, gia công bằng tia lửa điện. Những phương pháp gia công này tồn tại một số nhược điểm đó là: Giá thành đầu tư cao, năng suất gia công thấp dẫn đến giá thành của chi tiết gia công cao. 

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực cắt gọt kim loại, khả năng ứng dụng của các máy công cụ CNC đã ngày càng được khẳng định. Đặc biệt hơn là khả năng gia công với độ chính xác, năng xuất cao. Song song với sự phát triển đó là một lĩnh vực không thể tách rời, đó là lĩnh vực dụng cụ cắt gọt kim loại trên máy CNC để có thể đáp ứng những yêu cầu cao hơn như: 

• Khả năng nâng cao năng suất và chất lượng gia công

• Tuổi bền cao và ổn định với chế độ cắt lựa chọn. 

• Sự đa dạng của dụng cụ cắt về chủng loại kết cấu 

Hơn nữa là sự xuất hiện của nhiều loại dụng cụ cắt với vật liệu vùng cắt có khả năng cắt cao hơn, chất lượng và hiệu quả gia công cao hơn đã góp phần tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành cơ khí.

Việc chế tạo ra Dao phay cầu, đặc biệt là sử dụng Dao phay cầu phủ các vật liệu CBN, TiAlN, TiN...trên các máy CNC nhiều trục cho phép gia công các bề mặt phức tạp, với năng suất gia công cao hơn rất nhiều so với các phương pháp gia công không truyền thống. 

Quá trình cắt bằng dao phay cầu có cơ chế gia công rất phức tạp vì lưỡi cắt của dao phay được bố trí trên mặt cầu. Khi gia công bề mặt phức tạp bằng dao phay cầu, bề mặt gia công được hình thành. Dao phay được quay với tốc độ của trục chính và là chuyển động tiến của dao, nhưng lưỡi cắt của dao được xác định trên chỏm cầu vì thế trên bề mặt gia công sẽ còn một dải kim loại không cắt được tạo nên giữa hai đường chuyển dao.

Nhám bề mặt khi gia công bằng dao phay cầu

2. Dao phay cầu liền khối không phủ: 

Được các hãng sản xuất chế tạo bằng những chủng loại vật liệu làm dao phổ biến như thép gió thường, thép gió chịu nhiệt, hợp him cứng,.. để gia công những chi tiết được làm từ những loại vật liệu có độ cứng thấp như đồng, thép chưa tôi, nhôm hợp kim… hoặc được làm từ vật liệu phi kim loại như nhựa cứng, gỗ…

3. Dao phay cầu liền khối phủ: 

Có thể nhận thấy rằng dao phay cầu liền khối không phủ vẫn còn có những hạn chế như chỉ gia công được những vật liệu có độ cứng thấp, tuổi bền của dao ngắn, năng suất gia công thấp,… Nhưng khi những dụng cụ này được phủ CBN, TiAlN, TiN... thì chúng có nhiều ưu điểm hơn so với dao phay cầu liền khối không phủ thông thường đó là:

• Tuổi thọ cao hơn.

• Cải tiến được độ bền.

• Cải tiến được cơ chế thoát phoi.

• Ngăn chặn vỡ dao.

• Làm chậm quá trình mòn dao.

• Tăng tính chịu nhiệt.

• Tăng độ chính xác và độ bóng của chi tiết gia công.

Xem thêm: Gia Công Cắt Gọt Kim Loại - Vật Liệu Làm Dao Cắt Gọt Kim Loại

4. Dao phay cầu có lưỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu: 

Đặc điểm của dạng dao này là cả phần lưỡi cắt cầu và trụ đều có thể tham gia cắt đồng thời. Nhưng tuỳ theo mục đích sử dụng mà phần thân dao được chế tạo theo một trong hai kiểu sau:

•  Kiểu 1: Dao phay cầu có đường kính danh nghĩa phần cắt và phần chuôi bằng nhau, đây là dạng dao có ưu điểm trong gia công mặt cong lồi và hốc sâu vì kết cấu dao không ảnh hưởng đến việc tiến sâu của dao. Nhưng độ cứng vững của dao sẽ kém nếu gá dao quá dài, đặc biệt với những dao có đường kính gia công nhỏ.

• Kiểu 2: Dao phay cầu có đường kính danh nghĩa phần cắt nhỏ hơn phần chuôi, đây là kiểu dao có ưu điểm trong gia công rãnh hẹp và sâu. Nếu gia công hốc thì sẽ bị hạn chế độ sâu theo kích thước chiều dài phần trụ có lưỡi cắt của dao. Nhưng đối với dao có đường kính gia công nhỏ thì kết cấu của dao sẽ giúp tăng độ cứng vững khi gia công

5. Dao phay cầu chỉ có lưỡi cắt trên phần cầu: 

Nếu như xét đến tính chuyên dùng khi gia công các mặt cong phức tạp, các mặt cong chuyển tiếp…. thì chỉ có phần lưỡi cắt trên phần cầu của dao là tham ra cắt. Vì thế các hãng sản xuất dao đã chế tạo loại dao cầu chỉ có lưỡi cắt trên mặt cầu. Kết cấu thân dao dạng này cũng gồm hai kiểu như dạng dao phay cầu có lưỡi cắt trên cả phần trụ và phần cầu

6. Dao phay cầu ghép mảnh: 

Một trong những dạng hỏng chủ yếu của dao cầu khi gia công là mòn, vỡ lưỡi dao, mẻ dao….. Nếu như gia công theo chế độ cắt hợp lý thì có thể khẳng định rằng đa phần là dao bị hỏng do mòn, mẻ. Vì vậy để nâng cao hiệu quả sử dụng người ta chế tạo dao phay cầu ghép mảnh. Ưu điểm của dao phay cầu ghép mảnh là phần cán dao cố định còn phần lưỡi cắt sẽ được thay thế khi mòn, hỏng,….. Nhưng hạn chế của giải pháp này là khó áp dụng đối với dao có đường kính nhỏ. 

Hầu hết các mảnh dao cầu đều được làm từ những vật liệu có tính năng cắt tốt, hoặc được phủ để tăng tuổi bền và khả năng cắt gọt. Thân dao ngoài việc được chế tạo bằng nhũng loại vật liệu có độ bền cao chúng còn được tăng bền như thấm Nitơ, phủ TiN, TiAlN….. để tăng tuổi thọ của cán dao.

Dao phay cầu ghép mảnh có thể được phân ra:

• Dao phay cầu ghép một mảnh cắt, dạng dao này thường chỉ có lưỡi cắt trên phần cầu 

• Dao phay cầu ghép nhiều mảnh cắt, đây là dạng dao mà các mảnh dao có thể được sử dụng nhiều lần do kết cấu của mảnh ghép và thân dao có thể đổi lưỡi cắt khi mảnh dao bị mòn

Xem thêm: Các Phương Thức Gia Công Cắt Gọt Kim Loại

Dao phay cầu là một dụng cụ cắt gọt ngành cơ khí có tính ứng dụng cao trong việc gia công các mặt cong phức tạp. Hiện tại các hãng chế tạo dao trên thế giới đã nghiên cứu và chế tạo nhiều chủng loại dao phay cầu đa dạng cả về kết cấu và vật liệu vùng cắt. 

Dao phay cầu ghép mảnh có lớp phủ đang là một giải pháp có nhiều ưu điểm trong việc gia công. Đặc biệt là trong sản xuất linh hoạt, cơ chế cắt gọt của dao cầu là rất phức tạp, vận tốc cắt phụ thuộc vào vị trí cắt của lưỡi cắt, đỉnh dao phay cầu là vị trí có vận tốc cắt bằng không, là nơi quá trình cắt gọt diễn ra phức tạp nhất, điều kiện cắt khốc liệt nhất, quá trình mòn diễn ra nhanh nhất, trong quá trình cắt gọt, tuỳ theo vị trí cắt. Sự phân bố tải trọng dọc theo lưỡi cắt của dao phay cầu là khác nhau.