xác định độ cứng vững động của máy phay đứng bằng thực nghiệm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



VŨ VĂN KHƢƠNG



Tên luận văn:
“XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA MÁY PHAY ĐỨNG
BẰNG THỰC NGHIỆM”



Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Mã số: 60 52 01 03



TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT



Thái Nguyên 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện
dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của GS.TS. Trần Văn Địch.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Ngƣời thực hiện



Vũ Văn Khƣơng




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

LỜI CẢM ƠN
Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
chân thành tới GS.TS. Trần Văn Địch, ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng dẫn Tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tiếp theo Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Khoa đào tạo
Sau Đạ i Họ c, Khoa Cơ khí đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này.
Sau hết Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ Tôi trong
suốt thời gian qua.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn



Vũ Văn Khƣơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i
MỤC LỤC
Trang
LỜ I CAM ĐOAN
LỜ I CẢ M ƠN
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN CÔNG PHAY 3
1.1 Khái quá t về quá trình cắt kim loại. 3
1.2 Một số vấn đề về gia công phay. 5
1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo dao phay. 6
1.2.2 Các loại dao phay. 8
1.2.3 Dao phay mặt đầu 11
1.2.3.1 Khái niệm về dao phay mặt đầu. 11
1.2.3.2 Thông số hình học của dao phay mặt đầu. 12
1.2.3.3 Các yếu tố của chế độ cắt khi phay và lớp kim loại bị cắt khi
phay bằng dao phay mặt đầu. 14
1.2.3.4 Phay thuận và phay nghịch. 20
1.2.4 Lực cắt trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu 21
1.2.4.1 Ý nghĩa của việc xác định lực cắt trong gia công cắt gọt 21
1.2.4.2 Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu. 22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii
1.2.4.3 Xác định lực tiếp tuyến khi phay bằng dao phay bằng dao phay
mặt đầu. 24
1.2.5 Xác định công suất cắt. 26
1.2.6 Ảnh hƣởng của các yếu tố khác đến lực cắt khi phay 27
1.2.6.1 Ảnh hƣởng của vị trí tƣơng quan giữa dụng cụ và chi tiết gia
công. 27
1.2.6.2 Ảnh hƣởng của các thông số công nghệ đến lực cắt khi phay. 27
1.2.6.3 Ảnh hƣởng của các thông số hình học của dao đến lực cắt khi
phay. 28
1.2.6.4 Ảnh hƣởng của vật liệu làm dao và vật liệu gia công đến lực cắt
khi phay. 28
1.2.6.5 Ảnh hƣởng của điều kiện cắt đến lực cắt trong quá trình phay. . 29
1.2.7 Hiện tƣợng mài mòn của dao phay mặt đầu khi cắt 29
1.2.7.1 Sự mòn của dao 29
1.2.7.2 Các cơ chế mài mòn lƣỡi cắt của dụng cụ gia công 31
1.2.7.3 Quá trình mòn dụng cụ cắt. 34
1.2.7.4 Tiêu chuẩn mòn dụng cụ. 35
1.2.7.5 Độ mòn của dao phay mặt đầu. 37
1.3 Những hiện tƣợng vật lí xảy ra trong quá trình phay. 38
1.3.1 Nhiệt cắt. 38
1.3.2 Hiện tƣợng rung động trong quá trình cắt. 40
1.3.3 Hiện tƣợng cứng nguội trong quá trình gia công. 40
1.4 Tuổi bền và tốc độ cắt khi phay. 41
1.5 Giớ i thiệ u má y phay đƣ́ ng NIIGATA 2UMB. 42

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iii

CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐỘ CỨNG VỮNG CỦA HỆ THỐNG CÔNG
NGHỆ 45
2.1 Lý thuyết độ cứng vững. 45
2.2 Ảnh hƣởng của biến dạng hệ thống công nghệ đến sai số gia công khi
phay trên má y phay đƣ́ ng. 51
CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA
MÁY PHAY ĐỨNG 53
3.1 Cơ sở thí nghiệm. 53
3.2 Mô hình xác định độ cứng vững động bằng thực nghiệm. 53
3.3 Thƣ̣ c nghiệ m và xƣ̉ lý số liệ u. 55
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 61
Kế t luậ n chung. 61
Kiến nghị. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
a: chiều dày cắt.
a
i
: chiều dày cắt tức thời của răng thứ i.
a
M
: chiề u dà y cắ t tạ i điể m M.
a
tb
: chiều dày cắt trung bình.

b: chiều rộng lớp cắt.
B: chiều rộng phay.
C: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công và trị số góc trƣớc của dao.
D: đƣờng kính chi tiết gia công.
f
i
: diện tích lớp cắt của răng thứ i.
F: diện tích lớp cắt.
F
tb
: diện tích cắt trung bình.
h: khoảng cách giữa lƣỡi cắt và đáy của rãnh.
J: độ cƣ́ ng vƣ̃ ng.
d
J
: độ cứng vững của dao cắt.
f
J
: độ cứng vững của phôi.
g
J
: độ cứng vững của đồ gá.
ht
J
: độ cứng vững của hệ thống.
m
J
: độ cứng vững của máy.
k: khoảng cách hạ thấp của đƣờng cong hớt lƣng giữa hai lƣỡi cắt của
hai răng kề nhau.

m: số mũ .
n: số vòng quay của dao.
N
c
: công suất cắt.
P
z
: lực vòng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

v
P
ztb
: lực vòng trung bình.
P
d
: lực cắt dọc.
P
n
: lực cắt ngang.
P
r
: lực hƣớng kính.
P
o
: lực cắt dọc trục.
p
i
: lực cắt của răng thứ i tham gia cắt.

P
y
: lƣ̣ c tá c dụ ng theo phƣơng hƣớ ng kí nh.
q: lực cắt đơn vị.
Q: lực cắt tổng hợp.
S
z
: lƣợng chạy dao răng.
S
M
: lƣợng chạy dao phút.
S
v
: lƣợng chạy dao vòng.
t
0
: chiều sâu cắt.
t: chiều sâu phay.
T: tuổ i bề n củ a dao.
v: tốc độ cắt.
y: lƣợ ng chuyể n vị củ a mũ i dao theo phƣơng tá c dụ ng lƣ̣ c.
Z: số răng dao.
α: góc sau đo trong tiết diện vuông góc với trục dao.
α
n
: góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với mặt sau và mặt tiếp xúc tại điểm
trên lƣỡi cắt chính, đo trong tiết diện chính.
γ: góc trƣớc đo trong tiết diện chính.
γ
1

: góc hƣớng kính.
γ
2
: góc hƣớng trục.
λ: góc nâng của lƣỡi cắt chính.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vi
φ: góc nghiêng chính.
ψ: góc tiếp xúc.
θ
i
: góc tiếp xúc tức thời tại điểm đang xét của răng thứ i.

: độ mề m dẻ o.
m

: độ mềm dẻo của máy.
f

: độ mềm dẻo của phôi gia công.
g

: độ mềm dẻo của đồ gá;
d

: độ mềm dẻo của dao cắt.

: độ cứng vững của bề mặt tiếp xúc.

B

: giới hạn bền của vật liệu gia công.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Thông số củ a má y phay NIIGATA 2UMB 42
Bảng 3.1 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P
0
, chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng
chạy dao phút S
M
= 20 (mm/phút). 56
Bảng 3.2 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P
0
, chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng
chạy dao phút S
M
= 31,5 (mm/phút). 57
Bảng 3.3 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P
0
, chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng
chạy dao phút S
M
= 50 (mm/phút). 57
Bảng 3.4 Quan hệ giƣ̃ a lƣ̣ c cắ t P

0
, chuyể n vị y và độ cứng vững J khi lƣợ ng
chạy dao phút S
M
= 80 (mm/phút). 58
Bảng 3.5 Lƣ̣ c cắ t ƣ́ ng vớ i cá c trƣờ ng hợ p (N). 58
Bảng 3.6 Lƣợ ng biế n dạ ng ƣ́ ng vớ i cá c trƣờ ng hợ p (mm). 59




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1 Mô hì nh tá c độ ng trong quá trì nh tạ o phoi 3
Hình 1.2 Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay 5
Hình 1.3 So sánh dao tiện và răng dao phay 7
Hình 1.4 Dao phay gắ n mả nh hợ p kim cƣ́ ng 9
Hình 1.5 Cấu tạo và thông số của dao phay mặt đầu 13
Hình 1.6 Chiều sâu cắt t
0
15
Hình 1.7 Chiều sâu phay t khi phay đối xứng 17
Hình 1.8 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu 18
Hình 1.9 Sơ đồ phay 21
Hình 1.10 Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu 23
Hình 1.11 Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ 30
Hình 1.12 Sơ đồ mòn dao phay mặt đầu 37

Hình 1.13 Hình ảnh máy phay NIIGATA - Model 2UMB 42
Hình 2.1 Sơ đồ phay mặ t phẳ ng bằ ng dao phay mặ t đầ u trên má y phay đƣ́ ng51
Hình 3.1 Sơ đồ đo chuyển vị tƣơng đối giữa dao và phôi khi phay 55
Hình 3.2 Đồ thị thể hiên mối quan hệ giữa lƣợng biến dạng y với số vòng
quay trụ c chí nh n và lƣợng chạy dao phút S
M
59
Hình 3.3 Đồ thị thể hiên mối quan hệ giữa độ cứng vững J vớ i số vò ng quay
trục chính n và lƣợng chạy dao phút S
M
60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Kể từ khi có sự xuất hiện của máy móc, lao động tay chân của con ngƣời
dần đƣợc thay thế, cũng chính vì thế mà năng suất lao động đƣợc cải thiện.
Theo thời gian, các máy móc dần dần đƣợc cải tiến nhằm đáp ứng tốt hơn nhu
cầu tạo ra của cải, vật chất cho xã hội.
Trong ngành cơ khí chế tạo máy cũng vậy, máy công cụ đóng vai trò
quan trọng trong việc chế tạo ra các chi tiết máy. Thực tế cho thấy, các chi tiết
thu đƣợc sau khi gia công thƣờng có sai số. Sai số này là một trong những vấn
đề đáng quan tâm của các nhà thiết kế. Nguyên nhân gây ra sai số đó có rất
nhiều, một trong các nguyên nhân đó là độ cứng vững của hệ thống công
nghệ. Độ cứng vững của hệ thống công nghệ thấp có thể gây nên hiện tƣợng
mất ổn định trong quá trình gia công, làm sứt mẻ dụng cụ cắt, hỏng bề mặt chi
tiết gia công.
Trƣớc đây đã có nhiều luận văn cao học nhƣ: Vũ Xuân Cúc [2] nghiên

cứu ảnh hƣởng do biến dạng của hệ thống công nghệ dƣới tác dụng của lực
cắt đến sai số gia công, Nguyễn Tiến Đông [6] nghiên cứu mối quan hệ giữa
rung động và chế độ cắt, khả năng gãy của dụng cụ cắt trong quá trình gia
công kim loại trên máy phay CNC, Luyện Duy Tuấn [16] nghiên cứu độ cứng
vững của máy phay đứng khi gia công thép 45. Xuất phát từ phần kiến nghị
[16], tác giả chọn đề tài “XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG VỮNG ĐỘNG CỦA
MÁY PHAY ĐỨNG BẰNG THỰC NGHIỆM”.
2. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi của đề tài.
Mục đích của đề tài là xác định đƣợc độ cứng vững động của máy phay
đứng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu độ cứng vững
động của máy phay đứng khi gia công thép 45 chƣa nhiệt luyện khi tốc độ cắt
thay đổi.
3. Ý nghĩa của đề tài.
3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài.
Kết quả của nghiên cứu làm sáng tỏ lý thuyết độ cứng vững.
3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Kết quả của nghiên cứu có thể ứng dụng vào thực tiễn sản xuất nhằm
nâng cao độ chính xác của chi tiết khi gia công trên máy phay đứng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
- Dựa trên cơ sở lý thuyết về cắt gọt kim loại và lý thuyết về độ cứng
vững;
- Xây dựng mô hình thí nghiệm;
- Xử lý dữ liệu thu đƣợc bằng phần mềm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN CÔNG PHAY
1.1 Khái quát về quá trình cắt kim loại.
Cắt kim loại là quá trình tách khỏi bề mặt phôi những lớp kim loại để tạo
thành phoi và cuối cùng nhận đƣợc chi tiết có hình dáng, kích thƣớc phù hợp
với những yêu cầu kỹ thuật đã qui định.
Đồng thời với quá trình tạo phoi, lực cắt, nhiệt cắt đƣợc sinh ra. Chúng
tác động vào dụng cụ cắt, quyết định tính chất, mức độ mòn và tuổi bền của
dụng cụ cắt. Bên cạnh đó, lực cắt, nhiệt cắt còn tác động đến chi tiết gia công
và có ảnh hƣởng đến chất lƣợng, độ chính xác bề mặt gia công. Quá trình tạo
phoi khi cắt đƣợc phân tích kỹ trong vùng tác động nhƣ hình 1.1.

Hnh 1.1 Mô hì nh tá c độ ng trong quá trì nh tạ o phoi
Vùng biến dạng thứ nhất (1): là vùng vật liệu phôi nằm trƣớc mũi dao,
đƣợc giới hạn giữa vùng vật liệu phoi và vùng vật liệu phôi. Dƣới tác dụng
của lực cắt động, trƣớc hết trong vùng này xuất hiện biến dạng dẻo. Khi ứng
suất do lực tác động gây ra vƣợt quá giới hạn cho phép của kim loại thì xuất
hiện sự trƣợt và phoi đƣợc hình thành.
Vùng ma sát trƣợt thứ nhất (2): là vùng vật liệu phoi tiếp xúc với mặt
trƣớc của dao.
1
Mặt phẳng trƣợt
h
Dao
Phoi
Phôi
h’
’

V
C
4
3
2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
Vùng ma sát thứ hai (3): là vùng vật liệu phôi tiếp xúc với mặt sau của
dao.
Vùng tách (4): là vùng bắt đầu quá trình tách kim loại khỏi phôi để tạo
thành phoi.
Quá trình cắt kim loại đƣợc thực hiện bằng các dụng cụ cắt có lƣỡi cắt
nhƣ: dao tiệ n, dao phay, dao chuố t, mũi khoan… Chúng đƣợc thực hiện trên
các máy cắt kim loại nhƣ : máy tiện, máy phay, máy khoan… Để thực hiện
một quá trình cắt nào đó cần thiết phải có hai chuyển động là chuyển động cắt
chính và chuyển động chạy dao:
- Chuyển động cắ t chính là chuyển động cơ bản để tạo ra phoi . Nó tiêu
thụ công suất lớn nhất trong quá trình cắt . Chuyể n độ ng cắ t chí nh có thể là
chuyể n độ ng quay trò n hoặ c tị nh tiế n củ a phôi hoặ c củ a dụ ng cụ cắ t . Chuyển
động chính là chuyển động tạo ra tốc độ cắt.
- Chuyển động chạy dao là chuyển động cần thiết để duy trì quá trình
cắ t. Chuyể n độ ng chạ y dao có thể xả y ra liên tụ c hoặ c giá n đoạ n . Tốc độ của
chuyển động cắt chính luôn lớn hơn tốc độ của chuyển động chạy dao.
Trong quá trình cắt kim loại, phôi và dao đƣợc kẹp chặt trên máy, các bề
mặt mới đƣợc hình thành do các lớp bề mặt bị biến dạng và đƣợc hớt dần với
sự tạo thành phoi. Khi cắt vật liệu dẻo, ngƣời ta phân biệt các giai đoạn hình
thành phoi nhƣ sau: khi mới bắt đầu cắt, dao và chi tiết tiếp xúc với nhau, sau
đó lƣỡi dao ăn sâu vào kim loại và làm vật liệu bị dồn ép. Sự lún sâu của lƣỡi

dao vào vật liệu sẽ thắng lực liên kết giữa lớp kim loại bị hớt đi và phần kim
loại còn lại. Hiện tƣợng này dẫn đến sự trƣợt phân tử phoi đầu tiên. Sau đó
dao tiếp tục chuyển động và tách những phân tử phoi tiếp theo khỏi kim loại
chính. Từ đó phoi đƣợc hình thành và thực hiện quá trình cắt gọt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
1.2 Một số vấn đề về gia công phay.
Phay là mộ t trong nhƣ̃ ng phƣơng phá p cắ t kim loạ i đƣợ c sƣ̉ dụ ng rộ ng
rãi nhất và cho năng suất cao nhất . Khi phay, dụng cụ cắt quay tròn tạo ra
chuyển động cắt chính, chuyển động chạ y dao thƣờng do bàn máy đảm
nhiệm, cũng có khi do cả dao và máy kết hợp.

Hình 1.2 Các bề mặt gia công và các loại dao trên máy phay
a) Dao phay trụ; b) Dao phay đĩa và dao phay rãnh; c) Dao phay ngón;
d, e) Dao phay mặt đầu; g) Dao phay định hình; h) Dao phay cắt đứt.
Khác với tiện và khoan, các lƣỡi cắt của dao phay không tham gia cắt
liên tục do vậ y mà phoi ng ắn hơn, gián đoạn nên xuất hiện lực va đập. Tuy
nhiên ở trƣờng hợp này nhiệt có điều kiện phân tán tố t nên khả năng chịu bền
nhiệt củ a dao lớn hơn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
Ở nguyên công phay có thể gia công đƣợc nhiều bề mặt khác nhau bằng
các phƣơng pháp và ứng với các loại dao phay khác nhau (hình 1.2).
Dao phay có cấu tạo bởi nhiều lƣỡi cắt nên lực cắt dao động và lƣỡi cắt
chịu va đập gây ra rung động trong quá trình phay, vì thế máy phay phải có độ
bền vững cao. Dao phay có nhiều loại khác nhau tùy theo công nghệ và theo

công dụng nhƣ: dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay ngón,
dao phay lăn răng, dao phay định hình…
Dao phay có thể đƣợc chế tạo liền hoặc rời phần thân và phần cắt. Trong
trƣờng hợp này các mảnh dao còn gọi là các mảnh quay đƣợc chế tạo theo
tiêu chuẩn và đƣợc kẹp vào đầu dao nhờ cơ cấu kẹp chặt bằng vít. Mỗi mảnh
quay có thể có nhiều lƣỡi cắt.
1.2.1 Khái niệm chung về cấu tạo dao phay.
Quá trình phay đƣợc thực hiện bằng một loại dụng cụ cắt mà ta gọi là
dao phay. Các răng của dao phay có thể đƣợ c bố trí trên bề mặt hình trụ và
cũng có thể nằm ở mặt đầu. Mỗi một răng của dao phay là một lƣỡi dao tiện
đơn giản (hình 1.3). Thông thƣờng thì dao phay là dụng cụ cắt có nhiều răng,
nhƣng đôi khi ngƣời ta sử dụng dao phay có một răng duy nhất. Phần cắt của
dao phay có thể đƣợc chế tạo từ thép các bon, thép gió, hợp kim cứng hoặc
vật liệu sứ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

Hình 1.3 So sánh dao tiện và răng dao phay
Bề mặt, lƣỡi cắt và các yếu tố khác của dao phay có những tên gọi sau
đây (tƣơng tự nhƣ các dao tiện):
Mặt trước của răng 1, là bề mặt theo đó phoi thoát ra;
Mặt sau của răng 4, là bề mặt hƣớng vào mặt cắt trong quá trình gia
công;
Lưng của răng 5, là bề mặt tiếp giáp với mặt trƣớc của một răng và mặt
sau của răng cạnh đó;
Mặt phẳng đầu, là mặt phẳng vuông góc với trục của dao phay;
Mặt phẳng tâm, là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát
trên lƣỡi cắt của nó;

Lưỡi cắt 2, là giao tuyến của hai mặt trƣớc và sau của răng.
Lưỡi cắt chính là lƣỡi cắt thực hiện công việc chính trong quá trình gia
công. Ở dao phay hình trụ, lƣỡi cắt chính có thể là thẳng (theo đƣờng sinh của
hình trụ), nghiêng so với đƣờng sinh hoặc có dạng đƣờng xoắn ốc.
Ở dao phay mặt đầu cũng giống nhƣ dao tiện, ngƣời ta phân biệt:
Lưỡi cắt chính, là lƣỡi cắt nghiêng một góc so với trục của dao phay;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
Lưỡi cắt phụ, là lƣỡi cắt nằm ở mặt đầu của dao phay;
Lưỡi cắt chuyển tiếp, là lƣỡi cắt nối giữa lƣỡi cắt chính và lƣỡi cắt phụ
với nhau.
Ngƣời ta phân biệt các thành phần của dao nhƣ sau:
Chiều cao h là khoảng cách giữa lƣỡi cắt và đáy của rãnh, đo trong tiết
diện hƣớng kính vuông góc với đƣờng tâm của dao;
Bề rộng mặt sau của răng là khoảng cách giữa lƣỡi cắt và đƣờng giao
nhau của mặt sau với lƣng của răng đo trong phƣơng vuông góc với lƣỡi cắt
(mép 3 hình 1.3);
Bước vòng của răng là khoảng cách giữa các điểm tƣơng ứng trên lƣỡi
cắt của hai răng liền nhau, đƣợc đo theo cung tròn với tâm nằm trên trục dao
và trong mặt phẳng vuông góc với trục này. Bƣớc vòng của dao có thể bằng
nhau hoặc không bằng nhau;
Lượng hớt lưng k là khoảng cách hạ thấp của đƣờng cong hớt lƣng giữa
hai lƣỡi cắt của hai răng kề nhau;
Rãnh là đƣờng lõm xuống dùng để thoát phoi, rãnh đƣợc tạo thành giữa
mặt trƣớc của một răng với mặt sau và lƣng của răng bên cạnh. Rãnh chia ra
làm hai loại: rãnh thẳng và rãnh xoắn ốc.
1.2.2 Các loại dao phay.
Dao phay có nhiề u kiể u , nhiề u dạ ng nhấ t so vớ i cá c loạ i dụ ng cụ cắ t

khác. Chúng đƣợc phân loại nhƣ sau:
Theo kế t cấ u của răng: dao phay răng nhọ n, dao phay hớ t lƣng;
Theo cá ch phân bố răng so vớ i trụ c dao: dao phay trụ , dao phay gó c, dao
phay mặ t đầ u, dao phay đị nh hì nh;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
Theo dạ ng răng: dao phay răng thẳ ng, dao phay răng nghiêng, dao phay
răng cong, dao phay răng xoắ n, dao phay gó c;
Theo profin răng: dao phay ren, dao phay đĩ a mô đuyn, dao phay vấ u mô
đuyn, dao phay lăn răng, dao phay rã nh;
Theo kế t cấ u dao: dao phay răng liề n, dao phay răng chắ p;
Theo phương php kp dao : Dao phay trụ ngang (có lỗ để lắp trục gá ),
dao phay trụ đƣ́ ng (có cán trụ hoặc cán côn).
Xét về mặt kết cấu của dao , chúng có ảnh hƣởng lớn tới khả năng làm
việc của dao và hiệu quả sử dụng. Ngày nay, với sự phát triể n củ a công nghệ
vật liệ u cho phé p tạ o ra cá c loạ i dao phay răng chắ p (dao gắ n mả nh hợ p kim
cƣ́ ng), các mảnh hợp kim cứng đƣợc kẹp trên thân dao (khi mòn ta chỉ việc
thay thế các mảnh mới). Hình 1.4 môt tả dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim
cứng.

Hnh 1.4 Dao phay gắ n mả nh hợ p kim cứ ng
Nhờ kẹp bằng cơ khí, cho phép xoay các mảnh hợp kim cứng, mà thay
đổi các lƣỡi cắt và cho phép sử dụng dao phay không cần mài lại. Sau khi các
mảnh này bị mòn hết, ta chỉ việc thay nhanh các mảnh mới. Thời gian để hồi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10

phục dao phay giảm xuống rất nhiều. Nhà máy chế tạo dao cung cấp cho mỗi
dao 8 – 10 bộ mảnh thay thế.
So với các mảnh hàn phải mài, việc sử dụng các mảnh thay thế có những
ƣu điểm sau đây:
- Tuổi bền cao hơn (cao hơn 30%) do dao không phải hàn và mài lại
(quá trình mài lại làm giảm tính chất cắt của hợp kim cứng);
- Thay đổi nhanh;
- Có thể sử dụng hợp kim cứng, có khả năng chống mòn cao (loại hợp
kim này dễ bị nứt khi hàn và mài lại);
- Có khả năng mạ một lớp hợp kim chống mòn (các bít titan, nitrit
titan);
- Tăng nhanh phần trăm hoàn lại khi mài của lớp hợp kim (từ 15-20%
đối với dụng cụ hàn, lên tới 90%) đối với dụng cụ dùng mảnh hợp kim thay
thế;
- Giảm thời gian phụ cần thiết để thay đổi và điều chỉnh dao mòn;
- Giảm số loại dao, đơn giản trong việc trang bị dụng cụ;
- Có khả năng tập trung sản xuất các bộ phận, thay thế cho các loại
dụng cụ khác nhau (dao tiện, dao phay, dao chuốt…);
- Các kích thƣớc và thông số hình học của dao đƣợc cố định, điều này
đặc biệt quan trọng đối với các máy điều khiển theo chƣơng trình số.
Các mảnh hợp kim cứng có lỗ tròn đƣợc lắp lỏng trên chốt và dùng đinh
vít kẹp chặt xuống mặt tựa của dao. Kết cấu của dao phay cho phép sử dụng
toàn chu vi phần cắt của các mảnh hợp kim. Nếu sử dụng hợp lý và độ mòn
mặt sau

1,7 mm thì đƣợc sử dụng mặt đầu thứ hai của mảnh hợp kim. Số
lần quay của mảnh hợp kim là 10 – 12 khi phay tinh và nửa tinh; 6 – 7 khi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
phay thô. Sau khi mảnh hợp kim bị mòn hết, ngƣời ta thay thế các mảnh mới.
Mỗi dao phay có 8 – 10 bộ mảnh hợp kim cứng thay thế.
1.2.3 Dao phay mặt đầu.
1.2.3.1 Khi niệm về dao phay mặt đầu.
Dao phay mặt đầu đƣợc dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay
đứng và máy phay ngang. Dao phay mặt đầu khác dao phay hình trụ ở chỗ
răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ và mặt đầu. Theo kết cấu, dao
phay mặt đầu chia ra làm hai loại: dao liền và dao chắp có răng lớn và răng
bé. Ƣu điểm của dao phay mặt đầu so với dao phay trụ là:
- Có độ cứng vững cao hơn khi kẹp nó trên trục chính của máy;
- Quá trình làm việc êm hơn vì nhiều răng cùng làm việc đồng thời.
Đối với d ao phay mặt đầu có các lƣỡi dao bằng mảnh hợp kim cứng
đƣợc sử dụng rất rộng rãi. Phay mặt phẳng bằng loại dao này có năng suất cao
hơn so với dao phay hình trụ. Khi phay bằng dao phay mặt đầu ngƣời ta dễ
dàng sử dụng đƣợc dao cắt đƣợc chế tạo từ vật liệu có độ bền cao dƣới dạng
các dao phay răng chắp. Chính vì thế khi gia công mặt phẳng ngƣời ta thƣờng
sử dụng dao phay mặt đầu. Khác với dao tiện làm việc liên tục, lƣỡi cắt của
dao phay mặt đầu làm việc gián đoạn và chịu va đập với tần số va đập bằng
tấn số góc của trục chính (phay bề mặt liên tục) và chịu va đập lớn nhất khi
phay thuận. Do đó, trong suốt quá trình ở môi trƣờng làm việc cao, lƣỡi cắt
của dao phay thƣờng bị sứt, vỡ. Sự phá hỏng lƣỡi cắt này xảy ra không đều
trên các răng. Các vết nứt thƣờng lớn nên mài rất khó. Hơn nữa, dao phay là
dụng cụ cắt có nhiều lƣỡi cắt nên đòi hỏi khá cao về vị trí tƣơng quan của các
lƣỡi cắt so với tâm dao.
Đối với dao phay liền, việc mài sắc dao phay phải đƣợc thực hiện trên đồ
gá chuyên dùng và máy mài sắc vạn năng. Từ các nguyên nhân trên đây ta

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
thấy việc sử dụng dao phay có kết cấu liền hoặc hàn là không hợp lí. Hiện nay
trên thế giới đã có nhiều những mảnh dao phay mặt đầu ghép vào thân bằng
các kết cấu khác nhau (chủ yếu ghép bằng cơ khí).
So với dao phay liền hoặc dao phay hàn thì dao phay mặt đầu ghép mảnh
có các ƣu điểm sau:
- Cơ tính cắt của các lƣỡi cắt cao hơn và cho phép sử dụng các mảnh
dao có độ bền cao;
- Tiết kiệm đƣợc vật liệu quý hiếm;
- Thay thế, phục hồi đơn giản, thuận tiện;
- Hiệu quả kinh tế cao.
Chọn đối tƣợng nghiên cứu dao phay mặt đầu răng chắp là trƣờng hợp
tổng quát, có khả năng đáp ứng và đón đầu sự phát triển của nguyên công
phay.
1.2.3.2 Thông số hnh học của dao phay mặt đầu.
Ngoài một số có kết cấu tƣơng tự nhƣ dao phay trụ răng xoắn, dao phay
mặt đầu còn có một số các thông số và đặc điểm kết cấu khác:
Mỗi răng của dao phay mặt đầu thép gió có ba lƣỡi cắt (hình 1.5 a). Khi
phay bằng mặt đầu thì lƣỡi 2 – 3 là lƣỡi cắt chính, lƣỡi 3 – 4 là lƣỡi cắt phụ,
còn lƣỡi 2 – 1 không làm việc. Khi phay mặt phẳng thẳng đứng bằng lƣỡi trên
mặt trụ thì chỉ có một lƣỡi 1 – 2 tham gia cắt. Lúc này dao làm việc giống nhƣ
dao phay trụ và vai trò của góc γ
2
giống góc ω.
Đối với dao phay mặt đầu làm bằng hợp kim cứng thƣờng làm bằng răng
chắp, lúc đó phần cắt răng dao phay giống nhƣ dao tiện (hình 1.5 b). Nó chỉ
có một lƣỡi cắt chính và một lƣỡi cắt phụ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13

Hình 1.5 Cấu tạo và thông số của dao phay mặt đầu
Ngoài ra để tăng sức bền của lƣỡi cắt và tuổi bền của dao, ngƣời ta làm
thêm một lƣỡi cắt nối tiếp có chiều dài
0
f
bằng khoảng 1-1,5 mm với góc
nghiêng hoặc thay bằng cung tròn có bán kính r (hình 1.5 c).
Góc

và
n

đƣợc đo trong tiết diện chính A-A.
Góc

tại một điểm của lƣỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp xúc
với mặt trƣớc và mặt đáy đi qua điểm đó, đo trong tiết diện chính (mặt đáy là
mặt phẳng chứa trục dao và điểm đang xét).
Góc
n

tại một điểm của lƣỡi cắt chính là góc giữa mặt phẳng tiếp xúc
với mặt sau và mặt tiếp xúc tại điểm đó, đo trong tiết diện chính.
Góc hƣớng kính
1

là góc gồm giữa tiếp tuyến với vết của mặt trƣớc và
phƣơng hƣớng kính tại một điểm của lƣỡi cắt đo trong tiết diện mặt đầu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Góc hƣớng trục
2

là góc gồm giữa tiếp tuyến với mặt trƣớc và phƣơng
hƣớng kính tại một điểm của lƣỡi cắt và phƣơng hƣớng trục đo trong tiết diện
chứa véc tơ tốc độ cắt và song song với trục dao phay đo trong tiết diện đó.
Mối quan hệ đƣợc biểu diễn bằng các biểu thức sau:


sin.cos.
12
tgtgtg 
(1.1)



cos.sin.
1
tgtgtg 
khi
0

(1.2)


cos.sin.

1
tgtgtg 
khi
0





sin.cos.
2
tgtgtg 
khi
0

(1.3)


sin.cos.
2
tgtgtg 
khi
0





cos.sin.
12

tgtgtg 
khi
0

(1.4)


cos.sin.
12
tgtgtg 
khi
0


Góc sau trong quan hệ mặt đầu và tiết diện chính có quan hệ sau:




cos
sin
.tgtg
n

(1.5)
Ở đây:


: góc nâng của lƣỡi cắt chính;
α : góc sau đo trong tiết diện vuông góc với trục dao.

1.2.3.3 Cc yếu tố của chế độ cắt khi phay và lớp kim loại bị cắt khi
phay bằng dao phay mặt đầu.
- Chiều sâu cắt t
0
: là kích thƣớc lớp kim loại đƣợc cắt đi ứng với một
lần chuyển dao, đo theo phƣơng vuông góc với bề mặt gia công.