Kinh Nghiệm Lựa Chọn Số Lưỡi Cắt Cho Dao Phay Gắn Mảnh

Dao phay gắn mảnh hiện nay rất phổ biến trong ngành cơ khí chính xác với lợi thế chính là tiết kiệm chi phí và đường kính dao lớn điều mà dao phay hợp kim hiện còn hạn chế. Tìm hiểu kinh nghiệm lựa chọn số lưỡi cắt cho dao phay gắn mảnh theo vật liệu, nguyên công, công suất máy, khả năng thoát phoi và yêu cầu gia công CNC.

Trong gia công phay CNC, dao phay gắn mảnh được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng thay thế mảnh cắt nhanh, tối ưu chi phí dụng cụ và phù hợp với nhiều loại nguyên công khác nhau. Tuy nhiên, để khai thác hiệu quả dao phay gắn mảnh, việc lựa chọn số lưỡi cắt (số mảnh cắt) trên dao là một yếu tố rất quan trọng.

Số lượng lưỡi cắt ảnh hưởng trực tiếp đến lượng chạy dao, năng suất bóc vật liệu, tải trên từng mảnh, khả năng thoát phoi, độ ổn định của quá trình cắt và chất lượng bề mặt.

Nhiều người có xu hướng lựa chọn dao có càng nhiều lưỡi cắt càng tốt để tăng năng suất. Tuy nhiên, đây không phải nguyên tắc đúng trong mọi trường hợp. Dao nhiều mảnh có thể cho lượng chạy dao lớn hơn, nhưng đồng thời không gian thoát phoi giảm và yêu cầu về công suất, độ cứng vững của máy cũng có thể tăng.

Vậy nên chọn bao nhiêu lưỡi cắt cho dao phay gắn mảnh? Hãy cùng tìm hiểu các yếu tố quan trọng dưới đây.

1. Số lưỡi cắt của dao phay gắn mảnh là gì?

Dao phay gắn mảnh thường có nhiều vị trí lắp insert quanh thân dao. Mỗi insert có một hoặc nhiều cạnh cắt tùy thiết kế.

Trong thực tế, khi nói đến số lưỡi cắt của dao phay gắn mảnh, người dùng thường quan tâm đến số răng hoặc số insert cùng tham gia quá trình cắt.

Ví dụ:

• Dao phay có 4 insert.
• Dao phay có 6 insert.
• Dao phay có 8 insert.
• Dao phay có 10 insert.

Số lượng này được ký hiệu trong tài liệu kỹ thuật bằng các thuật ngữ như Z, Teeth hoặc Number of Inserts.

Đối với cùng một đường kính dao, việc tăng số insert sẽ làm tăng số răng cắt trên mỗi vòng quay.

Điều này có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng chạy dao của máy CNC.

Công thức cơ bản:

Vf = n × Z × fz

Trong đó:

• Vf: lượng chạy dao, mm/phút.
• n: tốc độ trục chính, vòng/phút.
• Z: số lưỡi cắt/răng tham gia cắt.
• fz: lượng chạy dao trên mỗi răng, mm/răng.

Do đó, nếu giữ nguyên tốc độ trục chính và lượng chạy dao trên mỗi răng, tăng số lưỡi cắt sẽ làm tăng lượng chạy dao tổng.

2. Không phải cứ nhiều lưỡi cắt là tốt

Đây là nguyên tắc quan trọng đầu tiên cần nhớ.

Dao có nhiều insert có thể giúp tăng năng suất trong một số điều kiện, nhưng cũng tạo ra những yêu cầu cao hơn đối với:

• Công suất máy.
• Độ cứng vững của máy.
• Độ cứng vững của đồ gá.
• Khả năng thoát phoi.
• Khả năng cung cấp dung dịch làm mát.
• Đường kính và chiều sâu cắt.
• Tính chất vật liệu.

Ví dụ, một dao phay mặt đầu có nhiều insert có thể cho lượng chạy dao lớn trong gia công thép, nhưng nếu sử dụng cùng cấu hình đó cho một rãnh sâu cần thoát phoi tốt thì chưa chắc đã phù hợp.

Vì vậy, số lưỡi cắt phải được lựa chọn dựa trên nguyên công, chứ không chỉ dựa trên mục tiêu tăng năng suất.

3. Số lưỡi cắt và khả năng thoát phoi

Đây là một trong những yếu tố quan trọng nhất khi lựa chọn số insert.

Khi tăng số lưỡi cắt, khoảng cách giữa các lưỡi thường giảm. Điều này có thể làm giảm không gian dành cho phoi trên thân dao.

Đối với các nguyên công:

• Phay rãnh.
• Phay hốc sâu.
• Phay vật liệu tạo phoi dài.
• Phay với chiều sâu cắt lớn.
• Phay cần thoát phoi liên tục.

dao có ít lưỡi hơn có thể mang lại lợi thế về không gian chứa và thoát phoi.

Ngược lại, đối với phay mặt hoặc phay các nguyên công mà phoi dễ thoát khỏi vùng cắt, có thể cân nhắc dao có mật độ insert cao hơn.

4. Lựa chọn số lưỡi cắt theo vật liệu gia công

Mỗi loại vật liệu có đặc tính tạo phoi khác nhau, vì vậy số insert phù hợp cũng có thể khác nhau.

4.1. Gia công nhôm

Nhôm thường tạo phoi tương đối dài và cần khả năng thoát phoi tốt.

Do đó, trong nhiều ứng dụng, dao có mật độ răng phù hợp và không gian thoát phoi lớn sẽ được ưu tiên.

Ngoài số lưỡi, cần chú ý đến:

• Góc cắt.
• Hình học insert.
• Độ sắc.
• Lớp phủ.
• Khả năng chống dính phoi.

Không nên chỉ nhìn vào số insert để quyết định dao phay nhôm.

5. Gia công thép

Thép có nhiều mác với đặc tính gia công khác nhau.

Khi gia công thép, dao nhiều insert có thể được sử dụng trong các nguyên công cần năng suất cao, đặc biệt khi:

• Máy có công suất phù hợp.
• Hệ thống gá đủ cứng vững.
• Chiều sâu cắt phù hợp.
• Khả năng thoát phoi được đảm bảo.

Dao có mật độ insert cao giúp tăng số lần cắt trong mỗi vòng quay, từ đó có thể tăng lượng chạy dao khi điều kiện máy cho phép.

6. Gia công inox và vật liệu khó gia công

Inox thường có xu hướng tạo nhiệt và gây khó khăn cho quá trình cắt hơn so với nhiều loại thép thông thường.

Khi gia công inox, cần cân bằng giữa:

năng suất – tải cắt – nhiệt – thoát phoi – tuổi thọ dao.

Không nên đơn giản hóa vấn đề bằng cách chọn dao nhiều lưỡi để tăng lượng chạy dao.

Nếu mật độ insert quá cao trong khi điều kiện cắt không phù hợp, tải cắt và nhiệt có thể tăng, ảnh hưởng đến tuổi thọ mảnh cắt.

Vì vậy, cần tham khảo khuyến nghị của nhà sản xuất insert và thân dao.

7. Chọn số lưỡi cắt theo kiểu gia công

Đây là cách thực tế nhất để lựa chọn.

Phay mặt

Phay mặt thường có khả năng thoát phoi tương đối thuận lợi.

Trong trường hợp máy có công suất và độ cứng vững tốt, dao có mật độ insert cao có thể được sử dụng để tăng lượng chạy dao.

Tuy nhiên, với máy công suất thấp hoặc chi tiết gá chưa chắc chắn, mật độ insert thấp hơn có thể giúp giảm tải tức thời.

 

Phay vai

Phay vai yêu cầu kiểm soát tốt lực cắt và khả năng thoát phoi.

Số insert cần được lựa chọn dựa trên:

• Chiều sâu vai.
• Vật liệu.
• Chiều rộng cắt.
• Độ cứng vững.
• Công suất máy.

 

Phay rãnh

Đây là trường hợp cần đặc biệt quan tâm đến không gian thoát phoi.

Nếu dao có mật độ răng quá cao, phoi có thể bị kẹt trong vùng cắt.

Do đó, trong nhiều trường hợp phay rãnh, khả năng thoát phoi quan trọng hơn việc tối đa hóa số insert.

 

Phay hốc

Khi phay hốc, đặc biệt là hốc sâu, phoi khó thoát ra ngoài.

Nếu sử dụng dao quá nhiều insert, khoảng trống giữa các răng giảm và có thể làm quá trình thoát phoi khó khăn hơn.

Khi đó, cần xem xét dao có cấu hình răng phù hợp và kết hợp chiến lược chạy dao giúp đưa phoi ra ngoài.

8. Số lưỡi cắt ảnh hưởng đến lượng chạy dao như thế nào?

Hãy xem một ví dụ đơn giản.

Giả sử:

• Tốc độ trục chính: 3.000 vòng/phút.
• Lượng chạy dao mỗi răng: 0,08 mm/răng.

Dao 4 lưỡi

Vf = 3.000 × 4 × 0,08

= 960 mm/phút

Dao 8 lưỡi

Vf = 3.000 × 8 × 0,08

= 1.920 mm/phút

Như vậy, nếu giữ nguyên các điều kiện khác, dao 8 lưỡi có thể yêu cầu lượng chạy dao gấp đôi dao 4 lưỡi để duy trì cùng lượng chạy dao trên mỗi răng.

Điều này cho thấy một vấn đề rất quan trọng:

Không thể tăng số insert mà vẫn giữ nguyên lượng chạy dao máy nếu chưa kiểm tra khả năng đáp ứng của máy CNC.

9. Công suất máy ảnh hưởng đến việc lựa chọn số lưỡi

Một dao có nhiều insert thường cho phép đạt lượng chạy dao cao, nhưng máy phải đáp ứng được tải cắt tương ứng.

Nếu máy CNC có:

• Công suất thấp.
• Độ cứng vững hạn chế.
• Trục chính nhỏ.
• Hệ thống gá yếu.

thì việc sử dụng dao mật độ răng cao có thể không mang lại hiệu quả như mong muốn.

Ngược lại, máy có công suất lớn và độ cứng vững tốt có thể tận dụng được lợi thế của dao nhiều insert trong các nguyên công phù hợp.

Do đó, trước khi lựa chọn dao cần xem xét khả năng của máy CNC, không chỉ thông số của dao.

10. Độ cứng vững của hệ thống gá

Độ cứng vững gồm:

Máy CNC + bầu kẹp + dao + đồ gá + phôi.

Nếu hệ thống không đủ cứng, việc tăng số insert có thể làm tăng tần suất tác động của lực cắt lên hệ thống và dẫn đến rung động.

Rung động có thể gây:

• Mẻ insert.
• Mòn dao không đều.
• Bề mặt xấu.
• Tiếng ồn.
• Sai số kích thước.
• Giảm tuổi thọ dụng cụ.

Vì vậy, với các hệ thống có độ cứng vững hạn chế, cần lựa chọn cấu hình dao phù hợp thay vì chỉ tập trung vào số lượng insert.

11. Dao thưa và dao dày là gì?

Trong tài liệu về dao phay gắn mảnh, có thể gặp hai khái niệm:

Dao thưa – Sparse Pitch

Khoảng cách giữa các insert lớn hơn.

Ưu điểm:

• Không gian thoát phoi lớn.
• Phù hợp với một số nguyên công bóc vật liệu lớn.
• Hữu ích khi phay vật liệu tạo phoi lớn.
• Có thể phù hợp với máy công suất hạn chế tùy ứng dụng.

Dao dày – Close Pitch

Các insert bố trí gần nhau hơn.

Ưu điểm:

• Nhiều lưỡi cắt tham gia.
• Có thể đạt lượng chạy dao cao.
• Phù hợp với một số nguyên công phay mặt năng suất cao.
• Có thể tạo quá trình cắt ổn định hơn trong điều kiện phù hợp.

Việc lựa chọn giữa dao thưa và dao dày cần dựa trên vật liệu, nguyên công, chiều sâu cắt, công suất máy và khả năng thoát phoi.

12. Số lưỡi cắt và chất lượng bề mặt

Nhiều người cho rằng càng nhiều insert thì bề mặt càng đẹp. Đây không phải quy luật tuyệt đối.

Chất lượng bề mặt còn phụ thuộc vào:

• Độ đảo của dao.
• Độ chính xác của insert.
• Hình học lưỡi cắt.
• Độ cứng vững.
• Lượng chạy dao.
• Tốc độ cắt.
• Độ rung.
• Độ mòn của insert.
• Chiều sâu và chiều rộng cắt.

Một dao ít insert nhưng có độ đảo thấp và điều kiện cắt ổn định vẫn có thể tạo bề mặt tốt hơn một dao nhiều insert nhưng bị rung hoặc lắp insert không chính xác.

13. Không nên chỉ dựa vào số lượng insert

Khi lựa chọn dao phay gắn mảnh, cần xem xét ít nhất các yếu tố:

1. Vật liệu gia công

Nhôm, thép, inox, gang, titan hoặc vật liệu đã nhiệt luyện sẽ có yêu cầu khác nhau.

2. Kiểu gia công

Phay mặt, phay vai, phay rãnh, phay hốc hay gia công thô cần cấu hình dao khác nhau.

3. Công suất máy

Máy phải đủ khả năng đáp ứng tải cắt.

4. Độ cứng vững

Cả máy và hệ thống gá phải ổn định.

5. Khả năng thoát phoi

Đặc biệt quan trọng đối với rãnh và hốc sâu.

6. Tốc độ trục chính

Cần kiểm tra giới hạn tốc độ của thân dao và insert.

7. Lượng chạy dao yêu cầu

Số insert phải tương thích với khả năng chạy dao của máy.

14. Kinh nghiệm lựa chọn số lưỡi cắt thực tế

Có thể sử dụng quy trình đơn giản sau:

Bước 1: Xác định vật liệu phôi.

Bước 2: Xác định nguyên công: phay thô, phay tinh, phay mặt, phay vai, phay rãnh hoặc phay hốc.

Bước 3: Kiểm tra công suất và tốc độ trục chính của máy CNC.

Bước 4: Xác định chiều sâu và chiều rộng cắt.

Bước 5: Đánh giá khả năng thoát phoi.

Bước 6: Lựa chọn dao thưa hoặc dao dày.

Bước 7: Tính lượng chạy dao dựa trên số insert và lượng chạy dao mỗi răng.

Bước 8: Chạy thử và theo dõi tải trục chính, rung động, hình dạng phoi và độ mòn insert.

Bước 9: Điều chỉnh thông số để đạt sự cân bằng giữa năng suất và tuổi thọ dao.

Đây là cách tiếp cận thực tế hơn so với việc chỉ lựa chọn dao dựa trên số lượng lưỡi cắt.

15. GBTECH cung cấp dao phay gắn mảnh và dụng cụ CNC

Để tối ưu quá trình gia công, doanh nghiệp cần lựa chọn đồng bộ thân dao, mảnh insert, bầu kẹp và hệ thống gá kẹp.

GBTECH cung cấp các nhóm dụng cụ và phụ kiện phục vụ gia công CNC như:

• Dao phay gắn mảnh.
• Mảnh insert.
• Dao phay CNC.
• Dao phay ngón.
• Bầu kẹp dao.
• Collet.
• Chìa mở.
• Cán nối, chuôi rút.
• Ê tô máy phay CNC.
• Bàn từ.
• Bàn map.
• Các loại đồ gá và phụ kiện CNC.

Khi cần lựa chọn dao phay gắn mảnh, nên cung cấp thông tin về vật liệu gia công, đường kính dao, kiểu gia công, chiều sâu cắt, máy CNC và yêu cầu năng suất để xác định cấu hình dao và số insert phù hợp.

Tổng hợp

Số lưỡi cắt của dao phay gắn mảnh ảnh hưởng trực tiếp đến lượng chạy dao, khả năng thoát phoi, tải cắt và năng suất gia công.

Tuy nhiên, không phải dao càng nhiều lưỡi càng tốt.

Dao nhiều insert có thể phù hợp với những nguyên công yêu cầu lượng chạy dao cao, máy có công suất và độ cứng vững tốt. Trong khi đó, dao thưa có thể mang lại lợi thế về không gian thoát phoi và khả năng xử lý lượng dư lớn trong một số ứng dụng.

 

Khi lựa chọn dao, cần cân nhắc đồng thời:

Vật liệu → nguyên công → số insert → lượng chạy dao → công suất máy → độ cứng vững → khả năng thoát phoi → yêu cầu bề mặt.

Lựa chọn đúng số lưỡi cắt không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần ổn định quá trình gia công, kéo dài tuổi thọ insert và kiểm soát chi phí dụng cụ.

Dao phay mặt đầu gắn mảnh là loại dao có lưỡi nằm ở mặt đầu và trục dao vuông góc với bề mặt gia công. Dao thường được dùng để gia công thô, gia công mặt phẳng. Dao phay gắn mảnh hợp kim (chip insert) có thể thay thế các mảnh khi hao mòn.

 

Đối với dao phay gắn mảnh, khi chọn số lượng lưỡi cắt/góc cắt phù hợp nhất cho quá trình vận hành gia công phay hiệu quả, bạn cũng cần xem xét đến số me cắt – khoảng cách giữa các lưỡi cắt. Việc chọn số lượng me cắt của dao phay gắn mảnh rất quan trọng vì nó có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất, độ ổn định và lực cắt.

 

Số lượng lưỡi cắt/góc cắt

Bằng cách tăng số lượng lưỡi cắt, khi gia công bạn có thể tăng lượng tiến dao hay còn gọi là bước tiến bàn trong khi vẫn giữ nguyên tốc độ cắt và tốc độ tiến dao trên mỗi răng, mà không tạo ra thêm nhiệt ở vị trí lưỡi cắt.

Tuy nhiên, việc tăng số lượng các lưỡi cắt sẽ thay đổi thiết kế của công cụ. Khoảng cách ngắn hơn giữa các góc cắt của mảnh insert phay có nghĩa là càng có ít không gian hơn để thoát phoi và trong hầu hết các trường hợp, thiết kế cán dao phải thiết kế các me cắt đều nhau.

Ngoài ra, công suất của máy gia công thường là một yếu tố ảnh hưởng số lượng các cạnh cắt. Nếu máy phay của bạn có công suất lớn, bạn có thể dễ dàng sử dụng để phay với các loại cán dao thiết kế nhiều góc cắt.

 

Thiết kế me cắt bất đối xứng (Differential pitch)

Cán dao phay có thiết kế các me cắt bất đối xứng (Differential pitch) và cán dao có khoảng cách giữa các góc dao xung quanh không bằng nhau.

Những cán dao này có lợi vì chúng phá vỡ các dao động điều hòa, do đó làm tăng độ ổn định và giảm nguy cơ rung khi gia công. Điều này đặc biệt hữu ích khi phay đường kính lớn và đầu kẹp đầu dao dài gia công vị trí sâu.

Góc cắt không đối xứng làm tăng độ ổn định và giảm nguy cơ rung

 

Thiết kế số me cắt của cán dao

Thông thường trên thị trường các nhà sản xuẩ dụng cụ cắt gọt sẽ có ba loại cán dao phân bổ số me cắt khác nhau để lựa chọn có thể giúp bạn tối ưu hóa ứng dụng: Coarse pitch, Fine pitch và Extra fine pitch.

Các cán dao càng nhiều me cắt được sử dụng khi quá trình gia công của bạn đạ độ ổn định tốt và cho các ứng dụng phay Ap thấp.

 

1. Coarse pitch milling cutters

Cán dao với số me cắt ít nhất, thường được ứng dụng phay thô, với đặc điểm

• Lựa chọn đầu tiên cho các hoạt động phay không ổn định do lực cắt thấp nhất

• Sức mạnh hạn chế

• Dải sản phẩm rộng

• Phù hợp ứng dụng phay toàn bộ rãnh

• Dễ thoát phoi nhờ rãnh thoát phoi lớn, đặc biệt vật liệu Nhôm, Đồng, Non-ferous metal

 

2. Fine pitch milling cutters

Cán dao với số lượng me cắt trung bình

• Lựa chọn đầu tiên để gia công thô trong điều kiện ổn định

• Năng suất tốt

• Không gian phoi tốt để gia công thô trên vật liệu Thép, inox, titan

 

3. Extra fine pitch milling cutters

Cán dao với số lượng me cắt nhiều nhất

• Lựa chọn hàng đầu khi bạn cần gia năng suất cao với Ae thấp

• Phù hợp gia công thô và tinh cho vật liệu Gang

• Gia công thô cho vật liệu titan kết hợp với mảnh insert phay hình dạng tròn

Để quá trình gia công phay đạt hiệu quả tối ưu còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng, bạn có thể liên hệ với Gbtech.com.vn để được hỗ trợ tư vấn kĩ thuật, sản phẩm phù hợp.

 

---