Home > Nghiên cứu & Thảo luận > Gia công tốc độ cao – HSM (Phần 2)

Gia công tốc độ cao – HSM (Phần 2)

5.      Đầu gá dụng cụ cắt

          Đầu gá dụng cụ cắt có nhiệm vụ giữ chặt dụng cụ cắt và truyền momen xoắn cho nó trong quá trình cắt gọt. Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của đầu gá là sự cân bằng và nó càng quan trọng hơn trong công nghệ HSM vì khi quay ở tốc độ cao (trên 8000 rpm), sự rung động sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công và gây hại cho trục chính của máy.

Hiện nay phổ biến hai loại đầu gá là đầu gá côn (CAT, SK, BT) và đầu gá HSK trong đó loại HSK E/F Series được dùng nhiều trong các máy HSM vì những ưu điểm sau :

–          Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ

–          Tiếp xúc với trục chính theo cả bề mặt côn và mặt vai nên cứng vững hơn loại CAT & BT chỉ tiếp xúc bằng mặt côn

–          Có kết cấu rỗng ôm lấy trục chính nên lực ly tâm sinh ra trong lúc trục chính quay sẽ càng giữ chặt trục chính trong thân của nó và hạn chế tác động xấu đến trục chính trong trường hợp dụng cụ cắt bị gãy.

BT-HSK

6.      Chế độ cắt

          Ngoài tốc độ cao và bước tiến lớn, điểm khác biệt rõ nét giữa HSM và các kiểu gia công khác là HSM có lượng ăn dao ngang và chiều sâu cắt rất bé để giảm lực cắt và va đập. Chế độ cắt dựa trên thực nghiệm với một số loại vật liệu và kiểu gia công được cho trong bảng 2 và bảng 3

          Vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt không ngừng được nghiên cứu và ứng dụng. Điều này dẫn đến việc rất khó xác định được điều kiện cắt tối ưu trong những trường hợp gia công cụ thể. Vì vậy, trước khi gia công HSM, những người làm công nghệ ngoài việc tham khảo chế độ cắt do nhà chế tạo dụng cụ cắt đưa ra còn phải tiến hành cắt thử để tìm ra chế độ cắt phù hợp nhất với yêu cầu gia công điều kiện hiện có.

          Một điểm khác biệt nữa so với gia công truyền thống là gia công HSM thường không cần tưới nguội. Trong gia công truyền thống, tốc độ cắt chậm nên có đủ thời gian để nhiệt truyền từ phoi vào phôi, làm tăng độ cứng của phôi dẫn đến việc cần lực cắt lớn hơn để tách phoi. Nhiệt lượng lớn hơn lại được truyền vào phôi và quá trình này cứ tiếp diễn và phải dùng dung dịch tưới nguội để hạ nhiệt độ và đẩy phoi ra khỏi vùng cắt. Tuy nhiên, trong gia công HSM, phần lớn nhiệt sẽ được truyền vào phoi do đó, chỉ cần dùng khí nén thổi phoi ra khỏi vùng cắt để tránh hiện tượng phoi bám trên dụng cụ cắt và bị cắt lại một lần nữa.

Cutting condition

7.      Chiến lược chạy dao

          Chiến lược chạy dao rất quan trọng khi lập trình gia công HSM vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, chất lượng gia công cũng như độ bền của máy CNC và tuổi thọ dụng cụ cắt. Mỗi phần mềm lập trình gia công CAM đều có các chiến lược chạy dao riêng để phù hợp với từng trường hợp gia công cụ thể. Chúng có thể khác nhau về tên gọi, phương thức lập trình nhưng nhìn chung đều giống nhau ở một số đường chạy dao cơ bản như sau :

Đường vào dao tiếp tuyến và xoắn (helical)

          Tốc độ chuyển động khi phay HSM rất cao nên để hạn chế tối đa việc va đập, các phần mềm CAM đều có các tùy chọn vào dao (lead-in) tiếp tuyến hoặc xoắn để việc tiếp xúc giữa dụng cụ cắt và phôi được trơn mượt hơn.

Đường chạy dao cung tròn.

          Những góc nhọn trên đường chạy dao buộc bàn máy phải chuyển hướng đột ngột. Điều này gây hại cho dụng cụ cắt máy CNC nên bộ phận tính toán HSM trên máy CNC sẽ tự động điều chỉnh giảm tốc khi đến những vùng có góc nhọn này. Tuy nhiên, việc giảm tốc như vậy vừa làm giảm tốc độ gia công, vừa làm thay đổi lực cắt có thể làm gãy dụng cụ cắt. Chính vì vậy, những phần mềm lập trình gia công HSM luôn có chức năng thay thế những góc nhọn bằng các cung tròn đường chạy dao được liên tục trong khi tính toán đường chạy dao.

Đường chạy dao Trochoidal.

          Chiến lược trochoidal sinh ra đường chạy dao là những đường tròn liên tiếp nhau nhằm mục đích giữ cho lực cắt không thay đổi trong quá trình gia công và bảo đảm lấy đi hết phần vật liệu thừa do chiến lược chạy dao cung tròn để lại khi gặp những góc quá hẹp.

toolpath strategies

7.      Kết luận

          HSM là một phương pháp gia công tiên tiến, có nhiều ưu điểm về năng suất và chất lượng. Tất nhiên, để đạt được những ưu điểm nói trên, HSM cũng có những yêu cầu cần được đáp ứng về máy móc, thiết bị, dụng cụ cắt và chiến lược chạy dao. Những yếu tố này đã và đang không ngừng được nghiên cứu để nâng cao hiệu quả của phương pháp gia công tốc độ cao và tiếp tục làm cho khái niệm “tốc độ cao” chỉ mang tính tương đối.

Hoàng Khương

Tham khảo

[1] Ben Perahia, High Speed & High Performance Machining : A tour of high speed roughing and finishing  from a CAM perspective – Cimatron, 2010

[2] Metal Working, High speed machining and conventional die and mould machining – Sandvik Coromant

[3] Pasko, R. – Przybylski, L. & Slodki, B., High Speed Machining – The effective way of modern cutting – International Workshop CA Systems And Technologies

[4] E. O. Ezugwu, High Speed Machining of Aero-Engine Alloys – London South Bank University, 2004

[5] Chris Koepfer, Cutting Tool Considerations For High Speed Machininghttp://www.mmsonline.com

[6]Eugene Kocherovsky, Ph.D, HSK: Characteristics And Capabilitieshttp://www.hskworld.com

[7] Barbara Donohue, How it Works – Coatings for Cutting Toolshttp://todaysmachiningworld.com

  1. No comments yet.
  1. No trackbacks yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: