Lý thuyết gia công cắt gọt

Tốc độ quay và tốc độ cắt là hai thứ khác nhau

Khi lần đầu đến hiện trường, bạn sẽ thường được hỏi "Quay ở tốc độ bao nhiêu?" Tuy nhiên, câu trả lời thực sự là phụ thuộc vào vật liệu và đường kính dụng cụ, thay đổi mỗi lần.

• N (tốc độ quay) — Số vòng trục chính quay trong 1 phút. Đơn vị là rpm (min⁻¹)
• Vc (tốc độ cắt) — Tốc độ mà đầu dao di chuyển qua vật liệu. Đơn vị là m/min

Điều quyết định đến tuổi thọ dao, tình trạng bề mặt và nhiệt độ không phải là N, mà là Vc. Nếu quay φ10 mũi khoan và φ100 mũi phay cùng ở 1.000 rpm, tốc độ đầu dao sẽ chênh lệch 10 lần. Vì vậy, bảng điều kiện ghi theo Vc chứ không phải N.

Chỉ có một công thức duy nhất

        π × D × N
Vc = ─────────────  (m/min)
          1000

D = Đường kính (mm)   N = Tốc độ quay (rpm)

Khi tính tốc độ quay, công thức đảo ngược lại

        1000 × Vc
N  = ─────────────  (rpm)
         π × D

Việc chia cho 1000 chỉ là chuyển đổi từ mm sang m, không có gì phức tạp cả.

Thử làm 3 lần với số liệu cụ thể

① Phay — Phay mặt bằng với mũi phay φ50, vật liệu SM45C, Vc khuyến nghị 150

N = 1000 × 150 / (3.1416 × 50)
  = 150,000 / 157.08
  = 954.9  →  khoảng 955 rpm

② Tao — Tao ngoài đường kính φ80 thanh tròn (SM45C), Vc khuyến nghị 200

N = 1000 × 200 / (3.1416 × 80)
  = 200,000 / 251.33
  = 795.8  →  khoảng 796 rpm

③ Khoan — Khoan lỗ với mũi khoan HSS φ8, vật liệu SS400, Vc khuyến nghị 25

N = 1000 × 25 / (3.1416 × 8)
  = 25,000 / 25.13
  = 994.7  →  khoảng 995 rpm

Ba trường hợp này đều có tốc độ quay gần nhau, khoảng 800~1.000 rpm, nhưng vật liệu và dụng cụ hoàn toàn khác nhau. Đây cũng là lý do tại sao không thể chỉ nhớ tốc độ quay.

Trường hợp máy không thể đáp ứng

Khi gia công nhôm với mũi phay siêu cứng φ10, Vc khuyến nghị 300:

N = 300,000 / (3.1416 × 10) = 9,549 rpm

Tuy nhiên, tại hiện trường, trung tâm gia công phổ thông thường có tốc độ quay tối đa của trục chính chỉ khoảng 8.000 rpm. Nếu quay ở 8.000 rpm, tốc độ cắt thực tế sẽ là:

Vc = 3.1416 × 10 × 8000 / 1000 = 251 m/min

Điều kiện gia công không đạt được mức khuyến nghị. Nếu không biết điều này, bạn sẽ thắc mắc "Tại sao không ra mặt được dù đã làm theo bảng dữ liệu?" Hãy nhớ rằng, dụng cụ siêu cứng sẽ sớm gặp giới hạn tốc độ quay của máy.

Đường kính D ở máy tiện và máy phay khác nhau

Khi tiện mặt phẳng (facing) trên máy tiện, càng tiến gần tâm, D càng nhỏ, Vc càng giảm. Nếu giữ nguyên tốc độ quay 796 rpm như trong điều kiện ②, tiến đến vị trí φ20:

Vc = 3.1416 × 20 × 796 / 1000 = 50 m/min

Từ 200 giảm xuống 50. Chính vì lý do này mà ở gần tâm, mặt bị xé và xuất hiện vệt mài.

> Khi sử dụng G96 (cắt tốc độ không đổi) trên máy tiện CNC, bộ điều khiển sẽ tự động tăng tốc độ quay theo sự thay đổi của đường kính. Tuy nhiên, khi tiến gần tâm, tốc độ quay sẽ tăng lên vô hạn, vì vậy phải thiết lập tốc độ quay tối đa bằng G50 S○○○. Nếu không thiết lập, tốc độ quay sẽ tăng đến mức nguy hiểm. Khi thiết lập tốc độ quay trực tiếp, hãy dùng G97.

Tốc độ cắt khuyến nghị theo vật liệu

Dựa trên tiêu chuẩn cắt thô đến bán tinh tiện với chân dao siêu cứng phủ lớp, giá trị thực tế ưu tiên theo bảng dữ liệu của nhà sản xuất dụng cụ.

> Dụng cụ HSS (thép tốc độ cao) nên lấy 1/4~1/5 giá trị trên, khoan thì còn thấp hơn nữa (theo tiêu chuẩn thép mềm, Vc 20~30). Nếu áp dụng điều kiện siêu cứng cho mũi khoan HSS φ8, chỉ vài giây đầu mũi sẽ bị biến dạng.

Tăng tốc độ cắt sẽ gây ra điều gì

Tốc độ cắt là biến số ảnh hưởng lớn nhất đến tuổi thọ dụng cụ. So với lượng tiến hoặc độ sâu cắt, nó nhạy cảm hơn nhiều.

Vc ↑  →  Thời gian gia công ↓ (tốt)
         Nhiệt độ cắt ↑↑
         Mài mòn dụng cụ ↑↑↑  ← Đây là phản ứng nhanh nhất

Nếu tính theo công thức Taylor về tuổi thọ dụng cụ được đề cập trong phần kinh nghiệm, khi tăng tốc độ 25%, tuổi thọ dụng cụ giảm xuống dưới một nửa. Ngược lại, chỉ cần giảm 20%, tuổi thọ sẽ tăng gấp đôi. "Quay nhanh để nhanh chóng hoàn thành" không phải lúc nào cũng có lợi.

Sai lầm thường gặp của nhân viên mới

Danh sách kiểm tra trước khi làm việc

• Đã kiểm tra vật liệu từ bản vẽ và bảng vật liệu
• Đã kiểm tra loại dụng cụ (HSS / siêu cứng / phủ lớp / hợp kim)
• Đã chính xác thay D (tiện = vật liệu, phay = dụng cụ) để tính N
• Tốc độ quay N đã tính được trong giới hạn tốc độ quay tối đa của máy
• Đã kiểm tra xem trục và kẹp có chịu được tốc độ quay đó không