Cách chọn công cụ gia công hợp kim nhôm CNC？

Với công nghệ gia công ngày càng được cập nhật, gia công CNC cũng đã trải qua nhiều thay đổi. Nhiều chuyên gia chỉ ra rằng trong tương lai, CNC sẽ trở thành phương thức gia công chủ đạo. Trong quá trình gia công CNC, dụng cụ là yếu tố quan trọng nhất, hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về dụng cụ CNC.

Công cụ là dụng cụ được sử dụng để cắt trong sản xuất cơ khí. Các công cụ cắt nói chung bao gồm cả dụng cụ cắt và dụng cụ mài. Phần lớn các loại dao được sử dụng cho máy móc, nhưng cũng có các dụng cụ cầm tay. Vì các công cụ được sử dụng trong sản xuất cơ khí chủ yếu dùng để cắt vật liệu kim loại, nên thuật ngữ "công cụ" thường được hiểu là dụng cụ cắt kim loại. Các dụng cụ cắt dùng để cắt gỗ được gọi là dụng cụ chế biến gỗ.

Phân loại công cụ

Theo hình dạng bề mặt gia công của phôi, dụng cụ cắt có thể được chia thành năm loại.

Các dụng cụ cắt dùng để gia công các bề mặt ngoài khác nhau, bao gồm các dụng cụ cắt để gia công các bề mặt ngoài khác nhau, chẳng hạn như dao tiện, dao bào, dao phay, dao doa bề mặt và dũa, v.v.

Các dụng cụ gia công lỗ , bao gồm mũi khoan, mũi doa, dao doa, dao phay và dao bào mặt trong, v.v.

Các dụng cụ gia công ren , bao gồm mũi taro, khuôn ren, đầu cắt ren tự động, dao tiện ren và dao phay ren.

Các dụng cụ gia công bánh răng , bao gồm dao phay bánh răng, dao bào bánh răng, dao gọt bánh răng, dụng cụ gia công bánh răng côn, v.v.

Các dụng cụ cắt , bao gồm lưỡi cưa tròn lắp sẵn, cưa vòng, cưa tay, dụng cụ cắt và dao phay lưỡi cưa, v.v.

Ngoài ra, còn có các công cụ kết hợp .

Cấu trúc công cụ

Cấu trúc của các loại dụng cụ khác nhau bao gồm phần kẹp và phần gia công. Phần kẹp và phần gia công của toàn bộ cấu trúc dụng cụ được thực hiện trên thân dụng cụ; phần gia công của dụng cụ (răng hoặc lưỡi) được gắn trên thân dụng cụ.

Bộ phận kẹp của dụng cụ có hai loại lỗ và tay cầm. Dụng cụ có lỗ dựa vào lỗ bên trong được đặt trên trục chính hoặc trục gá của máy công cụ, và truyền mômen xoắn nhờ chốt định hướng trục hoặc chốt định đầu, chẳng hạn như dao phay trụ và dao phay mặt ống.

Dụng cụ có cán thường có ba loại: cán hình chữ nhật, cán hình trụ và cán hình nón. Các dụng cụ tiện, bào, v.v. thường có cán hình chữ nhật; cán hình nón chịu được lực đẩy dọc trục nhờ độ côn và truyền mô-men xoắn nhờ ma sát. Cán hình trụ thường thích hợp cho mũi khoan xoắn nhỏ, dao phay ngón và các dụng cụ khác, gia công bằng cách truyền mô-men xoắn nhờ ma sát sinh ra khi kẹp. Cán của nhiều dụng cụ có cán được làm bằng thép hợp kim thấp, còn phần gia công được làm bằng thép tốc độ cao hàn với nhau.

Các đặc tính cơ bản mà vật liệu chế tạo dụng cụ cần có

1. Độ cứng cao

Độ cứng của vật liệu dụng cụ phải cao hơn độ cứng của vật liệu phôi cần gia công, đây là đặc tính cơ bản mà vật liệu dụng cụ cần có.

2. Độ bền và độ dẻo dai đầy đủ

Vật liệu của phần cắt của dụng cụ phải chịu được lực cắt và lực va đập lớn trong quá trình cắt. Độ bền uốn và độ dẻo dai va đập phản ánh khả năng chống gãy giòn và vỡ cạnh của vật liệu dụng cụ.

3. Khả năng chống mài mòn và chịu nhiệt cao

Khả năng chống mài mòn của vật liệu chế tạo dụng cụ đề cập đến khả năng chống lại sự mài mòn. Độ cứng của vật liệu chế tạo dụng cụ càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt; độ cứng ở nhiệt độ cao càng cao thì khả năng chịu nhiệt càng tốt, vật liệu chế tạo dụng cụ có khả năng chống biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn cũng mạnh hơn.

4. Khả năng dẫn nhiệt tốt

Độ dẫn nhiệt cao đồng nghĩa với khả năng dẫn nhiệt tốt, và nhiệt lượng sinh ra trong quá trình cắt dễ dàng được truyền ra ngoài, nhờ đó làm giảm nhiệt độ của chi tiết cắt và giảm mài mòn dụng cụ.

5. Công nghệ và kinh tế tốt

Để tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất, vật liệu chế tạo dụng cụ cần có khả năng gia công tốt, bao gồm rèn, hàn, cắt, xử lý nhiệt, mài, v.v. Tính kinh tế là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá và thúc đẩy ứng dụng các vật liệu chế tạo dụng cụ mới.

6. Khả năng chống liên kết

Ngăn chặn sự hình thành liên kết hấp phụ giữa phôi và vật liệu dụng cụ dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao.

7. Độ ổn định hóa học

Điều đó có nghĩa là vật liệu chế tạo dụng cụ không dễ phản ứng hóa học với môi trường xung quanh ở nhiệt độ cao.

Lớp phủ dụng cụ

Các mảnh dao thay thế bằng hợp kim nhôm hiện nay được phủ các lớp cứng hoặc lớp hỗn hợp gồm cacbua titan, nitrua titan, alumina bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD). Phương pháp lắng đọng hơi vật lý (VPVD) đang được phát triển có thể được sử dụng không chỉ cho các dụng cụ hợp kim nhôm mà còn cho các dụng cụ thép tốc độ cao như mũi khoan, dao phay, mũi taro và dao phay. Như một lớp chắn ngăn cản sự khuếch tán hóa học và dẫn nhiệt, lớp phủ cứng làm chậm tốc độ mài mòn của dụng cụ trong quá trình cắt, và tuổi thọ của lưỡi dao được phủ cao hơn khoảng 1 đến 3 lần so với lưỡi dao không được phủ.

Việc lựa chọn dụng cụ được thực hiện trong trạng thái tương tác người-máy của lập trình NC. Dụng cụ và tay cầm phải được lựa chọn chính xác dựa trên khả năng gia công của máy công cụ, tính chất của vật liệu phôi, quy trình gia công, lượng cắt và các yếu tố liên quan khác.

Nguyên tắc chung khi lựa chọn dụng cụ: dễ lắp đặt và điều chỉnh, độ cứng vững tốt, độ bền cao và độ chính xác cao. Trên cơ sở đáp ứng yêu cầu gia công, nên chọn cán dụng cụ ngắn hơn để cải thiện độ cứng vững của dụng cụ khi gia công. Khi lựa chọn dụng cụ, kích thước của dụng cụ cần phù hợp với kích thước bề mặt của phôi cần gia công.

1. Dao phay đầu thường được sử dụng để gia công đường viền ngoại vi của các chi tiết phẳng.

2. Khi phay mặt phẳng, nên chọn dao phay lưỡi carbide.

3. Khi gia công các bề mặt lồi và rãnh, hãy chọn dao phay ngón bằng thép tốc độ cao.

4. Khi gia công bề mặt phôi hoặc khoét thô lỗ, bạn có thể chọn dao phay hình bắp ngô với lưỡi dao bằng hợp kim cứng.

5. Để gia công một số bề mặt thẳng đứng và đường viền vát thay đổi, người ta thường sử dụng dao phay cầu, dao phay vòng, dao phay côn và dao phay đĩa.

6. Trong quá trình gia công bề mặt tự do, do tốc độ cắt ở đầu dụng cụ dạng bi bằng không, nên để đảm bảo độ chính xác gia công, khoảng cách giữa các đường cắt thường rất dày đặc, vì vậy dụng cụ dạng bi thường được sử dụng trong quá trình hoàn thiện bề mặt.

7. Dao đầu phẳng có chất lượng gia công bề mặt và hiệu quả cắt tốt hơn dao đầu cầu, do đó, miễn là đảm bảo chất lượng cắt, dù là gia công bề mặt thô hay tinh, nên ưu tiên chọn dao đầu phẳng.

8. Trong trung tâm gia công, các dụng cụ khác nhau được lắp đặt trên thư viện dụng cụ, và việc chọn và thay dụng cụ được thực hiện bất cứ lúc nào theo quy trình. Do đó, phải sử dụng tay cầm dụng cụ tiêu chuẩn để lắp đặt nhanh chóng và chính xác các dụng cụ tiêu chuẩn cho các quá trình khoan, doa, mở rộng, phay và các quá trình khác lên trục chính của máy hoặc thư viện dụng cụ. Số lượng dụng cụ nên được giảm thiểu tối đa; Sau khi lắp đặt một dụng cụ, nó phải hoàn thành tất cả các chi tiết gia công mà nó có thể thực hiện; Các dụng cụ gia công thô nên được sử dụng riêng biệt, ngay cả khi các dụng cụ có cùng thông số kích thước; Phay trước khi khoan; Gia công bề mặt được thực hiện trước, sau đó mới thực hiện gia công biên dạng 2D. Ở những nơi có thể, nên sử dụng chức năng thay dụng cụ tự động của máy công cụ CNC càng nhiều càng tốt để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Các vấn đề gặp phải trong quá trình gia công nhôm và giải pháp khi gia công nhôm nguyên chất, phân tích hiện tượng dao dễ bị dính và giải pháp:

1. Vật liệu nhôm có kết cấu mềm và dễ bị dính ở nhiệt độ cao;

2. Nhôm không chịu được nhiệt độ cao, dễ bị vỡ;

3. Liên quan đến dung dịch làm mát khi gia công: hiệu suất bôi trơn dầu tốt; hiệu suất làm mát hòa tan trong nước tốt; chi phí gia công khô cao;

4. Khi gia công nhôm nguyên chất, cần chọn loại dao phay chuyên dụng cho gia công nhôm: góc trước dương, lưỡi cắt sắc bén, rãnh thoát phoi lớn, góc xoắn 45 độ hoặc 55 độ;

5. Vật liệu của phôi và dụng cụ CNC có độ tương thích cao hơn.

6. Gia công thô vật liệu mềm bằng dụng cụ đầu nhọn.

Khuyến nghị: Đối với các điều kiện máy công cụ từ kém đến tốt, yêu cầu từ thấp đến cao, vui lòng sử dụng thép tốc độ cao, cacbua đánh bóng phủ, kim cương đa tinh thể PCD và kim cương đơn tinh thể.

7. Có thể tránh tốc độ thấp bằng cách sử dụng dung dịch làm mát, ở tốc độ cao có thể sử dụng phương pháp bôi trơn bằng sương dầu, hiệu quả có thể được cải thiện, phù hợp với hợp kim nhôm.

Do điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao, tốc độ cao và các chi tiết gia công trong môi trường chất lỏng ăn mòn, cùng với việc ứng dụng ngày càng nhiều vật liệu khó gia công, mức độ tự động hóa của quá trình cắt gọt và yêu cầu về độ chính xác gia công ngày càng cao. Để thích ứng với tình hình này, hướng phát triển của dụng cụ sẽ là phát triển và ứng dụng các vật liệu dụng cụ mới; tiếp tục phát triển công nghệ phủ màng bằng phương pháp lắng đọng hơi, và phủ lớp màng có độ cứng cao hơn lên nền vật liệu có độ dẻo dai và độ bền cao, nhằm giải quyết tốt hơn mâu thuẫn giữa độ cứng và độ bền của vật liệu dụng cụ; tiếp tục phát triển cấu trúc dụng cụ có thể thay dao; nâng cao độ chính xác gia công của dụng cụ, giảm sự khác biệt về chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa việc sử dụng dụng cụ. Làm thế nào để lựa chọn dụng cụ gia công hợp kim nhôm CNC?