Tiện sử dụng máy tiện để loại bỏ vật liệu từ bên ngoài phôi quay, trong khi doa loại bỏ vật liệu từ bên trong phôi quay.#căn cứ
Tiện là quá trình loại bỏ vật liệu khỏi đường kính ngoài của phôi đang quay bằng máy tiện.Máy cắt một điểm cắt kim loại từ phôi thành các mảnh ngắn, sắc bén (lý tưởng nhất), dễ tháo ra.
Máy tiện CNC có điều khiển tốc độ cắt không đổi cho phép người vận hành chọn tốc độ cắt, sau đó máy sẽ tự động điều chỉnh RPM khi dụng cụ cắt đi qua các đường kính khác nhau dọc theo đường viền bên ngoài của phôi.Máy tiện hiện đại cũng có sẵn ở cấu hình tháp pháo đơn và tháp đôi: tháp pháo đơn có trục ngang và trục dọc, còn tháp pháo đôi có một cặp trục ngang và trục dọc trên mỗi tháp pháo.
Dụng cụ tiện ban đầu là những miếng hình chữ nhật chắc chắn được làm bằng thép tốc độ cao với các góc cào và góc hở ở một đầu.Khi một dụng cụ bị cùn, thợ khóa sẽ mài nó trên máy mài để sử dụng nhiều lần.Dụng cụ HSS vẫn còn phổ biến trên các máy tiện cũ, nhưng dụng cụ cacbua đã trở nên phổ biến hơn, đặc biệt là ở dạng một điểm hàn đồng.Cacbua có khả năng chống mài mòn và độ cứng tốt hơn, giúp tăng năng suất và tuổi thọ dụng cụ, nhưng đắt hơn và cần có kinh nghiệm để mài lại.
Tiện là sự kết hợp giữa chuyển động tuyến tính (dụng cụ) và chuyển động quay (phôi).Do đó, tốc độ cắt được định nghĩa là khoảng cách quay (viết là sfm – foot bề mặt trên phút – hoặc smm – mét vuông trên phút – chuyển động của một điểm trên bề mặt bộ phận trong một phút).Tốc độ tiến dao (tính bằng inch hoặc milimet trên mỗi vòng quay) là khoảng cách tuyến tính mà dao di chuyển dọc hoặc ngang qua bề mặt phôi.Bước tiến đôi khi cũng được biểu thị bằng khoảng cách tuyến tính (in/phút hoặc mm/phút) mà dao di chuyển trong một phút.
Yêu cầu về tốc độ cấp liệu khác nhau tùy thuộc vào mục đích hoạt động.Ví dụ, trong gia công thô, bước tiến cao thường tốt hơn để tối đa hóa tốc độ loại bỏ kim loại, nhưng cần có độ cứng chi tiết cao và công suất máy.Đồng thời, tiện hoàn thiện có thể làm chậm tốc độ tiến dao để đạt được độ nhám bề mặt được chỉ định trong bản vẽ bộ phận.
Hiệu quả của dụng cụ cắt phụ thuộc phần lớn vào góc của dụng cụ so với phôi.Các thuật ngữ được xác định trong phần này áp dụng cho các hạt dao cắt và khe hở cũng như áp dụng cho các dụng cụ một điểm được hàn đồng thau.
Góc trước trên (còn gọi là góc trước sau) là góc được hình thành giữa góc chèn và đường vuông góc với phôi khi nhìn từ phía bên, phía trước và phía sau của dụng cụ.Góc trước trên là dương khi góc trước trên dốc xuống từ điểm cắt vào trong cán;trung tính khi đường ở đỉnh hạt dao song song với đỉnh cuống;và trung tính khi nó nghiêng lên so với điểm cắt.nó cao hơn giá đỡ dụng cụ, góc cào trên là âm..Lưỡi dao và tay cầm cũng được chia thành các góc dương và âm.Hạt dao nghiêng dương có các mặt vát và đầu cặp vừa khít với góc nghiêng dương và góc nghiêng bên.Các hạt dao âm có hình vuông so với mặt trên của lưỡi dao và vừa vặn với các tay cầm có góc nghiêng âm trên và bên.Góc trước trên độc đáo ở chỗ nó phụ thuộc vào hình dạng của hạt dao: hình học bẻ phoi được mài hoặc tạo hình dương có thể thay đổi góc trước hiệu dụng trên từ âm sang dương.Góc trước trên cùng cũng có xu hướng lớn hơn đối với các vật liệu phôi mềm hơn, dẻo hơn, đòi hỏi góc cắt dương lớn, trong khi các vật liệu cứng hơn, cứng hơn được cắt tốt nhất với hình học trung tính hoặc âm.
Góc trước bên được hình thành giữa mặt cuối của lưỡi dao và đường vuông góc với phôi, khi nhìn từ mặt cuối.Các góc này là dương khi chúng lệch khỏi lưỡi cắt, trung tính khi chúng vuông góc với lưỡi cắt và âm khi chúng hướng lên trên.Độ dày có thể có của dụng cụ phụ thuộc vào góc cào bên, góc nhỏ hơn cho phép sử dụng dụng cụ dày hơn giúp tăng độ bền nhưng yêu cầu lực cắt cao hơn.Các góc lớn hơn tạo ra phoi mỏng hơn và yêu cầu lực cắt thấp hơn, nhưng vượt quá góc tối đa được khuyến nghị, lưỡi cắt sẽ yếu đi và khả năng truyền nhiệt giảm.
Góc xiên cắt cuối được hình thành giữa cạnh cắt của lưỡi dao ở đầu dụng cụ và một đường vuông góc với mặt sau của tay cầm.Góc này xác định khoảng cách giữa dụng cụ cắt và bề mặt hoàn thiện của phôi.
Phần nổi cuối nằm bên dưới lưỡi cắt cuối và được hình thành giữa mặt cuối của hạt dao và đường vuông góc với đế của cán.Phần nhô ra của đầu cho phép bạn tạo ra góc thoát (được tạo bởi đầu thân và đường vuông góc với gốc thân) lớn hơn góc thoát.
Góc hở bên mô tả góc dưới lưỡi cắt bên.Nó được hình thành bởi các cạnh của lưỡi dao và một đường vuông góc với đế của tay cầm.Giống như phần lồi cuối, phần nhô ra cho phép phần nổi bên (được tạo thành bởi cạnh của tay cầm và đường vuông góc với đế của tay cầm) lớn hơn phần nổi.
Góc dẫn (còn được gọi là góc cắt bên hoặc góc dẫn) được hình thành giữa cạnh cắt bên của hạt dao và cạnh của đầu cặp.Góc này dẫn dao vào phôi và khi góc này tăng lên thì phoi mỏng hơn, rộng hơn sẽ được tạo ra.Hình dạng và tình trạng vật liệu của phôi là những yếu tố chính trong việc lựa chọn góc dẫn của dụng cụ cắt.Ví dụ, các dụng cụ có góc xoắn nổi bật có thể mang lại hiệu suất đáng kể khi cắt các bề mặt thiêu kết, không liên tục hoặc cứng mà không ảnh hưởng nghiêm trọng đến cạnh của dụng cụ cắt.Người vận hành phải cân bằng lợi ích này với độ lệch và độ rung của bộ phận tăng lên, vì góc nâng lớn tạo ra lực hướng tâm lớn.Dụng cụ tiện bước bằng 0 cung cấp chiều rộng phoi bằng với độ sâu cắt trong nguyên công tiện, trong khi dụng cụ cắt có góc ăn khớp cho phép độ sâu cắt hiệu quả và chiều rộng phoi tương ứng vượt quá độ sâu cắt thực tế trên phôi.Hầu hết các thao tác rẽ có thể được thực hiện một cách hiệu quả với phạm vi góc tiếp cận từ 10 đến 30 độ (hệ mét đảo ngược góc từ 90 độ sang góc ngược lại, tạo ra phạm vi góc tiếp cận lý tưởng là 80 đến 60 độ).
Cả đầu và các cạnh phải có đủ độ nhẹ và độ nhẹ để cho phép dụng cụ đi vào vết cắt.Nếu không có khe hở thì sẽ không hình thành phoi nhưng nếu không có đủ khe hở thì dụng cụ sẽ cọ xát và sinh nhiệt.Dụng cụ tiện một điểm cũng yêu cầu độ nhám bề mặt và mặt bên để đi vào vết cắt.
Khi tiện, phôi phải chịu lực cắt tiếp tuyến, hướng tâm và hướng trục.Ảnh hưởng lớn nhất đến việc tiêu thụ năng lượng là do các lực tiếp tuyến tác động;lực dọc trục (nguồn cấp dữ liệu) ép bộ phận theo hướng dọc;và lực hướng tâm (độ sâu cắt) có xu hướng đẩy phôi và đầu cặp dụng cụ ra xa nhau.“Lực cắt” là tổng của ba lực này.Đối với góc nâng bằng 0, chúng có tỷ lệ 4:2:1 (tiếp tuyến:trục:hướng tâm).Khi góc dẫn tăng, lực dọc trục giảm và lực cắt hướng tâm tăng.
Loại cán, bán kính góc và hình dạng hạt dao cũng có tác động lớn đến chiều dài lưỡi cắt hiệu quả tối đa tiềm năng của hạt dao tiện.Một số kết hợp nhất định giữa bán kính hạt dao và đầu cặp có thể yêu cầu bù kích thước để tận dụng tối đa lợi thế của lưỡi cắt.
Chất lượng bề mặt trong nguyên công tiện phụ thuộc vào độ cứng của dụng cụ, máy và phôi.Khi độ cứng đã được thiết lập, mối quan hệ giữa bước tiến máy (in/vòng hoặc mm/vòng) và biên dạng mũi dao hoặc hạt dao có thể được sử dụng để xác định chất lượng bề mặt của phôi.Hình dạng mũi được thể hiện dưới dạng bán kính: ở một mức độ nhất định, bán kính lớn hơn có nghĩa là bề mặt hoàn thiện tốt hơn, nhưng bán kính quá lớn có thể gây rung.Đối với các nguyên công gia công yêu cầu bán kính nhỏ hơn bán kính tối ưu, tốc độ tiến dao có thể cần phải giảm để đạt được kết quả mong muốn.
Khi đạt được mức công suất yêu cầu, năng suất sẽ tăng theo chiều sâu cắt, bước tiến và tốc độ.
Độ sâu cắt là dễ tăng nhất nhưng chỉ có thể cải thiện khi có đủ vật liệu và lực.Việc tăng gấp đôi chiều sâu cắt giúp tăng năng suất mà không cần tăng nhiệt độ cắt, độ bền kéo hoặc lực cắt trên mỗi inch khối hoặc centimet (còn được gọi là lực cắt cụ thể).Điều này làm tăng gấp đôi công suất cần thiết nhưng tuổi thọ dụng cụ không bị giảm nếu dụng cụ đáp ứng các yêu cầu về lực cắt tiếp tuyến.
Việc thay đổi tốc độ nạp cũng tương đối dễ dàng.Nhân đôi tốc độ tiến dao sẽ nhân đôi độ dày phoi và tăng (nhưng không gấp đôi) lực cắt tiếp tuyến, nhiệt độ cắt và công suất cần thiết.Sự thay đổi này làm giảm tuổi thọ dụng cụ nhưng không giảm một nửa.Lực cắt cụ thể (lực cắt liên quan đến lượng vật liệu được loại bỏ) cũng giảm khi tăng tốc độ tiến dao.Khi tốc độ tiến dao tăng, lực bổ sung tác động lên lưỡi cắt có thể tạo thành các vết lõm trên bề mặt trước phía trên của hạt dao do nhiệt và ma sát sinh ra trong quá trình cắt tăng lên.Người vận hành phải theo dõi cẩn thận biến số này để tránh sự cố nghiêm trọng khi phoi trở nên mạnh hơn lưỡi dao.
Sẽ là không khôn ngoan nếu tăng tốc độ cắt so với việc thay đổi độ sâu cắt và tốc độ tiến dao.Sự gia tăng tốc độ dẫn đến nhiệt độ cắt tăng đáng kể và giảm lực cắt và lực cắt cụ thể.Việc tăng gấp đôi tốc độ cắt đòi hỏi thêm năng lượng và giảm hơn một nửa tuổi thọ của dụng cụ.Tải trọng thực tế đặt lên lưỡi cào trên cùng có thể giảm đi, nhưng nhiệt độ cắt cao hơn vẫn gây ra các vết lõm.
Độ mòn hạt dao là một dấu hiệu chung cho thấy sự thành công hay thất bại của bất kỳ thao tác tiện nào.Các dấu hiệu phổ biến khác bao gồm các chip không được chấp nhận và các vấn đề với phôi hoặc máy.Theo nguyên tắc chung, người vận hành nên xác định độ mòn mặt bên của hạt dao là 0,030 inch (0,77 mm).Đối với các hoạt động hoàn thiện, người vận hành phải lập chỉ mục ở khoảng cách 0,015 in. (0,38 mm) trở xuống.
Đế tựa hạt dao có thể lập chỉ mục được kẹp bằng cơ học tuân thủ chín tiêu chuẩn hệ thống nhận dạng ISO và ANSI.
Chữ cái đầu tiên trong hệ thống cho biết phương pháp gắn khung vẽ.Bốn loại phổ biến chiếm ưu thế, nhưng mỗi loại có một số biến thể.
Hạt dao loại C sử dụng kẹp trên cho hạt dao không có lỗ ở giữa.Hệ thống này hoàn toàn dựa vào ma sát và phù hợp nhất để sử dụng với hạt dao dương trong các ứng dụng tiện và móc lỗ ở tải trung bình đến nhẹ.
Hạt dao M giữ miếng đệm bảo vệ của khoang chứa hạt dao bằng khóa cam để ép hạt dao vào thành khoang chứa.Kẹp trên giữ mặt sau của hạt dao và ngăn không cho nó bị nâng lên khi tác dụng tải cắt lên đầu hạt dao.Hạt dao M đặc biệt thích hợp cho hạt dao âm lỗ tâm khi tiện ở chế độ trung bình đến nặng.
Hạt dao loại S sử dụng vít Torx hoặc Allen trơn nhưng yêu cầu mũi khoét hoặc mũi khoét.Vít có thể bị kẹt ở nhiệt độ cao, do đó hệ thống này phù hợp nhất cho các nguyên công tiện và móc lỗ từ nhẹ đến trung bình.
Mảnh dao P tuân thủ tiêu chuẩn ISO dành cho dao tiện.Miếng chèn được ép vào thành túi bằng một cần xoay, cần này sẽ nghiêng khi vặn vít điều chỉnh.Những hạt dao này phù hợp nhất cho các hạt dao có góc nghiêng âm và các lỗ trong các ứng dụng tiện từ trung bình đến nặng, nhưng chúng không cản trở lực nâng hạt dao trong quá trình cắt.
Phần thứ hai sử dụng các chữ cái để chỉ hình dạng của lưỡi dao.Phần thứ ba sử dụng các chữ cái để biểu thị sự kết hợp giữa cán thẳng hoặc cán lệch và góc xoắn.
Chữ cái thứ tư chỉ góc trước của tay cầm hoặc góc sau của lưỡi dao.Đối với góc nghiêng P là góc nghiêng dương khi tổng góc hở cuối và góc nêm nhỏ hơn 90 độ;N là góc nghiêng âm khi tổng các góc này lớn hơn 90 độ;O là góc nghiêng trung tính, tổng của nó chính xác là 90 độ.Góc giải phóng mặt bằng chính xác được biểu thị bằng một trong nhiều chữ cái.
Thứ năm là chữ cái biểu thị bàn tay cầm dụng cụ.R biểu thị đây là dụng cụ thuận tay phải cắt từ phải sang trái, trong khi L tương ứng với dụng cụ thuận tay trái cắt từ trái sang phải.N công cụ là trung tính và có thể cắt theo bất kỳ hướng nào.
Phần 6 và 7 mô tả sự khác biệt giữa hệ thống đo lường hệ đo lường Anh và hệ mét.Trong hệ thống đế quốc, các phần này tương ứng với các số có hai chữ số biểu thị phần của dấu ngoặc.Đối với cán hình vuông, số này là tổng của một phần mười sáu chiều rộng và chiều cao (5/8 inch là phần chuyển từ “0x” sang “xx”), trong khi đối với cán hình chữ nhật, số đầu tiên được dùng để biểu thị tám trong số chiều rộng.một phần tư, chữ số thứ hai đại diện cho một phần tư chiều cao.Có một số trường hợp ngoại lệ đối với hệ thống này, chẳng hạn như tay cầm 1¼” x 1½”, sử dụng ký hiệu 91. Hệ thống số liệu sử dụng hai số cho chiều cao và chiều rộng.(thứ tự nào.) Do đó, một lưỡi dao hình chữ nhật cao 15 mm và rộng 5 mm sẽ có số 1505.
Phần VIII và IX cũng khác nhau giữa các đơn vị đo lường Anh và hệ mét.Trong hệ thống đo lường Anh, phần 8 đề cập đến kích thước hạt dao và phần 9 đề cập đến chiều dài mặt và dụng cụ.Kích thước lưỡi dao được xác định bởi kích thước của vòng tròn nội tiếp, với bước tăng 1/8 inch.Chiều dài đầu và dụng cụ được biểu thị bằng các chữ cái: AG cho kích thước dụng cụ sau và đầu có thể chấp nhận được và MU (không có O hoặc Q) cho kích thước dụng cụ mặt trước và đầu cuối được chấp nhận.Trong hệ mét, phần 8 đề cập đến chiều dài của dụng cụ và phần 9 đề cập đến kích thước của lưỡi dao.Chiều dài dao được biểu thị bằng các chữ cái, trong khi đối với kích thước hạt dao hình chữ nhật và hình bình hành, các con số được sử dụng để biểu thị chiều dài của lưỡi cắt dài nhất tính bằng milimét, bỏ qua số thập phân và các chữ số đơn đứng trước số 0.Các hình thức khác sử dụng chiều dài cạnh tính bằng milimét (đường kính của một lưỡi dao tròn) và cũng bỏ qua số thập phân và các chữ số đơn tiền tố có số 0.
Hệ thống số liệu sử dụng phần thứ mười và phần cuối cùng, bao gồm các vị trí dành cho giá đỡ đủ tiêu chuẩn với dung sai ±0,08 mm cho phía sau và phần cuối (Q), phía trước và phía sau (F), phía sau, phía trước và phần cuối (B).
Dụng cụ một điểm có nhiều kiểu dáng, kích cỡ và vật liệu khác nhau.Máy cắt một điểm rắn có thể được chế tạo từ thép tốc độ cao, thép cacbon, hợp kim coban hoặc cacbua.Tuy nhiên, khi ngành công nghiệp chuyển sang sử dụng các dụng cụ tiện có đầu hàn đồng, giá thành của những dụng cụ này khiến chúng gần như không còn phù hợp nữa.
Dụng cụ có đầu hàn bằng đồng thau sử dụng thân bằng vật liệu rẻ tiền và đầu hoặc phôi bằng vật liệu cắt đắt tiền hơn được hàn đồng đến điểm cắt.Vật liệu đầu tip bao gồm thép tốc độ cao, cacbua và nitrua boron khối.Những công cụ này có sẵn ở các kích cỡ từ A đến G và các kiểu offset A, B, E, F và G có thể được sử dụng làm công cụ cắt tay phải hoặc tay trái.Đối với cán vuông, số theo sau chữ cái biểu thị chiều cao hoặc chiều rộng của dao tính bằng 1/16 inch.Đối với dao có chuôi vuông, số thứ nhất là tổng chiều rộng của chuôi trong một phần tám inch và số thứ hai là tổng chiều cao của chuôi trong một phần tư inch.
Bán kính đầu của dụng cụ có đầu hàn được hàn phụ thuộc vào kích thước chuôi và người vận hành phải đảm bảo rằng kích thước dụng cụ phù hợp với yêu cầu gia công tinh.
Khoan chủ yếu được sử dụng để hoàn thiện các lỗ rỗng lớn trong vật đúc hoặc đục lỗ trong vật rèn.Hầu hết các dụng cụ đều tương tự như các dụng cụ tiện ngoài truyền thống, nhưng góc cắt đặc biệt quan trọng do vấn đề thoát phoi.
Sự cứng nhắc cũng rất quan trọng đối với hiệu suất nhàm chán.Đường kính lỗ khoan và nhu cầu khe hở bổ sung ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước tối đa của thanh khoan.Phần nhô ra thực tế của thanh khoan thép gấp bốn lần đường kính thân.Vượt quá giới hạn này có thể ảnh hưởng đến tốc độ loại bỏ kim loại do mất độ cứng và tăng khả năng rung.
Đường kính, mô đun đàn hồi của vật liệu, chiều dài và tải trọng tác dụng lên dầm ảnh hưởng đến độ cứng và độ võng, trong đó đường kính có ảnh hưởng lớn nhất, tiếp theo là chiều dài.Việc tăng đường kính thanh hoặc rút ngắn chiều dài sẽ làm tăng độ cứng lên rất nhiều.
Mô đun đàn hồi phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng và không thay đổi do xử lý nhiệt.Thép kém ổn định nhất ở mức 30.000.000 psi, kim loại nặng ổn định ở mức 45.000.000 psi và cacbua ổn định ở mức 90.000.000 psi.
Tuy nhiên, những con số này cao về mặt độ ổn định và thanh móc lỗ chuôi thép mang lại hiệu suất thỏa đáng cho hầu hết các ứng dụng với tỷ lệ lên tới 4:1 L/D.Thanh móc lỗ có cán cacbua vonfram hoạt động tốt ở tỷ lệ L/D 6:1.
Lực cắt hướng tâm và hướng trục trong quá trình khoan phụ thuộc vào góc nghiêng.Việc tăng lực đẩy ở một góc nâng nhỏ đặc biệt hữu ích trong việc giảm độ rung.Khi góc dẫn tăng, lực hướng tâm tăng và lực vuông góc với hướng cắt cũng tăng, dẫn đến rung động.
Góc nâng được khuyến nghị để kiểm soát độ rung của lỗ là 0° đến 15° (Góc nâng hệ mét là 90° đến 75°).Khi góc nghiêng là 15 độ, lực cắt hướng tâm gần như lớn gấp đôi khi góc nghiêng là 0 độ.
Đối với hầu hết các nguyên công doa, dụng cụ cắt nghiêng dương được ưa chuộng hơn vì chúng làm giảm lực cắt.Tuy nhiên, dao dương có góc hở nhỏ hơn nên người vận hành phải lưu ý đến khả năng tiếp xúc giữa dao và phôi.Đảm bảo đủ khe hở đặc biệt quan trọng khi khoan các lỗ có đường kính nhỏ.
Các lực hướng tâm và tiếp tuyến trong lỗ khoan tăng khi bán kính mũi khoan tăng, nhưng các lực này cũng bị ảnh hưởng bởi góc nghiêng.Chiều sâu cắt khi doa có thể làm thay đổi mối quan hệ này: nếu chiều sâu cắt lớn hơn hoặc bằng bán kính góc thì góc dẫn sẽ xác định lực hướng tâm.Nếu chiều sâu cắt nhỏ hơn bán kính góc thì bản thân chiều sâu cắt sẽ làm tăng lực hướng tâm.Vấn đề này khiến người vận hành phải sử dụng bán kính mũi nhỏ hơn độ sâu cắt càng trở nên quan trọng hơn.
Horn USA đã phát triển một hệ thống thay dao nhanh giúp giảm đáng kể thời gian thiết lập và thay dao trên máy tiện kiểu Thụy Sĩ, bao gồm cả những máy có chất làm mát bên trong.
Các nhà nghiên cứu của UNCC giới thiệu điều chế vào đường dẫn công cụ.Mục tiêu là phá vỡ con chip, nhưng tốc độ loại bỏ kim loại cao hơn lại là một tác dụng phụ thú vị.
Trục phay quay tùy chọn trên các máy này cho phép gia công nhiều loại bộ phận phức tạp trong một thiết lập duy nhất, nhưng những máy này nổi tiếng là khó lập trình.Tuy nhiên, phần mềm CAM hiện đại đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ lập trình.
Thời gian đăng: Sep-04-2023