Góc dụng cụ để cắt: Cào, Khoảng trống và Giải thích thêm

Góc dụng cụ thực sự làm gì trong hoạt động cắt

Góc dao xác định cách dụng cụ cắt tương tác với phôi - ảnh hưởng đến lực cắt, sinh nhiệt, độ bóng bề mặt và tuổi thọ dụng cụ. Việc đặt các góc phù hợp có thể giảm lực cắt từ 20–40% và kéo dài tuổi thọ dụng cụ thêm 2–3× so với hình học được cấu hình kém. Cho dù bạn tiện, phay hay khoan, nguyên tắc đều giống nhau: dụng cụ phải cắt vật liệu một cách sạch sẽ mà không bị ma sát hoặc lệch quá mức.

Mỗi góc trên dụng cụ cắt có một vai trò cơ học cụ thể. Việc thay đổi một góc sẽ làm thay đổi sự cân bằng giữa độ sắc nét, độ bền và khả năng quản lý nhiệt. Hiểu được chức năng của từng góc - và những cân nhắc liên quan - là nền tảng của việc lựa chọn và mài dụng cụ thực tế.

Các góc cắt lõi và chức năng của chúng

Góc cào

Góc trước là góc của mặt cắt so với đường thẳng vuông góc với bề mặt phôi. Nó có ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu quả cắt và dòng phoi.

• Góc nghiêng dương (ví dụ: 5° đến 15°): Tạo lưỡi cắt sắc nét hơn, mạnh mẽ hơn. Giảm lực cắt và nhiệt, lý tưởng cho các vật liệu mềm hoặc dẻo như nhôm, đồng và thép nhẹ. Tuy nhiên, nó làm suy yếu lưỡi cắt.
• Góc nghiêng âm (ví dụ: −5° đến −7°): Tăng cường cạnh bằng cách nén nó. Được sử dụng cho các vật liệu cứng, giòn hoặc mài mòn - gang, thép cứng và gốm sứ. Yêu cầu lực cắt nhiều hơn nhưng chống sứt mẻ.
• Góc cào bằng không : Một sự thỏa hiệp — độ bền vừa phải và hiệu quả cắt hợp lý. Phổ biến trong dụng cụ HSS có mục đích chung.

Một ví dụ thực tế: khi gia công nhôm 6061, góc trước từ 10° đến 15° là tiêu chuẩn. Đối với gang xám, độ nghiêng âm từ −5° đến −7° được ưu tiên để xử lý các phoi giòn, bị mài mòn mà không bị gãy cạnh.

Góc giải phóng mặt bằng (Cứu trợ)

Góc hở được mài bên dưới lưỡi cắt để ngăn cạnh dao cọ xát vào phôi. Nếu không có khe hở thích hợp, ma sát sẽ tăng lên đáng kể, tạo ra nhiệt và tăng tốc độ mài mòn.

• Phạm vi điển hình: 5° đến 15° cho hầu hết các nguyên công tiện và phay.
• Vật liệu mềm hơn được hưởng lợi từ các góc hở lớn hơn (8°–12°) để ngăn ngừa hiện tượng tạo mép.
• Vật liệu cứng yêu cầu góc hở nhỏ hơn (5°–7°) để duy trì độ bền của cạnh.
• Khoảng hở quá lớn sẽ làm dụng cụ yếu đi; quá ít sẽ gây cọ xát và nóng.

Góc nêm

Góc nêm (còn gọi là góc dao hoặc góc bao gồm) là góc của thân dao, được hình thành giữa mặt trước và mặt khe hở. Nó không được đặt độc lập - nó là kết quả của góc nghiêng và góc hở:

Góc nêm = 90° − góc nghiêng − góc hở

Góc nêm lớn hơn có nghĩa là cạnh chắc chắn hơn, chống va đập hơn. Góc nêm nhỏ hơn tạo ra cạnh sắc nét hơn, mỏng manh hơn. Mối quan hệ này cho thấy rõ lý do tại sao bạn không thể đơn giản tối đa hóa mọi góc độ - mọi mức tăng độ sắc nét đều phải trả giá bằng sức mạnh.

Góc cắt bên và cuối

Trong dụng cụ tiện một điểm, hai góc bổ sung định hình cách dụng cụ đi vào và thoát ra khỏi vết cắt:

• Góc cắt bên (SCEA) : Góc giữa lưỡi cắt và hướng tiến dao. Việc tăng nó (ví dụ: từ 0° lên 15°) làm giảm tiếng ồn nhưng làm tăng lực hướng tâm. SCEA 15° là điển hình cho thép thô.
• Góc cắt cuối (ECEA) : Kiểm soát độ nhẹ ở mũi dụng cụ. Thông thường là 5°–15°. Rủi ro cọ xát quá nhỏ; quá lớn làm suy yếu góc.

Bán kính mũi

Mặc dù không phải là một góc theo nghĩa chặt chẽ, nhưng bán kính mũi hoạt động song song với các góc cắt. Bán kính mũi lớn hơn (ví dụ: 0,8 mm so với 0,4 mm) phân bổ lực cắt trên một khu vực rộng hơn, cải thiện độ hoàn thiện bề mặt và độ bền của lưỡi. Tuy nhiên, nó cũng làm tăng lực cắt hướng tâm, có thể gây biến dạng trên các phôi mỏng.

Góc công cụ được đề xuất theo vật liệu

Hình dạng dụng cụ chính xác thay đổi đáng kể tùy theo vật liệu phôi. Bảng dưới đây tóm tắt các điểm bắt đầu phổ biến cho dụng cụ tiện một điểm:

Góc dụng cụ trong khoan và phay

Góc khoan điểm

Đối với máy khoan xoắn, góc quan trọng là góc điểm (góc bao gồm ở đầu):

• 118° : Góc điểm tiêu chuẩn để khoan đa năng trên thép và hầu hết các kim loại. Đó là mặc định cho bộ máy khoan HSS.
• 135° : Hình học điểm phân chia, tốt hơn cho các vật liệu cứng và tự định tâm mà không cần lỗ dẫn hướng. Giảm bước đi tới 50% so với 118° trên thép không gỉ.
• 90°–100° : Các vật liệu phẳng, mềm như gỗ, nhựa, nhôm mềm. Ngăn chặn sự bùng nổ đột phá.
• 60° : Hình học chuyên dụng dành cho kim loại tấm để giảm thiểu hiện tượng ba via.

Góc giảm môi trên mũi khoan (thường là 8°–15°) có chức năng tương tự như góc hở khi quay - nó ngăn cản lực kéo gót và cọ xát phía sau môi cắt.

Hình học dao phay

Trong phay, các góc liên quan được biểu thị dưới dạng góc nghiêng hướng trục, góc nghiêng hướng tâm và góc xoắn:

• Góc xoắn : Đường xoắn ốc cao hơn (45°–50°) tạo ra vết cắt mượt mà hơn, thoát phoi tốt hơn và giảm lực cắt. Nó được ưa thích cho nhôm và vật liệu mềm. Đường xoắn ốc thấp hơn (30°–35°) cứng hơn, tốt hơn cho các vật liệu cứng hoặc xẻ rãnh khi độ lệch của dụng cụ là mối lo ngại.
• Cào xuyên tâm : Cào hướng tâm dương (5°–15°) cắt vật liệu sạch hơn; cào âm tăng cường cạnh cho phôi cứng hơn.
• Cào dọc trục : Ảnh hưởng đến hướng dòng chip. Cào dọc trục dương kéo phoi lên và ra khỏi vết cắt, điều này rất quan trọng trong phay túi sâu để tránh cắt lại.

Cách chẩn đoán sự cố bằng công cụ Logic góc

Nhiều vấn đề gia công phổ biến bắt nguồn từ góc dao không chính xác. Các dấu hiệu sau đây trực tiếp chỉ ra các vấn đề về hình học:

• Cạnh tích hợp (BUE) — hàn vật liệu tới lưỡi cắt: Góc nghiêng quá nhỏ hoặc âm đối với vật liệu. Tăng độ cào hoặc đánh bóng mặt cào.
• Nhiệt độ quá cao và mòn sườn nhanh : Góc hở quá nhỏ - sườn dụng cụ bị cọ xát. Tăng khoảng trống thêm 2°–3°.
• Sứt mẻ cạnh hoặc gãy vi mô : Góc cào quá dương, đặc biệt trên các vật liệu giòn hoặc cứng. Giảm độ cào hoặc sử dụng cấp độ chèn mạnh hơn.
• Bề mặt hoàn thiện kém, bị rách : Góc cào không đủ cho độ dẻo của vật liệu hoặc dụng cụ bị cọ xát do không đủ khe hở. Đồng thời kiểm tra xem bán kính mũi có phù hợp với tốc độ tiến dao hay không (Ra ≈ f2 / 8r, trong đó f = tốc độ tiến dao trên mỗi vòng quay, r = bán kính mũi).
• Tiếng ồn ào và rung động : SCEA quá thấp (tăng lực hướng tâm), bán kính mũi quá lớn hoặc khoảng trống không đủ. Hãy thử tăng SCEA lên 15° và giảm bán kính mũi một bước.
• Đi bộ khoan / vị trí lỗ kém : Góc môi không đối xứng trên mũi khoan. Nghiền lại cho đến khi chiều dài môi bằng nhau (trong vòng 0,05 mm) và các góc vát bằng nhau trên cả hai môi.

Hướng dẫn thực hành về các góc của dụng cụ mài

Khi mài các dụng cụ HSS trên máy mài bàn, trình tự và cách tiếp cận cũng quan trọng như các góc:

1. Nghiền mặt giải phóng mặt bằng trước để thiết lập hình học sườn. Hướng tới góc 6°–8° cho công việc thép thông thường.
2. Nghiền mặt giải phóng mặt bằng cuối (ECEA ~10°), thuôn nhọn ra xa mép cắt.
3. Nghiền mặt cào hàng đầu cuối cùng. Đối với thép nhẹ, góc nghiêng dương 5°–8° là điểm khởi đầu thực tế.
4. Mài giũa lưỡi cắt bằng đá mài mịn hoặc lớp phủ kim cương để loại bỏ các gờ mài - điều này có thể cải thiện tuổi thọ của lưỡi cắt lên 30–50% so với việc để lại cạnh mài thô.
5. Kiểm tra góc bằng thước đo góc hoặc thước đo góc. Sai số 1°–2° khi cào có thể ảnh hưởng đáng kể đến lực cắt trên vật liệu cứng hơn.

Đối với hạt dao cacbua, các góc được tích hợp vào hình dạng hạt dao (được chỉ định bằng mã ISO/ANSI). Việc chọn cấp độ chèn và mã hình học phù hợp tương đương với quá trình mài cho HSS — logic là như nhau, nhưng việc thực thi là lựa chọn danh mục chứ không phải là thao tác mài.

Bài học chính

• Góc cào là thông số có ảnh hưởng nhất - dương đối với mềm/dẻo, âm đối với cứng/giòn.
• Góc giải phóng mặt bằng phải luôn luôn có mặt (tối thiểu 5°) để tránh cọ xát vào sườn; phù hợp với độ cứng vật liệu.
• Ba góc độ (cào, khoảng trống, nêm) phụ thuộc lẫn nhau - tối ưu hóa cái này sẽ thay đổi cái kia.
• Góc điểm khoan phải là 118° đối với công việc thông thường, 135° đối với kim loại cứng và tự định tâm.
• Hầu hết các lỗi gia công - BUE, sứt mẻ, mài mòn, độ hoàn thiện kém - có thể được phát hiện và sửa chữa bằng cách điều chỉnh góc dao.
• Mài giũa các công cụ HSS đã mài sau khi mài giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của công cụ có thể sử dụng được mà không tốn nhiều công sức.