Cá loại đầu kẹp dao trong gia công cơ khí

Đầu kẹp dao là gì?

Trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác, bên cạnh việc lựa chọn các loại dao cụ phù hợp thì hệ thống đầu kẹp là thành phần tiếp theo cần chú ý để các sản phẩm được gia công phay chi tiết đạt chất lượng với sai số thấp nhất. Hiện nay đầu kẹp dao được phân loại thành nhiều loại với nhiều chức năng và cấu tạo khác nhau.

Đầu kẹp dao hay còn được gọi với nhiều tên gọi khác như là: đầu kẹp đuôi dao, đầu kẹp, đầu cặp,… Đây là bộ phận không thể thiếu trong các quá trình gia công phay, khoan, doa,…

Chúng đóng vai trò là bộ phận ghép nối dụng cụ cắt với trục chính của các loại máy CNC. Không những giúp kết nối, mà chúng còn có nhiệm vụ đảm bảo quá trình gia công được diễn ra ổn định, với độ chính xác cao. Thông qua việc giữ chặt và định vị chính xác vị trí các công cụ cắt.

Bên cạnh đó, tùy thuộc vào loại đầu kẹp mà có chức năng khác nhau. Một số loại đầu kẹp cho khả năng gia công chính xác, độ bám chắc. Trong khi một số loại cho khả năng bảo vệ dụng cụ cắt không bị gãy.

Cấu tạo của đầu kẹp dao

Phần đầu

Đầu kẹp dao có phần đầu là bộ phận kẹp dao. Bộ phận này có tác dụng kẹp trực tiếp hoặc gián tiếp tùy theo chức năng mặc định của từng loại đầu kẹp.

Trong khi đầu kẹp dao trực tiếp sẽ cho khả năng gắn dụng cụ cắt trực tiếp lên trục chính mà không cần phải dùng bất kỳ bộ phận trung gian nào. Thì đầu kẹp gián tiếp lại cần phải dùng các dụng cụ trung gian để giúp dao cụ được gắn vào trục chính. Đây có thể là dao phay CNC, dao tiện CNC hay các loại dao cắt khác.

Các bộ phận trung gian thường được dùng cho đầu kẹp dao gián tiếp như:

• Collet ER
• Collet C
• Super Collet (SC)
• Thủy lực (Hydraulic)
• Nung nhiệt (Shrink Fit)

Phần đuôi

Đầu kẹp dao có phần đuôi là bộ phận được dùng để lắp trực tiếp vào trục chính của các loại máy CNC. Hiện nay, phần đuôi của đầu kẹp dao được dùng phổ biến hiện nay như:

• Kẹp BT
• Kẹp HSK
• BBT
• CAT

Cách chọn đầu kẹp dao cho máy phay

Để chọn đầu kẹp dao phù hợp với điều kiện gia công cần căn cứ theo các yêu cầu sau để đảm bảo gia công tiết kiệm thời gian, chi phí và mang lại độ chính xác cao cho chi tiết.

1. Sự khác nhau về giá cả nên chúng ta cần biết sẽ tốn bao nhiêu tiền để có đủ bộ đầu kẹp.
2. Độ cân bằng: đầu kẹp sẽ rung động như thế nào khi gia công ở tốc độ cao.
3. Độ kẹp chặt dao chắc như thế nào?
4. Nhu cầu gia công thô hay tinh?
5. Xem xét đánh giá không gian gia công. Một số đầu kẹp cho không gian gia công tốt hơn một số đầu kẹp khác. Khi gia công vào chi tiết mà không bị va vào đồ gá.
6. Độ đảo, tức là dao sẽ bị đảo nhiều hay ít khi lắp dao vào đầu kẹp.

Các loại đầu kẹp

Đầu kẹp mũi khoan có chìa vặn

Được sáng chế bởi A.L Jacobs năm 1902). Bạn có thể nhìn thấy đầu kẹp này được sử dụng ở tất cả các máy khoan cơ. Độ đảo từ 0.003 đến 0.004 inch (0.075 đến 0.1 mm).

Đầu kẹp mũi khoan không chìa vặn

Có 2 loại đầu kẹp mũi khoan không chìa vặn

• Loại siết bằng tay bằng khóa móc C và loại siết bằng tay bằng cờ lê. (được sáng chế bởi Albrecht năm 1908) và loại đầu kẹp khoan này phổ biến đến hôm nay. Có độ đảo từ 0.0015 inch (0.04 mm).

• Trong 2 kiểu bầu kẹp khoan cơ bản thì kiểu bầu kẹp khoan không có chìa vặn là loại sẽ giúp bạn gia công lỗ khoan với dung sai khắc khe.
• Với 2 kiểu bầu kẹp khoan cơ bản này chúng ta sẽ có thể kẹp được tất cả các loại mũi khoan xoắn bằng thép có bên dưới. Và chúng ta chỉ mất giây lát để thay đổi mũi khoan.
• Đường kính mũi khoan có thể kẹp được từ khoảng 1/32 inch đến 1/2 inch (khoảng 1 mm đến 13 mm) và còn nhiều cỡ kích thước khác nữa.
• Không nên sử dụng để kẹp dao khoan carbide vì dao quá cứng nên có xu hướng làm dao quay trong bầu kẹp.
• Bảo dưỡng đơn giản.
• Hai kiểu bầu kẹp này được thiết kế dùng để kẹp dao khoan. Không nên sử dụng để kẹp dao phay ngón. Phần đầu của bầu kẹp khoan được gắn với thân đầu kẹp bằng góc cone. Nên khi gia công phay sẽ làm cho đầu bầu kẹp bị rời ra.

Bầu kẹp mũi phay Weldon

Bầu kẹp có rãnh phẳng, gắn ốc: Được sáng chế bởi Carl A.Bergstrom năm 1918. Ông cũng là người đã sáng chế ra dao phay ngón rãnh xoắn 30 độ.

• Với kiểu cán dao này tính linh hoạt không tốt. Mỗi kích cỡ dao sẽ cần một cán dao riêng biệt.
• Và loại có gắn ốc một bên như vậy rất hiệu quả khi kẹp chặt, nên chúng ta có được một cán dao có lực kẹp thật đáng kinh ngạc.
• Tuy nhiên chúng ta đã mài mòn một lượng lớn trên thân dao và lỗ khoan một bên của cán dao. Cơ cấu này không được cân bằng tốt. Bởi vậy nếu không có những dụng cụ đặc biệt để cân bằng thì chúng ta không thể gia công với tốc độ lớn hơn 10.000 vòng/phút. Vì vậy độ cân bằng không phải là điểm mạnh.
• Độ đảo của cán Weldon là rất lớn.
• Các công ty dao cụ cho biết rằng nếu cán dao có độ đảo lớn thì tuổi thọ dao cụ sẽ có thể giảm đi 50%.

* Một quy tắc trong nghành công nghiệp là với 1/10000 inch độ đảo (tức là 2 đến 3 micron) sẽ làm giảm 10% tuổi thọ của dao cụ.

• Bảo dưỡng đơn giản.
• Giá thành đối với cán dao Weldon thì rất tuyệt, nó rẻ hơn 5 lần so với các loại khác. Bởi vì giá cán dao này không đắc nên bạn cần phải nghĩ đến tuổi thọ dao. Nếu bạn tiêu hao quá nhiều dao thì cán dao đã làm bạn tiêu tốn quá nhiều dao hơn những gì bạn nghĩ.
• Nếu bạn đang cần để kẹp mũiTaro thì bầu kẹp này không tốt, bạn không nên dùng.
• Bầu kẹp này dùng cho dao phay ngón, không dùng cho mũi khoan. Trừ khi có những mũi khoan làm riêng cho bầu kẹp này.

Đầu kẹp dao gia nhiệt

• Không có những nhược điểm của cán dao Weldon (cán dao có ốc bên cạnh).
• Cán dao này tròn hoàn hảo, trơn tru ở tất cả các hướng bởi vì nó không có chỗ để bắt ốc.
• Dụng cụ cắt bản thân nó không cần có rãnh phẳng. Nên có thể làm tròn tuyệt đối. Thật dễ dàng cân bằng. Do đó cán dao này sẽ có thể chạy ở tốc độ cao nhất của máy, ổn định và không rung lắc. Với cán dao gia nhiệt độ đảo sẽ là tuyệt vời.
• Bảo dưỡng cũng rất bình thường như các loại cán dao khác. Nó không có những chi tiết chuyển động, thỉnh thoảng chúng ta cần sử dụng bàn chảy để làm sạch các bụi bẩn tích lũy bên trong lỗ.
• Khoảng không cho gia công ở cán gia nhiệt là rất tốt, đặc biệt là trong gia công 5 trục. Phần đầu rất nhỏ giúp chúng ta có thể tiến gần đến chi tiết gia công mà không sợ bị va chạm vào đồ gá.
• Ở nhiệt độ bình thường thì dao không thể nào vừa với cán dao. Cán dao nhỏ hơn dao. Để lắp dao vào cán chúng ta lắp cán dao vào máy gia nhiệt: Nó sẽ được nung nóng ngay lập tức bằng một vòng cảm ứng, điều này diễn ra rất nhanh. Chúng ta cầm lấy dao và để vào trong cán dao. (Chú ý phải đeo găng tay để không bị bỏng). Thời gian làm nguội toàn bộ khoảng 10 phút hoặc hơn.
• Một nhược điểm của cán dao gia nhiệt là thời gian làm nguội, bạn sẽ mất nhiều thời gian.
• Tuy nhiên cũng có máy gia nhiệt đặc biệt thì sau khi gia nhiệt cán dao khi đã lắp dao vào và toàn bộ sẽ nguội ngay lập tức trong vài giây. (Máy có ngăn chứa dung dịch làm nguội).
• Một hạn chế nửa của cán dao gia nhiệt là mỗi kích thước dao ta phải dùng một cán riêng. Nếu chúng ta có 10 kích cỡ thân dao khác nhau thì chúng ta phải cần 10 cán gia nhiệt. So sánh với cán dao ER nó có thể đi cùng với bất cứ kích cỡ nào, chúng ta chỉ cần 10 kích cỡ collet.
• Dung sai thân dao thích hợp cho cán dao gia nhiệt: h7 là tốt, còn tốt nhất là nên h6.

• Sự tương thích của cán dao gia nhiệt không phải là thế mạnh. Không có cán gia nhiệt loại phù hợp cho tất cả các kích cỡ. Nó là loại cán một kích cỡ cho một dao.
• Bây giờ tới chuyện chi phí, trên thực tế giá cán dao này khá hợp lý không quá đắt.
• Khi mua máy gia nhiệt các bạn chắc chắn phải hiểu về máy gia nhiệt trước khi mua. Vì một số máy không phù hợp với dao thép gió tốc độ cao.

Đầu kẹp dao ER

• Với kiểu cán dao này tính linh hoạt tốt. Mỗi kích thước dao chúng ta chỉ cần thay đổi 1 collet phù hợp với đường kính dao.
• Bầu kẹp ER được dùng phổ biến trong hầu hết các xưởng gia công. Nó là loại cán dao hữu dụng, là cán dao có độ đảo tốt, có lực kẹp tốt, tính linh hoạt tốt.
• Độ cân bằng rất tốt.
• Lời khuyên cho bạn đối với cán dao ER là chọn đúng kích cỡ collet cho nó.
• Sử dụng collet nhỏ nhất có thể được cho thân dao. Nếu sử dụng thân dao có đường kính 12 mm thì sử dụng collet 11-12 mm chứ không nên sử dụng collet 12-13 mm.
• Hãy chắc chắn collet đã được siết đủ lực, đều này có ảnh hưởng đến mọi thứ kể cả độ đảo.
• Quan trọng nhất là chắc chắn rằng mọi thứ đều sạch và khô khi bạn lắp loại cán dao này.
• Nói về lực kẹp khi sử dụng collet ER. Sử dụng nắp chống trượt hay nắp bạc đạn để có thể tăng 50% lực giữ so với loại nắp thường.
• Collet ER thực sự có hiệu quả về chi phí.
• Yêu cầu bảo dưỡng phải được huấn luyện  nhiều hơn so với các loại cán dao kiểu 1,2,3,4.

• Đầu kẹp dao phay kiểu Collet trụ
• Với kiểu cán dao này tính linh hoạt tốt. Mỗi kích cỡ dao thì chúng ta cần 1 collet trụ phù hợp với đường kính dao.
• Nếu bạn tháo một bầu kẹp dao phay ra, bạn có thể thấy từng hàng ổ bi đũa. Được lắp lỏng trên một vòng để chúng đúng vị trí. Và được bôi trơn bằng mỡ. Các ổ bi đũa nằm ở giữa nắp cone và thân cone của cán dao.
• Bạn sẽ tự hỏi không biết cái gì giữ nắp lại, không cho nó xoay.
• Bản thân các ổ bi đũa này không có gì đặc biệt. Nó thậm chí không được cone. Nhưng cái vòng mà các vòng bi lắp lỏng trên thì rất độc đáo. Nó giữ các vòng bi ở một góc và thay đổi góc nghiêng. Những bi lắp theo kiểu này sẽ có chức năng như ren trong cái nắp.
• Nếu ta vặn theo kim đồng hồ nó bắt đầu leo theo góc cone bám chặt vào nắp và thân, nén chặt thân cán dao vào dao.
• Hoạt động cơ học này tạo cho chúng ta một lực kẹp không thể tin được. Có thể tạo ra lực kẹp lớn gấp 5 lần so với bầu kẹp collet ER.
• Độ đảo tốt hơn ER.
• Thích hợp phay nặng, cần momen hơn cho lưỡi cắt lớn hơn.
• Chiều dài cán dao dài nên cán dao hạn chế đối với dao phay ngón, vì sẽ gây ra hiện tượng sần bề mặt.
• Cũng giống như các cán dao khác khi lắp dao vào cán thì mọi thứ phải sạch và khô.
• Không vặn chặt loại cán dao này khi không có dao bên trong. Nó có thể làm hỏng cán dao và đều này cũng áp dụng cho các cán dao kiểu 1,2,3,4,5.
• Bầu kẹp phay kiểu collet trụ thuộc dòng sản phẩm cao cấp nên về chi phí bầu kẹp sẽ đắt hơn.
• Yêu cầu bảo dưỡng phải được huấn luyện nhiều hơn các cán dao khác vì có nhiều chi tiết lắp với nhau.

Đầu kẹp dao thủy lực

• Cán dao này hoạt động theo một cách khác hẳn. Nó sử dụng dầu thủy lực, loại dầu mà bạn có thể thấy trong hệ thống phanh xe hơi.
• Chúng có độ đảo tuyệt vời nhỏ hơn 1/1000 inch (nhỏ hơn 3 micron)
• Có lực kẹp tốt.
• Một nhà bán hàng muốn giới thiệu bạn 1 con dao, chẳng hạn như 1 con dao khoan. Họ không muốn bạn chạy với cán dao có độ đảo lớn. Do đó họ sẽ cho bạn mượn 1 cán dao thủy lực để chạy thử con dao.
• Kết quả là dao của họ gia công đạt tuổi thọ tuyệt vời. Có phải dao của họ quá tốt đúng không?. Dao của họ tốt nhưng phải có sự kết hợp. Muốn tốt phải thử cả một bộ cán và dao, không phải chỉ thử con dao.
• Cán dao thủy lực có tính năng khử rung rất tốt. Bằng cách siết ốc vào lỗ dầu, dầu thủy lực được đẩy vào hệ thống đến các khoang xung quanh dao. Áp suất sẽ ép lên xung quanh dao giữ nó đúng vị trí.
• Giống như bầu kẹp dao phay, có nhiều ống lót có thể sử dụng cho phép chúng ta lắp được nhiều kích cỡ dao.
• Cán dao này là cán dao cao cấp nên giá của nó cũng nói lên đều đó.

Cách sử dụng đầu kẹp dao hiệu quả

• Chọn đầu kẹp dao phù hợp với từng loại công việc gia công. Đặc biệt là phay tầm xa cần chọn những đầu kẹp có kích thước chiều dài thích hợp.

• Không nên sử dụng các đầu kẹp bị mài mòn hoặc không còn nguyên vẹn. Vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả gia công.

• Không nên sử dụng đầu kẹp có chất liệu quá cứng vì chúng có thể tạo phản lực lên các bộ phận thực hiện gia công.

• Sử dụng hiệu số dương để thiết lập đầu kẹp dao. Cụ thể việc điều chỉnh các máy CNC với một giá trị đặt trước duy nhất để chúng có thể nhận được độ dài cảm biến dương thì ưu việt hơn so với việc sử dụng tất cả các loại hiệu số âm dành riêng cho máy.

Bảo quản đầu kẹp dao đúng cách

Để đảm bảo các dụng cụ đầu kẹp dao hoạt động tốt, phải duy trì các bộ phận công cụ sạch sẽ. Điều quan trọng cần nhớ là tất cả các thành phần này được sản xuất để hoạt động trong phạm vi dung sai là 0.0001 mm.

Bất kỳ chất bẩn, bụi, dầu, phơi hoặc các chất bẩn khác còn sót lại trên trục xoay, côn, ống kẹp hoặc đai ốc. Chúng có thể gây ra tạo nhiệt, lệch thiết bị dẫn đến mài mòn dụng cụ cắt và miệng trục chính.

Để đảm bảo dụng cụ được sử dụng trong thời gian dài, cần thực hiện bảo trì máy CNC thường xuyên để bảo vệ các dụng cụ cắt và ống kẹp.

Đầu kẹp dao với nhiều loại khác nhau với các đặc điểm và công dụng riêng biệt. Việc hiểu rõ các loại đầu kẹp và chức năng của chúng giúp doanh nghiệp có thể chọn được loại phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.