Tất tần tật mọi điều cần biết về Phay mặt

Phay là một trong những quá trình gia công cơ khí nổi bật giúp tạo ra các bề mặt phẳng có chất lượng và độ chính xác tuyệt vời. Có một phương pháp sẽ luôn được đề cập đến mỗi khi nhắc đến phay, đó là phương pháp liên quan đến phay mặt.

Phay mặt là một trong nhiều kỹ thuật phay đã làm thay đổi thế giới gia công. Giống như các kỹ thuật còn lại, thao tác phay này có cách tiếp cận và khả năng riêng. Dụng cụ, tốc độ cắt, khả năng tương thích vật liệu và các yếu tố khác của nó đều có thể nhận biết được.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày về cách nó hoạt động và phác thảo các loại quy trình khác nhau. Bạn sẽ tìm hiểu so sánh phay mặt với phay ngoại biên, cùng với nhiều khía cạnh khác.

Phay mặt là gì?

Phay mặt đề cập đến phương pháp gia công sử dụng dao phay mặt phẳng để loại bỏ vật chất khỏi chi tiết gia công. Dao cắt và bề mặt chi tiết gia công được đặt vuông góc với nhau. Thợ máy có thể thực hiện phay mặt trên các trung tâm gia công CNC khác nhau. Tuy nhiên, thao tác này thường được thực hiện trên bộ định tuyến CNC.

Một số người có thể nhầm lẫn phay mặt trên các máy này với phay mặt trên máy tiện CNC. Đáng chú ý là phôi đang quay trên máy tiện. Tuy nhiên, phôi đứng yên trong quá trình phay mặt “thật”. Điều đáng chú ý là máy tiện sử dụng dụng cụ cắt một điểm để gia công vật liệu.

Việc loại bỏ vật liệu trong phay mặt là do hoạt động mài của dao phay. Máy cắt có các cạnh cắt ngoại vi. Các cạnh này thực hiện việc cắt khi phay mặt.

Có nhiều kiểu phay mặt khác nhau, bất kể loại nào, quy trình phay thích hợp sẽ tạo ra bề mặt nhẵn và phẳng trên bộ phận.

Phay mặt hoạt động như thế nào?

Giống như các quy trình gia công khác, phay mặt bao gồm một loạt các bước. Điều này bao gồm lựa chọn công cụ, chuẩn bị phôi, chuẩn bị máy, v.v.

Đối với phay mặt, quy trình bắt đầu bằng việc chọn công cụ phay mặt và thiết lập nó. Lưu ý rằng có nhiều loại công cụ phay mặt khác nhau. Thông thường, máy phay mặt lớn hơn một chút so với bề mặt được gia công để có thể hoàn thành quá trình phay trong một lần.

Sau khi chọn máy phay mặt, người vận hành cố định phôi trên đồ gá hoặc bàn máy phay. Tiếp theo là việc định vị trục chính của máy theo hướng vuông góc với bề mặt chi tiết gia công.

Bước tiếp theo trong quá trình phay mặt là thao tác cắt. Trong nguyên công gia công này, các răng ngoại vi thực hiện việc cắt thực sự. Như bạn cũng đã biết, các dao phay bánh răng cũng có răng ở đầu. Những chiếc răng này thường dành cho bước hoàn thiện. Dao phay mặt có đầu chạm vào bề mặt chi tiết trong quá trình gia công.

Trong quá trình phay và giống như các quá trình gia công khác luôn có quá trình làm mát dụng cụ và bề mặt. Ngoài ra còn có việc loại bỏ các chip.

Tóm lại, đó là cách hoạt động của quá trình phay mặt .

Các loại dao phay mặt

Shell mill

Shell mill là dụng cụ phay mặt dễ nhận biết nhất vì chúng là loại phổ biến nhất. Dụng cụ phay này được đặc trưng bởi sự hiện diện của các insert và răng cắt ở mép ngoài. Có lý do tại sao hầu hết người dùng muốn đạt được bề mặt nhẵn với chất lượng cao nhất lại thích shell mill. Dụng cụ phay mặt được thiết kế để cung cấp khả năng kiểm soát chính xác lực cắt và loại bỏ vật liệu, ngay cả ở tốc độ cao. Yêu cầu duy nhất là thay đổi insert cho các vật liệu phôi khác nhau.

Trong phay mặt, có một việc hoặc một bước mà bạn không thể bỏ qua – chọn loại dao phay mặt. Chúng ta hãy xem các loại công cụ phay mặt khác nhau trước khi chúng ta thảo luận về cách chọn loại phù hợp trong phần tiếp theo. Có ba loại dao phay mặt chính là shell mill, end mill và fly cutter.

End mill

Ngoài ra còn có end mill có răng ở đầu. Nó sử dụng các răng này để gia công dọc theo trục chính và tạo ra bề mặt phẳng trên chi tiết gia công. Ngay cả trước khi chúng ta xem xét sâu hơn về cấu tạo của dao phay ngón, điều quan trọng cần lưu ý là mũi khoan thì khác. Cấu hình của cả hai đều khác nhau và tính linh hoạt của dao phay ngón cao hơn.

End mill bao gồm một số bộ phận đặc biệt. Chúng bao gồm răng cửa cuối, răng cuối và răng bên.

Fly cutter

Fly cutter thuộc danh mục dụng cụ cắt quay. Loại này được trang bị các bit đơn điểm được gắn vào một mảnh hình trụ. Sự kết hợp này được giữ bởi một giá đỡ góc, nó quay về phía fly cutter nhiều loại vật liệu bao gồm thép và nhôm. Có nhiều loại fly cutter khác nhau, bao gồm fly cutter một điểm và dụng cụ uốn cong quay.

Làm thế nào để chọn dụng cụ phay mặt phù hợp cho dự án của bạn?

Trước khi bắt tay vào dự án phay mặt, điều quan trọng là phải kiểm tra một số điểm có thể ảnh hưởng đến chất lượng kết quả của bạn. Một số yếu tố sẽ giúp bạn lựa chọn công cụ phay mặt. Chúng bao gồm loại vật liệu phôi và loại máy phay. Điều đó có nghĩa là, hãy làm theo các mẹo sau để có công cụ phay mặt tốt nhất:

• Chọn công cụ phay mặt của bạn dựa trên vật liệu phôi. Vì các loại thép cứng hơn các vật liệu khác nên chúng phải được phay bằng các mũi khoan cacbua. Nhôm ít đòi hỏi khắt khe hơn, vì vậy bạn có thể dễ dàng xử lý nó bằng các công cụ phay tốc độ cao.
• Phay mặt các bề mặt cứng hơn bằng cách sử dụng shell mill nhờ thiết kế lưỡi cắt phù hợp của nó
• End mill có nhiều răng cắt nên phù hợp nhất với các thiết kế bắt mắt
• Phay các vật liệu mỏng hoặc mềm hơn bằng cách sử dụng fly cutter để tối ưu hóa thiết kế phù hợp với tốc độ thấp của chúng
• Hãy xem xét góc vào – 45 – 90º là phạm vi chấp nhận được nhất, nhưng vẫn có những trường hợp ngoại lệ
• Để có lưỡi cắt bền, hãy sử dụng gia công CNC thay vì phay mặt thủ công
• Căn chỉnh tốc độ máy với tốc độ trục chính để đảm bảo tính toàn vẹn của dụng cụ
• Ngăn chặn các trường hợp thoát ra và vào lại bằng cách không đối mặt với các lỗ và khe phay

Các loại hoạt động của phay mặt

General face milling (Phay mặt tổng quát)

Bất kỳ quá trình phay mặt nào không có bất kỳ phần tử đặc biệt nào đều được gọi là phay mặt tổng quát. Mặc dù không có sự cân nhắc đặc biệt nào nhưng góc vào vẫn là một yếu tố lớn. Góc vào 45º là phổ biến nhất.

Phay mặt tổng quát được tối ưu hóa khi:

• Chọn công cụ phay mặt của bạn dựa trên vật liệu phôi. Vì các loại thép cứng hơn các vật liệu khác nên chúng phải được phay bằng các mũi khoan cacbua. Nhôm ít đòi hỏi khắt khe hơn, vì vậy bạn có thể dễ dàng xử lý nó bằng các công cụ phay tốc độ cao.
• Phay mặt các bề mặt cứng hơn bằng cách sử dụng shell mill nhờ thiết kế lưỡi cắt phù hợp của nó
• End mill có nhiều răng cắt nên phù hợp nhất với các thiết kế bắt mắt
• Phay các vật liệu mỏng hoặc mềm hơn bằng cách sử dụng fly cutter để tối ưu hóa thiết kế phù hợp với tốc độ thấp của chúng
• Hãy xem xét góc vào – 45 – 90º là phạm vi chấp nhận được nhất, nhưng vẫn có những trường hợp ngoại lệ
• Để có lưỡi cắt bền, hãy sử dụng gia công CNC thay vì phay mặt thủ công
• Căn chỉnh tốc độ máy với tốc độ trục chính để đảm bảo tính toàn vẹn của dụng cụ
• Ngăn chặn các trường hợp thoát ra và vào lại bằng cách không đối mặt với các lỗ và khe phay

Heavy duty face milling (Phay mặt hạng nặng)

Như tên cho thấy, phay mặt chịu tải nặng liên quan đến phay mặt của các chi tiết gia công lớn. Máy phay mạnh hơn được sử dụng trong trường hợp này. Máy móc phải lớn vì chúng đang giữ và gia công các vật liệu lớn hơn đáng kể so với bình thường.

Đối với góc vào, góc lý tưởng nhất là 60º. Đây là nơi mà tỷ lệ loại bỏ vật liệu là cao nhất. Tối ưu hóa phay mặt hạng nặng bằng các chiến lược sau:

• Ưu tiên dọn dẹp không gian làm việc
• Tránh bị bỏng bằng cách sử dụng găng tay trong quá trình thay hạt dao.

High feed milling (Phay bước tiến cao)

Khi tốc độ tiến dao và tốc độ cắt cao, chúng tôi gọi đó là phay bước tiến cao. Tốc độ cắt có thể vượt quá 1000m/phút nhưng góc vào thấp. Sử dụng 10º làm góc vào để có kết quả tốt nhất với kiểu phay mặt này.

Hoàn thiện bằng Wiper insert

Wiper insert được sử dụng khi phay mặt để đạt được độ hoàn thiện bề mặt mang tính thẩm mỹ. Có nhiều loại wiper insert khác nhau. 

Face milling (Phay mặt) và peripheral milling (Phay ngoại biên): Sự khác biệt của chúng là gì?

Khi xem xét sự khác biệt giữa phay mặt và phay ngoại biên, trước tiên chúng ta phải đánh giá cao rằng hai quá trình này có liên quan chặt chẽ với nhau. Để củng cố lập luận này, chúng ta hãy xem phay ngoại vi hoạt động như thế nào.

Tổng quan về phay ngoại biên

Tên gọi khác của phay ngoại biên là phay mặt phẳng. Đây là một trong những kỹ thuật phay phổ biến nhất. Trong quá trình phay ngoại biên, trục quay của dao cắt song song với bề mặt vật liệu phôi.

Dao cắt có thể có răng ở đầu, nhưng chính các răng ở ngoại vi mới thực hiện phần lớn công việc cắt. Đó là do trục dao cắt song song với bề mặt vật liệu phôi.

So sánh giữa phay ngoại biên và phay mặt

Cả phay mặt và phay ngoại biên đều phổ biến trong ngành gia công. Tuy nhiên, có những khác biệt cơ bản giữa các hoạt động. Cụ thể hơn, có sự khác biệt lớn trong cách lắp đặt các dụng cụ cắt trong quy trình.

Trong phay ngoại biên, trục của dụng cụ cắt song song với bề mặt chi tiết gia công. Ngoại vi của dụng cụ ép vào vật liệu phôi.

Đối với phay mặt, thiết lập ngược lại với điều này. Trục dụng cụ cắt khi phay mặt vuông góc với bề mặt vật liệu phôi. Đầu dụng cụ cắt ép vào vật liệu phôi.

Do thiết lập độc đáo này, phay ngoại biên được áp dụng nhiều hơn khi người dùng muốn loại bỏ vật liệu theo khối lớn.

Ưu điểm và nhược điểm của phay mặt

Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật phay này:

Ưu điểm

• Tạo ra bề mặt mịn màng
• Lực cắt theo hướng trục và hướng tâm được cân bằng
• Vòng bi trục chính chịu ít lực hơn
• Hiện tượng rung lắc tối thiểu
• Quy trình gia công đa năng

Nhược điểm

• Không phù hợp với các góc
• Máy cắt có thể tạo ra chip khi nó thoát ra
• Độ sâu cắt tối đa bị giới hạn

Ứng dụng của phay mặt

Tính linh hoạt của phay mặt giúp cho hoạt động này có thể áp dụng được trong nhiều dự án. Dưới đây là một số ứng dụng của phay mặt:

Tạo bề mặt phẳng

Trong công nghiệp, bề mặt phẳng là cần thiết trong nhiều lĩnh vực. Những cái phổ biến là các bước và khe rãnh. Thậm chí, một số vật liệu đơn giản là quá thô hoặc không đồng đều để sử dụng. Phay mặt được sử dụng để tạo ra bề mặt phẳng đẹp. Người thợ máy yêu cầu phải thiết lập phôi và dụng cụ cắt một cách thành thạo để đạt được bề mặt phẳng.

Dao phay mặt là lý tưởng cho loại công việc này vì nó có diện tích bề mặt cắt rộng. Số lượng đường chuyền cần thiết để hoàn thành công việc ít hơn so với các quy trình phay thay thế. Với nhiều răng hoặc insert, dao phay mặt cũng tạo ra các bề mặt không có khuyết tật. Điều này có thể làm giảm nhu cầu thực hiện các quy trình tiếp theo.

Hoàn thiện bề mặt

Có hai lý do chính tại sao vật liệu cần phải có bề mặt nhẵn: Để có tính thẩm mỹ và nâng cao độ chính xác trong các ngành quan trọng như hàng không vũ trụ. Máy phay mặt rất hiệu quả trong việc tạo ra bề mặt hoàn thiện chất lượng cao. Máy phay mặt được thiết kế để loại bỏ vật liệu đồng đều để có bề mặt hoàn thiện nhất quán.

Một lần nữa, khả năng cắt này là do đường kính cắt lớn của dụng cụ này. Ngoài việc đảm bảo lực ổn định, việc phân bổ đều các hạt dao trên dụng cụ cắt còn đảm bảo giảm thiểu các khuyết tật trên bề mặt. Kết quả là tạo ra bề mặt hoàn thiện mịn có thể áp dụng trong các ngành công nghiệp quan trọng.

Chuẩn bị bề mặt cho các quá trình tiếp theo

Máy phay mặt có thể tạo ra bề mặt hoàn thiện mịn, nhưng điều này đôi khi không phải là kết thúc quá trình xử lý. Một số sản phẩm cần được xử lý thêm và nguyên công phay mặt sẽ rút ngắn quy trình. Cho dù bạn đang muốn khoan hay chạm vào bề mặt, việc thực hiện trên bề mặt được gia công tốt có thể làm cho kết quả trở nên dễ nhìn hơn.

Gia công diện tích bề mặt lớn

Phay mặt nổi tiếng vì loại bỏ vật liệu rất nhanh và bao phủ các diện tích bề mặt lớn. Khả năng này dựa trên đường cắt rộng của quy trình, điều này khiến nó khác biệt với nhiều quy trình khác. Khi bạn muốn gia công nhanh các bề mặt phẳng lớn, bạn có thể muốn xem xét quy trình gia công này.

Với sự tham gia của một số insert cắt cùng với phạm vi cắt lớn, quy trình phay mặt thường thành công trong các loại công việc này. Người ta có thể thắc mắc, còn lực cắt lớn được tạo ra do diện tích bề mặt lớn thì sao?

Vâng, dao phay mặt được thiết kế để tạo ra lực tối thiểu. Do đó, bạn sẽ nhận ra rằng dụng cụ cắt trong trường hợp này có tuổi thọ lâu hơn vì độ mòn và biến dạng của dụng cụ không phải là vấn đề nghiêm trọng như ở nhiều loại dao phay khác.

Mẹo để tối ưu hóa quy trình phay mặt

Nguyên công phay mặt có thể linh hoạt và rất hiệu quả nhưng cần thực hiện chính xác để có kết quả tốt nhất. Đó là lý do tại sao những lời khuyên sau đây đáng được cân nhắc để quá trình này thành công:

Lựa chọn công cụ thích hợp

Nếu bạn nhận thấy quy trình phay mặt thành công thì việc lựa chọn dụng cụ cắt phải đúng. Chất lượng của nguyên công phay mặt phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng, kích thước và vật liệu của dao phay mặt.

Vì vậy, khi bạn đang chọn công cụ, hãy tự hỏi mình một vài câu hỏi. Vật liệu dụng cụ có phù hợp để gia công loại phôi đó không? Công cụ này có thiết kế để mang lại chất lượng bề mặt mong muốn không?

Xem xét mối liên hệ giữa phay mặt và gia công tinh bề mặt mịn, hãy đảm bảo rằng dao có thể mang lại kết quả như vậy. Hãy chọn một dụng cụ cắt có ít cạnh cắt hơn nhưng sắc nét hơn. Góc trước cũng phải dương vì sự kết hợp này phù hợp với quá trình gia công tinh.

Định vị vị trí insert thích hợp

Insert phay mặt có thể có khả năng tạo ra độ hoàn thiện bề mặt tuyệt vời, nhưng bạn phải chọn và định vị chúng đúng cách. Đường kính của hạt dao liên quan đến kích thước và tính chất của phôi. Để nâng cao chất lượng hoàn thiện bề mặt, việc định vị hạt dao thích hợp có thể nâng cao độ cứng của dụng cụ, khả năng tản nhiệt và loại bỏ phoi.

Cân bằng tỷ lệ bước dao và tốc độ nạp

Tốc độ tiến dao và tốc độ nạp là hai thông số cắt quan trọng nhất trong quá trình phay mặt. Những thông số này cộng với các thông số khác có thể điều chỉnh được dựa trên yêu cầu cắt của một bộ phận cụ thể. Nhiệm vụ của bạn là tìm ra sự kết hợp lý tưởng của những yếu tố này cho phần của mình.

Đó là vì sự kết hợp tùy tiện của các tham số này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Ví dụ: nếu bạn lạm dụng tốc độ tiến dao và tốc độ quay, bạn cũng có thể quên mất chất lượng bề mặt hoàn thiện.

Ngoài việc độ chính xác bị ảnh hưởng, tốc độ nạp và tốc độ tiến dao quá mức cũng có thể khiến dụng cụ cắt phay mặt bị mòn nhanh hơn.

Sử dụng chất làm mát

Sự tích tụ nhiệt trên vật liệu dụng cụ và vật liệu phôi có thể gây bất lợi cho quy trình. Bạn muốn đảm bảo rằng hệ thống làm mát hoạt động tốt. Chất làm mát cũng phải có chất lượng tốt nhất. Mục đích là để đảm bảo an toàn cho quy trình phay và kéo dài tuổi thọ dụng cụ.

Loại bỏ phoi

Để loại bỏ phoi tốt hơn, bạn cần xem xét lại chất lượng của hệ thống làm mát. Dụng cụ cắt và vật liệu phôi có được làm mát tốt để hỗ trợ việc loại bỏ phoi không? Các khía cạnh khác có thể ảnh hưởng đến việc loại bỏ phoi là các khe loại bỏ phoi, các thông số phay mặt và vỏ máy phay.

Kích thước cắt

Với kích thước cắt được tối ưu hóa, quá trình phay mặt tổng thể cũng sẽ được tối ưu hóa hơn. Dưới đây là một số bước bạn có thể thực hiện:

• Cố định phôi đúng cách để giảm thiểu rung động
• Là một phần của việc đảm bảo chất lượng, hãy thường xuyên kiểm tra kích thước của sản phẩm
• Tránh dụng cụ nhô ra càng nhiều càng tốt
• Sử dụng các dụng cụ phay mặt có insert, đường kính dao cắt phù hợp, v.v.

Chất lượng của insert trên dụng cụ cắt

Có nhiều cách đầu tư vào insert chất lượng cao có thể tối ưu hóa nguyên công phay mặt của bạn. Hãy xem xét tác động của quyết định này đối với tuổi thọ của dụng cụ. Do khả năng chống mài mòn cao hơn nên thời gian ngừng hoạt động được giảm thiểu, từ đó tăng thêm lợi nhuận cho doanh nghiệp.

Chất lượng quỹ đạo công cụ

Có nhiều cách để nâng cao chất lượng đường chạy dao. Cách đơn giản nhất hoặc dễ hiểu nhất là sử dụng các tính năng sử dụng đường chạy dao có sẵn trong phần mềm CAM và CAD.

Hiệu chuẩn máy phay định kỳ

Sự thành công của nguyên công phay mặt có liên quan đến tình trạng của máy. Nó cũng phụ thuộc vào mức độ phù hợp của máy với hoạt động. Giữ máy phay được hiệu chỉnh tốt. Đảm bảo rằng máy nghiền mặt đang vận hành ở tốc độ, tốc độ tiến dao phù hợp, v.v.