Tính Toán Chế Độ Cắt Lập Trình CNC Trong SolidCAM

Trong thiết lập chương trình gia công CNC thì tính toán chế độ cắt sao cho phù hợp là câu hỏi được nhiều người quan tâm. Cách thức để thiết lập chế độ cắt theo vật liệu hay theo đường kính dao và công thức tính như thế nào?

Tốc độ cắt nên chọn trong phần mềm SolidCAM

Tốc độ cắt hay còn được gọi là tốc độ bề mặt có thể hiểu đơn giản đây là tốc độ mà dụng cụ cắt di chuyển trên bề mặt phôi.
SFM và RPM có mối liên hệ với nhau có thể hình dung dễ dàng khi liên tưởng đến máy tiện, nếu phôi càng nhỏ thì tốc độ bề mặt càng nhỏ, tương tự nếu dao càng nhỏ thì tốc độ bề mặt càng nhỏ.

Tốc độ cắt phụ thuộc chủ yếu vào loại vật liệu bạn đang cắt và loại công cụ cắt bạn đang sử dụng.

Độ cứng của vật liệu làm việc có liên quan rất nhiều đến tốc độ cắt được đề xuất:

• Vật liệu làm việc càng cứng, tốc độ cắt càng chậm.
• Vật liệu làm việc càng mềm, tốc độ cắt được đề xuất càng nhanh.

Độ cứng của vật liệu dụng cụ cắt cũng sẽ có liên quan rất nhiều đến tốc độ cắt được để xuât:

• Dụng cụ có vật liệu càng cứng, tốc độ cắt càng nhanh
• Dụng cụ cắt có vật liệu càng mềm, tốc độ cắt được đề nghị càng chậm.

Xem thêm: Phần mềm lập trình CNC tốt nhất cho SOLIDWORKS là phần mềm nào?

Các thông số cần quan tâm khi chọn chế độ phay

• ho chiều sâu cắt (depth of cut) - là chiều sâu vật liệu được cắt sau mỗi lần dao chạy qua.
• h chiều sâu phay (feature depth) - là tổng chiều (độ) sâu vật liệu được cắt sau khi kết thúc quá trình chạy dao. Thông thường thì chiều sâu này không được quá chiều dài me cắt, trừ một số trường hợp thiết kế phôi có góc thoát hoặc dao đặc biệt.
• T số me dao (teeth) - là số me cắt của dao.
• Lt lượng ăn dao/răng (feed per tooth or chip load) - lượng vật liệu mà 1 me dao có thể cắt được chiều tiến dao.
• L lượng chạy dao/vòng - lượng vật liệu mà dao có thể cắt được chiều tiến dao sau khi quay 01 vòng.
• F tốc độ tiến dao (feed) - tốc độ tiến của dao trong quá trình cắt (mm/min hoặc inch/min).
• S tốc độ quay dao (speed) - tốc độ quay của dao trong quá trình cắt (vòng/phú rpm).

Để tính được tốc độ tiến bàn ta dựa vào công thức sau:

F = S x Lt x T (mm/min or inch/min)

Lưu ý: Lượng ăn dao răng này tính theo phương chạy dao chứ không phải theo phuơng z, ví dụ dao 1 me lượng ăn dao răng Lt = 0.1 (theo sách của Nga là Fz) S = 10,000 vòng/phút thì để đảm bảo Fz = 0.1 (thực hiện được 10,000 lần tiến dao 0.1 trong 1 phút) thì F = 10,000 x 0.1, còn T thì bao nhiêu me ta nhân bấy nhiêu lần)

Trong đó

• Lt tùy theo dao & vật liệu mà rất khác nhau. Nhưng nếu quá lớn thì quá tải dao, còn nếu dao quá nhỏ thì dao trượt & nhanh mòn.
• S tùy theo dao & vật liệu mà rất khác nhau.

Thông thường

• Giữa nhôm, đồng thau và đồng đỏ có lượng chạy dao chênh lệch khá lớn (đồng đỏ < nhôm 50%), với thép thì < 75%.
• Chạy cạnh & chạy cắt (slot) thì tùy vào độ sâu 1 cũng như độ lấn dao (step over) của nhát cắt mà có tốc độ đề nghị cũng thay đổi (tốc độ spindle).
• Với dao ngón thép gió (HSS end mill) thì Lt thường khoảng 0.05-0.1mm
• Với dao thép gió (HSS) thì với đường kính 3mm cắt nhôm, tốc độ spindle nên để 6000rpm, với dao cát bít thì 24000rpm. Đường kính dao tỉ lệ nghịch với tốc độ spindle.

Chế độ chạy biên/cạnh (profile)

Chạy cắt (slot)

Hiện nay ở Việt Nam, các nhà cung cấp dao cụ đang có nhiều nhất trên thị trường đó là các hãng dao cụ của Trung Quốc hoặc dao của Đài Loan. Nên chúng ta sẽ dùng một số thông số dao của Đài Loan làm cơ sở để có thông tin sơ bộ cho việc cài đặt chế độ chạy máy. Tùy theo tình hình thực tế: tiếng ồn, độ rung động, bề mặt sản phẩm mà có tăng giảm cho phù hợp

Dao phay chúng ta chọn làm thông số mẫu là loại dao phay ngón (End Mill), đường kính 6mm (rất thông dụng, phần lớn spindle nào có thể thể gá lắp được). Dao 2 me hợp kim, góc me 25 - 35 độ, có tráng lớp phủ:

• TiAln (thường thấy màu xanh xậm hoặc đen), độ cứng bề mặt có thể lên tới 3500HV, nhiệt độ làm việc có thể đạt 800oC.
• TG (thường có màng vàng), độ cứng bề mặt có thể lên tới 2300HV, nhiệt độ làm việc có thể đạt 600oC.

Chất liệu phôi gia công: nhôm (aluminum alloys)

Thông số gợi ý khi cắt biên (side – profile):

• S: 10,000 - 11,000 rpm
• F: 800 - 1000 mm/min
• Step down max: 9mm
• Step over: 0.6 - 1 mm

Thông số gợi ý khi cắt (profile-slot):

• S: 80000 rpm
• F: 600 - 700 mm/min
• Step down max: 6mm

- Với chất liệu đồng thau (brass) thì thông số chạy dao gần như nhôm.
- Với chất liệu đồng đỏ (copper) thì thông số chạy dao S & F giảm 50-60%.
- Với đường kính dao thì tỉ lệ nghịc với S. F giữ nguyên.

Chế độ cắt của gia công Tiện

Chiều sâu cắt t (mm) là lớp kim lọai được Tiện đi trong một đường chuyển dao chiều sâu cắt được đo theo phương vuông góc với bề mặt gia công.

t = D – d/2 (mm)

Trong đó:

• D là đường kính đang gia công (mm)
• d là đường kính đã gia công (mm)

- Khi tiện đường kính lỗ chiều sâu cắt là nửa hiệu của đường kính lỗ sau khi gia công và đường kính lỗ trước khi gia công.
- Khi tiện mặt đầu chiều sâu cắt là kích thước của lớp kim lọai bớt đi theo phương vuông góc với mặt đầu.
- Khi tiện cắt đứt chiều sâu cắt là bề rộng của rãnh được cắt.

Lượng chạy dao S (mm/vòng) là quãng đường dịch chuyển của đỉnh dao theo phương chạy dao trong một vòng quay của phôi.

Tốc độ cắt V (m/phút) là quãng đường đi được của một điểm xa nhất trên bề mặt cắt tương đối so với đỉnh dao trong một đơn vị thời gian.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ cắt trong gia công cơ khí

• Chiều sâu cắt (t): Là khoảng cách giữa các bề mặt đang và đã gia công, đo theo chiều vuông góc với bề mặt đã gia công.
• Lượng chạy dao (s): Là khoảng cách dịch chuyển của dao trên vòng quay của phôi, hoặc là khoảng dịch chuyển của phôi sau một vòng của dao.
• Thương có lượng chạy dao dọc, ngang, nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng, hoặc là lượng chạy dao tròn
• Chiều rộng của Phôi b(mm): Là khoảng cách giữa các bề mặt đang và đã gia công đo theo mặt cắt.
• Chiều dày phôi a (mm): Là khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của mặt cắt sau một vòng quay của phôi hay sau một lần chạy dao, đo theo phương vuông góc với chiều rộng phôi.
• Diện tích phôi f (mm2): Là chiêu sâu cắt (t) và lượng chạy sao (S), hoặc chiều rộng phôi (b) với chiều dày (a): f = ts = ba
• Tốc độ cắt V(m/ph): Là đoạn đường dịch chuyển của lưỡi cắt đối với mặt đang gia công trong một đơn vị thời gian.

Vậy thì mỗi phương pháp gia công khác nhau thì đều có các thông số về chế độ cắt khác nhau, và chế độ cắt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Chính vì vậy các thông số chế độ cắt và đặc biệt là cách lựa chọn thông số chế độ cắt trong gia công cơ khí chế tạo máy là điều mà bạn cần lưu ý.

Trong phần thiết lập chế độ cắt của phần mềm SolidCAM cho chúng ta 2 phần thiết lập chế độ cắt riêng biệt, chế độ cắt thô và cắt tinh trong cùng một chương trình. Với phần thiết lập chế độ cắt này rất linh hoạt cho người sử dụng thiết lập các chế độ cắt một cách dễ dàng và sử dụng nhiều tùy chọn vào từng trường hợp gia công khác nhau.

• Spin rate: là tốc độ trục chính khi phá thô
• Feed: bước tiến dao khi dao chạy phá thô
• Spin finish: tốc độ trục chính khi chạy tinh lại
• Finish feed XY: bước tiến dao khi chạy tinh cuối

Ngoài ra khi thiết lập chương trình Chế Độ Cắt Lập Trình CNC với nhiều loại dao khác nhau, phần mềm trang bị thêm cho chúng ta thiết lập toolkit, mỗi một con dao chúng ta có thể thiết lập cho nó một chế độ cắt riêng và sẽ lưu lại thành một list dao template cho từng sản phẩm cũng như từng loại vật liệu khác nhau.

Để khi làm chương trình với những chi tiết có biên dạng tương đương hoặc giống với sản phẩm đã từng thiết lập thì chúng ta chỉ cần lấy list dao đã thiết lập chế độ cắt có sẵn và sử dụng luôn mà ko cần thiết lập lại. Điều này giúp cho người làm chương trình thuận tiện hơn và thao tác nhanh hơn khi thiết lập trong phần công cụ.

Sau đó có thể lưu lại List dao thành một Template riêng trong mục Save template như hướng dẫn hình ảnh dưới đây:

Vậy người sử dụng có thể thiết lập Chế Độ Cắt Lập Trình CNC cũng như thiết lập List dao thành một Template riêng, một cách đơn giản và sử dụng một cách hiệu quả. Công việc thiết lập chương trình gia công trong phần mềm SolidCAM một cách đơn giản và nhanh chóng.