Trong ngành gia công kim loại, nhôm được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, sản xuất ô tô, điện tử và các lĩnh vực khác do đặc tính nhẹ và dễ gia công của nó. Tuy nhiên, bản chất "dễ gia công" của nhôm thường khiến các kỹ sư và nhà điều hành bối rối: với vô số dụng cụ phay có sẵn trên thị trường, làm thế nào họ có thể chọn đúng dụng cụ để đảm bảo chất lượng gia công, cải thiện hiệu quả và tránh hao mòn dụng cụ và lãng phí vật liệu không cần thiết?

SPEED TIGER đã phát hành một hướng dẫn chi tiết về việc lựa chọn dụng cụ phay cho gia công nhôm, nhằm giúp các nhà sản xuất và kỹ sư hiểu rõ hơn về các đặc tính của nhôm và chọn các dụng cụ phù hợp nhất cho các nhu cầu gia công khác nhau, từ đó tối ưu hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất.

Nhôm là một trong những kim loại phong phú nhất trên Trái đất, và trọng lượng nhẹ và tính dễ uốn của nó làm cho nó trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp. Nhôm dễ phay, khiến nó được các nhà sản xuất rất ưa chuộng. Nhôm công nghiệp chủ yếu được chia thành nhôm đúc và nhôm rèn. Nhôm đúc có độ linh hoạt cao hơn và độ bền kéo thấp hơn, với chi phí sản xuất thấp hơn và hàm lượng các nguyên tố khác như magiê và silicon cao hơn. Mặt khác, nhôm rèn là một kim loại tinh khiết hơn với khả năng chống mài mòn thấp hơn, khả năng chịu nhiệt cao và hiệu suất cắt vượt trội so với nhôm đúc.

Thách thức chính trong gia công nhôm nằm ở việc tản nhiệt. Nhôm có điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với thép, điều này có thể dẫn đến sự kết hợp do ma sát giữa dụng cụ và vật liệu, làm hỏng cả phôi và thiết bị. Do đó, việc lựa chọn dụng cụ phay có hình dạng, lớp phủ, rãnh và góc chính xác là rất quan trọng.

Một dụng cụ phay thường bao gồm một thân, cổ, rãnh và lưỡi cắt. Các rãnh là phần chứa các lưỡi cắt, kéo dài từ đầu dụng cụ đến thân. Thân là phần kim loại hình trụ không cắt mà từ đó các rãnh được gia công.

Hình học của một dụng cụ phay thường đề cập đến hình dạng và thiết kế cơ bản của nó. Việc lựa chọn hình dạng phụ thuộc nhiều hơn vào thao tác gia công hơn là bản thân vật liệu. Ví dụ:

• Dao phay đầu bằng (Dao phay đầu vuông): Thích hợp để phay ngập, tạo đường viền, xẻ rãnh và phay cạnh.
• Dao phay cổ dài: Giảm sự cản trở giữa phôi và dụng cụ, thường được sử dụng để gia công khoang.
• Dao phay đầu cầu: Lý tưởng để tạo các đường viền tròn và khoang đáy phẳng.
• Dao phay góc lượn: Thường được sử dụng để phay khuôn, vì chúng giảm thiểu nhu cầu thay đổi dụng cụ thường xuyên khi gia công các túi đáy phẳng và các đường viền tròn.
• Dao phay côn: Được sử dụng để tạo rãnh, lỗ và phay cạnh nghiêng.

Ngoài các hình dạng cơ bản, có nhiều tùy chọn dụng cụ khác nhau để phay. Ví dụ, các dụng cụ phá phoi cải thiện việc thoát phoi. Dao phay ngón hai và ba rãnh tiêu chuẩn có các cạnh răng cưa được thiết kế để lấy phoi ra khỏi bề mặt cắt, cho phép tốc độ cao hơn để có hiệu suất nạp liệu tốt hơn. Hình học phá phoi bù trừ làm giảm kích thước phoi, tăng cường việc thoát phoi trong khi vẫn duy trì bề mặt bán thành phẩm.

Ngoài ra, dao phay ngón cân bằng cao được thiết kế để đạt được tốc độ nạp liệu và RPM cao hơn. Các dụng cụ này có hình dạng đầu được thay đổi triệt để, cho phép tốc độ cắt lên đến 33.000 RPM. Để quản lý nhiệt, nhiều dao phay ngón cân bằng cao kết hợp các hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ lưỡi dao. Một số cũng được trang bị bộ phá phoi để gia công phay hiệu quả cao.

Lớp phủ là các phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng cho đầu dụng cụ phay để tăng độ cứng, giảm hao mòn, kéo dài tuổi thọ dụng cụ và tạo ra một rào cản nhiệt giữa dụng cụ và phôi. Một số lớp phủ cũng cải thiện việc thoát phoi, giảm thiểu hơn nữa thiệt hại do ma sát. Tuy nhiên, có rất ít vật liệu phủ phù hợp với nhôm.

Vì nhôm là một kim loại mềm, lớp phủ dụng cụ không cần phải cung cấp độ cứng bổ sung đáng kể. Các dụng cụ không tráng phủ có thể khoan nhôm một cách hiệu quả. Tuy nhiên, do điểm nóng chảy thấp của nhôm, đôi khi có thể cần lớp phủ để giảm nhiệt dư thừa.

• Lớp phủ Carbon Vô định hình Tetrahedral (TB): Có hệ số bôi trơn cao, cho phép phoi di chuyển ra khỏi vật liệu và giảm nhu cầu làm mát. Độ cứng giống kim cương của nó cũng kéo dài tuổi thọ dụng cụ.
• Nhôm Crom Nitride + Silicon Nitride (nACRo): Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao. nACRo bảo vệ đầu dụng cụ khỏi bị mài mòn và có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1100°C trước khi bị phá vỡ.

Nói chung, zirconium nitride (ZrN) được sử dụng cho các hợp kim nhôm mài mòn. Lớp phủ kim cương vô định hình cải thiện khả năng bôi trơn và khả năng chống mài mòn, ngăn ngừa hiện tượng làm tròn cạnh và mang lại hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng phi kim loại màu.

Khi chọn một dụng cụ phay cho nhôm, số rãnh có lẽ là yếu tố quan trọng nhất. Rãnh loại bỏ phoi nhôm khỏi phôi, ngăn ngừa tắc nghẽn.

Rãnh đề cập đến số lượng lưỡi cắt xoắn xuống thân dụng cụ từ đầu của nó. Ví dụ, một dao phay ngón một rãnh có một lưỡi cắt, trong khi một dao phay ngón hai rãnh có hai lưỡi cắt, v.v.

Số lượng rãnh xác định độ cứng, khả năng thoát phoi, thời gian mài mòn, độ chính xác theo chiều dọc và hiệu suất của dụng cụ trên các vật liệu mềm và cứng. Nói chung, nhiều rãnh hơn làm tăng độ cứng nhưng làm giảm khả năng thoát phoi. So với dao phay ngón sáu rãnh, một dụng cụ một rãnh có thời gian mài mòn, độ chính xác theo chiều dọc và độ nhám bề mặt kém hơn. Tuy nhiên, chúng thường hoạt động tốt hơn trên các vật liệu mềm hơn như nhôm.

Dao phay ngón cho nhôm thường có hai hoặc ba rãnh. Ít rãnh hơn dẫn đến hao mòn quá mức, trong khi nhiều rãnh hơn cản trở việc thoát phoi trong quá trình khoan tốc độ cao. Tuy nhiên, như đã thảo luận dưới đây, vẫn có những trường hợp ngoại lệ.

Việc lựa chọn giữa dao phay ngón hai rãnh và ba rãnh phụ thuộc vào nhiệm vụ. Dao phay ngón hai rãnh từ lâu đã là tiêu chuẩn để phay nhôm, trong khi các dụng cụ ba rãnh tốt hơn để hoàn thiện. Cuối cùng, quyết định phụ thuộc vào sở thích và kinh nghiệm. Độ cứng cao hơn cải thiện khả năng chống mài mòn, trong khi ít rãnh hơn sẽ tăng cường tốc độ thoát phoi.

Góc xoắn là góc giữa đường tâm của dụng cụ và tiếp tuyến của lưỡi cắt của nó. Các dụng cụ có góc xoắn nhỏ hơn có các lưỡi cắt quấn chậm hơn so với các dụng cụ có góc lớn hơn.

Góc xoắn là rất quan trọng đối với gia công nhôm. Để cắt nhôm, các thợ máy thường sử dụng góc xoắn 45°, 50° và 55°. Các góc này giảm thiểu rung động và tạo ra sự cân bằng tốt nhất giữa độ cứng và khả năng thoát phoi. Một số chuyên gia chọn các dụng cụ có góc xoắn thay đổi để khoan lỗ sâu đáng tin cậy hơn.

Góc xoắn nông 15° cung cấp khả năng loại bỏ phoi và mô-men xoắn cắt tuyệt vời nhưng lực căng dọc trục yếu. Các góc dốc hơn trên 55° cung cấp lực căng dọc trục mạnh nhưng thường không đủ mô-men xoắn cắt cho nhiều ứng dụng nhôm.

Để hoàn thiện, các thợ máy thường chọn các dụng cụ 45°, vì các lưỡi cắt nông hơn loại bỏ vật liệu một cách mạnh mẽ. Việc thoát phoi vẫn đầy đủ, trong khi lực căng dọc trục cao hơn.

SPEED TIGER cung cấp một loạt các dao phay ngón được thiết kế đặc biệt cho nhôm. Ví dụ, Dao phay đầu vuông AP là một dụng cụ cắt nhôm chuyên dụng được sản xuất tại một nhà máy được chứng nhận ISO-9001. Thiết kế một rãnh của nó đảm bảo khả năng thoát phoi vượt trội, trong khi bên ngoài được gia cố làm tăng thêm sức mạnh và độ bền cho các ứng dụng cường độ cao.

★ Các tính năng chính của AP một rãnh:

1. Được tối ưu hóa để gia công tốc độ cao và loại bỏ vật liệu số lượng lớn.
2. Xuất sắc trong việc gia công gỗ, nhôm, đồng, nhựa, đồng thau, thép carbon (~HB225), thép hợp kim (HB225–325) và thép đã tôi trước (lên đến HRC45).
3. Hình học và các túi phoi lớn cho phép loại bỏ phoi hiệu quả, cho phép tốc độ nạp liệu cao hơn và thời gian chu kỳ ngắn hơn.

SPEED TIGER cũng cung cấp Dòng N cho các ứng dụng phi kim loại màu như nhôm. Mũi khoan cacbua AL nâng cao độ chính xác bằng cách giảm khoảng cách giữa đầu mũi khoan và lưỡi cắt.

★ Thiết kế đặc biệt của AL Drill:

1. Lề kép—lề thứ hai cũng có lưỡi cắt—đảm bảo khoan bề mặt nhẵn và cắt thẳng có độ chính xác cao.
2. Thiết kế có độ cứng cao và không gian loại bỏ phoi mở rộng.
3. Vị trí trên cùng lề được cải thiện để có độ chính xác khoan cao hơn.

Mũi khoan cacbua ALC chia sẻ lưỡi cắt lề kép của AL để cắt thẳng có độ chính xác cao và khoan bề mặt nhẵn. Ngoài ra, nó có một lỗ làm mát để giảm nhiệt độ trong các ứng dụng RPM cao. Vị trí trên cùng lề được cải thiện giúp cải thiện độ chính xác của lỗ trong phôi hợp kim nhôm và đồng.

Mũi khoan dòng N phù hợp với nhiều loại hợp kim nhôm khác nhau, bao gồm A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC và A1070.

★ Thiết kế đặc biệt của Mũi khoan ALC Coolant-Through:

1. Lề kép để khoan bề mặt nhẵn và cắt thẳng có độ chính xác cao.
2. Thiết kế có độ cứng cao và không gian loại bỏ phoi mở rộng.
3. Vị trí trên cùng lề được cải thiện để có độ chính xác khoan cao hơn.

Dao phay đầu U-Type tốc độ cao AUE cải thiện đáng kể tốc độ loại bỏ vật liệu (MRR) và độ hoàn thiện bề mặt do thoát phoi hiệu quả ở tốc độ cao. Răng chắc chắn và góc thoát kép của nó đảm bảo năng suất vượt trội, với mức tăng 100% nhờ độ cứng răng được tăng cường.

★ Các tính năng chính của Dao phay ngón cacbua AUE:

1. Tốc độ cắt nhanh hơn do MRR vượt trội, đặc biệt là trong việc xẻ rãnh.
2. Thiết kế U-type tốc độ cao làm cho nó trở nên lý tưởng cho các hợp kim nhôm và đồng.
3. Răng chắc chắn và góc thoát kép—độ cứng răng được tăng cường giúp tăng năng suất.
4. Thiết kế răng được tối ưu hóa bằng hợp kim—cho dù gia công thô hay hoàn thiện, độ hoàn thiện bề mặt được cải thiện rất nhiều nhờ việc loại bỏ phoi hiệu quả.