1. Phay cuối là gì? What is End mill ?
Dụng cụ cắt là gì? What is Cutting tool?
Dụng cụ cắt thường bao gồm dụng cụ phay, dao phay ngón, dao cắt và máy khoan, dụng cụ tiện, dụng cụ khoan, dao cắt bánh răng, v.v.
Cutting tools generally include milling tools, end mills, cutters and drills, turning tools, drilling tools, gear hob cutters and etc.
Phay cuối là gì? What is End mill ?
Khoang
Drilling
Xử lý tiện
Turning processing
Gia công bánh răng
Gear processing
Phay cuối tương tự như máy khoan hỗ trợ nhiều quy trình cắt khác nhau và được sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm công nghiệp. Kích thước lớn nhất lên tới khoảng φ30mm. Gần đây, với sự phát triển của các sản phẩm công nghiệp Nhật Bản, dao phay ngón có đường kính nhỏ dưới φ6mm đang trở nên phổ biến. Hơn nữa, vật liệu của máy nghiền ngón ngày càng đa dạng, từ thép tốc độ cao đến cacbua xi măng, gốm sứ, và thậm chí cả CBN, PCD được hàn đồng trên cacbua xi măng.
End mill is similar to drill that supports variety of cutting processes, and is used to produce many industrial products. The biggest dimension is up to about φ30mm. Recently, with the development of Japanese industrial products, the small diameter end mill that under φ6mm is becoming popular. Furthermore, the materials of end mill are getting various from high speed steel to cemented carbide, ceramics, and even CBN, PCD brazed on cemented carbide.
Phay rãnh với dao phay đầu vuông
Slotting by square end mill
Phay cạnh với dao phay đầu vuông
Side milling by square end mill
Phay 3D với dao phay cầu
3D milling by ball end mill
2. Tên các bộ phân của dao phay (Name of parts for End mill)
Dao phay đầu vuông (Square End Mill)
Dao phay đầu cầu (Ball End Mill)
Lưỡi cắt ngoại vi (Mặt cắt ngang của dao phay 4 me) (Peripheral cutting edge (Cross section of 4-flute end mill))
3. Loại dao phay cuối (Type of End mill)
Loại lưỡi cắt ngoại vi và đầu cuối (Type of peripheral and end cutting edge
Hình dạng dao phay cuối của NS TOOL
Phay cuối đầu vuông
Square End Mill
Phay cuối đầu vuông cổ dài
Long Neck square End Mill
Phay cầu
Ball End Mill
Phay cầu cổ dài
Long Neck Ball End Mill
Phay cầu côn hìn cổ dài
Long Neck Tapered Ball End Mill
Phay bán kính
Corner Radius End Mill
Phay bán kính cổ dài
Long Neck Corner Radius End Mill
Dao phay góc bán kính côn cổ dài
Long Neck Tapered Corner Radius End Mill
Dao phay côn đầu vuông
Tapered Square End Mill
Dao phay côn đầu cầu
Tapered Ball End Mill
Dao phay côn đầu bán kính
Tapered Corner Radius End Mill
4. Sự khác biệt về số lượng me cắt (Differences on number of flute)
Số lượng me cắt (Number of flute)
Lợi thế
Advantage
Bất lợi
Disadvantage
Cách sử dụng
Usage
2 me
2-flute
Loại bỏ chip tốt
Well chip removal
Độ cứng công cụ thấp
Low tool rigidity
Để sử dụng chung
For General use
3 me
3-flute
Loại bỏ chip tốt
Well chip removal
Khó đo đường kính.
Difficult to measure dia.
Phay rãnh & phay cạnh
Slotting & Side milling
4 me
4-flute
Độ cứng công cụ cao
High tool rigidity
Loại bỏ chip thấp
Low chip removal
Phay cạnh
Side milling
6 me
6-flute
Độ cứng công cụ cao
High tool rigidity
Loại bỏ chip thấp
Low chip removal
Phay cạnh
Side milling
Góc nghiêng ở lưỡi cạnh cắt ngoại vi (Rake angle at peripheral cutting edge)
Góc cào đa dạng để hỗ trợ các vật liệu cắt khác nhau.
Variety of rake angles to support different cutting materials.
Dao phay cuối có góc cào dương có rãnh sắc thường tương thích với kim loại màu và vật liệu có độ cứng thấp. Mặt khác, góc trước âm có lưỡi cắt mạnh để hỗ trợ gia công vật liệu có độ cứng cao.
End mill with positive rake angle has a sharp flute that generally compatible with nonferrous metals and low hard materials. On the other hand, the negative rake angle has strong cutting edge to support high hard materials machining.
5. Điều kiện cắt của dao phay ngón (1) (Cutting conditions of End Mill (1))
Tính toán tốc độ cắt, tốc độ trục chính và bước tiến (Calculation for Cutting Speed, Spindle Speed and Feed)
Khi tốc độ tối đa của trục chính máy nhỏ hơn giá trị của điều kiện phay khuyến nghị, hãy điều chỉnh các điều kiện bằng cách tính toán như sau.
When maximum speed of the machine spindle less than value of recommended milling conditions, adjust conditions by calculation as follows.
Gia công S50C với MSE430 φ1 Machining S50C with MSE430 φ1
Tốc độ trục chính n; 20,700 min-1
Bước tiến vf ; 330 mm/min
Tốc độ trục chính n; 10,000 min-1
Bước tiến vf ; 159 mm/min
Tốc độ cắt Cutting Speed (vc)
Tốc độ cắt phù hợp phải được quyết định bởi các thông số như vật liệu dụng cụ, đường kính, chiều dài cắt, vật liệu gia công, máy cắt, độ cứng của giá đỡ dụng cụ, cấu hình gia công, độ chính xác, chất lỏng cắt, v.v. Nói chung vật liệu dụng cụ và vật liệu gia công là những yếu tố chính để xác định tốc độ cắt.
Appropriate Cutting Speed should be decided by parameters such as tool material, diameter, length of cut, work material, cutting machine, rigidity of tool holder, machining configuration, accuracy, cutting fluid, and etc. Generally tool material and work material are main factors to determine the Cutting Speed.
Bảng 1. Tốc độ cắt
Table 1. Cutting Speed
| Vật liệu gia công Work Material | Tốc độ cắt [m/phút] Cutting Speed (m/min) | |
| Công cụ carbide Solid Carbide Tool | Công cụ phủ Carbide Coated Carbide Tool | |
| Thép cacbon (S50C, v.v.) Carbon Steels | 30 ～ 60 | 60 ～ 150 |
| Thép hợp kim (SCM, SKD, v.v.) Alloy Steels | 30 ～ 40 | 60 ～ 100 |
| Thép cường lực (NAK, HPM, v.v.) Prehardened Steels | 30 ～ 40 | 60 ～ 100 |
| Thép không gỉ (SUS304, v.v.) Stainless Steels | 20 ～ 30 | 40 ～ 80 |
| Thép có độ cứng cao (SKD61, STAVAX, v.v. 45 đến 60HRC) Hardened Steels | – | 20 ～ 100 |
Bước tiến trên mỗi răng Feed per Tooth（fz)
Bước tiến trên mỗi răng là một yếu tố quan trọng để gia công hiệu quả cần được xác định bởi các thông số như đường kính dụng cụ, loại, vật liệu gia công, máy cắt, độ cứng của giá đỡ dụng cụ, cấu hình gia công, độ chính xác và độ sâu cắt. Bảng 2 là hướng dẫn về Bước tiến trên mỗi răng dành cho dao phay đầu me ngắn.
Feed per Tooth is an important element for efficient machining which should be determined by parameters such as tool diameter, type, work material, cutting machine, rigidity of tool holder, machining configuration, accuracy and cutting depth. Table 2 is a guideline of Feed per Tooth for short flute end mills.
Bảng 1. Bước tiến trên mỗi răng
Table 2. Feed per Tooth
| Đường kính [mm] Dia. (mm) | Bước tiến trên mỗi răng [mm/tooth] Feed per Tooth（mm/tooth） | |
| 2 me cắt 2-Flutes | 4 me cắt 4-Flutes | |
| 1 | 0,001 ～ 0,005 | |
| 6 | 0,02 ～ 0,04 | 0,01 ～ 0,03 |
| 10 | 0,04 ～ 0,08 | 0,03 ～ 0,06 |
| 20 | 0,08 ～ 0,12 | 0,06 ～ 0,1 |
※ Lưu ý: Lượng tiến dao trên mỗi răng đối với dao phay ngón có kích thước rãnh tiêu chuẩn phải được điều chỉnh thành 80% hoặc ít hơn từ bảng 2.
※ Note: Feed per Tooth for standard flute size end mills should be adjusted to 80% or less from table 2.
Tham khảo các thông số về Tốc độ cắt và Bước tiến trên mỗi Răng ở trên, cả Tốc độ trục chính và Bước tiến cũng được tính toán có tính đến tất cả các yếu tố liên quan khác.
Referring above parameters of Cutting Speed and Feed per Tooth, both Spindle Speed and Feed are calculated considering all other related factors as well.
6. Điều kiện cắt của dao phay ngón (2) Cutting conditions of End Mill (2)
Tốc độ loại bỏ kim loại Metal Removal Rate \ Q (cm³/min)
Tốc độ loại bỏ kim loại (khối lượng kim loại được loại bỏ tính bằng mm khối mỗi phút) được tính theo công thức sau.
Metal removal rate (the volume of metal removed in cubic mm per minute) is calculated by the following formula.
Tất cả dao phay cuối và cấp dao gắp (ae) (độ bóng bề mặt lý thuyết) all end mill and pick feed (ae)（ theoretical surface finish）
Trong phay đầu bi, chiều cao h của phần không gia công giống như hình ngọn núi bên dưới được hình thành bởi bán kính bi và bước tiến, được gọi là chiều cao đỉnh hoặc chiều cao vỏ sò và được coi là độ bóng bề mặt lý thuyết. Vì bước tiến chọn có cùng chiều sâu cắt hướng tâm khi phay ở phần phẳng nên nó được tính theo công thức sau.
In ball end mill milling, height h of the unmachined part like mountain shape below be formed by ball radius and pick feed, which are called cusp height or scallop height and which is considered theoretical surface finish. Since pick feed is the same ae radial depth of cut at the milling in flat part, it is calculated by the following formula.
Ma trận tham chiếu nhanh chiều cao Cusp Cusp Height Quick Reference Matrix
| Bán kính Radius | Chiều sâu cắt hướng kính ae [mm] Radial depth of cut ae [mm] | ||||||||||
| 0.005 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,08 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | |
| 0,05 | 0,06 | 0,25 | 1,01 | 2,30 | – | – | – | – | – | – | – |
| 0,1 | 0,03 | 0,13 | 0,50 | 1,13 | 2,02 | 3,18 | – | – | – | – | – |
| 0,3 | 0,01 | 0,04 | 0,17 | 0,38 | 0,67 | 1,04 | 2,68 | 4,20 | – | – | – |
| 0,5 | dưới 0,01 | 0,03 | 0,10 | 0,23 | 0,40 | 0,63 | 1,60 | 2,51 | 5,66 | – | – |
| 0,75 | – | 0,02 | 0,07 | 0,15 | 0,27 | 0,42 | 1,07 | 1,67 | 3,76 | 6,70 | – |
| 1 | – | 0,01 | 0,05 | 0,11 | 0,20 | 0,31 | 0,80 | 1,25 | 2,82 | 5,01 | – |
| 1,5 | – | dưới 0,01 | 0,03 | 0,08 | 0,13 | 0,21 | 0,53 | 0,83 | 1,88 | 3,34 | 7,52 |
| 2 | – | – | 0,03 | 0,06 | 0,10 | 0,16 | 0,40 | 0,63 | 1,41 | 2,50 | 5,63 |
| 2,5 | – | – | 0,02 | 0,05 | 0,08 | 0,13 | 0,32 | 0,50 | 1,13 | 2,00 | 4,50 |
| 3 | – | – | 0,02 | 0,04 | 0,07 | 0,10 | 0,27 | 0,43 | 0,94 | 1,67 | 3,75 |
※In finishing in flat part, the above values in the table are theoretical values by the radial depth of cut (ae).
Lựa chọn số lượng me cắt Selection of Helix Angle
Nhìn chung, 2 me và 3 me được chọn để xẻ rãnh vì túi phoi lớn hơn. Nên sử dụng 4 me và 6 me cho phay mặt do không có vấn đề về xử lý phoi.
Generally 2-flutes and 3-flutes are selected for slotting because of the larger chip pocket. 4-flutes and 6-flutes are recommended for side milling as no problem of chip disposal.
Lựa chọn góc xoắn Selection of Number of Flute
Góc xoắn 25° Helix 25°
Đối với gia công rãnh, đường xoắn ốc 25° có hiệu quả vì nó ít gây ra độ nghiêng và độ gợn sóng của bề mặt gia công.
Suitable for slotting.
Góc xoắn 30° Helix 30°
Được khuyến nghị cho cả phay rãnh và phay cạnh. Recommendable for both slotting and side milling.
Góc xoắn 35°, Góc xoắn 40°, Góc xoắn 45°, Helix 35°, Helix 40°, Helix 45°
Có thể lựa chọn trong phạm vi dung sai yêu cầu.
Vì góc lớn hơn mang lại khả năng cắt cao hơn và giảm rung lắc nên có thể kéo dài thời gian cắt tương đối.
Selectable within the required tolerance.
As larger angle gives higher shearing ability and reduce chattering, it is possible to relatively prolong the length of cut.
Góc xoắn 45° Helix 45°
Hiệu quả khi gia công thép có độ cứng cao và các vật liệu khó cắt. Suitable for machining for hardened steels and tough materials.
Hướng cắt（Cắt lên và cắt xuống） Cutting Direction（Up-cut and Down-cut）
Cấu trúc cắt Up-cut và Down-cut Cutting structure of Up-cut and Down-cut
Sự khác biệt về độ mòn cạnh theo hướng cắt Difference of edge wear by cutting directions
Răng cắt xuống đầu tiên cắt dày hơn sau đó mỏng dần, trong khi răng cắt lên thì ngược lại. Như được minh họa trong các bức ảnh trên, nên cắt Xuống vì độ mòn của lưỡi cắt tương đối nhỏ và tuổi thọ dụng cụ cuối cùng sẽ dài hơn.
Down-cut tooth first cuts thicker then progressively thinner, while Up-cut goes the opposite. As shown by above photos, Down-cut is recommended since the wear of cutting edge is comparatively small and tool life is eventually longer.
7. Summary of diameter of cutting point of Ball End Mill
8. Measurement and Symbol of Surface Roughness (Extracted from JIS B 0601-2001)
9. Bảng so sánh độ cứng Comparison Table of Hardness
| Cân độ cứng Rockwell C150kg Brale (HRC) Rockwell Hardness C Scale150kg Brale (HRC) | Số độ cứng kim tự tháp kim cương, Vickers (HV) Diamond Pyramid Hardness Number, Vickers (HV) | Tiêu chuẩn độ cứng Brinell Bóng 10 mm 29,42kN (HB) Brinell Hardness Standard10mm Ball 29.42kN (HB) | Độ cứng Rockwell A Cân 60kg Brale (HRA) Rockwell Hardness A Scale 60kg Brale (HRA) | Số độ cứng của kính hiển vi Shore (HS) Shore Scleroscope Hardness Number (HS) | Độ bền kéo xấp xỉ N/mm2 Approx Tensile Strength N/mm2 |
| 68 | 940 | – | 85.6 | 97 | – |
| 67 | 900 | – | 85.5 | 95 | – |
| 66 | 865 | – | 84.5 | 92 | – |
| 65 | 832 | – | 83.9 | 91 | – |
| 64 | 800 | – | 83.4 | 88 | – |
| 63 | 772 | – | 82.8 | 87 | – |
| 62 | 746 | – | 82.3 | 85 | – |
| 61 | 720 | – | 81.8 | 83 | – |
| 60 | 697 | – | 81.2 | 81 | – |
| 59 | 674 | – | 80.7 | 80 | – |
| 58 | 653 | – | 80.1 | 78 | – |
| 57 | 633 | – | 79.6 | 76 | – |
| 56 | 613 | – | 79.0 | 75 | – |
| 55 | 595 | – | 78.5 | 74 | 2079 |
| 54 | 577 | – | 78.0 | 72 | 2010 |
| 53 | 560 | – | 77.4 | 71 | 1952 |
| 52 | 544 | 500 | 76.8 | 69 | 1883 |
| 51 | 528 | 487 | 76.3 | 68 | 1824 |
| 50 | 513 | 475 | 75.9 | 67 | 1755 |
| 49 | 498 | 464 | 7 5.2 | 66 | 1687 |
| 48 | 484 | 451 | 74.7 | 64 | 1639 |
| 47 | 471 | 442 | 74.1 | 63 | 1578 |
| 46 | 458 | 432 | 73.6 | 62 | 1530 |
| 45 | 446 | 421 | 73.1 | 60 | 1481 |
| 44 | 434 | 409 | 72.5 | 58 | 1432 |
| 43 | 423 | 400 | 72.0 | 57 | 1383 |
| 42 | 412 | 390 | 71.5 | 56 | 1334 |
| 41 | 402 | 381 | 70.9 | 55 | 1294 |
| 40 | 392 | 371 | 70.4 | 54 | 1245 |
| 39 | 382 | 362 | 69.9 | 52 | 1216 |
| 38 | 372 | 353 | 69.4 | 51 | 1177 |
| 37 | 363 | 344 | 68.9 | 50 | 1157 |
| 36 | 354 | 336 | 68.4 | 49 | 1118 |
| 35 | 345 | 327 | 67.9 | 48 | 1079 |
| 34 | 336 | 319 | 67.4 | 47 | 1059 |
| 33 | 327 | 311 | 66.8 | 46 | 1030 |
| 32 | 318 | 301 | 66.3 | 44 | 1000 |
| 31 | 310 | 294 | 65.8 | 43 | 981 |
| 30 | 302 | 286 | 65.3 | 42 | 952 |
| 29 | 294 | 279 | 64.7 | 41 | 932 |
| 28 | 285 | 271 | 64.3 | 41 | 912 |
| 27 | 279 | 264 | 63.8 | 40 | 883 |
| 26 | 272 | 258 | 63.3 | 38 | 863 |
| 25 | 266 | 253 | 62.8 | 38 | 843 |
| 24 | 260 | 247 | 62.4 | 37 | 824 |
| 23 | 254 | 243 | 62.0 | 36 | 804 |
| 22 | 248 | 237 | 61.5 | 35 | 785 |
| 21 | 243 | 231 | 61.0 | 35 | 77 5 |
| 20 | 238 | 226 | 60.5 | 34 | 755 |
| (18) | 230 | 219 | – | 33 | 736 |
| (16) | 222 | 212 | – | 32 | 706 |
| (14) | 213 | 203 | – | 31 | 677 |
| (12) | 204 | 194 | – | 29 | 647 |
| (10) | 196 | 187 | – | 28 | 618 |
| (8) | 188 | 179 | – | 27 | 598 |
| (6) | 180 | 171 | – | 26 | 579 |
| (4) | 173 | 165 | – | 25 | 549 |
| (2) | 166 | 158 | – | 24 | 530 |
| (0) | 160 | 152 | – | 24 | 520 |