Phay ren là cách làm ren bằng dao phay chạy theo đường xoắn ốc: tâm dao đi một vòng tròn quanh tâm lỗ, đồng thời trục Z tiến đúng một bước ren mỗi vòng. Trên máy phay CNC có nội suy xoắn ốc (G02/G03 kèm Z), phay ren thay được taro ở những chỗ taro hay gặp rủi ro: ren lớn, inox, thép cứng, phôi đắt không được phép gãy dao trong lỗ. Bài này giải thích đường chạy dao bằng sơ đồ, công thức bù lượng chạy dao về tâm dao — chỗ hay tính sai nhất — và có công cụ lập sẵn chương trình.

Ba công thức cần nhớ (ren trong):
r = (D − Dt) ÷ 2 — bán kính đường tâm dao
vfm = fz × số me × S — bước tiến tại lưỡi cắt
F = vfm × (D − Dt) ÷ D — bước tiến lập trình (tâm dao)
Ví dụ M20 × 2,5, dao Ø14: r = 3, F chỉ bằng 30 % vfm.
Công cụ tính tốc độ, bước tiến tâm dao và lập G-code phay ren trong
Bán kính đường tâm dao r
—
Tốc độ trục chính S
—
Bước tiến tại lưỡi cắt vfm
—
F lập trình (tâm dao)
—
Z bắt đầu → Z kết thúc
—
Lỗ khoan mồi
—
Thời gian cắt ước tính
—

      

Vc và fz lấy giữa dải khuyến nghị cho dao phay ren hợp kim nguyên khối có lỗ tưới nguội (bảng Haas theo nhóm vật liệu VDI 3323). Chương trình lập theo tâm dao, X0 Y0 là tâm lỗ, gốc Z ở mặt phôi; Z là vị trí răng ren thấp nhất của dao — đo theo dao thực tế. Ø dao tự gợi ý ≈ 0,7 × D khi đổi cỡ ren, sửa lại theo dao đang có. Luôn ưu tiên thông số của hãng làm dao, chạy thử một lỗ và kiểm tra bằng dưỡng ren.

Phay ren khác taro thế nào, khi nào nên dùng

So sánh taro, dao phay ren nhiều răng chạy một vòng và dao phay ren một răng chạy nhiều vòng trong lỗ mù
Taro để lại một đoạn ren thiếu ở đáy (phần vát). Dao phay ren cắt đủ ren gần sát đáy lỗ, và cùng một dao làm được mọi đường kính có cùng bước ren.

Taro cắt ren bằng toàn bộ chu vi cùng lúc, nên lực lớn và phoi bị nhốt trong lỗ; khi gãy, mảnh taro kẹt lại và thường phải bắn điện hoặc bỏ phôi. Dao phay ren nhỏ hơn lỗ, chỉ vài răng ăn cùng lúc, phoi ngắn thoát ra ngoài, lực cắt nhỏ — nếu dao gãy thì vẫn rút ra được. Đổi lại, phay ren cần máy có nội suy xoắn ốc, dao đắt hơn taro nhiều lần và với ren nhỏ thì chậm hơn taro.

Tình huốngNên dùngLý do
Ren M3–M12 số lượng lớn, thép thường, nhômTaro (G84)Nhanh và rẻ nhất — xem lệnh taro G84
Ren lớn M24 trở lênPhay renTaro lớn cần mô-men rất lớn, máy nhỏ không kéo nổi
Inox, thép tôi, titanPhay renLực nhỏ, phoi ngắn, không lo gãy dao trong lỗ
Phôi đắt, lỗ cuối cùng của chi tiếtPhay renGãy taro là hỏng cả chi tiết
Lỗ mù cần ren sát đáyPhay renKhông có phần vát như taro
Ren cần cấp chính xác lạ, ren lệch dung saiPhay renChỉnh kích thước bằng bù bán kính dao, không phải mua taro cấp khác

Có hai loại dao phổ biến: dao nhiều răng (các răng ren xếp dọc thân dao, đúng một bước ren) — chạy một vòng là xong cả chiều dài ren; và dao một răng (một biên dạng ren ở đầu dao) — chạy L ÷ P vòng nhưng làm được ren dài và nhiều bước ren khác nhau với cùng một dao. Dao nhiều răng phải đúng bước ren; dao một răng chỉ cần đúng góc ren (60° cho ren hệ mét và UNC/UNF).

Đường chạy dao: nội suy xoắn ốc G02/G03

Sơ đồ đường chạy dao phay ren trong: tâm dao đi vòng tròn bán kính r bằng D trừ Dt chia 2, vào dao bằng cung nửa vòng từ tâm lỗ, lệnh G03 đi từ đáy lên
Tâm dao (chấm xanh) chạy vòng tròn đỏ bán kính r. Vào dao bằng cung nửa vòng từ tâm lỗ để dao ăn vào êm, không để lại vết.

Lệnh xoắn ốc trên Fanuc và Haas là lệnh cung tròn G02/G03 có thêm Z: G03 X.. Y.. Z.. I.. J.. F... Trong mặt phẳng G17, dao chạy cung tròn trên XY; Z thay đổi đều theo góc quay. Một vòng tròn đủ 360° (điểm đầu trùng điểm cuối) mà Z tăng P là đúng một bước ren. I, J là khoảng cách từ điểm đầu cung tới tâm cung.

Chọn G02 hay G03 và đi lên hay đi xuống để vừa ra đúng chiều ren, vừa là phay thuận (Sandvik Coromant khuyên luôn dùng phay thuận khi máy và đồ gá cho phép):

Loại renLệnhHướng Z
Ren trong, ren phảiG03Từ đáy lên
Ren trong, ren tráiG03Từ trên xuống
Ren ngoài, ren phảiG02Từ trên xuống
Ren ngoài, ren tráiG02Từ dưới lên

Trục chính đều quay phải (M03). Vào dao: không đâm thẳng dao vào thành lỗ mà chạy một cung tiếp tuyến — công cụ dùng cung nửa vòng bắt đầu từ tâm lỗ, Z đi thêm P/2 (cứ mỗi 90° là P/4, đúng tỉ lệ bước ren). Ra dao làm ngược lại. Lượng chạy dao lúc vào và ra lấy khoảng một nửa để dao ăn vào êm.

Vì sao F phải nhỏ hơn nhiều so với tính thông thường

Lượng chạy dao tại tâm dao nhỏ hơn tại lưỡi cắt khi phay ren trong, công thức vf bằng vfm nhân D trừ Dt chia D
Bộ điều khiển hiểu F là tốc độ của tâm dao. Với ren trong, lưỡi cắt chạy trên vòng lớn hơn nhiều nên phải giảm F theo tỉ lệ (D − Dt) ÷ D.

Tính phay thông thường: S = 1000 × Vc ÷ (π × Dt), bước tiến vfm = fz × số me × S. Nhưng con số này là tốc độ của lưỡi cắt, chạy trên vòng tròn đường kính D. Máy lại điều khiển tâm dao, chạy trên vòng nhỏ đường kính D − Dt. Vì cùng thời gian đi hết một vòng, tốc độ tỉ lệ với đường kính:

Với ren trong, dao càng to so với lỗ thì F càng phải giảm mạnh. M20 với dao Ø14 chỉ còn 30 %; nếu lập trình F bằng vfm, mỗi răng thực tế ăn gấp 3,3 lần fz định chọn — đủ để mẻ lưỡi hoặc gãy dao ở vòng đầu tiên. Một số phần mềm CAM và chu trình phay ren dựng sẵn của máy đã tự bù; nếu tự viết chương trình như ở đây thì phải tự tính.

Chọn dao và chế độ cắt

Chế độ cắt tham khảo cho dao phay ren hợp kim nguyên khối có lỗ tưới nguội (bảng của Haas theo nhóm vật liệu VDI 3323; bắt đầu ở giữa dải rồi chỉnh theo độ cứng vững của máy và đồ gá):

Vật liệuVc (m/phút)fz dao Ø ≤ 8fz dao Ø > 8
Thép carbon, thép thường (≤ 250 HB)75–1100,02–0,0410,041–0,086
Thép hợp kim đã tôi ram (270–300 HB)70–1000,015–0,0360,036–0,076
Inox austenit (SUS304, SUS316)45–750,015–0,0250,025–0,056
Gang xám75–1200,03–0,0510,051–0,104
Nhôm hợp kim cán, đã hóa bền120–2450,051–0,0710,071–0,104
Đồng thau150–2450,041–0,0610,061–0,097

Vc của dao phay ren hợp kim cao gấp nhiều lần taro HSS (thép carbon 75–110 so với 8–15 m/phút ở bài tốc độ cắt khi taro), nên dù chạy vòng quanh lỗ, thời gian làm một ren lớn vẫn ngắn. Thép tôi trên 45 HRC cần dao phay ren chuyên cho thép cứng — tra catalogue hãng dao, xem thêm gia công thép tôi cứng.

Ví dụ chương trình hoàn chỉnh

Ren trong M20 × 2,5 ren phải, lỗ mù sâu ren 30, thép C45, đã khoan mồi Ø17,5 sâu đủ Ø 32. Dao phay ren nhiều răng hợp kim Ø14, 4 me, ăn 1 lần.

(PHAY REN M20X2.5 REN PHAI SAU 30 - C45)
(DAO PHAY REN D14 Z4 - LAP THEO TAM DAO)
G90 G54 G17 G00 X0. Y0.
S2103 M03
G43 Z50. H05 M08
G00 Z2.
G01 Z-31.25 F500.
G03 X3. Y0. Z-30. I1.5 J0. F80.    (VAO DAO NUA VONG)
G03 X3. Y0. Z-27.5 I-3. J0. F160.  (1 VONG = 1 BUOC REN)
G03 X0. Y0. Z-26.25 I-1.5 J0. F80. (RA DAO VE TAM)
G00 Z50. M09
M05

Một vòng xoắn ốc dài √((2π × 3)² + 2,5²) ≈ 19 mm, ở F160 mất khoảng 7 giây — cộng vào/ra dao, cả ren M20 xong trong khoảng 15 giây. Muốn ren chặt/lỏng hơn một chút, không cần sửa chương trình: lập trình theo bù bán kính dao (G41 + D) và chỉnh giá trị mòn dao, hoặc sửa r nhỏ đi/lớn lên vài phần trăm milimét, rồi kiểm tra bằng dưỡng ren.

Lỗi thường gặp khi phay ren

Bài viết liên quan

Yutaka — giải pháp gia công, không chỉ bán dụng cụ

Nắm được kỹ thuật đúng mới là bước đầu. Yutaka đồng hành với xưởng cơ khí ở cả ba khâu: cung cấp dụng cụ cắt chính hãng Nachi, OSG, Yamawa (mũi khoan, taro, khoét lỗ); cung cấp máy khoan (khoan từ, khoan cầm tay); và thiết kế đồ gá, cơ cấu gia công theo yêu cầu — dựa trên kinh nghiệm nhiều năm làm đồ gá và máy tự động. Cần mua dụng cụ, cần máy, hay cần giải một bài toán gá đặt khó, Yutaka đều hỗ trợ được.

Trao đổi giải pháp qua SĐT: 0888 078 863
Email: Minhthangdo87@gmail.com

Câu hỏi thường gặp

Phay ren là gì?
Phay ren là làm ren bằng dao phay ren chạy theo đường xoắn ốc trên máy phay CNC: tâm dao chạy vòng tròn quanh tâm lỗ, mỗi vòng trục Z tiến đúng một bước ren. Khác với taro, dao nhỏ hơn lỗ, chỉ vài răng cắt cùng lúc nên lực nhỏ, phoi ngắn và dao gãy vẫn rút ra được.
Khi nào nên phay ren thay vì taro?
Nên phay ren khi ren lớn (khoảng M24 trở lên), vật liệu khó như inox, thép tôi, titan, phôi đắt không được phép gãy taro trong lỗ, lỗ mù cần ren sát đáy, hoặc cần chỉnh kích thước ren. Ren nhỏ M3–M12 số lượng lớn trên thép thường và nhôm thì taro vẫn nhanh và rẻ hơn.
Bán kính chạy dao khi phay ren trong tính thế nào?
Bán kính đường tâm dao r = (D − Dt) ÷ 2, với D là đường kính đỉnh ren (M20 thì D = 20) và Dt là đường kính dao phay ren. Ví dụ M20 dùng dao Ø14 thì r = 3 mm. Kích thước ren chỉnh bằng cách tăng giảm r vài phần trăm milimét hoặc dùng bù bán kính dao.
Vì sao phải giảm F khi phay ren trong?
Máy điều khiển tốc độ của tâm dao, còn lưỡi cắt chạy trên vòng tròn lớn hơn. Với ren trong, F lập trình = bước tiến tại lưỡi × (D − Dt) ÷ D. M20 với dao Ø14 thì F chỉ bằng 30 % bước tiến tại lưỡi; nếu không giảm, mỗi răng ăn gấp hơn 3 lần dự định và dễ mẻ dao.
Phay ren trong ren phải dùng G02 hay G03?
Ren trong ren phải dùng G03 và đi từ đáy lên, trục chính quay phải M03 — đây là phay thuận. Ren trong ren trái vẫn G03 nhưng đi từ trên xuống. Ren ngoài ren phải dùng G02 đi từ trên xuống.
Chọn đường kính dao phay ren bao nhiêu?
Theo Sandvik Coromant, đường kính dao không nên lớn hơn 70 % đường kính ren, vì dao càng to biên dạng ren càng bị lệch. Dao cũng phải nhỏ hơn lỗ khoan mồi. Ví dụ M20 (lỗ mồi Ø17,5) dùng dao khoảng Ø14; M12 (lỗ mồi Ø10,2) dùng dao khoảng Ø8.