Bài giảng các phương pháp gia công tinh chương 9 gia công tinh bằng hạt mài tự do

Chương Gia công tinh hạt mài tự Abrasive jet machining (AJM)  Abrasive jet machining (AJM), also known as abrasive microblasting, pencil blasting and micro-abrasive blasting, is an abrasive blasting machining process that uses abrasives propelled by a high velocity gas to erode material from the workpiece  Common uses include cutting heat-sensitive, brittle, thin, or hard materials Specifically it is used to cut intricate shapes or form specific edge shapes Process  Material is removed by fine abrasive particles, usually about 0.001 in (0.025 mm) in diameter, driven by a high velocity fluid stream; common gases are air or inert gases Pressures for the gas range from 25 to 130 psig (170–900 kPag or bars) and speeds can be as high as 300 m/s (1,000 km/h) Equipment  AJM machines are usually self-contained bench-top units First it compresses the gas and then mixes it with the abrasive in a mixing chamber The gas passes through a convergentdivergent nozzle before entering the mixing chamber, and then exits through a convergent nozzle The nozzle can be hand held or mounted in a fixture for automatic operations  Nozzles must be highly resistant to abrasion and are typically made of tungsten carbide or synthetic sapphire For average material removal, tungsten carbide nozzles have a useful life of 12 to 30 hours, and sapphire nozzles last about 400 hours The distance of the nozzle from the workpiece affects the size of the machined area and the rate of material removal Advantages and disadvantages  The main advantages are its flexibility, low heat production, and ability to machine hard and brittle materials Its flexibility owes from its ability to use hoses to transport the gas and abrasive to any part of the workpiece  One of the main disadvantages is its slow material removal rate; for this reason it is usually used as a finishing process Another disadvantage is that the process produces a tapered cut 9.1 Gia công tia hạt mài  Tia hạt mài (hay tia dung dịch hạt mài) dùng gia công tinh bề mặt phức tạp, phương pháp cho suất cao  Tia hạt mài có động nang lớn, va đập vào bề mặt gia công gây tác động hạt mài thực trình cắt tế vi, biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo Số lượng hạt mài va đập vào bề mặt gia công lớn làm tăng cường độ bóc tách kim loại độ nhám giảm Dung dịch hạt mài phun với P = 0.5-0.7 Mpa (bằng áp lực khí nén) làm tăng suất 7-12 lần so với phun khơng khí nén 305 9.1 Gia công tia hạt mài  Hiệu gia công tia hạt mài phụ thuộc vào kết cấu vịi phun, cường độ bóc tách kim loại, độ nhám bề mặt gia cơng Cịn phụ thuộc vào yếu tố khác : thời gian gia công, tỷ lệ hạt mài dung dịch, độ hạt hạt mài, loại đá mài, đặc tính dịng tia  Độ nhám bề mặt giảm thời gian gia cơng ban đầu đến giới hạn thời gian khơng thay đổi 306 307 308 Phạm vi ứng dụng gia công tia hạt mài  Hiệu gia công tia hạt mài phụ thuộc vào kết cấu vịi phun, cường độ bóc tách kim loại, độ nhám bề mặt gia cơng Cịn phụ thuộc vào yếu tố khác : thời gian gia công, tỷ lệ hạt mài dung dịch, độ hạt hạt mài, loại đá mài, đặc tính dòng tia  Độ nhám bề mặt giảm thời gian gia công ban đầu đến giới hạn thời gian khơng thay đổi 309 9.1 Gia cơng tia hạt mài • Phương pháp gia cơng có nhiệt độ thấp, bề mặt bị biến cứng -> Độ cứng tế vi tăng, làm xuất ứng suất dư nén, phương pháp gia công cho phép nâng cao độ bền mỏi chi tiết, tuổi bền dụng cụ cắt 310 9.2 Gia công hạt mài rung 9.2.1 Bản chất  Được thực thùng chuyên dùng có chứa chi tiết mơi trường gia cơng tác động dao động tần số thấp (rung động) theo phương làm chi tiết chuyển động theo hướng hạt mài va đập vào bề mặt gia công gây biến dạng dẻo phẳng nhấp nhô tế vi -> Rz giảm 311 9.2 Gia công hạt mài rung 9.2.1 Bản chất  Chi tiết mơi trường gia cơng cịn có thêm chuyển động tuần hoàn(quay chậm thùng) để chi tiết hạt mài có vị trí khác tác động hạt mài đặn toàn bề mặt gia công  Gia công hạt mài rung thực mơi trường khơ hay dung dịch lỏng (được cấp theo chu kỳ) 312 313 Gia cơng hạt mài rung có cấu làm quay chi tiêt Gia cơng hạt mài rung điện hóa 314 9.2.1 Bản chất  Gia cơng hạt mài rung điện hóa chi tiết gá trục quay hay cố định ngâm dung dịch chất điện phân Cực dương nối với chi tiết, cực âm nối với dung dịch điện phân Dưới tác động dòng điện bề mặt chi tiết bị hòa tan, phoi đẩy ngồi  Q trình xảy cắt gọt hạt mài thông thường dạng cắt tế vi biến dạng dẻo Do cường độ bóc tách tăng lên (5-7 lần) Phương pháp dùng gia công chi tiết có độ cứng vững cao, chi tiết lớn  Gia công hạt mài rung phương pháp gia công vạn dùng gia cơng chi tiết có chiều dài lớn, đường kính lớn 315 9.2.2 Mơi trường gia công chế độ cắt  Môi trường gia công gồm: chất lỏng chất cứng  Chất cứng: hạt mài, vật liệu cứng nghiền nhỏ -> có tác dụng cắt học  Chất lỏng: dung dịch axit, kiềm, muối có tác dụng khử phoi khỏi bề mặt gia cơng tạo phân bố vị trí chi tiết thùng  Chất cứng chất lỏng chọn phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia cơng, hình dáng, kích thước mục đích nguyên công (làm bavia,…) 316 9.2.2 Môi trường gia công chế độ cắt  Chế độ cắt phụ thuộc thể tích thùng chứa, hình dáng, kích thước chi tiết, vật liệu chi tiết Tần số thùng dao động 15-50 Hz, biên độ dao động 0.5-0.9 mm Nếu có cấu quay chi tiết (chi tiết gá trục quay) tốc độ quay chi tiết 0.5-15m/s, dao động 23-33 Hz biên độ dao động 15 mm  Kích thước hạt mài ảnh hưởng đến suất gia công Rz chọn hạt mài phụ thuộc chế độ cắt, tính chất vật liệu gia cơng, đặc tính thiết bị gia cơng thường kích thước hạt mài 2-70 µm 317 9.2.3 Chất lượng bề mặt phạm vi ứng dụng  Độ nhám bề mặt gia cơng hình thành q trình va đập hạt mài vào bề mặt gia cơng có va đập nên bề mặt có vết cắt tế vi theo kh khác nhau, đỉnh nhâp nhơ vê trịn phẳng  Với chế độ cắt tối ưu phương pháp cho Ra= 0.32-0.63 µm  T0 cắt thấp gia công nên cấu trúc lớp bề mặt không thay đổi  Thường sử dụng hiệu làm phôi đúc, rỉ sắt, làm chi tiết sau gia công  Phương pháp sử dụng rộng rãi sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Gia công chi tiết máy bay, tuabin, thiết bị hóa 318 học, máy mỏ, thiết bị dệt 9.3 Gia công hạt mài từ 9.3.1 Bản chất  Chi tiết hạt mài đặt từ trường có chuyển động cưỡng chi tiết chi tiết quay chi tiết dao động dọc trục va đập vào hạt mài q trình bóc tách kim loại thực (hạt mài bị lực từ trường giữ lại khe hở chi tiết cực từ)  Phương pháp thường dùng gia công mặt phẳng, trụ ngồi, trong, mặt định hình đơn giản  Khi gia công chất liên kết hạt mài từ trường điều chỉnh dịng điện qua cuận dây điều chỉnh chế độ cơng nghệ làm q trình đánh bóng hạt mài từ gần với phương pháp gia công hạt mài liên kết hay tự Đây ưu điểm phương pháp 319 320 9.3.2 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến q trình gia công chế độ cắt  Chất lượng bề mặt gia công ảnh hưởng nhiều từ: Từ thông, vật liệu hạt mài nhiễm từ, độ hạt, khe hở gia công, tốc độ quay, tốc độ dao động chi tiết, tính chất lý vật liệu gia cơng, độ nhám ban đầu, thời gian gia công, dung dịch trơn lạnh  Từ thông tăng làm lực tác động hạt mài vào bề mặt gia công tăng, nhiên hạn chế khả định hướng khuấy hạt mài -> làm giảm tính cắt gọt hạt mài  Khi tốc độ cắt tăng- >chiều dài quãng đường cắt tăng-> cường độ bóc tách tăng -> Rz giảm ,nhưng tốc độ tăng làm tính di động hạt mài giảm lưỡi hạt mài cứng -> Rz tăng cường độ bóc tách giảm 321 9.3.2 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến q trình gia cơng chế độ cắt  Tăng khe hở vùng gia công làm giảm áp lực mài giảm cường độ bóc tách  Tốc độ biên độ dao động chi tiết ảnh hưởng đến trình khuấy hạt mài khả tự mài sắc lại hạt mài Biên độ dao động giảm f tăng làm cường độ bóc tách tăng -> Rz giảm.(do thay đổi quỹ đạo hạt mài)  Độ hạt hạt mài giảm dẫn đến số lượng hạt mài tiếp xúc với chi tiết tăng -> Rz giảm 322