Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.
Giới thiệu vềtrụcvít
Bộ truyền trục vít - bánh vít, gọi tắt là bộ truyền trục vít, được xếp vào loại truyền động răng - vít, kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và vít Bộ truyền trục vít thường dùng để truyền chuyển động và công suất giữa hai trục vuông góc với nhau trong không gian, hoặc chéo nhau và góc giữa hai trục thường là 90 o Trục có rất nhiều loại với cấu tạo và ứng dụng phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau Trục vít có bề mặt cơ bản cần gia công là các bề mặt trụ tròn xoay ngoài và bề mặt răng trục vít Các bề mặt tròn xoay thường dùng làm mặt lắp ghép.
Do vậy các bề mặt này thường được gia công với các độ chính xác khác nhau.
Vật liệu chế tạotrục vít
Khái niệm bộ truyền trục vít –bánh vít
Truyền động trục vít – bánh vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp truyền chuyển độngvàcôngsuấtgiữa2trụcchéonhautrongkhônggian.Cócấutạobaogồmcótrụcvít bánh vít phối hợp với nhau cùng với sự ăn khớp giữa ren của trục vít và răng của bánh vít Bánh vít giống như hình vẽ loại bánh răng nghiêng – thường làm bằng hợp kimmàu.
Hình 1.1 Bộ truyền trục vít – bánh vít + Phân loại trục vít
Theo tài liệu [19] Trục vít Acsimet, được kí hiệu ZA, có góc prôfin trong mặt cắt dọc của răngα x thường từ 14,5 0 đến 27 0 thông dụngα x = 20 0
Trục vít trụ thân khai, được kí hiệu Z1, có góc prôfinα n trong mặt cắt pháp của răng thanh răng đối tiếp với trục vít;
Trục vít có prôfin răng phẳng trong mặt cắt pháp của răng, được kí hiệu ZN1;
Trục vít có prôfin rãnh răng phẳng trong mặt cắt pháp của rãnh răng, được kí hiệu ZN2;Trục vít trụ được tạo hình bằng mặt côn, kí hiệu ZK;
TrongthựctếthườngsửdụngrộngrãitrụcvítAcsimetZA.ViệcchếtạotrụcvítZA thườngđượcthựchiệntrênmáyvớidaotiệncóprôfinphùhợpvớiprôfingốccủatrụcvít vàkhôngquamàirăng.Đốivớitruyềnđộngtrụcvítcócôngsuấtlớncầnsửdụngtrụcvít convôlút(ZN1,ZN2)cũngnhưtrụcvíttạohìnhbằngmặtcôn(ZK1).Cácloạitrụcvítnày cần được màirăng.
+ Làm việc êm, không ồn
+ Có khả năng tự hãm
+ Có độ chính xác động học cao
- Nhượcđiểm:Hiệusuấtthấp,sinhnhiệtnhiềuvàcầndùngloạivậtliệucókhảnăngchịu được ma sátlớn.
- Vật liệu chế tạo trục vít – bánhvít
Theo tài liệu [19], Vật liệu để chế tạo trục vít có thể là thép cacbon hoặc thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon trung bình như thép C45, C50, 12CrNi3A, l8CrNiWa, 20Cr, 20Cr2Ni4A (có thấm cacbon) hoặc 40Cr, 38CrMnNi, 40CrNi (được tôi), 38CrMoAlA (có thấm nitơ).
Trong trường hợp chịu tải không lớn, nhiệt độ thấp (v t ≤2m/s) có thể tạo trục vít từ thép C35, CT60, gang grafit cầu, gang xám GX21-40 Để gia tăng hiệu quả truyền động cũng như tuổi thọ của trục, chúng nên được gia công bằng các loạimáy CNChiện đại với đa dạng loại vật liệu khác nhau.
Theo tài liệu [2] Bánh vít thường được chế tạo từ các loại vật liệu có tính chống dính tốt và khả năng giảm ma sát Các loại vật liệu này có thể phân làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Đồng thanh có giới hạn bền kéo không hơn 300 MPa, gồm có: a) Đồngthanhnhiềuthiếc(6-10%Sn)nhưБpОФpОФ10-1vàБpОФpОHФ,cácloạiđồngnàycótính chống dính tốt nhưng do đắt và hiếm nên chỉ dùng khi vận tốc trượt lớn (vs= 5… 25m/s). b) Đồngthanhthiếckẽmchì(chứathiếctừ3đến6%)nhưБpОФрОЦС6-3-3hoặcБpОФрОЦС5- 5-5 dùng khi vận tốc trượt = 5…12m/s.
Nhóm II: Đồng thanh không thiếc và đồng thau có giới hạn kéo lớn hơn 300 MPa,chẳnghạnđồngthanhnhômsắtБpОФpАЖ9-4,đồngthanhnhômsắtnikenБpОФpАЖH10-4-4, đồng thau ЛМцC 58-2-2, ЛМцO 58-2-2 v.v…C 58-2-2, ЛМцC 58-2-2, ЛМцO 58-2-2 v.v…O 58-2-2 v.v…
Các loại vật liệu này có cơ tính tốt, rẻ hơn đồng thanh thiếc nhưng tính chốngdínhkém nên chỉ sử dụng khi vận tốc trượt vs45),đượcmàivàđánhbóng,hoặcđược tôi cải thiện với độ rắn thấp hơn (HB< 350)và khôngmài.
Giacông mài
Kháiniệm mài
Màilàmộttrongnhữngphươngphápgiacôngkimloạiquantrọngmàngàynaychủ yếu được thực hiện trên các máy mài công nghệmới.
Hiện nay, các quá trình gia công kim loại này được thực hiện chủ yếu trên các máy cắtgọtkimloại.Ngàycàngcónhiềucôngnghệmớiđượcápdụngvàongànhgiacôngcơ khí do đó, các loại máy móc ngày càng được nâng cấp, cải thiện và thực hiện được nhiều nhiệm vụ trong hàng loạt những thao tác cắt gọt vậtliệu.
Kỹthuậtmài
Mài là một trong những hình thức gia công kim loại cơ bản Để mài chi tiết, người ta thường sử dụng đá mài Đá mài sẽ lấy đi một lớp kim loại siêu mỏng trên bề mặt chi tiết,làmnhẵnmịnchitiếtvàthôngthườngsaugiacôngmài,sảnphẩmsẽcóđộbóngtrên bề mặt rất cao Các loại máy mài càng hiện đại thì đá mài của chúng càng có thể gọt đi nhữnglớpkimloạirấtmỏng.Cácmáymàicôngnghệcaocóthểđạtđếnđộchínhxáckhi giacôngkhoảng0,001mm.Phươngphápmàicóthểđượcthựchiệntrênnhữngvậtliệutừ cứngđếnrấtcứng(vídụnhưthéphợpkimđãnhiệtluyện…).Phươngphápđượcápdụng khitakhôngthểdùngmộtphươngphápnàokhácđểtạobềmặtnhẵnvàbóngchochitiết có độ mỏng nhất định Hiện nay chúng ta có những phương pháp mài cơ bản, đó là mài mặt ngoài các chi tiết có dạng hình trụ, mài mặt ngoài các chi tiết có hình chóp tròn, mài lỗ chi tiết (mài bên trong) và mài mặt phẳng (như bàn rà, thước thẳng, thước đo góc…) Trong đề tài tác giả nghiên cứu quá trình mài răng trục vít dạng Acsimet là biên dạngđặc biệt mà trong nước chưa có công trình khoa học nghiên cứu và công bố hiệnnay.
Gia công cơ khí bằng phươngphápmài
Gia công cơ khí bằng phương pháp mài có hai dạng, đó là mài thô và mài tinh.
- Mài thô: Đây là giai đoạn gia công sơ bộ một vật, được thực hiện trong một thời gian ngắn, đơn giản chỉ là loại bỏ bớt phần kim loại thừa Yêu cầu khi thực hiện mài thô chínhlàtrongthờigianngắnnhấtlàmsaođểloạibỏđượcnhiềulớpkimloạinhất.Bềmặt vật không nhẵn, mịn và độ chính xác của sản phẩm cònthấp.
- Mài tinh: Mài tinh là quá trình gia công một cách chi tiết, kỹ lưỡng mặt ngoài của sản phẩm Sau khi gia công tinh, sản phẩm có độ bóng cao và độ chính xác cần thiết.Mài tinh làm mất các vết sinh ra bởi gia công mài thô Để sản phẩm đạt độ chính xác cao như yêu cầu, sau khi mài thô người ta tiến hành mài tinh sản phẩm thêm nhiều lầnnữa.
Mài trụcvít
Quá trình mài răng được thực hiện khi độ cứng của vật liệu cao khiến cho phải cắt răng với các phương pháp khác nhau hoặc dụng cụ cắt đơn điểm không thể cắt được.
Phươngphápmàirăngchokếtquảđộchínhxáccaovàcóthểđạtđượcđộbóngbề mặt cao hơn so với phương pháp gia côngkhác.
Hình 1.4 Phương pháp mài trục vít Được gia công trên máy mài răng chuyên dùng; Nókếthợp một đường dẫn vít chínhxácđểđưarabướcrăngchuẩnhoặcđườngdẫntrênđoạncóren.Máymàirăngcũng có nghĩa là chỉnh sửa hoặc sửa lưỡi cắt của bánh đá mài vì vậy nó sẽ gia công chính xác biêndạngrăng.Bánhđámàiđượcsửdụngđểmàilàbánhđámàicósườn(sống)màiđơn hoặc bánh đá mài có nhiều sườn mài như hình 1.4 Loại bánh đá mài có sườn mài đơn đượcsửdụngđểmàinhữngrăngcóchiềudàilớn(bướclớn)vàyêucầurăngcóchiềudài theo chiều dọc trục lớn Còn loại đá mài có nhiều sườn mài được sử dụng mài có bước ngắn (loại răng có chiều dài ngắn) Bánh đá mài được đưa nghiêng (tiến nghiêng) so với phôi trong quá trình mài răng Vì vậy với trục vít Acsimet cần xác định được hình dạng của sườn mài sao cho phù hợp và đạt được yêu cầu kỹthuật
Tình hình nghiên cứu trong vàngoàinước
Tình hình nghiên cứu công nghệ màingoàinước
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về mài Các lĩnh vực nghiên cứu về mài rất đa dạng Khi nghiên cứu về mài, các nhà nghiên cứu tập trung giải quyết các vấn đềliênquanđếnmáymài,đámài,chếđộcắt,nhiệtcắtvàdungdịchtướinguội…Mộtsố hướng nghiên cứu chính đólà:
-Hướngnghiêncứu1:Nghiêncứuvềmáymàitrongđótậptrungnghiêncứuvềđộchính xác gia công khi mài, nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới trong các lĩnh vực điều khiển, … để hướng đến giám sát và tự động hóa quá trình mài, tối ưu hóa quá trìnhmài.
Trong tài liệu [47] đã thực hiện nghiên cứu về phương pháp mài vô tâm để mài các chi tiết dạng tròn xoay Đặc biệt, trong công trình nghiên cứu này tác giả đã thực hiện nghiêncứuứngdụngphươngphápmàivôtâmchạydaongangđịnhvịchitiếttrêncácgiá đỡ cố định để mài rãnh lăn vòng bạc ổ bicầu.
Như vậy, trong tài liệu [47], đã chỉ ra được các ưu điểm của phương pháp mài định hìnhrãnhlănvòngbạcổbicầuđịnhvịtrêncácgiáđỡcốđịnh.Đồngthời,đãphântíchvà đánh giá được ảnh hưởng của các góc gá đặt giá đỡ trên máy đến độ chính xác hình đáng hình học mặt cắt ngang của chi tiết mài Từ đó đưa ra được bộ thông số gá đặt tối ưu các giá đỡ cố định Tuy nhiên, trong tài liệu tác giả chưa nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết khimài.
Năm1981,tàiliệu[33]đãnghiêncứuvềcácvấnđềthườnggặpphảitrongquátrình mài định hình. Nhóm tác giả đã chỉ ra được các yếu tố hình học chính của đá khi mài tiến dao nghiêng để mài mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài như:Chiều rộng đá a p , đường kính trung bình dsvà góc nghiêng β Từ đó tác giả đã chỉ ra được quan hệ giữa chiều dài cung tiếp xúc lý thuyết lkvới góc nghiêng β đối với các đường kínhphôi khác nhau.Đồngthờixâydựngđượcđồthịmốiquanhệthựcnghiệmgiữađộnhámbềmặtcủa chi tiết mài với thông số góc nghiêng β ứng với một số điều kiện mài nhấtđịnh.
Năm 2010, trên cơ sở kết quả nghiên cứu trong tài liệu [48] đã tiếp tục thực hiện nghiên cứu ứng dụng phương pháp mài định hình vô tâm định vị chi tiết trên 2 giá đỡ cố định để mài định hình rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu.
Tài liệu [48] nhận thấy, trong suốt quá trình mài, bề mặt gia công của vòng bạc phải luôn tiếp xúc với 2 giá đỡ và đá mài Độ chính xác hình đáng hình học của rãnh lăn ở đây bị ảnh hưởng nhiều bởi độ ổn định của vòng bạc vòng bi trên các giá đỡ trong suốt quá trình mài.
Do đó, khi điều chỉnh quá trình mài tinh trên 2 giá đỡ cố định, tài liệu [48] đã tập trung nghiên cứu các giải pháp nhằm đảm bảo vị trí ổn định của vòng bạc Tác giả đã đưa ra sơ đồ vị trí các lực tác dụng lên vòng bạc vòng bi trong quá trình mài vô tâmbề mặt ngoài trên 2 giá đỡ cố định và xác định góc λ của lực ép Q Trong đó, lực ép Q được tạoralàdođộlệchtâmegiữatâmquaycủaphôigiacôngvàtâmA củacựctừđểduytrì sự tiếp xúc liên tục giữa phôi và hai giá đỡ cố định Lực Q phụ thuộc vào độ lệch tâm e, vận tốc góc ɷ, áp lực R, hệ số ma sát giữa cực từ và phôi gia công.
Ngoài ra, trong tài liệu [49] tác giả đã tiến hành phân tích sự hình thành biên dạng mặtcắtngangcủachitiếtkhimàiđịnhhìnhvôtâmrãnhlănvòngbạcổbicầuđịnhvịtrên cácgiáđỡcốđịnh.Từđóđánhgiáảnhhưởngcủasailệchhìnhdạnghìnhhọcbanđầucủa phôivàgócgáđặtcácgiáđỡcốđịnhtrênmáyđếnsailệchđộtròncủachitiếtkhimàivô tâmchạydaongangtrêncácgiáđỡcốđịnh.Tácgiảđãđưarakếtluậnđốivớiphôicócác dạng méo 2, 3, 4 và
5 cạnh thì góc điều chỉnh tối ưu nằm trong khoảng từ 70 0 đến 120 0 Như vậy, đã phân tích lực và các yếu tố hình thành mặt cắt ngang khi mài định hình vô tâm định vị trên các giá đỡ cố định. Trên cơ sở đó, tác giả đã đề xuất việc lựa chọn các thông số gá đặt nhằm đảm bảo vị trí ổn định của phôi trong suốt quá trình mài và giảm thiểu sai số gá đặt phôi Tuy nhiên, trong tài liệu này tác giả cũng chưa thực hiện nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn chi tiếtmài.
- Hướng nghiên cứu 2:Nghiên cứu về đá mài trong đó tập trung nghiên cứu về chiếnlượclựachọncặpvậtliệuđámàivàphôi,nghiêncứuchếtạo cácloạiđámàitừcác vật liệu hạt mài mới có độ cứng và khả năng cắt cao, nghiên cứu nâng cao chất lượngchế tạo đá mài và hoàn thiện kết cấu của đá mài… Theo hướng nghiên cứu trên, một số các công trình khoa học tiêu biểu như sau:
Trong tài liệu [25] đã trình bày những kinh nghiệm đạt được khi sử dụng các đá mài kimcươngmộtlớpđểmàiđịnhhìnhchínhxáccácchitiếtcóhìnhdạngphứctạptừnhững vật liệu cứng trên máy mài phẳng Trong nghiên cứu này, tác giả đã tìm hiểu một số các dạngđámàikimcươngđịnhhìnhđểmàimộtsốdạngchitiếtkhácnhau.Quathựcnghiệm, tác giả đưa ra kết luận việc sử dụng đá mài kim cương định hình đã giúp giảm được 40% khối lượng công việc, giảm được 50% thời gian gia công và 25% chi phí gia công Đồng thờitácgiảcũngtiếnhànhkhảosátđánhgiáđặctínhmònđávànăngsuấtmàivớiđámài có các độ hạt khác nhau Ngoài ra, trong nghiên cứu này tác giả cũng đã xây dựng được mốiquanhệgiữatốcđộăndaovànănglượngtiêuthụvớitốcđộquaycủađámàikhimài địnhhìnhbằngđámàikimcương.Tuynhiên,tácgiảmớichỉtiếnhànhkhảosátvớitrường hợp mài định hình trên máy mài phẳng, chưa đưa ra được phương pháp để đo lượng mòn củađámài,chưakhảosátđánhgiáảnhhưởngcủachếđộmàiđếnmònđávàđộchínhxác của chitiết.
Năm 2005, tài liệu [23] đã nghiên cứu phát triển một loại vật liệu hạt mài CBN đa tinh thể mới Từ đó, nhóm tác giả đã tiến hành thử nghiệm mài định hình một rãnh hình chữ V trên máy mài phẳng để đánh giá hiệu quả cắt của vật liệu hạt mài CBN mới Tuy nhiên, tài liệu [23] mới chỉ thực hiện khảo sát đối với trường hợp là mài định hình trênmáymài phẳng màchưathực hiện khảo sát đối với các trường hợp mài khác như mài định hình trònxoay ngoài,mài định hình lỗ … Đặc biệt, yếu tố mòn của đá mài cũng như ảnh hưởng của các yếu tố chế độ công nghệ đến năng suất gia công, độ chính xác của chi tiết mài và tuổi bền của đá mài chưa được nghiên cứu khảo sát trong tài liệu[21].
- Hướng nghiên cứu 3:Nghiên cứu về phương pháp đo mòn đá để từ đó đánh giá ảnh hưởng của mòn đá đến độ chính xác của chi tiết và xác định tuổi bền của đá mài.
Trongcáccôngtrìnhnghiêncứutrướcđây,mộtsốphươngphápđomònđádựatrên các nguyên tắc khác nhau đã được nghiên cứu Trong đó có một số phương pháp đo mòn đã được phát triển dựa trên nguyên lý củasóngâm, sóng siêu âm ở tài liệu [22] và hiện tượngđiệndungởtàiliệu[31].Gầnđây,máyảnhCCDtheocáctàiliệu[45,35,26]cũng đãđượcsửdụngđểgiámsáttrựctiếphìnhảnhlưỡicắtcủađámàinhằmđánhgiámònđá Tất cả các phương pháp trên đều rất phù hợp với việc thực hiện đo trong điều kiện phòng thí nghiệm Tuy nhiên, chúng không đảm bảo được độ chính xác khi ứng dụng đo mòn trựctiếptrongquátrìnhmàiướtcầnđộchínhxáccaodoảnhhưởngbấtlợicủadungdịch mài, lực cắt và phoi mài khi gia công trong điều kiện mài có tưới dụng dịch trơn nguội Một hạn chế lớn khác của các phương pháp đo này là chúng tương đối đắttiền.
-Hướngnghiêncứu4:Nghiêncứuvềcácyếutốcôngnghệvàxácđịnhảnhhưởng củacácyếutốcôngnghệđếnđộchínhxácgiacôngcũngnhưtuổibềncủađámài từđó hướng đến việc xác định chế độ công nghệ tối ưu Theo hướng nghiên cứu trên, một số các công trình khoa học tiêu biểu như sau:
Tình hình nghiên cứu công nghệ màitrongnước
Màilàmộttrongnhữngphươngphápgiacôngtinhquantrọngnhất.Trảiquaquátrình phát triển của mình, công nghệ mài đã có những bước phát triển vượt bậc Các máy mài ngàycàngđượchoànthiện,chấtlượngđámàingàycàngcao,phươngphápmàingàycàng cóvịtríquantrọngtrongcácquátrìnhsảnxuấtcơkhí.Cóthểnóimàilàmộttrongnhững nguyêncôngquantrọngnhấtquyếtđịnhđếnchấtlượngsảnphẩm.Điềunàyđãđượcnhấn mạnh trong các cuốn sách chuyên khảo về mài cũng như trong các giáo trình Công nghệ chế tạo máy ở Việt Nam và giáo trình quá trình sản xuất cơ khí trên thế giới[16].
- Hướngnghiêncứu1:Theotàiliệu[16]nghiêncứuvềmáymàitrongđótậptrung nghiên cứu về độ chính xác gia công khi mài, nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới trong các lĩnh vực điều khiển, … để hướng đến giám sát và tự động hóa quá trình mài,tối ưu hóa quá trìnhmài.
- Hướng nghiên cứu 2:Nghiên cứu về đá mài trong đó tập trung nghiên cứu về chiếnlượclựachọncặpvậtliệuđámàivàphôi,nghiêncứuchếtạo cácloạiđámàitừcác vật liệu hạt mài mới có độ cứng và khả năng cắt cao, nghiên cứu nâng cao chất lượngchế tạo đá mài và hoàn thiện kết cấu của đá mài… Theo hướng nghiên cứu trên, một số các công trình khoa học tiêu biểu như sau:
Năm 1996 trong tài liệu [12] đã tiến hành nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh giá tính cắt gọt của đá mài từ đó đưa ra các tiêu chí để lựa chọn cặp đá mài – vật liệu gia công thích hợp Sau đó, năm 2006 trong nghiên cứu [1] đã đưa ra một phương pháp mới để lựa chọn đá mài có độ cứng thích hợp với vật liệu gia công dựa trên việc đánh giá khả năngcắtcủađámàibằngviệcsửdụnghệsốlựccắt.Tuynhiên,cáccôngtrìnhnghiêncứu này chỉ thực hiện khảo sát đối với trường hợp mài phẳng và mài tròn ngoài mà chưa thực hiện nghiên cứu khảo sát với trường hợp mài địnhhình.
Gầnđây,năm2017tàiliệu[11]khithựchiệnluậnáncủamìnhđãđưaramộtphương pháp chế tạo mới cùng với một bộ thông số công nghệ để chế tạo đá mài CBN đơn lớp liên kết kim loại bằng phương pháp mạ điện Niken Đồng thời đánh giá được ảnh hưởng của một số thông số công nghệ cơ bản trong quá trình mạ điện
Niken đến sự phân bố các hạtmàitrênbềmặtđámàichếtạo.Tuynhiên,ảnhhưởngcủacácthôngsốcôngnghệđến chất lượng của chi tiết mài chưa được thực hiện nghiêncứu.
- Hướng nghiên cứu 3:Nghiên cứu về phương pháp đo mòn đá để từ đó đánh giá ảnh hưởng của mòn đá đến độ chính xác của chi tiết và xác định tuổi bền của đámài. Trong nước, khi nghiên cứu về mòn đá và đo lượng mòn của đá mài các công trình khoa học trước đây cũng đã đưa ra một số giải pháp và kỹ thuật đo khác nhau ở các tài liệu [5]. Trong tài liệu [13] đã xây dựng được hệ thống đo mòn của đá mài bằng đầu đo lazer trên máy mài tròn ngoài Từ đó xác định được lượng mòn của đá mài và lượng mòn tổngcộngcủađámàisaumỗihànhtrìnhmài.Trêncơsởđótàiliệu[13]đãxâydựngđược đồ thị mối quan hệ giữa tuổi bền của đá mài với chế độ công nghệ mài, cũng như đồ thị quanhệgiữađộnhámbềmặtchitiếtmàivớichếđộcôngnghệmàiứngvớicácthờiđiểm mài khác nhau Tuy nhiên, thiết bị đo này có giá thành rất cao và thường chỉ giới hạn ở dạng mài khô vì khi mài ướt thì dung dịch trơn nguội, phoi mài và các tạp chất thường làmnhiễuánhsáng,hấpthụánhsáng.Cáctiasángthườngbịphảnxạlệchtrêncácbềmặt cong hoặc nghiêng, gây khó khăn cho phép đo và làm tăng sai sốđo.
Trong tài liệu [8, 14], đã xây dựng được hệ thống đo mòn của đá mài bằng đầu đo khí nén trên máy mài phẳng Trên cơ sở đó, trong tài liệu[8]đã xây dựng được hàm số cũng như đồ thị quan hệ giữa độ mòn tuyệt đối và độ mòn tương đối với chế độ cắt khi mài.Tuynhiên,hệđầuđokhínéntrongcáctàiliệutrênchỉthựchiệnđomòntạimộtđiểm trênbềrộngmặttrụcủaviênđámàikhimàiphẳng.Ngoàira,trongtàiliệu[14]thựchiện lấytínhiệuđomònnhưsau:Từtínhiệuápsuấtđođượctrongbuồngđonhờcảmbiếnáp suất sẽ được chuyển thành tín hiệu điện Sau đó, tín hiệu điện này được ghi lại trên giấy ảnh của máy đo dao động ký Trên cơ sở hiệu chỉnh đầu đo được thiết lập ban đầu, lượng mòncủađámàisẽđượcxácđịnhbằngcáchđođộcaocủacácđiểmtínhiệuđiệnghiđược trêngiấyảnhnhờmáyđodaođộngký.Dođó,phươngphápthunhậnvàxửlýtínhiệuđo ởđâykhócóthểhướngđếnđiềukhiểnthíchnghibùtựđộnglượngmòncủađámàitrong quá trình gia công. Trong tài liệu [8] khi thực hiện đo mòn trên máy mài phẳng chưa đưa ra được giải pháp thu nhận và xử lý tín hiệu đo để đo mòn đá trực tuyến trong quá trình mài. Đểkhắcphụcnhượcđiểmtrên,gầnđâyvàonăm2017trong tàiliệu[5]đãthựchiện giámsátmònđátrênmáymàiphẳngkhimàihợpkimTitan.Tuynhiên,trongluậnánnàytácgiảthựchiệngiám sátmònđákhimàiphẳngthôngqualựccắtđođượctrongquátrình mài.Banđầu,tácgiảthựchiệnđolượngmònhướngkínhcủađámàiởtrạngtháitĩnhsau khiđãkếtthúcquátrìnhmàichotrườnghợpmàiphẳngbằngmặttrụcủađá.Điểmnổibật đạt được trong tài liệu [5] là tác giả đã đưa ra được một giải pháp để giám sát trực tuyến mòn đá trong quá trình mài phẳng Tuy nhiên, việc giám sát mòn đá thông qua lực cắt đo đượctrongquátrìnhmài,trêncơsởhàmmốiquanhệxâydựngđượcgiữalựccắtvớimòn đá từ giá trị mòn của đá mài đo được ở trạng thái tĩnh sẽ khó đảm bảo được độ chính xác cao.
-Hướngnghiêncứu4:Nghiêncứuvềcácyếutốcôngnghệvàxácđịnhảnhhưởng củacácyếutốcôngnghệđếnđộchínhxácgiacôngcũngnhưtuổibềncủađámài từđó hướng đến việc xác định chế độ công nghệ tối ưu Đây là một trong những hướng nghiên cứu được rất nhiều nhà khoa học ở Việt Nam quan tâm Tại Việt Nam, các nghiên cứuvề mài theo hướng trên cũng được thực hiện từ rất sớm Trong những nămgầnđây,mộtsốcôngtrìnhnghiêncứutiêubiểuvềmàitheohướngnghiêncứutrênnhưsau.
Năm 2002, trong công trình nghiên cứu [7] đã xây dựng được các chỉ tiêu để xác địnhtuổibềncủađámài.Từđó,tácgiảthựchiệnnghiêncứuảnhhưởngcủacácthôngsố công nghệ khi sửa đá đến tuổi bền của đá mài Đồng thời trên cơ sở thực nghiệm được thực hiện trên máy mài tròn ngoài, tác giảđãxây dựng được đồ thị biểu thịquyluật biến đổi của các thành phần lực cắt theo số chu trình mài Từ đó tác giả đã xác định được tuổi bềncủađámài.Đâylàcơsởđểhướngđếnviệcxácđịnhchếđộcôngnghệhợplýkhisửa đá.
Năm 2006, trong tài liệu [1] đã thực hiện nghiên cứu tối ưu hóa chế độ cắt theo tiêu chítuổibềncủađámàikhimàitinhthépШХ15trênmáymàitrònngoàibằngđámàiHải
DươngCn46TB1.G.V1.400X40X.203.50m/s.Tuynhiên,bàitoántốiưuhóaởđâyđược giải khi các thamsố mài chưa được xét đầy đủ tất cả ràng buộc Trong bài báo này bài toán tối ưu chỉ được xét với duy nhất một ràng buộc là độ nhám bề mặt của chi tiết đảm bảo yêu cầu chotrước. Sau đó, trong luận án [3] đã xác định được ảnh hưởng của chế độ cắt đến một số thôngsốđặctrưngchoquátrìnhcắtkhimàithépШХ15vàX12MbằngđámàiHảiDương trênmáymàitrònngoài.Tuynhiên,tàiliệu[3]chưathựchiệnnghiêncứuvớitrườnghợp mài địnhhình. Năm 2015 khi nghiên cứu về mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài công trình nghiên cứu [9] đã ứng dụng giải thuật di truyền (GA) để xây dựng bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu Trên cơ sở đó, tác giả đã xác định được chế độ cắt tối ưu nhằm đảm bảo năng suất gia công và độ nhám của chi tiết mài khi mài thép hợp kim trên máy mài tròn ngoài.
Nhận xét:Với điều kiện sản xuất cơ khí Việt Nam hiện nay, khi vốn đầu tư cho sản xuấtcòngặpnhiềukhókhănthìmộttrongnhữngyêucầuđặtralàcầntìmđượcgiảipháp để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong quá trình sản xuất, trên cơ sở điều kiệnkỹthuậtcôngnghệhiệncó.Trongkhi,vớimộthệthốngcôngnghệđượcđầutưnhấtđịnhthì chế độ cắt cùng với một số yếu tố công nghệ khác là những yếu tố được điều khiển linh hoạt Mặt khác, các yếu tố công nghệ có ảnh hưởng nhiều đến mòn đá và chất lượng bề mặtcủachitiếtmài.Dođó,việcnghiêncứuảnhhưởngcủacácyếutốcôngnghệđếnchất lượng bề mặt của chi tiết, để từ đó xác định chế độ công nghệ tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình mài, sẽ là một trong hướng nghiên cứu phù hợp và khả thinhấtvớiđiềukiệnsảnxuấtthựctếhiệnnayởViệtNam.Vìvậy,trongluậnánnàyxuất phát từ yêu cầu thực tế, tác giả đã lựa chọn hướng nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ quan trọng đến chất lượng bề mặt răng trụcvít.
Mặt khác, qua phân tích các nghiên cứu đã thực hiện cho thấy, hầu hết các công trình trước đây đều được thực hiện trên máy mài phẳng, máy mài tròn ngoài … mà chưa có nhiều những nghiên cứu chuyên sâu được thực hiện trên máy mài định hình đặc biệt ở ViệtNam.Ởđóvẫntồntạinhữngvấnđềkhógiảiquyết.Mộttrongsốđólàsựmònđávà ảnh hưởng của mòn đá cũng như các thông số chế độ cắt đến tuổi bền của đá mài và chất lượngcủachitiếtgiacông.Đâylànhữngvấnđềcầnđượcnghiêncứuvàphântíchchitiếthơn, đặc biệt là yếu tố mòn của đá mài Yếu tố này rất quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cắt của đá mài cũng như năng suất, chất lượng và hiệu quả của toàn bộq u á trìnhmàiđịnhhìnhởnghiêncứu[5].Vìvậy,mộttronggiảiphápcơbảnđể nângcaohiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình mài định hình là cần xác định được thời điểm sửa đá hợplýtrongnghiêncứu[10].Đểđạtđượcđiềunày,mộttrongnhữngyêucầuđặtralàcần phải đo được lượng mòn của đá mài trong các tài liệu[8,46].
Tình hình nghiên cứu về trục vít trênthếgiới
Có thể nói rằng tạo hình biên dạng răng của bộ truyền trục vít được nhiều nhà khoa học quan tâm và đã giải quyết được nhiều vấn đề cơ bản để đưa vào ứng dụng trong sản xuất Ở đây tác giả đã tìm hiểu một số công trình nghiên cứu của một số nhà khoa học, một trong số những công trình đó là:
Năm 2000, tài liệu [45] đã sử dụng khái niệm lý thuyết bao hình để thiết lậpphương trình của đường tiếp xúc giữa biên dạng răng trục vít và hình thành dụng cụ mài, và tính toán biên dạng dụng cụ tạo hình từ biên dạng trụcvít. Năm2005,tàiliệu[37,38,39]sửdụngkháiniệmtươngtựđểxâydựngcácmôhình toán học của máy cắt và công cụ tạo hình để gia công trụcvít.
Năm 2010, tài liệu [40, 41] đã xây dựng hình toán học cho các biên dạng đá CBN cho gia công trục vít được phát triển dựa trên lý thuyết về sự ăn khớp.
Năm 2012, tài liệu [43] đã đề xuất một phương pháp thiết kế tạo hình biên dạng công cụ để gia công xoắn vít khi một biên dạng trục vít tùy ý (hoặc dạng phân tích hoặc dạng rời rạc của biên dạng xoắn vít) được đưa ra Phương pháp bao răng phân tích được thiết lập thường là được sử dụng để có được biên dạng mài giữa trục vít trục vít và công cụ tạo hình, tuy nhiên, thường gặp phải số vấn đề ổn định để tính toán phương trình phi tuyến phức tạp của tiếp điểm đường kẻ Trong trường hợp này, kết quả không chínhxác Ví dụ, biên dạng mài không đều và có thể xảy ra các điểm kỳ dị Điểm số ít và sự phân bố không đồng đều dẫn đến sự suy giảm tính toán độ chính xác của phương pháp bao hình.
- Năm 2015 tài liệu [34] đã áp dụng đồ họa kỹ thuật số cho phương pháp quét dựa trên đồ họa máy tính để tạo biên dạng cho dụng cụ tạo hình khi mài trục xoắnvít.
- Năm2010Wu,Y.Rvàcộngsựđãđềxuấtphươngphápbắntiasángmôphỏngquá trình mài cho một ống xoắn hình trụ ren Ví dụ như bánh răng xoắn ốc, … Có thể được xácđịnhtừcácđiểmgiaonhautrênmỗitiamàkhônggiảiquyếtcácphươngtrìnhhệthống đồng thời của quỹ tích và phương trình ăn khớp Tuy nhiên, đã bỏ qua nhiều điểm giao nhau trong quá trình mài.
- Năm 2020 tài liệu [92], đưa ra nghiên cứu Phân tích đặc điểm hình học và lập mô hìnhthamsốchogiacôngchínhxáctrụcvít,trongtàiliệunghiêncứuvềtrụcvítcủamáy nén khí và gia công bằng máyphay
-Năm 2017 [93], công bố nghiên cứu về phương pháp xây dựng mô hình toán học mài trục vít của máy nén khí trên máy CNC SK7032, Kết quả cho thấy rằng các lỗi cấu hình trục vít có thể được kiểm soát trong phạm vi ±10 μm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bịm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bị kiểm tra bánh răng P65 cho thấy rằng các lỗi cấu hình rôto trục vít có thể được kiểm soát trong phạm vi ±10 μm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bịm
Các nghiên cứu có ý nghĩa rất nhiều trong thực tiễn nhưng chỉ áp dụng cho một số trục vít cụ thể trong các máy nén khí, máy bơm, … nhưng chưa có nghiên cứu về trục vít Acsimet
1.4.4 Tình hình nghiên cứu về trục vít trongnước
- Nướctagầnđâyđãcómộtsốcôngtrìnhnghiêncứuvềlýthuyếtănkhớp,xácđịnh profilđốitiếpepitrochoidcủacặpbơmdầuvàmáynénkhí.Cáccôngtrìnhnàyđãnghiên cứu lý thuyết ăn khớp theo phương pháp giải tích, hình học viphân
- Trongluậnáncủanghiêncứunăm2017tàiliệu[15]đãnghiêncứuvềphươngpháp gia công trục vít cycloit bằng cách xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạngđĩa.
- Trongluậnánnăm2018tàiliệu[16]đãnghiêncứuảnhhưởngcủachếđộgiacông đến lượng mòn đá, mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ nhám bề mặt, mối quan hệ giữa chế độ công nghệ và độ ô van của chi tiết khi mài định hình rãnh trònxoay.
- Trongbàibáotácgiả[4]đãứngdụngcôngnghệCAD/CAMtrongtạohìnhbềmặt xoắnvítAcsimettrênmáyCNC5trục.Chếtạođượctrụcvítnhưngchỉxácđịnhđộnhám bề mặt sau khi gia công, và gia công trên thép Cacbon thôngthường.
- Nghiên cứu trong tài liệu [17] đã Khảo sát ảnh hưởng của chế độ cắt và thông số đámàiđếnđộnhámbềmặtkhimàimặtcongAcsimetvậtliệuHSSP18bằngmáychuyên dùng1БpОФ811cụthểnhưsau:XâydựngđượcmôhìnhnghiêncứumàihớtlưngmặtAcsimet mặt sau răng dao phay bánh răng côn cong hệ Gleason, loại 9 inch trên máy 1БpОФ811, xác định vùng gia công với vận tốc cắt đá mài: 24 (m/s) ≥ V ≥ 16 (m/s); bước tiến: 4,16 (vòng/ph) ≥ S ≥ 2,08 (vòng/ph) và chiều sâu cắt không đổi t = 0,002 mm; sử dụng đámài Ct 100 MV2 B 70 × 50 × 32 - 35m/s do Công ty CP Đá mài Hải Dương sản xuất Bằng thực nghiệm đã xác định được mối quan hệ toán học giữa vận tốc cắt đá mài (V) và bướctiến (S) với độ nhám (Ra) của bề mặt Acsimet sau khi mài hớt lưng qua phương trình:Ra
= 136,670538 V = 2,13404 S = 0,41008 (àm) với độ tin cậy R = 90,4% Kết quả thực nghiệmchothấy:Trongvùngchếđộcắtnhưlựachọntrênthìbướctiến(S)tỷlệthuậnvà vận tốc cắt đá mài(V) tỷ lệ nghịch với giá trị độ nhám, trong đó bước tiến S ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Ra ít hơn so với vận tốc cắt đá mài Vậy, muốn nâng cao chấtlượng bềmặtchitiếtkhimàihớtlưngthìcầntăngvậntốccắtcủađámàivàgiảmbướctiến(vận tốc quay của chitiết) Các nghiên cứu về mài mặt phẳng, mài tròn trong, mài tròn ngoài … nhưng chưacó nghiên cứu về mài trục vítAcsimet
Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu về bộ truyền trục vít là rất lớn, đặc biệt là các trục vít sử dụng trong thiết bị cần độ chính xác cao Hiện tại đã có một số đơn vị chế tạo được trục vít có độ chính xác cao như Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện nghiên cứu cơ khí Hà Nội … tuy nhiên còn có nhiều hạn chế trong quá trình sử dụng.
Xác định nhiệm vụ nghiên cứu củaluậnán
- Nghiên cứu tạo hình biên dạng đá để mài biên dạng răng trục vítAcsimet
- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến nhám bề mặt chi tiết khi mài trục vít Acsimet thép hợp kim 40Cr, 35CrMo và38CrMo.
- Xác lập mối quan hệ giữa nhám bề mặt với chế độcắt.
- Xác lập mối quan hệ giữa lượng tách kim loại khi mài với chế độcắt.
- Đánh giá độ chính xác khi tối ưu hóa các thông số công nghệ khi mài trên thép 35CrMo bằng thực nghiệm vết tiếp xúc giữa trục vít và bánhvít
- Áp dụng các kết quả vào thựctiễn.
Nghiên cứu các đặc điểm của đường xoắn vít để gia côngchitiết
Xoắn ốcAcsimet2D
Xoắn ốc Acsimet (còn được gọi là xoắn ốc số học) là một hình xoắn ốc có tên là củanhàtoánhọcHyLạpAcsimetthếkỷthứ3trướcCôngnguyên.Nólàmộtđườngcong phẳng, quỹ đạo của điểm M chuyển động thẳng đều dọc theo tia OV với gốc tọa độ tạiO, còn tia OV tự quay đều quanh O Nói cách khác, khoảng cách ρ = OM tỉ lệ với gócq u a y
𝜑của chùm tia OV Các quay chùm tia OV thành một góc như nhau tương ứng với cùng một gia số ρ.
Phương trình của đường xoắn ốc Acsimet trong hệ tọa độ cực được viết dưới dạng sau:
Trong đó k là độ dời của điểm M dọc theo tia r, với phép quay bởi góc𝜑 a = | BM | = | M A | = 2kπ Số a được gọi là tung độ xoắn ốc Phương trình của xoắn ốc Acsimet có thể được viết lại như sau:
Khi quay tia ngược chiều kim đồng hồ, sẽ thu được hình xoắn ốc thuận tay phải, trong khi xoay theo chiều kim đồng hồ - vòng xoắn thuận tay trái Cả hai nhánh của xoắn ốc(phảivàtrái)đượcmôtảbởicùngmộtphươngtrình(2.3)(coigiátrịâmcủaρlàphản xạ đối xứng trung tâm đối với gốc, tức là (−ρ,ρ,𝜑)≡ (ρ,𝜑+ π)) Các giá trị dương của𝜑tương ứng với hình xoắn ốc bên phải, âm - bêntrái
Trong hình 2.12, chỉ có hình xoắn ốc bên phải được hiển thị Đối xứng hình ảnh của đường cong này qua trục Y sẽ tạo ra hình xoắn ốc bên trái Khi không xoắn, khoảng cách từ điểm O đến điểm M có xu hướng đến vô cùng, trong khi cao độ xoắn ốc không đổi(nghĩalàcàngxatâm,cànggầncáccuộndâycủahìnhxoắnốccàngtiếngầnđếnhình tròn) Đôi khi, xoắn ốc Acsimet được mô tả như một hình xoắn ốc có “khoảng cách tách biệt không đổi” giữa các vòng quay liên tiếp Điều này có phần gây hiểu lầm [91] Các khoảngcáchkhôngđổitrongxoắnốcAcsimetđượcđodọctheocáctiatừgốc,khôngcắt qua đường cong ở các góc vuông, trong khi khoảng cách giữa các đường cong song song được đo trực giao với cả hai đường cong Có một đường cong nhẹ khác với hình xoắn ốc Acsimet, tính bất biến của một vòng tròn (được thảo luận chi tiết hơn nữa), mà các lượt có khoảng cách tách biệt không đổi trong giác của các đường cong songsong. Độ dài cung L của đường xoắn ốc Acsimet bằng tích phân của dltrong phạm vi từ0 đến φ φ
Các ví dụ khác về xoắn ốc đại số được mô tả bằng các phương trình cùng dạng: ρ = a+Kφφ(φ + √1 1⁄φ) (2.4) vàdođóđôikhiđượcgọilàxoắnốcAcsimetchungtrongkhixoắnốcAcsimetxảy ra khi c =1
XoắnAcsimet3D
Có một số loại xoắn ốc một đường xoắn tròn (hình trụ) là một đường cong trên bề mặt hình trụ, được mô tả trong hệ tọa độ Descartes bằng cách sau phương trình: x = a cos φ y = a sin φ z = bφφ
Xoắn hình trụ thuận tay phải với a = b = 1
Trong đó a và b là các hằng số khác không Hình chiếu của một đường xoắn hình trụ trên x, y - là mặt phẳng một đường tròn (Hình 2.13 bên trái) Chiều dài của một cuộn dây của xoắn tròn (𝜑 ∈[0, 2π]):
Các bước của một đường xoắn, bằng 2πb, là chiều cao của một vòng xoắn hoàn chỉnh, được đo song song với trục của đường xoắn Độ cong của nó là |a|/(a 2 + b 2 ) và độ xoắn của nó là b/(a 2 + b 2 ) Do đó, một đường xoắn tròn có độ cong dải không đổi và độ xoắn không đổi
Phương pháp màitrụcvít
Cơ sở lựa chọn đáđểmài
+ Chọn độ hạt của đá mài: Độ hạt được đo bằng kích thước đường kính trung bình của hạt trên một đơn vị diện tích. Độ hạt thấp: sử dụng trong trường hợp mài thô lượng dư gia công lớn, không quan tâm chất lượng bề mặt sản phẩm sau gia công. Độ hạt cao: sử dụng trong trường hợp mài tinh lượng dư gia công nhỏ, bề mặt sản phẩm bóng.
+ Chọn độ cứng keo của đá mài: Độcứngcủalớpkeochỉrakhảnăngliênhếtcủakeogiữchohạtmài.Độcứngcủakeo được ký hiệu từ A -
Z tương ứng từ mềm nhất đến cứngnhất. Đá mài với keo kết dính mềm sử dụng cho:
Các loại thép rất cứng như hợp kim cứng carbide để làm dụng cụ cắt; thép sau nhiệt luyện; thép hợp kim.
Chi tiết với vùng mài lớn
Mài nhanh tốc độ cao Đá mài với keo kết dính cứng sử dụng cho:
Các loại thép mềm như thép trước nhiệt, gang,…
Mài với tuổi thọ của đá cao
Vậy có các yếu tố cần cân nhắc khi chọn đá mài: Độ cứng của vật liệu phôi→chọn loại hạt mài và keo phù hợp
Lượng dư gia công khi mài→chọn độ hạt phù hợp
Chất lượng bề mặt sản phẩm→chọn độ hạt phù hợp
Loại máy mài sử dụng→chọn kích thước lắp ghép của đá mài
Tốc độ mài và lượng ăn mài→chọn tốc độ tối đa của đá mài
Diện tích bề mặt khi mài→chọn chiều dày tối đa của đá mài để tối ưu thời gian gia công Tưới nguội khi mài→chọn độ cứng keo của đá mài phù hợp
Yêu cầu kỹ thuật sau nguyên công mài→các yêu cầu khác
Cách sửa đá sau gia công mài→chọn loại mũi sửa đá cho đá mài phù hợp
- Chọn đặc tính đá mài để mài những loại hợp kim khácnhau.
Hình dáng của đá mài rất đa dạng, tuỳ theo mục đích sử dụng vàtuỳtheo loại máy mà đá màisảnsuấttheohìnhđángvàtínhchấtkhácnhau.Trongmỗiloạihìnhđángcủađácũng có nhiều loại đá mài với tính chất khác nhau như độ hạt, độ cứng, độ xốp và độ lớn về kíchthước…
- Đặc điểm của đámài Đá mài là vật tư phổ biến nhất trong ngành cơ khí Đá mài cắt kim loại với nhiều kích thước, hình dạng và hiệu quả khác nhau Đá mài thường được cấu tạo từ hai loại vật liệu Một là hợp chất cắt mài mòn được sử dụng để mài trong các ứng dụng công nghiệp Loại còn lại là liên kết được hình thành giữa các hạt mài Đá mài giúp thực hiện một số hoạt động trong quá trình mài và gia công mài mòn Đá mài còn được sử dụng trong máy mài Để sử dụng đá mài, trước tiên cần kẹp nó vào máy mài, sau đó gắn trên cácthanhđỡ.Lựccầnthiếtcầnthiếtđểtruyềnchuyểnđộngquay.Loạiđánàycóthểthực hiện nhiệm vụ với dung sai rất cao và mài kim loại từ cả bên ngoài và bên trong của nó Do đó mà sản phẩm thu được hình dạng khác nhau như tròn, vuông, định hình có thể thực hiện mài cứng các công cụ, như thép và các kim loạikhác.
- Vật liệu làm đá mài và sử dụng:[10]
13A dùng làm hạt mài trên chất kết dính hữu cơ
14A dùng làm hạt mài trên chất kết dính hữu cơ và keramic trên nền vải nhám và để gia công dưới dạng hạt tự do.
15A dùng làm hạt mài trên chất kết dính keramic trong đó 2 cấp chính xác AA, A dùng làm hạt mài trên nền vải ráp.
23A; 24A, 25A để làm các đá mài, vải ráp và dùng dưới dạng tự do.
25A dùng chất kết dính keramic, có hai cấp chính xác AA và A.
33A,34Adùnglàmhạtmàitrênchấtkếtdínhkeramic,vảirapvàdùngđểgiacông.Ngoàiracácloạis ảnphẩmkhácnhưcorunđiệnchứatitan(37A)corunđiệnchứazirioni(38A)Shepocorun,thuỷtinh kỹthuật,corun(92E)thườngđểlàmcácdụngcụgiacôngbằnghạtcóchấtkếtdínhcóchấtdínhkếtlàkeramicđ ểgiacôngthépvàcácloạivật liệu dẻo như kim loại màu, cao su chất dẻo, da Đặc biệt corun (92E) còn để làm các loại bột mài xịn để đánh bóng các chi tiết bằng thuỷ tinh và kim loại.
Cacbit silic đen (53C; 54C; 55C) cacbit silic xanh (63C; 64C) dùng để làm các dụng cu gia công bằng hạt mài, vải ráp và dùng để gia công hạt tự do.
Cabit bo để chế tạo bôt, bột nhão dùng trong các nguyên công đánh bóng.
+ Nitrit bo dạng khối dùng làm các dụng cụ gia công bằng hạt trên các chất dính kết hữu cơ, keramic, kim loại, dùng làm vải ráp, làm bột nhão để gia công tinh.
A8 để làm các dụng cụ khoan và sửa đá, cũng như các dụng cụ để gia công đá A5, A3, A1, A2 được tạo ra dưới dạng hạt mài để chế tạo đá mài với chất dính kết kim loại, tạo ra loại cưa đĩa và các dung cụ liên quan đến gia công điện hoá Chúng được dùng để mài thuỷ tinh kỹ thuật, keramic đá, bê tông.
AMvàAM5đượcdùngchếtạocácloaịbộtnhãođểnghiềnvàđánhbóngcácchitiếtmáy và các dụng cụ bằng thép tôi cứng, thuỷ tinh, vật liệu bán dẫn và các loạikhác.
AHdùngchocácdụngcụbộtnhãođểnghiềnđánhbóngcácvậtliệucứng,siêucứng,khó gia công các loại vật liệu gốm corun, đá cứng…
AC2 dùng cho các loại dụng cụ có chất dính kết hữu cơ, phục vụ các nguyên công gia công tinh và đánh bóng khi gia công hợp kim cứng và thép.
AC4 dùng để làm đá mài có chất dính kết hữu cơ và keramic dùng để mài hợp kim cứng, gốm sứ và các loại vật liệu giòn khác AC5 và AC15 được dùng khi làm việc trong điều kiện tải trọng nặng nề AC20 và AC32 dùng làm các dụng cụ trên chất dính kết kịm loại làm việc trong điều kiện nặng khi khoan, cắt đá, mài ‘khôn’ dùng làm bút sửa đá AC50, APC3 dùng cho các dụng cụ làm việc trong các điều kiện cực nặng như khoan cắt đá granit, gia công gốm sứ, thuỷ tinh …
Các loại ACM, ACH, ACM5, ACM1 được dùng để chế tạo các dụng cụ về bột nhão để nghiền, đánh bóng các chi tiết và dụng cụ bằng thép đã tôi cứng cũng như các hợp kim cứng, gốm sứ, thuỷ tinh Chúng cũng còn được dùng làm bột nhão để đánh bóng các chi tiết trong công nghiệp điện tử.
- Độ hạt thành phần của vật liệum à i
Vật liệu từ các vật liệu mài tự nhiên và nhân tạo đều được chia ra các nhóm theo kích thước của hạt Thường người ta chia làm 4 nhúm hạt mài (200 - 160àm); bột mài (125 - 40àm); bột mài mịn (63 - 14àm) và bột mài rất mịn (10 - 3àm) Tập hợp cỏc hạt mài nằm trong một khoảng; kích thước xác định, được gọi là một phần riêng Phần riêng nào trộn lẫn theo khối lượng thể tích hoặc số lượng hạt thì được gọi là phần cơ bản.
Kýhiệusốvềđộhạtnàocóquanhệvớitỷsốphầntrămcủagốcnênngườitathêm vàomộtchữcáikýhiệu.Đặctínhcụthểcủatậphợpcáchạtmàiđượcbiểuhiệnbằngkích thước của hạt thuộc phần gốc thì gọi là độhạt.
Bảng 2.4 Tỷ lệ nhỏ nhất của phần gốc vật liệu mài,%
Bảng 2.5 Phạm vi sử dụng các dụng cụ hạt mài có độ hạt khác nhau. Độ hạt của dụng cụ Phạm vi sử dụng
1/0 40/28 - 5/3 Để mài bóng các chi tiết chính xác đặc biệt. Mài bóng lần cuối các chi tiết có độ chính xác 3÷ 5μmmvà nhỏ hơn, độ nhám bề mặt
Ra = 0,16÷ 0,02μmmnghiền khôn tinh Mài ren bước nhỏ
Mài tinh và mài mỏng các chi tiết bằng hợp kim cứng, kim loại, thuỷ tinh, các vật liệu phikimloạikhác.Màibóngdụngcụcắt,mài ren bước nhỏ, khôn tinhxác
Mài tinh và mài mỏng các chi tiết có độ nhám bề mặt Ra = 0,63÷ 0,16μm.μmm.Mài tinh kim cương, mài dụng cụ cắt, khôn phá (thô)
Mài tinh các chi tiết, mài dụng cụ cắt, mài phábằngkimcương,màiprofinđạtđộnhám bề mặt
Ra = 1,25÷ 0,16μm.μmmmài vật liệu giòn
Mài thô và mài tinh các chi tiết có độ nhám bề mặt Ra = 2,5÷ 0,32μmmmài sắc dụng cụ cắt
50; 63 Mài thô tròn ngoài, trong, vô tâm, phẳngđ ộ nhám bề mặt Ra = 2,5÷ 0,6μm.3μmmgiac ô n g tinhkimloạivàvậtliệuphikimloại.Màivật liệu dẻo, mài sắc các dao tiện lớn và trung bình Cắt đứt, mài sửa, hiệu chỉnh dụngcụ
125; 100; 80 Sửa đá mài mài, mài phá phôi sau khi đúc, rèn dập, cán và hàn.
- Chất kết dính của các dụng cụ hạt và độ cứng của chúng
Một chất hay tổng hợp một số chất, được dùng để giữ chặt các hạt mài và chất độn trongdụngcụhạtđượcgọilàchấtkếtdính.Phầnđộntrongchấtkếtdínhdùngđểtạocho dụngcụcótínhcơlícầnphầnnổihìnhhọccủabềmặtlàmviệccủadụngcụ,đếnđộmòn của dụng cụ và độ nhám của bề mặt giacông.
K1; K2; K3; K4; K5; K6; K8; K10 dùng cho tất cả các dạng mài cơ bản, ngoài ra còn cắt các rảnh kẹp, gia công phá.
K2; K3 dùng cho các dụng cụ bằng cacbit silic; K2 - dùng cho các dụng cụ có độ hạt nhỏ
K1; K5; K8 dụng cho các dụng cu Corun điện
B; B1; B2; B3; B44; bY; B156; BTI2 dùng cho các loại đá có yếu tố bền để mài ở tốcđộcao65;80và100m/s;đádùngđể màiphábằngtayhoặctrêncácmáymàitreo;đá mài mặt phẳng bằng mặt đầu, đá cắt đứt và cắt rãnh, đá mài sắc dụng cụ, đá mài các bề mặt không liên tục, đá có hạt mịn để mài tinh; đá kim cương và enbo; thanh đá để mài khôn các mảnh đá để làm việc ở tốc độ80m/s.
+ Chất kết dính vucanic và chất kết dính bền chắc
B; B1; B2; B3; B4; B5;ơ∅, 𝜋∅; ∋ 5; ∋ 6μm dφựng cho ỏ mài vụ tõm,đỏ mài vụ tõm, đỏ mền để đỏnh bóng và mài tinh trên chất dính kết B5; đá để cắt đứt cắt rãnh, và mài rãnh, đá dùng một sốnguyêncônggiacôngtinhcácprophin;đámàitrênchấtdínhkếtvuncanitB3đượcchế tạo bằng phương pháp ép; các phiến mềm, dẻo trên chất dính kết B5; đá để đánh bóng có độ xốp cao trên chất dính𝜋∅;đá trên chất dính kết magie, đá hạt mịn trên chất dính kết gliptan và có thêm chất độn graphit dùng để đánh bóng tinh lầncuối.
Lựa chọn cấu trúc của dụng cụ hạt :
Xác định hình dạng cho biên dạng đá để mài trụcvít[49]
Theo [51] chỉ ra rằng khi mài ren của vít, hình dạng của biên dạng mài của đá gần hình bán nguyệt, và bán kính của biên dạng tăng lên Điều này xảy ra do mài mòn mạnh hơn trên đầu của biên dạng đá mài.Tỷlệ mài mòn của đá tăng lên khi tăng cường độ loại bỏkimloại[50–52].Cóthểtăngđộổnđịnhcủarenbiêndạngbằngcáchkiểmsoátlượng mòn của đá trong quá trình mài, trong các phần khác nhau của biên dạng theo hai cách: bằng cách giảm tốc độ mòn ở đầu biên dạng hoặc bằng cách tăng tốc độ mòn của đát r ê n các phần bên của răng của nó Khi mài ren biên dạng hình bán nguyệt, dung sai loại bỏ là bằng: n
=∑ t 0ii=t Trong đó: t0ilà chiều sâu cắt ở đỉnh của biên dạng vòng tròn ở bước chuyển thứ iDo đó, năng suất của mài được xác định bởi cường độ loại bỏ kim loại bởi đỉnhcủa biêndạngcủađámàitạimỗiquátrìnhchuyểnđổicủachúng,tứclàchiềusâucắtt0iv à tốc độ ngoại vi của phôi vi Trong này về vấn đề, cách đầu tiên để cải thiện hiệu suất của đá mài cấu hình sẽ dẫn đến việc giảm xử lý ổn định Do đó, nên tăng độ ổn định của biên dạngrăngtheocáchthứhai,tăngđộdàycủalớpkimloạiđãloạibỏởcácphầnbên(trong trường hợp này, năng suất của quá trình sẽ không những không giảm, mà ngược lại, sẽ tăng lên) Điều này có thể đạt được nếu biên dạng của rãnh răng nhận được để mài khácvớibiêndạngcủađámàiđểlượngdưcácmặtcắtbênlớnhơnsovớimẫumàir=r p(trong đó rp- làbánkínhcủabiêndạngrentrướckhigiacông).Sựphânbốcủachiềusâucắtdọctheo biên dạng của đá để đảm bảo sự ổn định của biên dạng răng là khó, vì tốc độ mòn của đá mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố (các đặc tính vật lý và cơ học của vật liệu đang được xử lý, các đặc tính của đá, sự hiện diện và thuộc tính của CLTE, điều kiện xử lý, v.v…).Dođó,biêndạngcủarãnhrennhậnrasựphânbốnhưvậykhácvớicungcủahình tròn Dữ liệu ban đầu chính để xác định biên dạng của răng trục vít là bán kính của biêndạng r đá và độ sâu cắt tại đỉnh t0 Bán kính của mặt cắt của hình tròn bằng bán kính yêucầu của biên dạng của răng sau mỗi hành trình làm việc Do đó, trong lý thuyết tính toán mô hình của quá trình mài chỉ đảm bảo giữ nguyên hình dạng hình học và bán kính của biên dạng của vòng tròn, chọn sự phụ thuộc biên dạng của răng tham gia vào quá trìnhmài trên bán kính của biên dạng của hình tròn r và chiều sâu cắt t0ở đỉnh củanó.
Zp= f(r,t0) (2.5) Trong đó : Zp - đường cong mô tả biên dạng của rãnhrăng
Biên dạng của rãnh răng có thể được mô tả bằng cách sử dụng bán kính - vectơ Rα. Dựa vào mạch hiển thị trong hình 2.13, nhận được:
𝑅 𝛼 = 𝑟− 𝑡 𝛼 (2.6)Trong đó: tα- chiều sâu cắt đo được bình thường đối với biên dạng của hình tròn
Hình 2.14 Sơ đồ xác định biên dạng của rãnh răng, đảm bảo độ ổn định của biên dạngđá mài
Trong quá trình mài, đá mài sẽ duy trì biên dạng của nó khi mài mòn U ở hướng tâmhướnggiốngnhautrongtoànbộbiêndạngrăng.Độmòncủađásovớibiêndạngcủa nó trong trường hợp này phải là tương đươngvới
(2.7)Trong đó: U 0 - độ mòn của mặt trên của đámài Điềukiện(2.7)đượcđảmbảochomộtđộsâucắtnhấtđịnhtạimỗiđiểmbiêndạngvà do đó, cho một định luật biến thiên của chiều sâu cắt tαdọc theo biên dạng của đườngtròn Khi mài các bề mặt phẳng và hình trụ của phôi thép, độ mòn của đá mài phụ thuộc vào điều kiện xử lý [50 –52]:
𝑈=𝐶 𝑢 𝑡 𝑥 𝑆 𝑦 𝑉 𝑍 (2.8) Trong đó: Cu- hệ số phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu được xử lý, CLTE và đặcđiểm của đá mài Khi mài răng của vít, giá trị của S và v thực tế không thay đổi dọc theo biên dạng luồng, từ công thức (2.7) và (2.8), ta được:
Từ đây, tìm thấy sự phân bố của chiều sâu cắt dọc theo biên dạng của đá
Thay giá trị của tα vào công thức (2.6), nhận được một biểu thức mô tả cấu hình của rãnh răng nhận được để mài:
Biến đổi công thức này:
Biểu thức trong ngoặc phụ thuộc vào tỷ số t0/rvà không đổi tại (t0/r) = const Hơn thế nữa, giá trị của Rαtỷ lệ thuận với r Do đó, tại (t0/r) = const, hình dạng của các biên dạng của rãnh răng cũng vậy, và giá trị của r đóng vai trò là hệ số tỷ lệ Theo [53], có thể lấy x = 1,6 khi đó:
Từ công thức (2.9) và (2.11), biên dạng của rãnh răng khác với cung tròn và có hình dạng phức tạp Để tạo rãnh răng phải áp dụng một đá mài với cùng biên dạng phù hợp Có được biên dạng này là một nhiệm vụ khó khăn, giải pháp đòi hỏi phải tạo ra các thiết bị đặc biệt phức tạp và đắt tiền để sửa lại biên dạng đá cho phù hợp theo yêu cầu Trong thực tế và lý thuyết tính toán cho phép đưa ra giả thiết rằng phải tạo ra một biên dạng như vậy do sự tương tác phức tạp của các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình mài, nhanh chóng tiếp cận biên dạng của răng [52 – 55] Kết quả là, hiệu ứng của biên dạngphứctạpđãtạosẽbiếnmất.Vềvấnđềnày, đểđơngiảnhóaviệcthiếtkếđiềukhiển thiết bị và dụng cụ đo đạc để kiểm tra biên dạng, cần phải giả định rằng ảnh hưởng đến sai số xử lý gần đúng của cấu hình tính toán phức tạp đơn giảnhơn. Để chọn một biên dạng đá gần đúng, xem xét hình dạng của biên dạng tính toán đượcthựchiệnphùhợpvớicôngthức(2.11)vàđượcthểhiệntronghình2.13.Biêndạng được thiết kế để mài hình tròn với bán kính biên dạng r = 3 mm (bán kính biên dạng vítdẫnphổbiếnnhất)vớichiềusâucắtt 0= 0,3mm(thườngkhimàiren,chiềusâucắtkhôngvượt quá 0,3 mm) trong phạm vi góc α = 0 ÷ 75˚ Với chiều sâu cắt nhỏ hơn, độ lệch của biên dạng được tính toán so với biên dạng của vòng tròn ít hơn Từ hình 2.13 có thể thấy rằng biên dạng tính toán gần với cung tròn Do đó, xem xét khả năng xấp xỉ biên dạngđược mô tả bởi công thức (2.8) với một cung tròn bán kínhrP.
Từ hình 2.18 chúng ta nhận được:
𝑟 𝑝 = 𝑟 −𝑡 0 +𝑎 (2.13) Nhưvậy,đểxácđịnhgiátrịcủarp,cầnbiếtgiátrịcủaa.Đểxácđịnh,thaythếbằng công thức (2.9) các giá trị của Rαtừ biểu thức (2.11) và rptừ công thức (2.13) Giải ra thuđược phương trình liên quan đến alà:
Thay giá trị của a từ công thức (2.14) vào công thức (2.11) và giả sử A = 1 - K, thu r p = r − t 0 (φ + √1 1 − k)= r − At 0 (2.16) Theo công thức (2.12), với giảm a, giá trị của rpgiảm Điều này dẫn đến sẽ tăng chiều sâu của vết cắt trong các phần bên của biên dạng Khi giảm a, hệ số K trong công thức (2.14) giảm, và do đó, hệ số A trong công thức (2.16) tăng lên Đó là, hệ số A cànglớn thì chiều sâu cắt rpcàng lớn Để xác định bán kính của biên dạng rãnh răng xấp xỉvớibiên dạng tính toán (2.11), cần biết giá trị của hệ số K Từ công thức (2.15) có thể thấyrằng hệ số K phụ thuộc vào tỷ số t0/rvà thay đổi biên dạng tùy thuộc vào góc α Xem xétảnh hưởng của các yếu tốnàyđến giá trị K Khi mài răng của trục vít, phạm vi của thay đổitỷlệlà0 0,1vàbiêndạngrenđượcgiớihạnởmộtgóc71°.CácgiátrịcủaHệsốKđược tính theo công thức (2.15), phụ thuộc vào góc α vàtỷsố t0/r, được trình bày trong bảng và các phụ thuộc đồ thị
Tỷ số của hệ số K dọc theo biên dạng renKφ αmax − Kφ αmin Thay đổi hệ số K, không vượt quá ± 3,4% giá trị trung bình, được xác định là giá trị trung bình cộng của Kαmeantại t 0/r = 0 và Kαmean tại t0/r= 1; K = 0,7; Thay giá trị này vào công thức (2.14) và (2.16),chúng ta thu được a=0,7t0 (2.17); rp= r – 0,3t0(2.18)
Do đó, theo kết quả của phép tính gần đúng, thu được công thức đơn giản (2.18). Đểxácđịnhkhảnăngsửdụngcôngthứcnày,tatìmthấycáclỗiđượcgiớithiệubằngcáchước lượng gần đúng cấu hình của một vòng tròn trong phân bố của chiều sâu cắttαdọc theo biên dạng của đá mài. Để làm được điều này, cần xác định khoảng cách ∆tαgiữa các đường cong được chỉ ra ở các góc α khác nhau và so sánh nó với chiều sâu cắttα.Đại lượng ∆tαb ằn g :
∆𝑡 𝛼 =𝑡 𝛼 −𝑡 ′ 𝛼 (2.19) Với tαvà tα′ - chiều sâu cắt trên các mặt cắt của biên dạng đá mài khi mài rãnh ren tương ứngvớibiêndạngtínhtoán(2.11)vàxấpxỉ(2.18).Giátrịcủatαđượcxácđịnhtheocôngthức (2.10) Để xác định chiều sâu cắt, Cần tìm tọa độ giao điểm của đường thẳng đimột
0 p p p góc α với trục Y (hình 2.13), với biên dạng của đá mài (x, y) và với biên dạng của răng(х p , yp) sau đó
Phương trình cung tròn của biên dạng răng trong hệ tọa độ XOY (hình 2.19) có
Phương trình của một đường thẳng đi qua gốc tọa độ một góc α so với trục Y được mô tả bởi công thức:
Giải phương trình (2.21) và (2.22) với nhau, ta thu được tọa độ: xp= (φ + √1 √r2− a2sin2φ − a cos φ) sin φ ; y = (φ + √1 √r2− a2sin2φ − a cos φ) cos φ
Từ hình 2.13, tìm được tọa độ giao điểm của đường (2.21) với biên dạng của đámài: x = rsinα, y = rcosα Thay các tọa độ thu được х, y, хp, ypvào công thức (2.20), tađược:
Tính đến các giá trị tα′ và các giá trị tαtừ công thức (2.10), biểu thức (2.19) sẽ cócông thức sau: được:
∆𝑡𝛼= 𝑡0cos0,6μm.25𝛼– r +√𝑟2− 𝑎2sin2𝛼 − 𝑎 cos 𝛼 Thay vào công thức này các giá trị của a và rptừ công thức (2.17) và (2.18), thu
∆𝑡 𝛼 = 𝑡 0 cos 0,6μm.25 𝛼 − 𝑟 + √(φ + √1 𝑟 − 0,3𝑡 0 ) 2 − 0,49𝑡 2 sin 2 𝛼 −0,7𝑡 0 cos 𝛼(2.24) Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của giá trị xấp xỉ đến sự thay đổi độ sâu cắt tαsử dụng công thức (2.24), ta tìm được quan hệ Δttα/tα
Sai số tương đối Δttα/tαphụ thuộc vào tỷ số r/t0và thay đổi theo góc α Giá trị của r/t0tỷ số khi mài ren vượt quá r/t0> 10 Giá trị của Δttα/tαđược tính theo công thức (2.25), phụ thuộc vào tỷ số r/t0và góc α, được trình bày trong bảng:
Bảng 2.7 Sự phụ thuộc của sai số tương đối Δttα/ tαvào tỷ số r / τ và góc α r/t 𝛼, độ
Kết quả là đối với giá trị đã chọn của hệ số K = 0,7 là kết quả của tính gần đúng, sự thay đổi chiều sâu cắt trong hầu hết các mặt cắt của đá mài không vượt quá 1% và chỉđạt 7,5% tại các đoạn cực trị (tại r/t0= 10) Khi mài răng đều với độ sâu cắt nhỏ (t0= 0,3mm), những thay đổi này không vượt quá 0,01 mm Theo các nghiên cứu [54 - 58], dành riêng cho hiệu suất của độ mòn đá mài, các đặc tính của các đá mài có cùng nhãn hiệu và thậm chí trong cùng một loại đá dao động trên một phạm vi rộng, khi mài cùng một loại vật liệu với cùng điều kiện xử lý, dẫn đến sự lan truyền đáng kể trongtỷlệ mòn của đá Do đó, chúng ta có thể giả định rằng những thay đổi về độ sâu của vết cắt ở mặt bên các phầngâyrabởisựgầnđúngcủabiêndạngđượctínhtoánbởimộtcungcủamộtvòngtròn sẽ không dẫn đến một thay đổi đáng kể tỷ lệ hao mòn Vì vậy, theo công thức (2.9) độmòn của đường tròn U là tỷ lệ thuận với giá trị của tx Khi mài răng của các vít bị dẫn х=1,6.Sauđó,sựthayđổitrongđộsâucắt7,5%sẽdẫnđếnsựthayđổitỷlệmàimòn≈12%, đây là mức không đáng kể phần của trường tán xạ của các giá trị của U [53 -60].
Dođó,vớimứcđộvừađủcủađộchínhxácchothựcnghiệp,biêndạngđámàitrục vít được tính toán có thể được tính gần đúng bằng một cungtròn.
2.3.2.2 Cơ sở lý thuyết quá trình mài và xác định biên dạng đá mài trục vít a Mối quan hệ động học của trục vít và đá mài [41, 42]
Các hệ tọa độ được định nghĩa nhưsau:
Hình 2.15: Toạ độ quá trình mài a Tọa độ của đá mài b Toạ độ của trụcvít
Hệtọađộσnằmởtâmđiểmcuốiphầncủatrụcvíttrụcvít.Hệtọađộσulàcốđịnhởtâmcủađámài.Tọađộ chuyểnđộnghệthốngσ1đượccốđịnhtạitâmtrục.Đámàiđượccoilàcốđịnhtrongquátrìnhlàmviệc,vàrăngđượ ctạorakhithựchiệnchuyểnđộngtrục vít xung quanh trục của với tham số vít p, trong đó p = H/2π; trục của đá mài và trục vít chéo nhau trong không gian, tạo thành góc lắp Σ Au là khoảng cách giữa trục trục vít và đá mài Hình 2.15 cho thấymối quan hệ hình học giữa đá mài và trục vít Trong quá trình mài, đá mài thực hiện quay quanh trục của nó, nhưng điều này liên quan đến tốc độ mài và có thể được bỏ qua khi các khía cạnh toán học của quá trình tạo răng được xem xét.Bán kính của điểm tiếp xúc M trong hệ tọa độ σ1và σulà:
𝑟⃗,𝑟⃗𝑢⃗Cácphépbiếnđổigiữaσvàσuv àσvàσ1cóthểđượcbiểudiễndướidạng:Phươngtrình2.24và2.25làquá trìnhchuyểnđộngcủađávàtrụcvíttrongquátrìnhmài:
𝑥 cos 𝜑 − sin 𝜑 0 𝑥 1 b Lý thuyết về phương pháp xác định biên dạng đá mài trục vít[48]
Hình 2.16 Cấu trúc 3 chiều của xoắn vít Để có được các thông số cài đặt chính xác, mối quan hệ chuyển đổi tọa độ và chia lưới giữa trục vít và đá mài cần được thiết lập theo lý thuyết hình học không gian mài.Cho rằng mặt cắt ngang của trục vít bao gồm nhiều điểm rời rạc (xt, yt), như trong hình2.16, phương trình bề mặt xoắn có thể được biểu diễn như sau:
Kiểm tra độ chính xác gia công bằng độ tiếp xúc ăn khớp cho bộ truyền trục vít - bánhvít
Cơ sở lý thuyết xác định vếttiếpxúc
2.4.1.1 Lý thuyết biểu diễn bề mặtrăng
Trong tài liệu [81], đã dựa trên cơ sở nghiên cứu về lý thuyết ăn khớp phẳng và ăn khớp không gian bằng phương pháp giải tích đã chỉ ra rằng: Bề mặt làm việc của bánh răngtrongkhônggiansẽđượcbiểudiễnhợplýnhấtthôngquaphươngtrìnhthôngsốvéc- tơ Véc-tơ bán kính của điểm nằm trên bề mặt làm việc (hình 2.19) được xác định trong hệ tọa độ Đề các tuyệt đối có dạng nhưsau: r⃗=x(φ + √1 u,v)𝑖⃗+y(φ + √1 u,v)⃗J+z(φ + √1 u,v)⃗k⃗
Trong đó: u, v – Các thông số của phương trình bề mặt
Hình 2.19 Thông số bề mặt không gian
Theo hình học vi phân thì hai thông số u, v được coi là độc lập khi thỏa mãn điều kiện:
Nếu một trong hai thông số u, v không đổi thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phươngtrình đường cong Giả sử: v = vi= const thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phươngtrình đường cong thông số u: r = r(u,vi), ngược lại nếu u = ui= const thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phương trình đường cong thông số v: r =r(u,vi)
Theo [78, 83] Để nắm được về lý thuyết ăn khớp bánh răng đầu tiên chúng ta cần hiểu rõ về lý thuyết ăn khớp trong không gian Công trình nghiên cứu [78] là công trình nghiêncứucơbảnđầutiênvềlýthuyếtănkhớpkhônggian,trongnghiêncứunàytácgiả đã trình bày lý thuyết chung về tạo hình bề mặt răng ăn khớp trong không gian đối tiếp bằng phương pháp bao hình Theo lý thuyết khi xét đến điều kiện tiếp xúc thì hai bề mặt răng được hình thành sẽ có tiếp xúc với nhau theo điểm hoặc đường Sau này các nhà nghiên cứu đã ứng dụng kết quả trên với luận điểm: Tại điểm tiếp xúc của hai bề mặt đối tiếp ăn khớp với nhau trong không gian thì véc- tơ chuyển động tương đối cần phải nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt đối tiếp Việc này có thể được diễn giải như sau: Khi ăn khớp, hai bề mặt răng chỉ tiếp xúc với nhau tại một điểm duy nhất trong mọit h ờ i điểm(hình2.20),đểtìmđượcđiểmtiếpxúcMcủahaibềmặttạimộtthờiđiểmbấtkỳthìchúng ta cần biểu diễn hai bề mặt trên dưới dạng phương trình véc-tơ (1và2) Khi đó đểthỏamãnđiềukiệnănkhớpthìtọađộđiểmănkhớpM1củabềmặt1trênhệquychiếu cố định (O1X1Y1Z1) và tọa độ điểm ăn khớpM2
Hình 2.20 Mô tả tiếp xúc bề mặt không gian 2.4.1.3 Lý thuyết hình thành vết tiếpxúc
Tại mỗi điểm tiếp xúc giữa hai bề mặt răng thì dưới tác dụng của tải trọng và tính biếndạngdẻocủavậtliệuchếtạomàhaibềmặtrăngsẽtiếpxúcvớinhautrongmộtvùng tiếp xúc xung quanh điểm tiếp xúc lý thuyết Vùng tiếp xúc này là một hình elip có tâm đối xứng là điểm tiếp xúc lý thuyết và có kích thước phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu,độcongbềmặtrăngvàhướngcủabềmặttiếpxúc(hình2.20).Trongcácnghiêncứu của mình, Litvin đã nghiên cứu và mô hình hóa toán học được vùng tiếp xúc elip này với thông số bán kính được mô tả bằng công thứcsau: a=2√| (φ + √1 𝑘1𝐼+𝑘1𝐼𝐼)−(φ + √1 𝑘2𝐼+𝐾2𝐼𝐼)− 𝛿 |
- k 1I và k1IIlà độ cong của bề mặt răng chủđộng
- k 2I và k2IIlà độ cong của bề mặt răng bịđộng
-𝑒⃗1và𝑒⃗2làvéctơchínhphươngcủahaibềmặtRăng tại điểm tiếp xúc lýthuyết:
-𝛿là biến dạng dẻo vậtliệu
Thực nghiệm xác định vếttiếpxúc
Vết tiếp xúc được kiểm tra bằng cách bôi lên bề mặt răng một lớp sơn rồi cho hai bánh răng quay ăn khớp với nhau (có thể một bánh răng cần kiểm tra và một bánh răng mẫu), sau đó dừng máy và xác định vị trí và diện tích của vết tiếp xúc.
Cách thực hiện kiểm tra vết ăn khớp răng:
+ Lau khô sạch bề mặt răng
+ Bôi màu chuyên dụng (Prussian Blue, xanh phổ, đỏ) lên bề mặt răng của bánh vít và quay cho cặp trục vít - bánh vít ăn khớp trong hộp số.
+ Vết ăn khớp sẽ được biểu thị bằng vị trí mất màu trên mặt răng bánh vít, hoặc có thể dùng băng dính Scotch Magic tape 3M - 810 chuyên dụng để thấm/in vết mực trên trên mặtrăngđểcopyvếttiếpxúc.Từđótheo[81…85]đểxácđịnhvếttiếpxúccủacặprăng ănkhớp.
Kiểm tra độ nhámbềmặt
Đo biên dạng bề mặt đá mài, về cơ bản giống đo độ nhám bề mặt Một đầu dò đi kèmvớibộbiếnđổivịtríđượckéoditrượttrênbềmặtrăngtrụcvítđểnhậnđượccácvết hìnhdạng,hình2.22.Tínhiệuhìnhdạngcóthểđượcphântíchthànhthànhphầnthứnhất mà bước sóng của nó phù hợp với khoảng cách trung bình giữa các hạt, thành phần thứ 2 có bước sóng ngắn hơn, đại diện cho khoảng cách lưỡi cắt Kết quả nhận được từ việc đo hình dạng bề mặt đá mài có thể được sử dụng trực tiếp như là tín hiệu đầu vào cho quá trình mô phỏng gia công mài Trong thực tế phương pháp đo biên dạng còn tồn tại nhiều hạn chế: Biên dạng đá mài không biểu thị hình ảnh ba chiều bề mặt đá, chỉ biểu thị mặt phẳng cắt ngang hình dạng bề mặt đá mài, một số vị trí đầu dò không xâm nhập được, do hạn chế của đường kính đầudò.
Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý đo theo biên dạng
Sử dụng thiết bị đo độ nhám bề mặt:
Lực đo: 0,75 mN (ISO 3274) Đơn vị: mm & inch
Sai số tối đa cho phép: Precisison class 1 theo ISO 3274 Độ phõn giải: 0,001 àm
Chất liệu: Đầu bỳt kim cương gúc 90°, R = 2 àm
Nguyên lý đo nhám bề mặt trục vít Acsimet
Đánh giá độ tiêuhaođá
Để đánh giá tuổi bền của đá khi mài dùng chỉ tiêu đánh giá độ tiêu hao đá khi mài trục vít Acsimet Thực nghiệm cho thấy, tuổi bền của đá mài phụ thuộc vào chế độ mài, đặc tính đá mài, điều kiện mài, yêu cầu độ chính xác và chất lượng của bề mặt gia công Quan hệ giữa tuổi bền và độ mòn của đá mài có dạng như sau:
Trong đú: U – Độ mũn của đỏ mài (àm).
T – Tuổi bền của đá mài (phút).
Ct, m – Hệ số và số mũ phụ thuộc vào điều kiện mài
Bên cạnh đó công thức thực nghiệm để tính độ mòn đá phụ thuộc vào chế độ cắt như sau:
Trong đó: c là hệ số phụ thuộc vật liệu gia côngv w : vận tốc tiến dao dọc của bàn máy.
Các nghiên cứu chưa đưa ra được lượng tiêu hao đá khi mài răng trục vít Vì vậy trong luận án đưa ra ảnh hưởng của chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá qua thực nghiệm đo lượng mất đi của đá mài trong quá trình mài tinh.
Xác định biên dạng đá để mài trụcvít Acsimet
Cơ sởlýthuyết
Theo lý thuyết ở trên thì hàm biến thiên chỉ còn 1 biến là chiều cao răng hoặc góc quay φ là biến của hàm bậc nhất Vì vậy mô hình toán học mài trục vít Acsimet được xác định như sau:
1 Chọn 1 hệ trục tọa độ𝑂𝑥𝑦𝑧:
– Trục𝑂𝑥trùng với hướng trượt bàn dao ngang củamáy
– Trục𝑂𝑦hướng thẳng đứng theo chiều từ tâm máy xuốngdưới
– Trục𝑂𝑧trùng với đường tâm của máy hướng từ mâm cặp ra ụđộng
– Tâm𝑂nằm tại tiết ngang củaphôi
– Ở vị trí mặt cắt đi qua chính giữa tiết diện ren đang đượcmài.
Hình 2.23 Mô hình mài trục vít Acsimet
2 Xác định phương trình các mặtrăng.
+ Gọi số 1 là mặt răng khi mài thuận phải:
- Phương trình của mặt ren nàylà:
+ Gọi số 2 là mặt răngkhi mài thuận trái:
- Phương trình của mặt ren nàylà
+Mặtphẳngtiếtdiệnngangcủađámài:chứatrục𝑂𝑥,nghiêngsovớitrục𝑂𝑧mộtgóc Khi mài ren xoắn phải - góccó hướng từ chiều dương trục𝑂𝑧quay ngược chiều kim đồng hồ; khi mài ren xoắn trái - góccó hướng quay ngượclại.
Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá là:
- Gọi số 3* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên phải:𝑦 = −𝑧.𝑡𝑔
-Gọi số 3** là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên trái: 𝑦 = −𝑧.𝑡𝑔 Ở đây: +là góc nghiên của đường ren:𝑡𝑔= 𝑚.𝑧
𝐷 ren,𝑧là số đầu mối,𝐷đường kính chia của trục vít. với𝑚là modun của đường xoắn
+𝛼góc tiết diện ren (góc profin) ở đây𝛼 =2 0 °
+ Góc𝜑là góc cực, tính theo radian (rad), trong một trục tọa độ Oxy, tính từ hướng dương Ox.
+𝑟là là bán kính cực,𝑚𝑚 +𝑟 𝑓 , 𝑟 𝑒 : bán kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng,𝑚𝑚 +𝐷 𝑓 , 𝐷 𝑒 : đường kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng,𝑚𝑚
3 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt số 1 với mặt số 3*; Khi mài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt số 2 với mặt số 3** Đây là mục tiêu cần tìm:
+ Đối với ren xoắn trái cần làm như sau:
- GọiSố 4: Mặt ren bên phải có phươngtrình:
- Gọi số 5: Mặt ren bên trái có phương trình:
+ Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá:
-Gọi số 6* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên phải:𝑦 =𝑧.𝑡𝑔
-Gọi số 6** là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bêntrái: 𝑦 = 𝑧.𝑡𝑔
4 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt số 4 với mặt số 6*; Khi mài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt số 5 với mặt số6**
– Đây là mục tiêu cần tìm:
Nhận thấy các phương trình của các mặt là đối xứng nên chỉ cần xác định biên dạng của 1 mặt còn các mặt khác tương tự.
Xác định biên dạng đá để mài trụcvítAcsimet
Quy trình thực hiện: Xác định biên dạng đá cho mài mặt răng phải như sau: Cho 2 phương trình biên dạng răng và phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đáchạy trên phần mềm matlap, trong đó có 2 biến φ và r như sau: r =rf- revới gia số∇=0,2mm.Đốivớitrụcvítm=3;z=1thìcó35khoảngvậyφxéttrongkhoảng0–90 0 nên
∆=3 0 Từphầnmềmsẽchorabiêndạngđácầntìm.Cácmặtkháctươngtựnhưtrên.Có thể dùng phương pháp xác định các điểm toạ độ khi cho 1 biến r hay φ thay đổi sau khi khử đi 1 trong 2 biến trên nhưsau:
Hình 2.24 Sơ đồ thuật toán xác định biên dạng đá mài
Thông số cơ bản của trục vít m = 3; z = 1 rf 11,25 tgα = tg20 0 0,364 m 3 z 1
D 30 tg = (m.k)/D 0,1 re 18 a = m.z/2 1,5 Mặt răng Acsimet có dạng:
Hình 2.25 Biên dạng răng khi mài
Số 3* - Phương trình cân bằng mặt phẳng này là:
- Khi mài mặt ren phíabênphải: 𝑦 = −𝑧 𝑡𝑔códạng:
Hình 2.26 Mặt phẳng giao tuyến của phương trình cân bằng
Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3* chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:
Hình 2.27 Biên dạng đá mài
Khi đó ta xác định được biêng dạng như sau: Theo phương pháp xác định tọa độ điểm của giao tuyến Sử dụng matlap vẽ biên dạng như sau:
Quan hệ y theo x Quan hệ z theo x Giao tuyến cắt
Hình 2.28 Kích thước của biên dạng đá mài
Từ biên dạng đó ta xác định được chiều cao của biên dạng là:
Chiều cao biên dạng đá Chọn h = 8 mm
Chiều rộng biên dạng đá Chọn l = 4 mm
Từ đó đưa ra được biên dạng đá mài như sau:
Hình 2.29 Đá mài để gia công
+ Phương pháp mài thuận mặt bên trái
Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3** chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:
Hình 2.30 Biên dạng đá mài bên trái
Có biên dạng tương tự nhưng đối xứng nhau của mặt mài thuận phải
- Chiều cao biêndạngđá: Chọn h = 8mm
- Chiều rộng biêndạngđá: Chọn l = 4mm
Như vậy có thể dùng đá 1 mặt để mài nhưng lưu ý phải quay mặt đá để mài các hướng khác nhau.
Phươngphápgiacôngvàmàitrụcvít
Đặcđiểmcủacácloạitrụcvít–bánhvít
(1) Cặp trục vít –bánh vít với trục vít thân khai có thể coi như bánh răng hình trụ nghiêng với số răng bằng số đầu ren của trục vít và với góc nghiêng của răng lớn Do đó đốivớitrụvítthânkhai,tươngquangiữacácyếutốănkhớpcũngđúngnhưđốivớibánh răng răng nghiêng Cũng như bánh răng thân khai răng nghiêng, trục vít thân khai có thể ăn khớp với thanh răng răng nghiêng Ở Anh trục vít thân khai được lấy làm tiêu chuẩn (tiêu chuẩn BSS N°721 − 1937).Trong tiết diện đi qua đường trục làm trục vít, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng một bên lá đường thẳng và bên kia là đườngcong.Trongtiếtdiệndọctrục,bánhvítcủacặptrụcvít–bánhvítnaycóbiêndạng răng là các đườngthẳng.
Hình 2.31 Trục vít thân khai
(2) Cặp trục vít – bánh vít với trục vít có profil (biến dạng) thẳng ở tiết diện dọc trục (trục vít Acsimet) Trong tiết diện đi qua trục của trục vít Acsimet, bề mặt làm việc của đường xoắn trục vít có biên dạng đường thẳng Trong mặt phẳng tiết diện, thẳng góc với đường nâng của đường xoắn ốc, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạngđườngcongtrongtiếtdiệndọctrục,bánhvítcóbiêndạngrăngthânkhai.ỞLiênXô trục vít Acsimet được lấy làm tiêu chuẩn Modun tiêu chuẩn lấy ở tiết diện dọc của trục vít (ГOCTOCT2 1 4 4 - 4 3 )
Hình 2.32 Trục vít có Acsimet
(3) Cặp trục vít - bánh vít với trục vít có profil thẳng trong tiết diện pháp Trong tiết diện nằm nghiêng với đường trục một góc bằng góc nâng, bề mặt làm việc củađường xoắncủatrụcvítcóbiêndạngđườngthẳng.Biêndạngtiêuchuẩnđượclấytrongtiếtdiện phápcủađườngxoắn.Trụcvítcủaloạinàycóthểlàcóbiêndạngđườngthẳngtheođường xoắnhaylàcóbiêndạngđườngthẳngtheorãnhxoắn.Bánhvítcủacặpvít–bánhvítnày trong tiết diện dọc trục có biên dạng răng là các đườngcong.
Phân loại các cặp trục vít – bánh vít theo độ chính xác chế tạo Tùy theo độ chính xác chế tạo của cặp trục vít, bánh vít, với bánh vít bằng kim loại được gia công sơ và với trục vít hình trụ (Acsimet, thân khai, và có profil thẳng trong tiết diện pháp), tiêu chuẩn cũ(ГOCTOCT3675-47) phân ra 4 cấp chính xác.
Cắtcáctrụcvíttrênmáytiện
Phươngphápchủ yếuđểchếtạocáctrụcvítlàcắttrênmáytiện.Khiđặtdaothích ứng có thể cắt các trục vít có tất cả các profil hiện hành của đường xoắn Muốn vậy cần phải có điềukiện:
(1) Profil của dao phải đồng nhất với profil của răng thanh răng trong tiết diện xác định của đường xoắn trụcvít
(2) Daophảiđặtsaocholưỡicắtcủanótrùngvớimặtphẳngcủatiếtdiện,màthanhrăng được xác định để xây dựng profil củadao.
Sơđồcắtvàđặtdaokhigiacôngcáctrụcvítcóprofilđườngxoắnkhácnhau,được thể hiện trên hình2.33.
Hình 2.33 Sơ đồ cắt trục vít Để cắt trục vít Acsimet có góc nâng A≤ 2 − 3°(h.2.33 a), có thể sử dùng dao cắt hai bên với lưỡi cắt thẳng Profil của dao phải tương ứng với profil trong tiết diện chiều trục của đường xoắn trục vít, còn lưới cắt của nó phải nằm trong mặt phẳng trục ngang của trục vít. ĐểcắtcáctrụcvítAcsimetcógócnângA>2− 3°(h.2.33b)cầnphảisửdụnghai dao cắt Việc cắt các mặt bên của đường xoắn tiến hành bằng dao cắt một bên có lưỡi cắt thẳng, nằm trong mặt phẳng trục ngang của trụcvít. Để cắt những trục vít thân khai có thể sử dụng các dao cắt có lưỡi cắt thẳng, nằm trongmặtphẳngtiếpxúcvớihìnhtrụcơsởcủatrụcvít,điềuđóđượcthựchiệnbằngcách nâng dao lên hay hạ daoxuống. Ở trục vít xoắn phải (h.2.33 c) phía bên trái của profil đường xoắn được cắt bằng dao đặt trên trục tâm, còn phía bên phải – dao đặt dưới trục tâm.
Phân tích để gia côngtrụcvít
Hệ tọa độ chung của chuyển động tương đối của trục vít và dụngcụcắt
Trong quá trình gia công trên máy phay CNC nhiều trục nằm ngang, trục vít trục vít thực hiện một đường xoắn chuyển động trên bàn làm việc và dụng cụ cắt quay quanh trụccủanó.Vềmặtlýthuyết,khidụngcụcắtđangcắtbềmặtrăngcủatrụcvít,mộtđường tiếp xúc tức thì sẽ được hình thành giữa cả hai, giả sử rằng cả hai chúng phải tiếp tuyến vàvectơpháptuyếncủamỗiđiểmtiếpxúcphảiđiquadụngcụcắt.Đườngcongbiêndạng củadụngcụcắtcóthểthuđượcbằngcáchsửdụngđườngtiếpxúcđểquétxungquanh dụng cụ cắt Hệ tọa độ của chuyển động tương đối giữa trục vít trục vít và dụng cụ cắt, như thể hiện trong hình 2.34.
Cấu hìnhtrụcvít
Chất lượng thiết kế của biên dạng răng trục vít là duy nhất; nó phụ thuộc vàochức năng Giả sử rằng biên dạng răng trục vít được đưa ra dưới dạng bộ điếm dữ liệu theo chất lượng thiết kế của nó, áp dụng Cubic-Spline như một phương pháp lắp đường cong Để kiểm soát sai số bình thường của biên dạng răng được tạo ra trên trục vít trục vít gia công,mộtgócnghiêngởvịtríbanđầucủabiêndạngrăngtrụcvítdữliệuđiểmrờirạccần phải được thiết lập
[80, 81], như trong hình 2.35 (a) Sau đó, biên dạng răng trục vít đã dịchchuyểnracóthểđượcthunhậnbằngcáchthêmđộlớnvectơpháptuyếnđốivớibiên dạng răng quay theo góc nghiêng μm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bị như trong hình 2.35(b)
Hình 2.35 Biên dạng trục vít(a) Độ nghiêng biên dạng trục vít, (b) Mặt cắt ngang trục vít được dịch chuyển
Cácbềmặttrụcvíttrụcvítcóthểđượchìnhthànhbởichuyểnđộngxoắntrongbiêndạng răng ngang dọc theo hướng trục Dựa trên biên dạng răng ngang của trục vít dịch chuyểnr s [𝑥𝑎(𝑢),𝑦𝑎(𝑢)], bề mặt răng trục vít r𝑠và vectơ pháp tuyến đơn vị của nó n𝑠, được tínhnhưsau:
Trong đó u và𝜃là các biến bề mặt của trục vít và tham số splà đạo hàm đơn vị của trụcvít
Mô hình hoá trạng thái làm việc của đá mài để xác định lượng tiêu hao đá vàphương pháp chọnđá mài
Mô hình toán học trạngtháimài
Trạngtháihiệntạicủabềmặtlàmviệccủađámàicóthểđượcđặctrưngbởithống kê tương ứng đặc điểm của hình thức của nó, xác định các đặc điểm thống kê thứ cấpcủa hình dạng phôi Đổi lại, đặc điểm thống kê của hình dạng hạt mài được xác định bởi hình dạngcủacáccạnhcắtvàsốlượng,sựphânbố,dạngdaobanđầu,vậtliệuphôivàsựhiện diệncủacáchạtphôitrênquátrìnhcắtcáccạnhvàtronglỗđámài,v.v Mộttrongnhững yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình mài là hình dạng của các cạnh cắt và hướng của chúng Dạng ban đầu của đỉnh hạt có thể được biểu diễn bằng một paraboloid luân chuyển [85, 86] Trong quá trình xử lý, các cạnh cắt trở nên cùn và các mặt phẳngbị mòn, tạo thành các đỉnh bị cắt ngắn, xuất hiện trên các hạt Hình dạng của các mặt phẳng mònđượcxácđịnhbởidạngbanđầucủamỗihạtvàbởichungđặcđiểmcủađámài.Trong mặt phẳng của véc tơ vận tốc cắt, đỉnh thớ bị mài mòn bằng bán kính tròn bằng bán kínhcủađámài.Sốlượngcáccạnhcắtsaukhigiacôngn z0có thểđượctínhbằngcácbiểuthứctừ nghiên cứu
[86] Số lượng Các cạnh cắt trên bề mặt làm việc của dụng cụ có thể thay đổi trong một khoảng thời gian của tuổi thọ dụng cụ - để tăng ngay sau khi mài và giảm trong quá trình mài, do thực tế là một phần của hạt bị hỏng và bị vỡ ra khỏi liên kết của đá mài Sự phá hủy lưỡi cắt có thể xảy ra trong trường hợp vượt quá lực cắt của độ bền kéothớ,hoặctrongtrườnghợpvượtquáđộbềnliênkếtgiữcáchạtđanghoạtđộng.Vì
0 vậy, để mô tả sự mất mát của hạt biểu thức tính lực cắt, được A.V Korolyov [86], có thể được sử dụng:
4 𝑎 𝐶𝑃 𝑚+1 } trong đó: τshlà giới hạn ứng suất cắt;
Fcslà diện tích của mặt cắt ngang; μm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bị là hệ số ma sát trượt giữa hạt và vật liệu phôi; γ là góc cào của lưỡi cắt thớ; ξ là giá trị của vật chất tương đối sự cắt xén; m là tham số xác định tỷ lệ ellipse; a là độ sâu cắt nhỏ của hạt; b là chiều rộng của hạt ở cấp độ cắt.
Xácđịnhchiềusâucắtnhỏlàchiềusâucắtthựctếtrênvòngquaythứicủađámài:a i = tfi= Ri+ ri–Ai. Để tính toán các thành phần lực cắt và độ nhám bề mặt, có thể viết mô hình chochiều rộng thớ b ở cấp tfiở dạng: bz= Cbtf 0,5.
Phântíchlựcgiữhạttrongliênkết,bởivìnóđặctrưngchosựbóctáchvàmấtmát củahạt.Đốivớitrạngtháiđámàisaukhitạobiêndạng,nóđượcđưarabởiA.V.Korolyov:
) a c bclà đường kính của phần tiếp xúc giữa hạt và liên kết; do là đường kính của hình cầu, có thể là bao quanh hạt ở mức liên kết; d là kích thước lưới đá mài; x01là khoảng cáchtừvòngquaycủahạttrụcđếntâmhạt;δblàgiátrịcủahạtnhôradướiliênkếtđámài sau khi mài; aсlà độ sâu của hạt thiết lập vào liên kết đá mài; l01là khoảng cách từ trục quaycủahạtđếnmứcliênkếtdướilựctiếptuyếnhoạtđộng;N1làhệsốxácđịnhgóccào hạt; PN, PTlần lượt là pháp tuyến và lực tiếptuyến;
VB, VPlần lượt là thể tích của đá mài chứa đầy liên kết và lỗ rỗng; τb.tvà τb.clàliênkết giới hạn độ bền kéo và nén tươngứng.
Từ các phương trình được xem xét ở trên, nó tuân theo các thông số chính, ảnh hưởng đến việc giữ lại hạt trong liên kết, là độ sâu của hạt thiết lập thành liên kết của đá mài a с và giá trị của hạt nhô ra dưới liên kết của hạt mài δb Các thông số δb, aсđược địnhnghĩa ngay sau khi thay đá mài, tùy thuộc vào các điều kiện của nó, và chúng đặc trưng cho trạng thái ban đầu của đá mài. Để phân tích ảnh hưởng của mài mòn đến chức năng của sự phân bố các cạnh cắt, bằngcáchsửdụngphươngphápđượcđềxuấttrong[86],chọntrênbềmặtđámàisaukhi tạo biên dạng mài phù hợp yêu cầu gia công và sau khi mài mòn trong thời gian t lớp với cùng số lần cắt các đỉnh cạnh Để làm điều đó, chỉ cần di chuyển bề mặt ngoài có điềukiệncủadụngcụbằnggiátrịlớnnhấthạtnhôramònh g (0),vàmứcubằnggiátrịcủamép lớp này mòn hg(u΄) (hình) (hình2.36)
Hình 2.36 Sơ đồ thay đổi trạng thái hạt do mài mòn các cạnh cắt
Biểu thị tọa độ của mức từ bề mặt bên ngoài có điều kiện mới bằng u΄) (hình
Nếu không có sự cố nào của các hạt, thì hàm của mật độ phân bố thay đổi như sau:
Kết hợp (2.55) và (2.56) ta được hàm tích phân của xác suất cắt các cạnh mật độ phân phối trong công thức:
Hàmviphâncủaxácsuấtmậtđộphânbốhạttrongchiềusâubiêndạngđásaumài có thể là thu được bằng cách phân biệt trực tiếp phương trình (2.47) và sau khi thay thế (2.48) vào vế phải của phương trình nhận được mối quanhệ:
Nếu giá trị của độ mòn các cạnh cắt tỷ lệ với khoảng cách H(u΄) (hình), tức là hg(u΄) (hình) = Ch(H-u΄) (hình)τ, thì mật độ phân phối hạt mài được mô hình hóa bởi sự phụ thuộc vào:
Theo (2.49) xác suất tăng số hạt trong lớp làm việc của đá mài là được xác địnhbằng cách tích phân trên u΄) (hình (2.50) trong khoảng từ tf đến tf+ ΔtR(τ)
− 𝐶 ℎ 𝜏)𝜒(2.51)Phép nhân P(t f ) với ng0 cho ra biểu thức tính số cạnh cắt trong lớp làm việc của đá mài:
Tốc độ tăng trưởng số lượng hạt có thể được xác định bằng sự khác biệt trực tiếp của (2.52) theo thời gian:
Tỷ lệ tổng thể của số lượng hạt thay đổi theo (2.41), (2.42), (2.46), (2.52) được đặc trưng bởi hệ phương trình vi phân ở dạng: dφn g (φ + √1 τ)⁄dφτ = s p −s n’
{ 9 với điều kiện ban đầu ng(0) = ng0, hgu = 0 tại τ = 0 [94]
Cách chọnđámài
- Khi gia công vật liệu cứng thì chọn đá mềm và ngược lại, nếu mà gia công vật liệu rất mềm thì chọn đá mềm vì vật liệu cứng hạt mài dễ mòn, còn dùng đá mềm để tăng khả năng tự mài sắc.
- Khi gia công vật liệu mềm hạt mài ít bị cùn tăng độ cứng của đá mài để tăng tuổi bền chođá.
- Gia công thô nên chọn đá cứng hơn để tăng năngsuất.
- Gia công các bề mặt định hình nên chọn đá mài có độ cứng trung bình để vừa đảm bảo được hình dạng bề mặt gia công và đảm bảo được năngsuất.
Tuy nhiên mềm và cứng của đá mài chỉ mang ý nghĩa tương đối nó còn phụ thuộc vàođộcứngtếvicủahạtmàivàchấtdính…Quátrìnhmàilàquátrìnhcàoxướcliêntục của hạt mài lên bề mặt của chi tiết gia công, lưỡi cắt của các hạt mài không xác định, độ mòn của đá mài là độ mòn đồng đều của tất cả các hạt mài khi tham gia mài, tăng khả năng tự mài sắc ở đây là khi hạt mài đã mòn đến một góc tù không còn khả năng cắt hạt mài đó sẽ bị vỡ ra tạo lưỡi cắtmới.
Phương pháp xác định vếttiếpxúc
Bảng 3.2 Tiêu chuẩn bảng vết tiếp xúc
Vết tiếp xúc Phương pháp xác định
Xác định bằng kích thước tương đối của vết tiếp xúc: Theo chiều dài – tỷ số giữa khoảng cách các điểm ở hai biên của vết dính (không kể những chỗ đứt dài quá 1 modun) và chiều dài răng:
Theo chiều cao – tỷ số chiều cao trung bình của vết dính và chiều cao làm việc của răng:
Chú thích: Trong trường hợp có vát hai biên của mặt cạnh răng, chiều dài và chiều cao tổng cộng cần trừ bớt chiều dài và chiều cao của đoạn vát. Với tiêu chuẩn:
Bảng 3.3 Tiêu chuẩn vết tiếp xúc
Tên gọi Cấp chính xác
Vết tiếp xúc theo chiều cao không nhỏ hơn 60% 50% 40%
Vết tiếp xúc theo chiều dài không nhỏ hơn 60% 50% 40%
Bảng 3.4 Tiêu chuẩn độ chính xác lắp ghép của bộ truyền trục vít (không điều chỉnh)
30 μm và sai số biên dạng rôto được đo trên thiết bịm ±42 ±55 ±70 ±85 ±60 ±90 ±110 ±130 ±105 ±140 ±180 ±210
Vết tiếp xúc: Theo chiều cao của răng
Theo chiều dài của răng
Lượng tiêu haođá(k td )
Với lượng tiêu hao đá là tỷ số của lượng kim loại tách ra khi mài và lượng đá tách ra khi mài.
Chiều dày phoi được hớt đi bởi một hạt mài azcó thể tính theo công thức tổng quátkhông phụ thuộc vào phương pháp mài như sau: [ 25, 35] a= v ct
.√l t.√ 1 + α S dφ (3.1) Trong đó: z 6μm.0.v dφ ±2.v ct D dφB t – Chiều sâu cắt thực tế của một hạt mài (mm) l – Khoảng cách thực tế giữa các hạt (mm)
B – Chiều rộng của đá (mm)
- Hệ số: mài tròn ngoài= 1, mài tròn trong= - 1, mài phẳng= 0.
Từphươngtrìnhtrênthấyrõchiềudàyphoiđượchớtđibởimộthạtmàiazphụthuộc vào tất cả các thông số là: vd, vct, l, t, B, Sd, D và d Trị số azquyết định đến tải trọng tácdụng lên hạt mài do đó quyết định đến độ mòn, tuổi bền của đá mài và kết quả của quá trình mài.
Vì vct
