Xác định các thông số chế độ sửa đá mài tối ưu khi mài lỗ thép skd 11 qua tôi

- Bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định chế độ bôi trơn làm nguội hợp lý nhằm đạt nhám bề mặt gia công nhỏ nhất, năng suất gia công cao nhất và chi phí mài nhỏ nhất góp phần

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

i

LỜI CAM ĐOAN

Học viên : Vũ Mạnh Huy Học viên: ớp CHC -K22

Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái guyên ơi ở: T 8 – hường Quan Triều- TP Thái Nguyên

Tên đề tài luận văn thạc sỹ: “X c địn c c t ôn số c ế độ sửa đ mà tố ƣu k mà lỗ t ép SKD11 qua tô ”

Chuyên ngành: ỹ thuật Cơ khí Mã ngành: 60520103

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của Thầy giáo PG.TS Vũ gọc i, Thầy giáo TS Trần gọc Giang và sự nỗ lực của bản th n, luận văn đã được hoàn thành

Tôi xin cam đoan:

hững kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là do bản thân nghiên cứu, không sao chép của ai hay nguồn nào (trừ những điểm được trích dẫn)

Các kết quả tính toán (trừ những điểm được trích dẫn) đều được thực hiện nghiêm túc, trung thực, không chỉnh sửa, không sao chép của bất kỳ nguồn nào

Thái Nguyên, ngày 25 tháng 10 năm 2021

T c ả

Vũ Mạn Hu

ii

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, với sự kính trọng và biết ơn s u sắc, tôi xin được bày tỏ cảm ơn ch n thành tới Thầy giáo GS-TS Vũ gọc i, Thầy giáo TS Trần gọc Giang, là những người thầy đã dành nhiều thời gian hướng dẫn, tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin tr n trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, hòng Đào tạo, hoa Cơ khí Trường Đại học ỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành uận án

Để đạt được những kết quả như ngày hôm nay, tôi xin tr n trọng cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Doanh nghiệp tư nh n Cơ khí chính xác Thái Hà đã giúp đỡ tôi hoàn thành việc thí nghiệm và đo kết quả thí nghiệm

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn s u sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp những người luôn bên cạnh tôi, đã động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành uận văn

T c ả luận n

Vũ Mạn Hu

Tính cấp thiết của đề tài 1

Đối tượng nghiên cứu 2

Mục tiêu nghiên cứu 2

hạm vi nghiên cứu 2

hương pháp nghiên cứu 2

ội dung nghiên cứu 2

hững đóng góp mới 3

ết cấu của luận văn 3

Ý nghĩa của đề tài 3

Ý nghĩa khoa học 3

Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ MÀI VÀ MÀI LỖ 5

1.1 Giới thiệu về quá trình mài 5

1.1.1 Đặc điểm cơ bản của mài 5

1.1.2 hả năng công nghệ của mài 6

1.1.3 Quá trình tạo phoi khi mài 10

1.1.4 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình mài 11

1.2 Đặc điểm của quá trình mài lỗ 12

1.3 hám bề mặt khi mài 14

1.3.1 hám bề mặt gia công khi mài 14

vii

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt gia công khi mài 14

1.3.3 hương pháp đánh giá nhám bề mặt chi tiết gia công sau khi mài 15

1.4 ăng suất cắt khi mài 16

1.4.1 Quá trình tách phoi của hạt mài 16

1.4.2 ăng suất bóc tách vật liệu 18

1.4.3 ăng suất của nguyên công mài 18

1.5 Kết luận c ươn 1 18

Định hướng vấn đề nghiên cứu 19

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÒN, TUỔI BỀN CỦA ĐÁ MÀI VÀ SỬA ĐÁ

2.3.1 Định nghĩa, tính chất topography đá mài 26

2.3.2 Ý nghĩa của topography đá mài 27

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến topography đá mài 27

2.3.3 Ảnh hưởng của topography đá đến độ nhấp nhô tế vi bề mặt 29

2.4 Giới thiệu về sửa đá khi mài 30

2.4.1 T ng quan về sửa đá khi mài 30

2.4.2 Sửa đá mài 34

2.4.3 Các phương pháp sửa đá và các dụng cụ sửa đá 34

2.5 ết luận chương 2 36

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 37

3.1 Yêu cầu chung đối với hệ thống thí nghiệm 37

3.2 Sơ đồ kết nối các thiết bị thí nghiệm 37

3.3 ựa chọn thiết bị và phôi thí nghiệm 38

3.4.2 Các bước thực hiện theo phương pháp Taguchi 42

3.5.3 Các bước tối ưu hóa sử dụng ph n tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis – GRA) [26] 44

3.5 ết luận chương 3 46

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ H P L KHI MÀI LỖ TH P SKD11 QUA TÔI 47

4.1 ựa chọn các thông số và các điều kiện thí nghiệm 47

4.2 Xác định theo chỉ tiêu nhám bề mặt Ra 50

4.2.1 h n tích mức độ ảnh hưởng của các thông số đến Ra 50

4.2.2 Xác định bộ thông số chế độ sửa đá hợp lý 53

4.2.3 Tính toán dự đoán giá trị nhám bề mặt 55

4.3 Xác định theo chỉ tiêu năng suất mài MRR 57

4.3.1 h n tích ảnh hưởng của các thông số 58

4.3.2 Xác định chế độ sửa đá hợp lý 59

4.4 Bài toán hóa đa mục tiêu ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến tốc độ bóc tách vật liệu (MRR) và nhám bề mặt (Ra) khi mài lỗ thép S D11 đã qua tôi 61

4.5 ết luận chương 4 66

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 67

5.1 ết luận chung 67

5.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Bảng 4.3 M c tiêu c a từng chỉ tiêu đánh giá hi s a đá 48

Bảng 4.4 t quả th nghi m bôi trơn làm mát cho Ra và MRR 49

Bảng 4.5 ANOVA giá trị hi s a đá 50

Bảng 4.6 Mức độ ảnh hưởng c a các y u tố đ n hi s a đá 51

Bảng 4.7 ANOVA giá trị S/N c a Ra hi s a đá 53

Bảng 4.8 Mức độ ảnh hưởng c a các y u tố đ n tỉ số S/N c a Ra hi s a đá 54

Bảng 4.9 ANOVA giá trị hi đưa ntinh, Ssd, ttho vào phân t ch lỗi 55

Bảng 4.10 t quả phân t ch (ANOVA) ảnh hưởng c a các thông số công ngh s a đá đ n tỉ số S/N 58

Bảng 4.11 Thứ tự ảnh hưởng c a các thông số đ u vào đ n MRR 59

Bảng 4.12 Ch độ s a đá tối ưu 60

Bảng 4.13 Dự đoán tốc độ b c tách vật li u tối ưu 60

Bảng 4.14 Trị số S/N, giá trị chuẩn hóa S/N Zi, giá trị tuy t đối c a sai l ch i (k) và trị số quan h xám 62

Bảng 4.15 Phân t ch ANNOVA cho tỉ số S/N c a h số quan h xám 63

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao dọc 6 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao ngang 6 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao xiên 7

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng 8

Hình 1.10 Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến các tham số quá trình mài và

Hình 1.14 Hình dạng hạt mài và ph n tích lưỡi cắt [31] 16

Hình 2.1 Các dạng mòn của đá mài [1] ………24

Hình 2.2 Quá trình mòn của đá [2] 25

Hình 2.3 Biên dạng bề mặt đá mài 26

Hình 2.4 Ảnh hưởng của dụng cụ sửa đá đến chiều cao biên dạng ha 28

Hình 2.5 Ảnh hưởng của Ssd sửa đá đến topography đá 29

Hình 2.6 Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến độ nhấp nhô tế vi bề mặt Ra 30

Hình 2.9 Cách gá mũi sửa đá kim cương một hạt [18] 32

Hình 2.10 Dụng cụ sửa đá kim cương một hạt [5] 35

Hình 2.11 Dụng cụ sửa đá kim cương nhiều hạt [5] 35

Hình 3.1 Sơ đồ kết nối các thiết bị thí nghiệm 37

Hình 3.2 hôi thí nghiệm 38 Hình 3.3 Đá mài 39 Hình 3.4 Bút sửa đá kim cương 39 Hình 3.5 Hình ảnh máy đo nhám Mitutoyo SV-3100 40 Hình 3.6 Đầu đo lực istler 9257BA 40 Hình 4.1 Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến khi sửa đá 51

Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/ của Ra khi sửa đá54 Hình 4.3 Đồ thị ph n phối xác suất của tập dữ liệu 57 Hình 4.4 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ sửa đá đến tỉ số S/ 59 Hình 4.5 Đồ thị xác suất về mức độ phù hợp của mô hình thực nghiệm đối với

1

PHẦN MỞ ĐẦU Tín cấp t ết của đề tà

Gia công mài nói chung và mài lỗ nói riêng được sử dụng rất rộng rãi để gia công bán tinh và gia công tinh trong ngành chế tạo cơ khí Vì thế, nghiên cứu về mài cũng như mài lỗ đã nhận sự quan t m của nhiều nhà khoa học Tính đến hiện tại, đã có nhiều nghiên cứu về quá trình mài nói chung và về mài lỗ nói riêng hả năng cắt của mài đã được đánh giá trong [1] Các phương pháp sửa đá mài với các dụng cụ sửa đá khác nhau đã được khảo sát như sửa đá bằng bút sửa đá kim cương một hạt [2], sửa bằng đĩa sửa đá kim cương [3] Các phương pháp sửa bằng các phương pháp gia công không truyền thống cũng đã được nghiên cứu như sửa đá bằng laser [4] hay sửa đá điện hóa [5] Topography của đá cũng được mô phỏng trong [6] Bên cạnh đó, việc đánh giá chất lượng bề mặt gia công để thấy rõ hiệu quả của sửa đá được trình bày trong [7, 8] Quá trình sửa đá để mài các vật liệu khác nhau cũng được nghiên cứu như sửa đá để mài thép F-5229 [9], để mài gốm [10] hay để mài các bít vofram [11]…

Việc tối ưu hóa quá trình mài lỗ vòng bi nhằm giảm thời gian gia công mà vẫn đảm bảo độ nhám yêu cầu đã được nghiên cứu trong [12] Trong [13] đã tối ưu hóa các thông số quá trình mài, thời gian mài với chỉ tiêu lực hướng kính nhỏ nhất Bên cạnh đó, còn có các nghiên cứu về xác định các thông số tối ưu khi mài như vận tốc quay của đá, vận tốc quay của phôi, chiều s u sửa đá vv… đã được khảo sát trong [14] với mài phẳng, và trong [15, 16] với mài tròn ngoài Gần đ y, trong [17] đã nghiên cứu chế độ công nghệ sửa đá, bôi trơn - làm nguội và xác định đường kính đá mài tối ưu khi thay đá để n ng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ thép SKD11 qua tôi

Từ ph n tích trên thấy rằng, đến nay có khá nhiều nghiên cứu về mài cũng như mài lỗ, trong đó có các nghiên cứu về tối ưu hóa quá trình mài lỗ Tuy nhiên bài toán xác định các thông số tối ưu của quá trình mài khi mài lỗ thép S D11 qua

2

tôi chưa được quan t m Chính vì vậy nghiên cứu “Xác định các thông số chế độ sửa đá mài tối ưu khi mài lỗ thép S D11 qua tôi” là đề tài có tính cấp thiết

Đố tƣợn n n cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là công nghệ mài lỗ, với đối tượng thực nghiệm là thép S D11 qua tôi

Mục t u n n cứu

- Giảm chi phí gia công, cải thiện độ nhám của bề mặt chi tiết gia công và n ng cao năng suất mài

- Bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định chế độ bôi trơn làm nguội hợp lý nhằm đạt nhám bề mặt gia công nhỏ nhất, năng suất gia công cao nhất và chi phí mài nhỏ nhất góp phần n ng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ chi tiết từ thép SKD11 qua tôi

P ạm v n n cứu

hạm vi nghiên cứu của đề tài là tập trung nghiên cứu công nghệ mài lỗ chạy dao dọc với vật liệu S D11 qua tôi, đá mài của hật

Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng và xác định chế độ bôi trơn, làm nguội hợp lý, để cải thiện độ nhám bề mặt, giảm chi phí quá trình mài lỗ

P ƣơn p p n n cứu

uận văn được thực hiện bằng phương pháp kết hợp lý thuyết với thực nghiệm

Nghiên cứu lý thuyết:

h n tích và t ng hợp cơ sở lý thuyết của công nghệ mài lỗ, lý thuyết tính toán chi phí mài

Nghiên cứu thực nghiệm:

Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ như xác định các thông số hợp lý của chế độ bôi trơn làm nguội (BT ), sửa đá và đường kính đá khi thay trong gia công mài lỗ

Nộ dun n n cứu

ghiên cứu t ng quan quá trình mài lỗ

3

ghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của loại, chế độ BT , chế độ sửa đá đến nhám bề mặt, năng suất mài

ghiên cứu x y dựng mô hình tính toán chi phí gia công quá trình mài lỗ và ảnh hưởng của các nh n tố đến chi phí mài

ghiên cứu xác định đường kính đá mài khi thay đá trong gia công mài lỗ (tu i thọ hợp lý của đá mài)

N ữn đón óp mớ

- Xác định được thông số công nghệ sửa đá hợp lý nhằm đạt được nhám bề mặt nhỏ nhất khi mài lỗ thép S D11 qua tôi

- Xác định được thông số công nghệ sửa đá hợp lý nhằm đạt được năng suất cắt lớn nhất khi mài lỗ thép S D11 qua tôi

- Xác định được thông số công nghệ sửa đá hợp lý nhằm đạt được nhám bề mặt nhỏ nhất trong khi năng suất mài lớn nhất khi mài lỗ thép S D11 qua tôi

Kết cấu của luận văn

hần mở đầu

Chương 1: Giới thiệu về mài và mài lỗ

Chương 2: T ng quan về mòn, tu i bền của đá mài và sửa đá khi mài

Chương 3: X y dựng mô hình hệ thống thí nghiệm, lựa chọn phương pháp và thiết

ết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để ứng dụng công nghệ mài lỗ trong chế tạo các sản phẩm đòi hỏi bề mặt làm việc có chất lượng cao, góp phần tăng tính n định và độ tin cậy của một phương pháp gia công tinh sau nhiệt luyện, n ng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ

4

Ý nghĩa thực tiễn

Việc nghiên cứu được thực hiện với một sản phẩm cụ thể đó là cối dập thuốc viên nén trong ngành dược phẩm hững kết quả nghiên cứu của đề tài có thể ứng dụng tại các nhà máy, ph n xưởng sản xuất cơ khí khi gia công các sản phẩm, chi tiết được chế tạo bằng các loại thép hợp kim, chủ yếu là thép crôm nói chung và thép S D 11 nói riêng có yêu cầu cao về độ bền, độ cứng và độ chịu nhiệt

5

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ MÀI VÀ MÀI LỖ 1.1 G ớ t ệu về qu trìn mà

1.1.1 Đặc điểm cơ bản của mài

Gia công bằng mài là quá trình bóc tách vật liệu nhờ những hạt mài tác động vào bề mặt của phôi ở tốc độ cao và chiều s u cắt nhỏ Mài có thể gia công được hầu hết các dạng bề mặt như: Mặt trụ trong, mặt trụ ngoài, mặt phẳng, bề mặt ren, răng, trục then hoa… Mài có thể gia công được hầu hết các loại vật liệu kỹ thuật Mài có thể sử dụng cho gia công thô hoặc gia công tinh So với các phương pháp gia công khác mài có những đặc điểm sau:

- Đá mài có thể được coi là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt có thông số hình học không giống nhau Đá mài được tạo thành gồm các hạt mài được xắp xếp lộn xộn, ngẫu nhiên liên kết với nhau bằng chất dính kết lưỡi cắt thường không hợp lý, không thuận lợi cho quá trình cắt Thường góc trước âm và có bán kính  ở các lưỡi cắt

- Mài có tốc độ cắt rất cao (V = 30 - 35 m/s), một số trường hợp lớn hơn 100 m/s, với thông số hình học của lưỡi cắt không hợp lý nên nhiệt cắt khi mài có thể cao đến 1500°C

- Đá mài có thể được coi là dụng cụ cắt nhiều lưỡi, các hạt mài sắp xếp hỗn độn trên mặt đá và cắt ra các phoi riêng biệt Do đó, mài có thể coi là một quá trình cào xước liên tục bề mặt gia công Tiết diện phoi mài rất nhỏ

- Các hạt mài có độ cứng, độ giòn cao, độ bền nhiệt cao nên nó có khả năng gia công được các loại vật liệu có độ bền, độ cứng cao như: thép đã tôi, hợp kim cứng, thép bền nhiệt v.v

- Các hạt mài có độ giòn cao nên trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc một phần

- Việc điều khiển quá trình mài gặp nhiều khó khăn do cấu trúc hình học tế vi bề mặt đá rất phức tạp, sự sắp xếp hạt mài, sự tạo các lưỡi cắt trên hạt mài là ngẫu nhiên

Quá trình mài là quá trình cào xước tế vi bề mặt, tạo ra phoi rất nhỏ nên mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao Vì vậy mài thường được

6

dùng cho gia công tinh và thường được bố trí ở nguyên công gia công lần cuối trong quy trình công nghệ

Hiện nay, mài là phương pháp được sử dụng khá ph biến trong chế tạo cơ khí Trong t ng số các máy công cụ được sử dụng, máy mài chiếm khoảng 30%, còn trong chế tạo vòng bi máy mài chiếm tới 60%

1.1.2 Khả năng công nghệ của mài

Mài là phương pháp gia công có khả năng gia công được nhiều dạng bề mặt

như mặt trụ ngoài và trong, mặt phẳng, mặt định thể hiện như trên Hình 1.1 đ n Hình 1.8 Một số dạng mài thường gặp được chỉ ra trong các hình sau:

* Mài tròn ngoài có tâm:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao d c

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao ngang

7

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài chạy dao xiên

* Mài tròn ngoài vô tâm:

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý mài tròn ngoài vô tâm

* Mài tròn trong có tâm:

8

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong c tâm

* Mài tròn trong vô tâm:

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mài tròn trong vô tâm

* Mài phẳng:

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng

a, b- Mài phẳng bằng chu vi đá

e

9

c, d, e- Mài phẳng bằng mặt đầu đá * Mài định hình:

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý mài định hình

* goài ra mài còn có khả năng gia công được những chi tiết khó định vị và kẹp chặt như: Xéc măng, viên bi v.v

Bảng 1.1 Phương pháp gia công cắt gọt và nhám bề mặt đạt được

TT P ƣơn p p a côn Cấp độ nh m đạt đƣợc

10

TT P ƣơn p p a côn Cấp độ nh m đạt đƣợc

Dựa vào bảng trên thấy rằng phương pháp mài có khả năng đạt độ chính xác cao và nhám bề mặt thấp: hi mài tinh có thể đạt độ chính xác kích thước cấp 6 - 7, nhám bề mặt Ra=0,1 - 0,2 µm

Mài có khả năng gia công được hầu hết các loại vật liệu nhất là các loại vật liệu mới có cơ lý tính cao (độ bền, độ cứng, độ chịu nhiệt, chịu mài mòn) ĩnh vực ứng dụng khác mà không có phương pháp nào cạnh tranh được với mài là trong gia công tạo hình các loại vật liệu đặc biệt cứng hoặc đặc biệt giòn Trong sản xuất các chi tiết thép tôi như dụng cụ cắt, lăn… mài có thể gia công khá dễ dàng trong khi các phương pháp gia công truyền thống khác gặp khó khăn

1.1.3 Quá trình tạo phoi khi mài

Quá trình tạo phoi khi mài xảy ra ba giai đoạn thể hiện như Hình 1.9, được

diễn tả theo sơ đồ sau đ y:

11

Hình 1.9 Quá trình tạo phoi hi mài

Giai đoạn đầu chưa tạo ra phoi vì hạt mài có bán kính  mũi cắt và góc cắt tới  nhỏ Giai đoạn này hạt mài va đập vào bề mặt chi tiết gia công, lực va đập phụ thuộc vào chế độ mài Ở giai đoạn này, Đá mài có thể được coi là dụng cụ cắt nhiều lưỡi

Giai đoạn hai, lưỡi cắt tiếp tục nén s u vào chi tiết cho đến khi đạt chiều s u cắt, lúc này áp lực mài tăng, nhiệt tăng làm tăng biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, phoi bắt đầu được tạo ra

Giai đoạn ba, kim loại bị dồn ép g y biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi cho đến chiều s u cắt đạt tới trị số fd >  và ứng suất vượt quá giới hạn chảy của vật liệu thì phoi sẽ được tách ra

1.1.4 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình mài

Quá trình mài chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố đặc trưng khác nhau Hình 1.10 dưới đ y mô tả ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến quá trình và kết quả

của quá trình mài

12

Hình 1.10 Ảnh hưởng c a các thông số đ u vào đ n các tham số quá trình mài và chất luợng gia công

1.2 Đặc đ ểm của qu trìn mà lỗ

Mài lỗ là phương pháp gia công tinh lỗ, các lỗ sau khi mài có thể đạt cấp chính xác 6 ÷7; Ra = 3,2 ÷ 0,2 µm Mài tròn trong thường dùng trong các trường hợp sau:

- Mài các lỗ lớn, lỗ phi tiêu chuẩn, lỗ có cấu tạo mà các phương pháp khác khó thực hiện được nhưng lại có yêu cầu cao về độ chính xác kích thước hoặc nhám bề mặt thấp

- Mài các lỗ có độ cứng cao ( đã qua tôi ) - Mài sửa lại sai lệch vị trí tương quan của lỗ

Đường kính của đá mài phải nhỏ hơn đường kính của lỗ cần mài Đường kính đá thường chọn bằng 0,7÷ 0,9 đường kính mặt trụ cần mài Do vậy muốn tăng tốc độ cắt phải tăng số vòng quay của trục đá mài, nhưng lúc này sẽ gặp nhiều trở ngại như lực quán tính ly t m sẽ rất lớn, rung động và không an toàn Tốc độ cắt của đá mài lỗ không được vượt quá 35m/s Do vậy, bề mặt của lỗ gia công đạt độ bóng không cao (so với mài ngoài)

13

Mài mặt trụ trong cũng được tiến hành bằng hai phương pháp đó là mài có tâm và mài vô tâm Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung vào phương pháp mài tròn trong có tâm vì đ y là phương pháp mài thường được sử dụng ph biến hơn

a) b)

Hình 1.11 Mài lỗ c tâm

a Sơ đồ mài lỗ ; b Ảnh ch p mài lỗ

Mài lỗ có t m có hai cách gá đặt chi tiết:

+ Cách thứ nhất: Chi tiết được kẹp chặt trên m m cặp và quay tròn (Hình 1.11)

Trục đá chuyển động chính cũng là quay tròn và thực hiện cả chuyển động chạy dao dọc hoặc chuyển động chạy dao ngang hương pháp gá đặt này thường được sử dụng khi mài chi tiết nhỏ tròn xoay, các chi tiết dễ gá đặt trên m m cặp

+ Cách thứ hai: Đối với chi tiết không thể thực hiện chuyển động quay và phải gá cố định trên bàn máy hi đó trục mang đá thực hiện tất cả các chuyển động tạo hình: chuyển động quay để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động chạy dao dọc để mài hết chiều dài chi tiết hoặc ngang để lấy chiều s u cắt và chuyển động hành tinh của trục mang đá xung quanh t m lỗ gia công để gia công hết chu vi lỗ hương pháp này thường dùng để gia công các chi tiết lớn như: Thân hộp giảm tốc, hộp động cơ, các chi tiết có kích thước cồng kềnh…

Với chi tiết gia công thường gặp, nghiên cứu này sử dụng cách thứ nhất để nghiên cứu

14

1.3 N m bề mặt k mà

1.3.1 Nhám bề mặt gia công khi mài

hám bề mặt khi mài được hình thành bởi vô số các vết cào xước chồng lên

nhau của lưỡi cắt của các hạt mài có chiều cao không bằng nhau (Hình 1.12)

a) b) Hình 1.12 Sự hình thành nhám b mặt hi mài

a Sơ đồ mài ; b Nhám b mặt gia công

* Thông qua phân tích các nghiên cứu của một số tác giả, bằng các ảnh chụp tế vi bề mặt sau khi mài cho thấy chất lượng bề mặt tăng lên là do:

- hần vật liệu cắt đi bị nén giãn sang 2 bên đường cắt - hoi dính vào hạt mài rồi lại dính ngược vào phôi

- Các hạt mài bị vỡ làm cho quá trình cắt thay đ i đột ngột tạo vết lồi lõm trên bề mặt ngoài và g y ra ứng suất tập trung

- Các vết nứt do nhiệt mài trên bề mặt * Chất lượng bề mặt mài giảm là do:

- Biến dạng đàn hồi theo phương hướng kính và sự bào mòn các đỉnh hạt mài - Sử dụng dung dịch trơn nguội phù hợp và phương pháp tưới nguội hợp lý

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhám bề mặt gia công khi mài

- Thay đ i chế độ cắt với việc tăng chiều s u cắt az làm cho nhám bề mặt khi mài tăng

- Cỡ hạt và chế độ sửa đá (Ssđ, tsđ) có ảnh hưởng đến nhám bề mặt khi mài Đối với các loại hạt mài có kích thước lớn hơn, nếu sửa đá thô hơn thì nhám bề mặt tăng

15

- Cách thức đưa dung dịch tưới nguội vào vùng cắt, hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm đá mài và vật liệu chi tiết gia công ảnh hưởng tới nhiệt độ vùng mài, qua đó ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt mài hiệt độ vùng mài cao thì càng g y biến dạng dẻo mạnh, có thể g y cháy, tạo vết nứt bề mặt

Hình 1.13 Nhi t và sự phân bố năng lượng hi mài

- Rung động khi mài cũng làm tăng độ nhám bề mặt

- Mức độ biến dạng dẻo của vật liệu càng lớn thì độ nhá bề mặt càng cao Mài vật liệu dẻo, dai hơn sẽ cho độ nhám cao hơn khi mài vật liệu cứng, dòn

1.3.3 Phương pháp đánh giá nhám bề mặt chi tiết gia công sau khi mài

Thực tê thường dùng các phương pháp sau để đánh giá nhám của bề mặt: - hương pháp so sánh bằng mắt thường: Trong xưởng sản xuất, người thợ đem chi tiết gia công đối sánh với bề mặt mẫu và kết luận xem bề mặt chi tiết sau gia công đạt cấp độ nhám là bao nhiêu (thường từ cấp 3 đến cấp 7)

- hương pháp dùng kính quang học: Đo được bề mặt có nhám bề mặt thấp, có thể đo được cấp 10 đến cấp 14

- hương pháp đo nhám bề mặt (Ra, Rz, Rt) bằng máy đo độ nhám: Biện pháp này sử dụng đầu dò để đo profin bề mặt, đo đến cấp 11 Trong nghiên cứu này, tác

16

giả cũng sử dụng máy đo để đánh giá chất lượng bề mặt sau khi mài chi tiết S D11 qua tôi

1.4 Năn suất cắt k mà

1.4.1 Quá trình tách phoi của hạt mài

Hạt mài có nhiều lưỡi cắt và có bán kính tròn rs ở đỉnh (Hình 1.14) Quá trình bóc tách phoi của hạt mài có thể chia làm 6 giai đoạn (Hình 1.15)

+ Giai đoạn 1: Hạt mài tiếp xúc với chi tiết, biến dạng tại đ y là biến dạng đàn hồi và chưa hình thành phoi

+ Giai đoạn 2: hi hạt mài tiếp xúc s u hơn vào trong chi tiết, mảnh phoi được hình thành, bị nén và uốn cong Do góc cắt của hạt mài lớn, phoi có dạng phẳng

Hình 1.14 Hình dạng hạt mài và phân t ch lưỡi cắt 31

+ Giai đoạn 3: hi lượng chạy dao nhỏ, phoi hình thành có dạng sợi Trong trường hợp lượng chạy dao lớn, lưỡi cắt sẽ xuyên vào vật liệu s u hơn, gần ¾ hạt mài sẽ tiếp xúc với vật liệu và tạo ra nhiệt lớn

+ Giai đoạn 4: Ảnh hưởng của nhiệt làm nóng chảy một phần phoi và nếu như quá trình tiếp xúc giữa lưỡi cắt và vật liệu gia công kết thúc tại giai đoạn này sẽ tạo ra phoi có dạng như “nòng nọc”

+ Giai đoạn 5: ếu như lưỡi cắt và vật liệu gia công vẫn tiếp tục tiếp xúc phoi sẽ có dạng sợi và rơi ra khỏi bề mặt vật liệu gia công

+ Giai đoạn 6: hoi nóng chảy sẽ trở thành dạng cầu do sức căng mặt ngoài

17

Hình 1.15 Quá trình tách phoi c a hạt mài

Quá trình tạo phoi còn có thể được mô tả như Hình 1.16 Do đá mài có bán

kính

lưỡi cắt là rs và góc α nhỏ nên ban đầu phoi không được hình thành mà vật liệu gia công bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo Vật liệu bị nén sang hai bên hoặc bị dồn qua mặt trước và mặt sau của hạt mài

Hình 1.16 Quá trình tạo phoi hi mài

hi lưỡi cắt tiếp tục nén s u vào chi tiết với chiều s u đủ lớn, với chiều dày lớp

cắt az tương ứng bằng hoặc lớn hơn chiều s u cắt tối thiểu T hoi được hình thành đồng thời quá trình dồn nén kim loại g y ra đồng thời biến dạng dẻo và biến dạng

18

đàn hồi Thông số hình học của lưỡi cắt, vận tốc cắt ảnh hưởng đến chiều dày lớp cắt khi mài az

1.4.2 Năng suất bóc tách vật liệu

Với mài lỗ chạy dao dọc năng suất của một bước gia công được xác định theo biểu thức sau:

(1.1) Trong đó:

dw – Đường kính phôi (mm)

fa – ượng chạy dao dọc (mm/gi y)

fr – ượng chạy dao hướng kính (mm/hành trình)

1.4.3 Năng suất của nguyên công mài

ăng suất mài (tính cho một nguyên công mài) được tính bằng thể tích hoặc khối lượng kim loại bị bóc đi trên một đơn vị thời gian thời gian mài và được xác định thức sau:

(1.2)

Trong đó:

MRR – năng suất mài (mm3/s)

Vm – Thể tích kim loại bị bóc đi (mm3)

tc – Thời gian cơ bản của mài (s)

dw0, dwe – Đường kính phôi trước và sau khi gia công

1.5 Kết luận c ƣơn 1

1 Từ đặc điểm cơ bản và khả năng gia công của phương pháp mài, có thể thấy mài thường được sử dụng rộng rãi để gia công tinh hoặc bán tinh các chi tiết yêu cầu đạt độ chính xác kích thước cao và nhám bề mặt thấp

2 Cải thiện các yếu tố kỹ thuật (giảm nhám bề mặt, tăng năng suất, tăng độ chính xác) là xu hướng của rất nhiều nghiên cứu về mài Các thông số của quá trình mài được quan t m nghiên cứu là chế độ cắt, chế độ BT , chế độ sửa đá

19

3 hiều nghiên cứu tập trung vào các giải pháp tăng năng suất mài, tu i bền đá mài, giảm nhám bề mặt Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu về mài lỗ thép SKD11 qua tôi

Địn ƣớn vấn đề n n cứu

- Các thông số của quá trình mài lỗ gồm: Các thông số về máy mài, về đá mài, chi tiết gia công và đồ gá, về chế độ cắt, chế độ trơn nguội, chế độ sửa đá

- ng cao hiệu quả quá trình mài lỗ là n ng cao hiệu quả về kỹ thuật gồm n ng cao độ chính xác mài, cải thiện chất lượng bề mặt mài và n ng cao hiệu quả về kinh tế tức là giảm chi phí cho quá trình mài Để n ng cao hiệu quả của quá trình mài lỗ có thể có các giải pháp sau:

- ghiên cứu xác định chế độ bôi trơn, làm nguội hợp lý; - ghiên cứu xác định chế độ sửa đá hợp lý;

- ghiên cứu xác định tu i thọ hợp lý của đá (hay đường kính đá mài hợp lý khi thay đá)

Trong nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu xác định chế độ sửa đá nhằm các đơn mục tiêu là tăng năng suất, giảm nhám bề mặt và bài toán đa mục tiêu khi mài lỗ trên đối tượng là thép S D11 qua tôi

20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÒN, TUỔI BỀN CỦA ĐÁ MÀI VÀ SỬA ĐÁ KHI MÀI

2.1 G ớ t ệu, p ân loạ đ mà

Đá mài là một vật thể xốp được cấu tạo từ hạt mài và chất kết dính Hạt mài thường chiếm khoảng 50% thể tích của viên đá Hạt mài đóng vai trò như những lưỡi cắt, còn chất dính kết có chức năng kết dính và tạo hình dáng cho đá mài Đá mài được đặc trưng bởi các thông số sau:

- Vật liệu hạt;

- Cỡ hạt, độ cứng, chất kết dính;

- Cấu trúc, hình dạng kích thước của đá mài

* Vật liệu hạt mài:

Vật liệu hạt mài có nhiều loại khác nhau hưng được chia làm hai dạng: - Dạng hạt tự nhiên: thạch anh, đá granit, ô xítnhôm,

- Dạng hạt nh n tạo (loại thông dụng): hạt Cacbit silic, hạt Cacbit bo, Cacbit silic: Đ y là một hợp chất của Silic và các bon nhận được từ than cốc và cát thạch anh khi nung nóng đến 2000 – 2100oC trong lò điện oại hạt này có màu xanh đậm, óng ánh Tùy vào hàm lượng silic nguyên chất người ta chia làm hai loại: Cacbit silic xanh (trên 97% silic) và cacbit silic đen Hạt này có một số tính chất sau:

+ Độ cứng rất cao (chỉ sau kim cương, enbo và cacbit bo); + Do có hình dánh sắc nhọn nên khả năng cắt của nó rất cao; + Độ chịu nhiệt rất cao, có thể chịu được nhiệt độ 2050oC

Cacbit bo: Là hợp chất của Bo với các bon (BrC) oại hạt mài này có khả năng cắt cao, chịu mài mòn và tính trơ về mặt hóa học Cacbit bo được sản xuất với hàm lượng 87 – 94% BrC

Tùy theo yêu cầu kĩ thuật và loại vật liệu chi tiết gia công mà lựa chọn loại vật liệu hạt mài cho phù hợp

21

* Chất dính kết:

Chất kết dính có tác dụng gắn kết các hạt mài riêng lẻ để tạo hình dáng cho đá mài Trong sản xuất sử dụng rộng rãi các loại: Gốm, Bakelit, Vucanit

+ Chất dính kết Gốm: Kí hiệu G, là chất dính kết vô cơ được sử dụng rộng rãi nhất, hiện nay có khoảng 70% đá mài được chế tạo từ những dính kết này Chất dính kết gốm có khả năng chịu nhiệt, độ bền, và độ cứng cao, chịu ăn mòn và chịu ẩm tốt, bền vững về mặt hóa học hược điểm của chất dính kết này là giòn nên không dùng chế tạo đá mài có chiều dày nhỏ và chịu tải trọng va đập Đá mài dùng chất dính kết gốm có thể cắt với tốc độ 50m/s và cho năng suất cao

+ Chất dính kết Bakelit: kí hiệu B, là một loại chất hữu cơ được sử dụng rất ph biến Bakelit là loại nhựa t ng hợp được chế tạo từ axit cacbonic và phooc ma lin Ưu điểm của chất dính kết này là: độ bền cao, độ đàn hồi lớn, chịu được va đập tốt, nhiệt sinh ra ít khi mài Do đó cho phép cắt với tốc độ cao khoảng 60m/s hược điểm là kém bền vững về phương diện hao nhiệt ó bị phá hủy bởi dung dịch kiềm có độ pH ≥ 8 Độ bền cơ học và lực giữa hạt mài giảm nhanh ở nhiệt độ 2000C Vì vậy chỉ được phép làm việc khi có tưới dung dịch trơn nguội với độ kiềm nhỏ hơn 1,5% Đá mài dùng chất dính kết loại này được sử dụng rộng rãi ở tốc độ cao để mài rãnh, mài sắc dao đã tôi, mài bề mặt định hình, mài ta rô, bàn ren, mũi doa,…

+ Chất dính kết Vunkanit: kí hiệu V à chất dính kết hữu cơ được chế tạo bằng cách lưu hóa cao su đã được làm mềm bằng benzen với lưu huỳnh Bao gồm 70% cao su và 30% lưu huỳnh

Đá mài chế tạo bằng chất dính kết Vunkanit có độ bền mòn cao, thường dùng làm đá dẫn của các máy mài vô t m Đá mài Vunkanit cho phép dùng với tốc độ rất cao có thể tới 75m/s Thường dùng để cắt đứt, mài rãnh, mài rãnh then, mài định hình chính xác lần cuối hược điểm của đá mài Vunkanit là độ xốp thấp, chịu nhiệt kém Ở nhiệt độ 1500C đá bắt đầu bị mềm hi nhiệt độ lớn hơn 2000C đá dễ bị cháy Vì vậy khi cắt, bắt buộc phải tưới dung dịch trơn nguội không có kiềm tính

22

* Độ cứng của đá mài:

à khả năng chống lại quá trình bứt hạt hạt mài ra khỏi bề mặt của đá dưới tác dụng của ngoại lực Theo các tài liệu khuyên dùng thì khi mài vật liệu cứng nên chọn đá mềm và ngược lại khi mài vật liệu mềm nên chọn đá cứng

ý hiệu độ cứng của đá mài:

Số thứ tự sau ký hiệu càng lớn thì độ cứng đá càng cao Để xác định độ cứng đá người ta sử dụng phương pháp phun cát, ép bi cầu vào bề mặt hoặc khoan lỗ

* Cỡ hạt của đá mài:

Cỡ hạt còn gọi là độ hạt được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt mài Tính năng cắt của đá mài phụ thuộc vào kính thước của hạt hi mài thô, dùng hạt mài có kích thước lớn hi mài tinh dùng cỡ hạt nhỏ hi gia công vật liệu mềm và dẻo, để giảm hiện tượng nhét phoi vào lỗ của bề mặt đã mài, nên dùng cỡ hạt nhỏ

Hạt mài được chia làm 4 nhóm, thể hiện như trong Bảng 2.1

23

ích thước thực của hạt mài và bột mài được nh n với 0,01mm, của bột mài mịn và bột mài rất mịn được nh n với 0,001mm

2.2 Mòn và tuổ bền của đ mà

2.2.1 Mòn của đá mài

Mòn là quá trình làm thay đ i kích thước, hình dạng và khả năng cắt của đá Quá trình mòn đá mài là một quá trình cơ, lý, hóa rất phức tạp ó phụ thuộc vào các thông số của đá, topography của đá, cơ lý tính của vật liệu gia công, chế độ công nghệ khi mài [1]

Mòn của đá mài ảnh hưởng lớn đến nhiệt cắt, lực cắt khi mài và dẫn đến ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng gia công Các dạng mòn cơ bản khi mài bao

- Hạt mài bị bật khỏi bề mặt làm việc của đá (Hình 2.1d);

- Hạt mài bị phá hủy do phản ứng hóa học ở vùng tiếp xúc giữa hạt mài và chi tiết

gia công ở nhiệt độ cao (mòn do khuyếch tán hoặc do dính) (Hình 2.1e);

- Mòn do phoi bị chèn ép vào khoảng không giữa các hạt làm mất khả năng cắt của

đá (Hình 2.1g)

24

Hình 2.1 Các dạng mòn c a đá mài 1

Các dạng mòn trên xuất hiện đồng thời trong quá trình mài Tuy nhiên, tùy theo điều kiện gia công mà sẽ có những dạng xuất hiện n i trội [1]

Quá trình mòn của đá mài chia làm 3 giai đoạn (Hình 2.2) [2]:

-Giai đoạn I: Trong giai đoạn này, thời gian mòn nhỏ nhưng độ mòn lớn guyên nh n là do sau khi sửa đá các hạt mài có đỉnh sắc nhọn và nhiều hạt không bám chặt vào chất dính kết Các hạt mài này sẽ bị mài mòn đỉnh nhọn nhanh chóng hoặc bị bật khỏi đá mài

- Giai đoạn II: Giai đoạn mòn n định (còn gọi là mòn bình thường) Thời gian làm việc của đá được tính trong giai đoạn này Độ mòn của đá trong giai đoạn này chủ yếu phụ thuộc vào tải trọng cơ nhiệt

- Giai đoạn III: Giai đoạn mòn khốc liệt hi này, các hạt đá mài đã bị mài mất các cạnh sắc và các lỗ rỗng trên bề mặt đá mài bị phoi và các sản phẩm của quá trình mòn lấp đầy Đá mất khả năng cắt Vì vậy, đến giai đoạn này cần tiến hành sửa đá

25

Hình 2.2 Quá trình mòn c a đá 2

2.2.2 Tuổi bền của đá mài

Tu i bền của đá mài là khoảng thời gian làm việc liên tục của đá giữa hai lần sửa đá Tu i bền của đá là một chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật rất quan trọng Để xác định tu i bền của đá, có thể dùng các chỉ tiêu đánh giá sau [3]:

- inh nghi m c a ngư i thợ: Theo phương pháp này, thời điểm sửa đá được

quyết định bởi người thợ mài dựa trên kinh nghiệm đánh giá chủ quan của họ khi quan sát các hiện tượng xảy ra khi mài (như m thanh khi mài, các vết gia công, vết gằn, vết cháy trên bề mặt mài vv ) hương pháp này không chính xác nhưng đơn giản, rẻ tiền nên thường dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ

- ia công các chi ti t th nghi m: ội dung của phương pháp này là: tiến hành

gia công các chi tiết thử nghiệm và đo các thông số đánh giá chất lượng chi tiết như độ chính xác, độ nhám bề mặt (Ra, Rz) vv Từ đó xác định tu i bền của đá căn cứ vào giá trị dung sai cho phép của các thông số đầu ra hương pháp này cho độ chính xác khá cao; việc thực hiện đơn giản Tuy nhiên, thời gian thực hiện khá l u

- Thông qua lực hư ng nh Py hoặc lực ti p tuy n Pz: thời điểm sửa đá sẽ được

xác định dựa trên sự tăng của lực y hoặc z khi đá mòn hương pháp này cho kết quả khá chính xác Tuy nhiên nó đòi hỏi chi phí cao và việc x y dựng quan hệ giữa lực y hoặc z với các thông số khi mài khá phức tạp

26

- Thông qua năng suất cắt hi mài: theo phương pháp này, thời điểm sửa đá sẽ

được quyết định bởi năng suất giới hạn khi mài (tốc độ bóc kim loại giới hạn)

- Thông qua nhi t cắt hi mài: theo phương pháp này, thời điểm sửa đá sẽ được

quyết định khi theo dõi sự tăng lên của nhiệt cắt khi mài hương pháp này cho kết quả khá chính xác Tuy nhiên nó khá phức tạp và đòi hỏi chi phí cao

- Thông qua chỉ tiêu rung động trong quá trình cắt: theo phương pháp này cần phải đo rung động của hệ thống công nghệ theo phương lực y và quyết định thời điểm sửa đá dựa trên ảnh hưởng (tăng) đến rung động do đá mòn

Qua ph n tích các phương pháp nêu trên, nghiên cứu này đã chọn phương

pháp ia công các chi ti t th nghi m với việc đo thông số độ nhám bề mặt Ra

để xác định thời điểm sửa đá – phục vụ cho việc đánh giá các chế độ sửa đá khi mài

2.3 Topo rap đ mà

2.3.1 Định nghĩa, tính chất topography đá mài

Tập hợp tất cả các lồi lõm trên bề mặt đá gọi là Topography của đá

Hình 2.3 Biên dạng b mặt đá mài

Topography phụ thuộc vào các thông số đặc trưng của đá mài như độ cứng, độ hạt, cấu trúc, v t liệu hạt mài, vật liệu kết dính…

Topography phụ thuộc và điều kiện và chế độ công nghệ sửa đá

Topography luôn biến đ i trong quá trình mài Sự biến đ i của Topography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thủy đạt được sau khi sửa đá, vào tải trọng cơ nhiệt tác động trên hạt mài, trên chất dính kết, có nghĩa là phụ thuộc vào chế độ công nghệ khi mài

27

Topography ảnh hưởng quyết định đến khả năng cắt, đến độ mòn và tu i bền của đá mài, đến chất lượng bề mặt gia công.v.v

2.3.2 Ý nghĩa của topography đá mài

Topography của đá đặc trưng cho cấu trúc hình học tế vi của bề mặt đá mài Đặc điểm hình học của dụng cụ mài phức tạp hơn rất nhiều so với dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định Dụng cụ mài có số lưỡi cắt rất lớn, các hạt mài có hình dạng khác nhau, các thông số hình học của các lưỡi cắt khác nhau và thường không hợp lý, các hạt mài ph n bố ngẫu nhiên trong đá mài v.v… Tất cả các điều đó làm cho quá trình nghiên cứu Topography gặp rất nhiều khó khăn

Topography của đá ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của đá và bề mặt chi tiết gia công nên nó ảnh hưởng rất lớn đến tính năng cắt gọt, độ mòn và tu i bền của đá mài

Bởi vậy, khi các điều kiện công nghệ khác đã xác định thì việc nghiên cứu để tạo ra được Topography của đá thích hợp có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật rất lớn để cải thiện tính cắt gọt, mở rộng khả năng gia công của đá mài, n ng cao năng suất, độ chính xác gia công, cơ lý tính lớp bề mặt chi tiết gia công và n ng cao tu i bền của đá mài

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến topography đá mài

2.3.3.1 Ảnh hưởng của dụng cụ sửa đá đến topography đá

Dụng cụ sửa đá sẽ ảnh hưởng đến mật độ lưỡi cắt, đến chiều cao biên dạng đá ha, đến quy luật ph n bố lưỡi cắt theo chiều cao biên dạng.v.v…Sự thay đ i số lưỡi cắt trên bề mặt làm việc của đá theo chiều cao biên dạng ha

phụ thuộc vào dụng cụ sửa đá được giới thiệu ở (Hình 2.4)

28

Hình 2.4 Ảnh hưởng c a d ng c s a đá đ n chi u cao biên dạng ha- Đư ng 1- s a đá bằng con lăn hợp im cứng

- Đư ng 2- s a đá bằng bút chì im cương

Từ đồ thị ta thấy ảnh hưởng của dụng cụ sửa đến số lượng lưỡi cắt lớn nhất ở chiều s u 20 đến 60 m, nghĩa là chiều s u có tính khả ước với chiều s u mài

goài ra dụng cụ sửa đá còn ảnh hưởng đến việc tạo góc sắc, tạo bán kính  và diện tích mòn trên bề mặt đá

2.3.3.2 Ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến topography đá

- Ảnh hưởng của Ssđ đến Topography của đá đánh giá qua các chỉ tiêu và qua nhấp

nhô tế vi bề mặt chi tiết được chỉ ra trên Hình 2.5: Quá trình mài thép 45 đã tôi

ết quả nghiên cứu chỉ rõ: khi giảm Ssđ sẽ làm tăng mật độ lưỡi cắt tĩnh St và làm giảm độ nhọn sắc của lưỡi cắt Chỉ tiêu làm cùn t tăng lên, độ cao ha của các lưỡi cắt giảm xuống hững thay đ i đó sẽ làm cho bề mặt đá bằng phẳng hơn Với chiều cao nhấp nhô bề mặt đá nhỏ do đó chiều cao nhấp nhô tế vi bề mặt chi tiết gia công Ra giảm so với khi sửa với Ssđ lớn hi Ssđ nhỏ thì chỉ tiêu làm cùn t sẽ tăng lên nên nó sẽ làm giảm khả năng cắt của đá [14], [15] v.v…

29

Hình 2.5 Ảnh hưởng c a Ssd s a đá đ n topography đá

- Ảnh hưởng của chiều s u sửa đá tsđ : hi tăng chiều s u tsđ sẽ làm tăng chiều cao nhấp nhô ban đầu của đá mài, tăng chiều cao ban đầu Tăng lực pháp tuyến khi sửa đá và làm tăng hiệu ứng nhiệt khi sửa đá do đó sẽ làm tăng sai lệch hình dạng bề mặt đá

- Ảnh hưởng của vận tốc cắt khi sửa đá: Vận tốc cắt khi sửa đá ảnh hưởng tới Topography thông qua thời gian tiếp xúc và năng lượng va đập giữa hạt mài và hạt kim cương Thời gian tiếp xúc và va đập sẽ ảnh hưởng đến quá trình “vỡ” của các hạt mài và sự “bung ra” của các hạt mài khỏi chất dính kết hi Vc lớn (> 25m/s) thời gian “tiếp xúc” giữa hạt mài và hạt kim cương nhỏ, xung va đập lớn nên các hạt mài dễ bị vỡ thành nhiều mảnh nhỏ Mảnh lớn nhất vẫn được giữ lại trên bề mặt đá, trên mảnh đó hình thành nhiều lưỡi cắt; các hạt mài “ ít” bị bật ra khỏi chất dính kết hi giảm Vc thì quá trình sẽ ngược lại goài ra các yếu tố khác như độ cứng vững của HTC , sự gá đặt dụng cụ sửa đá trên máy, rung động của HTC đều ảnh hưởng đến Topography của đá, đến độ mòn và tu i bền của dụng cụ sửa đá

2.3.3 Ảnh hưởng của topography đá đến độ nhấp nhô tế vi bề mặt

hi tăng hệ số trùng khớp Ud (sửa đá tinh) thì nhấp nhô bề mặt đá

giảm (Hình 2.6) guyên nh n: hi sửa đá tinh, mật độ lưỡi cắt động tăng, chiều

cao biên dạng đá giảm nên chiều cao nhấp nhô Ra giảm