nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài

Trần Minh Đức Học viên: Phạm Ngọc Duy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Là thép chống ăn mòn hóa học cao, chống oxy hóa, chịu mài mòn cao thé

Trang 1

Hướng dẫn KH: TS Trần Minh Đức Học viên: Phạm Ngọc Duy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS TRẦN MINH ĐỨC

THÁI NGUYÊN 2010

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

****************************

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Người HD khoa học : TS Trần Minh Đức

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC BGH TRƯỜNG ĐẠI HỌC

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN 2010

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Trần Minh Đức- người Thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tiếp theo Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp, Khoa đào tạo sau đại học, Khoa Cơ khí và bộ môn Chế tạo máy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này

Sau hết Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Phạm Ngọc Duy

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác Trừ những phần tham khảo đã được ghi rõ trong Luận văn

Tác giả

Phạm Ngọc Duy

Trang 5

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI THÉP KHÔNG GỈ 14

1.1 Đặc điểm và ứng dụng của thép không gỉ 14

1.1.1 Đặc điểm chủ yếu của thép không gỉ 14

1.1.2 Phân loại, ký hiệu và ứng dụng 15

1.1.3 Tính gia công của thép không gỉ 16

1.2 Tổng quan về công nghệ mài, chất lượng bề mặt, lực và rung động khi mài 18

1.2.1 Tổng quan về công nghệ mài 18

1.2.1.1 Đặc điểm của quá trình mài 18

1.2.1.2 Khả năng công nghệ của mài 19

1.2.1.3 Quá trình tạo phoi khi mài 23

1.2.2 Chất lượng bề mặt sau mài 26

1.2.2.1 Nhám bề mặt 26

1.2.2.2 Sóng bề mặt 27

1.2.2.3 Tính chất cơ lý lớp bề mặt 27

1.2.2.4 Cấu trúc tế vi lớp bề mặt sau mài 29

1.2.3 Lực cắt khi mài 29

1.2.4 Nhiệt cắt khi mài 31

1.2.5 Rung động khi mài 33

1.2.6 Đặc điểm về mài thép không gỉ 34

1.2.6.1 Tạo phoi 34

1.2.6.2 Lực cắt khi mài 36

1.2.6.3 Mòn đá 37

1.2.6.4 Nhiệt cắt 40

1.2.7 Mô hình quá trình mài 40

1.2.8 Khái quát về các công trình nghiên cứu và định hướng nghiên cứu 42

Trang 6

1.2.8.1 Khái quát về các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực mài 42

1.2.8.2 Định hướng nghiên cứu 43

1.2.9 Kết luận chương I 44

Chương 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG 45

2.1 Giới thiệu 45

2.2 Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt 45

2.2.1 Ảnh hưởng đến nhám bề mặt và sóng bề mặt 45

2.2.1.1 Ảnh hưởng đến nhám bề mặt 45

2.2.1.2 Ảnh hưởng đến sóng bề mặt 52

2.2.2 Ảnh hưởng đến tính chất cơ lý lớp bề mặt 53

2.2.2.1 Độ cứng lớp bề mặt 53

2.2.2.2 Trạng thái ứng suất dư lớp bề mặt 55

2.3 Chất lượng bề mặt khi mài thép không gỉ 57

2.4 Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công 58

2.4.1 Các phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt gia công 58

2.4.2 Phương pháp đánh giá độ cứng lớp bề mặt của vật liệu gia công 58 2.4.3 Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công 59

2.4.4 Các phương pháp đánh giá ứng suất dư bề mặt gia công 59

2.5 Các hướng nghiên cứu về mài và giới hạn vấn đề nghiên cứu 60

2.5.1 Các hướng nghiên cứu về mài 60

2.5.2 Giới hạn vấn đề nghiên cứu 61

2.6 Kết luận chương 2 62

Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 63

3.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 63

3.1.1 Các nguyên tắc cơ bản của quy hoạch thực nghiệm 63

3.1.2 Quy hoạch thực nghiệm và mô hình hồi quy thực nghiệm 64

Trang 7

3.2 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 67

3.2.1 Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm 67

3.2.2 Mô hình thí nghiệm 67

3.2.3 Hệ thống công nghệ 68

3.2.3.1 Máy mài 68

3.2.3.2 Đá mài 69

3.2.3.3 Phôi liệu 70

3.2.3.4 Dụng cụ sửa đá 70

3.2.3.5 Dung dịch trơn nguội 70

3.2.3.6 Thiết bị đo 70

3.3 Xác định điều kiện biên 72

3.4 Xử lý số liệu thực nghiệm 72

3.4.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, quá trình thí nghiệm 72

3.4.1.1 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 72

3.4.1.2 Quá trình thí nghiệm 74

3.4.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 75

3.4.2.1 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt 75

3.4.2.2 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến hình thái bề mặt gia công 79

3.5 Thảo luận kết quả 82

3.6 Kết luận chương 3 83

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Trang 8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Piz TP lực cắt theo phương tiếp tuyến tác dụng lên 1 hạt mài N

Piy TP lực cắt theo phương pháp tuyến tác dụng lên 1 hạt mài N

Kp = Py/Pz Hệ số lực cắt

C

Trang 9

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim [9] 31

bề mặt đá 48 Bảng 3.1 Tỷ lệ các nguyên tố của thép SUS304 70 Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm 73 Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt

khi mài thép SUS304 bằng đá Al2O3 74

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn ngoài 21

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn trong 22

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng 23

Hình 1.4 Các dạng có thể có của lưỡi cắt 24

Hình 1.5 Quá trình tạo phoi khi mài 25

Hình 1.6 Sự hình thành độ nhám bề mặt mài [9] 26

Hình 1.7 Cấu trúc lớp bề mặt mài [12] 28

Hình 1.8 Nhiệt và sự phân bố năng lượng khi mài 32

Hình 1.9 Rung động gây ra sóng bề mặt gia công [9] 33

Hình 1.10 Sơ đồ tạo phoi khi mài 34

Hình 1.11 Sơ đồ thoát phoi khi mài 35

Hình 1.12 Hạt mài găm vào bề mặt chi tiết 35

Hình 1.13 Sơ đồ phân bố lực 36

Hình 1.14 Biến dạng của chi tiết khi mài 37

Hình 1.15 Hiện tượng phoi dính bám lên bề mặt hạt mài 37

Hình 1.16 Biến dạng dẻo trên chi tiết gia công và trên bề mặt đá 38

Hình 1.17 Hiện tượng nứt tế vi trên hạt mài và chất dính kết 38

Hình 1.18 Quan hệ giữa lượng mòn và thời gian gia công 39

Hình 1.19 Lượng mòn hướng kính và mòn góc đá mài 39

Hình 1.20 Lượng mòn của hạt mài 39

Hình 1.21 Mô hình hoá quá trình mài tròn ngoài 30

Hình 2.1 Quá trình hình thành nhám bề mặt khi mài 46

Hình 2.2 Sự tạo sóng trên bề mặt gia công khi mài 52

Hình 2.3 Sự thay đổi độ cứng lớp bề mặt khi mài thép gió 54

Hình 2.4 Quan hệ giữa lực cắt và nhám bề mặt 57

Trang 11

Hình 3.1 Mô hình hệ thống thí nghiệm 68

Hình 3.2 Đá mài Cn46.TB1.G.V1.400x40x203.35 69

Hình 3.3 Mẫu phôi thí nghiệm 70

Hình 3.4 Ảnh Máy đo nhám Mittutoyo SJ-201 71

Hình 3.5 Máy kính hiển vi điện tử HITACHI S4800 71

Hình 3.6 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm 73

Hình 3.7 Thí nghiệm gia công trên máy mài tròn ngoài 3Б153 75

Hình 3.8 Phương trình hàm hồi quy thực nghiệm 77

Hình 3.9 Đồ thị quan hệ giữa nhám bề mặt Ra; Rt với lượng chạy dao S và chiều sâu mài t khi mài thép không gỉ SUS304 78

Hình 3.10 Ảnh SEM bề mặt khi mài thép SUS304 bằng đá mài Hải Dương Cn60.TB1.G.V1 400x40x203.35m/s dung dịch trơn nguội emulxi nồng độ 4% 81

Trang 12

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong nhưng năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học

kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công nghiệp phát triển Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy các sản phẩm cơ khí cũng yêu cầu chất lượng ngày càng cao Để nâng cao chất lượng sản phẩm:

Một mặt người ta sử dụng ngày càng nhiều các loại vật liệu có cơ tính tốt, thép không gỉ hoặc thép chậm gỉ là một trong những loại vật liệu đó Với

loại thép rất dẻo, dễ uốn, dễ hàn, bền, chống ăn mòn tốt trong khoảng nhiệt độ rộng Nên loại vật liệu này được sử dụng khá rộng rãi và rất thích hợp trong các ngành hoá chất, dụng cụ mổ trong ngành y học, khuôn mẫu, đồ trang sức, các loại ốc vít không gỉ, ổ bi chống ăn mòn, đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài các công trình xây dựng Tuy nhiên do độ cứng không cao nên đây là loại vật liệu rất khó gia công

Mặt khác bên cạnh chọn vật liệu tốt người ta phải nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt khi gia công để nâng cao chất lượng của sản phẩm

Độ chính xác và chất lượng bề mặt lại phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp gia công lần cuối Trong đó mài là một trong những phương pháp gia công lần cuối cho độ chính xác và chất lượng bề mặt cao Vì vậy việc nghiên cứu điều khiển quá trình cắt khi mài là rất cần thiết

Các vấn đề cần nghiên cứu để điều khiển quá trình mài là rất rộng Tuy nhiên chế độ cắt khi mài là một trong những yếu tố ảnh hưởng quyết định đến hiệu quả của quá trình mài, trong khi ở Việt Nam và trên thế giới các công trình nghiên cứu về mài còn chưa nhiều, đặc biệt với mài thép không gỉ hoặc chậm gỉ

có rất ít các công trình nghiên cứu Từ những phân tích trên thấy rằng đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài ”, là rất cần thiết và cấp bách

Trang 13

2 Mục đích và phương pháp nghiên cứu

2.1 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến hiệu quả của quá trình mài các loại thép không gỉ từ đó xác định được chế độ cắt hợp lý khi mài thép không gỉ Kết quả sẽ đưa ra được các chỉ dẫn công nghệ về lựa chọn chế độ cắt hợp lý khi mài các loại thép này

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp giữa lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm

3 Đối tượng nghiên cứu

Vật liệu gia công: Thép không gỉ: SUS304 thường hóa có HB 187

Máy: 3Б153

Phương pháp mài: Mài tròn ngoài chạy dao dọc

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học:

+ Bổ sung lý về mài các vật liệu khó gia công đặc biệt là thép không gỉ + Xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số của nhám bề mặt (Ra), với các thông số của chế độ cắt (Sd, t) khi mài dưới dạng các hàm thực nghiệm

+ Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc nghiên cứu tối ưu hoá quá trình mài

mài các loại thép không gỉ tại các cơ sở sản xuất ở Việt Nam để nâng cao độ chính xác, và chất lượng bề mặt chi tiết gia công

5 Nội dung của luận văn

Kết cấu của luận văn bao gồm ba chương và phần kết luận chung:

Chương 1: Tổng quan về mài thép không gỉ

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu

Kết luận chung và thảo luận kết quả

Trang 14

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ MÀI THÉP KHÔNG GỈ

1.1 Đặc điểm và ứng dụng của thép không gỉ

1.1.1 Đặc điểm chủ yếu của thép không gỉ

Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ được dùng để chỉ một

dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm Tên gọi là "thép không gỉ" nhưng thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn

Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thường của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 10.5% và có thể lên đến 26% trong trường hợp làm việc trong môi trường làm việc khắc nghiệt) Trạng thái bị oxy hoá của crôm thường là crôm ôxit(III) Khi crôm trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp crôm III oxit rất mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng đến mức không thể thấy bằng mắt thường, có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn không tác dụng với nước và không khí nên bảo vệ được lớp thép bên dưới Hiện tượng này gọi là sự oxi hoá chống gỉ bằng kỹ thuật vật liệu Có thể thấy hiện tượng này đối với một số kim loại khác như ở nhôm và kẽm

Bên cạnh crôm, niken cũng như mô-lip-đen và nitơ cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự Niken (Ni) là thành phần thông dụng để tăng cường độ dẻo, dễ uốn, tính tạo hình của thép không gỉ Mô-lip-đen (Mo) làm cho thép không gỉ có khả năng chịu ăn mòn cao trong môi trường axit Nitơ (N) tạo ra sự ổn định cho thép không gỉ ở nhiệt độ âm (môi trường lạnh)

Các đặc tính của nhóm thép không gỉ có thể được nhìn dưới góc độ so sánh với họ thép cacbon thấp Về mặt chung nhất, thép không gỉ có:

Trang 15

Là thép chống ăn mòn hóa học cao, chống oxy hóa, chịu mài mòn cao (thép này thường chế tạo bằng cách giảm hàm lượng cacbon và tăng hàm lượng Crôm và Niken, có một số loại thêm thành phần Titan)

1.1.2 Phân loại, ký hiệu và ứng dụng

Thực tế có khoảng hơn 150 loại thép không gỉ có thành phần khác nhau, mỗi loại được tạo ra để phục vụ các ứng dụng cụ thể Sự tham gia khác nhau của các thành phần crôm, niken, mô-lip-đen, ni tơ dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra tính chất cơ lý khác nhau của thép không gỉ

Thép không gỉ có khả năng chống sự oxy hoá và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và các thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng trường hợp cụ thể là rất quan trọng

Thép không gỉ có những loại cơ bản sau:

Austenitic là loại thép không gỉ thông dụng nhất Thuộc dòng này có

thể kể ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Loại này

có chứa tối thiểu 7% ni ken, 16% crôm, carbon (C) 0.08% max Thành phần như vậy tạo ra cho loại thép này có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn Loai thép này được sử dụng nhiều để làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác…

Trang 16

Ferritic là loại thép không gỉ có tính chất cơ lý tương tự thép mềm,

nhưng có khả năng chịu ăn mòn cao hơn thép mềm (thép carbon thấp) Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 430, 410, 409 Loại này có chứa khoảng 12% - 17% crôm Loại này, với 12%Cr thường được ứng dụng nhiều trong kiến trúc Loại có chứa khoảng 17%Cr được sử dụng để làm thiết bị dược phẩm, đồ gia dụng, nồi hơi, máy giặt, các kiến trúc trong nhà

Austenitic-Ferritic (Duplex) Đây là loại thép có tính chất “ở giữa”

loại Ferritic và Austenitic có tên gọi chung là DUPLEX Thuộc dòng này có thể kể ra LDX 2101, SAF 2304, 2205, 253MA Loại thép duplex có chứa thành phần Ni ít hơn nhiều so với loại Austenitic DUPLEX có đặc tính tiêu biểu là độ bền chịu lực cao và độ mềm dẻo được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hoá dầu, thiết bị dược, sản xuất giấy, bột giấy, chế tạo tàu biển Trong tình hình giá thép không gỉ leo thang do ni ken khan hiếm thì dòng DUPLEX đang ngày càng được ứng dụng nhiều hơn để thay thế cho một số mác thép thuộc dòng thép Austenitic như SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…

Martensitic Loại này chứa khoảng 11% đến 13% Cr, có độ bền chịu

lực và độ cứng tốt, chịu ăn mòn ở mức độ tương đối Được sử dụng nhiều để chế tạo cánh tuabin, lưỡi dao

1.1.3 Tính gia công của thép không gỉ

Thép không gỉ có tính dẻo cao nên rất khó khăn cho việc gia công bằng cắt gọt Cụ thể là khi gia công các loại thép này góc tạo phoi nhỏ, diện tích tiếp xúc giữa mặt trước của dụng cụ cắt với phoi lớn, phát sinh nhiệt và lực cắt lớn, ma sát khốc liệt; lượng vật liệu gia công bị biến dạng lớn từ đó cũng phát sinh lực cắt và nhiệt cắt lớn trong quá trình gia công

Khi gia công thép không gỉ, tính gia công bị ảnh hưởng lớn bởi những đặc tính sau:

- Độ bền kéo tương đối cao

Trang 17

- Tính dẻo cao

- Mức độ bị biến cứng do biến dạng nguội lớn, đặc biệt là thép không gỉ austenit Các nhân tố này giải thích cho xu hướng của vật liệu trong việc hình thành lẹo dao trên dụng cụ cắt trong quá trình gia công bằng các phương pháp gia công truyền thống Phoi được tách bỏ trong quá trình gia công tác động một áp lực lớn lên đầu dụng cụ, áp lực này khi kết hợp với nhiệt độ cao tại vùng tiếp xúc giữa dao và phoi gây ra quá trình hàn áp lực của các phần phoi lên dụng cụ Thêm vào đó tính dẫn nhiệt thấp của thép không gỉ đóng góp vào sự liên tục của lẹo dao

Những khó khăn liên quan đến quá trình gia công thép không gỉ có thể giảm thiểu bằng quan sát những điểm sau:

Để tránh rung động, dụng cụ và đồ gá phải càng cứng vững càng tốt Phôi hay dao không nên có kết cấu không liên tục Lời khuyên này được áp dụng cho các loại dao tiện khoan và tarô

Để tránh bị biến cứng bề mặt, chai cứng phôi, đặc biệt với loại thép không gỉ austenit, phải duy trì bước tiến dương Trong một số trường hợp nên tăng bước tiến và giảm tốc độ Nên tránh hiện tượng dừng, cắt không liên tục hay tiến hành cắt các lớp mỏng liên tiếp

Tốc độ cắt thấp hơn có thể là cần thiết, đặc biệt cho hợp kim austenit tiêu chuẩn, thép không gỉ biến cứng bằng hoá già ở nhiệt độ thấp (precipitation hardening) Tốc độ cắt quá cao gây mòn hoặc hỏng dao và phải dừng quá trình để mài lại hay thay dao Tốc độ cắt thấp hơn với tuổi bền dao cao hơn thường cho năng suất cao hơn và giảm chi phí

Dụng cụ, bằng cả thép gió và hợp kim cứng, phải sắc với bề mặt có độ bóng cao để giảm ma sát với phoi Lưỡi cắt sắc tạo ra chất lượng bề mặt cao nhất và cho tuổi bền dao lớn nhất Để tạo ra lưỡi cắt tót nhất trên thép không

gỉ, nên mài thô bằng đá cỡ hạt 60 sau đó mài bóng bằng đã cỡ hạt 120 và 150 Mài nghiền thậm chí còn cho chất lượng bề mặt cao hơn

Trang 18

Dung dịch trơn nguội phải được lựa chọn hay thay đổi để cho quá trình bôi trơn và làm nguội phù hợp Dung dịch trơn nguội phải được đưa vào vùng cắt với tốc độ phù hợp để tránh quá nhiệt

1.2 Tổng quan về công nghệ mài, chất lƣợng bề mặt, lực và rung động khi mài

1.2.1 Tổng quan về công nghệ mài

1.2.1.1 Đặc điểm của quá trình mài

Mài là một phương pháp gia công cắt gọt tốc độ cao bằng một số lượng lớn các lưỡi cắt rất bé của hạt mài Các hạt mài được giữ chặt trong đá mài bằng chất dính kết

So với các phương pháp gia công cắt gọt bằng các dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định, mài có một số đặc điểm sau:

- Đá mài là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt, gồm các hạt mài được liên kết với nhau bằng chất dính kết Các hạt mài có hình dáng rất khác nhau, sự phân bố của chúng trong đá mài rất ngẫu nhiên nên các thông số hình học của lưỡi cắt thường không hợp lý, không thuận lợi cho quá trình cắt Thường góc trước  < 0, góc sắc  > 900 và có bán kính  ở các lưỡi cắt

- Tốc độ cắt khi mài rất cao, thường V = 30 - 35 m/s hoặc có thể lớn hơn 100 m/s Tiết diện phoi mài ra rất bé

- Dụng cụ mài có lưỡi cắt không liên tục, các hạt mài nằm tách biệt trên mặt đá và cắt ra các phoi riêng biệt Do đó có thể coi quá trình mài là một quá trình cạo xước liên tục bề mặt gia công

- Do tốc độ cắt cao, thông số hình học của lưỡi cắt không hợp lý nên nhiệt độ cắt khi mài rất cao, có thể đến 1000 - 15000

C

- 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

Trang 19

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

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 dùng cho gia công tinh và thường được bố trí ở nguyên công gia công lần cuối trong quy trình công nghệ Hiện nay phương pháp mài được sử dụng khá phổ biến trong ngành chế tạo máy Trong tổng số máy công cụ máy mài chiếm khoảng 30%, còn trong một số ngành đặc biệt như chế tạo vòng bi máy mài chiếm tới 60%

Mài không chỉ dùng trong gia công tinh mà ngày nay được sử dụng ngày càng nhiều ở nguyên công gia công phá, gia công thô và gia công những loại vật liệu khó gia công Độ chính xác, năng suất và chất lượng gia công đòi hỏi ngày một cao thì mài càng được quan tâm nghiên cứu và sử dụng rộng rãi

1.2.1.2 Khả năng công nghệ của mài

Mài có thể gia công được hầu hết các dạng bề mặt: Mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt phẳng, mặt định hình v.v

n

Trang 20

c)

Trang 21

Sx

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn ngoài

a,b-Mài có tâm chạy dao dọc c- Mài có tâm chạy dao ngang d- Mài có tâm chạy dao xiên e- Mài không tâm chạy dao dọc

d)

v v

n n

n®d

ct

®

r s

Trang 22

a

bV

bnb

®n

Sd

SdSn

Sn

nd

®

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài tròn trong

a,b- Mài tròn trong có tâm; c- Mài không tâm lỗ trụ; d- Mài không tâm lỗ côn

Sd

d)

®n

Sn

Trang 23

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng

a, b- Mài phẳng bằng chu vi đá

c, d, e- Mài phẳng bằng mặt đầu đá

Ngoài 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 (hình 1.3e)

Mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao: Khi mài tinh có thể đạt cấp chính xác 5 - 6, nhám bề mặt Ra=0,1 - 0,2 m 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) Lĩnh 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, ổ lăn… mài có thể gia công khá dễ dàng trong khi các phương pháp gia công truyền thống khác gặp khó khăn Vì

vậy mài ngày càng được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng

1.2.1.3 Quá trình tạo phoi khi mài

Các hạt mài có độ cứng tế vi cao hơn nhiều so với độ cứng của vật liệu chi tiết gia công Các hạt mài có đặc điểm là rất giòn nên trong quá trình cắt, chúng thường vỡ vụn thành nhiều mảnh có hình dáng bất kỳ và nhiều cạnh sắc Các hạt mài được phân bố trong chất dính kết ngẫu nhiên Do có nhiều

Trang 24

lưỡi cắt có hình dáng bất ký và các lưỡi cắt luôn thay đổi trong quá trình mài nên việc theo dõi hình dáng của từng lưỡi cắt phải mất rất nhiều công sức

Để có thể hiểu được hình dáng của một lưỡi cắt, chúng ta cần xác định mặt cắt của dao bằng thống kê Sau đó mô tả hình dáng, kích thước của hạt mài một cách trung bình Trên hình 1.4 là hai mặt cắt đặc trương của hạt mài

Hình 1.4 Các dạng có thể có của lưỡi cắt

Hình 1.4a mô tả mặt cắt trung bình của lưỡi cắt tương tự khi gia công bằng dao có lưỡi cắt xác định (tiện, phay…) Lưỡi cắt có hình dạng là cung tròn có bán kính cắt với chiều dày cắt phoi a z

Các nghiên cứu đều cho rằng, các lưỡi cắt chỉ bền vững khi   0  Thường  có thể đặt đến giá trị  80 

Quá trình tạo phoi khi mài được mô tả trên hình 1.5

Trang 25

Hình 1.5 Quá trình tạo phoi khi mài

Do mũi dao có bán kính  và do góc ăn tới của lưỡi cắt  nhỏ nên giai đoạn đầu không tạo phoi mà vật liệu gia công bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, bị đẩy sang hai bên của lưỡi cắt hoặc chảy qua mặt dưới của lưỡi cắt sang mặt sau của hạt mài

Khi lưỡi cắt tiếp tục ăn sâu vào chi tiết thì chiều dày phoi a ztương ứng với chiều sâu vết cắt t và lúc này bắt đầu tạo phoi Tiếp theo là quá trình tạo phoi, dồn ép kim loại gây biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi xảy ra đồng thời

Do vậy chiều dày phoi thực tế a z' nhỏ hơn chiều sâu cắt thực tế t

Các nghiên cứu cho thấy rằng a z', t phụ thuộc vào hình dáng hình học của lưỡi cắt, vào góc tác dụng , vào vận tốc cắt v d Ngoài ra a z'còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: các thành phần của lực cắt, vào cơ lý tính của vật liệu gia công Khi lưỡi cắt bị mòn (lớn), góc  nhỏ thì biến dạng vật liệu tăng lên mặc dù t lớn nhưng a z' vẫn nhỏ Khi tăng v c có ma sát giữa lưỡi cắt và bề mặt mài thì a z' tăng

Trang 26

1.2.2 Chất lượng bề mặt sau mài

Mài thường được chọn là nguyên công gia công lần cuối các bề mặt vì thế chất lượng bề mặt mài có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng làm việc của chi tiết máy

Chất lượng bề mặt mài là kết quả của quá trình tương tác lý, hoá phức tạp giữa các vật liệu trong vùng gia công Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng

- Rung động làm tăng độ nhám bề mặt mài

Bằng cách chụp ảnh tế vi bề mặt mài, các nghiên cứu [7], [11], cho thấy độ nhám lý thuyết của bề mặt mài tăng lên do các hiện tượng sau:

Trang 27

- Vật liệu bị “nén giãn” sang hai bên đường cắt

- Kim loại dính vào các hạt mài rồi dính trở lại bề mặt phôi

- Các hạt mài bị vỡ làm cho quá trình cắt dừng đột ngột tạo ra vết lồi lõm trên bề mặt mài đồng thời tạo ra ứng suất tập trung

- Các vết nứt trên bề mặt mài do nhiệt mài

Các nguyên nhân làm giảm độ nhám lý thuyết của bề mặt mài gồm: biến dạng đàn hồi theo phương hướng kính của đá mài và việc chà sát đỉnh mòn của các hạt mài, thành phần dung dịch trơn nguội và công nghệ tưới nguội

Khi mài tròn thì độ nhám dọc hướng mài nhỏ hơn độ nhám vuông góc với hướng mài

Nhiệt độ mài rất lớn làm thay đổi cấu trúc lớp kim loại bề mặt mài

Kiểm tra kim tương bề mặt mài thép đã tôi [12], [13] cho thấy:

Trang 28

- Lớp 3 được nung nóng ở điểm AC1 nên lớp 3 được ram lại

- Lớp 4 bị nung nóng nên thể tích tăng nhưng không đầy đủ (vì có liên kết với lớp 5)

Năng suất khi mài bị giới hạn bởi hiện tượng cháy bề mặt mài Công suất mài tại ngưỡng cháy bề mặt xác định theo công thức thực nghiệm [11]:

2 / 1 4 / 1 4 / 1

Trang 29

1.2.2.4 Cấu trúc tế vi lớp bề mặt sau mài

Lực cắt khi mài không lớn so với các phương pháp cắt gọt khác nhưng

do tốc độ cắt cao, góc cắt của các hạt mài không thuận lợi cho điều kiện cắt gọt, sự tham gia cắt gọt của nhiều hạt mài và sự ma sát, cào miết của các hạt mài không cắt gọt làm cho nhiệt phát sinh trong vùng tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết gia công rất lớn (1000 ÷ 1500oC) Nhiệt cắt khi mài lớn làm biến dạng mạng tinh thể của vật liệu Kiểm tra kim tương bề mặt mài của các loại thép

đã tôi cho thấy có sự thay đổi cấu trúc, lượng ôstenit dư tăng lên chứng tỏ trong quá trình mài có sự tôi lại lần hai Sự thay đổi cấu trúc lớp bề mặt chỉ xảy ra với các loại thép đã tôi cứng còn với những loại thép chưa tôi, cấu trúc lớp bề mặt không thay đổi Với bề mặt mài của thép đã tôi thì lớp ngoài cùng

là lớp tôi lại có độ cứng giảm đi và có cấu trúc ôstenit và mactenxit tôi, lớp tiếp theo là lớp ram lại có cấu trúc trustit và mactenxit, lớp trong cùng có cấu

trúc của lớp kim loại tôi ban đầu [9]

tăng) Lúc này P tt gồm hai thành phần: lực ma sát và lực tạo phoi

dày phoi thực tế a z' có thể rút ra một số kết luận sau:

- Khi bán kính mũi dao  nhỏ hoặc ma sát giữa dao và bề mặt gia công lớn thì quá trình tạo phoi xảy ra sớm

Trang 30

- Khi  lớn và ma sát nhỏ thì quá trình dồn ép kim loại sẽ kéo dài, quá

trình tạo phoi xảy ra muộn

Các hạt mài tạo ra phoi nhỏ, mảnh nên lực cắt do các hạt mài phát sinh

nhỏ Tuy nhiên khi mài có nhiều hạt đồng thời tham gia cắt nên tổng lực cắt

của tất cả các lưỡi khá lớn

Nếu gọi lực cắt tổng hợp tác dụng lên một hạt mài là P i thì lực cắt khi

mài được xác định theo công thức:





i i

P y Thành phần lực lực pháp tuyến

P x Thành phần lực dọc theo phương chạy dao

Thường P c  ( 1 , 5  3 ).P z; P x thường rất bé so với P z nên thường bỏ qua

Thành phần lực tiếp tuyến P z được tính theo công thức:

1 2 2

1 2

3 2

.

2 60

k

k k

ct d

ct

D d

d D l

t v

v

v A

Trong đó A và klà các hệ số mũ xác định bằng thực nghiệm và phụ

thuộc vào điều kiện gia công cụ thể Từ (1.6) ta thấy: Lực P z phụ thuộc vào

tất cả các yếu tố khi mài trong đó v d và S d có ảnh hưởng lớn nhất tới lực P z Chiều sâu cắt thực tế t ảnh hưởng tới P z ít hơn Khi tăng v d và độ hạt, lực P z

giảm Khi mài tỷ số lực cắt K được xác định theo biểu thức:

Trang 31

1.2.4 Nhiệt cắt khi mài

hao chủ yếu là do ma sát giữa mặt sau của dao với bề mặt gia công, do dồn ép gây biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo bề mặt chi tiết và biến thành nhiệt

Nhiệt sinh ra do năng lượng cắt và ma sát giữa phoi và mặt trước của dao Nguồn nhiệt sinh ra khi mài được truyền vào chi tiết, phoi, dụng cụ và môi trường

Nhiệt truyền vào chi tiết chiếm tỷ lệ rất lớn trong tổng lượng nhiệt sinh

ra Nhiệt này làm thay đổi tổ chức tế vi của bề mặt chi tiết theo hướng không

có lợi hoặc làm oxy hóa bề mặt tùy theo thời gian tác động của nhiệt

Một phần nhiệt truyền vào dụng cụ Nhiệt này sẽ làm suy giảm độ cứng, suy giảm tính cắt của các hạt mài và suy giảm tính năng của chất dính kết Ngoài ra nguồn nhiệt này còn thúc đẩy các tương tác hóa học xảy ra trong vùng cắt

Do tốc độ cắt cao và góc cắt của các hạt mài không thuận lợi cho điều kiện cắt gọt nên nhiệt độ ở vùng tiếp xúc giữa đá mài với chi tiết gia công rất lớn (khoảng 1000 1500 0C), thời gian tác dụng để phát sinh nhiệt rất ngắn (1.10-4  5.10-6s) sau đó nhiệt lại giảm xuống nhanh chóng

0,025 0,050 0,070 0,078 0,102

Bảng 1.1 Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim [9]

Trang 32

Nhiệt độ mài Tm có thể xác định theo công thức sau [9], [12]:

Tm = 0,5

5 , 0

) (

.

c

l p

 - hệ số truyền nhiệt của vật

liệu gia công (Kcal/cm.g độ)

 - khối lượng riêng của vật

liệu gia công

c - nhiệt dung của vật liệu

Phương trình (1.8) cho thấy nhiệt độ mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chế độ cắt, vật liệu gia công, vật liệu hạt mài, chất dính kết, độ xốp của đá mài, dung dịch trơn nguội và phương pháp tưới nguội

Tỷ lệ các nguyên tố hợp kim trong vật liệu là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến hệ số truyền nhiệt của vật liệu Những vật liệu có số lượng và hà m lượng nguyên tố hợp kim cao thì hệ số truyền nhiệt thấp Khi mài những loại vật liệu này nhiệt lan truyền chậm làm cho nhiệt độ vùng mài tăng cao,

bề mặt chi tiết mài dễ bị cháy, nứt (bảng 1.1)

Khác với các phương pháp cắt gọt khác, khi mài bằng đá thường nhiệt độ

Trang 33

Để giảm nhiệt độ mài có thể dùng các biện pháp sau:

- Giảm bớt chế độ cắt

- Dùng dung dịch trơn nguội và các biện pháp tưới nguội tiên tiến

- Sử dụng những loại đá mài có bề mặt làm việc không liên tục, đá mài

độ xốp cao

- Không mài khi đá quá mòn Dùng những vật liệu hạt mài có khả năng cắt gọt cao

1.2.5 Rung động khi mài

Cũng như các quá trình gia công cắt gọt khác, rung động trong quá trình mài gồm rung động cưỡng bức và tự rung, tuy nhiên có sự khác nhau ở chỗ tự rung trong quá trình mài lớn hơn nhiều so với rung động cưỡng bức [9] Rung động khi mài chủ yếu gây ra sóng bề mặt:

Hình 1.9 Rung động gây ra sóng bề mặt gia công [9]

Rung động trong quá trình mài chủ yếu phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công nghệ, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ cân bằng và hiện tượng tự mài sắc của đá mài Giống như lực rung động cũng là một chỉ tiêu gián tiếp đánh giá tuổi bền của đá mài, chỉ tiêu này có ưu điểm là việc đo rung động trong quá trình mài tương đối dễ dàng,

Trong quá trình mài có thể biểu diễn hàm rung động theo gia tốc rung g: g = f(t), rung động trong quá trình mài chia làm ba giai đoạn:

+ Giai đoạn 1 ứng với giai đoạn mòn ban đầu của đá Trong giai đoạn này rung động có xu hướng giảm xuống

Trang 34

+ Giai đoạn 2 ứng với giai đoạn mòn bình thường của đá Trong giai đoạn này rung động có xu hướng tăng

+ Giai đoạn 3 ứng với giai đoạn mòn khốc liệt của đá Trong giai đoạn này rung động tăng mạnh

) có thể đánh giá được tuổi bền của đá mài Rung động khi mài làm hạn chế năng suất, gây ra sai số gia công và tác động xấu đến chất lượng bề mặt: tạo ra sóng

và các gờ lồi, ở đáy sóng có sự tăng tức thời az làm tăng độ nhám và gây ra các vết cháy xém

1.2.6 Đặc điểm về mài thép không gỉ

1.2.6.1 Tạo phoi

Tạo phoi khi mài khá phức tạp bởi vì hạt mài có lưỡi cắt không xác định được liên kết ngẫu nhiên với nhau bằng chất dính kết Để nghiên cứu tạo phoi khi mài thép không gỉ ta dựa vào sơ đồ tạo phoi hình 1.10; A (phoi), B (chi tiết gia công), C (hạt mài đơn)

Hình 1.10 Sơ đồ tạo phoi khi mài

Từ đặc điểm hạt mài có độ cứng tế vi cao hơn rất nhiều so với vật liệu chi tiết gia công, các hạt mài rất giòn nên trong quá trình cắt, sau một thời gian cắt chúng bị mòn và vở vụn thành nhiều mảnh có hình dạng bất kỳ, nhiều cạnh sắc theo đó là phoi dính bám vào đá mài (Hình 1.10)

Trang 35

Trong quá trình gia công thép không gỉ, là loại thép có khả năng biến dạng lớn, độ bền cao, bên đó hạt mài xét theo phương tiếp tuyến đá mài, trên hạt mài có góc α < 0 do đó quá trình mòn của đá mài là rất khốc liệt, do vật liệu gia công này có độ bền và độ dẻo cao, bên cạnh đó tất cả không gian chứa phoi của đá mài bị chèn kín khít bởi phoi không thoát khỏi vùng gia công trong quá trình tạo phoi (Hình 1.11), từ đó dẫn đến việc thoát phoi ra khỏi vùng gia công khi mài loại vật liệu này gặp nhiều khó khăn khi chọn chế độ công nghệ không hợp lí

Hình 1.11 Sơ đồ thoát phoi khi mài

Mài vật liệu dẻo, hạt mài sau khi bị tách khỏi liên kết đá mài, một số hạt mài sẽ găm vào chi tiết gia công (Hình 1.12), số lượng hạt mài găm vào bề mặt chi tiết lớn khi hạt mài bị bung ra khỏi lớn khi chọn vận tốc chạy bàn (Sd) không hợp lý

Hình 1.12 Hạt mài găm vào bề mặt chi tiết

Trang 36

qphoi - Lực tác dụng lên phoi

qcl - Lực tác dụng lên dung dịch trơn nguội

+ Lực sinh ra để đẩy phoi ra khỏi vùng cắt, thành phần lực này là rất lớn khi vật liệu gia công là thép không gỉ có khả năng biến dạng dẻo cao, thành phần này tăng tỉ lệ thuận với chiều dày cắt và khả năng biến dạng dẻo của chi tiết

Trang 37

+ Lực sinh ra do ma sát giữa chi tiết và hạt mài là lớn nhất, thành phần này tăng dần khi lượng mòn của hạt mài ngày càng tăng và không gian chứa phoi của đá mài bị điền đầy bởi phoi mài

Khi nghiên cứu vết cắt thấy các hạt mài tạo phoi nhỏ, mảnh nên lực do hạt mài phát sinh nhỏ Tuy nhiên khi mài có nhiều hạt mài đồng thời tham gia cắt nên tổng lực của các lưỡi cắt khá lớn Mài thép không gỉ do có độ dẻo và

độ bền cao nên quá trình dồn ép kim loại sẽ kéo dài, quá trình tạo phoi xảy ra muộn, hiện tượng này sẽ làm cho lực cắt tăng

1.2.6.3 Mòn đá

Mài thép không gỉ do tính chất dẻo, độ bền nóng cao của vật liệu, khi

ga công đá mài sẽ có các hiện tượng sau:

+ Phoi dính bám lên đá mài (hiện tượng lẹo dao)

Tại vùng cắt xuất hiện biến dạng dẻo và biến dạng phá hủy khi có lực cắt của đá mài tác dụng lên chi tiết gia công (hình 1.14)

Hình 1.14 Biến dạng của chi tiết khi mài

Do tính dẻo cao của vật liệu chi tiết và độ cứng cao của hạt mài nên lượng biến dạng dẻo xảy ra trên chi tiết gia công, lượng vật liệu này bị biến dạng phá hủy được đẩy ra khỏi vùng gia công nhờ vận tốc cắt Lượng vật liệu này một phần đẩy ra ngoài và một phần dính bám lên hạt mài (hình 1.15)

Hình 1.15 Hiện tượng phoi dính bám lên bề mặt hạt mài

Trang 38

Sau khi dính bám lên hạt mài, lượng lẹo dao này trở thành lưỡi cắt tham gia cắt, nhưng so với độ cứng của hạt mài thì độ cứng của lẹo dao là rất nhỏ nên khả năng cắt của phần này rất hạn chế Khi sang giai đoạn lẹo dao tham gia cắt thì biến dạng dẻo xảy ra cả trên chi tiết gia công lẫn trên đá mài (hình 1.16)

Hình 1.16 Biến dạng dẻo trên chi tiết gia công và trên bề mặt đá

+ Mòn hạt mài

Quá trình cắt hạt mài sẽ bị mòn, lúc này ma sát giữa hạt mài và chi tiết gia công tăng (qwp và qwg tăng), trên hạt mài xuất hiện các vết nứt tế vi và xuất hiện các vết nứt trên chất dính kết (Hình 1.17)

Hình 1.17 Hiện tượng nứt tế vi trên hạt mài và chất dính kết

Theo thời gian cắt lượng mòn tăng lên sẽ xảy ra các hiện tượng đối với hạt mài (hình 1.18) Khi chiều sâu cắt tăng hiện tượng mòn đã mài cũng xảy

ra tương tự Ban đầu khi hạt mài còn sắc chúng chịu ăn mòn hóa học với tác động môi trường xung quanh như tác động do dung dịch trơn nguội, tác động

do không khí, các vết ăn mòn lớn dần sẽ gây mòn đá Thời gian cắt tăng bán kính của hạt mài tăng, lúc này đá mài sẽ bị mài mòn, thời gian tăng hạt mài sẽ

bị vở và hình thành lưỡi cắt mới và một số hạt mài bung ra khỏi liên kết hình thành bề mặt mới

Trang 39

Hình 1.18 Quan hệ giữa lượng mòn và thời gian gia công

Những nguyên nhân trên gây ra các hiện tượng mòn đá mài đó là lượng mòn lớn, lúc này sẽ gây ra mòn hướng kính và mòn góc đá mài

Hình 1.19 Lượng mòn hướng kính và mòn góc đá mài

Mòn hạt mài gọi là lượng mòn nhỏ (hình 1.20) lượng mòn này ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo phoi

Hình 1.20 Lượng mòn của hạt mài

Các hiện tượng mòn đều ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt chi tiết, đối với lượng mòn lớn sẽ ảnh hưởng lớn đến độ chính xác kích thước chi tiết và biến dạng chi tiết khi mài, đối với mòn nhỏ sẽ làm

Trang 40

tăng nhấp nhô bề mặt chi tiết gia công và tăng lực cắt Lượng mòn lớn, đặc biệt là mòn góc sẽ giảm năng suất gia công và chất lượng bề mặt khi mài bằng phương pháp mài tròn ngoài

So với mài vật liệu cacbon thông dụng, mài thép không gỉ lượng mòn

đá và tốc độ mòn đá sẽ lơn hơn, do đó cần chọn chế độ công nghệ hợp lí để khác phục các hiện tượng trên khi mài thép không gỉ

1.2.6.4 Nhiệt cắt

Do lưỡi cắt bị mòn nên năng lượng tiêu hao chủ yếu là do ma sát giữa mặt sau của dao với bề mạt gia công, bởi độ dẻo cao của vật liệu sẽ dồn ép gây biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo bề mặt chi tiết biến thành nhiệt Nhiệt sinh ra do ma sát của phoi trượt trên mặt trước của dao

Từ những phân tích trên cho thấy nhiệt cắt tại vùng gia công khi mài thép không gỉ lớn hơn so với mài thép cacbon thông thường, hiện tượng này

sẽ gây cháy bề mặt trong quá trình gia công

Để làm giảm ảnh hưởng của nhiệt cắt, cần chọn hạt mài, đá mài, chế độ cắt và phương pháp bôi trơn làm nguội hợp lí

1.2.7 Mô hình quá trình mài

Qua những nghiên cứu trên và các nghiên cứu [2], [3] ta có thể mô hình hóa quá trình mài tròn ngoài như sau: