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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --- ĐỖ MẠNH CƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SỬA ĐÁ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI THÉP KHÔNG GỈ TRÊN MÁY MÀI TRÒN N

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

ĐỖ MẠNH CƯỜNG

THÁI NGUYÊN, 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-

ĐỖ MẠNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SỬA ĐÁ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI THÉP KHÔNG GỈ TRÊN MÁY MÀI TRÒN NGOÀI

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe

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 nào khác Trừ các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

Đỗ Mạnh Cường

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo - TS Trần Minh Đức, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả cũng chân thành cảm ơn ThS Phạm Quang Đồng – Trưởng bộ môn Chế tạo máy - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tận tình tác giả trong quá trình thực hiện thí nghiệm

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các cô, các chú và các bạn đồng nghiệp phòng Đào tạo, Khoa Sau đại học - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Tác giả

Đỗ Mạnh Cường

MỤC LỤC Trang

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Danh mục các ký hiệu chính

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình vẽ

PHẦN MỞ ĐẦU

3 Đối tượng, mục đích, phương pháp và nội dung nghiên cứu 2

Chương 1:

1.2.5 Sự mài mòn của hạt mài và chất dính kết 11

1.2.7 Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài 13

1.2.7.1 Độ nhám bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 13

1.2.7.2 Độ sóng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng tới độ sóng bề mặt 15 1.2.7.3 Sự thay đổi cấu trúc của lớp bề mặt mài và sự hình thành ứng

1.2.8 Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công

1.2.8.1 Các phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt gia công

18

18

1.2.8.2 Phương pháp đánh giá độ cứng lớp bề mặt của vật liệu gia công 18 1.2.8.3 Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công 19 1.2.8.4 Các phương pháp đánh giá ứng suất dư bề mặt gia công 19

1.3.2 Khái quát về các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực mài 19

1.3.3 Định hướng nghiên cứu 21

Chương 2:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ

SỬA ĐÁ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI MÀI THÉP

2.1.3 Các phương pháp đánh giá Topography của đá 28

2.1.4.1 Ảnh hưởng của các thông số đặc trưng của đá mài 29

2.1.4.3 Ảnh hưởng của chế độ cắt khi sửa đá 31 2.1.5 Ảnh hưởng của Topography đến kết quả mài 32

3.5 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm và ma trận thực nghiệm 47

3.6.3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của nhám bề mặt (Ra, Rt,) với chế

PHỤC LỤC 63

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 1.1 Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

12 2.4 Ảnh hưởng của chiều sâu sửa đá tsđ đến nhiệt độ khi 27

14 2.6 Ảnh hưởng của dụng cụ sửa đá đến chiều cao biên dạng ha 30

15 2.7 Ảnh hưởng của Ssd khi sửa đá đến Topography 31

16 2.8 Ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến kết quả mài 33

17 2.9 Ảnh hưởng của V’w và chế độ sửa đá đến Phk 34

18 2.10 Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến độ nhấp nhô tế vi bề mặt

Ra

34

20 2.12 Bề mặt đá mài khi gia công thép không gỉ 37

21 2.13 Không gian chứa phoi của đá khi mài thép không gỉ 38

22 2.14 Bề mặt chi tiết gia công khi mài thép không gỉ 38

24 2.16 Vùng cắt giữa đá mài và chi tiết gia công 41

26 2.18 Biến dạng dẻo xảy ra ở đá mài và chi tiết gia công 41

27 2.19 Các vết nứt của hạt mài và chất dính kết 42

28 2.20 Ảnh hưởng của thời gian gia công đến mòn 42

29 2.21 Mô hình tổng quát phương pháp nghiên cứu và mục đích

33 3.4 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm và ma trận thực nghiệm 48

34 3.5 Ảnh SEM bề mặt khi mài thép không gỉ SUS304 tại điểm

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đòi hỏi các chi tiết máy, các máy móc phải có độ chính xác về kích thước, hình dáng hình học,

độ bền mỏi, độ bền nhiệt và khả năng chống mài mòn cao Để đạt được các yêu cầu

đó một mặt người ta áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến (gia công bằng dòng hạt mài, gia công bằng tia nước có hạt mài, gia công bằng siêu âm, gia công bằng xung điện.v.v…) mặt khác người đã ta sử dụng các loại vật liệu có cơ, lý tính tốt, chịu được mài mòn cao.v.v… thép không gỉ là một trong những loại vật liệu đáp ứng được các yêu cầu đó Do những ưu điểm nổi bật: độ dẻo dai cao, độ bền nóng cao, khả năng chóng mài mòn cao và phản ứng từ kém cho nên thép không gỉ

đã được dùng rất nhiều trong công nghiệp như: Làm đồ gia dụng, bình chứa, chày, cối, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng, nồi hơi, máy giặt.v.v…

Với hàm lượng các bon thấp, hàm lượng Crôm, Niken và các nguyên tố hợp kim khác cao do đó thép không gỉ là một loại vật liệu rất khó gia công đặc biệt là gia công bằng phương pháp mài (gây ra hiện tượng bết, dính) Vì vậy gia công thép không gỉ bằng phương pháp mài được rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu, ở đây để gia công thép không gỉ bằng phương pháp mài tác giả chọn hướng nghiên cứu về chế độ công nghệ sửa đá nhằm tạo ra bộ thông số công nghệ sửa đá hợp lý từ đó sẽ nâng cao được khả năng cắt của đá, nâng cao được tính linh hoạt của công nghệ mài, nâng cao được tuổi bền của đá mài, đáp ứng được thực tiễn sản xuất ở nước ta hiện nay

Để thực hiện được ý tưởng đã nêu tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài”

2 Ý nghĩa của đề tài

2.1 Ý nghĩa khoa học

- Xác lập được quan hệ giữa các thông số công nghệ sửa đá với độ nhám bề mặt Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa quá trình mài

- Đề tài sẽ bổ sung được một số kết quả nghiên cứu cơ bản về mài thép không gỉ trong điều kiện kỹ thuật và công nghệ cụ thể ở Việt Nam

2.2 Ý nghĩa thực tiễn

Xuất phát từ điều kiện gia công cụ thể: Cặp đá mài – vật liệu gia công, hệ thống công nghệ, chất lượng sản phẩm yêu cầu… sẽ chọn được chế độ công nghệ sửa đá hợp lý nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu

3 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến tính cắt của đá mài phù hợp với việc mài các loại thép không gỉ từ đó xác định được chế độ sửa đá hợp

lý khi mài thép không gỉ Kết quả sẽ đưa ra được các chỉ dẫn công nghệ về sửa đá

cụ thể khi mài các loại thép này

4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:

- Thép không gỉ SUS304

- Đá mài Hải Dương: Cn40G-400x50x203x35m/s

- Phương pháp mài: Mài tròn ngoài chạy dao dọc

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm

6 Nội dung nghiên cứu

Nội dung chính dự kiến gồm 3 chương và phần kết luận chung

Chương 1 Tổng quan về phương pháp mài

Chương 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến chất lượng bề mặt khi mài thép không gỉ

Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm và xử lý kết quả

Phần kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÀI

1.1 Đặc điểm của quá trình mài

Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ cứng cao Các hạt mài được giữ chặt trong đá mài bằng chất dính kết So với các phương pháp gia công cắt gọt bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định, phương pháp mài có một số đặc điểm sau:

- Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt không liên tục đồng thời tham gia cắt, các lưỡi cắt được tạo ra bởi các hạt mài có kích thước rất nhỏ, có hình dáng rất khác nhau và phân bố lộn xộn trong chất dính kết Đa số các hạt mài có nhiều lưỡi cắt, có bán kính  ở các lưỡi cắt và có góc cắt không thuận lợi cho điều kiện cắt gọt: góc trước  < 0 và góc sắc  > 900

- Vận tốc cắt khi mài rất cao thường V d  30  35m/s,mài tốc độ cao vận tốc

có thể lên tới 120 m/s hoặc cao hơn

- Nhiệt độ cắt khi mài rất cao do tốc độ cắt cao, nhiều hạt mài cùng tham gia cắt, góc cắt không hợp lý, nhiệt độ ở vùng cắt khi mài có thể lên đến 10000

÷ 15000

C làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt

- Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra một phoi riêng biệt có kích thước rất nhỏ, số lượng phoi tạo ra trong một đơn vị thời gian rất lớn (hàng nghìn phoi trong một phút), vì thế có thể coi quá trình mài là quá trình cào xước tế vi bề mặt gia công tạo

ra độ nhẵn bóng và độ chính xác cao

- Hạt mài có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao, quá trình cắt gọt không liên tục nên có thể gia công được những vật liệu rất cứng mà các dụng cụ khác không gia công được như thép tôi, hợp kim cứng.v.v… nhưng khi gia công những loại vật liệu mềm gặp rất nhiều khó khăn

- Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc: dưới tác dụng của tải trọng cơ, nhiệt các hạt mài đã mòn bật ra khỏi bề mặt đá tạo điều kiện cho những

hạt mài mới tham gia vào quá trình cắt, ngoài ra một số hạt mài vỡ tạo thành những lưỡi cắt mới

- Lực cắt khi mài thường không lớn (trung bình vào khoảng 300N-400N) vì tiết diện của phoi hạt mài rất bé Thường Py = (1,5 ÷ 3) Pz, lực Px bé hơn lực Pz nhiều Tuy nhiên công suất tiêu hao khi mài rất lớn vì tốc độ cắt khi mài rất cao [1]

- Do hiện tượng tự mài sắc cũng như không thể chủ động thay đổi được hình dáng và vị trí của hạt mài trong đá mài cho nên việc nghiên cứu và điều khiển quá trình mài gặp nhiều khó khăn, các quy luật của quá trình mài chưa được nghiên cứu toàn diện

- Khi mài một phần phoi sẽ được dung dịch trơn nguội cuốn trôi, phần còn lại sẽ chèn vào các khe hở giữa các hạt mài do đó sẽ làm giảm chiều cao nhô ra của các hạt mài Sau một thời gian mài, các hạt mài sẽ bị cùn dần, khả năng ăn sâu vào vật liệu gia công giảm do đó lực cắt tăng lên khả năng cắt của đá mài bị suy giảm nhanh

Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia công các vật liệu có độ cứng và độ bền cao cho độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên phương pháp mài có vị trí quan trọng trong gia công cơ khí hiện đại Trong tổng số các máy công

cụ, máy mài chiếm đến 30%, còn trong một số ngành đặc biệt như chế tạo vòng bi máy mài chiếm đến 60% [1] Mặc dù được sử dụng cả trong gia công thô nhưng chỉ trong gia công tinh thì những ưu thế của phương pháp mài mới thực sự được phát huy hiệu quả, vì vậy mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối các bề mặt quan trọng [2]

1.2 Cơ sở vật lý của quá trình mài

1.2.1 Qúa trình tạo phoi khi mài

Bản chất của quá trình mài là sự cào xước tế vi bề mặt bằng những hạt mài

có các lưỡi cắt khác nhau ở vận tốc cắt cao Sự phân bố của các hạt mài trong chất dính kết là ngẫu nhiên, các hạt mài thường có góc trước  < 0, góc sắc  > 900 và bán kính  ở lưỡi cắt thay đổi Bán kính  thường tăng dần trong quá trình cắt dẫn

đến lực cắt tăng, áp lực trên hạt mài tăng 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 cứng và giòn nên trong quá trình cắt, chúng thường vỡ vụn thành nhiều mảnh có hình dáng bất kỳ và nhiều cạnh sắc Do có nhiều lưỡi cắt có hình dáng bất kỳ 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 1.1 là hai mặt cắt đặc trưng của hạt mài

Hình 1.1 Các dạng có thể có của lưỡi cắt

Hình (1.1a) mô tả mặt cắt trung bình của lưỡi cắt tương tự như 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 Độ sắc của lưỡi s được định nghĩa như

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 1.2

Hình 1.2 Quá trình tạo phoi khi mài

Qúa trình tạo phoi khi mài gồm ba giai đoạn Giai đoạn đầu chưa tạo ra phoi

vì ở mũi dao có bán kính  và góc ăn tới của lưỡi cắt  nhỏ Trong giai đoạn này hạt mài va đập vào bề mặt chi tiết gia công, lực va đập này phụ thuộc vào chế độ mài: tốc độ quay của đá, tốc độ quay của chi tiết, lượng chạy dao Vật liệu gia công

ở giai đoạn này 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 khi đó áp lực mài tăng lên, nhiệt tăng làm cho biến dạng đàn hồi

và biến dạng dẻo của kim loại tăng dần và lúc này bắt đầu tạo phoi Tiếp theo là quá trình tạo phoi, kim loại bị dồn ép gây biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi xảy ra đồng thời vì vậy chiều dày phoi thực tế a z' nhỏ hơn chiều sâu cắt thực tế t

Thời gian của mỗi giai đoạn trong quá trình tạo phoi là rất ngắn do quá trình tạo phoi xảy ra rất nhanh, khoảng từ 0,001 – 0,005 (s)

Các nghiên cứu chỉ ra rằng hình dáng hình học của lưỡi cắt, góc tác dụng , chế độ cắt, chế độ bôi trơn làm nguội đều ảnh hưởng đến a z', t Ngoài ra a z'còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: các thành phần của lực cắt, vào tính chất cơ lý tính của vật liệu gia công Khi bán kính cong  của hạt mài rất nhỏ thì độ bền động học của nó rất nhỏ nên khi vào vùng cắt chúng dễ dàng bị phá hủy không thể cắt gọt được Khi  có giá trị hợp lý thì quá trình cắt gọt thuận lợi và lượng nhiệt sinh ra ở vùng cắt nhỏ Khi  lớn sẽ không cắt được với chiều sâu cắt nhỏ và xảy ra hiện tượng trượt giữa hạt mài và chi tiết gia công dẫn đến lượng nhiệt phát sinh ở vùng cắt lớn do áp lực lớn Lưỡi cắt bị mòn góc  nhỏ thì biến dạng vật liệu 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

hk

P sẽ ép lưỡi cắt vào bề mặt chi tiết do P hk có trị số lớn hơn rất nhiều so với P tt(nhỏ) Khi quá trình tạo phoi xảy ra thì P tt tăng lên ( tăng) Lúc này P tt gồm hai thành phần: lực ma sát và lực tạo phoi

Qua nghiên cứu vết cắt, chiều sâu cắt không có biến dạng t và chiều 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

- 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:





 n

i i

P

1

(N) (1.3)Trong đó: n - Tổng số lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt

P c - Lực cắt tổng hợp khi mài

Lực tổng hợp P c được phân thành 3 thành phần:

x y z

(1.4) Trong đó: P z - Thành phần lực tiếp tuyến

P y - Thành phần lực pháp tuyến

P x - Thành phần lực dọc theo phương chạy dao

Thường P y (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

P (N) (1.5)

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 (1.5) 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 dvà độ hạt lực P z giảm

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

y

z

P P

Hệ số lực cắt K biểu thị tương quan ma sát tại vùng tiếp xúc giữa lưỡi cắt

và chi tiết gia công

1.2.3 Công suất cắt khi mài

Công suất mài có thể xác định theo công thức:

N = Pzd (1.7) Mặc dù lực cắt khi mài thường nhỏ (vì tiết diện phoi cắt bé) nhưng công suất mài lại lớn do tốc độ cắt khi mài rất cao (thường d  30m/s)

1.2.4 Nhiệt cắt khi mài

Hình 1.3 Nhiệt và sự phân bố năng lượng khi mài

Khi mài do các lưỡi cắt bị mòn (hoặc do có  lớn) nên năng lượng tiêu 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 sẽ 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 khác sẽ 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 15000C), thời gian tác dụng để phát sinh nhiệt rất ngắn (1.10-4 5.10-6s) sau đó nhiệt lại giảm xuống nhanh chóng

Bảng 1.1 Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim [4]

0,025 0,050 0,070 0,078 0,102 Nhiệt độ mài Tm có thể xác định theo công thức sau [3], [4]:

Tm = 0,5

5 , 0

) (

) (

c

l p

p - áp lực riêng ở vùng tiếp xúc (kg/m2)

l - chiều dài tiếp xúc (cm)

d

 - tốc độ đá mài (m/ph)

 - 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 gia công

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 (bảng 1.1) Những vật liệu có số lượng và hàm 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

Để giảm ảnh hưởng của nhiệt người ta sử dụng hạt mài, đá mài, dung dịch trơn nguội… một cách hợp lý

1.2.5 Sự mài mòn của hạt mài và chất dính kết

Sự mài mòn của hạt mài và chất dính kết như hình (1.4) [15]

Hình 1.4 Sự mài mòn hạt mài và chất dính kết

Những nguyên nhân gây mài mòn tế vi gồm:

- Làm cùn từng hạt do mòn cơ học, sự dính bám, ăn mòn, khuyếch tán, các vết nứt tế vi do ứng suất nhiệt và gẫy vỡ

- Các hạt mài bị bung khỏi chất dính kết do tải trọng cơ nhiệt lớn, do chất dính kết bị mài mòn, do hóa học, nhiệt hoặc do cơ học

1.2.6 Rung động khi mài

Rung động khi mài gồm hai loại: Rung động cưỡng bức và tự rung Rung động giảm nếu tăng độ cứng vững của hệ thống công nghệ

Hình 1.5 Rung động gây ra sóng bề mặt gia công

Các tác giả [10], [14], [18], cho rằng nguyên nhân của rung động cưỡng bức là do các bộ phận quay của hệ thống công nghệ như trục chính, puly, đá, rôto của động cơ không cân bằng gây ra

Tự rung phức tạp hơn nhiều so với rung động cưỡng bức và đã có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này Theo các tác giả [11], [12], [14], [18] thì tự rung xảy ra do hiện tượng không ổn định khi cắt gây ra sự thay đổi lực cắt mà những nguyên nhân chính là: biến dạng đàn hồi cục bộ của đá và phôi, mòn đá không đều, hiện tượng tự mài sắc của đá mài.v.v…

Tự rung sẽ giảm và ổn định [14] nếu thoả mãn điều kiện:

12

kc/b- độ cứng cắt trên đơn vị chiều rộng mài; kc/b= 210 KN/mm2

ka/b- độ cứng tiếp xúc trên đơn vị chiều rộng mài; ka/b= 110 KN/mm2

Sự phối hợp đá mài - phôi có ảnh hưởng quyết định tới kc và ka Khi mài vật liệu khó gia công thì lực cắt lớn, tức là kc lớn và rung động lớn hơn, nếu giảm độ cứng

đá sẽ làm giảm kc và ka

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

1.2.7 Chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài

Trong gia công tinh lần cuối nói chung và gia công tinh lần cuối bằng phương pháp mài nói riêng thì chất lượng bề mặt gia công rất được quan tâm vì nó ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của chi tiết máy Chất lượng bề mặt gia công

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

Bằng cách chụp ảnh tế vi bề mặt mài và các nghiên cứu của các tác giả [5], [14], chất lượng bề mặt tăng lên là do các nguyên nhân sau:

- Vật liệu bị nén giãn sang hai bên đường cắt

- Kim loại dính vào các hạt mài rồi lại 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

Hình 1.7 Ảnh SEM bề mặt mài

Các biện pháp làm giảm độ nhám 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

- Sử dụng thành phần dung dịch trơn nguội phù hợp

- Có công nghệ tưới nguội hợp lý

Ngoài ra độ nhám bề mặt mài chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:

- Thay đổi chế độ cắt sẽ làm tăng chiều sâu cắt az của các hạt mài thì dẫn đến

độ nhám bề mặt mài tăng

- Độ hạt và chế độ sửa đá (Ssđ, tsđ) có ảnh hưởng tương tự nhau đến nhám bề mặt mài: hạt mài có kích thước lớn hơn, sửa đá thô hơn dẫn đến độ nhám bề mặt tăng

- Rung động làm tăng độ nhám bề mặt khi mài

- Mức độ biến dạng dẻo của vật liệu càng lớn thì độ nhám bề mặt càng cao: khi mài vật liệu dẻo, dai cho độ nhám bề mặt cao hơn so với mài vật liệu cứng, giòn

- Nhiệt độ ở vùng mài càng cao thì vật liệu gia công ở lớp bề mặt càng biến dạng dẻo mạnh đồng thời còn có thể gây cháy, nứt bề mặt: công nghệ tưới nguội, hệ

số truyền nhiệt của vật liệu gia công và của đá mài ảnh hưởng tới nhiệt độ ở vùng mài qua đó ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt mài

1.2.7.2 Độ sóng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng tới độ sóng bề mặt

Rung động trong quá trình mài là nguyên nhân chủ yếu gây ra độ sóng của

bề mặt mài Nếu hệ thống công nghệ có rung động thì trên bề mặt mài sẽ hình thành sóng dọc và sóng ngang với bước sóng khác nhau (từ vài phần mười milimet đến vài milimet) Độ sóng dọc sẽ tăng nếu lực cắt tăng Bước sóng dọc theo phương mài

có thể xác định theo công thức:

V ct

f

 (1.10) Trong đó:

Vct -tốc độ chi tiết gia công;

* Sự thay đổi cấu trúc lớp bề mặt:

Do nhiệt cắt khi mài lớn nên làm biến dạng mạng tinh thể của vật liệu Kiểm

bề mặt mài của các loại thép đã tôi trên (hình 1.8) cho thấy:

- 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)

Kết quả: Độ cứng lớp bề mặt giảm, lớp 1, 2, 3 không có ứng suất dư, lớp 4

có ứng suất dư nén, lớp 5 có ứng suất dư kéo

Trong trường hợp mài với chế độ cắt lớn, đá bị cùn hiện tượng cháy sẽ xuất hiện ở bề mặt mài làm giảm độ cứng lớp kim loại bề mặt (từ 60 ÷ 65 HRC xuống còn 45 ÷ 55 HRC) đồng thời xuất hiện vết nứt trên bề mặt mài [16] Công suất mài tại ngưỡng cháy bề mặt có thể xác định theo công thức thực nghiệm [14]:

Nch = u0BVctt + bBDe1/4t1/4Vct1/2 (1.11) Trong đó:

u0, b - các hệ số thực nghiệm;

B - bề rộng mài;

De - đường kính tương đương của đá mài;

Vct, t - vận tốc chi tiết và chiều sâu mài;

Cháy bề mặt mài làm giảm tuổi thọ của chi tiết gia công

* Sự hình thành ứng suất dƣ

Qúa trình hình thành ứng suất dư trên bề mặt gia công phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến đổi nhiệt và hiện tượng chuyển pha trong cấu trúc kim loại, quá trình này diễn ra rất phức tạp Ứng suất dư lớp bề mặt được đặc trưng bởi trị số, dấu và chiều sâu phân bố ứng suất dư Những nguyên nhân chủ yếu gây

ra ứng suất dư là:

- Khi gia công trường lực xuất hiện gây biến dạng dẻo không đều trong lớp

bề mặt Khi trường lực mất đi biến dạng dẻo gây ra ứng suất dư lớp trong lớp bề mặt

- Biến dạng dẻo làm tăng thể tích riêng của lớp kim loại mỏng ngoài cùng Lớp kim loại bên trong vẫn giữ thể tích riêng bình thường do không bị biến dạng dẻo Lớp kim loại ngoài cùng gây nên ứng suất dư nén còn lớp kim loại bên trong sinh ra ứng suất dư kéo để cân bằng

- Nhiệt sinh ra ở vùng cắt lớn sẽ nung nóng cục bộ các lớp mỏng bề mặt làm

mô đun đàn hồi của vật liệu giảm Sau khi cắt, lớp vật liệu này sinh ra ứng suất dư kéo do bị nguội nhanh và co lại, để cân bằng thì lớp kim loại bên trong phải sinh ra ứng suất dư nén

- Trong quá trình cắt thể tích kim loại có sự thay đổi do kim loại bị chuyển pha và nhiệt sinh ra ở vùng cắt làm thay đổi cấu trúc vật liệu Lớp kim loại nào hình thành cấu trúc có thể tích riêng lớn sẽ sinh ra ứng suất dư nén và ngược lại sẽ sinh

ra ứng suất dư kéo để cân bằng

Các nghiên cứu cho thấy các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất dư trong lớp bề mặt của chi tiết gia công là:

- Tăng tốc độ cắt V hoặc tăng lượng chạy dao S có thể làm tăng hoặc giảm ứng suất dư

- Lượng chạy dao S làm tăng chiều sâu của ứng suất dư

- Góc trước  âm gây ra ứng suất dư nén

- Khi gia công vật liệu giòn bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định gây ra ứng suất dư nén còn vật liệu dẻo thường gây ra ứng suất dư kéo

Ứng suất dư nén trong lớp bề mặt làm tăng độ bền mỏi của chi tiết, còn ứng suất dư kéo sẽ làm giảm sự bền mỏi

1.2.8 Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công

1.2.8.1 Các phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt gia công

Để đánh giá độ nhám bề mặt người ta thường dùng các phương pháp sau:

- Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich): phương pháp này đo được bề mặt có độ nhẵn bóng cao (độ nhám thấp) thường từ cấp 10 đến cấp 14

- Phương pháp đo độ nhám Ra, Rz, Rt bằng máy đo prôfin: phương pháp này

sử dụng mũi dò để đo prôfin lớp bề mặt có cấp độ nhẵn đến cấp 11

- Phương pháp so sánh bằng mắt: Trong các phân xưởng sản xuất người ta mang vật mẫu so sánh với bề mặt gia công và kết luận xem bề mặt gia công đạt độ bóng cấp nào (phương pháp này cho phép xác định được cấp độ bóng từ cấp 3 đến 7)

1.2.8.2 Phương pháp đánh giá độ cứng lớp bề mặt của vật liệu gia công

Để đánh giá độ cứng lớp bề mặt của vật liệu gia công người ta dùng một mẫu rồi đưa mẫu này lên kiểm tra ở máy đo độ cứng

Nguyên lý kiểm tra độ cứng như sau: dùng một mũi kim cương tác dụng lên

bề mặt mẫu một lực P, sau đó xác định diện tích tiết diện lớn nhất của vết lõm trên

bề mặt mẫu do đầu kim cương ấn xuống, độ cứng được xác định theo công thức:

S

P

H v  (1.12) Trong đó:

Hv - độ cứng (N/mm2);

P - lực tác dụng của đầu kim cương (N);

S - diện tích tiết diện lớn nhất của vết lõm trên bề mặt mẫu do đầu kim cương ấn xuống (mm2

)

Để đo độ cứng của vật liệu ở các chiều sâu khác nhau ta dùng đầu kim cương tác động lần lượt xuống bề mặt mẫu từ ngoài vào trong, sau mỗi lần tác động lại xác định diện tích S của vết lõm cho đến khi diện tích S không thay đổi thì dừng lại và

đo được chiều sâu biến cứng

1.2.8.3 Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công

Cấu trúc lớp kim loại bề mặt được xác định bằng cách cắt mẫu, đem mài bóng rồi cho xâm thực hóa học và phân tích hoặc chụp ảnh trên máy hiển vi điện tử hoặc quang học

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

Để đánh giá ứng suất dư người ta ta dùng các phương pháp sau đây [5]:

- Phương pháp tia Rơnghen: Dùng tia Rơnghen kích thích trên bề mặt mẫu một lớp dày 5 ÷ 10 m và sau mỗi lần kích thích ta chụp ảnh đồ thị Rơnghen Phương pháp này cho phép đo được cả chiều sâu biến cứng Tuy nhiên, phương pháp này rất phức tạp và tốn nhiều thời gian cho điều chỉnh đồ thị Rơnghen (mất khoảng 10 giờ cho một lần đo)

- Tính toán lượng biến dạng: Sau khi hớt từng lớp mỏng kim loại bằng phương pháp hóa học và điện cơ khí ta tính toán lượng biến dạng của chi tiết mẫu Dựa vào lượng biến dạng này ta xác định được ứng suất dư Cũng có thể dùng tia Rơnghen để đo khoảng cách giữa các phần tử trong lớp kim loại biến dạng và không biến dạng Với khoảng cách này ta có thể xác định được ứng suất dư

1.3 Kết luận chương 1

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

Do mài có vị trí rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt là trong gia công tinh nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực mài được công bố và ứng dụng có hiệu quả trong thực tế sản xuất Tuy nhiên do những đặc điểm khác biệt mà nhiều quy luật của các phương pháp gia công khác lại không đúng hoàn toàn cho mài đặc biệt là mài thép không gỉ do đó việc nghiên cứu hoàn thiện các quy luật của quá trình mài gặp nhiều khó khăn vì mài phụ thuộc vào

rất nhiều yếu tố như: cấu trúc đá mài, chế độ công nghệ, công nghệ trơn nguội.v.v…

Để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công mài, các vấn đề về mài vẫn được quan tâm nghiên cứu

- Thuật toán di truyền đa đối tượng áp dụng cho tối ưu hóa (TƯH) quá trình mài phẳng được R Soravanan, P Asokan, M Sachidanandam nghiên cứu [22]

- Tối ưu hóa các thông số của quá trình mài sử dụng phương pháp liệt kê được R Gupta, K.S Shishodia, G.S Sekhon nghiên cứu [20]

- Mài điện hóa cho vật liệu gốm được T.M.A Maksoud, A.J Brooks nghiên cứu [19]

- Nâng cao chất lượng bề mặt và các thuộc tính ma sát sử dụng phương pháp đánh bóng bằng bi thép được N.S.M El-Tayeb, K.O Low, P.V Brevern nghiên cứu [23]

* Ở Việt Nam:

- Ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi sửa đá đến tuổi bền của đá mài

đã được Trần Minh Đức nghiên cứu [7]

- Nghiên cứu gia công vật liệu khó gia công bằng phương pháp mài điện hóa được Nguyễn Văn Hùng nghiên cứu [8]

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến một vài thông số đặc trưng cho quá trình cắt khi mài tinh thép ШХ15 và X12M bằng đá mài Hải Dương trên máy mài tròn ngoài được Ngô Cường nghiên cứu [2]

- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi mài phẳng được Trần Văn Địch, Hoàng Văn Điện, Phùng Xuân Sơn nghiên cứu [9]

1.3.2 Định hướng nghiên cứu

Xuất phát từ các cơ sở khoa học đã trình bày ở trên, để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quá trình mài nhằm tạo ra các sản phẩm cơ khí chất lượng cao Với ý tưởng muốn điều khiển Topography của đá để cải thiện tính cắt gọt, nâng cao tuổi bền của đá mài nhằm đáp ứng tính linh hoạt của thực tiễn sản xuất ở Việt Nam Đề

tài luận văn mang tên “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến

độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài” là cần thiết, có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn

Làm sắc là quá trình tạo khả năng cắt cho đá mài Quá trình làm sắc bao gồm:

- Hạ thấp độ cao của chất dính kết trên chiều cao biên dạng đá để tạo ra không gian chứa phoi và làm cho các hạt mài nhô cao khỏi chất dính kết

- Tạo các lưỡi cắt trên hạt mài

Hiện nay đá mài Corun điện và SiC, chất dính kết Keramit hoặc Bakelit được

sử dụng rất phổ biến trong sản xuất (chiếm khoảng 80  85% trong tổng các loại đá) Với các loại đá này, quá trình tạo biên dạng đồng thời là quá trình làm sắc, ta gọi chung là quá trình sửa đá

Việc nghiên cứu quá trình sửa đá khi mài nhằm các mục đích:

- Tạo biên dạng của đá mài Khôi phục lại độ chính xác về hình dáng hình học của đá mài sau mỗi chu kỳ làm việc của đá Tạo ra Topography hợp lý của đá nhằm nâng cao tính cắt, tuổi bền của đá mài và mở rộng khả năng công nghệ của đá mài, góp phần nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công đồng thời nâng cao năng suất và hạ giá thành

- Nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của ngay quá trình sửa đá như: Giảm suất tiêu hao dụng cụ sửa đá, giảm suất tiêu hao đá sau mỗi lần sửa, nâng cao tuổi bền của dụng cụ sửa đá, tiết kiệm thời gian sửa đá v.v…

2.1.1.1 Dụng cụ sửa đá

Dụng cụ sửa đá rất đa dạng Nếu phân loại dụng cụ sửa đá theo vật liệu dụng

cụ ta có:

1) Dụng cụ sửa đá không kim cương: Với loại dụng cụ này có 2 phương pháp sửa đá: Sửa đá bằng phương pháp cắt lăn và sửa đá bằng phương pháp mài.

Nhược điểm chung của loại dụng cụ không kim cương là: Độ mòn của dụng

cụ lớn, lực hướng kính khi sửa đá lớn (700 1000 N đối với phương pháp cắt lăn: 100

300N đối với phương pháp mài) Nổi bật nhất là khả năng cắt của đá mài sau khi sửa không cao, tuổi bền của đá thấp, chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công đạt được không cao Nguyên nhân: Khi sửa, dụng cụ tạo nên diện tích “ mòn ” trên bề mặt hạt mài lớn ( lớn), làm suy giảm khả năng giữ các hạt mài của chất dính kết, phoi của quá trình sửa đá lấp đầy các không gian chứa phoi trên bề mặt đá mài v.v… Chính vì các nhược điểm này mà ngày nay các phương pháp này ít được dùng

2) Dụng cụ sửa đá kim cương: Việc sử dụng dụng cụ kim cương để sửa đá cho phép nâng cao hơn chất lượng của quá trình sửa đá Kim cương có độ cứng, độ bền mòn cao nhất trong số các vật liệu đã biết, nên dụng cụ kim cương là loại dụng

cụ sửa đá tốt nhất và được sử dụng nhiều nhất hiện nay

Căn cứ vào động hình học của quá trình sửa đá có thể phân loại dụng cụ kim cương theo sơ đồ (hình 2.1) [15]

vsd

d

v dc

d v

n

Đĩa sửa nhiều hạt

Đĩa sửa

n d d S

B

1 hạt

Điểm

Mảnh Đường

Không có chuyển động dọc

Sd

Hình 2.1 Phân loại dụng cụ sửa đá kim cương

- Dụng cụ sửa đá tĩnh: Có đặc điểm là vận tốc chuyển động tương đối tại điểm tiếp xúc bằng tốc độ dài của đá mài khi sửa đá vd Biên dạng đá được tạo bởi chuyển dịch của dụng cụ dọc theo đường dẫn hướng với vận tốc S sd Dụng cụ sửa tĩnh làm việc như một dao tiện Vì vậy phương pháp này được gọi là sửa đá bằng phương pháp tiện Lúc này đá mài đóng vai trò chi tiết gia công, dụng cụ sửa đá đóng vai trò dao tiện (hình 2.2)[14]

Hình 2.2 Sửa đá bằng bút chì kim cương

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao, năng suất sửa đá cao, chất lượng

bề mặt đá được sửa cao Vì vậy loại dụng cụ này được sử dụng rộng rãi trong tất cả các nguyên công mài

- Dụng cụ sửa đá động: Có đặc trưng là vận tốc tương đối tại điểm tiếp xúc:

Tùy theo quan hệ giữa chiều rộng B dcủa đá và chiều rộng dụng cụ B dc mà

có thể có hay không có chuyển động dọc khi sửa đá S sd

Ưu điểm: Tuổi bền dụng cụ sửa cao, giảm suất tiêu hao đá khi sửa, tăng độ chính xác và khả năng cắt của đá nên tăng được độ chính xác, độ nhẵn bề mặt chi tiết gia công và tăng năng suất khi mài (khi sửa đá định hình chạy dao hướng kính thì năng suất này có thể tăng từ 2 đến 6 lần), đặc biệt là tạo được lớp ứng suất dư nén bề mặt và tăng độ bền mỏi của chi tiết

Nhược điểm: Kết cấu và sử dụng phức tạp nên ít được sử dụng

*) Cơ sở lựa chọn dụng cụ sửa đá: Việc lựa chọn dụng cụ sửa đá được tiến hành dựa trên các cơ sở sau:

- Kỹ thuật: Tạo Topography tối ưu, tuổi bền của đá, độ tin cậy, độ ổn định của dụng cụ, các thông số đặc trưng của đá, yêu cầu công nghệ gia công v.v…

- Kinh tế: Sử dụng đơn giản, thuận tiện, chi phí cho việc sửa đá nhỏ v.v… Việc chọn lựa được chỉ dẫn trong các sổ tay về mài Với đá mài Corun điện

và SiC, với chất dính kết Keramit thường sử dụng dụng cụ sửa đá là bút chì kim cương sửa bằng phương pháp tiện [14] Tùy theo cấu tạo mà người ta chia bút chì kim cương làm 3 loại và kiểu

*) Ngoài các phương pháp sửa đá cổ điển trên, ngày nay người ta còn sử dụng rất nhiều phương pháp sửa đá tiên tiến khác để đạt được Topography của đá theo yêu cầu như: Sửa đá bằng phương pháp rung động, sửa đá mài kim cương và CBN bằng chùm tia hạt mài, sửa đá mài bằng tia lửa điện [16], [17] v.v…

2.1.1.2 Động lực học quá trình sửa đá

Để nâng cao hiệu quả của quá trình sửa đá cũng như nâng cao độ chính xác

và năng suất sửa đá, giảm độ mòn và nâng cao tuổi bền của dụng cụ sửa, cần phải biết các quá trình vật lý xảy ra khi sửa đá như: Lực cắt khi sửa đá, nhiệt độ và rung động trong quá trình sửa đá v.v…

Sơ đồ lực cắt khi sửa đá bằng con lăn kim cương và bút chì kim cương được trình bày ở (hình 2.3)

Hình 2.3 Sơ đồ lực cắt khi sửa đá

Lực cắt khi sửa đá R được phân làm 3 thành phần:

25 N khi dùng con lăn kim cương và P y = 20100 N khi dùng bút chì kim cương

- Thành phần P y >P z được các nhà nghiên cứu giải thích: Sự tiếp xúc giữa hạt kim cương và hạt mài trong vùng tiếp xúc khi sửa đá được coi như dạng các viên bi va đập với một chiều sâu xâm thực lẫn nhau bằng chiều sâu cắt khi sửa đá

sd

t Sở dĩ coi như vậy là vì góc ở đỉnh hạt mài và hạt kim cương hầu hết là 90110 0

- Các thành phần lực P y, P z phụ thuộc vào chế độ làm việc của dụng cụ sửa

đá, vào độ hạt của dụng cụ Khi tăng S sd, t sd độ hạt kim cương thì P y, P z tăng

- Nhiệt độ trong vùng cắt khi sửa đá phụ thuộc vào chế độ công nghệ khi sửa

đá Đặc biệt là chiều sâu cắt khi sửa đá t sd Quan hệ giữa nhiệt độ trong vùng cắt và chiều sâu sửa đá t sd được trình bày trên (hình 2.4)