Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ Vận tốc chi tiết Vct chiều sâu mài t đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài phẳng thép cacbon C45 có nhiệt luyện Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ Vận tốc chi tiết Vct chiều sâu mài t đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài phẳng thép cacbon C45 có nhiệt luyện luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội luận văn thạc sỹ khoa học nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận tốc chi tiết vct, chiều sâu mài t) đến độ nhám bề mặt chi tiết mài phẳng thép bon C45 có nhiệt luyện ngành: công nghệ chế tạo m¸y m· sè: Bïi Vị Hïng Ngêi híng dÉn khoa học : TS Trương hoành sơn Hà Nội - 2009 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận tốc chi tiết Vct, chiều sâu mài t) đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép cácbon (C45) có nhiệt luyện” cơng trình tơi nghiên cứu soạn thảo Từ nghiên cứu lý thuyết trình làm thực nghiệm, tơi khơng chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nội dung luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu có vi phạm nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2009 Tác giả Bùi Vũ Hùng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MÀI VÀ QUÁ TRÌNH MÀI 1.1 Tổng quan trình mài 1.1.1 Nghiên cứu trình mài 1.1.2 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ mài nước giới 1.2 Các đặc trưng trình mài 1.2.1 Khả công nghệ mài 1.2.2 Các phương pháp mài 1.2.3 Bản chất trình mài phẳng 12 1.2.4 Quá trình cắt gọt mài 14 1.2.5 Biến đổi cấu trúc lớp bề mặt kim loại mài 18 1.2.6 Biến dạng dẻo mài 21 1.2.7 Ứng suất dư lớp bề mặt mài 23 1.3 Đá mài thông số đặc trưng đá mài 24 1.3.1 Vật liệu hạt mài 24 1.3.2 Độ hạt đá mài 26 1.3.3 Chất dính kết 29 1.3.4 Độ cứng đá mài 30 1.3.5 Cấu trúc sơ đồ pha đá mài 33 1.3.5.1 Cấu trúc đá mài 33 1.3.5.2 Sơ đồ pha đá mài 35 1.3.6 Các phương pháp chế tạo đá mài 38 Chương NHÁM BỀ MẶT VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG 39 2.1 Độ nhám bề mặt mài phẳng 39 2.2 Lực cắt lượng cắt riêng mài phẳng 42 2.2.1 Lực cắt mài 42 2.2.2 Năng lượng cắt riêng mài 47 2.3 Cơ chế mài hạt mài truyền thống 49 2.3.1 Hiệu ứng kích thước xem xét lượng 49 2.3.2 Lực lượng trượt 51 2.3.3 Năng lượng cày xước lượng tạo phoi 56 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG THÉP CÁCBON(C45) 65 3.1 Mô hình thí nghiệm 65 3.2 Trang thiết bị thí nghiệm 65 3.2.1 Mẫu thí nghiệm mài 65 3.2.2 Đá mài 66 3.2.3 Máy mài 66 3.2.4 Máy đo độ nhám 67 3.2.5 Một số dụng cụ khác dùng q trình thí nghiệm 68 3.3 Trình tự thí nghiệm 68 3.3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng chiều sâu cắt đến nhám bề mặt chi tiết 68 3.3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt 69 3.4 Kết thí nghiệm thảo luận 69 3.4.1 Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến nhám bề mặt chi tiết 69 3.4.2 Ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt 71 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 74 4.1 Kết luận 74 4.2 Hướng nghiên cứu 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 LỜI NÓI ĐẦU Trong tiến trình cơng nghiệp hố, đại hố hội nhập tồn cầu đất nước nói chung, lĩnh vực sản xuất gia cơng khí khơng thể nằm ngồi tiến trình chung nước Trong tiến trình phát triển hội nhập tính cạnh tranh doanh nghiệp nước doanh nghiệp nước với doanh nghiệp nước thâm nhập vào thị trường Việt Nam hay doanh nghiệp nước sản xuất kinh doanh biên giới Việt Nam với doanh nghiệp nước khác ngày diễn mạnh mẽ Khi ưu mặt giá nhân cơng khơng cịn mạnh doanh nghiệp nước việc nâng cao chất lượng sản phẩm trở thành yếu tố quan trọng mà doanh nghiệp cần quan tâm để nâng cao tính cạnh tranh cho sản phẩm Trong chiến lược phát triển mình, doanh nghiệp chuyển dần từ việc thi cơng xây dựng cơng trình sản xuất thiết bị máy móc với linh kiện hay thiết bị nhập sang việc tự thiết kế chế tạo máy móc, thi cơng cơng trình với thiết bị, linh kiện doanh nghiệp nước sản xuất nhằm hạ giá thành chủ động công việc bảo dưỡng sửa chữa sau Do đó, để đảm bảo cho sản phẩm cạnh tranh với sản phẩm nhập ngoại việc nâng cao chất lượng sản phẩm việc làm cần thiết Trong lĩnh vực sản xuất gia công khí chất lượng bề mặt chi tiết yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng sản phẩm Ngày nay, khoa học vật liệu phát triển nhiều loại vật liệu ứng dụng chi tiết, thiết bị khí, loại vật liệu thường có lý tính cao (độ bền, độ cứng) Với tính chất vật liệu phương pháp gia công lần cuối tiện, phay, bào khó đạt u cầu độ xác, độ bóng bề mặt chi tiết phương pháp mài sử dụng để làm phương pháp gia cơng tính lần cuối phù hợp Phương pháp mài xuất từ sớm, nói sớm phương pháp gia công giới việc nghiên cứu phương pháp mài nghiên cứu nhiều kết ứng dụng thực tiễn sản xuất Tuy nhiên, việc nghiên cứu phương pháp mài hạn chế Điều phần thiếu trang thiết bị thí nghiệm phần khác ta chưa ý chưa đánh giá tầm quan trọng phương pháp mài việc đánh giá hiệu kinh tế sản xuất kinh doanh Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài điều kiện thực tế Việt Nam cần thiết Tôi tiến hành thực luận văn cao học với tên “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận tốc chi tiết Vct, chiều sâu mài t) đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép bon C45 có nhiệt luyện” Mục đích đề tài: Các kết đề tài mối quan hệ vận tốc chi tiết Vct chiều sâu mài t với độ nhám bề mặt chi tiết (Ra, Rz) Các kết cho ta khuyến cáo cho người kỹ sư định chế độ cắt mài Nội dung đề tài: Luận văn trình bày chương − Chương 1: rình bày nghiên cứu tổng quan đá mài trình mài − Chương 2: Chương tập trung nghiên cứu sở lý thuyết, vấn đề công nghệ mài làm rõ ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt mài phẳng − Chương 3: Giới thiệu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép bon C45 có nhiệt luyện cách nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số công nghệ vận tốc chi tiết (Vct) hay lượng chạy dao dọc Sd chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt chi tiết − Chương 4: Các kết luận kết nghiên cứu đề tài đề xuất hướng nghiên cứu Đối tượng phương pháp nghiên cứu: − Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết mài đá WA 60x300x76x40 Tiệp Khắc với vật liệu mài thép Cácbon(C45) có nhiệt luyện máy mài phẳng Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: − Đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ (Sd, t) đến độ nhám bề mặt chi tiết mài phẳng với vật liệu thép Cácbon(C45) − Kết sử dụng để tham khảo, áp dụng nhóm sản phẩm chế tạo thép Cácbon(C45) nhằm tạo chi tiết với chất lượng cao giá thành hạ Chương TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MÀI VÀ QUÁ TRÌNH MÀI 1.1 Tổng quan q trình mài Trong gia cơng khí phương pháp gia cắt gọt mài phương pháp gia cơng tinh, mài đóng vai trị định đến chất lượng sản phẩm Tầm quan trọng mài thể hai yếu tố sau: − Mài chiếm từ 20-25% giá thành sản phẩm khí có nguyên công mài − Hầu hết sản phẩm cao cấp phải qua mài liên quan đến trình mài − Sẽ khơng có xã hội văn minh khơng có mài 1.1.1 Nghiên cứu q trình mài Mài phương pháp gia công mà người tìm ra, kể từ người cổ đại cọ xát vũ khí hay cơng cụ lao động xuống phiến đá nhận thấy điều có tác dụng sắc dụng cụ hay vũ khí Tuy nhiên, việc nghiên cứu trình mài cách có hệ thống lại sau Việc nghiên cứu mài gặp nhiều khó khăn yếu tố sau: − Tốc độ mài lớn: Vận tốc mài thường 15m/s, chủ yếu khoảng từ 25-35m/s với mài thường 150-200m/s cho mài cao tốc Với tốc độ việc đo đạc xác thơng số vùng mài khó khăn − Do cấu tạo đá mài: Trong q trình cắt, lúc có nhiều hạt mài tham gia lúc (có nhiều lưỡi cắt), thơng số hình học lưỡi cắt khơng giống ln ln thay đổi q trình mài Do việc đưa mơ hình vùng mài xác cố định thời gian tương đối dài khó khăn Mài kim loại loại hình gia cơng phương pháp cắt gọt, giống gia công tiện, phay, khoan…trên máy cắt kim loại nói chung Mục đích q trình gia cơng loại hình cắt gọt tạo chi tiết có bề mặt cần thiết phù hợp với hình dáng hình học, kích thước, độ nhám bề mặt máy mài dạng máy cắt kim loại phổ biến rộng rãi, để gia công bề mặt kim loại, dụng cụ cắt đá mài Ưu điểm q trình mài: dễ đạt độ xác kích thước, xác hình dáng hình học, chất lượng bề mặt gia công, suất cao Mài có khả sửa sai số vị trí Hơn nữa, mài cịn gia cơng vật liệu có độ cứng cao qua nhiệt luyện Trong q trình gia cơng lần cuối chi tiết máy gia công nhiệt luyện với lượng dư gia công nhỏ - mài phương pháp gia công đạt suất hiệu kinh tế cao Hàm lượng ngun cơng mài theo nhóm máy mài sản xuất khí ngày tăng không ngừng: − Khi loại chi tiết máy thép loại chi tiết thép nhiều thành phần hợp kim, hợp kim cứng sản xuất ứng dụng rộng rãi − Khi loại chi tiết máy tạo hình xác hơn, với lượng dư gia công nhỏ Dụng cụ cắt làm từ hạt mài chế tạo từ sớm, đá mài có hình dáng chế tạo vào khoảng nửa kỷ 19 Các hạt mài tự nhiên sử dụng năm 1980, mà quặng phát khai thác để chế tạo Al2O3 SiC Trong chiến thứ II, việc cung cấp không liên tục kim cương tự nhiên để làm đá mài thúc đẩy nghiên cứu phát triển vật liệu thay chúng Năm 1891 nhà hoá học tổng hợp Cacbit silic Năm 1901, nhà máy Anh, Pháp, Đức bắt đầu sản xuất Corandum thường Năm 1910, Corandum điện trắng tổng hợp Năm 1955, nhiều phát kiến việc phát triển vật liệu mài đưa đến thành công chế tạo kim cương nhân tạo Rất nhanh sau đó, Nitrit Bor lập phương (CBN – Cubic Bor Nitride) chế tạo Kim cương CBN nhân tạo biết đến tên Superabrasive chúng có tính chất tốt, đáp ứng độ cứng, độ bền mòn, độ bền nén hệ số dẫn nhiệt… Các hạt mài nhân tạo tỏ có nhiều ưu điểm vượt trội so với hạt mài tự nhiên khống chế lượng tạp chất đó, điều khiển chất lượng hạt mài q trình sản xuất Cơng nghiệp sản xuất hạt mài điều khiển tính chất kích thước hạt mài, độ bền hạt phù hợp với ứng dụng mài khác Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung ngành chế tạo máy nói riêng, ngày có vật liệu đời đáp ứng yêu cầu ngày cao lí tính tính chất đặc biệt khác, tính gia cơng loại vật liệu thấp (khó gia cơng), đồng thời chi tiết có u cầu ngày cao chất lượng độ xác Do phạm vi sử dụng phương pháp mài ngày mở rộng Hiện nay, mài áp dụng nguyên công gia cơng tinh lần cuối chế tạo máy, mà cịn sử dụng nguyên công gia công thô, nhiều loại bề mặt khơng qua bước gia công trung gian (tiện, phay, bào…) Vào năm 1860 chế tạo đá mài kết dính Ceramic Một phát minh quan trọng thực làm thay đổi cơng nghệ mài, phát minh chất kết dính thuỷ tinh hãng Norton vào năm 1920 Năm 1923, chất kết dính Bakelit tổng hợp đưa vào sử dụng Do độ cứng vật liệu gia công ngày cao, nhu cầu sử dụng loại vật liệu mài có độ cứng khả cắt cao dẫn tới việc phát minh đá mài kim cương với chất kết dính kim loại vào năm 1940 Tuỳ thuộc vào tính chất nguyên công gia công mà chế tạo chủng loại máy mài khác biệt (chủng loại máy mài chi tiết có dạng mặt phẳng, dạng bề mặt tròn xoay, mài răng, mài ren, mài hớt lưng…) Năm 1500 Leonardo Devinci thiết kế cỗ máy có ngun lý giống máy mài trịn Tuy nhiên vào năm 1847, người chế tạo máy mài tròn vạn Bắt đầu từ năm 1980 hãng chế tạo máy công cụ lớn cho đời hệ máy mài điều khiển theo chương trình số đầu tiên, đánh dấu bước nhảy vọt công nghệ mài Mức độ chun mơn hố, tự động hố ngành mài ngày phát triển (dây chuyền tự động, xưởng tự động, trang bị loại máy có độ xác cao, xuất gia công cao loại máy có độ cứng vững cao, tự động hố trình mài, loại máy mài đại trang bị thiết bị điều khiển thuỷ lực, điều khiển điện tử, số hoá, đo kiểm tra tự động, tự động cấp dỡ phơi q trình gia công để điều khiển loại máy hiệu quả, cần có đội ngũ cơng nhân có trình độ chun mơn cao, có mức đào tạo hợp chuẩn với quy mơ sản xuất chun mơn hố, tự động hố Khác biệt lớn ngành mài so với ngành gia cơng cắt gọt có phoi khác, q trình mài khơng quan sát trực tiếp q trình cắt, người thợ phải đủ kiến thức để nhận biết yếu tố công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng độ xác gia cơng, đưa định thích hợp để điều, khiển điều chỉnh máy 1.1.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ mài nước giới Do vị trí quan trọng cơng nghệ mài q trình gia cơng cắt gọt, nên từ khoa học cơng nghệ chế tạo máy hình thành, nhà công nghệ đặc biệt trọng tới việc nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mài Từ năm 1950, số nhà khoa học hàng đầu công nghệ mài giới Maxlốp, Iaserưsin Nga, Backer Mỹ, Brammertz.P, Bruckner.K, Solje.E Đức, Mullercuar Anh, Watanabe.K Nhật thực nghiên cứu nhằm tìm hiểu chất vật lý chế hình thành bề mặt mài Các nghiên cứu cho phép xây dựng loạt công thức thực nghiệm để sử dụng cho điều kiện gia công khác Tuy nhiên kết nghiên cứu thời kỳ có tính ứng dụng thấp, độ xác khơng cao Trong năm 1960 đến 1970, kỹ thuật điện tử phát triển mạnh, dụng cụ đo ngày hoàn thiện nên nghiên cứu mài tiến hành rộng có chiều sâu Các cơng trình nghiên cứu rung động mài Peters.I người Anh vào năm 1966, Takegama.H người Nhật vào năm 1975 cho phép ghép nối học ứng dụng với công nghệ mài Đặc biệt nghiên cứu nhiệt cắt mài thời gian nghiên cứu mạnh Bắt đầu từ nhừng năm 1975, nhu cầu loại vật liệu chịu mịn, có độ cứng cao tăng mạnh nên nghiên cứu ứng dụng đá kim cương sản xuất triển khai nhiều nước Các cơng trình công bố tác giả L.L Misnaepxki, H.B.Nôvickôp Nga, Emerson.G Mỹ, Griffth Anh, Konig.W Đức Yuhta.T, Kobayshi.A Nhật cho thấy công nghệ mài chuyển sang giai đoạn với việc sử dụng đá mài kim cương cho phép nâng cao đáng kể suất độ xác mài Các nghiên cứu giai đoạn khơng cịn bó gọn thực nghiệm đơn Một loạt cơng trình nghiên cứu lý thuyết mài mơ hình hố q trình mài thực Kết nghiên cứu tác giả Samuel.B, Xun Chen, Brian Rowe.W người Mỹ, Katsushi Fututani, Suto.T, Inasaki.I người Nhật, Steffens.K, Konig người Đức A.C.Xuxlôp người Nga cho phép nhà chế tạo hãng chế tạo máy công cụ giới cho đời hệ máy mài CNC vào năm 1980 64 Hình 2.19 Sơ đồ mơ tả quan hệ độ nhám với lượng bóc kim loại Hình 2.20 Sơ đồ mô tả quan hệ độ nhám lượng bóc kim loạivới điều kiện sửa đá khác nhau; đá Al2O3 liên kết thuỷ tinh, vs= 29m/s , vw= 19m/ph, a=3µm 65 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG THÉP CÁCBON(C45) 3.1 Mơ hình thí nghiệm Hình 3.1 Sơ đồ mơ hình thí nghiệm Nội dung đề tài là: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận tốc chi tiết Vct, chiều sâu mài t) đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép cácbon(C45) có nhiệt luyện” Việc tiến hành thí nghiệm xét ảnh hưởng thơng số đầu vào chế độ cắt bao gồm vận tốc tiến dọc bàn máy (Sd) chiều sâu cắt (t)), thông số đầu độ nhám bề mặt sau mài (Ra Rz) Chiều sâu cắt t xác định vạch chia đồng hồ so gá máy, Sd, Sn xác định đồng hồ bấm giây 3.2 Trang thiết bị thí nghiệm 3.2.1 Mẫu thí nghiệm mài Để tiến hành thí nghiệm, mẫu thí nghiệm mài làm từ thép cacsbon(C45) có kích thước LxBxH = 40x30x8 (mm) Các mẫu đánh số thư tự nhiệt luyện đạt độ cứng 40 42HRC Sau nhiệt luyện, mẫu làm tiến hành đo độ cứng độ nhám ban đầu mẫu thí nghiệm 66 3.2.2 Đá mài Đá mài sử dụng thí nghiệm mài đá mài trụ Tiệp khắc chế tạo với hình dáng thể hình 3.2 thơng số thể bảng 3.1 Hình 3.2 Đá mài WA60x300x76x40 Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật đá mài Tên gọi Ký hiệu Ký hiệu đá WA60x300x76x40 Hình dáng Đá mài hình trụ Vận tốc cắt tối đa 47 m/s; Nơi sản xuất Tiệp khắc 3.2.3 Máy mài Máy mài dùng cho thực nghiệm máy mài phẳng CHDC Đức loại SFW315 Các thông số máy sau: 67 Hình 3.3 Máy mài phẳng CHDC Đức loại SFW-315 − Công suất động chính: N = 4,2 Kw; − Cơng suất động tiến đá ngang: Nsn = 1,5 Kw; − Công suất động thuỷ lực chạy bàn máy tiến ngang ụ mài: Nsd=3Kw; − Số vòng quay trục chính: n1 = 3000 vg/ph n2 = 1500 vg/ph; − Vận tốc bàn máy: điều khiển vô cấp từ 2,5÷25 m/ph; − Vận tốc tiến đá ngang liên tục ụ mài: điều khiển vơ cấp từ 0,3÷3,5 mm/ph; − Vận tốc tiến đá ngang gián đoạn ụ mài: điều khiển vơ cấp từ 1÷32 mm/htk 3.2.4 Máy đo độ nhám Hình 3.4 Máy đo nhám xách tay SJ – 400 hãng Mitutoyo 68 Độ nhám bề mặt chi tiết mẫu sau mài máy đo độ nhám SJ4000 hãng Mitutoyo sản xuất Các thông số máy sau: − Độ xác đo: 0.01µm − Thang đo Ra/Rz/Rq − Chiều dài tiêu chuẩn đo 0.8mm − Đầu đo kim cương − Phương pháp đo tiếp xúc dựa độ chênh lệch điện cảm − Tiêu chuẩn độ nhám JIS, DIN, ISO, ANSI − Màn hình hiển thị LCD − Máy in nhiệt, kết nối PC sử lí bên ngồi − Điện áp nguồn chiều qua nắn dòng 3.2.5 Một số dụng cụ khác dùng q trình thí nghiệm − Đồng hồ so, đồ gá đồng hồ đế từ hãng Mitutoyo sản xuất, độ xác 0.001mm − Panme hiển thị số ÷ 25mm, độ xác 0.001mm hãng Mitutoyo sản xuất − Dụng cụ sửa đá: Bút kim cương C9 − Đồ gá sửa đá 3.3 Trình tự thí nghiệm 3.3.1 Thí nghiệm ảnh hưởng chiều sâu cắt đến nhám bề mặt chi tiết − Các mẫu thí nghiệm mài phẳng hai mặt, đo độ nhám ban đầu − Sửa đá đầu sửa kim cương C9 với hai chế độ sửa đá sau: + Chế độ thứ nhất: t = 0.02 mm Sn = 0.05 mm/vg + Chế độ thứ hai: t = 0.02 mm Sn = 0.08 mm/vg − Gá mẫu lên bàn từ − Tốc độ trục ntc=3000 v/phút 69 − Mài khoảng phút để máy làm việc ổn định − Lấy chế độ cắt: + t = 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05mm + Sn = 5mm/htk + Sd = 20 m/phút − 3.3.2 Tháo mẫu đo độ nhám, làm đưa đo độ nhám bề mặt Thí nghiệm ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt − Các mẫu thí nghiệm mài phẳng hai mặt, đo độ nhám ban đầu − Sửa đá đầu sửa kim cương C9 với hai chế độ sửa đá sau: + Chế độ thứ nhất: t = 0.02 mm Sn = 0.05 mm/vg + Chế độ thứ hai: t = 0.02 mm Sn = 0.08 mm/vg − Gá mẫu lên bàn từ − Tốc độ trục ntc=3000 v/phút − Mài khoảng phút để máy làm việc ổn định − Lấy chế độ cắt: + t = 0.02mm + Sn = mm/htk + Sd = 15; 20; 22; 24; 25 m/phút − 3.4 Tháo mẫu đo độ nhám, làm đưa đo độ nhám bề mặt Kết thí nghiệm thảo luận 3.4.1 Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến nhám bề mặt chi tiết Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến độ nhấp nhô bề mặt (Ra, Rz) thể bảng 3.2 hình 3.5 với chế độ sửa đá: tsd=0,02mm S=0,05mm/vg Có thể thấy chiều sâu cắt t tăng độ nhám bề mặt có tăng lượng tăng không đáng kể Khi tăng t từ 0,01mm lên 0,03mm độ nhám bề mặt thay đổi cịn cấp độ nhẵn bóng khơng đổi (khoảng ∇10) Nguyên nhân với chiều 70 sâu cắt nằm giá trị đo lớn chiều sâu căt tới hạn nên biến tạo phoi xẩy ổn định ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Bảng 3.2 Ảnh hưởng chiều sâu mài đến Ra, Rz (Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,05mm/v) TT Sd (m/p) Sn (mm/ht®) t (mm) 20 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Ra (µm) 0.14 0.15 0.17 0.29 0.47 Rz (µm) 0.7 0.9 1.1 1.4 2.1 Hình 3.5 Ảnh hưởng chiều sâu mài đến độ nhám bề mặt Ra,Rz (Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,05mm/v) Tuy nhiên, tăng chiều sâu cắt lên 0,03 mm chiều sâu cắt lớn, lực cắt tăng lên làm cho q trình cắt khơng ổn định rung động dẫn đến làm tăng độ nhám bề mặt cách đáng kể Do gia công loại đá không nên mài tinh chiều sâu mài lớn 0,03mm Khi thay đổi chế độ sửa đá S từ 0,05 lên 0,8mm/vg ảnh hưởng chiều sâu mài thể bảng 3.3 hình 3.6 Có thể nhận thấy thay đổi chế độ sửa đá theo xu hướng thô lên độ nhám bề mặt có xu hướng tăng lên Điều tính tốn theo cơng thức: Q' Ra = R s a w vs x 1/ 1/ d d Trong ad chiều sâu sửa đá sd bước tiến dao tiến hành sửa đá (tương đương với t S thí nghiệm) 71 Tuy nhiên lượng tăng khơng đáng kể với đá cỡ hạt #60 thì việc thay đổi chế độ sửa đá chưa mang lại thay đổi cấu trúc bề mặt đá đáng kể nên khả cắt gọt hạt mài không thay đổi nhiều Bảng 3.3 Ảnh hưởng chiều sâu mài đến Ra, Rz (Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,08 mm/v) TT t (mm) Ra (µm) Rz (µm) 0.01 0.26 0.9 0.02 0.28 1.1 0.03 0.33 1.2 0.04 0.39 1.6 0.05 0.51 2.0 Sd (m/p) 20 Sn (mm/htk) Hình 3.6 Ảnh hưởng chiều sâu mài đến độ nhám bề mặt Ra, Rz (Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,08 mm/v) 3.4.2 Ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt Bảng 3.4 Ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến Ra, Rz (Vận tốc mài: V=30m/s, Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,05 mm/v) TT Sd (m/p) 15 20 Sn (mm/htk) t (mm) 0.02 Ra (µm) Rz (µm) 0.13 0.7 0.15 0.7 0.18 0.8 22 24 0.26 1.0 25 0.30 1.4 72 Hình 3.7 Ảnh hưởng Vận tốc chi tiết đến Ra, Rz (Vận tốc mài: V=30m/s, Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,05 mm/v) Bảng 3.5 Ảnh hưởng Vận tốc chi tiết đến Ra, Rz (Vận tốc mài: V=30m/s, Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,08 mm/v) TT Sd (m/p) 15 20 Sn (mm/htđ) t (mm) 0.02 Ra (àm) Rz (àm) 0.10 0.6 0.13 0.7 0.16 0.9 22 24 0.17 1.0 25 0.35 1.5 Hình 3.8 Ảnh hưởng vận tốc chi tiết đến Ra,Rz (Vận tốc mài: V=30m/s, Chế độ sửa đá: t=0,02mm, S=0,08 mm/v) 73 Ảnh hưởng vận tốc chi tiết (vận tốc bàn máy) đến độ nhám bề mặt với chế độ sửa đá khác thể bảng 3.4, 3.5 hình 3.7;3.8 Có thể nhận thấy vận tốc chi tiết tăng độ nhám bề mặt (Ra, Rz) tăng lên Điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết cắt gọt kim loại độ nhám tỷ lệ với bình phương vận tốc chi tiết trình bày chương Độ nhẵn bóng đạt cao ∇10 mài với vận tốc chi tiết Vct=15m/ph Khi tăng vận tốc chi tiết lên 25m/ph độ nhẵn bóng bề mặt giảm xuống ∇9 Tuy nhiên, thực phép nội suy tiếp tục giảm vận tốc đá xuống 15m/ph độ nhám bề mặt chi tiết mài lại có xu hướng tăng lên Đó giảm vận tốc chi tiết (tốc độ chạy dao) xuống 15m/ph chiều dày cắt lớn cho hạt mài (độ dày phoi chưa biến dạng) tương tác với đá giảm xuống tới mức gần với “chiều sâu cắt tới hạn” Tại việc tạo phoi diễn không đáng kể mà chủ yếu xẩy tượng trượt hạt mài vật liệu chi tiết mài Một tượng khác xẩy phổ biến mài với vận tốc chi tiết nhỏ cày xước vật liệu chi tiết hạt mài mà khơng tạo phoi Lúc hạt mài đẩy vật liệu chi tiết hai bên qua vật liệu chi tiết mà không tạo phoi Hai tượng làm cho độ nhám bề mặt mài tăng lên Khi mài với vận tôc chi tiết này, lực mài nhỏ lượng vật liệu bóc nên lượng mài riêng lớn, dễ xẩy tượng cháy bề mặt chi tiết Việc tạo phoi không ổn định tạo rung động mài nguyên nhân làm cho chất lượng bề mặt xấu Cũng tương tự trường hợp ảnh hưởng tốc độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết mài, thay đổi chế độ sửa đá độ nhám bề mặt thay đổi không đáng kể Điều xem xét phần ảnh hưởng vận tốc mài Một điều khác nhận vận tốc chi tiết lớn 25m/ph độ nhám bề mặt chi tiết tăng mạnh Điều hồn tồn hợp lý độ nhám tỷ lệ với bình phương vận tốc chi tiết nên tăng vận tốc ảnh hưởng mạnh đến độ nhám bề mặt chi tiết máy 74 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 4.1 Kết luận − Luận văn xây dựng phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ (chiều sâu mài, vận tốc chi tiết) mài thép bon(C45) máy mài phẳng − Xác định ảnh hưởng chiều sâu mài vận tốc chi tiết đến độ nhám bề mặt mài phẳng Các kết thu hoàn toàn phù hợp với lý thuyết kết nghiên cứu thực nghiệm cơng bố Do đó, mức độ định, kết luận văn sử dụng để tham khảo chọn chế độ cắt cho nguyên công mài nhằm đạt độ bóng cao − Tuy nhiên, việc thơng số cơng nghệ q trình mài khơng ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt cách riêng rẽ mà thường chúng có mối quan hệ với với thơng số cơng nghệ khác Trong q trình thực nghiệm dừng lại việc thực xem xét ảnh hưởng riêng lẻ vận tốc chi tiết chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết với kết việc nội suy quan hệ độ nhám với chiều sâu cắt vận tốc chi tiết khơng có đủ xác cần thiết Do chưa xây dựng hàm phụ thuộc độ nhám bề mặt Ra, Rz với đồng thời thông số công nghệ mài(vận tốc chi tiết chiều sâu mài) 4.2 Hướng nghiên cứu − Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời vận tốc chi tiết chiều sâu căt đến độ nhám bề mặt mài phẳng với vật liệu thép bon C45 từ tối ưu hóa qua trình mài theo hai thơng số vận tốc chi tiết chiều sâu cắt nhằm đạt độ bóng cao cho bề mặt chi tiết − Xây dựng ảnh hưởng chế độ cắt đạt tới tuổi bền dụng cụ cắt − Xây dựng mối quan hệ tổng hợp thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết mài phẳng thép bon C45 − Đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ đến khả cắt gọt đá mài mài phẳng thép bon C45 75 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện phòng chủ quản tạo điều kiện thời gian, kinh phí đồng nghiệp giúp đỡ công việc thời gian tơi tham gia khố học Tơi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn TS Trương Hồnh Sơn gợi ý giúp đỡ lựa chọn đề tài luận văn, hướng dẫn tận tình thầy với tơi q trình hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn cộng tác hỗ trợ từ Phịng thí nghiệm Đo lường xác- thuộc Khoa Cơ khí, trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới người thân gia đinh, bạn bè đồng nghiệp- quan tâm, động viên ủng hộ nhiệt tình họ Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Người thực Bùi Vũ Hùng 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tµi liƯu tiÕng ViƯt [1] Ngun Huy Ninh (1996), Nghiªn cøu xây dựng phương pháp đánh giá tính cắt gọt đá mài MS 02.01.09 [2] Hà Nghiệp (1980) Mài sắc dụng cụ cắt Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Lưu Văn Nhang (2003) Kỹ thuật mài kim loại Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội [4] Nguyễn Trọng Bình (2003) Tối ưu hoá trình cắt gọt Nhà xuất Giáo Dục [5] Nguyễn Văn Tính (1978) Kỹ thuật mài Nhà xuất công nhân kỹ thuật Hà Nội [6] Nguyễn Đắc Lộc, Nguyễn Huy Ninh, Trương Hoành Sơn (2008) Công nghệ gia công tinh bóng vật liệu hạt mài Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [7] G B Lure (1969) Mài kim loại Nhà suất chế tạo máy Môxkva Tài liệu tiếng nước [7] Iotech, Inc (1998) Programmer’s Manual United States of America [8] Kenvin Thomas Richie, Investigetion of Wheel Wear and its Effect on Rorces Encountered in Grinding of Silicon Nitrde (1996) [9] S.Malkin (1989) Grinding technology theory and applycation machining with abrasive Massachusetts [10] Y.Alitintas (2000), Manufucturing automation, Cambridge Universitty [11] Xun Chen, Rowe, W.B, Mills, B, Allanson, D.R (1998), Analysis and Simulation of the Grinding Int.J.Mach.Tools Manufact,Vol38, No.1-2,pp.41-49 TÓM TẮT LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận tốc chạy chi tiết Vct, chiều sâu mài t) đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép Các bon C45 có nhiệt luyện” Luận văn bao gồm chương Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI VÀ Q TRÌNH MÀI Nội dung bao gồm: - Chương nghiên cứu tổng quan đá mài trình mài Chương 2: NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG VÀ MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG Nội dung bao gồm: Chương tập trung nghiên cứu sở lý thuyết, vấn đề công nghệ mài làm rõ ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt mài phẳng Chương 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI MÀI THÉP CÁC BON C45 CĨ NHIỆT LUYỆN Nội dung bao gồm: - Giới thiệu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt mài phẳng thép bon C45 có nhiệt luyện cách nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số công nghệ vận tốc chi tiết (Vct) hay lượng chạy dao dọc Sd chiều sâu cắt t đến độ nhám bề mặt chi tiết Chương 4: KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nội dung bao gồm: - xây dựng phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng vận tốc chi tiết chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt mài phẳng - Xác định ảnh hưởng chiều sâu cắt vận tốc chi tiết đến độ nhám bề mặt mài phẳng SUMMARIZE THE CONTENT SCIENTIFIC MASTER DISSERTATION Plan: “Research the influences of technological parameters (Feed rate, deep of cut)” to surface roughness when the carbon steel C45 tempered is straightgrinded” The plan includes chapters: Chapter 1: Sumarize of grinding and process of grinding Major content includes - Research the overview of grinding wheel and grinding process Chapter 2: Surface-roughness and some parameters affect to surfaceroughness straight-grinded Major contents include: - This chapter researchs the basic theory and the basic problem of grinding technology Making the effect of technological parameters to rough surfaces straight-grinded clearly Chapter 3: Research the effect of technological parameters to compoud steel surface-roughness straight-grinded Chapter 4: Summary and the next researchs ... với t? ?n ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận t? ??c chi ti? ?t Vct, chi? ??u sâu mài t) đến độ nhám bề m? ?t mài phẳng thép bon C45 có nhi? ?t luyện? ?? Mục đích đề t? ?i: Các k? ?t đề t? ?i mối quan hệ vận. .. Chương 3: Giới thiệu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề m? ?t mài phẳng thép bon C45 có nhi? ?t luyện cách nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số công nghệ vận t? ??c chi ti? ?t (Vct) hay lượng... ĐOAN T? ?i xin cam đoan Luận văn ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (vận t? ??c chi ti? ?t Vct, chi? ??u sâu mài t) đến độ nhám bề m? ?t mài phẳng thép cácbon (C45) có nhi? ?t luyện? ?? cơng trình t? ?i nghiên