Chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công vật liệu thép c45 sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP PHẠM ĐỨC BÌNH CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU THÉP C45 SỬ DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN - 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU THÉP C45 SỬ DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN Học viên : Phạm Đức Bình Lớp : CHK13 Chuyên ngành : Cơ khí chế tạo máy CB hướng dẫn khoa học : GS.TSKH Bành Tiến Long TS Nguyễn Tiến Đông Ngày giao đề : ……… / ……… /……… Ngày hoàn thành : ……… / ……… /……… BAN GIÁM HIỆU KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CB HƢỚNG DẪN HỌC VIÊN GS.TSKH Bành Tiến Long Phạm Đức Bình TS Nguyễn Tiến Đơng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác, trừ phần tham khảo đƣợc ghi rõ luận văn Tác giả Phạm Đức Bình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo GS.TSKH Bành Tiến Long, TS.Nguyễn Tiến Đông hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến q trình viết hồn thành Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo khoa Sau đại học trường Đại học kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Trung cấp nghề tỉnh Lào Cai giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu luận văn Tác giả bày tỏ lịng biết ơn Cơng ty TNHH Vạn Xuân; Trung tâm thí nghiệm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ trình làm thực nghiệm xử lý kết thí nghiệm Do lực thân cịn nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Phạm Đức Bình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Pi Ý nghĩa Lực cắt tổng hợp tác dụng lên hạt mài PΣ Lực cắt tổng hợp mài Px Lực dọc theo phương chạy dao Py Lực cắt pháp tuyến Pz Lực cắt tiếp tuyến Ra Độ nhám bề mặt Sd Lượng chạy dao dọc Sn Lượng chạy dao ngang nc Vận tốc chạy dao vòng bàn máy mài mặt đầu có bàn máy chạy dao vịng So Lượng chạy dao dọc trục (mài mặt đầu) ρ Bán kính đỉnh lưỡi cắt hạt mài γ Góc trước lưỡi cắt hạt mài α Góc sau lưỡi cắt hạt mài θ Góc tâm đá mài gián đoạn giới hạn chiều rộng xẻ rãnh W rãnh đá β Góc cắt lưỡi cắt hạt mài λ Góc ăn tới lưỡi cắt hạt mài az Chiều dày phoi cắt theo lý thuyết a’z Chiều dày phoi cắt thực tế s Độ sắc lưỡi cắt hạt mài Lm Chiều dài trung bình diện tích mịn đỉnh hạt mài n Tổng số lưỡi cắt hạt mài đồng thời tham gia cắt Rhk Lượng mịn đá theo hướng kính Rcd Lượng mịn cạnh đá Acd Diện tích mịn cạnh đá tương ứng với lượng mịn cạnh đá Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Ahk Diện tích mịn hướng kính tương ứng với lượng mịn hướng kính Vshk Thể tích mịn đá theo hướng kính Vscd Thể tích mịn cạnh đá Vhm Thể tích hạt mài đá mài Vcdk Thể tích chất dính kết đá mài Vkt Thể tích khoảng trống đá mài Vđ Thể tích đá mài B Bề rộng đá Dd Đường kính ngồi đá vct Vận tốc chi tiết S sđ Lượng chạy dao sửa đá t sđ Chiều sâu cắt sửa đá t dn Chiều sâu cắt danh nghĩa (thiết lập cho máy từ ban đầu) ta Chiều sâu cắt thực tế vc Vận tốc đá mài nđ Tốc độ quay đá mài η Tỷ lệ gián đoạn đá mài gián đoạn Sw Bước sóng bề mặt Wz Chiều cao độ sóng bề mặt 1 Ứng suất pháp tuyến lớn sinh đá mài gián đoạn 2 Ứng suất pháp tuyến nhỏ sinh đá mài gián đoạn 3 Ứng suất dọc trục sinh đá mài gián đoạn Llt Chiều dài cung đá mài gián đoạn có chứa hạt mài theo lý thuyết Lth Chiều dài thực tế cung đá mài gián đoạn có chứa hạt mài N lt Số lượng hạt mài theo lý thuyết tương ứng với chiều dài Llt N th Số lượng hạt mài thực tế tương ứng với chiều dài Lth Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DÙNG TRONG LUẬN VĂN Thứ tự NỘI DUNG Bảng 1.1 Thành phần, đặc tính cơng dụng số vật liệu mài Bảng 1.2 Độ hạt kích thước hạt mài theo số tiêu chuẩn Bảng 1.3 Một số chất dính kết thơng dụng sản xuất đá mài Bảng 1.4 Thang độ cứng đá mài ký hiệu Bảng 1.5 Lượng hạt mài theo cấu trúc Bảng 3.1 Thành phần hoá học thép Các bon chất lượng C45 Bảng 3.2 Cơ tính thép Các bon chất lượng C45 Bảng 3.3 Thành phần hạt mài Corundun nâu: Bảng 3.4 Thơng số hình học viên đá mài gián đoạn Bảng 3.5 Tỷ lệ gián % gián đoạn η viên đá Bảng 3.6 Chiều dài cung đá có chứa hạt mài (L) viên đá mài Bảng 3.7 Kết đo chiều sâu cắt thực tế gia công thép C45 không nhiệt luyện đá mài gián đoạn Bảng 3.8 Kết đo chiều sâu cắt thực tế gia công thép C45 nhiệt luyện đá mài gián đoạn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Thứ tự Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 Hình 1.20 Hình 1.21 Hình 1.22 Hình 1.23 Hình 1.24 Hình 1.25 Hình 1.26 Hình 1.27 Hình 1.28 Hình 1.29 Hình 2.1 Hình 2.2 NỘI DUNG Các dạng có lưỡi cắt Q trình tạo phoi mài Dạng mài mòn hạt mài chất dính kết Mài trịn ngồi có tâm Mài trịn ngồi không tâm Các phương pháp mài lỗ Sơ đồ phương pháp mài phẳng dùng đá mài mặt đầu Mài phẳng dùng đá mài mặt đầu Sơ đồ phương pháp mài phẳng dùng đá mài trịn Q trình mài phẳng đá mài tròn Sơ đồ mài mặt định hình Sơ đồ mài khơn Sơ đồ mài nghiền Sơ đồ mài siêu tinh xác Các sơ đồ cấu đai mài Sơ đồ gia cơng điện hóa mài Sơ đồ gia công tia hạt mài Sơ đồ ký hiệu đá mài Đá mài mặt phẳng hãng TYROLIT Một số loại đá mài hạng Camel Grinding Wheels Một số loại đá mài mặt phẳng hãng Norton Abrasive Đá mài mặt phẳng cacborundum hãng ANCHOR Đá mài mặt phẳng hãng KINIK Đá mài mặt phẳng cacborundum hãng Saint - Gobain Một số loại đá mài mặt phẳng Công ty đá mài Hải Dương Sự hình thành độ nhám bề mặt mài Ảnh SEM bề mặt mài Sơ đồ độ sóng bề mặt Một số dạng sai số hình dáng bề mặt trụ theo tiết diện dọc Đá mài hãng Saint-Gobain Abrasives có vận tốc cắt đến 180m/s Đá mài gián đoạn CBN phần phân đoạn chéo hãng Saint- Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 2.3 Gobain Abrasives Ứng suất lớn đá mài gián đoạn quay hàm số số lượng phân đoạn đá mài chiều dày lớp mài mịn Hình 2.4 Tốc độ quay đá mài gián đoạn bị vỡ hàm số đường kính đá mài chiều dày lớp mài mịn Hình 2.5 So sánh hư hỏng viên đá mài Hình 2.6 Đá mài thơng thường bị hỏng mài trịn ngồi cổ trục khuỷu Hình 2.7 Năng lượng giải phóng phần tư viên đá mài liền khối với phân đoạn đá mài gián đoạn Hình 2.8 Đá mài kim cương dạng cốc công ty Camel grinding Wheels Hình 2.9 Đá mài mặt đầu gián đoạn với mảnh đá ghép đế Hình 2.10 Đá mài mặt đầu kim cương gián đoạn Hình 2.11 Đá mài mặt đầu gián đoạn gắn máy mài Hình 2.12 Một số loại đá mài gián đoạn Hình 2.13 Một số kiểu mảnh đá hãng sản xuất đá mài giới Hình 2.14 Một số mảnh đá mài mặt phẳng hãng NORTON Hình 2.15 Một số mảnh đá mài mặt phẳng hãng ANCHOR Hình 2.16 Một số mảnh đá mài mặt phẳng hãng TYROLIT Hình 2.17 Một số mảnh đá hãng NIKIK Hình 2.18 Hình dáng số mảnh đá tập đồn Saint – Gobain Abrasive Hình 2.19 Biểu đồ mối quan hệ lực cắt với tỷ lệ gián đoạn số lượng phân đoạn Hình 2.20 Sơ đồ so sánh nhiệt mài gián đoạn mài thơng thường Hình 2.21 Mối quan hệ lượng kim loại hớt hệ số lệch K Hình 2.22 Đá mài mặt đầu gián đoạn với mơ hình lục giác Hình 2.23 Ảnh hưởng tỷ lệ gián đoạn η (%) đến độ nhám bề mặt Hình 2.24 Ảnh hưởng vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt mài với đá mài tròn gián đoạn mài đá mài liên tục thơng thường Hình 2.25 Mối quan hệ độ nhám bề mặt với tỷ lệ gián đoạn tốc độ cắt Hình 2.26 Quan hệ độ nhám bề mặt chi tiết với lượng chạy dao mài đá mài tròn gián đoạn Hình 2.27 Quan hệ độ nhám bề mặt chi tiết với chiều sâu cắt ae Hình 3.1 Phơi thép C45 sử dụng thí nghiệm Hình 3.2 Hình dáng hình học đá mài gián đoạn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.3 Bộ đá mài sử dụng thí nghiệm Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn tỷ lệ % (η) gián đoạn đá Hình 3.5 Đầu sửa đá kim cương 22 viên Hình 3.6 Tiến hành sửa đá mài sau lần cắt Hình 3.7 Máy mài phẳng OKAMOTO Hình 3.8 Thước cặp điện tử Mitsubishi Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài (η) với chiều sâu cắt thực tế ( t a ) gia công thép C45 khơng nhiệt luyện với chiều sâu cắt t1=0,015mm/hành trình kép Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài ( ) với chiều sâu cắt thực tế ( t a ) gia công thép C45 không nhiệt luyện với chiều sâu cắt t2=0,025mm/hành trình kép Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài ( ) với chiều sâu cắt thực tế ( t a ) gia công thép C45 khơng nhiệt luyện với chiều sâu cắt t3=0,05mm/hành trình kép Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài ( ) với chiều sâu cắt thực tế t a gia công thép C45 nhiệt luyện với chiều sâu cắt t1=0,015mm/hành trình kép Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài ( ) với chiều sâu cắt thực tế t a gia công thép C45 nhiệt luyện với chiều sâu cắt t2=0,025mm/hành trình kép Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ % gián đoạn đá mài ( ) với chiều sâu cắt thực tế t a gia công thép C45 nhiệt luyện với chiều sâu cắt t3=0,05mm/hành trình kép Hình 3.15 Mơ quỹ đạo cắt hạt mài Hình 3.16 Sự tích tụ hình thành đám phoi mài Hình 3.17 Q trình phoi mài với đá mài gián đoạn Hình 3.18 Sự tiếp cận dung dịch trơn nguội vào bề mặt gia công sử dụng đá mài liên tục đá mài gián đoạn Hình 3.19 Chiều dài cung hạt mài khả thoát phoi đá mài gián đoạn Hình 3.20 Hoa lửa q trình gia cơng đá mài gián đoạn Hình 3.21 Hoa lửa q trình gia cơng đá mài liên tục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 78 gián đoạn có khả tăng suất gia cơng cách đáng kể, vật liệu có độ cứng cao Mặt khác, giá trị sai lệch chiều sâu cắt danh nghĩa chiều sâu cắt thực tế gia công đá mài gián đoạn nhỏ đá mài thơng thường Nó cho thấy gia cơng đá mài gián đoạn có khả cho độ xác kích thước cao 3.4 THẢO LUẬN KẾT QUẢ Với loại đá có kết cấu sở lý thuyết hạn chế kết thu từ thí nghiệm quan trọng, giúp ta đánh giá ứng xử đá mài gián đoạn q trình gia cơng vật liệu Kết thí nghiệm cho thấy tính ưu việt đá mài gián đoạn việc tăng khả cắt gọt đá mài Tuy nhiên, vấn đề cần làm rõ nguyên nhân đạt kết Dù gia công đá mài gián đoạn hay đá mài liên tục thông thường chất q trình gia cơng thực chất trình mài Vậy, mài đá mài gián đoạn lại tỏ ưu việt đá mài thông thường Trong khuôn khổ luận văn, tác giả mạnh dạn phân tích phương diện sau: 3.4.1 Ảnh hƣởng q trình phoi mài đến chiều sâu cắt thực tế Quá trình mài thực chất trình hạt mài di chuyển theo quỹ đạo cắt khác nhau, cào xước bề mặt chi tiết gia công, tạo vết cắt có chiều sâu khác để hình thành lên bề mặt (Hình 3.15) Hình 3.15 Mơ quỹ đạo cắt hạt mài [14] Khi hạt mài cào xước bề mặt chi tiết, vật liệu bị biến dạng dẻo, bị đẩy phá vỡ dọc theo rãnh tạo nên phoi mài Phoi mài di chuyển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 79 theo hướng dọc hành trình cắt Phần lớn phoi sinh trình mài đẩy khỏi vùng mài nhờ tác động vận tốc đá mài tác dụng dung dịch trơn nguội Phần lại, có số lượng nhỏ nằm lại vùng mài, di chuyển theo hướng ngược với phương vận tốc cắt tích tụ lại lỗ trống hạt mài (Hình 3.16) Hình 3.16: Sự tích tụ hình thành đám phoi mài [2] Do hạt mài nhỏ bố trí ngẫu nhiên bề mặt đá mài nên khoảng trống hạt mài, nhỏ, khoảng để thoát phoi mài, đồng thời khoảng trống dung dịch trơn nguội tiếp xúc với vùng mài, giúp làm bề mặt phoi mài khỏi vùng gia công Đối với đá mài liên tục thông thường, gia công thực liên tục bề mặt đá, số lượng lưỡi cắt tham gia trình cắt lớn nên số lượng phoi mài tạo trình cắt lớn Các phoi mài khơng đẩy ngồi vùng cắt tích tụ lại nhanh chóng lỗ trống hạt mài Sự tiếp cận dung dịch trơn nguội mài với đá mài liên tục gần thực đầu vùng mài, tác động trực tiếp vào khu vực mài để làm bề mặt phoi mài ngồi khó khăn Điều làm tăng tích tụ phoi, dẫn đến làm tắc nghẽn lỗ trống bề mặt đá mài Các hạt mài gần bị bít lại đám phoi khả tự mài sắc Kết dẫn đến tượng bết đá Đây nguyên nhân khiến cho hạt mài khả cắt gọt, giảm hiệu bóc tách vật liệu Khi đá mài xẻ rãnh (Hình 3.17), khoảng trống bề mặt làm việc đá giúp dễ dàng phoi mài khỏi khu vực cắt cung cấp dịch trơn nguội để ngăn ngừa tượng lẹo dao đầu hạt mài làm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 80 việc Điều quan trọng với hạt mài mịn có khoảng trống lỗ xốp nhỏ Nó giúp đẩy phoi ngăn ngừa dính phoi lỗ xốp bề mặt đá mài Hình 3.17 Q trình phoi mài với đá mài gián đoạn Sự bố trí rãnh đá tạo tiếp cận dung dịch trơn nguội vào vùng gia công triệt để (Hình 3.18) Chính điều làm cho tượng tắc nghẽn khoảng trống hạt mài không xảy Độ sắc lưỡi cắt khả tự mài sắc đá trì, tạo khả cắt đá mài gián đoạn tốt đá mài liên tục thơng thường Hình 3.18 Sự tiếp cận dung dịch trơn nguội vào bề mặt gia công sử dụng đá mài liên tục đá mài gián đoạn Đây khác biệt lớn, cho thấy ưu việt đá mài gián đoạn việc tăng suất gia công so với đá mài liên tục thông thường 3.4.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ gián đoạn đá mài đến chiều sâu cắt thực tế Tỷ lệ gián đoạn đá mài có ảnh hưởng lớn đến chiều sâu cắt thực tế Điển hình chế độ cắt với thép C45 chưa nhiệt luyện, viên đá có tỷ lệ gián đoạn  = 18,19% (Z=20) cho giá trị chiều sâu cắt thực tế t a tương đối ổn định mức cao viên đá khác lại không đạt Tương tự, với thép C45 nhiệt luyện, t a lớn lại nhận với viên đá có tỷ lệ gián đoạn  = 16,37% (Z=18) Tại lại có tượng này? Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 81 Trước hết, bố trí số lượng rãnh bề mặt tạo cho đá mài có tỷ lệ gián đoạn khác Điều dẫn tới chiều dài cung đá có chứa hạt mài xen hai rãnh đá (L) viên đá có giá trị khác Chiều dài L tỷ lệ nghịch với tỷ lệ gián đoạn đá mài Chiều dài cung đá mài có chứa hạt mài (L) tương ứng với tỷ lệ gián đoạn viên đá thí nghiệm tính tốn bảng 3.6 Bảng 3.6 Chiều dài cung đá có chứa hạt mài (L) viên đá mài Số rãnh đá Z Z=0 Z=12 Z=18 Z=20 Z=22 Z=24 Tỷ lệ gián đoạn  (%) 10,91 16,37 18,19 20,01 21,83 1099,56 81,63 51,09 44,98 39,98 35,81 Chiều dài cung đá có chứa hạt mài L (mm) Nếu gọi Llt chiều dài cung đá chứa hạt mài hai rãnh đá mài gián đoạn (tương ứng với số hạt mài Nlt) mà theo lý thuyết Llt N lt giá trị tối ưu để cắt hết hoàn toàn lượng dư gia cơng Khi đó, với cung mài thực tế Lth tương ứng với số lượng hạt mài thực tế N th (Hình 3.19) Hình 3.19 Chiều dài cung hạt mài khả phoi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 82 đá mài gián đoạn Q trình gia cơng xảy trường hợp sau: - Khi Lth < Llt (Hình 3.19.a) phoi sinh mài nhanh chóng vào rãnh Tuy nhiên Lth nhỏ số hạt mài thực tế N th bề mặt đá ngày ( N th < N lt ) Điều dẫn đến thiếu hạt mài số lượng lưỡi cắt Kết số điểm phơi khơng cắt Tỷ lệ gián đoạn tăng làm tăng lượng mòn đá [11] Đây nguyên nhân làm cho chiều sâu cắt thực tế t a có xu hướng giảm giảm nhanh viên đá gián đoạn có tỷ lệ gián đoạn  lớn (Z= 22; 24) - Khi Lth gần với Llt (hình 3.19b), lúc chiều dài cung đá mài gián đoạn đảm bảo cho thoát phoi mài cách thuận lợi Số lượng hạt mài N th gần với N lt nên đảm bảo gia cơng hết tồn diện tích bề mặt phơi Trong trường hợp này, ta có bố trí tỷ lệ gián đoạn hợp lý cho hiệu gia công cao Kết là, viên đá có chiều dài cung chứa hạt mài L=44,98 mm (tỷ lệ gián đoạn  = 18,19%) L =51,09% (tỷ lệ gián đoạn  = 16,37%) viên đá cho kết tốt gia công với thép C45 chưa nhiệt luyện thép C45 nhiệt luyện - Khi Lth > Llt tương ứng N th > N lt (Hình 3.19c) Điều gây dư thừa hạt mài, lớp hạt mài sau vào quỹ đạo hạt mài trước không tham gia cắt Chúng tạo nên tượng trượt hạt mài bề mặt gia công Hiện tượng cào xước tế vi tạo phoi mà thay vào biến dạng dẻo vật liệu, cắt chiều sâu cắt nhỏ Q trình phoi khó khăn mà đám phoi hình thành trình mài phải di chuyển đoạn dài có khoảng trống để khỏi vùng mài Sự tích tụ phoi nhiều làm cho đá bị bết, suất gia công giảm đáng kể Có thể thấy kết viên đá có tỷ lệ gián đoạn  = 10,91% (Z=12) viên đá mài liên tục thơng thường Các hình ảnh trực quan từ trình thực nghiệm cho thấy: Ảnh chụp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 83 hoa lửa tạo trình mài đá mài gián đoạn, hành trình cho hoa lửa đều, đậm hành trình về, hoa lửa gần khơng có (Hình 3.20) a, Hành trình b, Hành trình Hình 3.20 Hoa lửa q trình gia cơng đá mài gián đoạn (Z=18) Với đá mài thường hành trình – hoa lửa tương đối đồng (Hình 3.21) a, Hành trình b, Hành trình Hình 3.21 Hoa lửa trình gia cơng đá mài liên tục Hiện tượng hành trình cắt thứ đá mài không thực hết chiều sâu cắt định, đá phải thực cắt tiếp hành trình Điều gần không xảy đá mài gián đoạn Đặc biệt chiều sâu cắt nhỏ (t1), viên đá mài gián đoạn có tỷ lệ gián đoạn lớn (Z=20, 22, 24) cho thấy khả cắt hết lượng dư gia công cách hiệu quả, điều mà viên đá mài liên tục thơng thường khó đạt Trong đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ gián đoạn đá mài với chiều sâu cắt thực tế trình bày có số điểm thí nghiệm biểu diễn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 84 cách xa so với đường cong xấp xỉ Điều ảnh hưởng khách quan trình gia công đo đạc kết Tuy nhiên, ảnh hưởng khơng lớn ta thấy giá trị thí nghiệm tuân theo quy luật, hướng quy luật đường cong bậc 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG Nội dung chương tập trung nghiên cứu thực nghiệm gia công vật liệu thép C45 nhiệt luyện không nhiệt luyện phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn Trong đó, tập trung thực nội dung sau: 1- Tiến hành thực nghiệm để đánh giá ứng xử đá mài gián đoạn gia công thép C45 nhiệt luyện không nhiệt luyện với số liệu tin cậy 2- Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ gián đoạn đá mài đến chiều sâu cắt thực tế suất gia công So sánh hiệu gia công mài đá mài gián đoạn đá mài liên tục thông thường Đá mài có tỷ lệ gián đoạn  = 16,37% (Z=18) cho kết chiều sâu cắt thực tế t a ổn định cao đá mài liên tục thông thường tới 12,6% 3- Sai lệch chiều sâu cắt danh nghĩa chiều sâu cắt thực tế (tdn-ta) gia công đá mài gián đoạn thấp so với gia công đá mài liên tục thông thường, cho thấy gia công đá mài gián đoạn cho độ xác kích thước cao so với đá mài thơng thường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 85 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận chung: Đề tài luận văn “Chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công vật liệu thép C45 sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn” Qua nội dung luận văn giải vấn đề sau: - Đã trình bày cách tổng quan phương pháp gia công mài, tập trung vào đặc điểm tượng vật lý trình mài, phương pháp mài, đá mài thành phần cấu thành đá mài - Phân tích yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt gia công phương pháp mài, phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công số hướng nghiên cứu để nâng cao chất lượng bề mặt gia công hiệu suất trình mài - Đã trình bày lịch sử trình phát triển đá mài gián đoạn Tổng hợp, phân tích kết nghiên cứu công bố đá mài gián đoạn nước giới, từ làm rõ ưu điểm, hạn chế đá mài gián đoạn so với đá mài liên tục thông thường - Tiến hành thực nghiệm đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết, suất gia công mài thép C45 nhiệt luyện không nhiệt luyện phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián đoạn So sánh kết thu gia công đá mài gián đoạn so với đá mài liên tục thông thường Từ làm rõ ưu việt đá mài gián đoạn so với đá mài liên tục thông thường việc tăng suất, hiệu gia công Hƣớng nghiên cứu Kết đề tài cịn có hạn chế dừng lại đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ gián đoạn đá mài đến chất lượng bề mặt gia công (chủ yếu chiều sâu cắt thực tế) suất gia cơng Chưa xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm cần phải tiếp tục thực thêm nhiều thí nghiệm để đánh giá cách tồn diện ứng xử đá mài gián đoạn Do nhiều Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 86 vấn đề bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu phát triển Sau số hướng nghiên cứu thời gian tới: - Nghiên cứu lượng mòn, tuổi bền, tuổi thọ đá mài gián đoạn gia công phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián đoạn - Nghiên cứu chất lượng bề mặt chi tiết (độ nhám bề mặt, độ sóng bề mặt, ứng suất dư, độ cứng tế vi ) gia công phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián đoạn - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt (vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt) đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công đá mài gián đoạn - Nghiên cứu để giảm lực cắt, nhiệt cắt gia công vật liệu phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián đoạn Vật liệu gia công hướng nghiên cứu thép C45 loại vật liệu khác sử dụng phổ biến ngành chế tạo máy nước ta Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy, Trần Thế Lục “Nguyên lý gia công vật liệu” – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2001 [2] Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang – Trường ĐHBK Hà Nội “Khả giảm lực cắt gia công vật liệu ceramics sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn” - Tạp chí Khoa học Công nghệ – Số 81 [3] Phạm Đình Tân “Giáo trình nguyên lý cắt dụng cụ cắt” NXB Giáo dục, 2005 [4] PGS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, PGS.TS Nguyễn Thế Đạt, PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt “Công nghệ chế tạo máy”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 [5] Trần Văn Địch “Các phương pháp gia công tinh” Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 [6] A.D Batako, W.B Rowe, M.N Morgan “Temperature measurement in high efficiency deep grinding” International Journal of Machine Tools & Manufacture 45 (2005) 1231–1245 [7] Brinksmeier E., Cammett J.T., König W., Leskovar P, Peters J., Tönshoff H.K.(1982), Residual Stresses - Measurement and Causes in Machining Processes, IRP Annals - Manufacturing Technology 31(2), pp 491-510 [8] Ioan D Marinescu, Mike Hitchiner, Eckart Uhlmann, W Brian Rowe Ichiro Inasaki “Handbook of Machining with Grinding Wheels”, © 2007 by Taylor & Francis Group, LLC [9] LI Bang-zhong, ZHOU Jin-jin “Research on surface characteristics of nontraditional finishing” Li et al / J Zhejiang Univ SCI 2005 6A(10):11521157 [10] Lucjan Dabrowski*, Mieczyslaw Marciniak “Efficiency of special segmental grinding wheel” Journal of Materials Processing Technology 109 (2001) 264–269 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 88 [11] Michele H Miller (1) and Xiaorui Fan (2) “Wheel wear during intermittent grinding” Department of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University (1) Houghton, MI American Showa, Inc Sunbury, OH (2) [12] NGUYEN Tien Dong, Koji MATSUMARU, Masakazu TAKATSU* and Kozo ISHIZAKI “Abrasive grain efficiency and surface roughness under wheel-loading on machining magnesium alloys” Adv in Tech of Mat and Mat Proc J (ATM, ISSN 1440-0731), Vol 11 [1] 19-24 (2009) [13] NGUYEN Tien Dong1*, Koji MATSUMARU1, Masakazu TAKATSU2 and Kozo ISHIZAKIA “New mechanism of grinding wheel loading phenomenon evaluated by machining a magnesium alloy”, Adv in Tech of Mat and Mat Proc J (ATM, ISSN 1440-0731), Vol 11 [2] 37-42 (2009) [14] TienDong NGUYEN, Koji MATSUMARU, Masakazu TAKATSU* and Kozo ISHIZAKI “Abrasive grain efficiency and surface roughness for machining ceramics by newly developed cup-type diamond-grindingwheels” Adv in Tech of Mat and Mat Proc J (ATM, ISSN 1440-0731), Vol 10 [2] 77-84 (2008) [15] Tien Dong NGUYEN, Koji MATSUMARU, Masakazu TAKATSU* and Kozo ISHIZAKI “Abrasive Grain Efficiency and Surface Roughness in Machining Magnesium Alloys by Newly Developed Cup-type DiamondGrinding-Wheels” Materials Science Forum Vols 620-622 (2009) pp 769772 [16] T.Nguyen, L.C Zhang “ Modelling of the mist formation in a segmented grinding wheel system”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 45 (2005) 21–28 [17] T.Nguyen, L.C Zhang* “The coolant penetration in grinding with segmented wheels_Mechanism and comparison with conventional wheels_Part 1” International Journal of Machine Tools & Manufacture 45 (2005) 1412–1420 [18] T.Nguyen, L.C Zhang* “The coolant penetration in grinding with segmented wheels_Quantitative analysis_Part 2”, International Journal of Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 89 Machine Tools & Manufacture 46 (2006) 114–121 [19] T Nguyen, L.C Zhang “Performance New Segmented Grinding Wheel system”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 49 (2009) 291–296 [20] Taghi Tawakoli and Bahman “Theoretical Azarhoushang* and experimental investigation of intermittent grinding of SiC with a segmented grinding wheel” Int J Abrasive Technology, Vol 4, No 1, 2011 [21] Taghi Tawakoli, Bahman Azarhoushang* “Intermittent grinding of ceramic matrix composites (CMCs) utilizing a developed segmented wheel” International Journal of Machine Tools & Manufacture 51 (2011) 112–119 [22] J Pe´rez, S Hoyas, D.L Skuratov, Yu.L Ratis, I.A Selezneva, P Ferna´ndez de Co´rdoba, J.F Urchueguı´a eHeat “Transfer analysis of intermittent grinding processes” International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 4132–4138 [23] Xiaorui Fan, Michele Miller Michigan Technological University, Houghton, MI “Force analysis for segmental grinding” [24] S.Markin “Grinding Technology Theory and applications of maching with abrasives”, Ellis Horwood Limitted (1989) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHỤ LỤC Bảng 3.7 Kết đo chiều sâu cắt thực tế gia công thép C45 không nhiệt luyện đá mài gián đoạn với chế độ cắt vc =1450v/ph, lượng chạy dao S =12m/p, chiều sâu cắt t =0,015mm; 0,025mm 0,005mm ( H o - Chiều cao phôi trước gia công, H1 - Chiều cao phôi sau gia công; t a -Chiều sâu cắt thực tế) t1 =0,015 mm Viên đá t2 =0,025 mm ta = t3 =0,05 mm ta = H0 H1 t a = H0 - 0.23 0.23 0.23 38.21 38.21 38.22 37.76 37.78 37.79 0.45 0.43 0.43 38.417 38.187 0.230 38.213 37.777 0.437 0.12 30.24 30 0.24 30.27 29.83 0.44 30.14 0.15 30.23 29.99 0.24 30.29 29.83 0.46 30.13 0.14 30.23 30 0.23 30.29 29.84 0.45 Trung 30.273 30.137 bình 0.137 30.233 29.997 0.237 30.283 29.833 0.450 35.99 35.86 0.13 38.43 38.20 0.23 39.31 38.85 0.46 36.00 35.85 0.15 38.45 38.19 0.26 39.29 38.86 0.43 35.99 35.85 0.14 38.44 38.20 0.24 39.32 38.85 0.47 Trung 35.993 35.853 bình 0.140 38.440 38.197 0.243 39.307 38.853 0.453 36.8 36.67 0.13 36.34 36.11 0.23 35.84 35.39 0.45 36.82 36.68 0.14 36.35 36.11 0.24 35.85 35.38 0.47 36.82 36.67 0.15 36.36 36.12 0.24 35.85 35.39 0.46 Trung 36.813 36.673 bình 0.140 36.350 36.113 0.237 35.847 35.387 0.460 30.12 29.98 0.14 30.23 30 0.23 30.24 29.8 0.44 30.12 29.98 0.14 30.25 30 0.25 30.25 29.82 0.43 30.13 29.98 0.15 30.23 30.01 0.22 30.25 29.83 0.42 Trung 30.123 29.980 bình 0.143 30.237 30.003 0.233 30.247 29.817 0.430 37.7 37.56 0.14 30.23 29.99 0.24 30.24 29.8 0.44 37.71 37.56 0.15 30.25 30.01 0.24 30.25 29.82 0.43 37.69 37.56 0.13 30.23 30.03 0.20 30.25 29.84 0.41 Trung 37.700 37.560 0.140 30.237 30.010 0.227 30.247 29.820 0.427 H0 H1 0.14 0.13 0.12 38.41 38.42 38.42 38.18 38.19 38.19 Trung 37.747 37.617 bình 0.130 30.26 30.14 30.29 30.27 Z=0 Z=12 Z=18 Z=20 Z=22 Z=24 H0 H1 37.75 37.75 37.74 37.61 37.62 37.62 H0-H1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun H0-H1 H1 http://www.lrc-tnu.edu.vn bình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.8: Kết đo chiều sâu cắt thực tế gia công thép C45 nhiệt luyện đá mài gián đoạn với chế độ cắt vc =1450v/ph, lượng chạy dao S =12m/p, chiều sâu cắt t =0,015mm; 0,025mm 0,005mm ( H o -Chiều cao phôi trước gia công, H1 Chiều cao phôi sau gia công; t a -Chiều sâu cắt thực tế) t1 =0,015 mm Viên đá H1 0.14 0.12 0.12 38.7 38.71 38.72 38.46 38.47 38.48 Trung 38.140 38.013 bình 0.127 38.710 38.470 29.91 29.79 0.12 29.9 29.92 29.78 0.14 29.93 29.79 0.14 Trung 29.920 29.787 bình 36.88 ta = 0.24 0.24 0.24 37.54 37.53 37.53 37.08 37.09 37.09 0.46 0.44 0.44 0.240 37.533 37.087 0.447 29.67 0.23 29.91 29.46 0.45 29.91 29.66 0.25 29.91 29.45 0.46 29.9 29.66 0.24 29.92 29.45 0.47 0.133 29.903 29.663 0.240 29.913 29.453 0.460 36.74 0.14 38.71 38.47 0.24 37.19 36.72 0.47 36.89 36.74 0.15 38.7 38.46 0.24 37.17 36.71 0.46 36.88 36.74 0.14 38.71 38.46 0.25 37.18 36.72 0.46 Trung 36.883 36.740 bình 0.143 38.707 38.463 0.243 37.180 36.717 0.463 37.79 37.65 0.14 37.34 37.11 0.23 36.84 36.4 0.44 37.8 37.65 0.15 37.35 37.11 0.24 36.84 36.41 0.43 37.79 37.65 0.14 37.34 37.1 0.24 36.85 36.42 0.43 Trung 37.793 37.650 bình 0.143 37.343 37.107 0.237 36.843 36.410 0.433 29.9 29.76 0.14 29.92 29.68 0.24 29.91 29.46 0.45 29.91 29.76 0.15 29.92 29.69 0.23 29.92 29.49 0.43 29.9 29.76 0.14 29.93 29.69 0.24 29.9 29.51 0.39 Trung 29.903 29.760 bình 0.143 29.923 29.687 0.237 29.910 29.487 0.423 38.69 38.55 0.14 38.29 38.05 0.24 37.75 37.31 0.44 38.7 38.56 0.14 38.3 38.06 0.24 37.74 37.32 0.42 38.71 38.56 0.15 38.3 38.08 0.22 37.73 37.35 0.38 Trung 38.700 38.557 bình 0.143 38.297 38.063 0.233 37.740 37.327 0.413 Z=20 Z=22 Z=24 38.01 38.01 38.02 ta = H1 Z=18 38.15 38.13 38.14 t3 =0,05 mm H0 Z=12 H1 ta = H0 Z=0 H0 t2 =0,025 mm H0-H1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên H0-H1 H0-H1 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn Do mài thường chọn nguyên công gia công tinh lần cuối nên chất lượng bề mặt mài ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền chi tiết máy .Việc nghiên cứu chất lượng bề mặt. .. mặt gia cơng mài đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn nhiều loại vật liệu khác tạo điều kiện để cải thiện trình gia cơng, nâng cao chất lượng bề mặt, suất hiệu gia công Thép C45 mác thép thường sử. .. ? ?Chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công vật liệu thép C45 sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn? ?? Mục đích, đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Mục đích đề tài - Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ gián