Đặc tính mòn và tuổi bền của dao phay lăn răng thép gió sản xuất trong nước phục vụ gia công đĩa xích

Tính công nghệ

Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng bằng các phương pháp gia công khác nhau như hàn, gia công bằng áp lực, bằng cắt, bằng nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt. Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt.

Tính kinh tế

Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước, độ nhẵn bề mặt.

Các loại vật liệu dụng cụ và ảnh hưởng của các yếu tố vật liệu tới mòn và tuổi bền dụng cụ

Qua sự phát triển của vật liệu dụng cụ cắt, có thể thấy rằng phần vật liệu cứng trong vật liệu dụng cụ cắt tăng lên, do đó tính chịu mài mòn, tính chịu nhiệt tăng, tăng tuổi bền dụng cụ và tăng được tốc độ cắt, phần vật liệu cứng trong các loại vật liệu dụng cụ có thể được đánh giá theo %. Tuy vậy, tantan là nguyên tố hiếm, đắt gấp mấy lần vonfram nên hợp kim cứng nhóm ba cacbít có phạm vi sử dụng hẹp, thường chỉ dùng để gia công các loại thép cứng và hợp kim bền nhiệt (không có lớp vỏ cứng và không có va đập).

Mòn dụng cụ cắt

Các dạng mòn của dụng cụ cắt

Trong quá trình cắt, do phoi trượt trên mặt trước hình thành một trung tâm áp lực cách lưỡi cắt một khoảng nhất định nên mặt trước bị mòn theo dạng lưỡi liềm.Vết lừm lưỡi liềm đú trờn mặt trước do vật liệu dụng cụ bị búc theo phoi trong quỏ trỡnh chuyển động.Vết lừm thường xảy ra dọc theo lưỡi cắt và được đánh giá bởi chiều rộng lưỡi liềm B, chiều sâu ht và khoảng cách từ lưỡi dao tới rãnh Kt đo theo mặt trước (hình 1.5). - Giai đoạn 1 mòn ban đầu khá nhanh do áp lực đơn vị trong vùng tiếp xúc trên mặt trước và sau dụng cụ rất lớn do vậy các nhấp nhô tiếp xúc ban đầu trên bề mặt dụng cụ nhanh chóng bị san phẳng nên tốc độ mòn giai đoạn này lớn. Quá trình mài mòn dụng cụ cắt rất phức tạp và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt là vật liệu dụng cụ và thông số hình học phần cắt, khi cùng một loại vật liệu dụng cụ thì thông số hình học phần cắt ảnh hưởng lớn lượng mòn dụng cụ.

Chỉ tiêu đánh giá sự mòn dụng cụ cắt

Kết quả là có sự chuyển ion từ bề mặt dụng cụ vào phoi và vật liệu chi tiết gia công, gây ra mòn.Dòng nhiệt điện tạo ra ở tiếp xúc giữa phoi và vết lừm mặt trước,tiếp xỳc giữa mặt sau và chi tiết gia cụng,mật độ của dũng điện tìm thấy cao khoảng 5A với dụng cụ là cực âm (Opitz-1975). Nghiên cứu cơ chế mòn của quá trình mòn dụng cụ cho ta nắm được bản chất cuả quá trình mòn dụng cụ, từ đó lựa chọn các nhân tố ảnh hưởng hợp lý (các thông số chế độ cắt,vật liệu dụng cụ và các thông số hình học..) để điều khiển quá trình mòn theo hướng có lợi nhất. Một hướng khác là ứng dụng các kỹ thuật và đã mang lại nhiều hiệu quả cho quá trình cắt như: Bôi trơn làm nguội khi cắt và nâng cao chất lượng bề mặt bằng phủ trên bề mặt dụng cụ một lớp màng mỏng vật liệu có độ cứng cao có tác dụng chống mòn cao.

Mòn của dao phay lăn răng

Bôi trơn làm giảm ma sát tiếp xúc của các bề mặt dụng cụ như: Ma sát giữa phoi và mặt trước, ma sát giữa chi tiết gia công và mặt sau, dẫn tới giảm dính bám, giảm nhiệt do ma sát và mòn cuả các bề mặt dụng cụ. Làm nguội có tác dụng truyền dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt, dãn tới giảm nhiệt cắt vùng cắt từ đó làm giảm các tác động của nhiệt cắt tới mòn. Nâng cao chất lượng bề mặt bằng công nghệ phủ một lớp màng mỏng có độ cứng cao trên nền dụng cụ được sử dụng để tăng khả năng chống mòn cho dụng cụ cắt,trong đó lớp phủ TiN là lớp phủ được ứng dụng rộng rãi nhất.

Tuổi bền của dụng cụ cắt

Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến tuổi bền T

Còn khi tiện, điều kiện hình thành những màng hấp thụ đó khó khăn hơn nhiều.Khi tiện với tốc độ cắt cao,áp lực trên mặt trước có thể rất lớn (vào khoảng 1900-2500N/ mm2, nhiệt độ cắt cao, sự tiếp xúc giữa phoi cắt và mặt trước của dao là tiếp xúc chặt.Trong điều kiện đó, dung dịch trơn nguội chỉ có thể xâm nhập vào khu vực cắt nhờ có những khoảng chân không hình thành giữa dao và phoi. Nếu dụng cụ cắt răng có môđun 12mm thì tuổi bền T = 720 phút.Vì răng dao phay trục vít chịu tải trọng lớn ở phần giữa, do đó bị mài mòn nhiều hơn, vì vậy cứ sau một khoảng thời gian gia công, dao phay lại phải dịch chuyển một đoạn bằng ( 1,3 3 mm) dọc theo trục của nó. Ở giai đoạn một mòn nhanh hơn, giai đoạn hai mòn rất chậm là do thời kỳ làm việc của dao phụ thuộc vào điều kiện gia công và có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sự mòn của dao, đặc biệt là việc chọn lựa dung dịch bôi trơn dùng cho quá trình cắt gọt cũng như lựa chọn chế độ cắt hợp lý cho quá trình gia công.

Xây dựng mô hình thực nghiệm 1. Máy gia công

- Giới hạn sai lệch góc profile (trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đường thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến): 0,015 mm. Thí nghiệm được thực hiện trên thép C45 có thành phần hoá học phân tích quang phổ tại nhà máy Cơ khí Gang Thép Thái Nguyên như bảng 3.1 và phay đĩa xích có hình dạng và kích thước như hình 3.3. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544: Dùng để đo lượng mòn dụng cụ cắt và kiểm tra độ chính xác gia công của sản phẩm (Trung tâm Thí nghiệm - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên).

Xác định mòn tuổi bền của dao phay đĩa xích

Tuy nhiên, tốc độ mòn chỉ ổn định đến khoảng thời gian ứng với giá trị mòn cho phép như đồ thị, nếu tiếp tục gia công do các thông số hình học của dụng cụ cắt đã bị thay đổi nhiều và không hợp lý (có thể góc sau đã bị âm), dẫn tới lực cắt và hệ số ma sát tăng, thoát phoi và tản nhiệt khó hơn gây nên hiện tượng cào xước phoi vào lưỡi cắt của dụng cụ, do vậy tốc độ mòn của dụng cụ rất nhanh và làm tăng độ nhám của sản phẩm. Trên đồ thị ta thấy, Vận tốc V có ảnh hưởng rất lớn tới tuổi bền của dụng cụ cắt, vận tốc cắt càng cao thì tuổi bền càng giảm, để tăng tuổi bền của dụng cục cắt thì ta nên gia công ở vận tốc V trong khoảng từ 15 đến 25 (m/ph). Trên cơ sở đồ thị mối quan hệ giữa vận tốc cắt V và tuổi bền T, ta xây dựng đồ thị Logarit biểu thị mối quan hệ V-T giữa vận tốc và tuổi bền theo công thức.

Chất lƣợng bề mặt gia công đĩa xích

Xây dựng quan hệ giữa thông số nhám bề mặt với vận tốc cắt

Trên đồ thị ta thấy khi gia công ở vận tốc cắt V < 24m/ph thì nhám bề mặt tăng theo vận tốc cắt V, tiếp tục tăng vận tốc cắt thì nhám bề mặt lại giảm dần. Kết quả này cũng phù hợp với cơ chế mòn dao phay lăn răng đĩa xích như hình 4.2.