Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ mòn và tuổi bền của dao gắn mảnh PCBN khi tiện thép 9XC qua tôi

L ực cắt

• Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi tiện

Trong thực tế, những nhận thức về lực cắt rất quan trọng để thiết kế dụng cụ cắt, thiết kế đồ gá, tính toán và thiết kế máy móc, thiết bị, v.v… Dưới tác dụng của lực cắt cũng như nhiệt cắt dụng cụ sẽ bị mòn, bị phá huỷ. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy đối với tất cả các thành phần lực cắt Px, Py và Pz ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt có thể tính bằng công thức chung sau: P =CP.txp.Syp (1- 6).

Nhi ệt cắt

• Quá trình phát sinh nhiệt

Trong tiện cứng ta thấy vật liệu phôi cứng hơn nhiều so với tiện thông thường, vì vậy nhiệt sinh ra trong vùng cắt là rất lớn, để thoả mãn khả năng chịu nhiệt này hàng loạt các loại vật liệu dụng cụ mới được ra đời, thông qua bảng 1.1.[ ]1 Bảng 1.1. Nhưng Tay, Li và các đồng nghiệp lại cho rằng phần nhiệt sinh ra do ma sát của phoi trên mặt trước là đáng kể và đưa ra các công thức tính tốc độ sinh nhiệt riêng (q2) khác nhau dựa trên các mô hình khác nhau về mô hình ứng suất và phân bố vận tốc của lớp phoi dưới cùng trên mặt trước [24], [21].

K ết luận

Chất lượng bề mặt là tập hợp nhiều tính chất quan trọng của lớp bề mặt, như hình dáng lớp bề mặt, trạng thái, tính chất cơ lý của lớp bề mặt và khả năng phản ứng của chúng đối với môi trường làm việc. Để xác định đặc trưng của bề mặt ta cần biết mô hình và định luật kim loại nguyên chất – không có tương tác với các môi trường khác và sự khác nhau về sự sắp xếp các nguyên tử, tác dụng của lực trên bề mặt so với bên trong. Thường các tính chất lý, hóa của các lớp bề mặt là quan trọng, tuy nhiên các đặc trưng cơ học như độ c ứng và phân bố ứng suất trong lớp này cũng cần được quan tâm [3].

B ản chất của lớp bề mặt

Lớp Beilbly trên bề mặt kim loại là hợp kim được tạo nên do sự chảy và biến dạng dẻo bề mặt, do biến dạng và tốc độ biến dạng lớn của các lớp phân tử bề mặt trong quá trình gia công cơ, sau đó cứng lên nhờ quá trình tôi do nền vật liệu khối có nhiệt độ thấp. Trong lớp này tồn tại liên kết rất mạnh giữa bề mặt chất rắn và chất hấp thụ thông qua liên kết cộng hoá trị, vì thế để làm sạch lớp này cần có một năng lượng tương ứng với năng lượng tạo nên liên kết hoá học (10 ÷ 100 Kcal/mol). Có bốn tiêu chuẩn để phân biệt lớp hấp thụ hoá học và vật lý là: lượng nhiệt cần cho hấp thụ, khoảng nhiệt độ cần thiết cho hấp thụ, năng lượng hoạt tính, tính chất và chiều dày của lớp hấp thụ.

Các ch ỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt khi tiện cứng 1. Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá

• Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ (cũng như sau tiện cứng) 1. Hi ện tượng biến cứng của lớp bề mặt

Loại Thụng số nhỏm (àm) Chiều dài chuẩn. Các giá trị Ra , Rz và chiều dài chuẩn l ứng với các cấp độ nhám bề mặt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt. Để đánh giá độ nhám bề mặt người ta thường dùng các phương pháp sau đây:. a) Phương pháp quang học (dùng kính hiển vi Linich). Qua nghiên cứu bằng mô hình nhiệt cắt đồng thời tiến hành thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính mũi dao đến chiều sâu lớp biến cứng (lớp trắng) trong tiện cứng của Kevin Chou và Hui Song [16], [17] kết quả đều cho thấy chiều sâu của lớp biến cứng phụ thuộc vào bán kính mũi dao (hình 2.3). Tuy nhiên, phương pháp này rất phức tạp và tốn nhiều thời gian cho việc điều chỉnh đồ thị Rơnghen (mất khoảng 10 giờ cho một lần đo). 2) Phương pháp tính toán lượng biến dạng: Sau khi hớt từng lớp mỏng kim loại bằng phương pháp hoá học và điện cơ khí ta tính toán khối lượng biến dạng của chi tiết mẫu.

Các nhân t ố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi tiện cứng 1. Ảnh hưởng của các thông hình học của dụng cụ cắt

Nếu tiếp tục tăng tốc độ cắt, lẹo dao bị nung nóng nhanh hơn, vùng kim loại bị phá hủy, lực dính của lẹo dao không thắng nổi lực ma sát của dòng phoi và lẹo dao bị cuốn đi (lẹo dao bị biến mất ứng với tốc độ cắt trong khoảng 30 ÷ 60 m/phút). Lượng chạy dao ngoài ảnh hưởng mang tính chất hình học (như đã trình bày ở mục 2.5.1) còn ảnh hưởng lớn đến mức độ biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi ở bề mặt gia công làm cho độ nhám thay đổi. Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tương đối có chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công dẫn đến làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng và nhấp nhô tế vi trên chi tiết gia công.

K ết luận

• Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt
• Mòn dụng cụ cắt và cách xác định 1. Mòn d ụng cụ cắt

Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc có thể bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới hạn dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không một chút vật liệu nào tách ra, sau đó vật liệu bị tách ra từ bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra thành những hạt mài rời.  Thông qua nghiên cứu về các cơ chế mòn của dụng cụ cắt, đồng thời qua hình vẽ 3.1a ta thấy rằng, trong tiện cứng (đó là quá trình cắt liên tục) sử dụng mảnh PCBN do vận tốc cắt cao nên mòn dụng cụ xảy ra theo cơ chế mòn do hạt mài là chủ yếu, ngoài ra dụng cụ còn bị mòn do khuếch tán, hoặc xảy ra đồng thời với cả hai cơ chế và mòn do dính là không hoặc rất khó xảy ra vì mòn do dính chỉ xảy ra khi gia công ở vận tốc cắt thấp. Mòn công nghệ là hiện tượng mòn mà tại đó dụng cụ cắt bị ngừng sử dụng do những hạn chế về công nghệ như: độ nhám bề mặt tăng, kích thước gia công không chính xác, xuất hiện dao động của hệ thống công nghệ, chi tiết bị nung nóng mạnh, dụng cụ cắt bị gẫy,..Chỉ tiêu này chủ yếu được dùng để nghiên cứu dụng cụ cho gia công tinh.

Tuổi bền của dụng cụ cắt

• Các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt khi tiện cứng 1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền của dụng cụ cắt

Ảnh hưởng của mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt khi tiện cứng Khi mảnh CBN bị mòn, dạng và thông số hình học phần cắt bị thay đổi dẫn đến các hiện tượng vật lý, hoá học sinh ra trong quá trình cắt thay đổi (như nhiệt cắt, lực cắt, ôxy hoá,…) và điều này sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công khi tiện cứng [26]. Qua các nghiên cứu lý thuyết và bằng các thực nghiệm về xác định mòn dụng cụ cắt trong tiện cứng sử dụng mảnh PCBN, người ta thấy rằng quy luật mài mòn của dao CBN không hoàn toàn giống với quy luật mài mòn thông thường. Sau các lần cắt có thể dựa vào chỉ tiêu mòn công nghệ kết luận dụng cụ cắt đã bị hỏng, không thể tiếp tục làm việc theo chất lượng yêu cầu, do vậy ta có được tổng thời gian gia công tính bằng T(phút).

H ệ thống thiết bị thí nghiệm

• Thi ết bị thí nghiệm 1. Máy

Phương pháp thực nghiệm bao gồm một loạt các thí nghiệm được lặp lại nhiều lần trong những điều kiện nhất định để có khả năng ghi nhận kết quả. Điều kiện thí nghiệm xác định bằng các yếu tố (hoặc các biến số không phụ thuộc) x1,x2,.xk, mà người ta giả thiết chúng ảnh hưởng tới đối tượng nghiên cứu. Lê Viết Bảo, thành phần hoá học qua phân tích (tại Nhà máy Z159 - Thái Nguyên) được kết quả như trong bảng 4.1.Cấu trúc tế vi theo hai phương dọc trục và vuông góc với trục ở hỡnh vẽ 4.6.

Thi ết bị đo khác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn. Các bộ thông số V, S, t được lựa chọn, sử dụng tuỳ thuộc vào yêu cầu thí nghiệm, đồng thời thay đổi theo mô hình nghiên cứu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn.

Thí nghi ệm xác định quan hệ mòn của mảnh dao theo chế độ cắt 1. Quy trình ti ến hành thí nghiệm

• X ử lý kết quả thí nghiệm

Sau 5,19 phút cắt, tương ứng với chiều dài cắt là 500 mm, bản chất mòn trên mặt trước không thay đổi tuy chiều dài cung mòn trên lưỡi cắt chính tăng lờn nhưng bề rộng của vựng mũn vẫn giữ khụng đổi khoảng 10àm.(hỡnh 2.d) Sau 7,69 phút cắt, tương ứng với chiều dài cắt là 750 mm, vùng mòn trên luỡi cắt chính lan rộng gần tới đỉnh nhưng vẫn giữ nguyên bề rộng khoảng. Trên vùng mòn nhiều hạt CBN bị tách khỏi bề mặt do tương tác của VLGC làm yếu pha thứ hai của VLDC theo như kết quả nghiên cứu của Kenvin và đồng nghiệp [ ]5 , điểm khác biệt ở nghiên cứu này là cơ chế mòn do khuếch tán kết hợp với cào xước do Polachon và đồng nghiệp [ ]32 đề xuất dường như không còn phù hợp với kết quả vừa tìm được. Sau thời gian cắt đủ lớn, khi mòn phát triển dần vào phía trong vùng mặt trước theo hướng thoát phoi, ứng suất pháp giảm đi nhanh chóng, hiện tượng dính trở nên phổ biến ở vùng phoi thoát khỏi mặt trước thì cơ chế mòn do mỏi kết hợp với dính là nguyên nhân của mòn ở vùng này gây bóc tách từng mảnh VLDC ra khỏi vùng bề mặt như trên hình 5(d).