a- Biểu đồ đẳng hướng; b-AACF
2.4.CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ TOPOGRAPHY BỀ MẶT ĐÁ MÀ
MẶT ĐÁ MÀI
Ngày nay, nhờ sự phỏt triển của khoa học kỹ thuật ngƣời ta đó phỏt triển nhiều kỹ thuật với mục đớch để đo và tỡm ra cấu tạo hỡnh học bề mặt đỏ mài. Cỏc cỏch tiếp cận khỏc nhau tới vấn đề này bao gồm: phƣơng phỏp đo biờn dạng, phƣơng phỏp lấy dấu, đo lực, đo cặp nhiệt và dựng kớnh hiển vi. Mỗi kỹ thuật đo đều cú ƣu điểm và hạn chế của nú, phụ thuộc vào cỏc nhõn tố nhƣ là cỏch giải quyết, thao tỏc sử dụng, việc lấy kết quả và phõn tớch dữ liệu...Với mỗi kỹ thuật mới, lại cú thờm những hiểu biết mới về tớnh chất bề mặt đỏ mài. Chƣa cú phƣơng phỏp tiếp cận nào cú thể mụ tả đầy đủ về hỡnh dạng bề mặt đỏ ở khụng gian ba chiều. Vớ dụ một số phƣơng phỏp đo và đỏnh giỏ topography bề mặt đỏ: - Dựng ống nhũm, mỏy quay phim hoặc thiết bị chụp ảnh trong khụng gian 3 chiều để theo dừi và đỏnh giỏ sự thay đổi liờn tục của topography.
- Nghiờn cứu cấu trỳc bề mặt đỏ mài và biểu đồ biờn dạng bề mặt đỏ nhờ thiết bị dũ tiếp xỳc trực tiếp, khi đú biờn dạng bề mặt đỏ đƣợc ghi lại.
- Nghiờn cứu topography thụng qua tớnh chất tiếp xỳc thực tế giữa đỏ và bề mặt chi tiết gia cụng bằng phƣơng phỏp in dấu.
- Nghiờn cứu bề mặt đỏ mài bằng mẫu đỏ mài nhỡn từ nhiều hỡnh chiếu để thấy cấu trỳc hỡnh học bề mặt đỏ.
- Nghiờn cứu cấu trỳc hỡnh học từng hạt mài, loại hạt, nghiờn cứu ma sỏt, biến dạng của vết cắt do hạt mài cắt trờn bề mặt gia cụng.
- Xỏc định khả năng cắt của đỏ mài thụng qua thể tớch vật liệu đƣợc hớt đi trong một đơn vị thời gian.
- Xỏc định kớch thƣớc và số lƣợng hạt mài nằm trong vựng cắt để xỏc định số lƣợng lƣỡi cắt trực tiếp tham gia cắt trong vựng tiếp xỳc. Sử dụng cỏc phƣơng phỏp chụp ảnh khụng gian 3 chiều, ghi lại xung nhiệt khi mỏy mài phỏt ra.
- Phƣơng phỏp đỏnh giỏ topography giỏn tiếp thụng qua cỏc thụng số xẩy ra trong quỏ trỡnh mài nhƣ: lực cắt, nhiệt cắt, rung động, tiếng ồn, mũn đỏ hoặc chất lƣợng bề mặt chi tiết gia cụng.
Trờn hỡnh 2.23 giới thiệu một số phƣơng phỏp đo topography đỏ mài theo cỏc nguyờn lý đo tiếp xỳc, đo khụng tiếp xỳc, đo bằng cảm biến điện dung, cảm biến õm thanh, cảm biến điện từ, cảm biến LASER...
Hỡnh 2.23 Một số phương phỏp đo topography đỏ mài [43]
* Phƣơng phỏp đo biờn dạng:
Đo biờn dạng bề mặt đỏ mài, về cơ bản giống đo độ nhỏm bề mặt. Một đầu dũ đi kốm với bộ biến đổi vị trớ đƣợc kộo di trƣợt trờn bề mặt đỏ mài để nhận đƣợc cỏc vết hỡnh dạng, hỡnh 2.24. Tớn hiệu hỡnh dạng cú thể đƣợc phõn tớch thành thành phần thứ nhất mà bƣớc súng của nú phự hợp với khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc hạt, thành phần thứ 2 cú bƣớc súng ngắn hơn, đại diện cho khoảng cỏch lƣỡi cắt. Kết quả nhận đƣợc từ việc đo hỡnh dạng bề mặt đỏ mài cú thể đƣợc sử dụng trực tiếp nhƣ là tớn hiệu đầu vào cho quỏ trỡnh mụ phỏng gia cụng mài. Trong thực tế phƣơng phỏp đo biờn dạng cũn tồn tại nhiều hạn chế: Biờn dạng đỏ mài khụng biểu thị hỡnh ảnh ba chiều bề mặt đỏ, chỉ biểu thị mặt phẳng cắt ngang hỡnh dạng bề mặt đỏ mài, một số vị trớ đầu dũ khụng xõm nhập đƣợc, do hạn chế của đƣờng kớnh đầu dũ. [27], [43]
Hỡnh 2.24 Sơ đồ nguyờn lý đo theo biờn dạng
* Phƣơng phỏp in lấy dấu:
Nhỡn chung cỏc phƣơng phỏp in lấy dấu bao gồm quỏ trỡnh tỏi tạo hoặc in lại bề mặt đỏ mài lờn một vật khỏc. Một trong những cỏch đo bề mặt đỏ mài của phƣơng phỏp in dấu
Đầu trƣợt Đầu dũ Bàn trƣợt ngang Khuyếch đại Bộ xử lý Mỏy in Hiển thị số Màn hỡnh Đồ thị Bề mặt
đƣợc sử dụng sớm nhất là phƣơng phỏp Soot-track. Phƣơng phỏp này đỏ đƣợc phỏt triển nhằm cung cấp giỏ trị số điểm cắt trờn một đơn vị diện tớch để đo độ dày của phoi chƣa bị biến dạng. Phƣơng phỏp soot-track bao gồm quỏ trỡnh lăn đỏ mài trờn tấm kớnh đƣợc phủ một lớp muội. Mỗi điểm cắt cú nhiệm vụ loại bỏ một phần tử muội, vỡ vậy khi đếm số điểm cắt mà ở đú muội đó bị loại ra. Một số phƣơng phỏp tƣơng tự cũng đƣợc ỏp dụng nhƣ: sử dụng lớp kớnh phủ bằng lớp thuốc nhuộm, hoặc đo sự phõn bố điểm cắt theo hƣớng kớnh bằng cỏch lăn bề mặt đỏ mài ngƣợc lại với con lăn nhựa hỡnh cụn đƣợc gắn chặt trờn một trục quay tự do song song với trục đỏ mài…Những phƣơng phỏp in dấu thực tế khụng rừ ràng là đo mật độ hạt mài hay mật độ điểm cắt. [53], [43]
* Phƣơng phỏp cọ sỏt:
Phƣơng phỏp cọ sỏt dựa vào việc tạo ra những vết cọ sỏt riờng biệt bằng cỏch dựng bề mặt đỏ mài mài một đƣờng dọc trờn bề mặt chi tiết phẳng nhẵn. Để cú đƣợc những vết cọ sỏt riờng lẻ, chi tiết phải đƣợc dịch chuyển tƣơng đối nhanh trờn đỏ mài đang quay với vận tốc chậm. Đầu tiờn mặt phẳng của bề mặt chi tiết nghiờng một gúc nhỏ so với trục của đỏ mài để chiều sõu thõm nhập tăng dần dần theo chiều rộng của đỏ mài, giống nhƣ phƣơng phỏp in dấu cụn nhƣng khú khăn của phƣơng phỏp này là việc xỏc định chớnh xỏc những gúc rất nhỏ sấp sỉ bằng 0.01o
).
Một phƣơng phỏp cọ sỏt tƣơng tự đƣợc nghiờn cứu sau đú nhƣng ở phƣơng phỏp này khụng cần làm nghiờng chi tiết. Với phƣơng phỏp này độ cao hƣớng kớnh của từng điểm cắt đƣợc đo theo phƣơng diện hỡnh học từ chiều dài của vết cọ sỏt mà nú tạo ra, những điểm cắt nhụ ra xa hơn so với đỏ mài sẽ tạo ra những vết cọ sỏt dài hơn. Vớ dụ trờn hỡnh 2.25 minh họa sự phõn bố điểm cắt theo hƣớng kớnh của những đỏ mài truyền thống cú cỡ hạt mài khỏc nhau. Phƣơng phỏp tƣơng tự nhƣ vậy cũng đƣợc ỏp dụng cho những đỏ mài kim cƣơng.
Phƣơng phỏp cọ sỏt cung cấp hỡnh ảnh mặt cắt ngang của chi tiết tại một điểm cắt. Bằng cỏch đo độ dày của một vết cọ sỏt riờng biệt ở nhiều khoảng cỏch khỏc nhau từ một đầu và ngƣợc lại đo chiều sõu cọ sỏt từ khoảng cỏch. [53], [43]
Hỡnh 2.25 Biểu thị mật độ điểm cắt so với chiều sõu hướng kớnh với cỏc loại đỏ mài cú độ hạt
khỏc nhau