1.4.1. Khái niệm gia công đánh bóng
Đánh bóng là nguyên công gia công tinh bề mặt chi tiết nhằm nâng cao độ bóng (giảm độ nhám) bề mặt, tăng tuổi thọ của chi tiết máy.
1.4.2.Cơ chế quá trình đánh bóng
Cơ chế của quá trình đánh bóng đƣợc giải thích theo ba hƣớng sau:
- Cơ khí: bề mặt đánh bóng đƣợc hình thành do quá trình bóc tách độ nhám tế vi.
- Vật lý: độ bóng bề mặt chi tiết đƣợc hình thành trong quá trình đánh bóng phụ thuộc vào nhiệt độ nóng chảy và tính dẫn nhiệt của vật liệu gia công
- Hóa học: bề mặt đánh bóng đƣợc hình thành bởi quá trình bóc tách lớp axit đƣợc tạo ra dƣới tác động của môi trƣờng xung quanh
Thực tế, từ các kết quả thực nghiệm có thể kết luận rằng quá trình đánh bóng là một quá trình tổ hợp của các hiện tƣợng cơ, lý, điện và hóa học. Các hiện tƣợng này có liên hệ và tác động qua lại lẫn nhau, đồng thời thay đổi tùy thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ, chế độ cắt và môi trƣờng xung quanh.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 30
Đặc điểm của đánh bóng
So với quá trình mài, quá trình đánh bóng đƣợc thực hiện bằng hạt mài có kích thƣớc nhỏ hơn, bề mặt đánh bóng có khả năng phản xạ tốt hơn
Lƣợng kim loại đƣợc bóc tách trong quá trình đánh bóng khoảng 0,01 ÷ 0,03mm, độ bóng bề mặt sau đánh bóng có thể đạt cấp 11 ÷ 14
Đánh bóng dùng gia công bề mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt côn, mặt phẳng, mặt cầu, mặt định hình và các bề mặt khác
Công dụng của đánh bóng
Đánh bóng đƣợc sử dụng để gia công rất nhiều loại bề mặt nhƣ mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt phẳng,mặt côn, mặt định hình.
Có thể gia công đƣợc tất cả các loại vật liệu có độ cứng khác nhau từ vật liệu dẻo nhƣ nhôm cho đến vật liệu cứng nhƣ thép nhiệt luyện.
Đánh bóng cũng đƣợc dùng để trang trí bề ngoài của chi tiết máy.
Trong một số trƣờng hợp ngoài mục đích giảm độ nhám, đánh bóng còn đƣợc dùng để nâng cao độ chính xác, tuổi thọ và tính thẩm mỹ công nghiệp của chi tiết
1.4.4. Các phương pháp đánh bóng
1 . 4 . 4 . 1 . Đ á n h b ó n g b ằ n g đ á m à i đ à n h ồ i
Với phƣơng pháp đánh bóng này, bề mặt chi tiết đƣợc đánh bóng bằng đá mài đàn hồi có lớp hạt mài hoặc bột đánh bóng trên bề mặt đá mài.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 31
Khả năng gia công bằng đá mài đàn hồi
Đá mài mềm đƣợc dùng chủ yếu để đánh bóng các chi tiết trƣớc khi mạ. Ngoài ra đá mài mềm còn đƣợc dùng để đánh bóng các chi tiết không có yêu cầu cao về độ chính xác của kích thƣớc nhƣ bánh đà, tay quay, chi tiết phẩn xạ và một số chi tiết khác của ô tô, xe máy hoặc các máy công cụ.
Do có ƣu điểm là tính vạn năng cao nên khi gia công chi tiết với số lƣợng nhỏ và vừa thì đánh bóng bằng đá mài đàn hồi có hiệu quả rất cao. Tuy nhiên nhƣợc điểm của đánh bóng bằng đá mài mềm là làm bẩn chỗ làm việc.
Trong trƣờng hợp gia công chi tiết với số lƣợng hàng loạt lớn hay hàng khối thì có thể thực hiện cơ khí hóa và tự động hóa quá trình đánh bóng
Máy đánh bóng bằng đá mài đàn hồi
Cơ cấu chính của các máy đánh bóng là trục chính. Các máy đánh bóng gia công bằng đá mài mềm đàn hồi gồm một số loại máy thông dụng sau
- Máy một trục chính hai phía (hình 1.8)
H ì n h 1 . 8 . M á y đ á n h b ó n g m ộ t t r ụ c c h í n h h a i p h í a c ủ a h ã n g S h r e e R a j a s t h a n ( Ấ n Đ ộ )
Trục chính của các máy loại này đƣợc gá trên ổ bi hoặc ổ đũa và đƣợc che kín. Truyền động của máy đƣợc thực hiện nhờ một động cơ điện thông qua bộ truyền đai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 32
Nhƣợc điểm chính của máy loại này là một đầu trục chính làm việc thì một đầu còn lại không tải. Nhƣợc điểm của máy loại này có thể khắc phục ở máy hai trục chính hai phía
- Máy hai trục chính hai phía (hình 1.9)
H ì n h 1 . 9 . M á y h a i t r ụ c c h í n h h a i p h í a
Đối với máy hai trục chính hai phía, máy có hai động cơ điện 2. Các động cơ này đƣợc lắp trên thân máy 4, các trục chính đƣợc lắp trên các ổ bi 3. Truyền động từ động cơ tới trục chính thông qua bộ truyền đai. Với kết cấu nhƣ vậy đã khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của máy đánh bóng một trục chính hai phía.
- Máy động cơ (hình 1.10)
Ƣu điểm của máy động cơ là có kết cấu đơn giản, trục chính của máy cũng chính là trục chính của động cơ. Nếu trục chính của động cơ dài thì cho phép gia công đƣợc chi tiết có kích thƣớc lớn, tuy nhiên với kết cấu nhƣ vậy thì độ cững vững của máy giảm, độ đảo của đá mài tăng và rung động trong quá trình cắt tăng. Nếu làm trục chính ngắn lại thì độ cứng vững tăng lên, nhƣng chỉ gia công đƣợc các chi tiết nhỏ.
Để tăng độ cứng vững của máy ở thân động cơ, trục chính đƣợc lắp thêm ống côn dài, trong ống côn lắp thêm vòng bi, trục chính đƣợc lắp kéo dài từ động cơ qua ống côn. Nhƣ vậy độ cứng vững của máy tăng lên rất nhiều.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 33 H ì n h 1 . 1 0 . M á y đ ộ n g c ơ h a i p h í a c ó l ắ p ố n g c ô n d à i c ủ a h ã n g S h r e e R a j a s t h a n ( Ấ n Đ ộ ) - Máy trục mềm (hình 1.11) H ì n h 1 . 1 1 . M á y t r ụ c m ề m c ủ a h ã n g S h r e e R a j a s t h a n ( Ấ n Đ ộ )
Trục mềm của máy có một đầu đƣợc nối với động cơ, còn đầu đƣợc nối với bánh đánh bóng. Truyền động của máy trục mềm có thể là truyền động điện hoặc truyền động khí nén. Loại máy này có ƣu điểm là có thể di chuyển bằng tay, do đó chúng đƣợc dùng để đánh bóng các chi tiết lớn. Tốc độ trục chính loại máy này khoảng 6000 ÷ 20000 vòng/phút
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 34
H ì n h 1 . 1 2 . M á y đ á n h b ó n g v ô t â m
H ì n h 1 . 1 3 . S ơ đ ồ n g u y ê n l ý l à m v i ệ c m á y đ á n h b ó n g v ô t â m
Máy đánh bóng vô tâm làm việc theo nguyên lý của máy mài vô tâm. Chi tiết 3 (hình 1.13) đƣợc gá giữa hai đá mài là bánh dẫn 2 và bánh đánh bóng 1.
Chuyển động quay của chi tiết đƣợc thực hiện nhờ lực ma sát giữa bánh đá dẫn và chi tiết. Khi gia công chi tiết đƣợc đỡ bằng thanh đỡ 4.
Đối với máy đánh bóng vô tâm thi cách gá chi tiết có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng làm việc của máy. Nếu tâm quay chi tiết thấp hơn đƣờng nối tâm của hai đá mài thì chi tiết có thể bị kẹt, còn nếu tâm quay của nó cao hơn thì sẽ xuất hiện rung động vì khi đó bánh dẫn 2 có xu hƣớng nâng chi tiết khỏi thanh đỡ, ngƣợc lại bánh đánh bóng 1 ép chi tiết xuống thanh đỡ. Vì vậy tâm quay của chi tiết phải nằm trên cùng một mặt phẳng với tâm của đá đánh bóng.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 35
H ì n h 1 . 1 4 . S ơ đ ồ m á y đ á n h b ó n g c h u y ê n d ù n g
Máy đánh bóng chuyên dùng đƣợc sử dụng để gia công đánh bóng các chi tiết quang học hay các mẫu hiển vi (dùng để nghiên cứu cấu trúc vật liệu).
Máy đƣợc chế tạo dƣới dạng bàn kín có hai trục chính thẳng đứng. Ở phía trên của trục chính có lắp bàn quay, trên bàn quay có thể gá đá mài đàn hồi (đá mài mềm) nhờ các đai ốc móc. Chuyển động quay của đá mài đƣợc thực hiện từ động cơ điện 3, qua bộ truyền2 .Trong một sô trƣờng hợp bàn quay cùng đá mài có thể đƣợc gá trực tiếp trên trục của động cơ, nhƣ vậy có thể có máy đánh bóng đơn giản với trục quay của đặt theo phƣơng nằm ngang.
Bánh đánh bóng
Bánh đánh bóng là dụng cụ gia công tinh, có tính mềm, đàn hồi va đƣợc phủ lớp bột đánh bóng trên bề mặt.
Trong các vật liệu chế tạo bánh đánh bóng nhƣ vật liệu phíp và phớt, vải, giấy ép, cao su, chất dẻo,… thì vật liệu vải để chế tạo bánh đánh bóng đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. Ƣu điểm của vật liệu vải đó là giá thành thấp, bề mặt dễ dính bột đánh bóng và có tuổi thọ cao. Bánh đánh bóng bằng vải có ba dạng: dạng đĩa, dạng lắp ghép và dạng đặc biệt (hình 1.15)
Bánh đánh bóng bằng vải dạng đĩa đƣợc chế tạo từ một loại vải đồng nhất và ép từ nhiều đĩa với nhau. Ƣu điểm của bánh đánh bóng dạng đĩa là có khả năng gia công rất nhiều loại chi tiết, đạt độ bóng cao và có thể lắp dễ dàng trên truc chính của
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 36
máy.
Bánh đánh bóng lắp ghép đƣợc chế tạo từ các đĩa và khâu trên các máy chuyên dùng. Có nhiều dạng khâu khác nhau của bánh đánh bóng lắp ghép nhƣ đồng tâm, song song, xoắn ốc, hƣớng kính, cánh quạt.
Bánh đánh bóng đặc biệt đƣợc chế tạo từ các dải băng bằng sợi vải. Loại bánh đánh bóng này có khả năng giữ bột đánh bóng rất tốt và có tuổi bền cao.
H ì n h 1 . 1 5 . M ộ t s ố d ạ n g c ủ a b á n h đ á n h b ó n g b ằ n g v ả i
Bột đánh bóng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bột đánh bóng là những nguyên liệu đƣợc sử dụng trong các nguyên công mài, đánh bóng, mài nghiền, mài giũa, phun áp lực hoặc các quá trình tƣơng tự khác. Bột đánh bóng là một chất hỗn hợp gồm hạt mài, chất kết dính, mỡ và một số hợp chất khác. Các hạt mài có kích thƣớc khác nhau tùy thuộc vào vật liệu chi tiết gia công và độ bóng yêu cầu.
Một số vật liệu đƣợc sử dụng làm bột đánh bóng bao gồm: - Silicon carbide : thƣờng đƣợc sử dụng cho kim loại màu
- Nhôm oxit và nhôm :là loại bột đánh bóng đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, thƣờng đƣợc sử dụng cho các hợp kim kim loại màu, vật liệu thép cƣờng độ cao và gỗ.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 37
- Kim cƣơng: đƣợc dùng thƣờng xuyên nhất trong mài gốm hay đánh bóng công đoạn cuối do độ cứng cao và chi phí hợp lý
- Cubic boron nitride (CBN) thƣờng đƣợc sử dụng cho gia công gỗ.
- Hợp kim nhôm: phù hợp với thép carbon và thép không gỉ, đặc biệt cho ứng dụng mài mối hàn.
1.4.4.2. Đánh bóng bằng giấy ráp và đai mài
Là phƣơng pháp đánh bóng chi tiết bằng giấy ráp hay đai hạt mài khép kín có bề rộng xác định. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện trên các máy mài đai chuyên dùng
Phạm vi sử dụng
Với tính đàn hồi cao và chiều dày nhỏ phƣơng pháp đành bóng này đƣợc sử dụng để gia công những rãnh hẹp, những chỗ khó gia công trên nhiều chi tiết khác nhau.
Thƣờng áp dụng cho một số nguyên công trong sản suất loạt lớn và hàng khối.
Ưu điểm
Ƣu điểm vƣợt trội so với đánh bóng bằng bánh đánh bóng
Diện tích của mặt dây đánh bóng có thể chế tạo lớn hơn nhiều so với diện tích của đá đánh bóng, do đó kéo dài đƣợc chu kì làm việc (thời gian phải thay dây đánh bóng đã bị mòn hỏng) và rút ngắn đƣợc thời gian phụ.
Tản nhiệt trên dây đánh bóng nhanh hơn trên bánh đánh bóng do đó nâng cao đƣợc chế độ gia công và năng suất.
Diện tích của chi tiết đƣợc đồng thời gia công lớn hơn.
Chất lƣợng lớp hạt mài phủ lên dây đánh bóng thƣờng cao hơn vì nó chế tạo theo phƣơng pháp cơ khí hóa.
Các thông số gia công có khoảng thay đổi lớn (tôc độ, áp lực, hình dạng chi tiết): bản thân dây đánh bóng mềm, ít chịu ảnh hƣởng do thay đổi đột ngột của áp lực và tổc độ.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 38
Dây đánh bóng có thể đánh bóng ở những bề mặt khó gia công của chi tiết. Điều kiện lao động khi đánh bóng bằng dây đánh bóng đƣợc cải thiện hơn.
Nhược điểm
Vết nổi của dây đánh bóng làm mất tính đồng nhất của dây đánh bóng, do đó độ bền của dây đánh bóng giảm và khó đạt dộ chính xác gia công cao. Tuy nhiên điều này không ảnh hƣởng lớn đến quá trình phát triển của các phƣơng pháp gia công bằng dây đánh bóng.
Giấy ráp và dây đánh bóng
- Giấy ráp
Giấy ráp có cấu tạo gồm: vật liệu nền là vải hoặc giấy và lớp hạt mài đƣợc dính trên vật liệu nền bằng keo hoặc hắc ín. Chất lƣợng của giấy ráp phụ thuộc vào độ bền của vật liệu nền và keo (chất kết dính) giữ hạt mài.
Giấy ráp bằng vải trong quá trình làm việc bị kéo dài ra, nhƣ vậy nó phá hoại tính đồng nhất của hạt mài và làm cho giấy ráp bị mòn nhanh.
Chọn vật liệu hạt mài và độ hạt (kích thƣớc) của hạt mài phụ thuộc vào điều kiện gia công và chất lƣợng bề mặt yêu cầu. Thông thƣờng để đánh bóng ngƣời ta dùng nhiều số giấy ráp khác nhau (giấy ráp có độ hạt lớn đƣợc dùng để gia công thô còn giấy ráp có độ hạt nhỏ đƣợc dùng để gia công tinh).
- Dây đánh bóng (đai mài)
Đai mài đƣợc chế tạo từ giấy ráp và đƣợc nối với nhau. Có nhiều cách nối ghép : nối tiếp xúc thẳng, nối tiếp xúc hình chữ V, nối tiếp xúc theo đƣờng chéo. Hai phƣơng pháp nối tiếp xúc : theo hình chữ V và theo đƣờng chéo đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.4.4.3. Đánh bóng bằng tia dung dịch hạt mài
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bởi tia dung dịch hạt mài
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 39
Gia công bằng tia dung dịch hạt mài đƣợc dùng chủ yếu để đanh bóng và làm sạch chi tiết.
Đánh bóng bằng tia dung dịch hạt mài đƣợc sử dụng để gia công các loại khuôn mẫu, các loại cánh tuabin, các loại lò xo và nhiều loại chi tiết khác.
Ưu điểm
Năng suất gia công cao
Bề mặt đánh bóng giữ đƣợc crôm và niken khi mạ, giữ đƣợc lớp dầu bôi trơn, làm tăng tuổi thọ sử dụng
Đối với các chi tiết khuôn mấu, đánh bóng bằng dung dịch hạt mài cho phép tăng tuổi thọ 1,5 ÷ 3 lần, năng suất gấp 2 ÷ 3 lần phƣơng pháp gia công khác.
Công nghệ đánh bóng
Quá trình đánh bóng đƣợc đặc trƣng bằng tác động của nhiều yếu tố: độ hạt của hạt mài, thành phần của dung dịch hạt mài, đƣờng kính và chiều dài của vòi phun. Ngoài ra khoảng cách phun và thời gian phun có tác động lớn đối với chất lƣợng bề mặt
Nhƣ vậy, thiết kế qui trình công nghệ đánh bóng bằng tia dung dịch hạt mài bao gồm :
- Chọn vật liệu và độ hạt của hạt mài. - Chọn thành phần của dung dịch hạt mài.
- Chọn kích thƣớc vòi phun, áp lực khí nén, góc phun, v..v.
Vật liệu hạt mài
Hạt mài đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp đánh bóng bằng tia dung dịch hạt mài gồm cacbit silic, côrun điện, cát thạch anh và một số loại vật liệu khác.
Hạt mài có kích thƣớc càng lớn thì năng suất gia công càng cao, nhƣng độ bóng bề mặt giảm. Vì vậy kích thƣớc hạt mài đƣợc lựa chọn tùy vào độ nhám yêu cầu của chi tiết.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 40
Cát thạch anh có giá thành rẻ, dễ chế tạo nhƣng gia công không đạt đƣợc chất lƣợng bề mặt cao, thƣờng đƣợc sử dụng với mục đích để làm sạch chi tiết. Cacbit silic cho năng suất gia công cao hơn so với gia công bằng côrun điện.
Thành phần và nồng độ của dung dịch hạt mài
Thành phần của dung dịch hạt mài phụ thuộc vào vật liệu gia công, độ nhám ban đầu (do nguyên công trƣớc để lại) và yêu cầu của chi tiết sau khi gia công. Hiện nay dung dịch hạt mài đƣợc sử dụng rộng rãi có thành phần sau: 60% nƣớc, 30% hạt mài, 8% nitrit natri và 2% xôđa canxi.
Yêu cầu của dung dịch hạt mài là phải có tính chống ăn mòn hóa học và không bị phân hủy dƣới tác dụng của không khí, không đƣợc bốc hơi nhanh và