Giống với nhiều phƣơng pháp gia công kim loại, phƣơng pháp gia công đánh bóng bằng dây bắt nguồn từ Mỹ, sau đó ứng dụng rộng rãi ở Đức và ở Italia trong ngành công nghiệp gỗ vào những năm 1920. Sau đó công nghệ mài, đánh bóng bằng dây đánh bóng đƣợc phát triển rộng để gia công kim loại.
Gia công bằng dây đánh bóng đƣợc sử dụng cho các quá trình mài, đánh bóng, làm sạch bề mặt.
Gia công đánh bóng bằng dây có rất nhiều ƣu điểm là
- Bề mặt làm việc của dây lớn hơn bề mặt của đá đánh bóng nhiều lần, do đó nó không chỉ tăng năng suất gia công mà còn cải thiện điều kiện cắt nhờ khả năng tỏa nhiệt tốt.
- Dây có tính đàn hồi cao, làm việc êm và không va đập ngay cả khi tải trọng thai đổi
- Kết cấu máy đơn giản
- Dùng dây đánh bóng có thể gia công mặt phẳng, mặt trụ, mặt định hình, mặt lồi, mặt lõm với lƣợng dƣ đều đặn.
- Sử dụng dây đánh bóng có thể gia công hầu nhƣ bất cứ bề mặt nào của chi tiết mà không phải gia công toàn bộ chi tiết.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 57
dàng.
Tuy nhiên đánh bóng bằng dây có nhƣợc điểm là vết nối của dây làm mất tính đồng nhất của dây, do đó độ bền của dây và độ chính xác gia công giảm.
Hình 2.10. Gia công đánh bóng bằng dây 2.3. Dây đánh bóng sử dụng trong quá trình đánh bóng
2.3.1. Đặc điểm chung của dây đánh bóng
Dây đánh bóng sử dụng trên máy đánh bóng đƣợc chế tạo liền hoặc đƣợc nối với nhau. Đối với loại dây đánh bóng nối ghép sử dụng một số cách nối ghép nhƣ : nối tiếp xúc thẳng, nối tiếp xúc hình chữ V và nối ghép theo đƣờng chéo. Hai phƣơng pháp nối ghép theo đƣờng chéo và nối theo chữ V đƣợc sử dụng rộng rãi.
Vật liệu làm nền cho dải băng thƣờng là giấy có độ bền kéo cao. Độ hạt của hạt mài dùng cho dây đánh bóng thƣờng là 80 ÷ 3. Dây đánh bóng bao gồm hai loại:
- Dây đánh bóng có mối nối đƣợc làm từ keo tổng hợp hoặc keo động vật. - Dây đánh bóng không có mối nối uốn đƣợc trên nền kết dính là cao su hoặc nhựa tổng hợp.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 58
Với tính đàn hồi cao, chiều dày nhỏ, đánh bóng sử dụng dây đánh bóng có thể gia công đƣợc bất kỳ loại vật liệu nào nhƣ các chi tiết bằng thép , gang, kim loại màu và bằng hợp kim. Tùy theo chi tiết mà dây đánh bóng có bề rộng từ 15 ÷ 800mm và chiều dài có thể lên tới 30 m.
Dây đánh bóng có khả năng gia công những rãnh hẹp, những chỗ khó gia công trên các chi tiết khác nhau hoặc các chi tiết có bề mặt phức tạp.
Khi đánh bóng ngƣời ta có thể dùng con lăn tiếp xúc có tác dụng ép dây đánh bóng lên bề mặt gia công một áp lực nhất định. Con lăn có thể cứng hoặc dẻo, ở dạng trơn hoặc khía rãnh. Việc chọn đúng con lăn tiếp xúc sẽ nâng cao đƣợc hiệu quả sử dụng dây đánh bóng, mở rộng chế độ gia công và đảm bảo chức năng làm việc khi dây đánh bóng bị dãn.
2.3.2. Dây đánh bóng sử dụng cho đánh bóng trục cam xe máy
Dây đánh bóng sử dụng để đánh bóng trục cam là loại dây đánh bóng mang hạt mài và đƣợc chế tạo trên nền giấy hoặc nền vải.
Do yêu cầu nhám yêu cầu bề mặt trục cam đạt Rz 3,0µm nên việc lựa chọn dây đánh bóng phù hợp là điều rất quan trọng để đạt đƣợc yêu cầu kỹ thuật gia công.
Với đặc điểm của chi tiết gia công là biên dạng cam không đều nên phƣơng pháp gia công là cho chi tiết chuyển động quay với tốc độ thấp, dây đánh bóng đứng yên. Trong quá trình đánh bóng luôn tạo một áp lực tỳ lên dây đánh bóng để bề mặt cam luôn tiếp xúc với dây đánh bóng trong quá trình gia công.
Hiện nay dây đánh bóng chƣa sản xuất đƣợc ở trong nƣớc, vì vậy phải mua từ các hãng cung cấp chuyên nghiệp ở nƣớc ngoài trong lĩnh vực vật liệu và dụng cụ mài, đánh bóng và gia công tinh.
Qua tìm hiểu, trên thế giới có một số hãng nổi tiêng trong lĩnh vực chế tạo và cung cấp dây đánh bóng sau
Công ty Hermes Abrasives (Mỹ)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 59
- Vật liệu nền dây đánh bóng: vật liệu composit ( những sợi có cơ tính đặc biệt kết hợp với vật liệu nền là vải). Các hạt đánh bóng đƣợc cố định trên vật liệu nền bằng chất kết dính.
- Hạt đánh bóng: sử dụng hai loại hạt đánh bóng làm từ vật liệu nhôm oxit (Al2O3) và cacbit Silicon.
- Chất kết dính: sử dụng chất kết dính từ nhựa dẻo, cho phép làm việc trong cả điều kiện đánh bóng khô và đánh bóng sử dụng dung dịch làm mát.
Bảng 2.1. Bảng kích cỡ của hạt đánh bóng với màu sắc dây đai đánh bóng Tiêu chuẩn Hermes +80 +100 +120 +150 +180 +280 +320 +500 +800 Loại hạt đánh bóng Thô Trung bình Nhỏ Rất nhỏ Bột Webras-
MSG đen - - Đen Đen Đen - Đen -
Webras-
AN 701 50 Nâu Đỏ - - Đỏ Xanh - - Xám
Webras-
AN 702 Nâu Nâu - - Nâu Nâu Nâu - -
Webras-
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 60
Bảng 2.2. Bảng vận tốc đánh bóng cho từng loại đai đánh bóng Vật liệu gia công
Đai đánh bóng Thép, thép không gỉ, phi kim
Webras –MAG, -MSG 5 ÷ 15 m/s
Webras –AN701 50, -AN 702 8 ÷ 22 m/s
Webras - PN 721 10 ÷ 22 m/s
Bảng 2.3. Một số dây đai đánh bóng do hãng Hermes sản xuất Dây đai đánh bóng Màu Vật liệu hạt đánh bóng Kích thƣớc hạt đánh bóng Vật liệu gia công
Webras –MAG Nâu Nhôm oxit
(Al2O3)
+80, +120 Thép không gỉ
Webras –MSG Đen Silicon carbit +80, +150,
+180, +280, +500 Thép, thép không gỉ, đồng, nhôm Webras –AN 701 50 Đỏ, xanh, nâu, xám Silicon carbit, nhôm oxit (Al2O3) Silicon carbit (+800) Nhôm oxit (+80, +100, +180, +280) Thép tấm không gỉ Webras –AN 702
Nâu Nhôm oxit
(Al2O3) +80, +100, +180, +280, +320 Thép, thép không gỉ, nhôm
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 61
Hình 2.11. Đai đánh bóng Webras –MAG (trái) và Webras –MSG (phải)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 62
Bảng 2.4. Bảng lựa chọn dây đánh bóng tùy thuộc vào độ nhám bề mặt gia công
Dựa vào bảng 2.2, 2.3, 2.4 với bề mặt trục cam yêu cầu độ nhám sau khi gia công Rz = 3 µm, ta chọn dây đánh bóng Webrax –MSG.
2.4. Máy đánh bóng
Ƣu điểm của đánh bóng bằng dây trên máy đánh bóng đó là có thể gia công bất kỳ bề mặt nào của chi tiết, bề mặt đạt độ bóng cao. Đánh bóng trên máy đánh bóng cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Khi thay đổi kích thƣớc hạt đánh bóng , một máy đánh bóng có thể thay đổi chế độ đánh bóng để đánh bóng bề mặt theo
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 63
yêu cầu.
Theo đặc điểm của bề mặt gia công, máy đánh bóng đƣợc phân loại nhƣ sau: - Máy đánh bóng bề mặt phẳng
- Máy đánh bóng kết hợp dây đai với bánh đánh bóng - Máy đánh bóng bằng dây đai tự do
- Máy đánh bóng vô tâm
- Máy đánh bóng chuyên dùng: máy đánh bóng trục khuỷu, trục cam,… Sau đây nghiên cứu một số máy của hãng IBS
2.4.1.Máy đánh bóng mặt phẳng
Một số dòng máy đánh bóng mặt phẳng của hãng IBS (Mỹ) Dòng K100 (hình 2.13)
Đặc điểm của máy:
- Đƣợc dùng đánh bóng các vật liệu kim loại. phi kim, nhựa và gốm - Máy có 3 vị trí gia công : thẳng đứng, nằm ngang, mặt bên
+ Vị trí thẳng đứng: với bàn xoay và thƣớc chia độ lắp trên máy, sử dụng cho đánh bóng các chi tiết có bề mặt vát mép.
+ Vị trí mặt bên: sử dụng cữ chặn lắp ở mặt bên thân máy cho phép đánh bóng các chi tiết ống dẹt, vuông.
+ Vị trí nằm ngang: có thể gia công đánh bóng nhiều loại chi tiết.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 64 Bảng 2.5. Bảng thông số máy K100 Kích thƣớc đai 100 x 1000mm Kích thƣớc bề mặt đánh bóng lớn nhất 100 x 300 Tốc độ đai 10 m/s ; 20m/s Điện thế 400 V; 50Hz; dòng 3 pha Công suất 0,3kw ; 0,5 kw Kích thƣớc A 345 mm; B 263 mm C 532 mm; D 265 mm Khối lƣợng 45 kg Dòng C100 S (hình 2.14)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 65
Bảng 2.6. Bảng thông số của dòng máy C100 S Kích thƣớc đai 100 x 1000mm Kích thƣớc bề mặt đánh bóng lớn nhất 100 x 270 Tốc độ đai 10 m/s ; 20m/s Điện thế 400 V; 50Hz; dòng 3 pha Công suất 0,65kw ; 0,9 kw Kích thƣớc A 235 mm; B 240 mm C 530 mm; D 300 mm E 540 mm; F 240 mm Khối lƣợng 35 kg
Dòng C 100 S cũng đƣợc thiết kế giống nhƣ dòng K 100 S về cấu trúc nhƣng dòng C 100 S có ƣu điểm hơn là làm việc với công suất lớn hơn, chiều rộng đai đánh bóng lớn hơn, cho phép gia công nhiều chi tiết có kích thƣớc lớn hơn.
Một ƣu điểm khác của dòng C 100 S là ngoài bàn máy có thể xoay, thân máy có thể xoay một góc bất kỳ từ vị trí nằm ngang tới vị trí thẳng đứng, cho phép gia công chi tiết ở nhiều vị trí khác nhau.
Dòng B 200/150 S (hình 2.15)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 66
Bảng 2.7. Bảng thông số của dòng máy B 200/ 150S Kích thƣớc đai 200 x 1800mm 150 x 1800 mm Kích thƣớc bề mặt đánh bóng lớn nhất 200 x 600 Tốc độ đai 5 m/s; 10 m/s ; 20m/s; 30 m/s Điện thế 400 V; 50Hz; dòng 3 pha Công suất 3 kw Kích thƣớc A 460 mm; B 550 mm C 1045 mm; D 727 mm E 1010 mm; F 1630 mm Khối lƣợng 165 kg
Ƣu điểm của máy là đầu máy có thể xoay một góc bất kỳ từ vị trí nằm ngang sang vị trí thẳng đứng và bốn tốc độ của dây đai nên máy có thể gia công hầu hết các vật liệu.
2.4.2.Máy đánh bóng kết hợp dây đánh bóng và bánh đánh bóng
Dòng 72730 (hình 2.16)
Hình 2.16. Máy đánh bóng kết hợp dây đai và bánh đánh bóng dòng 72730 của hãng IBS
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 67
Bảng 2.8. Bảng thông số của dòng máy 72730 Kích thƣớc đai 100 x 3500mm 100 x 3000 mm Đƣờng kính trục Φ 35 mm Đƣờng kính bánh đánh bóng Φ 450 mm Đƣờng kính bánh đai đánh bóng Φ 500 mm Công suất 2,2 ÷ 5,5 kw Tốc độ quay 1500 vg/ ph; 3000 vg/ph Điện thế 400 V; 50 Hz, 3 pha Dòng 72780 (hình 2.17)
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 68
Bảng 2.9. Bảng thông số của dòng máy 72780 Kích thƣớc đai 100 x 3500mm 100 x 3000 mm Đƣờng kính trục Φ 35 mm Đƣờng kính bánh đánh bóng Φ 450 mm Đƣờng kính bánh đai đánh bóng Φ 500 mm Công suất 3 ÷ 7 kw Tốc độ quay 1500 vg/ ph Điện thế 400 V; 50 Hz, 3 pha Khác với dòng 72730 dẫn động bằng một động cơ , dòng 72780 đƣợc dẫn động bởi hai động cơ nên hai trục chính mang dây đai và bánh đánh bóng chuyển động độc lập với nhau.
2.4.3.Máy đánh bóng bằng dây đánh bóng tự do
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 69
Máy đánh bóng này đƣợc sử dụng để đánh bóng và làm sạch bề mặt chi tiết bằng dây đai mài tự do. Ở đầu máy có thể điều chỉnh độ cao, chiều rộng làm việc của dây đai từ 6 ÷ 40mm. Ở phần dây đánh bóng tiếp xúc với bề mặt gia công, dây đánh bóng có thể ở trạng thái thẳng đứng hoặc nghiêng 45o.
Máy thƣờng sử dụng để gia công các chi tiết có biên dạng đặc biệt.
2.4.4.Máy đánh bóng vô tâm
Hình 2.19. Máy đánh bóng vô tâm
Dùng để gia công đánh bóng các chi tiết trụ trơn
Có thể gia công các chi tiết có đƣờng kính từ 25 ÷ 150mm, chiều dài lên tới 2m
Đạt đƣợc độ bóng Ra =0,025 µm
2.4.5.Máy đánh bóng trục cam
Đặc điểm của máy
Chuyển động quay và chuyển động lắc lƣ của trục chính đƣợc điều khiển bởi hai động cơ biến tần riêng biệt. Với việc sử dụng động cơ biến tần, tốc độ và tần số dao động có thể đƣợc lựa chọn phù hợp với vật liệu và kích thƣớc vật liệu. Trục chính lắc lƣ có tác dụng tạo cho chi tiết đƣợc gia công đều đặn trên toàn bộ bề mặt.
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 70
Chuyển động tịnh tiến của ụ sau đƣợc điều khiển bằng hệ thống thủy lực. Ụ sau có tác dụng tạo ra lực kẹp phôi trên hai mũi chống tâm.
Lƣợng kim loại bị tách trong quá trình đai đánh bóng đƣợc điều chỉnh bởi áp lực dây đánh bóng lên bề mặt chi tiết , phôi có thể quay cùng hoặc ngƣợc chiều kim đồng hồ để phù hợp cho quá trình gia công đạt độ bóng cao nhất
Hình 2.20. Máy đánh bóng trục cam CNC của hãng ARCORD (Mỹ) Bảng 2.10. Bảng thông số máy
Đƣờng kính gia công lớn nhất Φ 100 mm
Chiều cao của tâm 340 mm
Khoảng cách giữa hai tâm 500 ÷ 1000 mm
Tốc độ trục chính 10 ÷ 300 vg/ phút
Tần số dao động 10 ÷ 100 Hz
Biên độ dao động 1,5 ÷ 3 mm
Công suất động cơ 3 kw
Học viên : Nguyễn Đức Nam Lớp:11BCTM.KH 71
2.5. Chế độ cắt khi đánh bóng bằng dây đánh bóng
Có rất nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến đặc tính của quá trình gia công bằng phƣơng pháp đánh bóng bằng đai, đó là: tốc độ đai đánh bóng, áp lực, đặc tính của hạt đánh bóng, tính chất của vật liệu gia công, độ căng của đai , hình dáng và vật liệu của con lăn tiếp xúc, loại dung dịch trơn nguội, v.. .v.
Tốc độ của đai đánh bóng
Năng suất gia công và đô nhám bề mặt phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của đai đánh bóng. Khi tốc độ của đai đánh bóng tăng, độ nhám của bề mặt gia công giảm.
Khi tốc độ của đai mài tăng tới 25 ÷30 m/giây thì năng suất gia công tăng, nhƣng khi tốc độ của đai mài tăng hơn nữa thì năng suất gia công và tuổi bền của đai mài giảm mạnh. Vì vậy, tốc độ của đai mài thƣờng chọn khoảng 30m/giây.
Các mặt phẳng của chi tiết bằng gang, đồng và thép đƣợc đánh bóng bằng đai đánh bóng với tốc độ 15 ÷ 20 m/giây, còn các mặt trụ đánh bóng với tốc độ 25 ÷ 30 m/giây. Khi đánh bóng vật liệu titan thì tốc độ của đai mài đƣợc chọn khoảng 12 ÷15 m/giây, bởi vì với tốc độ lớn hơn đai mài sẽ mòn nhanh.
Đai đánh bóng
Khi đánh bóng bằng đai mài mới, độ nhám bề mặt cao hơn so với khi đánh bóng bằng đai mài đã mòn (đai mài đã qua gia công). Vì vậy, đai mài mới đƣợc dùng để đánh bóng thô và bán tinh, còn đai mài đã bị mòn để đánh bóng tinh
Độ căng của đai đánh bóng
Độ căng của đai đánh bóng có ảnh hƣởng đến độ nhám gia công và tuổi thọ của đai. Độ căng đai càng lớn thì độ nhám bề mặt gia công càng nhỏ, tuy nhiên tuổi bền dây đai giảm và có khả năng đứt dây đai.
Độ căng đai thấp thì tuổi bền của đai tăng lên, nhƣng xảy ra hiện tƣợng trƣợt