d) Ảnh hưởng của vận tốc cắt đá
2.3.7.Ảnh hưởng của mòn đá mài đén nhám bề mặt
Mòn đá mài là quá trình thay đổi kích thước, hình dạng và khả năng cắt của đá (hình 2.14). Quá trình mòn đá mài là một quá trình cơ, lý, hoá rất phức tạp. Chúng phụ thuộc vào tất cả các yếu tố của điều kiện gia công như: đá, Topography, bề mặt đá mài, tính chất của vật liệu gia công, chếđộ công nghệ khi mài,… và làm thay đổi tính chất cơ lý lớp vật liệu bề mặt, độ sóng và độ nhám bề mặt chi tiết tăng lên, khả năng cắt giảm, năng suất gia công giảm.
Mòn đá ảnh hưởng rất lớn đến các thông số trong quá trình mài (lực cắt, nhiệt cắt, công suất cắt …) và kết quả mài. Đặc biệt là ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt chi tiết. Vì mài thường là quá trình gia công
50
tinh lần cuối nên chất lượng chi tiết gia công sẽ là chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá kết quả mài. Tuỳ thuộc vào điều kiện mài có thể xảy ra các dạng mòn được mô tả trong hình 2.14.
Hình 2.14. Các dạng mòn đá mài [6]
- Hạt mài nằm ở vị trí không thuận lợi trên bề mặt đá hoặc được giữ không chặt bởi chất dính kết, dưới tác dụng của lực cắt chúng bị tách ra khỏi bề mặt đá. Nó có thể xảy ra theo bề mặt lên kết (gẫy cầu liên kết) khi sửa đá hoặc do hạt mài bị phá huỷ về thẻ tích.
- Các cạnh và đỉnh của những hạt mài nhô ra nhiều nhất một phần bị vỡ văng, một phần bị mòn và bị lì do ma sát với kim loại gia công. Trên bề mặt hạt mài xuất hiện các diện tích phẳng do bị mòn gây khó khăn cho hạt mài ăn sâu vào bề mặt gia công.
- Hạt mài bị vỡ mảnh lớn.
51
- Phoi cắt ra cùng với vụn hạt mài và chất liên kết bị mòn rơi vào các lỗ hổng của đá và bịt kín chúng làm mất các góc cắt của hạt mài, khi đó khả năng luân chuyển phoi làm giảm tính cắt gọt.
- Kim loại gia công, do ngưng kết hoặc do tác dụng hoá học với vật liệu hạt mài bị dính vào đỉnh hoặc trên bề mặt các hạt mài.
Trong bảng 2.2 trình bày các số liệu so sánh vềđộ mòn riêng của các vật liệu mài khác nhau do ma sát với thép và gang. Do đó khi mài gang, thích hợp nhất là cácbít silic, còn gia công thép là Corunđum điện. Do ở nhiệt độ cao, cácbít silic tác dụng tương hỗ với thép, corunđum là vật liệu vững bền về hoá học và sự mòn hạt Corunđum điện xẩy ra do những mẻ vỡ cực nhỏ.
Khi mòn chủ yếu do vỡ hạt mài và rơi hạt mài, khi đó bề mặt làm việc đá mài liên tục để lộ ra các lớp hạt mài mới, sự khôi phục này được gọi là tính tự mài sắc của đá mài (khác với các dụng cụ cắt khác chúng ta phải mài sắc khi chúng bị mòn). Tính chất tự mài sắc có đá mài mềm, trung bình. Trong các trường hợp khác, đá thường bị cùn hoặc bề mặt cắt của đá lì. Hạt mài bị mẻ, bề mặt làm việc của đá bị cùn và lì sẽ làm tăng sai lệch hình dáng ban đầu của đá, giảm khả năng cắt gọt, làm tăng nhám bề mặt đá mài và giảm độ chính xác gia công.
Bảng 2.2. Hệ số mòn của các loại vật liệu mài [2] Vật liệu mài Hệ số mòn 3.kGx106 ph mm Với thép Với gang Corunđum điện 1 ÷ 10 1,7 ÷ 3,9 Các bít Silíc 10 ÷ 50 0,6 Các bít bo dạng tinh thể 60 ÷105 260 Cacborunđum 55 ÷ 75 - Kim cương 1 ÷ 2 0,13
52
Để phục hồi hình dạng hình học cần thiết của dụng cụ mài, tính cắt và profile cực nhỏ của bề mặt đá, ta phải thực hiện nguyên công sửa đá bằng các dụng cụ sửa đá như bút sửa kim cương, con lăn hoặc chính một đá mài. Một số đá mài đặc biệt khi làm việc cần hạn chế tối đa việc sửa đá.
Sửa đá (hình 2.15) là công việc hớt đi lớp mỏng vật liệu và chất liên kết khỏi bề mặt làm việc của đá để lộ ra lớp hạt mài mới có tính cắt gọt tốt hơn:
Hình 2.15.Sơđồ sửa đá mài
Thời gian giữa hai lần sửa đá (phút) gọi là tuổi bền của đá mài. Tuổi bền của đá phụ thuộc chế độ cắt, đặc trưng của đá mài và điều kiện mài, dao động trong khoảng từ 0,5 ÷ 30 phút khi mài tròn lỗ và 3 ÷ 80 phút khi mài tròn ngoài.
Độ mòn của đá tăng lên khi tăng lượng chạy dao ngang và dọc, khi dùng đá mài hạt to hơn, tăng cấu trúc và giảm độ cứng của hạt mài.
Mòn đá mài là một quá trình cơ lý hoá phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố và không đồng nhất. Các yếu tốảnh hưởng đến mòn đá mài như: chếđộ cắt (v, sng, t), hình học và tính chất cơ lý của đá mài, topography đá mài, chếđộ sửa đá, dung dịch tưới nguội, …
Ảnh hưởng của chế độ cân bằng đá, các điều kiện chỉnh sửa và độ cứng vững của hệ thống công nghệ đến mòn của đá mài như sự mất cân bằng của toàn bộ hệ “trục - đá mài” cũng như sai lệch hình dạng đá mài (không tròn, ô van…) dẫn đến là một phía bề mặt làm việc của đá mài chịu tải lớn hơn phía khác. Phía tải trọng lớn lấy đi lượng kim loại dày dẫn đến lực cắt và nhiệt cắt lớn, mòn cũng tăng lên tương ứng, sóng xuất hiện nhanh hơn trên bề mặt đá mài chịu tải trọng
53
lớn. Mòn của đá mài phụ thuộc vào diện tích bề mặt làm việc, trong trường hợp đá mất cân bằng diện tích làm việc của đá mài giảm, bề mặt làm việc của đá chịu lực lớn sẽ bị mòn nhiều hơn.
Các biện pháp giảm độ mất cân bằng của các đá mài là nâng cao độ cứng vững của các cơ cấu trục máy, sử dụng các đá mài loại A và chính xác, cũng như đưa hệ thống cân bằng tự động trực tiếp trên máy (đặc biệt quan trọng khi mài tốc độ cao, khi mà lực li tâm tăng tỷ lệ bình phương với tốc độ của đá mài).
Ảnh hưởng của các điều kiện chỉnh sửa đá mài đến độ bền của nó không đáng kể. Quá trình chỉnh sửa đá mài ảnh hưởng lớn đến topography của bề mặt làm việc của đá, nhưng ảnh hưởng này liên quan chủ yếu đến giai đoạn đầu làm việc của đá mài, ở giai đoạn 2 hình thái bề mặt (topography) của đá mài có biến dạng đặc trưng của mình, ít phụ thuộc vào chỉnh sửa mà được xác định chủ yếu bởi đặc tính của đá mài và mức độ giảm lực cắt.
Liên quan đến vấn đề này phương pháp và chế độ chỉnh sửa đá mài ảnh hưởng chủ yếu tới sự mòn của nó. Lực cắt khi sửa đá bằng các đầu sửa kim cương xấp xỉ bằng 1.5 ÷ 3.0 (kG), bằng bút kim cương – kim loại là 5 (kG), bằng đá cacbua silic là 20 (kG). Các giá trị lực lớn hơn phát sinh khi chỉnh sửa bằng kim cương nhân tạo gây ra sự tác động phá huỷ lớn đến bề mặt đá mài và làm mòn đá nhiều hơn. Tuổi bền của đá mài lúc này giảm xuống nhưng không lớn.
Việc tăng chế độ chỉnh sửa đá mài (chiều sâu tnp và bước tiến dọc snp) cũng thúc đẩy sự phá huỷ lớp bề mặt mạnh hơn và tốc độ mòn của đá mài lớn hơn, nhưng quá trình này ít ảnh hưởng đến tuổi bền của đá mài.
Ảnh hưởng của tốc độ quay đá mài đến chiều cao nhám của bề mặt là khi tăng tốc độ của đá mài, độ nhám giảm xuống mặc dù ởđây khi chếđộ cắt tối ưu khác biệt ởđộ nhám lớn hơn so với các chếđộ cắt thô.
Vì vậy, tăng tốc độ quay đá mài có thể dẫn đến tăng độ bền của nó, giảm độ mòn của đá mài, lực cắt và độ nhám bề mặt mài, nâng cao năng suất của quá trình mài và đến hàng loạt các vấn đề xảy ra:
54 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1- Tạo cho các máy có tính ổn định khi chịu rung và cứng vững đối với công suất truyền dẫn của đá mài, lượng tiến được tăng lên và với các thiết bị đặc biệt để cho các chất lỏng làm nguội dưới áp lực 10at và hơn nữa, cũng như hệ thống bảo vệ vị trí làm việc và không gian xung quanh hoà lửa cùng chất lỏng của đá mài.
2- Chế tạo các đá mài đặc biệt làm việc với tốc độ cao (theo quan điểm tải trọng mỏi) và có sự gắn kết chặt chẽ giữa bột mài và chất kết dính.
3- Khả năng chỉnh sửa đá mài ở tốc độ không vượt quá 50m/s.
4- Sử dụng các thành phần tưới đặc biệt tác động thuận lợi cho quá trình mài ở tốc độ cao.
5- Giải quyết vấn đề về tốc độ cắt tối ưu xuất phát từ việc phân tích các thông số ban đầu của quá trình đối với từng trường hợp mài cụ thể.
6- Lập mối quan hệ giá thành mài với tốc độ mài.
Việc nghiên cứu mòn của đá mài có một ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực mài vì các thông số chất lượng của quá trình mài phụ thuộc rất lớn vào quá trình mòn của đá mài, đặc biệt là độ sóng và độ nhám bề mặt chi tiết gia công. Nó cũng là cơ sởđể tiến tới tựđộng hoá quá trình mài.