L ỜI CẢM ƠN
1.10. Kết quả đạt được khi gia công bằng đá mài gián đoạn so với đá mài thông
mài thông thường.
Cho đến nay đá mài gián đoạn vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, chưa có lý thuyết toàn vẹn về đá mài gián đoạn. Do vậy, trong giới hạn khuôn khổ của luận văn, tác giả sẽ trình bày những kết quả mới nhất đã công bố về đá mài gián đoạn trong các nghiên cứu của các nhà khoa học trong thời gian gần đây.
1.10.1. Về lực cắt
Lực cắt là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình gia công. Lực dư thừa trong quá trình mài sẽ gây ra khuyết tật dưới lớp bề mặt như cháy mài, thoát các bon, nứt tế vi… ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết.
Vì vậy mục đích của các nghiên cứu về lực cắt khi mài gián đoạn chính là khả năng giảm lực cắt.
Các nghiên cứu đã công bố về đá mài gián đoạn cho thấy những ưu việt của đá mài gián đoạn so với đá mài liên tục thông thường trong khả năng giảm lực cắt.
- Với đá mài tròn ngoài
Khi sử dụng một đá mài tròn có bề mặt làmviệc gián đoạn với tỷ lệ gián đoạn là 0.5 để mài vật liệu ceramic đã cho thấy, với cùng chế độ cắt thì giá trị của lực mài, bao gồm cả lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến đều giảm so với khi mài bằng đá mài thông thường. Tỷ lệ gián đoạn càng lớn thì lực mài càng giảm [11]. Trong một nghiên cứu khác [12], các viên đá mài tròn gián đoạn với vật liệu hạt mài là nhôm ôxit đã được phát triển bằng cách tạo ra các rãnh trên bề mặt để có các tỷ lệ gián đoạn khác nhau. Tỷ lệ gián đoạnở đây được định nghĩa là tỷ số của tổng chiều dài các khoảng trống trên bề mặt đá không có hạt mài chia cho tổng chiều dài theo chu vi đá. Cácthực nghiệm đã được thực hiện trên vật liệu thép dụng cụ để đánh giá lực cắt. Kết quả thu được cho thấy lực cắt giảm khi số lượng gián đoạn tăng lên và hệ sốgián đoạn tiến gần tới giá trị 1 (hình 1.22).
a, b,
Hình 1.22. Biểu đồ mối quan hệ giữa lực cắt với tỷ lệ gián đoạn và số lượng phân đoạn. a-Quan hệ giữa lực mài và hệ số gián đoạn η; b-Quan hệ giữa lực mài và số lượng phân đoạn [12].
Trong các nghiên cứu [13,14,15,16] mộtđá mài tròn gián đoạn với 144 mảnh đá CBN loại B100P120V lắp ráp trên mộtvành thép nhẹ đã được sử dụng để mài mặt phẳng trên vật liệu thép ANSI 4140. Các thí nghiệm mài đã được thực hiện trong cùng chế độ cắt nhưng sử dụng các chất làm mát có lưu lượng khác nhau. Kết quả cho thấy lực cắt trong quá trình mài sử dụng đá mài gián đoạn cũng thấp hơn so với đá mài thông thường.
- Với đá mài mặt đầu
Nghiên cứu với đá mài mặt đầu gián đoạn sử dụng mảnh đá CrA, 80-K-6V với phương pháp mài phẳng đã được thực hiện trên mẫu thép H20N12S2. Các phép đo giá trị của lực cho kết quả rằng các mảnh đá mài được bố trí gián đoạn chính là nguyên nhân làm cho giá trị trung bình của lực mài pháp tuyếnPyvà lực mài tiếp tuyến Pzgiảm tương ứng từ 61N và 18,3N khi mài với đá mài thông thường xuống còn 37,7N và 7,01N khi mài với đá mài gián đoạn [95].
1.11.2. Về nhiệt cắt
Tương tự như lực cắt, nhiệt cắt trong quá trình mài cũng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bề mặt. Nhiệt cắt có thể làm thay đổi tổ chức tế vi của bề mặt chi tiết theo hướng không có lợi hoặc làm oxy hóa bề mặt; làm suy giảm độ cứng của đá mài, suy giảm tính cắt của các hạt mài và suy giảm tính năng của chất dính kết. Vì vậy, việc phát triển đá mài gián đoạn nhằm mục đích giảm nhiệt cắt trong quá trình gia công đã được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Quá trình phân tích sự truyền nhiệt trong quá trình mài gián đoạn đã được thực hiện [17]. Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiệt cắt khi mài sử dụng đá mài gián đoạn có giá trị thấp hơn so với đá mài thông thường. Với đá mài tròn gián đoạn thì khi tỷ lệ gián đoạn càng lớn nhiệt cắt càng thấp [11]. Kết quả tương tự cũngthu được khi sử dụng đá mài mặt đầu với nhiệt độ trong vùng mài thấp hơn đến 110oC so với đá mài mặt đầu thông thường trong cùng điều kiện gia công [96], (Hình 1.23).
Hình 1.23: Sơ đồ so sánh nhiệt khi mài gián đoạn và mài thông thường [95].
Từ những kết quả nghiên cứu đã thu được cho thấy đá mài gián đoạn có khả năng lớn trong việc giảm nhiệt cắt, kéo theo đó là năng suất gia công có thể đạt cao hơn.
1.11.3. Về năng suất gia công
Năng suất gia công trong quá trình mài gián đoạn được đánh giá thông qua lượng kim loại đượt hớt đi trong một đơn vị thời gian và hiệu quả làm việc của hạt mài. Quá trình mài cho thấy khi gia công bằng đá mài gián đoạn thì diện tích mặt cắt ngang trung bình của phoi và kích thước phoi tăng lên so với mài thông thường.
Để đánh giá lượng kim loại được hớt đi trong một đơn vị thời gian, hệ số lệch K
được sử dụng [11]. Hệ số lệch K được tạo ra do biến dạng đàn hồi của vật liệu trong quá trình mài. Khi mài, biến dạng đàn hồi gây ra độ sâu cắt thực tế khác nhau (ta) từ các thiết lập chế độ cắt ban đầu (tdn), và K= ta-tdn (µm). K có thể sử dụng để đánh giá tính chính xác kích thước của quá trình mài. Khi hệ số lệch càng lớn thì lượng vật liệu được hớt đi trong quá trình mài càng lớn (Hình 1.24).
Đối với vật liệu mềm thì biến dạng đàn hồi lớn, do đó hệ số lệch cũng có giá trị lớn hơn so với vật liệu cứng. Điều này dẫn tới lượng kim loại được hớt đi đối với kim loại mềm cũng lớn hơn. Hệ số K có mối quan hệ trực tiếp với chiều sâu cắt và lượng chạy dao, đồng thời cũng có mối quan hệ trực tiếp với lực pháp tuyến. Trong các nghiên cứu [9,18], một đá mài mặt đầu gián đoạn có bề mặt làm việc với mô hình lục giác, trong đó các cạnh của hình lục giác có chứa các hạt mài kim cương và lấp đầy bên trong các hình lục giác bằng vật liệu xốp carborundum màu xanh lá cây không có hạt kim cương đã được xây dựng. Các hình lục giác đặc trưng bởi kích thước của hình lục giác (x) và chiều rộng của các cạnh hình lục giác (w) (hình 1.25). Các thực nghiệm được tiến hành trên vật liệu ceramics và hợp kim magie. Kết quảthu được là hiệu quả làm việc của hạt mài cao hơn khoảng 5 lần so với đá mài thông thường.
Hình 1.25:Đá mài mặt đầu gián đoạn với mô hình lục giác[9,18].
1.11.4. Vềnăng lượng tiêu thụ khi mài
Năng lượng tiêu thụ đối với quá trình mài gián đoạn và mài thông thường cũng có những sự khác nhau. Với đá mài mặt đầu gián đoạn, năng lượng tiêu thụ cho quá trình mài gián đoạn thấp hơn 25% khi mài thép cứng và 50% khi mài thép mềm so với mài bằng đá mài thôngthường [95].
Với đá mài tròn gián đoạn ở các chếđộmài có lưu lượng chất làm mát khác nhau, năng lượng mài riêng đối với đá mài gián đoạn thấp hơn so với đá mài thông thường trong cùng chếđộ cắt. Sự khác biệt này càng lớn khi chiều sâu cắt càng tăng, nhất là khi chiều sâu cắt lớn hơn 30µm. Ngay cả với chếđộ làm mát tiết kiệm, năng lượng mài khi sử dụng đá mài thông thường vẫn cao hơn từ6,6% đến 23,5% so với khi mài bằng đá
mài gián đoạn. Điều này cho thấy, việc sử dụng các đá mài gián đoạn có thểtăng cường khảnăng mài ngay cả với điều kiện làm mát hạn chế [13,14,15,16].
1.11.5. Vềlượng mòn của đá
Các đánh giá về mòn cho thấy, lượng mòn hướng kính đối với đá mài gián đoạn cao hơn so với đá mài thông thường. Tuy nhiên, lượng mòn của đá không phải là chỉ tiêu chính để đánh giá năng suất và chi phí gia công. Do tính chất gián đoạn và không liên tục như đá mài thông thường nên mặc dù lượng mòn hướng kính của đá mài gián đoạn cao hơn đá mài thông thường nhưng tổng lượng mòn đối với đá mài gián đoạn lại nhỏ hơn so với đá mài thông thường trong cùng điều kiện gia công [11]. Nguyên nhân được giải thích là do lực cắt và nhiệt trong quá trình gia công của đá mài gián đoạn giảm đáng kể [12].
Kết luận chương 1
Trong chương này, tác giả đã tập trung nghiên cứu và trình bày các nội dung sau: Tổng quan về phương pháp gia công mài, bao gồm các đặc điểm của quá trình mài, quá trình tạo phoi khi mài, các hiện tượng vật lý như lực cắt và nhiệt cắt... của quá trình mài.
Trình bày các nội dung cơ bản về phương pháp mài phẳng thông dụng hiện nay. Tổng quan về đá mài và các thành phần cấu thành đá mài.
Đã tập trung nghiên cứu về lịch sử phát triển của đá mài gián đoạn và tổng hợp trình bày những kết quả nghiên cứu mới nhất vềđá mài gián đoạn ở Việt Nam và trên thế giới. Từđó đi đến các kết luận sau:
1.Đá mài gián đoạn đã được nghiên cứu phát triển từ những năm 1970 và
đã được ứng dụng để gia công các loại vật liệu có độ cứng cao, khó gia công như ceramics, thép dụng cụ, thép hợp kim. Các loại hạt mài được sử dụng để chế tạo đá mài gián đoạn gồm kim cương, nhôm ôxit, CBN.
2.Đá mài gián đoạn đã khẳng định được tính ưu việt so với đá mài liên tục thông thường trong việc giảm lực cắt, nhiệt cắt, năng lượng tiêu thụ, tăng năng suất và hiệu quảgia công, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa và tăng độ an toàn trong gia công.
Chất lượng bề mặt khi gia công bằng đá mài gián đoạn cũng đã có những cải thiện đáng kể.
3. Bên cạnh đó, đá mài gián đoạn cũng thể hiện một số hạn chếnhư đòi hỏi yêu cầu cao hơn của hệ thống công nghệ(máy, dao, đồ gá). Phạm vi sử dụng của đá mài gián đoạn mới chủ yếu được dùng trong quá trình mài phẳng. Đến nay, chưa có lý thuyết toàn vẹn vềđá mài gián đoạn.
CHƯƠNG II
ỨNG SUẤT DƯ BỀ MẶT KHI MÀI PHẲNG BẰNG ĐÁ MÀI XẺ RÃNH CHẾ
TẠO TẠI VIỆT NAM