1.4.1 .Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nƣớc ngoài
2.2. Nhám bề mặt gia công
2.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến nhám bề mặt gia công trong gia công vật liệu
liệu cứng.
Có nhiều nguyên nhân ảnh hƣởng đến nhám bề mặt, tuy nhiên có thể phân thành ba nhóm nguyên nhân chính: nhóm các nguyên nhân do in dập hình học và động học (gọi tắt là nguyên nhân do động hình học); nhóm nguyên nhân do động lực học và nhóm nguyên nhân do rung động của hệ thống công nghệ (HTCN)
a. Nhóm nguyên nhân do động hình học
Nguyên nhận do động hình học của quá trình gia công chủ yếu là do in dập hình học của dụng cụ cắt và chế độ cắt. Khi tăng góc nghiêng chính ; góc nghiêng phụ 1 thì Rz tăng. Tăng bán kính mũi dao r thì Rz giảm. Giảm lƣợng chạy dao S thì Rz giảm. Tuy nhiên không nên gia công với lƣợng chạy dao S quá nhỏ (S < 0.03 mm/vòng), nếu S nhỏ hơn bán kính mũi dao nên xảy hiện tƣợng trƣợt của mũi dao trên bề mặt gia công. Chiều sâu cắt t ít ảnh hƣởng đến nhám bề mặt, không nên cắt với t quá nhỏ.
- Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dao.
Các thông số hình học của dụng cụ cắt nhƣ bán kính mũi dao (r), góc dao (k), góc nâng (y) ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt gia công. Để tìm ra hiệu quả của các tham số hình học của dụng cụ cắt đến nhám bề mặt gia công đã đƣợc nghiên cứu dựa trên thực nghiệm khi tiên thép AISI 1040. Các kết quả chỉ ra rằng bán kính dụng cụ cắt là yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt (Bảng 2.3) (Hình 2.10 ) [4].
28
29
Hình 2.10: biểu đồ nhám bề mặt Ra với r, k, y - Ảnh hưởng của chế độ cắt. - Ảnh hưởng của chế độ cắt.
Dựa trên phƣơng pháp Taguchi để giảm thiểu độ nhám bề mặt (Ra, Rz). Đã đƣợc tiến hành cắt khô trên thép cứng AISI 51(HRC) với dụng cụ cắt phủ cácbít. Mỗi thí nghiệm đƣợc thực hiện đƣợc lặp 3 lần và mỗi lần thử nghiệm sử dụng một chế độ cắt khác nhau để đảm bảo đƣợc độ chính xác về nhám bề mặt. Các phƣơng pháp thống kê tín hiệu nhiễm (SNR) và phân tích phƣơng sai (ANOVA) đƣợc áp dụng để thống kê tác động tốc độ cắt, lƣợng tiện dao, chiều sâu cắt ảnh hƣởng đến
30
nhám bề mặt. Kết quả của nghiên cứu cho thấy lƣợng chạy dao có ảnh hƣớng rất lớn nhất đến Ra và Rz [5].
Trong thực tế, giá trị trung bình của hàm mục tiêu có thế thay đổi trong suốt quá trình cắt. Tỷ lệ S/N đƣợc coi là hai thông số quan trọng cải thiện chất lƣợng bề mặt thể hiện ở bảng 2.4 và bảng 2.5[5].
Bảng 2.3. Thông số cắt
Bảng 2.4. Kết quả thí nghiệm và các giá tỷ lệ S/N
b. Nhóm nguyên nhân do động lực học quá trình cắt
Khi gia công vật liệu cứng, vật liệu khó gia công biến dạng dẻo (BDD) rất ít nến ít ảnh hƣởng đến độ nhám mà nguyên nhân chủ yếu ảnh hƣởng đến nhám bề mặt là do cào xƣớc của dụng cụ cắt lên bề mặt gia công. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt bao gồm.
- Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t
Chiều sâu cắt nhìn chung ít ảnh hƣởng đến nhám bề mặt. Tuy nhiên nếu chiều sâu cắt quá lớn thì rung động trong quá trình cắt tăng, do đó Rz tăng.
31
Ngƣợc lại, chiều sâu cắt quá nhỏ sẽ làm cho dao bị trƣợt trên bề mặt gia công và xảy ra hiện tƣợng cắt không liên tục, do đó Rz tăng [6].
Hình 2.11. Ảnh hưởng chiều sâu cắt đến nhám bề mặt - Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội - Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
Dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát trong vùng gia công, giảm nhiệt cắt, giảm lực cắt, giảm BDD bề mặt do đó làm giảm Rz .
Bôi trơn làm nguội trong quá trình cắt ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt, độ chính xác và tuổi thọ dụng cụ cắt. Kết quả các nghiên cứu giữa cắt khô, làm nguội theo công nghệ tƣới tràn và làm nguội theo công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu đã cho những kết quả về độ nhám bề mặt khác nhau (Hình 2.18) [6].
32
c. Ảnh hưởng của rung động của hệ thống công nghệ
Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động tƣơng đối có chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng và nhất nhô tế vi trên bề mặt gia công. Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động của máy không ổn định, hệ thống công nghệ sẽ có dao động cƣỡng bức, nghĩa là các bộ phận máy khi làm việc sẽ có rung động với những tần số khác nhau, gây ra sóng dọc và sóng ngang trên bề mặt gia công với bƣớc sóng khác nhau. Khi hệ thống công nghệ có rung động, độ sóng và độ nhấp nhô tế vi dọc sẽ tăng nên lực cắt tăng, chiều sâu cắt lớn và tốc độ cắt cao.
Tình trạng của máy có ảnh hƣởng lớn đến độ nhám bề mặt gia công. Muốn đạt độ nhám bề mặt gia công thấp trƣớc hết phải đảm bảo có đủ độ cứng vững cần thiết.
Độ nhám của bề mặt gia công còn phụ thuộc vào độ cứng vững của chi tiết khi kẹp chặt. Ví dụ, khi kẹp chi tiết gia công dạng trục một đầu (kẹp công xôn), độ nhám bề mặt tăng dần từ đầu đƣợc kẹp chặt sang đầu không đƣợc kẹp chặt. Khi chi tiết gia công đƣợc chống tâm hai đầu thì độ nhám bề mặt tăng dần từ hai đầu tới tâm của chi tiết (Nếu tỷ lệ giữa chiều dài l và đƣờng kính d phôi1 15
d ) [18].