CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI ĐỊNH HÌNH
1.2. Các phương pháp mài định hình
Dựa vào các chuyển động chính trong quá trình mài thì mài định hình thường được chia thành 4 phương pháp cơ bản sau: Mài định hình bề mặt tròn xoay ngoài, mài định hình lỗ, mài định hình quay tròn và mài định hình trên máy mài phẳng như thể hiện trên hình 1.6 [13].
Hình 1.6. Các chuyển động cắt của một số phương pháp mài định hình [13]
a. Mài định hình bề mặt tròn xoay ngoài b. Mài định hình lỗ
c. Mài định hình trên máy mài phẳng d. Mài định hình quay tròn
Qua đó nhận thấy, với phương pháp mài này có thể gia công được các bề mặt định hình có đường sinh là đường thẳng hoặc đường sinh là đường cong (các bề mặt định hình
a) b) c) d)
- Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc trong vòng bi cầu (hình 1.7): Bản chất, đây chính là sơ đồ mài vô tâm chạy dao ngang định vị chi tiết trên hai giá đỡ cố định. Trong sơ đồ gia công ở đây, sử dụng chuẩn định vị là bề mặt rãnh lăn cần gia công và mặt đầu của chi tiết vòng trong ổ bi, để giảm sai số gá đặt và đảm bảo vị trí tương quan giữa đường tâm rãnh lăn với mặt đầu. Phôi mài sẽ được định vị vào đường lăn cần gia công nhờ hai chốt tỳ đầu chỏm cầu số 1 và 2 hoặc một khối V ngắn (khống chế 2 bậc tự do). Do đó bề mặt chuẩn lúc này trùng với bề mặt rãnh lăn cần gia công nên sai số chuẩn là nhỏ nhất. Ngoài ra, mặt đầu của chi tiết gia công được định vị vào mặt đầu của cực từ số 3 (khống chế 3 bậc tự do) nên đảm bảo được độ song song giữa đường tâm rãnh lăn với mặt đầu. Đồng thời phôi mài được kẹp chặt nhờ lực hút từ trường qua cực từ số 3, cực từ được bắt chặt trên trục chính của máy. Trục này sẽ truyền mô men xoắn cho chi tiết gia công. Chính vì vậy, quá trình định vị và kẹp chặt chi tiết được thực hiện đơn giản và nhanh chóng. Đặc biệt chuyển động quay của phôi không phụ thuộc vào độ đảo của trục chính và ảnh hưởng từ dao động đàn hồi của hệ thống [53, 55, 56]. Do đó, phương pháp mài định hình vô tâm trên hai giá đỡ cố định giúp nâng cao được năng suất gia công và đảm bảo độ chính xác của chi tiết mài.
Hình 1.7. Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc trong vòng bi cầu [53, 55, 56]
1, 2: Chốt tỳ đầu chỏm cầu; 3: Cực từ; 4: Đá mài; 5: Chi tiết mài
Trong quá trình mài, chi tiết và đá mài quay xung quanh đường tâm theo hai hướng khác nhau với tốc độ nct và nđ. Bàn máy mang phôi (bàn ụ vật) thực hiện chuyển động chạy dao hướng kính Shk. Lực kẹp chi tiết vào các điểm tỳ được tạo ra từ sự lệch tâm giữa tâm chi tiết so với tâm cực từ (độ lệch tâm e) [53, 55, 56].
- Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc ngoài vòng bi cầu (hình 1.8): Tương tự như quá trình mài định hình rãnh lăn vòng bạc trong thì trong sơ đồ gia công này sử dụng chuẩn định vị là bề mặt trụ ngoài và mặt đầu của vòng bạc ổ bi cầu. Bề mặt trụ ngoài của vòng bạc được tỳ trên 2 chốt tỳ đầu chỏm cầu số 1 và số 3 (khống chế 2 bậc tự do) nên sẽ đảm bảo được độ đồng tâm giữa bề mặt trụ ngoài với bề mặt rãnh lăn cần gia công của vòng bạc.
Ngoài ra mặt đầu của phôi mài được định vị vào mặt đầu của cực từ số 4 (khống chế 3 bậc tự do) nên sẽ đảm bảo được độ song song giữa đường tâm rãnh lăn với mặt đầu. Đồng thời chi tiết gia công số 5 được kẹp chặt nhờ lực hút từ trường qua cực từ số 4, cực từ được bắt
e nct
nd
shk
2
3 2
1 3
4
5
sẽ giúp nâng cao được năng suất gia công mà vẫn giảm thiểu được sai số gá đặt [53, 55, 56].
Hình 1.8. Sơ đồ mài định hình rãnh lăn vòng bạc ngoài vòng bi cầu [53, 55, 56]
1, 3: Chốt tỳ đầu chỏm cầu; 2: Đá mài; 4: Cực từ; 5: Chi tiết mài
Trong quá trình mài, chi tiết và đá mài ở đây quay cùng một hướng với tốc độ nct và nđá. Đá mài thực hiện chuyển động chạy dao hướng kính Shk. Lực kẹp chi tiết vào các điểm tỳ được tạo ra từ sự lệch tâm giữa tâm chi tiết so với tâm cực từ (độ lệch tâm e) [55]. Bản chất đây cũng là phương pháp mài định hình vô tâm định vị chi tiết trên hai giá đỡ cố định.
- Sơ đồ mài định hình trên máy mài phẳng (hình 1.9): Trong sơ đồ này, đá mài có biên dạng giống như biên dạng của bề mặt chi tiết gia công. Sau khi sửa đá có biên dạng giống như biên dạng của rãnh chi tiết cần mài thì đá mài thực hiện chuyển động quay xung quanh tâm với tốc độ Vs và thực hiện chuyển động tiến theo phương thẳng đứng (ăn dao đứng) Sđ
để mài hết lượng dư gia công. Đồng thời bàn máy mang phôi thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại theo phương dọc của bàn máy với số hành trình kép Vw để mài hết chiều dài chi tiết. Sơ đồ mài định hình trên máy mài phẳng này thường được ứng dụng để gia công các bề mặt định hình của chi tiết có rãnh thẳng với biên dạng rãnh hình tròn, rãnh hình vuông hay rãnh hình thang … mà yêu cầu độ chính xác cao.
Hình 1.9. Sơ đồ mài định hình tiến dao ngang trên máy mài phẳng [49, 53]
nct ndá
1
e
2
. ncuc tu
3
5 4
Shk
z
Sđ
Vw
Vs
Phôi mài
Đá mài
Vs
Vw
mài và phôi thực hiện chuyển động quay xung quanh đường tâm. Đồng thời đá mài thực hiện chuyển động chạy dao ngang để cắt hết chiều dày lượng dư (Shk).
Hình 1.10. Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ trên máy mài tròn ngoài [53]
- Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài (hình 1.11): Về bản chất, sơ đồ mài định hình bề mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài tương ứng với phương pháp mài tròn ngoài tiến dao nghiêng. Trong sơ đồ này, trục của đá mài nằm nghiêng một góc so với trục của chi tiết. Đá mài thực hiện chuyển động ăn dao theo phương vuông góc với trục quay của nó.
Hình 1.11. Sơ đồ mài định hình bề mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài [53]
Nhận xét: Qua phân tích đặc điểm của quá trình mài định hình và các phương pháp mài định hình ở trên nhận thấy mài định hình có khả năng gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau cho năng suất cao. Do đó phương pháp mài định hình được ứng dụng tương đối rộng rãi trong thực tế để gia công tinh các chi tiết có bề mặt định hình phức tạp đặc biệt là những chi tiết làm bằng vật liệu có độ bền và độ cứng cao. Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu đối với trường hợp mài định hình rãnh tròn xoay như trường hợp mài rãnh lăn vòng bạc của vòng bi. Với dạng bề mặt trên, chi tiết thường sẽ được mài theo sơ đồ mài định hình vô tâm định vị chi tiết trên các giá đỡ cố định (như sơ đồ hình 1.7 và sơ đồ hình 1.8). Khi đó, để đảm bảo được độ chính xác gia công thì một trong những yêu
nđ
nct
nđ
nct
và không đều ở các điểm khác nhau trên bề mặt làm việc của đá. Dẫn đến sau một khoảng thời gian mài nhất định, đá mài sẽ bị mất khả năng cắt gọt và hình dạng hình học ban đầu của đá mài sẽ bị sai lệch. Do đó muốn đảm bảo độ chính xác của bề mặt gia công thì cần phải tiến hành sửa đá định kỳ. Mặt khác để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình mài định hình thì cần phải xác định được các đại lượng đặc trưng trong quá trình mài định hình, các thông số chế độ công nghệ tối ưu. Muốn vậy cần nắm được bản chất của quá trình mòn đá mài. Đặc biệt cần xác định được mức độ ảnh hưởng của một số các yếu tố công nghệ chính đến mòn đá và độ chính xác của chi tiết khi mài định hình rãnh tròn xoay. Đây chính là cơ sở để hướng đến tối ưu hóa quá trình mài định hình rãnh tròn xoay.