Chất lượng lớp bề mặt của chi tiết mỏy đạt được sau khi mài cú ý nghĩa to lớn quyết định khả năng làm việc của cỏc chi tiết mỏy (độ bền mũn, độ bền mỏi, khả năng chịu lực....). Chế độ cắt là một trong những chỉ tiờu quyết định đến chất lượng bề mặt, tuổi bền của đỏ và năng suất khi mài. Vỡ vậy việc nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc yếu tố này đến chất lượng bề mặt là rất cú ý nghĩa. Cỏc nghiờn cứu này là cơ sở để điều khiển quỏ trỡnh gia cụng sao cho đạt chất lượng lớp bề mặt, năng suất và tuổi bền của đỏ cao nhất gúp phần nõng cao hiệu quả kinh tế của quỏ trỡnh mài.
Chất lượng bề mặt chi tiết mỏy bao gồm:
- Tớnh chất hỡnh học lớp bề mặt (độ nhỏm, độ súng bề mặt).
- Tớnh chất cơ lý lớp bề mặt sau khi gia cụng cơ ( biến cứng lớp bề mặt, ứng suất dư lớp bề mặt).
2.2. Yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt
2.2.1. Ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt và súng bề mặt
2.2.1.1. Ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt
Qua nghiờn cứu thấy rằng nhỏm bề mặt chi tiết sau mài là tập hợp cỏc vết xước do cỏc lưỡi cắt do cỏc hạt mài để lại. Hỡnh dỏng và kớch thước cỏc vết cào xước này là ngẫu nhiờn chỳng phụ thuộc vào kớch thước hạt mài, hỡnh dỏng hỡnh học của hạt mài và cỏc lưỡi cắt, sự phõn bố của cỏc hạt mài trờn đỏ, chế độ sửa đỏ, cấu trỳc đỏ mài.... Do vậy cỏc thụng số của hạt mài, đỏ mài, tốc độ cắt của đỏ tốc độ chi tiết, lượng chạy dao dọc, ngang, chiều sõu cắt.... là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới độ nhỏm bề mặt chi tiết sau mài.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
a. Ảnh hưởng của sự in dập quỹ đạo chuyển động của cỏc hạt mài
Quỏ trỡnh hỡnh thành nhỏm bề mặt chi tiết sau khi mài là quỏ trỡnh rất phức tạp, cú nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt khi mài nhưng đầu tiờn phải kể đến sự in dập quỹ đạo chuyển động của cỏc hạt mài trờn bề mặt vật liệu gia cụng.
Quỏ trỡnh cắt khi mài được coi như quỏ trỡnh cắt của một dao phay trụ cú nhiều răng dao. Mỗi hạt mài tham gia cắt được coi như một lưỡi cắt trờn dao phay và được coi như là một biờn dạng cắt hiệu quả [12]. Trong quỏ trỡnh mài, một số lớn cỏc biờn dạng cắt hiệu quả sẽ đi qua một tiết diện cho trước của chi tiết. Điều này xảy ra là do tốc độ cắt của đỏ lớn hơn nhiều tốc độ chuyển động của chi tiết. Mỗi biờn dạng cắt hiệu quả sẽ để lại trờn bề mặt chi tiết một nhúm cỏc vết cắt, cũn bề mặt chi tiết là sự tổ hợp tất cả cỏc vết cắt do cỏc hạt mài trờn bề mặt đỏ cắt qua tiết diện đú của chi tiết. Hỡnh 2.1 dưới đõy mụ tả sự thay đổi liờn tiếp của bề mặt chi tiết khi hỡnh thành độ nhỏm trong quỏ trỡnh mài.
Hỡnh 2.1 Quỏ trỡnh hỡnh thành nhỏm bề mặt khi mài
Sự phụ thuộc giữa chiều cao biờn dạng nhỏm bề mặt vào chiều cao ban đầu và sự xếp chồng được biểu diễn bằng dạng hàm số mũ:
h =h0.e-.n (2.1) Trong đú:
h : Chiều cao biờn dạng nhỏm bề mặt (m) h0 : Chiều cao biờn dạng nhỏm ban đầu (m) n : Số lượng xếp chồng
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Từ biểu thức (2.1) thấy: Sự giảm chiều cao biờn dạng h phụ thuộc vào sự tăng lờn của sự xếp chồng.
Như vậy, chiều cao của nhỏm bề mặt sau mài phụ thuộc nhiều vào chiều cao biờn dạng ban đầu của đỏ (tức là phụ thuộc vào đặc tớnh của đỏ và chế độ cụng nghệ sửa đỏ) và phụ thuộc vào số lượng xếp chồng n (tức là phụ thuộc vào số lượng hạt mài tham gia cắt trờn một đơn vị diện tớch bề mặt đỏ, động học của quỏ trỡnh cắt và chế độ mài cụ thể).
Từ sơ đồ tạo phoi khi mài (hỡnh 1.5), khi cỏc lưỡi cắt tỏc động lờn bề mặt gia cụng cú xảy ra quỏ trỡnh trượt trờn bề mặt chi tiết gõy ra biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi và cú quỏ trỡnh chốn ộp vật liệu dẻo hai bờn vết cắt. Ngoài ra cũn một số lượng lớn cỏc hạt mài khụng tham gia cắt và bản thõn chất dớnh kết khụng tham gia vào quỏ trỡnh búc tỏch phoi mà chỉ gõy lờn ma sỏt và biến dạng vật liệu lớp bề mặt của chi tiết. Mức độ biến dạng càng tăng thỡ độ nhẵn càng giảm, mức độ biến dạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cơ tớnh vật liệu gia cụng, thụng số hỡnh học của hạt mài, chế độ cắt khi mài...
Việc tớnh toỏn biến dạng trong vựng cắt là một bài toỏn rất phức tạp, hiện nay đó và đang cú nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu về vấn đề này.
b. Ảnh hưởng của hạt mài
- Gúc giữa hai cạnh () ảnh hưởng lớn đến khả năng cắt của hạt mài, ảnh hưởng đến biến dạng của vật liệu gia cụng từ đú ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt. Hạt mài cú gúc càng lớn thỡ khi cắt biến dạng của vật liệu gia cụng càng tăng làm nhỏm bề mặt tăng. Để giảm nhỏm bề mặt gia cụng thỡ nờn chọn nhỏ. Thực tế biến động lớn, trong khoảng 400
- 1500. chỉ cú khoảng 20 - 25% số hạt mài cú gúc là nhọn. Khi giảm kớch thước hạt, số hạt nhọn tăng lờn do vậy để giảm nhỏm bề mặt gia cụng nờn chọn đỏ mài cú độ hạt nhỏ.
- Bỏn kớnh cong ở hạt mài cũng ảnh hưởng quan trọng đến độ nhỏm bề mặt gia cụng. Giỏ trị của càng nhỏ thỡ chiều dày lớp cắt do một hạt cắt
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
được az sẽ càng nhỏ, từ đú sẽ giảm nhỏm bề mặt tăng độ chớnh xỏc gia cụng. - Trong quỏ trỡnh mài, đỏ mài được coi như một dao phay trụ, mỗi hạt mài được coi như một răng dao. Do vậy trờn một đơn vị diện tớch đỏ, số lượng hạt mài càng lớn (mật độ hạt) thỡ càng cú nhiều hạt tham gia cắt, chiều dày lớp phoi do một hạt cắt ra az càng nhỏ. Đõy là cơ sở để tăng độ chớnh xỏc và độ nhỏm bề mặt khi mài, như vậy mật độ hạt càng tăng thỡ:
+ Số lượng hạt mài tham gia cắt càng lớn, az càng giảm, giảm nhỏm bề mặt gia cụng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tăng tổng chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt, tạo diều kiện tăng năng suất mài.
Số lượng hạt mài cú trờn một đơn vị diện tớch phụ thuộc vào mật độ hạt:
Độ hạt 16 25 40 50
Số lượng hạt mài trong 1mm2
23.4 9.9 5.3 2.57
Bảng 2.1 Số lượng hạt mài trong một mm2
bề mặt đỏ
c. Ảnh hưởng của chế độ cắt
*> Ảnh hưởng của chiều sõu cắt
Trong quỏ trỡnh mài lượng chạy dao hướng kớnh đúng vai trũ là chiều sõu cắt (t), khi tăng t làm chiều dày lớp cắt az tăng, làm lực hướng kớnh Py tăng, rung động tăng làm nhỏm bề mặt tăng.
Khi cắt, lớp vật liệu trờn bề mặt gia cụng bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phỏ hủy. Tại một vị trớ sau khi đỏ mài đi qua lớp vật liệu bị biến dạng đàn hồi sẽ đàn hồi ngược trở lại làm tăng nhỏm bề mặt gia cụng. Nếu sau khi mài ta tiến hành mài lỏng búng khụng ăn chiều sõu, sẽ làm cho lớp vật liệu bị đàn hồi ngược trở lại bị cắt hết, làm tăng độ chớnh xỏc gia cụng, giảm nhỏm bề mặt. Thực tế cho thấy mài lỏng búng cú thể tăng độ nhỏm lờn một cấp.
*> Ảnh hưởng của lượng chạy dao
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
lượng hạt mài tham gia cắt trờn một diện tớch bề mặt gia cụng, làm nhỏm bề mặt gia cụng giảm.
*> Ảnh hưởng của tốc độ cắt của đỏ mài
Khi tăng tốc độ cắt của đỏ sẽ làm tăng số lượng hạt mài tham gia cắt trong một đơn vị thời gian, làm giảm az nờn làm giảm nhỏm bề mặt. Quan hệ giữa Vđ và nhỏm bề mặt được biểu thị thụng qua cụng thức:
Ra = C.Vđ-
(2.2) Khi mài số mũ =0.7 -0.8
Tuy nhiờn khi tăng tốc độ cắt của đỏ làm nhiệt cắt tăng, cú thể gõy ra hiện tượng oxy húa bề mặt hoặc xuất hiện cỏc vết nứt tế vi làm tăng nhỏm bề mặt.
*> Ảnh hưởng của tốc độ vũng của chi tiết
Vận tốc quay của chi tiết Vct rất nhỏ so với vận tốc cắt của đỏ mài. Khi tăng Vct làm tăng khả năng trượt của cỏc hạt mài, làm giảm số lượng hạt mài tham gia cắt trờn một đơn vị diện tớch bề mặt gia cụng nờn làm tăng nhỏm bề mặt gia cụng.
d. Ảnh hưởng của cỏc thụng số của đỏ mài
*> Ảnh hưởng của độ hạt
Quan hệ giữa độ hạt và độ nhỏm bề mặt gia cụng:
Ra = C.dh (2.3) C - Hằng số phụ thuộc vào điều kiện mài
dh - Đường kớnh trung bỡnh quy ước biểu thị kớch thước hạt mài (mm) - Số mũ biểu thị mức độ ảnh hưởng của độ hạt đến Ra ( = 0.5 - 0.7) Vậy độ hạt càng nhỏ, đỏ mài càng mịn thỡ nhỏm bề mặt gia cụng cỏng thấp, do vậy khi mài tinh thường chọn đỏ mài cú độ hạt nhỏ.
*> Ảnh hưởng của độ cứng của đỏ
Độ cứng của đỏ mài là khả năng chống lại sự bứt ra khỏi chất dớnh kết của hạt mài, hay núi khỏc là khả năng giữ lại hạt mài trong chất dớnh kết khi
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
đỏ làm việc.
Độ cứng của đỏ mài càng cao thỡ tớnh tự mài sắc của đỏ mài càng thấp, nờn nhỏm bề mặt tăng.
Quan hệ giữa độ cứng của đỏ mài và nhỏm bề mặt gia cụng: Ra = Hk
(-0.5 - 1)
(2.4)
Hk - Độ cứng của đỏ mài
Nhỏm bề mặt Ra chỉ cú giỏ trị nhỏ nhất ứng với độ cứng của đỏ phự hợp, điều này được giải thớch bằng lý do sau: Đỏ quỏ cứng, khi hạt đó bị mũn cú sự dớnh bỏm phoi lờn bề mặt đỏ, quỏ trỡnh tự mài sắc khụng xảy ra kịp thời nờn lực cắt tăng, nhiệt tăng, rung động tăng ... Dẫn đến nhỏm bề mặt tăng.
*> Ảnh hưởng của cấu trỳc đỏ mài
Cấu trỳc đỏ mài là tỷ lệ giữa thể tớch hạt mài, thể tớch chất dớnh kết và thể tớch khoảng trống. Cấu trỳc của đỏ mài được chia thành 13 cấp và được đỏnh số từ 0 - 12, số hiệu cấu trỳc càng cao thỡ đỏ mài càng xốp, khoảng cỏch giữa cỏc hạt càng lớn, số lượng cỏc hạt mài trờn một đơn vị diện tớch mặt đỏ càng giảm. Quan hệ giữa cấu trỳc đỏ với độ nhỏm bề mặt.
Ra = Cm
(-0.5 - 1.2) (2.5) Cm Cấu trỳc đỏ mài (% hạt mài trong thể tớch đỏ mài)
Đỏ mài càng xốp thỡ số lượng hạt mài tham gia cắt càng giảm, chiều dày cắt của một hạt az tăng nờn nhỏm bề mặt tăng.
e. Ảnh hưởng của vật liệu gia cụng
Khi mài vật liệu gia cụng bị biến dạng rất lớn, vỡ vậy khi mài nếu vật liệu gia cụng càng dẻo thỡ nhỏm bề mặt càng tăng. Khi mài kim loại màu thỡ nhỏm bề mặt lớn hơn mài kim loại đen.
f. Ảnh hưởng của việc sửa đỏ
Sửa đỏ cú ba tỏch dụng
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Tạo ra lưỡi cắt cho cỏc hạt mài;
+ Phục hồi tớnh cắt cho đỏ, làm sạch phoi bỏm trờn bề mặt đỏ (giữa cỏc hạt mài).
Tạo ra cỏc lưới cắt mới cho đỏ, làm vỡ cỏc hạt mài đó cựn tạo ra cỏc lưỡi cắt mới cho hạt mài.
Do vậy sửa đỏ kịp thời và đỳng chế độ sẽ gúp phần làm giảm nhỏm bề mặt gia cụng. Khi sửa đỏ nếu giảm lượng dịch chuyển của dụng cụ sửa đỏ sau một vũng quay của đỏ sẽ làm tăng tớnh cắt của đỏ, giảm nhỏm bề mặt gia cụng. Tuy nhiờn theo thời gian mài nhỏm bề mặt gia cụng sẽ tăng đến một giỏ trị ổn định.
g. Ảnh hưởng của rung động
Rung động khi mài làm tăng nhỏm bề mặt gia cụng, đặc biệt là ở nguyờn cụng mài- nguyờn cụng gia cụng tinh nờn việc khống chế rung động cú ý nghĩa quan trọng.
Do rung động đỏ mũn khụng đều lực cắt thay đổi, đỏ mũn khụng đều gõy mất cõn bằng, lực li tõm lớn, Ra tăng. Do vậy phải hạn chế rung động của mỏy mài- đỏ mài- chi tiết, biờn độ rung động khi mỏy mài chạy khụng tải chỉ cho phộp từ 0.2 -0.5 m.
h. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội
Một đặc điểm cơ bản của quỏ trỡnh mài là nhiệt sinh ra rất lớn (cú thể lờn tới hàng nghỡn độ c) lực hướng kớnh Py lớn, do vậy đại đa số cỏc quỏ trỡnh mài đều phải sử dụng dung dịch bụi trơn làm nguội.
Như đó biết, dung dịch trơn nguội cú một số tỏc dụng với quỏ trỡnh cắt: - Giảm hệ số ma sỏt, giảm biến dạng cho vật liệu gia cụng.
- Giảm lực cắt, giảm nhiệt cắt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kớch thớch cỏc vết nứt tế vi phỏt triển trong vựng tạo phoi
- Tạo ra lớp màng oxit ngăn khụng cho phoi bỏm vào nhau, tạo điều kiện thoỏt phoi dễ dàng hơn.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Do vậy việc sử dụng dung dịch trơn nguội gúp phần tăng độ chớnh xỏc và giảm nhỏm bề mặt gia cụng. Cựng một điều kiện mài nếu chọn dung dịch trơn nguội phự hợp sẽ tăng năng suất và giảm mũn.
2.2.1.2. Ảnh hưởng đến súng bề mặt
Súng bề mặt là tập hợp những đỉnh lồi và lừm lặp di lặp lại cú chu kỳ do rung động của mỏy, chi tiết và dụng cụ cắt gõy ra. Quỏ trỡnh tạo súng trờn bề mặt gia cụng khi mài đơn giản hơn so với sự tạo thành nhỏm bề mặt.
Hỡnh 2.2 Sự tạo súng trờn bề mặt gia cụng khi mài
Độ súng trờn bề mặt khi mài được tạo thành là do kết quả của cỏc dao động của đỏ theo phương vuụng gúc với bề mặt gia cụng, hoặc là do sai số về hỡnh dỏng hỡnh học của đỏ (ụvan, cỏc súng trờn bề mặt làm việc của đỏ mài) hoặc do đỏ khụng cõn bằng. Cỏc nguyờn nhõn này đều dẫn đến sự thay đổi quỹ đạo của đường sinh đỏ mài theo phương vuụng gúc với bề mặt gia cụng. Sơ đồ tạo súng bề mặt như hỡnh.
Biờn độ và tần số của súng bề mặt trờn chi tiết gia cụng phụ thuộc vào biờn độ và tần số của dao động tương đối giữa đỏ mài và bề mặt chi tiết gia cụng, hỡnh dỏng kớch thước của chi tiết, kớch thước và độ chớnh xỏc hỡnh dỏng hỡnh học của đỏ mài....
Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu sự hỡnh thành nhỏm bề mặt ta thấy cú mối quan hệ giữa quỏ trỡnh tạo súng với nhỏm bề mặt chi tiết sau mài. Đú chớnh là sự khụng đồng nhất cú quy luật của nhỏm bề mặt: Nhỏm bề mặt ở đỏy súng luụn
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
lớn hơn ở đỉnh súng hiện tượng này được giải thớch như sau: Tại thời điểm đỏ cắt vào chi tiết tương ứng với khi đỏy súng được hỡnh thành, sẽ xảy ra sự tăng chiều