NGUYÊN LÝ CẮT - HỌC TRÌNH 3 PHAY – CHUỐT – CẮT RĂNG – MÀI - BÀI 4 pot

Đặc điểm của quá trình mài: Quá trình mài kim loại có tác dụng để gia công tinh cũng như gia công thô các chi tiết máy và dao cắt.. II.Các phương pháp mài: Mài có thể gia công được nhiề

Bài 4 MÀI

I Đặc điểm và tính chất của mài:

1 Đặc điểm của quá trình mài:

Quá trình mài kim loại có tác dụng để gia công tinh cũng như gia công thô các chi tiết máy và dao cắt Mài không những dùng để gia công các mặt tròn ngoài và tròn trong mà còn gia công các mặt phẳng, mặt côn, mặt định hình có hình dáng khác nhau của chi tiết

So với các dạng gia công khác, mài có những đặc điểm sau đây:

- Tốc độ mài lớn (20 – 40m/s) đặc biệt có thể lên đến 50 – 70 m/s hay cao hơn nữa

- Đá mài bao gồm nhiều hạt mài liên kết với nhau bằng chất kết dính Coi mỗi hạt mài như một lưỡi cắt Các hạt mài không giống nhau về hình dáng hình học, kích thước vị trí, do vậy các góc cắt của hạt mài cũng không giống nhau và khó đạt được trị số hợp lý

- Nhiệt độ cắt trong quá trình mài tương đối cao (1000 – 1500oC) vì tốc

độ cắt lớn đồng thời chiều dài phôi nhỏ và góc trước âm sinh ra biến dạng kim loại nhiều

- Khác với các loại dao cắt khác đá mài không có lưỡi cắt không liên tục, các hạt mài nằm cách biệt nhau trên mặt làm việc của đá Mỗi hạt sẽ cắt một phoi riêng, do đó có thể xem quá trình mài như là quá trình cào

- Trong thời gian làm việc đá mài có khả năng tự mài sắc một phần nào Một số hạt mài sau khi cắt xong có thể tự tróc ra khỏi mặt đá làm xuất hiện các hạt mài mới sắc bén hơn

2.Tính chất chung của đá mài:

Về nguyên lý, mài có tính chất tương tự giống như phay, chỉ khác nhau

về kích thước và số lượng lưỡi cắt ở dao phay và đá mài Đá mài là loại dao

có vô số lưỡi cắt, mỗi hạt có kích thước khoảng 0,003 đến 3mm Các hạt mài

có hình dạng khác nhau, phân bố bất kỳ nhờ chất kết dính của đá mài

Bản chất của quá trình mài là sự cọ sát tế vi bề mặt vật rắn bằng những hạt mài có vận tốc cao Mài có thể gia công được các loại vật liệu rất cứng như lại không phù hợp khi gia công các loại vật liệ quá mềm Tốc độ cắt của mài lớn hơn rất nhiều so với phay, có thể đạt từ 10 – 80m/s

Mài là nguyên công gia công tinh, mài thô có thể đạt cấp chính xác cấp

9 và độ bóng bề mặt Ra = 0,2 – 1,6m Mài tinh mỏng có thể đạt cấp chính xác 3 đến 4 và Ra = 0,025 – 0,4m

II.Các phương pháp mài:

Mài có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau như mặt phẳng, mặt trụ trong, mặt trụ ngoài, các mặt côn, các bề mặt định hình … tuỳ theo hình dạng bề mặt gia công mà ta chia thành các phương pháp sau:

- Mài mặt trụ ngoài

- Mài mặt trụ trong

- Mài mặt phẳng

- mài bề mặt dịnh hình

1.Mài mặt trụ ngoài:

Khi mài mặt trụ ngoài ta có thể thực hiện bằng một trong hai phương pháp là mài có tâm và mài không tâm

a) Mài có tâm:

Là chi tiết được gá vào hai lỗ tâm hoặc một đầu vào mâm cặp và một đầu kia vào mũi chông tâm Mài có tâm gia công được trục trơn, trục bậc, bề mặt côn, rãnh trên các bề mặt trụ ngoài, góc lượn

Khi mài có tâm, chi tiết và đá quay ngược chiều nhau tốc độ quay của

đá rất lớn gấp khoảng 100 lần so với tốc độ của chi tiết

Mài cĩ tâm thường thực hiện chay dao dọc, chiều sâu bé rất bé từ 0,005 đến 0,2 mm Muốn cĩ chiều sâu cắt được lớn hơn thì đá mài cần được vát cơn một phần với gĩc cơn  = 2 – 3o

Đối với trục ngắn cĩ đường kính lớn thì nên thực hiện chạy dao ngang Phương pháp này địi hỏi độ cứng vững của chi tiết tốt, chiều rộng của đá lớn và đặc biệt là phải sửa đá thật chính xác Phương pháp chạy dao ngang cịn sử dụng khi mài bề mặt định hình trịn xoay

Khi gia cơng mặt đầu và mặt trụ ngồi của trục bậc bằng một đá cịn cĩ thể thực hiện ăn dao xiên Trong trường hợp này ta thấy tốc độ cắt ở các điểm tiếp xúc giữa đá và chi tiết khơng đều nhau, do dĩ đá mịn khơng đều

vì vậy mặt trụ dễ bị cơn và mặt đầu khơng được thẳng gĩc với mặt trụ

Trường hợp khi mài mặt cơn thì ta cĩ thể gá chi tiết hay đá mài như hình sau

b) Mài khơng tâm:

Mài khơng tâm là sử dụng bề mặt đang gia cơng để làm chuẩn định vị cho chi tiết gia cơng

Sơ đồ của mài khơng tâm được mơ tả trên hình

Trong đĩ chi tiết (1) được đặt giữa hai đá mài (3) và (4) Đá mài (3) làm nhiệm vụ bánh dẫn và truyền chuyển động cho chi tiết Đá (4) cĩ đường kính gấp đơi đá dẫn và cĩ tốc độ quay lớn hơn 100 lần so với đá dẫn Chi tiết (1) cịn được đỡ nhờ tanh đỡ (2) Thanh đỡ (2) luơn giữ cho chi tiết cĩ tâm

d

1

3 2

4

Sơ đồ mài không tâm.

cao hơn tâm của hai đá mài một khoảng là trong đĩ d là đường kính chi tiết

Nhưng h khơng được phép vượt quá 10 – 15mm Thanh dẫn thường được vát để tạo điều kiện cho chi tiết được áp sát vào bánh dẫn Khi mài khơng tâm, chi tiết thực hiện chuyển động dọc tự động nhờ gĩc nghiêng giữa trục bánh dẫn và trục chi tiết, Gĩc này cĩ giá trị là  = 1 – 60 Để tiếp xúc giữa đá dẫn và chi tiết được tốt hơn, bánh dẫn thường cĩ dạng hypepolơit Đặc điểm của phương pháp mài khơng tâm là:

- Giảm được thời gian phụ (thời gian gá đặt) và thời gian cơng chuẩn

- Dễ tự động hố quá trình cơng nghệ

- Độ cứng vữ gá đặt cao hơn mài cĩ tâm

- Chủ yếu dùng để gia cơng trục trơn

2 Mài trụ trong:

Khi mài trụ trong thì đường kính của đá mài phải nhỏ hơn đường kính của lỗ mài Thường chọn đường kính đá bằng 0,7 – 0,9 đường kính lỗ cần mài Mài mặt trụ trong cũng được tiến hành bằng hai phương pháp đĩ là mài

cĩ tâm và mài khơng tâm

a.Mài cĩ tâm:

Mài lỗ cĩ tâm cĩ hai cách gá đặt chi tiết Cách thứ nhất là chi tiết được kẹp chặt trên mâm cặp và quay trịn Trục đá cũng quay trịn là chuyển động chính và thực hiện cả chuyển động chạy dao dọc hoặc chuyển động chạy dao ngang Phương pháp gá đặt này thường dùng để mài chi tiết nhỏ, các mặt trịn xoay các vật dễ gá trên mâm cặp

Phương pháp thứ hai là chi tiết được gá cố định trên bàn máy Trục mang đá thực hiện tất cả các chuyển động gồm : chuyển động quay trịn của

đá, chuyển động chạy dao dọc hoặc ngang và chuyển động hành trình của đá xung qunh tâm lỗ gia cơng để cắt hết bề nặt chu vi lỗ Thực chất chuyển

Đá mài Chi tiết

động hành trình của đá ở phương pháp thứ hai là thay cho chuyển động quay

trịn của chi tiết gia cơng của phương pháp thứ nhất Phương pháp thứ hai

này thuận tiện khi gia cơng các chi tiết lớn như: thân động cơ, các loại hộp,

các chi tiết cồng kềnh

b Mài lỗ khơng tâm:

Chi tiết được giữ và tạo chuyển động quay nhờ hai bánh đỡ và bánh đá

dẫn, Bánh đá dẫn cĩ đường kính lớn hơn nhiềi so với bánh đỡ Đá mài

chuyển động quay trịn vá các chuyển động chạy dao

Khi mài khơng tâm, bể mặt ngồi củ chi tết là mặt chuẩn định vị nên

trước khi mài phải gia cơng tinh hoặc bán tinh bề mặt này

Phương pháp này cho năng suất cao, khả năng đạt độ chính xác và độ

đồng tâm cao, chủ yếu để gia cơng các bạc cĩ thành mỏng Phương pháp này

cĩ thể gia cơng được lỗ cơn khi ta nghiêng trục đá so với trục của lỗ một gĩc

nhất định Gĩc này phụ thuộc vào độ cơn của lỗ

3 Mài mặt phẳng:

Khi mài mặt phẳng cĩ thể sử dụng đá mài mặt trụ hay đá mài mặt đầu

Mài bằng đá mài mặt trụ cho độ chính xác và độ bĩng bề mặt cao vì

thốt phoi, thốt nhiệt và tưới dung dịch trơn nguội vào khu vực gia cơng

được dễ dàng

Đá mài chuyển động quay trịn, bàn máy mang chi tiết chuyển động

thẳng theo chiều dọc để cắt hết chiều dài chi tiết sau đĩ chuyển động ngang

để cắt hết chiều rộng chi tiết Bàn máy cũng cĩ thể chuyển động quay trịn

Phương pháp này cĩ năng suất khơng cao vì diện tích tiếp xúc giữa đá mài

và chi tiết khơng lớn

Đá mài

Chi tiết

Đá mài

Chi tiết

Khi mài mặt phẳng bằng đá mài mặt đầu, diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết gia công lớn nên năng suất cao hơn so với mài bằng đá mài mặt trụ Tuy nhiên việc thoát phoi, thoát nhiệt và tưới dung dịch khó khăn hơn nên

độ chính xác và độ bóng bề mặt lại kém hơn

Để giải quyết việc thoát phoi thoát nhiệt và tưới dung dịch được dễ dàng ta có thể nghiêng mặt đá so với mặt phẳng gia công một góc từ 2 – 40 nhưng có độ bóng bề mặt lại kém hơn nhiều vì trên bề bặt có các vết mài và

bị lõm xuống

Mài mặt phẳng là phương pháp gia công tinh mặt phẳng đã phay hay bào và có thể đã qua nhiệt luyện (tôi)

Mài mặt phẳng có thể đạt cấp chính xác 5 – 7 và độ bóng Ra = 0,2 - 1m trường hợp mài tinh có thể đạt cấp chính xác 3 – 4 và Ra = 0,025 – 0,4m

Độ chính xác cũng như độ bóng và công suất của mài phụ thuộc vào một số yếu tố như độ cứng vững của máy mài, độ lớn của hạt mài, loại chất dính kết và chế độ cắt khi mài

4 Mài định hình:

Mài định hình là sử dụng đá mài có biên dạng giống như biên dạng của

bề mặt gia công có thể là bề mặt tròn xoay hoặc mặt định hình thẳng (rãnh) Khi mài chỉ có thể tiến dao ngang đối với mặt tròn xoay và tiến dao dọc với chi tiết có mặt định hình thẳng Khi mài phải sửa đá thật chính xác theo hình dáng đạt yêu cầu

III Đá mài:

Đá mài là một dụng cụ cắt đặc biệt vì có vô số lưỡi cắt và các dụng cụ cắt không hoàn toàn giống nhau về kích thứơc và hình dáng

Đá mài được tạo thành từ các hạt mài và chất dính kết Hạt mài là thành phần chính của đá mài, mỗi hạt mài có nhiệm vụ như một lưỡi cắt nên nó phải có yêu cầu như các loại vật liệu làm lưởi cắt Hạt mài được chế tạo từ các loại vật liệu như kim cương, cacbit Silit (SiC), Oxit nhôm (Al2O3), cacbit bo (B4C) … hạt mài được sản suất theo các kivh thước (cỡ) hạt khác nhau từ 5m đến 3200m để chế tạo các loại đá khác nhau Kích thước hạt phụ thuộc vào kích thước rây để sàng và phân loại độ lớn của hạt

Chất kết dính dùng để liên kết các hạt mài và tạo nên hình dáng của đá mài Chất dính kết quyết định độ bền, độ cứng và độ bền của đá mài

Chất dính kết thường dùng gồm chất kết dính vô cơ như keramit, chất kết dính hữu cơ như bakelit, caosu…

Độ cứng hoặc độ mềm của đá mài không phụ thuộc vào vật liệu chế tạo hạt mài mà là khả năng tách rời của các hạt mài khi có lực tác dụng của lực cắt để tạo nên trên bề mặt của đá một lớp hạt mài mới Đá cứng là loại đá mà

các hạt mài khó tách khỏi đá mài Loại này dùng để gia công các loại vật liệu mềm vì vật liệu mềm không đòi hỏi cao về độ sắc của lưỡi cắt Đà mềm

là loại đá dễ tách các hạt mài ra khỏi đá mài và tạo nên bề mặt của đá các hạt mài mới và các lưỡi cắt mới nên lưỡi cắt sắc bén hơn Thường dùng để gia công các vật liệu cứng

Một đặc trưng nữa của đá mài mà các loại dụng cụ cắt khác không có

đó là độ xốp Độ xốp của đá mài là tỷ lệ phần trăm phần rỗng trong một đơn

vị thể tích của đá mài Đá mài có độ hạt lớn thì độ xốp càng lớn và ngược lại

Hình dáng của đá mài rất đa dạng, tuỳ theo mục đích sử dụng và tuỳ theo loại máy mà đá mài sản suất theo hình dáng và tính chất khác nhau Trong mỗi loại hình dáng của đá cũng có nhiều loại đá mài với tính chất khác nhau như độ hạt, độ cứng, độ xốp và độ lớn về kích thước

1 Vật liệu hạt mài:

Vật liệu dùng làm hạt mài có ở thiên nhiên và nhân tạo

Vật liệu nhân tạo như: cacbitsilic và cácbitbo Hạt mài bằng kim cương

có loại nhân loại nhân tạo và cũng có loại thiên nhiên

Độ cứng tế vi của một sớ vật liệu hạt mài như sau:

Kim cương 98690 N/mm2

CacbitBo 36300 – 48 070 N/mm2

CacbitSilic 29460 N/mm2

Corum điện 20200 N/mm2

Corum điện được hình thành từ Oxit nhôm Al2O3 luyện từ bocxit có ba loại: corum điện thường, corum điện trắng, corm đơn tinh thể

+Corum điện thường (Cn) được dùng phổ biến nhất thường có các màu thay đổi nâu sẫm đến hồng

+Corum điện trắng: (Chương trình) có chất lượng tốt hơncorm điện thường vì có chứa tỷ lệ Oxit nhôm cao hơn khoảng 97 – 98,5%

+Corum đơn tinh thể có độ bền và có tính cắt cao Thành phần Oxit nhôm 97 – 99%

Phạm vi sử dụng:

Corum điện thường dùng làm đa mài để mài thô bán tinh và tinh thép, gang dẽo hay dụng cụ bằng thép dụng cụ

Corum điện trắng dùng cho nguyên công mài bán tinh và tinh các thép cứng cũng như cũng như mài sắc dao cắt bằng thép dụng cụ

Cacbuasilic là hợp chất giữa Silic và cacbon ( ở nhiệt độ 2200 –

23000C) có hai loại cacbuasilic xanh chứa 98 – 99% Silic và cacbuasilic đen chứa 97 – 98 % Silic

Chất lượng cacbuasilic xanh tốt hơn vì chứa nhiều silic hơn cacbuasilic xanh dùng để mài sắc dao HK cứng, dao sứ cacbuasilic đen dùng để gia công vật liệu có giới hạn bền thấp và các kim loại dẽo, gang xám, nhôm, đồng, vật liệu phi kim loại

CacbicBo cứng và giòn hơn cacbitsilic Nó gồm 70 – 90% B4C còn lại

là Bo, graphit và các tạp chất khác

Kim cương dùng để mài sa9c1 mài bóng dao hợp kim cứng cũng như mài các vật liệu có độ cứng cao

2 Cỡ hạt:

Cỡ hạt đặc trưng cho kích thước của hạt mài Phân loại kích thước hạt mài bằng cách cho chúng lần lược lọt qua các lỗ của các rây từ to đến nhỏ Theo kích thước lỗ rây mà người ta phân loại độ hạt của hạt mài

Đối với bột mài xác định bằng kích thước hiển vi hay bằng phương pháp mlắng động trong nước

Tiêu chuẩn liên xô qui định như sau:

Hạt mài có cỡ hạt từ 200 - 16m

Hạt mài có cỡ hạt từ 12 - 3m

Hạt mài có cỡ hạt mịn từ M40 – M5

Dưới đây là kích thước của hạt mài tương ứng với cỡ hạt của nó:

Cỡ hạt Kích thước của lỗ rây m

200 2000 – 2500

100 1000 – 1250

50 500 – 630

32 315 - 400

25 250 – 315

16 160 – 200

M40 40

M5 5

Lựa chọn cỡ hạt của đá mài tuỳ theo mđộ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công, tính chất vật liệu gia công và diện tích tiếp xúc của bề mặt đá với

bề mặt chi tiết gia công

Khi mài thô nên dùng đá mài có cỡ hạt lớn hơn khi mài tinh Khi gia công kim loại mềm và dẽo, để tránh đá bị tránh cùn, nên chọn đá mài có cỡ hạt lớn Khi gia công kim loại hay vật liệu cứng,dùng đá mài có cở hạt bé Diện tích tiếp xúc giữa đá màivà chi tiết gia công càng lớn đá mài càng cần

có hạt lớn

3 Chất kết dính:

Việc liên kết các hạt mài để tạo hình dáng và kích thước của đá mài là nhờ chất kết dính

Hiện nay chất kết dính được dùng phổ biến nhất làhai loại vô cơ ( Keramic) và hữu cơ (Bakelit và Vunganhit)

+Chất kết dính Keramic (G)

Chất kết dính Keramic được tạo từ đất sét trắng chịu lửa, Spat và hoạt thạch, đôi khi còn thêm vào phấn, thạch anh, nước thuỷ tinh Đá mài có chất kết dính Keramic có độ bền hoá học cao, chịu được ẩm và nhiệt độ cao, đảm bảo được prôfin của đá mài Nhưng đá mài này làm việc với tốc độ thấp Vđ 35mm/s và có nhược điểm là độ giòn cao

+Chất dính kết Bakelit (B)

Là chất nhựa nhân tạo chế tạo từ nhựa Cacbonic và Fomalin, nên có thể làm việc ở tốc độ căt lớn đến 50m/s, ở một số trường hợp đặc biệt có thể đến 70m/s ở nhiệt độ trên 1800, chất dính kết Bakelit mất tính bền của nó Vì vậy đá mài kiểu này không chịu được nhiệt độ cao, đồng thời không chịu được tác dụng của kiềm, cho nên trong dung dịch trơn nguội độ kiềm không được quá 1.5

+Chất kết dính vunkahit (V) gồm 70 cao su và 30 lưu huỳnh Đá mài có chất kết dính vunkahit có độ bền và tính đàn hồi cao hơn cả đá Bakelit, ngoài ra nó còn giữ được tốt prôfin của đá, vì vậy chất dính Vunkahit được dùng để chế tạo đá mài định hình và các loại đá cắt đứt có chiều dày mỏng 0.3  0.5mm (với đường kính 150  200mm )

Nhược điểm của đá mài này là độ xốp kém, mặt đá bị lì nhanh , chịu nhiệt kém (ở nhiệt độ >2000C Vunkahit bị cháy) nên khi sử dụng nhất thiết phải dùng dung dịch nguội lạnh Ở nhiệt độ 150oC Vunkahit bị mềm ra, hạt mài dễ ấn sâu vào chất kết dính, áp lực của hạt mài lên bề mặt gia công giảm, nên được sử dụng trong các nguyên công mài bóng, mài tinh

4 Độ cứng:

Trong thời gian làm việc,hạt mài bị cùn đi , lực tác dụng vào hạt mài tăng lên, đến mức nào đó có thể làm cho hạt mài tróc ra khỏi bề mặt đá mài

Độ cứng của đá mài là khả năng chống lại sự tróc của hạt mài, trong thời gian làm việc Đá mài gọi là mềm khi hạt mài dễ tróc ra và đá mài cứng khi hạt mài khó tróc hơn

Theo tiêu chuẩn Liên Xô, quy định các cấp tốc độ cứng đá mài như sau :

Rất cứng –T RC1,RC2,RC3

Trong từng nhóm độ cứng, độ cứng tăng dần theo thứ tự 1, 2, 3

Đá mài có chất kết dính Keramic và Bakelit được chế tạo với tất cả các cấp độ cứng nêu trên Đá mài có chất dính kết Vunkahit chỉ chế tạo các cấp

độ cứng MV, IB, GV, C

Độ cứng của đá mài được đo bằng phương pháp: Phun cát (với áp suất 1.5at), khoan lõm vào mặt đá mài (tác dụng tải trọng lên mũi khoan 25 35kg) và ấn lõm vào mặt đá mài bằng bi thép đường kính 6.35mm (theo chiều sâu của vết lõm để xác định độ cứng) Tuy nhiên các phương pháp trên chưa biểu hiện hoàn toàn khả năng làm việc của đá mài Thường đánh giá chất lượng đá mài là tuổi bền của đá hoặc lượng tiêu hao khi cắt đi được 1cm3 vật liệu gia công Khi mài vật liệu càng cứng, hạt mài mòn càng nhanh cần chọn đá mài mềm, (để hạt mài dễ tróc ra tạo khả năng tự mài sắc một phần) và ngược lại vật liệu gia công càng mềm ,cần chọn đá mài có độ cứng` cao hơn, khi mài vật liệu dẽo (nhôm, đồng…)ngoài hiện tượng mòn các hạt mài, mặt đá mài còn bị lì đi … (do phoi bịt kín các khe hở giữa các hạt) do vậy cần chọn đá mềm Mặt tiếp xúc giữa đá mài và các chi tiết gia công càng lớn, hạt mài mòn càng nhanh cần chọn đá mài càng mềm

5 Cấu trúc đá mài:

Tỉ lệ về số lượng của hạt mài , chất dính kết và khoảng trốngtrong

mộtđơn vị thể tích của đá mài là đặc trưng của cấu trúc đá mài Cấu trúc của

đá có kí hiệu từ 0-12 Số hiệu của cấu trúc càng lớn thì đá mài càng xốp nghĩa là tỉ lệ khoảng trống càng lớn Cấu trúc từ 1-4 gọi là cấu trúc chặt , từ 5-8 là cấu trúc trung bình và từ 9-12 là cấu trúc xốp Trong một đơn vị thể tích đá mài, hạt mài càng lớn, cấu trúc của đá càng chặt

Đá có cấu trúc xốp, khoảng hở giữa các hạt mài lớn mặt đá mài khó bị

lì (phoi khó bị kẹt vào khoảng hở giữa các hạt mài) Mặt kháckhi đá quay với tốc độ cao dễ tạo nên dòng khí lưu thông giữa các khe hở đó, cũng như dung dịch làm nguội cũng dễ thẩm thấu qua các khe hở của hạt mài để làm nguội trực tiếp bề mặt gia công ở vùng mài Tuy vậy đá mài có cấu trúc xốp cũng có nhiều nhựơc điểm là sức bền kém, không giữ được lâu prôfin của mặt đá

Việc chọn cấu trúc của đá mài theo cách sau : trong mài tĩnh và mài định hình, chọn đá có cấu trúc chặt, bởi vì cần bảo đảm prôfin mặt đá mài

Đá mài có cấu trúc chặt trung bình dùng để mài thép đã tôi, mài sắc dụng cụ cắt và mài phẳng, mài tròn ngoài bằng mặt tròn của đá Cấu trúc xốp dùng khi mài kim loại mềm và dẽo, khi mài phẳng mặt đầu của đá