Nghiên cứu ảnh hưởng của topography đá mài và một số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài phẳng

Nghiên cứu ảnh hưởng của topography đá mài WA60Kx150x13x32 và một số thông số công nghệ đến độ nhám bề m t chi tiết khi mài phẳng thép 45 trên máy mài sắc dụng cụ.. Nghiên cứu ảnh hưởng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Văn Thiện

NGHI N CỨU ẢNH HƯ NG CỦA TOPOGRAPH

Công trình được hoàn thành tại:

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Nguyễn Huy Ninh

2 GS TS Trần Văn Địch Phản biện 1: ……… Phản biện 2: ……… Phản biện 3: ………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1 Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội

2 Thư viện Quốc gia Việt Nam

DANH MỤC CÁC C NG TRÌNH C NG B CỦA LUẬN ÁN

1 Nguyễn Huy Ninh, Nguyễn Văn Thiện, (2013) Phương

pháp đo topography bề mặt của đá mài bằng cảm biến laser Tạp chí Khoa học & Công nghệ, trường ĐH Công

Nghiệp Hà Nội, tr 46-50

2 Nguyễn Huy Ninh, Trần Văn Địch, Nguyễn Văn Thiện,

(2014) Ảnh hưởng của chế độ cắt đến topography bề mặt

đá mài Tạp chí Cơ khí Việt Nam, tr 93-98

3 Nguyễn Huy Ninh, Nguyễn Văn Thiện, (2014) Ảnh

hưởng của chế độ sửa đá đến topography bề mặt đá mài

Tạp chí Khoa học & Công nghệ, trường ĐH Công Nghiệp

Hà Nội, tr 14-18

M ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chất lượng sản phẩm chế tạo máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố gia công đóng vai tr quan trọng, đ c biệt là giai đoạn gia công tinh mà trong đó chủ yếu sử dụng công nghệ mài, bởi vì mài tạo ra được các chi tiết máy có độ chính xác cao, chất lượng bề m t cao và gia công được các loại vật liệu có cơ tính cao mà các phương pháp gia công khác khó ho c không thực hiện được

Việc mài được thực hiện bằng số lượng lớn các hạt mài (lưỡi cắt) phân bố ngẫu nhiên trên bề m t làm việc của đá mài hình thành topography của đá Trước kia, người ta chưa có điều kiện nghiên cứu, đánh giá đ c trưng của topography bề m t đá mài, nên hầu hết các nghiên cứu về chất lượng bề m t gia công khi mài đều tập trung vào việc tìm quan hệ giữa nó với chế độ cắt

Gần đây, nhờ sự phát triển của kỹ thuật đo 3D, chúng ta có điều kiện đánh giá các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề m t gia công trong quá trình mài Do đó việc nghiên cứu topography của đá mài và ảnh hưởng của nó đến chất lượng bề m t chi tiết để điều khiển, kiểm soát quá trình mài, góp phần nâng cao chất lượng các sản phẩm cơ khí là vấn đề cấp thiết Để giải quyết vấn đề đó, tác giả lựa

chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của topography đá mài và một

số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài phẳng”

lý nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm trong điều kiện công nghệ cụ thể Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, ứng dụng để điều khiển chế độ sửa đá, điều khiển chế độ cắt tạo ra topography phù hợp, cải thiện tính cắt gọt của đá mài, kéo dài tuổi bền của đá, tiến tới điều khiển tự động và điều khiển thích nghi quá trình mài

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về quá trình mài, các công trình nghiên cứu

đã công bố trong và ngoài nước

- Tìm hiểu khái niệm topography, thông số đ c trưng cho topography

đá mài, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến topography đá mài và ảnh hưởng của topography đá mài đến độ nhám bề m t chi tiết

- Xây dựng phương pháp đo, thiết bị đo topograph đá mài, thiết kế và chế tạo thiết bị Nghiên cứu thiết bị đo rung động trong quá trình mài

- Nghiên cứu xác định quan hệ giữa chế độ sửa đá, chế độ cắt với

Topography đá mài và quan hệ giữa thông số đ c trưng cho topography đá mài với độ nhám bề m t của chi tiết gia công

- Phân tích, đánh giá và so sánh kết quả, đề xuất tiêu chí đánh giá topography đá mài, tiêu chí đánh giá tuổi bền đá, giới thiệu bộ thông

số công nghệ hợp lý, khuyến cáo khoảng thời gian sửa đá và chiều sâu sửa đá phù hợp

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu đo topography đá mài WA36Kx60x18x32 và đá mài WA60Kx150x13x32 Nghiên cứu ảnh hưởng của topography đá mài WA60Kx150x13x32 và một số thông số công nghệ đến độ nhám bề

m t chi tiết khi mài phẳng thép 45 trên máy mài sắc dụng cụ

- Những kết quả và phương pháp nghiên cứu đạt được sẽ vận dụng trong các quá trình nghiên cứu và áp dụng trong thực tiễn khi mài các vật liệu khác nhau, trên các loại máy mài khác nhau

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý thuyết về quá trình mài qua các tài liệu: sách, bài báo, luận án Tổng hợp và phân tích những công trình nghiên cứu đã công bố của các tác giả trong và ngoài nước về vấn đề mài

- Nghiên cứu thực nghiệm: xây dựng các mô hình thực nghiệm đo topography đá mài, đo rung động trong quá trình mài Tiến hành thực nghiệm xác định quan hệ giữa các thông số công nghệ, thông số đ c trưng cho topography đá mài với độ nhám bề m t chi tiết gia công

- Sử dụng các kỹ thuật tiên tiến, các phần mềm chuyên dụng để đo, phân tích và xử lý kết quả thực nghiệm: kỹ thuật đo LASER, kỹ thuật

đo 3D, kỹ thuật đo gia tốc, phần mềm Smartmonitor.ver2.0, phần mềm đo và phân tích dữ liệu PULSE FFT 7770, phần mềm Matlab R2011a, phần mềm MSTATw324.0, phần mềm CurveExpert Professional

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Dùng nghiên cứu thực nghiệm để làm sáng tỏ các quy luật cơ lý của quá trình mài, góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý thuyết về mài

- Giới thiệu khái niệm topography bề m t đá mài, đề xuất các chỉ tiêu đánh giá topography của đá mài và chỉ tiêu đánh giá tuổi bền đá mài Nghiên cứu ảnh hưởng của topography đá mài đến độ nhám bề m t chi tiết gia công khi mài phẳng bằng các điều kiện công nghệ cụ thể

- Xây dựng quan hệ giữa các thông số công nghệ và thông số đ c trưng cho topography đá mài với độ nhám bề m t chi tiết gia công

- Việc thiết kế, tính toán thiết bị đo sử dụng các kỹ thuật tiên tiến, các phần mềm chuyên dụng, thiết bị thí nghiệm làm việc ổn định và độ tin cậy cao

- Kết quả nghiên cứu được dùng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và ứng dụng

vào thực tế sản xuất: xác định được thời điểm cần sửa đá và chiều sâu sửa đá hợp lý, khuyến cáo nhà công nghệ chọn chế độ cắt hợp lý

7 Cấu trúc của luận án

Kết cấu của luận án gồm 4 chương và phần kết luận:

8 Các kết quả mới của luận án

- Đề xuất tiêu chí đánh giá topography của đá mài và các thông số

đ c trưng cho topography đá mài

- Xây dựng được phương pháp đo và thiết bị đo topography đá mài

- Nghiên cứu xác định được quan hệ giữa chế độ sửa đá, chế độ cắt với topography đá mài Xác định quan hệ giữa topography đá mài với

độ nhám bề m t chi tiết gia công, đây là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề m t chi tiết khi mài

NỘI DUNG CHÍNH Chương 1 TỔNG QUAN V QUÁ TRÌNH MÀI

1 1 CƠ S QUÁ TRÌNH MÀI

1 1 1 Mài và các đặc điểm quá trình mài

Mài là một phương pháp gia công cắt gọt tốc độ cao, phối hợp nhiều chuyển động tạo hình bề m t, quá trình cắt được thực hiện bởi một số lượng lớn các hạt mài cùng tham gia cắt gọt Tốc độ cắt khi mài rất cao, các lưỡi cắt không giống nhau, được sắp xếp ngẫu nhiên trên bề m t đá do đó các vết cắt xoá lẫn nhau làm tăng độ bóng bề

m t Độ cứng của hạt mài cao, do đó có thể cắt được những vật liệu cứng mà các loại dụng cụ cắt khác không cắt được Nhiệt cắt khi mài rất lớn, gây cháy phoi, sinh tia lửa Mài có khả năng tự mài sắc trong quá trình mài

1.1.2 Quá trình tạo phoi khi mài

Để hiểu rõ bản chất của quá trình mài, cần phải phân tích quá trình tạo phoi khi mài, vì đây là cơ sở, là nguồn gốc của các hiện tượng vật

lý xảy ra trong quá trình cắt như biến dạng, lực cắt, nhiệt cắt, rung động, tiếng ồn …

1 1 3 Động học quá trình mài

Lưỡi cắt gồm có lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động Tất cả các cạnh sắc của hạt mài nhô ra khỏi chất kết dính được gọi là lưỡi cắt tĩnh chỉ một phần lưỡi cắt của hạt đá nhô ra khỏi chất dính kết tham gia cắt gọi là lưỡi cắt động

1 1 4 Động lực học quá trình mài

Các lực cắt khi mài không lớn nhưng nó có ảnh hưởng đến chất lượng bề m t và độ chính xác chi tiết khi mài Lực sinh ra trong quá trình mài bao gồm tổng hợp các lực cắt gọt của đá mài và lực cắt tế vi của một hạt đá Cũng như các chỉ tiêu về lực, trong quá trình mài rung động là chỉ tiêu gián tiếp để đánh giá tuổi bền của đá mài

1 2 ĐÁ MÀI

1 2 1 Kí hiệu đá mài

Để mô tả các đ c tính của đá mài người ta thường sử dụng 7 thông

số sau đây: Số hiệu đá; Loại vật liệu hạt mài; Kích thước hạt mài; Cấp độ cứng của hạt mài; Chỉ số cấu trúc; Chất kết dính; Tốc độ cắt

1 2 2 Vật liệu hạt mài

Vật liệu hạt mài sử dụng để chế tạo đá mài là các loại vật liệu có nguồn gốc tự nhiên ho c nhân tạo, mà chúng có độ cứng lớn và có khả năng cắt gọt cao

1 2 3 Vật liệu dính kết

Chất kết dính dùng để kết dính những hạt mài rời rạc thành khối

Đá mài có chất lượng cao hay thấp phụ thuộc vào chất kết dính

1 2 6 Độ cứng của đá mài

Độ cứng của đá mài là khả năng liên kết của các hạt mài bởi các chất kết dính để chống bóc tách hạt mài khỏi bề m t đá dưới tác dụng của ngoại lực

1 3 MÒN ĐÁ MÀI VÀ TUỔI B N ĐÁ MÀI

1 3 1 Mòn đá mài

Lượng m n đá là sự hao tổn về thể tích của viên đá trong quá trình mài Diễn biến quá trình m n đá mài bao gồm 3 giai đoạn: M n ban đầu, m n ổn định và m n khốc liệt

1 3 2 Tuổi bền của đá mài

Khoảng thời gian làm việc thực của đá mài giữa hai lần sửa đá được gọi là tuổi bền của đá mài Các tiêu chí để xác định tuổi bền đá mài là các thông số đầu ra của quá trình Có một số phương pháp xác định tuổi bền của đá mài: đo độ m n, đo lực, đo nhiệt mài và đo Topography bề m t đá

1 4 CHẤT LƢỢNG B M T VÀ CÁC U T ẢNH HƢ NG

Đ N CHẤT LƢỢNG B M T CHI TI T KHI MÀI

1 4 1 Chất lượng bề mặt chi tiết mài

Trong quá trình mài, chất lượng bề m t chi tiết là một chỉ tiêu để đánh giá quá trình gia công chi tiết máy, nhất là ở giai đoạn mài tinh Chất lượng bề m t được đánh giá bằng hai nhóm chỉ tiêu đó là nhóm các chỉ tiêu hình dáng lớp bề m t và nhóm tính chất cơ lý lớp bề m t

1 4 2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài

Trong thực tế khi đánh giá chất lượng bề m t chi tiết gia công thường g p khó khăn ở các phép đo độ chính xác về hình dạng, độ cứng tế vi và ứng suất dư của bề m t Do đó để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề m t chi tiết sau khi mài người ta thường đánh giá thông qua chỉ tiêu độ nhám bề m t chi tiết mài

1 5 TÌNH HÌNH NGHI N CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Mài đã được con người sử dụng từ rất lâu Những người Ai cập cổ

đã sử dụng mài để gia công kim loại từ những năm 2000 trước công nguyên bằng những viên đá được đẽo gọt từ cát kết tủa Do vị trí quan trọng của công nghệ mài trong các quá trình gia công cắt gọt, nên ngay từ khi khoa học công nghệ chế tạo máy mới bắt đầu hình thành, các nhà công nghệ đã đ c biệt chú trọng tới việc nghiên cứu hoàn thiện phương pháp mài Từ những năm 1950, một số nhà khoa học hàng đầu về công nghệ mài của thế giới đã thực hiện các nghiên cứu cơ bản nhằm tìm hiểu bản chất vật lý và cơ chế hình thành bề

m t khi mài Các nghiên cứu này cho phép xây dựng một loạt các công thức thực nghiệm để sử dụng cho các điều kiện gia công khác nhau Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu trong thời kỳ này có tính ứng dụng thấp, độ chính xác chưa cao Bắt đầu từ những năm 1975

do nhu cầu về các loại vật liệu chịu m n, có độ cứng cao tăng nhanh nên các nghiên cứu ứng dụng đá mài kim cương trong sản xuất được triển khai tại nhiều nước Độ chính xác của máy ảnh hưởng quyết định đến chất lượng bề m t, trong luận án tiến sĩ của mình JB Bibler [25], đại học Californa đã nghiên cứu về độ ổn định và sai số hình học của máy mài chính xác Dụng cụ cắt khi mài cũng được quan tâm nghiên cứu, chiến lược chọn đá mài trình bày trong luận án tiến sĩ của Chen, X [31], vật liệu đá mài được nghiên cứu trong luận án tiến

sĩ của Cai ,R [30] và A Maryam [22] nghiên cứu dùng đá mài kim cương Luận án tiến sĩ của Qi, H.S [50] nghiên cứu mô hình tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết gia công, tính chất của vật liệu mài được trình bày trong luận án tiến sĩ của Black ,S.C.E [26] Tác giả Changsheng trong luận án tiến sĩ của mình đã nghiên cứu d ng dung dịch làm nguội và sự truyền nhiệt khi mài, mô hình hoá dự báo lưu lượng nhiệt khi mài c n được nghiên cứu trong các luận án tiến sĩ của Lin,X.Z [42], của Morgan [46] ở Liverpool John Moores University Để giảm

nhiệt khi mài, luận án tiến sĩ của nghiên cứu sinh Việt Nam Nguyễn Thái Hiền Hoa về phát triển phương pháp tưới nguội mới khi mài thực hiện ở Đại học Sydney [55] Về nghiên cứu các chế độ mài được nghiên cứu trong các luận án tiến sĩ của Li [41], luận án tiến sĩ của Ebbrell nghiên cứu phương pháp chọn chế độ gia công và những yêu cầu kỹ thuật khi mài chính xác [34] Trong công trình nghiên cứu của Xun Chen, W.Brian Rowe [59] đề cập đến ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến lực mài và độ nhám bề m t chi tiết mài Việc ứng dụng các thành tựu trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã mang đến những hướng nghiên cứu mới: M Sedighi, D Afshari nghiên cứu sử dụng phương pháp trí tuệ nhân tạo mạng nơron vào việc xác định mối quan hệ thực nghiệm [45], các tác giả R.Saravanan, P.Asokan, M.Sachidanandam sử dụng giải thuật di truyền trong bài toán tối ưu hóa quá trình mài phẳng [52] hay Vishnupad P, Shin Y C sử dụng mạng logic mờ giải bài toán tối

ưu hóa quá trình mài [56]

Việc nghiên cứu hình dạng hình học (Topography) bề m t được nhiều nhà khoa học quan tâm trong giai đoạn hiện nay:

+ Công trình nghiên cứu của H Ramasawmy, L Blunt [35] mô tả tiến trình nghiên cứu ảnh hưởng của các chất điện phân khác nhau trong quá trình đánh bóng điện hóa bề m t EDM, đã chỉ ra những hạn chế của việc sử dụng phương pháp đánh bóng l ng khuôn bằng tay sau khi gia công điện cực EDM, thay vào đó là thực hiện việc gia công EDM và ECM trên cùng một máy, giới thiệu bộ thông số đ c trưng cho topography

+ Công trình nghiên cứu của David L.Butler, John A.Webster, Liam A.Blunt, Ken J.Stout [33] nghiên cứu topography đá mài, đề tài đã chỉ ra rằng topography của bề m t đá mài được xác định bằng hình học thực của đá mài và các điều kiện sửa đá, topography được tạo nên bởi các hạt mài và chất kết dính, topography đá mài và các thông

số công nghệ ảnh hưởng đến tương quan động học giữa hạt mài và phôi, đề tài giới thiệu bộ thông số 3D topography đá mài

+ Phương pháp đo topography đá mài bằng việc sử dụng áp suất thủy động của dung dịch mài được giới thiệu trong công trình nghiên cứu của Noriyuki Ohguro, Nguyen Trong Hieu and Takashi Nakamura [48], bài báo trình bày phương pháp đo topography đá mài trong quá trình gia công ở điều kiện có sử dụng dung dịch mài, từ đó quan hệ giữa topography và áp suất trong quá trình mài được thiết lập, sự thay đổi topography của đá mài được xác định thông qua việc đo áp suất thủy động của dung dịch mài, những hạn chế của phương pháp là tốc

độ, lưu lượng d ng dung dịch mài, khoảng cách giữa m t đá với cảm biến áp suất và không khí đều ảnh hưởng đến áp suất đo

+ Các tác giả R Ohlsson, A Wihlborg, H Westberg giới thiệu độ chính xác của phương pháp đo nhanh topography [51], công trình nghiên cứu và so sánh phương pháp đo topography bề m t giữa phương pháp truyền thống và phương pháp mới dựa trên nguyên lý giao thoa Để đánh giá và phân tích sự khác nhau giữa hai phương pháp trên, một kính hiển vi nguyên tử đã được sử dụng, kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, phương pháp đo giao thoa đôi khi cũng tạo ra những sai lệch quang học do các vị trí có góc độ khác nhau + Công trình nghiên cứu của J Condec¸o , L.H Christensen , B.-G Rose´n [37] trình bày quá trình thực hiện tự động thay đổi vị trí đo topography bề m t 3D dựa trên một thuật toán đơn giản, thực hiện trên phần mềm Matlab Các thông số bề m t trước và sau khi hiệu chỉnh được xác định và so sánh Kết quả thí nghiệm chứng minh rằng phương pháp có thể được sử dụng hiệu quả để đo bề m t có độ m n thấp

+ Các tác giả D.A Doman, A Warkentin, R Bauer trong công trình nghiên cứu của mình đã giới thiệu tổng quan về các mô hình nghiên cứu gần đây về việc tìm hiểu về topography của đá mài Từ mô hình 1D, 2D, đến 3D và tiến tới xác định các thành phần quan trọng của

mô hình 3D Trong mô hình 3D, không chỉ vị trí các hạt mài mà hình dạng hình học của hạt mài cũng được mô tả [32]

+ Năm 2013, trong luận án tiến sĩ của mình tác giả Abdalslam Darafon đã nghiên cứu đo và mô phỏng sự ảnh hưởng của topography đá mài đến kích thước hình học trong quá trình mài [23]

Đề tài này đưa ra phương pháp mới đó là sử dụng sensor vị trí tán xạ nguồn ánh sáng trắng, việc lựa chọn thiết kế vị trí hệ thống và phần mềm có thể quét được toàn bộ bề m t 3D của đá mài với độ chính xác cấp micro Phương pháp này cũng có thể dựng mô hình 3D bề

m t topography đá mài trước và sau khi sửa đá

Tại Việt nam, từ những năm 1970 nhiều chuyên gia nghiên cứu về mài đã được đào tạo tại các nước như: TS Nguyễn Thế Đạt, GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, GS.TS Đào Văn Hiệp, TS Nguyễn Tiến Thọ, TS Trương Hoành Sơn, TS Nguyễn Trọng Hiếu Trong vài năm trở lại đây, nhiều đề tài về mài cũng đã được nghiên cứu tại Việt Nam như:

TS Nguyễn Huy Ninh nghiên cứu phương pháp đánh giá tính cắt gọt của đá mài [6] Tác giả Trần Minh Đức đã xây dựng được các chỉ tiêu để xác định tuổi bền của đá [18] Tác giả Trần Đức Quý tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề m t chi tiết khi mài tròn ngoài [16] Khi nghiên cứu về quá trình mài phẳng thép 45, TS Hoàng Văn Điện đã xây dựng được hàm toán học mô tả các mối quan hệ giữa độ mòn, lực cắt và độ nhám bề

m t với chế độ cắt [2] Tác giả Phùng Xuân Sơn đã thiết lập được các

mối quan hệ của rung động với chế độ cắt, độ nhám, lực cắt và thời gian mài trong quá trình mài phẳng thép 45 [12]

Phân tích các công trình nghiên cứu đã thực hiện cho thấy tính đa dạng của các nghiên cứu về mài, hầu hết các công trình này đều được thực hiện theo một số hướng chính sau:

- Các nghiên cứu tiếp tục tìm hiểu bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra khi mài như lực cắt, nhiệt cắt, rung động, m n đá Nghiên cứu các ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt, chế độ sửa đá đến chất lượng bề m t chi tiết mài, đến tuổi bền của đá

- Nghiên cứu các phương pháp đo topography và mô hình đo topography đá mài, nghiên cứu các ảnh hưởng của cấu trúc đá, chế độ sửa đá đến topography đá mài Nghiên cứu và mô phỏng sự ảnh hưởng của topography đá đến hình học bề m t chi tiết mài

- Nghiên cứu chế tạo các loại đá mài từ vật liệu mới có độ cứng và khả năng cắt cao Nâng cao chất lượng chế tạo đá mài, hoàn thiện kết cấu của đá, nâng cao vận tốc cắt khi mài

- Ứng dụng công nghệ thông tin trong việc nghiên cứu đo topography

đá mài, thiết lập các mô hình tối ưu hóa quá trình mài hướng tới thực hiện điều khiển quá trình mài theo nguyên tắc điều khiển tối ưu Tuy nhiên, qua tìm hiểu về bản chất quá trình gia công mài cũng như thực tế, tác giả nhận thấy sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ, của đá mài đến độ nhám bề m t chi tiết gia công c n nhiều vấn

đề chưa được lý giải một cách khúc chiết, cụ thể như sự hình thành

bề m t đá mài (Topography) khởi thủy, sự thay đổi của nó ảnh hưởng đến năng suất, chiều sâu lớp biến cứng, các vết nứt tế vi và độ nhám

bề m t chi tiết

Các nghiên cứu của các nhà khoa học thế giới cũng khẳng định rằng, không thể phát triển lý thuyết mài nếu không nghiên cứu cơ sở vật lý của quá trình m n và phá huỷ của đá mài, để mô hình hóa được quá trình mài thì cần phải xác định được topography đá mài [32] Do

vậy việc nghiên cứu topography bề mặt đá mài và sự thay đổi

topography trong quá trình mài dựa trên cơ sở lý thuyết và thực

nghiệm vẫn có tính thời sự hiện nay

vấn đề cụ thể, chưa có giải pháp tổng thể để kết nối các vấn đề nghiên cứu

- Chất lượng bề m t chi tiết máy mà đ c trưng quan trọng là độ nhám

bề m t là một trong những thông số đầu ra thường được đề cập đến Theo phân tích mối quan hệ nhân quả thì chất lượng bề m t của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như: loại máy mài, đá mài, chế độ mài, dung dịch tưới nguội, lực mài, rung động và trực tiếp là Topography bề m t đá mài…

- Độ nhám bề m t chi tiết máy được tiến hành đo sau khi kết thúc quá trình mài, không đo được trực tiếp trong quá trình mài, gây khó khăn cho việc tiến tới điều khiển thích nghi quá trình mài

- Hiện nay, mối quan hệ giữa chế độ cắt, lực mài, rung động với độ nhám bề m t của chi tiết đã được nghiên cứu Mối quan hệ giữa Topography với chế độ sửa đá, chế độ cắt, độ nhám bề m t, tuổi bền đá…chưa được nghiên cứu ho c chỉ được đề cập trong nghiên cứu lý thuyết Vì vậy, cần nghiên cứu Topography bề m t đá mài để xác định quan hệ giữa Topography với độ nhám bề m t chi tiết gia công nhằm nâng cao chất lượng bề m t chi tiết, nâng cao tuổi bền đá và tiến tới điều khiển tích cực quá trình mài

Với những kết luận ở trên tác giả xác định mục đích nghiên cứu của

đề tài và tiến hành nghiên cứu những nội dung sau:

- Nghiên cứu tổng quan về quá trình mài,

- Tìm hiểu khái niệm và xác định các thông số đ c trưng cho Topography bề m t đá mài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống đo Topography của đá mài

- Nghiên cứu thực nghiệm để xác định quan hệ giữa chế độ sửa đá, chế độ cắt với Topography, Topography với độ nhám bề m t chi tiết gia công

Chương 2 TOPOGRAPH B M T ĐÁ MÀI VÀ ẢNH HƯ NG CỦA

NÓ Đ N ĐỘ NHÁM B M T CHI TI T KHI MÀI

3D người ta biểu thị chiều cao bề m t bằng các điểm rời rạc z(xi, yi)

và vị trí không gian biểu thị bằng: xi = (i-1)∆x; yj = (j-1)∆y

2 1 2 Mặt phẳng chuẩn dùng để xử lý, phân tích bề mặt

M t phẳng chuẩn được sử dụng

ở đây là m t phẳng phân chia bề

m t trong vùng lấy mẫu sao cho

tổng bình phương của các sai lệch

từ các điểm trên bề m t thực so

với các điểm tương ứng trên m t

chuẩn này là nhỏ nhất M t phẳng

chuẩn để phân tích Topography có

dạng: f(x,y) a x y Hình 2.1 Bề mặt được số hóa theo 3 kích thước

2 1 3 Các thông số đại diện cho Topography

Để đánh giá Topography của đá mài trong luận án này đưa ra các thông số mô tả đ c điểm chính, những nét đ c trưng của Topography của bề m t 3D:

- Căn bậc hai của sai lệch trung bình bình phương Sq:

 

 

l M

k

l k

MN S

2

) , ( 1

l k q

MNS S

l k q

MNS S

đinh cac Sô

1 (

2.1.4 Sự thay đổi Topography của đá trong quá trình mài

Dưới tác động của lực cắt và nhiệt độ cao, mỗi một lưỡi cắt trên

bề m t đá mài dần bị phá huỷ Sự va đập có chu kỳ phát sinh ở mỗi lần cắt của lưỡi cắt là nguyên nhân cùn của lưỡi cắt và hình thành các lưỡi cắt sắc mới Những hiện tượng này dẫn đến thay đổi Topography của bề m t làm việc của đá mài làm ảnh hưởng đến tuổi bền của đá