Bài Giảng Quá Trình Mài

-Do cấu tạo của đá mài: Trong quá trình cắt, cùng một lúc có nhiều hạt mài cùng tham gia một lúc có nhiều lưỡi cắt, thông số hình học của các lưỡi cắt đó không giống nhau và luôn luôn t

6 mµi

1 Giới thiệu về quá trình mài

Tầm quan trọng và vị trí của mài của phương pháp mài:

Mài là phương pháp gia công tinh, nó đóng vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm Tầm quan trọng của mài được thể hiện ở hai yếu tố sau:

+ Mài chiếm từ 20-25% giá thành sản phẩm cơ khí có nguyên công

mài.

+ Sẽ không có xã hội văn minh nếu không có mài.

Ví dụ: Chúng ta sẽ không có các thứ sau nếu không có mài:

- Đầu từ của đầu video

- ổ cứng máy tính

- Đầu đọc la-ze (Len)

- Các sản phẩm cao cấp cho cuộc sống như máy bay, xe hơi

………

Nhìn chung, các sản phẩm cao cấp được chế tạo đều phải qua quá trình mài hoặc có liên qua đến quá trình mài

2 Nghiên cứu về quá trình mài

+ Mài là phương pháp gia công đầu tiên mà con người tìm ra, kể từ khi người

cổ đại cọ xát vũ khí hay công cụ lao động của mình xuống các phiến đá và nhận thấy điều đó có tác dụng là sắc dụng cụ hay vũ khí của mình.

+ Tuy nhiên việc nghiên cứu về quá trình mài một cách có hệ thống thì lại sau cùng, cách đây khoảng 70 năm.

Việc nghiên cứu mài gặp nhiều khó khăn bởi vì các yếu tố sau:

- Tốc độ của mài rất lớn: thường là trên 15m/s, chủ yếu là khoảng từ 25-35m/s

so với mài thường, và 150-300m/s cho mài cao tốc Với tốc độ này thì việc đo

đạc các thông số rất khó khăn.

-Do cấu tạo của đá mài: Trong quá trình cắt, cùng một lúc có nhiều hạt mài

cùng tham gia một lúc (có nhiều lưỡi cắt), thông số hình học của các lưỡi cắt đó không giống nhau và luôn luôn thay đổi trong quá trình mài.

Tuy nhiên trong những năm cuối thế kỷ 20, các nghiên cứu đã thu được nhiều kết quả nhờ vào sự phát triển của kỹ thuật thông tin, kỹ thuật đo lường v.v

Còn ở Việt Nam thì quá trình mài còn được nghiên cứu rất ít.

3 Khả năng công nghệ của mài

- Mài là phương pháp gia công tinh Bằng phương pháp mài, có thể gia công đư

ợc chi tiết đạt độ chính xác cấp 6-7, độ bóng 8- 10, do đó có thể sử dụng cho ∇ ∇ gia công lần cuối.

- Bằng mài có thể gia công được các mặt phẳng, mặt trụ (trong, ngoài) các mặt tròn xoay hay các mặt định hình

- Mài còn có thể sửa được các sai số vị trí của chi tiết.

Máy và dụng cụ trong nguyên công mài:

Mài được thực hiện chủ yếu trên máy mài và dụng cụ cắt là đá mài

Máy mài (Grinding machine)

Mµi trßn

Mµi

Wheel

3 Cấu tạo của đá mài, thành phần và đặc tính

3.1 Giới thiệu về đá mài

Đá mài (Grinding Wheel)

Hạt mài (Grain): Thường là các loại vật liệu có độ cứng rất cao Người ta phân hạt

mài ra hai loại:

Loại truyền thống: như Ôxit Nhôm (Al2O3), hay Cac-bit Si-lic (SiC)

Loại đặc biệt: gồm Cubic Boron Nitride (CBN) và kim cương (Diamond)

Chất dính kết (Bond): Có 3 loại chất dính kết chủ yếu được sử dụng là: Chất dính kết

kim loại (Metal), Thuỷ tinh hoá (Vitrified) và nhựa (Resin)

Lỗ khí (Pore): Là các lỗ khí chứa trong đá Đây là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng

đến khả năng cắt gọt của đá Tuy nhiên lỗ khí là thành phần có thể không có trong một

số đá mài

Dụng cụ cắt sử dụng trong quá trình mài là đá

mài (Grinding Wheel, Grinding Stone, Wheel)

Đá mài bao gồm 3 thành phần: Hạt mài (Grain)

làm nhiệm vụ cắt kim loại, chất dính kết (Bond)

có nhiệm vụ liên kết các hạt mài lại với nhau

thành một khối và lỗ khí (Pore)

3.1.1 Các thông số kỹ thuật của đá mài truyền thống

Đặc tính kỹ thuật của đá sẽ quyết định đến khả năng gia công của đá Đặc tính đó được xác định bởi các thông số sau:

Dạng vật liệu hạt mài trong đá; Kích thước hạt mài; Độ cứng của đá;

Cấu trúc của đá; Dạng chất dính kết; Các mã ký kiệu khác của nhà sản xuất.

Ký hiệu của đá mài sử dụng hạt mài truyền thống như sau:

51-A-36-L-5-V-23

1 2 3 4 5 6

Trong đó:

- 51: là ký hiệu nhà sản xuất.

- 1: Chỉ vật liệu hạt mài A: Ôxit nhôm, G là Cacbit Silic.

- 2: Chỉ kích cỡ hạt mài ( ký hiệu từ Mesh #8-#600, trong đó #8-#24: thô;

#30-#60: Trung bình; #70-#180: mịn; #220-#600: rất mịn).

Mối quan hệ giữa ký hiệu và đường kính hạt:

dg(inch)=0,6 M-1 hay dg(mm)=15,2M-1

- 3: Chỉ độ cứng của đá L: độ cứng ở mức L (độ cứng phân từ AZ)

- 4: Chỉ cấu trúc đá mài: Vg(%)=2(32-S); trong đó S là cấu trúc đá.

- 5: Chỉ chất dính kết (V: chất dính kết là thuỷ tinh hoá).

- 6: Ký hiệu riêng của nhà sản xuất để nhận biết đá mài.

ảnh hưởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

ảnh hưởng của độ cứng đá đến độ nhám bề mặt chi tiết mài

ảnh hưởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

ảnh hưởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

3.1.2 Các thông số kỹ thuật của đá có vật liệu hạt mài đặc biệt

- 1: Chỉ vật liệu hạt mài D: Diamond; B: CBN

- 2: Chỉ kích cỡ hạt mài (ký hiệu từ Mesh 8-) Vật liệu mài đặc biệt được ký hiệu bằng #A/B Trong đó A là kích cỡ rây mà ở đó gần 100% hạt mài không đi quá được trong khi B là kích cỡ của rây mà gần 100% hạt mài lọt qua.

- 3: Chỉ độ cứng của đá L: độ cứng ở mức L (độ cứng phân từ A  Z)

- 4: Chỉ mật độ của hạt mài trong đá Nếu lấy số ký hiệu chia cho 4 thì bằng

tỷ lệ hạt mài có trong đá 100 tương đương với 4.4cara/1cm3 hay 25% thể tích.

- 5: Chỉ chất dính kết (V: chất dính kết là thuỷ tinh hoá)

- 6: Ký hiệu riêng của nhà sản xuất để nhận biết đá mài.

- 7: Chiều sâu làm việc của đá có thể thực hiện được (theo Inch).

- Yêu cầu cơ bản của h¹t mài là phải cứng hơn so với nguyên liệu mà

b) Vật liệu mài đặc biệt

Các vật liệu mài đặc biệt bao gồm Kim cương và Nitrit Bo dạng lập

phương (CBN) Kim cương là vật liệu cứng nhất được biết đến, theo sau

nó là nitrit bo lập phương Kim cương dùng làm vật liệu mài ở cả hai dạng tự nhiên và nhân tạo, song xu hướng ngày nay là sử dụng kim cương nhân tạo CBN, ở cả hai dạng lập phương và lục giác ở trạng thái mềm, là loại vật liệu tổng hợp.

Loại kim cương có cấu trúc tinh thể yếu hơn chủ yếu được dùng trong gia công mài các hợp kim cứng và sản xuất những loại đá mài có chất dính kết nhựa Trong trường hợp này, các hạt mài kim cương thường đư

ợc phủ một lớp niken (lớp này chiếm 55% tổng khối lượng hạt mài và chất phủ) Công dụng của lớp phủ là tăng độ kết dính các hạt mài kim cư

ơng trên các loại đá mài có chất dính kết là nhựa thông và bảo vệ chúng tránh tác động của không khí trong môi trường

Các hạt mài kim cương loại đơn tinh thể có cấu trúc vững chắc hơn và bền hơn chủ yếu được dùng kết hợp với chất dính kết là kim loại để mài

gốm, đá, thuỷ tinh và một số vật liệu dòn và cứng khác.

Tuy là loại vật liệu có độ cứng cao nhất nhưng kim cương không phải là vật liệu có tính kinh tế khi mài các loại hợp kim đen, trừ một số gang cứng vì khi mài xẩy ra quá trình khuyếch tán Graphit làm kim cương bị mòn.

CBN là loại vật liệu có độ cứng thấp hơn kim cương nhưng nó được sử dụng rộng rãi để mà thép và hợp kim màu thay cho kim cương vì các ưu

Mét sè h¹t mµi

3.1.4 Chất dính kết

Các hạt mài được liên kết với nhau nhờ nhiều loại vật liệu dính kết Nhìn chung, độ kết dính được tạo ra phải đủ bền để có thể chịu được tác động của các lực mài, nhiệt độ và các lực li tâm mà không bị vỡ ra,

đồng thời vẫn chịu được các tác dụng hoá học từ các dung dịch cắt Ngoài ra còn có một số yêu cầu khác như yêu cầu về độ rắn chắc, về khả năng giữ được các hạt mài trong suốt quá trình gia công và loại bỏ những hạt mài đã bị cùn.

Các loại chất dính kết thường dùng:

Đá mài truyền thống: Chất liên kết thuỷ tinh hoá và liên kết nhựa

Đá mài CBN, Kim cương: Chất liên kết thuỷ tinh hoá và liên kết nhựa Sản xuất đá mài: Chủ yếu bằng phương pháp thiêu kết

- Với đá truyền thống: Chế tạo cả khối

- Với đá Dia, CBN: Chế tạo một lớp mỏng sau đó dán lên lõi thép, hoặc

sử dụng phương pháp mạ điện.

5 ,

Trong đó n là số nguyên (n= 1, 2, 3, 4, ) …

lần lần tương ứng độ cứng của đá (E, F, G,

H, ).…

Nếu dùng quan hệ về độ xốp thì:

Theo đó, đá mài có độ cứng giống nhau

như có ít hạt mài hơn (giá trị S cao hơn)

thì thường xốp hơn

Một số hình dạng đá mài

Thông số một số dạng

đá mài

Bản chất của quá trình mài

Bản chất của mài là sự cọ xát tế vi bề mặt vật rắn bằng những hạt mài có vận tốc cao.Mài là phương pháp gia công cắt gọt duy nhất có góc trước của lưỡi cắt âm và luôn thay

đổi

Khi mài phải giải quyết các vấn đề công nghệ sau :

Tốc độ cắt khi mài khoảng 20 ữ 35 m/s (có khi đến 50m/s), tuỳ thuộc vào đá và vật liệu phôi.

Lượng chạy dao ngang sau một hành trình kép của bàn máy khi mài htô khoảng 0,01 ữ

0,06 mm, khi mài tinh 0,005 ữ 0,015 mm

Lượng chạy dao dọc sau một vòng quay của vật khi mài thô thép là 0,3 ữ 0,5 bề rộng

đá, khi mài gang 0,5 ữ 0,95 bề rộng đá Khi mài tinh thép 0,2 ữ 0,3 ; gang 0,4 bề rộng

+ Có nhiều cách tiến dao khi

mài như tiến dao dọc, tiến dao

ngang, tiến dao nghiêng.

Mài không tâm:

+ Chuẩn định vị của chi tiết gia công chính là bề mặt đang gia công

+ Có hai cách chạy dao : chạy dao dọc và chạy dao ngang Mài theo cách chạy dao dọc gồm hai đá, một đá dẫn và một đá cắt phoi Tâm chi tiết gá cao hơn tâm đá khoảng (1/2

ữ 1)R (R bán kính chi tiết gia công) nhưng không quá 15 mm Đá dẫn có dạng Hypecbôlôit và gá nghiêng so với chi tiết góc α = 10 ữ 2030’, mài vật dài α = 1012’ ữ

3030’, có khi tới 4030’ Mài chạy dao ngang không cần đá hình Hypecbôlôit

+ Ưu của mài không tâm:

* Giảm được thời gian phụ và thời gian

+ Ngoài đá mài, bánh dẫn còn phải có thêm các con lăn để đỡ chi tiết.

+ Trước khi mài phải gia công tinh hoặc bán tinh mặt ngoài

- Mài lỗ có tâm :

+ Mài trên máy mài lỗ, máy mài vạn năng có

bộ phận mài lỗ, trên máy tiện vạn năng có đồ gá

chuyên dùng

+ Bản chất mài lỗ và mài tròn ngoài giống

nhau Nhưng mài trong bị hạn chế do kích thước

đá phụ thuộc kích thước lỗ gia công Lỗ quá nhỏ

sẽ gây ra rất nhiều khó khăn

+ Có hai cách chuyển động :

* Chi tiết quay, dao vừa quay vừa tịnh tiến

* Chi tiết đứng yên, dao quay, tịnh tiến,

chuyển động hành tinh

3, Mài phẳng.

Là phương pháp cơ bản gia công tinh các

mặt phẳng sau khi tôi.

Trong sản xuất lớn mài phẳng có thể

thay cho phay, bào nhất là đối với các

bóng cao vì dễ tưới dung dịch trơn nguội,

dễ thoát phoi, thoát nhiệt.

* Năng suất thấp.

+ Mài mặt phẳng bằng đá mài mặt đầu.

* Tăng năng suất, tiết kiệm đá, mở

4, Mài mặt định hình.

Có thể gia công các mặt định hình tròn xoay và các mặt định hình có đường sinh thẳng.Mài mặt định hình tròn xoay thực hiện trên máy mài tròn trong hoặc tròn ngoài

Mài mặt định hình có đường sinh thẳng thực hiện trên máy mài phẳng

Mài các chi tiết có dạng cam thì dùng cơ cấu chép hình

Mài bánh răng