Bài Giảng Mài Kim Loại

Ch ơng 11 MàI kim loại Mục đích: Mài kim loại đ ợc dùng rất phổ biến và từ lâu để gia công vật liệu có độ cứng cao.. Đặc điểm của quá trình cắt khi mài. - Mài kim loại đ ợc dùng rất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÀI GIẢNG C¾t kim lo¹i

GIẢNG VIÊN: NGUYỄN ICH THÔNG KHOA CƠ KHÍ

Ch ơng 11

MàI kim loại

Mục đích:

Mài kim loại đ ợc dùng rất phổ biến và từ lâu để gia công vật liệu có độ cứng cao Ch ơng 11 trình bày đặc điểm của quá trình cắt khi mài kim loại

Yêu cầu:

Nắm đ ợc đặc điểm của quá trình cắt khi mài kim loại, các thông số kỹ thuật của đá mài và chế độ cắt khi mài kim loại.

SLIDE 1

 11.1 Đặc điểm của quá trình cắt khi mài.

 - Mài kim loại đ ợc dùng rất phổ biến và từ rất lâu đời khi cần gia công vật liệu có độ cứng cao Mài th ờng dùng gia công bàn tinh và gia công tinh vật liệu Ngày nay khi kỹ thuật ngày càng sử dụng nhiều vật liệu có độ bền, độ cứng càng cao thì mài cang phát triển và mở rộng Máy mài chiếm khoảng 30 % tổng

số máy cắt kim loại, ở những ngành đặc biệt nh chế tạo vòng bi máy mài chiếm đến 60%

 - Hiện nay khi áp dụng những thành tựu kỹ thuật mới mài còn đ ợc dùng để gia công thô cũng có thể cho năng suất và hiệu quả kinh tế khá cao

 - Tốc độ cắt khi mài rất lớn khoảng (20 ữ 30) m/s Khi mài cao tốc có thể tới(60 ữ 80) m/s, thậm chí tới 120 m/s và còn cao hơn nữa Vì vậy phải rất chú ý đến an toàn khi mài

 - Dụng cụ mài bao gồm các hạt mài có kích th ớc nhỏ liên kết với nhau bằng chất dính kết Mỗi hạt là một l ỡi cắt có hình dạng hình học bất kỳ với góc tr ớc th ờng âm nên biến dạng khi mài rất lớn, lực cắt Py rất lớn và nhiệt cắt khi mài cũng rất cao

 - Dụng cụ mài có nhiều loại: đá mài, băng mài, phiến mài, bột mài, giấy ráp Thông dụng nhất là các loại đá mài

 - Trong quá trình mài các hạt mài khi cùn đi có khả năng bong

ra nh ờng chỗ cho những hạt còn sắc vào cắt Đó là hiện t ợng tự mài sắc của đá mài

 - Mài có khả năng công nghệ khá lớn Mài có thể gia công đ ợc mặt tròn ngoài, mặt tròn trong, mài phẳng, mài ren, mài bánh răng, mài định hình, có thể cắt đứt, xẻ rãnh

 - Ngày nay ng ời ta áp dụng nhiều kỹ thuật mới vào mài kim loại nh mài gián đoạn, mài rung, mài trong các môi tr ờng đặc biệt khiến cho khả năng công nghệ của mài còn lớn hơn nữa

 11.2 Các thông số kỹ thuật của đá mài.

 Đá mài bao gồm các thông số kỹ thuật sau đây:

 11.2.1 Vật liệu hạt mài:

 a, Vật liệu siêu cứng:

 Nh kim c ơng, el-bo có độ cứng độ bền mòn rất cao nh ng giá thành cao nên chỉ dùng gia công tinh, siêu tinh

 b, Các-bít Bo:

 Là loại vật liệu mài rất thông dụng Có độ cứng khoảng, độ chịu nhiệt (7000 ữ 8000C ) có độ dòn cao Chủ yếu dùng để

đánh bóng H.K.C

 c, Các bít si –lic:

 Có hai loại Các-bít si-lic xanh và Các-bít si-lic đen Các-bít

 si-lic xanh ít tạp chất, tính cắt cao hơn th ờng dùng để gia công

 tinh Các-bít si-lic đen th ờng dùng để gia công thô

 d, Co- run:

 Thành phần cơ bản là ô - xyt nhôm Al2O3 Gọi là ô - xyt nhôm điện vì chúng đ ợc tổng hợp từ quặng bô-xit trong lò điện

Có ba loại

 - Ô - xyt nhôm điện th ờng:

 Có mầu từ da cam đến hồng, trong dó l ợng Al2O3 chiếm khoảng (93 ữ 95) %, chịu đ ợc nhiệt độ (12500 ữ 13000 C) Chuyên dùng để mài thô và mài bán tinh kim loại đen, mài sắc dao từ thép dụng cụ

 - Ô - xyt nhôm điện trắng: Có mầu trắng, chứa (98 ữ 99) %

Al2O3, khá năng tự mài sắc tốt hơn, chịu đ ợc nhiệt độ ( 17000

ữ 18000 C) Th ờng dùng chế tạo đá mài kim loại đen, thép dụng cụ

 - Ô-xýt nhôm đơn tinh thể có tính cắt và cơ tính cao, chịu đ ợc nhiệt độ cao, th ờng dùng mài thép và hợp kim khó gia công

 11.2.2 Vật liệu chất dính kết:

 Chất dính kết có nhiệm vụ liên kết các hạt mài thành một khối rồi ép chúng thành hình dạng nhất định sau đó đem thiêu kết Có các loại chất dính kết sau:

 a, Chất dính kết vô cơ: Gồm các loại sau:

 - Chất dính kết Kê-ra-mit đ ợc dùng phổ biến (gồm đất sét chịu nóng, tr ờng thạch có khi còn thêm thạch anh ) vì có các u điểm sau: Chịu n ớc, chịu ẩm, chịu lửa và có độ bền hoá học cao Tuỳ theo yêu cầu mà có thể chế tạo đ ợc các loại đá có tính đàn hồi

và tính dòn khác nhau

 - Chất dính kết: Si-li-cát có nền là Si-li-cát Nat-ri và một số chất phụ gia (ô-xít chì, phấn, thạch cao) Nói chung các tính năng của chất dính kết Si-li-cát đều thua Kê-ra-mit trừ khả năng tự mài sắc

 b, Chất dính kết hữu cơ : Ba-kê-lit và vun-ga-nhit

 - Chất dính kết hữu cơ Ba-kê-lít đ ợc dùng phổ biến sau Kê-ra-mit Đá mài dùng chất dính kết Ba-kê-lit có độ bền, độ đàn hồi cao và ít nung nóng chi tiết nên th ờng dùng để cắt đứt mài thô, mài tinh, mài sắc dao hợp kim cứng

 Đá mài Ba-kê-mit có nh ợc điểm là sức bền Cơ học và lực giữ hạt mài giảm nhanh ở nhiệt độ ( 2000 ữ 2500 C ) hoặc trong dung dịch có độ kiềm cao hơn 1,5 %

 - Chất dính kết Vun - ga – nhít có thành phần chính là cao su

 tổng hợp có độ bền cao hơn ba-kê-lit do đó có thể làm việc ở

 tốc độ cắt cao và đá mài cắt đứt

 Nh ợc điểm của loại này là độ xốp kém, chịu nhiệt thấp nên

 khi gia công bắt buộc phải dùng dung dịch trơn nguội

 Đá mài Vun –ga- nhít th ờng dùng làm đá mài cắt, đá mài gia công tinh, đánh bóng

 c, Chất dính kết kim loại: Th ờng dùng các loại hợp kim đồng, nhôm để chế tạo đá mài có độ bền, tuổi thọ cao nh đá mài kim

c ơng

 11.2.3 Độ hạt của đá mài:

 Đ ợc quy ớc ký hiệu bằng trị số kích th ớc lỗ rây theo các cỡ

tiêu chuẩn- xem bảng 11-2

11.2.4 Độ cứng của đá mài:

 a, Định nghĩa:

 Độ cứng của đá mài là khả năng chống lại khuynh h ớng rứt hạt mài ra khỏi bề mặt làm việc của đá d ới tác dụng của ngoại lực

b, Phân loại:

Tiêu chuẩn Việt Nam quy định thang độ cứng của đá mài nh sau:



Bang 11.3 độ cứng của đá mài

 Chú ý: Trong mỗi loại theo thứ tự độ cứng tăng dần Ví dụ độ cứng tăng theo chiều từ : CV1, CV2, CV3

 11.2.5 Cấu trúc của đá mài:

 Cấu trúc của đá mài là t ơng quan về mặt số l ợng giữa thể tích hạt mài, thể tích chất dính kết và thể tích khoảng trống của

đá:

 Vhm + Vcdk + Vkt = 100%

 Cấu trúc của đá có ký hiệu từ (0 ữ12) Số hiệu càng lớn đá mài càng xốp, nghĩa là hạt mài càng giảm và khoảng trống càng tăng

 Cụ thể: Cấu trúc từ (1 ữ 4) đ ợc gọi là cấu trúc chặt, cấu trúc từ (5 ữ 8) là cấu trúc trung bình, cấu trúc từ (9 ữ 12) là cấu trúc xốp

 Bảng d ới đây cho ta l ợng phần trăm hạt mài trong các cấu trúc khác nhau:

Bảng 11.4 Cấu trúc của đá

 11.2.7 Ký hiệu của đá mài:

 Mọi thông số của đá phải đ ợc ghi trên bề mặt đá để ng ời dùng lựa chọn theo yêu cầu gồm các thông số sau:

 - Vật liệu hạt; Vật liệu chất dính kết; Độ hạt; Độ cứng

 - Kích th ớc của đá mài : D x B x d

 - Tốc độ cho phép của đá v ( m/ s )

Hinh 11.13 Một số loại đá mài

 11.4 Lực cắt khi mài:

 Lực cắt khi mài th ờng không lớn khoảng (300 ữ 400) N vì tiết diện phoi cắt bé.Tuy nhiên công suất tiêu hao khi mài lại lớn vì tốc độ cắt khi mài cao

 Có thể phân tích lực mài ra ba thành phần nh sau:

 Trong đó lực lớn nhất, th ờng = ( 1,5 ữ 3 )

 Trong thực tế th ờng tính theo kinh nghiệm

 Công suất của động cơ làm quay đá mài đ ợc tính:



 Ndc = ( kW )

 Công suất của động cơ làm quay chi tiết gia công đ ợc tính :



 Ndc = ( kW )

→

P P→x + P→y + P→z

→

y

→

z P

1

2 10

.

η

d

z v P

2

3 10 60

η

ct

z v P

Trong đó và là hiệu suất truyền động từ động cơ điện đến đá mài và chi tiết gia công

11.5 Sự mài mòn và tuổi bền của đá mài

Sự mài mòn bề mặt làm việc của đá mài là một quá trình Cơ lý hoá phức tạp, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh các đặc tính kỹ thuật của đá, vật liệu gia công, chế độ cắt có những dạng mòn sau đây:

- Hạt mài mòn, mất khả năng cắt

- Hạt mài bị cào x ớc, vỡ vụn mất khả năng cắt

- Khoảng không gian giữa các hạt mài bị lấp đầy

Tuỳ theo điều kiện mài cụ thể tất cả các dạng mòn có thể xảy

ra đồng thời hoặc một dạng nào đó chiếm u thế

Đá mài bị mòn phải đ ợc sửa để phục hồi tính cắt Thời gian làm việc giữa hai lần sửa đá là tuổi bền của đá mài

Đá mài có khả năng tự mài sắc Nh ng điều đó khó xảy ra hoàn

toàn nên th ờng phải sửa đá sau một thời gian làm việc

1

η η2

 Có thể tính tuổi bền của đá khi mài tròn ngoài, chạy dao dọc

 theo công thức sau

 Trong đó:

 là hệ số phụ thuộc vật liệu gia công:

 + Thép tôi : = 2260



 + Thép th ờng : = 2550



 + Gang : = 2870

 d là đ ờng kính chi tiết gia công ( mm )

 v là tốc độ của chi tiết ( m/ ph )

 t là chiều sâu cắt sau một hành trình kép

 S là l ợng chạy dao ( mm/ vg)

T C

T C

T C

T

C

82 , 1 1

, 1 82 , 1

6 , 0

.

.

S t

v

d

C v

ct

T

=

 11.6 Chọn chế độ cắt hợp lý khi mài.

 Chế độ cắt hợp lý khi mài đ ợc chọn theo trình tự sau:

 B ớc 1: Chọn đá mài:

 Căn cứ vào chi tiết gia công, điều kiện cụ thể có thể chọn đá mài nh sau:

 - Gia công thép dùng đá mài ô- xýt nhôm, mài gang và hợp kim cứng nên dùng đá mài Các-bít Si lic.

 - Chon cấu trúc xốp khi mài vật liệu mềm và dẻo Độ hạt nhỏ khi gia công tinh.

 - Vật liệu cứng nên dùng đá mềm vì khi đó đá chóng mòn cần

 dùng đá mềm để tăng khả năng tự mài sắc của đá Khi mài vật

 liệu rất mềm, rất dẻo đấ dễ bị lấp đầy các khoảng trống cũng

 nên dùng đá mềm.

 - Gia công tinh nên dùng đá mài kim c ơng, gia công thép và

 hợp kim có độ bền cao nên dùng đá mài el – bo.

 - Để đạt năng suất cao và tiết kiệm nên tận l ợng chọn đá có

 đ ờng kính và chiều rộng lớn.



 B ớc 2: Chọn chiều sâu cắt t = (0,005 ữ 0,09) mm

 B ớc 3: Định tốc độ quay của chi tiết gia công: Chọn tốc độ quay của chi tiết gia công cần l u ý các điểm sau:

 + Vật liêu gia công có độ cứng càng cao khi mài dễ cháy, nứt thì chọn tốc độ quay của chi tiết gia công càng lớn

 + Chi tiết gia công có độ chính xác càng cao thì tốc độ quay của chi tiết gia công càng thấp

 + Đá mài có độ cứng càng cao thì cang cần nâng cao tốc độ

quay của chi tiết gia công

 + Tăng tốc độ quay của chi tiết gia công thì điều kiện thoát

nhiệt tốt hơn nh ng cũng tăng sự mài mòn của tâm quay , tăng lực ly tâm , tăng biên độ dao động

 B ớc 4: Định l ợng chạy dao dọc và l ợng chạy dao phút

 B ớc 5: Định tốc độ quay của đá mài

 B ớc 6: Xác định lực P z và công suất tiêu tốn khi mài

 B ớc 7: Tính thời gian gia công cơ bản:





 T O =

 Trong đó:

 i = , với h là l ợng d mài, t là chiều sâu mài



S là l ợng chạy dao dọc

Km là hệ số tính đến số lần chạy rà lần cuối Km = (1,5ữ 2,5)

t h

m

K S

n

i

L

.

.