Gia công kim loại mài

- Bằng mài có thể gia công đ ợc các mặt phẳng, mặt trụ trong, ngoài các mặt tròn xoay hay các mặt định hình - Mài còn có thể sửa đ ợc các sai số vị trí của chi tiết.. 3.1.1 Các thông s

6 mµi

1 Giới thiệu về quá trình mài

Tầm quan trọng và vị trí của mài của ph ơng pháp mài:

Mài là ph ơng pháp gia công tinh, nó đóng vai trò quyết

định đến chất l ợng sản phẩm Tầm quan trọng của mài

đ ợc 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 nh máy

bay, xe hơi

………

Nhìn chung, các sản phẩm cao cấp đ ợc 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 ph ơng pháp gia công đầu tiên mà con ng ời tìm ra,

kể từ khi ng ời 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: th ờng là trên 15m/s, chủ yếu là

khoảng từ 25-35m/s so với mài th ờng, 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 l ỡi cắt), thông số hình học của các l ỡi 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 đ ợc nhiều kết quả nhờ vào sự phát triển của kỹ thuật thông tin, kỹ thuật đo l ờng v.v

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

3 Khả năng công nghệ của mài

- Mài là ph ơng pháp gia công tinh Bằng ph ơng pháp mài, có thể gia công đ 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 đ ợc các mặt phẳng, mặt trụ (trong, ngoài) các mặt tròn xoay hay các mặt định hình

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

Máy và dụng cụ trong nguyên công mài:

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

(Grinding machine)

Đá mài (Grinding Wheel)

Grinding WheelMµi ph¼ng

Mµi

Chi tiÕt (Workpiece)

Bµn tõ (Magnetic Table)

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): Th ờng là các loại vật liệu có độ cứng rất cao Ng ời

ta phân hạt mài ra hai loại:

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

Loại đặc biệt: gồm Cubic Boron Nitride (CBN) và kim c ơng

(Diamond)

Chất dính kết (Bond): Có 3 loại chất dính kết chủ yếu đ ợc 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 h ởng 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 đ ợc xác định bởi các thông số sau:

Dạng vật liệu hạt mài trong đá; Kích th ớc 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 nh 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

- 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.

Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt mài và đ

ờng kính hạt mài

ảnh h ởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

ảnh h ởng của độ cứng đá đến độ nhám bề

mặt chi tiết mài

ảnh h ởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

ảnh h ởng của thông số kỹ thuật đá mài đến khả

năng mài của đá

ảnh h ởng của chiều sâu mài đến độ nhám bề

mặt chi tiết mài

3.1.2 Các thông số kỹ thuật của đá có vật liệu

- 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 đ ợc ký hiệu bằng #A/B Trong đó A là kích cỡ rây

mà ở đó gần 100% hạt mài không đi quá đ ợc 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 t ơng đ ơng

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 đ ợc (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 c ơng và Nitrit

Bo dạng lập ph ơng (CBN) Kim c ơng là vật liệu cứng

nhất đ ợc biết đến, theo sau nó là nitrit bo lập ph ơng Kim c ơng dùng làm vật liệu mài ở cả hai dạng tự nhiên và nhân tạo, song xu h ớng ngày nay là sử dụng kim c ơng nhân tạo CBN, ở cả hai dạng lập ph ơng và lục giác ở trạng thái mềm, là loại vật liệu tổng hợp.

Loại kim c ơng có cấu trúc tinh thể yếu hơn chủ yếu đ

ợc dùng trong gia công mài các hợp kim cứng và sản xuất

những loại đá mài có chất dính kết nhựa Trong tr ờng hợp

này, các hạt mài kim c ơng th ờng đ ợc phủ một lớp niken (lớp này chiếm 55% tổng khối l ợng hạt mài và chất phủ) Công dụng của lớp phủ là tăng độ kết dính các hạt mài kim c 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 tr ờng

Các hạt mài kim c ơng loại đơn tinh thể có cấu trúc vững chắc hơn và bền hơn chủ yếu đ ợc 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 nh ng kim c ơng 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 c ơng bị mòn.

CBN là loại vật liệu có độ cứng thấp hơn kim c ơng nh ng

nó đ ợc sử dụng rộng rãi để mà thép và hợp kim màu thay cho kim c ơng vì các u điểm sau:

- Tính ổn định nhiệt cao: CBN có thể chịu tới 13000C ở

điều kiện th ờng

- Không bị mòn ma sát do sự khuyếc tán C nh kim c ơng

 CBN đã và đang là đối t ợng nghiên cứu trong các quá trình mài, đặc biệt là trong mài Feed-Creep.

Mét sè h¹t mµi

3.1.4 Chất dính kết

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

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

Các loại chất dính kết th ờng dùng:

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

kết nhựa

Đá mài CBN, Kim c ơng: Chất liên kết thuỷ tinh hoá và

liên kết nhựa

Sản xuất đá mài: Chủ yếu bằng ph ơng 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 ph ơng pháp mạ điện.

3.1.4 Thành phần đá mài và sơ đồ pha

Nếu bỏ qua chất độn và chất trợ mài thì có thể coi

đá mài là một hệ 3 pha gồm: Hạt mài, chất dính kết

5 ,

gièng nhau nh cã Ýt h¹t mµi h¬n

(gi¸ trÞ S cao h¬n) th× th êng xèp

h¬n

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 ph ơng pháp gia công cắt gọt duy nhất có góc tr ớc của l ỡi 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

L ợng chạy dao ngang sau một hành trình kép của bàn máy khi mài

L ợng chạy dao dọc sau một vòng quay của vật khi mài thô thép là

+ Chi tiết đ ợc gá trên hai

mũi tâm hoặc một đầu

kẹp trên mâm cặp và

đầu kia chống tâm Khi

mài, nếu cần phải sửa lỗ

tâm, nắn thẳng chi

tiết.

+ Có nhiều cách tiến dao

khi mài nh tiến dao dọc,

tiến dao ngang, tiến dao

nghiêng.

tiết gia công) nh ng không quá 15 mm Đá dẫn có dạng Hypecbôlôit và

Hypecbôlôit

+ Ưu của mài không tâm:

* Giảm đ ợc thời gian phụ và

thời gian gia công mặt chuẩn

* Dễ tự động hoá quá trình

+ 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 Nh ng mài trong bị hạn

* Chi tiết đứng yên, dao quay, tịnh

tiến, chuyển động hành tinh

3, Mài phẳng.

Là ph ơng 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 chi tiết khó định vị,

độ nhẵn bóng cao vì dễ t ới

dung dịch trơn nguội, dễ thoát

phoi, thoát nhiệt.

bóng thấp vì khó t ới dung dịch

trơn nguội, khó thoát phoi, thoát

nhiệt.

Mài phẳng bằng đá hình trụ

Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu

4, Mài mặt định hình.

Có thể gia công các mặt định hình tròn xoay và các mặt định hình có đ ờng sinh thẳng

Mài mặt định hình tròn xoay thực hiện trên máy mài tròn trong hoặc tròn ngoài

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

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

Mài bánh răng