nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt của chi tiết gia công, đến tuổi bền của đá và lực cắt khi mài tròn ngoài

Nghiên cứu tổng quan về quá trình mài. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống đo lực khi mài tròn ngoài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống đo độ mòn của đá mài. Nghiên cứu thực nghiệm để xác định quan hệ giữa độ nhám bề mặt, lực mài, tuổi bền đá với các thông số công nghệ.

Chương l GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỂ QUÁ TRÌNH MÀI 1.1. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH MÀI

1.1.1. Đặc điểm, mô hình quá trình mài

* Đặc điểm:

Mài là một phương pháp gia công cắt gọt tốc độ cao với một số lượnglớn các lưỡi cắt rất bé của hạt mài đồng thời tham gia cắt gọt So với cácphương pháp cắt gọt bằng các dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định thì mài có một

số đặc điểm sau:

- Mài là quá trình cắt tế vi và cào xước ở tốc độ cao của các hạt màitrên bề mặt vật gia công tạo ra nhiều phoi vụn Tốc độ cắt khi mài rất cao,thông thường Vcẳl= 30-35 m/s có trường hợp đến 100 m/s

- Độ chính xác kinh tế đạt được khi mài thông thường là:

- Độ cứng của hạt mài cao, do dó có thể cắt được những vật liệu cứng

mà các loại dụng cụ cắt khác không cắt được như: Thép đã tôi, hợp kimcứng

- Do nhiều hạt mài cùng tham gia cắt gọt cùng một lúc, do góc trước(<0) và do vận tốc cắt rất lớn nên nhiệt cắt khi mài rất lớn, nhiệt độ vùng cắt

có thể lên tới 1000-1500°c, gây cháy phoi, sinh tia lửa [4], [89]

- Quá trình cắt khi mài có tính gián đoạn, các hạt mài lần lượt vào cắt,

ra cắt tạo ra các rung động.

- Các đỉnh lưỡi cắt phân bố không đều theo chiều cao, lượng dư phân

bố cho các hạt mài không đều, do đó lực cắt tác động lên các hạt mài khôngbằng nhau

Nếu lực cắt quá lớn sẽ có hiện tượng hạt mài bị vỡ (tạo ra các lưỡi cắtmới) hay bị bong ra khỏi bề mặt làm việc của đá và xuất hiện lưỡi cắt của cáchạt mài mới tạo ra khả năng tự mài sắc của đá mài

Mài được sử dụng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy Trong tổng sốmáy công cụ, máy mài chiếm tới 50%, còn trong một số ngành đặc biệt nhưchế tạo vòng bi máy mài chiếm đến 60% [4], [89]

Mài không những được sử dụng gia công tinh lần cuối mà còn được sửdụng ngày càng rộng rãi ở các nguyên công gia công thô

Ngày nay, cùng với sự phát triển của ngành chế tạo máy, những đòi hỏi

về độ chính xác và chất lượng gia công ngày một cao thì mài càng được quantâm nghiên cứu và được sử dụng rộng rãi hơn

* Mô hình quá trình mài:

Trên hình 1.1 Biểu diễn sơ đồ mài tròn ngoài Hình 1.1.a Sơ đồ màitròn ngoài tiến dao dọc; hình 1.1.b Sơ đồ mài tròn ngoài tiến dao hướng kính

Hình 1.1 Sơ đồ mài tròn ngoài

- Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của đá mài vđ

- Chuyển động phụ bao gồm:

+ Chuyển động quay của phôi Vp

+ Chuyển động tiến dao dọc Sd

+ Chuyển động tiến dao ngang Sn

ĐẠI LUỢNG V ÀO

Hình 1.2 : Mô hình quá trình mài tròn ngoài tiến dao dọc

CÁC ĐẠI LUỢNG XUẤT HIỆN TRONG

- Sai lệch vị trí tương quan

* Chất lượng bề mặt chi tiết:

- Nhấp nhô bồ mặt

- Vết cháy, vết gằn bề mặt

- Tổ chức lớp bề mặt

- Tính chất cơ lý lóp bề mặt + Độ cứng tế vi

+ Chiều sau lớp biến cứng + Tính chất lóp ứng suất dư bề mặt

TÍNII KINII TẾ + Giá thành + Nàng suất + Tuổi bền của đá

1.1.2. Quá trình tạo phoi khi mài

Nếu xem xét quá trình tạo phoi khi mài của một hạt mài ta thấy nó cónguyên lý làm việc tương tự như với một răng của dao phay (hình 1.3 [4])song quá trình mài có những đặc thù riêng, tương đối khác biệt với quá trìnhcắt bằng dụng cụ kim loại như dao phay

Hình 1.3 Quá trình tạo phoi khi mài của một hạt mài

1- Hạt mài; 2 - Phoi mài; 3 - PhôiNhững khác biệt ấy bao gồm:

- Các lưỡi cắt của hạt mài tham gia cắt không liên tục

- Lớp kim loại được cắt bởi một hạt đá mài có sự phụ thuộc về quan hệchiều rộng và bề dày hạt đá

- Hình dáng hình học của hạt mài không xác định, ở đỉnh cắt của hạt mài có cung lượn bán kính R

- Hạt mài phân bố không có quy luật trên bề mặt trụ của đá

a (a«p) b (a<p) c (a>p)

- Tốc độ cắt cao, có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt đồng thời trong vùng cắt (vùng tiếp xúc giữa đá và bề mặt gia công)

- Các lưỡi cắt của hạt đá mài có độ cứng, bền nhiệt, độ giòn rất cao

- Do có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt gọt nên tạo ra nhiệt cắt lớn,

nhiệt độ vùng cắt cao

- Có hiện tượng trượt giữa hạt mài và kim loại trước khi cắt gọt.

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả quá trình tạo phoi bằng hạt mài có bán kính đỉnh

Đá mài không có lưỡi cắt liên tục trên vành cắt, các cạnh cắt của hạt

mài nằm trên độ cao khác nhau, do đó không phải tất cả các hạt mài đều thamgia cắt gọt trong cùng một thời điểm giống nhau Hạt thì trượt trên bề mặt giacông, hạt thì miết nén, hạt thì tạo phoi Những hạt có bán kính cung lượn lớntức là những hạt quá mòn không thể cắt được lát cắt mỏng, những hạt nàykhông cắt mà chỉ trượt trên bề mặt gia công, lúc này sinh ra một lượng nhiệtrất lớn.

Như vậy quá trình tạo phoi khi mài tuỳ thuộc vào yếu tố hình học cùahạt mài Quá trình tạo phoi xảy ra trong khoảnh khắc rất nhỏ 0,001- 0,005giây [9]

Tổng số lượng hạt phoi được cắt bởi một đá mài trong một đơn vị thờigian là rất lớn (hàng trăm triệu hạt phoi trong một phút) Bề dày của phoi rấtkhác nhau từ một vài micrômet đến vài phần trăm micrômet, những phoi quánhỏ dưới tác dụng của nhiệt cao sẽ bị cháy tạo thành tia lửa khi mài Nhữngphoi lớn hơn cùng với những phần tử hạt bị mòn của đá được dung dịch tướinguội rửa trôi

1.1.3. Biến đổi cấu trúc lớp bề mặt kim loại mài

Chúng ta biết rằng 80% công trong quá trình mài được biến thành nhiệtchỉ có 20% năng lượng làm biến dạng mạng tinh thể Biến đổi cấu trúc mạngtinh thể dẫn đến xuất hiện nội ứng suất bởi vì chúng gây ra biến đổi thể tíchkim loại Nếu như nội ứng suất vượt quá đại lượng bền tức thời kim loại sẽ bịphá huỷ, lúc này sẽ sinh ra các vết nứt khi mài [35]

Trong quá trình mài xuất hiện hiện tượng cháy mài do đó cần phảikhống chế sinh nhiệt trong quá trình mài Nhiều kinh nghiệm thực tế cho thấyrằng nhiệt phát sinh khi mài và sau đó là khả năng gây cháy mài có nguyênnhân trực tiếp từ lựa chọn chế độ mài, đặc tính kĩ thuật của đá và phươngpháp điều chỉnh máy mài

* Biến dạng dẻo khi mài:

Kim loại và hợp kim đều có cấu trúc mạng tinh thể và được hình thành

từ một số lượng lớn các hạt đa tinh thể được xếp theo nhũng trật tự khác nhau

về kích thước Chúng liên kết với nhau tạo thành khối rất bền vững về cơ học

Bề mặt các kim loại đa tinh thể liên kết với nhau bằng những lớp tinh thể nhỏ

và khi bị phá huỷ có phương rất khác nhau

Khi gia công kim loại bằng phương pháp cắt gọt sẽ xuất hiện biến dạngdẻo trên lớp mỏng ở bề mặt, lan toả sang các vùng lân cận nằm dưới lớp bềmặt gia công Quá trình biến dạng dẻo phát sinh theo hướng trượt tức là làmdịch chuyển một lớp tinh thể này theo mặt phẳng liên kết tinh thể nhất địnhnào đó Cũng có thể nói rằng quá trình trượt là sự dịch chuyển của một lớpnguyên tử này so với lớp nguyên tử kia, dưới tác dụng của lực biến dạng (tức

là dưới sự tác dụng của lực cắt)

Sự trượt bắt đầu khi xuất hiện ứng suất trượt đủ lớn để gây trượt Quátrình biến dạng dẻo xẩy ra sau biến dạng đàn hồi, sức lan toả hầu như bằngtốc độ âm thanh (với thép khoảng 5130 m/s), nhưng để xuất hiện biến dạngdẻo đảm bảo cho các hạt tinh thể dịch chuyển được cần có nhiều thời, gianhơn Bởi vậy ở tốc độ biến dạng cao xuất hiện biến dạng dẻo cục bộ tại chỗ.Biến dạng dẻo cũng được hiểu như biến dạng giữa các tinh thể, trong đó một

số hạt này dịch chuyển tương đối với một số hạt khác Chính những sự dịchchuyển này không lớn, nhưng cũng đủ để gây phá huỷ đường biên của hạt,cuối cùng phá huỷ kim loại

Khi cắt kim loại bằng hạt mài ở lớp ngoài cùng bị kéo chảy theo hướngtác dụng của lực cắt Các tinh thể về cơ bản được sắp xếp theo hướng của sơ

đồ mạng tinh thể, tương tự sắp xếp của các hạt nhỏ theo hướng biến dạng gọi

là ván kim loại Như vậy khi biến dạng dẻo xuất hiện những hiện tượng sau:

- Thay đổi hình dáng hạt

- Thay đổi vị trí hạt và tạo thành vân

- Hình thành ứng suất dư

-Phát sinh sự tự phá huỷ bên trong mạng tinh thể và phá huỷ liên kếtgiữa các mạng với nhau, phá huỷ đơn hạt

- Thay đổi tính chất cơ lý của lớp bề mặt

- Khi cắt kim loại biến dạng dẻo gãy ra biến cứng lớp bề mặt do đó chitiết trở nên bền hơn và độ cứng tế vi được nâng cao hơn và giảm tính dẻo

* Ứng suất dư lớp bề mặt:

Các nghiên cứu trước đây đã xác định rằng ứng suất dư ảnh hưởng lớnđến tính chất sử dụng và tuổi bền của chi tiết máy, ảnh hưởng lớn nhất đếntuổi bền là độ cứng tế vi lớp bề mặt [6]

Yếu tố cơ bản để đánh giá tình trạng lớp bề mặt là độ lớn và chiều củaứng suất mỏi bên trong lớp kim loại Các loại ứng suất này xuất hiện trongquá trình mài và tồn tại trên chi tiết gia công, ứng suất dư trên lớp bề mặt xuấthiện do những nguyên nhân sau:

- Biến dạng dẻo lớp bề mặt

- Biến dạng dẻo không đồng nhất, liên quan đến kéo các thớ, sợi kimloại lớp bề mặt và phát sinh trong lớp này ứng suất dư nén có ảnh hưởng theochiều cắt gọt

- Cháy lớp mỏng trên bề mặt kèm theo xuất hiện ứng suất dư kéo

- Biến đổi pha các lớp kim loại dẫn đến chúng có cấu trúc khác nhau,các lớp này có thể tích khác nhau do đó tạo ra các lớp ứng suất dư có dấu vàgiá trị khác nhau

Nghiên cứu về độ lớn và tính chất ứng suất dư mang một ý nghĩa lớn,nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi khử ứng suất dư trên lớp bề mặt đã làmtăng bền chi tiết gia công và nâng cao khả năng chịu mòn Trong quá trinhmài chọn chế độ cắt hợp lý sẽ tạo ra một lớp bề mặt có ứng suất dư nén làmtăng tuổi thọ chi tiết gia công

1.2 CẤU TẠO CỦA ĐÁ MÀI

Kim cương tự nhiên (A) là một biến thể của cacbon Nó có độ cứng caonhất trong số các loại vật liệu mài tự nhiên và nhân tạo đã biết hiện nay Tuynhiên kim cương giòn Kim cương thường được xác định khối lượng theocara Một cara bằng 200 miligam

Kim cương nhân tạo (A.C) Để tổng hợp kim cương nhân tạo, người ta

sử dụng các vật liệu có chứa cácbon kết hợp với một số chất xúc tác Vật liệu

cơ bản thường dùng là graphit Đôi khi người ta còn dùng cả than củi Vậtliệu xúc tác thường dùng là kim loại (crôm, niken, sắt, côban và một vài kimloại khác) Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao kim cương nhân tạo sẽđược hình thành

Côranhđông điện có hai loại: Côranhđông điện thường (1A), được thiêukết từ bốcxít và các biến thể của nó như 12A, 13A, L4A, 15A, 1ỐA.Côranhđông điện trắng (2A) được thiêu kết lừ ôxit nhôm và các biến thể của

nó 22A, 23 A, 24A, 25A.

Các loại Côranhđông điện hợp kim được phân biệt với nhau bởi hàmlượng của ôxit nhôm chứa trong nó

Cacbít silic: là một hợp chất của Silic và Cacbon nhận được từ than cốc

và cát thạch anh khi nung nóng tới 2000-2100°c trong lò điện Đây là một loạivật liệu mài quý Nó có màu xanh đậm, óng ánh Tuỳ thuộc vào hàm lượngcủa Silic nguyên chất, người ta phân thành 2 loại, Cacbit silic xanh (6c) vàCac bit silic đen (5c) Cacbit silic có một số tính chất quan trọng sau:

- Chúng có độ cứng rất cao (chỉ đứng sau Kim cương, Enbo, và Cacbitbo)

- Có hình dáng nhọn, sắc nên khả năng cắt rất cao

- Độ chịu nhiệt rất cao (có thể tới 2050°c)

Cacbit bo: là một hợp chất của Bo với Cacbon (B,.C) Nó có khả năngcắt cao, chịu mài mòn và độ trơ hoá học Cacbit bo được sản xuất có hàmlượng 87-94% BrC

Nitritbo lập thể (CBN) là loại vật liệu siêu cứng, có chứa 43,6% Bo và56,4% Nitơ Mặc dù nó có độ cứng nhỏ hơn kim cương một chút, nhưng lại

có khả năng cắt và độ chịu mài mòn rất cao, vượt hẳn các loại vật liệu màithông thường, độ chịu nhiệt cao (tới 1200°c) [9]

1.2.2. Vật liệu dính kết

Chất kết dính dùng để kết dính những hạt mài ròi rạc thành khối Đámài có chất lượng cao hay thấp phụ thuộc vào chất kết dính Tuỳ thuộc vàoyêu cầu sử dụng của đá mài mà người ta sử dụng các loại chất kết dính khácnhau để chế tạo đá Chất kết dính thường được chia thành các nhóm cơ bản là:

- Chất kết dính vô cơ bao gồm: Gốm, Manhêdit và Silicat

- Chất kết dính hũư cơ bao gồm: Bakêlic, Gliphtalin và Vuncanic

- Chất kết dính kim loại

Trong đó khoảng 50-60% tổng sản lượng đá mài được chế tạo từ chấtdính kết vô cơ, 30-39% từ chất kết dính hữu cơ, 1-2% chất kết dính kim loại.[8]

Chất dính kết Keramic (K) Trong thành phần của chất lcết dínhKeramic có chứa ôxit nhôm chịu lửa, pensphat, thạch anh, manhê và cácthành phần khác Đá mài có chất dính kết keramic có độ xốp lớn, do vậy ít bịbết phoi khi mài, khả năng cắt cao, chống thấm nước tốt Tuy nhiên chất kếtdính keramic giòn, do vậy rất nhạy cảm với các lực va đập khi mài

Chất kết dính Silicat: chất kết dính này được chế tạo từ thuỷ tinh lỏngtrộn với ôxit kẽm, manhê và ồxit nhôm chất kết dính silioầt có độ cứng trungbình Đá mài với chất kết dính silicat rất chóng mòn, nhưng ít toả nhiệt khimài

Chất kết dính Bakelic: Thành phần chính của chất kết dính bakclic làbakelic lỏng hoặc bột (hắc ín, nhựa nhân tạo) Đá mài với chất kết dínhbakelic có độ bền cao nhưng mau mòn Chất kết dính bakelic có tính đàn hồicao, do đó nó cho phép chế tạo đá mài có chiều dày bé (< 0,5 mm) để dùnglàm đá cắt và gia công với chế độ cắt cao [9] '

Chất kết dính Vuncanit: Thành phần chính của chất kết dính vuncanit làcao su nhân tạo và một số chất phụ gia khác có chức năng làm tăng độ cứng,

độ bền và độ đàn hồi của dụng cụ Đá mài với chất kết dính vuncanit có độđàn hồi cao hơn so với đá mài có chất kết dính bakelit, nhưng nhiệt độ làmviệc thấp hơn ( 150°c)

Để tăng độ bền của đá mài, người ta sử dụng các chất kết dính hợp kim.Chất kết dính có chứa B0(52%) và titan cho phép chế tạo đá mài làm việc vớitốc độ cắt đến 60 m/s Các chất kết dính có chứa thêm ôxitbo, ôxitliti, bari,phtora sẽ tăng cường dáng kể các đặc tính cơ học của đá mài [9]

1.2.3. Độ hạt của đá mài

Độ hạt của đá mài được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt mài(theo ΓOCR OCR - 3647 - 59) (bảngl.l) Tính năng cắt gọt của vật liệu phụ thuộcvào kích thước hạt mài Khi mài thô dùng loại hạt có kích thước lớn và ngượclại khi mài tinh dùng loại hạt có kích thước nhỏ Hạt mài được phân ra làm 3nhóm [15]:

- Nhóm thứ nhất gọi là hạt mài gồm các số hiệu: 200; 160; 125; 100;80; 63; 50; 40; 32; 25; 20; 16

- Nhóm thứ hai gọi là bột mài gồ?n các số hiệu: 12; 10; 8; 6; 5; 4; 3

- Nhóm thứ ba gọi là phấn mài gồm các số hiệu: M40; M28; M20;MI4; M7; M5

Chất lượng của hạt mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố song quan trọng nhất là sự đồng đều của các hạt

Bảng 1.1. Độ hạt mài và phạm vi sử dụng

Độ hạt màiTheo ΓOCR OCR-

3647 - 59 (m)

Hệ Anh (Số mắtsàng/linch chiều dài)

dao tiện bằng hợp kim cứng, thép gió 10-6 120-180 - Mài tinh những chi tiết có độ bóng và độ

chính xác cao, các dụng cụ đo kiểm

12-4 100-280 - Mài ren, mài sửa cần có độ bóng cao6-5 180-230 - Mài nghiền các chi tiết và các loại dụng

cụ nhiều lưỡi đòi hỏi độ nhẵn cao

6-3 180-320 - Mài khôn xi lanh, mài mỏng, mài rà

1.2.4. Cấu trúc đá mài

Cấu trúc đá mài đặc trưng cho tổ chức bên trong của đá mài, nghĩa làquan hệ giữa các thể tích của hạt mài, chất kết dính và khoảng trống của đá

Cơ sở để phân loại đá mài theo cấu trúc là thể tích của hạt mài Những đá mài

có cùng một cấp cấu trúc khi thể tích do các hạt mài chiếm chỗ là như nhauvới mọi cấp độ cứng Cấu trúc của đá mài được chia thành 12 cấp từ 1-7-12[15]

Khi tăng một cấp cấu trúc thì thể tích hạt mài trong đá giảm một lượng

Đá mài có cấu trúc chặt, trong đó hạt mài được bố trí quá mau, khoảngcách giữa các hạt nhỏ, chủ yếu để mài bóng

Đá mài có cấu trúc xốp, khoảng cách giữa các hạt lớn, thoát phoi tốt, vìvậy cho phép nâng cao tốc độ cắt, nhưng khi đó đá lại kém bền

Để tạo khoảng trống, khi chế tạo đá mài, người ta trộn các chất phụ gia(mùn cưa, gỗ, than v.v ) vào hỗn hợp trước khi ép, khi thiêu kết các chất phụgia sẽ cháy và tạo thành các khoang rỗng

Đá mài có độ hạt 125 ÷ 80 thường dùng cấp cấu trúc No3 ÷ 4 Độ hạt

50 ÷ 40 thường dùng cấp cấu trúc N° 5 ÷ 6, độ hạt 25 ÷ 12 thường dùng cấp

cấu trúc N° 6 ÷ 7.

Thành phần hạt mài của các cấp cấu trúc có trong bảng 1.2, cấu trúccủa đá mài hình 1.5 [9]

Bảng 1.2. Thể tích hạt mài phân bố theo cấp cấu trúc

Cấp cấu % thể tích Cấp cấu % thể tích hạt Cấp cấu % thể tích

Độ cứng của đá mài phụ thuộc vào tỷ lệ, chất lượng chất dính kết, dạngvật liệu hạt mài, quy trình công nghệ chế tạo đá mài Độ cứng của đá mài ảnhhưởng đến năng suất và chất lượng khi mài

Bảng kí hiệu độ cứng đá mài của một số nước được dùng trong các xínghiệp hiện nay(bảng 1.3) [9], [15]

Ký hiệu của độ cứng đá theo mức tăng dần, bởi vậy M3 được xem làcứng hơn Ml v v Trên thực tế chọn đúng độ cứng của đá có một ý nghĩaquan trọng, chúng ta biết rằng đá mài có nhũng tính chất đặc trung; tính cắt

1 6

-của chúng ở nhiều mức độ khác nhau

Khi mài bằng đá mài mà chọn đúng độ cứng, hạt mài theo thòi gianmòn dần, tải trọng cắt trên hạt đá đó cũng lớn dần nó phải tự rơi hoặc tách rakhỏi bề mặt đá để lớp cạnh cắt mới lại xuất hiện

Khi đá mài quá cứng thì khả năng tự mài sắc kém do đó đá mài mất hẳntính chất cắt gọt, ma sát giữa đá mài và bề mặt chi tiết gia công tăng nhanh, sẽxuất hiện cháy mài và nứt mài Trong trường họp này phải tiến hành sửa đá

Khi mài bằng đá mài quá mềm, hạt mài sẽ bị tách vỡ khỏi bề mặt đá, nókhông kịp mòn, đá mài mòn hình học quá nhanh, giảm năng suất gia công

1.2.6. Topography của đá mài

ZY1.ZY2, ZY3 P.Q p, 0, R, s

X, Y,z

1 7

-điểm chính của Topography của bề mặt 3D Đó là 4 thông số mô tả khả năngphân loại độ rộng và độ cao; 4 thông số mô tả tính chất không gian; 3 thông

số mô tả khả năng kết hợp và 3 thông số chức năng

* Thông số phân loại độ rộng, độ cao:

1. Sai lệch căn trung bình bình phương Sq: Là giá trị căn trung bình bình phương của một phần bề mặt nằm trong vùng mẫu nó được xác định nhưsau

1 1 4

* Thông số mô tả tính chất không gian:

1 Mật độ các đỉnh cùa bề mặt Sds: là mật độ phân bố các đỉnh của vùng mẫu đơn vị Nó được xác định như sau:

( 1)( 1).

ds

socacdinh S



2 Tỷ lệ dạng dệt của bề mặt Str

1 8

-0<S tr < Khoảng phân giải nhanh nhất đến 0,2 theo tiêu chuẩn AACF

Khoảng phân giải chậm nhất đến 0,2 theo tiêu chuẩn AACF

3.Hướng dạng dệt của bề mặt Sld

Stđ = - với  </2- với </2

4.Độ phân giải nhanh nhất của tự tương quan đến độ dài Sal

2 2

* Thông số mô tả khả năng kết hợp:

1.Độ dốc căn trung bình bình phương bề mặt Sq: là độ dốc căn trungbình bình phương của bề mặt nằm trong vùng mẫu

2 ij

2 2

1 ( 1)( 1)

N M q

1 9

-1 1 ij

S S

*Đặc điểm của Topography của bề mặt đá mài:

- Topography phụ thuộc các thông số đặc trưng của đá mài như: độcứng, độ hạt, vật liệu hạt mài, vật liệu chất kết dính

- Topography phụ thuộc vào điều kiện và chế độ công nghệ khi sửa đá

- Topography luôn biến đổi trong quá trình mài Sự biến đổi củaTopography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thuỷ đạt được sau khi sửa

đá, vào tải trọng cơ nhiệt tác động trên hạt đá mài, trên chất kết dính và phụthuộc vào chế độ công nghệ khi mài

- Topography ảnh hưởng trực tiếp và quyết định đến khả năng cắt, đến

độ mòn, tuổi bền của đá và chất lượng bề mặt chi tiết gia công

*Ý nghĩa của Topography của bề mặt đá mài:

Topography của đá đặc trưng cho cấu trúc hình học của bề mặt đá mài

2 0

-Đặc điểm hình học của dụng cụ mài phức tạp hơn rất nhiều so với dụng cụ cắt

có lưỡi cắt xác định: có số lưỡi cắt rất lớn, các hạt mài có hình dạng khácnhau, thông số của các hạt cũng khác nhau tạo nên thông số của các lưỡi cắtcũng khác nhau và thường không hợp lý, các hạt mài được phân bố ngẫunhiên trong đá mài Vì vậy gần đây các nhà nghiên cứu về mài trên thế giớicho rằng Topography là yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến các thông số côngnghệ trong quá trình mài cũng như chất lượng chi tiết gia công Họ cho rằng

có thể dùng Topography của đá để đánh giá quá trình mài Từ đó môt sốnghiên cứu đã tiến hành đánh giá nó một cách cụ thể, nhằm xây dựng mốiquan hệ trực tiếp hơn giữa các yếu tố công nghệ trong quá trình mài để có thểđiều khiển nó hiệu quả hơn

Topography của đá ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất tiếp xúc giữa bềmặt làm việc của đá và bề mặt chi tiết gia công nên nó ảnh hưởng rất lớn đếntính năng cắt gọt, độ mòn và tuổi bền của đá

Như vậy, khi các điều kiện công nghệ khác đã xác định thì việc nghiêncứu để tạo ra được Topography của đá thích hợp có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuậtrất lớn để cải thiện tính cắt gọt, mở rộng khả năng gia công của đá mài, nângcao năng suất, độ chính xác gia công, cơ lý tính lớp bề mặt chi tiết gia công

và nâng cao tuổi bền của đá mài

1.3 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH MÀI

Việc nghiên cứu động hình học quá trình cắt của hạt mài nhằm thiết lậpcác phương trình quan trọng như: quỹ đạo cắt của hạt mài, chiều dài cung tiếpxúc, chiều dày lớp cắt

1.3.1.Quỹ dạo cắt của hạt mài

Khi mài tròn ngoài chạy dao dọc, hạt mài chuyển dộng theo vòng trònđồng thời chi tiết quay và chuyển động dọc trục (hình 1.6)

2 1

-(v/ph) (m/ph) (m/s) (m/ph)

Hình 1.6 Sơ đồ tính toán quỹ đạo cắt của hạt mài

Theo hình vẽ các chuyển động trên hình 1.6 quỹ đạo của các vết càoxước tạo bởi hạt mài có dạng đường cong xoắn vít được xác định bởi hệphương trình: [89]

.sin

60 (1 cos )

60

ct d

nct - Tốc độ quay chi tiết

Sd - Lượng chạy dao dọc

Vd — Vận tốc cắt của đá

vct - Vận tốc cắt của chi tiết

1.3.2.Chiều dài cung tiếp xúc

Chiều dài cung tiếp xúc giữa chi tiết và đá mài khi bỏ qua biến dạngđàn hồi của hệ thống công nghệ được xác định theo công thức; [89]

d - Đường kính chi tiết gia công (mm)

Khi mài chạy dao ngang sd=0 thì u = 0 ta có

.

60.

ct k

.

td

d D D

S1 đến S9 là các lưỡi cắt tĩnh Mật độ lưỡi cắt tĩnh đặc trưng cho cấu trúc hìnhhọc tế vi bề mặt đá (Topography), người ta đưa ra khái niệm mật độ lưỡi cắttĩnh Sct được xác định theo công thức:

- Lưỡi cắt động: Các kết quả nghiên cứu đều cho thấy, chỉ một phẩnlưỡi cắt của hạt đá nhô ra khỏi chất dính kết tham gia cắt, các lưỡi này gọi làlưỡi cắt động

Ví dụ trên hình 1.8 thì S1, S4, S7 , S9 là các lưỡi cắt động, L2 là khoảngcách giữa các lưỡi cắt động Mật độ lưỡi cắt động được khái niệm như lưỡicắt tĩnh; mật độ trên một đơn vị chiều dài Scd, trên một đơn vị diện tích bề mặt

đá Ncd và trên một đơn vị thể tích Ccd.

1 (1/ ) 2

cd

L

2 4

-V d

Hình 1.8 Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động

 - Hệ số: mài tròn ngoài =l, mài tròn trong  = -1, mài phảng  = 0

Từ phương trình trên thấy rõ chiều dày phoi được hớt đi bởi một hạt mài az

phụ thuộc vào tất cả các thông số mà: vd, vct, 1, t, B, Sđ, D và d Trị số az quyếtđịnh đến tải trọng tác dụng lên hạt mài do dó quyết định đến độ mòn, tuổi bềncủa đá mài và kết quả của quá trình mài

Vì vct « vd nên ta có thể bỏ qua 2.vct ở mẫu số 60 vd ±2.vct trong công

thức trên, thay  = ±1 và 1

ct

l S

 vào công thức trên ta có:

2 6 )

-Vì vậy sẽ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mài và kết quả mài

Sơ đồ xác định chiều dày phoi az và hình dạng phoi hình 1.9

Hình 1.9 Chiều đày và hình dạng phoi

1.4 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH MÀI

1.4.1. Lực cát khi mài

Các lực cắt khi mài không lớn nhưng các lực này có ảnh hưởng đếnchất lượng bề mặt và độ chính xác chi tiết gia cồng khi mài Lực sinh ra trongquá trình mài bao gồm tổng hợp các lực cắt gọt của đá mài và lực cắt càoxước tế vi của một hạt đá