Tính toán mô phỏng trường nhiệt trên bề mặt chi tiết khi mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh

Trong các nghiên cứu về nhiệt cắt của quá trình gia công cắt gọt nói chung là gia công mài nói riêng, xác định trường nhiệt độ trong chi tiết gia công và liên hệ giữa nhiệt cắt đến chất

TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT TRÊN BỀ MẶT CHI

TIẾT KHI MÀI PHẲNG BẰNG ĐÁ MÀI XẺ RÃNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội – 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- Nguyễn Công Hồng Phong

TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT TRÊN BỀ MẶT CHI TIẾT

KHI MÀI PHẲNG BẰNG ĐÁ MÀI XẺ RÃNH

Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 3

PHẦN MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 9

1.1 Phương pháp gia công mài và mài phẳng: 9

1.1.1 Phương pháp gia công mài 9

1.1.2 Phương pháp mài phẳng bằng chu vi đá 12

1.2 Đá mài gián đoạn và các ưu điểm của nó so với đá mài thường 12

1.2.1 Giới thiệu về đá mài gián đoạn 12

1.2.2 Ưu điểm khi gia công bằng đá mài gián đoạn: 15

1.3 Hiện tượng nhiệt trong quá trình mài: 18

1.3.1 Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt gọt 18

1.3.2 Hiện tượng nhiệt trong quá trình gia công mài phẳng 20

1.4 Đối tượng và phương pháp thực hiện của đề tài: 22

1.4.1 Lưu trình thực hiện đề tài 22

1.4.2 Đối tượng thí nghiệm 23

1.5 Kết luận: 24

CHƯƠNG 2 ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG VÀ MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG SỬ DỤNG ĐÁ MÀI THƯỜNG GIA CÔNG VẬT LIỆU THÉP LÀM KHUÔN SKD61 25

2.1 Các ảnh hưởng của nhiệt cắt tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công và các yếu tố ảnh hưởng tới nhiệt cắt 25

2.1.1 Các ảnh hưởng của nhiệt cắt tới bề mặt của chi tiết gia công 25

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt của quá trình mài 26

2.1.2.1 Ảnh hưởng của dụng cụ cắt và vật liệu chi tiết gia công 26

2.1.2.2 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ: 27

2.1.2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khác 28

2.2 Mô phỏng trường nhiệt độ trong phôi khi mài phẳng 28

2.2.1 Trường nhiệt độ trong chi tiết khi gia công cắt gọt 28

2.2.2 Mô phỏng trường nhiệt độ trong quá trình mài phẳng 29

2.2.2.1 Giới thiệu 29

2.2.2.2 Lưu trình mô phỏng 31

2.2.2.3 Tính toán các thông số cần thiết cho mô phỏng quá trình: 32

2.2.2.4 Mô phỏng trường nhiệt độ trên chi tiết gia công sử dụng ANSYS TRANSIENT THERMAL 34

2.3 Mô phỏng trường nhiệt độ của chi tiết gia công trong quá trình mài phẳng khi gia công vật liệu thép làm khuôn SKD61 bằng đá mài thường 37 2.3.1 Các thông số đầu vào của mô phỏng: 38

2.3.2 Tính toán các thông số cần thiết cho quá trình mô phỏng: 40

2.3.3 Kết quả mô phỏng 40

2.3.4 Thảo luận: 43

2.4 Kết luận: 44

CHƯƠNG 3 KIỂM CHỨNG MÔ PHỎNG, XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT CẮT VỚI ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢM NHIỆT CẮT CỦA ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN SO VỚI ĐÁ MÀI THƯỜNG KHI GIA CÔNG THÉP SKD61 45

3.1 Giới thiệu 45

3.2 Thí nghiệm kiểm chứng mô phỏng và xây dựng công thức xác định nhiệt độ cắt khi gia công bằng đá mài gián đoạn 46

3.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm 46

3.2.1.1 Vật liệu chi tiết và đá mài thí nghiệm: 46

3.2.2 Xây dựng thí nghiệm 48

3.2.2.1 Gá đặt thí nghiệm: 48

3.2.2.2 Mô hình thí nghiệm 52

3.2.3 Kết quả thí nghiệm 55

3.2.4 Kiểm chứng kết quả mô phỏng 58

3.2.5 Xây dựng mô hình tính toán nhiệt cắt tại vùng tiếp xúc 61

3.2.5.1 Xây dựng công thức thực nghiệm và xác định các hệ số: 61

3.2.5.2 Đánh giá chất lượng phương trình hồi quy: 66

3.2.6 Khả năng làm giảm nhiệt cắt khi sử dụng đá mài gián đoạn so với đá mài thường: 68

3.3 Kết luận 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 76

1

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các thầy cô giảng viên ở

Bộ môn Gia công Vật Liệu và Dụng cụ Công nghiệp, đặc biệt là TS Nguyễn Thị Phương Giang và TS.Nguyễn Tiến Đông đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Ngoài ra, tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ của Công ty TNHH Tuấn Linh về

cơ sở vật chất và thiết bị trong quá trình thí nghiệm để hoàn thành luận văn

Hà Nội, 2016

2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác, trừ những phần tham khảo đã đƣợc ghi rõ trong luận văn

Tác giả

Nguyễn Công Hồng Phong

3

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1.Thông số của đá mài 14

Bảng 1.2.Đặc tính nhiệt của vật liệu SKD61 23

Bảng 2.1.Bảng xác định hệ số C 32

Bảng 2.2.Các thông số cần thiết cho mô phỏng 35

Bảng 2.3.Chế độ cắt sử dụng trong mô phỏng 38

Bảng 2.4.Thông số nhiệt của vật liệu SKD61 38

Bảng 2.5.Thông số của đá mài 39

Bảng 2.6.Bảng các thông số cần thiết cho quá trình mô phỏng 40

Bảng 2.7.Kết quả mô phỏng trường nhiệt độ khi gia công mài thép SKD61 bằng đá mài thường 41

Bảng 3.1.Đặc tính nhiệt của vật liệu SKD61 47

Bảng 3.2.Thông số chung của đá mài 47

Bảng 3.3.Thông số của đá mài gián đoạn 48

Bảng 3.4.Giá trị các thông số không điều khiển 52

Bảng 3.5.Giá trị của các thông số đầ vào 53

Bảng 3.6.Trình tự thực hiện thí nghiệm 53

Bảng 3.7.Kết quả đo nhiệt độ cắt 55

Bảng 3.8.So sánh giữa nhiệt độ mô phỏng và nhiệt độ đo với đá mài thường 58

Bảng 3.9 Bảng số liệu sử dụng để xác định công thức thực nghiệm cho đá mài gián đoạn 62

Bảng 3.10.Dữ liệu được logarit hóa 64

Bảng 3.11.Bảng các thông số xác định hệ số đánh giá chất lượng phương trình hồi quy 66

4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Phương pháp mài tròn ngoài 10

Hình 1.2 Phương pháp mài tròn trong 10

Hình 1.3 Phương pháp mài phẳng bằng chu vi đá 11

Hình 1.4 Phương pháp mài phẳng bằng mặt đầu đá 11

Hình 1.5 Phương pháp mài vô tâm 12

Hình 1.6 Hình dáng hình học đá mài gián đoạn 14

Hình 1.7 Hình ảnh đá mài gián đoạn thực 15

Hình 1.8.Thể tích kim loại được bóc ra trong một đơn vị thời gian khi chiều sâu cắt thay đổi[11] 16

Hình 1.9.Sự tiếp cận của dung dịch trơn nguội vào bề mặt gia công khi sử dụng đá mài liên tục và đá mài gián đoạn[11] 17

Hình 1.10.Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt gọt 19

Hình 1.11.Các hướng nghiên cứu về nhiệt của quá trình mài 21

Hình 1.12.Lưu trình thực hiện đề tài 22

Hình 1.13 Thành phần vật liệu SKD61 23

Hình 2.1 Công thức thực nghiệm xác định nhiệt độ cắt [9] 28

Hình 2.2 Mô hình phân tích nhiệt của Carslaw và Jaeger 30

Hình 2.3 Lưu đồ mô phỏng 31

Hình 2.4 Lưu trình sử dụng ANSYS TRANSIENT THERMAL để giải bài toán trường nhiệt trong gia công 35

Hình 2.5 Chia lưới phần tử 36

Hình 2.6 Kết quả trường nhiệt độ 37

Hình 2.7.Kích thước phôi thí nghiệm 39

Hình 3.1 Lưu trình tiến hành thí nghiệm 46

Hình 3.2 Sơ đồ thí nghiệm đo nhiệt độ cắt 49

Hình 3.3.Gá đặt bộ thí nghiệm trên máy 50

Hình 3.4 Cảm biến đo và bộ hiển thị kết quả 51

Hình 3.5 Mô hình thí nghiệm 52

5

Hình 3.6 Vị trí xác định nhiệt độ trong mô phỏng để so sánh với thực nghiệm 58 Hình 3.7.Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 12m/ph 59 Hình 3.8.Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 15m/ph 60 Hình 3.9 Đồ thị so sánh nhiệt độ đo và nhiệt độ mô phỏng ở lƣợng chạy dao s = 20m/ph 60 Hình 3.10 Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s = 12m/ph 69 Hình 3.11 Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s =15m/ph 69 Hình 3.12 Sự thay đổi nhiệt cắt khi thay đổi số rãnh đá mài gián đoạn ở các chiều sâu cắt khác nhau với lƣợng chạy dao dọc s = 20m/ph 70 Hình 3.13 So sánh nhiệt độ cắt trung bình giữa các đá mài gián đoạn có số rãnh gián đoạn khác nhau 70

6

PHẦN MỞ ĐẦU

- Tính cấp thiết và lý do lựa chọn đề tài:

Xu thế phát triển của ngành cơ khí – chế tạo máy hiện đại đó là nghiên cứu cải tiến các phương pháp gia công giúp tăng năng suất, chất lượng của sản phẩm cơ khí, song song với đó là giảm thời gian và chi phí gia công mà phần lớn là dành cho vật liệu và năng lượng sử dụng trong quá trình gia công Chính bởi lẽ đó, song song với việc tối ưu quá trình tạo phôi để giảm lượng dư gia công cơ thì việc nghiên cứu các phương pháp gia công tinh nhằm tăng năng suất, giảm năng lượng tiêu thụ cũng được đẩy mạnh Một trong các phương pháp gia công tinh đang được tập trung nghiên cứu và đẩy mạnh đó là gia công mài Phương pháp gia công này thực ra đã được phát triển từ lâu, tuy nhiên với các yêu cầu ngày càng cao về chất lượng và tiết kiệm năng lượng và vật liệu thì các nghiên cứu về mài đang được đẩy mạnh Các nghiên cứu này không chỉ tập trung vào tối ưu các thông số công nghệ hay nâng cao

độ nhám bề mặt đạt được mà còn hướng tới cải thiện tuổi bền của dụng cụ, giảm lực cắt, nhiệt cắt và nghiên cứu nâng cao chất lượng cơ lý tính lớp bề mặt của chi tiết gia công trên các nhóm vật liệu khác nhau Trong các vấn đề này thì nhiệt cắt của quá trình, một trong những vấn đề cơ bản của gia công cắt gọt, có liên hệ trực tiếp tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công và năng lượng tiêu tốn của quá trình là một vấn đề quan trọng cần được lưu tâm tới

Trong các nghiên cứu về nhiệt cắt của quá trình gia công cắt gọt nói chung là gia công mài nói riêng, xác định trường nhiệt độ trong chi tiết gia công và liên hệ giữa nhiệt cắt đến chất lượng bề mặt của chi tiết gia công đóng vai trò quan và cần phải quan tâm tới khi nghiên cứu nhiệt cắt của quá trình mài

Đề tài “Tính toán mô phỏng trường nhiệt độ trên bề mặt chi tiết khi mài phẳng bằng đá mài xẻ rãnh” được lựa chọn nhằm mục đích xây dựng mô hình xác

định trường nhiệt độ cắt làm cơ sở để nghiên cứu ảnh hưởng của nó tới chất lượng

bề mặt chi tiết gia công khi gia công bằng đá mài xẻ rãnh Kết quả này giúp đánh

7

giá khả năng làm việc của đá mài xẻ so với đá mài thường cùng loại Ngoài ra, đây cũng là một hướng nghiên cứu phát triển của các nghiên cứu về đá mài xẻ rãnh chế

tạo tại Việt Nam đã được công bố

Do giới hạn về thời gian và năng lực, nghiên cứu chỉ tập trung trên nhóm vật liệu có độ cứng cao với đại diện là thép làm khuôn SKD61 Đây là vật liệu được sử dụng trong ngành chế tạo khuôn mẫu và thường xuyên sử dụng phương pháp mài để gia công chi tiết

- Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là trường nhiệt độ trong quá trình gia công mài, khả năng giảm nhiệt cắt và ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chất lượng bề mặt chi tiết gia công Việc nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi như sau:

o Vật liệu gia công: là thép làm khuôn SKD61

o Đá mài sử dụng là đá mài gián đoạn và đá mài thường

 Ký hiệu đá: Cn46 MV2 350x40x127-35m/s

 Số rãnh gián đoạn của đá mài: Z = 0, 12, 18, 20, 22

o Máy mài: máy mài phẳng

o Dạng chi tiết gia công: dạng hình hộp chữ nhật

- Nội dung nghiên cứu:

Phần nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương như sau:

Chương 3: Thực nghiệm kiểm chứng kết quả mô phỏng và xây dựng mô hình tính toán nhiệt độ cắt với đá mài gián đoạn

o Sử dụng phương pháp thực nghiệm để kiểm chứng mô phỏng trường

nhiệt độ trên đá mài thường

o Xây dựng mô hình tính toán nhiệt độ cắt với đá mài gián đoạn

- Phương pháp nghiên cứu:

Sử dụng phương pháp phân tích toán học ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với thực nghiệm

o Sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn để mô phỏng trường nhiệt độ của chi tiết gia công

o Thực nghiệm được sử dụng để kiểm chứng mô hình mô phỏng, xây dựng quan hệ giữa nhiệt cắt và các yếu tố công nghệ và đánh giá khả năng giảm nhiệt cắt của đá mài gián đoạn

9

1.1 Phương pháp gia công mài và mài phẳng:

1.1.1 Phương pháp gia công mài

Mài là một phương pháp gia công kim loại đã được biết đến từ lâu nhưng phải tới thế kỷ 19 thì phương pháp gia công này mới có những bước phát triển nhảy vọt Cùng với sự phát triển của ngành chế tạo máy và yêu cầu về độ chính xác nên phạm vi sử dụng của mài ngày càng được mở rộng [1] Tỷ lệ máy mài trong tổng số máy cắt nói chung chiếm khoảng 30%, trong một số ngành đặc biệt thì chiếm đến 60% Khi gia công tinh, mài có thể đạt độ bóng Ra = 1,25 – 0.63µm với độ chính xác kích thước cao ( 0,002 – 0,003 mm) So với các dạng gia công khác, mài có một

số đặc điểm khác biệt sau:

- Tốc độ cắt khi mài lớn, tiết diện phoi cắt ra bé

- Đá mài là loại dụng cụ cắt nhiều lưỡi, gồm các hạt mài lien kết với nhau bằng chất dính kết Khi cắt, một số lớn hạt mài có hình dạng, vị trí hoàn toàn khác nhau cùng đồng thời tham gia cắt Các góc cắt khi mài không hợp lý: góc trước thường là âm và góc β thường lớn hơn 90ᵒ

- Do tốc độ cắt cao và góc cắt lớn nên khi mài nhiệt độ thường rất cao

- Dụng cụ mài có lưỡi cắt không liên tục: các hạt mài nằm tách biệt trên bề mặt làm việc của dụng cụ và cắt mỗi phoi riêng, vì thế có thể coi quá trình mài là một quá trình cào xước liên tục

- Do không thể thay đổi được vị trí và dạng hình học của hạt mài nên việc điều khiển quá trình là rất khó khăn

- Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc một phần

Vật liệu thường dung làm hạt mài gồm 2 loại thiên nhiên và nhân tạo:

- Loại thiên nhiên thường gặp là kim cương, oxyt nhôm, cacborun…

Các dạng gia công mài gồm có:

11

Mài phẳng

Hình 1.3 Phương pháp mài phẳng bằng chu vi đá

Hình 1.4 Phương pháp mài phẳng bằng mặt đầu đá

- Mài dây

- Mài vô tâm

12

Hình 1.5 Phương pháp mài vô tâm

- Mài khôn

- Mài siêu tinh

1.1.2 Phương pháp mài phẳng bằng chu vi đá

Trong phương pháp này, trục chính mang đá mài quay tròn với vđ tạo ra chuyển động cắt chính, mặt tiếp xúc giữa đá và phôi là mặt chu vi đá Trong khi đó bàn máy mang phôi thực hiện chuyển động chạy dao dọc và ngang Sau mỗi hành trình kép chạy dao ngang, bàn máy thực hiện chuyển động chạy dao dọc để cắt hết lượng dư gia công

Phương pháp mài phẳng được áp dụng nhiều trong chế tạo máy để tạo ra các mặt phẳng có độ chính xác cao là đối tượng tập trung nghiên cứu của luận văn này

1.2 Đá mài gián đoạn và các ưu điểm của nó so với đá mài thường

1.2.1 Giới thiệu về đá mài gián đoạn

Xu hướng phát triển của công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí hiện đại là giảm lượng dư gia công cơ nhằm tăng hệ số sử dụng vật liệu giúp bớt tiêu hao năng lượng, lãng phí vật liệu từ đó mà giảm được giá thành của sản phẩm Với xu hướng này, song song với việc phát triển các nghiên cứu để tối ưu quá trình tạo phôi (đúc, rèn, dập) thì các nghiên cứu để nâng cao năng suất chất lượng các phương pháp gia công tinh trong đó có phương pháp mài cũng lipên tục được đẩy mạnh Trong các nghiên cứu về tối ưu quá trình gia công cắt gọt (Material Removal Processing), việc

13

nghiên cứu tối ưu thông số hình học dụng cụ cắt là một hướng đi khả thi và có hiệu quả cao Với các lí do đó đá mài gián đoạn – một cải tiến của đá mài thường – đã được ra đời nhằm khắc phục các nhược điểm của phương pháp gia công mài thường

đó là năng lượng tiêu hao lớn, khả năng thoát phoi và sử dụng dung dịch trơn nguội hạn chế, quá trình cắt tỏa nhiệt lớn do các hạt mài không tham gia cắt gây ra ma sát giữa đá và chi tiết gây ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công…

Trên thế giới các nghiên cứu về đá mài gián đoạn tuy chưa được tổng hợp thành các tài liệu lớn (sách, giáo trình) nhưng đã có những bước tiến đáng kể và rất hứa hẹn Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc tối ưu các rãnh gián đoạn (kích thước, số lượng rãnh) để giảm lực cắt, từ đó mà giảm được năng lượng tiêu thụ cho quá trình [12] Ngoài ra thông số hiệu suất bóc tách vật liệu (Material Removal Rate – MRR) cũng được nghiên cứu để tối ưu nhằm nâng cao năng suất khi gia công bằng đá mài gián đoạn.[11]

Ngoài ra, các nghiên cứu về đá mài gián đoạn còn tập trung vào giải quyết vấn đề nhiệt cắt bởi quá trình mài vốn sinh nhiều nhiệt (do sự ma sát, cào xước của

đá mài lên bề mặt phôi) vì vậy mà sẽ mất nhiều năng lượng để giảm nhiệt cho chi tiết gia công nhằm giữ được tính chất cơ lý tính[10] Các nghiên cứu trên thế giới đã bước đầu xác định được rằng đá mài gián đoạn với các rãnh gián đoạn được bố trí hợp lý sẽ làm giảm lực cắt [12] từ đó cũng làm giảm nhiệt cắt Không chỉ có vậy, với kích thước và số rãnh tối ưu, đá mài gián đoạn tạo điều kiện cho dung dịch trơn nguội tiếp xúc tốt hơn với vùng gia công từ đó hiệu quả làm mát cũng tốt hơn nhiều

so với đá mài thường Thực tế sản xuất thử nghiệm đã cho thấy sự hài long của khá nhiều doanh nghiệp sản xuất cơ khí khi sử dụng loại đá mài này

- Đá mài gián đoạn được chế tạo tại việt nam

Đá mài gián đoạn mới được nghiên cứu phát triển gần đây ở Việt nam Những viên đá mài thử nghiệm đầu tiên đã được sản xuất tại công ty đá mài Hải Dương Thông số của đá mài được mô tả như trong bảng 1 Cụ thể như sau:

- Chất kết dính: Gốm

Giới hạn tốc độ theo độ bền của đá:

Hình 1.6 Hình dáng hình học đá mài gián đoạn

15

Hình 1.7 Hình ảnh đá mài gián đoạn thực

1.2.2 Ưu điểm khi gia công bằng đá mài gián đoạn:

Để đánh giá khả năng cắt của dụng cụ thì cần phải đánh giá thông qua các tiêu chí về năng suất (khả năng bóc tách vật liệu), lực cắt, nhiệt cắt và chất lượng bề mặt chi tiết gia công

Trong thời gian vừa qua, song song với việc nghiên cứu phát triển đá mài gián đoạn, các nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam đã minh chứng khả năng cắt tốt hơn của đá mài gián đoạn so với đá mài thường đặc biệt là khi gia công các vật liệu thông dụng trong công nghệ chế tạo máy

a Về khả năng bóc tách kim loại

Nghiên cứu [11] đã cho thấy khả năng bóc tách kim loại tốt hơn của đá mài gián đoạn

Khả năng cắt của đá mài được đánh giá thông qua những chỉ tiêu như : chỉ tiêu về tỷ lệ mài, năng suất mài, thể tích vật liệu được bóc ra trên một đơn vị công suất, đánh giá bằng hiệu suất mài, lượng tiêu hao riêng của đá, bằng hệ số mài, năng lượng đơn vị khi mài, bằng độ mòn và tuổi bền của đá mài, bằng chiều sâu cắt tương đương…

16

Nghiên cứu [11] đã chỉ ra rằng chỉ tiêu cơ bản để đánh giá hiệu quả quá trình mài là năng suất bóc vật liệu Hiệu suất mài được đánh giá bằng tỷ lệ:

= Q tt /Q lt <1 (1.1)

Trong đó: Q tt : lượng kim loại thực tế trong một đơn vị thời gian

Q lt : lượng kim loại theo lý thuyết trong một đơn vị thời gian

Thông số này đại diện cho năng suất bóc vật liệu thực tế, phụ thuộc vào các yêu tố: lực cắt pháp tuyến, độ cứng vững của hệ thông công nghệ, chiều dày lớp vật liệu được bóc, năng suất riêng, tuổi bền của đá mài, thời gian sửa đá

Ngoài ra nghiên cứu [11] cũng đã kết luận rằng khi đánh giá năng suất cắt gọt của đá mài gián đoạn cũng người ta cũng tuân theo tuân theo những chỉ tiêu của

đá mài thông thường

So ranh da mai

Z = 24 Z = 22 Z = 20 Z = 18 Z = 12 Z = 0 10

20 30 40 50 60

t=0,015mm t=0,025mm t=0,05mm

17

- Đối với đá mài thường, quá trình gia công được thực hiện liên tục trên bề mặt đá, số lượng lưỡi cắt tham gia quá trình cắt lớn nên số lượng phoi mài tạo ra trong quá trình cắt cũng lớn Các phoi mài không được đẩy ra ngoài vùng cắt sẽ tích tụ lại nhanh chóng tại các lỗ trống giữa các hạt mài Sự tiếp cận của dung dịch trơn nguội khi mài với đá mài liên tục gần như chỉ thực hiện ở đầu vùng mài, mà hầu như không có sự tác động trực tiếp vào khu vực mài để làm sạch bề mặt và cuốn phoi mài ra ngoài Điều này càng làm tăng

sự tích tụ của phoi, dẫn đến làm tắc nghẽn các lỗ xốp trên bề mặt đá mài Các hạt mài gần như bị bít lại bởi các đám phoi và mất đi khả năng tự mài sắc Kết quả là dẫn đến hiện tượng cùn, bết đá Đây là nguyên nhân khiến cho các hạt mài mất đi khả năng cắt gọt, giảm hiệu quả bóc tách vật liệu

- Với đá mài gián đoạn, chính những khoảng gián đoạn trên bề mặt làm việc của đá giúp các phoi mài dễ dàng bị cuốn ra khỏi khu vực cắt và cung cấp dịch trơn nguội để ngăn ngừa hiện tượng lẹo dao ở đầu các hạt mài đang làm việc Điều này rất quan trọng với hạt mài mịn có khoảng trống lỗ xốp quá nhỏ Nó giúp đẩy phoi và ngăn ngừa sự dính phoi trong lỗ xốp của bề mặt đá mài Sự bố trí của các rãnh đá cũng tạo ra sự tiếp cận của dung dịch trơn nguội vào vùng gia công triệt để hơn Chính điều này làm cho hiện tượng tắc nghẽn khoảng trống giữa các hạt mài không xảy ra và do đó tạo ra khả năng bóc tách vật liệu của đá mài gián đoạn tốt hơn đá mài liên tục thông thường

Hình 1.9.Sự tiếp cận của dung dịch trơn nguội vào bề mặt gia công khi sử dụng

đá mài liên tục và đá mài gián đoạn[8]

18

b Về chất lượng bề mặt chi tiết gia công

Từ kết quả nghiên cứu của [3] có thể thấy rằng chất lượng bề mặt khi gia công bằng đá mài gián đoạn cũng tuân theo quy luật khi thay đổi chế độ cắt như với

đá mài thường Cụ thể là khi chiều sâu cắt t tăng thì độ nhám bề mặt tăng trong cả hai trường hợp đá mài thường và đá mài gián đoạn Chiều sâu cắt tăng dẫn đến chiều dày phoi tăng, rung động trong quá trình cắt tăng và lực pháp tuyễn cũng tăng nên chất lượng bề mặt chi tiết giảm Kết luận này rút ra cũng phù hợp với các phân tích ban đầu về đá mài gián đoạn vốn là một trường hợp cải tiến của đá mài thường Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của [2] cũng đã chỉ ra ở cùng 1 chế độ cắt, đá mài gián đoạn với số rãnh gián đoạn được bố trí hợp lý trên chu vi đá (Z=18) đạt độ nhám bề mặt tốt hơn so với đá mài thường

Mặc dù các nghiên cứu đã phần nào cho thấy khả năng cắt tốt hơn của đá mài gián đoạn so với đá mài thường tuy nhiên vẫn cần các nghiên cứu sâu hơn để kiểm chứng khả năng cắt này với các chỉ tiêu về lực cắt, nhiệt cắt cũng như cần thử nghiệm tiếp tục trên các vật liệu khác nhau

1.3 Hiện tượng nhiệt trong quá trình mài:

1.3.1 Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt gọt

Trong quá trình cắt gọt thì nhiệt lượng sinh ra rất lớn được gọi là nhiệt cắt, nguồn nhiệt cơ bản sinh ra do biến dạng các phần tử vật liệu gọi là nhiệt lượng sinh

ra do ma sát trong,và một phần nhiệt do ma sát giữa dao và phoi, bề mặt đã gia công sinh ra, đây là nhiệt lượng sinh ta do ma sát ngoài

Trong quá trình sinh ra nhiệt cắt thì phoi bị nung nóng nhiều nhất (hấp thu 75% nhiệt toả ra) bởi vì nó chịu sự biến dạng lớn nhất, kế đó là dao hấp thu khoảng 20% nhiệt tỏa ra, phôi hấp thu khoảng 4% và khoảng 1% tỏa ra môi trường xung quanh

Hình 1.10.Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt gọt

Khi gia công nhiệt sinh ra từ 4 nguồn:

- Trong miền tạo phoi Nhiệt sinh ra do công ma sát giữa các phần tử của vật liệu gia công trong quá trình biến dạng

- Trên bề mặt tiếp xúc của phoi và mặt trước của dao

- Trên bề mặt sau tiếp xúc với mặt cắt

- Nhiệt sinh ra do công đứt phoi

Nhiệt độ sinh ra bởi các nguồn trên truyền vào chi tiết gia công, vào dụng cụ, truyền vào phoi và vào môi trường

20

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ cắt:

- Ảnh hưởng của vật liệu gia công và dụng cụ

1.3.2 Hiện tượng nhiệt trong quá trình gia công mài phẳng

Mặc dù mài là một trong các phương pháp gia công tinh thương được sử dụng làm nguyên công cuối với độ chính xác gia công cao Tuy vậy, cũng chính bởi đặc tính gia công bằng cách cào xước các hạt mài lên bề mặt chi tiết gia công, mài còn là một quá trình mà sát mà ở đó nhiệt độ của quá trình gia công đạt mức cao có thể gây ra ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công A.G.Mamalis và các cộng sự trong nghiên cứu [6] đã chỉ ra rằng hạn chế lớn nhất của quá trình mài

đó là sự yêu cầu quá lớn về năng lượng cắt riêng (specific energy), hơn rất nhiều so với các quá trình gia công khác Phần lớn năng lượng đó chuyển hóa thành nhiệt cắt

và gây ra các vấn đề phá hủy bề mặt do nhiệt trên bề mặt chi tiết gia công do nhiệt lượng quá lớn Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nhiệt cắt trong quá trình mài một phần chuyển vào phoi và đá (do các đặc tính của vật liệu làm đá mà đá mài ít hấp thụ nhiệt cắt) còn phần lớn nhiệt lượng này chuyển vào chi tiết gia công (có thể lên tới 90%) Các nghiên cứu về nhiệt của quá trình mài tập trung vào:

- Nghiên cứu tối ưu các thông số công nghệ theo chỉ tiêu nhiệt cắt

- Xây dựng, mô phỏng mô hình nhiệt động của quá trình

- Nghiên cứu trường nhiệt độ phân bố trên phôi của quá trình mài

- Nghiên cứu cải tiến đá mài nhằm giảm nhiệt cắt

- Nghiên cứu các phương pháp đo nhiệt độ của quá trình

Tệi ệu các thông sệ

công nghệ đệ nhiệ t

cệ t thệ p nhệ t

Cệ i tiệ n đá mài đệ giệ m nhiệ t cệ t

Hình 1.11.Các hướng nghiên cứu về nhiệt của quá trình mài

Trong đó với sự phát triển của các phương pháp số để giải bài toán kỹ thuật thì việc mô phỏng và xác định nhiệt trong quá trình gia công đang được đẩy mạnh Ngoài ra các nhà nghiên cứu cũng đang tiến hành cải tiến đá mài cả về vật liệu hạt mài, chất kết dính, độ hạt lẫn hình dạng hình học của đá cũng như phát triển nhiều loại đá mài mới khác nhau nhằm mục đích giảm nhiệt độ của quá trình cắt Tuy nhiên có thể thấy rang, việc đi theo các hướng đơn lẻ trong nghiên cứu không mang lại hiệu quả cao mà cần phải có sự kết hợp giữa các phương pháp và các hướng khác nhau để tìm ra một giải pháp tối ưu cho vấn đề nhiệt trong quá trình mài

22

1.4 Đối tượng và phương pháp thực hiện của đề tài:

1.4.1 Lưu trình thực hiện đề tài

Lưu trình thực hiện đề tài được mô tả trong sơ đồ hình 1.12

Hình 1.12.Lưu trình thực hiện đề tài

Mục tiêu của đề tài đó là xây dựng mô hình để xác định trường nhiệt độ khi

gia công mài phẳng với đá mài gián đoạn Có thể thấy rằng, về cơ bản, mô hình

truyền nhiệt khi gia công giữa đá mài gián đoạn và đá mài thường không khác nhau

Điểm khác nhau chủ yếu đó chính là độ lớn của nhiệt độ tại vùng gia công Vì vậy,

trước tiên ta cần phải xây dựng mô hình mô phỏng trường nhiệt độ khi gia công

mài Sau đó, bằng các phương pháp phân tích lý thuyết kết hợp với thực nghiệm,

cần phải xác định được nhiệt độ cắt tại vùng tiếp xúc Ngoài ra, thực nghiệm còn

cần được sử dụng để kiểm tra độ chính xác của mô hình mô phỏng trường nhiệt độ

Cuối cùng mô hình cần phải được hoàn thiện và mô phỏng trường nhiệt độ khi gia

công mài bằng đá mài xẻ rãnh

Xác định các

thông số ảnh

hưởng tới nhiệt

của quá trình mài

Xây dựng mô hình mô phỏng trường nhiệt độ khi mài, mô phỏng với đá mài thường

Thí nghiệm kiểm chứng nhiệt độ của quá trình

Sử dụng thực nghiệm để xây dựng công thức tính toán nhiệt

độ cắt với đá mài gián đoạn

Mô phỏng, kiểm chứng, Kết luận

và đưa ra hướng phát triển tiếp theo

Bảng 1.2.Đặc tính nhiệt của vật liệu SKD61

24

1.5 Kết luận:

Thông qua tổng quan về quá trình gia công mài, nhiệt cắt và ảnh hưởng của nhiệt cắt tới chất lượng bề mặt chi tiết cũng như các hướng nghiên cứu đã có trên thế giới, có thể rút ra một số kết luận sau:

- Hiện tượng nhiệt cắt trong quá trình mài có ảnh hưởng lớn tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công và cần phải có những nghiên cứu chuyên sâu về cấn đề này

- Nghiên cứu về hiện tượng nhiệt có thể kết hợp mô hình hóa, mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn và thực nghiệm

- Đá mài gián đoạn, một cải tiến của đá mài thường, được chế tạo tại Việt Nam

đã chứng minh khả năng cắt ở các mặt năng suất và độ nhám bề mặt Các nghiên cứu sơ bộ trên thế giới cũng cho thấy khả năng giảm lực cắt và nhiệt cắt của quá trình khi sử dụng đá mài gián đoạn để gia công chi tiết, tuy nhiên vấn đề nhiệt cắt của đá mài gián đoạn vẫn cần phải được nghiên cứu chuyên sâu hơn để tối ưu và đưa vào sử dụng thực tế

25

CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG VÀ MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG SỬ DỤNG ĐÁ MÀI THƯỜNG GIA CÔNG VẬT LIỆU THÉP LÀM KHUÔN SKD61

2.1 Các ảnh hưởng của nhiệt cắt tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công

và các yếu tố ảnh hưởng tới nhiệt cắt

2.1.1 Các ảnh hưởng của nhiệt cắt tới bề mặt của chi tiết gia công

Đã có rất nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt cắt cao là một trong các nguyên nhân chính gây ra các vấn đề về chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình gia công[10] Các vấn đề này có thể là các vấn đề về độ chính xác hình học của chi tiết gia công hoặc chất lượng cơ lý tính của lớp bề mặt cụ thể là:

- Sự thay đổi màu sắc lớp bề mặt: Ở nhiệt độ cao ( thường từ 450oC trở lên) kim loại bị oxy hóa Ở các nhiệt độ khác nhau thì lớp kim loại cũng bị thay đổi màu sắc khác nhau Điều này có thể chứng minh rằng ở nhiệt độ cao, thành phần hóa học của lớp bề mặt đã bị thay đổi, điều này có thể gây ra các ảnh hưởng đến chất lượng cơ lý tính lớp bề mặt

- Biến cứng lớp bề mặt: khi nhiệt độ cắt quá cao, việc xảy ra sự biến cứng lớp

bề mặt là không thể tránh khỏi Vấn đề này xảy ra là bởi khi kim loại phải chịu nhiệt độ cắt cao, pha hợp kim của nó sẽ thay đổi Kèm theo đó có thể là các quá trình làm nguội bằng dung dịch tưới nguội trong khi gia công Quá trình này có sự tương đồng với quá trình tôi xử lý bề mặt và có thể làm cho

độ cứng lớp bề mặt thay đổi (thường là độ cứng sẽ tăng lên) Dù là nguyên công cuối nhưng sự biến cứng bề mặt nếu như không được kiểm soát thì sẽ cho ra chất lượng bề mặt chi tiết không như mong muốn (quá cứng) hoặc gây khó khăn cho quá trình nhiệt luyện xử lý bề mặt về sau

26

- Nứt tế vi: Việc bề mặt chi tiết bị làm nóng sẽ gây ra những sự giãn nở về nhiệt khi bị làm nóng Tuy nhiên gần như ngay lập tức với tác dụng của dung dịch tưới nguội làm mát bề mặt chi tiết bị làm lạnh dẫn tới bị co lại một cách đột ngột gây nên các vết nứt tế vi Các vết nứt này cũng chính là nguyên nhân gây ra việc độ bóng bề mặt chi tiết không đạt được như mong muốn Các vết nứt này có thể rất nhỏ tuy nhiên nó sẽ gây ảnh hưởng khi chi tiết làm việc trong điều kiện thực tế Tải trọng đặt lên chi tiết sẽ gây lên áp lực cùng với sự xuất hiện của vết nứt tế vi sẽ làm cho bề mặt chi tiết bị phá hủy một cách nhanh chóng và khiến tuổi thọ của chi tiết giảm Đối với phương pháp mài phẳng thường được sử dụng cho mài mặt phân khuôn thì vấn đề này lại càng trở nên quan trọng hơn do yêu cầu về tuổi thọ của khuôn

- Ứng suất dư: Như đã đề cập ở phần trên sự thay đổi nhiệt độ đột ngột trong quá trình gia công ngoài gây ra vấn đề nứt tế vi bề mặt thì còn là một trong các nguyên nhân gây ra vấn đề về ứng suất dư Khi nhiệt độ tăng lên lớp bề mặt bị giãn nở và có ứng suất sinh ra trong quá trình này Khi nhiệt độ đột ngột bị hạ xuống do tác động của dung dịch tưới nguội bề mặt chi tiết đột ngột co lại, ứng suất dưới lớp bề mặt không được giải phóng gây ra ứng suất

dư trên bề mặt gia công

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt cắt của quá trình mài

2.1.2.1 Ảnh hưởng của dụng cụ cắt và vật liệu chi tiết gia công

Theo các kết luận của [1] thì tính chất cơ học và nhiệt của vật liệu chi tiết gia công là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt cắt của quá trình mài Nhiệt cắt khi gia công hợp kim nhỏ hơn khi gia công thép Khi gia công cắt vật liệu giòn (gang, đồng thau …) do công biến dạng bé và lực cắt đơn vị không đáng kể nên nhiệt cắt thấp hơn khi gia công vật liệu dẻo Độ cứng và độ bền của vật liệu gia công càng lớn thì nhiệt cắt cũng càng lớn

27

Cũng theo [1] thì tính dẫn nhiệt của vật liệu làm dụng cụ cũng ảnh hưởng lớn tới nhiệt cắt Điều này cũng đúng với quá trình mài Với các vật liệu làm hạt mài khác nhau (Al2O3, CBN, kim cương…) hoặc chất kết dính khác nhau (ceramic, epoxy…) thì nhiệt cắt của quá trình cũng khác nhau Không chỉ có vậy, thông số hình học của dụng cụ cắt (đường kính đá, bề rộng của đá mài, dạng bề mặt làm việc liên tục hay không liên tục) cũng là những tác nhân gây ảnh hưởng đến nhiệt cắt của quá trình Ngoài ra riêng với gia công mài thì độ hạt của đá mài cũng là một yếu tố ảnh hưởng lớn tới nhiệt cắt của quá trình

2.1.2.2 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ:

Cũng như với các dạng gia công cắt gọt khác, các thông số công nghệ của quá trình (vận tốc cắt v, chiều sâu cắt t, lượng chạy dao dọc s) là các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tới nhiệt cắt của quá trình mài Các nhà nghiên cứu bằng thực nghiệm đã chỉ ra rằng nhiệt cắt của quá trình có quan hệ theo hàm phi tuyến với các thông số công nghệ của quá trình dưới dạng công thức thực nghiệm đã được lược bỏ các yếu

tố không điều khiển [9]

28

Hình 2.1 Công thức thực nghiệm xác định nhiệt độ cắt [9]

2.1.2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khác

Ngoài các thông số công nghệ và thông số vật liệu cũng như dụng cụ mài, các yếu

tố khác như độ mòn của đá, điều kiện môi trường cắt cũng có ảnh hưởng ít nhiều tới nhiệt độ của quá trình mài

2.2 Mô phỏng trường nhiệt độ trong phôi khi mài phẳng 2.2.1 Trường nhiệt độ trong chi tiết khi gia công cắt gọt

[1] đã chỉ ra rằng trường nhiệt độ của chi tiết gia công nhìn chung là không

ổn định Trường nhiệt độ này là sự mô tả về phân bố nhiệt trong chi tiết gia công trong quá trình gia công Về mặt lý thuyết trường nhiệt độ được xác định thông qua phương trình vi phân:

29

Cũng theo [1] thì cho tới này lý thuyết trao đổi nhiệt không thể mô tả chính xác trường nhiệt độ khi cắt để định lượng được nhiệt độ tại các điểm cụ thể Bởi vậy việc nghiên cứu thực nghiệm trường nhiệt độ cần phải được thực hiện trong từng điều kiện cụ thể Tuy vậy nghiên cứu lý thuyết rất có ý nghĩa khi điều kiện đo trực tiếp là khó khăn hoặc không thể tiến hành dược

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết của trường nhiệt độ có đưa ra một số kết luận:

- Trường nhiệt độ khi gia công là không ổn định

- Nhiệt độ của một điểm xác định (x,y,z) phụ thuộc vào các yếu tố sau”

o Tính chất vật lý của vật liệu của dụng cụ và chi tiết

o Điều kiện cắt

o Phương pháp gia công

o Môi trường cắt

Vì những lý do trên, để nghiên cứu về trường nhiệt độ cắt và ảnh hưởng của

nó tới chất lượng bề mặt gia công thì việc áp dụng cả phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm cũng như dung phương pháp phân tích lý thuyết với sự phát triển của phương pháp phần tử hữu hạn là một hướng đi phù hợp

2.2.2 Mô phỏng trường nhiệt độ trong quá trình mài phẳng

2.2.2.1 Giới thiệu

Các mô hình nghiên cứu về nhiệt trong quá trình mài đã được xây dựng từng bước và có những bước tiến to lớn Trong đó các mô hình vi mô (micro) và vĩ mô (macro) đều đã được từng bước xây dựng với các mục đích khác nhau Trong đó mô hình phân tích nhiệt của Carslaw và Jaeger được xem là phù hợp nhất với việc mô phỏng trường nhiệt độ trên phôi [8],[9]

30

Hình 2.2 Mô hình phân tích nhiệt của Carslaw và Jaeger

Trong mô hình này, nguồn nhiệt (heat source) di chuyển trên bề mặt vật thể với một vận tốc v nào đó Kết quả của bài toán nhiệt động này là trường nhiệt độ bên trong long vật thể Dựa trên mô hình này, nguồn nhiệt trên bề mặt chi tiết gia công được xác định có độ lớn chính bằng nhiệt độ tại vùng tiếp xúc Bề rộng của nguồn nhiệt lk bằng với chiều dài cung tiếp xúc của đá với phôi lc Nguồn nhiệt này

di chuyển trên bề mặt chi tiết gia công với tốc độ vw (còn gọi là lượng tiến dao dọc

sd hay tốc độ di chuyển của bàn máy) Với các điều kiện trên kết quả của bài toán nhiệt động là trường nhiệt độ trong long chi tiết gia công Tuy nhiên cần phải lưu ý rằng đối với quá trình mài – là một phương pháp gia công tinh – thì lượng dư bóc tách đi là nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước của phôi vì vậy có thể tạm thời không xét đến sự bóc tách kim loại trong quá trình mài ở trong mô hình mô phỏng nhiệt này

Các thông số đầu vào cần thiết để mô phỏng được quá trình đó là nguồn nhiệt (heat source), độ lớn cung tiếp xúc (contact length) và tốc độ di chuyển của bàn máy (heat source speed) Vì vây, cần thiết phải xác định các thông số trên thì mới có thể thực hiện được việc mô phỏng trường nhiệt trong khi mài Việc giải bài

mô hình tính toán các thông số này dựa trên nghiên cứu của I.Marinescu và các cộng sự ở [10] về nhiệt trong quá trình mài

32

2.2.2.3 Tính toán các thông số cần thiết cho mô phỏng quá trình:

Có thể thấy rằng, trong mô hình mô phỏng trường nhiệt độ của quá trình mài Yếu tố quan trọng nhất cần phải được xác định đó chính là độ lớn của nguồn nhiệt hay độ lớn của nhiệt độ vùng tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết gia công

Phương trình tính toán nhiệt độ tại vùng tiếp xúc được đưa ra ở [3] cụ thể là:

- : Hệ số truyền nhiệt vào phôi

- : Năng lượng riêng trung bình của quá trình (J/ )

- : Chiều dài cung tiếp xúc (mm)

- : Vận tốc phôi (lượng chạy dao) (m/ph)n

Có thể thấy rằng trong công thức tính toán này vận tốc của phôi v w là thông

số công nghệ của quá trình đã được thiết lập trước Trong khi đó chiều dài cung tiếp xúc lc được xác định bằng công thức l c =

mà trong đó d(mm) là đường kính ngoài của đá mài, t(mm) là chiều sâu cắt của quá trình mài

Cũng theo [3] năng lượng riêng của quá trình được xác định thông qua phương trình:

-

,

Như vậy, có thể thấy rằng để xác định được độ lớn của nguồn nhiệt của quá trình thì việc cần thiết là phải xác định được công suất cắt của quá trình mài

34

Xác định chính xác bằng một công thức lý thuyết công suất cắt của quá trình mài là rất khó Tuy nhiên các nhà nghiên cứu trong nước cũng như quốc tế đã tìm cách để tính toán dựa trên thực nghiệm một cách tương đối chính xác công suất cắt của quá trình Một trong các kết quả này được mô hình hóa trong Sổ tay công nghệ chế tạo máy [3] và được sử dụng để tính toán công suất cắt của quá trình

35

Hình 2.4 Lưu trình sử dụng ANSYS TRANSIENT THERMAL để giải bài toán

trường nhiệt trong gia công

a Chuẩn bị mô phỏng:

- Xây dựng mô hình hình học của chi tiết:

o Mô hình hình học chi tiết được sử dụng để nghiên cứu là chi tiết dạng hình hộp chữ nhật có các kích thước là: dài x rộng x

cao(mm)

- Nhập các thông số vật liệu và tính toán các thông số cần thiết:

o Bảng 2.2 mô tả các thông số cần thiết cho quá trình mô phỏng:

Bảng 2.2.Các thông số cần thiết cho mô phỏng

•Nhập các thông số vật liệu

•Thiết lập điều kiện biên

•Chia lưới phần tử

•Thiết lập tốc độ di chuyển của nguồn nhiệt

Chuẩn bị mô phỏng

Giải bài toán nhiệt

•Trường nhiệt độ

Kết quả