TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ GIÁO TRÌNH Tên mô đun: Gia công mài NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI 1 TÊN MÔ ĐUN: GIA CÔNG MÀI Mã mô đun: MĐ31 I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học cơ sở; có thể bố trí học song song với các mô đun gia công Tiện, Phay, Bào. - Tính chất: Tính chất: Là mô đun chuyên môn. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được công dụng, tính chất của các loại hạt mài, chất dính kết, cấu tạo của đá mài, phương pháp chọn vật liệu đá mài phù hợp với vật liệu gia công; + Trình bày được mục đích của việc cân bằng và phương pháp cân bằng đá mài; + Trình bày được các phương pháp mài mặt phẳng, mặt trụ, mặt côn.
- Kỹ năng: + Lắp được đá mài lên máy đúng quy trình, đạt yêu cầu kỹ thuật; + Vận hành thành thạo máy mài phẳng, máy mài tròn đảm bảo an toàn; + Mài được mặt phẳng, mặt trụ, mặt côn đúng quy trình, đạt yêu cầu kỹ thuật. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có năng lực học tập, làm việc độc lập và theo nhóm; + Tuân thủ quy trình, cẩn thận, chính xác khi vận hành máy; + Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, tổ chức nơi làm việc gọn gàng sạch sẽ. 2 BÀI 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT MÀI 1.Những đặc điểm khác nhau giữa mài và tiện, phay, bào - Quá trình mài kim loại là quá trình cắt gọt chi tiết bằng dụng cụ cắt là đá mài, tạo ra rất nhiều phoi vụn do sự ma sát cắt và cà miết của các hạt mài vào vật gia công. - Mài có những đặc điểm khác với các phương pháp gia công cắt gọt khác như tiện, phay bào như sau: + Đá mài là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt với góc cắt khác nhau + Hình dáng hình học của mỗi hạt mài khác nhau, bán kính góc lượn ở đỉnh của hạt mài, hướng của góc cắt sắp xếp hỗn loạn, không thuận lợi cho việc thoát phoi + Tốc độ cắt khi mài rất cao, cùng một lúc trong một thời gian ngắn có nhiều hạt mài tham gia cắt gọt và tạo ra nhiều phoi vụn + Độ cứng của hạt mài cao do đó có thể cắt gọt được những vật liệu cứng mà các loại dụng cụ cắt khác không cắt được như thép đã tôi, hợp kim cứng.
+ Hạt mài có độ giòn cao nên dễ thay đổi hình dạng, lưỡi cắt bị dễ bị vỡ vụn tạo thành những hạt mới hoặc bật ra khỏi chất dính kết. + Do có nhiều hạt cùng tham gia cắt gọt và hướng góc cắt của các hạt không phù hợp nhau tạo ra ma sát làm cho chi tiết gia công bị nung nóng rất nhanh và nhiệt độ vùng cắt rất lớn + Hạt mài có nhiều cạnh cắt và có bán kính tròn p ở đỉnh (hình 1.1) Trong quá trình làm việc bán kính này tăng lên đến một trị số nhất định, lực cắt tác dụng vào hạt mài tăng lên đến trị số đủ lớn, có thể phá hạt mài thành p những hạt khác nhau tạo ra những lưỡi cắt mới, hoặc làm bật các hạt mài ra khỏi chất dính kết. Vì vậy quá trình mài, sự tách phoi phụ thuộc vào hình dạng của các hạt mài. Cấu tạo hạt mài Quá trình tách phoi của hạt có thể chia làm 3 giai đoạn (hình 1.2) 3 a/ Giai đoạn 1(trượt): Gọi bán kính cong của mũi hạt mài là p, chiều dày của lớp kim loại bóc đi là a.
Ở giai đoạn đầu này mũi hạt mài bắt đầu va đập vào bề mặt gia công (hình1.a), lực va đập này phụ thuộc vào tốc độ mài và lượng tiến của đá vào vật gia công, bán kính cong p của mũi hạt mài hợp lý thì việc cắt gọt thuận tiện, nếu bán kính p quá nhỏ hoặc quá lớn so với chiều dày cắt a thì hạt mài sẽ trượt trên bề mặt vật mài làm cho vật mài nung nóng với nhiệt cắt rất lớn a<p a=p Vq a>p Vq Vq p p a p a a a) b) c) Hình 1. Quá trình tách phoi của hạt mài b/ Giai đoạn 2 (nén): Áp lực mài tăng lên, nhiệt cắt tăng lên làm tăng biến dạng dẻo của kim loại, lúc này bắt đầu xẩy ra quá trình cắt phoi (hình 1.2b) c/ Giai đoạn 3 (tách phoi): Khi chiều sâu lớp kim loại a > p (hình 1.2c) thì xẩy ra việc tách phoi. Khi bán kính P hợp lý thì hạt mài sắc, cắt gọt tốt và lượng nhiệt giữ nhỏ hơn. Quá trình tách phoi xẩy ra trong thời gian rất ngắn, khoảng từ 0,001 - 0,00005 giây.
Do đó các giai đoạn của quá trình cắt gọt diễn ra nhanh chóng. Các loại hạt mài Ôxit nhôm: là loại hạt mài quan trọng nhất, chiếm tới 75% đá mài được chế tạo từ loại vật liệu này, được dùng để mài các vật liệu có độ bền nén cao Ôxit nhôm được chế tạo với nhiều độ tinh khiết cho các ứng dụng khác nhau, mức độ tinh khiết càng cao thì độ cứng, dòn càng tăng, hạt càng dễ vỡ. Ôxit nhôm ổn định có độ tinh khiết khoảng 94,5% có màu xám trắng dùng để mài các vật liệu cứng, bền; ôxit nhôm có độ tinh khiết khoảng 97,5% có màu xám 4 dòn hơn dùng chế tạo đá để mài vô tâm, mài tròn trên vật liệu thép và gang; có độ tinh khiết cao hơn có màu trắng dùng để mài các loại thép cứng, thép đã tôi. Silic cacbua (SiC): Là hợp chất hoá học kết hợp giữa Silic (Si) và cacbon (C) được kết tinh nhân tạo bằng cách thiêu kết trong lò điện có nhiệt độ 2100 22000C.
- Đặc tính cơ bản của loại hạt mài mày là độ cứng cao, dòn, có các góc nhọn dễ vỡ thành các tinh thể nhỏ. - Tuỳ theo thành phần mà có các loại sau: SiC màu xanh chứa khoảng 97% SiC có ít tạp chất, độ cứng cao và dòn dùng để gia công vật liệu có độ cứng cao và hợp kim cứng; SiC màu đen đến xám có chứa 95 97% tinh thể SiC dùng để gia công những loại vật liệu dòn và mềm như đồng thau, kẽm, gang, nhôm, nhựa. Bo cacbit: (Carbide boron) Được thiêu kết trong lò điện có nhiệt độ 2000 23500C, có độ cứng rất cao, tính năng cắt gọt tốt, dùng để gia công thép hợp kim, hợp kim cứng và những vật liệu khó gia công Boron Nitride thể lập phương (CBN) - Là loại hạt mài tổng hợp có độ cứng rất cao, gấp đôI Oxit nhôm, chịu nhiệt độ mài đến 13710C (25000F), dùng để cắt nguội và chịu được hoá chất đối với tất cả các muối vô cơ và hợp chất hữu cơ - Đá mài CBN đòi hỏi chỉnh sửa ít, có tác động cắt nhanh nên ít bị mòn đá, thời gian sử dụng đá dài hơn so với các loại đá khác, chất lượng bề mặt chi tiết mài đạt tốt hơn, không bị sai hỏng 3. Chất dính kết Các hạt mài được dính kết lại với nhau bằng một chất keo, tính năng của chất keo quyết định đến độ cứng và sức bền của đá mài.
Tuỳ theo đặc tính, áp lực tác dụng lên đá trong quá trình mài và dung dịch làm nguội mà chọn chất dính kết cho phù hợp. Gồm có các loại chất keo sau: 5 Chất keo Kêramic (gốm G ) được dùng phổ biến có sức bền làm việc lớn, có độ bền nhiệt cao và trong môI trường ẩm, có độ bền hoá học, mài với các loại dung dịch làm nguội khác nhau, đạt được tốc độ mài đến 65m/s Chất keo vuncanic(V) là loại chất keo hữu cơ có sức bền cơ học, có đàn tính cao, tốc độ mài của đá có chất keo V từ 18 80m/s, có độ bền mòn cao nên dùng làm đá dẫn của máy mài vô tâm, nhiệt độ mài thấp đạt 1500C Chất keo bakêlit (B) là loại chất keo hữu cơ cũng được dùng phổ biến. Đá mài có chất keo B có đàn tính cao, chịu nhiệt, độ xốp tốt hơn đá mài bằng chất keo V nhưng thấp hơn đá mài bằng chất keo G, tốc độ mài đạt 35 70m/s, có thể chế tạo đá cắt có chiều dày 0,18mm để cắt kim loại, nhiệt độ cắt đến 300 0C. Chất keo này không được dùng dung dịch làm nguội có chứa quá 1,5%xút.
Độ hạt, mật độ và độ cứng của đá mài 4. Độ hạt của đá mài Độ hạt của đá mài được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt mài theo TOCT - 3647 – 59 xem bảng 1 Tính năng cắt gọt của vật liệu phụ thuộc vào kích thước hạt mài, khi mài thô dùng hạt mài có kích thước lớn và ngược lại khi mài tinh dùng loại hạt nhỏ, hạt mài được phân làm 3 nhóm: Nhóm 1: Gồm các số hiệu 200; 160; 125; 100; 80; 63; 50; 40; 32; 25; 20; 16 Nhóm 2: Gồm các số hiệu 12; 10; 8; 6; 5; 4; 3 Nhóm 3: Gồm các số hiệu M40; M28; M20; M14; M7; M5 Khi chọn đá mài, kích thước của hạt cần phảI chọn tăng lên ( giảm mật độ hạt) trong những trường hợp sau: Khi dùng đá mài bằng chất keo B hay V để thay thế đá mài có chất keo G Khi tăng tốc độ vòng quay của đá Khi tăng cung tiếp xúc giữa chi tiết gia công và đá mài Khi mài vật liệu có độ dẻo cao Khi chuyển từ mài bằng mặt trụ của đá sang mài bằng mặt đầu của đá 6 Bảng 1 ĐỘ HẠT MÀI Theo TOCT Hệ Anh( số PHẠM VI SỬ DỤNG 3647 -59(m) hạt/cm2) 200 – 160 10 – 12 - Mài vật liệu phi kim loại: Nhựa, kính 125 – 80 16 – 24 - Làm sạch mối hàn, vật đúc - Mài thô những chi tiết và dụng cụ cắt đồng, 50 – 40 36 – 46 gang đúc - Mài sửa tinh, mài tinh chi tiết, các loại dao 40 – 25 – 10 46 – 60 – 120 tiện bằng hợp kim cứng, thép gió, gang trắng. - Mài tinh những chi tiết có độ bóng và độ 10 – 6 120 – 180 chính xác cao, các loại dụng cụ đo kiểm. 12 – 4 100 – 280 - Mài ren, mài sửa có độ nhẵn từ cấp 8 trở lên - Mài nghiền các chi tiết và các loại dụng cụ 6–5 180 – 230 nhiều lưỡi cắt có độ bóng cao 6–3 180 – 320 - Mài khôn xi lanh, mài mỏng, mài rà 4.
Mật độ của đá mài - Mật độ của đá mài cho biết kết cấu ở bên trong của đá, tức là tỷ lệ giữa thể tích hạt, chất keo, độ xốp (khoảng trống).