MỞ ĐẦU Các phương pháp gia công cơ đề cập đến trong phần 2 cuốn sách này thuộc nhóm 3. Gia công với dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định. Lượng vật liệu được lấy đi ờ những phương pháp gia công này là do mức độ tác động nhiều hay ít của những hạt cứng có hình dạng không theo một quy luật nào. Các phương pháp gia công này thường dùng để gia công tinh, nó có thể đạt độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt rất cao (hình 1.
1), vì vậy các Nhóm Phương pháp Độ chính Chất lượng bé mặt phương pháp gia công xác ISO Tạo hình Đúc 9-18 Miết 6 -1 6 T~V ~l *1 I.v Gia công áp lực Ép 6 —16 Kéo 5 -1 1 £ r Cán 5 -1 1 Gia công Phay 5 —12 ^2 bằng dụng cụ Bào 5 —12 cắt có lưỡi cắt Tiện thô và tiện tinh 5 —10 xác dịnh po Chuôt 5 4-12 cr> CD un oco Doa -1* 03 Gia công Mài siêu tinh, 04-4 o bằng dụng cụ mài cắt có lưỡi cắt Khôn hành trình 0 4- 4 ngắn và dài / i i l ầ không xác dinh Nghiên siêu tinh, 0+4 nghiên 0,016 0,1 1 10 100 1000 Độ nhám bé mặt R, pm Hình 1 .Khả năng đạt được độ chính xác và chất lượng bề mặt của một số phương pháp gia công (theo DIN 4766). 5 phương pháp này thường dùng để gia công lần cuối. Tuy nhiên hiện nay trong một vài trường hợp người ta cũng dùng phương pháp mài năng suất cao với mục đích để lấy đi một khối lượng vật liệu lớn, điều này rất có ý nghĩa về mặt kinh tế. Chẳng hạn khi gia công các chi tiết mỏng, có rãnh sâu bằng vật liệu cứng thì nên dùng phương pháp mài tốt hơn là dùng phương pháp phay hay bào.
Các phương pháp gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định như mài, khôn, nghiền có thể đạt độ chính xác cao; còn lại các phương pháp gia công bằng mài trượt, gia công bằng chùm tia không đạt được độ chính xác cao. Hiện nay người ta đã chế tạo ra nhiều dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định, và nó đã được đưa vào ứng dụng trong sản xuất. Khoảng giữa thế kỷ trước con người đã biết thiêu kết đá mài. Vào nãm 1861 một người Mỹ tên là Acheson đã tạo ra được silicium cacbit; sau đó người ta còn tìm ra những vật liệu dụng cụ cắt có độ cứng cao hơn như bornitrit và kim cương.
Việc tìm ra những vật liệu dụng cụ cắt mới góp phần íiâng cao năng suất và chất lượng trong sản xuất của ngành cơ khí. Sự đòi hỏi ngày càng cao về mặt chất lượng sản phẩm cũng như việc tự động hoá quá trình sản xuất để nâng cao hiệu quả sản xuất, đã dẫn đến việc cần thiết phải mô tả một cách rõ ràng bản chất vật lý của quá trình gia công cơ trong sự liên quan giữa Dụng cụ cắt - Chi tiết gia công - Máy. Trước hết ở dây là sự mô tả quá trình gia công bằng những dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định. NHŨNG KHÁI NIỆM c ơ BẢN KHI GIA CÔNG BẰNG DỤNG CỤ CẤT CÓ LƯỠI CẮT KHÔNG XÁC ĐỊNH Quá trình gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định rất phức tạp.
Việc xác định khái niệm “lưỡi cắt” qua sự thể hiện cấu trúc tế vi của dụng cắt là rất khó khăn. Khối lượng vật liệu được lấy đi dựa trên cơ sở một số những đỉnh nhọn của hạt cắt đồng thời tác dộng vào chi tiết với mức độ khác nhau, khối lượng vật liệu này được tách ra từ bề mặt chi tiết và được quan sát dưới dạng phoi cắt (hình 2. Chẳng hạn có thể chọn phương pháp mài là một phương pháp gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định, là phương pháp gia công được dùng nhiều trong sản xuất dể quan sát. Mài là một phương pháp thường dùng cho gia công tinh, với phoi cắt được tạo nên rất nhỏ, có khi chỉ một vài micrômet.
Dưới đây là sự nghiên cứu, tìm hiểu bản chất của quá trình mài. »------------ 1 I 1 25ịj[j] 10pm Vật liệu: Ckl5N Vật liệu: Ckl5N Hình 2.Ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử ở gốc phoi cắt khi mài (theo w. Dạng lưỡi cát Để tạo nên phoi cắt trong quá trinh gia công (chảng hạn như khi mài) hạt mài phải có độ cứng lớn hơn vật liệu của chi tiết gia công. Người ta có thể sử dụng các tinh thể trong thiên nhiên làm hạt mài; khi gia công hạt mài bị nghiền vỡ tạo nên hình dạng khác nhau với nhiều cạnh sắc hình thành những lưỡi cắt mới.
Nhưng chỉ những phần lưỡi cắt trên bề mặt đá mài tham gia vào quá trinh cát, đó là những lưỡi cắt động có tác dụng lấy vật liệu đi. Việc phát hiện chính xác hình dạng hình học của các lưỡi cắt của dụng cụ cắt có thể thực hiện được nhưng với chi phí rất lớn vì số lượng lưỡi cắt nhiều và rất phức tạp. Hơn nữa hlnh dạng hình học hạt mài và lưỡi cắt luôn thay đổi do những chuyển động tương đối của quá trinh gia cồng. Để hlnh dung hlnh dạng hình học của những lưỡi cắt, người ta co thể dùng cách thống kê qua việc phát hiện profil của lưỡi cắt rồi lấy giá trị trung binh.3 thể hiện hai dạng profil đặc trưng của lưỡi cắt qua việc in hình trên bề mặt đá mài.
Để in hlnh tình trạng bề mặt đá mài người ta dùng một hệ thống dò hay một hệ thống quang học. Hướng cắt \ \ Bânkintf ị y \ \ ^ f r € â t ps I y — I <*/ Chiều dảv Phoi cắt hcu Hình .2Hình dạng trung bình và sự mô tả có phân tích một lưỡi cắt của hạt mài. Nếu như dạng profil trung bình của lưỡi cắt được hình dung gần giống như một vòng tròn có bán kính Ps (hình 2.2), sẽ tạo ra một khả năng dược định nghĩa là mức độ làm sắc và được xác định bằng tỷ sế giữa chiều dày phoi cắt trung bình hcu trên bán kính lưỡi cắt ps. 1) Ps Hướng cắt Hình 2.
Mô tả profil trung bình của một hạt mài theo định nghĩa của lưỡi cắt trong gia công cơ. Mức độ làm sắc khi gia công bằng các dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định nhỏ hơn 1 rất nhiều; trong khi đó với qua trình gia công bàng dụng cụ cắt cỏ lưỡi cắt xác định thì mức độ là m sác s > 10. Một dạng profil khác của lười cắt đươc thể hiên trên hình 2. Một hạt mài riêng rẽ có thể bị vỡ thành những mảnh trong quá trình sản xuất ra nó, hình dạng hình học của nó được mô tả như một lười cắt xác định.
Ở đây chêm cắt, hình dạng hình học của nó được xác định như ở hình 2.3 với góc cắt trước Ỵ, góc sau a và diện tích bị mòn Avk, góc cát trước là âm do hình dạng hình học của hạt mài. Nhiều nhà nghiên cứu cho rang với lười cắt của hạt mài trung bình, góc cắt trước có thể đến y = 80°. Ngoài ra trên hình 2.3 có hai dạng lưỡi cắt khác nhau. Dạng I gần giống với dịnh nghĩa về dụng cụ cắt có lưỡi cát xác dinh.
Dạng II có diện tích bị mòn Avk chiếm một phần diện tích tự do, có thể so sánh như độ mòn của bé mặt sau của một con dao tiện. Sự tác động của các lưỡi cát Ngoài yếu tố hình dạng hình học của lưỡi cắt hạt mài người ta còn lưu ý đến chủng loại hạt mài và phương thức tác động của nó lên bề mặt chi tiết gia công (hình 2. Nguyên tắc tác động Đ / Liên quan đến năng lượng Liên quan đến lực Liên quan đến quỹ đạo Liên quan đến không gian\ Gia công bằng chùm tia Mài trươt Khòn Mài Nghiến Tác động của lưỡi cắt ếùùìẫăẾMM; Chi tiết Ilình 2.Nguyên tắc tác động của lưỡi cắt (theo Bauersfeld, Martin, Drews và Golzheim). ở phương pháp gia công bằng chùm tia hạt mài không liên kết, vị trí gia công bị các hạt mài bắn phá.
Chảng hạn khi có một hạt mài va đập vào chi tiết gia công có thể sẽ tạo ra một vết lõm nhỏ. Sự hình thành vết lõm đổng thời với quá trình biến dạng dẻo và sẽ tạo nên lớp cứng nguội bề mặt. Đồng thời với sự xuất hiện ứng suất dư nén trên bề mặt chi tiết. Ngược lại, có thể xảv ra trường hợp bề mặt chi tiết bị phá vỡ, khi đó một lớp vật liệu trên bề mặt chi tiết gia công tách ra do tác động của các lưỡi cắt.
Sự tác động của các lưỡi cắt dược quyết định chủ yếu bởi nâng lượng của các hạt mài. Quá trình nghiền cũng là một phương pháp gia công với các hạt nghiền không liên kết. Các hạt nghiền này nằm giữa bế mặt gia công của chi tiết và của dụng cụ nghiền. Một chuyển động tương đối giữa dụng cụ nghiền và bề mặt chi tiết gia công dẫn đến chuyển động lãn cưỡng bức đối với hạt nghiền.
Trong khi lăn, những lưỡi cắt trên hạt nghiến luôn tác động vào bề mặt chi tiết gia công, 10 hình thành những đường vạch nhỏ trên bé mặt chi tiết tạo nên những vết lõm nối tiếp giống nhau. Đồng thời xuất hiện hiện tượng trượt và tạo nên lớp biến cứng bé mật. Ngoài ra do sự lăn liên tục của các hạt nghiền gây ra hiện tượng mỏi của vật liệu trên bề mặt của chi tiết gia cõng và lây đi một lượng vật liệu rất nhỏ. Không gian giữa dụng cụ nghiền và bể mặt chi tiết gia cổng trong quá trình xâm nhập của các lưỡi cắt sẽ quyết dịnh nguyên tắc tác dộng.
Nguyên tắc tác động thứ ba người ta có thê đạt dược là với áp lực lớn của dụng cụ nghiền, áp lực trẽn bề mặt chi tiết gia công không đổi. Những hạt nghiền khi đó sẽ không có chuyên dộng lãn, mà tại mỗi vị trí tiếp xúc trên bề mặt chi tiết gia công, lưỡi cắt sẽ vạch nên những đường nhỏ. Những hạt nghiền được ép trên bổ mặt chi tiết gia công do áp lực trên bề mặt không đối với một lực cắt giới hạn, nên có liên quan đến lực tác dộng của các lưỡi cắt. Ở các nguyên công mài, khôn và mài trượt với các hạt cắt có chất dính kết thì sự tác động của các lưỡi cắt cũng liên quan đến lực.
Đổng thời với các chuyển động cùa hạt cắt được tạo nên do chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, chuyên động cùa các hạt cắt sẽ vạch nên các các đường trên bề mặt chi tiết gia công.