chương 1 - Tổng hợp các nghiên cứu về xác định chế độ sử đá khi mài phẳng cho thấy hầu như các nghiên cứu về tối ưu hóa hoặc lựa chọn chế độ sửa đá đều tập trung vào các mục tiêu đơn lẻ như nhám bề mặt, nhiệt cắt, lực cắt, ứng suất dư… Trong khi đó, trong phạm vi hiểu biết của tác giả, các nghiên cứu về chế độ sửa đá tối ưu để đạt được nhám bề mặt nhỏ nhất khi mài phẳng thép SKD11 qua tôi bằng đá mài Hải Dương hầu như chưa có. - Sửa đá qua ba bước, thô, tinh và chạy không ăn dao đã được khuyến nghị sử dụng nhưng hiện vẫn chưa được quan tâm đúng mức. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MÀI, XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM 2. Quá trình tạo phoi khi mài Hình 2.
Quá trình tạo phoi khi mài [34] Hình 2.1 mô tả quá trình tạo phoi khi mài gồm ba giai đoạn: Giai đoạn đầu chưa tạo ra phoi vì ở mũi dao có bán kính và góc ăn tới của lưỡi cắt nhỏ. Trong giai đoạn này hạt mài va đập vào bề mặt chi tiết gia công, lực va đập này phụ thuộc vào chế độ mài: tốc độ quay của đá, tốc độ quay của chi tiết, lượng chạy dao. Vật liệu gia công ở giai đoạn này bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo bị đẩy sang hai bên của lưỡi cắt hoặc chảy qua mặt dưới của lưỡi cắt sang mặt sau của hạt mài. Khi lưỡi cắt tiếp tục ăn sâu vào chi tiết thì chiều dày phoi az tương ứng với chiều sâu vết cắt t khi đó áp lực mài tăng lên, nhiệt tăng làm cho biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo của kim loại tăng dần và lúc này bắt đầu tạo phoi.
Tiếp theo là quá trình tạo phoi, kim loại bị dồn ép gây biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi xảy ra đồng thời vì vậy chiều dày phoi thực tế a z nhỏ hơn chiều sâu cắt thực tế Thời gian của mỗi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 giai đoạn trong quá trình tạo phoi là rất ngắn do quá trình tạo phoi xảy ra rất nhanh, khoảng từ 0,001 – 0,005(s). Lưỡi cắt khi mài Để hình dung được hình dáng của một lưỡi cắt, người ta sử dụng phương pháp thống kê. Việc mô tả hình dáng, kích thước của hạt mài đ ư ợ c đ á n h g i á một cách trung bình.2) là hai mặt cắt đặc trưng của hạt mài. Các dạng có thể có của lưỡi cắt Hình 2.2 a mô tả mặt cắt trung bình của lưỡi cắt tương tự như khi gia công bằng dao có lưỡi cắt xác định (tiện, phay…).
Lưỡi cắt có hình dạng là cung tròn có bán kính cắt với chiều dày cắt phoi a z. Độ sắc của lưỡi s được định nghĩa như sau: 𝑎𝑧 𝑠= (2.1) 𝜌 Các dạng có thể có của lưỡi cắt: Dạng I: Giống với dạng lưỡi cắt của dụng cụ có lưỡi cắt xác định với góc trước ; góc sau (Hình 2. Dạng II: Trên đỉnh lưỡi cắt có diện tích mòn m với chiều dài trung bình của diện tích mòn là Lm Có thể coi diện tích mòn là một phần của mặt sau và ma sát của mặt này. tương tự ma sát trên mặt sau của dao tiện (Hình 2.
Chiều dày lớp cắt Các nghiên cứu chỉ ra rằng hình dáng hình học của lưỡi cắt, góc tác dụng chế độ cắt, chế độ bôi trơn làm nguội đều ảnh hưởng đến az , t. Ngoài ra az còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: các thành phần của lực cắt, tính chất cơ lý tính của vật liệu gia công. Khi bán kính cong của hạt mài rất nhỏ thì độ bền LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 động học của nó rất nhỏ nên khi vào vùng cắt chúng dễ dàng bị phá hủy không thể cắt gọt được. Khi có giá trị hợp lý thì quá trình cắt gọt thuận lợi và lượng nhiệt sinh ra ở vùng cắt nhỏ.
Khi lớn sẽ không cắt được với chiều sâu cắt nhỏ và xảy ra hiện tượng trượt giữa hạt mài và chi tiết gia công dẫn đến lượng nhiệt phát sinh ở vùng cắt lớn do áp lực lớn. Lưỡi cắt bị mòn góc nhỏ thì biến dạng vật liệu liệu tăng lên mặc dù t lớn nhưng az vẫn nhỏ. Khi tăng Vđ có ma sát giữa lưỡi cắt và bề mặt mài thì az tăng 2. Quá trình sửa đá Quá trình chuẩn bị dụng cụ mài gồm 2 giai đoạn: Tạo biên dạng và làm sắc.
Tạo biên dạng đá là tạo cho đá mài có một biên dạng chính xác phù hợp với biên dạng của chi tiết cần gia công. Làm sắc là quá trình tạo khả năng cắt cho đá mài. Quá trình làm sắc bao gồm: - Hạ thấp độ cao của chất dính kết trên chiều cao biên dạng đá để tạo ra không gian chứa phoi và làm cho các hạt mài nhô cao khỏi chất dính kết. - Tạo các lưỡi cắt trên hạt mài.
Hiện nay, đá mài Corun điện và SiC, chất dính kết Keramit hoặc Bakelit được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất (chiếm khoảng 80 85% trong tổng các loại đá). Với các loại đá này, quá trình tạo biên dạng đồng thời là quá trình làm sắc, ta gọi chung là quá trình sửa đá. Việc nghiên cứu quá trình sửa đá khi mài nhằm các mục đích: Tạo biên dạng của đá mài. Khôi phục lại độ chính xác về hình dáng hình học của đá mài sau mỗi chu kỳ làm việc của đá.
Tạo ra Topography hợp lý của đá nhằm nâng cao tính cắt, tuổi bền của đá mài và mở rộng khả năng công nghệ của đá mài, góp phần nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công đồng thời nâng cao năng suất và hạ giá thành. Nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của ngay quá trình sửa đá như: Giảm suất tiêu hao dụng cụ sửa đá, giảm suất tiêu hao đá sau mỗi lần sửa, nâng cao tuổi bền của dụng cụ sửa đá, tiết kiệm thời gian sửa đá. Topography Định nghĩa Tập hợp tất cả các lồi lõm trên bề mặt đá được gọi Topography của đá. Tính chất của Topography - Topography phụ thuộc vào các thông số đặc trưng của đá mài như: Độ cứng, độ hạt, cấp cấu trúc, vật liệu hạt mài, vật liệu chất dính kết .v… - Topography phụ thuộc vào điều kiện và chế độ công nghệ khi sửa đá.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 17 - Topography luôn biến đổi trong quá trình mài. Sự biến đổi của Topography phụ thuộc vào dạng Topography khởi thủy đạt được sau khi sửa đá, vào tải trọng cơ nhiệt tác động trên hạt mài, trên chất dính kết, có nghĩa là phụ thuộc vào chế độ công nghệ khi mài. - Topography ảnh hưởng quyết định đến khả năng cắt, đến độ mòn và tuổi bền của đá mài, đến chất lượng bề mặt gia công. Ý nghĩa của Topography Topography của đá đặc trưng cho cấu trúc hình học tế vi của bề mặt đá mài.
Đặc điểm hình học của dụng cụ mài phức tạp hơn rất nhiều so với dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định. Dụng cụ mài có số lưỡi cắt rất lớn, các hạt mài có hình dạng khác nhau, các thông số hình học của các lưỡi cắt khác nhau và thường không hợp lý, các hạt mài phân bố ngẫu nhiên trong đá mài v.v… Tất cả các điều đó làm cho quá trình nghiên cứu đánh giá Topography gặp rất nhiều khó khăn. Topography của đá ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của đá và bề mặt chi tiết gia công nên nó ảnh hưởng rất lớn đến tính năng cắt gọt, độ mòn và tuổi bền của đá mài. Bởi vậy, khi các điều kiện công nghệ khác đã xác định thì việc nghiên cứu để tạo ra được Topography của đá thích hợp có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật rất lớn để cải thiện tính cắt gọt, mở rộng khả năng gia công của đá mài, nâng cao 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.
Dụng cụ sửa đá Dụng cụ sửa đá rất đa dạng. Nếu phân loại dụng cụ sửa đá theo vật liệu dụng cụ: - Dụng cụ sửa đá không kim cương: Với loại dụng cụ này có 2 phương pháp sửa đá: Sửa đá bằng phương pháp cắt lăn và sửa đá bằng phương pháp mài. Nhược điểm chung của loại dụng cụ không kim cương là: Độ mòn của dụng cụ lớn, lực hướng kính khi sửa đá lớn (700 1000 N đối với phương pháp cắt lăn: 100 300N đối với phương pháp mài). Nổi bật nhất là khả năng cắt của đá mài sau khi sửa không cao, tuổi bền của đá thấp, chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công đạt được không cao.
Nguyên nhân: Khi sửa, dụng cụ tạo nên diện tích “ mòn ” trên bề mặt hạt mài lớn ( lớn), làm suy giảm khả năng giữ các hạt mài của chất dính kết, phoi của quá trình sửa đá LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 18 lấp đầy các không gian chứa phoi trên bề mặt đá mài .v… Chính vì các nhược điểm này mà ngày nay các phương pháp này ít được dùng. - Dụng cụ sửa đá kim cương: Việc sử dụng dụng cụ kim cương để sửa đá cho phép nâng cao hơn chất lượng của quá trình sửa đá. Kim cương có độ cứng, độ bền mòn cao nhất hiện nay; do đó, dụng cụ sửa đá kim cương là loại dụng cụ tốt nhất và được sử dụng nhiều nhất hiện nay.Căn cứ vào động hình học của quá trình sửa đá có thể phân loại dụng cụ kim cươn cương theo sơ đồ (Hình 2. Chuyển động Tiếp xúc của dụng cụ Điểm Đường Mặt B nd 1 hạt Mảnh Nhiều hạt Sd Dụng cụ Có sửa đá vd chuyển Đĩa sửa đơn Đĩa sửa động tĩnh n dc chạy dao vsd = v d dọc Sd Đĩa sửa v dc Sn Đĩa sửa đơn Đĩa sửa nhiều hạt nd Dụng cụ sửa đá Không có động vd v sd Khối sửa chuyển động dọc Sd Hình 2.
Phân loại dụng cụ sửa đá kim cương Dụng cụ sửa đá tĩnh: Có đặc điểm là vận tốc chuyển động tương đối tại điểm tiếp xúc bằng tốc độ dài của đá mài khi sửa đá vd. Biên dạng đá được tạo bởi chuyển dịch của dụng cụ dọc theo đường dẫn hướng với vận tốc Ssd. Dụng cụ sửa đá tĩnh làm việc như một dao tiện. Vì vậy phương pháp này được gọi là sửa đá bằng phương pháp tiện.