Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Chương 3: Cơ sở lý thuyết 3 - Chương 4: Phương án thiết kế - Chương 5: Tính toán, thiết kế - Chương 6: Chế tạo thử nghiệm - Kết luận 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về phương pháp mài 2.1 Khái quát về phương pháp mài phẳng Mài phẳng được thực hiện theo hai phương pháp Bằng mặt đầu đá: sơ đồ nguyên lý cho trên (Hình 2. Trong trường hợp: vận tốc đá mài thường từ 20÷40 m/s trên các máy mài thông thường và có thể lên tới 200 m/s trên các máy mài cao tốc. Chi tiết gia công được gá trên bàn gá hoặc bàn từ và chuyển động tịnh tiến khứ hồi trong quá trình mài để gia công hết chiều dài chi tiết gia công. Vận tốc chuyển động của chi tiết khoảng từ 3÷45 m/ph.
Trong quá trình gia công, vận tốc dịch chuyển ụ đá có thể thay đổi vô cấp từ 2÷40 mm/HTK tuỳ theo loại máy, cần sử dụng dung dịch tưới nguội cấp liên tục vào vùng cắt để làm nguội chi tiết, đẩy phoi và các phế thải ra ngoài, tạo điều kiện cho quá trình mài được dễ dàng, giảm ứng suất dư kéo, biến dạng nhiệt, các vết nứt tế vi cũng như các vết xước do các phế thải chà sát vào bề mặt gia công. Phương pháp ăn dao nhiều lần (áp dụng với các chi tiết mài có chiều sâu cắt nhỏ): chiều sâu cắt cho mỗi lần chạy dao nhỏ nhưng lượng chạy dao ngang lớn, nó cho phép giảm tối đa các ảnh hưởng của nhiệt cắt, do đó thường sử dụng cho gia công tinh cũng như các chi tiết mỏng. [1] Sơ đồ nguyên lý mài phẳng bằng đá mài hình trụ có thể tiến hành theo hai cách: Hình 2.1 Mài phẳng bằng mặt đầu đá [1] 5 2.2 Quá trình cắt gọt khi mài 2.1 Sơ đồ mài phẳng Nguyên tắc chung của sơ đồ mài phẳng có bàn từ chuyển động thẳng là đá quay tròn, chi tiết gia công được kẹp giữ trên bàn máy di chuyển qua lại dưới đá mài. Máy mài trục ngang có bàn máy chuyển động qua lại như (Hình 2.2) là loại máy mài phẳng được sử dụng phổ biến trong các xưởng máy công cụ hiện nay.
Nguyên tắc làm việc là chi tiết gia công di chuyển qua lại dưới đá mài, đá mài được dẫn tiến xuống để thực hiện chiều sâu cắt, lượng tiến dao thực hiện được nhờ chuyển động ngang của bàn máy ở đầu mỗi hành trình.2 Sơ đồ mài phẳng - Máy mài trục ngang có bàn máy di chuyển qua lại [1] Hình 2.3 Sơ đồ mài phẳng - Máy mài trục ngang có bàn máy quay [1] Máy mài phẳng trục ngang có bàn máy quay như sơ đồ (Hình 2.3), đá mài chuyển động quay, chi tiết được giữ trên bàn từ của bàn quay ở phía dưới đá mài, lượng tiến của đá mài thực hiện được nhờ chuyển động bàn ngang của đầu mài. Loại máy này mài chi tiết nhanh hơn vì đá mài luôn luôn tiếp xúc với chi tiết gia công.4 Sơ đồ mài phẳng - Máy mài trục đứng có bàn máy quay [1] Hình 2.5 Sơ đồ mài phẳng - Máy mài trục đứng có bàn máy di chuyển qua lại [1] Máy mài phẳng trục đứng có bàn quay như (Hình 2.4) hoặc bàn di chuyển qua lại như (Hình 2. Đá mài thực hiện chuyển động quay, mặt làm việc của đá mài là mặt cạnh tiếp xúc với chi tiết được cặp giữ trên bàn máy quay hoặc di chuyển qua lại [1].3 Phân loại đá mài Phân loại đá mài có thể được thực hiện dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như vật liệu làm đá mài, hình dạng, kích thước hạt mài, và mục đích sử dụng. Dưới đây là một số cách phân loại phổ biến: 2.1 Phân loại theo vật liệu làm đá mài Đá mài gốm (Ceramic Bonded Grinding Wheel) • Được làm từ hạt mài (như nhôm oxit hoặc silic cacbua) kết hợp với chất kết dính gốm.
• Có độ cứng cao, độ bền tốt, thích hợp cho mài các vật liệu cứng như thép không gỉ, gang, thép hợp kim cao. Đá mài nhựa (Resinoid Bonded Grinding Wheel) • Hạt mài được kết dính bằng nhựa tổng hợp. • Độ đàn hồi tốt, thích hợp cho mài những vật liệu mềm hơn như gang mềm, thép carbon. Đá mài kim cương (Diamond Grinding Wheel) • Hạt mài là kim cương nhân tạo, kết dính bằng nhựa, kim loại, hoặc gốm.
• Sử dụng để mài các vật liệu rất cứng như đá, kính, gốm, và các vật liệu composite. Đá mài CBN (Cubic Boron Nitride Grinding Wheel) • Hạt mài là Nitrit bo lập phương, kết dính bằng nhựa, kim loại, hoặc gốm. • Thích hợp cho mài các vật liệu khó gia công như thép hợp kim cao, thép công cụ.2 Phân loại theo hình dạng Đá mài tròn (Straight Wheel): Hình dạng phổ biến nhất, dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Đá mài côn (Tapered Wheel): Hình côn, thường dùng cho các ứng dụng mài đặc biệt như mài các rãnh hoặc các bề mặt cong.
Đá mài chén (Cup Wheel): Hình chén, sử dụng chủ yếu trong mài bề mặt phẳng hoặc mài các dụng cụ cắt. Đá mài dạng đĩa (Dish Wheel): Hình dạng giống đĩa, thường dùng trong mài các chi tiết phức tạp hoặc các góc cạnh hẹp.3 Phân loại theo kích thước hạt mài: Hạt mài thô (Coarse Grit): Kích thước hạt lớn, dùng cho mài phá, mài sơ bộ. 8 Hạt mài trung bình (Medium Grit): Kích thước hạt trung bình, dùng cho mài trung gian. Hạt mài mịn (Fine Grit): Kích thước hạt nhỏ, dùng cho mài tinh, mài hoàn thiện bề mặt.4 Phân loại theo mục đích sử dụng Đá mài phẳng (Surface Grinding Wheel): Dùng cho mài bề mặt phẳng của các chi tiết.
Đá mài trụ (Cylindrical Grinding Wheel): Dùng cho mài bề mặt trụ của các chi tiết. Đá mài cắt (Cut-off Wheel): Dùng để cắt đứt các vật liệu. Đá mài mài sắc (Tool Grinding Wheel): Dùng để mài sắc các dụng cụ cắt.4 Cấu tạo của máy mài phẳng 2.1 Bàn máy (Table): Bàn máy là bề mặt làm việc chính, nơi đặt vật liệu cần mài. Bàn có thể được điều chỉnh theo chiều cao và góc nghiêng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình mài.
Đặc điểm: • Bàn từ có lực hút từ rất lớn: 1000 Kgs/100 cm². Kẹp chi tiết chắc chắn tuyệt đối. Cho chế độ cắt lớn nhất. • Thích hợp dùng trên máy mài phẳng.
• Dễ dàng và thuận tiện khi kẹp phôi, thời gian gá kẹp ngắn. • Thích hợp nhất cho gia công tải nặng trên các chi tiết trung bình, lớn và thô phẳng. • Bàn từ có thể sử dụng trong thời gian dài và không bao giờ sinh nhiệt ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết. Thiết bị mát (không nóng), do đó các chi tiết của bàn từ sẽ không bị mòn hoặc biến dạng.6 Bàn từ cho máy mài phẳng [13] 9 2.2 Đầu mài (đá mài) (Grinding Head): Đầu mài chứa các bánh mài hoặc đĩa mài, được sử dụng để thực hiện quá trình mài.
Đặc điểm: • Vật liệu của đầu mài: Đầu mài thường được làm từ các vật liệu cứng và chịu được nhiệt độ cao như hợp kim cứng, cermet, carbide, hay đôi khi là kim loại quý như kim cương. Sự lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể của máy mài và loại vật liệu cần mài. • Kích thước và hình dạng: Đầu mài có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau tùy thuộc vào loại máy mài và loại công việc. Đối với máy mài phẳng, đầu mài thường có hình dạng phẳng và có thể là hình tròn, hình vuông hoặc hình chữ nhật.
• Độ sắc bén và chất lượng bề mặt: Độ sắc bén của đầu mài rất quan trọng để đạt được kết quả mài tốt nhất và đảm bảo chất lượng bề mặt của sản phẩm cuối cùng. Việc sử dụng đầu mài mới hoặc đánh bóng lại đầu mài cũ sẽ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và chất lượng của quá trình mài. • Tính chống mài mòn và độ bền: Đầu mài phải có tính chống mài mòn cao để có thể sử dụng trong thời gian dài mà không cần thay thế thường xuyên. Độ bền của đầu mài ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và hiệu quả sản xuất của máy mài.
• Kết nối với máy mài: Đầu mài được thiết kế để có thể dễ dàng gắn vào hoặc tháo ra từ máy mài phẳng. Các kết nối như vòng đai, mặt nạ hoặc kẹp được sử dụng để giữ đầu mài ở vị trí cố định trong quá trình hoạt động. • Cấu trúc và thiết kế: Đầu mài có thể có cấu trúc đơn giản hoặc phức tạp tùy thuộc vào ứng dụng. Các tính năng như lớp phủ bề mặt, các rãnh làm mát, hoặc hình dạng đặc biệt được tích hợp để tối ưu hóa hiệu suất mài.7 Các loại đầu mài thông dụng trên thị trường hiện nay [13] 10 2.3 Động cơ (Motor): Động cơ cung cấp năng lượng để quay đầu mài và thực hiện quá trình mài.
Động cơ thường có khả năng điều chỉnh tốc độ quay để phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Đặc điểm: • Động cơ điện: Thường là động cơ điện xoay chiều (AC motor) với công suất phù hợp để cung cấp đủ năng lượng để hoạt động máy mài. Công suất của động cơ sẽ phụ thuộc vào kích thước và loại máy mài. • Tốc độ quay điều chỉnh: Động cơ của máy mài phẳng thường có tốc độ quay có thể điều chỉnh để phù hợp với các loại vật liệu và công việc mài cụ thể.
Việc điều chỉnh tốc độ quay thường được thực hiện thông qua một bộ điều khiển trên máy. • Khả năng khởi động mềm: Đôi khi các động cơ trên máy mài phẳng được thiết kế để có khả năng khởi động mềm, tức là có thể bắt đầu quay từ từ để tránh va đập ban đầu và giảm tác động lên hệ thống điện. • Động cơ mạnh mẽ và độ bền cao: Động cơ trên máy mài phẳng cần có đủ sức mạnh để xử lý các công việc mài đòi hỏi nặng và liên tục. Họa tiết được thiết kế để chịu được tải trọng và hoạt động ổn định trong thời gian dài.
• Động cơ không chổi than: Một số máy mài phẳng sử dụng động cơ không chổi than (brushless motor) để giảm thiểu sự hao mòn và bảo trì.8 Động cơ điện thường dùng cho máy mài phẳng [13] 11 2.4 Hệ thống làm nguội (Cooling System): Máy mài phẳng thường đi kèm với hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ tạo ra trong quá trình mài. Việc giữ nhiệt độ ổn định giúp bảo quản độ cứng và chất lượng của vật liệu. Đặc điểm: • Bơm làm nguội: Hệ thống làm nguội thường bao gồm một bơm làm nguội để tuần hoàn chất làm nguội (coolant) trong máy mài.