ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGÔ THỊ HÀ Tên luận văn: “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA HẠT MÀI TRONG VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG LIÊN TỤC SỬ DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN” Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 60 52 01 03 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên 2013 Công trình được hoàn thành tại: Trường ĐHKT Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long TS. Nguyễn TiếnĐông Phản biện 1: PGS.TS. Vũ ngọc Pi Phản biện 2: PGS.TS. Tăng Huy Luận văn được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn cấp nhà trường họp tại: Hội trường 201 - A8, ĐHKT Công Nghiệp, ĐH Thái Nguyên. Vào hồi 16giờ 00 ngày 09 tháng 3 năm 2013. 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Các chi tiết máy có độ chính xác, chất lượng bề mặt và độ bền cao là cơ sở cho sự ra đời các loại máy móc, thiết bị và phương pháp gia công. Phương pháp mài có một vị trí quan trọng trong gia công cơ khí hiện đại nhờ khả năng vượt trội so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công những vật liệu có độ bền cơ học và độ cứng cao cho độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Gia công bằng phương pháp mài có thể đạt độ bóng R a =1,25-0,63μm (có thể đạt 0,32μm; 0,16μm), độ chính xác kích thước 0,002-0,003mm[1]. Chất lượng bề mặt chi tiết đòi hỏi càng cao thì yêu cầu phương pháp mài càng phải được nghiên cứu, phát triển để đáp ứng yêu cầu gia công. Quá trình cắt gọt của mài thực chất là quá trình các hạt mài cào xước bề mặt của chi tiết gia công, lượng kim loại do mỗi lưỡi cắt cắt đi rất nhỏ. Các phương pháp mài hiện nay chủ yếu dùng đá mài thông thường. Tuy nhiên, loại đá mài này có hạn chế là lực cắt, nhiệt cắt lớn nên thường gây ra các khuyết tật: cháy mài, thoát các bon, nứt tế vi, ứng suất dư kéo trên lớp bề mặt …làm hạn chế khả năng ứng dụng của các phương pháp mài thông thường Để khắc phục những hạn chế trên, phương pháp mài dùng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn đã được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng để gia công vật liệu. Taghi Tawakoli, Bahman Azarhoushang [11] đã điều tra tính khả thi của mài không liên tục với đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn trên hai loại vật liệu composit nền ceramic khác nhau. J. Pe´rez và các cộng sự [12] phân tích sự 2 truyền nhiệt trong quá trình mài gián đoạn trong khi Michele H. Miller and Xiaorui Fan [20] nghiên cứu sự mài mòn của đá khi mài gián đoạn. Ở một nghiên cứu khác, Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang [11] đã nghiên cứu về khả năng giảm lực cắt khi gia công vật liệu ceramics sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. Do mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối nên chất lượng bề mặt mài ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của chi tiết máy.Việc nghiên cứu chất lượng bề mặt gia công khi mài bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn đối với nhiều loại vật liệu khác nhau sẽ tạo điều kiện để cải thiện quá trình gia công, nâng cao chất lượng bề mặt, độ bền của chi tiết máy. 2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu. 2.1: Mục đích của đề tài. - Luận văn nghiên cứu khả năng cắt gọt của hạt mài trong việc ứng dụng phương pháp gia công không liên tục sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. - Phân tích tính ưu việt của đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn so với đá mài thường. - Độ nhấp nhô bề mặt gia công thép C45 nhiệt luyện và không nhiệt luyện khi mài bằng đá mài thường và đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn - Ứng dụng kết quả làm tài liệu tham khảo cho sản xuất, giảng dạy, học tập. 2.2: Đối tượng nghiên cứu. - Vật liệu mài: Thép 45 nhiệt luyện và thép 45 chưa nhiệt luyện 3 - Phương pháp mài: Mài phẳng 2.3: Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Tiến hành thực nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm. - Phân tích và đánh giá kết quả. 3. Ý nghĩa của đề tài. 3.1: Ý nghĩa khoa học. - Mài bằng đá mài gián đoạn được nhiều quốc gia quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu về chất lượng bề mặt thép 45 khi mài bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn được công bố. - Đóng góp và hoàn thiện lý thuyết phương pháp gia công mài, kết cấu về đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. - Nâng cao được chất lượng và hiệu quả sản phẩm khi gia công bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. 3.2: Ý nghĩa thực tiễn. - Các kết quả nghiên cứu sẽ áp dụng để nâng cao chất lượng đá mài gián đoạn, điều chỉnh ảnh hưởng các thông số chế độ khi gia công. Từ đó nâng cao chất lượng bề mặt, hiệu quả kinh tế kỹ thuật của phương pháp mài. Đưa loại đá mài gián đoạn vào sản xuất hàng loạt. - Kết quả nghiên cứu cho thấy tính ưu việt của đá mài gián đoạn, do vậy có thể ứng dụng trong các nhà máy khi gia công thép C45 chưa nhiệt luyện và nhiệt luyện, sử dụng để tham khảo khi mài các mác thép khác. 4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI PHẲNG 1.1. BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH MÀI 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP MÀI PHẲNG 1.2.1.Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu. 1.2.2.Mài phẳng bằng đá mài hình trụ. 1.3. QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG KHI MÀI BẰNG ĐÁ MÀI THƯỜNG 1.3.1. Lực cắt khi mài bằng đá mài thường. 1.3.2.Nhiệt cắt khi mài bằng đá mài thường. 1.3.3. Quá trình tạo phoi khi mài bằng đá mài thường 1.4.ĐỘ NHẤP NHÔ BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG KHI MÀI BẰNG ĐÁ MÀI THƯỜNG. 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Trên cơ sở đó rút ra một số kết luận sau: 1. Phương pháp mài có vị trí quan trọng trong nghành cơ khí chính xác do có khả năng gia công những vật liệu có độ cứng, độ bền cao. Cho độ chính xác và chất lượng bề mặt tốt. Mài thường là phương pháp gia công tinh lần cuối, do vậy chất lượng bề mặt là quan trọng và là chỉ tiêu để đánh giá khả năng làm việc của chi tiết gia công trong đó nhám bề mặt được chọn làm chỉ tiêu để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết sau mài, có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng làm việc của chi tiết máy. 2.Bên cạnh những ưu điểm đã đạt được thì các phương pháp mài sử dụng đá mài thông thường hiện nay còn có những nhược điểm là 5 lực cắt, nhiệt cắt lớn nên có thể gây ra các khuyết tật bề mặt, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt mài, làm hạn chế khả năng tăng năng suất và hiệu quả của quá trình mài. 3. Từ những phân tích trên cho thấy cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện phương pháp mài, phát triển các phương pháp mài mới; nghiên cứu chế tạo ra các loại vật liệu hạt mài, chất dính kết mới hay nghiên cứu phát triển tạo ra loại đá Chương 2: MÀI BẰNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN 2.1. ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN 2.2. QUÁ TRÌNH MÀI BẰNG ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN. 2.2.1. Lực cắt khi mài bằng đá mài gián đoạn. 2.2.2. Nhiệt cắt khi mài bằng đá mài gián đoạn. 2.2.3. Qúa trình tạo phoi khi mài bằng đá mài gián đoạn. 2.3.ĐỘ NHẤP NHÔ BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG KHI MÀI BẰNG ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN. 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. 1. Đá mài gián đoạn đã chứng tỏ được khả năng giảm lực cắt khi mài so với đá mài thông thường. Khi gia công bằng đá mài gián đoạn việc thoát nhiệt, thoát phoi sẽ thuận lợi hơn so với đá mài thông thường. Chất lượng bề mặt khi gia công bằng đá mài gián đoạn cũng đã có những cải thiện đáng kể. Từ các kết quả nghiên cứu về đá mài gián đoạn đã cho thấy những ưu việt của nó so với đá mài liên tục thông thường. 6 2. Tuy nhiên những kết quả đã đạt được ở trên vẫn là những kết quả bước đầu trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện về mặt lý thuyết và công nghệphát triển đá mài gián đoạn. Dù đạt được nhiều ưu điểm song việc cải tiến, chế tạo các viên đá mài gián đoạn có đặc tính kỹ thuật mới đòi hỏi công nghệ chế tạo đá phức tạp hơn. Song song với đó là các thiết bị, đồ gá nhằm đảm bảo độ chính xác gia công; phạm vi sử dụng của đá mài gián đoạn cũng hạn chế hơn so với đá mài thông thường do chủ yếu được sử dụng để mài mặt phẳng, do đó đá mài gián đoạn vẫn tồn tại hạn chế so với đá mài thông thường. Những nguyên nhân làm cho đá mài gián đoạn đến nay vẫn chưa được sử dụng phổ biến trong thực tế. 2.4. XÁC ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN Chương 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA HẠT MÀI TRONG VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG LIÊN TỤC SỬ DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN. 3.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm nhiều thông số (v, S, t) 3.2 ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM 3.2.1. Mẫu thí nghiệm. Kích thước:10 mẫu thép C45 thường và 10 mẫu thép C45 nhiệt luyện. 7  Dài x Rộng x Cao = 100x40x30 (mm). a, b, Hình 3.1:a,Mẫu thí nghiệm; b,Kích thước phôi làm thí nghiệm. Bảng 3.1: Thành phần nguyên tố hóa học có trong thép C45 Nguyên tố C Mn P S Hàm lượng % 0.43- 050 0.60-0.90 0.040 0.050  Thép C45 chưa nhiệt luyện: 220 ÷ 230 HB  Thép C45 nhiệt luyện: 42 ÷ 43 HRC 3.2.2. Đá mài. a, b, Hình 3.2:a,Kích thước đá mài gián đoạn; b,Mẫu đá thí nghiệm - Đá mài xẻ rãnh với tỷ lệ gián đoạn khác nhau: 5 Viên. - Đá mài liên tục thông thường: 1 Viên a 350 127 40 10 15 2x45 0 8 Bảng 3.2:Số rãnh Z và tỷ lệ gián % gián đoạn η của các mẫu đá. Z Z=0 Z=12 Z=18 Z=20 Z=22 Z=24 η 0% 10,91% 16,37% 18,19% 20,01% 21,83% 3.2.3. Sửa đá. Thiết bị sửa đá : Đầu sửa đá kim cương 22 viên Hình 3.3: Đầu sửa đá kim cương 22 viên. 3.2.4. Tưới nguội. Dùng phương pháp tưới tràn với dung dịch trơn nguội:OMETA 3.2.5. Máy mài. Hình 3.4: Máy mài phẳng OKAMOTO 3.2.6. Thiết bị đo a) Thiết bị đo kích thước . Ta sử dụng thước cặp điện tử, độ chính xác tới phần trăm.(0.01 (mm) ) [...]... thuật mài, NXB Công nhân kỹ thuật, Hà Nội [10].Hoàng Văn Điện (2007) Nghiên cứu quá trình mòn của đá mài và ảnh hưởng của nó đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài phẳng” Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 27 [11] Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang – Trường ĐHBK Hà Nội Khả năng giảm lực cắt khi gia công vật liệu ceramics sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn”... một đơn vị thời gian đối với đá mài thường và đá mài xẻ rãnh • Số hạt mài khi đá ở trạng thái tĩnh Hình 3.13: Kích thước bề mặt đá khi trải Diện tích xung quanh viên đá không gián đoạn (viên đá thường) Sxqđáthường = (mm2)(3-1) D: Đường kính ngoài của đá (D = 350mm) d: Đường kính trong của đá (d = 127mm) 13 B: Bề dày đá (B = 40mm) →Sxqđáthường = = 28010 (mm2)(3-2) • Đá mài có thể tích hạt mài 50%, thể... cậy - Đá mài gián đoạn đã có những ưu điểm trong gia công, cho chất lượng bề mặt tốt hơn so với đá mài thường khi gia công ở chế độ cắt hợp lý - Tìm ra được số rãnh đá hợp lý, chế độ cắt tối ưu, nâng cao chất lượng sản phẩm KẾT LUẬN CHUNG -Ứng với trường hợp đá mài gián đoạn có số rãnh z =18 cho hiệu quả chất lượng bề mặt khi gia công thép C45 nhiệt luyện và không nhiệt luyện tốt hơn so với đá mài thường... được diện tích hạt mài trên viên đá thường là Shạt = 28010.50% = 14004(mm2)(3-3) • Đá mài sử dụng trong thực nghiệm là loại đá có độ hạt mài 46, tương ứng với giới hạn kích thước dài của đa số các hạt là từ (500÷400)μm [1], trong mẫu đá này chọn ρ = 500µm = 0,5mm Vậy diện tích một hạt mài là S 1hạt= π(ρ/2)2= π(0,5/2)2 = 0,2(mm2)(3-4) • Vậy số hạt mài khi đá ở trạng thái tĩnh là Số hạt đá tĩnh: X0 = 14004/0,2... 25 - Kết quả nghiên cứu là minh chứng để sản phẩm đá mài gián đoạn có thể được ứng dụng rỗng rãi trong sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo đá mài gián đoạn có góc nghiêng rãnh đá β ≠ 00đến độ nhám bề mặt chi tiết sau gia công 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy, Trần Thế Lục “Nguyên lý gia công vậtliệu”... cho việc đưa dung dịch trơn nguội vào vùng mài, ngăn 23 ngừa được hiện tượng lẹo dao ở đầu các hạt mài đang làm việc, tăng khả năng tự mài sắc của các lưỡi cắt Độ nhám đo được khi gia công bằng viên đá có z=18 ứng với tỷ lệ % gián đoạn ƞ = 16,37% cho thấy việc gián đoạn như vậy các hạt mài được sắp xếp hợp lý, tránh được hiện tượng các hạt mài làm việc với quỹ đạo trùng nhau, cho chất lượng bề mặt. .. mất mát đi số lượng hạt mài cần thiết làm cho số hạt mài không đủ để tham gia cắt do vậy các viên đá này cho giá trị độ nhám cao hơn đá mài thông thường Việc xẻ rãnh đá mài làm cho số lượng hạt mài trên đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc phôi trong một giây ít đi khi tỷ lệ gián đoạn tăng lên đã làm cho khoảng cách giữa các hạt mài tăng lên, khoảng trống giữa các hạt mài tăng lên, việc thoát nhiệt và... giữa đá và phôi giảm, lượng chạy dao dọc tăng lên thì số vòng quay của đá sẽ 22 giảm vì thời gian để gia công hết chiều dài phôi L=100 giảm do thời gian tiếp xúc giữa đá và bề mặt chi tiết giảm đi Đây là các nguyên nhân làm cho số lượng hạt mài giảm đi Qua các sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa độ nhấp nhô bề mặt chi tiết gia công đo theo các phương dọc của Ra với số rãnh đá mài, tại các viên đá mài xẻ... • Khảo sát hai mẫu thép C45 nhiệt luyện và không nhiệt luyện a) b) Hình 3.7: a)Hai mẫu C45 nhiệt luyện &không nhiệt luyện b)Kí hiệu chế độ cắt trên phôi • Cân bằng tĩnh cho đá 11 Hình 3.8: Cân bằng tĩnh cho đá • Gá đá lên máy Hình 3.9: Gá đá lên • Sửa đá. Tiến máy hành sửa đá với tsđ = 0,035mm, Ssđ = 2m/p Hình 3.10: Sửa đá bằng đầu sửa đá kim cương • Cân bằng động cho đá • Gia công phôi để chọn mặt. .. thì số hạt mài tác động lên một đơn vị diện tích tiếp xúc phôi trong một giây giảm đáng kể, viên z=0 có 169 hạt tại S3 thì viên z=18 tại chế độ cắt S3 có 142 hạt nhưng giá trị độ nhám nhỏ hơn rất nhiều so với viên có z=0, theo lý thuyết về nguyên tắc nếu sử dụng phương pháp xếp chồng thì số lượng hạt mài trên một đơn vị diện tích càng lớn thì chất lượng bề mặt chi tiết thu được càng cao, nhưng đá mài . ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGÔ THỊ HÀ Tên luận văn: “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA HẠT MÀI TRONG VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG LIÊN TỤC SỬ DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN. sử dụng phổ biến trong thực tế. 2.4. XÁC ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN Chương 3: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA HẠT MÀI TRONG VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG LIÊN TỤC SỬ DỤNG ĐÁ. hạt mài trong việc ứng dụng phương pháp gia công không liên tục sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. - Phân tích tính ưu việt của đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn so với đá mài thường. -