Chng Cht lng b mt chi tit mỏy Chất lượng bề mặt tiêu chất lượng chế tạo chi tiết, có ảnh hưởng lớn đến khả làm việc chi tiết máy Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt Gồm: - Hình dáng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám ) - Trạng thái tính chất lý lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu lớp biến cứng, ứng suất dư ) - Phản ứng lớp bề mặt môi trường làm việc (tính chống mòn, khả chống xâm thực hoá học, độ bền mỏi ) Chất lượng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp điều kiện gia công cụ thể 1.1 Chất lượng hình học bề mặt gia công Bề mặt sau gia công không phẳng cách lý tưởng mà có nhấp nhô Những nhấp nhô trình biến dạng dẻo bề mặt chi tiết gia công cắt gọt, vết lưỡi cắt để lại bề mặt gia công, ảnh hưởng rung động cắt nhiều nguyên nhân khác Bề mặt CTM sau mài Bề mặt chi tiết máy sau gia công (Mài) Hình dáng hình học bề mặt CTM đặc trưng bởi: độ nhấp nhô tế vi (độ nhám) độ sóng - Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt) Được xác định hai thông số sau: Hình Độ nhám bề mặt CTM + Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm, RZ: Là trị số trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao chiều sâu đáy thấp prôfin giới hạn chiều dài chuẩn Rz = H i =1 Max H i =1 + Sai lệch trung bình số học prôfin Ra: trị số trung bình khoảng cách từ đỉnh đường nhấp nhô tế vi tới đường trung bình OX Độ nhám bề mặt CTM l 1 n Ra = hx dx hi l0 n i =1 Với: -l: Chiều dài chuẩn - hx: Chiều cao nhấp nhô tính từ đường chuẩn - n: Số nhấp nhô đo Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám chia thành 14 cấp, thấp cấp cao cấp 14 Rz dùng cho trường hợp độ nhám từ cấp 1-5, cấp 13, 14 Còn từ cấp 6-12 sử dụng Ra Cấp độ nhám Ra(àm) Rz(àm) Không lớn 84 40 20 320 150 80 10 40 20 2,5 1,25 0,63 10 6,3 3,2 10 11 12 0,32 0,16 0,08 0,04 1,6 0,8 0,4 0,2 Chiều dài chuẩn l (mm) 2,5 0,8 0,25 13 0,02 0,08 0,1 14 đỏ ký 0,01 0,05 sử dụng vẽ Ghi chú: Chữ in đậm màu hiệu độ nhám Ký hiệu độ nhám vẽ kỹ thuật: Ghi theo Rz: Ghi theo Ra: Rz40 Trong thực tế sản xuất, người ta thường hay sử dụng ký hiệu để độ bóng bề mặt Ký hiệu sử dụng rộng rải vẽ nước công nghiệp phát triển Nhật Bản, Đức, Mỹ v.v Tuy nhiên, ghi độ bóng người ta thường kèm thêm phương pháp gia công Ví dụ: G có nghĩa bề mặt đạt độ bóng phương pháp mài : Tương đương với Ra= 10-20àm : Tương đương với Ra= 2,5-5àm : Tương đương với Ra= 1,25-0,32àm : Tương đương với Ra= 0,16-0,01àm G - Độ sóng Độ sóng tập hợp tất độ nhấp nhô lặp lại theo chu kỳ bề mặt chi tiết Độ sóng xác định chiều dài chuẩn lớn so với độ nhám bề mặt 1.2 Tính chất lý lớp bề mặt gia công Tính chất lý biểu thị độ cứng bề mặt, biến đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt a) Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt Trong trình gia công tức dụng lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo vùng trước sau lưỡi cắt làm cho kim loại lớp bề mặt bị cứng nguội, lại có độ cứng tế vi cao Sơ đồ cắt gia công cắt gọt Sự thay đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt Bề mặt chi tiết máy sau mài đá CBN với tốc độ chi tiết khác Dry grinding Cool-air grinding V 15 SEM observation after 200 grinding passes V =3, 9, 15 mm/s, V 30 /s, a Các nguyên nhân phụ thuộc vào biến dạng dẻo Mức độ biến dạng dẻo lớp bề mặt phụ thuộc vào: vật liệu gia công, chế độ cắt, thông số hình học dụng cụ cắt, dung dịch trơn lạnh - ảnh hưởng vật liệu gia công: + Vật liệu dẻo dai (thép C) dễ bị biến dạng độ nhám tăng biến dạng dẻo tăng + Độ cứng vật liệu tăng độ nhám giảm + Giảm tính dẻo vật liệu = biến cứng bề mặt làm giảm độ nhám - ảnh hưởng vận tốc cắt V (m/ph): ảnh hưởng tốc độ cắt tới chất lượng bề mặt thông qua tốc độ biến dạng, lực cắt nhiệt cắt sinh trình gia công Nói chung, tốc độ cắt thông số quan trọng ảnh hưởng tới chất lư ợng gia công chi tiết nói chung độ nhám bề mặt nói riêng Độ nhám bề mặt đo - Vật liệu chi tiết: C45 - Vật liệu dụng cụ cắt: P20 - Tốc độ chaỵ dao:0,2mm/vg; - Chiều sâu cắt: 1mm + Khi V < 20m/ph, tốc độ biến dạng nhỏ,nhiệt cắt nhỏ nên chất lượng bề mặt tốt + Khi V =20 - 40m/ph, cắt vùng tốc độ chất lượng bề mặt không tốt xuất lẹo dao Lẹo dao làm cho thông số dao thay đổi + Khi V>40m/ph: Chất lượng bề mặt tốt lẹo dao bị nóng chảy bị phoi Nói chung gia công phải tránh vùng tốc độ cắt sinh lẹo dao Lẹo dao Lẹo dao vị trí khác lưỡi cắt Nhiệt độ bề mặt tiện Quan hệ nhiệt độ bề mặt tốc độ cắt nh hng ca lng chy dao S Độ nhám bề mặt gia công với chế độ cắt khác ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ Nguyên nhân gây rung động lực cắt không Rung động tạo chuyển động tương đối phôi dao độ nhám độ sóng bề mặt Rung động trình gia công có hai loại: Rung động cưỡng tự rung Giảm rung cách: - Tăng độ cứng vững cho hệ thống công nghệ - Điều chỉnh máy tốt, nâng cao độ xác cấu truyền động - Thay đổi hình dáng hình học dao cho lực cắt giảm theo hướng có rung Nói tóm lại, ảnh hưởng yếu tố đến độ bóng bề mặt CTM phần lớn mang tính ngẫu nhiên Các thí ngiệm cho thấy, chiều cao nhấp nhô Rz thay đổi tới 10 lần chế độ gia công Do người ta thường dùng phương pháp tính toán phân tích phức tạp để xác định xác hình dáng hình học tế vi bề mặt gia công có tính đến sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên trình cắt 2.3.2 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp bề mặt Nguyên nhân S t : Khi tiện : S tăng, t tăng P tăng biến dạng dẻo tăng biến cứng bề mặt tăng Nguyên nhân góc trước () : từ () đến (+) giảm cắt tốt (P giảm) biến dạng dẻo giảm biến cứng bề mặt giảm Nguyên nhân V: V giảm P tác động lâu ma sát tăng chiều sâu biến cứng bề mặt tăng v = + P z R N A P = cot g àN > P N y 2.3.3 ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt Nguyên nhân gây ứng suất dư bề mặt: biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi, biến đổi nhiệt, chuyển pha cấu trúc kim loại VD: bào P lực tiếp tuyến gây biến dạng trượt kéo N lực pháp tuyến gây biến dạng nén điều kiện để tạo ứng suất dư nén lớp bề mặt chi tiết gia công : Thông số hình học dụng cụ cắt lực cắt bào Khi đó: =+-900, với hệ số Poatxon, - góc ma sát dao bề mặt gia công; - Góc cắt dao à> P = cot g = cot g ( + + 90 ) = cot g ( ) N Nếu à=1ữ0.5 thì: ữ 0.5 = cot g ( ) 450 ữ 700 < ( ) Như khó đạt ứng suất dư nén điều kiện góc trước dư ơng, mà đạt góc trước âm Thường xuất Mài 2.4 Phương pháp đảm bảo chất lượng bề mặt gia công chi tiết máy Chọn phương pháp gia công hợp lý để đảm bảo độ nhám yêu cầu, phương pháp gia công đạt độ nhám định Biện pháp cải thiện chất lượng bề mặt gia công CTM cắt dụng cụ cắt thường Yếu tố ảnh hưởng - Vật liệu gia công -Lượng tiến dao S - Chiều sâu cắt t - Vận tốc cắt V - Vật liệu dụng cụ cắt - Dung dịch trơn nguội - Thông số hình học dụng cụ cắt: + Góc trước + Góc sau + Bán kính mũi dao + Độ mòn dụng cụ Biện pháp giảm Rz giảm chiều sâu lớp biến cứng -Sức bền cao, giới hạn chảy cao, độ cứng cao - Giá trị S, Sz nhỏ (Nhỏ khoảng 0.03mm/vòng) - Chiều sâu cắt nên chọn nhỏ (Nhỏ kkhoảng 0.01mm) - Vận tốc cắt lớn tốt, tránh vùng lẹo dao - Độ cứng nóng (khả chịu nhiệt) tăng - Sử dụng dung dịc trơn nguội phù hợp với chi tiết gia công - Góc trước lớn - Góc sau lớn - Bán kính mũi dao lớn - Độ mòn dụng cụ nhỏ Khả đạt độ nhẵn bóng bề mặt phương pháp gia công Phương pháp gia công Độ nhẵn bóng bề mặt Rz(àm) Cạo 1-3 điểm/cm2 3-5 điểm/cm2 Đánh bóng: Bằng vải Bằng bột Nghiền: Thô Bán tinh Tinh Mài siêu tinh Mài khôn: Thường Có dao động Mài: Thô Bán tinh Tinh Phay: Thô Bán tinh Tinh Doa: Thô Tinh Khoan, khoét Chuốt: Thô Tinh Tiện: Thô Bán tinh Tinh dao hợp kim cứng Tinh dao kim cương 10 40 2,5 10 0,06 0,25 0,12 0,4 2,5 10 0,63 0,04 0,05 0,8 0,25 0,04 0,63 10 40 10 0,1 40 - 100 10 40 1,6 10 10 0,4 10 80 2,5 -10 1- 2,5 40 100 10 40 2,5 10 2,5 Cấp nhẵn bóng 46 69 12 14 11 13 69 10 10 14 10 14 10 12 11 14 46 68 13 34 46 69 68 11 35 69 10 34 4-6 69 - 10