Tiểu luận gia công bề mặt chi tiết bằng hạt mài

MỤCLỤC Câu 1. Giải thích tại sao khi mài năng lượng cắt riêng lại lớn hơn rất nhiều so với các quá trình gia công khác và nó thay đổi ít khi mài các vật liệu có độ cứng khác nhau………………………………………………………………………..2 Câu 2. Trình bày cơ chế mòn đá. Giải thích câu nói: “Khi mài vật liệu cứng nên chọn đá mềm và ngược lại” …………......……...………………………………8 HVTH: Nguyễn Trọng Khôi 1 Câu 1: Giải thích tại sao khi mài năng lượng cắt riêng lại lớn hơn rất nhiều so với các quá trình gia công khác và nó thay đổi ít khi mài các vật liệu có độ cứng khác nhau I, Giới thiệu chung : Quá trình cắt vật liệu khi mài diễn ra nhờ quá trình tạo phoi như các quá trình qia công khác. Quá trình đó diễn ra do sự xâm nhập của hạt mài vào vật liệu chi tiết tạo phoi. Chiều xâu xâm nhập của hạt mài vào vật liệu phụ thuộc vào cấu trúc hình học bề mặt đá, chuyển động của đá và chi tiết. Việc tính toán lực và công suất cần thiết trong quá trình mài ở các điều kiện khác nhau, từ đó tìm ra được năng lượng riêng. - Quá trình mài đã xuất hiện từ lâu; bằng mài có thể gia công được vật liệu có độ bền & độ cứng cao, cho độ chính xác kích thước (cấp 6-7), độ nhẵn bề mặt cao (nhám bề mặt đạt cấp 7-8 và cao hơn). Chất lượng lớp bề mặt tốt. - Cho đến hiện nay, máy mài vẫn chiếm tỉ trọng đến 30% tổng số máy công cụ; và có thể đến 60% ở ngành cơ khí chính xác. Đặc điểm của quá trình cắt khi mài : + Đá mài được coi là một loại dụng cụ cắt nhiều lưỡi, các lưỡi cắt không giống nhau, mà sắp xếp lộn xộn trong chất dính kết. + Hình dạng hình học của mỗi hạt mài khác nhau, góc trước thường  < 00, do đó không thuận lợi cho quá trình thoát phoi và cắt gọt. HVTH: Nguyễn Trọng Khôi 2 + Tốc độ cắt khi mài rất lớn V=3050m/s, cùng một lúc, trong thời gian ngắn tính bằng giây có nhiều hạt mài cùng tham gia vào cắt gọt và tạo ra nhiều phoi vụn. + Có thể cắt gọt được những loại vật liệu cứng mà các loại dụng cụ cắt khác không cắt được. Eg: thép đã tôi, hợp kim cứng v.v… + Do có nhiều hạt mài cùng tham gia cắt gọt với  < 00 tạo ra ma sát rất lớn với vật liệu gia công gọi là hiện tượng “ cắt, cào xước” làm chi tiết gia công bị nung nóng rất nhanh và nhiệt độ ở vùng mài lớn (từ 10000C – 15000C). + Lực mài tuy nhỏ nhưng diện tích tiếp xúc của đỉnh hạt mài với bề mặt gia công rất nhỏ nên lực cắt đơn vị rất lớn. + Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc nghĩa là các hạt cùn bị bật ra khỏi chất dính kết và các hạt có đỉnh sắc ở lân cận tham gia cắt. Hoặc hạt mài cùn bị vỡ tạo thành các lưỡi cắt sắc mới, tham gia cắt. + Do không thể thay đổi được vị trí và hình dạng hình học của hạt mài trong đá mài nên việc điều khiển quá trình mài rất khó khăn. + Bề mặt gia công thường có một lớp cứng nguội phân bố đều, chiểu dày khoảng 2k, độ cứng Hv=1100. Trên bề mặt có ứng suất lớn và những vết nứt tế vi. + Do trị số bán kính đỉnh hạt mài nhỏ, nên có thể thực hiện quá trình với chiều sâu cắt rất nhỏ. II, Năng lượng mài riêng, công và lực mài: Công mài: P = Ft (Vs ± Vw) Trong đó: Vw - Là thể tích vật liệu bị cắt Vs - Là lượng đá mòn bị mài khi cắt được Vw kim loại Ft - Là lực mài tiếp tuyến Vì Vs >> Vw nên công trong quá trình mài được viết lại như sau : P = Ft x Vs Năng lượng mài riêng : U = P/Qw HVTH: Nguyễn Trọng Khôi 3 Trong đó : Qw là khối lượng kim loại được bóc đi trong 1 đơn vị thời gian Qw = Vwab cho mài phẳng = πdwvfb cho mài tròn ngoài, b là chiều rộng mài. 1, Hiệu ứng kích thước và các xem xét về năng lượng : Khi tính toán lực và năng lượng riêng trong quá trình mài đã được tiến hành người ta nhận thấy : - Năng lượng riêng khi mài lớn hơn rất nhiều so với các nguyên công cắt gọt kim loại khác như Tiện, Phay, Khoan…. - Ngoài ra, năng lượng riêng có giá trị lớn hơn khi chế độ cắt được điều chỉnh để làm giảm độ dày phoi không biến dạng, ví dụ như giảm vw hoặc chiểu sâu mài a (giảm tốc độ bóc phoi). Theo như mô hình tạo phoi của Merchan, sự tạo phoi diễn ra do quá trình trượt rất mạnh ở một vùng rất mỏng tiếp theo là ma sát khi phoi trượt qua mặt trước của hạt mài. Thông thường, trượt chiếm khoảng 75% toàn bộ năng lượng tạo phoi, ma sát giữa các dụng cụ cắt phoi chiếm khoảng 25% năng lượng còn lại. Bằng cách dựa vào các giả thuyết đáng tin cậy về cấu tạo hình học mũi dao điển hình người ta thu được các kết quả ứng suất trượt cho biến dạng dẻo trong quá trình mài, nhưng các ứng suất trượt tính toán này cao hơn rất nhiều so với ứng suất chảy cho trước của kim loại được mài. Ở các điều kiện mài tinh năng lượng riêng khi mài lại lớn hơn. 2, Lực và năng lượng trượt : Mặc dù quá trình bóc tách kim loại diễn ra bởi hầu hết tạo phoi, nhưng hầu hết năng lượng mài lại tiêu hao ở cơ chế khác. Một số trong đó bao gồm cơ chế trong đó là các đỉnh bị làm cùn phẳng trên hạt mài và chúng trượt trên bề mặt chi tiết mà không cắt vật liệu. Những diện tích phẳng này được tạo ra do sửa đá trước khi mài. Trong quá trình mài, những diện tích phẳng có thể mòn thêm và lan rộng ra do mài mòn ma sát và do sự bám dính của các hạt kim loại của vật liệu chi tiết. Diện tích mòn phẳng được thay đổi tới một diện tích lớn hơn hay nhỏ hơn nhờ cơ chế tự mài sắc, nhờ đó một số diện tích phẳng được bóc một phần hoặc hoàn toàn do hạt mài vỡ hoặc bật ra khỏi chất dính kết. Nhận xét : HVTH: Nguyễn Trọng Khôi 4 - Việc có mặt của các diện tích mòn phẳng cho thấy rằng một phần năng lượng tiêu hao khi mài là do các vùng này trượt qua chi tiết. - Có thể tìm được quan hệ trực tiếp giữa lực mài và độ cùn của đá mài thể hiện qua tỷ lệ phần trăm bề mặt đá mài có diện tích mòn phẳng. Với chế độ gia công không đổi, lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến Fn và Ft tăng tương ứng với diện tích mòn phẳng A như trong hình vẽ. - Với một vật liệu phôi cụ thể, có thể có được những giá trị khác biệt về lực và diện tích mòn phẳng bằng cách thay đổi độ cứng của đá mài, điều kiện sửa đá và lượng kim loại bóc. - Với các chi tiết thép, lực mài tăng tuyến tính với diện tích mòn phẳng đến một điểm tới hạn, qua điểm này độ dốc lớn hơn và chi tiết sẽ bị cháy. - Quan hệ tiếp tuyến không có điểm gián đoạn xuất hiện khi mài kim loại màu. Kết luận : Lực mài và do có cả năng lượng riêng có thể bao gồm các thành phần lực cắt và lực trượt. 3, Năng lượng tạo phoi và năng lượng cày xước. - Năng lượng riêng khi mài với các kích thước hạt và độ cứng đá khác nhau là như nhau. - Ở các tốc độ bóc phoi nhỏ, năng lượng cắt riêng rất lớn, và năng lượng này giảm dần khi tốc độ bóc phoi tăng và đạt tới giá trị nhỏ nhất xấp xỉ 13,8J/mm3. - Năng lượng cắt riêng trong các trường hợp khi vw x a = 1mm2/s gần như không đổi (uc ≈ 40J/mm3) khi mài các vật liệu khác nhau. Đây là kết quả đáng ngạc nhiên vì các loại phôi có độ cứng rất khác nhau. - Khi tốc độ bóc kim loại nhỏ, năng lượng cắt riêng có giá trị rất lớn. Độ lớn của nó không tương thích với mô hình tạo phoi truyền thống → Có một sự tiêu hao năng lượng. Cơ chế tạo phoi trong quá trình mài gồm 2 giai đoạn : Giai đoạn cày xước : Khi hạt mài xâm nhập vào vật liệu chi tiết, khi đó vật liệu bị đẩy sang hai bên. Giai đoạn hạt mài cắt vật liệu : Quá trình này xảy ra khi hạt mài đã xâm nhập vào một chiểu sâu nhất định (gọi là chiều sâu tới hạn), hạt mài cắt kim loại thông qua tạo phoi. Các yếu tố ảnh hưởng tới chiều sâu tới hạn : - Độ sắc của lưỡi cắt (Bán kính đỉnh hạt mài) - Sự định hướng của lưỡi cắt HVTH: Nguyễn Trọng Khôi 5 ... - tailieumienphi.vn