Đang tải... (xem toàn văn)
Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài tròn
các kí hiệu chínhKý hiệuý nghĩaĐơn vịazChiều dày phoi mmazChiều dày phoi thực tế mmB Chiều rộng của đá mmCctMật độ lỡi cắt tĩnh trên một đơn vị thể tích đá 1/mm3D Đờng kính đá mài mmh Chiều cao biên dạng nhám bề mặt mmhaChiều cao biên dạng của lỡi cắt mmL Khoảng cách giữa các lỡi cắt động mml Khoảng cách giữa các lỡi cắt tĩnh mmnđTốc độ quay của đá v/phnctTốc độ quay của chi tiết v/phPcLực cắt tổng khi mài NPzLực thành phần tiếp tuyến NPyLực thành phần pháp tuyến NPxLực thành phần theo phơng dọc trục NSdLợng chạy dao dọc khi mài m/phSsđLợng chạy dao dọc khi sửa đá m/phRaChiều cao nhấp nhô tế vi bề mặtàmT Tuổi bền của đá Phútt Chiều sâu cắt khi mài mmtsđChiều sâu cắt khi sửa đá mmUhkLợng mòn hớng kínhàmVđVận tốc cắt của đá m/sDanh mục các bảng biểuTT Số bảng Nội dung Trang 1 1.1Độ hạt mài và phạm vi sử dụng212 1.2Thể tích hạt mài phân bố theo cấp cấu trúc223 1.3Kí hiệu độ cứng của đá244 3.1Kết quả đo mòn đá sau mỗi hành trình981 5 4.1Bảng quy hoạch thực nghiệm1006 4.2Số liệu thí nghiệm1027 4.3Phơng trình mòn theo thời gian tại các điểm thí nghiệm1048 4.4Tuổi bền của đá tại các điểm thí nghiệm1049 4.5Bảng Logarit của các biến thực nghiệm10510 4.6Giá trị tính toán của các biến hồi quy thực nghiệm10611 4.7Số liệu xử lý kết quả đo tại thời điểm = 1 phút10812 4.8Giá trị hồi quy thực nghiệm của phơng trình hàm 4.1911113 4.9Giá trị hồi quy thực nghiệm của phơng trình hàm 4.2011114 4.10Giá trị hồi quy thực nghiệm của phơng trình hàm 4.2111215 4.11Hệ số lực cắt Py/Pz ứng với chế độ công nghệ mài theo thời gian 117Danh mục các hình vẽTT Số hình Nội dung Trang1 1.1Sơ đồ mài tròn ngoài112 1.2Mô hình quá trình mài tròn ngoài tiến dao dọc123 1.3Quá trình tạo phoi khi mài của một hạt mài134 1.4Sơ đồ mô tả quá trình tạo phoi bằng hạt mài có bán kính đỉnh cắt p 145 1.5Cấu trúc của đá mài236 1.6Sơ đồ tính toán quỹ đạo cắt của hạt mài287 1.7Chiều dài cung tiếp xúc của các phơng pháp mài308 1.8Lỡi cắt tĩnh và lỡi cắt động319 1.9Chiều dày và hình dáng phoi332 10 1.10Sơ đồ lực cắt khi mài tròn3311 1.11Mối quan hệ giữa lợng mòn dao với thời gian cắt khi Tiện3812 1.12Cơ chế mòn đá4013 1.13Các dạng mòn của đá mài4114 1.14Hạt mài khi cắt chịu lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến4215 1.15Sơ đồ quan hệ của quá trình mài4616 2.1Giản đồ nhấp nhô bề mặt5817 2.2Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào chế độ công nghệ5918 2.3Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và tốc độ mài6219 2.4Độ nhấp nhô tế vi bề mặt phụ thuộc vào độ hạt6620 2.5Sơ đồ hình thành sóng trên bề mặt đá mài6921 2.6Sơ đồ tạo ra sự không đồng nhất có quy luật của nhám bề mặt chi tiết mài6922 2.7Sự thay đổi chiều cao nhám ở đỉnh sóng6923 2.8Biểu đồ biên dạng nhám bề mặt đá đợc mô tả trên các đỉnh sóng7024 2.9Nhám bề mặt làm việc của đá mài7225 2.10Mối quan hệ giữa mòn đá và tốc độ mòn đá7226 2.11Biên dạng bề mặt đá7727 2.12Topography của bề mặt đá và biên dạng 2D của bề mặt7828 3.1Mô hình thí nghiệm đo lực8129 3.2Mẫu phôi thí nghiệm8230 3.3Máy mài tròn ngoài GU-20.25A SHIGIYA8331 3.4Máy đo độ nhám SJ402-Mitutoyo8332 3.5Cấu trúc thân cảm biến và phần tử biến dạng8433 3.6Sơ đồ chức năng bộ chuyển đổi tơng tự Số (ADC)8534 3.7Kiểm nghiệm chuyển vị của phần tử biến dạng sử dụng phần mềm ANSYS 8635 3.8Tính toán độ nhạy và thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phơng Y sử dụng phần mềm Transcalc1.118736 3.9Kiểm nghiệm độ nhạy của cảm biến theo phơng Y 8837 3.10Tính toán độ nhạy và thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phơng Z sử dụng phần mềm Transcalc1.118838 3.11Kiểm nghiệm độ nhạy của cảm biến theo phơng Z 893 39 3.12Mạch cầu điện trở với 4 tem vừa đo vừa tự bù trừ nhiệt 9040 3.13Vị trí dán tem trên thân cảm biến 9141 3.14Sơ đồ chức năng thiết bị thu thập tín hiệu từ cảm biến 9142 3.15Hệ thống đo lực ghi dữ liệu tự động trên máy tính 9243 3.16 ảnh hệ thống đo lực trên máy mài tròn ngoài 9344 3.17Kết quả thí nghiệm đo lực khi mài một hành trình trên máy mài tròn ngoài 9445 3.18Sơ đồ nguyên lý đo mòn bằng đầu đo laze trên máy mài tròn 9646 3.19Đầu thu phát tín hiệu Laze LD-ZX30V và bộ khuyếch đại Ampliphier 9747 3.20Giao diện phần mềm SmartMonitor 9748 3.21 ảnh thiết bị đo mòn trên máy mài tròn ngoài 9949 4.1Chơng trình đọc dữ liệu10150 4.2Đồ thị quan hệ tuổi bền với chế độ công nghệ mài10751 4.3Đồ thị quan hệ lực cắt Py với chế độ công nghệ mài, tại thời điểm = 1 phút11252 4.4Đồ thị quan hệ lực cắt Pz với chế độ công nghệ mài, tại thời điểm = 1 phút11353 4.5Đồ thị quan hệ độ nhám Ra với chế độ công nghệ mài, tại thời điểm = 1 phút11354 4.6Đồ thị hệ số lực cắt Py/Pz thay đổi theo thời gian mài với các chế độ công nghệ mài khác nhau117Mở đầu4 Nh chúng ta đều biết, hiện nay trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu, mỗi doanh nghiệp muốn tồn tại và phát triển cần phải đảm bảo 3 yếu tố: Sản phẩm chất lợng cao, giá thành hạ và đáp ứng nhanh nhu cầu của khách hàng. Động lực của sản xuất luôn thay đổi theo từng thời kỳ: từ những năm thập kỷ 70-80 của thế kỷ 20 là năng suất lao động, từ thập kỷ 80-90 là chất lợng sản phẩm, từ thập kỷ 90-2000 là giá thành của sản phẩm và những năm đầu tiên của thế kỷ 21 là khả năng đáp ứng nhanh nhu cầu của thị trờng.Mặc dù thay đổi theo thời gian nhng yếu tố chất lợng sản phẩm vẫn là then chốt cho mọi thời kỳ. Chất lợng sản phẩm chế tạo máy phụ thuộc nhiều vào các nguyên công gia công tinh mà trong đó mài là công nghệ chủ lực. Mài là một phơng pháp gia công có vị trí rất quan trọng trong gia công cơ khí đặc biệt là cơ khí chính xác, bởi vì mài tạo ra đợc các chi tiết máy có độ chính xác cao, chất lợng bề mặt cao, gia công đợc các loại vật liệu có cơ tính cao (độ bền cao, độ cứng cao v v ). Mài không những áp dụng để gia công lần cuối các loại chi tiết máy mà còn áp dụng để gia công thô, trong đó nhiều trờng hợp bề mặt mài đợc thực hiện mà không qua các bớc gia công trung gian. ở các nớc công nghiệp phát triển việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mài định hình, mài chép hình, mài chính xác, mài siêu chính xác . vào sản xuất đợc sử dụng dụng rất rộng rãi và không thể thiếu đợc trong ngành gia công cơ khí.Nâng cao chất lợng bề mặt chi tiết gia công là một trong những vấn đề rất quan trọng của ngành công nghệ chế tạo máy nhằm tạo ra các sản phẩm, máy móc thiết bị đạt độ chính xác cao, tuổi bền cao đảm bảo các hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. Việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp công nghệ và phơng pháp gia công tinh lần cuối các bề mặt chi tiết máy, đồng thời tìm ra những biện pháp công nghệ mới hoàn thiện hơn là một nhiệm vụ cấp bách. Chất lợng sản phẩm khi mài sẽ nh thế nào khi mà công nghệ tự động hoá, công nghệ tin học, công nghệ vật liệu phát triển nh vũ bão,sự phát triển các 5 ngành công nghệ này ảnh hởng rất lớn đến việc đảm bảo chất lợng sản phẩm khi mài. Trớc kia khi mài xong mới biết kết quả nhng ngày nay ngời ta có thể dự đoán, dự báo và thậm chí điều khiển các thông số công nghệ để tạo đợc các kết quả mài mong muốn. Hiện nay, do xu thế hội nhập khu vực và thế giới các sản phẩm cơ khí Việt Nam cũng phải vơn lên đạt các chỉ tiêu chất lợng của khu vực và quốc tế, vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng kết quả của công nghệ mài để góp phần nâng cao chất lợng các sản phẩm cơ khí là vấn đề cấp thiết. Để có thể giải quyết vấn đề cho việc đảm bảo chất lợng sản phẩm khi mài, đề tài luận án Nghiên cứu ảnh h ởng của một số yếu tố công nghệ đến chất l-ợng bề mặt của chi tiết khi mài tròn ngoài nghiên cứu ảnh hởng của các thông số công nghệ đến chất lợng bề mặt của chi tiết mài, nghiên cứu sự mòn của đá mài, lực mài. Đây là những yếu tố rất cần thiết là tiền đề để chúng ta có thể dựa vào sự mòn đá, lực mài để điểu khiển thích nghi quá trình mài đạt đợc chất lợng cần thiết. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu ảnh hởng của các thông số công nghệ (sd,t) và quá trình mòn của đá mài đến nhám bề mặt của chi tiết gia công trên máy mài tròn ngoài. Xây dựng mối quan hệ hàm số giữa chế độ cắt (sd,t) với độ nhám bề mặt của chi tiết gia công, lực mài và tuổi bền của đá mài khi mài tròn ngoài.Nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu tổng quan về mài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về mài và những vấn đề cơ bản của công nghệ mài; ảnh hởng của các yếu tố công nghệ, quá trình mòn của đá mài đến chất lợng bề mặt chi tiết gia công trên máy mài tròn ngoài.+ Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu ảnh hởng đồng thời của 2 thông số công nghệ chiều sâu cắt t và lợng chạy dao dọc sd tới chất lợng bề mặt của chi tiết gia công theo thời gian mài.6 Đối tợng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hởng của các thông số công nghệ (sd, t) và quá trình mòn của đá đến độ nhám bề mặt khi gia công thép 45 sau nhiệt luyện bằng đá mài K25CM2x305x50x127 trên máy mài tròn ngoài. Phơng pháp nghiên cứu: nghiên cứu tổng quan các tài liệu, nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, nghiên cứu và xử lý các kết quả thí nghiệm bằng các thiết bị đo hiện đại và các phần mềm chuyên dụng. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: + Dùng nghiên cứu thực nghiệm để làm sáng tỏ các quy luật cơ lý của quá trình mài, góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết về mài. + Đánh giá đợc ảnh hởng của các yếu tố công nghệ đến chất lợng bề mặt chi tiết gia công khi mài tròn ngoài, bằng các điều kiện công nghệ cụ thể. Xây dựng đợc mối quan hệ toán học về các yếu tố của chất lợng bề mặt với các thông số công nghệ gia công. + Việc thiết kế, tính toán và kiểm nghiệm thiết bị đo sử dụng các kỹ thuật tiên tiến, các phần mềm chuyên dụng, do đó hệ thống thí nghiệm làm việc ổn định và độ tin cậy cao. + Kết quả nghiên cứu đợc dùng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, ứng dụng sản xuất và cở sở lý thuyết cho các nghiên cứu tiếp theo. Nội dung luận án: Kết cấu của luận án gồm 4 chơng và phần kết luận chung:Chơng 1. Giới thiệu tổng quan tài liệu về quá trình màiChơng 2. ảnh hởng của các yếu tố công nghệ tới chất lợng bề mặt chi tiết khi mài Chơng 3. Xây dựng hệ thống thí nghiệmChơng 4. Nghiên cứu thực nghiệm và xử lý kết quả.Quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có sự cố gắng rất cao nhng do điều kiện nghiên cứu và khả năng còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu không thể 7 tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp của các Thầy, Cô và các đồng nghiệp. Ngày tháng năm Tác giảTrần Đức QuýChơng1. giới thiệu tổng quan về quá trình mài1.1. Cơ sở quá trình mài 1.1.1. Đặc điểm, mô hình quá trình mài* Đặc điểm:8 Mài là một phơng pháp gia công cắt gọt tốc độ cao với một số lợng lớn các lỡi cắt rất bé của hạt mài đồng thời tham gia cắt gọt. So với các phơng pháp cắt gọt bằng các dụng cụ cắt có lỡi cắt xác định thì mài có một số đặc điểm sau:- Mài là quá trình cắt tế vi và cào xớc ở tốc độ cao của các hạt mài trên bề mặt vật gia công tạo ra nhiều phoi vụn. Tốc độ cắt khi mài rất cao, thông thờng Vcắt = 30-35 m/s có trờng hợp đến 100 m/s . - Độ chính xác kinh tế đạt đợc khi mài thông thờng là: Mài thô: cấp chính xác 9; nhám bề mặt Ra =3,2 àm Mài tinh: cấp chính xác 7; nhám bề mặt Ra = 1,6 0,4 àm Mài rất tinh: cấp chính xác 6; nhám bề mặt Ra = 0,4 0,1 àm- Các lỡi cắt không giống nhau và đợc sắp xếp rất ngẫu nhiên trên bề mặt đá do đó các vết cắt xoá lẫn nhau cho phép tạo ra độ bóng bề mặt cao. - Hình dạng hình học của mỗi hạt mài không giống nhau, góc sắc thờng lớn hơn 900 (>900) góc trớc thờng âm (<0) do đó không thuận lợi cho quá trình cắt và thoát phoi.- Độ cứng của hạt mài cao, do đó có thể cắt đợc những vật liệu cứng mà các loại dụng cụ cắt khác không cắt đợc nh: Thép đã tôi, hợp kim cứng .- Do nhiều hạt mài cùng tham gia cắt gọt cùng một lúc, do góc trớc (<0) và do vận tốc cắt rất lớn nên nhiệt cắt khi mài rất lớn, nhiệt độ vùng cắt có thể lên tới 1000-15000c, gây cháy phoi, sinh tia lửa. [4], [89].- Quá trình cắt khi mài có tính gián đoạn, các hạt mài lần lợt vào cắt, ra cắt tạo ra các rung động.- Các đỉnh lỡi cắt phân bố không đều theo chiều cao, lợng d phân bố cho các hạt mài không đều, do đó lực cắt tác động lên các hạt mài không bằng nhau. Nếu lực cắt quá lớn sẽ có hiện tợng hạt mài bị vỡ (tạo ra các lỡi cắt mới) hay bị bong ra khỏi bề mặt làm việc của đá và xuất hiện lỡi cắt của các hạt mài mới tạo ra khả năng tự mài sắc của đá mài. Mài đợc sử dụng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Trong tổng số máy công cụ, máy mài chiếm tới 30%, còn trong một số ngành đặc biệt nh chế tạo vòng bi máy mài chiếm đến 60% [4], [89].9 Mài không những đợc sử dụng gia công tinh lần cuối mà còn đợc sử dụng ngày càng rộng rãi ở các nguyên công gia công thô. Ngày nay, cùng với sự phát triển của ngành chế tạo máy, những đòi hỏi về độ chính xác và chất lợng gia công ngày một cao thì mài càng đợc quan tâm nghiên cứu và đợc sử dụng rộng rãi hơn.* Mô hình quá trình mài:Trên hình 1.1 Biểu diễn sơ đồ mài tròn ngoài. Hình 1.1.a. Sơ đồ mài tròn ngoài tiến dao dọc; hình 1.1.b. Sơ đồ mài tròn ngoài tiến dao hớng kính. Hình 1.1. Sơ đồ mài tròn ngoài- Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của đá mài vđ- Chuyển động phụ bao gồm: + Chuyển động quay của phôi vp + Chuyển động tiến dao dọc sd + Chuyển động tiến dao ngang sn 10 [...]... chế độ công nghệ khi mài - Topography ảnh hởng trực tiếp và quyết định đến khả năng cắt, đến độ mòn, tuổi bền của đá và chất lợng bề mặt chi tiết gia công * ý nghĩa của Topography của bề mặt đá mài: Topography của đá đặc trng cho cấu trúc hình học của bề mặt đá mài Đặc điểm hình học của dụng cụ mài phức tạp hơn rất nhiều so với dụng cụ cắt có lỡi cắt xác định: có số lỡi cắt rất lớn, các hạt mài có... môt số nghiên cứu đã tiến hành đánh giá nó một cách cụ thể, nhằm xây dựng mối quan hệ trực tiếp hơn giữa các yếu tố công nghệ trong quá trình mài để có thể điều khi n nó hiệu quả hơn 27 Topography của đá ảnh hởng trực tiếp đến tính chất tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của đá và bề mặt chi tiết gia công nên nó ảnh hởng rất lớn đến tính năng cắt gọt, độ mòn và tuổi bền của đá Nh vậy, khi các điều kiện công. .. gây ra biến cứng lớp bề mặt do đó chi tiết trở nên bền hơn và độ cứng tế vi đợc nâng cao hơn và giảm tính dẻo * ứng suất d lớp bề mặt: 16 Các nghiên cứu trớc đây đã xác định rằng ứng suất d ảnh hởng lớn đến tính chất sử dụng và tuổi bền của chi tiết máy, ảnh hởng lớn nhất đến tuổi bền là độ cứng tế vi lớp bề mặt. [6] Yếu tố cơ bản để đánh giá tình trạng lớp bề mặt là độ lớn và chi u của ứng suất mỏi bên... X, Y, Z Khi đá mài quá cứng thì khả năng tự mài sắc kém do đó đá mài mất hẳn tính chất cắt gọt, ma sát giữa đá mài và bề mặt chi tiết gia công tăng nhanh, sẽ xuất hiện cháy mài và nứt mài Trong trờng hợp này phải tiến hành sửa đá Khi mài bằng đá mài quá mềm, hạt mài sẽ bị tách vỡ khỏi bề mặt đá, nó không kịp mòn, đá mài mòn hình học quá nhanh, giảm năng suất gia công 1.2.6 Topography của đá mài * Định... - Mài khôn xi lanh, mài mỏng, mài rà 63 1.2.4 Cấu trúc đá mài Cấu trúc đá mài đặc trng cho tổ chức bên trong của đá mài, nghĩa là quan hệ giữa các thể tích của hạt mài, chất kết dính và khoảng trống của đá Cơ sở để phân loại đá mài theo cấu trúc là thể tích của hạt mài Những đá mài có cùng một cấp cấu trúc khi thể tích do các hạt mài chi m chỗ là nh nhau với mọi cấp độ cứng Cấu trúc của đá mài đợc chia... kính mài tơng đơng Dtd Dtd = d D dD (1.17) Trong đó: Dấu + khi mài tròn ngoài, Dấu - khi mài tròn trong, khi mài phẳng d Vậy công thức xác định chi u dài cung tiếp xúc không phụ thuộc vào phơng pháp gia công [35] lk = (t.Dtd)1/2 Mài lỗ (1.18) Mài phẳng Mài tròn ngoài Hình 1.7 Chi u dài cung tiếp xúc của các phơng pháp mài 1.3.3 Lỡi cắt Hình 1.8 mô tả mặt cắt đá theo chi u vuông góc với trục quay của. .. lực học quá trình mài 1.4.1 Lực cắt khi mài Các lực cắt khi mài không lớn nhng các lực này có ảnh hởng đến chất lợng bề mặt và độ chính xác chi tiết gia công khi mài Lực sinh ra trong quá trình mài bao gồm tổng hợp các lực cắt gọt của đá mài và lực cắt cào xớc tế vi của một hạt đá Vđ Px Vp Py Pz P 33 Hình 1.10 Sơ đồ lực cắt khi mài tròn Lực cắt khi mài (cũng nh đối với trờng hợp cắt bằng dao tiện ) thờng... thông số của các hạt cũng khác nhau tạo nên thông số của các lỡi cắt cũng khác nhau và thờng không hợp lý, các hạt mài đợc phân bố ngẫu nhiên trong đá màiVì vậy gần đây các nhà nghiên cứu về mài trên thế giới cho rằng Topography là yếu tố trực tiếp ảnh hởng đến các thông số công nghệ trong quá trình mài cũng nh chất lợng chi tiết gia công Họ cho rằng có thể dùng Topography của đá để đánh giá quá trình mài. .. khả năng chịu lực càng lớn, tuy nhiên khả năng tự mài sắc kém Độ cứng của đá mài phụ thuộc vào tỷ lệ, chất lợng chất dính kết, dạng vật liệu hạt mài, quy trình công nghệ chế tạo đá mài Độ cứng của đá mài ảnh hởng đến năng suất và chất lợng khi mài Bảng kí hiệu độ cứng đá mài của một số nớc đợc dùng trong các xí nghiệp hiện nay(bảng 1.3) [9], [15] Ký hiệu của độ cứng đá theo mức tăng dần, bởi vậy M3 đợc... thông số chức năng * Thông số phân loại độ rộng, độ cao: 1 Sai lệch căn trung bình bình phơng Sq: Là giá trị căn trung bình bình phơng của một phần bề mặt nằm trong vùng mẫu nó đợc xác định nh sau: (1.1) 24 2 Độ nhám bề mặt Sz (1.2) 3 Độ lệch phân bố chi u cao bề mặt Ssk: Thông số này mô tả tình trạng phân bố chi u cao bề mặt (1.3) 4 Kurtosis của phân bố chi u cao bề mặt S ku: là đơn vị đo lờng của các . đảm bảo chất lợng sản phẩm khi mài, đề tài luận án Nghiên cứu ảnh h ởng của một số yếu tố công nghệ đến chất l-ợng bề mặt của chi tiết khi mài tròn ngoài. đề cơ bản của công nghệ mài; ảnh hởng của các yếu tố công nghệ, quá trình mòn của đá mài đến chất lợng bề mặt chi tiết gia công trên máy mài tròn ngoài.+
![Hình 2.5. Sơ đồ hình thành sóng trên bề mặt đá mài [90]. - Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài tròn](https://media.store123doc.com/figures/001/360/hinh-so-do-hinh-thanh-song-be-mat-1360727.png)
