Tài liệu Nghiên cứu nguyên công mài, thiết kế dụng cụ mài khôn

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .......................................................... Error! Bookmark not defined. MỤC LỤC...................................................................................................................4 DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................4 DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................5 DANH MỤC CÁC BẢN VẼ...............................................................................................11 PHẦN A: NGHIÊN CỨU NGUYÊN CÔNG MÀI ..................................................82 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................9 I.1. Gia công mài: ....................................................................................................9 I.1.1. Lịch sử của nguyên công mài: ...................................................................9 I.1.2. Đặc điểm của nguyên công mài: ..............................................................11 I.1.3. Độ chính xác đạt đƣợc khi mài: ..............................................................11 I.2. Tƣơng tác trong vùng mài: .............................................................................13 CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG PHÁP MÀI .............................................................16 II.1. Mài mặt trụ ngoài:.........................................................................................16 II.1.1. Mài có tâm: ............................................................................................16 II.1.2:. Mài không tâm: .....................................................................................17 II.2 . Mài trụ trong: ...............................................................................................18 II.2.1. Mài có tâm: ............................................................................................18 II.2.2. Mài lỗ không tâm: ..................................................................................19 II.3. Mài mặt phẳng: .............................................................................................19 II.4. Mài định hình: ...............................................................................................20 II.4.1. Mài ren: ...................................................................................................21 II.4.2. Mài răng: .................................................................................................21 II.5. Mài dây: ........................................................................................................22 II.6. Mài nghiền: ...................................................................................................22 II.6.1. Nghiền mặt phẳng: .................................................................................24 II.6.2. Nghiền Mặt trụ ngoài: ............................................................................24 II.6.3. Nghiền Mặt trụ trong: ............................................................................25 II.7. Mài khôn: .......................................................................................................26 II.8. Mài siêu tinh xác: ..........................................................................................29 II.9. Đánh bóng: ....................................................................................................31 CHƢƠNG III: CẤU TẠO VÀ KÝ HIỆU CÁC LOẠI ĐÁ MÀI .............................33 III.1. Cấu tạo đá Mài: ............................................................................................33 III.1.1. Vật liệu hạt mài:.....................................................................................33 III.1.2. Cỡ hạt: ....................................................................................................36 III.1.3. Chất kết dính: .........................................................................................36 III.1.4. Cấu trúc đá mài: .....................................................................................38 III.1.5. Độ cứng: ................................................................................................38 III.1.6. Độ mòn và tuổi bền của đá mài: ............................................................39 III.2. Các loại đá mài: ............................................................................................40 III.3. Phƣơng pháp thử và cân bằng đá mài: ........................................................44 III.3.1. Cách thử nghiệm đá mài: .......................................................................44 III.3.2. Phƣơng pháp cân bằng: .........................................................................44 III.3.3. Các bƣớc tiến hành cân bằng đá mài: ....................................................44 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 1 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP III.4. Lắp và sửa đá mài: ........................................................................................45 III.4.1. Phƣơng pháp gá lắp đá mài: ..................................................................45 III.4.2. Phƣơng pháp rà sửa đá:.........................................................................45 CHƢƠNG IV: MÁY MÀI VÀ CÁCH VẬN HÀNH MÁY ....................................46 IV.1. Giới thiệu một số loại máy mài: ...................................................................46 IV.2. Cách vận hành máy mài:..............................................................................49 IV.2.1. Đặc tính kỹ thuật của máy mài phẳng ACRA: ......................................49 IV.2.2. Các bộ phận cơ bản của máy mài phẳng ACRA: ..................................49 IV.2.3. Thao tác vận hành máy mài phẳng: .......................................................51 IV.2.4. Chăm sóc và bảo dƣỡng máy mài: ........................................................53 CHƢƠNG V: NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG CỦA BỀ MẶT MÀI………………………………………………………………………………………..51 V.1. Những yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng của bề mặt mài:…………………51 V.2. Sự thay đổi cấu trúc lớp bề mặt mài:……………………………………….51 V.3. Ứng suất dƣ bên trong của vật mài:………………………………………..52 CHƢƠNG VI: CHẾ ĐỘ CẮT – LỰC CẮT KHI MÀI ............................................56 VI.1. Chế độ cắt và thành phần lớp cắt: ................................................................56 VI.1.1. Tốc độ cắt: .............................................................................................56 VI.1.2. Chiều sâu cắt: ........................................................................................56 VI.1.3. Lƣợng chạy dao: ....................................................................................56 VI.1.4. Tiết diện cắt: ..........................................................................................56 VI.2. Lực cắt và công suất cắt khi mài: .................................................................57 VI.3. Xác định chế độ cắt gọt khi mài: ..................................................................58 CHƢƠNG VII: HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA MÀI................................................60 VII.1. Mài cao tốc:.................................................................................................60 VII.2. Mài lực: .......................................................................................................60 VII.3. Nâng cao chất lƣợng đá mài: ......................................................................60 VII.4. Sử dụng dung dịch trơn nguội có thành phần hợp lý: .................................60 VII.5. Sử dụng máy mài có tốc độ lớn: .................................................................61 VII.6. Phƣơng pháp cung cấp dung dịch trơn nguội qua lỗ của đá mài: ...............61 PHẦN B: THIẾT KẾ DỤNG CỤ MÀI KHÔN ........................................................62 CHƢƠNG VIII: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU MÀI KHÔN ..........................................62 VIII.1. Cấu tạo và chức năng làm việc: .................................................................62 VIII.2. Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi sử dụng của đầu mài khôn: ...........................63 CHƢƠNG IX: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ĐẦU MÀI KHÔN 64 IX.1. Phân tích chi tiết gia công: ...........................................................................64 IX.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu: .......................................................65 IX.3. Thiết kế quy trình công nghệ cho từng chi tiết: ...........................................65 IX.3.1. Trục chính: .............................................................................................65 IX.3.2. Đai ốc:....................................................................................................70 IX.3.3. Trục côn: ................................................................................................74 IX.3.4. Trục giữ cánh mang đá: .........................................................................77 IX.3.5. Đế định vị: .............................................................................................79 IX.3.6. Cánh mang đá: .......................................................................................82 IX.3.7. Chốt: ......................................................................................................84 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 2 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IX.3.8. Chốt tỳ: ..................................................................................................86 IX.3.9. Bạc giữ cánh mang đá: ..........................................................................87 CHƢƠNG X: TÍNH LƢỢNG DƢ GIA CÔNG .......................................................89 X.1. Tính lƣợng dƣ gia công trụ Ø16 của chi tiết trục côn: ..................................89 X.2. Tra lƣợng dƣ cho các bề mặt còn lại của chi tiết trục côn: ............................91 CHƢƠNG XI: TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT ........................................................................93 XI.1. Tính chế độ cắt cho trụ 16 của chi tiết trục côn: .......................................93 XI.2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công khác của chi tiết trục côn: ..................96 CHƢƠNG XII: TÍNH THỜI GIAN GIA CÔNG .....................................................98 XII.1. Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu và khoan tâm, tiện 𝜙16. ............................98 XII.2. Nguyên công 2: Tiện 𝜙16. ..........................................................................99 XII.3. Nguyên công 3: Tiện 𝜙15, 𝜙8, côn. ..........................................................99 XII.4. Nguyên công 4: Khoan, doa lỗ 𝜙5.............................................................99 XII.5. Nguyên công 5: Khoan, doa lỗ 𝜙6............................................................100 KẾT LUẬN. ............................................................................................................101 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................................102 PHỤ LỤC................................................................................................................105 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 3 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng STT Trang 1 Bảng I.1: Độ chính xác kinh tế và độ bóng đạt đƣợc bằng các phƣơng pháp gia công 15 2 Bảng III.1: Kích thƣớc của hạt mài tƣơng ứng với cỡ hạt của nó. 39 3 Bảng III.2: Độ cứng của đá mài. 42 4 Bảng III.3: Tuổi bền của đá mài. 43 5 Bảng IV.1: Thông số cơ bản của các máy. 48 6 Bảng VI.1 : Lực cắt đơn vị của một số phƣơng pháp gia công. 60 7 Bảng VI.2: Lƣợng chạy dao khi gia công một số loại vật liệu. 60 8 Bảng VI.3: Tính thời gian cơ bản của máy. 61 9 Bảng X.1: Bảng tính lƣợng dƣ mặt trụ ngoài  16 mm. 93 10 Bảng XI.1:Chế độ cắt nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, khoan tâm. 98 11 Bảng XI.2: Chế độ cắt nguyên công 2: Tiện 𝜙15. 𝜙8, côn. 98 12 Bảng XI.3: Chế độ cắt nguyên công 3: Khoan, doa lỗ 𝜙5. 98 13 Bảng XI.4: Chế độ cắt nguyên công 4: Khoan, doa lỗ 𝜙6. 99 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 4 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Tên hình Trang 1 Hình I.1: Hệ thống gia công mài. 12 2 Hình I.2: Quá trình cắt của hạt mài. 13 3 Hình I.3: Mô hình hóa quá trình cắt hạt mài 16 4 Hình I.4: Tƣơng tác giữa hạt mài và vật liệu gia công 16 5 Hình II.1 : Sơ đồ mài trụ ngoài có tâm. 19 6 Hình II.2: Sơ đồ mài trụ ngoài không tâm. 20 7 Hình II.3: Sơ đồ mài lỗ có tâm. 21 8 Hình II.4 : Sơ đồ mài lỗ không tâm 22 9 Hình II.5: Sơ đồ mài phẳng 22 10 Hình II.6 : Sơ đồ mài định hình. 23 11 Hình II.7 : Sơ đồ mài ren 24 12 Hình II.8 : Sơ đồ mài răng bằng đá định hình. 24 13 Hình II.9 : Sơ đồ mài dây 25 14 Hình II.10 : Sơ đồ các dạng mài nghiền 26 15 Hình II.11 : Các phƣơng pháp nghiền mặt phẳng 27 16 Hình II.12 : Sơ đồ nghiền mặt trụ 28 17 Hình II.13 : Sơ đồ nghiền lỗ. 29 18 Hình II.14 : Kết cấu của đầu khôn 30 19 Hình II.15 : Sơ đồ mài khôn lỗ 30 20 Hình II.16 : Sai lệch khi mài khôn. 31 21 Hình II.17 : Vết gia công khi mài khôn 32 22 Hình II.18 : Sơ đồ mài siêu tinh xác. 32 23 Hình II.19 : Mài siêu tinh 33 24 Hình II.20 : Sơ đồ chuyển động của mài siêu tinh xác 33 25 Hình II.21 : Sơ đồ gia công các chi tiết bằng mài siêu tinh xác 34 26 Hình II.22 : gia công đánh bóng. 35 27 Hình III.1 : Các hạt Cacbuasiliclớn 37 28 Hình III.2 : Nitrit bo thể lập phƣơng 38 29 Hình III.3 : Hạt mài kim cƣng nhân tạo 38 30 Hình III.4 : Cấu trúc đá mài 41 31 Hình III.5 : Đá mài thẳng 43 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 5 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 32 Hình III.6 : Đá mài trụ. 44 33 Hình III.7 : Đá mài kiểu ống loe. 44 34 Hình III.8 : Đá mài dạng đĩa. 44 35 Hình III.9 : Đá mài vô tâm 45 36 Hình III.10 : Một số kiểu đá mài khác. 45 37 Hình III.11 : Thiết bị cân bằng 46 38 Hình III.12 : Cách lắp đá mài 47 39 Hình III.13 : Cách sửa đá 47 40 Hình IV.1 : Máy mài trụ trong. 49 41 Hình IV.2 : Máy mài trụ ngoài 50 42 Hình IV.3 : Máy mài vô tâm 50 43 Hình IV.4 : Máy mài vô tâm CNC 50 44 Hình IV.5 : Máy mài phẳng ACRA 51 45 Hình IV.6 : Cấu tạo các bộ phận của máy mài phẳng ACRA 52 46 Hình IV.7 : Bảng điều khiển máy mài ACRA 53 47 Hình IV.8 : Vị trí chặn đảo hành trình bàn từ tính 54 48 Hình VI.1 :Sơ đồ lực cắt 59 49 Hình VIII.1: Kết cấu đầu mài khôn 64 50 Hình IX.1 : Sơ đồ định vị nguyên công 1( trục chính). 69 51 Hình IX.2 : Sơ đồ định vị nguyên công 2( trục chính). 70 52 Hình IX.3: Sơ đồ định vị nguyên công 3( trục chính). 71 53 Hình IX.4 : Sơ đồ định vị nguyên công 4( trục chính). 71 54 Hình IX.5 : Sơ đồ định vị bƣớc 1( Đai ốc). 73 55 Hình IX.6 : Sơ đồ định vị bƣớc 2( Đai ốc). 73 56 Hình IX.7 : Sơ đồ định vị bƣớc 3( Đai ốc). 74 57 Hình IX.8 : Sơ đồ định vị bƣớc 4( Đai ốc). 74 58 Hình IX.9 : Sơ đồ định vị bƣớc 5( Đai ốc). 74 59 Hình IX.10 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Đai ốc). 75 60 Hình IX.11 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Trục côn). 77 61 Hình IX.12 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Trục côn). 78 62 Hình IX.13 : Sơ đồ định vị Nguyên công 3( Trục côn). 79 63 80 64 Hình IX.14 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Trục giữ cánh mang đá). Hình IX.15 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Trục giữ cánh mang đá). 65 Hình IX.16 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Đế định vị). 82 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công 81 Trang 6 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 66 Hình IX.17 : Sơ đồ định vị bƣớc 2( Đế định vị). 82 67 Hình IX.18 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Đế định vị). 83 68 84 69 Hình IX.19 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Cánh mang đá). Hình IX.20 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Cánh mang đá). 70 Hình IX.21 : Sơ đồ định vị Nguyên công 3( Cánh mang đá). 86 71 Hình IX.22 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Chốt). 87 72 Hình IX.23 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Chốt). 87 73 Hình IX.24 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Chốt tỳ). 88 74 Hình IX.25 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Chốt tỳ). 88 75 Hình IX.26 : Sơ đồ định vị Nguyên công 1( Bạc giữ cánh mang đá). 89 76 Hình IX.27 : Sơ đồ định vị Nguyên công 2( Bạc giữ cánh mang đá). 90 77 Hình IX.28 : Sơ đồ định vị Nguyên công 3( Bạc giữ cánh mang đá). 90 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công 85 Trang 7 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢN VẼ Tên bản vẽ STT Trang 1 Bản vẽ chi tiết trục chính. 105 2 Bản vẽ chi tiết đai ốc. 106 3 Bản vẽ chi tiết trục côn. 107 4 Bản vẽ chi tiết trục giữ cánh mang đá. 108 5 Bản vẽ chi tiết cánh mang đá. 109 6 Bản vẽ chi tiết đế định vị. 110 7 Bản vẽ chi tiết bạc giữ cánh mang đá. 111 8 Bản vẽ chi tiết chốt tỳ. 112 9 Bản vẽ chi tiết chốt. 113 GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 8 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN A: NGHIÊN CỨU NGUYÊN CÔNG MÀI CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I.1. Gia công mài: I.1.1. Lịch sử của nguyên công mài: Việc ứng dụng mài là một nguyên công gia công lần cuối đã xuất hiện trƣớc đây khoảng 2 triệu năm, khi mà những dụng cụ thời tiền sử đƣợc sản xuất bằng quá trình mài (chipping-abrade). Các hạt mài tự nhiên đƣợc sử dụng cho tới những năm 1980, khi mà các quặng đƣợc phát hiện và khai thác để chế tạo Al2O3 và SiC. Các hạt mài nhân tạo tỏ ra có nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với hạt mài tự nhiên vì có thể khống chế lƣợng tạp chất trong đó, có thể điều khiển chất lƣợng của hạt mài trong quá trình sản xuất. Công nghiệp sản xuất hạt mài đã điều khiển đƣợc các tính chất nhƣ kích thƣớc hạt, độ bền của hạt phù hợp với các ứng dụng mài khác nhau. Trong Thế chiến thứ II, việc cung cấp không liên tục kim cƣơng tự nhiên để làm đá mài đã thúc đẩy các nghiên cứu phát triển vật liệu thay thế chúng. Năm 1955, rất nhiều phát kiến trong việc phát triển vật liệu mài đã đƣa đến thành công chế tạo kim cƣơng nhân tạo. Rất nhanh sau đó, Nitrit Bor lập phƣơng (CBN-Cubic Bor Nitride) đƣợc chế tạo. Kim cƣơng và CBN nhân tạo đƣợc biết đến dƣới tên Superabrasive bởi vì chúng có các tính chất tốt, đáp ứng đƣợc về độ cứng, độ bền mòn, độ bền nén và hệ số dẫn nhiệt,… Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và của ngành chế tạo máy nói riêng, ngày càng có nhiều loại vật liệu mới ra đời đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về cơ lí tính và các tính chất đặc biệt khác, tính gia công của các loại vật liệu này rất thấp (khó gia công), đồng thời các chi tiết có yêu cầu ngày càng cao về chất lƣợng cũng nhƣ độ chính xác. Do vậy phạm vi sử dụng của phƣơng pháp mài ngày càng đƣợc mở rộng. Hình I.1: Hệ thống gia công mài. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 9 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong ngành chế tạo máy hiện đại, mài chiếm một tỷ lệ rất lớn, máy mài chiếm khoảng 30% tổng số máy cắt kim loại. Đặc biệt là trong ngành chế tạo ổ bi, nguyên công mài chiếm khoảng 60% toàn bộ quy trình công nghệ. Mài là quá trình cắt kim loại đƣợc thực hiện bằng hạt mài hoặc vật liệu kim cƣơng. Mài có thể gia công bất kỳ loại vật liệu nào bởi vì độ cứng của hạt mài rất cao(HB=2200÷3100) và của kim cƣơng(HB= 7000). Các hạt mài đƣợc liên kết với nhau bằng chất kết dính đặc biệt. Mài thƣờng đƣợc sử dụng trong gia công tinh, nó cho phép đạt cấp chính xác 2÷3, đôi khi cấp 1 và độ bóng bề mặt cấp 8 ÷ 9. a. Sơ đồ cắt b. Quá trình cắt trực tế Hình I.2: Quá trình cắt của hạt mài. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 10 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I.1.2. Đặc điểm của nguyên công mài: Quá trình mài là quá trình cắt gọt của đá mài vào chi tiết, tạo ra rất nhiều phoi vụn do sự cắt và cào xƣớc của các hạt mài vào vật liệu gia công. Mài có những đặc điểm khác với các phƣơng pháp gia công khác: + Mài đƣợc thực hiện bằng nhiều hành trình, do đó có khả năng sửa lại sai số hình dáng và kích thƣớc của chi tiết gia công. + Ở đá mài, các lƣỡi cắt không giống nhau và sắp xếp lộn xộn trong chất dính kết. + Hình dáng hình học của mỗi hạt mài khác nhau (các góc độ, bán kính góc lƣợn ở đỉnh hạt mài, …), góc cắt thƣờng lớn hơn 90 độ , góc trƣớc âm, do đó không thuận lợi cho quá trình tạo phoi và thoát phoi. + Tốc độ cắt khi mài rất cao, cùng một lúc, trong một thời gian ngắn có nhiều hạt mài cùng tham gia cắt và tạo ra nhiều phoi vụn. + Độ cứng của hạt mài cao (HB = 2200 ÷ 3100) nên có thể cắt gọt đƣợc những lạo vật liệu cứng mà các loại dụng cụ khác không gia công đƣợc hoặc gia công rất khó khăn nhƣ thép đã tôi, hợp kim cứng,… + Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc. Hạt mài có độ dòn cao, lƣỡi cắt dễ bị vỡ vụn, tạo thành những lƣỡi cắt mới hoặc bật ra khỏi chất dính kết để các hạt mài khác tham gia cắt. + Do có nhiều hạt mài cùng tham gia cắt với góc trƣớc âm và góc cắt lớn hơn 90 độ nên tạo ra ma sát rất lớn, quá trình cắt bằng đá mài gọi là quá trình “cắt – cào xƣớc” làm cho nhiệt cắt rất lớn, chi tiết bị nung nóng rất nhanh (1000÷1500oC). + Lực mài tuy nhỏ nhƣng 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 tồn tại 3 hiện tƣợng: cắt (cutting), cày (ploughing) và trƣợt (rubbing) các hiện tƣợng này đồng thời xảy ra và phụ thuộc vào tƣơng tác giữa hạt mài và vật liệu gia công. Mài còn đƣợc gọi là dụng cụ cắt có lƣỡi cắt không xác định, ko xác định vì ở đó có rất nhiều hiện tƣợng ngẫu nhiên, ko theo quy luật, ví dụ nhƣ thông số hình học của hạt mài, kích thƣớc hạt, sự phân bố hạt trên bề mặt đá, sự vỡ ra của các hạt cũng nhƣ sự tách ra khỏi bề mặt đá của các hạt. Chính vì thế, việc nghiên cứu và điều khiển quá trình mài là phức tạp so với các quá trình gia công khác. I.1.3. Độ chính xác đạt được khi mài: Mài là nguyên công gia công cuối cùng để đạt đƣợc chất lƣợng bề mặt cũng nhƣ độ chính xác mong muốn. Theo nhƣ bảng I.1 nói về độ chính xác, độ bóng đạt đƣợc bằng các phƣơng pháp gia công. Thì ta thấy rằng nguyên công mài đạt độ chính xác cao, cấp 1-2. Cấp độ bóng vào khoảng 9-12. Đặc biệt khi mài khôn tinh độ bóng đạt đƣợc vào khoảng 13-14. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 11 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng I.1: Độ chính xác kinh tế và độ bóng đạt đƣợc bằng các phƣơng pháp gia công Phƣơng pháp gia công Tiện ngoài, tiện trong, bào thô Tiện ngoài, tiện trong, bào bán tinh Tiện ngoài, tiện trong, bào tinh Phay thô Phay tinh Khoan, khoét Doa thô Doa tinh Chuốt thô Chuốt tinh Mài thô Mài bán tinh Mài tinh Mài khôn thô Mài khôn tinh Nghiền thô Nghiền bán tinh Nghiền tinh Xọc răng, phay răng thô Xọc răng, phay răng tinh Cà răng GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Cấp chính xác Cấp độ bóng 5 1-3 4 4-7 3 7-9 4 1-3 3 4-5 5 4-6 3 5-7 2 8-9 2a 6-8 2 9-10 3a 6-7 2 8-9 1 9-10 2 10-12 1 13-14 2 6-8 1 8-9 1 9-11 4 5-6 2 6-7 2 8 Trang 12 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I.2. Tƣơng tác trong vùng mài: Để hiểu rõ bản chất của quá trình mài, cần phải phân tích quá trình tạo phoi khi mài, vì đây là cơ sở, là nguồn gốc của các hiện tƣợng vật lý xảy ra trong quá trình cắt nhƣ biến dạng, lực cắt, nhiệt cắt, … Để khảo sát đƣợc vấn đề này cần phải mô hình hóa quá trình cắt bằng hạt mài. Có nhiều mô hình đã đƣợc đƣa ra, trong đó có mô hình dƣới đây: Hình I.3: Mô hình hóa quá trình cắt hạt mài a. Quá trình cắt lý tƣởng; b. Quá trình cắt thực tế; b. Quá trình cắt khi tiện bằng dao kim cƣơng: d. Quá trình cắt của hạt mài Nhƣ đã phân tích ở trên, mài là một quá trình rất phức tạp, các hiện tƣợng vật lý xảy ra trong quá trình cắt phụ thuộc lớn vào tƣơng tác giữa hạt mài, giữa đá mài với vật liệu gia công (phôi). Có thể thấy rõ các tƣơng tác đó trong quá trình cắt bằng hạt mài nhƣ hình sau: Hình I.4: Tƣơng tác giữa hạt mài và vật liệu gia công a. Hạt mài cắt vào phôi; b. Hạt mài cày lên phôi; c. Hạt mài trƣợt trên phôi; d. Phoi trƣợt và ma sát với chất kết dính; e. Phoi trƣợt và ma sát với phôi; f. Chất kết dính trƣợt và ma sát với phôi GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 13 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong bất kì quá trình mài nào đều xuất hiện bốn tƣơng tác sau: - Tƣơng tác giữa hạt mài và phôi. - Tƣơng tác giữa phoi và chất kết dính. - Tƣơng tác giữa phoi và phôi. - Tƣơng tác giữa chất kết dính và phôi. Trong đó, tƣơng tác giữa hạt mài và phôi là quan trọng nhất, có ảnh hƣởng tới toàn bộ các hiện tƣợng vật lí xảy ra trong quá trình gia công (hình I.3). Tƣơng tác giữa hạt mài và phôi bao gồm 3 hiện tƣợng (hình I.4): cắt (cutting) – tạo ra bề mặt gia công, cày (plowing) và trƣợt (rubbing) - ảnh hƣởng tới các đặc trƣng của bề mặt vừa đƣợc hình thành (Hiện tƣợng cày và trƣợt trong vùng mài còn đƣợc gọi là ma sát(Tribology). Các tƣơng tác này đều có thể đƣợc kiểm soát và điều khiển thông qua các thông số nhƣ lực cắt, công suất cắt và nhiệt cắt. Trong quá trình mài, mong muốn công để cắt là lớn nhất, công tiêu hao cho hiện tƣợng “cày” và trƣợt là nhỏ nhất: - Giảm thiểu công tiêu hao cho hiện tƣợng “cày” của hạt mài lên phôi (hình I.4b) liên quan đến việc lựa chọn tính chất của hạt mài và vật liệu gia công, hình dạng và kích thƣớc của hạt mài, chiều dày phoi hợp lý. - Công tiêu hao cho hiện tƣợng trƣợt giữa hạt mài và phôi (hình I.4c) nhỏ nhất khi tăng tính tự mài sắc của hạt mài và của đá mài. - Hiện tƣợng trƣợt giữa phoi với chất kết dính (hình I.4d) là nhỏ nhất khi lựa chọn cặp vật liệu chất kết dính và vật liệu gia công phù hợp. Thay dung dịch làm nguội, tăng độ xốp của đá mài, sử dụng thêm dung dịch bôi trơn cũng làm giảm hiện tƣợng trƣợt này. - Giảm hiện tƣợng trƣợt giữa phoi và chất kết dính cũng làm giảm đồng thời hiện tƣợng trƣợt giữa phôi và chất kết dính (hình I.4e). Trong thực tế, hai hiện tƣợng này thƣờng bị bỏ qua, không đƣợc quan tâm, điều đó dẫn đến lực cắt lớn, đá mòn nhanh và chất lƣợng bề mặt gia công không cao. - Hiện tƣợng trƣợt giữa chất dính kết và phôi (hình I.4f) nhỏ nhất khi số lƣợng lỗ trống trên bề mặt đá nhiều nhất (cấu trúc đá xốp nhất) hoặc khi sử dụng chất dính kết gốm. Tuy nhiên, hiện tƣợng trƣợt đƣợc nhận thấy rõ rệt nhất khi sử dụng đá mài với chất kết dính kim loại. Hiện tƣợng trƣợt và ma sát giữa phôi với chất kết dính trở nên khốc liệt nhất khi sử dụng đá mài hạt nhỏ, khi đó khoảng cách giữa bề mặt phôi và chất dính kết rất nhỏ. Cơ chế cắt và ma sát(Tribology) sẽ ảnh hƣởng tới chất lƣợng bề mặt gia công, biến dạng của vật liệu lớp bề mặt hoặc sự chuyển hóa từ cơ năng thành nhiệt. Khi cơ chế cắt là lớn nhất và ma sát là nhỏ nhất thì khi đó lực mài và nhiệt mài sẽ nhỏ nhất. Dung dịch làm nguội sẽ giảm năng lƣợng nhiệt và làm giảm nhiệt truyền vào phôi. Tất cả các hiện tƣợng trên đều đúng với mọi quá trình mài, mà không phụ thuộc vào vật liệu gia công. Trong bất kì quá trình mài nào cũng xảy ra đồng thời các hiện tƣợng đó. Do vậy, khoa học về mài cần phải nghiên cứu sự ảnh hƣởng GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 14 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đồng thời của cả 4 thông số đầu vào: các yếu tố về máy công cụ, các yếu tố về vật liệu gia công, các yếu tố về đá mài và các thông số công nghệ của quá trình. Mục đích là để điều khiển sao cho cơ chế cắt là lớn nhất, giảm thiểu cơ chế ma sát, nhằm giảm lực và nhiệt cắt. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 15 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG PHÁP MÀI Mài có thể gia công đƣợc nhiều dạng bề mặt khác nhau nhƣ mặt phẳng, mặt trụ trong, mặt trụ ngoài, các mặt côn , các bề mặt định hình… tùy theo hình dạng gia công mà ta chia thành các phƣơng pháp sau: - Mài mặt trụ ngoài - Mài mặt trụ trong - Mài mặt phẳng - Mài bề mặt định hình II.1. Mài mặt trụ ngoài: Khi mài mặt trụ ngoài ta có thể thực hiện bằng một trong hai phƣơng pháp đó là mài có tâm và mài không tâm. II.1.1. Mài có tâm: a) Sơ đồ b) Thực tế Hình II.1 : Sơ đồ mài trụ ngoài có tâm. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 16 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Là chi tiết đƣợc gá vào hai lỗ tâm hoặc một đầu vào mâm cặp và một đầu kia vào mũi chống tâm. Mài có tâm gia công đƣợc trục trơn, trục bậc, bề mặt côn , rãnh trên các bề mặt trụ ngoài, góc lƣợc… Khi mài có tâm chi tiết và đá quay ngƣợc chiều nhau, tốc độ quay của đá rất lớn gấp khoảng 100 lần so với tốc độ của chi tiết. Mài có tâm thƣờng thực hiện chạy dao dọc, chiều sâu cắt rất bé từ 0,005 đến 0,2 mm. Muốn có chiều sâu cắt đƣợc lớn hơn thì đá mài cần đƣợc vát côn mộtphần với góc côn  = 2 – 3o. Đối với trục ngắn có đƣờng kính lớn thì lên thực hiên chạy dao ngang. Phƣơng pháp này đòi hỏi độ cứng vững của chi tiết tốt, chiều rộng đa lớn và đặc biệt là phải sửa đá thật chính xác. Phƣơng pháp chạy dao ngang còn sử dụng khi mài bề mặt định hình tròn xoay. Khi gia công mặt đầu và mặt trụ ngoài của trục bậc mang một đá có thể thực hiện ăn dao xiên. Trong trƣờng hợp này ta thấy tốc độ cắt ở các điểm tiếp xúc giữa đá và chi tiết không đều nhau, do đó đá mòn không đều vì vậy bề mặt trụ dễ bị côn và mặt đầu không đƣợc thẳng góc với mặt trụ. II.1.2:. Mài không tâm: Mài không tâm là sử dụng bề mặt đang gia công để làm chuẩn định vị cho chi tiết gia công. Hình II.2: Sơ đồ mài trụ ngoài không tâm. Trong đó chi tiết (1) đƣợc đặt giữa hai đá mài (3) và (4). Đá mài (3) làm nhiệm vụ bánh dẫn và truyền chuyển động cho chi tiết. Đá (4) có đƣờng kính gấp đôi đá dẫn và có tốc đọ quay lớn hơn 100 lần so với đá dẫn. Chi tiết (1) còn đƣợc đỡ nhờ thanh đỡ (2). Thanh đỡ (2) luôn giữ cho chi tiết có tâm cao hơn tâm của hai đá mài một khoảng là h  16  d trong đó d là đƣờng kính của chi tiết. Nhƣng h không đƣợc phép vƣợt quá 10÷15mm. Thanh dẫn thƣờng đƣợc vát để tạo điều kiện cho chi tiết đƣợc áp sát vào bánh dẫn. Khi mài không tâm chi tiết thực hiện chuyển động dọc tự động nhờ góc nghiêng giũa trục bánh dẫn và trục chi GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 17 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tiết, góc này có gia trị là α = 1÷ 6o. Để tiếp xúc giữa bánh dẫn và chi tiết đƣợc tốt hơn, bánh dẫn thƣờng có dạng hypepolôit. Đặc điểm của phƣơng pháp mài không tâm là: - Giảm đƣợc thời gian phụ(thời gian gá đặt) và thời gian công chuẩn. - Dễ tự động hóa quá trình công nghệ. - Độ cứng vững gá đặt cao hơn mài có tâm. - Chủ yếu dùng để gia công trục trơn II.2 . Mài trụ trong: Khi mài trụ trong thì đƣờng kính của đá mài phải nhỏ hơn đƣờng kính của lỗ mài. Thƣờng chon đƣờng kính đá bằng 0,7÷ 0,9 đƣờng kính lỗ cần mài. Mài mặt trụ trong cũng đƣợc tiến hành bằng hai phƣơng pháp đó là mài có tâm và mài không tâm II.2.1. Mài có tâm: Chi tieát Ñaù maøi Hình II.3: Sơ đồ mài lỗ có tâm. Mài lỗ có tâm có hai cách gá đặt chi tiết. Cách thứ nhất là chi tiết đƣợc kẹp chặt trên mâm cặp và quay tròn, trục đá cũng quay tròn là chuyển động chính và thực hiện cả chuyển động chạy dao dọc hoặc chuyển động chạy dao ngang. Phƣơng pháp gá đặt này thƣờng dùng để mài chi tiết nhỏ, các mặt tròn xoay, các vật dễ gá trên mâm cặp. Phƣơng pháp thứ hai là chi tiết đƣơc gá cố định trên bàn máy. Trục mang đá thực hiện tất cả các chuyển động gồm: chuyển động quay tròn của đá, chuyển động chạy dao dọc hoặc ngang và chuyển đông hành trình của đá xung quanh tâm lỗ gia công để cắt hết bề mặt chu vi lỗ. Thực chất chuyển động hành trình của đá ở phƣơng pháp thứ hai là thay cho chuyển động quay tròn của chi tiết gia công của phƣơng pháp thứ nhất. Phƣơng pháp thứ hai này thuận tiện khi gia công các chi tiết lớn nhƣ: thân động cơ, các loại hộp, các chi tiết cồng kềnh. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 18 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II.2.2. Mài lỗ không tâm: Hình II.4 : Sơ đồ mài lỗ không tâm Chi tiết đƣợc giữ và tạo chuyển động quay nhờ hai bánh đỡ và bánh đá dẫn, bánh đá dẫn có đƣờng kính lớn hơn nhiều so với bánh đỡ. Đá mài thực hiện chuyển động quay tròn và các chuyển động chạy dao. Khi mài không tâm bề mặt ngoài của chi tiết là mặt chuẩn định vị nên trƣớc khi mài phải gia công tinh hoặc bán tinh bề mặt này. Phƣơng pháp này cho năng suất cao, khả năng đạt độ chính xác và độ đồng tâm cao, chủ yếu để gia công các bạc có thành mỏng. Phƣơng pháp này có thể gia công đƣợc lỗ côn khi ta nghiêng trục đá so với trục của lỗ một góc nhất định, góc này phụ thuộc vào độ côn của lỗ. II.3. Mài mặt phẳng: Ñaù maøi Ñaù maøi Chi tieát Chi tieát Hình II.5: Sơ đồ mài phẳng. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 19 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khi mài mặt phẳng có thể sử dụng đá mài mặt trụ hay đá mài mặt đầu. Mài bằng đá mài mặt trụ cho độ chính xác và độ bóng bề mặt cao vì thoát phoi, thoát nhiệt và tƣới dung dịch trơn nguội vào khu vực gia công dễ dàng. Đá mài chuyển động quay tròn, bàn máy mang chi tiết chuyển động thẳng theo chiều dọc để cắt hết chiều dài chi tiết sau đó chuyển động ngang để cắt hết chiều rộng chi tiết. Bàn máy cũng có chuyển động quay tròn. Phƣơn pahaps này cho năng suất không cao vì diện tích tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết không lớn. Khi mài mặt phẳng bang đá mài mặt đầu, diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết gia công lớn nên năng suất gia công cao hơn so với đá mài mặt trụ. Tuy nhiên việc thoát phoi, thoát nhiệt và tƣới dung dich trơn nguội khó khăn hơn nên độ chính xác và độ bóng bề mặt lại kém hơn. Để giải quyết việc thoát phoi thoát nhiệt và tƣới dung dịch đƣợc dễ dàng ta có thể nghiêng mặt đá so với mặt phẳng gia công một góc từ 2 ÷ 4 o nhƣng có độ bóng bề mặt lại kém hơn nhiều vì trên bề mặt có các vết mài và bị lõm xuống. Mài mặt phẳng là phƣơng pháp gia công tinh mặt phẳng đã phay hay bào và có thể đã qua nhiệt luyện( tôi). Mài mặt phẳng có thể đạt cấp chính xác 5 ÷ 7 và độ bóng Ra = 0,2 - 1m. trƣờng hợp mài tinh có thể đạt cấp chính xác 3÷4 và Ra = 0,025 – 0,4m. Độ chính xác cũng nhƣ độ bóng và công suất của mài phụ thuộc vào một số yếu tố nhƣ độ cứng vững của máy mài, độ lớn của hạt mài, loại chất kết dính và chế độ cắt khi mài. II.4. Mài định hình: Mài định hình là sử dụng đá mài có biên dạng giống nhƣ biên dạng của bề mặt gia công có thể là bề mặt tròn xoay hoặc mặt định hình thẳng (rãnh). Khi mài chỉ có thể tiến dao ngang đối với mặt tròn xoay và tiến dọc dao với chi tiết có mặt định hình thẳng. Khi mài phải sửa đá thật chính xác theo hình dáng đạt yêu cầu. Khi mài cam cần phải có cơ cấu chép hình giống nhƣ phay chép hình Hình II.6 : Sơ đồ mài định hình. GVHD :Th.S Luyện Duy Tuấn SVTH : Phùng Quang Công Trang 20