Tài liệu Nghiên cứu xác định chế độ sửa đá tối ưu khi mài phẳng thép skd11 qua tôi

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÝ HOÀNG TÚ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SỬA ĐÁ TỐI ƯU KHI MÀI PHẲNG THÉP SKD11 QUA TÔI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS. Nguyễn Thanh Tú 2. PGS.TS. Vũ Ngọc Pi Thái Nguyên, tháng 7 - 2020 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan: Toàn bộ kết quả nghiên cứu của luận án được tác giả hoàn toàn tự nghiên cứu. Tác giả không lấy từ nguồn nào hay sao chép lại của bất kỳ ai (ngoại trừ các điểm trích dẫn). Các bảng biểu, đo đạc thí nghiệm đều được thực hiện nghiêm túc. Không sao chép, chỉnh sửa từ nguồn khác (ngoại trừ các điểm trích dẫn). Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sai trái trong luận văn. Tác giả Lý Hoàng Tú Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin cảm ơn tập thể giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Tú, PGS.TS Vũ Ngọc Pi đã định hướng và giúp đỡ tôi hoàn chỉnh luận văn này. Nội dung của đề tài này thuộc đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường “ Nghiên cứu các biện pháp tăng năng suất và giảm chi phí quá trình mài phẳng thép SKD11 qua tôi”. Của trường ĐHCN, ĐHTN, mã số: 2019 – B31 do TS. Lưu Anh Tùng là chủ nhiệm đề tài. Tác giả xin cảm ơn chủ nhiệm và các thành viên của đề tài đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn. Bên cạnh đó tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng Công nghiệp Thái Nguyên, Ban lãnh đạo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, phòng Đào tạo và Khoa Cơ khí Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này. Đồng thời, tác giả xin cảm ơn doanh nghiệp tự nhân cơ khí chính xác Thái Hà đã hỗ trợ tôi máy móc thiết bị và công nhân cho việc thí nghiệm tại xưởng. Tuy nhiên, do năng lực bản thân nên trong luận văn khó có thể tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong các thầy, cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp đóng góp để tôi hoàn thiện luận văn này! Tác giả Lý Hoàng Tú Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài. ......................................................................................... 1 2. Mục tiêu của nghiên cứu ......................................................................................... 1 3. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................. 1 4. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. ............................................................... 2 5.1. Ý nghĩa khoa học. ................................................................................................ 2 5.2. Ý nghĩa thực tiễn. ................................................................................................. 2 6. Nội dung đề tài: ....................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SỬA ĐÁ KHI MÀI PHẲNG..................3 1.1. Đặc điểm chung của mài và mài phẳng ..................................................... 3 1.2. Đá mài .................................................................................................................. 4 1.3. Tổng quan về mòn và sửa đá khi mài phẳng........................................................ 6 Kết luận chương 1 ..................................................................................................... 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH MÀI, XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM .........................................................................................................................................................................................14 2.1. Cơ sơ lý thuyết ................................................................................................... 14 2.1.1. Quá trình tạo phoi khi mài .............................................................................. 14 2.1.2. Lưỡi cắt khi mài .............................................................................................. 15 `2.1.3. Chiều dày lớp cắt ........................................................................................... 15 2.1.4. Quá trình sửa đá .............................................................................................. 16 2.1.6. Dụng cụ sửa đá ................................................................................................ 17 2.1.7. Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động [34] ................................................................. 20 2.1.8. Một số tiêu chí đánh giá quá trình mài............................................................ 21 2.1.8.1. Mòn và tuổi bền của đá ................................................................................ 21 2.1.8.2. Nhám bề mặt khi mài ................................................................................... 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v 2.2. Xây dựng hệ thống thí nghiệm ........................................................................... 24 2.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm ................................................................ 27 2.4. Lựa chọn thông số và điều kiện thí nghiệm ....................................................... 29 Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................................................34 3.1. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến nhám bề mặt Ra................................ 34 3.2. Xác định bộ thông số chế độ sửa đá hợp lý ....................................................... 36 3.3. Tính toán dự đoán giá trị nhám bề mặt .............................................................. 38 Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 39 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ....................................................................40 Kết luận ..................................................................................................................... 40 Hướng nghiên cứu tiếp theo ...................................................................................... 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................................................41 PHỤ LỤC ........................................................................................................................................................................................46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Ra Nhám bề mặt µm S Lượng chạy dao sửa đá m/ph ar Chiều sâu sửa đá thô mm nr Số lần sửa thô lần af Chiều sâu sửa tinh mm nf Số lần sửa tinh lần nnon Số lần chạy không ăn dao lần nđ Tốc độ quay của đá mài Vòng/ph t Chiều sâu cắt khi mài mm nct Số vòng quay của chi tiết Vòng/ph Vđ Vận tốc cắt của đá mài m/s VB Vận tốc bàn máy m/ph T Thời gian mài ph U Độ mòn tuyệt đối của đá mài mm az Chiều sâu cắt của hạt mài mm Sd Lượng chạy dao dọc m/ph Sn Lượng chạy dao ngang mm/htđ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng 12..................................... 4 Hình 1.2. Sự hình thành nhám bề mặt khi mài phẳng 19 ......................................... 6 Hình 1.3. Ảnh sem bề mặt mài 19 ............................................................................ 7 Hình 1.4.. Ảnh hưởng của lượng chạy dao khi sửa đá đến lực mài và 9 nhám bề mặt khi mài [32] ................................................................................................................. 9 Hình 1.5. Ảnh hưởng lượng chạy dao dọc, chiều sâu sửa đá và góc gá mũi sửa đá đến nhám bề mặt gia công [41] ................................................................................. 11 Hình 1.6. Cách gá mũi sửa đá kim cương một hạt [41] ............................................ 11 Hình 2.1. Quá trình tạo phoi khi mài [34] ................................................................. 14 Hình 2.2. Các dạng có thể có của lưỡi cắt ................................................................. 15 Hình 2.3. Phân loại dụng cụ sửa đá kim cương ........................................................ 18 Hình 2.4. Sửa đá bằng bút chì kim cương ................................................................. 19 Hình 2.5. Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động [34] ........................................................... 21 Hình 2.6. Các trạng thái mòn của đá mài 7 ............................................................ 21 Hình 2.8. Máy mài phẳng moto – yokohama. ........................................................... 25 Hình 2.9. Đá Mài Hải Dương Cn46tb2gv1.300.32.127.30 M/S ............................... 26 Hình 2.10. Bút sửa đá kim cương nhiều hạt.............................................................. 26 Hình 2.11. Ảnh Máy Đo Nhám Mittutoyo Sj-201 ..................................................... 26 Hình 2.12. Hình dáng phôi thí nghiệm...................................................................... 26 Hình 2.13. Khai báo biến thí nghiệm theo phương pháp taguchi 30 ( l16 = 4^4 2^2 = 16 thí nghiệm). .......................................................................................................... 30 Hình 2.14. Đồ thị phân phối của kết quả thí nghiệm ra. ........................................... 32 Hình 3.1. Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến 𝑅𝑎 khi sửa đá .............. 35 Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số s/n của ra khi sửa đá .. 38 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Bảng cỡ hạt đá mài 12.............................................................................. 6 Bảng 1.2. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của norton [42] ............................................................................................................................ 12 Bảng 1.3. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của winter [42] ............................................................................................................................ 12 Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của máy mài phẳng moto – yokohama ................. 25 Bảng 2.2. Các mức thí nghiệm của các thông số đầu vào s, ar, nr, af, nf và nnon ....... 29 Bảng 2.3. Kế hoạch thí nghiệm và kết quả thí nghiệm sửa đá theo các thông số đầu vào ar, nr, af, nf, nnon và s ............................................................................................ 31 Bảng 2.4. Mục tiêu đánh giá khi sửa đá thông qua nhám bề mặt ............................. 32 Bảng 3.1. Anova giá trị 𝑅𝑎 khi sửa đá. ......................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.2. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến 𝑅𝑎 khi sửa đá. ..... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.3. Anova tỉ số s/n của 𝑅𝑎 khi sửa đá ................ Error! Bookmark not defined. Bảng 3.4. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số s/n của ra khi sửa đá ..... Error! Bookmark not defined. 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Mài là một trong những phương pháp gia công có vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công. Mài là quá trình phức tạp phụ thuộc vào nhiều thông số như các thông số của đá mài, các thông số của chế độ cắt khi mài và các thông số của chế độ sửa đá. Trong quá trình mài, bề mặt của đá bị mòn dần và nó sẽ làm giảm độ chính xác gia công. Để đạt được độ chính xác gia công cần thiết, cần phải đảm bảo profile và độ sắc của đá mài trong suốt quá trình mài hay nói cách khác đá mài cần phải được sửa bằng dụng cụ sửa đá sau một khoảng thời gian làm việc nhất định. Trong quá trình sửa đá, các hạt đá bị cùn sẽ bị bóc đi để tạo ra các hạt đá mới có cạnh sắc để chúng dễ dàng bóc tách vật liệu gia công. Đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số sửa đá đến khả năng cắt của đá và đến chất lượng bề mặt gia công. Khá nhiều công trình nghiên cứu về tối ưu hóa quá trình sửa đá để đạt các mục tiêu này. Chẳng hạn như, trong tốc độ chạy dao khi sửa đá, lượng ăn dao hướng kính của dụng cụ sửa đá và số lần chạy không ăn dao đã được tối ưu hóa nhằm xác định tuổi bền tối ưu của đá, khả năng cắt lớn nhất của đá, và nhám nhỏ nhất của bề mặt gia công. Các phương pháp khác nhau như phương pháp nơtron network, phương pháp Taguchi và phương pháp quan hệ xám. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về xác định các thông số tối ưu của quá trình sửa đá, tuy nhiên vẫn chưa có nghiên cứu nào về tối ưu hóa các thông số của quá trình sửa đá khi mài phẳng để mài thép SKD11 qua tôi nhằm đạt nhám bề mặt nhỏ nhất. Chính vì vậy “Nghiên cứu xác định chế độ sửa đá tối ưu khi mài phẳng thép SKD11 qua tôi” là cấp thiết. 2. Mục tiêu của nghiên cứu - Xác định chế độ sửa đá tối ưu (hay hợp lý) nhằm đạt nhám bề mặt gia công nhỏ nhất khi mài phẳng thép SKD 11 qua tôi bằng đá mài Hải Dương. 3. Đối tượng nghiên cứu 2 Nhám bề mặt khi mài phẳng bằng chu vi đá thép SKD 11 qua tôi bằng đá mài Hải Dương. 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm theo phương pháp Taguchi. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 5.1. Ý nghĩa khoa học. - Đề tài góp phần hiểu rõ hơn ảnh hưởng của các thông số quá trình sửa đá đến nhám bề mặt gia công. Thêm vào đó, đề tài sẽ xác định được chế độ sửa đá tối ưu (hay hợp lý) để nhám bề mặt gia công khi mài là nhỏ nhất. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn. - Đề tài này có ý nghĩa trong thực tiễn để sửa đá khi mài phẳng các khuôn dập, khuôn ép, cối dập thuốc vv… làm bằng thép SKD11. 6. Nội dung đề tài: gồm 3 chương; cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan về quá trình sửa đá khi mài phẳng. Chương2: Cơ sở lý thuyết của quá trình mài, xây dựng hệ thống thí nghiệm và lựa chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Chương 3: Kết quả và thảo luận. CHƯƠNG 1: 3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SỬA ĐÁ KHI MÀI PHẲNG 1.1. Đặc điểm chung của mài và mài phẳng - Trong gia công mài và mài phẳng nói riêng, các hạt mài có kích thước nhỏ tạo ra các lưỡi cắt có hình dạng không giống nhau. Các lưỡi cắt phân bố không đồng đều. Chúng được liên kết với nhau bằng chất dính kết. Lưỡi cắt khi gia công mài thường có thông số hình học không hợp lý (góc trước  < 0, góc cắt 900) nên lực hướng kính khi mài rất lớn. - Tốc độ cắt khi gia công mài cao trung bỉnh khoảng 30 m/s, có thể đạt 120 m/s hoặc lớn hơn nữa. Vì góc cắt 900, khi tốc độ cắt cao dẫn đến nhiệt độ cắt khi mài lớn, có thể đạt từ 1000÷ 15000C. Phoi hình thành thường rất nhỏ và nóng đỏ. - Rất khó điều khiển được quá trình mài do sự phân bố không đồng đều của hạt mài và thông số hình học của các lưỡi cắt không xác định. Hạt mài có độ cứng rất cao và tham gia cắt không liên tục. Trong quá trình mài, đá mài có khả năng tự mài sắc: Bởi lẽ trong quá trình các lưỡi cắt bị mòn và bật ra khỏi đá mài (dẫn đến mòn đá) để các hạt liền kề tham gia cắt gọt hoặc hạt mài có thể bị vỡ, tạo ra các lưỡi căt mới. - Vì thế, gia công mài có thể gia công được những vật liệu rất cứng mà các phương pháp khác không cắt được như gia công thép tôi, hợp kim cứng… Trong thực tế sản xuất, hầu hết các chi tiết đều có mặt phẳng và thường yêu cầu nhám bề mặt thấp. Mài phẳng thường được ưu tiên sử dụng nhằm đảm bảo các yêu cầu đó. Do đó, mài phẳng chiếm vị trí quan trọng, thường là nguyên công gia công cuối. 4 Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng 12 a, b - Mài phẳng bằng chu vi đá; c, d, e - Mài phẳng bằng mặt đầu đá Mài phẳng bao gồm mài bằng chu vi đá và mài bằng mặt đầu đá. Sơ đồ nguyên lý các phương pháp mài phẳng thể hiện như Hình 1.1. Thông thường, quá trình mài phẳng có các chuyển động sau: (1) Chuyển động quay tròn của đá mài (nđ) là chuyển động cắt chính của quá trình mài; (2) Chuyển động tịnh tiến khứ hồi của bàn máy mang chi tiết gia công (VB) nhằm đảm bảo mài hết chiểu dài chi tiết; (3) Chuyển động tịnh tiến dọc trục của đá (Sd) nhằm đảm bảo mài hết chiều rộng chi tiết gia công; (4) Chuyển động tịnh tiến của đá theo phương thẳng đứng (Sđ) nhằm tạo chiều sâu cắt (t). 1.2. Đá mài Đá mài được cấu tạo bởi hạt mài và chất dính kết. Hạt mài để tạo thành các lưỡi cắt, còn chất dính kết để liên kết các hạt mài tạo hình dạng cho đá mài. Các thông số của đá mài gồm có: vật liệu hạt mài, cỡ hạt, độ cứng, chất dính kết, cấu trúc, hình dạng kích thước của đá mài. Vật liệu hạt mài Tuy có rất nhiều vật liệu có thể dùng làm hạt mài, nhưng hay được dùng nhiều nhất là hạt mài Coridon và hạt mài Cacbit Silic, ngoài ra còn có hạt mài Cacbit Bo, tùy theo yêu cầu kĩ thuật và loại vật liệu gia công mà ta lựa chọn loại vật liệu hạt mài cho phù hợp. Chất dính kết Chất dính kết Gốm: Là loại chất dính kết vô cơ được sử dụng nhiều nhất (kí hiệu G), khoảng trên 60% đá mài được chế tạo từ loại chất dính kết này. Chất dính kết gốm có độ bền, độ chịu nhiệt và độ cứng cao, chịu ăn mòn và chịu ẩm tốt, bền vững về mặt hóa học. 5 Nhược điểm của chất dính kết gốm là giòn, không dùng chế tạo đá mài có chiều dày nhỏ, chịu tải trọng va đập. Đá mài dùng chất dính kết gốm có thể cắt với tốc độ đạt 50m/s. Chất dính kết Bakelit: Là loại chất dính kết hữu cơ (kí hiệu B) được sử dụng rất phổ biến. Bakelit là loại nhựa tổng hợp được chế tạo từ axit cacbonic và phooc ma lin. Ưu điểm của chất dính kết này là độ bền cao, độ đàn hồi lớn, chịu được va đập tốt, nhiệt sinh ra ít khi mài và cho phép cắt với tốc độ đạt 60m/s. Nhược điểm bị phá hủy bởi dung dịch kiềm có độ PH ≥ 8. Độ bền cơ học và lực giữa hạt mài giảm nhanh ở nhiệt độ 2000C. Vì vậy, chỉ được phép làm việc khi có tưới dung dịch trơn nguội với độ kiềm nhỏ hơn 1,5%. Phạm vi ứng dụng: Đá mài được tạo từ chất dính kết này thường dùng mài rãnh, mài sắc dao đã tôi, mài bề mặt định hình, mài ta rô, bàn ren, mũi doa,… Chất dính kết Vunkanit: Là loại chất dính kết hữu cơ (kí hiệu V) được chế tạo bằng cách lưu hóa cao su đã được làm mềm bằng benzen với lưu huỳnh bao gồm 70% cao su và 30% lưu huỳnh. Phạm vi ứng dụng: Đá mài chế tạo bằng chất dính kết này có độ bền mòn cao, thường dùng làm đá dẫn của các máy mài vô tâm. Đá mài Vunkanit cho phép dùng với tốc độ rất cao có thể tới 75m/s. Thường dùng để cắt đứt, mài rãnh, mài rãnh then, mài định hình chính xác lần cuối. Nhược điểm: Khí cắt đạt nhiệt độ 1500C đá bắt đầu bị mềm. Khi nhiệt độ lớn hơn 2000C đá dễ bị cháy. Khi cắt phải tưới nguội bằng dung dịch không có kiềm tính. Độ cứng đá mài Là khả năng chống lại quá trình bật hạt mài ra khỏi đá mài trong quá trình gia công. Theo các tài liệu khuyên dùng thì khi mài vật liệu cứng nên chọn đá mềm và ngược lại khi mài vật liệu mềm nên chọn đá cứng. Ví dụ: Khi mài vật liệu dẻo như nhôm, đồng thì phoi dễ bít kín vào lỗ hổng trên bề mặt đá, làm tăng nhám bề mặt. Cỡ hạt đá mài Tùy theo mục đích sử dụng hạt mài được chia thành các cỡ có kích thước khác nhau. Các cỡ hạt này có thể sắp xếp theo nhóm độ hạt như thể hiện trong Bảng 1.1: 6 Bảng 1.1. Bảng cỡ hạt đá mài 12 Phương pháp Nhóm độ hạt Độ hạt Hạt mài 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32,25, 20, 16 Sàng Bột mài 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3 Sàng Bột mài mịn M63, M50, M40, M28,M20, M14 Lắng đọng Bột mài rất mịn M10, M7, M5, M3, M1 Lắng đọng phân loại 1.3. Tổng quan về mòn và sửa đá khi mài phẳng Trong quá trình gia công mài phẳng, các hạt mài sẽ bị mòn làm cho khả năng mài giảm. Độ chính xác gia công và nhám bề mặt chi tiết gia công không đảm bảo yêu cầu đặt ra. Vì thế, ta phải tiến hành sửa đá theo chu kỳ phù hợp để tạo biên dạng ban đầu của đá mài và làm mới các lưỡi cắt. Nhám bề mặt khi gia công mài phẳng là do các vết cào xước chồng lên nhau của các điểm cắt có chiều cao không bằng nhau (Hình 1.2). Hình 1.2. Sự hình thành nhám bề mặt khi mài phẳng 19 - 7 Hình 1.3. Ảnh SEM bề mặt mài 19 Nhám bề mặt khi mài phẳng chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Trong đó, mật độ hạt mài và chế độ sửa đá (S, a) có ảnh hưởng tương tự nhau đến nhám bề mặt mài: Với hạt mài có kích thước lớn nếu chỉ sửa đá thô thì dẫn đến nhám bề mặt tăng. Có rất nhiều các nghiên cứu về sửa đá khi mài nhằm đánh giá chất lượng bề mặt gia công sau mài. Nghiên cứu trong nước về gia công mài cũng rất rộng rãi, như trong nghiên cứu [40], TS. Trần Minh Đức đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến topography và tuổi bền của đá khi mài ngoài thép 45 thường hóa. Trong nghiên cứu này, khi gia công chi tiết thép 45 nhiệt luyện nên chọn lượng chạy dao dọc S và chiều sâu sửa đá a nhỏ. Ngược lại, khi mài thép 45 thường hóa thì các giá trị này nên chọn lớn hơn. Ngoài ra, quá trình mòn của đá mài và ảnh hưởng của quá trình mòn đá mài đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài phẳng cũng được chỉ ra ở [7]. Nghiên cứu cũng đã xây dựng được mô hình truyền nhiệt trong quá trình mài khô, xác định được nhiệt độ trên bề mặt chi tiết mài. Nghiên cứu đã chế tạo và đưa vào sử dụng thiết bị đo sử dụng khí nén để đo mòn đá theo phương hướng kính đảm bảo độ chính xác và tin cậy. Độ mòn tuyệt đối U của đá mài phụ thuộc vào chế độ cắt (t, Sd, VB), thời gian mài T: - Với thép: U = 0,035 .t0,15Sd1,63VB0,88 (mm); U = 0,4T1,07 (mm) (1.1) - Với gang: U = 0,193. t0,16Sd0,69VB1,29 (mm); U =2,77T0,66 (mm) (1.2) Độ nhám bề mặt Ra phụ thuộc vào chế độ cắt : - Với thép: Ra = 0,08.t0,14 Sd0,35 VB0,16 - Với gang: Ra = 0,035 .t0,13Sd0,4 VB0,65 (mm) (mm) (1.3) (1.4) Tiếp đó, kết quả nghiên cứu được áp dụng để xác định tuổi bền của đá mài và vùng chế độ cắt tối ưu khi gia công trên máy mài phẳng SFW-315 cho từng điều kiện gia công khác nhau. Có nhiều tác giả trong nước tập trung nghiên cứu về tối ưu hóa trong gia công, nhằm mục đích tiết kiệm nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu. Như ở [13] khảo sát ảnh hưởng của đường kính đá mài khi thay đến chi phí mài. Nghiên cứu thực nghiệm này 8 đã xây dựng được công thức tính đường kính tối ưu của đá khi thay thế mà vẫn đảm bảo giá thành mài là nhỏ nhất so với phương thức thay đá truyền thống. Dop  0,785.d01,0276/a0,0176 (1.5) Trong đó: d0 là đường kính đá mài ban đầu, a là chiều sâu sửa đá. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi sửa đá đến tuổi bền của đá mài đã được chỉ ra ở [14,15], việc tìm ra chế độ công nghệ sửa đá hợp lý nhất sẽ giúp tăng tuổi bền cho đá mài, điều này cũng góp phần tăng năng suất gia công khi mà số chi tiết trong mỗi lần mài sau sửa đá cao nhất có thể. Trong [15] đã tiến hành nghiên cứu 11 nhóm chi tiết khi mài tương ứng với 11 chế độ sửa đá. Kết quả cho thấy trị số độ nhám Ra và số chi tiết mài được tương ứng sau mỗi chế độ sửa đá. Từ đó tìm được chế độ sửa đá tối ưu như sau: Sửa đá thô 3 lần với lượng chạy dao dọc 0,07 mm/htđ, sau đó sửa đá tinh 3 lần với lượng chạy dao dọc 0,02 m/htđ, cuối cùng chạy không ăn dao 3 lần. Hay như nghiên cứu ảnh hưởng của độ hạt đến tuổi bền của đá mài chế tạo tại Việt Nam (nhà máy đá mài Hải Dương) được chỉ ra ở [16], điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc tính toán giá thành mài, tuổi bền của đá lớn đồng nghĩa với số chi tiết mài được nhiều, làm giảm giá thành chi tiết. Nếu nói trước kia điều kiện nghiên cứu về Topography của đá mài gặp nhiều khó khăn, tuy nhiên với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học nói chung, kĩ thuật nói riêng thì việc nghiên cứu Topography đá mài đã được các tác giả trong nước rất quan tâm, việc nghiên cứu topography đá mài được chỉ ra ở các nghiên cứu [17]. Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định quan hệ giữa chế độ sửa đá (S, a), Topography đá mài và nhám bề mặt chi tiết khi mài phẳng. Xác định quan hệ giữa chế độ cắt, rung động, Topography đá mài và nhám bề mặt chi tiết gia công tại các thời điểm khác nhau. Các tác giả nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu khá chuyên sâu và có ý nghĩa rộng về quá trình sửa đá khi mài: Nghiên cứu về tối ưu hóa các thông số của quá trình sửa đá để giảm lực cắt quá trình mài nhằm đạt nhám bề mặt theo yêu cầu đã được thực hiện cho đá mài Oxit nhôm, vật liệu chi tiết là SPK 12080 qua tôi [8]. Việc ứng 9 dụng các kỹ thuật tiên tiến để khảo sát trực tiếp khả năng cắt cũng như độ mòn của đá đã được nghiên cứu trong [27]. Độ mòn của đá cũng như chế độ sửa đá tối ưu cũng đã được đề cập đến trong [28]. Nghiên cứu về tối ưu hóa các thông số của quá trình sửa đá để giảm lực cắt quá trình mài nhằm đạt nhám bề mặt theo yêu cầu đã được thực hiện cho đá mài Oxit nhôm, vật liệu chi tiết là SPK 12080 qua tôi [29]. Đánh giá tuổi bền của đá mài thông qua tỉ số mài và lực cắt khi mài cũng đã được khảo sát trong [30]. So sánh hiệu quả của sửa đá mài bằng dụng cụ sửa đá kim cương với sửa đá bằng laser đã được thực hiện trong [31] khi mài vật liệu 100Cr6 qua tôi bằng đá mài SiC. Hình 1.4.. Ảnh hưởng của lượng chạy dao khi sửa đá đến lực mài và nhám bề mặt khi mài [32] Fritz Klocke [32] đã khảo sát ảnh hưởng của lượng chạy dao khi sửa đá đến lực mài và nhám bề mặt khi mài khi sửa đá bằng bánh xe sửa đá (Hình 1.4). Từ hình vẽ có thể khi lượng ăn dao khi sửa đá tăng thì nhám bề mặt chi tiết mài tăng và lực cắt khi mài giảm. Do vậy, với mỗi yêu cầu về nhám bề mặt sẽ có một giá trị giới hạn về lượng ăn dao khi sửa đá mài. Các tác giả trong nước cũng đã có nhiều cố gắng nghiên cứu về lĩnh vực sửa đá mài. Topography của đá mài và vấn đề sửa đá mài cũng được các tác giả trong nước quan tâm. Ảnh hưởng của chế độ và công nghệ sửa đá đến chất lượng chi tiết 10 gia công cũng đã được chỉ ra trong nhiều nghiên cứu [33, 34, 35]. Phương pháp đánh giá Topography của đá mài đã được phân tích [34] và Topography của đá có thể đánh giá một cách gián tiếp như thông qua lực cắt, rung động trong quá trình mài [34] hoặc đo bằng cảm biến khoảng cách laser [36]. Thêm vào đó, chế độ sửa đá tối ưu cũng đã được chỉ ra trong [34]. Chế độ công nghệ sửa đá khi mài tròn ngoài cũng đã được đề cập đến trong nhiều tài liệu. Milton C. Shaw [37] đã hướng dẫn chế độ công nghệ sửa đá khi mài ngoài như sau: Sửa thô: 2-3 lần với chiều sâu sửa đá tsd=0,025 mm/htđ; lượng chạy dao dọc Sd=0,25 mm/vòng; Sửa tinh: 2-3 lần với tsd=0,005 mm/htđ; lượng chạy dao dọc Sd=0,05 mm/vòng. Sửa đá khi mài tròn ngoài nhằm đạt được nhám bề mặt Ra=0,32-1,25 (μm) đã được đề xuất trong [38] với chế độ công nghệ như sau: lượng chạy dao dọc Sđ=0,4 (m/ph); sửa 4 lần với chiều sâu sửa đá tsd=0,03 mm/htđ và chạy không ăn dao 4 lần. S. Malkin đã đưa ra chế độ sửa đá với dụng cụ sửa đá kim cương như sau [39]: Khi sử dụng mũi sửa kim cương một hạt: Sd<0,2 mm/vòng; 0,01  tsd  0,03 (mm). Khi sử dụng mũi sửa kim cương nhiều hạt: Sd<0,5 mm/vòng; 0,01  tsd  0,05 (mm). TS. Trần Minh Đức [40] đã tiến hành nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến topography và tuổi bền của đá khi mài ngoài thép 45 thường hóa. Nghiên cứu này cũng chỉ rõ, với chi tiết gia công thép 45 nhiệt luyện nên chọn lượng chạy dao dọc Sd và chiều sâu sửa đá tsd nhỏ. Ngược lại, khi mài thép 45 thường hóa thì các giá trị này nên chọn lớn hơn. 11 Hình 1.5. Ảnh hưởng lượng chạy dao dọc, chiều sâu sửa đá và góc gá mũi sửa đá đến nhám bề mặt gia công [41] Hình 1.6. Cách gá mũi sửa đá kim cương một hạt [41] Ảnh hưởng lượng chạy dao dọc, chiều sâu sửa đá và góc gá mũi sửa đá đến độ nhám bề mặt chi tiết khi mài tròn ngoài sửa đá bằng mũi sửa kim cương một hạt (Hình 1.5) đã được chỉ ra trong [41]. Trong tài liệu này cũng nêu rõ, với mũi sửa kim cương một hạt, khi sửa cần gá nghiêng mũi sửa một góc 150 để đạt được hiệu quả tốt nhất (Hình 1.6). Thêm vào đó, lượng chạy dao khi sửa đá phụ thuộc vào số vòng quay của đá mài trong một phút và cỡ hạt của đá mài. Công ty Norton đưa ra hướng dẫn chế độ công nghệ sửa đá khi mài ngoài khi dùng dụng cụ sửa đá kim cương nhiều hạt như sau [42]: Trong chế độ này, cả lượng chạy dao dọc của dụng cụ sửa đá Ssđ và chiều sâu sửa đá Ssđ đều phụ thuộc vào nhám yêu cầu của bề mặt gia công. Thêm vào đó, chế độ sửa đá được tiến hành qua 3 bước: sửa thô, sửa tinh và chạy không ăn dao trước khi kết thúc quá trình sửa đá (Bảng 1.2). 12 Bảng 1.2. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của Norton [42] Độ nhám bề mặt Ra (μm) Sd (mm/ph ) 0.8 0,3-0,4 0,4 0,2 0,1 0,2-0,3 0,1-0,2 0,05-0,1 Chiều sâu sửa đá (mm/htđ) Khi sửa thô Khi sửa tinh Chiều sâu Số hành trình Chiều sâu Số hành trình Số hành trình không ăn dao 0,01 0,020,03 2-3 lần 0,01 0,01 0,005 1-2 lần 1-2 lần Công ty Winter cũng giới thiệu chế độ công nghệ khi sửa đá bằng dụng cụ sửa đá kim cương nhiều hạt cho trường hợp mài ngoài. Trong chế độ này, lượng chạy dao dọc của dụng cụ sửa đá Ssđ phụ thuộc vào độ hạt của đá và tốc độ đá mài (v/ph). Chiều sâu sửa đá Ssđ cũng phụ thuộc vào độ hạt của đá (Bảng 1.3). Bảng 1.3. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của Winter [42] Độ hạt của đá 150 100 60 46 <46 tsđ (mm/v) 0,005 0,15 0,25 0,35 0,45 500 25 75 125 175 225 Tốc độ đá mài (v/ph) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 50 75 100 125 150 175 150 225 300 375 420 525 250 375 500 625 750 875 350 525 700 875 1050 1225 450 675 900 1125 1350 1575 Lượng chạy dao khi sửa đá (mm/ph) 4000 200 600 1000 1400 1800 4500 225 675 1125 1575 2025 Nepman M.C. đề xuất chế độ công nghệ sửa đá cho mài tròn ngoài chạy dao dọc khi dùng dụng cụ sửa đá kim cương nhiều hạt nhằm đạt nhám bề mặt gia công. Theo tác giả, chế độ công nghệ sửa đá được phân ra sửa thô (2-3 lần), sửa đá tinh (12 lần) và chạy không ăn dao (1-2 lần) (Bảng 1.2). Từ các thống kê nói trên, có thể nói cho đến nay đã có khá nhiều nghiên cứu về tuổi bền của đá và các thông số ảnh hưởng đến nó, về topography của đá và các thông số ảnh hưởng đến nó, về tối ưu hóa các thông số công nghệ sửa đá của một số loại đá và vật liệu gia công cụ thể vv... Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về chế độ sửa đá tối ưu hay hợp lý khi mài phẳng thép SKD11 qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Chính vì vậy, “Nghiên cứu xác định chế độ sửa đá tối ưu khi mài phảng thép SKD11 qua tôi” là rất cần thiết. 5000 250 750 1250 1750 2250