Công ngh ch t o máy/ch t l ng bệ ế ạ ấ ượ ề
m t gia côngặ
Ch ng 2ươ : CH T L NG B M T GIA CÔNG Ấ ƯỢ Ề Ặ
2.1. Khái ni m v ch t l ng b m t gia công. 2.1.1. Khái ni m ệ ề ấ ượ ề ặ ệ
Hình 2.1
•Ch t l ng c a l p kim lo i b m t ( CLBM) ch u nh h ng b i v t li u giaấ ượ ủ ớ ạ ề ặ ị ả ưở ở ậ ệ
công, ph¬ ng pháp gia công c và ch đ công ngh gia công. ươ ơ ế ộ ệ
•CLBM nh h ng r t l n đ n tính ch t s d ng c a chi ti t máy. ả ưở ấ ớ ế ấ ử ụ ủ ế
•N i dung nghiên c u: Khái ni m v CLBM → nh h ng c a CLBM đ n tínhộ ứ ệ ề ả ưở ủ ế
ch t s d ng c a CTM → Các y u t nh h ng đ n đ n CLB → Ph ngấ ử ụ ủ ế ố ả ưở ế ế ươ
pháp đánh giá CLBM →Ph ng pháp đ m b o CLBM. ươ ả ả
2.1.2. Tính ch t hình h c l p b m t ấ ọ ớ ề ặ
1. Nhám b m t. ề ặ
•T p h p các m p mô tê vi b m t quan sát trên m t kho ng ng n tiêu chu nậ ợ ấ ề ặ ộ ả ắ ẩ
đ c g i là nhám b m t. ượ ọ ề ặ
•M t s ch tiêu đánh giá (Hình 2.2): ộ ố ỉ
Hình 2.2
Theo TCVN 2511-1995 nhám b m t đ c đánh giá theo 7 ch tiêu (*). Th ng sề ặ ượ ỉ ườ ử
d ng 2 ch tiêu là Ra và Rz, trong đó: ụ ỉ
+ Ra – Sai l ch s h c trung bình c a prôphin. Ra đ c xác đ nh theo côngệ ố ọ ủ ượ ị
th c: ứ
(2.1)
+ Rz - Chi u cao m p mô prôphin theo m i đi m. Rz đ c xác đ nh theo côngề ấ ườ ể ượ ị
th c: ứ
(2.2)
•Theo Theo TCVN 2511-1995 thì đ nhám b m t đ c chia làm 14 c p t c pộ ề ặ ượ ấ ừ ấ
1 đ n c p 14 ng v i các giá tr Ra và Rz. Tr s c a Ra và Rz tham kh o B ngế ấ ứ ớ ị ị ố ủ ả ả
2. Chú ý: Đ i v i đ nhám thô và r t tinh, vi c ki m tra ch áp d ng cho Rz.ố ớ ộ ấ ệ ể ỉ ụ
Đ i v i đ nhám trung bình, vi c ki m tra ch áp d ng cho Ra. ố ớ ộ ệ ể ỉ ụ
C p đ nhám Ra (µm) Rz (µm) Chi u dài chu n 1 (mm) Không l n h n 1 320 8 2 160ấ ộ ề ẩ ớ ơ
3 80 4 40 2,5 5 20 6 1,6 0,8 7 0,8 8 0,4 9 0,2 0,25 10 0,1 11 0,05 12 0,025 13 0,063 0,08
14 0,032
•Ghi ký hi u trên b n v chi ti t: Theo TCNV 5707-1993. Yêu c u v đ nhámệ ả ẽ ế ầ ề ộ
b m t đ¬ c cho theo giá tr c a Ra ho c Rz . ề ặ ượ ị ủ ặ
- Khi đ nhám b m t t c p 6 đ n c p 12: Ghi theo Ra. ộ ề ặ ừ ấ ế ấ
Ví d : ụ
- Khi đ nhám b m t t c p 1- c p 5 và c p 13,14: Ghi theo Rz . ộ ề ặ ừ ấ ấ ấ
Ví d : ụ
2. Sóng b m t ề ặ
Chu kỳ không b ng ph ng c a b m t quan sát trong kho ng l n tiêu chu n đ c g iằ ẳ ủ ề ặ ả ớ ẩ ượ ọ
là sóng b m t. ề ặ
2.1.3. Tính ch t c lý l p b m t ấ ơ ớ ề ặ
Trong quá trình gia công c , d i tác d ng c a các quá trình v t lý x y ra trong vùngơ ướ ụ ủ ậ ả
c t, l p kim lo i b m t b bi n d ng d o (BDD). Sau khi gia công, BDD làm b m tắ ớ ạ ề ặ ị ế ạ ẻ ề ặ
s t o nên l p bi n c ng và ng su t d ( SD) l p b m t. ẽ ạ ớ ế ứ ứ ấ ư Ư ớ ề ặ
L p bi n c ng b m t đ c đ c tr ng b i m c đ bi n c ng và chi u sâu l p bi nớ ế ứ ề ặ ượ ặ ư ở ứ ộ ế ứ ề ớ ế
c ng. SD l p b m t đ c đ c tr ng b i tr s , d u và chi u sâu phân b SD ứ Ư ớ ề ặ ượ ặ ư ở ị ố ấ ề ố Ư
2.2 - nh h ng CLBM t i tính ch t s d ng c a chi ti t máy. ả ưở ớ ấ ử ụ ủ ế
2.2.1. nh h ng c a nhám b m t Ả ưở ủ ề ặ
a. nh h ng đ n tính ch ng mòn Ả ưở ế ố
Nhi u công trình nghiên c u đã ch ng minh r ng ma sát và đ mòn c a CTM phề ứ ứ ằ ộ ủ ụ
thu c vào chi u cao và hình dáng c a các m p mô. ộ ề ủ ấ
Hình 2.3 là các đ ¬ ng cong ch đ nhám t i ¬u (các đi m O1 và O2) ng v i đư ờ ỉ ộ ố ư ể ứ ớ ộ
mòn ban đ u nh nh t c a các b m t ti p xúc. ầ ỏ ấ ủ ề ặ ế
Hình 2.3
b. nh h ng đ n tính ch ng ăn mòn Nhám b m t còn nh h¬ ng r t l n đ n tínhẢ ưở ế ố ề ặ ả ưở ấ ớ ế
ch ng ăn mòn hóa h c c a l p b m t chi ti t (hình 2.4). ố ọ ủ ớ ề ặ ế
Hình 2.4
T i đáy các m p mô là n i ch a các dung d ch ăn mòn nh ¬ axit, mu i.v.v... Quá trìnhạ ấ ơ ứ ị ư ố
ăn mòn hóa h c này l p b m t x y ra theo h ng s n d c c a các m p mô , doọ ở ớ ề ặ ả ướ ườ ố ủ ấ
đó các m p mô cũ b m t đi và các m p mô m i đ c hình thành. ấ ị ấ ấ ớ ượ
Nh v y, đ nhám b m t càng cao và Bán kính đáy các m p mô càng l n thì càngư ậ ộ ề ặ ấ ớ
tăng kh năng ch ng ăn mòn. Có th ch ng ăn mòn hóa h c b ng ph ¬ ng pháp b oả ố ể ố ọ ằ ư ơ ả
v b m t khác nh m (m rôm, m niken), s n ph b m t .v.v. ệ ề ặ ư ạ ạ ạ ơ ủ ề ặ
c. nh h ng đ n đ b n m i Ả ưở ế ộ ề ỏ
Nhám b m t nh h ng r t l n đ n đ b n m i c a chi ti t, đ c bi t là các chi ti tề ặ ả ưở ấ ớ ế ộ ề ỏ ủ ế ặ ệ ế
ch u t i tr ng va đ p và đ i d u. Vì t i đáy các m p mô là n i t p trung ng su t v iị ả ọ ậ ổ ấ ạ ấ ơ ậ ứ ấ ớ
tr s r t l n, t i đó s xu t hi n các v t n t t vi - đó chính là nguyên nhân phá h ngị ố ấ ớ ạ ẽ ấ ệ ế ứ ế ỏ
chi ti t. Vì v y, n u đ nhám b m t tăng, bán kính đáy các m p mô l n thì s nângế ậ ế ộ ề ặ ấ ớ ẽ
cao đ b n m i c a chi ti t. ộ ề ỏ ủ ế
Ví d : b m t v t liêu thép đ ¬ c đánh bóng có đ b n m i cao h n 40% so v i bụ ề ặ ậ ư ợ ộ ề ỏ ơ ớ ề
m t không đ ¬ c đánh bóng. ặ ư ợ
d. nh h ng đ n đ chính xác m i ghép Ả ưở ế ộ ố
Nhám b m t nh h ng r t l n đ n đ chính xác c a m i gép. - V i các m i gép cóề ặ ả ưở ấ ớ ế ộ ủ ố ớ ố
khe h , trong giai đo n mòn ban đ u chi u cao Rz b san ph ng t 65 - 75% do đó kheở ạ ầ ề ị ẳ ừ
h m i gép tăng lên, đ chính xác m i gép gi m. ở ố ộ ố ả
- V i m i gép có đ dôi, khi ép chi u cao Rz b chèn xu ng làm cho đ b n c a m iớ ố ộ ề ị ố ộ ề ủ ố
ghép gi m xu ng. ả ố
Vi c Rz phù h p v i đ c tính các m i gép có th theo công th c kinh nghi m sau: ệ ợ ớ ặ ố ể ứ ệ
Khi đ ¬ ng kính l p ghép ư ờ ắ
Φ > 50 mm:
Rz = (0,1 - 0,15)δ ( μm) (2.3)
Khi đ ¬ ng kính l p ghép ư ờ ắ
Φ= 18 - 50 mm:
Rz = (0,15 - 0,2) (δ μm) (2.4)
Khi đ ¬ ng kính l p ghép Φ <18 mm: ư ờ ắ
Rz = (0,2 - 0,25) δ ( μm) (2.5)
2.2.2 - nh h ng c a bi n c ng b m t Ả ưở ủ ế ứ ề ặ
B m t bi n c ng có th tăng đ b n m i c a CTM lên kho ng 20% và tăng đề ặ ế ứ ể ộ ề ỏ ủ ả ộ
ch ng mòn c a nó lên 2 - 3 l n. C chi u sâu và m c đ bi n c ng c a l p b m tố ủ ầ ả ề ứ ộ ế ứ ủ ớ ề ặ
đ u có nh h ¬ ng đ n đ b n m i c a CTM. Vì l p bi n c ng b m t h n ch khề ả ư ở ế ộ ề ỏ ủ ớ ế ứ ề ặ ạ ế ả
năng gây ra các v t n t t vi t i đáy các m p mô ( Đó chính là nguyên làm phá h ngế ứ ế ạ ấ ỏ
chi ti t). ế
2.2.3- nh h ng c a ng su t d b m t Ả ưở ủ ứ ấ ư ề ặ
SD trên l p b m t nh h ng r t l n đ n đ b n m i c a CTM. SD nén trên l pƯ ớ ề ặ ả ưở ấ ớ ế ộ ề ỏ ủ Ư ớ
b m t có kh năng làm tăng đ b n m i c a CTM còn SD kéo trên l p b m t làmề ặ ả ộ ề ỏ ủ Ư ớ ề ặ
gi m đ b n m i c a chi ti t. Ví d : đ i v i chi ti t t v t li u thép đ b n m i c aả ộ ề ỏ ủ ế ụ ố ớ ế ừ ậ ệ ộ ề ỏ ủ
nó có th tăng lên 50% khi trên l p b m t có ng SD nén và đ b n m i gi m 30%ể ớ ề ặ ứ Ư ộ ề ỏ ả
khi trên l p b r t có SD kéo. ớ ề ặ Ư
2.3- Các y u t nh h ng đ n CLBM ế ố ả ưở ế
2.3.1. nh h ng đ n nhám b m t. Ả ưở ế ề ặ
a. nh h ng c a các thông s mang tính ch t in d p hình h c c a d ng c c t và chẢ ưở ủ ố ấ ậ ọ ủ ụ ụ ắ ế
đ c t ộ ắ
- nh h ng c a góc nghiêng chính φ: φ tăng → Rz tăng ả ưở ủ
- nh h ng c a góc nghiêng ph φ1ả ưở ủ ụ : φ1 tăng → Rz tăng
- nh h ng c a bán kính mũi dao rả ưở ủ : r tăng → Rz gi m ả
- nh h ng c a l ng ch y dao Sả ưở ủ ượ ạ : S tăng → Rz tăng
N u l ng ch y dao S quá nh (S < 0.03 mm/vòng) thì tr s c a Rz l i tăng. Nguyênế ượ ạ ỏ ị ố ủ ạ
nhân: do S nh h n bán kính mũi dao nên x y hi n t ng tr t c a mũi dao trên bỏ ơ ả ệ ượ ượ ủ ề
m t gia công. ặ
- nh h ng c a chi u sâu c t tả ưở ủ ề ắ : t ít nh h ng đ n nhám b m t. Tuy nhiênả ưở ế ề ặ
không nên c t v i t quá nh ắ ớ ỏ
b. nh h ng c a bi n d ng d o l p b m t Ả ưở ủ ế ạ ẻ ớ ề ặ
BDD l p b m t nh h ng r t l n đ n nhám b m t. BDD l p b m t tăng làm tăngớ ề ặ ả ưở ấ ớ ế ề ặ ớ ề ặ
nhám b m t. Vì v y, t t c các nguyên nhân làm tăng BDD l p b m t đ u làm tăngề ặ ậ ấ ả ớ ề ặ ề
nhám b m t. ề ặ
•nh h¬ ng c a t c đ c t v. Ả ưở ủ ố ộ ắ
T c đ c t v nh h¬ ng r t l n đ n BDD l p b m t do đó nh h ng r t l n đ nố ộ ắ ả ưở ấ ớ ế ớ ề ặ ả ưở ấ ớ ế
nhám b m t . ề ặ
Khi gia công v t li u d o (thép), quan h gi a v n t c c t và Rz nh hình 2.5. ậ ệ ẻ ệ ữ ậ ố ắ ư
Hình 2.5
+ Khi t c đ c t v th p, nhi t c t không cao, BDD l p b măt nh vì v y nhámố ộ ắ ấ ệ ắ ớ ề ỏ ậ
b m t Rz khá nh . ề ặ ỏ
+ Khi tăng t c đ c t v lên kho ng 20 - 60 m/phút thì nhi t c t l n, l c c tố ộ ắ ả ệ ắ ớ ự ắ
l n , bi n d ng d o l p b m t l n và trong kho ng v n t c này l o dao xu tớ ế ạ ẻ ớ ề ặ ớ ả ậ ố ẹ ấ
hi n nên nhám b m t Rz l n. ệ ề ặ ớ
+ N u ti p t c tăng t c đ c t v > 60m/ph, t c đ c t l n h n t c đ hìnhế ế ụ ố ộ ắ ố ộ ắ ớ ơ ố ộ
thành BDD, do đó BDD không k p hình thành và do kh ang v n t c c t nàyị ở ỏ ậ ố ắ
l o dao không hình thành đ c nên nhám b m t Rz gi m . ẹ ượ ề ặ ả
Khi gia công kim lo i giòn (gang) các m nh kim lo i b tr¬ t và v ra không theo thạ ả ạ ị ượ ỡ ứ
t do đó làm tăng đ nhám b m t. Tăng t c đ c t s gi m đ c hi n t¬ ng vự ộ ề ặ ố ộ ắ ẽ ả ượ ệ ượ ỡ
v n c a kim lo i và nh¬ v y làm tăng đ nhám b m t. ụ ủ ạ ư ậ ộ ề ặ
•nh h¬ ng c a l ng ch y dao S Ả ưở ủ ượ ạ
L ¬ ng ch y dao S ngoài nh h ¬ ng mang tính ch t hình h c nh đã nói trên, cònư ợ ạ ả ư ở ấ ọ ư ở
có nh h ¬ ng l n đ n m c đ BDD và bi n d ng đàn h i b m t gia công, do đóả ư ở ớ ế ứ ộ ế ạ ồ ở ề ặ
nh h ng r t l n đ n nhám b m t. Hình 2.6 là đ th quan h gi a l¬ ng ch y daoả ưở ấ ớ ế ề ặ ồ ị ệ ữ ượ ạ
S và Rz khi gia công thép cacbon.
Hình 2.6
Khi gia công v i l ¬ ng ch y dao S=(0,02 - 0,15) mm/vòng thì b m t gia công có Rzớ ư ợ ạ ề ặ
nh . N u gia công v i S < 0,02mm/vòng Rz s tăng lên vì nh h ng c a BDD l nỏ ế ớ ẽ ả ưở ủ ớ
h n nh h ng c a các y u t hình h c. N u l ng ch y dao S > 0,15 mm/vòng thìơ ả ưở ủ ế ố ọ ế ượ ạ
BDD tăng k t h p v i nh h ¬ ng c a các y u t hình h c, làm Rz tăng(đo n BCế ợ ớ ả ư ở ủ ế ố ọ ạ
trên hình 2.6).
Nh ¬ v y: đ đ m báo đ nhám b m t và năng su t gia công nên ch n giá tr l ¬ ngư ậ ể ả ộ ề ặ ấ ọ ị ư ợ
ch y dao S trong kho ng t 0,02 đ n 0,125 mm/vòng đ i v i thép cacbon. ạ ả ừ ế ố ớ
•nh h¬ ng c a chi u sâu c t t Ả ưở ủ ề ắ
Chi u sâu c t nhìn chung không có nh h ¬ ng đáng k đ n đ nhám b m t. Tuyề ắ ả ư ở ể ế ộ ề ặ
nhiên n u chi u sâu c t quá l n thì rung đ ng trong quá trình c t tăng, do đó Rz tăng .ế ề ắ ớ ộ ắ
Ng ¬ c l i, chi u sâu c t quá nh s làm cho dao b tr ¬ t trên b m t gia công vàư ợ ạ ề ắ ỏ ẽ ị ư ợ ề ặ
x y ra hi n t ¬ ng c t không liên t c, do đó Rz tăng. ả ệ ư ợ ắ ụ
•nh h ¬ ng c a v t li u gia công Ả ư ở ủ ậ ệ
V t li u gia công nh h¬ ng đ n đ nhám b m t ch y u là do kh năng BDD.ậ ệ ả ưở ế ộ ề ặ ủ ế ả
V t li u d o và dai (thép ít cacbon),càng d BDD s làm cho Rz tăng. V t li u càngậ ệ ẻ ễ ẽ ậ ệ
c ng, càng khó BDD và đ h t càng nh thì Rz gi m. ứ ộ ạ ỏ ả
Đ c ng c a v t li u gia công tăng thì s h n ch đ c nh h¬ ng c a t c đ c tộ ứ ủ ậ ệ ẽ ạ ế ượ ả ưở ủ ố ộ ắ
t i nhám b m t. ớ ề ặ