Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tính chất cắt của đá mài cao tốc chất dính kết ceramic, sản xuất tại nhà máy đá mài Hải Dương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:202

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu luận án là nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt, độ cứng, độ hạt của đá đến lực cắt, nhiệt cắt, rung động của bàn gá phôi, tuổi bền của đá mài trong quá trình mài ở tốc độ cao. Xây dựng công thức thực nghiệm, đưa ra lời khuyến cáo đối với người tiêu dùng, khi sử dụng đá mài cao tốc chế tạo tại Việt Nam, (nhà máy đá mài Hải Dương)

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu tính chất cắt của đá mài cao tốc chất dính kết ceramic, sản xuất tại nhà máy đá mài Hải Dương

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ PHƯƠNG GIANG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CẮT CỦA ĐÁ MÀI CAO TỐC CHẤT DÍNH KẾT CERAMIC SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY ĐÁ MÀI HẢI DƯƠNG Chuyên ngành : Kỹ thuật máy công cụ Mã số : 62.52.04.15 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS.TSKH. BÀNH TIẾN LONG 2. PGS.TS TRẦN THẾ LỤC HÀ NỘI - 2008
2 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được dành để bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng nhất tới GS.TSKH Bành Tiến Long, Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, trưởng Bộ môn - Thầy hướng dẫn khoa học thứ nhất của tôi, về những định hướng chủ đạo và những đóng góp quý báu của Thầy trong suốt quá trình tôi làm nghiên cứu sinh và viết luận án. Tôi muốn được trân trọng bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Thế Lục - Thầy hướng dẫn khoa học thứ hai của tôi, về những tình cảm, sự tận tình và những điều kiện tốt nhất Thầy đã dành cho tôi trong nghiên cứu đã giúp tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin được gửi đến Ban Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà nội, lãnh đạo và cán bộ Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng Sau đại học, Bộ môn Gia công vật liệu và Dụng cụ công nghiệp; Khoa Cơ khí; Phòng Quản lý Khoa học,… Trường đại học Bách Khoa Hà nội, lòng biết ơn về những đóng góp quý báu, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận án đúng hạn. Tôi cũng xin nói lời cám ơn chân thành với các nhà khoa học: GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Trịnh Minh Tứ, PGS.TS Trần Sỹ Túy, TS Lê Thanh Sơn, PGS.TS Nguyễn Phong Điền, PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, TS. Nguyễn Trọng Hùng, TS Nguyễn Thị Phương Mai, Th.S Nguyễn Chí Quang, TS Hoàng Vĩnh Sinh và đồng nghiệp, bạn bè….đã tận tình giúp đỡ tôi về phương pháp nghiên cứu, tài liệu liên quan cũng như các vấn đề xử lý số liệu của luận án. Tôi muốn gửi lời cám ơn chân thành đến Ban Giám đốc Nhà máy đá mài Hải Dương, Ban chủ nhiệm chương trình trọng điểm cấp nhà nước về Cơ khí KC05, Trung tâm cơ khí chính xác Trường đại học Bách Khoa Hà nội, Công ty dụng cụ và đo lường đã hết lòng giúp đỡ tôi trong việc chế tạo thử các mẫu thí nghiệm, lắp đặt vận hành đá mài. Đặc biệt, tôi cũng xin được bày tỏ sự biết ơn tới gia đình đã thường xuyên động viên và luôn dành cho tôi môi trường làm việc tốt nhất
3 LỜI CAM ĐOAN Với danh dự của một giảng viên đại học, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác. Trừ những phần tham khảo đã được ghi rõ trong luận án. Tác giả NGUYỄN THỊ PHƯƠNG GIANG
4 MỤC LỤC Trang Danh mục các ký hiệu chính Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...................................................................... 19 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...................................................... 23 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU............................................ 24 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI.............................................................. 24 5. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................. 24 6. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN .............................................................................. 25 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÀI 1.1. Bản chất của quá trình mài .............................................................................. 27 1.2. Đặc điểm của quá trình mài ............................................................................. 28 1.3. Các phương pháp và công nghệ mài ............................................................... 30 1.3.1. Mài phẳng ..................................................................................................... 30 1.3.2. Mài tròn ngoài. .............................................................................................. 31 1.3.3. Mài tròn trong. .............................................................................................. 33 1.3.4. Mài dây. ......................................................................................................... 33 1.3.5. Mài vô tâm. ................................................................................................... 34 1.3.6. Mài khôn. ...................................................................................................... 35 1.3.7. Mài siêu tinh. ................................................................................................. 36 1.4. Đánh giá hiệu quả của quá trình mài. ............................................................. 37 1.5. Các phương pháp và những kết quả nghiên cứu đặc tính cắt của đá mài.. 38 1.5.1. Đặc tính đá mài ............................................................................................ 38 1.5.2. Chất dính kết. ................................................................................................ 45 1.5.3. Cấu trúc của đá mài. ..................................................................................... 46 1.5.4. Độ cứng của đá mài ...................................................................................... 47
5 1.5.5. Hình dáng hình học của đá mài. ................................................................... 48 1.5.6. Bảng ký hiệu hạt mài, độ cứng, độ hạt của các nước. ................................. 49 1.6.Ưu nhược điểm của phương pháp gia công bằng đá mài. ............................. 50 1.6.1 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công bằng đá mài so với các phương pháp gia công cắt gọt khác. .................................................................................... 50 1.6.2.Ưu điểm của phương pháp mài cao tốc so với mài thông thường. .............. 51 1.7.Các thông số đặc trưng cho quá trình mài ...................................................... 53 1.8. Kết luận chương 1………………………………………………………………38 CHƯƠNG II: CƠ SỞ KỸ THUẬT CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÁ MÀI 2.1. Chất kết dính gốm ............................................................................................ 58 2.1.1. Chất có tính dẻo ............................................................................................ 58 2.1.2. Chất giúp chảy .............................................................................................. 61 2.1.3. Tính chất chung của chất dính kết gốm ....................................................... 63 2.1.4. Quá trình liên kết giữa chất dính kết và hạt mài .......................................... 65 2.2. Điều kiện kỹ thuật của nguyên liệu ................................................................. 67 2.2.1. Hạt mài .......................................................................................................... 67 2.2.2. Chất dính kết ................................................................................................. 68 2.2.3. Thuỷ tinh nước Na2O.SiO2.nH2O ................................................................ 68 2.3. Công nghệ sản xuất ........................................................................................... 69 2.3.1. Pha chế nhào trộn .......................................................................................... 69 2.3.2. Thành hình .................................................................................................... 71 2.3.3. Nung đốt ........................................................................................................ 71 2.3.4. Gia công ........................................................................................................ 73 2.3.5.Kiểm tra .......................................................................................................... 75 2.4. Kết luận chương 2…………………………………………………………………57 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA BỀ MẶT KHI MÀI TRÒN NGOÀI BẰNG ĐÁ MÀI CAO TỐC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM 3.1. Những thông số ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công trong quá trình mài : ........................................................................................................... 59
6 3.2. Chất lượng bề mặt khi mài ............................................................................... 61 3.3. Kết quả thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến chất lượng của bề mặt chi tiết khi mài tròn ngoài bằng đá mài cao tốc chế tạo tai nhà máy đá mài Hải Dương : 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc đá Vđá đến nhấp nhô bề mặt Ra: ....... 68 3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhấp nhô bề mặt : ........... 69 3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhấp nhô bề mặt : .............. 69 3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc đến nhấp nhô bề mặt: ... 70 3.4. Kết luận: ............................................................................................................. 72 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN LỰC CẮT KHI MÀI TRÒN NGOÀI VÀ MÀI PHẲNG BẰNG ĐÁ MÀI CAO TỐC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM 4.1. Lực cắt khi mài. ................................................................................................. 74 4.2. Thiết kế hệ thống thí nghiệm trên máy mài phẳng. ...................................... 78 4.2.1. Mô hình thí nghiệm và trang bị thí nghiệm. ................................................ 78 4.2.2. Thông số công nghệ cơ bản của hệ thống .................................................... 89 4.3. Thiết kế hệ thống thí nghiệm trên máy mài tròn ngoài. ............................... 89 4.4. Xử lý số liệu, kết quả thực nghiệm. ................................................................. 90 4.4.1. Trường hợp mài phẳng : ............................................................................... 93 4.4.2. Trường hợp mài tròn ngoài. ........................................................................ 100 4.5. Kết luận ............................................................................................................. 108 CHƯƠNG V: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (Vđá, Sd, t) ĐẾN RUNG ĐỘNG KHI MÀI PHẲNG VÀ QUAN HỆ GIỮA RUNG ĐỘNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG KHI MÀI BẰNG ĐÁ MÀI CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM 5.1. Các tham số dao động ..................................................................................... 115 5.1.1. Chuyển vị .................................................................................................... 115 5.1.2. Vận tốc ........................................................................................................ 116 5.1.3. Gia tốc ......................................................................................................... 116 5.1.4. Quan hệ giữa các thông số .......................................................................... 116
7 5.2. Khái niệm về ổn định và mất ổn định của quá trình cắt ............................ 117 5.2.1. Nguyên nhân gây mất ổn định .................................................................... 118 5.2.2. Dao động cưỡng bức .................................................................................. 118 5.2.3. Dao động riêng ........................................................................................... 119 5.2.4. Tự rung ........................................................................................................ 120 5.3. Cơ sở chọn thông số đo, phương pháp đo .................................................... 121 5.4. Hệ thống thiết bị đo ......................................................................................... 122 5.4.1. Sơ đồ thiết bị ............................................................................................... 122 5.4.2. Cảm biến đo rung ........................................................................................ 124 5.4.3. Chọn loại cảm biến đo rung trên máy mài ................................................ 125 5.4.4. Bộ khuếch đại và chuẩn hóa tín hiệu ......................................................... 127 5.5. Điều khiển tốc độ động cơ............................................................................... 129 5.5.1. Chọn phương pháp điều khiển tốc độ động cơ .......................................... 129 5.5.2. Điều khiển động cơ bằng máy biến tần ...................................................... 129 5.6. Cơ sở lý thuyết tín hiệu ................................................................................... 129 5.6.1. Các định nghĩa ............................................................................................ 129 5.6.2. Các hệ thống xử lý tín hiệu ......................................................................... 129 5.6.3. Tín hiệu trong miền thời gian ..................................................................... 130 5.6.4. Tín hiệu số ................................................................................................... 131 5.6.5. Phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT) và Fourier nhanh (FFT) ................... 131 5.6.6. Biên độ tín hiệu dao động ........................................................................... 132 5.7. Quá trình thí nghiệm và kết quả đo .............................................................. 133 5.7.1. Máy mài 3Г71M (xem phụ lục) ................................................................. 133 5.7.2. Đá mài và phôi ............................................................................................ 133 5.7.3. Trình tự thực hiện thí nghiệm ..................................................................... 134 5.8. Xử lý tín hiệu số bằng Matlab ....................................................................... 134 5.9. Ứng dụng biến đổi FFT xử lý tín hiệu đo rung ........................................... 138 5.10. Kết luận : ........................................................................................................ 140
8 CHƯƠNG VI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CỨNG ĐÁ VÀ ĐỘ HẠT ĐẾN TUỔI BỀN VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG BẰNG ĐÁ MÀI CAO TỐC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM 6.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng đá đến tuổi bền và chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng đá mài cao tốc chế tạo tại Việt nam ................................. 143 6.2. Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu. ........................................................... 145 6.2.1. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 147 6.2.2. Kết quả thực nghiệm ................................................................................... 147 6.2.3. Xử lý số liệu ................................................................................................ 148 6.3. Kết luận: ........................................................................................................... 155 6.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ hạt đến tuổi bền của đá mài cao tốc chế tạo tại Việt Nam (nhà máy đá mài Hải Dương) ....................................................... 156 6.4.1. Nghiên cứu đại lượng mòn và thời gian : .................................................. 156 6.4.2. Kết quả thực nghiệm mô tả mối quan hệ giữa thời gian mài, thể tích mài mòn và chất lượng bề mặt gia công: ................................................................................. 157 6.5. Kết luận : .......................................................................................................... 160 CHƯƠNG VII: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT (V, S, t) ĐẾN NHIỆT CẮT KHI MÀI PHẲNG BẰNG ĐÁ MÀI CAO TỐC CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM 7.1. Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu các hiện tượng nhiệt. ................... 161 7.2. Thiết kế đồ gá mài. .......................................................................................... 163 7.3. Cơ sở đánh giá số liệu thí nghiệm. ................................................................. 163 7.4. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ............................................................... 164 7.5. Các đồ thị lưới của kết quả thí nghiệm ......................................................... 168 7.6. Kết luận ............................................................................................................. 169 KẾT LUẬN CHUNG ...........................................................................................171 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ...........................................173 CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..............................................................................................................174 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................176
9 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH 1. a - chiều rộng của chi tiết (mm) 2. aTB- chiều dày trung bình của lớp kim loại được bóc (mm) 3. B - chiều rộng đá (mm) 4. b – chiều dài nửa chiều nguồn nhiệt không thứ nguyên 5. c – nhiệt dung riêng 6. C- độ hạt của đá 7. Cdá - hệ số phụ thuộc mật độ lưỡi cắt của đá 8. Cm - kết cấu đá 9. Cra - hệ số có tính đến tính chất cơ lý của bề mặt gia công 10. Cγ - nhiệt dung riêng của vật thể 11. D - đường kính đá mài (mm) 12. erf - hàm sai số 13. efc - hàm sai số bổ sung 14. E – mô dul đàn hồi 15. f- tần số của dao động riêng của hệ bất kỳ 16. f - độ võng của mẫu thử 17. fs - tần số lấy mẫu 18. F - tốc độ trượt của phoi trên lưỡi cắt 19. F – tiết diện ngang của mẫu 20. g - gia tốc trọng trường 21. G2 - trọng lượng mẫu ở trạng thái làm việc 22. G1 - trọng lượng mẫu sấy khô ở nhiệt độ 11000 23. h- chiều dày của phoi 24. h - hệ số truyền nhiệt đối lưu không thứ nguyên 25. H - độ cứng của đá mài 26. Hk - độ cứng theo thang Norton 27. k – hệ số dẫn nhiệt 28. K - hệ số phụ thuộc kích thước
10 29. K0 – hàm Bessel loại 2 bậc không đã điều chỉnh 30. K1 - hệ số có tính đến độ hạt của đá mài 31. K2 - hệ số có tính đến thành phần của dung dịch trơn nguội 32. K3 - hệ số có tính đến ảnh hưởng của các hành trình chạy hết hoa lửa 33. L0 - chiều dài vạch trước khi sấy 34. L1 - chiều dài vạch sau khi sấy 35. Lc - chiều dài tiếp xúc 36. m - trọng lượng riêng của hệ 37. M - tốc độ tăng nhiệt 38. n - số vòng quay của trục chính n(vòng/phút) 39. Nie - số lưỡi cắt nằm trong vùng tiếp xúc giữa đá và chi tiết 40. Ndong - số lưỡi cắt động trong vùng tiếp xúc giữa đá và chi tiết 41. P - lực gây biến dạng 42. Pt- lực theo phương tốc độ cắt (N) 43. Pn - lực nén hạt mài theo phương bề mặt được gia công (N) 44. Pz - lực cắt tiếp tuyến (N) 45. Py - lực cắt hướng kính (N) 46. Qa - thể tích mài mòn 47. Qbt - nhiệt truyền vào dung dịch trơn nguội 48. Qct - nhiệt truyền vào chi tiết 49. Qda - nhiệt truyền vào đá 50. Qm - thể tích bóc phoi theo thời gian (mm3/ph) 51. Qph - nhiệt truyền vào phoi và các phế thải khi mài 52. Qphs - nhiệt phát sáng 53. r - hệ số phụ thuộc vào hình dạng lưỡi cắt của đá 54. R- Giá trị bình phương 55. S - Độ lệch chuẩn 56. Sd - lượng chạy dao dọc (m/ph) 57. Sng - lượng chạy dao ngang (mm/hành trình kép ) – (mm/htk)
11 58. t- chiều sâu cắt (mm) 59. t - thời gian (phút) 60. T - tuổi bền của đá (phút) 61. U - biến tích phân 62. Vda - vận tốc đá mài (m/s) 63. Vct - vận tốc chi tiết (m/ph) 64. Vh - tốc độ nguồn nhiệt 65. X- toạ độ dài 66. X - toạ độ không thứ nguyên 67. XRMS – trị số quân phương 68. Xpeak - trị số đỉnh 69. Z - chiều sâu không lớp dưới bề mặt 70. W - % hàm lượng nước có trong đất sét 71. λ - hệ số dẫn nhiệt 72. θ - nhiệt độ tại điểm khảo sát – M(x,y,z) (độ) 73. ρ - khối lượng nhiệt dung riêng 74. η - độ nhớt của màng phoi chuyển động trên bề mặt hạt mài 75. α - hệ số giãn nở nhiệt 76. σ - ứng suất phát sinh trong đá mài khi nung và làm nguội 77. γ – khối lượng riêng của đá (G/cm3) 78. Δt - độ phân giải thời gian 79. ωB - tần số giới hạn trên của tín hiệu 80. θ - nhiệt độ (độ C) 81. τ - thời gian không thứ nguyên
12 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng Nội dung Trang số 1 1.1 Tính chất cơ lý của một số vật liệu mài. 22- 23 2 1.2 Một số kí hiệu độ hạt mài. 24 3 1.3 Giá trị trung bình của góc giữa các mặt, bán kính lượn của hạt 25 mài và hạt kim cương với độ hạt khác nhau. 4 1.4 Tỷ lệ hạt mài trong đá ứng với các cấu trúc khác nhau. 27 5 1.5 Thang độ cứng của đá mài theo tiêu chuẩn Việt Nam. 28 6 1.6 Tỷ lệ phần trăm thể tích của khoảng trống tương ứng với các cấp 29 độ cứng. 7 1.7 Ký hiệu loại hạt mài 30 8 1.8 Ký hiệu độ cứng đá mài 30 9 1.9 Ký hiệu chất dính kết 31 1 2.1 Thành phần hoá học các loại hạt mài Corundun 49 11 2.2 Đặc tính kỹ thuật của đá mài cao tốc chế tạo tại Việt Nam 49 12 2.3 Quy định về cấu trúc của đá mài cao tốc chế tạo tại Việt Nam 50 13 3.1 Ảnh hưởng của vật liệu gia công đến chiều cao nhấp nhô bề mặt 65 14 3.2 Ảnh hưởng của vận tốc đá đến nhấp nhô bề mặt 68 15 3.3 Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhấp nhô bề mặt 69 16 3.4 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhấp nhô bề mặt 69 17 3.5 Ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc đến nhấp nhô bề mặt 70 18 3.6 Quan hệ giữa Ra và chiều sâu cắt 71 19 3.7 Quan hệ giữa Ra và vận tốc của đá mài Vda 71 20 3.8 Quan hệ giữa Ra và vận tốc của chi tiết Vct 72 21 3.9 Quan hệ giữa Ra và lượng chạy dao ngang Sng 72 22 4.1 Lực Py và Pz khi t thay đổi khi mài phẳng 93 23 4.2 Lực Py và Pz khi Vđá thay đổi khi mài phẳng 93-94
13 24 4.3 Lực Py và Pz khi Sd thay đổi khi mài phẳng 94 25 4.4 Kết quả số liệu thí nghiệm thu được Py và Pz khi thay đổi chế độ cắt khi 97-98 mài phẳng theo mô hình tuyến tính bội 26 4.5 Kết quả hệ số mũ của phương trình Py phụ thuộc vào chế độ cắt 98 27 4.6 Kết quả hệ số mũ của phương trình Pz phụ thuộc vào chế độ cắt 99 28 4.7 Lực Py và Pz khi t thay đổi khi mài tròn ngoài 100 29 4.8 Lực Py và Pz khi Sng thay đổi khi mài tròn ngoài 100 30 4.9 Lực Py và Pz khi Vct thay đổi khi mài tròn ngoài 100 31 4.10 Lực Py và Pz khi Vđá thay đổi khi mài tròn ngoài 101 32 4.11 Kết quả số liệu thí nghiệm thu được Py và Pz khi thay đổi chế độ cắt khi 105 mài tròn ngoài theo mô hình tuyến tính bội. 33 4.12 Kết quả hệ số mũ của phương trình Py phụ thuộc vào chế độ cắt 107 34 4.13 Kết quả hệ số mũ của phương trình Py phụ thuộc vào chế độ cắt 107 35 5.1 Giá trị thu được khi thay đổi chế độ cắt 134 36 5.2 Kết quả tính toán giá trị RMS khi thay đổi chế độ cắt 135-136 37 5.3 Kết quả hệ số mũ miêu tả ảnh hưởng của Vda đến RMS 137 38 5.4 Kết quả hệ số mũ miêu tả ảnh hưởng của t đến RMS 138 39 5.5 Kết quả tính toán biên độ dao động cực đại khi thay đổi chế độ 139 cắt 40 6.1 Phạm vi ứng dụng độ cứng của đá mài vào các nguyên công 144 41 6.2 Ký hiệu độ cứng của đá mài chế tạo tại Việt Nam 144-145 42 6.3 Kết quả thí nghiệm sự phụ thuộc của Ra vào tuổi bền khi thay 148 đổi độ cứng đá (thép 45 chưa nhiệt luyện) 43 6.4 Kết quả thí nghiệm sự phụ thuộc Ra vào tuổi bền khi thay đổi độ 148 cứng đá (thép 45 đã nhiệt luyện) 44 6.5 Quan hệ giữa độ sâu vết lõm và độ cứng đá mài cao tốc chế tạo 149 tại Việt Nam 45 6.6 Độ cứng đá mài (biểu hiện qua độ sâu của vết lõm) và Ra trung 150
14 bình (thép 45 chưa nhiệt luyện) 46 6.7 Độ cứng đá mài (biểu hiện qua độ sâu của vết lõm) và Ra trung 150 bình (thép 45 đã nhiệt luyện) 47 6.8 Kết quả tính toán tham số quan hệ của độ cứng và tuổi bền, Ra 151 (thép 45 chưa nhiệt luyện) 48 6.9 Kết quả tính toán tham số quan hệ của độ cứng và tuổi bền , Ra 151 (thép 45 chưa nhiệt luyện) 49 6.10 Kết quả tính toán tham số quan hệ của độ cứng và tuổi bền, Ra 152 (thép 45 đã nhiệt luyện) 50 6.11 Kết quả tính toán tnam số quan hệ của độ cứng và tuổi bền, Ra 152 (thép 45 đã nhiệt luyện) 51 6.12 Số liệu thực nghiệm của thời gian mài phụ thuộc với thể tích bóc 157 phoi và Ra 52 6.13 Kết quả tính toán hệ số của phương trình giữa thời gian mài và thể 158 tích kim loại 53 6.14 Kết quả tính toán tham số của phương trình quan hệ giữa Ra và Qm 158 ứng với độ hạt 80 54 6.15 Kết quả tính toán ham số của phương trình quan hệgiữa Ra và Qm ứng 158 với độ hạt 60 55 6.16 Kết quả tính toán thamsố của phương trình quan hệ giữa Ra và Qm ứng 159 với độ hạt 46 56 6.17 Kết quả tính toán tham số của phương trình quan hệ giữa Ra và Qm 159 ứng với độ hạt 36 57 7.1 Giá trị nhiệt độ ứng với 6 vị trí đo khác nhau so với mặt phẳng mài 164 khi vận tốc thay đổi 58 7.2 Kết quả số liệu thí nghiệm nhiệt độ thu được với 6 đầu đo ở các v 165 trí khác nhau so với mặt phẳng mài khi chiều sâu cắt t (mm) thay
15 đổi 59 7.3 Kết quả số liệu thí nghiệm nhiệt độ thu được với 6 đầu đo ở các v 166 trí khác nhau so với mặt phẳng mài khi lượng chạy dao dọc (m/ph) thay đổi 60 7.4 Kết quả tính toán hệ số mũ nói lên quan hệ của nhiệt độ và khoảng 166 cách của 6 đầu đo so với mặt phẳng cần mài 61 7.5 Kết quả tính toán hệ số mũ nói lên quan hệ của chế độ cắt và 167 nhiệt độ
16 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Hình Nội dung Trang số 1 1.1 Sơ đồ xác định góc trước của hạt mài 8 2 1.2 Quá trình tách phoi của hạt mài 9 3 1.3 Sơ đồ các phương pháp mài phẳng bằng đá mài hình trụ 11 4 1.4 Sơ đồ mài phẳng bằng đá mài mặt đầu 12 5 1.5 Sơ đồ các phương pháp mài tròn ngoài. 13 6 1.6 Sơ đồ phương pháp mài tròn trong 14 7 1.7 Sơ đồ phương pháp mài dây 15 8 1.8 Sơ đồ các phương pháp mài vô tâm 15-16 9 1.9 Sơ đồ phương pháp mài khôn 17 10 1.10 Sơ đồ phương pháp mài siêu tinh 17 11 2.1 Khối mẫu chuẩn 8x30x2mm 41 12 2.2 Đồ thị nguyên tắc hoà Al2O3 vào chất dính khi nung đá 47 mài hạt corundun 13 2.3 Đồ thị nguyên tắc thời gian bảo ôn phụ thuộc vào hàm 48 lượng Al2O3 trong chất dính kết 14 2.4 Nguyên tắc sự phụ thuộc độ cứng đá theo thể tích lỗ xốp 50 15 2.5 Cơ cấu cân bằng tĩnh 57 16 2.6 Lưu đồ công nghệ sản xuất chế tạo đá mài cao tốc 58 17 3.1 Quan hệ giữa tải trọng và chiều sâu thâm nhập tương đối 60 của hạt mài 18 3.2 Mối liên hệ giữa Ra với lượng chạy dao dọc Sd 62 19 3.3 Mối liên hệ giữa Ra và vận tốc vòng của đá mài 62 20 3.4 Mối liên hệ Ra với: 62 a/ Vận tốc quay của chi tiết (m/ph) b/ Lượng ăn dao theo chiều sâu (mm) 21 3.5 Sự phụ thuộc chiều cao nhám bề mặt Ra vào kích thước 63
17 hạt mài d. 22 3.6 Sự phụ thuộc của Rz vào độ cứng của đá mài có độ hạt 65 khác nhau 1 - Độ hạt 16 2 - Độ hạt 50 3 - Độ hạt 80 23 3.7 Sự phụ thuộc của Ra vào hs bề mặt đá 65 1- Theo số liệu của Maslop khi mài tròn ngoài 2 – Khi mài cắt đứt 24 3.8 Kết quả thí nghiệm giữa vận tốc vòng của đá và Ra 69 25 3.9 Kết quả thí nghiệm quan hệ giữa vận tốc quay cuả chi tiết 69 và Ra 16 3.10 Kết quả thí nghiệm quan hệ giữa lượng ăn dao theo chiều 70 sâu và Ra 27 3.11 Kết quả thí nghiệm quan hệ giữa lượng ăn dao dọc và Ra 70 28 4.1 Sơ đồ lực cắt 74 29 4.2 Lực tác dụng trên hạt mài 75 30 4.3 Sơ đồ đặc điểm quan hệ của quá trình mài 78 31 4.4 Sơ đồ thí nghiệm đo lực khi mài phẳng 79 32 4.5 Thiết bị đo lực KOBUTA 79 33 4.6 Cầu đo điện trở 80 34 4.7 Cách đặt các thông số điều chỉnh động cơ trên máy biến 83 tần L200 35 4.8 Mẫu cần mài khi thí nghiệm 83 36 4.9 Sơ đồ tính lực kẹp 84 37 4.10 Mặt áp xuống bàn từ. 86 38 4.11 Đồ gá 87 39 4.12 Mô hình thí nghiệm đo lực Pz khi mài phẳng 88 40 4.13 Mẫu cần mài. 89 41 4.14 Đồ gá mài tròn ngoài 89 42 4.15 Mô hình thí nghiệm đo lực Pz khi mài tròn ngoài 90
18 43 4.16 Sơ đồ thí nghiệm đo lực khi mài phẳng. 110 44 4.17 Sơ đồ thí nghiệm đo lực khi mài tròn ngoài 111 45 4.18 Sơ đồ tổng thể thí nghiệm đo lực trên máy mài phẳng 112 46 4.19 Sơ đồ tổng thể thí nghiệm đo lực trên máy mài tròn ngoài 113 47 5.1 Thí dụ về tín hiệu dao động điều hòa 115 48 5.2 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc của cùng một chuyển động 117 49 5.3 Phân biệt trạng thái ổn định và mất ổn định 118 50 5.4 Mô hình dao động cưỡng bức 119 51 5.5 Mô hình dao động tự do 120 52 5.6 Phân biệt dao động cưỡng bức và dao đông tự do 121 53 5.7 Sơ đồ thiết bị tổng quan 122 54 5.8 Sơ đồ khối thiết bị 122 55 5.9 Sơ đồ thiết bị thực tế 123 56 5.10 Bố trí cảm biến đo rung trên máy mài phẳng 124 57 5.11 Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo rung 125 58 5.12 Cấu tạo máy đo gia tốc áp điện kiểu nén 126 59 5.13 Cảm biến M353B33 127 60 5.14 Bộ khuếch đại và chuẩn hóa tín hiệu 128-129 61 5.15 Phân loại các loại tín hiệu 130 62 5.16 Số hóa tín hiệu tương tự 131 63 5.17 Các loại biên độ của tín hiệu điều hòa 133 64 5.18 Mối quan hệ giữa RMS và độ nhám với vận tốc đá Vđá 136 65 5.19 Mối quan hệ giữa RMS và độ nhám Ra với chiều sâu cắt t 136 66 5.20 Mối quan hệ giữa RMS và độ nhám Ra với lượng chạy 137 dao dọc Sd 67 5.21 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến biên 139 độ dao động 68 5.22 Ảnh hưởng của vận tốc đá và chiều sâu cắt đến biên độ 140 dao động
19 69 6.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Tuổi bền,Ra và độ cứng 153 đá 70 6.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Độ nhấp nhô bề mặt 154 và độ cứng đá 71 6.3 Đồ thị quan hệ Ra - tuổi bền - độ cứng đá của thép 45 154 chưa nhiệt luyện 72 6.4 Đồ thị quan hệ Ra - tuổi bền - độ cứng đá của thép 45 đã 154 nhiệt luyện 73 6.5 Ảnh SEM phần bị dính trên bề mặt đá 159 74 6.6 Hình ảnh bề mặt đá mài cao tốc chế tạo tại nhà máy đá 160 mài Hải Dương khi chưa gia công 75 7.1 Mạch nhiệt ngẫu cơ bản. 162 76 7.2 Phôi thí nghiệm 163 77 7.3 Nhiệt độ tại vùng cắt phụ thuộc vào vận tốc cắt 165 78 7.4 Nhiệt độ tại vùng cắt phụ thuộc vào chiều sâu cắt 165 79 7.5 Nhiệt độ tại vùng cắt phụ thuộc vào lượng chạy dao dọc 166 80 7.6 Nhiệt cắt tại vùng cắt phụ thuộc vào lượng chạy dao và 168 chiều sâu cắt 81 7.7 Nhiệt cắt tại vùng cắt phụ thuộc vào vận tốc và chiều sâu cắt 168 82 7.8 Ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc đến nhiệt cắt tại vùng cắt 168 83 7.9 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến nhiệt cắt tại vùng cắt ở 168 các điểm của đầu đo 84 7.10 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhiệt cắt tại vùng cắt 169 85 7.11 Đồ thị nhiệt độ tại vùng cắt phụ thuộc toạ độ x, y 169 86 7.12 Sơ đồ ảnh kết nối máy tính và thiết bị đo 170 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
20 Trong gia công cơ khí các nguyên công mài đóng một vai trò rất quan trọng vì hầu như đó là nguyên công lần cuối, quyết định đến chất lượng sản phẩm. Đá mài được chế tạo từ hạt mài tự nhiên hay nhân tạo kết hợp với chất dính kết tạo ra hình dạng đá. Đá mài được chế tạo thành công vào năm 1840, khi đó chất dính kết là cao su hoặc đất sét, vào năm 1870 chất dính kết thuỷ tinh ra đời ngày càng hoàn thiện chất lượng của đá mài. Từ đó đến nay chất dính kết thuỷ tinh sử dụng trong đá mài tiếp tục được nghiên cứu để nâng cao chất lượng của đá mài ngày càng tăng. Đá mài đóng vai trò quan trọng trong ngành Cơ khí đã hơn 150 năm, nó dường như có mặt trong tất cả các phân xưởng cơ khí, dùng để cắt thép, mài sắc dụng cụ cắt, làm sạch các bề mặt để chuẩn bị cho nguyên công tiếp theo.v.v… Cùng với sự phát triển của ngành chế tạo máy, những loại vật liệu có tính năng cơ học cao, khó gia công ngày càng được sử dụng rộng rãi, chất lượng khi gia công bằng mài cao, hầu như các sản phẩm yêu cầu chính xác cao phải qua nguyên công mài. Tuy nhiên mài là một quá trình phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, những đòi hỏi về độ chính xác cũng như chất lượng gia công ngày càng cao thì phạm vi sử dụng của đá mài ngày càng phổ biến hơn những dạng gia công nào khác. Tỉ lệ máy mài trong tổng số máy cắt kim loại nói chung chiếm khoảng 30%, nhưng trong một số ngành chế tạo đặc biệt ví dụ như ngành chế tạo vòng bi thì máy mài chiếm tới 60%. Hiện nay mài không những được sử dụng trong những nguyên công gia công tinh mà còn được dùng ngày càng nhiều trong những nguyên công gia công thô. Người ta sử dụng phương pháp mài thô để gia công những chi tiết có trọng lượng lớn đến 125 tấn, lượng dư khoảng 6mm trên máy mài cỡ lớn có công suất đến 250kW. Mỗi giờ có thể cắt tới 250-360kg kim loại. Năng suất đạt được như vậy là nhờ tốc độ đá mài cao (60-80m/s) và tốc độ quay của chi tiết lớn. Một trong những hướng phát triển quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình mài và phổ biến rộng rãi công nghệ mài là nâng cao tốc độ mài. Tốc độ mài được đề cập đến ở đây có sự khác biệt so với tốc độ cắt khi gia công bằng các dụng cụ chế tạo từ thép dụng cụ. Trước đây, thông thường tốc độ mài trong hầu hết các nguyên công mài được xác định trong khoảng 20-40 m/s. Trong thời gian gần đây, đã xuất hiện những khả