Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số công nghệ đến độ nhám, độ không tròn chi tiết khi mài vô tâm thép 20x thấm các bon

lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá, lƣợng chạy dao hƣớng kính, vận tốc đá dẫn,..). Ngoài ra, trong một số nghiên cứu: các thông số công nghệ này cũng đƣợc sử dụng với những giá trị khác nhau (bảng 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 và phụ lục 2). Nhƣ vậy, từ các công trình đã công bố cho thấy: không thể xây dựng đƣợc một công thức tổng quát để xác định quan hệ giữa các thông số công nghệ với nhám bề mặt. 1.7.2. Một số nghiên cứu về độ không tròn của bề mặt chi tiết 1.7.2.1. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp sửa đá dẫn đến độ không tròn Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -30- F. Hashimoto, A. Kanai, M. Miyashita, K. Okamura [33] và Albert J. Shih [34] trong nghiên cứu của mình đã phân tích những hạn chế của phƣơng pháp sửa đá dẫn thông thƣờng (phƣơng pháp sử dụng bút kim cƣơng) ảnh hƣởng đến độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công. Theo các tác giả : khi sử dụng bút kim cƣơng để sửa đá dẫn thì gây ra hiện tƣợng "giao thoa" giữa đƣờng tâm của đá dẫn và đƣờng tâm của chi tiết gia công làm ảnh hƣởng đến độ không tròn của chi tiết. Đồng thời họ cũng đã đề xuất một phƣơng pháp khác để sửa đá dẫn nhằm giảm độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công. Theo phƣơng pháp này, dụng cụ sửa đá là một chi tiết dạng đĩa bằng kim cƣơng, có kích thƣớc bằng kích thƣớc của chi tiết gia công, chiều cao gá đĩa sửa đá bằng chiều cao tâm chi tiết khi gia công và đĩa sửa đá di chuyển trên bề mặt đá dẫn theo hƣớng song song với đƣờng tâm chi tiết và đƣờng tâm đá mài (hình 1.7). Hình 1.7. Sửa đá dẫn bằng đĩa kim cương [33, 34] Kết quả thí nghiệm của họ [33, 34] cho thấy, khi sử dụng dụng cụ sửa đá dẫn dạng đĩa, giá trị độ không tròn của bề mặt chi tiết giảm từ 1,7μm xuống 0,2 μm. 1.7.2.2. Ảnh hƣởng của độ chính xác biên dạng đá dẫn đến độ không tròn Khi nghiên cứu về ảnh hƣởng của độ chính xác của biên dạng đá dẫn đến độ không tròn của chi tiết, P. R. Nakkeeran và V. Radhakrishnan [35] đƣa ra một số kết luận: - Mỗi sai số trên bề mặt đá dẫn sẽ gây ra độ không tròn trên bề mặt chi tiết gia công. Sai số dạng vấu lồi trên bề mặt đá dẫn ảnh hƣởng đến độ không tròn trên bề mặt chi tiết nhiều hơn ảnh hƣởng của sai số dạng mặt phẳng trên bề mặt đá dẫn; - Khi số vấu lồi trên bề mặt đá dẫn là bội số của của tỷ lệ đƣờng kính đá dẫn/đƣờng kính chi tiết )/( ctdd dd sẽ làm cho giá trị độ không tròn trên bề mặt chi tiết tăng. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -31- - Vị trí ban đầu của vấu lồi trên bề mặt đá dẫn ảnh hƣởng không đáng kể đến độ không tròn trên bề mặt chi tiết gia công. Sở dĩ có hiện tƣợng nhƣ trên là do khi trên bề mặt đá dẫn có vấu lồi, vấu lồi này khi tiếp xúc với chi tiết sẽ làm cho tâm chi tiết bị đẩy ra phía xa hơn so với tâm đá dẫn. Khi đó hoặc là đá mài sẽ cắt sâu vào chi tiết hoặc là chi tiết bị đẩy lên phía trên và một phần trên bề mặt chi tiết không đƣợc mài làm cho độ không tròn tăng. 1.7.2.3. Ảnh hƣởng của góc cao tâm, góc nghiêng bề mặt thanh tỳ đến độ không tròn W. Brian Rowe [2] tiến hành xây dựng mối quan hệ giữa độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công với góc nghiêng của thanh tỳ  và góc cao tâm  (hình 1.11). Hình 1.8. Ảnh hưởng của góc cao tâm  và góc nghiêng thanh tỳ  đến độ không tròn ∆ trên chi tiết gia công [2] Từ đồ thị hình 1.8 ta thấy: góc nghiêng của thanh tỳ  và góc cao tâm của chi tiết  có ảnh hƣởng nhiều đến độ không tròn trên bề mặt chi tiết. Với cùng một giá trị của góc , khi 030 sẽ cho độ không tròn nhỏ hơn khi 020 . Giá trị của góc cao tâm  , góc nghiêng bề mặt thanh tỳ  đã đƣợc công bố bởi một số tác giả: - Theo W. Brian Rowe [2] giá trị tối ƣu khi mài vô tâm có thể chọn 00 86  , 030 ; - Sead Dzebo [52] đƣa ra nhận xét: giá trị tối ƣu của góc cao tâm 00 105  ; - Theo N. G. Subramanya Udupa, M. S. Shubnmugam và V. Radhakristinan [37] và C. Guo, S.Malkin, J.A.Kovach và M.Laurich [38]: nên chọn 00 106  ; Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -32- - Theo Yuji Furukawa, Masakazu Miyashita, và Susumu Shiozakij [36]: nên chọn góc cao tâm 07 ; - Theo Yongbo Wu, Katsuo Syoji, Tsunemoto Kuriyagawa và Toru Tachibana [41] giá trị tối ƣu của góc cao tâm 06 ; - Theo S.S. Pande, A.R. Naik và S.Somasundaram [39]: Giá trị của góc cao tâm nên chọn trong khoảng 00 2016  . Bảng 5 trình bày giá trị tối ƣu của góc cao tâm  đƣợc nghiên cứu bởi một số tác giả. Bảng 1.5. Giá trị tối ƣu của góc cao tâm TT Góc cao tâm  Tài liệu tham khảo 1 086 [2, 37, 38] 2 00 105  [52] 3 07 [36] 4 06 [41] 5 02016 [39] Với mục đích khi gia công chi tiết có độ không tròn nhỏ, một số tác giả đã xây dựng các công thức gần đúng xác định chiều cao tâm chi tiết và góc cao tâm nhƣ sau: - Loan D. Marinescu, Mike Hitchiner, Eckart Uhlmann và W. Brian Rowe và Ichoro Inasaki [2] xây dựng công thức 1.30.           ctddctdm dddd h 11 1 16 1 (1.30) - W. Brian Rowe [2, 11] đề xuất công thức 1.31           ctddctdm dddd h 11 2/ (1.31) - Zhou và cộng sự [66] đề xuất công thức 1.32.                            ctdmctddctddctdm dd h dd h dd h dd h Arc 2 1 22 1 2 sin (1.32) - Nguyễn Văn Tính [1] giới thiệu công thức 1.33 5 10  ct d h (1.33) Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -33- Bảng 1.6 trình bày một số công thức xác định chiều cao tâm chi tiết (góc cao tâm) đƣợc nghiên cứu bởi một số tác giả. Bảng 1.6. Một số công thức xác định h ,  TT Công thức xác định h ,  Tài liệu tham khảo 1           ctddctdm dddd h 11 1 16 1 [2] 2           ctddctdm dddd h 11 2/ 3                            ctdmctddctddctdm dd h dd h dd h dd h Arc 2 1 22 1 2 sin [66] 4 5 10  ct d h [1] Trong đó: h - chiều cao tâm chi tiết so với tâm đá mài, tâm đá dẫn.  – góc cao tâm (radial). dmd – đƣờng kính đá mài. ctd – đƣờng kính chi tiết gia công. ddd – đƣờng kính đá dẫn. Sở dĩ các công thức 1.30, 1.31, 1.32 và 1.33 chỉ là công thức gần đúng để xác định h vì bản thân các công thức này cho kết quả khác nhau ứng với những trƣờng hợp cụ thể của đƣờng kính đá mài, đƣờng kính đá dẫn và đƣờng kính chi tiết gia công. Mặt khác, theo A. H. Dall [40] độ không tròn của bề mặt chi tiết phụ thuộc nhiều vào hai thông số g và  . Mà giá trị của hai góc này lại phụ thuộc vào h và góc nghiêng của bề mặt thanh tỳ  . Do đó, các công thức 1.30, 1.31, 1.32 và 1.33 chỉ nên dùng để tham khảo khi điều chỉnh chiều cao tâm chi tiết trong hệ thống công nghệ. 1.7.2.4. Ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ Các nghiên cứu [26, 27, 28, 39, 41, 42] chỉ ra rằng: Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -34- - Các thông số công nghệ: góc cao tâm của chi tiết )( , lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài )( sdS , lƣợng chạy dao hƣớng kính )( kS và vận tốc đá dẫn )( ddv đều có ảnh hƣởng đáng kể đến độ không tròn bề mặt chi tiết - Qui luật ảnh hƣởng của các thông số  , sdS , kS , ddv đến độ không tròn là không rõ ràng: khi tăng giá trị các thông số  , sdS , kS , ddv có khi làm tăng, có khi giảm độ không tròn bề mặt chi tiết. Từ kết quả của các công trình đã công bố, ta thấy có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến độ không tròn của bề mặt chi tiết: phƣơng pháp sửa đá dẫn, độ chính xác của biên dạng đá dẫn và nhiều thông số công nghệ (chiều cao tâm chi tiết h , lƣợng chạy dao hƣớng kính khi mài kS , góc cao tâm  , góc nghiêng của thanh tỳ  , lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài sdS ,...), các công thức xác định chiều cao tâm chi tiết h (công thức 1.30; 1.31; 1.32; 1.33) cũng cho kết quả khác nhau. Đồng thời các nghiên cứu đã công bố cũng đƣa ra những lời khuyên khác nhau về giá trị của các thông số h ,  , kS , , sdS ... Ngoài ra, các thông số này cũng đƣợc sử dụng trong các nghiên cứu với giá trị khác nhau (bảng 1, 2, 3, 4 và phụ lục 2). Điều đó cho thấy rằng không thể xây dựng đƣợc một công thức tổng quát để xác định giá trị tối ƣu của các thông số công nghệ nhằm đạt đƣợc độ không tròn của bề mặt chi tiết là nhỏ nhất trong mọi trƣờng hợp. 1.7.3 Một số nghiên cứu về mô phỏng Mài vô tâm là một quá trình gia công phức tạp, chất lƣợng gia công chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố và việc điều khiển quá trình mài vô tâm gặp nhiều khó khăn. Chính vì thế đã có một số tác giả tiến hành nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm để dự đoán độ không tròn của bề mặt chi tiết trong những điều kiện gia công nhất định, hạn chế thời gian gia công thử và định hƣớng cho việc lựa chọn điều kiện mài tối ƣu. Nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hƣớng kính đã đƣợc thực hiện bởi một số tác giả: - Rowe và các cộng sự [16] là nhóm tác giả đầu tiên nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hƣớng kính, các công thức mà Rowe và cộng sự đƣa ra đƣợc coi là công thức cơ sở cho quá trình mô phỏng và sau đó đƣợc nhiều tác giả áp dụng. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -35- - P. R. Nakkeeran, V. Radhakrishnan [3] và S.S. Pande, A.R. Naik, S. Somasundaram [39]: mô phỏng ảnh hƣởng của sai số của biên dạng đá dẫn đến độ không tròn của chi tiết gia công. - N. G. Subramanya Udupa, M. S. Shunmugam và V. Radhakristinan [37]: mô phỏng ảnh hƣởng của góc cao tâm của chi tiết đến độ không tròn của chi tiết gia công. - Phan Bùi Khôi và cộng sự [51]: mô phỏng ảnh hƣởng của vận tốc cắt và lƣợng chạy dao hƣớng kính đến độ không tròn của bề mặt chi tiết. Từ một số nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hƣớng kính đã công bố, ta thấy: mỗi tác giả có một cách tiếp cận khác nhau đến đối tƣợng nghiên cứu. Đồng thời trong mỗi nghiên cứu mới chỉ khảo sát đến một số lƣợng ít các thông số ảnh hƣởng, làm cho kết quả mô phỏng chƣa sát với kết quả thực nghiệm. Bên cạnh đó, nếu nhƣ các thông số đầu vào có sự ràng buộc nhau sẽ gây khó khăn cho việc thực hiện quá trình mô phỏng.Nhƣ vậy, cần thiết phải nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm khi xét đến nhiều thông số đầu vào, đồng thời các thông số đầu vào phải là các thông số độc lập và không có sự ràng buộc nhau. 1.8. Kết luận chƣơng 1 Từ những kết quả nghiên cứu tổng quan có thể rút ra một số kết luận mang tính định hƣớng nghiên cứu nhƣ sau: 1. Việc nghiên cứu và điều khiển quá trình mài vô tâm gặp nhiều khó khăn do tính phức tạp của quá trình với một số lƣợng lớn các yếu tố ảnh hƣởng và chỉ tiêu đánh giá. Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công mài vô tâm chƣa cao do còn tồn tại nhiều vấn đề chƣa đƣợc nghiên cứu hoàn thiện nhƣ: ảnh hƣởng của các thông số công nghệ cơ bản của quá trình mài đến đồng thời hai thông số đặc trƣng cho chất lƣợng vật mài là độ nhám và độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công. 2. Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố để khái quát hoá bản chất của quá trình mài vô tâm, nắm bắt đƣợc hƣớng nghiên cứu về mài vô tâm đang đƣợc các nhà khoa học quan tâm là mô phỏng quá trình, mô hình hoá và điều khiển quá trình mài, từ đó xác định đƣợc hƣớng nghiên cứu của đề tài. 3. Đã đánh giá sơ bộ ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ (lƣợng chạy dao hƣớng kính , chiều sâu cắt , tốc độ đá dẫn, lƣợng chạy dao khi sửa đá, chiều cao hay góc cao tâm của chi tiết, góc nghiêng thanh tỳ), đến độ không tròn, độ nhám bề mặt. Tuy nhiên để nâng cao hiệu quả quá trình mài vô tâm cần đánh giá chính xác mức độ Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -36- ảnh hƣởng dựa trên các mô hình thực nghiệm với các điều kiện gia công cụ thể nhƣ đá mài, đá dẫn, thanh tỳ, vật liệu phôi, thông số hình học của hệ thống công nghệ, công nghệ trơn nguội, 1.9. Xác định hƣớng nghiên cứu Cũng nhƣ các phƣơng pháp gia công cắt gọt khác, chất lƣợng gia công tinh các bề mặt trụ ngoài bằng phƣơng pháp mài đƣợc đánh giá qua nhiều thông số, trong đó độ nhám, độ không tròn của bề mặt chi tiết có ảnh hƣởng lớn đến khả năng làm việc của chi tiết nên đƣợc coi là những thông số kỹ thuật quan trọng trong công nghệ mài. Độ nhám và độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm thƣờng phức tạp và phụ thuộc nhiều vào các thông số công nghệ (chế độ cắt, chế độ sửa đá, công nghệ trơn nguội), các đặc tính của hệ thống công nghệ (thông số hình học, độ cứng vững...)[1, 3, 4, 5, 6, 7]. Phƣơng pháp mài vô tâm đƣợc áp dụng nhiều trong thực tế sản xuất, đặc biệt là đối với dạng sản xuất loạt lớn – hàng khối. Kết quả khảo sát 3 đơn vị trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên tháng 6/2013 bao gồm:Công ty TNHH MTV Diesel Sông Công Thái Nguyên, Công ty CP Cơ khí Phổ Yên và Công ty Cổ phần Phụ tùng máy số I cho thấy: các mặt hàng gia công bằng phƣơng pháp mài vô tâm rất đa dạng, chi phí cho nguyên công mài vô tâm hàng tỷ đồng mỗi năm . Hiện nay, hầu hết các cơ sở áp dụng phƣơng pháp mài vô tâm trong sản xuất vẫn điều chỉnh các thông số cho quá trình mài theo các số liệu trong sổ tay hoặc theo kinh nghiệm của ngƣời thợ [52]. Việc điều chỉnh máy để gia công đạt chất lƣợng chi tiết theo yêu cầu thƣờng gặp nhiều khó khăn và tốn nhiều thời gian ngay cả đối với ngƣời thợ có tay nghề cao. Những lý do trên làm cho hiệu quả của phƣơng pháp mài vô tâm đạt đƣợc không cao. Thép 20X thuộc loại thép hợp kim thấp đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, loại thép này hiện đang đƣợc dùng phổ biến (ở trạng thái thấm Cacbon và tôi) để chế tạo một số chi tiết của động cơ diesel, đồ định vị, với phƣơng pháp mài vô tâm đƣợc chọn để gia công các bề mặt trụ yêu cầu độ chính xác cao. Chỉ tính riêng đối với sản phẩm con đội xupap của động cơ Diesel đƣợc chế tạo từ loại thép 20X thấm cacbon, mỗi năm cần tới 1500 ÷ 2000 chiếc đối với mỗi loại động cơ và là các sản phẩm đang đƣợc xuất khẩu đi Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -37- nhiều nƣớc nhƣ Indonesia, Srilanka, Hàn Quốc, Nhật Bản, (Nguồn: Viện Công nghệ - 2011). Những kết quả nghiên cứu khi mài tinh thép 20X thấm Cacbon, ngoà i việc đƣợc sử dụng trực tiếp để áp dụng khi gia công tinh thép 20X thấm Cacbon thì còn có thể dùng để tham khảo khi gia công tinh các loại thép thấm Cacbon khác. Hiện nay những công trình nghiên cứu thuộc loại này chƣa nhiều. Đặc biệt, đối với Việt Nam thì chƣa thấy nghiên cứu nào về phƣơng pháp mài vô tâm đƣợc công bố. Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình nếu trên tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ đến độ nhám, độ không tròn của chi tiết khi mài vô tâm thép 20X thấm cacbon” * Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài: là độ nhám và độ không tròn của bề mặt chi tiết khi gia công tinh loại thép 20X thấm cacbon bằng phƣơng pháp mài vô tâm chạy dao hƣớng kính. * Mục đích nghiên cứu - Khảo sát mức độ ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ của quá trình mài vô tâm chạy dao hƣớng kính đến độ nhám và độ không tròn của bề mặt chi tiết thép 20X thấm cacbon - Tìm ra đƣợc khoảng giá trị của một số thông số công nghệ đảm bảo khi gia công bề mặt chi tiết máy có độ nhám và độ không tròn nhỏ. - Dự đoán độ không tròn của bề mặt gia công trong điều kiện gia công cụ thể. * Nội dung nghiên cứu Thông qua việc tổng hợp tài liệu tham khảo cho thấy: để giảm độ không tròn và độ nhám bề mặt, các tác giả thƣờng tập trung nghiên cứu điều chỉnh các thông số công nghệ của quá trình mài, bao gồm: chiều cao tâm chi tiết (góc cao tâm), lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài, lƣợng chạy dao hƣớng kính và vận tốc đá dẫn. Tuy nhiên, kết quả khảo sát cho thấy giá trị giá trị của các thông số này đƣợc chọn trong mỗi nghiên cứu là khác nhau . Do đó, nội dung nghiên cứu của đề tài gồm: - Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ cơ bản của quá trình gia công đến độ nhám bề mặt của chi tiết khi mài vô tâm chạy dao hƣớng kính. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -38- - Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ cơ bản của quá trình gia công đến độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm chạy dao hƣớng kính. - Nghiên cứu mô phỏng quá trình mài vô tâm chạy dao hƣớng kính. - Ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất. * Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết. - Nghiên cứu mô phỏng. - Nghiên cứu thực nghiệm. * Ý nghĩa của đề tài - Những nghiên cứu về mài vô tâm đƣợc công bố gần đây tập trung vào việc mô hình hóa và điều khiển quá trình mài. Đề tài đã đóng góp một số kết quả vào hƣớng nghiên cứu này. - Thông số công nghệ của quá trình gia công có ảnh hƣởng nhiều đến độ nhám, độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm. Điều khiển quá trình mài vô tâm thông qua điều khiển các thông số công nghệ của quá trình gia công có ƣu điểm là đơn giản và chính xác. Việc xây dựng mô hình độ nhám, độ không tròn của bề mặt chi tiết gia công làm cơ sở cho việc điều khiển này. - Mài vô tâm là một quá trình phức tạp, đặc biệt trong trƣờng hợp yêu cầu độ nhám và độ không tròn của bề mặt chi tiết có giá trị nhỏ. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu mô phỏng, nghiên cứu thực nghiệm đƣợc trình bày trong luận văn không chỉ phù hợp với đối tƣợng nghiên cứu của đề tài mà còn có thể sử dụng khi nghiên cứu quá trình mài ứng với các điều kiện mài khác nhau. - Kết quả nghiên cứu ngoài việc đƣợc áp dụng trực tiếp khi mài tinh thép 20X thấm cacbon thì có thể dùng để tham khảo khi gia công tinh các loại thép thấm cacbon khác. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -39- CHƢƠNG II : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH MÀI VÔ TÂM CHẠY DAO HƢỚNG KÍNH ĐẾN ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ KHÔNG TRÒN CỦA BỀ MẶT CHI TIẾT 2.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm là khảo sát mức độ ảnh hƣởng của các thông số công nghệ nhƣ chiều cao tâm chi tiết, vận tốc hƣớng kính, vận tốc sửa đá, số vòng quay đá dẫn đến độ nhám, độ không tròn của bề mặt chi tiết, đồng thời đƣa ra giá trị hợp lý của các thông số đó khi mài tinh thép 20X thấm các bon. 2.2 Hệ thống thí nghiệm 2.2.1 Máy thí nghiệm Các thí nghiệm đƣợc tiến hành trên máy mài vô tâm M1080B do Trung Quốc sản xuất năm 2011 tại Cty Cổ phần Cơ khí Phổ Yên – Thái Nguyên (FOMECO). Máy có một số thông số kĩ thuật chính nhƣ sau: - Đƣờng kính lớn nhất của chi tiết khi mài chạy dao hƣớng kính: 80 (mm) - Chiều dài lớn nhất của chi tiết khi mài chạy dao hƣớng kính: 140 (mm) - Tốc độ đá mài: 1300 (v/ph) - Tốc độ đá dẫn (điều chỉnh vô cấp): 13 ÷ 94 (v/ph) - Góc xoay của ụ đá dẫn trong mặt phẳng thẳng đứng: -20 ÷ 50 - Góc xoay của ụ đá dẫn trong mặt phẳng nằm ngang: 0 ÷ 30 - Khoảng cách từ tâm đá mài, tâm đá dẫn đến đáy của thanh tỳ: 210 (mm) - Tổng công suất: 17,04 (KW). - Kích thƣớc bao: 1940x1670x1500 (mm) - Trọng lƣợng máy: 4250 (kg). 2.2.2 Vật liệu thí nghiệm Để có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kĩ thuật của nguyên công mài vô tâm chạy dao hƣớng kính cần chọn vật liệu thí nghiệm là loại vật liệu đang đƣợc sử dụng phổ biến để chế tạo các chi tiết bằng phƣơng pháp mài vô tâm. Do đó tác giả chọn loại vật liệu là thép 20X thấm Cacbon nhiệt luyện đạt độ cứng (60 ÷ 62) HRC, thành phần hóa học chính của mẫu thí nghiệm đƣợc trình bày trong bảng 2.1 (Phụ lục 2). Hình dáng mẫu thí nghiệm đƣợc trình bày trong hình 2.1. Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -40- Hình 2.1. Mẫu thí nghiệm Bảng 2.1. Thành phần hóa học của thép 20X sau khi thấm Cacbon [%] C Si Mn P S Cr Ni Cu 1,02 0,212 0,51 0,018 0,017 0,78 0,017 0,021 2.2.3 Đá mài thí nghiệm Nhằm ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất, tác giả đã chọn loại đá mài do Nhà máy đá mài Hải Dƣơng sản xuất đang đƣợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam, đá mài có các thông số phù hợp với điều kiện mài tinh loại vật liệu trên. Đá dẫn đƣợc sử dụng trong thí nghiệm là loại đá đƣợc sử dụng phổ biến trong phƣơng pháp mài vô tâm, đây cũng là loại đá thƣờng đƣợc lắp trên các máy mài vô tâm khi xuất xƣởng. - Kí hiệu đá mài: Cn80.TB1.G.V1.500.150.305x35m/s - Kí hiệu đá dẫn: R273x150x127 2.2.4 Công nghệ trơn nguội Dung dịch trơn nguội: UNIMET AS 192 (hãng Oemeta - Đức), nồng độ 4% đƣợc kiểm tra bằng thƣớc đo nồng độ REF-511 (hình 2.2) với phƣơng pháp tƣới tràn. Hình 2.2. Thước đo nồng độ dầu REF-511 2.2.5 Thiết bị đo Hệ thống đo lƣờng cần đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau: - Cho phép đo độ không tròn và độ nhám bề mặt. - Hệ thống làm việc ổn định. Kết quả đo đảm bảo độ chính xác và tin cậy. 2.2.5.1. Thiết bị đo độ tròn Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -41- Độ không tròn của chi tiết đƣợc kiểm tra bằng đồng hồ so 5/10.000 (Hãng HJ - Đài Loan), việc điều chỉnh vị trí khối V đỡ chi tiết đƣợc tiến hành bằng đồng hồ so 1/1.000 (Hãng Mitutoyo - Nhật Bản) trên máy đo độ thẳng (hình 2.3). Hình 2.3. Thiết bị đo độ không tròn 2.2.5.2. Thiết bị đo độ nhám bề mặt Độ nhám bề mặt đƣợc đo bằng máy Surftest SJ-401 (hình 2.4), có một số đặc tính sau: - Model: MITUTOYO Surftest SJ-401; - Kiểu đo trƣc̣ tiếp bằng đầu dò các thông số Ra, Rz, ; - Tiêu chuẩn: ISO, DIN, JIS, ANSI; - Hiển thi:̣ LCD và in đƣợc kết quả ra giấy. Hình 2.4. Máy đo độ nhám 2.2.5.3 Một số điều kiện khác Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -42- Tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của các thông số: Góc cao tâm của chi tiết (), lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài (Ssd), lƣợng chạy dao hƣớng kính (Sk) và vận tốc đá dẫn (vdd) trong điều kiện một số thông số công nghệ có giá trị không đổi, bao gồm: - Vận tốc đá mài: 34 m/s. - Lƣợng dƣ gia công tính theo bán kính: 0,05 mm. - Đá dẫn đƣợc xoay trong mặt phẳng thẳng đứng một góc 0,50; xoay trong mặt phẳng nằm ngang 00. - Sửa đá dẫn: + Chiều sâu sửa đá: 0,01 mm. + Lƣợng chạy dao dọc sửa đá: 30 mm/ph. + Vận tốc đá dẫn khi sửa đá: 257,3 m/ph. - Sửa đá mài: + Chiều sâu sửa đá: 0,01 mm. + Vận tốc đá mài khi sửa đá: 34 m/s. 2.3 Nghiên cứu thực nghiệm một số thông số công nghệ ảnh hƣởng đến độ nhám, độ không tròn của bề mặt chi tiết khi mài vô tâm chạy dao hƣớng kính thép 20X, thấm các bon. 2.3.1 Ảnh hƣởng của góc cao tâm của chi tiết Tiến hành mài với 11 giá trị khác nhau của góc cao tâm 00 144,2  khi )/(300 phmmS sd  , )/(10 smSk  , )/(85,30 phmvdd  . Mỗi điểm thí nghiệm đƣợc thực hiện trên 3 mẫu, độ nhám bề mặt đƣợc đo 3 lần trên mỗi mẫu, độ không tròn đƣợc đo trên một tiết diện thống nhất. Giá trị độ nhám và độ không tròn đƣợc lấy bằng giá trị trung bình của các lần đo liên tiếp. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 2.2. và đồ thị hình 2.5; hình 2.6 . Bảng 2.2. Giá trị aR và  khi thay đổi  Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -43- TT  ( 0 ) Ra (μm)  (μm) 1 2,4 0,72 7,00 2 3,6 0,71 6,17 3 4,8 0,60 2,33 4 6,0 0,57 2,17 5 7,2 0,56 2,33 6 8,4 0,57 1,33 7 9,6 0,57 1,67 8 10,8 0,81 2,83 9 12,0 0,81 3,33 10 13,2 0,91 4,17 11 14,4 0,90 9,67 Hình 2.5. Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của  đến Ra   Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -44- Hình 2.6 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của  đến  Từ kết quả trên bảng 2.2 và đồ thị hình 2.5 và hình 2.6 ta có nhận xét: - Góc cao tâm của chi tiết )( có ảnh hƣởng đáng kể đến độ nhám và độ không tròn trên bề mặt chi tiết. - Khi  tăng từ 2,4 0 đến 4,80: độ nhám và độ không tròn có xu hƣớng giảm; khi 00 6,98,4  độ nhám và độ không tròn có giá trị nhỏ và tƣơng đối ổn định. Tiếp tục tăng giá trị của  thì độ nhám và độ không tròn lại tăng. 2.3.2. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài Tiến hành mài với 11 giá trị khác nhau của lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài )/(55050 phmmS sd  khi 014,7 , )/(10 smSk  , )/(85,30 phmvdd  . Mỗi điểm thí nghiệm đƣợc thực hiện trên 3 mẫu, độ nhám bề mặt đƣợc đo 3 lần trên mỗi mẫu, độ không tròn đƣợc đo trên một tiết diện thống nhất. Giá trị độ nhám và độ không tròn đƣợc lấy bằng giá trị trung bình của các lần đo liên tiếp. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 2.3 và đồ thị hình 2.7; hinh 2.8. Bảng 2.3. Giá trị aR và  khi thay đổi Ssd TT Ssd (mm/ph) Ra (μm)  (μm) 1 50 1,08 3,08 2 100 0,45 1,67 3 150 0,32 1,17 4 200 0,47 1,17 5 250 0,53 1,00 6 300 0,47 1,17 7 350 0,47 1,50 8 400 0,41 1,00 9 450 0,45 1,17 10 500 0,44 1,17 11 550 1,34 3,67 Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -45- Hình 2.7.Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của sdS đến Ra Hình 2.8. Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của sdS đến  Từ kết quả trên bảng 2.3, hình 2.7 và hình 2.8 ta có nhận xét: - Lƣợng chạy dao dọc khi sửa đá mài )( sdS có ảnh hƣởng đáng kể đến độ nhám và độ không tròn trên bề mặt chi tiết. - Khi sdS tăng từ )/(50 phmm đến )/(100 phmm : độ nhám và độ không tròn có xu hƣớng giảm; khi )/(500100 phmmSsd  độ nhám và độ không tròn có giá trị nhỏ và tƣơng đối ổn định. Tiếp tục tăng giá trị của sdS thì độ nhám và độ không tròn lại tăng. 2.3.3. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy hƣớng kính Ssd Ssd Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN -46- Tiến hành mài với 11 g