Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Chất lượng bề mặt chi tiết máy - Lưu Đức Bình

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Chất lượng bề mặt chi tiết máy - Lưu Đức Bình

1. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy L−u đức bình vỡ vụn của kim loại, làm tăng độ nhẵn bóng của bề mặt gia công. 2 L−ợng chạy dao S là thành phần thứ hai của chế độ cắt ảnh h−ởng nhiều Rz C đến chiều cao nhấp nhô Rz. Điều đó không những do liên quan về hình học của dao mà B còn do biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi A của lớp bề mặt. Khi gia công thép Carbon, với giá trị V(m/ph) l−ợng chạy dao S = 0,02 ữ 0,15 mm/vg thì bề 0 0,02 0,15 mặt gia công có độ nhấp nhô tế vi thấp nhất. Hình 2.8- ảnh h−ởng của l−ợng chạy Nếu giảm S 0,15 mm/vg thì biến dạng đàn hồi sẽ ảnh h−ởng đến sự hình thành các nhấp nhô tế vi, kết hợp với ảnh h−ởng của các yếu tố hình học làm cho độ nhám bề mặt tăng lên nhiều. Nh− vậy, để đảm bảo đạt độ nhẵn bóng bề mặt và năng suất cao nên chọn giá trị l−ợng chạy dao S = 0,05 ữ 0,12 mm/vg đối với thép Carbon. 3 Chiều sâu cắt t cũng có ảnh h−ởng t−ơng tự nh− l−ợng chạy dao S đến độ nhám bề mặt gia công, nh−ng trong thực tế, ng−ời ta th−ờng bỏ qua ảnh h−ởng này. Vì vậy, trong quá trình gia công ng−ời ta chọn tr−ớc chiều sâu cắt t. Nói chung, không nên chọn giá trị chiều sâu cắt quá nhỏ vì khi đó l−ỡi cắt sẽ bị tr−ợt và cắt không liên tục. Giá trị chiều sâu cắt t ≥ 0,02 ữ 0,03 (mm). 4 Tính chất vật liệu cũng có ảnh h−ởng đến độ nhám bề mặt chủ yếu là do khả năng biến dạng dẻo. Vật liệu dẻo và dai (thép ít Cacbon) dễ biến dạng dẻo sẽ cho độ nhám bề mặt lớn hơn vật liệu cứng và giòn. Khi gia công thép Carbon, để đạt độ nhám bề mặt thấp, ng−ời ta th−ờng tiến hành th−ờng hóa ở nhiệt độ 850 ữ 8700C (hoặc tôi thấp) tr−ớc khi gia công. Để cải thiện điều kiện cắt và nâng cao tuổi thọ dụng cụ cắt ng−ời ta th−ờng tiến hành ủ ở 9000C trong 5 giờ để cấu trúc kim loại có hạt nhỏ và đồng đều. c) ảnh h−ởng do rung động của hệ thống công nghệ đến chất l−ợng bề mặt Quá trình rung động trong hệ thống công nghệ tạo ra chuyển động t−ơng đối có chu kỳ giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công, làm thay đổi điều kiện ma sát, gây nên độ sóng và nhấp nhô tế vi trên bề mặt gia công. Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động của máy không ổn định, hệ thống công nghệ sẽ có dao động c−ỡng bức, nghĩa là các bộ phận máy khi làm việc sẽ có rung động với những tần số khác nhau, gây ra sóng dọc và sóng ngang trên bề mặt gia công với b−ớc sóng khác nhau. Khi hệ thống công nghệ có rung động, độ sóng và độ nhấp nhô tế vi dọc sẽ tăng nếu lực cắt tăng, chiều sâu cắt lớn và tốc độ cắt cao. Tình trạng máy có ảnh h−ởng quyết định đến độ nhám của bề mặt gia công. Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 18
2. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy L−u đức bình Muốn đạt độ nhám bề mặt gia công thấp, tr−ớc hết phải đảm bảo đủ cứng vững, phải điều chỉnh máy tốt và giảm ảnh h−ởng của các máy khác xung quanh. 2.3.2- ảnh h−ởng đến độ biến cứng bề mặt Khi tăng lực cắt, nhiệt cắt và mức độ biến dạng dẻo thì mức độ biến cứng bề mặt tăng. Nếu kéo dài tác dụng của lực cắt, nhiệt cắt trên bề mặt kim loại sẽ làm tăng chiều sâu lớp biến cứng bề mặt. Nếu góc tr−ớc γ tăng từ giá trị âm đến giá trị d−ơng thì mức độ và chiều sâu biến cứng bề mặt chi tiết giảm. Vận tốc cắt tăng làm giảm thời gian tác động của lực gây ra biến dạng kim loại, do đó làm giảm chiều sâu biến cứng và mức độ biến cứng bề mặt. Qua thực nghiệm, ng−ời ta có kết luận: - V 20 m/ph: chiều sâu lớp biến cứng giảm theo giá trị của l−ợng chạy dao Ngoài ra, biến cứng bề mặt cũng tăng nếu dụng cụ cắt bị mòn, bị cùn. 2.3.3- ảnh h−ởng đến ứng suất d− bề mặt Quá trình hình thành ứng suất d− bề mặt khi gia công phụ thuộc vào sự biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến đổi nhiệt và hiện t−ợng chuyển pha trong cấu trúc kim loại. Quá trình này rất phức tạp. * Đối với dụng cụ hạt mài: Các chi tiết gia công bằng hạt mài tự do (mài nghiền) th−ờng có ứng suất d− kéo, còn nếu mài bằng đai mài hoặc đá mài thì có ứng suất d− nén. * Đối với dụng cụ có l−ỡi cắt: Ta xét quá trình bào: y Lực cắt R đ−ợc phân γ thành lực pháp tuyến N và lực tiếp tuyến P. v δ Lực cắt R làm cho lớp bề r mặt gia công bị biến dạng n θ dẻo và biến dạng đàn hồi. z α Lực pháp tuyến N gây ra p ρ ứng suất nén. Lực tiếp tuyến P gây ra ứng suất cắt (tr−ợt và kéo). Hình 2.9- Quan hệ giữa lực và góc khi bào Nh− vậy, điều kiện để tạo ra ứng suất nén (ứng suất nén có lợi cho độ bền mỏi của chi tiết máy) trên bề mặt gia công sẽ là: P à.N > P ⇒ à > = cot gθ = cot g(ρ + δ − 900 ) = cot g()ρ − γ N với: à là hệ số poatxông. Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 19
3. Giáo trình: Công nghệ chế tạo máy L−u đức bình ρ là góc ma sát giữa dao và bề mặt gia công. δ là góc cắt của dao. ở đây, nếu à = (1 ữ 0.5) thì: (1 ữ 0.5) > cotg(ρ - γ) nghĩa là: (450 ữ 720) 0), mà chỉ đạt đ−ợc ứng suất d− nén nếu góc tr−ớc γ có giá trị âm (γ < 0). Khoa Cơ khí - Tr−ờng Đại học Bách khoa 20