Nghiên cứu xác định lượng tiến dao tối ưu khi mài phẳng hợp kim titan bằng đá mài cBN
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LƯỢNG TIẾN DAO TỐI ƯU
KHI MÀI PHẲNG HỢP KIM TITAN BẰNG ĐÁ MÀI cBN
DETERMINATION OF THE OPTIMUM FEED RATE IN THE SURFACE GRINDING
OF TITANIUM ALLOY WITH cBN GRINDING WHEEL
Phí Trọng Hùng1,2,*, Trương Hoành Sơn1,
Nguyễn Kiên Trung1, Hoàng Tiến Dũng3
1. GIỚI THIỆU
TÓM TẮT
Hợp kim Ti-6Al-4V (Ti64) là loại hợp kim titan được sử dụng phổ biến nhất
Hợp kim Ti-6Al-4V có nhiều đặc tính tốt như tỉ số độ bền
trên trọng lượng cao, tính chống ăn mòn tốt và nhiệt độ
nóng chảy cao. Vì vậy, nó hay được sử dụng trong các
ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, xe hơi, y tế,
hóa dầu và phát điện. Do có cơ tính tốt ở nhiệt độ cao nên
Ti64 còn được dùng làm khung gầm cho các máy bay và
làm vỏ tuabin. Tính chống ăn mòn và tương thích sinh học
tốt của nó được ứng dụng làm các bộ phận thay thế trong y
học như nha khoa chỉnh hình, xương khớp vai, đốt sống,
khớp cổ tay, hông, đầu gối. Tuy nhiên, do Ti64 có tính ma
sát lớn nên dễ bị bám dính và nhanh mòn. Ngoài ra, đặc
tính hóa cứng nhanh khi gia công khiến nó bị xếp vào một
trong các vật liệu khó cắt gọt [1]. Trong thí nghiệm mài Ti64
bằng đá mài cBN của Lin và cộng sự [2], các tác giả nhận
thấy rằng lực cắt càng ổn định thì chất lượng bề mặt gia
công càng tốt. Điều đó đạt được với bước tiến dao và chiều
sâu cắt nhỏ, đồng thời tốc độ quay của đá mài lớn.
Mukhopadhyay và cộng sự [3] đã so sánh khả năng gia
công Ti64 của đá mài ôxít nhôm và đá mài cacbit silic trong
các môi trường khô và ướt bằng nước xà phòng cấp theo
chế độ nhỏ giọt. Kết quả cho thấy đá mài silic cacbit tỏ ra
vượt trội đá mài ôxít nhôm xét trên các phương diện lực
cắt, hệ số mài, chất lượng bề mặt và dạng phoi. Trong
nghiên cứu của mình, Zhang và cộng sự [1] đã sử dụng đá
mài cBN để mài các mẫu Ti64 bề mặt có hoa văn khắc bằng
laser. Tác giả nhận thấy khi gia công các bề mặt có hoa văn
thì lực cắt giảm đi 45 - 56% và nhiệt độ cắt giảm đi 41 - 52%
so với bề mặt không có hoa văn.
trong công nghiệp. Tuy nhiên, hợp kim này bị coi là khó gia công do nó có tỉ số độ
bền trên khối lượng riêng cao, dễ bị bám dính và phân tán nhiệt cắt kém. Trong
khi đó, đá mài cBN hay được lựa chọn để gia công các kim loại khó cắt gọt do có
năng suất cao, độ tin cậy cao, tuổi bền tốt và giảm được các khuyết tật do nhiệt.
Nghiên cứu này đánh giá về tính gia công của hợp kim Ti64 khi mài phẳng bằng
đá mài cBN kết dính nhựa độ hạt #120. Kết quả cho thấy khi tăng lượng tiến dao
hoặc chiều sâu cắt (DOC) thì độ nhám bề mặt tăng và DOC có ảnh hưởng đến
nhám nhiều hơn bước tiến dao. Nghiên cứu thực nghiệm cũng chỉ ra lượng tiến
dao tối ưu ở khoảng 3000mm/ph sẽ cho độ nhám bề mặt có giá trị nhỏ nhất.
Từ khóa: Hợp kim titan, đá mài cBN liên kết nhựa, độ nhám bề mặt, chế độ cắt
tối ưu, mài phẳng.
ABSTRACT
Ti-6Al-4V (Ti64) alloy is the most popular Titanium alloy used in the industry.
However, it is described as a difficult-to-process material because of its poor
tribological performance, which leads to a higher friction coefficient, severe
adhesion, and significantly low thermal dissipation. In griding process, cubic boron
nitride (cBN) grinding wheels are an industrially attractive and long-term stable
tool selection for hard-to-machine metallic alloys, due to their high productivity,
high cutting reliability, and low thermal damage. This research evaluates the
machining characteristics of Ti64 through surface grinding experiments using a
resinoid cBN grinding wheel with a grit size of #120. The effect of technology
parameters including tangential feeding and depth of cut (DOC) to the surface
roughness is presented. The results show that surface roughness is significantly
affected by grinding parameters. The increase of feedrate or depth of cut both
introduce higher surface roughness. The effect of DOC is more apparent than those
of tangential feeding. The experimental results show that optimum feedrate of
3000mm/min would produce the minimum surface roughness.
Trong các loại hạt mài thì hạt mài cBN thường được lựa
chọn để gia công các vật liệu khó cắt gọt do có năng suất
cao, độ tin cậy cao và tính dẫn nhiệt tốt. Trong các loại đá
mài cBN thì đá mài cBN chất kết dính nhựa có khả năng đạt
được chất lượng bề mặt cao và chịu va đập tốt [4]. Bhaduri
và cộng sự [5] đã sử dụng 3 loại đá mài là đá mài cBN mạ
đồng một lớp, đá mài ôxít nhôm trắng và đá mài ôxít nhôm
xám để mài thép AISI 1020 trong các môi trường mài khô,
làm mát bằng Nitơ lỏng và làm mát bằng dầu nguyên chất.
Đá mài cBN đã thể hiện sự vượt trội so với hai loại đá mài
ôxít nhôm xét cả trên phương diện lực cắt và mòn đá.
Keywords: Titanium alloy, resinoid cBN grinding wheel, surface roughness,
optimum cutting condition, surface grinding.
1Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2Khoa Cơ khí & Động lực, Trường Đại học Điện lực
3Khoa Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
*Email: hungpt@epu.edu.vn
Ngày nhận bài: 10/3/2021
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 05/6/2021
Ngày chấp nhận đăng: 25/6/2021
91
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
Trong khi đó, Li và cộng sự [6] lại nghiên cứu quá trình mài hai môi trường mài khô và mài ướt, trong đó mỗi thí
hợp chất nền titan có hạt tăng cường (PTMCs) bằng đá mài nghiệm được tiến hành lặp lại 2 lần để đảm bảo tính chính
cBN mạ đồng một lớp khi mài thông thường (CSG) và mài xác và độ tin cậy của kết quả. Đá mài được sửa bằng mũi
cao tốc (HSG). Kết quả cho thấy lực cắt khi mài thông sửa đá kim cương đa hạt. Lực cắt đo bằng lực kế áp điện
thường lớn hơn khi mài cao tốc. Shen và cộng sự [4] đã Kistler 9139AA, trong khi máy đo nhám Mitutoyo SV-2100
thực hiện các thí nghiệm mài thép mactensit già hóa C-250 được sử dụng để đo độ nhám bề mặt các mẫu gia công
bằng đá mài cBN chất kết dính nhựa và đá mài cBN mạ theo phương vuông góc với hướng mài.
đồng trong các môi trường khô và ướt. Tác giả nhận thấy
đá mài cBN mạ điện phù hợp hơn đá mài cBN kết dính nhựa
khi mài khô. Còn khi mài ướt thì dung dịch trơn nguội giúp
cải thiện chất lượng gia công của đá mài cBN kết dính nhựa
nhiều hơn so với đá mài cBN mạ đồng.
Bảng 2. Các thông số công nghệ của quá trình mài
Chế độ mài
Phôi
Mài bằng chu vi đá, mài nghịch
Ti-6Al-4V ủ (16mm × 10mm × 9mm)
Đá mài cBN kết dính nhựa: cBN120 D100 T8 H20 X5 U6
Trung tâm gia công trục đứng cao tốc (HS Super MC500)
30m/s
Đá mài
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của lượng tiến dao
và chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt hợp kim Ti64 khi mài
phẳng bằng đá mài cBN. Trên cơ sở đó, nghiên cứu tiến
hành tìm lượng tiến dao tối ưu mà tại đó độ nhám có giá trị
nhỏ nhất. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp cho việc lựa chọn đá
mài và chế độ cắt phù hợp khi gia công hợp kim Ti64.
Máy mài
Tốc độ cắt (vc)
Lượng tiến dao (F) 1000, 3000, 6000 và 10000mm/ph
Chiều sâu cắt (t) 0,005; 0,01; 0,015mm
Chiều rộng cắt (b) 4,5mm
2. SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM
Môi trường
Mài khô và Mài ướt bằng dầu cắt gọt tổng hợp
Trong hợp kim Ti-6Al-4V có 6% nhôm (Al) để ổn định
pha alpha và 4% vanadi (V) để ổn định pha beta. Lượng
nhôm và vanadi này cũng giúp cải thiện độ bền ở nhiệt độ
thấp và cao, đồng thời tăng khả năng tạo hình và tính
chống ô xi hóa của hợp kim Ti64. Hợp kim Ti64 ủ là loại hay
được sử dụng với nhiệt độ làm việc lên đến 399°C. Nhiệt độ
ủ là 704 - 788°C trong vòng 2 giờ, sau đó làm nguội trong
không khí. Để đạt được độ dẻo và độ bền mỏi cao hơn, hợp
kim này cũng thường được nung nóng đến nhiệt độ 954°C
trong 2 giờ rồi làm nguội trong lò. Bảng 1 trình bày các đặc
tính cơ nhiệt của hợp kim Ti64 ủ.
Bảng 1. Đặc tính cơ nhiệt của hợp kim Ti-6Al-4V ủ
Đặc tính
Độ bền kéo [MPa]
Giới hạn chảy [MPa]
Độ giãn dài [%]
Mô đun đàn hồi [GPa]
Độ cứng tế vi (HV)
Giá trị
900
830
10
114
Hình 1. Sơ đồ thí nghiệm
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ và
miền giới hạn của lượng tiến dao tối ưu
349
Chất lượng bề mặt là một trong các chỉ tiêu đáng tin cậy
khi đánh giá một quá trình mài và nhám bề mặt là một
trong số các thông số quan trọng để đánh giá chất lượng
của một bề mặt. Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào kích cỡ
hạt mài, chế độ sửa đá, chế độ cắt, hệ số bóc tách vật liệu
và chế độ bôi trơn làm mát. Hình 2 là đồ thị độ nhám bề
mặt của hợp kim Ti64 khi thực hiện thí nghiệm ở chế độ
mài khô và mài ướt.
Độ bền nén [MPa]
Độ bền mỏi [MPa]
Nhiệt độ nóng chảy [°C]
Hệ số dẫn nhiệt [W/m.K]
Nhiệt dung riêng [J/g°C]
860
510
1604 ÷ 1660
6,7
0,5263
Thí nghiệm mài phẳng hợp kim Ti64 được thực hiện
trên trung tâm gia công CNC trục đứng cao tốc HS Super
MC500, Fuhong Machinery Co., Đài Loan. Hình 1 mô tả sơ
đồ thí nghiệm. Dụng cụ cắt là đá mài cBN có đường kính
100mm và độ hạt #120. Các thông số công nghệ của quá
trình mài được trình bày trong bảng 2. Bước tiến dao có các
giá trị 1000, 3000, 6000 và 10000mm/ph. Các chiều sâu cắt
được chọn là 0,005; 0,01 và 0,015mm. Cơ sở để lựa chọn dải
thông số trên là dựa trên tra Sổ tay Công nghệ chế tạo máy
và tham khảo các bài báo đăng trên các tạp chí quốc tế uy
tín. Tổng cộng có tất cả 24 thí nghiệm được thực hiện dưới
Kết quả thực nghiệm trong hình 2 cho thấy hầu hết khi
tăng lượng tiến dao từ 1000 đến 10000mm/ph thì độ nhám
Ra và Rz đều tăng. Cụ thể là nhám bề mặt giảm dần khi F
tăng từ 1000 đến 3000mm/ph. Còn khi F lớn hơn
3000mm/ph thì nhám lại tăng khi F tăng. Nhìn chung, tăng
bước tiến dao có ảnh hưởng xấu đến nhám bề mặt do làm
tăng tải trên các hạt mài, tăng nhiệt độ mài, lực cắt và mòn
đá [7]. Phoi bị bám dính trên bề mặt phôi nhiều hơn cũng
khiến Ra và Rz tăng cao. Ngoài ra, lực cắt tăng khiến biến
92
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
dạng dẻo tăng cũng làm tăng nhám [8]. Kết quả thí nghiệm cọ xát và cào xước là chủ yếu nên nhám giảm. Tuy nhiên,
cho thấy tại lượng tiến dao F = 3000mm/ph thì đồ thị độ nhiệt độ cao khi mài khô lại khiến phôi bị giãn nở và làm
nhám có giá trị đột biến. Kết quả thí nghiệm lại chỉ ra rằng tăng sai số gia công [9].
khi mài khô, độ nhám nhỏ nhất đạt được tại F = 3000mm/ph
Trong việc xét theo khía cạnh ảnh hưởng của chiều sâu
với các chiều sâu cắt khác nhau được tiến hành cắt thực
cắt, hình 3 thể hiện đồ thị độ nhám Ra và Rz khi chiều sâu
nghiệm. Do đó, một số thí nghiệm với giá trị của F xung
cắt tăng từ 0,005 đến 0,015mm với các lượng tiến dao khác
quanh 3000mm/ph (mài khô) cần được tiến hành bổ sung
nhau. Khi chiều sâu cắt tăng thì độ nhám Ra và Rz cũng
để xác định biến thiên độ nhám trong khoảng đột biến này.
tăng. Hiện tượng này tương đối ổn định với mọi lượng tiến
Từ đó, có thể dự đoán được miền gia công tối ưu và điểm
dao. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khi tăng
lượng tiến dao tối ưu cho quá trình mài phẳng hợp kim
lượng tiến dao và chiều sâu cắt thì độ nhám nói chung đều
tăng. Tuy nhiên, ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám
Ti64 bằng đá mài cBN.
là rõ ràng hơn so với lượng tiến dao. Tăng chiều sâu cắt có
1.8
tác động xấu đến nhám bề mặt do làm tăng mức độ tải
1.6
nhiều hơn trên các hạt mài, tăng nhiệt độ mà và lực cắt
tăng khiến biến dạng dẻo tăng cũng làm tăng nhám [8].
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
t = 0.005 mm, Mài khô
t = 0.01 mm, Mài khô
t = 0.015 mm, Mài khô
t = 0.005 mm, Mài ướt
t = 0.01 mm, Mài ướt
t = 0.015 mm, Mài ướt
0.2
0.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
F = 1000 mm/ph, Mài khô
F = 3000 mm/ph, Mài khô
F = 6000 mm/ph, Mài khô
F = 10000 mm/ph, Mài khô
F = 1000 mm/ph, Mài ướt
F = 3000 mm/ph, Mài ướt
F = 6000 mm/ph, Mài ướt
F = 10000 mm/ph, Mài ướt
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
a)
12
10
8
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
Chiều sâu cắt, t (mm)
a)
10
8
6
4
6
t = 0,005 mm, Mài khô
t = 0,01 mm, Mài khô
t = 0,015 mm, Mài khô
t = 0,005 mm, Mài ướt
t = 0,01 mm, Mài ướt
t = 0,015 mm, Mài ướt
2
4
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
F = 1000 mm/ph, Mài khô
F = 3000 mm/ph, Mài khô
F = 6000 mm/ph, Mài khô
F = 10000 mm/ph, Mài khô
F = 1000 mm/ph, Mài ướt
F = 3000 mm/ph, Mài ướt
F = 6000 mm/ph, Mài ướt
F = 10000 mm/ph, Mài ướt
2
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
b)
0
Hình 2. Ảnh hưởng của lượng tiến dao đến độ nhám bề mặt Ra (a) và Rz (b)
dưới hai chế độ mài khô và mài ướt
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012
0.014
0.016
Chiều sâu cắt, t (mm)
b)
Điều đặc biệt là nhám bề mặt khi mài ướt được dự đoán
phải thấp hơn mài khô do có nhiệt độ mài thấp hơn. Tuy
nhiên, từ kết quả thực nghiệm cho thấy độ nhám khi mài
ướt đều lớn hơn mài khô (lớn hơn 80%) với tất cả các lượng
tiến dao. Khi mài ướt, do tác dụng của dung dịch trơn
nguội, các hạt mài duy trì được độ sắc trong thời gian lâu
hơn, hiện tượng cắt gọt của hạt mài chiếm ưu thế, tạo ra
các đỉnh nhọn trên bề mặt phôi khiến nhám tăng. Nhám
khi mài ướt lớn hơn nhiều khi mài khô một phần cũng là do
dung dịch trơn nguội quá thấp (nồng độ 2%) nên tác dụng
của dung dịch trơn nguội về khía cạnh ma sát là không
đáng kể. Khi mài khô, hạt mài mòn nhanh khiến hiện tượng
Hình 3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt (a) Ra và (b) Rz
dưới hai chế độ mài khô và mài ướt
Hình 4a và 4b mô tả lực cắt tiếp tuyến Ft và pháp tuyến
Fn trong các chế độ cắt khác nhau. Có thể thấy rằng các lực
cắt tăng khi chiều sâu cắt hoặc bước tiến dao tăng. Khi
chiều sâu cắt là 0,01mm thì lực pháp tuyến tăng 84%, còn
lực tiếp tuyến tăng 88% khi lượng tiến dao nằm trong
khoảng từ 1000 đến 10000mm/ph. Mặt khác, khi lượng tiến
dao là 3000mm/ph thì lực pháp tuyến và tiếp tuyến tăng
tương ứng là 65% và 60% với chiều sâu cắt tăng từ 0,005
đến 0,015mm. Theo nghiên cứu của Li [6], lực cắt tăng khi
93
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619
tăng bước tiến dao hoặc chiều sâu cắt do hạt mài ăn sâu 0,825µm và Rz từ 3,717 đến 4,602µm. Làm các thí nghiệm
hơn vào phôi khiến chiều dày phoi không biến dạng và tương tự với các chiều sâu cắt 0,01 và 0,015mm đều thu
diện tích mặt cắt ngang của phoi tăng lên.
được giá trị độ nhám bề mặt nhỏ nhất khi lượng tiến dao
bằng khoảng 3000mm/ph. Các kết quả nghiên cứu thực
nghiệm đó cho rút ra kết luận rằng lượng tiến dao
3000mm/ph có thể được coi là lượng tiến dao tối ưu trong
tất cả các chế độ cắt được khảo sát ở nghiên cứu này.
50
Ti-6Al-4V ủ
F
F
t
n
v
= 30 m/s
c
40
30
20
10
0
F = 3000 mm/ph
1.2
Mài khô
v
= 30 m/s
c
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0,005 mm
0,01 mm
0,015 mm
t = 0,005 mm
t = 0,01 mm
t = 0,015 mm
Chiều sâu cắt, t (mm)
a)
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
50
40
30
20
10
0
Ti-6Al-4V ủ
= 30 m/s
F
F
t
n
a)
v
c
t = 0,01 mm
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
Mài khô
= 30 m/s
v
c
t = 0,005 mm
t = 0,01 mm
t = 0,015 mm
1000 mm/ph 3000 mm/ph 6000 mm/ph 10000 mm/ph
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
b)
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
Hình 4. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt (a) và lượng tiến dao (b) đến lực cắt Fn
và Ft
b)
Hình 5. Ảnh hưởng của bước tiến dao đến độ nhám bề mặt Ra (a) và Rz (b)
khi mài phẳng hợp kim Ti64 với các chiều sâu cắt khác nhau
3.2. Xác định lượng tiến dao tối ưu
Tiếp theo, nghiên cứu sẽ thực hiện các thí nghiệm để
tìm ra lượng tiến dao tối ưu ứng với độ nhám bề mặt nhỏ
nhất trên các mẫu Ti64. Môi trường gia công là mài khô do
các nghiên cứu thực nghiệm trước đã chỉ ra rằng độ nhám
chỉ đạt giá trị nhỏ nhất tại F = 3000mm/ph khi mài khô, còn
khi mài ướt đặc điểm này là không rõ rệt. Vận tốc cắt được
cố định là 30m/s; bước tiến dao được lấy trong khoảng từ
2000 đến 4000mm/ph (khoảng có độ nhám nhỏ nhất) và
được chia thành các đoạn nhỏ giới hạn bởi 2000, 2500,
3000, 3500 và 4000mm/ph. Khoảng chia càng nhỏ thì giá trị
bước tiến dao tối ưu thu được càng chính xác. Các chiều
sâu cắt dùng trong thí nghiệm vẫn được giữ ở 0,005, 0,01
và 0,015mm. Tổng cộng có 15 thí nghiệm được thực hiện,
trong đó mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại 2 lần để
đảm bảo độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Trong hình 5a
và 5b là đồ thị độ nhám bề mặt Ra và Rz của các mẫu Ti64.
Tại chiều sâu cắt 0,005mm, khi bước tiến dao tăng từ 2000
đến 3000mm/ph thì độ nhám Ra giảm từ 0,718 đến
0,655µm, còn Rz từ 4,605 đến 3,717µm. Còn khi bước tiến
dao tăng từ 3000 đến 4000mm/ph thì Ra tăng từ 0,655 đến
25
F
F
t
n
Ti-6Al-4V
v = 30 m/s
c
20
15
10
5
t = 0,01 mm
0
2500 mm/ph 3000 mm/ph 3500 mm/ph
Lượng tiến dao, F (mm/ph)
Hình 6. Ảnh hưởng của lượng tiến dao đến lực cắt Fn và Ft
Hình 6 mô tả sự phụ thuộc của lực cắt vào lượng tiến
dao trong khoảng giới hạn của nghiên cứu tối ưu. Kết quả
thực nghiệm cho thấy khi lượng tiến dao tăng lên thì lực
94
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY
[8]. L. Zheng, D. Wenfeng, L. Chaojie, S. Honghua, 2018. Grinding
performance and surface integrity of particulate-reinforced titanium matrix
composites in creep-feed grinding. Int J Adv Manuf Technol., 94, 3917–3928.
cắt tăng. Khi lượng tiến dao tăng từ 2500 đến 3500mm/ph
thì lực pháp tuyến tăng từ 14,05 đến 22,46N, còn lực tiếp
tuyến từ 3,17 đến 7,19N. Lực cắt thay đổi do sự thay đổi của
chiều dày phoi không biến dạng. Kết quả lực cắt trong hình
5 và 6 chỉ ra rằng, lực pháp tuyến luôn lớn hơn lực tiếp
tuyến do hoạt động cọ xát và cày xước của các hạt mài có
góc cắt âm. Tuy nhiên, lực tiếp tuyến Ft ít thay đổi hơn lực
pháp tuyến Fn khi lượng tiến dao thay đổi.
[9]. M.H. Sadeghi, M.J. Haddad, T. Tawakoli, M. Emami, 2009. Minimal
quantity lubrication-MQL in grinding of Ti–6Al–4V titanium alloy. Int J Adv Manuf
Technol., 44, 487–500.
4. KẾT LUẬN
AUTHORS INFORMATION
Trong nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm mài phẳng
hợp kim Ti-6Al-4V bằng đá mài cBN kết dính nhựa độ hạt
#120 dưới các chế độ cắt (lượng tiến dao, chiều sâu cắt)
khác nhau. Từ đó có thể rút ra các kết luận chính như sau:
Phi Trong Hung1,2, Truong Hoanh Son1, Nguyen Kien Trung1,
Hoang Tien Dung3
1School of Mechanical Engineering, Hanoi University of Science and Technology
2Mechanical and Power Engineering Faculty, Electric Power University
- Đa phần độ nhám bề mặt tăng lên khi tăng bước tiến
dao hoặc chiều sâu cắt. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến
độ nhám lớn hơn so với bước tiến dao. Tuy nhiên khi mài
khô ở vùng lượng tiến dao khoảng 3000mm/ph thì độ
nhám cho giá trị giảm.
3Faculty of Mechanical Engineering, Hanoi University of Industry
- Mài ướt có độ nhám bề mặt lớn hơn mài khô. Tuy
nhiên, nhiệt độ cao khi mài khô lại khiến phôi bị giãn nở và
làm tăng sai số gia công. Do đó cần linh hoạt khi lựa chọn
môi trường gia công để đạt được chất lượng sản phẩm
theo yêu cầu.
- Thực nghiệm đã xác định được giá trị của lượng tiến
dao tối ưu khoảng 3000mm/ph trong các chế độ cắt đã tiến
hành mà tại đó độ nhám có giá trị nhỏ nhất. Kết quả đó có
thể ứng dụng vào việc lựa chọn chế độ cắt khi gia công hợp
kim Ti-6Al-4V bằng đá mài CBN trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. X. Zhang, J. Jiang, S. Li, D. Wen, 2019. Laser textured Ti-6Al-4V surfaces
and grinding performance evaluation using cBN grinding wheels. Optics and Laser
Technology, 109, 389–400.
[2]. S. Y. Lin, Y. C. Liu, C. W. Huang, 2008. An Investigation of Surface
Grinding Characteristics for Titanium Alloy with cBN Wheel. Key Engineering
Materials, 364-366, 237-242.
[3]. M. Mukhopadhyay, P. K. Kundu, 2018. Performance Evaluation of
Conventional Abrasive Wheels for Grinding Ti-6Al-4V. Materials Science and
Engineering, 377, 012-043.
[4]. S. Shen, B. Li, W. Guo, 2019. Surface integrity in grinding of C-250
maraging steel with resin-bonded and electroplated cBN grinding wheels. The
International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 103, 1079–1094.
[5]. D. Bhaduri, R. Kumar, A. K. Chattopadhyay, 2011. On the grindability of
low-carbon steel under dry, cryogenic and neat oil environments with monolayer
brazed cBN and alumina wheels. Int J Adv Manuf Technol., 57, 927–943.
[6]. Z. Li, W. Ding, C. Liu, H. Zhou, 2018. Grinding performance of TiCp/Ti-6Al-
4V composites with cBN wheels, part I: experimental investigation and surface
features. Procedia CIRP., 77, 525–528.
[7]. T. Zhao, Y. Shi, L. Sampsa, J. Zhou, 2017. Investigation of the effect of
grinding parameters on surface quality in grinding of TC4 titanium alloy. Procedia
Manufacturing, 11, 2131 – 2138.
95
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 3 (June 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY
5 trang
20/04/2022
1720
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu xác định lượng tiến dao tối ưu khi mài phẳng hợp kim titan bằng đá mài cBN", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_xac_dinh_luong_tien_dao_toi_uu_khi_mai_phang_hop.pdf
