Mài khôn kim cương đỉnh phẳng

ME

Active Member
Author
Bài này được copy từ diễn đàn cũ
.................................................

Phần 1

Mài khôn là công đoạn gia công lần cuối, thường dùng để gia công các lỗ xy lanh động cơ, xy lanh máy khí nén... Phương pháp gia công này chắc không xa lạ với mọi người. Phương pháp gia công truyền thống này ngày nay đã được nghiên cứu hòan thiện nhằm nâng cao năng suất cũng như chất lượng bề mặt. Một trong những biện pháp đó là mài khôn kim cương đỉnh phẳng.


Trong những năm gần đây các nhà sản xuất và sửa chữa động cơ đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương pháp mài khôn đỉnh phẳng để gia công lần cuối xy lanh động cơ. Về cơ bản, quá trình mài khôn đỉnh phẳng được sử dụng để bóc các đỉnh nhấp nhô bề mặt chi tiết sau khi đã mài khôn. Quá trình này để lại vết lưới trên bề mặt xy lanh như cũ và không làm thay đổi độ sâu của đáy các nhấp nhô. Profile nhám có đỉnh phẳng, chiều dài tựa lớn làm tăng khả năng làm việc của xy lanh. Bề mặt xy lanh ở trạng thái giống như đã được chạy rà, đồng thời cũng có đủ các đáy mấp mô ngang dọc chứa dầu, cung cấp dầu bôi trơn cho các séc măng.
Hình sau đây là nhám bề mặt của chi tiết sau khi được mài khôn (thường).


Hình sau đây là nhám bề mặt của chi tiết sau khi mài khôn đỉnh phẳng


Dụng cụ mài khôn đỉnh phẳng là chổi mài khôn hoặc đá mài khôn kim cương. Chổi mài khôn là những sợi ny lon chứa các tinh thể silicon. Tuy nhiên người ta đang có xu hướng sử dụng đá kim cương với chất dính kết đặc biệt để mài khôn đỉnh phẳng. Đây còn gọi là mài khôn kim cương đỉnh phẳng.
So với mài khôn thường, mài khôn kim cương đỉnh phẳng có năng suất cao gấp 1,2-1,5 lần, chất lượng bề mặt chi tiết tốt hơn, có thể đạt Ra=0,63mm. Các nghiên cứu cho thấy rằng mài khôn đỉnh phẳng lỗ xy lanh mang lại những lợi ích sau:
- Làm giảm lượng dầu bôi trơn nhờ giảm được lượng dầu dư.
- Nâng cao tuổi thọ của cả piston, xéc măng và xy lanh.
- Đạt độ kín khít cao không gian giữa buồng cháy và các-te.

Phần 2:
nước ta, do nhiều lý do khác nhau, việc nghiên cứu và ứng dụng mài khôn đỉnh phẳng trong chế tạo máy rất hạn chế. Sau đây tôi xin sơ lược giới thiệu một số nghiên cứu mài khôn đỉnh phẳng trên thế giới:
- Hãng Federal-Mogul đã thử nghiệm mài khôn thô xy lanh động cơ với đá có độ hạt 280 và bước tinh sử dụng đá có độ hạt 400 hoặc mài khôn bằng chổi hạt mài để làm phẳng bề mặt.
- Hãng Rottler có xu hướng không sử dụng chổi mà sử dụng đá có độ hạt 600 để làm phẳng bề mặt lỗ. Khi đó họ sử dụng quá trình mài khôn kim cương hai bước với đá có độ hạt từ 280 đến 400, rồi làm phẳng bề mặt lỗ với đá có độ hạt 600. Bề mặt ban đầu có Ra25-Ra28 (tính theo hệ inch, tức từ Ra đạt từ 25-28 phần triệu inch, tương đương với Ra=0,63-0,71mm), sau bước thứ hai đạt Ra16-Ra22 (tương đương Ra=0,4-0,56mm).
- Hãng Ford đã sử dụng phương pháp mài khôn đỉnh phẳng để gia công động cơ xe Ford 4.6L V8. Sau khi mài khôn bán tinh (bước kế tiếp bước doa hoặc mài khôn thô) họ tiến hành mài khôn kim cương đỉnh phẳng chạy dao bằng tay. Duy trì tải từ 20-30% trên đồng hồ tải, tải phải được giữ khoảng 30s.
- Kenvin Radil đã nghiên cứu ảnh hưởng của mài khôn đỉnh phẳng đến quá trình mài mòn của xéc măng và xy lanh phủ ceramic. Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng bề mặt tinh hợp lý có thể cải thiện độ mòn của cặp ma sát là xéc măng và ống lót có phủ ceramic. Kết quả nghiên cứu mài mòn của cặp ma sát này được đem so sánh với các dữ liệu thu được từ các thử nghiệm mài khôn thường. Trong thí nghiệm này, xy lanh được mài khôn có kích thước lỗ là 130mm, góc lưới gia công là 36-400.
- L Q Wu, Y D Zhan và T W Quan đã xây dựng mô hình hình học đường cong nhám của bề mặt xy lanh sau khi mài khôn đỉnh phẳng. Đường cong nhám được xây dựng thông qua hàm sinc(x). Thông qua hàm này các tác giả đã đi tính kích thước D (fractal dimension) cho khả năng giữ dầu lớn nhất trên bề mặt xy lanh. Cũng từ tính toán này, các tác giả cũng xác định khả năng chứa dầu tốt nhất trên bề mặt xy lanh là khi D nằm trong khoảng 1,5mm.
- Wei, G., & Scott, W. đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số khi mài khôn đỉnh phẳng đến topography của bề mặt xy lanh. Tác giả cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác nhau như chất dính kết và độ hạt của đá, số hành trình mài cho lần gia công cuối cùng, lượng ăn dao và tốc độ đầu khôn… đến một số thông số nhám bề mặt chi tiết gia công. Công việc này nhằm mục đích tạo ra bề mặt lỗ đạt chất lượng cao và hiệu quả.
- Tài liệu Piston ring tribology - A literature survey, VTT RESEARCH NOTES 2178, ESPOO 2002 đã tóm tắt một số nghiên cứu về tribology của cụm ma sát piston-xécmăng-xylanh của động cơ. Trong tài liệu có đưa ra 4 bước để gia công bề mặt gương xy lanh như sau:
1. Doa thô để đạt được hình dạng hình học cơ bản của lỗ.
2. Mài khôn thô.
3. Mài khôn tinh để đạt được nhám bề mặt mong muốn.
4. Mài khôn đỉnh phẳng để đạt được bề mặt nhẵn bóng.
Bước 3 xóa tất cả các vết do hai bước đầu để lại. Bước 4, phần nào thay thế cho công đoạn chạy rà, gia tăng độ chính xác dung sai kích thước, tăng hiệu suất động cơ và làm giảm lượng tiêu hao dầu.
Tài liệu này cũng đưa ra các thông số đánh giá nhám bề mặt khôn đỉnh phẳng như các thông số 2D: Ra, Rz, Rmax, các thông số mô tả hình dạng bề mặt như độ nghiêng của profile Rsk, Kurtosis Rku và một số thông số khác. Tài liệu này cũng đưa ra một số kết quả về ma sát giữa sẽ măng và xy lanh. Durga và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhám bề mặt của xy lanh gang đến hệ số ma sát, và báo cáo giá trị giữa chu kỳ như sau: hệ số ma sát µ= 0,12 khi Ra = 0,3µm và µ= 0,08 khi Ra = 0,07µm. Các thử nghiệm được thực hiện với dầu bôi trơn 5W30, tốc độ động cơ 100 - 450vg/ph. Ngoài ra còn một số thử nghiệm với động cơ 700-1000vg/ph.
Các thí nghiệm mài mòn trong gia đoạn chạy rà chỉ ra rằng sự mài mòn của xy lanh nổi trội ở đầu quá trình chạy rà, với tốc độ mài mòn trong suốt giờ đầu tiên xấp xỉ 12 lần tốc độ mài mòn ở giờ thứ hai hoặc thứ 3. Quá trình mài mòn lớn nhất xảy ra gần chỗ séc măng khí trên cùng và bề mặt xy lanh đạt trạng thái ổn định sau 3,5 giờ chạy rà.
- Hãng xe máy Harley-Davidson đã nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ gia công xy lanh động cơ xe máy Harley-Davidson. Hãng Toyota đã ứng dụng công nghệ mài khôn đỉnh phẳng động gia công xy lanh động cơ i-VTEC.
- Năm 2003, hãng Chris-Marine thông báo rằng họ đã dùng phương pháp mài khôn đỉnh phẳng để sửa chữa xy lanh động cơ tàu thủy cỡ lớn ở điều kiện trên tàu cho xy lanh của động cơ Sulzer RTA96 trên tàu Charlotte Maersk.
Nói chung việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp mài khôn đỉnh phẳng đã và đang diễn ra ở nhiều nơi trên thế giới. Đi đầu trong lĩnh vực này là các nhà sản xuất động cơ ôtô, xe máy. Người ta cũng đã ứng dụng phương pháp này trong chế tạo và sửa chữa động cơ tàu thủy cỡ lớn có tốc độ quay thấp. Nhiều vấn đề liên quan đến công nghệ mài khôn đỉnh phẳng được nghiên cứu như nhám bề mặt, lựa chọn độ hạt của đá, ma sát và mài mòn của xy lanh, piston và séc măng động cơ. Đối tượng chủ yếu của các nghiên cứu này là xy lanh động cơ xe máy, ô tô và động cơ tàu thủy cỡ lớn.

...................
Minhnc viết:
Cảm ơn ME đã cho anh em những kiến thức về mài khôn. Ai có kinh nghiệm gì post lên cho anh em học hỏi nữa đi
 
T

Tanh

Bác ME có thể so sánh hai phương pháp " Mài khôn kim Cương đỉnh phẳng" và "mài khôn thông thường" để cho chúng em biết. Như về đặc điểm của đá mài, chế độ cắt, thiết bị.........và những gì khác nhau không ạ?
Em xin cảm ơn bác!
 

ME

Active Member
Author
Khác nhau cơ bản ở đây là dụng cụ cắt. Ở mài khôn kim cương đỉnh phẳng họ không dùng đá mài khôn thông thường mà dùng đá mài kim cương với chất dính kết bằng cao su. Chính vì chất dính kết này đã tạo điều kiện cho hạt mài chỉ cắt và các đỉnh nhấp nhô của bề mặt. Máy thì vẫn như thế thôi. Chế độ gia công dĩ nhiên khác rồi. Các nghiên cứu gần đây cơ bản tập trung vào nghiên cứu chế độ cắt tối ưu cho từng trường hợp gia công cụ thể.
Ps. Pp này khá mới. Các sách tiếng Anh mà tớ có chỉ đề cập vài dòng thôi nên tớ cũng không biết nhiều lắm. Nếu bạn quan tâm thì tìm thêm trên internet nhé.
 
Top