Nghiên cứu động học máy mài nghiền tạo hình bề mặt chi tiết quang

Më ®Çu HiÖn nay ë n­íc ta, c¸c chi tiÕt vµ dông cô quang häc ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n vµ quèc phßng . C«ng nghÖ gia c«ng chi tiÕt quang, trong c¸c nguyªn c«ng gia c«ng tinh, mµi nghiÒn vÉn ®­îc coi lµ ph­¬ng ph¸p cã hiÖu qu¶ nhÊt cho phÐp ®¹t ®é chÝnh x¸c gia c«ng cao trong khi thiÕt bÞ c«ng nghÖ ë tr×nh ®é thÊp h¬n. VÊn ®Ò n©ng cao ®é chÝnh x¸c gia c«ng khi t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang b»ng ph­¬ng ph¸p mµi nghiÒn, lµ vÊn ®Ò lu«n ®­îc quan t©m. VÊn ®Ò nµy liªn quan ®Õn nhiÒu yÕu tè c«ng nghÖ gia c«ng . ViÖc n©ng cao ®é chÝnh x¸c t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang, theo h­íng nghiªn cøu ¶nh h­ëng ®éng häc m¸y ®Õn ®é chÝnh x¸c t¹o h×nh bÒ mÆt gia c«ng lµ mét trong nh÷ng biÖn ph¸p hiÖu qu¶ cÇn ®­îc nghiªn cøu . Trong ph¹m vi b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp nµy, nghiªn cøu ®iÒu chØnh ch­¬ng tr×nh ®éng häc m¸y, nh»m n©ng cao ®é chÝnh x¸c t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang khi mµi nghiÒn chi tiÕt quang trªn m¸y 4MB-250 (CHLB §øc). Ch­¬ng 1 tæng quan vÒ mµi nghiÒn chi tiÕt quang 1.1. T¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn : BÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng cã d¹ng : MÆt ph¼ng: bÒ mÆt cña ®Üa d­íi vµ ®Üa trªn lµ mÆt ph¼ng. MÆt cÇu: bÒ mÆt cña ®Üa d­íi vµ ®Üa trªn lµ mÆt cÇu. T¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn cã thÓ ®­îc tr×nh bµy nh­ sau: BÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng lµ ph¼ng: bÒ mÆt dông cô lµ ph¼ng. BÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng lµ cÇu: NÕu lµ cÇu låi: bÒ mÆt dông cô lµ cÇu lâm. NÕu lµ cÇu lâm: bÒ mÆt dông cô lµ cÇu låi. Cã thÓ cã hai tr­êng hîp: §Üa d­íi lµ dông cô, t­¬ng øng ®Üa trªn lµ chi tiÕt gia c«ng. §Üa trªn lµ dông cô, t­¬ng øng ®Üa d­íi lµ chi tiÕt gia c«ng. VËt liÖu dông cô võa cã kh¶ n¨ng mang h¹t mµi, g¨m h¹t mµi l¹i võa chÞu mµi mßn. V× vËy vËt liÖu dông cô th­êng lµm b»ng gang. Bét mµi ®­îc cÊp liªn tôc hoÆc gi¸n ®o¹n vµo bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng vµ dông cô nghiÒn víi c¸c ®é h¹t kh¸c nhau tuú theo tõng nguyªn c«ng. Qu¸ tr×nh nghiÒn ®­îc b¾t ®Çu kÓ tõ lóc truyÒn cho chi tiÕt vµ dông cô mét chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi, ®¶m b¶o sù tiÕp xóc gi÷a hai bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng vµ dông cô vµ d­íi t¸c dông cña ¸p lùc. M¸y mµi nghiÒn cã nhiÒu lo¹i, chóng chØ kh¸c nhau ë ph­¬ng thøc t¹o ra chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a kh©u mang ph«i gia c«ng vµ kh©u mang dông cô nghiÒn. Cã thÓ giíi thiÖu mét sè nguyªn lý nh­ sau: Nguyªn lý 1 ( H×nh 1.1a ): Theo nguyªn lý nµy, kh©u d­íi 1 cã chuyÓn ®éng quay trßn víi vËn tèc w5 . Gi÷a w1 vµ w5 lµ bé truyÒn ®éng biÕn ®æi tèc ®é ( TruyÒn ®éng ®ai hoÆc b¸nh r¨ng cã tû sè truyÒn lµ mét sè v« tû ). HÖ thèng ®­îc dÉn ®éng bëi mét ®éng c¬ chung, ¸p lùc nghiÒn ®­îc t¹o ra nhê c¸c qu¶ nÆng, lß xo, hoÆc khÝ nÐn. Nguyªn lý nµy ®­îc sö dông nhiÒu trong c¸c thiÕt bÞ nghiÒn vµ ®¸nh bãng cña Liªn x« cò cã ký hiÖu lµ III P vµ ë mét sè c¬ së chÕ t¹o chi tiÕt quang ë nuíc ta. Nguyªn lý 2 ( H×nh 1.1b ): Kh¸c víi nguyªn t¾c 1, ngoµi chuyÓn ®éng quay trßn cña kh©u d­íi, kh©u trªn cña nguyªn t¾c nµy cã chuyÓn ®éng l¾c nhËn tõ khung 3. Khung 3 cã t©m l¾c trïng víi t©m chi tiÕt cÇn gia c«ng. Lùc Ðp ®­îc t¹o ra nhê khÝ nÐn hoÆc lß xo nÐn l¾p trªn khung 3 nªn lu«n t¸c dông h­íng t©m. Nguyªn lý 3 ( H×nh 1.1c ): Nguyªn lý nµy vÒ c¬ b¶n gièng nguyªn lý 2; kh©u trªn còng cã chuyÓn ®éng quay l¾c theo khung 3, lùc Ðp còng t¸c dông h­íng t©m. Nh­ng ë ®©y kh©u trªn cßn cã chuyÓn ®éng quay lÖch t©m. §iÒu nµy lµm cho quü ®¹o chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi cña hai bÒ mÆt nghiÒn rèi h¬n vµ dµi h¬n (N©ng cao c­êng ®é gia c«ng). §©y lµ ­u ®iÓm lín nhÊt cña nguyªn lý nµy so víi c¸c nguyªn lý kh¸c. Nguyªn lý nµy ®­îc øng dông trong c¸c thiÕt bÞ cña h·ng ESSILOR (Singapor) vµ hiÖn nay ®ang ®­îc sö dông ë C«ng ty Cæ phÇn KÝnh m¾t Cæ phÇn Hµ néi. T¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn cho phÐp ®¹t ®­îc ®é chÝnh x¸c h×nh d¸ng h×nh häc cña dông cô vµ bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng dÇn dÇn ®­îc n©ng cao h¬n khi b¾t ®Çu ®­a vµo gia c«ng. Nh­ vËy qu¸ tr×nh mµi nghiÒn lµ qu¸ tr×nh gia c«ng b»ng dông cô ®Þnh h×nh, cã qu¸ tr×nh söa ch÷a lÉn nhau gi÷a bÒ mÆt dông cô vµ chi tiÕt gia c«ng, n©ng cao dÇn ®é chÝnh x¸c. VËy b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh nghiÒn bÒ mÆt chi tiÕt quang lµ g×? Trªn c¬ së ®ã ta nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ, chñ yÕu lµ yÕu tè ®éng häc m¸y ®Õn ®é chÝnh x¸c t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang khi mµi nghiÒn. H×nh 1.1. S¬ ®å nguyªn lý mµi nghiÒn chi tiÕt quang. 1.2. B¶n chÊt c¾t gät khi mµi nghiÒn chi tiÕt thuû tinh quang häc : Ph­¬ng ph¸p mµi nghiÒn chi tiÕt thuû tinh quang häc lµ ph­¬ng ph¸p gia c«ng b»ng h¹t mµi tù do, nã ®­îc sö dông khi cã c¸c yªu cÇu cao vÒ ®é chÝnh x¸c t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. Thuû tinh tr­íc khi ®­a vµo mµi nghiÒn vµ ®¸nh bãng ph¶i qua c¸c nguyªn c«ng gia c«ng s¬ bé ( c­a, khoan ) hoÆc t¹o h×nh b»ng ph­¬ng ph¸p Ðp. Trong ®ã mµi nghiÒn vµ ®¸nh bãng ®­îc sö dông nhiÒu h¬n c¶. Hai qu¸ tr×nh nµy chiÕm ®Õn 90% khèi l­îng cña toµn bé qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. MÆc dï lµ ph­¬ng ph¸p cæ ®iÓn nh­ng mµi nghiÒn vÉn lµ ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n, thËm chÝ trong nhiÒu tr­êng hîp lµ ph­¬ng ph¸p duy nhÊt cho phÐp ®¹t ®é chÝnh x¸c cao h¬n nhiÒu so víi c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c. VÝ dô, nh¸m bÒ mÆt ®¹t ®­îc khi gia c«ng b»ng h¹t mµi tù do theo c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau vµ b»ng c¸c cì h¹t mµi kh¸c nhau nh­ sau: Khi Ðp cã thÓ ®¹t ®­îc: Rz = (360 ÷ 160) mm Khi nghiÒn tinh b»ng h¹t mµi M14 ÷ M10 cã thÓ ®¹t ®­îc: Rz = (0,63 ÷ 0,32) mm Khi nghiÒn tinh b»ng h¹t mµi M5 ÷ M3 cã thÓ ®¹t ®­îc: Rz = (0,04 ÷ 0,02) mm Sai sè h×nh d¸ng h×nh häc cã thÓ ®¹t tíi 0,1 ÷ 0,3 mm [ 9 ], ®é chÝnh x¸c cã thÓ ®¹t cÊp 6 hoÆc cÊp 7. Trong ph¹m vi ®å ¸n nµy nghiªn cøu qu¸ tr×nh nghiÒn tinh, v× ®©y lµ nguyªn c«ng cuèi tr­íc khi chuyÓn sang ®¸nh bãng vµ cã tÝnh chÊt quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng cña s¶n phÈm. 1.2.1. C¾t gät b»ng h¹t mµi tù do khi mµi nghiÒn Cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ b¶n chÊt cña qu¸ tr×nh mµi nghiÒn thuû tinh cña c¸c n­íc trªn thÕ giíi nh­ CHLB §øc, Anh, Liªn x« cò... KÕt qu¶ cña c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Òu cã nhiÒu ®iÓm gièng nhau. H×nh 1.2: ThÝ nghiÖm Ðp bi lªn bÒ mÆt thuû tinh. B»ng thÝ nghiÖm Ðp bi cÇu trªn bÒ mÆt thuû tinh ng­êi ta ®· chøng minh r»ng, nguån gèc t¹o thµnh c¸c bÒ mÆt gia c«ng lµ l­íi c¸c vÕt nøt h×nh nãn trªn bÒ mÆt d­íi t¸c dông cña lùc mµi th«ng qua c¸c h¹t mµi (h×nh 1.2). Sau ®ã c¸c vÕt nøt lµm t¸ch khái bÒ mÆt mét líp thuû tinh, h×nh thµnh c¸c líp næi cã chiÒu s©u h nhá h¬n 2-3 lÇn chiÒu s©u vÕt nøt F vµ ban ®Çu chØ cã 5-10% sè h¹t mµi lµm viÖc V× kÝch th­íc h¹t mµi kh«ng ®Òu nhau nªn ¸p lùc lóc ®Çu chØ ®­îc truyÒn qua nh÷ng h¹t mµi cã kÝch th­íc lín. Sè h¹t mµi cßn l¹i sÏ lÇn l­ît tham gia khi cã kÝch th­íc hoÆc vÞ trÝ thÝch hîp. D­íi t¸c dông cña lùc mµi, c¸c h¹t mµi sÏ t¹o ra c¸c vÕt nøt h×nh nãn víi gãc a = 150o ¸ 153o. Do cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a ®Çu mµi vµ chi tiÕt, c¸c h¹t mµi l¨n ®¶o gi÷a bÒ mÆt dông cô vµ chi tiÕt lµm t¸c dông cña dông cô mang ®Æc tr­ng va ®Ëp, rung ®éng. Sù va rung cña h¹t mµi vµo bÒ mÆt thñy tinh lµm thñy tinh bÞ t¸ch thµnh c¸c m¶nh nhá t¹o nªn c¸c bÒ mÆt mµi. MÆc dï cã hiÖn t­îng h¹t mµi g¨m vµo dông cô cµo x­íc bÒ mÆt nh­ mét l­ìi c¾t nh­ng qu¸ tr×nh t¹o nªn bÒ mÆt mµi vÒ c¬ b¶n vÉn lµ do c¸c vÕt nøt. Gãc ë ®Ønh cña c¸c vÕt nøt kh«ng phô thuéc vµo kÝch th­íc h¹t mµi mµ phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc vµ c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña c¸c lo¹i thñy tinh. ChiÒu s©u líp næi h vµ chiÒu s©u vÕt nøt m cã quan hÖ víi ®­êng kÝnh h¹t theo biÓu thøc : h = k1d (1.1) m = k2 d (1.2) Trong ®ã: d - §­êng kÝnh h¹t lín nhÊt thuéc pha c¬ b¶n cña h¹t mµi; k1, k2 - HÖ sè phô thuéc tÝnh chÊt bét mµi; H×nh 1.3. S¬ ®å ph¸ hñy bÒ mÆt thñy tinh b»ng h¹t mµi tù do. S¬ ®å qu¸ tr×nh ph¸ hñy tr×nh bµy trªn h×nh ( 1. 3 ). Theo ®ã, lùc va ®Ëp R h­íng theo ®­êng nèi c¸c ®Ønh h¹t mµi lµ lùc g©y ra sù ph¸ vì thñy tinh, lµm biÕn d¹ng dông cô vµ nghiÒn vì h¹t. Lùc R lµ t¸c nh©n chÝnh g©y ra c¸c vÕt nøt h×nh nãn ph©n bè theo c¸c gãc tõ 90o ¸ 150o . ChiÒu cao líp næi h chiÕm tõ 1/3 ¸ 1/4 kÝch th­íc h¹t. D­íi líp næi lµ líp nøt cã chiÒu s©u m = (2 ¸ 4) h. Khi gi¶m kÝch th­íc h¹t, chiÒu s©u líp næi vµ líp nøt còng gi¶m. C¸c ®Ønh nhÊp nh« sÏ bÞ lµ ph¼ng dÇn khi dïng bét mÞn dÇn. Lùc R ®­îc ph©n tÝch thµnh 2 thµnh phÇn: Lùc N cã ph­¬ng vu«ng gãc víi vÐc t¬ vËn tèc v, nh»m ®¶m b¶o tiÕp xóc gi÷a dông cô vµ chi tiÕt, ®ång thêi g©y biÕn d¹ng ®µn håi bÒ mÆt. Lùc F h­íng tiÕp tuyÕn víi bÒ mÆt gia c«ng g©y mßn dông cô vµ t¹o thµnh ngÉu lùc lµm l¨n ®¶o h¹t mµi. 1.2.2. C¾t gät b»ng h¹t mµi liªn kÕt H¹t liªn kÕt lµ h¹t mµi bÞ g¨m trªn bÒ mÆt dông cô. T¸c ®éng cña mét h¹t liªn kÕt vµo bÒ mÆt thñy tinh gièng nh­ t¸c ®éng cña l­ìi c¾t vµo bÒ mÆt kim lo¹i dßn. Khi dông cô chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi so víi thñy tinh sÏ t¹o ra lùc c¾t R t¸c dông lªn c¸c h¹t liªn kÕt, g©y nªn c¸c vÕt x­íc trªn bÒ mÆt thñy tinh, lµm bÒ mÆt bÞ nøt vì thµnh nh÷ng m¶nh nhá. Thµnh phÇn lùc tiÕp tuyÕn Ftt cña lùc R h­íng mét gãc 180o víi vÐc t¬ vËn tèc t­¬ng ®èi Vt® lµm t¸ch c¸c m¶nh thñy tinh ra khái bÒ mÆt (h×nh 1.4). H×nh 1.4. S¬ ®å c¾t gät thñy tinh b»ng h¹t mµi liªn kÕt. Thµnh phÇn lùc Fa t¸c ®éng lªn thuû tinh, g©y ra c¸c vÕt nøt h×nh c«n vµ ph¸ hñy bÒ mÆt nh­ h¹t mµi tù do lµ chñ yÕu, ®ång thêi lµm h¹t mµi g¨m vµo bÒ mÆt dông cô. H¹t liªn kÕt mßn dÇn theo thêi gian, lùc c¾t ®Æt vµo ®ã t¨ng lªn lµm chóng bong ra khái liªn kÕt, lóc ®ã sÏ xuÊt hiÖn c¸c h¹t g¨m míi. Trong qu¸ tr×nh gia c«ng, nÕu dông cô nghiÒn cã tÝnh chÊt g¨m h¹t th× cã thÓ x¶y ra ®ång thêi hai qu¸ tr×nh c¾t gät: b»ng h¹t tù do vµ b»ng h¹t liªn kÕt. MÆt kh¸c ta còng thÊy r»ng bÒ mÆt cña dông cô còng bÞ hai lo¹i h¹t kÓ trªn lµm mßn ®i. 1.3. ¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè c«ng nghÖ c¬ b¶n ®Õn n¨ng suÊt vµ chÊt l­îng mµi nghiÒn chi tiÕt quang Qu¸ tr×nh t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang b»ng ph­¬ng ph¸p nghiÒn chÞu t¸c ®éng cña nhiÒu yÕu tè c«ng nghÖ. Trong ®ã cã mét sè yÕu tè c«ng nghÖ c¬ b¶n ¶nh h­ëng ®Õn n¨ng suÊt vµ chÊt l­îng mµi nghiÒn chi tiÕt quang nh­: ¸p lùc, vËn tèc chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a c¸c bÒ mÆt tham gia nghiÒn, h¹t mµi( kÝch th­íc, tÝnh chÊt, nång ®é,... ). D­íi ®©y xÐt ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè ®ã ®Õn chÊt l­îng vµ n¨ng suÊt mµi nghiÒn: 1.3.1. ¶nh h­ëng cña ¸p lùc vµ vËn tèc §Ó x¸c ®Þnh c­êng ®é gia c«ng, ng­êi ta ®· x¸c ®Þnh thÓ tÝch l­îng thñy tinh bÞ t¸ch khái bÒ mÆt ph«i tû lÖ víi c«ng c¬ häc: q = K.A (1.3) Trong ®ã: q- ThÓ tÝch l­îng thñy tinh bÞ t¸ch khái ph«i; K- HÖ sè c«ng nghÖ, thÓ hiÖn b»ng thÓ tÝch riªng cña l­îng thñy tinh t¸ch ra khái ph«i trong mét ®¬n vÞ c«ng A cã tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè c«ng nghÖ; A- C«ng c¬ häc sinh ra ®Ó t¸ch l­îng thñy tinh ®ã. Ta cã: A = F.V.n.t (1.4) Víi : F- Gi¸ trÞ trung b×nh cña vÐc t¬ lùc t¸c dông cña kh©u trªn víi kh©u d­íi trong mét chu kú t; V- Gi¸ trÞ trung b×nh cña vÐc t¬ vËn tèc t­¬ng ®èi cña chuyÓn ®éng kh©u trªn so víi kh©u d­íi trong mét chu kú t; n- Sè chu kú gia c«ng; t- Thêi gian mét hµnh tr×nh l¾c cña kh©u trªn: t = 2p/w1 w1- TÇn sè quay cña trôc tay quay. Tõ ®ã cã thÓ thÊy r»ng c«ng c¬ häc trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch lµ: As = = .V.n.t = P.V.n.t (1.5) NÕu cã hiÖn t­îng sai lÖch b¸n kÝnh sau mét lÇn gia c«ng, th× cã thÓ ®iÒu chØnh cho tÝch sè P.V lín ë vïng biªn ®Ó gi¶m b¸n kÝnh hoÆc lín ë vïng ®Ønh ®Ó t¨ng b¸n kÝnh s¶n phÈm. ViÖc phÊn ®Êu ®Ó tÝch sè P.V = const sÏ ph¸t huy ®­îc hiÖu qu¶ khi bÒ mÆt ph«i vµ dông cô ®· hoµn toµn tiÕp xóc nhau. Lóc nµy viÖc b¶o ®¶m cho tÝch P.V = const sÏ lµm l­îng mµi mßn trªn bÒ mÆt gia c«ng lµ nh­ nhau vµ v× vËy duy tr× ®­îc b¸n kÝnh ®· ®¹t ®­îc cña ph«i. Ngoµi ra, ng­êi ta cßn ®­a ra kh¸i niÖm vÒ hÖ sè phñ. B¶n chÊt cña hÖ sè phñ lµ thÓ hiÖn kh¶ n¨ng ®èi tiÕp cña bÒ mÆt dông cô so víi bÒ mÆt ph«i trong thêi gian gia c«ng. Nh÷ng vïng bÒ mÆt kh«ng ®­îc phñ th× kh«ng thÓ x¶y ra mµi mßn. Nh­ vËy, cã thÓ thÊy r»ng qu¸ tr×nh gia c«ng ph¶i tho¶ m·n c¶ ba ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ, liªn quan chÆt chÏ víi nhau: Cã ¸p lùc gi÷a hai bÒ mÆt gia c«ng; Cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a chóng; Cã ®èi tiÕp gi÷a hai bÒ mÆt. 1.3.2. ¶nh h­ëng cña chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a ph«i vµ dông cô §èi víi bÊt kú mét thiÕt bÞ gia c«ng nµo, viÖc nghiªn cøu quy luËt chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a dông cô vµ ph«i ®Òu rÊt cÇn thiÕt. Nã cho phÐp hiÓu râ tÝnh chÊt, ph¹m vi phñ gi÷a hai bÒ mÆt tham gia gia c«ng. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, ng­êi ta th­êng lËp nh÷ng bµi to¸n x¸c ®Þnh quü ®¹o chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi cña mét ®iÓm ®Æc tr­ng trªn bÒ mÆt ph«i so víi bÒ mÆt dông cô th«ng qua quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè ®éng häc cña m¸y. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ t×m c¬ cÊu dÉn ®éng sao cho ®¹t ®­îc c¸c yªu cÇu sau: VËn tèc chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi ë c¸c ®iÓm trªn bÒ mÆt ph«i so víi dông cô cã gi¸ trÞ nh­ nhau. Quü ®¹o chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi nhanh chãng tr¶i ®Òu trªn kh¾p bÒ mÆt gia c«ng. D¹ng quü ®¹o chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a ph«i vµ dông cô: phøc t¹p vµ kh«ng trïng lÆp. C¸c nghiªn cøu víi môc ®Ých trªn ®­îc tr×nh bµy trong c¸c tµi liÖu. 1.3.3. ¶nh h­ëng cña h¹t mµi Khi mµi nghiÒn thñy tinh, h¹t mµi ®ãng vai trß nh­ c¸c l­ìi c¾t. §Ó cã thÓ c¾t gät bÒ mÆt thñy tinh, ng­êi ta th­êng dïng c¸c lo¹i h¹t cã ®é cøng cao nh­ h¹t c« ranh ®«n (Al2O3), c¸c bÝt silic (SiC), c¸c bÝt Bo (B4C), c¸t th¹ch anh (SiO2), enbo, kim c­¬ng tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o,... H¹t mµi sö dông trong mµi nghiÒn thñy tinh th­êng ë d¹ng hçn hîp víi chÊt láng ®­îc gäi lµ huyÒn phï. ChÊt láng dïng khi mµi nghiÒn thñy tinh lµ n­íc. V× khi dïng c¸c chÊt láng cã ®é nhít cao h¬n sÏ c¶n trë chuyÓn ®éng cña h¹t mµi, lµm gi¶m n¨ng suÊt mµi. Ng­êi ta ®· x¸c ®Þnh r»ng thõa hoÆc thiÕu chÊt láng ®Òu g©y ¶nh h­ëng xÊu ®Õn chÊt l­îng bÒ mÆt gia c«ng. NÕu thõa chÊt láng, sè l­îng h¹t mµi gi¶m, lµm t¨ng ¸p lùc lªn mçi h¹t mµi, h¹n chÕ chuyÓn ®éng cña nã, lµm cµo x­íc bÒ mÆt thñy tinh. NÕu thiÕu chÊt láng sè l­îng h¹t mµi t¨ng, c¸c h¹t mµi chÌn Ðp lªn nhau, chuyÓn ®éng tù do cña chóng còng bÞ h¹n chÕ vµ v× thÕ còng g©y x­íc bÒ mÆt chi tiÕt gia c«ng. ChÊt láng ®ãng vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh gia c«ng thñy tinh. ChÊt láng kh«ng nh÷ng cã t¸c dông b«i tr¬n, gi¶m ma s¸t, ph©n phèi h¹t mµi, gi¶m nhiÖt ®é, mµ cßn ®µo s©u c¸c vÕt nøt, ®Èy nhanh viÖc t¸ch c¸c m¶nh thñy tinh ra khái bÒ mÆt gia c«ng. §· cã mét sè nghiªn cøu vÒ ¶nh h­ëng cña tû lÖ gi÷a khèi l­îng h¹t mµi vµ khèi l­îng hçn hîp ®Õn chÊt l­îng vµ n¨ng suÊt mµi nghiÒn. Tû lÖ nµy ®­îc gäi lµ nång ®é huyÒn phï vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: t = .100% =.100% (1.6) Trong ®ã: t - Nång ®é huyÒn phï; T - Khèi l­îng bét mµi; (G) H - Khèi l­îng n­íc; (G) Kho¶ng tèi ­u cña tû lÖ gi÷a n­íc vµ bét lµ H:T = 3¸6. Víi tû lÖ nµy, c­êng ®é gia c«ng thñy tinh lµ lín nhÊt (h×nh 1.5). Tû lÖ nµy thay ®æi khi dïng c¸c kÝch th­íc h¹t kh¸c nhau: Víi kÝch th­íc h¹t tõ 20 ¸ 50mm th× H : T = 4 ¸ 10; Víi kÝch th­íc h¹t tõ 20 ¸ 14mm vµ nhá h¬n th× H : T = 3 ¸ 5. H×nh 1.5. Quan hÖ gi÷a tû sè H:T vµ c­êng ®é gia c«ng. KÝch th­íc h¹t mµi còng cã ¶nh h­ëng lín ®Õn chÊt l­îng vµ n¨ng suÊt gia c«ng. §iÒu dÔ nhËn thÊy lµ ®é h¹t cµng lín th× l­îng mµi mßn thñy tinh cµng nhiÒu, nh­ng chÊt l­îng bÒ mÆt cµng kÐm ®i. Nh­ ®· tr×nh bµy, do kÝch th­íc cña mét lo¹i h¹t mµi kh«ng hoµn toµn b»ng nhau, nªn lóc ®Çu ¸p lùc tõ dông cô chØ truyÒn qua nh÷ng h¹t cã kÝch th­íc lín. §ã chÝnh lµ nh÷ng n¬i cã sù tiÕp xóc gi÷a dông cô vµ ph«i th«ng qua h¹t mµi. NÕu trong mét lo¹i h¹t mµi c¸c kÝch th­íc lín h¬n gÊp 4 lÇn kÝch th­íc h¹t c¬ b¶n chiÕm nhiÒu h¬n 5% th× chóng sÏ g©y x­íc bÒ mÆt, nÕu Ýt h¬n 5% th× chóng sÏ nhanh chãng bÞ nghiÒn vì. Sù tiÕp xóc lóc nµy sÏ x¶y ra ë nh÷ng ®iÓm nh« cao nhÊt trªn mçi bÒ mÆt. 1.4. Ph­¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l­îng bÒ mÆt ph¼ng chi tiÕt quang khi mµi nghiÒn §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c gia c«ng cÇn ph¶i kiÓm tra chÊt l­îng bÒ mÆt ph¼ng chi tiÕt quang khi mµi nghiÒn. ViÖc kiÓm tra chÊt l­îng bÒ mÆt ph¼ng chi tiÕt quang bao gåm c¸c nguyªn c«ng sau: KiÓm tra sai lÖch vÒ ®é th¼ng trong mÆt ph¼ng chi tiÕt quang. KiÓm tra sai lÖch vÒ ®é ph¼ng bÒ mÆt chi tiÕt quang. 1.4.1. KiÓm tra sai lÖch vÒ ®é th¼ng trong mÆt ph¼ng chi tiÕt quang a/ §o sai lÖch vÒ ®é th¼ng dïng g¸ ®o §Þnh nghÜa: Sai lÖch vÒ ®é th¼ng trong mÆt ph¼ng lµ kho¶ng c¸ch lín nhÊt D tõ c¸c ®iÓm cña pr«fin thùc tíi ®­êng th¼ng ¸p trong giíi h¹n cña phÇn chuÈn (h×nh 1.6, a). Ph­¬ng ph¸p ®o: §Ó ®o ®­îc sai lÖch vÒ ®é th¼ng, ph¶i dÞch chuyÓn chuyÓn ®æi ®o theo ph­¬ng cña ®­êng ¸p. ChuyÓn vÞ cña ®Çu ®o dÞch chuyÓn theo ph­¬ng ph¸p tuyÕn cña ®­êng ¸p. Trong kü thuËt, gäi ph­¬ng cña ®­êng ¸p lµ ph­¬ng “0”, ®­êng th¼ng ®i qua hai ®iÓm chuÈn ®o song song víi nã ®­îc gäi lµ ®­êng “0”. Ng­êi ta lÊy ®­êng “0” lµm ®­êng chuÈn hay ®­êng tr­ît ®Ó ®o sai lÖch vÒ ®é th¼ng. H×nh 1.6, a: §Þnh nghÜa sai lÖch vÒ ®é th¼ng. H×nh 1.6, b: Ph­¬ng ph¸p ®o sai lÖch vÒ ®é th¼ng. Sai lÖch chØ thÞ lín nhÊt cña ®Çu ®o theo ph­¬ng tr­ît chuÈn cho ta sai lÖch vÒ ®é th¼ng. Víi c¸c chi tiÕt kh«ng lín l¾m, ng­êi ta g¸ nã lªn bµn cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc. Víi chiÒu dµi chuÈn kiÓm tra lµ AB, ng­êi ta ®iÒu chØnh sao cho AB song song víi ph­¬ng tr­ît chuÈn §C lµ ph­¬ng tr­ît cña b¨ng m¸y ®o cã mang chuyÓn ®æi nh­ h×nh (1.6, b). Trong ®ã ph­¬ng tr­ît chuÈn §C sö dông sèng tr­ît cña m¸y ®o УИМ-21 ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c dÞch chuyÓn, chi tiÕt ®o ®­îc g¸ trªn ®å g¸ ®Æt trªn bµn m¸y. ViÖc ®äc sè dÞch chuyÓn dµi trªn bÒ mÆt mÉu dïng th­íc ®o ®é dµi hiÖn sè cña H·ng MITUTOYO ( NhËt B¶n ). H×nh 1.7: G¸ chi tiÕt ®o cã th­íc th­íc kh«ng lín l¾m. b/ §o sai lÖch vÒ ®é th¼ng b»ng khe s¸ng gi÷a th­íc vµ chi tiÕt ViÖc kiÓm tra sai lÖch vÒ ®é th¼ng ®­îc thùc hiÖn nhê khe s¸ng gi÷a th­íc thuû tinh hoÆc kim lo¹i vµ bÒ mÆt chi tiÕt kiÓm tra (h×nh 1.8). Khi bÒ mÆt chi tiÕt kiÓm tra kh«ng th¼ng (cÇu), b¸n kÝnh cong cña nã ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: - ChiÒu cao khe s¸ng. - ChiÒu dµi khe s¸ng gi÷a bÒ mÆt th­íc vµ chi tiÕt kiÓm tra. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông trong s¶n xuÊt, v× nã ®¬n gi¶n vµ thuËn tiÖn, cho phÐp ®Þnh tÝnh ®­îc sù ph©n bè l­îng d­ gia c«ng trªn c¸c vïng cña bÒ mÆt chi tiÕt. H×nh 1.8: KiÓm tra sai lÖch vÒ ®é th¼ng b»ng khe s¸ng. 1.4.2. KiÓm tra sai lÖch vÒ ®é ph¼ng bÒ mÆt chi tiÕt quang a/ Kh¸i niÖm vÒ ®o sai lÖch vÒ ®é ph¼ng §Þnh nghÜa: Sai lÖch vÒ ®é ph¼ng lµ kho¶ng c¸ch lín nhÊt D tõ c¸c ®iÓm cña bÒ mÆt thùc ®Õn bÒ mÆt ph¼ng ¸p trong giíi h¹n cña phÇn chuÈn (h×nh 1.9). H×nh 1.9: Kh¸i niÖm sai lÖch vÒ ®é ph¼ng. §Ó ®o sai lÖch vÒ ®é ph¼ng ng­êi ta ph¶i dÞch chuyÓn chuyÓn ®æi ®o theo mÆt ph¼ng chuÈn song song víi mÆt ¸p. ChuyÓn vÞ cña ®Çu ®o dÞch chuyÓn theo ph­¬ng ph¸p tuyÕn víi mÆt ¸p . §Ó lo¹i trõ ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè kh¸c trong chi tiÕt, chi tiÕt cÇn ®Æt trªn bµn ®iÒu chØnh ®­îc. Khi ®o, cÇn ®iÒu chØnh chi tiÕt sao cho mÆt ph¼ng “0” song song víi mÆt ph¼ng chuÈn. MÆt ph¼ng “0” cã thÓ ®­îc t¹o thµnh bëi 3 hoÆc 4 ®iÓm c¸ch xa nhau nhÊt trªn bÒ mÆt thùc. Tr­íc khi ®o, cÇn chØnh chi tiÕt sao cho chØ thÞ cña dông cô ®o sau khi rµ theo mÆt chuÈn MC sÏ cã chØ sè ®o t¹i 3 hay 4 ®iÓm trªn b»ng nhau ®Ó mÆt ph¼ng “0” song song víi mÆt ph¼ng chuÈn MC. H×nh (1.10) m« t¶ nguyªn t¾c ®o sai lÖch vÒ ®é ph¼ng. Khi chi tiÕt cã bÒ mÆt kh«ng quy luËt, ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o phô thuéc vµo sè ®iÓm ®o. Khi bÒ mÆt chi tiÕt cã vÕt gia c«ng theo qui luËt, sè ®iÓm ®o cã thÓ gi¶m ®i. Th«ng th­êng viÖc ®o ®­îc ®i theo tõng tuyÕn nh­ h×nh (1.10). Trong mçi tuyÕn rµ sÏ cã chØ thÞ xmax - xmin . KÕt qu¶ ®o sai lÖch vÒ ®é ph¼ng sÏ ®­îc tÝnh lµ: EFE = max ximax - min xkmin Trong ®ã: i, k - Tªn tuyÕn rµ. H×nh1.10: Nguyªn t¾c ®o sai lÖch vÒ ®é ph¼ng. Ch­¬ng 2 Nghiªn cøu ®éng häc m¸y mµi nghiÒn t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang 1. X©y dùng m« h×nh ®éng häc c¬ cÊu m¸y mµi nghiÒn chi tiÕt quang 4MB- 250 1.1. S¬ ®å nguyªn lý m¸y mµi nghiÒn chi tiÕt quang 4MB-250 §Ó nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña ®éng häc m¸y ®Õn qu¸ tr×nh t¹o h×nh bÒ mÆt chi tiÕt quang, sö dông m¸y mµi nghiÒn chi tiÕt quang 4MB-250 cña Trung t©m kü thuËt C¬ khÝ ChÝnh x¸c vµ Quang häc nghiÖp vô - Côc C¬ khÝ vµ §iÖn tö - Bé C«ng an. M¸y mµi nghiÒn chi tiÕt quang 4MB-250 ( h×nh 2-1 ) cã s¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc nh­ sau: §éng c¬ 1 lµm nhiÖm vô dÉn chuyÓn ®éng cho c¸c c¬ cÊu lµm viÖc. ChuyÓn ®éng tõ trôc cña ®éng c¬ cã l¾p puli ®ai truyÒn cho hai bé truyÒn ®ai 2, qua bé truyÒn ®Üa ma s¸t 3 chuyÓn ®éng quay ®­îc truyÒn cho trôc tay quay 5, qua bé truyÒn ®ai chuyÓn ®éng ®­îc truyÒn cho trôc cña ®Üa mµi 9