Chất lượng bề mặt chi tiết mài

I Đặt vấn đề
Đất nước ta đang trên con đường cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa theo định hướng
XHCN, trong đó ngành cơng nghiệp đang đóng một vai trị rất quan trọng. Các hệ
thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức lao động của
con người. để tạo ra và làm chủ những máy móc như thế địi hỏi mỗi con người
chúng ta phải tìm tịi nghiên cứu rất nhiều. Việc nâng cao được phương pháp và
q trình gia cơng, tạo điều kiện nâng cao năng suất và chất lượng bề mặt gia cơng.
Vì chất lượng bề mặt gia cơng là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả cuối cùng
của quá trình gia công, sản xuất. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của máy móc
thiết bị hiện đại địi hỏi ngành cơng nghệ chế tạo máy sẽ phải có những tiến bộ
vượt bậc về năng suất và độ chính xác gia công cơ. Bên cạnh hướng sử dụng các
dụng cụ mới, trước mắt người ta vẫn phải đầu tư nhiều cho việc hồn thiện các
phương pháp gia cơng cơ theo một số hướng sau:
- Đổi mới nâng cao năng suất, độ chính xác chế tạo phơi.
- Sử dụng các loại dụng cụ có độ cứng cao từ các hợp kim cao cấp.
- Nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt của các chi tiết máy, từ đó đặt ra
nhiều địi hỏi với cơng đoạn gia cơng cuối cùng như:
- Các phương pháp gia công lần cuối phải đảm bảo đạt năng suất, độ chính xác và
chất lượng bề mặt gia cơng cao.
- Phải thích hợp với q trình gia công vật liệu cứng. Để đạt được chất lượng bề
mặt gia cơng có nhiều phương pháp:tiện, phay, mài, doa Nhưng mài là một phương
pháp gia cơng tinh có thể đáp ứng được những địi hỏi trên. Chính vì vậy việc
Nghiên cứu” CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT MÀI”. Là vô cùng cần thiết cho
công việc sản xuất của doanh nghiệp cũng như công việc nghiên cứu của các nhà
khoa học trong tương lai.
Giới thiệu:
Mài thường được chọn là nguyên cơng gia cơng tinh lần cuối vì nó đảm bảo được hai yêu
cầu:
-

Chất lượng bề mặt chi tiết tốt,

-

Độ chính xác gia công cao

Chất lượng bề mặt chi tiết máy và độ chính xác có mối quan hệ mật thiết với nhau:
bề mặt cần nhẵn bóng để đảm bảo độ chính xác cao trong gia cơng.


Độ tin cậy của các chi tiết máy, đặc biệt là các chi tiết máy chịu tải trọng nặng,
thường phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng bề mặt gia công. Chất lượng bề mặt bao gồm
hai yếu tố: tình trạng bề mặt và cấu trúc hình học bề mặt
II.CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI MÀI
Chất lượng bề mặt là tập hợp nhiều tính chất quan trọng của lớp bề mặt:
- Hình dáng lớp bề mặt: độ sóng, độ nhám, ....
- Trạng thái và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ cứng, chiều sâu lớp biến cứng, ứng suất
dư ...
- Phản ứng của lớp bề mặt đối với môi trường làm việc: tính chống mịn, khả năng chống
xâm thực hoá học, độ bền mỏi....
Chất lượng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện gia công cụ
thể
- Bề mặt chi tiết máy sau khi gia cơng khơng bằng phẳng một cách lý tưởng mà có những
nhấp nhô. Những nhấp nhô này là kết quả của quá trình biến dạng dẻo của bề mặt chi tiết
khi gia công cắt gọt, là vết lưỡi cắt để lại trên bề mặt gia công, là ảnh hưởng của rung
động trong quá trình cắt và nhiều nguyên nhân khác. Chất lượng hình dáng hình học của
bề mặt chi tiết máy được đánh giá bởi các yếu tố: Nhám bề mặt và độ sóng…

Bề mặt chi tiết máy sau khi gia công (mài)

Bề mặt chi tiết máy quan sát bằng kính hiển vi điện tử
* Độ nhấp nhô tế vi (nhám bề mặt): được đo bằng chiều cao nhấp nhô (Rz) và sai lệch
prơfin trung bình cộng (Ra) của lớp bề mặt.
* Rz: là chiều cao nhấp nhơ trung bình giữa 5 điểm cao nhất và 5 điểm thấp nhất của
profin được đo trong phạm vi chiều dài chuẩn l. Trị số Rz được xác định như sau:


Sai lệch profin trung bình cộng Ra là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của khoảng
cách từ các điểm trên profin đến đường trung bình, được đo theo phương pháp tuyến với
đường trung bình. Ra được tính gần đúng:
Bảng các cấp độ nhám theo TCVN
Cấp độ nhám

Ra(m)

Rz(m)

Chiều dài chuẩn l
(mm)

Khơng lớn hơn
1

80

320

2

40

160

3

20

80

4

10

40

5

5

20

6

2,5

10

7

1,25

6,3

8

0,63

3,2

9

0,32

1,6

10

0,16

0,8

11

0,08

0,4

12

0,04

0,2

13

0,02

0,08

14

0,01

0,05

8

2,5

0,8

0,25

0,08

* Độ sóng
- Độ sóng bề mặt là chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết được quan sát trong
phạm vi lớn hơn độ nhám bề mặt (từ 1 đến 10 mm).

Trong đó:
- h: chiều cao nhấp nhô tế vi.
- l: khoảng cách giữa hai đỉnh nhấp nhô tế vi.
- H: chiều cao của sóng.
- L: khoảng cách giữa hai đỉnh sóng.

* Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia cơng
* Tính chất cơ lý lớp bề mặt chi tiết gia công được biểu thị bằng độ cứng bề mặt, sự
biến đổi về cấu trúc mạng tinh thể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng...
Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt.
Trong q trình gia cơng, tác dụng của lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể của kim
loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo ở vùng trước và sau lưỡi cắt, làm lớp bề mặt kim loại
bị cứng nguội, chắc lại và có độ cứng tế vi cao..


* Có 2 chỉ tiêu để đánh giá độ biến cứng đó là: Độ cứng tế vi và chiều sâu của lớp biến
cứng:

Sơ đồ cắt
trong gia công cắt gọt

Sự thay đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt
Ứng suất dư trong lớp bề mặt
* Các nguyên nhân:
+ Khi cắt một lớp mỏng vật liệu, trường lực gây ra biến dạng dẻo không đều ở từng khu
vực trong lớp bề mặt. Khi trường lực mất đi biến dạng dẻo gây ra ứng suất dư trong lớp
bề mặt.
+ Biến dạng dẻo sinh ra khi cắt làm chắc lớp kim loại bề mặt. Làm tăng thể tích riêng của
lớp kim loại mỏng ở lớp ngồi, lớp bên trong khơng biến dạng dẻo giữ thể tích riêng bình
thường. Lớp kim loại bên ngồi có xu hướng tăng thể tích nhưng khơng tăng được nên

gây ra ứng suất nén, để cân bằng lớp bên trong gây ra ứng suất dư kéo.
Ứng suất dư trong lớp bề mặt
+ Nhiệt sinh ra tại vùng cắt có tác dụng nung nóng cục bộ lớp bề mặt, làm giảm môđun
đàn hồi của vật liệu. Sau khi cắt lớp bề mặt nguội nhanh, co lại gây ra ứng suất dư kéo, để
cân bằng lớp bên trong gây ra ứng suất dư nén.
+ Kim loại chuyển pha trong quá trình cắt và nhiệt cắt làm thay đổi cấu trúc lớp bề mặt
dẫn đến sự thay đổi về thể tích kim loại. Lớp kim loại có thể tích riêng lớn sẽ sinh ra ứng
suất dư nén, lớp kim loại nào có thể tích riêng bé sẽ sinh ra ứng suất dư kéo để cân bằng.


III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỜNG ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt
 Ảnh hưởng của các yếu tố mang tính in dập hình học của dụng cụ cắt và chế độ
cắt



 Ảnh hưởng của các nguyên nhân biến dạng dẻo của lớp bề mặt
 - Khi lớp bề mặt của vật liệu gia công bị biến dạng dẻo, các cấu trúc tinh thể nhỏ
biến thành cấu trúc sợi, làm hình dáng và độ nhám bề mặt thay đổi. Mức độ biến
dạng phụ thuộc vào vật liệu gia công, chế độ cắt, dung dịch trơn nguội v.v...


- Tốc độ cắt V là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt của chi tiết máy

 Ảnh hưởng của các nguyên nhân biến dạng dẻo của lớp bề mặt
 - Lượng chạy dao S là thành phần thứ hai ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhơ Rz,
khơng những do liên quan về hình học của dao mà còn liên quan đến biến dạng dẻo
và biến dạng đàn hồi của lớp bề mặt.

- Chiều sâu cắt t cũng có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công. Nếu chọn giá
trị chiều sâu cắt t quá nhỏ lưỡi cắt sẽ bị trượt và cắt khơng liên tục
- Tính chất của vật liệu cũng có ảnh hưởng đến độ nhám của 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.
Ảnh hưởng của các nguyên nhân do rung động của hệ thống cơng nghệ.
Hiện tượng rung động trong q trình cắt sẽ tạo ra chuyển động tương đối có chu kỳ
giữa dụng cụ cắt và bề mặt chi tiết gia công,
- Sai lệch của các bộ phận máy làm cho chuyển động của nó khơng ổn định, gây ra
dao động cưỡng bức của hệ thống công nghệ .


- Ngồi dao động cưỡng bức, khi cắt cịn tồn tại hiện tượng tự rung. Hiện tượng này do
chính bản thân quá trình chuyển động cắt gây ra và tự kết thúc khi chuyển động cắt
ngừng.
Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp 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.
- 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.
- Ngoài ra, biến cứng bề mặt cũng tăng nếu dụng cụ cắt bị mòn, bị cùn
Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ biến cứng lớp bề mặt

Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy
Ảnh hưởng đến tính chống mịn
 Ảnh hưởng của nhấp nhô tế vi (nhám bề mặt)
 - Chiều cao và hình dáng của nhấp nhơ trên bề mặt cùng với chiều và vết gia cơng
có ảnh hưởng đến ma sát và mài mòn của chi tiết máy, ví dụ mô hình hai bề mặt
tiếp xúc như sau:

Ảnh hưởng của nhấp nhô tế vi (nhám bề mặt)
- Khi hai bề mặt có chuyển động tương đối với nhau sẽ xảy ra hiện tượng chảy dẻo ở
các đỉnh nhấp nhơ làm chúng bị mịn nhanh và khe hở tăng lên.
Ảnh hưởng của lớp biến cứng
- Lớp biến cứng bề mặt của chi tiết máy có tác dụng nâng cao tính chống mịn vì nó
làm hạn chế tác động tương hỗ giữa các phần tử và tác động tương hỗ cơ học ở bề mặt
tiếp xúc.
- Hiện tượng biến cứng bề mặt chi tiết làm hạn chế quá trình biến dạng dẻo tồn
phần của chi tiết qua đó hạn chế hiện tượng chảy và mài mòn kim loại.
Ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy
Ảnh hưởng của nhấp nhô tế vi (nhám bề mặt)
- Độ nhám bề mặt ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết máy, nhất là khi nó chịu tải có
chu kỳ đổi dấu. Vì ở đáy các nhấp nhơ có ứng suất tập trung lớn, có khi vượt quá giới
hạn mỏi của vật liệu. Ứng suất tập trung này sẽ gây ra các vết nứt tế vi ở đáy các nhấp
nhô, đây là nguyên nhân gây phá hỏng chi tiết máy
ảnh hưởng của lớp biến cứng bề mặt
- Bề mặt bị biến cứng có thể tăng độ bền mỏi khoảng 20%. Chiều sâu và mức độ biến
cứng của lớp bề mặt làm hạn chế khả năng gây ra các vết nứt tế vi làm phá hỏng chi
tiết, nhất là khi bề mặt chi tiết có ứng suất dư nén.
 - Khi chi tiết máy làm việc ở mơi trường có nhiệt độ cao, dưới tác dụng nhiệt quá
trình khuyếch tán các phân tử kim loại trong lớp bề mặt sẽ tăng lên, làm giảm độ
bền mỏi của chi tiết máy.
ảnh hưởng đến tính ăn mịn hố học của lớp bề mặt chi tiết
 Ảnh hưởng của nhấp nhô tế vi (nhám bề mặt)


 - Các chỗ lõm do nhấp nhô tế vi tạo ra là nơi chứa các tạp chất ăn mòn như: muối,
axit... Các tạp chất này có tác dụng ăn mịn hóa học đối với bề mặt kim loại. Q

trình ăn mịn dọc theo thành dốc của các nhấp nhơ và tạo thành các nhấp nhô mới.

-

Như vậy chiều cao nhấp nhơ càng thấp thì càng ít bị ăn mịn.

-

Có thể chống ăn mòn bằng cách phủ lên bề mặt chi tiết một lớp bảo vệ như mạ
Crôm, mạ Niken

-

Ảnh hưởng của lớp biến cứng bề mặt.

-

- Biến dạng dẻo và biến cứng bề mặt kim loại có mức độ khác nhau tuỳ theo hướng
các tinh thể kim loại và thành phần cấu tạo của chúng.

-

- Kết quả của biến dạng dẻo tạo nên sự không đồng nhất tế vi của kim loại nhiều
tinh thể, trong đó sinh ra nhiều phần tử ăn mòn.

-

- Lớp biến cứng bề mặt còn hạn chế sự khuyếch tán ơxy trong khơng khí vào lớp
bề mặt chi tiết nên hạn chế được sự tạo thành oxyt kim loại, có tác dụng bảo vệ,
chống ăn mịn.

ảnh hưởng đến độ chính xác các mối lắp ghép
- Độ chính xác các mối lắp ghép phụ thuộc vào chất lượng các bề mặt lắp ghép, độ bền
của mối lắp ghép, trong đó độ ổn định của chế độ lắp phụ thuộc vào độ nhám của bề mặt
lắp ghép.
Để đảm bảo độ ổn định của mối ghép ngoài việc chọn dung sai của bề mặt lắp ghép hợp
lý thì giá trị Rz cũng phải hợp lý.
- Đối với mối ghép lỏng, để đảm bảo độ ổn định của mối ghép trong suốt thời gian sử
dụng thì trước hết phải giảm độ nhấp nhô tế vi sao cho hợp lý nhất.
- Độ bền của mối lắp chặt có quan hệ trực tiếp đến độ nhám của bề mặt lắp ghép, nếu
chiều cao nhấp nhơ tế vi tăng thì độ bền của mối lắp chặt sẽ giảm.


Chất lượng bề mặt chi tiết mài
Chất lượng bề mặt chi tiết mài là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ và khả
năng làm việc của chi tiết. Trong quá trình mài, chất lượng bề mặt chi tiết là một chỉ tiêu
để đánh giá quá trình gia công chi tiết máy, nhất là ở giai đoạn mài tinh.
- Chất lượng bề mặt được đánh giá bằng hai nhóm chỉ tiêu đó là nhóm các chỉ tiêu hình
dáng lớp bề mặt (độ sóng, nhám bề mặt...) và nhóm tính chất cơ lý của lớp bề mặt (độ
cứng, chiều sâu lớp biến cứng và ứng suất dư...).
- Chất lượng bề mặt khi mài phụ thuộc vào chế độ mài, chất lượng đá mài, tình trạng kỹ
thuật của máy, dung dịch tưới nguội và Topography bề mặt đá mài…
Cấu trúc bề mặt mài
- Gồm các vết cày xước chồng lên nhau như hình sau:

Nguyên nhân: Các vết xước được tạo ra do sự cày xước của hạt mài, khi các hạt mài xâm
nhập vào vật liệu chi tiết
Cấu trúc bề mặt mài
- Các hạt mài kim loại dính trên bề mặt chi tiết:

Nguyên nhân: Do sự dính trở lại của các hạt kim loại từ các hạt mài vào bề mặt chi tiết.
Hiện tượng này thường xẩy ra khi mài các kim loại có tính bám dính cao như: titan, hợp
kim Niken…
Cấu trúc bề mặt mài
- Bề mặt chi tiết mài bằng đá mài CBN với các tốc độ chi tiết khác nhau:


Hình học bề mặt mài
-

Hình học bề mặt mài gồm có: nhám bề mặt và độ sóng

+ Nhám bề mặt: được tạo ra chủ yếu bởi sự tương tác giữa hạt mài và vật liệu chi tiết.
+ Độ sóng: Chủ yếu do rung động trong quá trình mài gây lên (có hai loại rung động là
rung động cưỡng bức và tự rung)

Nhám bề mặt mài
Mơ hình lý thuyết mơ tả độ nhám bề mặt chi tiết sau khi mài và các thơng số chính được
sử dụng để đánh giá độ nhám. Chiều dài chuẩn l khi xác định độ nhám chọn bằng 0.8mm.
Độ nhám được đánh giá bằng hai thông số chính đó là chiều cao nhấp nhơ trung bình Ra
và độ nhấp nhô lớn nhất từ đáy tới đỉnh Rt, có thể thấy rằng Rt lớn hơn Ra. Nếu theo biên
dạng hình sin của bề mặt chi tiết thì Rt = Ra. Với mài thì sự khác nhau giữa Ra và Rt là
lớn hơn. Thường Rt = 7  14Ra nhưng cũng chỉ bằng 4 ÷ 7 lần nếu bỏ qua các giá trị lớn
nhất và nhỏ nhất ngẫu nhiên của các đỉnh và đáy nhấp nhô trên bề mặt.


Nhám lý tưởng bề mặt mài
Cũng như các phương pháp gia cơng khác, có thể dự đốn một cách lý thuyết độ nhám bề
mặt mài bằng cách mơ hình hóa sự tương tác giữa các điểm cắt của hạt mài với chi tiết.

Theo cách này thì các lưỡi cắt cắt bỏ tất cả vật liệu trên đường mà nó đi qua, để lại đằng
sau các rãnh cắt. Với các quá trình cắt có thơng số dụng cụ cắt xác định như tiện hoặc
phay, q trình phân tích là khơng khó khăn. Độ nhám lý tưởng thường là thấp hơn độ
nhám thực do các yếu tố như: sự chảy vật liệu, hiện tượng lẹo dao và rung động. Tuy
nhiên, với mài thì việc thực hiện mơ hình hóa khó hơn nhiều do sự ngẫu nhiên về hình
dáng và thơng số của lưỡi cắt trên đá mài. Do vậy để mơ hình hóa q trình cắt khi mài,
người ta đưa ra các giả thuyết làm đơn giản bớt quá trình
Nhám lý tưởng bề mặt mài
Mục tiêu của việc nghiên cứu nhám lý tưởng của bề mặt chi tiết máy:
-

Có thể ước lượng được độ nhám bề mặt khi gia công

-

Xác định mối quan hệ giữa nhám bề mặt với các thông số mài để có thể kiểm sốt
được chất lượng bề mặt mài.

Nhám lý tưởng bề mặt mài
Trên hình bên là mơ hình tính tốn độ nhám bề mặt chi tiết khi mài. Bề mặt mài lý tưởng
của chi tiết được hình thành từ tập hợp các đường viền giống nhau kế tiếp với bán kính
cong tương ứng với bán kính của đường cắt.

Các giả thiết được đặt ra:
-

Các hạt mài được phân bố đều trên bề mặt đá mài với khoảng cách L.


-

Các hạt mài nhô ra khỏi bề mặt đá
một khoảng cách như nhau.

Nhám lý tưởng bề mặt mài
Khi đó bước tiến cho mỗi điểm cắt được
tính theo cơng thức:

sc 

vw L
vs

Nhám lý tưởng bề mặt mài
Kết hợp hai công thức trên ta có cơng thức:

1 v L 
Rt   w 1 / 2 
4  vs ds 

2

Độ nhấp nhơ trung bình Ra sẽ là:

1  vw L 


Ra 
9 3  v s d s1 / 2 

2

Theo các công thức trên, nhấp nhô bề mặt chủ yếu phụ thuộc vào tỷ số giữa vận tốc đá và
vận tốc chi tiết (vw/vs) và khoảng cách L giữa các hạt mài, trong khi ít phụ thuộc vào
đường kính đá mài ds. Rất rõ ràng để nhận thấy là chiều sâu mài a không ảnh hưởng đến
nhấp nhô với điều kiện là a > Rt, thể hiện từ các quỹ đạo của đường cắt. Với các điều kiện
mài thông thường, các công thức trên cho các giá trị độ nhám thấp phi thực tế.
Xác định nhám theo kinh nghiệm
Phân tích độ nhám bề mặt lý tưởng cung cấp các cách nhìn vật lý về việc bề mặt mài được
tạo ra như thế nào và điều gì quyết định đến độ nhám bề mặt. Tuy nhiên, các mối quạn hệ
đó khi sử dụng vào thực tế sẽ bị hạn chế trong việc dự báo thông số sửa đá và thông số
mài ảnh hưởng như thế nào đến độ nhám thực của bề mặt, để đạt được mục đích này cần
phải nhờ vào quan hệ thực nghiệm.


Điểm xuất phát cho thực nghiệm là mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và thông số
mài được giả thuyết là có quan hệ trực tiếp với chiều dày phoi khơng biến dạng. Khi mài
trụ tiến dao hướng kính, độ nhám bề mặt theo thực nghiệm có thể xác định như sau:
x

 Qw' 
v a
 R1  w 
Ra  R1 
 vs 
 vs 

x

Trong đó: Q’w - là tỷ lệ thể tích bị bóc đi trên một đơn vị chiều dài

Rl, x - là các hằng số được xác định bằng thực nghiệm, 0.15 < x < 0.6
Xác định nhám theo kinh nghiệm
Thông thường trong nguyên công mài có hành trình chạy dao mài hết tia lửa, trong các
hành trình đó thì rõ ràng là khơng có chuyển động tiến dao vào chi tiết, do đó chiều sâu
mài nhỏ hơn chiều sâu mài theo lý thuyết rất nhiều. Chiều sâu mài trong hành trình chạy
hết tia lửa là do sự phục hồi của hệ thống công nghệ bị biến dạng đàn hồi dưới tác dụng
của lực mài ở các bước tiến dao trước. Khi kết thúc các hành trình chạy dao này, nghĩa là
tốc độ cắt bỏ kim loại giảm xuống bằng không và tia lửa không bắn ra thì độ nhám bề mặt
được giảm đi một nửa.
IV, KẾT LUÂN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀN MẶT
CỦA CHI TIẾT KHI MÀI
 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới nhấp nhô tế vi bề mặt chi tiết mài không lớn bằng ảnh
hưởng của lượng tiến dao vì vậy để tăng năng suất mà khơng giảm độ nhẵn bóng bề mặt
ta có thể tăng chiều sâu cắt và giảm lượng tiến dao.
Khi mài thô, nên chọn chiều sâu mài lớn nhất cho phép theo cỡ hạt và công suất máy.
Chiều sâu mài không nên lớn hơn 5% kích thước tiết diện của hạt mài. Ví dụ, với đá mài
có cỡ hạt 800m, chiều sâu mài chọn ≤ 0.04 mm. Nếu chiều sâu mài chọn lớn hơn giá trị
trên, khe hở giữa các hạt mài sẽ nhanh chóng bị phoi kim loại điền đầy và đá sẽ khơng
cịn khả năng cắt gọt nữa.
 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
Khi chi tiết có độ cứng vững kém và khi chi tiết xuất hiện vết cháy, cần giảm chiều sâu
cắt mài. Khi mài tinh nên chọn chiều sâu cắt bé để nâng cao độ chính xác và độ nhấp nhơ
tế vi bề mặt chi tiết. Vật liệu có độ cứng càng cao thì chọn chiều sâu mài càng bé. Khi mài
tinh mặt trụ ngoài, chiều sâu cắt dao động từ 0,005mm ÷ 0,015mm, cịn khi mài thơ từ
0,010mm ÷ 0,025mm. Khi mài phẳng chiều sâu cắt từ 0,01mm ÷ 0,05mm


 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
Tốc độ cắt là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhấp nhô tế vi bề mặt chi tiết mài. Nhấp

nhô tế vi bề mặt giảm khi tốc độ quay của đá tăng. Tốc độ cắt khi mài thường dùng trong
khoảng 28 ÷ 35m/s, ngồi ra trong một số trường hợp người ta có thể dùng tốc độ mài tới
60m/s hoặc cao hơn nữa. Trên hình 1.19 là ảnh hưởng của tốc độ mài đến độ nhám bề mặt
Công thức liên hệ giữa nhấp nhô tế vi bề mặt với vận tốc cắt có dạng như sau:
Ra = C.Vđ-
Trong đó: C - là hệ số khi xét đến ảnh hưởng của các yếu tố khác của quá trình cắt, C= 0.7
– 0.8;
Vđ - là vận tốc của đá mài.
Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
Vận tốc quay của đá nên chọn lớn nhất cho phép ứng với từng phương pháp mài, bởi vì
vận tốc quay của đá tăng thì chiều dày phoi giảm, tải trọng trên từng hạt mài giảm do đó
năng suất gia cơng và độ nhẵn bóng bề mặt tăng, đá mài mịn ít hơn. Tuy vậy, vận tốc đá
mài tăng sẽ làm tăng ứng suất trong đá và dẫn đến hiện tượng vỡ đá gây nguy hiểm. Khi
tăng tốc độ quay của đá mài, tức tăng số lượng hạt tham gia trong quá trình cắt trong một
đơn vị thời gian. Nếu như khi chuyển sang chế độ mài cao tốc, mà không thay đổi lượng
dư cắt kim loại trong một đơn vị thời gian thì mỗi hạt mài sẽ làm việc với thời gian ít
hơn, chiều sâu cắt giảm, như vậy tăng được độ bóng bề mặt gia cơng

 Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến độ nhám bề mặt
Ngoài ảnh hưởng của các thơng số mài ra, độ nhám cịn phụ thuộc vào thông số sửa đá.
Với trường hợp sửa đá bằng dụng cụ kim cương quay, khả năng sửa đá phụ thuộc góc ,
nơi mà kim cương trên đầu sửa bắt đầu cắt vào đá. Góc  lớn sẽ làm cho nhiều hạt mài bị
vỡ, ít biến dạng dẻo của hạt mài và bề mặt đá nhám hơn.
Nếu tính ảnh hưởng của
quá trình sửa đá thì độ nhám bề mặt chi tiết mài được xác định theo công thức:


Ra  R2

1/ 3

 Qw' 


 vs 

x

Trong đó R2 là hệ số thực nghiệm.
Với trường hợp sửa đá bằng dụng cụ kim cương một lưỡi cắt cũng thu được kết
quả tương tự và độ nhám được tính như cơng thức sau:

Trong đó R3 là hệ số thực nghiệm, ad chiều sâu cắt sau một hành trình ngang sửa đá. Theo
cơng thức này thì ảnh hưởng của bước tiến dao lớn hơn so với chiều sâu sửa đá

Ảnh hưởng của góc  khi sửa đá tới độ nhám khi mài phẳng, đá mài 32A46I8VBE, vs =
32 m/s, vw = 13 m/p, a = 25 m
 Ảnh hưởng của chế độ sửa đá đến độ nhám bề mặt


Sơ đồ quan hệ của độ nhám và lượng bóc kim loại với các điều kiện sửa đá khác nhau, đá
mài Al2O3 liên kết thủy tinh, vs = 29 m/s, vw = 19 m/p, a = 3 m
 Ảnh hưởng của dung dịch tưới nguội đến nhám bề mặt
Theo phân tích khoảng 80% cơng tiêu tốn khi mài biến thành nhiệt. Một phần nhiệt sinh
ra thoát theo phoi, một phần nằm lại trong chi tiết gia cơng, cịn một phần truyền qua
dụng cụ mài hoặc truyền vào môi trường xung quanh. Nhiệt truyền qua phoi sẽ làm phoi
có nhiệt độ cao, một phần phoi bị chảy, còn một phần bị cháy do cacbon trong kim loại bị
ơxy hố bởi ơxy trong khơng khí. Nhiệt độ tức thời trong vùng cắt lớn làm thay đổi cấu
trúc lớp bề mặt chi tiết, làm xuất hiện biến dạng nhiệt của chi tiết, ứng suất dư, vết cháy
sém, vết nứt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết trong quá trình mài.

Trong khi mài, cần dùng dung dịch tưới nguội để làm tăng độ nhẵn bóng bề mặt và chất
lượng sản phẩm mài. Dung dịch trơn nguội có tác dụng làm giảm ma sát giữa đá và chi
tiết mài, giảm nhiệt độ vùng mài, đẩy các phế thải ra khỏi vùng gia công do đó chất lượng
bề mặt của chi tiết tăng lên.
 Ảnh hưởng của dung dịch tưới nguội đến nhám bề mặt
Dung dịch tưới nguội cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tinh khiết, ít tạp chất. Để đảm bảo độ
bóng bề mặt gia công cao việc làm sạch, lọc sạch dung dịch tưới nguội thường xuyên và
cẩn thận có ý nghĩa rất lớn. Vì trong quá trình mài, phoi kim loại khi mài bị đốt cháy rất
nhanh, được tôi cứng và hầu hết cứng hơn bề mặt gia công. Khi dịng tưới nguội có lẫn
phoi sẽ làm cào xước bề mặt mài. Dòng tưới nguội phải được hướng tới vị trí rửa sạch bề
mặt đá, tẩy được tạp chất bám dính trên đó.
 Ảnh hưởng của rung động đến nhám bề mặt
Như đã trình bày ở trên, rung động có ảnh hưởng trực tiếp tới độ ổn định của quá trình
gia cơng và đặc trưng cho từng điều kiện gia cơng. Việc phân tích nguồn gốc và cơ chế
hình thành các rung động khi mài cho đến nay vẫn chưa được giải quyết trọn vẹn. Tuy các
nhà nghiên cứu vẫn thống nhất ở một điểm chung đó là rung động có quan hệ chặt chẽ tới
tình trạng mịn và khả năng cắt gọt của đá nên có thể sử dụng các thơng số đặc trưng của
nó để đánh giá khả năng làm việc của đá mài. Các nhà nghiên cứu cũng khẳng định rằng,
rung động tự rung do một tập hợp nhiều rung động tự rung gây nên. Tùy thuộc vào điều
kiện gia cơng và tình trạng cụ thể của máy, độ bền của vật liệu gia công, chế độ cắt...các
nguyên nhân trên sẽ có mức ảnh hưởng khác nhau.
 Ảnh hưởng của rung động đến nhám bề mặt
Trong quá trình mài do lượng dư gia cơng khơng đều, độ khơng đồng nhất của vật liệu,
đặc tính gián đoạn của q trình gia cơng, các dao động riêng tắt dần của hệ thống công