Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương

1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




NGUYỄN THỊ THU




NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA DUNG DỊCH TRƠN
NGUỘI ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI MÀI
PHẲNG THÉP 9XC QUA TÔI BẰNG ĐÁ MÀI HẢI DƢƠNG



LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ






Thái Nguyên, năm 2015
2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các
phần tham khảo đã được nêu rõ trong luận văn.
Tác giả



Nguyễn Thị Thu
3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Vũ Ngọc Pi, người đã hướng dẫn
và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực hiện đến quá trình viết và
hoàn chỉnh luận văn.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác
Thái Hà đã tạo điều kiện thuận lợi vàgiúp đỡ tác giả rất nhiều trong quá trình
tiến hànhthực nghiệm.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban giám hiệu và Khoa Sau đại học và
Trung tâm thí nghiệm của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều
kiện thuận lợi để hoàn thànhluận văn này.
Do năng lực bản thân còn có những hạn chế nên luận văn không tránh
khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo,
cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Trân trọng cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Thị Thu
4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT
Nội dung
Trang
1
Hình 1.1 Quá trình mài phẳng
3
2
Hình 1.2: Hạt mài
6
3
Hình 1.3: Kí hiệu của đá mài
10
4
Hình 1.4:Sơ đồ tưới nguội thông dụng trên máy mài[3].
15
5
Hình 1.5 Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các phương
pháp bôi trơn làm nguội khác nhau [6].
16
6
Hình 1.6 Nhiệt độ và ứng suất dư khi sử dụng các phương pháp
bôi trơn làm nguội khác nhau [6].
17
7

Hình 2.1 Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến trung
bình khi sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội với 15 lượt cắt [7].
19
8
Hình 2.2 Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến trung
bình khi sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội với 30 lượt cắt [7].
20
9
Hình 2.3 Đồ thị hệ số lực cắt Kp khi mài thép X12M bằng đá
mài CBN và đá mài thường, sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội
với 15 và 30 lượt cắt [7].
20
10
Hình 2.4 Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá
mài CBN và đá mài thường, sử dụng ba dung dịch trơn nguội
với 15 và 30 lượt cắt [7].
21
11
Hình 2.5 Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến độ nhám
bề mặt gia công khi mài bằng đá Al
2
O
3
và CBN [8].
22
12
Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề
mặt mài [9].
23
13

Hình 2.7. Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương [9].
a) Nồng độ 5% b) Nồng độ 10%
24
14
Hình 2.8: So sánh R
a
trung bình theo chiều sâu cắt [10].
25
15
Hình 2.9. Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với các loại
26
5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
dung dịch trơn nguội khác nhau [11].
16
Hình 2.10. Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và áp suất
tưới nguội đến độ nhám bề mặt mài [12].
26
17
Hình 2.11. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến lớp biến cứng
bề mặt mài [14].
28
18
Hình 2.12 Ảnh hưởng của lưu lượng tới tốc độ bóc tách vật liệu
[15].
29
19
Hình 2.13 Ảnh hưởng của lưu lượng tới giới hạn năng lượng
[15].

29
20
Hình 2.14. Ứng suất dư bề mặt mài với lưu lượng tưới nguội
khác nhau [16]
30
21
Hình 2.15. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất
dư bề mặt khi mài bằng đá Al
2
O
3
và đá CBN [18].
31
22
Hình 2.16. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất
dư bề mặt khi mài bằng đá BWA60MVA1 [19].
32
23
Hình 3.1 : Chi tiết gia công.
35
24
Hình 3.2: Đồ gá thí nghiệm
35
25
Hình 3.3: Sơ đồ thí nghiệm
36
26
Hình 3.4: Máy đo độ nhám Mittutoyo
36
27

Hình 3.5: Đầu đo lực KISTLER.
37
28
Hình 3.6: Card A/D thu nhận dữ liệu.
38
29
Hình 3.7: Sơ đồ khối phần mềm điều khiển và xử lý số liệu
DASYLAB 9.0.2 đo lực cắt.
38
30
Hình 3.8: Đồng hồ đo áp suất MR10100.
40
31
Hình 3.9: Đồng hồ đo lưu lượng Z5615.
40
32
Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
44
33
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề
45
6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
mặt mài khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
34
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu AVANTIN361I.
47

35
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề
mặt khi mài khi dùng dầu AVANTIN361I.
49
36
Hình 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu AVANTIN 300.
52
37
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề
mặt khi mài khi dùng dầu AVANTIN300.
53
38
Hình 3.16: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu JP.Way
55
39
Hình 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề
mặt khi mài khi dùng dầu JP.Way
56

7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

TT
Nội dung
Trang

1
Bảng 1.1: Độ cứng của đá mài
8
2
Bảng 1.2: Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài
9
3
Bảng 2.1:Trị số độ nhám bề mặt gia công khi mài bằng đá Al
2
O
3
và CBN [8].
21
4
Bảng 2.2. Độ nhám bề mặt khi mài thép AISI 304 với hai môi
trường làm mát [5].
24
5
Bảng 2.3: Kết quả đánh giá cho nước làm mát có chứa phụ gia
[13].
27
6
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của mẫu thí nghiệm thép 9XC .
34
7
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi
dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
43
8
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

mặt mài khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
43
9
Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi
dùng dầu AVANTIN 361I.
47
10
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề
mặt mài khi dùng dầu AVANTIN361I.
47
11
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi
dùng dầu AVANTIN 300.
51
12
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề
mặt mài khi dùng dầu AVANTIN300.
51
13
Bảng 3.8 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi
dùng dầu JP.Way.
54
14
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề
54
8

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
mặt mài khi dùng dầu JP.WAY.

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Trong gia công cơ khí, gia công bằng phương pháp mài có nhiều ưu điểm
như: Mài có thể gia công với chiều sâu cắt rất nhỏ (từ (0,005÷0,1) mm), vận tốc cắt
lớn (30÷50) m/s với mài thông thường và đến 200 m/s với mài cao tốc). Độ chính xác
và độ bóng bề mặt sau mài đạt rất cao (cấp chính xác từ (5÷7), nhám bề mặt R
a
=
(0,2÷3,2) μm). Đặc biệt, mài chiếm ưu thế cao khi gia công tinh các bề mặt có độ
cứng, độ bền cao vv Nhờ các ưu điểm nêu trên nên nguyên công mài chiếm một vị trí
rất quan trọng trong gia công cơ khí.
- Các vật liệu hạt mài thông thường như oxide nhôm, silicon carbide, carbide
boron, cubic boron nitride…trong đó Al
2
0
3
là đá mài được sử dụng nhiều nhất trong
các nhà máy, phân xưởng với ưu điểm giá thành rẻ, dễ kiếm và phù hợp để gia công
nhiều loại vật liệu khác nhau. Đá mài Al
2
0
3
thường dùng để mài tinh: Thép hợp kim,
dụng cụ đo, khuôn dập…
- Thép 9XC là mác thép được dùng phổ biến nhất của nhóm thép hợp kim. Nó
thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy có độ chính xác cao như dụng cụ cắt,
dụng cụ đo, khuôn dập,… Kết quả nghiên cứu với mác thép 9XC cho phép áp dụng

khi mài các thép dụng cụ khác.
- Mài có vị trí rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt là trong
gia công tinh nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực mài
được công bố và ứng dụng có hiệu quả trong thực tế sản xuất. Để nâng cao hiệu quả
kinh tế - kỹ thuật của nguyên công mài nói chung và mài phẳng nói riêng, các vấn đề
về mài vẫn đang được quan tâm nghiên cứu.
Từ các phân tích trên, có thể nói cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về bôi
trơn làm mát về mài nói chung và về mài phẳng nói riêng. Tuy nhiên, cho đến nay
chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại dung dịch bôi trơn làm
9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
mát đến chất lượng mài khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Từ
những đặc điểm và tình hình nêu trên tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của
công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải dương” .
2. Mục tiêu của nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt
gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Qua đó lựa chọn
được loại dung dịch trơn nguội hợp lý để nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi mài
phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương.
- Xác định được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép 9XC qua
tôi bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
3. Kết quả dự kiến
- Xác định được mức độ ảnh hưởng của các loại dung dịch trơn nguội đến chất
lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Từ đó
đưa ra:
- Đề xuất được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
- Đề xuất được loại dung dịch trơn nguội thích hợp khi mài phẳng thép 9XC

qua tôi bằng đá mài Hải Dương.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đề tài được tiến hành nghiên cứu bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
5. Nội dung nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu tổng quan về công nghệ trơn nguội khi mài phẳng.
5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công
khi mài phẳng.
5.3 Nghiên cứu thực nghiệm.
- Xây dựng hệ thống: Chọn máy, phôi thí nghiệm, đá mài, công nghệ trơn nguội, hệ
thống đo lường…
- Xây dựng kế hoạch thực nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm.
5.4 Viết báo cáo khoa học.
10

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Chƣơng 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu về gia công mài và mài phẳng
Trong gia công cơ khí, gia công bằng phương pháp mài có nhiều ưu điểm hơn
so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công các vật liệu có độ cứng, độ bền cao,
chịu nhiệt cao …và yêu cầu độ chính xác cao, độ nhẵn bóng bề mặt cao. Vì vậy
nguyên công mài chiếm một vị trí quan trọng trong gia công cơ khí.
Mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao. Khi mài tinh có
thể đạt độ nhám bề mặt cấp (7÷8) và lớn hơn, độ chính xác kích thước cao (1÷3)µm.

Hình 1.1 Quá trình mài phẳng

Mài phẳng là phương pháp cơ bản để gia công tinh mặt phẳng. Nó có thể dùng
để gia công lần cuối mặt phẳng đã qua tôi sau khi phay hoặc bào. Ngoài ra nó có thể
thay thế cho phay hoặc bào trong sản xuất lớn hoặc để gia công các chi tiết khó định vị
và kẹp chặt.
Mài phẳng các bề mặt của chi tiết được thực hiện trên các máy mài phẳng bằng
mặt đầu hoặc chu vi của đá. Mài phẳng cho năng suất cao vì diện tích tiếp xúc của đá
và chi tiết lớn, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, thích hợp với sản xuất loạt lớn và hàng
khối, có thể mài được các chi tiết mỏng, khó định vị và kẹp chặt. Tuy nhiên do diện
tích giữa đá và chi tiết gia công lớn nên quá trình mài phẳng sinh nhiệt lớn hơn so với
các phương pháp mài khác nên dễ gây biến dạng nhiệt trong quá trình mài.
11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối vì vậy chất lượng
bề mặt mài có ảnh hưởng quan trọng đến tuổi bền và khả năng làm việc sau này của
chi tiết máy.
1.2 Các đặc điểm của quá trình mài phẳng
Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ cứng cao.
Mài có nhiều đặc điểm khác biệt so với các phương pháp gia công cắt gọt khác:
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt không liên tục đồng thời tham gia
cắt, các lưỡi cắt được tạo ra bởi các hạt mài có kích thước rất nhỏ, có hình dáng rất
khác nhau và phân bố lộn xộn trong chất dính kết. Đa số các hạt mài có nhiều lưỡi cắt,
có góc lượn ở đỉnh và có góc cắt không thuận lợi cho điều kiện cắt gọt: Góc trước γ
thường âm và góc cắt β thường lớn hơn 90
0
.
- Tốc độ cắt khi mài rất cao (≥ 30 m/s, mài cao tốc độ có thể lên tới 120 m/s hoặc cao
hơn).
- Do góc cắt không hợp lý, tốc độ cắt cao nên nhiệt độ ở vùng cắt khi mài rất lớn (1000
÷ 1500

0
C) làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt.
- Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra một phoi riêng biệt có kích thước rất nhỏ, số lượng phoi
tạo ra trong một đơn vị thời gian rất lớn (hàng nghìn phoi trong một phút), vì thế có
thể coi quá trình mài là quá trình cào xước tế vi bề mặt gia công tạo độ nhẵn bóng và
độ chính xác cao.
- Hạt mài có độ cứng cao, cắt gọt không liên tục nên có thể gia công được những vật
liệu rất cứng mà các dụng cụ khác không cắt được như thép tôi, hợp kim cứng…
nhưng lại không gia công được những vật liệu rất mềm.
- Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc. Dưới tác dụng của tải trọng cơ,
nhiệt các hạt mài đã mòn bật ra khỏi bề mặt đá tạo điều kiện cho những hạt mài mới
tham gia vào quá trình cắt, ngoài ra một số hạt mài vỡ tạo thành những lưỡi cắt mới.
- Do hiện tượng tự mài sắc cũng như không thể chủ động thay đổi được hình dáng và
vị trí của hạt mài trong đá mài cho nên việc nghiên cứu và điều khiển quá trình mài
gặp nhiều khó khăn, các quy luật của quá trình mài chưa được nghiên cứu toàn diện.
Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia công các vật liệu có độ cứng
và độ bền cao cho độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên phương pháp mài có
vị trí quan trọng trong gia công cơ khí.
12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.3 Các thông số cơ bản của quá trình mài phẳng
1.3.1. Chế độ công nghệ
1.3.1.1. Chiều sâu cắt
Phụ thuộc vào kiểu mài và yêu cầu gia công.
- Mài tròn ngoài: Khi mài thô, chọn: t = 0,01 0,25mm
Khi mài tinh, chọn t = 0,005 0,0075mm
- Mài lỗ: Khi mài thô, chọn: t = 0,005 0,03mm
Khi mài tinh, chọn: t = 0,002 0,01mm
- Mài vô tâm: Khi mài thô, chọn: t = 0,02 0,2mm

Khi mài tinh, chọn:t = 0,0025 0,01mm
- Mài phẳng: Khi mài thô, chọn: t = 0,015 0,15mm
Khi mài tinh, chọn:t = 0,005 0,015mm
Chiều sâu cắt khi mài có thể tra trong các sổ tay.
1.3.1.2. Lượng chạy dao dọc
Lượng chạy dao dọc được tính sau một vòng quay của chi tiết khi mài tròn
hoặc sau một hành trình kép của bàn máy khi mài phẳng.
Thường lấy: S
d
= (0,3 0,6)B
Trong đó: B - chiều rộng của đá mài, mm.
Lượng chạy dao dọc có thể tra trong các sổ tay.
1.3.1.3. Tốc độ cắt khi mài
Tốc độ cắt của đá mài được chọn theo sổ tay, phụ thuộc vào độ bền của đá mài,
độ cứng vững và công suất của máy mài. Theo tốc độ cắt đã chọn, cần được hiệu chỉnh
theo số vòng quay thiết kế của máy mài.
Số vòng quay của chi tiết gia công khi mài được chọn theo sổ tay phụ thuộc vào
vật liệu gia công, tính chất gia công và độ cứng của đá mài.
1.3.2 Đá mài
Đá mài là một vật thể xốp do hạt mài và chất dính kết cấu tạo thành. Nói chung
hạt mài của đá mài chỉ chiếm thể tích bằng một nửa thể tích của đá mài. Hạt mài đóng
vai trò như những lưỡi cắt. Còn chất dính kết làm nhiệm vụ liên kết các hạt mài lại
13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
thành viên đá mài có hình dáng quy định. Đá mài được đặc trưng bởi thông số sau: Vật
liệu hạt, cỡ hạt, độ cứng, chất dính kết, cấu trúc, hình dạng kính thước của đá mài.
1.3.2.1. Vật liệu hạt mài
Coranh đông nâu : (Hình 1.2a) Ký hiệu C
n

(theo tiêu chuẩn Nga: Corun điện
thường, ký hiệu ). Coranh đông nâu là loại vật liêu kết tinh dạng Al
2
O
3
trong đó có
(89 95)% Al
2
O
3
. Còn lại là các tạp chất có dạng Fe
2
O
3
, SiO
2
, TiO
2
,….độ cứng tế
vi: (20.500 23.000)N/mm
2
.
Coranh đông nâu có độ bền, độ cứng, độ bền nhiệt cao, (khoảng 2050
o
C) và có
tính tự mài sắc tốt. Do đó được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực chế tạo đá mài.

a) Coranh đông nâu b) Coranh đông trắng c) Coranh đông hồng

d) Các bít silic đen e) Các bít silic xanh

Hình 1.2 Hạt mài
Đá mài với chất dính kết Coranh đông nâu dùng để mài thô, bán tinh và mài
tinh các loại vật liệu có độ bền cao như thép cácbon, thép hợp kim, gang rèn, đồng
vàng mềm….trừ các loại thép cao tốc đã tôi, gang dẻo và tổ chức péclít, đồng thanh
cứng. Mặt khác còn dùng để mài sắc các loại dụng cụ cắt.
Coranh đông trắng: (Hình 1.2b) Ký hiệu C
t
: (theo tiêu chuẩn Nga: Corun điện
trắng, ký hiệu Ú). Coranh đông trắng là loại vật liệu kết tinh dạng Al
2
O
3
trong đó có
(96 98)% Al
2
O
3
. Độ cứng tế vi: (21000 235000)N/mm
2
. Coranh đông trắng có độ
14

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
cứng cao hơn nhưng lại giòn hơn nên độ bền thấp hơn Coranh đông nâu. Tính năng cắt
của Coranh đông trắng cao hơn khoảng (30 40)% so với Coranh đông nâu. Khả năng
tự mài sắc tốt hơn.
Đá mài với chất dính kết Coranh đông trắng thường dùng để mài thép cao tốc,
mài vật liệu nhôm, mài ta rô và mài những dụng cụ cắt có kích thước nhỏ, biên dạng
phức tạp, thường dùng để mài định hình và mài tinh, không dùng để mài thô.
Coranh đông hồng: (Hình 1.2c) Ký hiệu PA: Độ cứng gần giống Corindon

trắng, nhưng độ dẻo dai lại cao, dùng để gia công các loại vật liệu có độ dẻo lớn, có
hiệu suất cao hơn Corindon trắng, độ nhám bề mặt cao. thích hợp mài cắt thép hợp kim
có độ dẻo cao, thép đã tôi và dụng cụ đo chính xác, chi tiết đồng hồ máy đo.
Coranh đông hợp kim: Ký hiệu C
h
. Là loại vật liệu kết tinh dạng Al
2
O
3
,
Me
2
O
3
, trong đó có 94% Al
2
O
3
, còn các thành phần hợp kim khác như: TiO
2
,
Cr
2
O
3
,….chiếm khoảng 2%. Độ cứng tế vi: (21500 24000)N/mm
2
.
Đá mài với chất dính kết Coranh đông hợp kim dùng để mài rà, mài bóng hoặc
mài với chế độ cắt lớn.

Các bít silic đen: (Hình 1.2d) Ký hiệu S
đ
: (theo tiêu chuẩn Nga: cacborun đen,
ký hiệu K4). Cácbít silic đen là loại vật liệu kết tinh dạng SiC. Trong đó có khoảng
(97 98)% SiC. Độ cứng tế vi: (28000 30.000)N/mm
2
.
Cácbít silic đen có độ bền, độ cứng, độ bền nhiệt cao (khoảng 2050
0
C) khả năng
tự mài sắc tốt. Nhược điểm là hơi giòn. nên đá mài với chất dính kết cácbít silic đen
thường được dùng để mài vật liệu có độ bền thấp như đồng thanh mềm, đồng thau,
gang trắng, gang xám, nhôm và vật liệu phi kim loại.
Các bít silic xanh: (Hình 1.2e) Ký hiệu S
x
(theo tiêu chuẩn Nga: Các borun
xanh ký hiệu K3). Cácbít silic xanh là loại vật liệu kết tinh dạng SiC, có khoảng(
98 99)% SiC; Độ cứng tế vi(29000 32000)N/mm
2
; Tính tự mài sắc cao, tính năng cắt
cao hơn Cácbít silic đen khoảng 20%. Nhược điểm là giòn, độ bền thấp hơn Cácbít
silic đen và thấp hơn cả Coranh đông trắng, giá thành đắt hơn Cácbítsilic đen. Đá mài
với chất dính kết Các Cácbít silic xanh dùng để mài sắc hợp kim cứng và vật liệu sứ.
Các bít Bo: Ký hiệu B
o
C. Các bít Bo có độ cứng rất cao (37000 43000)N/mm
2

nhưng lại rất giòn. Độ hạt nhỏ nên thường dùng các bít Bo dưới dạng bột hay bột nhão để
15

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
mài bóng hợp kim cứng, mài bóng lần cuối các bề mặt chính xác, mài bóng các loại vật
liệu cứng như thạch anh, cương ngọc…
1.3.2.2. Chất dính kết
Chất dính kết Gốm: Ký hiệu G: Là chất dính kết vô cơ được sử dụng rộng rãi
nhất. Hiện nay có tới 70% đá mài được chế tạo từ những dính kết này. Chất dính kết
gốm có độ bền, độ chịu nhiệt và độ cứng cao, chịu ăn mòn và chịu ẩm tốt, bền vững về
mặt hóa học. Nhược điểm của chất dính kết gốm là giòn nên không dùng chế tạo đá
mài có chiều dày nhỏ và chịu tải trọng va đập.
Đá mài dùng chất dính kết gốm có thể cắt với tốc độ 50m/s và cho năng suất
cao.
Chất dính kết Bakêlit: Ký hiệu B: Là chất dính kết hữu cơ cũng được dùng rất
phổ biến. Bakêlit là loại nhựa tổng hợp được chế tạo từ axit cácbonic và phoóc ma lin.
Đá mài dùng chất dính kết Bakêlit được sử dụng rộng rãi ở tốc độ cao để mài rãnh,
mài sắc dao đã tôi, mài bề mặt định hình, mài ta rô, bàn ren, mũi doa….
Chất dính kết Vunkanít: Ký hiệu V: Đó là chất dính kết hữu cơ được chế tạo
bằng cách lưu hóa cao su đã được làm mềm bằng benzen với lưu huỳnh. Bao gồm
70% cao su và 30% lưu huỳnh. Đá mài dùng chất dính kết Vunkanít có độ bền mòn
cao, thường dùng làm đá dẫn của các máy mài vô tâm. Đá mài dùng chất dính kết
Vunkanít cho phép dùng với tốc độ cao, có thể tới 75m/s. Loại đá này thường dùng để
cắt đứt, mài rãnh, mài rãnh then, mài định hình chính xác lần cuối. Nhược điểm của đá
mài dùng chất dính kết Vunkanít là độ xốp thấp chịu nhiệt kém. Ở nhiệt độ 150
o
C đá
bắt đầu bị mềm. Khi nhiệt độ lớn hơn 200
o
C đá dễ bị cháy. Vì vậy khi mài cắt phải
tưới dung dịch trơn nguội không có kiềm tính.
1.3.2.3. Độ cứng của đá mài

Độ cứng của đá mài là khả năng chống lại sự bứt hạt mài ra khỏi bề mặt làm
việc của đá dưới tác dụng ngoại lực. Độ cứng của đá mài chủ yếu do phương pháp chế
tạo, số lượng chất dính kết trong một đơn vị thể tích và thành phần chất dính kêta
quyết định.
Nói chung khi cắt vật liệu cứng do đỉnh hạt mài chóng bị mòn nên cần phải
chọn loại đá mềm. Khi mài vật liệu dẻo như nhôm, đồng, phoi mài dễ bít kín vào lỗ
hổng trên bề mặt đá gây ra rung động và làm giảm độ nhẵn bề mặt gia công. Do vậy
16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
cũng cần phải chọn đá mềm để mài. Khi bề mặt tiếp xúc của đá mài và bề mặt gia
công càng lớn, ma sát càng tăng và bề mặt mau bị cùn thì cũng cần phải chọn đá mài
mềm.
Độ cứng của đá mài được phân làm nhiều cấp khác nhau và cho trong bảng sau:
Bảng 1.1: Độ cứng của đá mài
Độ cứng của đá mài
Ký hiệu

Cấp độ cứng


Nga
Việt Nam
Nga
Việt Nam
Mềm
M
M
M1, M2, M3
M1, M2, M3

Mềm vừa
CM
MV
CM1, CM2
MV1, MV2
Trung bình
C
TB
C1, C2
BT1, BT2
Cứng vừa
CT
CV
CT1, CT2, CT3
CT1, CT2, CT3
Cứng
T
C
T1, T2
C1, C2
Rất cứng
BT
RC
BT1, BT2
RC1, RC2
Đặc biệt cứng
T
ĐC
T1, T2
ĐC1, ĐC2

Chú thích: Độ cứng tăng theo chiều tăng của trị số cấp độ cứng

1.3.2.4. Cỡ hạt của đá mài
Cỡ hạt còn gọi là độ hạt được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt mài. Tính
năng cắt của đá mài phụ thuộc vào kính thước của hạt. Khi mài thô, dùng hạt mai có
kích thước lớn. Khi mài tinh dùng cỡ hạt nhỏ. Khi gia công vật liệu mềm và dẻo, để
giảm hiện tượng nhét phoi vào lỗ của bề mặt đã mài, nên dùng cỡ hạt nhỏ.
Hạt mài được chia làm 4 nhóm:
- Hạt mài có cỡ hạt: 200,160,125,100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20,16.
- Bột mài có cỡ hạt: 12,10, 8, 6, 5, 4, 3.
- Bột mài mịn có cỡ hạt: M63, M50, M40, M28, M20, M14.
- Bột mài cực mịn có cỡ hạt: M10, M7, M3, M2, M1.
Kích thước thực các cỡ hạt của hạt mài và bột mài được nhân với 0,01mm, của
bột mài mịn và bột mài cự mịn được nhân với 0,001mm.
1.3.2.5. Cấu trúc của đá mài
Cấu trúc của đá mài thể hiện ở tỷ lệ phần trăm của thể tích hạt mài, thể tích chất
dính kết, thể tích khoảng trống trong đá mài. Các tỷ lệ thể tích đó quyết định độ chặt
(hay độ xốp) của đá mài. Số cấp cấu trúc càng cao, khoảng cách giữa các hạt mài càng
17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
lớn, do đó đá mài càng xốp nghĩa là số lượng hạt mài càng giảm và khoảng trống càng
tăng.
Phân loại cấu trúc mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài trong mỗi cấp cho trong bảng sau:
Bảng 1.2: Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài.
Loại cấu trúc
Chặt
Trung bình
Xốp
Cấp cấu trúc

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Số%hạt mài trong
thể tích đá mài
62
60
58
56
54
52
50
48
46
44
42
40

Đá mài có cấu trúc xốp dùng để mài cao tốc rất tốt vì phoi ít bị nhét vào đá, ma
sát giảm nên có thể mài với chiều sâu cắt lớn, sửa đá ít hơn và tăng năng suất cao hơn.
Thực nghiệm cho thấy, đá mài càng xốp, bề mặt gia công càng ít bị cháy hơn.

Nếu đá mài càng mềm, nên chọn cấu trúc càng xốp để phoi ít bị nhét vào bề mặt đá.
Để độ xốp cho đá, khi chế tạo đá mài người ta chọn thêm các chất phụ như mùn
cưa, than vun, garphít … Khi thiêu kết, các chất phụ sẽ cháy và tạo ra các khoảng trống.
1.3.2.6. Hình dáng của đá mài
Hình dáng của đá mài được quy định theo tiêu chuẩn và được phân chia như
sau: Đối với viên mài có các loại từ V1 đến V20. Đối với đầu mài có các loại từ Đ1
đến Đ7, với thỏi mài có: T1 đến T6. Với miếng mài có: M1 đến M6.
Một số loại đá mài thông dụng cho ở bảng sau:
Để tiện cho việc chọn đá, trên mặt
đầu của đá mài được ghi
các thông số kỹ thuật của
đá mài.
Ví dụ:
Cn 60 CV1G
V1 - 400 x 40 x 203
30m/s


Hình 1.3: Kí hiệu của đá mài
60
18

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1.4. Bôi trơn làm mát khi mài phẳng
1.4.1 Vai trò của dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt
1.4.1.1 Tác dụng bôi trơn
Nhiệt phát sinh do biến dạng dẻo kim loại, do ma sát giữa phoi và bề mặt dụng cụ.
Tác dụng của dung dịch trơn nguội khi mài được thể hiện trong những khía cạnh sau:
- Giảm ma sát giữa mặt sau của phoi với mặt trước của dụng cụ cắt.
- Giảm ma sát giữa mặt sau của dụng cụ cắt với bề mặt đang gia công.

- Do giảm ma sát ở mặt trước và mặt sau của dụng cụ nên lượng mòn của dụng cụ
giảm dẫn đến tuổi bền tăng.
- Các phần tử của dung dịch trơn nguội bao quanh các phần tử của phoi làm cản trở sự
dính, giúp phoi thoát ra khỏi khu vực cắt dễ dàng.
Ngoài ra tính bôi trơn của dung dịch trơn nguội gắn liền với khả năng xâm nhập
của dung dịch vào những vết nứt tế vi, làm giảm lực liên kết giữa các nguyên tử khiến
cho lớp kim loại dễ bị biến dạng dẻo và quá trình cắt được dễ dàng hơn.
1.4.1.2 Tác dụng làm nguội
Tác dụng làm nguội của dung dịch trơn nguội bao gồm:
- Tải nhiệt ra khỏi vùng cắt dẫn đến giảm nhiệt độ trên dụng cụ cắt và trên chi tiết gia
công.
- Đảm bảo nhiệt độ của môi trường thấp và ổn định.
- Giảm khả năng biến dạng nhiệt của chi tiết trong quá trình gia công.
- Giảm mức độ biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt do đó tăng độ chính xác gia công và
nâng cao tuổi bền của dao.
1.4.1.3 Tác dụng làm sạch thiết bị
Tác dụng làm sạch thiết bị của dung dịch trơn nguội bao gồm:
- Dòng dung dịch trơn nguội đẩy các vụn kim loại ra khỏi thiết bị (sống trượt, khe hở ở
bàn máy,…) qua đó làm giảm quá trình mài mòn của thiết bị.
- Làm sạch bề mặt đá mài, tăng hiệu quả cắt gọt cho đá.
- Nâng cao tác dụng bảo vệ bề mặt chi tiết gia công, hạn chế gỉ sét.
- Giảm lượng bụi trong khu vực gia công.
Ngoài các tác dụng như trên thì dung dịch trơn nguội cũng có nhược điểm:
- Tăng ô nhiễm môi trường và có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động.
19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- Tăng chi phí gia công và chi phí xử lý dung dịch sau khi sử dụng.
Việc sử dụng dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt hợp lý có thể đưa đến
các lợi ích kinh tế sau:

- Giảm chi phí dụng cụ cắt: các dụng cụ cắt mòn chậm hơn do đó tăng tuổi bền, giảm
thời gian mài lại và chỉnh sửa dụng cụ cắt.
- Tăng năng suất cắt gọt: do dung dịch trơn nguội làm giảm nhiệt và ma sát nên có thể
sử dụng chế độ cắt gọt cao.
- Giảm chi phí lao động: do dụng cụ cắt có tuổi bền lớn hơn và cần mài lại ít hơn khi sử
dụng dung dịch trơn nguội, thời gian dừng máy ít hơn, giảm chi phí gia công chi tiết.
- Giảm chi phí năng lượng: dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát do đó năng lượng
cần thiết cho các nguyên công cắt gọt sẽ giảm tương ứng cho phép tiết kiệm năng
lượng và chi phí.
1.4.2 Phân loại dung dịch trơn nguội
Dung dịch trơn nguội được phân loại theo hai chỉ tiêu [2]:
- Theo tác dụng chính của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Nhóm có tác dụng làm
lạnh (các dung dịch chất điện ly), nhóm có tác dụng làm lạnh và một phần bôi trơn
(dung dịch nước xà phòng, dung dịch emulsion), nhóm có tác dụng bôi trơn và một
phần làm lạnh (các chất dầu).
- Theo đặc tính sử dụng của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Dầu cắt gọt, dầu hòa
tan, dung dịch cắt gọt hóa học.
Trong thực tế sản xuất, người ta thường phân loại dung dịch trơn nguội theo đặc
tính sử dụng. Cụ thể như sau:
1.4.2.1 Dầu cắt gọt
Dầu cắt gọt được chia thành loại hoạt động và loại thụ động, các thuật ngữ này
xác định tính hoạt động của dầu hoặc khả năng tương tác với bề mặt kim loại ở nhiệt
độ làm việc để bảo vệ bề mặt và cải thiện tác động cắt [2].
1. Dầu cắt gọt hoạt động
Dầu cắt gọt hoạt động là loại làm sẫm màu, khi nhúng vào dầu trong ba giờ ở
nhiệt độ 212
0
F (100
0
C). Các loại dầu này nói chung được sử dụng khi gia công thép,

dầu có thể sẫm màu hoặc trong suốt. Các dầu sẫm mầu thường chứa nhiều lưu huỳnh
hơn loại trong suốt và thích hợp cho gia công thô.
20

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2. Dầu cắt gọt thụ động
Dầu cắt gọt thụ động là loại dầu không làm sẫm màu dải đồng khi nhúng trong
dầu ở nhiệt độ 212
0
F (100
0
C) trong ba giờ. Lưu huỳnh trong dầu cắt gọt thụ động là
lưu huỳnh tự nhiên của dầu và không có giá trị hóa học trong chức năng của dầu đó
khi gia công. Các dung dịch là thụ động do lưu huỳnh được gắn kết chặt chẽ với dầu
được giải phóng rất ít để có thể tương tác với bề mặt chi tiết trong quá trình cắt gọt.
1.4.2.2 Dầu hòa tan
Dung dịch trơn nguội hiệu quả phải có tính dẫn nhiệt cao, dầu khoáng và dầu
béo đều không phải là chất làm nguội tốt. Nước là môi trường làm nguội tốt, tuy nhiên
khi chỉ dùng nước làm dung dịch cắt gọt sẽ gây ra gỉ sét và có tác dụng bôi trơn rất
thấp. Bằng cách bổ xung vài phần trăm dầu hòa tan vào nước có thể làm tăng tính
chống gỉ sét và chất lượng bôi trơn cùng với khả năng làm nguội của nước.
Các dầu nhũ hóa hoặc hòa tan là dầu khoáng chứa chất xà phòng hóa (nhũ hóa)
làm cho chúng hòa tan được vào nước, chúng được cung cấp ở dạng đậm đặc có nồng
độ cao. Khi gia công với chế độ cắt gọt nhẹ và khi cần làm nguội là chính thì pha từ 1
đến 5 phần dầu đậm đặc với 100 phần nước, các hỗn hợp đặc hơn được dùng khi yêu
cầu bôi trơn và chống gỉ sét là cơ bản.
1.4.2.3 Dung dịch cắt gọt hóa học
Các dung dịch cắt gọt hóa học (đôi khi được gọi là dung dịch tổng hợp) đã được sử
dụng rộng rãi ngay sau khi được giới thiệu vào năm 1945.
Chúng là các nhũ ổn định được pha chế sẵn chứa rất ít dầu và dễ dàng hòa tan với nước.

Dung dịch cắt gọt hóa học phụ thuộc vào các tác nhân hóa học về tính bôi trơn và
giảm ma sát. Một số loại dung dịch cắt gọt hóa học có chứa các chất bôi trơn áp suất rất
cao (EP), tương tác với kim loại được gia công trong các điều kiện nhiệt và áp suất tạo ra
các chất bôi trơn rắn. Các dung dịch chứa chất bôi trơn EP làm giảm cả áp suất và nhiệt
giữa phoi và mặt dụng cụ cắt và giảm nhiệt phát sinh do biến dạng dẻo kim loại. Các tác
nhân hóa học có trong hầu hết các loại dung dịch cắt gọt hóa học bao gồm [2]:
+ Amines và nitrites để ngăn chặn sự rỉ sét.
+ Nitrates để ổn định các nitrites.
+ Phosphate và borate để làm mềm nước.
+ Xà bông và tác nhân thấm ướt để bôi trơn.
21

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
+ Các hợp chất lưu huỳnh, phốt pho và clo để bôi trơn hóa học.
+ Glycol tác động như những tác nhân pha trộn.
Kết quả của các tác nhân hóa học bổ sung cho tính bôi trơn của nước làm cho
dung dịch cắt gọt hóa học có các ưu điểm sau đây:
+ Chống gỉ sét tốt.
+ Chống xuống cấp trong thời gian dài.
+ Giảm nhiệt phát sinh khi cắt gọt.
+ Khả năng làm nguội cao.
+ Ổn định lâu hơn so với dầu hòa tan.
+ Không cháy, không sinh khói.
+ Không độc hại.
+ Dễ tách khỏi chi tiết và phoi.
+ Lắng động nhanh các phoi vụn để các phoi này không tuần hoàn trong hệ thống làm nguội.
+ Không làm tắc nghẽn hệ thống làm nguội.
1.4.3 Các phƣơng pháp bôi trơn làm nguội thƣờng dùng khi mài
1.4.3.1 Phương pháp gia công khô
Gia công khô được tiến hành bằng cách phun một dòng khí với áp suất cao trực

tiếp vào vùng cắt để giảm nhiệt cắt ở đá mài, chi tiết gia công và phoi. Gia công khô
hạn chế được ô nhiễm môi trường và giảm chi phí đối với sự tiêu hao dung dịch trơn
nguội. Tuy nhiên công nghệ gia công khô có những hạn chế như sau:
+ Gia công khô không thực hiện được việc bôi trơn và không làm giảm được ma sát
trong quá trình cắt.
+ Khả năng tải nhiệt ra khỏi vùng cắt thấp hơn, do đó nhiệt độ ở vùng cắt cao.
+ Tuổi bền của đá mài thấp hơn so với các trường hợp cùng điều kiện gia công khi sử
dụng những biện pháp tưới nguội khác.
+ Dễ lùa những phoi có kích thước nhỏ (bụi kim loại) vào các khe hẹp của bộ phận
thiết bị. Các bụi kim loại này là tác nhân làm tăng tốc độ mài mòn của các bề mặt tiếp
xúc giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau.
1.4.3.2 Phương pháp tưới tràn
Bôi trơn – làm nguội theo kiểu tưới tràn là phương pháp bơm dung dịch từ bể chứa
vào vùng cắt, sau đó dung dịch lại được thu hồi lọc sạch về bể chứa. Phương pháp này tác
22

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
động đến quá trình gia công bằng chức năng làm nguội - bôi trơn - dội rửa.
Phương pháp bôi trơn – làm nguội theo kiểu tưới tràn có ưu điểm:
+ Bảo vệ đá mài, giảm tác dụng xấu của nhiệt cắt.
+ Đảm bảo nhiệt độ của môi trường làm việc thấp và ổn định.
+ Tạo điều kiện vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng.
Khi sử dụng phương pháp tưới tràn, người ta thường bố trí trên máy mài một
vòi phun với một máy bơm áp suất thấp vào khoảng vài atmôtphe.
Phương pháp tưới tràn cải thiện được chất lượng bề mặt gia công và nâng cao năng
suất mài. Tuy nhiên phương pháp này tốn chi phí cho việc sản xuất, tái chế và thải các
chất bôi trơn – làm nguội, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người lao
động, lượng dung dịch tiêu hao lớn, chi phí dọn thải lớn, tăng chi phí gia công.

Hình 1.4: Sơ đồ tưới nguội thông dụng trên máy mài[3].

1.4.3.3 Phương pháp dùng dòng không khí lạnh
Ô nhiễm môi trường là nhược điểm lớn nhất của các loại dung dịch trơn
nguội. Gần đây đã có nhiều nghiên cứu về công nghệ sử dụng dòng khí lạnh có áp suất
cao phun vào vùng cắt để làm nguội. Phương pháp này chỉ có tác dụng làm nguội mà
không có tác dụng bôi trơn.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép không gỉ AISI304 bằng đá Al2O3
với phương pháp tưới tràn và phương pháp dùng dòng khí lạnh cho thấy trong điều kiện
mài như nhau thì phương pháp dùng dòng khí lạnh có: nhiệt cắt thấp hơn khoảng 2000C,
độ nhám bề mặt gia công giảm Ra nhỏ hơn 40%, tăng tuổi bền của đá mài, ứng suất dư bề
mặt là ứng suất nén, tăng khả năng chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt; giảm hiện
tượng nứt bề mặt do ứng suất dư [4]. Trong một số trường hợp cụ thể, phương pháp dùng
23

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
dòng khí lạnh cho ưu điểm vượt trội so với phương pháp tưới tràn.
1.4.3.4 Phương pháp bôi trơn tối thiểu (MQL)
Bôi trơn - làm nguội tối thiểu là phương pháp sử dụng dòng khí áp lực cao trộn
với thể tích dung dịch bôi trơn tối thiểu phun vào vùng cắt dưới dạng sương mù, hoặc
dạng tia cao áp để bôi trơn làm nguội và chuyển phoi ra khỏi vùng gia công. Dưới tác
dụng của dòng khí áp lực cao dung dịch được tạo thành các hạt nhỏ và được đẩy vào
tận vùng cắt làm tăng khả năng BT-LN trong quá trình cắt.
H. Z. Choi, S. W. Lee, D. J. Kim đã sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu
nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của dung dịch chất thải bôi trơn đến môi trường sinh thái,
độ nhám bề mặt giảm và giảm chi phí gia công do lượng dung dịch sử dụng cho bôi
trơn ở dạng sương mù nên không tốn kém lượng dung dịch cho quá trình bôi trơn.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép SCM21 bằng đá WA80I/J7V với dung
dịch bôi trơn: nước làm mát, khí nén lạnh và nước làm mát dạng sương mù để so sánh
giữa nước làm mát dạng sương mù với khí nén lạnh và nước làm mát. Kết quả cho
thấy chất lượng bề mặt và hiệu quả làm mát tốt như nước làm mát đồng thời giảm
lượng dung dịch bôi trơn do đó giảm chi phí gia công[6].

Hình 1.5 Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các phương pháp bôi trơn làm nguội khác
nhau [6].

Chiều sâu cắt
24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Từ hình 1.5 ta thấy:
- Nước làm mát cho chất lượng bề mặt tốt hơn khí nén lạnh (vì độ nhám thấp hơn).
- Nước làm mát so với nước làm mát dạng sương mù:
+ Với chiều sâu cắt từ 5 đến 15 mm/s thì nước làm mát dạng sương mù cho độ
nhám tương đương với nước làm mát.
+ Với chiều sâu cắt lớn hơn 15 mm/s thì nước làm mát dạng sương mù cho độ
nhám thấp hơn hay chất lượng bề mặt cao hơn.
+ Chiều sâu cắt càng tăng thì chất lượng bề mặt càng giảm.
Mặc dù MQL giảm sự ô nhiễm môi trường và lượng dung dịch bôi trơn nhưng
lượng nhiệt truyền vào phôi lớn hơn so với phương pháp bôi trơn tưới tràn. Từ hình
1.6(a) ta thấy:
+ Khi sử dụng nước làm mát lượng nhiệt truyền vào phôi là 26,83%.
+ Khi sử dụng phương pháp phun sương mù lượng nhiệt truyền vào phôi là
31,04% .
+ Khi sử dụng khí nén lạnh lượng nhiệt truyền vào phôi là 43,47%.


Hình 1.6 Nhiệt độ và ứng suất dư khi sử dụng các phương pháp bôi trơn làm nguội khác nhau [6].
Từ hình 1.6(b) ta thấy: Ứng suất dư khi sử dụng nước làm mát là ứng suất dư
nén với chiều sâu là 30 µm còn phương pháp phun sương mù cho ứng suất dư kéo với
chiều sâu là 15 µm. Nguyên nhân là do không đủ tác dụng làm mát trên các điểm mài.
Để đạt ứng suất dư tốt nhất cho cả 3 loại dung dịch: Nước làm mát, nước làm mát dạng

sương mù, khí nén lạnh chiều sâu cắt tối ưu là 5mm/s.
Tỷ số năng lượng

Ứng suất dư
25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Lưu lượng 200ml/p (kích thước hạt 24µm) đã được chọn để tối ưu hóa quá trình
làm mát với các phương pháp cung cấp nước làm mát dạng sương mù [6].
Khi sử dụng phương pháp MQL lượng tiêu hao dung dịch rất ít, do đó khi áp
dụng phương pháp này có thể chuyển hướng dùng các loại loại dung dịch từ thiên
nhiên không cần pha, trộn thêm chất phụ gia. Các loại dầu thực vật sẽ không gây ô
nhiễm môi trường và sức khỏe con người.
- Ưu điểm:
+ Dung dịch trơn nguội được đưa trực tiếp vào vùng cắt nên hiệu quả của quá
trình bôi trơn làm nguội cao.
+ Lượng dung dịch trơn nguội cần thiết từ (30 ÷ 200) ml/h, do đó giảm chi phí
sản xuất.
+ Do hiệu quả của quá trình bôi trơn làm nguội cao nên giảm được lực cắt,
nhiệt cắt dẫn đến nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của quá trình gia công;
+ Hạn chế ô nhiễm môi trường, không gian làm việc sạch.
- Nhược điểm: Nhiệt độ chi tiết cao hơn so với một số phương pháp bôi trơn làm
nguội khác, việc đưa phoi ra khỏi vùng cắt và ra khỏi máy khó khăn.
1.5 Kết luận chƣơng 1
- Gia công mài đã được sử dụng rộng rãi và có một vị trí quan trọng trong ngành cơ
khí chính xác. Mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối vì mài đạt
độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
- Các đặc điểm và thông số cơ bản của quá trình mài như chế độ công nghệ, đá mài,
chế độ bôi trơn làm mát và các phương pháp bôi trơn khi mài đã được khảo sát.
- Khi mài nhiệt sinh ra trong quá trình mài là rất lớn, có thể làm thay đổi cấu trúc tế vi

lớp kim loại bề mặt và giảm khẳ năng làm việc của chi tiết máy. Nhiệt cắt khi mài ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Việc ứng dụng công nghệ trơn nguội hợp lý
có tác dụng rất lớn trong việc giảm ma sát và nhiệt cắt, qua đó nâng cao được chất
lượng bề mặt chi tiết gia công khi mài. Công nghệ trơn nguội hợp lý được coi là một
biện pháp đơn giản và mang lại hiệu quả cao để giảm nhiệt cắt trong quá trình mài vì
vậy được ứng dụng phổ biến trong các nguyên công mài.
Trong quá trình mài có nhiều loại dung dịch trơn nguội với các đặc tính và công
dụng khác nhau được sử dụng. Để có cơ sở lựa chọn được loại dung dịch phù hợp với
các điều kiện mài cụ thể cần thiết phải tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm.
Việc xác định phương pháp và công nghệ bôi trơn làm mát của các nghiên cứu
trước đây sẽ được khảo sát và đánh giá cụ thể trong chương 2.