tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công vật liệu thép c45 sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các chi tiết máy có độ chính xác, chất lượng bề mặt
và độ bền cao là cơ sở cho sự ra đời và nâng cao chất lượng
các loại sản phẩm máy móc, thiết bị và hình thành, hoàn
thiện các phương pháp gia công. Phương pháp mài có một
vị trí đặc biệt quan trọng trong gia công cơ khí hiện đại nhờ
khả năng vượt trội so với các phương pháp cắt gọt khác khi
gia công những vật liệu có độ bền cơ học và độ cứng cao
cho độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Gia công bằng
phương pháp mài có thể đạt độ nhấp nhô R
a
=1,25-0,63μm
(có thể đạt 0,32μm), độ chính xác kích thước cao tới 0,002-
0,003mm [1]. Trong thực tế, tùy theo kết cấu và yêu cầu cụ
thể về chức năng của từng loại sản phẩm để xác định
phương pháp gia công cho phù hợp, song cùng với cùng độ
nhấp nhô và độ chính xác kích thước chi tiết như đã nêu
trên thì phương pháp mài chiếm 80-85%, trừ những kết cấu
sản phẩm không thể can thiệp được bằng phương pháp mài.
Chất lượng bề mặt chi tiết đòi hỏi càng cao thì yêu cầu
phương pháp mài càng phải được nghiên cứu, phát triển để
đáp ứng yêu cầu gia công.
Quá trình cắt gọt của mài thực chất là quá trình các hạt
mài cào xước bề mặt của chi tiết gia công, lượng kim loại
do mỗi lưỡi cắt cắt đi rất nhỏ. Các phương pháp mài hiện
nay chủ yếu dùng đá mài thông thường. Tuy nhiên, loại đá
mài này có hạn chế là lực cắt, nhiệt cắt lớn nên thường gây
ra các khuyết tật: cháy mài, thoát các bon, nứt tế vi, ứng
2

suất dư kéo trên lớp bề mặt …làm hạn chế khả năng ứng
dụng của các phương pháp mài thông thường
Để khắc phục những hạn chế trên, phương pháp mài
dùng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn đã được nghiên
cứu, phát triển và ứng dụng để gia công vật liệu. Ở nước
ngoài, Michele H. Miller and Xiaorui Fan [11] đã nghiên
cứu sự mài mòn của đá khi mài gián đoạn. Taghi Tawakoli,
Bahman Azarhoushang [20] đã điều tra tính khả thi của mài
không liên tục với đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn trên
hai loại vật liệu composit nền ceramic khác nhau trong khi
J. Pe´rez và các cộng sự [22] đã tiến hành phân tích sự
truyền nhiệt trong quá trình mài gián đoạn.v.v Ở trong
nước, Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang [2]
đã nghiên cứu về khả năng giảm lực cắt khi gia công vật
liệu ceramics sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn.
Do mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh
lần cuối nên chất lượng bề mặt mài ảnh hưởng trực tiếp đến
độ bền của chi tiết máy.Việc nghiên cứu chất lượng bề mặt
gia công khi mài bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn
đối với nhiều loại vật liệu khác nhau sẽ tạo điều kiện để cải
thiện quá trình gia công, nâng cao chất lượng bề mặt, năng
suất và hiệu quả gia công.
Thép C45 là mác thép thường được sử dụng để chế tạo
các chi tiết máy có độ chính xác cao như các loại trục sử
dụng trong các hộp giảm tốc, trục nghiền…Do đó việc mở
rộng nghiên cứu chất lượng bề mặt khi gia công các loại vật
liệu, trong đó có vật liệu thép C45 là cần thiết, có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn.
3
Xuất phát từ những phân tích trên, được sự hướng dẫn

của các thầy giáo, tác giả chọn đề tài: “Chất lượng bề mặt
chi tiết khi gia công vật liệu thép C45 sử dụng đá mài có
bề mặt làm việc gián đoạn”
2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
- Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ gián đoạn của đá mài
gián đoạn corundum đến chiều sâu cắt thực tế và năng suất
cắt gọt khi gia công thép C45 bằng phương pháp mài phẳng.
- Ứng dụng kết quả làm tài liệu tham khảo cho sản
xuất, giảng dạy, học tập.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Chiều sâu cắt thực tế và năng suất cắt gọt khi gia công
thép C45 bằng phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián
đoạn.
2.3. Nội dung, phương pháp nghiên cứu
- Nội dung nghiên cứu: Tổng quan về phương pháp
mài và chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài;
tổng quan về kết quả nghiên cứu đối với đá mài gián đoạn;
đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ gián đoạn đá mài đến chiều
sâu cắt thực tế và năng suất gia công khi mài thép C45 bằng
phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián đoạn.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
+ Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm.
+ Phân tích và đánh giá kết quả.
4
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Mài bằng đá mài gián đoạn được nhiều quốc gia quan
tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam chưa có

công trình nghiên cứu về chất lượng bề mặt thép C45 khi
mài bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn được công
bố, do đó đề tài có ý nghĩa khoa học và phù hợp với hướng
nghiên cứu của khoa học và công nghệ về gia công vật liệu.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần ứng dụng công nghệ
mài bằng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn vào gia công
cơ khí ở Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ
thuật của phương pháp mài.
- Kết quả của nghiên cứu có thể ứng dụng trong các nhà
máy khi gia công thép C45 nhiệt luyện và chưa nhiệt luyện
bằng phương pháp mài phẳng. Sử dụng để tham khảo khi
mài các mác thép khác.
- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đề xuất một số hướng
nghiên cứu mới về đá mài gián đoạn trong tương lai.
5
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÀI VÀ CHẤT
LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÀI
Mài là phương pháp gia công có lịch sử phát triển lâu
dài và có một vị trí đặc biệt quan trọng trong gia công cơ
khí nhờ khả năng vượt trội so với các phương pháp cắt gọt
khác khi gia công những vật liệu có độ bền cơ học và độ
cứng cao, cho độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Tỷ lệ
máy mài trong tổng số máy cắt kim loại nói chung chiếm
khoảng 30% nhưng trong một số ngành đặc biệt như chế tạo
vòng bi thì máy mài chiếm đến 60% [1]. Mài là phương
pháp gia công với lưỡi cắt không xác định nên có những đặc

điểm riêng khác biệt so với các phương pháp gia công khác.
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
2.2. Đối tượng nghiên cứu
2.3. Nội dung, phương pháp nghiên cứu
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP
MÀI VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA
CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÀI
1.1.1. Đặc điểm của quá trình mài
1.1.2. Quá trình tạo phoi khi mài
1.1.3. Lực cắt khi mài.
1.1.4. Nhiệt của quá trình mài.
1.1.5 Sự mài mòn của đá mài và sửa đá.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP MÀI
1.2.1. Mài tròn ngoài
1.2.2. Mài tròn trong
1.2.3. Mài mặt phẳng
1.2.4. Mài mặt định hình
1.2.5. Mài khôn
1.2.6. Mài nghiền
1.2.7. Mài siêu tinh xác
1.2.8. Mài bằng đai mài
1.2.9. Mài điện hóa
1.2.10. Gia công tinh bằng hạt mài tự do

1.3. ĐÁ MÀI
1.3.1. Vật liệu hạt mài
1.3.2 Độ hạt của đá mài
1.3.3. Chất dính kết.
1.3.4. Độ cứng của đá mài.
7
1.3.5. Cấu trúc đá mài
1.3.6. Một số loại đá mài
1.4. CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP MÀI

1.4.1. Các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề mặt gia công
bằng phương pháp mài.

1.4.1.1. Độ nhám bề mặt
1.4.1.2. Độ sóng bề mặt
1.4.1.3. Sai số hình dáng bề mặt
1.4.1.4. Độ cứng tế vi
1.4.1.5. Ứng suất dư
1.4.1.6. Cấu trúc của lớp bề mặt.
1.4.2. Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công

1.4.2.1. Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt
1.4.2.2. Phương pháp đánh giá độ cứng lớp bề mặt
1.4.2.3. Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt

1.4.2.4. Phương pháp đánh giá ứng suất dư bề mặt
1.4.3. Một số hướng nghiên cứu để nâng cao chất lượng
bề mặt chi tiết gia công và hiệu suất của quá trình
mài

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Trong chương này, tác giả đã tập trung nghiên cứu và trình
bày các nội dung sau:
- Tổng quan về phương pháp gia công mài, bao gồm các
đặc điểm của quá trình mài, quá trình tạo phoi khi mài, các
8
hiện tượng vật lý như lực cắt và nhiệt cắt của quá trình
mài.
- Trình bày các nội dung cơ bản về các phương pháp
mài thông dụng hiện nay. Tổng quan về đá mài và các thành
phần cấu thành đá mài.
- Phân tích được các yếu tố đặc trưng của chất lượng bề
mặt khi gia công bằng phương pháp mài và một số phương
pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công. Đồng thời, đã
trình bày một số hướng nghiên cứu để nâng cao chất lượng
bề mặt gia công và hiệu suất của quá trình mài
Trên cơ sở đó rút ra một số kết luận sau:
- Phương pháp mài có một vị trí đặc biệt quan trọng
trong ngành gia công cơ khí chính xác nhờ khả năng vượt
trội so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công
những vật liệu có giá trị độ bền cơ học, độ cứng cao cho độ
chính xác và chất lượng bề mặt cao. Cùng với sự phát triển
của khoa học kỹ thuật, phương pháp mài đã được nghiên
cứu phát triển và ngày càng hoàn thiện để đáp ứng yêu cầu
gia công.
- Do mài thường được chọn là nguyên công gia công
tinh lần cuối nên chất lượng bề mặt chi tiết gia công bằng
phương pháp mài có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng
làm việc của chi tiết máy. Từ bản chất, đặc điểm của quá
trình mài và chất lượng bề mặt chi tiết khi mài có thể thấy

rằng, bên cạnh những ưu điểm đã đạt được thì các phương
pháp mài sử dụng đá mài thông thường hiện nay còn có
những nhược điểm là lực cắt, nhiệt cắt lớn nên có thể gây ra
các khuyết tật bề mặt, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt
9
mài, làm hạn chế khả năng tăng năng suất và hiệu quả của
quá trình mài.
- Xuất phát từ những phân tích trên cho thấy cần thiết
phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện phương pháp mài, từ
việc nghiên cứu bản chất của quá trình mài để mở rộng khả
năng công nghệ của mài; phát triển các phương pháp mài
mới; nghiên cứu chế tạo ra các loại vật liệu hạt mài, chất
dính kết mới hay nghiên cứu phát triển tạo ra loại đá mài có
cấu trúc phù hợp giúp cải thiện khả năng gia công, giảm
khuyết tật bề mặt mài, từ đó giúp tiết kiệm chi phí và hạ giá
thành sản phẩm.
10
Chương 2:
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
KHI
MÀI BẰNG ĐÁ MÀI
CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN
Hiện nay các phương pháp mài có sử dụng đá mài
thường dùng các loại đá mài thông thường. Bên cạnh những
ưu điểm đã đạt được thì khi gia công với loại đá mài này
cũng đã cho thấy những hạn chế về năng suất gia công và
khuyết tật bề mặt chi tiết khi mài. Các phân tích cho thấy
nguyên nhân chính của những hạn chế trên là do sự làm
việc liên tục của hạt mài trong quá trình gia công.
Để khắc phục những hạn chế của đá mài liên tục thông

thường, xuất phát từ nguyên nhân của những hạn chế đó,
một trong những hướng đi mới không những được các nước
trên thế giới tập trung nghiên cứu mà ở Việt Nam cũng
được rất nhiều nhà khoa học quan tâm, đó là xây dựng lên
các loại đá mài có hình dáng hình học mới giúp cải thiện
năng suất gia công, giảm khuyết tật bề mặt. Trong đó, việc
tập trung nghiên cứu phát triển đá mài có bề mặt làm việc
gián đoạn đã được thực hiện. Quá trình mài sử dụng đá mài
có bề mặt làm việc gián đoạn đã cho thấy nhiều kết quả ưu
việt với khả năng giảm nhiệt cắt, lực cắt, năng lượng tiêu
thụ, tăng năng suất gia công và hiệu quả làm việc của hạt
mài. Bên cạnh đó, đá mài gián đoạn cũng cho thấy những
ưu điểm về tiết kiệm chi phí sản xuất, chế tạo, sửa chữa,
tăng độ an toàn trong gia công cũng như nhiều kết quả khả
quan khác.
11
2.1. SỰ PHÁT TRIỂN ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN CHO
ĐẾN NAY
2.1.1. Lịch sử phát triển của đá mài gián đoạn
2.1.2. Mô hình hóa đá mài gián đoạn
2.1.3. Ứng suất sinh ra trong đá mài gián đoạn
2.1.4. Kích thước của đá mài gián đoạn
2.1.5. Sự an toàn khi thiết kế đá mài gián đoạn
2.1.6. Các loại đá mài gián đoạn
2.1.6.1. Đá mài mặt đầu gián đoạn

2.1.6.2. Đá mài tròn gián đoạn

2.1.6.3. Một số mảnh đá mài của các hãng sản xuất trên thế
giới.

2.2. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI GIA CÔNG BẰNG
ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN SO VỚI ĐÁ MÀI THÔNG
THƯỜNG .
2.2.1. Về lực cắt

2.2.2. Về nhiệt cắt

2.2.3. Về năng suất gia công

2.2.4. Về năng lượng tiêu thụ khi mài

2.2.5. Về lượng mòn của đá

2.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA
CÁC YẾU TỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA
CÔNG KHI MÀI BẰNG ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN
2.3.1. Ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt mài

2 .

3 .

1 .

1 . Ả nh h ư ở

ng của tỷ lệ gián đoạn đá mài
12
2 .

3 .

1.2. Ả nh h ư ở

ng của v ận tốc đá

m ài
2 .

3 .

1.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao và chiều sâu cắt

2.3.2. Ảnh hưởng đến cấu trúc và ứng suất dư lớp bề mặt

2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương này, tác giả đã tập trung nghiên cứu về
lịch sử phát triển của đá mài gián đoạn và tổng hợp trình
bày những kết quả nghiên cứu mới nhất về đá mài gián
đoạn ở Việt Nam và trên thế giới. Từ đó đi đến các kết luận
sau:
1- Đá mài gián đoạn đã được nghiên cứu phát triển từ
những năm 1970 và đã được ứng dụng để gia công các loại
vật liệu có độ cứng cao, khó gia công như ceramics, thép dụng
cụ, thép hợp kim. Các loại hạt mài được sử dụng để chế tạo đá
mài gián đoạn gồm kim cương, nhôm ôxit, CBN.
2- Đá mài gián đoạn đã khẳng định được tính ưu việt so
với đá mài liên tục thông thường trong việc giảm lực cắt,
nhiệt cắt, năng lượng tiêu thụ, tăng năng suất và hiệu quả gia

công, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa và tăng độ
an toàn trong gia công. Chất lượng bề mặt khi gia công bằng
đá mài gián đoạn cũng đã có những cải thiện đáng kể.
3- Bên cạnh đó, đá mài gián đoạn cũng thể hiện một số
hạn chế như đòi hỏi yêu cầu cao hơn của hệ thống công
nghệ (máy, dao, đồ gá). Phạm vi sử dụng của đá mài gián
đoạn mới chủ yếu được dùng trong quá trình mài phẳng.
Đến nay, chưa có lý thuyết toàn vẹn về đá mài gián đoạn.
Từ các kết quả thu được, nhiều nước trên thế giới đã tiếp
tục mở rộng phát triển và ứng dụng đá mài gián đoạn vào
13
sản xuất. Tuy nhiên, ở Việt Nam, đến nay chưa có nhiều
công trình nghiên cứu về đá mài gián đoạn được công bố.
Các nghiên cứu chế tạo ra các loại đá mài gián đoạn có hình
dáng hình học mới, dựa trên việc kết hợp sử dụng các loại
hạt mài, chất dính kết đã có để gia công các loại vật liệu
thông dụng; việc đánh giá về ứng xử của đá mài gián đoạn
khi gia công vật liệu cũng còn hạn chế. Do đó, các ứng
dụng đá mài gián đoạn để tăng năng suất, hiệu quả gia công
chưa nhiều.
Xuất phát từ những phân tích trên và tiếp nối các nghiên
cứu đi trước thấy rằng, việc tiếp tục xây dựng và phát triển
đá mài gián đoạn, tiến hành các thực nghiệm đánh giá ứng
xử và hiệu quả gia công của đá mài gián đoạn bằng phương
pháp mài phẳng đối với các loại vật liệu, nhất là các vật liệu
thông dụng trong ngành công nghệ chế tạo máy là rất cần
thiết.
Trên cơ sở đó, tác giả quyết định tiến hành các thực
nghiệm nghiên cứu, đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết khi
gia công vật liệu thép C45 sử dụng đá mài có bề mặt làm

việc gián đoạn bằng phương pháp mài phẳng. Từ đó đánh
giá chiều sâu cắt thực tế và năng suất cắt gọt khi gia công
thép C45 bằng phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián
đoạn.
14
Chương 3
CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT KHI GIA CÔNG
THÉP C45 BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÀI PHẲNG SỬ
DỤNG ĐÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN
ĐOẠN
3.1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
- So sánh chiều sâu cắt thực tế khi gia công vật liệu thép
C45 bằng phương pháp mài phẳng sử dụng đá mài gián
đoạn và đá mài liên tục. Từ đó đánh giá chiều sâu cắt thực
tế và năng suất cắt gọt của đá mài gián đoạn.
- Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ gián đoạn đá mài đến
chiều sâu cắt thực tế.
3.2. MÔ TẢ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
3.2.1. Vật liệu thí nghiệm
Thép C45 chưa nhiệt luyện có độ cứng khoảng
200÷250HB và thép 45 đã qua nhiệt luyện có độ cứng
khoảng 42÷43 HRC. Tất cả các phôi thép đều có cùng kích
thước 100x35x40 (mm)
Bảng 3.1 - Thành phần hoá học của thép Các bon chất
lượng C45
Đơn vị tính: %
Mác
thép
C Si Mn P S Cr Ni Cu
Thành

phần
khác
45
0,42
÷
0,50
0,17
÷
0,37
0,50
÷
0,80
≤
0,035
≤
0,04
≤
0,25
≤
0,25
≤
0,25
-
15
Bảng 3.2- Cơ tính của thép Các bon chất lượng C45
Mác
thép
Trạng
thái
nhiệt

Cơ tính, ≥
Độ cứng
(HBS)
σ
b
/
MPa
st/
Mpa
δ
5 ,
%
Ψ,
%
ak/
J*cm
-2
Cán
nóng
Ủ hoặc
ram
nhiệt
độ cao
45
Thường
hoá
598 353 16 40 49 229 197
a, b,
Hình 3.1: Phôi thép C45 sử dụng trong thí nghiệm
a- Thép C45 đã qua nhiệt luyện; b- Thép C45 chưa nhiệt luyện

3.2.2. Đá mài
Đá mài sử dụng trong thí nghiệm có ký hiệu Cn46
MV2 350x40x127-35m/s
3.2.2.1. Vật liệu hạt mài:
Vật liệu hạt mài là hạt Corundun nâu, có thành phần
như trong bảng 3.3
Bảng 3.3: Thành phần của hạt mài Corundun nâu:
16
Hạt
corundun
nâu
Thành phần
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
SiO
2
TiO
2
Từ tính
không quá
≥ 95% ≤0,05% ≤ 0,7% ≤ 2,4% ≤ 0,17
- Độ hạt thuộc nhóm trung bình: 46 (355 ÷ 425 µm)
- Cấu trúc đá: Cấp 6, tỷ lệ thể tích vật liệu hạt mài 50 %
- Chất kết dính: Gốm - Độ cứng đá: Mv2

- Giới hạn tốc độ theo độ bền của đá: 35m/s
3.2.2.2 Số lượng đá mài và hình dáng hình học của đá.
a. Số lượng đá mài: 06 viên (01 viên đá mài liên tục
thông thường và 05 viên đá mài gián đoạn)
b. Hình dáng hình học của đá mài gián đoạn (Hình 3.2):
Hình 3.2: Hình dáng hình học của đá mài gián đoạn.
Thông số của đá mài: + Đường kính trong d: 127 mm
+ Đường kính ngoài D: 350 mm
17
- Chiều rộng đá B: 40 mm
Bảng 3.4. Thông số hình học của các viên đá mài gián đoạn
Viên
đá
Số
rãnh
(Z)
Góc giữa
2 rãnh đá
θ (độ)
Chiều sâu
rãnh đá H
(mm)
Chiều rộng
xẻ rãnh W
(mm)
Viên 1 12 30.00 15 10
Viên 2 18 20.00 15 10
Viên 3 20 18.00 15 10
Viên 4 22 16.36 15 10
Viên 5 24 15.00 15 10

>
a,
b,
c,
Hình 3.3: Bộ đá mài sử dụng trong thí nghiệm
a- Bộ đá mài gián đoạn; b- Một viên đá mài gián đoạn;
c- Viên đá mài thông thường

c, Xác định tỷ lệ % gián đoạn (η) của các viên đá mài
Tỷ lệ gián đoạn của đá mài ở đây được định nghĩa là tỷ lệ
giữa tổng diện tích của bề mặt đá không chứa hạt mài chia
cho tổng diện tích bề mặt đá (tính theo chu vi). Hay có thể
tính bằng tỷ số giữa tổng giá trị các góc ở tâm giới hạn bởi
các cung rãnh đá không chứa hạt mài (rad) chia cho tổng giá
trị góc ở tâm của cả viên đá (= 2π rad).
18
Gọi
θ
là góc ở tâm của đá mài giới hạn bởi chiều rộng
xẻ rãnh
W
của một rãnh đá,
R
là bán kính ngoài của đá
mài (hình 3.4 )
Hình 3.4: Sơ đồ tính toán tỷ lệ % gián đoạn (η) của đá
Ta có:
)arcsin(2
22
sin

D
W
D
W
R
W
=⇒==
θ
θ
(rad) (3.1)
Gọi Z là số rãnh của một viên đá, ta có tổng cộng góc ở
tâm đá giới hạn bởi các rãnh đá không có hạt mài là:
(rad))arcsin(2.Z ='
D
W
Z =
θθ
(3.2)
Tỷ lệ gián đoạn của đá mài được tính theo công thức:
%100.
)arcsin(Z.
%100.
2
'
ππ
θ
η
D
W
==

(3.3)
Áp dụng công thức (3.3) để tính toán tỷ lệ gián đoạn cho
từng viên đá ta thu được kết quả tỷ lệ gián đoạn η cho bộ đá
dùng trong thí nghiệm trong bảng 3.5 với viên đá mài liên
tục thông thường sẽ có số rãnh đá Z = 0.
Bảng 3.5: Tỷ lệ gián % gián đoạn η của các viên đá
19
Z Z= 0 Z=12 Z=18 Z=20 Z=22 Z=24
η 0% 10,91% 16,37% 18,19% 20,01% 21,83%
3.2.3. Sửa đá mài
Đá mài sau khi lắp và cân bằng được sửa bằng đầu sửa đá
kim cương 22 viên (Hình 3.5)
Hình 3.5: Đầu sửa đá kim cương 22 viên.
3.2.4. Tưới nguội:
Phương pháp tưới tràn với dung dịch trơn nguội OMETA.
3.2.5. Máy thí nghiệm
Máy mài phẳng: OKAMOTO. Xuất xứ: Nhật Bản.
Các thông số bản của máy:
- Kích thước máy: Dài x rộng x cao: 4.280x1.850x2.190 (mm)
- Công suất động cơ trục chính: 11 KW
- Tốc độ trục chính: 1450 vòng/phút
- Về bàn máy:
+ Kích thước bàn máy: Dài x rộng = 2.150 x 800 (mm)
+ Khả năng dịch chuyển của bàn máy: Ngang + dọc.
+ Hành trình làm việc của bàn máy:
Dài x rộng x cao = 1.200 x 520 x 350 (mm)
- Đường kính bích gá đá: 127 (mm)
- Giới hạn đường kính ngoài của đá : 330≤ D ≤500(mm)
- Chiều sâu cắt: t = 0 ÷ 0,1 (mm)
- Lượng chạy dao s : Vô cấp.

20
Máy mài phẳng OKAMOTO
3.2.6. Thiết bị đo
Thiết bị đo kích thước sử dụng trong thực nghiệm là
thước cặp điện tử Mitsubishi, độ chính xác tới 0.01 (mm)
3.3. SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ
LIỆU THÍ NGHIỆM
3.3.1. Phương pháp tiến hành thực nghiệm
a. Chuẩn bị trước khi gia công:
- Xác định mác thép C45 nhiệt luyện và không nhiệt
luyện. Đo độ cứng phôi, gia công chuẩn bị, xác định kích
thước phôi.
- Chọn máy, chuẩn bị đồ gá, phương tiện đo kiểm theo
phương án gia công, thiết lập chế độ cắt.
b. Tiến hành gia công.
- Sử dụng bộ đá bao gồm 01 viên đá mài liên tục thông
thường và 05 viên đá mài gián đoạn. Các thí nghiệm được
thực hiện với cả hai loại thép C45 nhiệt luyện và không
nhiệt luyện. Trong quá trình thí nghiệm, vận tốc cắt và
lượng chạy dao được giữ không đổi trong khi chiều sâu cắt
danh nghĩa (chiều sâu cắt thiết lập cho máy thực hiện mỗi
21
lần cắt) có giá trị thay đổi gồm t
1
= 0,015mm; t
2
= 0,025mm
và t
3
= 0,05mm/htk của bàn máy. Sau mỗi lần cắt, sửa đá để

chuẩn bị cho lần cắt tiếp theo.
- Tiến hành đo và ghi chép kết quả.
Quá trình cắt được thực hiện với 10 hành trình kép của
bàn máy, sau đó dừng máy và tiến hành đo kích thước tại
phôi tại 3 điểm khác nhau. Chiều sâu cắt thực tế tại mỗi
điểm được tính bằng hiệu số của kích thước phôi ban đầu và
kích thước phôi sau khi cắt. Giá trị trung bình của chiều sâu
cắt thực tế tại 3 điểm này được lấy là giá trị để so sánh
chiều sâu cắt thực tế với chiều sâu cắt danh nghĩa đã thiết
lập từ ban đầu.
c. Xử lý số liệu thí nghiệm.
Các số liệu thu được sau quá trình thí nghiệm được xử lý
bằng phần mềm Microsoft Excel 2007. Mối liên hệ giữa các
điểm thí nghiệm được biểu diễn bằng đường cong bậc hai
xấp xỉ đi qua gần nhất các điểm thí nghiệm.
3.3.2. Kết quả thí nghiệm
3.3.2.1. Khi gia công trên thép C45 không nhiệt luyện
Thép C45 chưa nhiệt luyện có độ cứng khoảng
200÷250HB. Kết quả mối quan hệ giữa tỷ lệ gián đoạn của
đá mài (
η
) đến chiều sâu cắt thực tế (
a
t
) được biểu diễn
thông qua các đồ thị Hình 3.9; 3.10 và 3.11. Nhận thấy:
- Trong tất cả các thí nghiệm đã thực hiện, chiều sâu cắt
thực tế
a
t

đều có giá trị nhỏ hơn chiều sâu cắt danh nghĩa.
- Với chiều sâu cắt danh nghĩa t
dn
=t
1
, (Hình 3.9) ở giai
đoạn đầu khi tỷ lệ gián đoạn có giá trị nhỏ,
a
t
có một giá trị
Chiều sâu cắt danh nghĩa (t
dn
)
22
xác định. Khi
η
tăng lên thì
a
t
tăng dần và đạt đến giá trị
cực đại, sau đó có xu hướng giảm dần. Chiều sâu cắt
a
t
thu
được khi gia công bằng đá mài liên tục thông thường có giá
trị nhỏ nhất trong tất cả các viên đá sử dụng để gia công.
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ % gián đoạn của
đá mài (η) với chiều sâu cắt thực tế (t
a
)

khi gia công thép C45
không nhiệt luyện với chiều sâu cắt t
1
=0,015mm/hành trình kép
- Khi tăng chiều sâu cắt danh nghĩa lên t
2
, t
3
(Hình 3.10;
3.11) thì quy luật này càng được thể hiện rõ ràng,
a
t
tăng
nhanh đến giá trị cực đại rồi giảm dần. Giá trị lớn nhất này
dần chuyển về ổn định ở viên đá có tỷ lệ gián đoạn
η
=
18,19%.
Chiều sâu cắt danh nghĩa (t
dn
)
23
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ % gián đoạn của
đá mài (η) với chiều sâu cắt thực tế (t
a
)

khi gia công thép C45 không
nhiệt luyện với chiều sâu cắt t

2
=0,025mm/hành trình kép
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ % gián đoạn
của đá mài (η) với chiều sâu cắt thực tế (t
a
)

khi gia công thép C45
không nhiệt luyện với chiều sâu cắt t
3
=0,05mm/hành trình kép
Chiều sâu cắt danh nghĩa (t
dn
)
24
- Kết quả tính toán cho thấy, trong cùng chế độ cắt, chiều
sâu cắt thực tế
a
t
khi gia công với đá mài gián đoạn có thể
lớn hơn đến 10% so với đá mài liên tục thông thường (thu
được ở t
1
=0,015mm/htk). Sai lệch nhỏ nhất giữa chiều sâu
cắt danh nghĩa với chiều sâu cắt thực tế
a
t
(hiệu số t
dn
-t

a
) khi
gia công bằng đá mài gián đoạn là t
a_min
= 0.007mm. Với đá
mài liên tục thông thường giá trị này là t
a_min
= 0.02mm (cao
gấp 2,86 lần so với mài bằng đá gián đoạn).
Như vậy, trong cả ba trường hợp ta đều thu được giá trị
lớn nhất của chiều sâu cắt thực tế. Giá trị này ổn định ở viên
đá gián đoạn có Z = 20 rãnh (
η
=18,19%). Trong hầu hết
các trường hợp, gia công bằng đá mài gián đoạn cho giá trị
a
t
cao hơn so với đá mài thông thường.
3.3.2.2. Khi gia công trên thép C45 nhiệt luyện
So với thép C45 chưa nhiệt luyện, độ cứng của thép C45
nhiệt luyện có giá trị lớn hơn nhiều. Kết quả thí nghiệm và
đồ thị mối quan hệ giữa tỷ lệ gián đoạn với chiều sâu cắt
a
t

khi gia công với các chế độ cắt khác nhau được biểu diễn
trên các Hình 3.12; 3.13 và 3.14.
Cũng giống như khi gia công thép C45 chưa nhiệt luyện,
kết quả thu được trong tất cả các thí nghiệm với thép C45
nhiệt luyện là chiều sâu cắt thực tế

a
t
có giá trị nhỏ hơn
chiều sâu cắt danh nghĩa. Trong đó:
- Với chiều sâu cắt danh nghĩa t
1
, (Hình 3.12) khi tỷ lệ
gián đoạn tăng lên thì
a
t
tăng dần và đạt đến một giá trị cực
25
đại, sau đó cũng có xu hướng ổn định. Gia công bằng đá
mài liên tục thông thường cho kết quả
a
t
thấp nhất.
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ lệ % gián đoạn
của đá mài (η) với chiều sâu cắt thực tế t
a
khi gia công thép C45
nhiệt luyện với chiều sâu cắt t
1
=0,015mm/hành trình kép
- Tiếp tục tăng chiều sâu cắt danh nghĩa lên t
2
, t
3
(Hình
3.13; 3.14) thì quan hệ giữa tỷ lệ gián đoạn

η
với chiều sâu
cắt thực tế
a
t
có quy luật giống như khi gia công thép C45
chưa nhiệt luyện. Tuy nhiên, giá trị cực đại của
a
t
đạt được
ổn định ở viên đá có tỷ lệ gián đoạn thấp hơn là
η
=
16,37%.
Chiều sâu cắt danh nghĩa (t
dn
)