tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép x12m nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt

-1-

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Phương pháp mài, với rất nhiều ưu điểm, đã chiếm một vị trí
rất quan trọng trong gia cơng cơ khí hiện đại.
Thép X12M được dùng phổ biến để chế tạo những chi tiết
chính xác, chịu tải va đập lớn, chịu mài mịn và chịu ăn mịn hóa
học như: khn và chày dập nguội, con lăn, chốt ắc (xích xe tăng,
xe ủi), chày dập thuốc tây, ... Thép X12M ở trạng thái ủ tương đối
dễ gia công, nhưng sau khi tôi và ram thì có tính gia cơng rất thấp
và được xếp vào nhóm thép khó gia cơng nhất [6].
Vật liệu CBN có độ cứng chỉ sau kim cương và khả năng chịu
nhiệt đến 1371oC. Đá mài CBN được biết đến với rất nhiều tính
năng ưu việt, đặc biệt khi mài những loại thép khó gia cơng (như
X12M). Do có độ cứng cực cao và độ dai va đập lớn, đá mài CBN
có khả năng duy trì dung sai rất nhỏ, quá trình cắt ổn định tạo ra
chất lượng bề mặt gia công cao và ổn định. Ngồi ra, đá mài CBN
cịn có khả năng lấy đi lượng dư đều đặn trên bề mặt của chi tiết gia


-2-

cơng mà khơng cần bù độ mịn của đá mài. Tuy nhiên loại đá mài
này rất đắt. Để có thể sử dụng đá mài CBN có hiệu quả kinh tế - kỹ
thuật thì cần thiết phải có sự đánh giá về khả năng cắt gọt của loại
đá mài này.
Khả năng cắt của đá mài có thể xác định qua một số chỉ tiêu
như: Lực cắt, độ mịn, cơng suất cắt, nhiệt cắt hoặc hiệu ứng cắt
lại,... Trong các chỉ tiêu trên: Lực cắt là chỉ tiêu cơ bản đặc trưng

cho bản chất vật lý của quá trình mài. Lực cắt ảnh hưởng lớn đến sự
mài mòn của đá, đến biến dạng đàn hồi và tiếp xúc của hệ thống
công nghệ, đến rung động, nhiệt độ mài, đến độ chính xác và chất
lượng bề mặt gia công. Lực mài tuy nhỏ nhưng diện tích tiếp xúc
của đỉnh hạt mài với bề mặt gia công rất nhỏ nên lực cắt đơn vị rất
lớn.
Mài bằng đá mài CBN được nhiều nhà khoa học các nước
quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam có rất ít cơng
trình nghiên cứu về lĩnh vực này được công bố, việc sử dụng đá mài
CBN vào sản xuất cũng chưa phổ biến.


-3-

Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả chọn đề
tài:
“Đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép
X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt.”

2. Ý nghĩa của đề tài
2.1. Ý nghĩa khoa học
Đóng góp những kết quả nghiên cứu về mài bằng đá mài
CBN.
2.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi mài bằng đá mài CBN.
- Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng khi mài các chi tiết máy
có độ chính xác, chịu tải va đập lớn, chịu mài mịn và chịu ăn mịn
hóa học như: khuôn và chày dập nguội, con lăn, chốt ắc (xích xe
tăng, xe ủi), chày dập thuốc tây,... và tham khảo khi mài các mác
thép khó gia cơng khác.

-4-

3. Đối tượng, mục đích và phương pháp nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: Khả năng cắt của đá mài
CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng.
3.2. Mục đích nghiên cứu
- So sánh khả năng cắt của đá mài CBN với đá mài Al 2O3 khi
mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực
cắt.
- Dùng làm tài liệu tham khảo cho việc giảng dạy, học tập và
nghiên cứu.
3.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm.
- Phân tích và đánh giá kết quả.
3.4. Nội dung nghiên cứu


-5-

Nội dung nghiên cứu gồm: nghiên cứu tổng quan về chất
lượng bề mặt gia công và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số
đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài;
nghiên cứu tổng quan về các đặc tính cắt gọt của đá mài CBN và
chất lượng bề mặt mài bằng đá CBN; đánh giá chất lượng bề mặt
mài bằng đá CBN và xây dựng mơ hình thực nghiệm về quan hệ

giữa độ nhám bề mặt gia công với chế độ cắt khi mài bằng đá CBN.


-6-

Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI
VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI
CBN
1.1. Đặc điểm của quá trình mài
1.2. Một số phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài


-7-

1.2.1. Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt
1.2.2. Đánh giá theo chỉ tiêu mịn
1.2.3. Đánh giá theo chỉ tiêu cơng suất
1.2.4. Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt
1.2.5. Đánh giá theo chỉ tiêu rung động
1.2.6. Đánh giá theo hiệu ứng cắt lại
1.2.7. Đánh giá theo hệ số khả năng cắt của đá mài
1.3. Tính gia cơng của vật liệu khi mài
1.4. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài CBN
1.4.1. Lực cắt
1.4.2. Mịn
1.4.3. Cơng suất
1.4.4. Nhiệt cắt
1.4.5. Rung động
1.6. Kết luận chương 1

1. Phương pháp mài có một vị trí quan trọng trong ngành cơ
khí chính xác do khả năng gia cơng những vật liệu có độ cứng, độ
bền cao, cho độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.


-8-

2. Khả năng cắt gọt của đá mài có thể được đánh giá theo một
số chỉ tiêu khác nhau: Lực cắt, mịn, cơng suất cắt, nhiệt cắt, hệ số
khả năng cắt, rung động, …
3. Để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình mài
cần thiết phải có những đánh giá khả năng cắt của đá mài.
4. Các nghiên cứu cho thấy đá mài CBN có nhiều đặc tính ưu
việt hơn hẳn đá mài thơng thường, tuy nhiên trong một số trường
hợp lại sử dụng không hiệu quả bằng đá mài thông thường (mài thô,
mài với tốc độ cắt cao...). Để sử dụng đá mài CBN hiệu quả tương
xứng với tính ưu việt của nó cần có nhiều hơn nữa những nghiên
cứu về loại đá mài này.
5. Các nghiên cứu về khả năng cắt của đá CBN đều sử dụng
phương pháp thực nghiệm vì vậy kết quả chỉ phù hợp với các điều
kiện công nghệ cụ thể nhưng lại dễ dàng áp dụng vào sản xuất.
6. Thép X12M nhiệt luyện có tính gia cơng thấp, thuộc nhóm
thép khó gia cơng nhất. Đá mài CBN có rất nhiều tính năng ưu việt,
đặc biệt khi mài những loại thép khó gia cơng. Những nghiên cứu


-9-

về mài thép X12M nhiệt luyện sẽ có nhiều ý nghĩa về mặt khoa học
và thực tiễn.

7. Trong những công trình nghiên cứu về khả năng cắt của đá
mài CBN, khi đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt, chưa có cơng trình nào
đánh giá về độ ổn định của lực cắt, hiệu ứng cắt lại, hệ số khả năng
cắt, hệ số lực cắt và độ ổn định của hệ số lực cắt.


- 10 -

Chương 2:
HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẮT
CỦA ĐÁ MÀI KHI MÀI THÉP X12M NHIỆT LUYỆN TRÊN
MÁY MÀI PHẲNG
2.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
2.2. Phương pháp thí nghiệm
2.2.1. Mẫu thí nghiệm
2.2.2. Đá mài
2.2.3. Sửa đá
2.2.4. Tưới nguội
2.2.5. Máy thí nghiệm
2.2.6. Thiết bị đo lực và phần mềm xử lý
1. Thiết bị đo
2. Phần mềm xử lý


- 11 -

2.2.7. Chế độ cắt
2.2.8. Sơ đồ thí nghiệm
2.2.9. Phương pháp đánh giá
2.3. Kết luận chương 2

1. Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm (máy mài, phơi, đá
mài, đồ gá, thiết bị đo, …) cùng với các điều kiện cơng nghệ cụ thể
đảm bảo độ chính xác và các yêu cầu đặt ra nhằm tiến hành nghiên
cứu bằng thực nghiệm để đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN
khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu
lực cắt.
2. Các phần mềm xử lý số liệu thí nghiệm đảm bảo độ chính
xác, có nhiều tính năng và dễ dàng sử dụng trong q trình thực
nghiệm cũng như xử lý số liệu sau thực nghiệm.

Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN


- 12 -

3.1. Lực cắt và hệ số lực cắt
- Lực cắt tiếp tuyến và lực cắt pháp tuyến khi mài bằng đá
CBN thấp hơn nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3.
- Khi mài bằng đá mài CBN, lực mài giảm dần theo thứ tự:
Emulsion, Tectylcool 1290, Tectylcool 1240.
- Khi mài bằng đá mài Al2O3, lực mài giảm dần theo thứ tự:
Tectylcool 1240, Emulsion, Tectylcool 1290.
3.2. Độ ổn định của lực cắt
- Lực cắt khi mài bằng đá CBN ổn định hơn nhiều so với khi
mài bằng đá mài Al2O3.
- Sự thay đổi lực cắt khi mài bằng đá mài CBN là rất nhỏ do
đá mài CBN có độ cứng rất cao, độ chịu mài mòn lớn, độ dai va đập
lớn, ít xảy ra hiện tượng tự mài sắc.
- Lực cắt khi mài bằng đá mài CBN khi sử dụng ba loại dung

dịch trơn nguội khác nhau là Emulsion, Tectylcool 1240, Tectylcool
1290 ít thay đổi hơn so với đá mài Al2O3.
3.3. Hệ số khả năng cắt


- 13 -

- Hệ số lực cắt Kp của đá mài CBN nhỏ hơn và ổn định hơn so
với đá mài Al2O3.
- Khi cắt với 15 lượt cắt, tỉ lệ hệ số khả năng cắt của đá mài
CBN so với đá mài Al2O3 tăng dần từ Techtylcool 1290 (1.96 lần),
Emulsion (2.09 lần) đến Tectylcool 1240 (2.5 lần).
- Khi cắt với 30 lượt cắt, tỉ lệ hệ số khả năng cắt của đá mài
CBN so với đá mài Al2O3 tăng dần từ Emulsion (1.86 lần),
Techtylcool 1290 (1.93 lần), đến Tectylcool 1240 (2.46 lần).
3.4. Hiệu ứng cắt lại
- Sau mỗi lần cắt lại, lực cắt giảm dần đến một giá trị ổn định.
- Số lần cắt lại của đá mài CBN ít hơn so với đá mài Al 2O3
(khoảng 2 ÷ 3 lượt).
- Lực cắt sau mỗi lần cắt lại của đá mài CBN nhỏ hơn và giảm
ổn định hơn so với đá mài Al2O3.
- Lực cắt khi ổn định của đá mài CBN nhỏ hơn so với đá mài
Al2O3.
3.5. Một số nhận xét


- 14 -

- Đá mài CBN có độ cứng cao hơn, độ sắc hơn đá mài Al2O3
nên lực cắt nhỏ hơn, hệ số lực cắt Kp nhỏ hơn, hệ số khả năng cắt

cao hơn trong cùng điều kiện mài, số lần cắt lại ít hơn.
- Độ chịu mài mịn của đá mài CBN cao hơn đá mài Al 2O3
(khoảng 63 lần) [9], đồng thời đá mài CBN rất ít xảy ra hiện tượng
tự mài sắc nên lực cắt của đá mài CBN ổn định hơn nhiều so với đá
mài Al2O3.
- Khi sử dụng ba loại dung dịch trơn nguội là Emulsion,
Tectylcool 1240 và Tectylcool 1290, sự khác biệt về lực cắt của đá
mài CBN là nhỏ hơn nhiều so với đá mài Al2O3.
3.6. Kết luận chương 3
1. Đã xác định được ảnh hưởng của ba loại dung dịch trơn
nguội là Emulsion, Tectylcool 1240 và Tectylcool 1290 đến lực cắt
pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi mài thép X12M bằng đá mài
CBN và đá mài Al2O3.
2. Đã đánh giá được khả năng cắt của đá mài CBN và đá mài
Al2O3 khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ
tiêu lực cắt. Các yếu tố của lực cắt được đánh giá là: Giá trị lực cắt


- 15 -

và hệ số lực cắt, độ ổn định của lực cắt, hệ số khả năng cắt và hiệu
ứng cắt lại theo lực cắt. Kết quả cho phép khẳng định: Khả năng cắt
gọt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài
phẳng cao hơn hẳn so với đá mài Al2O3.

KẾT LUẬN CHUNG
1. Mài là một quá trình phức tạp với tập hợp lớn các yếu tố
ảnh hưởng làm cho mơ hình lý thuyết và thực nghiệm có sự khác
nhau đáng kể. Chỉ có mơ hình thực nghiệm mới mơ tả chính xác và
khách quan q trình đó.

2. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội tới lực mài khi mài
bằng đá mài CBN ít hơn so với đá mài Al2O3. Quy luật ảnh hưởng
của dung dịch trơn nguội đến khả năng cắt của đá mài Al 2O3 và đá
mài CBN là không giống nhau:


- 16 -

- Với đá mài CBN: Khả năng cắt tăng dần theo thứ tự:
Emulsion, Tectylcool 1290, Tectylcool 1240.
- Với đá mài Al2O3: Khả năng cắt tăng dần theo thứ tự:
Tectylcool 1240, Emulsion, Tectylcool 1290.
3. Đã đánh giá được khả năng cắt gọt của đá mài CBN khi mài
thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực căt.
Việc đánh giá được thực hiện với bốn yếu tố:
- Giá trị lực cắt và hệ số lực cắt: Lực cắt pháp tuyến F y và lực
cắt tiếp tuyến Fz khi mài bằng đá mài CBN nhỏ hơn rất nhiều so với
khi mài bằng đá mài Al2O3. Hệ số lực cắt (Kp = Fy/Fz) của đá mài
CBN nhỏ hơn so với đá mài Al2O3.
- Độ ổn định của lực cắt: Lực cắt khi mài bằng đá mài CBN ổn
định hơn rất nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3.
- Hệ số khả năng cắt (Kc = Qw/Fy): Đá mài CBN có hệ số khả
năng cắt cao hơn nhiều và ổn định hơn so với hệ số khả năng cắt
của đá mài Al2O3.


- 17 -

- Hiệu ứng cắt lại theo lực cắt: Số lần cắt lại của đá mài CBN
ít hơn (khoảng 2 ÷ 3 lượt cắt), đồng thời lực cắt giảm ổn định hơn

và có giá trị nhỏ hơn nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3.
Đánh giá chung là khả năng cắt gọt của đá mài CBN khi mài
thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng cao hơn hẳn so với khi
mài bằng đá Al2O3.