Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị sửa đá bằng phương pháp truyền dao động siêu âm cho dung dịch trơn nguội dưới các điều kiện khác nhau về lưu lượng đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

Lê Văn Nghĩa

Lê Văn Nghĩa

Kỹ thuật Cơ điện tử

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị sửa đá bằng
phương pháp truyền dao động siêu âm cho dung dịch trơn nguội dưới
các điều kiện khác nhau về lưu lượng đến chất lượng bề mặt chi tiết
khi mài.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

2014B
Hà Nội – Năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Lê Văn Nghĩa

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị sửa đá bằng phương pháp
truyền dao động siêu âm cho dung dịch trơn nguội dưới các điều kiện khác
nhau về lưu lượng đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài.

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. Nguyễn Tiến Đông

Hà Nội – Năm 2017


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 khác. Trừ
những phần tham khảo đã được ghi rõ trong Luận văn.
Tác giả
Lê Văn Nghĩa

pg. 1


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ……………………………………………………………………..1
Danh mục các ký hiệu và chữ viết.... ……………………………………………..5
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ............................................................................. 6
Danh mục các bảng………………….. ................................................................ 10
PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................... 12

2 Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu. ................................. 13
2.1 Mục đích của đề tài. .............................................................................. 13
2.2 Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 13
2.3 Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 13
3 Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 13
3.1 Ý nghĩa khoa học................................................................................... 13
3.2 Ý nghĩa thực tiễn. .................................................................................. 13
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÀI

1.1 Khái niệm về quá trình mài ................................................................ 15
1.1.1 Giới thiệu về gia cơng mài ................................................................. 15
1.1.2 Các đặc điểm của q trình mài ......................................................... 15
1.1.3 Khái niệm các phương pháp mài cơ bản ............................................ 16
1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt khi mài ....................... 24
1.2 Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng bề
mặt gia công khi mài ......................................................................... 27
1.2.1 Nghiên cứu của các tác giả trong nước .............................................. 27
1.2.1.1 Ảnh hưởng về bôi trơn làm mát khi mài ......................................... 27
1.2.1.2 Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt …………………27
1.2.2 Nghiên cứu của các tác giả nước ngoài............................................. 29
1.2.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc đá mài........................................................ 29
1.2.2.2 Ảnh hưởng của lượng chạy dao ..................................................... 30
1.2.2.3 Ảnh hưởng của độ hạt đá mài ........................................................ 30
pg. 2


1.2.2.4 Ảnh hưởng đến cấu trúc lớp bề mặt mài ........................................ 31
1.2.2.5 Ảnh hưởng đến ứng suất dư lớp bề mặt mài .................................. 32

1.2.2.6 Ảnh hưởng của lực cắt ................................................................... 34
1.2.2.7 Ảnh hưởng của đá mài ................................................................... 35
1.2.2.8 Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và công nghệ tưới nguội 44
1.3 Kết luận chương I ................................................................................. 46
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG BẰNG SIÊU ÂM

2.1 Khái niệm gia cơng bằng siêu âm …………………………………….48
2.2 Ngun lý gia cơng bằng sóng siêu âm................................................. 48
2.2.1 Ngun lý gia cơng nhờ sóng siêu âm. .............................................. 48
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy gia công bằng siêu âm....................... 48
2.3 Cơ sở lý thuyết gia công bằng siêu âm ................................................. 49
2.3.1 Một số khái niệm cơ bản về siêu âm .................................................. 49
2.3.2 Hiện tượng từ giảo ............................................................................. 50
2.3.3 Sự ăn mòn xâm thực…………………………………………………51
2.3.4 Tác dụng cơ học siêu âm ............................................................ ……51
2.4 Thiết bị và dụng cụ siêu âm……………………………………………52
2.4.1 Thiết bị ............................................................................................... 52
2.4.2 Dụng cụ ……………………………..………………………………52
2.4.3 Đầu nối …………………… ………..………………………………53
2.4.4 Thanh truyền sóng .............................................................................. 53
2.5 Các thông số công nghệ ........................................................................ 54
2.5.1 Tốc độ cắt ........................................................................................... 54
2.5.2 Bước tiến gia công ............................................................................. 54
2.5.3 Dung dịch ........................................................................................... 55
2.5.4 Năng suất gia công siêu âm ................................................................ 55
2.5.5 Chất lượng bề mặt gia công siêu âm .................................................. 56
2.5.6 Độ chính xác gia cơng ........................................................................ 57
2.6 Một số cơng nghệ gia công bằng siêu âm ............................................. 58
2.6.1 Khoan - khoét - doa bằng siêu âm...................................................... 58
pg. 3

2.6.2 Mài - cắt - xẻ rãnh . . . bằng siêu âm .................................................. 61
2.7 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng ........................................................... 65
2.7.1 Đặc điểm ……………………………………………………………65
2.7.2 Phạm vi ứng dụng .............................................................................. 65
2.8 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu....................................................... 66
2.9 Tóm tắt chương II.................................................................................. 66
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI, CÓ
HỖ TRỢ CỦA THIẾT BỊ SỬA ĐÁ BẰNG SĨNG SIÊU ÂM TRONG Q TRÌNH MÀI

3.1 Mục đích nghiên cứu của luận văn ....................................................... 68
3.2 Phương pháp tiến hành. ......................................................................... 68
3.3 Điều kiện thực nghiệm ......................................................................... 68
3.3.1 Mẫu thí nghiệm. ................................................................................ 68
3.3.2 Đá mài. ............................................................................................... 69
3.3.3 Sửa đá. ................................................................................................ 70
3.3.4 Tưới nguội. ......................................................................................... 71
3.3.5 Máy mài.............................................................................................. 71
3.3.6 Thiết bị siêu âm .................................................................................. 72
3.3.7 Thiết bị hỗ trợ ..................................................................................... 72
3.3.8 Thiết bị đo .......................................................................................... 73
3.4 Trình tự tiến hành và kết quả thực nghiệm ........................................... 74
3.4.1 Trình tự thí nghiệm. ........................................................................... 74
3.4.2 Q trình thí nghiệm thực tế. ............................................................ 75
3.5 Xử lý số liệu thực nghiệm ..................................................................... 79
3.5.1 Xử lý các kết quả ................................................................................ 79
3.5.2 Thảo luận kết quả ............................................................................... 79
3.6 Kết luận chương 3 ................................................................................. 80
KẾT LUẬN CHUNG…………………………………………………………………81

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI………………………………………………82
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….83
pg. 4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị

Ra

Độ nhám bề mặt

µm

µ

Lưu lượng dung dịch

l/p

t

Chiều sâu cắt

mm

B

Bề rộng đá

mm

S

Lượng chạy dao dọc

mm

D

Đường kính ngồi đá

mm

d

Đường kính trong đá

mm

B

Bề dày đá

mm

V

Vận tốc trục chính của máy mài

mm/s

V

Vận tốc đá mài

mm/s

s

Ứng suất dụng cụ

Kg/mm2

f

Tần số dao động

Hz

H

Độ cứng bề mặt

HBN

y

Biến độ rung động

mm

R

Bán kính hạt

mm

δh

Chiều dày lớp cắt

mm

tlk

Thời gian bóc tách vật liệu

s

A

Biên độ dao động

I

Cường độ siêu âm

WA

Aluminium Oxide trắng

pg. 5


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình số
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13

Nội dung

Trang
Mài trịn ngồi có tâm
16

Mài trịn ngồi khơng tâm
17
Mài lỗ có tâm
18
Mài lỗ khơng tâm
18
Mài định hình
19
Mài khơn
21
Sơ đồ mài phẳng sử dụng mặt đầu đá
22
Sơ đồ các phương pháp mài phẳng bằng đá mài hình trụ
23
Mài mặt phẳng
24
Laser Dressing Process
25
Inline Dressing Process
26
Ultrasonic Assisted Process
26
Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề
27
mặt gia công khi mài bằng đá Al2O3 và CBn

1.14
1.15

1.16

1.17
1.18

Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề mặt
mài
Ảnh hưởng của chiều sâu mài đến độ nhám bề mặt
Ảnh hưởng của tốc độ chi tiết đến độ nhám bề mặt
Ảnh SEM trạng thái bề mặt khi mài bằng đá mài CBN
với vận tốc đá khác nhau
Ảnh hưởng của vận tốc đá đến độ nhám bề mặt khi mà

27
28
28
29
29

bằng đá mài CBN
1.19

Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt khi

30

mài bằng đá CBN
1.20

Ảnh hưởng của độ hạt đá mài CBN đến độ nhám bề mặt mài

31

1.21

Ảnh hưởng của lưu lượng tưới nguội tới nhiệt độ mài khi
mài bằng đá CBN

31

1.22

Ứng suất dư với các loại dung dịch trơn nguội khi mài bằng
đá CBN và Al203

33

1.23

Ảnh hưởng của vận tốc đá đến ứng suất dư khi mài bằng đá
CBN

34

pg. 6


Hình số

Nội dung

Trang

1.24

Lực cắt khi mài bằng các loại đá khác nhau

35

1.25

Đá mài thông thường

36

1.26

Đá mài gián đoạn

36

1.27

Đá mài rãnh

38

1.28

Thay đổi của lớp bề mặt đối với 3 loại đá

38

1.29

Đá mài mặt đầu có bề mặt làm việc với cấu trúc hình lục giác

39

có chứa hạt kim cương
1.30

Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt Ra và số hạt mài qua bề
mặt mẫu

40

1.31

Cấu trúc cơ bản của các loại đá mài khe, rãnh

41

1.32

a) Cấu tạo đá mài phân đoạn

41

b) So sánh nhiệt độ mài và lực mài cho bánh xe phân đoạn
và bánh xe tiêu chuẩn
1.33

a) Hiệu suất mài được cải thiện với đá mài thô về độ trơn,

42

độ nhám, năng lượng mài;
b) hao mòn bánh xe
1.34

Thiết kế ban đầu đá mài thiết kế

42

1.35

So sánh lực mài pháp tuyến với tốc độ cắt (trái) và chiều

43

sâu cắt (phải)
1.36

So sánh giữa lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến với vận tốc

43

cắt bỏ vật liệu
1.37

Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và công nghệ

45

tưới nguội đến độ nhám bề mặt mài
1.38

Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với các loại dung

46

dịch trơn nguội khác nhau
2.1

Nguyên lý gia công bằng siêu âm

49

2.2

Sơ đồ nguyên lý hiện tượng từ giảo

50
pg. 7


Hình số

Nội dung

Trang

2.3

Sơ đồ biến đổi chiều dài tương đối và cường độ từ trường

51

2.4

Âm trường và sự chuyển động của các phần tử

52

a) Các phần tử nhỏ chuyển động theo âm trường
b) Các phần tử lớn hơn chuyển động chậm hơn
2.5

Thiết bị tạo dao động siêu âm

52

2.6

Cấu tạo dụng cụ

53

2.7

Cấu tạo thanh truyền sóng

53

2.8

Nguyên lý khoan bằng siêu âm

59

2.9

Khoan siêu âm với các dụng cụ khac nhau

59

a) Phoi không bị hút đi
b) Phoi bị hút đi
2.10

Khoan siêu âm trong một số trường hợp cụ thể

60

2.11

Đầu siêu âm máy khoan (a) và đầu siêu âm dao động xoắn

60

(b)

2.12

Nguyên lý mài phẳng bằng siêu âm

62

2.13

Ngun lý gia cơng

63

2.14

Vết tróc khi mài

63

2.15

Ngun lý gia cơng cắc mặt phẳng hình học có dạng đã cho

65

(a,b) và mặt phẳng bên (c)
2.16

Gia cơng có hỗ trợ siêu âm

66

3.1

Mẫu phôi

68

3.2

Đá mài

70

3.3

Thiết bị sửa đá

70

3.4

Máy mài phẳng KUDORA GS-BMHL

71

3.5

Thiết bị phát siêu âm

72

3.6

Máy ổn áp Lioa

73

3.7

Máy nén khí Festo

73

3.8

Máy đo độ nhám SJ400

74
pg. 8


Hình số

Nội dung

Trang

3.9

Đánh dấu phơi, kiểm tra bề mặt gá và bề mặt gia công

75

3.10

Tiến hành sửa đá bằng đầu sửa đá kim cương

75

3.11

Gia công mặt không siêu âm

76

3.12

Mẫu sau khi gia công không hỗ trợ siêu âm

76

3.13

Gá thiết bi siêu âm

77

3.14

Quá trình mài hỗ trợ siêu âm

77

3.15

Sản phẩm sau khi gia cơng hồn tất

78

3.16

Đo độ nhám Ra

78

3.17

Biểu đồ so sánh độ nhám bề mặt theo Ra với lưu lượng

79

dung dịch trơn nguội q1, q2, q3, t (khơng có hỗ trợ thiết bị
sửa đá bằng siêu âm)
3.18

Biểu đồ so sánh độ nhám bề mặt theo Ra với lưu lượng

80

dung dịch trơn nguội q1, q2, q3, t (có hỗ trợ thiết bị sửa đá

bằng siêu âm)

pg. 9


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Bảng 1.1
Bảng 2.1
Bảng 3.1.

Tên gọi
Giá trị của Rw khi mài bằng đá mài CBN và Al203
Ảnh hưởng dung dịch hạt mài
Thành phần nguyên tố hóa học có trong SKD11

Trang
32
55
69

pg. 10


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy trong Bộ môn Gia công vật liệu và dụng
cụ cơng nghiệp – Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các bạn
đồng nghiệp, đặc biệt là lời cảm ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Tiến Đơng
– Thầy hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả trong việc định hướng
nghiên cứu và các phương pháp giải quyết vấn đề cụ thể đặt ra.

Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi sai sót,
tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy,
cô và các bạn đồng nghiệp nhằm bổ sung và hồn thiện hơn trong q trình nghiên
cứu tiếp theo.
Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2017
Tác giả

Lê Văn Nghĩa

pg. 11


PHẦN 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 các loại máy móc, thiết bị và phương pháp gia cơng. Phương pháp
mài có một vị trí quan trọng trong gia cơng cơ khí hiện đại nhờ khả năng vượt trội
so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia cơng những vật liệu có độ bền cơ học
và độ cứng cao cho độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Gia cơng bằng phương
pháp mài có thể đạt độ bóng Ra=1,25-0,63, độ chính xác kích thước 0,0020,003mm[1]. Chất lượng bề mặt chi tiết địi hỏi càng cao thì yêu cầu phương pháp
mài càng phải được nghiên cứu, phát triển để đáp ứng u cầu gia cơng.
Q trình cắt diễn ra là liên tục trên bề mặt đá, các phoi cắt khi sinh ra sẽ chuyển
động chạy ngược chiều với phương của vận tốc của đá. Các phoi nhỏ này có xu
hướng tích tụ lại thành đám phoi có kích thước lớn dần và chiếm tồn bộ khơng
gian chứa phoi nhỏ bé là khoảng cách giữa các hạt mài.
Khi đó, tồn bộ các hạt mài trên bề mặt gần như bị bít lại, các cạnh sắc của hạt
mài bị bao phủ hoàn toàn bởi các đám phoi. Nếu như đám phoi này khơng nhanh
chóng thốt được ra khỏi vùng cắt, tức là bị cuốn ra ngoài để trả lại độ sắc của các
hạt mài thì đá mài sẽ xảy ra trường hợp bị cùn, hay bị bết đá, nguyên nhân khiến
cho các hạt mài mất đi hoàn toàn khả năng cắt

→ Nghiên cứu để đảm bảo khả năng cắt của đá là cần thiết
Để khắc phục những hạn chế trên, các phương pháp tiên tiến để hỗ trợ trong q
trình gia cơng mài đang được sử dụng rộng rãi như gia cơng có hỗ trợ laser (Laser
Dressing process) hay Inline Dressing process đặc biệt là phương pháp mài có hỗ
trợ sóng siêu âm: (Ultrasonic Grinding Machining). Nhu cầu phát triển cơng
nghiệp ngày càng địi hỏi gia cơng các vật liệu bán dẫn, gốm, hợp kim cứng và
nhiều vật liệu siêu cứng rắn, dịn khác. Việc áp dụng cơng nghệ tiên tiến vào việc
gia công là hết sức cần thiết. Phương pháp gia cơng mài có hỗ trợ thiết bị sửa đá
bằng sóng siêu âm đang có những phát triển vượt bậc và là phương pháp gia công
đặc biệt hết sức quan trọng. Gia cơng mài có hỗ trợ thiết bị sửa đá bằng sóng siêu
pg. 12


âm sẽ còn những phát triển trong tương lai và sẽ có nhiều thành quả đóng góp cho
sự phát triển của mọi mặt đời sống.
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 dùng phương pháp mài có hỗ trợ thiết bị sửa
đá bằng sóng siêu âm sẽ tạo điều kiện để cải thiện q trình gia cơng, nâng cao
chất lượng bề mặt, độ bền của chi tiết máy.
2. Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
2.1. Mục đích của đề tài
- Đánh giá khả năng mài có hỗ trợ của thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm khi gia
cơng vật liệu với các mức lưu lượng dung dịch trơn nguội khác nhau.
- So sánh khả năng giữa gia công mài có hỗ trợ thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm
với khi mài không sử dụng hỗ trợ thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm trong q
trình gia cơng vật liệu có độ cứng cao.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
- Vật liệu mài: Thép SKD11
- Phương pháp mài: Mài phẳng

2.3: Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
- Tiến hành thực nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm
- Phân tích và đánh giá kết quả
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Phương pháp gia cơng mài có hỗ trợ thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm
được nhiều quốc gia quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam chưa
có cơng trình nghiên cứu về chất lượng bề mặt thép SKD11 khi gia cơng mài có hỗ
trợ thiết bị sửa đá bắng sóng siêu âm được cơng bố.
- Nâng cao được chất lượng và hiệu quả sản phẩm khi gia cơng mài có hỗ
trợ thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm.
pg. 13


3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Các kết quả nghiên cứu sẽ áp dụng để nâng cao chất lượng gia công mài
có hỗ trợ của thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm, điều chỉnh ảnh hưởng các thông
số chế độ khi gia cơng. Từ đó nâng cao chất lượng bề mặt, hiệu quả kinh tế kỹ
thuật của phương pháp gia cơng mài. Đưa phương pháp mài có hỗ trợ của thiết bị
sửa đá bằng sóng siêu âm ứng dụng rộng rãi.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy tính ưu việt của phương pháp mài có hỗ trợ
của thiết bị sửa đá bằng sóng siêu âm, do vậy có thể ứng dụng trong các nhà máy
khi gia công thép, sử dụng để tham khảo khi mài các mác vật liệu có độ cứng cao
khác.

pg. 14


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÀI

1.1 Khái niệm về quá trình mài
1.1.1 Giới thiệu về gia cơng mài
Trong gia cơng cơ khí, gia cơng bằng phương pháp mài có nhiều ưu điểm hơn so
với các phương pháp cắt gọt khác khi gia cơng 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 ngun cơng mài chiếm một vị trí quan trọng trong gia cơng cơ khí. Mài có
khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao. Khi mài tinh có thể đạt
độ nhỏm b mt cp (7ữ8) àm v ln hn, chớnh xỏc kớch thc cao (1ữ3)
àm.
Mi thng c chn l ngun cơng gia cơng 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.
1.1.2 Các đặc điểm của quá trình mài
Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ cứng cao.
-Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt khơng liên tục đồng thời tham
gia cắt.
- 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 khơng hợp lý, tốc độ cắt cao nên nhiệt độ ở vùng cắt khi mài rất lớn
(1000 ÷ 15000C) làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt.
-Có thể coi quá trình mài là quá trình cào xước tế vi bề mặt gia cơng tạo độ nhẵn
bóng và độ chính xác cao.
pg. 15


-Mài có thể gia cơng được những vật liệu rất cứng mà các dụng cụ khác không
cắt được như thép tơi, hợp kim cứng…
-Trong q trình cắt, đá mài có khả năng tự màisắc.
Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia cơng 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 cơng cơ khí.
1.1.3 Khái niệm các phương pháp mài cơ bản
- Mài tròn: Mài tròn ngồi và mài trịn trong.
 Mài trịn ngồi: Có 2 phương pháp là mài trịn ngồi có tâm và mài trịn
ngồi khơng tâm.
+ Mài trịn ngồi có tâm: Có tính vạn năng cao
Có thể gá dùng
Nên tiến đá dọc trục
Khi chi tiết ngắn, D lớn, độ cứng vững cao
→ có thể tiến đá hướng kính

Hình 1.1: Mài trịn ngồi có tâm[3]
pg. 16


+ Mài trịn ngồi khơng tâm: Chuẩn định vị là mặt đang gia cơng
→ khơng mài được chi tiết có rãnh trên bề mặt

Hình 1.2: Mài trịn ngồi khơng tâm[3]
 Ưu điểm: Dễ tự động hóa q trình mài → năng suất cao
Độ cứng vững của hệ thống công nghệ cao hơn mài có tâm
Có thể mài các trục dài mà mài có tâm khơng thực hiện được
 Nhược điểm: Khơng mài được trục bậc, chỉ có thể mài trục trơn
Khơng mài được các bề mặt gián đoạn
 Mài trịn trong: Có khả năng gia cơng lỗ trụ, lỗ cơn, lỗ định hình. Có 2
phương pháp mài trịn trong: mài có tâm và mài khơng tâm.
+ Mài lỗ có tâm: Thực hiện trên các máy mài tròn lỗ chuyên dùng, máy mài
vạn năng có đầu mài lỗ hoặc trên máy tiện vạn năng có trang bị đồ gá mài lỗ.

pg. 17

Hình 1.3: Mài lỗ có tâm [3]
+ Mài lỗ khơng tâm: Là phương pháp gia cơng tinh lỗ có năng suất, độ chính
xác và độ đồng tâm cao.
Chuẩn gia cơng là mặt ngoài → mặt ngoài của chi tiết
phải được gia cơng tinh hoặc bán tinh trước khi mài lỗ

Hình 1.4: Mài lỗ khơng tâm [3]
 Ưu điểm:
Có thể mài được lỗ của chi tiết phức tạp.
Mài được lỗ không tiêu chuẩn.
Sữa được sai lệch về vị trí tương quan so với các bề mặt khác do nguyên

pg. 18


cơng trước để lại.
Mài được các rãnh định hình sau nhiệt luyện.
Có khả năng đạt độ chính xác cao
Dễ cơ khí hố và tự động hố → năng suất cao
 Nhược điểm:
Khó cung cấp dung dịch trơn nguội vào vùng cắt, điều kiện thốt phoi và
thốt nhiệt khó khăn → đá mịn nhanh.
Khi đường kính lỗ nhỏ, đá mài nhỏ → độ cứng vững kém, ảnh hưởng đến
độ chính xác và năng suất gia công.
Để đảm bảo vận tốc cắt khi mài, lỗ càng nhỏ → tốc độ đá càng lớn, dẫn
đến khó khăn cho việc chế tạo máy mài.
- Mài định hình: Có thể gia cơng được các bề mặt định hình có đường sinh
thẳng, các bề mặt định hình trịn xoay ngồi và trong.

Hình 1.5: Mài định hình [3]
pg. 19


- Mài ghiền:
+ Phương pháp gia công tinh đạt độ chính xác và nhẵn bóng rất cao
+ Bản chất của mài nghiền là quá trình cắt của các hạt mài tự do (bột mài
nghiền) chuyển động cưỡng bức dưới một áp lực xác định giữa dụng cụ
nghiền và bề mặt chi tiết được gia công.
+ Bột nghiền gồm bột mài hạt nhỏ hoặc bột kim cương trộn vào dầu nhờn,
mỡ bò, paraphin và các acid hữu cơ theo một tỉ lệ nhất định.
+ Có thể gia cơng mặt trụ trong, ngồi, mặt phẳng hoặc mặt định hình.
+ Trong q trình mài nghiền tồn tại 2 hiện tượng hóa học và cơ học:
o Q trình hóa học xảy ra rất nhanh tạo nên trên bề mặt gia công một
lớp màng acid và lớp hấp phụ rất mỏng.
o Quá trình cơ học xảy ra sau q trình hố học: các hạt mài phá vỡ lớp
màng acid và lấy đi lớp hấp phụ dưới dạng phoi rồi đẩy ra ngoài.
+ Đặc điểm quá trình mà nghiền
o Vật liệu cắt là bột mịn, số lượng hạt mài cùng tham gia cắt lớn nhưng áp
lực và vận tốc cắt khơng lớn
o Q trình động học của hạt mài khá phức tạp, làm cho quỹ đạo chuyển
động của hạt mài trên bề mặt gia cơng khó bị lặp lại vết cũ → độ nhẵn
bóng bề mặt gia công cao.
o Nghiền chỉ cắt được lớp lượng dư rất nhỏ (0,02mm) nên không sửa được
sai lệch về vị trí tương quan.

pg. 20

- Mài khôn: Mài khôn là phát triển thêm một bước của mài nghiền nhằm nâng
cao năng suất gia công. Với mục đích này mài khơn so với mài nghiền có những
thay đổi như sau:
+ Thay dụng cụ mài nghiền + bột mài bằng dụng cụ mới mang thỏi đá gọi là
đầu khơn.

Hình 1.6: Mài khơn [3]
+ Chuyển động cắt gồm hai chuyển động: tịnh tiến qua lại và tròn với tỉ lệ quy
định tuỳ vật lịêu và chất lượng gia cơng
+ Mài khơn có thể gia cơng được nhiều bề mặt khác nhau nhưng chủ yếu là
để gia công lỗ.
+ Áp lực mài khôn và độ dài của đá thò ra ở hai đầu lỗ được quy định rõ ràng.
- Mài mặt phẳng: Đá mài chuyển động quay tròn, bàn máy mang chi tiết chuyển
động thẳng theo chiều dọc để cắt hết chiều rộng chi tiết. Mài phẳng có thể thực
hiện theo hai phương pháp:
- Mài phẳng bằng mặt đầu đá
- Mài phẳng bằng đá mài hình trụ.

pg. 21


 Mài phẳng bằng đá mài mặt đầu.
Phương pháp này cho năng suất cao, vì số lượng hạt mài đồng thời tham
gia cắt nhiều hơn. Tuy nhiên diện tích tiếp xúc giữa đá và bề mặt chi tiết gia
công lớn, nhiệt cắt lớn, lực cắt lớn hơn, khả năng thoát nhiệt, thốt phoi và tưới
dung dịch trơn nguội khó khăn hơn vì vậy dễ gây biến dạng nhiệt, tạo ra vết
cháy, vết nứt tế vi trên bề mặt vật mài. Nói chung độ chính xác và độ nhẵn bề
mặt đạt được thấp hơn khi mài bằng đá mài hình trụ.

Hình 1.7:Sơ đồ mài phẳng sử dụng mặt đầu đá[3].

 Mài phẳng bằng đá mài hình trụ
Mài phẳng bằng đá mài hình trụ thực hiện trên máy mài phẳng có bàn
máy chuyển động tịnh tiến khứ hồi thực hiện tiến dao dọc Sdọc, đầu mang dao
thực hiện chuyển động tịnh tiến dao ngang Sngang để mài hết chiều rộng chi tiết
và tiến dao dọc Sdọc sau một lượt mài để mài hết lượng dư gia cơng (Hình 1.2)
hoặc thực hiện trên máy có bàn máy quay trịn quanh tâm của nó còn đầu đá
thực hiện chuyển động tiến dao ngang Sngang và chuyển động tiến dao dọc Sdọc
sau mỗi lượt mài.

pg. 22


Hình 1.8: Sơ đồ các phương pháp mài phẳng bằng đá mài hình trụ[3].
So với phương pháp mài phẳng bằng mặt đầu đá, phương pháp này có
diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết nhỏ, lượng hạt mài đồng thời tham gia vào
quá trình cắt nhỏ, lượng nhiệt toả ra trên bề mặt tiếp xúc giữa đá và phôi ít hơn.
Mặt khác khả năng thoát nhiệt, thoát phoi và tưới dung dịch trơn nguội vào vùng
gia công dễ dàng hơn, có thể gia cơng được các chi tiết mỏng, kém cứng vững,
chi tiết yêu cầu gia công với độ chính xác cao do đó phương pháp này cho độ
chính xác, độ nhẵn bề mặt cao hơn phương pháp trên.
Tuy nhiên do diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết nhỏ nên năng suất thấp.
Để khắc phục nhược điểm này người ta có thể sử dụng đá có bề rộng lớn hơn bề
rộng chi tiết. Trong trường hợp này đầu đá chỉ thực hiện tiến dao dọc Sdọc sau
mỗi hành trình kép của bàn máy, tuy nhiên máy phải đảm bảo độ cứng vững và
phải sửa đá cẩn thận để tránh đầu đá bị côn hoặc đường sinh đá không thẳng dễ
gây ra sai số in dập trên bề mặt chi tiết gia công.
 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 ngun cơng gia cơng
tinh lần cuối vì mài đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt cao. Các đặc
điểm và thơng số cơ bản của q 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
pg. 23