ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGÔ THỊ HÀ

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA HẠT MÀI TRONG
VIỆC ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KHÔNG LIÊN
TỤC SỬ DỤNG ðÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ðOẠN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THÁI NGUYÊN 2012 ðẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



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

Tôi xin cam ñoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là
trung thực và chưa từng ñượcai công bố trong bất kỳ một công trình
khác. Trừ những phần tham khảo ñã ñược ghi rõ trong Luận văn.

Tác giả

Ngô Thị Hà


2
,N
n
Lực phân bố pháp tuyến N
F
1
, F
2
,…F
n
Lực ma sát N
T
Phản lực N
P
N
Lực hướng kính tổng cộng N
P
z

Lực tiếp tuyến tổng cộng N
τ
s
Ứng suất tiếp
F
Diện tích cắt mm
2

µ
’



Ký hiệu Ý nghĩa ðơn vị
V
Tốc ñộ trục chính của máy mài mm/s
V
Vận tốc cắt mm/s
Sxq
ñá thường
Diện tích xung quanh viên ñá thường mm
2

S
hạt

Diện tích hạt mài trên từng viên ñá mm
2

S
1hạt

Diện tích một hạt mài mm
2

S
phôi mẫu

Diện tích phôi mẫu mm
2

Ρ

Q
tr

Nhiệt truyền vào phoi
0
C
Q
ob

Nhiệt truyền vào chi tiết gia công
0
C
Q
n

Nhiệt truyền vào dụng cụ
0
C
Q
pr

Nhiệt truyền vào môi trường
0
C

27
9 2.3
Quan h
ệ giữa tốc ñộ cắt với lực pháp tuyến (a) và lực tiếp
tuy
ến (b) khi gia công bằng ñá mài thông thường và ñá
mài gián ño
ạn. ðá mài gián ñoạn thực hiện khả năng giảm
l
ực cắt trong quá trình gia công
28
10 2.4
ð
ộ nhám bề mặt ñặc trưng vật liệu phôi, quá trình mài
T
ốc ñộ cắt v
ft
=1m/phút, a
e
=200µm
29
11 2.5
Hình d
ạng 3D của bề mặt CMC-I
Bên trái: Mài thông thư
ờng Bên phải: Mài gián ñoạn với
ñ
ĩa mài T-Tool(ðo bởi thiết bị ño của hãng Mommel
Tester
T8000)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4

TT Hình số Nội dung Trang
16 3.3
ð
ầu sửa ñá kim cương 22 viên

38
17 3.4
Máy mài phẳng Okam
oto 38
18 3.5
Thư
ớc cặp ñiện tử 40
19 3.6
M
áy ño ñộ nhám Mituitoyo SJ-301 40
20 3.7
a)Hai m
ẫu C45 nhiệt luyện &không nhiệt luyện.
b)
Kí hiệu chế ñộ cắt trên phôi
42
21 3.8
Cân b
ằng tĩnh cho ñá.

42
22 3.9

1
, t
1
, t
2
, t
3
với
thép C45 nhi
ệt luyện
49
29 3.16
ð
ồ thịmối quan hệ giữa ñộ nhám bề mặt ño theo phương
d
ọc Ra với số rãnh ñá mài Z tại chế ñộ cắt S
1
, t
1
, t
2
, t
3
với
thép C45
không nhiệt luyện
49
30 3.17
ð
ồ thịmối quan hệ giữa ñộ nhám bề mặt ño theo phương


v
ới thép C45 không nhiệt luyện.
50
32 3.19
ð
ồ thịmối quan hệ ñộ nhámño theo phương dọc Ra với số
h
ạt mài tác ñộng lên m
ột ñơn vị diện
tích tiếp xúc phôi
trong m
ột ñơn vị thời gian ñối với thép C45 nhiệt luyện
51
33 3.20
ð
ồ thịmối quan hệ ñộ nhámño theo phương dọc Ra với số
h
ạt mài tác ñộng lên m
ột ñơn vị diện
tích tiếp xúc phôi
trong m
ột ñơn vị thời gian ñối với thép C45 không nhiệt
luy
ện
51


% gián ño
ạn η =0%.
58
Bảng 3.7:
K
ết quả thí ño nhám với thép C45 chưa nhiệt luyện trên viên
Z=0, t
ỷ lệ gián ñoạn η =0%.
58
Bảng 3.8:
K
ết quả ño nhám với thép C45 nhiệt luyện trên viên Z=12, tỷ
l
ệ gián ñoạn η =10,91%.
59
Bảng 3.9:
K
ết quả ño nhám với thép C45 trên viên Z=12, tỷ lệ gián ñoạn

η
=10,91%.
59
Bảng 3.10:
K
ết quả ño nhám với thép C45 nhiệt luyện trên viên Z=18, tỷ
l
ệ gián ñoạn η =16,37%.
60
Bảng 3.11:
K

K
ết quả ño nhám với thép C45 nhiệt luyện trên viên Z=24, tỷ
l
ệ giánñoạn η =21,83%.
63
Bảng 3.17:
K
ết quả ño nhám với thép C45 trên viên Z=24, tỷ lệ giánñoạn
η
=21,83%.
63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7

LỜI CẢM ƠN
-Tác giả xin chân thành cảm ơn! Thầy giáo GS.TSKH Bành Tiến
Long - TS. Nguyễn Tiếnðôngngười ñãhướng dẫn và giúp ñỡ tận tình từ ñịnh
hướng ñề tài, thực nghiệm ñếnquá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.
- Tác giả bày tỏ lòng biết ơn ñối với Ban lãnh ñạo và Khoa Sau ñại
họccủa Trường ðại học Kỹ thuật Công nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi ñể
hoànthành bản Luận văn này.
-Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Trường Cao ñẳng
Công Nghiệp Thái Nguyên ñã giúp ñỡ, tạoñiều kiện thuận lợi trong quá trình
học tập và nghiên cứu luận.
- Tác giả bày tỏ lòng biết ơn ñối với công ty TNHH Vạn Xuân -
Trường ðại học Bách khoa Hà Nội ñãtận tình giúp ñỡ trong quá trình làm
thực nghiệm vàxử lý kết quả thí nghiệm.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không

3.1: Ý nghĩa khoa học 12
3.2: Ý nghĩa thực tiễn. 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀI PHẲNG

1.1. Bản chất của quá trình mài phẳng 14

1.2. Các phương pháp mài phẳng 15

1.2.1.Mài phẳng bằng ñá mài mặt ñầu. 15

1.2.2. Mài bằng ñá mài hình trụ phẳng 16
1.3. Quá trình mài phẳng bằng ñá mài thường 17

1.3.1. Lực cắt khi mài bằng ñá mài thường. 17

1.3.2.Nhiệt cắt khi mài bằng ñá mài thường. 20

1.3.3. Quá trình tạo phoi khi mài bằng ñá mài thường 22

1.4.ðộ nhấp nhô bề mặt chi tiết gia công khi màibằng ñá mài thường 23

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

CHƯƠNG 2: MÀI BẰNG ðÁ MÀI CÓ BỀ MẶT LÀM VIỆC GIÁN ðOẠN
2.1. ðá mài gián ñoạn 25
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9

2.2. Quá trình mài bằng ñá mài gián ñoạn. 25

10

KẾT LUẬN CHUNG
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ðỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11

PHẦN MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết của ñề tài.
Các chi tiết máy có ñộ chính xác, chất lượng bề mặt và ñộ bền cao là cơ
sở cho sự ra ñời các loại máy móc, thiết bị và phương pháp gia công. Phương
pháp mài có một vị trí quan trọng trong gia công cơ khí hiện ñại nhờ khả năng
vượt trội so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công những vật liệu có
ñộ bền cơ học và ñộ cứng cao cho ñộ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Gia
công bằng phương pháp mài có thể ñạt ñộ bóngR
a
=1,25-0,63µm (có thể ñạt
0,32µm; 0,16µm), ñộ chính xác kích thước 0,002-0,003mm[1]. Chất lượng bề
mặt chi tiết ñòi hỏi càng cao thì yêu cầu phương pháp mài càng phải ñược
nghiên cứu, phát triển ñể ñáp 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 ñi rất nhỏ. Các
phương pháp mài hiện nay chủ yếu dùng ñá mài thông thường. Tuy nhiên,
loại ñá 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 suất dư kéo trên lớp bề mặt
…làm hạn chế khả năng ứng dụng của các phương pháp mài thông thường
ðể khắc phục những hạn chế trên, phương pháp mài dùng ñá mài có bề

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm
- Tiến hành thực nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm.
- Phân tích và ñánh giá kết quả.
3. Ý nghĩa của ñề tài.
3.1: Ý nghĩa khoa học.
- Mài bằng ñá mài gián ñoạn ñược 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 45 khi mài bằng ñá mài có bề mặt làm việc gián ñoạn ñược công bố.
- ðóng góp và hoàn thiện lý thuyết phương pháp gia công mài, kết cấu
về ñá mài có bề mặt làm việc gián ñoạn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13

- Nâng cao ñược chất lượng và hiệu quả sản phẩm khi gia công bằng ñá
mài có bề mặt làm việc gián ñoạn.
3.2: Ý nghĩa thực tiễn.
- Các kết quả nghiên cứu sẽ áp dụng ñể nâng cao chất lượng ñá mài
gián ñoạn, ñiều chỉnh ảnh hưởng các thông số chế ñộkhi gia công. Từ ñó
nâng cao chất lượng bề mặt, hiệu quả kinh tế kỹ thuật của phương pháp
mài.ðưa loạiñá mài giánñoạn vào sản xuất hàng loạt.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy tínhưu việt củañá mài giánñoạn, do
vậycó thể ứng dụng trong các nhà máykhi gia công thép C45 chưa nhiệt luyện
và nhiệt luyện, sử dụng ñể tham khảo khi mài các mác thép khác.


- ðá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt không liên tục ñồng
thời tham gia cắt, các lưỡi cắt ñược tạo ra bởi các hạt mài có kích thứơc rất
nhỏ, có hình dáng rất khác nhau và phân bố lộn xộn trong chất dính kết. ða số
các hạt mài có nhiều lưỡi cắt, có góc lượn ở ñỉnh và có góc cắt không thuận lợi
cho ñiều kiện cắt gọt: góc trước thường âm và góc cắt thường lớn hơn 900
0
C.
- Tốc ñộ cắt khi mài rất cao (≥ 30 m/s, mài cao tốc ñộ có thể lên tới 120
m/s hoặc cao hơn).
- Do góc cắt không hợp lý, tốc ñộ cắt cao nên nhiệt ñộ ở vùng cắt khi
mài rất lớn (1000 ÷ 15000
0
C ) làm thay ñổi 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 ñơn 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 ra ñộ nhẵn bóng và ñộ chính xác cao.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15

- Hạt mài có ñộ cứng cao, cắt gọt không liên tục nên có thể gia công
ñược những vật liệu rất cứng mà các dụng cụ khác không cắt ñược như thép
tôi, hợp kim cứng… nhưng lại không gia công ñược những vật liệu rất mềm.
- Trong quá trình cắt, ñá mài có khả năng tự mài sắc: dưới tác dụng của
tải trọng cơ, nhiệt các hạt mài ñã mòn bật ra khỏi bề mặt ñá tạo ñiều 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 ñộng thay ñổi ñược
hình dáng và vị trí của hạt mài trong ñá mài cho nên việc nghiên cứu và ñiều
khiển quá trình mài gặp nhiều khó khăn, các quy luật của quá trình mài chưa

Mài phẳng bằng ñá mài hình trụ thực hiện trên máy mài phẳng có bàn
máy chuyển ñộng tịnh tiến khứ hồi thực hiện tiến dao dọc S
dọc
, ñầu mang dao
thực hiện chuyển ñộng tịnh tiến dao ngang S
ngang
ñể mài hết chiều rộng chi tiết
và tiến dao dọc S
dọc
sau một lượt mài ñể mài hết lượng dư gia công (Hình
1.2a) hoặc thực hiện trên máy có bàn máy quay tròn quanh tâm của nó còn
ñầu ñá thực hiện chuyển ñộng tiến dao ngang S
ngang
và chuyển ñộng tiến dao
dọc S
dọc
sau mỗi lượt mài (Hình 1.2b).
Hình 1.2:Sơ ñồ các phương pháp mài phẳng bằng ñá mài hình trụ[6].
So với phương pháp mài phẳng bằng mặt ñầu ñá, phương pháp này có
diện tích tiếp xúc giữa ñá và chi tiết nhỏ, lượng hạt mài ñồng thời tham gia
vào quá trình cắt nhỏ, lượng nhiệt toả ra trên bề mặt tiếp xúc giữa ñávà phôi ít


Hình 1.3:Các thành phần lực cắt khi mài phẳng.[1]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
18

Trên mặt trước của hạt mài có các lực phân bố pháp tuyến N
1
, N
2
…N
n
và
ma sát F
1
, F
2
,…F
n
.
Lực cắt ñặc trưng cho quá trình mài về phương diện vật lý. Lực cắt khi
mài là nguồn ñộng lực gây ra các biến dạng ñàn hồi của hệ thống công nghệ,
rung ñộng, nhiệt cắt trong vùng gia công và nó cũng xác ñịnh chế ñộ mòn của
ñá mài. Khi lực cắt tăng, tuổi bền của ñá giảm, ñộ chính xác gia công giảm và
ñộ nhám bề mặt tăng lên. ðặc biệt, những thay ñổi tức thời của lực cắt là
nguyên nhân chính gây ra các dao ñộng cưỡng bức của ñầu ñá tạo nên sóng bề
mặt và dạng sai số khác.
ðộ lớn của lực cắt phụ thuộc vào số lượng hạt mài ñồng thời tham gia
cắt, chiều dày lớp kim loại do mỗi hạt mài bóc ñi, hệ số ma sát giữa bề mặt
chi tiết với ñá mài. Lực cắt là thông số cơ bản quyết ñịnh ñặc tính mòn của ñá mài.

mài với vật liệu hạt mài khi chúng chuyển ñộng tương ñối với nhau
Khi xây dựng mô hình lực cắt cho quá trình mài [1]cũng ñưa ra công
thức tính lực cắt như sau:
P
N
= N(sinγ
x
+ µcosγ
x
) (1-1)
P
z
= N(cosγ
x
- µsinγ
x
) (1-2)
P
N
:Lực cắt hướng kính tổng cộng
P
z
:Lực cắt tiếp tuyến tổng cộng
Phân tích lực cân bằng N
’
(có giá trị bằng N) ra các thành phần: S
1
tác
dụng trên mặt trượt (mm); S
2


ୱ୧୬஘
– µ
’
.S
2
(1-6)
Trong ñó: τ
s
- ứng suất tiếp.
f - diện tích cắt.
µ
’
- hệ số ma sát trong trên mặt trượt.
Giải các phương trình trên ta ñược:
P
z
=
த
ೞ.
௙ሺ௖௢௦ஓ
ೣ
ିஜ௦௜௡ஓ
ೣ
ሻ
ୱ୧୬஘
ሺ
ଵିஜஜ
ᇲ
ሻ

ሻ
ୡ୭ୱ
ሺ
ஓ
ೣ
ା஘
ሻ
ିሺஜାஜ
ᇲ
ሻୱ୧୬ ሺஓ
ೣ
ା஘ሻ
(1-8)
Phân tích hai phương trình trên ta có nhận xét sau
Lực P
z
và P
N
phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công(τ
s
, µ, µ
’
), kích
thước kim loại bị cắt f, góc trước γ và các ñiều kiện cắt khác.
Lực P
N
lớn hơn P
z
và tỷ số
୔୷


tách vật liệu. Phần lớn nguồn năng lượng này ñược chuyển hóa thành nhiệt và
tập trung trong vùng mài [10].
Trong quá trình mài, do sự tiếp xúc, cào xước liên tục của các hạt mài
lên bề mặt gia công, do vậy việc cung cấp dung dịch trơn nguội vào vùng
ñang gia công là rất khó khăn, chính vì vậy nhiệt cắt trong quá trình mài rất
lớn (1000 ÷1500
0
c). Thời gian tác dụng ñể phát simh nhiệt rất ngắn (1.10
-
4
÷5.10
-6
s) [8], ñiều này ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng gia công của hạt mài
và chất lượng bề mặt chi tiết gia công.
Khi phân tích về hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt[1]ñưa ra ñược ñồ
thịảnh hưởng của tốc ñộ cắt ñến sự thu nhận nhiệt nhưhình 1.5
Hình 1.5:Ảnh hưởng của tốc ñộ cắt ñến sự thu nhận nhiệt[1]
ðặc trưng của các ñường cong trên hình vẽ thể hiện ñộ lớn tương ñối của
các thành phần nhiệt thỏa mãn theo tỷ lệ Q
tr

tật như cháy khi mài, thoát cácbon, nứt tế vi, ứng suất kéo trên bề mặt.
ðể giảm bớt nhiệt ñộ khi mài có thể dùng các biện pháp sau [8].
- Giảm bớt chế ñộ cắt.
- Dùng dung dịch trơn nguội và các biện pháp tưới nguội tiên tiến.
- Sử dụng những loại ñá mài có bề mặt làm việc không liên tục, ñá mài có ñộ xốp cao.
- Không mài khi ñá mài quá mòn. Dùng những vật liệu mài có khả năng
cắt gọt cao
1.3.3. Quá trình tạo phoi khi mài bằng ñá mài thường
Khi gia công bằng ñá mài thường, quá trình cắt diễn ra là liên tục trên
bề mặt ñá, các phoi cắt khi sinh ra sẽ chuyển ñộng chạy ngược chiều với
phương của vận tốc của ñá. Các phoi nhỏ này có xu hướng tích tụ lại thành
ñám phoi có kích thước lớn dần và chiếm toàn bộ không gian chứa phoi nhỏ
bé là khoảng cách giữa các hạt mài như trong hình 1.6 Hình 1.6:Sự hình thành phoi mài [11].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên