ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÙI ĐỨC VIỆT

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA ĐÁ MÀI
CBN KHI MÀI THÉP X12M NHIỆT LUYỆN TRÊN
MÁY MÀI PHẲNG THEO CHỈ TIÊU LỰC CẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Thái Nguyên, 2011
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Ngô Cường
KHOA ĐÀO TẠO SĐH

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn


Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Thầy giáo - TS. Ngô Cường, người đã hướng dẫn
và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và
hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và Khoa Sau đại học - Trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để
hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Trần Đức Tăng và Th.S Vũ Minh Đức -
Bộ môn Công nghệ thiết bị và Hàng không vũ trụ - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã
tận tình giúp đỡ trong quá trình thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai
sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà
khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả Bùi Đức Việt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH
Ký hiệu

b
Chiều rộng mài
mm
B
Chiều rộng của đá mài
mm
D
đ
Đường kính của đá mài
mm
v
đ
Tốc độ của đá mài
m/s
v
ct
Tốc độ của chi tiết gia công
m/ph
h
max
Chiều dày phoi không biến dạng lớn nhât
mm
h
tđ
Chiều dày phoi tương đương
mm
Q
w
Tốc độ bóc tách vật liệu
mm

, R
z
, R
t
Thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công
m
K
p
=P
y
/P
z
Hệ số lực cắt

N
Công suất mài
J/mm
3
K
c

Hệ số khả năng cắt của đá mài
mm
3
/s.N

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
T
m
Nhiệt độ mài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

TT
Bảng số
Nội dung
Trang
1
1.1
Một vài số liệu về hệ số dẫn nhiệt của đá mài CBN và
Al
2
0
3
.
30
2
1.2
Hệ số dẫn nhiệt lý thuyết và thực nghiệm của đá CBN
và Al
2
0
3

31

8
3.2
Lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi mài thép
X12M bằng đá mài CBN và đá mài thường với 30 lượt
cắt, sử dụng ba loại dung dịch trơn nguội
58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT
Hình số
Nội dung
Trang
1
1.1
Lực cắt tác dụng lên hạt mài
5

Quan hệ K
c
với thời gian mài
13
7
1.7
Lực cắt khi mài thép ổ lăn AISI 52100 bằng đá CBN
15
8
1.8
Lực cắt khi mài bằng các loại đá khác nhau
16
9
1.9
Ảnh hưởng của vận tốc đá đến lực cắt khi mài bằng đá CBN
17
10
1.10
Ảnh hưởng của vận tốc dung dịch trơn nguội đối với hệ
số lực mài F
t
/F
n
ở điều kiện: 0,833 mm
3
/mms, đá mài
B126N100EP, vật liệu phôi SS304
18
11
1.11

22
18
1.18
Xác định mòn bề mặt
23
19
1.19
Ảnh SEM bề mặt đá mài
23

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
20
1.20
Độ nhám và hệ số mài với các loại đá mài khác nhau
24
21
1.21
Ảnh hưởng của tốc độ bóc tách vật liệu tới hệ số mài của
các loại đá mài khác nhau
25
22
1.22
So sánh mòn bán kính đá mài CBN và Al
2
O
3

25
23
1.23

30
2.2
Đầu đo lực KISTLER
40
31
2.3
Card A/D thu nhận dữ liệu
42
32
2.4
Sơ đồ khối phần mềm điều khiển và xử lý số liệu
DASYLAB 9.0.2 đo lực cắt
42
33
2.5
Màn hình điều khiển và hiển thị DASYLAB 9.0.2 đo lực cắt
44
34
2.6
Sơ đồ đọc dữ liệu đo lực mài trên phần mềm DASYLAB
45
35
2.7
Sơ đồ đọc dữ liệu đo lực mài trung bình trên phần mềm
DASYLAB
45
36
2.8
Sơ đồ thí nghiệm đo lực cắt khi mài thép X12M nhiệt
luyện bằng đá mài CBN và đá mài thường trên máy mài

48
40
3.4
Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi sử
dụng dung dịch Emulsion với 15 lượt cắt
49
41
3.5
Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi sử
dụng dung dịch Tectylcool 1240 với 15 lượt cắt
49
42
3.6
Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi sử
dụng dung dịch Tectylcool 1290 với 15 lượt cắt
50
43
3.7
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
50
44
3.8
Đồ thị hệ số lực cắt K
p
khi mài thép X12M bằng đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng Emulsion với 15 lượt cắt
51
45
3.9

dụng dung dịch Tectylcool 1240 với 30 lượt cắt
54
50
3.14
Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi sử
dụng dung dịch Tectylcool 1290 với 30 lượt cắt
54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
51
3.15
Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến trung bình
khi sử dụng 3 loại dung dịch với 30 lượt cắt
55
52
3.16
Đồ thị hệ số lực cắt K
p
khi mài thép X12M bằng đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng Emulsion với 30 lượt cắt
55
53
3.17
Đồ thị hệ số lực cắt K
p
khi mài thép X12M bằng đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng Tectylcool 1240 với 30
lượt cắt
56
54

3.22
Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng dung dịch Tectylcool
1240 với 15 lượt cắt
59
59
3.23
Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng dung dịch Tectylcool
1290 với 15 lượt cắt
60
60
3.24
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 lượt cắt
60
61
3.25
Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá mài
61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
CBN và đá mài thường, sử dụng dung dịch Emulsion với
30 lượt cắt
62
3.26
Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá mài
CBN và đá mài thường, sử dụng dung dịch Tectylcool
1240 với 30 lượt cắt

3.32
Đồ thị hiệu ứng cắt lại theo lực cắt khi dùng dung dịch
Tectylcool 1290 với 15 lượt cắt
65
69
3.33
Đồ thị hiệu ứng cắt lại theo lực cắt khi dùng dung dịch
Emulsion với 30 lượt cắt
65
70
3.34
Đồ thị hiệu ứng cắt lại theo lực cắt khi dùng dung dịch
Tectylcool 1240 với 30 lượt cắt
66
71
3.35
Đồ thị hiệu ứng cắt lại theo lực cắt khi dùng dung dịch
Tectylcool 1290 với 30 lượt cắt
66
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục các ký hiệu chính
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ

1.2.7. Đánh giá theo hệ số khả năng cắt của đá mài
13
1.3. Tính gia công của vật liệu khi mài
14
1.4. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài CBN
14
1.4.1. Lực cắt
15
1.4.2. Mòn
21

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.4.3. Công suất
26
1.4.4. Nhiệt cắt
30
1.4.5. Rung động
33
1.6. Kết luận chương 1
33
1.7. Xác định hướng nghiên cứu của luận văn
34
Chƣơng 2:
HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẮT
CỦA ĐÁ MÀI KHI MÀI THÉP X12M NHIỆT LUYỆN
TRÊN MÁY MÀI PHẲNG
37
2.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
37
2.2. Phương pháp thí nghiệm

3.2. Độ ổn định của lực cắt
58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3. Hệ số khả năng cắt
59
3.4. Hiệu ứng cắt lại
63
3.5. Một số nhận xét
67
3.6. Kết luận chương 3
67
KẾT LUẬN CHUNG
68
HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỂ TÀI
69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
70
PHỤ LỤC
73


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 công trình nghiên cứu về lĩnh vực này
được công bố, việc sử dụng đá mài CBN vào sản xuất cũng chưa phổ biến.
- 2 -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
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 mòn và chịu ăn mòn 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 công khác.

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

- 4 -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
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
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  thường âm và góc cắt  thường lớn hơn 90
0
.

1.2.1. Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt
Lực cắt khi mài được xác định theo công thức:



n
i
ic
PP
1


Trong đó:
n - Số hạt mài đồng thời tham gia cắt.
p
i
- Lực cắt tác dụng lên một hạt mài.
Lực cắt tác dụng lên một hạt mài P
i
có thể phân thành hai thành phần: P
iz

xx
xxs
iy
f
P
(1.2)
Trong đó:

s

- Ứng suất tiếp
f - Diện tích cắt
µ - Hệ số ma sát ở mặt trước hạt mài

x
- Góc trước của hạt mài
µ’ - Hệ số ma sát trong trên mặt trượt
Các công thức 1.1 và 1.2 cho thấy
- Lực P
iy
lớn hơn P
iz
.
- Lực cắt P
iy
, P
iz
phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: vật liệu hạt mài, vật liệu gia
công (
s

= P
zc
+ P
zt
= P
zc
+ µ”.p.A (1.4)
P
y
= P
yc
+ P
yt
= P
yc
+ µ”.p.A (1.5)
Trong đó:
P
zc
- Lực cắt tiếp tuyến.
- 7 -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
P
yc
- Lực cắt pháp tuyến.
P
yt
- Lực trượt pháp tuyến.
P
zt

* Hệ số lực cắt K
pi
, K
p

- Hệ số lực cắt xác định theo công thức:
zi
yi
pi
P
P
K 
(1.7)
z
y
p
P
P
K 
(1.8)
Thay (1.1), (1.2) vào (1.7) được:
xx
xx
pi

Nghiên cứu quá trình cắt gọt của hạt mài với các vật liệu khác nhau Maxlov
đã xây dựng được đồ thị quan hệ giữa hệ số lực cắt với chiều sâu cắt a
z
và góc trước

x
(hình 1.3 và 1.4)
Ta có các nhận xét sau:
- Khi a
z
<  thì chỉ có quá trình nén vật liệu gia công và K
pi
rất lớn (P
yi
>>P
zi
).
Tăng dần a
z
thì K
pi
giảm dần, khi a
z
  thì quá trình tạo phoi xảy ra và K

- 
x

- 9 -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.2.2. Đánh giá theo chỉ tiêu mòn
Mòn bề mặt làm việc của đá mài là một quá trình cơ, lý, hóa phức tạp và phụ
thuộc vào tất cả các điều kiện gia công như: thông số kỹ thuật của đá, tính chất của
vật liệu gia công, sự phối hợp đá mài - vật liệu gia công, chế độ cắt,
Mòn đá mài có thể chia thành 5 dạng cơ bản như hình 1.5:

1. Mài mòn đỉnh các hạt mài (hình 1.5a).
2. Phá hủy giòn hạt mài thành những mảnh lớn hoặc nhỏ (hình 1.5b).
3. Hạt mài bật khỏi chất dính kết (hình 1.5c).
4. Mòn khuyếch tán và dính bám do tác dụng hóa học (hình 1.5d).
5. Mòn do phoi chèn ép cơ học vào khoảng trống giữa các hạt mài (hình
1.5e).
Tốc độ mòn của đá mài thường được đánh giá qua hệ số mài G:
d
w
V