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

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

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

1.5. 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

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.


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

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

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

- 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

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
==

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

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
)

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
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