ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------

LƯU ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA
QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG KHI MÀI TINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN, NĂM 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 9.52.01.03

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA
QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG KHI MÀI TINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. VŨ NGỌC PI
2. GS. TSKH. BÀNH TIẾN LONG

THÁI NGUYÊN, NĂM 2020

ý về chuyên môn, động viên và hỗ trợ tài liệu giúp tôi thực hiện luận án này!
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới Doanh nghiệp Tư nhân Cơ khí Chính xác
Thái Hà đã hỗ trợ máy móc và nhân lực để giúp tôi tiến hành thí nghiệm cho nội dung
nghiên cứu của luận án!
Tôi xin chân thành cám ơn các Nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp và bố, mẹ hai
bên gia đình, đặc biệt là vợ tôi Đỗ Thái Phượng và các con Lưu Đỗ Minh Ngọc, Lưu
Đức Quang đã luôn quan tâm, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình
học tập và hoàn thành bản luận án này!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020
TÁC GIẢ

Lưu Anh Tùng


iii
MỤC LỤC
CAM ĐOAN ................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................xiii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài .............................................................................................. 2
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2
3.1. Phương pháp và đối tượng nghiên cứu ........................................................... 2
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: ...................................................................... 3
4. Ý nghĩa của đề tài................................................................................................. 3
4.1. Ý nghĩa khoa học ........................................................................................... 3

2.1.6.4. Các phương pháp bôi trơn làm mát thường dùng khi mài .................... 40
2.2. Một số chỉ tiêu đánh giá quá trình mài ............................................................. 41
2.2.1. Mòn và tuổi bền của đá mài ...................................................................... 41
2.2.1.1. Mòn đá mài ......................................................................................... 41
2.2.1.2. Tuổi bền của đá mài ............................................................................ 42
2.2.2. Nhám bề mặt khi mài [4, 48]..................................................................... 44
2.2.3. Lực cắt khi mài [14] .................................................................................. 45
2.2.4. Năng suất gia công [14] ............................................................................ 46
2.2.5. Sóng bề mặt [62]....................................................................................... 46
2.3. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng.............................................. 46
2.3.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng ..... 47
2.3.2. Lựa chọn thông số đầu vào ....................................................................... 47
2.3.3. Các giải pháp nâng cao hiệu quả quá trình mài phẳng ............................... 49
2.4. Xây dựng mô hình hệ thống thí nghiệm và lựa chọn thiết bị nghiên cứu .......... 50
2.4.1. Yêu cầu chung đối với hệ thống thí nghiệm .............................................. 50
2.4.2. Sơ đồ kết nối các thiết bị thí nghiệm ......................................................... 50
2.4.3. Lựa chọn thiết bị và phôi thí nghiệm ......................................................... 51
2.4.3.1. Máy mài .............................................................................................. 51
2.4.3.2. Phôi thí nghiệm ................................................................................... 52
2.4.3.3. Đá mài................................................................................................. 53
2.4.3.4. Dụng cụ sửa đá .................................................................................... 53
2.4.3.5. Dung dịch trơn nguội .......................................................................... 53
2.4.3.6. Các dụng cụ đo kiểm ........................................................................... 54
2.5. Phương pháp thiết kế thí nghiệm và quy hoạch thực nghiệm ........................... 55
2.5.1. Lựa chọn phương pháp ............................................................................. 55
2.5.2. Các bước thực hiện theo phương pháp Taguchi [45] ................................. 57
2.5.3. Các bước tối ưu hóa sử dụng phân tích quan hệ mờ (Grey Relational Analysis
– GRA) [26] ....................................................................................................... 58
Kết luận Chương 2 ................................................................................................. 60
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ BÔI TRƠN LÀM

3.2.5.1. Phân tích ảnh hưởng ............................................................................ 87
3.2.5.2. Xác định bộ thông số sửa đá hợp lý ..................................................... 88
3.2.5.3. Tính toán dự đoán giá trị Fl ................................................................. 89
3.2.6. Xác định theo chỉ tiêu năng suất gia công ................................................. 91
3.2.6.1. Phân tích ảnh hưởng ............................................................................ 91
3.2.6.2. Xác định chế độ sửa đá hợp lý ............................................................. 92
3.2.6.3. Tính toán dự đoán giá trị năng suất gia công MRR .............................. 93
3.2.7. Bài toán đa mục tiêu về nhám bề mặt và dung sai độ phẳng khi sửa đá ..... 95
3.2.7.1. Thực hiện phân tích trị số quan hệ mờ ................................................. 96


vi
3.2.7.2. Xác định mức hợp lý của các thông số khảo sát nhằm đạt cả hai mục
tiêu Ramin và Flmin khi sửa đá ............................................................................ 97
3.2.7.3. Tính toán trị số quan hệ mờ và trị số của Ra và Fl ứng với mức hợp lý
của các thông số sửa đá .................................................................................... 98
3.2.8. Bài toán đa mục tiêu nhằm cả bốn mục tiêu nhám bề mặt Ra, dung sai độ
phẳng Fl, năng suất gia công MRR và tuổi bền của đá mài Tw khi sửa đá ........... 99
3.2.8.1. Phân tích quan hệ số quan hệ mờ ....................................................... 100
3.2.8.2. Xác định mức và trị số của thông số sửa đá nhằm cả bốn mục tiêu Ramin,
Flmin, MRRmax và Twmax .................................................................................. 101
3.2.8.3. Tính toán trị số quan hệ mờ và trị số của Ra, Fl, MRR và Tw ứng với
mức hợp lý của các thông sửa đá.................................................................... 103
Kết luận Chương 3 ............................................................................................... 106
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH THAY ĐÁ TỐI ƯU .... 108
4.1. Phân tích chi phí gia công mài phẳng ............................................................ 108
4.1.1. Xác định chi phí đá mài cho một chi tiết gia công ................................... 108
4.1.2. Xác định thời gian gia công mài một chi tiết tgc....................................... 110
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí mài phẳng ................... 110
4.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến đường kính thay đá tối ưu ....... 114

Cmh
Cđm,p
Cp,t
CI
ct
d
Ds
D0
De
De,op
DF
DOE
fd
fd,t
Fl
Fy
Fz
GA
GR
HRC
i
Lc
Lw
LL
Mp
MRR

Ý nghĩa
Lượng dư mài
Chiều sâu sửa đá tổng cộng

Chiều dài mài tính toán
Chiều dài của một chi tiết
Lưu lượng của dung dịch trơn nguội
Mật độ xếp phôi trên bàn máy mài
Năng suất gia công

Đơn vị
mm
mm
mm
mm

VNĐ/viên
VNĐ/h
VNĐ
VNĐ

mm
mm
mm
mm
mm

mm/HT
mm/HT
m
N
N
mm3
HRC

td
td,p
tgc
tlu
tsp
Tw
VB
Wc
Wgw
Wpd
Ww




Số vòng quay của trục đá mài
Số chi tiết mài được sau mỗi lần sửa đá
Số chi tiết mà một viên đá mài được
Số lần sửa đá tinh
Số lần sửa đá thô
Số lần sửa đá chạy không ăn dao
Tổng số thí nghiệm
Cấp độ nhám bề mặt
Số chi tiết mài trong một lần gá đặt
Nồng độ của dung dịch trơn nguội
Ma trận trực giao
Phương pháp lập trình bậc hai
Lượng chạy dao dọc khi sửa đá
Lượng chạy dao dọc
Tổng bình phương


m/phút
mm/HT

h
h
h
h
h
h
h
h
h
m/phút
mm
mm
mm
mm
mm


ix
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ mài phẳng [48] ................................................................................... 6
Hình 1.2. Các chuyển động khi mài phẳng bằng chu vi đá trên máy mài có bàn máy hình
chữ nhật [4] ................................................................................................................. 7
Hình 1.3. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến các tham số của quá trình mài và
đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của sản phẩm gia công [4, 7, 36] ............................. 7
Hình 1.4. Quan hệ giữa lực cắt và loại chất dính kết của đá kim cương [35] ................ 8
Hình 1.5. Quan hệ giữa lực cắt và nhám bề mặt gia công [35] với: .............................. 9

Hình 1.29. Tỉ số lực mài thu được trong các điều kiện mài khác nhau [65] ................ 23


x
Hình 1.30. Nhám bề mặt thu được trong các điều kiện mài khác nhau [65] ................ 23
Hình 1.31. Nhiệt cắt trong các điều kiện mài khác nhau [65] ..................................... 23
Hình 1.32. Kết quả so sánh ảnh hưởng của các loại dung dịch đến [60] ..................... 24
Hình 1.33. Ảnh hưởng của loại đá mài, loại dung dịch trơn nguội và kiểu vòi phun đến
độ nhám bề mặt mài [58]. .......................................................................................... 24
Hình 1.34. Sự thay đổi lực tiếp tuyến và pháp tuyến ứng với số hành trình chạy dao trong
suốt quá trình mài thép hợp kim thấp với chiều sâu mài [29]: .................................... 25
Hình 1.35. So sánh nhám bề mặt Ra ở chiều sâu mài khác nhau ứng với 10 hành trình
chạy dao [29] ............................................................................................................. 25
Hình 1.36. Ảnh hưởng của môi trường làm mát đến nhiệt cắt khi mài (giữ tốc độ bóc
tách ở khoảng 30 mm3/mm.ph) [53] ........................................................................... 27
Hình 1.37. Ảnh hưởng của môi trường làm mát đến ứng suất dư khi mài (giữ tốc độ bóc
tách ở khoảng 30 mm3/mm.ph) [53] ........................................................................... 27
Hình 1.38. Biểu đồ chi phí quá trình mài phẳng cho một chi tiết [49] ........................ 29
Hình 1.39. Cấu trúc phân tích chi phí vòng đời của một trung tâm mài [61]............... 30
Hình 1.40. Biểu đồ một số chi phí vận hành [61] ....................................................... 30
Hình 1.41. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí sản xuất một chi tiết với nhám bề mặt [25] . 31
Hình 1.42. Biểu đồ quan hệ giữa chi phí sản xuất một chi tiết với thể tích bóc tách [25]
.................................................................................................................................. 31
Hình 2.1. Quá trình bóc tách phoi khi mài [48]
33
Hình 2.2. Lưỡi cắt tĩnh và lưỡi cắt động..................................................................... 34
Hình 2.3. Vùng tiếp xúc đá – chi tiết mài [48, 63] ...................................................... 34
Hình 2.4. Chiều dày và hình dạng phoi [63] ............................................................... 35
Hình 2.5. Quá trình sửa đá [34, 36]. ........................................................................... 35
Hình 2.6. Mòn đá mài vĩ mô [34, 36]. ........................................................................ 36

Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các thông số đến Ra khi bôi trơn làm mát. 64
Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hưởng tương tác giữa ND và LL đến Ra ................................. 64
Hình 3.3. Biểu đồ các ảnh hưởng chính đến tỉ số S/N của Ra ..................................... 65
Hình 3.4. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fy ......................................... 68
Hình 3.5. Ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N của Fy....................................... 69
Hình 3.6. Trị số quan hệ mờ trung bình theo thứ tự thí nghiệm .................................. 71
Hình 3.7. Ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N của hệ số quan hệ mờ ............... 72
Hình 3.8. Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Ra khi sửa đá .................. 77
Hình 3.9. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/N của Ra khi sửa đá ... 78
Hình 3.10. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fy khi sửa đá ...................... 80
Hình 3.11. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/N của Fy khi sửa đá . 81
Hình 3.12. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Tw khi sửa đá ...................... 84
Hình 3.13. Biểu đồ các yếu tố ảnh hưởng chính đến tỉ số S/N của Tw khi sửa đá........ 85
Hình 3.14. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các yếu tố đến Fl khi sửa đá ....................... 88
Hình 3.15. Biểu đồ ảnh hưởng của các thông số sửa đá khảo sát đến tỉ số S/N của Fl 89
Hình 3.16. Biểu đồ các ảnh hưởng chính của các yếu tố đến MRR khi sửa đá ............ 92
Hình 3.17. Biểu đồ ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến tỉ số S/N của Fl khi
sửa đá ........................................................................................................................ 93
Hình 3.18. Hệ số quan hệ mờ trung bình nhằm hai mục tiêu Ramin và Flmin cho từng thí
nghiệm sửa đá............................................................................................................ 96
Hình 3.19. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến trị số trung bình
quan hệ mờ khi sửa đá nhằm Ramin và Flmin ................................................................ 97
Hình 3.20. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số khảo sát đến trị số trung bình
quan hệ mờ khi sửa đá mong muốn Ramin và Flmin ...................................................... 98
Hình 3.21. Hệ số quan hệ mờ trung bình cho mục tiêu Ramin, Flmin, MRRmax và Twmax cho
từng thí nghiệm sửa đá............................................................................................. 100


xii
Hình 3.22. Đồ thị các ảnh hưởng chính của các thông số đến trị số trung bình quan hệ

Hình 4.16. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và thời gian mài một chi tiết ........ 124
Hình 4.17. Quan hệ giữa đường kính đá khi thay và chi phí mài .............................. 125


xiii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt [77] ............... 14
Bảng 1.2. Lựa chọn lượng chạy dao sửa đá bằng bút kim cương một hạt theo nhám bề
mặt [55] ..................................................................................................................... 18
Bảng 1.3. Lựa chọn lượng chạy dao sửa đá bằng bút kim cương nhiều hạt theo nhám bề
mặt [55] ..................................................................................................................... 19
Bảng 1.4. Chế độ sửa đá khi sử dụng đầu sửa đá kim cương nhiều hạt của Winter [72].
.................................................................................................................................. 19
Bảng 2.1. Phân bố nhiệt cắt trong mài [21]
……………………………………..39
Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật của máy mài phẳng MOTO – YOKOHAMA .......... 51
Bảng 2.3. Thành phần hóa học của thép 90CrSi [8] ................................................... 52
Bảng 2.4. Chế độ nhiệt luyện thép 90CrSi [8] ............................................................ 52
Bảng 2.5. So sánh số lượng thí nghiệm giai thừa đầy đủ và thiết kế thí nghiệm OA [45].
.................................................................................................................................. 56
Bảng 3.1. Các mức thí nghiệm của các thông số ND, LL, Sd, VB và fd.
……….61
Bảng 3.2. Ma trận thí nghiệm L16 ............................................................................. 61
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm bôi trơn làm mát cho Ra và Fy. .................................... 62
Bảng 3.4. ANOVA giá trị
và tỉ số S/N của Ra ...................................................... 63
Bảng 3.5. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến
và tỉ số S/N của Ra ................... 64
Bảng 3.6. ANOVA giá trị
khi đưa fd vào phân tích lỗi.......................................... 66

Bảng 3.26. ANOVA giá trị Tw và tỉ số S/N của Tw khi sửa đá................................... 83
Bảng 3.27. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến Tw ............................................... 83
Bảng 3.28. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số S/N của Tw khi sửa đá .......... 85
Bảng 3.29. ANOVA giá trị
khi sửa đá khi đưa nnon, nf, aedf và S vào phân tích lỗi 86
Bảng 3.30. ANOVA giá trị
khi sửa đá .................................................................. 87
Bảng 3.31. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến khi sửa đá ............................ 88
Bảng 3.32. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số S/N của Fl khi sửa đá ........... 89
Bảng 3.33. ANOVA giá trị
khi đưa S vào phân tích lỗi ........................................ 89
Bảng 3.34. ANOVA giá trị
và tỉ số S/N của MRR khi sửa đá ........................... 91
Bảng 3.35. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến
khi sửa đá ........................... 91
Bảng 3.36. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số S/N của MRR khi sửa đá ...... 93
Bảng 3.37. ANOVA giá trị
khi đưa S vào phân tích lỗi .................................... 93
Bảng 3.38. Trị số S/N, giá trị chuẩn hóa của S/N và sai lệch của dãy tham chiếu của các
thí nghiệm nhằm Ramin và Flmin .................................................................................. 95
Bảng 3.39. Trị số quan hệ mờ và trị số quan hệ mờ trung bình khi sửa đá cho hai mục
tiêu Ramin và Flmin ...................................................................................................... 95
Bảng 3.40. ANOVA  và tỉ số S/N của  cho mục tiêu cả Ramin và Flmin khi sửa đá... 96
Bảng 3.41. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số quan hệ mờ nhằm Ramin và
Flmin khi sửa đá........................................................................................................... 96
Bảng 3.42. Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N của hệ số quan hệ mờ
nhằm Ramin và Flmin khi sửa đá.................................................................................... 97
Bảng 3.43. ANNOVA hệ số quan hệ mờ sau khi đưa S vào phân tích lỗi khi sửa đá nhằm
Ramin và Flmin ............................................................................................................. 99
Bảng 3.44. Trị số S/N và giá trị chuẩn hóa của tỉ số S/N nhằm đạt mục tiêu Ramin, Flmin,

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gia công mài bắt đầu được ứng dụng trong sản xuất cơ khí từ thế kỷ 19. Khoảng
giữa thế kỷ 20, người ta đã nhận thấy rằng mài là gia công chiến lược và là nguyên công
then chốt để đạt được độ chính xác và nhám bề mặt cần thiết. Mài có thể gia công với
chiều sâu cắt rất nhỏ, từ 0,05÷0,09 mm; vận tốc cắt lớn, 20÷40 m/s với mài thông thường
và đến 200 m/s với mài cao tốc. Độ chính xác của các chi tiết mài cao với cấp chính xác
đạt được từ 5÷7 và nhám bề mặt sau mài đạt thấp, có thể đạt từ 0,2÷3,2 μm hoặc thấp
hơn. Chính nhờ các ưu điểm trên nên mài là nguyên công gia công tinh và bán tinh phổ
biến nhất trong gia công cơ khí, nhất là các chi tiết yêu cầu độ chính xác cao và nhám
bề mặt thấp. Mài đặc biệt chiếm ưu thế khi gia công tinh các chi tiết có độ cứng cao, độ
bền cao, thông thường là các chi tiết sau khi tôi v.v… Người ta đã thống kê rằng gia
công mài chiếm đến 20÷25% tổng chi phí cho gia công cơ nói chung [14, 63]. Nhờ tiến
bộ kỹ thuật đạt được trong lĩnh vực vật liệu dụng cụ cắt mà hiện nay nhiều nguyên công
mài phẳng đã được thay thế bằng nguyên công phay cứng cho năng suất và hiệu quả
kinh tế cao hơn hẳn. Tuy nhiên, mài phẳng vẫn là nguyên công không thể thay thế khi
gia công tinh lần cuối các chi tiết dạng tấm, dạng đĩa mỏng (như lá van máy nén khí, lá
ly hợp, phanh đĩa, khuôn ép, dập….) hoặc dụng cụ cắt. Các quá trình lý – hóa xảy ra ở
vùng mài rất phức tạp và gây khó khăn cho việc điều khiển quá trình mài để đạt hiệu
quả kinh tế - kỹ thuật mong muốn. Do vậy, phương pháp mài hiện vẫn vẫn được các nhà
khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu.
Với gia công mài, vận tốc cắt (vận tốc của đá mài Vđ) là thông số quan trọng quyết
định đến năng suất, chi phí và lợi nhuận của nguyên công mài nói riêng và quá trình gia
công nói chung. Khi mài, vận tốc cắt Vđ tỉ lệ thuận với đường kính của đá mài Ds và số
vòng quay của trục mang đá nđ. Như vậy, với cùng một đường kính đá thì vận tốc cắt
càng lớn nếu số vòng quay của trục mang đá càng cao. Với các máy mài có số vòng
quay trục mang đá không đổi, khi đá mài mới thì đường kính đá lớn nên vận tốc cắt cao
do đó năng suất mài cao. Giả sử với cùng một viên đá mài, chi phí đá mài/h sẽ cao nếu
tuổi thọ của đá nhỏ, chẳng hạn giá mua một viên đá mài 360.000 đ/viên, tuổi thọ đá là

đá mài và qua đó ảnh hưởng đến khả năng cắt của đá. Như vậy, ngoài biện pháp xác
định đường kính tối ưu khi thay của đá mài như đã nêu ở trên, để nâng cao hiệu quả
của quá trình mài phẳng (nâng cao năng suất, đảm bảo chất lượng và giảm chi phí
gia công) có thể thực hiện bằng việc xác định chế độ bôi trơn làm mát hợp lý và chế
độ sửa đá hợp lý hoặc chế độ sửa đá tối ưu nếu có thể.
Từ những vấn đề nêu trên, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả
của quá trình mài phẳng khi mài tinh” cho luận án của mình.
2. Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài là nghiên cứu nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá
trình mài phẳng khi mài tinh thông qua các thông số đường kính thay đá, chế độ bôi trơn
làm mát, chế độ cắt và chế độ sửa đá. Từ đó lựa chọn được bộ thông số công nghệ hợp
lý để giảm chi phí đồng thời nâng cao năng suất, chất lượng bề mặt gia công.
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
3.1. Phương pháp và đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực
nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết: Khảo sát các kết quả nghiên cứu đã công bố, phân tích các
vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, từ đó xác định hướng nghiên cứu, đối tượng, mục tiêu
và phạm vi nghiên cứu của luận án. Phân tích và lựa chọn phương pháp quy hoạch thực


3
nghiệm để giảm số lượng thí nghiệm. Xây dựng mô tính tính toán xác định đường kính
đá mài khi thay tối ưu.
Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số
đến hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình mài phẳng khi mài tinh. Từ đó xác định các
thông số chế độ công nghệ bôi trơn làm mát, chế độ cắt và chế độ sửa đá hợp lý. Đồng
thời kiểm chứng mô hình tính toán xác định đương kính đá mài khi thay tối ưu.
- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ mài tinh phẳng bằng chu vi đá với đối tượng
thực nghiệm là thép 90CrSi qua tôi bằng đá mài Hải Dương.


4
- Đánh giá ảnh hưởng của chế độ bôi trơn làm mát và chế độ cắt khi mài phẳng để
lựa chọn bộ thông số hợp lý khi mài tinh thép 90CrSi bằng đá mài Hải Dương;
- Đánh giá ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá khi mài phẳng để lựa chọn bộ
thông số hợp lý khi mài tinh thép 90CrSi bằng đá mài Hải Dương.
6. Cấu trúc của luận án
Cấu trúc của luận án được trình bày gồm: Mở đầu, 04 chương và kết luận chung.
Chương 1. Tổng quan về mài phẳng
Chương 2. Cơ sở lý thuyết về mài phẳng và phương pháp xây dựng mô hình thí
nghiệm.
Chương 3. Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ bôi trơn làm mát, chế độ cắt
và chế độ sửa đá hợp lý.
Chương 4. Nghiên cứu xác định đường kính thay đá tối ưu.
Kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo.


5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÀI PHẲNG
1.1. Đặc điểm và các sơ đồ mài phẳng
Gia công bằng phương pháp mài được chia thành nhiều dạng khác nhau như mài
tròn (trong hoặc ngoài, có tâm hoặc vô tâm), mài phẳng. So với các phương pháp gia
công cắt gọt khác, mài nói chung và mài phẳng nói riêng có một số đặc điểm sau [14]:
- Đá mài được tạo thành gồm các hạt mài được sắp xếp lộn xộn, ngẫu nhiên và
được liên kết với nhau bằng chất dính kết. Các hạt mài nằm tách biệt nhau trên bề mặt
đá, chúng tham gia cắt không liên tục và cắt ra mỗi phoi riêng. Do đó có thể xem quá
trình mài như là một quá trình cào xước liên tục lên bề mặt của phôi.
- Đá mài có thể được coi là dụng cụ cắt nhiều lưỡi, các lưỡi cắt có thông số hình
học không giống nhau. Trong quá trình mài, số lượng hạt mài có góc trước âm lớn tham
gia cắt là chủ yếu, điều này không thuận tiện cho quá trình cắt gọt, dó đó lực hướng kính

(Hình 1.1d, e, f).
Phương pháp mài lăn có diện tích tiếp xúc giữa chu vi đá với bề mặt gia công nhỏ
hơn nên năng suất cắt thấp hơn so với mài xoa. Nhưng dễ bôi trơn làm mát và cho chất
lượng bề mặt gia công cao. Phương pháp này thường dùng để mài những chi tiết có bề
rộng lớn và yêu cầu chính xác cao.
Phương pháp mài xoa có diện tích tiếp xúc giữa mặt đầu của đá với bề mặt gia
công lớn nên cho năng suất cắt cao. Chất lượng bề mặt gia công thấp vì điều kiện bôi
trơn làm mát khó khăn. Nhiệt mài phát sinh lớn, dễ gây ra biến dạng nhiệt trong quá
trính mài. Nhược điểm này được khắc phục bằng cách gá nghiêng trục đá một góc
khoảng 1o2o để giảm diện tích tiếp xúc giữa đá với bề mặt gia công, đồng thời đưa
dung dịch trơn nguội tới vùng cắt dễ hơn. Phương pháp này thường dùng để mài những
chi tiết có độ chính xác thấp và bề rộng mài nhỏ.

a) Mài dọc bằng chu vi đá

b) Mài rãnh bằng chu vi đá

c) Mài bằng chu vi đá với
bàn quay

d) Mài chạy dao hướng
tâm bằng mặt đầu đá

e) Mài chạy dao dọc bằng
mặt đầu đá

f) Mài xoa

Hình 1.1. Sơ đồ mài phẳng [48]
Thông thường, quá trình mài phẳng bằng chu vi đá trên máy mài có bàn máy hình

2. Đá mài:
- Vật liệu hạt;
- Chất kết dính;
- Độ cứng;
- Cấu trúc đá;
- Độ hạt;
3. Đối tượng gia công
- Vật liệu;
- Hình dáng, kích thước
4. Chế độ trơn nguội
- Nồng độ;
- Lưu lượng;
- áp suất.
5. Chế độ cắt:
- Vận tốc cắt
- Lượng chạy dao;
- Chiều sâu cắt.
6. Chế độ sửa đá:
- Dụng cụ sửa;
- Chế độ sửa.

lực cắt

nhiệt cắt

mòn

1. Năng suất
2. Chất lượng:
- Độ nhám;

- Xác định chế độ trơn nguội khi mài hợp lý hoặc tối ưu.
1.2.1. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ cắt
Các thông số chế độ cắt khi mài gồm chiều sâu cắt, lượng chạy dao, tốc độ cắt.
Những thông số này ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng mài cũng như
topography, độ mòn và tuổi bền của đá mài. Cho đến nay, có rất nhiều nghiên cứu về
ảnh hưởng của các thông số nói trên đến quá trình mài và việc lựa chọn hợp lý hoặc tính
toán tối ưu các thông số này.
Năm 2004, E. I. Suzdal’tsev và các cộng sự [35] đã tiến hành nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số chế độ mài đến chất lượng các chi tiết làm từ Pyroceramic khi
mài phẳng bằng đá mài kim cương.

Hình 1.4. Quan hệ giữa lực cắt và loại chất dính kết của đá kim cương [35]
Nghiên cứu cho thấy, lực cắt nhỏ nhất và ít thay đổi ứng với các chất dính là M04,
M17-01, M1-10, M2-01 (Hình 1.4). Cỡ hạt mài tăng thì lực cắt giảm nhưng nhám bề