ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------

LÊ XUÂN VIÊN

TỐI ƯU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ KHI MÀI PHẲNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------

LÊ XUÂN VIÊN

TỐI ƯU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ KHI MÀI PHẲNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 60 52 01 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU ĐỨC BÌNH

Đà Nẵng – Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả

Lê Xuân Viên


TỐI ƢU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI MÀI PHẲNG
Học viên: Lê Xuân Viên
Mã số: 60520103
Khóa: 2015

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt – Mài mặt phẳng là phương pháp gia công tinh lần cuối cho các chi tiết máy
có bề mặt phẳng, để đánh giá chất lượng chi tiết máy gồm nhiều tiêu chí như độ chính
xác về kích thước, hình dáng hình học, tính chất cơ lý, chất lượng bề mặt, ... trong đó
chất lượng bề mặt chi tiết máy là một trong những tiêu chí rất quan trọng để nâng cao
độ bền chi tiết máy. Tuy nhiên nói đến chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công là ta nói
đến độ nhám bề mặt chi tiết và đó là một trong các tiêu chí để đánh giá chất lượng bề
mặt đặc trưng cho tính chất hình học của bề mặt gia công. Trong thực tế có rất nhiều
chi tiết máy yêu cầu độ bóng bề mặt cao và thường được gia công trên máy mài phẳng.
Nội dung luận văn là quá trình nghiên cứu thực nghiệm, xử lý số liệu của hai thông số
quan trọng là chiều sâu cắt và tốc độ chạy dao dọc ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi
tiết thép C45 khi gia công trên máy mài phẳng HGS-65A (Hàn Quốc) bằng đá mài
Flange – WA46KMV trong điều kiện có dung dịch làm nguội. Trên cơ sở đó sẽ tối ưu

hóa các thông số công nghệ nhằm ứng dụng công nghệ mài để gia công sản phẩm cơ
khí đạt các cấp độ bóng theo yêu cầu, góp phần nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm.
Mặc khác đã thiết lập được dãy chế độ cắt tối ưu (Sd, t) để phục vụ cho việc lập quy
trình gia công trên máy mài phẳng HGS-65A và đưa ra bảng hướng dẫn sử dụng để
chọn chế độ cắt nhằm khai thác khả năng công nghệ trên máy mài phẳng.
Từ khóa – máy mài phẳng; đá mài; độ nhám bề mặt; quy hoạch thực nghiệm; BoxHunter; tối ưu hóa.

OPTIMIZATION SOME TECHNOLOGY PARAMETERS
IN SURFACE GRINDING
Abstract: Surface grinding is a method of machining used to produce a smooth finish
on flat surfaces. The quality of the machined surfaces is one of the most important
criteria to ensure the durability of the workpiece or machine parts. However, when the
quality of surfaces is mentioned, it refers to the roughness and that is one of criteria for
accessing the quality of machined surfaces characterized to the geometry of the
workpiece’ surfaces. In fact, many machine parts are required to have high surfaces’
glossiness and they are often machined by surface grinders. This thesis presents the
process of experimental research and data processing of two important parameters:
depth of cut and longitudinal feed speed affecting to the surface roughness of C45 steel
when it is machined on the surface grinder HGS-65A (Korea) by the grinding wheel
Flange - WA46KMV with coolant. Then, optimizing the technology parameters based
on this to apply grinding technology to machine mechanical products to meet the


levels of glossiness as required, making a contribution to improve the quality of
products’ surface. Besides, the optimization of cutting parameters (Sd, t) has been set
up for machining process on the surface grinder HGS-65A and provides an instruction
manual to select the correct cutting mode to turn technical characteristics on the
surface grinder into advantage.
Key words – surface grinders; grinding wheel; surface roughness; plan experiment;
Box-Hunter; optimization.



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MÀI................................................4
1.1. Đặc trƣng cắt gọt của phƣơng pháp mài .............................................................. 4
1.1.1. Quá trình cắt gọt khi mài....................................................................................4
1.1.2. Các phương pháp mài ........................................................................................7
1.2. Các thông số công nghệ khi mài ..........................................................................13
1.2.1. Chiều sâu cắt (t): .............................................................................................. 13
1.2.2. Lượng chạy dao:............................................................................................... 13
1.2.3. Tốc độ cắt .........................................................................................................13
1.3. Các thông số đánh giá đến chất lƣợng khi mài ..................................................14
1.3.1. Độ nhám bề mặt ............................................................................................... 14
1.3.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt ..................................16
1.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ quay của chi tiết ........................................................... 16
1.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu mài t ........................................................................16
1.3.5. Ảnh hưởng của tốc độ đá mài ..........................................................................17
1.3.6. Độ hạt của đá mài ............................................................................................. 17
1.3.7. Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội .............................................................. 17
1.4. Đá mài ....................................................................................................................18
1.4.1. Vật liệu chế tạo đá mài .....................................................................................18
1.4.2. Chất dính kết của đá mài ..................................................................................19
1.4.3. Độ hạt, mật độ và độ cứng của đá mài ............................................................. 19
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM ...........29
2.1. Khái niệm về quy hoạch thực nghiệm ................................................................ 29
2.1.1. Khái niệm về thiết kế thực nghiệm ..................................................................29
2.1.2. Các nguyên tắc thiết kế thực nghiệm ............................................................... 31
2.1.4. Trình tự thực hiện thiết kế thực nghiệm........................................................... 33
2.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm ..............................................................................34

2.2.1. Khái niệm về chọn mô hình toán thực nghiệm ................................................34
2.2.2. Xác định các tham số trong mô hình toán ........................................................ 35
2.3. Quy hoạch bậc 2 hỗn hợp quay đều Box – Hunter (Rotatable CCD) .............40
CHƢƠNG 3. TỐI ƢU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI GIA
CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG HGS-65A .......................................................... 45
3.1. Sơ lƣợc máy mài phẳng HGS-65A ......................................................................45
3.2. Tối ƣu hóa độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công bằng đá mài FLANGE WA46KMV trên máy mài phẳng HGS-65A ............................................................. 47
3.2.1. Điều kiện thực nghiệm .....................................................................................47
3.2.2. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................ 49


3.2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm ...............................................................................51
3.2.4. Tối ưu hóa độ nhám bề mặt..............................................................................53
3.3. Thiết kế giao diện tính toán chọn các thông số công nghệ tối ƣu Sd, t và độ
nhám Ra........................................................................................................................ 54
KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI ........................................................ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 59
PHỤ LỤC QUY TRÌNH THỰC HIỆN TÍNH TOÁN BẰNG EXCEL ..................60
ĐỂ TÌM PHƢƠNG TRÌNH HỒI QUY .....................................................................60


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Độ hạt của đá mài ........................................................................................ 20
Bảng 1.2. Mật độ đá mài .............................................................................................. 21
Bảng 1.3 Quy định phân cấp độ cứng ..........................................................................22
Bảng 1.4. Ký hiệu độ cứng đá mài ...............................................................................22
Bảng 1.5. Ký hiệu hạt mài ............................................................................................ 23
Bảng 1.6. Ký hiệu chất kết dính ....................................................................................23
Bảng 1.7. Bảng ký hiệu hình dáng đá mài và tên gọi ...................................................23
Bảng 1.8. Quy định phần làm việc của đá mài (mm) ...................................................26

Bảng 1.9. Chọn đá mài .................................................................................................27
Bảng 2.1. Giá trị  và n0 trong quy hoạch Box – Hunter ............................................41
Bảng 2.2. Giá trị các hệ số a ........................................................................................ 43
Bảng 2.3. Ma trận quy hoạch quay đều bậc 2 với 2 yếu tố ..........................................44
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật máy mài phẳng HGS-65A ...............................................46
Bảng 3.2. Ma trận thí nghiệm .......................................................................................48
Bảng 3.3. Các mức, khoảng biến thiên của các yếu tố (đã làm tròn) .......................... 49
Bảng 3.4. Số lượng thí nghiệm .....................................................................................49
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm Ra ..................................................................................50


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo hạt mài .............................................................................................. 4
Hình 1.2. Quá trình tách phoi của hạt mài ....................................................................5
Hình 1.3. Sơ đồ mài ........................................................................................................5
Hình 1.4. Lực cắt khi mài ............................................................................................... 6
Hình 1.5. Các sơ đồ mài tròn ngoài ............................................................................... 8
Hình 1.6. Các sơ đồ mài ............................................................................................... 10
Hình 1.7. Các sơ đồ mài mặt phẳng .............................................................................11
Hình 1.7. Các sơ đồ mài định hình ...............................................................................12
Hình 1.8. Độ nhấp nhô của bề mặt mài ........................................................................14
Hình 1.9. Độ nhám bề mặt đo bằng Ra ........................................................................ 15
Hình 1.10. Độ nhám bề mặt đo bằng Rz .......................................................................15
Hình 1.11. Độ nhẵn bề mặt phụ thuộc vào các yếu tố Vct, Sd, t ..................................17
Hình 1.12. Độ nhẵn bề mặt phụ thuộc vào độ hạt của đá mài .....................................17
Hình 1.13. Cấu trúc của đá mài ................................................................................... 21
Hình 2.1. Mô hình hóa các quá trình, đối tượng nghiên cứu .......................................30
Hình 2.2.Sơ đồ cấu trúc có tâm quay đều, cấp 2 với k = 2 và k = 3 ............................ 40
Hình 3.1. Máy mài phẳng HGS-65A (Hàn Quốc) ........................................................ 45
Hình 3.2. Mẫu thí nghiệm đo độ nhám Ra ...................................................................50

Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ra và t, Sd .............................................52
Hình 3.4. Quan hệ Ra với Sd tương ứng t = 0.1(mm) ..................................................53
Hình 3.5. Quan hệ Ra và t tương ứng với Sd = 10(m/ph). ...........................................54
Hình 3.6. Trang chính giao diện chọn Sd, t và độ nhám Ra ........................................55
Hình 3.7. Trang giao diện thể hiện các thông số tối ưu Sd , t, Ra ............................... 55
Hình 3.8. Trang giao diện để tính toán độ nhám Ra tối ưu .........................................56
Hình 3.9. Trang giao diện để tính toán tốc độ chạy dao dọc Sd tối ưu .......................57
Hình 3.10. Trang giao diện để tính toán chiều sâu cắt t tối ưu ...................................57


1

MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay ngành Chế tạo máy nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ không những
tăng về số lượng mà cả về chất lượng, trong đó chất lượng sản phẩm là tiêu chí rất
quan trọng cho việc phát triển bền vững là cơ sở quyết định đến giá thành sản phẩm.
Thiết bị, máy móc đảm bảo chất lượng, đảm bảo độ bền trong quá trình hoạt động thì
yêu cầu từng chi tiết của thiết bị, máy móc đó phải đảm bảo chất lượng theo đúng yêu
cầu của người thiết kế đặt ra. Tuy nhiên để đánh giá chất lượng chi tiết máy gồm nhiều
tiêu chí như độ chính xác về kích thước, hình dáng hình học, tính chất cơ lý, chất
lượng bề mặt, … Trong đó chất lượng bề mặt chi tiết máy là một chỉ tiêu rất quan
trọngđể nâng cao độ bền chi tiết máy.
Chất lượng bề mặt của chi tiết được hình thành trong quá trình thực hiện các
nguyên công có tính đến yếu tố di truyền công nghệ (tính in dập). Tuy nhiên, quan trọng
nhất là các nguyên công gia công tinh, bởi vì ở các nguyên công này các đặc tính chất
lượng của lớp bề mặt được hình thành rõ nét. Điều này nói lên tầm quan trọng của các
phương pháp gia công tinh trong quy trình công nghệ và sự cần thiết phải xác định
phương pháp gia công hợp lý với chế độ cắt tối ưu. Trong sản xuất và đang ứng dụng
nhiều phương pháp gia công tinh khác nhau và thường tập trung lại thành bốn nhóm chính

là: gia công bằng dụng cụ cắt có lưỡi; gia công bằng các hạt mài kết dính; gia công bằng
các hạt mài tự do và gia công bằng biến dạng dẻo bề mặt.
Chất lượng của bề mặt gia công của chi tiết không chỉ phụ thuộc vào tính chất
cơ lý của vật liệu mà còn phụ thuộc vào trạng thái của lớp bề mặt, các chi tiết được chế
tạo từ một loại vật liệu như nhau nhưng theo các phương pháp công nghệ và chế độ cắt
khác nhau sẽ có tính chất của lớp bề mặt khác nhau. Tuy nhiên nói đến chất lượng bề
mặt chi tiết khi gia công là ta nói đến độ nhám bề mặt chi tiết và đó là một trong các
tiêu chí để đánh giá chất lượng bề mặt đặc trưng cho tính chất hình học của bề mặt gia
công. Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu đến ảnh hưởng của chế độ cắt trên
các máy công cụ như máy tiện, máy phay, máy doa, máy tiện CNC, máy phay CNC, ...
Tuy nhiên thực tế có rất nhiều chi tiết máy đòi hỏi có độ bóng bề mặt cao và thường
được gia công trên máy mài phẳng, nhưng vẫn còn rất ít công trình nghiên cứu và chưa
được phổ biến rộng rãi. Vì vậy một trong những yêu cầu quan trọng khi gia công chi
tiết trên máy mài phẳng là phải chọn chế độ cắt hợp lý, cần phải tính toán và lựa chọn
một cách hợp lý khi gia công để đảm bảo tăng năng suất, nâng cao chất lượng bề mặt,
độ chính xác của chi tiết, ...
Từ những yêu cầu trên tôi nhận thấy việc thực hiện đề tài “Tối ưu hóa một số thông
số công nghệ khi mài phẳng” mang tính cấp thiết, không chỉ phục vụ cho việc giảng
dạy ở nhà trường mà còn đáp ứng cho quá trình gia công chế tạo hiện nay tại các
doanh nghiệp.


2
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu thực nghiệm xác định quy luật ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ
nhám bề mặt chi tiết khi gia công trên máy mài phẳng HGS-65A.
III. PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của 2 yếu tố (Sd, t) của chế độ cắt đến độ
nhám bề mặt khi gia công thép C45 trên máy mài phẳng HGS-65A tại Trường Cao

đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc – Quảng Ngãi, bằng đá mài Flange - WA46KMV
trong điều kiện có dung dịch làm nguội.
2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu về máy mài phẳng HGS-65A tại Trường Cao đẳng nghề Việt Nam –
Hàn Quốc – Quảng Ngãi.
- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ mài và lý thuyết nhám bề mặt.
- Xây dựng phương trình mô tả ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt
khi gia công trên máy mài phẳng.
IV. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và
thực nghiệm.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết gia công cắt gọt bằng mài, cơ sở kỹ thuật công
nghệ mài và lý thuyết nhám bề mặt.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết khi gia
công bằng đá mài Flange - WA46KMV trên máy mài phẳng HGS-65A thông qua đo
đạc các mẫu gia công và xử lý số liệu thực nghiệm.
V. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong cơ khí để tìm ra quy
luật ảnh hưởng của chế độ cắt (Sd, t) đến chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công bằng
máy mài phẳng và tối ưu hóa các thông số công nghệ.
- Tạo cơ sở lý thuyết cho việc tính toán chế độ cắt hợp lý khi gia công chi tiết
trên máy mài phẳng.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Ứng dụng công nghệ mài để gia công sản phẩm cơ khí đạt các cấp độ bóng
theo yêu cầu, góp phần nâng cao chất lượng bề mặt sản phẩm.
VI. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC
- Khai thác khả năng công nghệ của máy mài phẳng HGS-65A đáp ứng cho học
sinh, sinh viên thực hành tại Trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc – Quảng
Ngãi và phục vụ cho gia công chế tạo tại Trung tâm sản xuất, dịch vụ và chuyển giao

công nghệ Việt – Hàn trực thuộc trường.


3
- Thiết lập được dãy chế độ cắt tối ưu để phục vụ cho việc lập quy trình gia
công trên máy mài phẳng và đưa ra bảng hướng dẫn sử dụng để chọn chế độ cắt trên
máy mài phẳng.
VII. NỘI DUNG LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MÀI
Nội dung chương 1 là trình bày tổng quan về công nghệ mài, trong đó nêu lên
đặc trưng cắt gọt của phương pháp mài, những đặc điểm khác nhau giữa gia công mài
so với các phương pháp gia công cắt gọt khác như tiện, phay, bào. Trình bày các
phương pháp gia công mài, các thông số công nghệ gia công mài, các thông số đánh
giá đến chất lượng khi mài, vật liệu chế tạo đá mài, ký hiệu, công dụng của các loại đá
mài trong quá trình gia công cắt gọt.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM
Nội dung chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm, trình
tự thực hiện thiết kế thực nghiệm, thiết lập mô hình thí nghiệm, xác định các tham số
trong mô hình toán, các phương pháp xác định phương trình hồi quy. Trình bày
phương pháp quy hoạch bậc 2 hỗn hợp quay đều Box – Hunter (Rotatable CCD).
CHƢƠNG 3. TỐI ƢU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI
GIA CÔNG TRÊN MÁY MÀI PHẲNG HGS-65A
Nội dung chương 3 giới thiệu sơ lược về máy mài phẳng HGS-65A, các bộ
phận chính, các thông số kỹ thuật của máy. Dựa vào phương pháp quy hoạch bậc 2
hỗn hợp quay đều Box – Hunter (Rotatable CCD) tính toán số lượng mẫu thí nghiệm,
thực hiện gia công mẫu thí nghiệm trên máy mài phẳng HGS-65A sau đó tiến hành đo
độ nhám Ra của các mẫu thí nghiệm, với kết quả đo thực nghiệm sẽ tính toán tìm được
phương trình hồi quy trong phạm vi khảo sát. Từ phương trình hồi quy sẽ thực hiện tối
ưu hóa độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công bằng đá mài FLANGE - WA46KMV trên

máy mài phẳng HGS-65A. Sử dụng phần mềm Matlab để thiết kế giao diện tính toán
chọn các thông số công nghệ tối ưu Sd, t và độ nhám Ra.
KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI


4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MÀI
1.1. Đặc trƣng cắt gọt của phƣơng pháp mài
1.1.1. Quá trình cắt gọt khi mài
a. Những đặc điểm khác nhau giữa mài và tiện, phay, bào
- Quá trình mài kim loại là quá trình cắt gọt chi tiết bằng dụng cụ cắt là đá mài, tạo
ra rất nhiều phoi vụn do sự ma sát cắt và cà miết của các hạt mài vào bề mặt chi tiết gia
công.
- Mài có những đặc điểm khác với các phương pháp gia công cắt gọt khác như
tiện, phay bào như sau:
+ Đá mài là dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt với góc cắt khác nhau.
+ Hình dáng hình học của mỗi hạt mài khác nhau, bán kính góc lượn ở đỉnh của
hạt mài, hướng của góc cắt sắp xếp hỗn loạn, không thuận lợi cho việc thoát phoi.
+ Tốc độ cắt khi mài rất cao, cùng một lúc trong một thời gian ngắn có rất nhiều
hạt mài tham gia cắt gọt và tạo nhiều phoi vụn.
+ Độ cứng của hạt mài rất cao do đó có thể cắt gọt được những vật liệu cứng mà
các loại dụng cụ cắt khác không cắt được như thép đã tôi, hợp kim cứng, ...
+ Hạt mài có độ giòn cao nên dễ thay đổi hình dạng, lưỡi cắt dễ bị vỡ vụn tạo
thành những hạt mới hoặc bật ra khỏi chất dính kết.
+ Do có nhiều hạt cùng tham gia cắt gọt và hướng góc cắt của các hạt không phù
hợp nhau tạo ra ma sát làm cho chi tiết gia công bị nung nóng rất nhanh và nhiệt độ
vùng cắt rất lớn.
+ Hạt mài có nhiều cạnh cắt và có bán kính tròn p ở đỉnh như hình 2.1


ßx

p

Hình 1.1. Cấu tạo hạt mài
Trong quá trình làm việc bán kính này tăng lên đến một trị số nhất định, lực cắt
tác dụng vào hạt mài tăng lên đến trị số đủ lớn, có thể phá hạt mài thành những hạt
khác nhau tạo ra những lưỡi cắt mới, hoặc làm bật các hạt mài ra khỏi chất dính kết. Vì
vậy quá trình mài, sự tách phoi phụ thuộc vào hình dạng của các hạt mài.
Quá trình tách phoi của hạt mài có thể chia làm 3 giai đoạn như hình 1.2
* Giai đoạn 1 (trượt): Gọi bán kính cong của mũi hạt mài là p, chiều dạy của
lớp kim loại bóc ra là a. Ở giai đoạn đầu này mũi hạt mài bắt đầu va đập vào bề mặt


5
gia công (hình 1.2.a), lực va đập này phụ thuộc vào tốc độ mài là lượng tiến của đá vào
vật gia công, bán kính cong p của mũi hạt mài hợp lý thì việc cắt gọt thuận tiện, nếu
bán kính cong p quá nhỏ hoặc quá lownsso với chiều dày cắt a thì hạt mài sẽ trượt trên
bề mặt vật mài làm cho vật mài nung nóng với nhiệt cắt lớn.

p

a=p

Vq

p
a


a>p

Vq

p

a

a
Vq

a

a)

b)
c)
Hình 1.2. Quá trình tách phoi của hạt mài
* Giai đoạn 2 (nén): Áp lực mài tăng lên, nhiệt cắt tăng lên làm tăng biến dạng
dẻo của kim loại, lúc này bắt đầu xảy ra quá trình cắt phoi (Hình 1.2.b).
* Giai đoạn 3 (tách phoi): Khi chiều sâu lớp kim loại a > p (Hình 1.2.c) thì xảy
ra việc tách phoi.
Khi bán kính p hợp lý thì hạt mài sắc, cắt gọt tốt và lượng nhiệt nhỏ hơn. Quá
trình tách phoi xảy ra trong thời gian rất ngắn, khoảng từ 0,001  0,00005 giây. Do đó,
các giai đoạn của quá trình cắt gọt diễn ra nhanh chóng.
b. Sơ đồ mài
Nguyên tắc chung của sơ đồ mài phẳng có bàn (mâm) từ chuyển động thẳng là đá
quay tròn, chi tiết gia công được kẹp giữ trên bàn máy di chuyển qua lại dưới đá mài.
Máy mài trục ngang có bàn máy chuyển động qua lại như hình 1.3 là loại máy

mài phẳng được sử dụng phổ biến trong các xưởng máy công cụ hiện nay.
Nguyên tắc làm việc là chi tiết gia công di chuyển qua lại dưới đá mài, đá mài
được di chuyển tiến xuống để thực hiện chiều sâu cắt, lượng tiến dao thực hiện được
nhờ chuyển động ngang của bàn máy ở mỗi hành trình.

Hình 1.3. Sơ đồ mài


6
c. Lực cắt gọt khi mài
Lực cắt gọt khi mài tuy không lớn như khi tiện, phay, bào nhưng cũng phải tính
toán công suất truyền động của động cơ và ảnh hưởng của nó đến chất lượng và độ
chính xác khi mài.

Hình 1.4. Lực cắt khi mài
Py > P z > Px
Lực cắt khi mài được phân tích trên sơ đồ hình 2.4, lực mài P được phân tích ra
các lực thành phần Px là lực hướng trục, Py là lực hướng kính, Pz là lực tiếp tuyến
vuông góc với mặt phẳng cắt, được tính theo công thức sau:
Pz = Cp . Vct .S . t . 10 (N)
Trong đó:
Vct- Là vận tốc của chi tiết mài
S - Lượng chạy dao (mm/vòng)
T - Chiều sâu mài (mm/hành trình kép)
Cp- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu
Với thép đã tôi Cp = 2,2; thép không tôi Cp = 2,1; gang Cp = 2,0
Thực nghiệm đã cho thấy rằng khi mài lực hướng kính Py lớn hơn lực cắt gọt Pz
từ 1 đến 3 lần: Py = (1  3) Pz. Đây là sự khác biệt của lực cắt khi mài so với tiện,
phay, bào.
Lực hướng kính Py phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công nghệ (máy,

chi tiết, đá mài).
d. Công suất mài
Công suất của động cơ để truyền động trục đá mài được tính theo công thức sau:
Pz.Vda
Nđá =
(kw)
102.
Trong đó:
Nđá- Công suất của động cơ trục đá mài (kw)
Vđá- Tốc độ quay của đá mài (m/s)
 - Hệ số truyền dẫn của máy,  = 0,75  0,8
Pz - Lực cắt gọt khi mài


7
1.1.2. Các phương pháp mài
Mài là phương pháp gia công tinh được sử dụng rộng rãi trong chế tạo máy.
Mài có thể gia công được các mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt phẳng và các mặt định
hình. Trên cơ sở các vật liệu siêu cứng người ta đã chế tạo ra các loại đá mài khác
nhau để thực hiện nguyên công mài. Các loại đá mài này có khả năng cắt gọt và tuổi
bền cao, nhờ đó mà nâng cao được năng suất lao động khi gia công tinh. Sử dụng đá
mài kim cương và nitrit bo cho phép nâng cao chất lượng bề mặt (giảm độ nhám và
tăng các tính chất cơ lý của lớp bề mặt). Tất cả các ưu điểm này đã mở rộng khả năng
công nghệ của đá mài để gia công tinh bề mặt chi tiết máy. Vì vậy phải hiểu sâu sắc
những đặc điểm của phương pháp, phạm vi ứng dụng và xác định chế độ cắt tối ưu.
a. Mài tròn ngoài
Mài tròn ngoài được chia ra: mài có tâm và mài vô tâm
Mài tròn ngời có tâm được thực hiện bằng các phương pháp sau đây:
- Phương pháp tiến dao dọc (hình 1.5 a): Theo phương pháp tiến dao dọc, chi
tiết được gá trên hai mũi tâm và được gia công trên máy mài tròn ngoài. Chi tiết gia

công quay với tốc độ nc theo phương cùng chiều quay với chiều quay của đá mài nd.
Chuyển động tịnh tiến dọc trục của chi tiết do bàn máy thực hiện. Lượng dư được hớt
đi trong quá trình gia công phải qua nhiều bước, mỗi bước có chiều sâu cắt rất nhỏ.
Phương pháp tiến dao dọc được dùng để gia công chi tiết dình trụ có chiều dài L >
80mm, chi tiết hình côn (chi tiết cần được gá nghiêng một góc bằng 1/2 góc côn).
Phương pháp tiến dao dọc cũng hay được dùng để gia công các loại dụng cụ cắt như
dao khoan, dao khoắt, dao chuốt, ...
- Phương pháp tiến dao hướng kính (hình 1.5 b): Theo phương pháp này thì đá
mài thực hiện tiến dao hướng kính Sn (tiến dao ngang) để cắt hết lượng dư gia công.
Phương pháp mài tiến dao hướng kính được dùng để gia công chi tiết có chiều dài L <
80mm. Trong thực tế phương pháp này thường dùng để gia công cổ trục, cam, ...
Ngoài ra phương pháp này còn dùng để gia công các mặt định hình.
- Phương pháp tiến dao tiếp tuyến (hình 1.5 c): Trong trường hợp này đá mài
thực hiện lượng tiến dao (ăn dao) theo phương tiếp tuyến đối với chi tiết gia công. Ta
thấy lượng kim loại được bóc tách lúc đầu có giá trị lớn, sau đó giảm dần và ở thời
điểm khi mà tâm của đá mài trùng với tâm của chi tiết gia công, quá trình bóc tách kim
loại ngừng lại và tiếp theo là quá trình “chạy là”.
- Phương pháp tiến dao xiên (hình 1.5 d, e): Được dùng để gia công đồng thời
hai hoặc nhiều bề mặt cùng một lúc. Hình dáng bề mặt gia công có thể là hình trụ, mặt
đầu và các mặt định hình. Để áp dụng phương pháp này đá mài phải có profin đặc biệt,
chi tiết gia công phải có độ cứng vũng cao, còn máy mài phải có khả năng đánh
nghiêng ụ đá một góc  = 8  450.


8

Hình 1.5. Các sơ đồ mài tròn ngoài
a. tiến dao dọc; b. Tiến dao hướng kính; c. Tiến dao tiếp xúc; d, e. tiến dao
xiên; g. mài bằng mặt đầu của đá mài; h. mài vô tâm ăn dao dọc;
i. mài vô tâm ăn dao ngang

9
- Mài tròn ngoài bằng mặt đầu của đá mài (hinh 1.5 g): Được dùng để gia công
các mặt trụ có đường kính lớn như các trục lớn, các trục chính, các trục máy, ... Quá
trình hớt lượng dư được thực hiện sau một số bước của đá mài dọc theo đường sinh
của chi tiết gia công.
- Mài vô tâm ăn dao dọc (hình 1.5 h): Đây là một trong những phương pháp gia
công cho năng suất cao nhất để gia công mặt trụ ngoài. Phương pháp gia công này
được thực hiện trên máy mài vô tâm. Chi tiết gia công nằm giữa hai đá, một là bánh
dẫn (có tác dụng làm cho chi tiêt quay và tịnh tiến) và một là bánh mài (để mài chi
tiết).
- Mài vô tâm ăn dao ngang (hình 1.5 i): Theo phương pháp này chi tiết gia công
được đặt giữa hai bánh mài, trong đó một là bánh cắt (bánh mài) còn một là bánh dẫn
được tỳ lên thanh đỡ ở phía dưới. Quá trình hớt lượng dư được thực hiện bằng ăn dao
ngang của bánh dẫn theo hướng tới bánh mài (theo phương hướng kính). Phương pháp
này được dùng để gia công các chi tiết có bậc mà phương pháp mài vô tâm tiến dao
hướng kính không thực hiện được.
b. Mài lỗ
Mài lỗ được thực hiện trên máy mài tròn trong, trong đa số các trường hợp, chi
tiết được kẹp chặt trên mâm cặp và thực hiện chuyển động quay nc ngược với chiều
quay của đá mài nđ. Đường kính của đá mài bằng 0,8  0,9 lỗ gia công. Khi đường
kính của lỗ gia công lớn hơn 125 mm thì chọn đường kính của đá mài 0,65  0,75
đường kính lỗ.
Mài lỗ chi tiết trên mâm cặp được thực hiện theo 2 phương pháp:
- Phương pháp tiến dao hướng trục (hình 1.6 a): Phương pháp này được dùng để
gia công lỗ thông suốt có chiều dài lớn. Đá mài chuyển động quay tròn còn thực hiện
chuyển động tịnh tiến đi lại Sd (ăn dao dọc) và ăn dao hướng kính Sn sau mỗi hành
trình kép (của đá).
- Phương pháp tiến dao hướng kính (hình 1.6 b): Đối với các chi tiết có chiều

dài ngắn có thể dùng phương pháp tiến dao hướng kính. Trong trường hợp này đá mài
chỉ thực hiện tiến dao ngang (tiến dao hướng kính). Phương pháp này được dùng để
gia công các lỗ thông suốt và lỗ không thông suốt ở các chi tiết có độ vững cao.


10

Hình 1.6. Các sơ đồ mài
a. tiến dao dọc; b. tiến dao ngang (hướng kính); c. tiến dao dọc và chi tiết cố
định; . tiến dao ngang và chi tiết cố định; e. mài vô tâm; 1. chi tiết gia công; 2. Bánh
dẫn; 3. con lăn đỡ phía dưới; 4. con lăn ép phía trên.
c. Mài mặt phẳng
Mài mặt phẳng là phương pháp gia công tinh bề mặt chi tiết có năng suất cao.
Mài phẳng được thực hiện bằng đá mài tròn và đá mài mặt đầu. Hiện nay có một số
phương pháp mài phẳng sau đây:
- Mài đá mài tròn với phương pháp tiến dao dọc (hình 1.7 a): Phương pháp này
được dùng để gia công chi tiết có chiều dài lớn và bề rộng nhỏ.
- Mài đá mài tròn với phương pháp tiến dao dọc và tiến dao ngang (hình 1.7 b):
Phương pháp này được dùng để gia công mặt phẳng có bề rộng lớn, như bàn máy, các
tấm phẳng, và các bề mặt của chi tiết dạng hộp.
- Mài đá mài tròn nhiều chi tiết cùng lúc trên máy mài dọc hoặc máy mài có bàn
quay (hình 1.6 c): Phương pháp này được dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối
để mài mặt đầu của chi tiết và các chi tiết nhỏ có hình dạng khối chữ nhật.
- Mài bằng đá mài mặt đầu (hình 1.7 d, e, g):


11

Hình 1.7. Các sơ đồ mài mặt phẳng
a. đá mài tròn, tiến dao dọc; b. Đá mài tròn, tiến dao dọc và ngang; c. Đá mài

tròn,chạy dao vòng; d. Đá mài mặt đầu, chạy dao vòng; e. đá mài mặt đầu, tiến dao
dọc; g. Đá mài mặt đầu, tiến dao dọc và ngang.
d. mài định hình
Khi gia công mặt định hình thì mài thường được sử dụng như phướng pháp gia
công tinh. Gia công mặt định hình thường được thực hiện bằng đá mài định hình hoặc
bằng đá mài thường với chuyển động chạy dao của đá hoặc chi tiết gia công theo
dưỡng chép hình (hình 1.8).


12

Hình 1.7. Các sơ đồ mài định hình
a. mài ren; b. mài răng; c. mài vòng bi; d.mài mặt cầu;
e. mài cam; g. mài côn
d. Các kiểu chạy dao khi mài
- Mài tiến dọc (Sd ): Là sự dịch chuyển của chi tiết theo chiều dọc của bàn máy,
đơn vị tính m/ph, ký hiệu Sd.
Phương pháp này thường dùng trên các máy mài tròn ngoài, máy mài dụng cụ
cắt, được áp dụng khi mài những chi tiết hình trụ có chiều dài > 80mm, hoặc gia công
tinh nhằm nâng cao độ chính và độ nhẵn bóng bề mặt.
Mài tiến dọc đạt độ bóng cao hơn mài tiến ngang. Trong điều kiện sản xuất
hàng loạt, hàng khối nên chọn chiều dày của đá có trị số lớn nhất cho phép để nâng
cao năng suất.


13
- Mài tiến ngang (Sng): Là sự dịch chuyển của đá mài theo hướng vuông góc với
trục chi tiết gia công, đơn vị tính là mm/hành trình kép hoặc m/ph.
Phương pháp này thường gặp ở các máy mài tròn ngoài, mài không tâm, máy
mài dụng cụ cắt, ... áp dụng khi mài những chi tiết ngắn < 80mm có dạng hình trụ,

hình côn, cổ trục khuỷu, trực lệch tâm, trục bậc, các loại bạc, dạng ống, ...
Mài tiến ngang có năng suất cao, được dùng trong sản xuất hàng loạt. Kho mài
tiến ngang cần phải chọn độ cứng của đá cao hơn 1  2 cấp so với mài tiến dọc để
nâng cao tuổi bền của đá.
- Mài quay tròn (Sv): Là phương pháp mài những chi tiết mài quay quanh một
trục của bàn máy, đá tiến vào để mài hết lượng dư.
Mài quay tròn thường gặp ở các máy mài phẳng có bàn từ quay, máy mài xoa
bằng 2 mặt đầu của đá, ... áp dụng để mài những chi tiết mỏng, các loại vòng,
secmăng, ... Phương pháp này có năng suất cao, dùng trong sản xuất hàng loạt.
- Mài phối hợp: Là phương pháp mài kết hợp đồng thời cả tiến dọc và tiến
ngang. Phương pháp này có năng suất cao nhưng độn chính xác và độ bóng giảm nên
chỉ áp dụng cho những nguyên công mài thô hoặc bán tính.
1.2. Các thông số công nghệ khi mài
Khi chọn chế độ mài, cần phải căn cứ vào vật liệu gia công, số lần mài, độ cứng
chi tiết mài mà điều chỉnh cho phù hợp.
1.2.1. Chiều sâu cắt (t):
Được tính riêng cho từng dạng mài
t = D  d (mm)
2

Trong đó:

D: Đường kính (kích thước) trước khi mài
d: Đường kính (kích thước) sau khi mài
1.2.2. Lượng chạy dao:
Được quy định riêng cho từng loại máy mài theo tiêu chuẩn, tra bảng cho trong
các sổ tay công nghệ chế tạo máy.
Lượng chạy dao của bàn máy (khi mài phẳng) sau mỗi hành trình:
S (mm/hành trình)
Lượng chạy dao của đá (khi mài tròn) sau mỗi vòng quay của chi tiết:

S (mm/vòng)
1.2.3. Tốc độ cắt
Tốc độ vòng quay của đá tính bằng m/s theo công thức:
V® =

π.D d .n d
1000.60

Trong đó:
Dd : Đường kính đá mài (mm)
nd: Số vòng quay của đá (vòng/phút)

(m/s)


14
Tốc độ quay của chi tiết tính bằng mét/phút theo công thức:
Vct =

Cv.dc
T .t Kv .S Yv
m

Trong đó:
Cv: Hệ số biểu thị điều kiện mài
dc: Đường kính chi tiết mài (mm)
T: Tuổi bền của đá (phút)
t: Chiều sâu cắt (mm)
S: Lượng chạy dao của đá sau 1 vòng quay của chi tiết gia công (mm/vòng)
Trị số Cv và các số mũ m, Kv, Yv được tra bảng và sổ tay công nghệ.

1.3. Các thông số đánh giá đến chất lƣợng khi mài
1.3.1. Độ nhám bề mặt
Trong quá trình gia công, bề mặt mài được hình thành do sự cắt gọt của các hạt
đá mài vào bề mặt chi tiết. Quá trình này có thể mô tả như hình 1.8, mặc dù bề mặt có
độ bóng rất cao nhưng trên bề mặt chi tiết ta vẫn thấy có những vết nhấp nhô dạng
sóng, các trị số nhấp nhô này được biểu thị cho các cấp độ nhẵn của bè mặt Ra và Rz.

§¸ mµi

Chi tiÕt gia
c«ng

l

Hình 1.8. Độ nhấp nhô của bề mặt mài
Độ nhám bề mặt gia công được đo bằng chiều cao nhấp nhô Rz và sai lệch profin
trung bình cộng (trung bình số học) Ra của lớp bề mặt.
a. Sai lệch profin trung bình cộng Ra
Là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của khoảng cách từ các điểm trên profin
đến đường trung bình, đo theo phương pháp tuyến với đường trung bình.

Ra =

y1  y 2  ...  y n
n

1 1
=  yi
n i 1

15
l
F1
y1

F3

y2

yn
F2

Fn
Ñöôøng trung bình

Hình 1.9. Độ nhám bề mặt đo bằng Ra
b. Chiều cao nhấp nhô Rz
Là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của chiều cao 5 đỉnh cao nhất và
chiều sâu 5 đáy thấp nhất của profin tính trong phạm vi chiều dài chuẩn đo l.
Trị số Rz được xác định như sau:
RZ =

h1  h3  h5  h7  h9   h2  h4  h6  h8  h10 
5

Đường đỉnh

Đường đáy

Hình 1.10. Độ nhám bề mặt đo bằng Rz
Chiều dài chuẩn l là chiều dài của phần bề mặt được chọn để đo độ nhám bề mặt,
không tính đến những dạng mấp mô khác có bước lớn hơn l (sóng bề mặt chẳng hạn).
Độ nhám bề mặt có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng làm việc của chi tiết máy.
Đối với những chi tiết trong mối ghép động (ổ trượt, sống dẫn, con trượt, …), bề
mặt làm việc trượt tương đối với nhau nên khi nhám càng lớn cần khó đảm bảo hình
thành màng dầu bôi trơn bề mặt trượt. Dưới tác dụng của tải trọng, các đỉnh nhám tiếp
xúc với nhau gây ra hiện tượng ma sát nửa ướt, thậm chí cả ma sát khô, do đó giảm
hiệu suất làm việc, tăng nhiệt độ làm việc của mối ghép. Mặc khác tại các đỉnh tiếp
xúc, lực tập trung lớn, ứng suất lớn vượt quá ứng suất cho phép phát sinh biến dạng
dẽo phá hỏng bề mặt tiếp xúc, làm bề mặt bị mòn nhanh, nhất là thời kỳ mòn ban đầu.
Thời kỳ mòn ban đầu càng ngắn thì thời gian phục vụ của chi tiết càng giảm.
Đối với mối ghép có độn dôi lớn, khi ép hai chi tiết vào nhau để tạo mối ghép thì
các nhấp nhô bị san phẳng, nhám càng nhớn thì lượng san phẳng càng lớn, độ dôi của
mối ghép càng giảm nhiều, làm giảm độ bền chắc của mối ghép.


16
Nhám càng nhỏ thì bề mặt càng nhẵn, khả năng chống lại sự ăn mòn càng tốt, bề
mặt càng nhẵn bóng thì càng lâu bị gỉ.
Độ nhám bề mặt là cơ sở để đánh giá độ nhẵn bề mặt trong phạm vi chiều dài
chuẩn rất ngắn l. Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì độ nhẵn bề mặt được chia làm 14 cấp
ứng với giá trị của Ra, Rz (cấp 14 là cấp nhẵn nhất, cấp 1 là cấp nhám nhất).
Trong thực tế sản xuất, người ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết máy theo các
mức độ như sau:
- Thô: từ cấp 1 đến cấp 4
- Bán tinh: từ cấp 5 đến cấp 7
- Tinh: từ cấp 8 đến cấp 11
- Siêu tinh: từ cấp 12 đến cấp 14
Trong thực tế thường đánh giá nhám bề mặt bằng một trong hai chỉ tiêu trên.

Việc chọn chỉ tiêu nào là tùy thuộc vào chất lượng yêu cầu và đặc tính kết cấu của bề
mặt. Chỉ tiêu Ra được sử dụng phổ biến nhất vì nó cho phép đánh giá chính xác hơn và
thuận lợi hơn những bề mặt có yêu cầu nhám trung bình. Với những bề mặt quá nhám
hoặc quá bóng thì chỉ tiêu Rz lại cho ta khả năng đánh giá chính xác hơn là dùng chỉ
tiêu Ra. Chỉ tiêu Rz còn được sử dụng đối với những bề mặt không kiểm tra trực tiếp
thông số Ra, như những bề mặt kích thước nhỏ hoặc có profin phức tạp.
Trong thực tế người ta thường dùng các phương pháp sau đây để đo độ nhám bề
mặt chi tiết:
- Dùng mũi dò: để đo các bề mặt có độ nhám lớn
- Dùng máy đo quang học: dùng để đo bề mặt có độ nhám nhỏ
- Dùng chất dẻo đắp lên chi tiết, đo độ nhám thông qua bề mặt chất dẻo đó:
dùng khi đo độ nhám các bề mặt lỗ.
- Xác định độ nhám bằng cách so sánh (bằng mắt) vật cần đo với mẫu có sẵn.
1.3.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt
Lượng chạy dao dọc có ảnh hưởng đến độ nhẵn bề mặt của chi tiết mài, đồ thị
hình 2.6.a sẽ biểu diễn sự phụ thuộc đó. Tung độ biểu thị chiều cao nhấp nhô trung
bình htb (m), hoành độ biểu thị lượng chạy dao dọc (trị số hành trình kép trong 1 phút
của bàn máy).
Từ đồ thị ta thấy khi tăng trị số hành trình của bàn máy thì độ nhẵn bề mặt
giảm.
1.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ quay của chi tiết
Nếu tăng tốc độ quay của chi tiết mài thì độ nhẵn bề mặt giảm như đồ thị hình
2.6.b, hoành độ biểu thị tốc độ quay của chi tiết Vct = m/phút.
1.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu mài t
Chiều sâu mài tăng, độ nhẵn bề mặt giảm như đồ thị hình 2.6.c biểu thị sự
tương quan giữa chiều sâu mài và độ nhẵn bề mặt.