BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MÁY MÀI BĨNG BỀ MẶT THEO
NGUN LÝ CƠ – HỐ
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài:

TP. HỒ CHÍ MINH 20


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MÁY MÀI BĨNG BỀ MẶT THEO
NGUN LÝ CƠ – HỐ
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ tên)

TP. HỒ CHÍ MINH 20


HƯỚNG DẪN BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG
1. Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp Trường là cơ sở để hội đồng đánh giá kết quả nghiên cứu
của đề tài. Báo cáo phải phản ánh đầy đủ nội dung, kết quả thực hiện đề tài. Báo cáo phải
đóng thành quyển.
2. Hình thức
Trình bày theo khổ giấy A4 (210x297mm), khơng q 80 trang (khơng tính mục lục, tài
liệu tham khảo và phụ lục), font chữ Times New Roman, cỡ chữ 13, giãn dòng 1,3 - 1,5.
3. Cấu trúc của báo cáo tổng kết đề tài
1. Trang bìa, trang bìa phụ (theo mẫu)
2. Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài và đơn vị phối hợp chính
3. Mục lục
4. Danh mục bảng biểu, danh mục các chữ viết tắt (nếu có)
5. Thơng tin kết quả nghiên cứu (theo mẫu)
6. Mở đầu: Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước;
tính cấp thiết; mục tiêu; cách tiếp cận; phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm
vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu
7. Các Chương 1, 2, 3,..: Các kết quả nghiên cứu đạt được
8. Kết luận và kiến nghị
9. Tài liệu tham khảo (tên tác giả được xếp theo thứ tự abc)
10. Phụ lục (nếu có)
11. Bản sao Thuyết minh đề tài đã được phê duyệt


THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

(dùng cho Báo cáo tổng kết đề tài)

1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt theo
nguyên lý cơ - hóa
- Mã số:
- Chủ nhiệm đề tài:
- Điện thoại:

Email:

- Đơn vị quản lý về chuyên môn (Khoa, Tổ bộ mơn): Cơ Khí
- Thời gian thực hiện: 12 tháng
2. Mục tiêu:
- Thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt
3. Nội dung chính:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch hạt mài đến độ bóng bề mặt chi tiết gia công
- Xây dựng bản vẽ thiết kế
- Chế tạo máy mài bóng bề mặt
- Gia cơng thực nghiệm trên máy mài.
4. Kết quả chính đạt được (khoa học, đào tạo, kinh tế-xã hội, ứng dụng, ...)
 Giáo dục và đào tạo:
+ Mở ra một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực gia cơng mài bóng bề mặt
trong sản xuất nói chung và Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM nói riêng.
+ Đào tạo sinh viên chuyên ngành theo hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ
mài và mở ra một hướng nghiên cứu mới cho sinh viên trong lĩnh vực gia
cơng siêu chính xác.
+ Sản phẩm thiết bị được đưa vào phục vụ nghiên cứu và giảng dạy cho sinh
viên.
 Địa chỉ ứng dụng kết quả nghiên cứu:

+ Phịng thí nghiệm gia cơng siêu chính xác ở trường Đại học Công Nghiệp
TP.HCM phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học và triển khai sản xuất.
+ Các công ty, xưởng cơ khí u cầu gia cơng mài bóng siêu chính xác bề mặt
chi tiết.


TÓM TẮT
Ngày nay, các lĩnh vực điện tử, vật liệu bán dẫn, cơ khí chính xác, thiết bị quang
học và thiên văn học đã và đang phát triển rất nhanh chóng. Các lĩnh vực này đã tạo
nên nhu cầu rất lớn cho ngành gia cơng mài bóng bề mặt. Bề mặt các chi tiết trong
các lĩnh vực này yêu cầu cao về chất lượng bề mặt và độ chính xác hình dáng. Thêm
vào đó, chi phí của q trình gia cơng này vẫn cịn khá cao và tương đối phức tạp.
Trong điều kiện kinh tế và kỹ thuật của Việt Nam, việc trang bị các thiết bị gia
cơng mài bóng bề mặt từ nước ngoài sẽ rất tốn kém và hạn chế về nghiên cứu. Do
vậy, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt là rất cần thiết và mang
lại hiệu quả kinh tế.
Kết quả nghiên cứu này cung cấp một công nghệ gia công mài bóng bề mặt chi
tiết, và có thể ứng dụng trực tiếp vào công tác giảng dạy, nghiên cứu, học tập của sinh
viên và trong sản xuất. Dựa trên thiết bị này sẽ mở ra hướng nghiên cứu gia công ứng
dụng cho các sản phẩm công nghệ cao. Đồng thời tạo ra thiết bị để phục vụ nghiên
cứu và giảng dạy trong lĩnh vực gia cơng siêu chính xác.


ABSTRACT
Today, the field of electronics, semiconductor materials, precision engineering,
optical devices, and astronomers have been developing very rapidly. The fields have
created a huge demand for industrial polishing surface. The finishing surface in this
field requires high quality surface and high precision shape. In addition, the cost of
machining process is still so high and complexible.
In terms of economic and technical of Vietnam, the polishing machine which is

import from abroad can be very expensive and limited research. Therefore, the study
design and manufacturing polishing machine is very necessary and effective
economy.
The results of this study provide a polishing technology to machining surface of
workpieces, and can be applied directly to teaching, researching, learning and
production. Based on this equipment will open up the research about applied
machining for high – technical products. At the same time to create the equipment for
researching and teaching in the field of ultra-precision machining.


MỤC LỤC
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU................................................................................................ 1
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước............................................ 1
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước................................................................... 1
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước................................................................... 1
1.2 Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................... 2
1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................... 2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................... 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 3
CHƯƠNG II: ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH MÀI............................................... 4
2.1. Nguyên lý của quá trình mài................................................................................. 4
2.2. Ảnh hưởng của hạt mài đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công...........................5
2.2.1. Các loại hạt mài.............................................................................................. 5
2.2.1.1. Silicon carbide (SiC)................................................................................ 5
2.2.1.2. Nhơm ơxít (Al2O3)................................................................................... 6
2.2.1.3. Boron carbide (B4C)................................................................................ 7
2.2.1.4. Kim cương (C)......................................................................................... 8
2.2.2. Ảnh hưởng của các loại hạt mài đến chất lượng bề mặt gia cơng................9
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY MÀI BÓNG BỀ MẶT
..................................................................................................................................... 11

3.1 Nguyên lý làm việc và yêu cầu kỹ thuật của máy............................................... 11
3.1.1 Nguyên lý làm việc của máy....................................................................... 11
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy........................................................................... 11
3.1.3 Phương án thiết kế của máy....................................................................... 12
3.2 Tính tốn thiết kế máy mài................................................................................... 12
3.2.1 Tính tốn chọn động cơ.............................................................................. 12
3.2.2 Thiết kế trục chính của máy mài.................................................................... 17
CHƯƠNG IV: THẾT KẾ CỤM ĐIỀU KHIỂN......................................................... 28
4.1. Các bộ phận của hệ thống điều khiển máy mài................................................... 28
4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận.............................................. 28
4.2.1. FX1N – PLC............................................................................................... 28


4.2.2. Biến tần (A024)........................................................................................... 32
4.2.2.1 Các loại biến tần cơ bản.......................................................................... 32
4.2.2.2 Biến tần MITSUBISHI A024.................................................................. 33
CHƯƠNG V: LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ GIA CÔNG THỬ NGHIỆM.................39
5.1. Bản vẽ tháo lắp máy............................................................................................ 39
5.2 Thao tác tháo lắp máy........................................................................................ 39
5.2.1 Lắp máy......................................................................................................... 39
5.2.2 Tháo máy......................................................................................................40
5.3 Thông số kỹ thuật của máy và so sánh với một số máy trên thị trường..............41
5.3.1 Thông số kỹ thuật của máy.........................................................................41
5.3.2 So sánh máy mài Politech – 01 với một số máy trên thị trường...................42
5.3.2.1 Máy mài Kemet 15 ( xuất xứ: Anh)......................................................42
5.3.2.2 Máy mài HB-PM-802 ( xuất xứ: Trung Quốc)......................................43
5.4 Gia công thử nghiệm..........................................................................................44
5.4.1 Máy và dụng cụ đo.......................................................................................44
5.4.2 Dung dịch hạt mài......................................................................................45
5.4.3 Chi tiết gia cơng...........................................................................................45

5.4.4 Thơng số của q trình gia cơng...................................................................46
5.5 Kết quả thực nghiệm...........................................................................................46
5.6 Kết luận............................................................................................................... 48
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................50
6.1. Kết luận............................................................................................................... 50
6.2. Kiến nghị............................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................52
PHỤ LỤC..................................................................................................................54



Thiết kế chế tạo máy mài bóng bề mặt

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Trước đây, q trình gia cơng tinh bề mặt được chế tạo thơng qua phương pháp
gia công truyền thống như tiện, phay và kết thúc bằng mài tinh. Quá trình này yêu
cầu một lượng thời gian gia công lớn nên năng suất hạn chế. Bên cạnh đó, chất lượng
bề mặt sau gia cơng chỉ ở một giới hạn nhất định là vài micromet.
Ngày nay có nhiều nghiên cứu trong nước về lĩnh vực mài bóng bề mặt. Các
nghiên cứu này sử dụng kỹ thuật mài bóng bề mặt bằng đá mài và chủ yếu tập trung
vào phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ, lực cắt của đá mài đến chất lượng bề mặt gia
cơng. Trong đó, nghiên cứu của Phùng Xn Sơn tập trung nghiên cứu đến ảnh
hưởng của chế độ cắt đến rung động và độ nhám bề mặt của quá trình mài phẳng
bằng đá mài [1], nghiên cứu của Nguyễn Tiến Đơng thì liên quan đến ảnh hưởng cùa
chiều sâu cắt và lượng chạy dao đến chất lượng bề mặt chi tiết khi mài thép C45 bằng
đá mài xẻ rãnh [2], nghiên cứu của Ngộ Cường thì chủ yếu về so sánh khả năng cắt
gọt theo chỉ tiêu lực cắt của đá mài CBN với đá mài AL 2O3 khi mài tinh thép [3]. Còn
nghiên cứu ứng dụng kết hợp cơ – hố trong mài bóng bề mặt với độ chính xác cao

vẫn chưa được nghiên cứu chuyên sâu.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Với sự ra đời và phát triển của các lĩnh vực điện tử, vật liệu bán dẫn, quang học
và thiên văn học đã đặt ra yêu cầu các chi tiết sử dụng trong thiết bị này phải đạt độ
chính xác cao về hình dáng và chất lượng bề mặt. Đã có nhiều nghiên cứu trên thế
giới về việc nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công [4-8]. Các nghiên
cứu này dựa trên các phương pháp gia công như: CCOS (Computer Controlled
Optical Surfacing): gia cơng thấu kính quang học với sự trợ giúp của máy tính; ELID
(Electrolytic In Process Dressing), MRF (Magnetorheological Finishing): quá trình
gia cơng được điều khiển bởi điện cực; Laser polishing: mài bằng tia lazer; CMP
(Chemical Mechanial Polishing): mài bóng bề mặt dưới tác dụng hoá – cơ học;…Các
10


phương pháp này địi hỏi độ chính xác cao của thiết bị và điều khiển, do đó chi phí
thiết bị tương đối cao.
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, các lĩnh vực điện tử, vật liệu bán dẫn; cơ khí chính xác, thiết bị quang
học và thiên văn học đã và đang phát triển rất nhanh chóng. Các lĩnh vực này đã tạo
nên nhu cầu rất lớn cho ngành gia cơng mài bóng bề mặt. Điều này đặt ra cho lĩnh
vực gia cơng mài bóng bề mặt là phải đáp ứng yêu cầu cao về chất lượng bề mặt và
độ chính xác hình dạng của chi tiết sau gia cơng. Do đó, nhu cầu xã hội là rất lớn
nhưng cũng đòi hỏi cao về yêu cầu chất lượng. Tuy nhiên, chi phí gia cơng vẫn cịn
khá cao và địi hỏi quy trình gia cơng phức tạp.
Trong điều kiện kinh tế và kỹ thuật của Việt Nam, việc ứng dụng và trang bị các
thiết bị gia cơng mài bóng bề mặt từ nước ngoài sẽ rất tốn kém và hạn chế về nghiên
cứu. Do vậy, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt là rất cần thiết
và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Chính vì thế, việc định hướng nghiên cứu đề tài này là cấp bách, với kết quả
nghiên cứu đã và sẽ đạt được, chắc chắn sẽ tìm ra cơng nghệ gia cơng mài bóng bề

mặt hợp lý, ứng dụng được trực tiếp vào công tác giảng dạy, nghiên cứu, học tập của
sinh viên và trong sản xuất thực tế. Dựa trên thiết bị này, sẽ tạo nền tảng và mở ra
hướng nghiên cứu phát triển ứng dụng cho các sản phẩm công nghệ sau này. Đồng
thời tạo ra thiết bị để phục vụ nghiên cứu và học tập của sinh viên về lĩnh vực gia
cơng siêu chính xác.
1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài là thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt theo
nguyên lý cơ – hóa.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thiết kế và chế tạo máy mài bóng bề mặt dựa
trên phân tích ảnh hưởng của các điều kiện gia công đến chất lượng bề mặt chi tiết.
Phạm vi nghiên cứu: đề tài thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch hạt
mài đến chất lượng bề mặt gia công, trên cơ sở đó xây dựng bản vẽ thiết kế, chế tạo
và lắp ráp hồn chỉnh máy mài bóng bề mặt.


1.5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu phân tích lý thuyết: dựa trên các nghiên cứu trong và ngoài nước để làm
cơ sở lý luận khi tiến hành thực hiện đề tài.
- Nghiên cứu thực nghiệm: dựa trên máy mài bóng được chế tạo và lắp ráp hồn
thiện sẽ tiến hành gia công thử nghiệm đánh giá chất lượng của máy.


CHƯƠNG II: ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH MÀI

2.1. Nguyên lý của q trình mài
Q trình mài bóng bề mặt chi tiết được thực hiện bằng cách kết hợp chuyển
động tương quan của đĩa mài, chi tiết và dung dịch hạt mài. Khi đĩa mài quay trịn thì
ma sát làm cho chi tiết cũng chuyển động quay tròn theo đĩa mài. Vịng dẫn hướng
trên máy mài có nhiệm vụ giữ chi tiết không bị tách rời khỏi đĩa mài do lực ly tâm

gây ra. Dung dịch hạt mài được cung cấp vào vùng tiếp xúc giữa đĩa mài và bề mặt
chi tiết cần gia cơng để thực hiện q trình gia công. Tùy thuộc vào sự thay đổi các
thông số của q trình gia cơng như tốc độ quay của đĩa mài, tải trọng tác dụng, kích
thước và nồng độ dung dịch hạt mài sẽ ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng bề mặt
gia cơng.
Tải trọng

Dung dịch hạt mài

Vịng dẫn hướng

Chi tiết

Đĩa mài

Hình 2.1: nguyên lý hoạt động của quá trình mài.
Trong quá trình mài, dung dịch hạt mài được cung cấp vào bề mặt đĩa mài với
lưu lượng điều chỉnh được. Khi đĩa mài quay thì dung dịch hạt mài di chuyển cùng
với đĩa mài để tiến hành cắt gọt bề mặt chi tiết. Dung dịch hạt mài bao gồm các hạt
mài có hình dáng và lưỡi cắt vơ định hình pha trộn với chất lỏng để đạt nồng độ thích
hợp. Nồng độ của dung dịch hạt mài và kích thước hạt mài sẽ tác động đến chất
lượng bề mặt gia cơng. Các loại hạt mài có thể sử dụng trong q trình gia cơng như
ơxít nhơm (Al2O3), ơxít sắt (Fe2O3), boron carbide (B4C), silicon carbide (SiC), ơxít


cerium (CeO2), hoặc bột kim cương. Hình 2 mơ tả q trình chuyển động của hạt mài
trong gia cơng chi tiết.

Chi tiết


Dung dịch hạt mài
Đĩa mài

Vịng dẫn hướng

Hình 2.2 : Q trình chuyển động của hạt mài trong gia cơng
Ngồi yếu tố dung dịch hạt mài ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia cơng thì tải
trọng, loại đĩa mài, tốc độ quay của đĩa mài cũng ảnh hưởng đến chất lượng của bề
mặt chi tiết khi gia công.
2.2. Ảnh hưởng của hạt mài đến chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng
2.2.1. Các loại hạt mài
Có nhiều loại hạt mài được lựa chọn trong q trình gia cơng. Lựa chọn hạt mài
tùy thuộc vào độ cứng của chi tiết cần gia công, chất lượng bề mặt cần mong muốn,
tốc độ cắt khi gia công, tuổi thọ chi tiết và chi phí gia cơng. Có 4 loại hạt mài cơ bản
được sử dụng trong gia công mài thô và đánh bóng bề mặt như: silicon carbide (SiC),
nhơm ơxít (Al2O3), boron carbide (B4C) và kim cương (C). Các hạt mài này có đặc
tính riêng biệt và được ứng dụng trong gia công các loại vật liệu khác nhau.
2.2.1.1. Silicon carbide (SiC)
Silicon carbide là hợp chất hóa học giữa carbon và silicon. Ban đầu nó được sản
xuất bằng phản ứng điện hóa ở nhiệt độ cao của cát và carbon. Silicon carbide là một


loại hạt mài tốt và được sử dụng để chế tạo đá mài hoặc làm các dung dịch hạt mài
trong gia công.
Silicon carbide tồn tại trong khoảng 250 dạng tinh thể [9]. Cấu trúc tinh thể của
SiC được đặc trưng bởi nhóm họ của cấu trúc tinh thể tương tự nhau gọi là thù hình
tinh thể. Các biến thể của SiC có hợp chất hóa học tương tự nhau và giống nhau ở hai
kích thước và khác nhau ở kích thước thứ ba.
Alpha carbide silicon (α-SiC) là cấu trúc thường gặp nhất; nó được hình thành ở
nhiệt độ lớn hơn 1700°C và có cấu trúc tinh thể hình lục giác. Dạng cấu trúc hiệu

chỉnh khác của SiC là beta carbide silicon (β-SiC), có cấu trúc tinh thể chấm kẽm
(tương tự như kim cương), được hình thành ở nhiệt độ dưới 1.700°C [10]. Cho đến
gần đây, hình thức phiên bản beta tương đối ít sử dụng trong thương mại.

Hình 2.3: Silicon carbide (SiC)
Silicon carbit nhìn chung có độ cứng tương đối (khoảng 28GPa) và cấu trúc tinh
thể dạng khối cho nên thường được sử dụng để mài thơ. SiC ít khi được sử dụng để
gia cơng tinh (đánh bóng bề mặt) hoặc gia công tinh các bề mặt yêu cầu độ nhẵn bóng
cao.
2.2.1.2. Nhơm ơxít (Al2O3)
Nhơm ơxít là hợp chất giữa nhơm và oxy với cơng thức hóa học là Al 2O3. Nhơm
ơxít có nhiều dạng, thơng thường được sử dụng là nhơm (3) ơxít. Nó thường tồn tại ở
dạng tinh thể α-Al2O3, trong đó bao gồm các khống chất corundum, giống như trong
cấu trúc hình thành các loại đá quý ruby và sapphire. Al2O3 được sử dụng trong việc


sản xuất nhôm kim loại, được dùng làm hạt mài do độ cứng cao của nó, và dùng làm
vật liệu chịu lửa do có nhiệt độ nóng chảy cao [11].

Hình 2.4: Nhơm ơxít (Al2O3)
Nhơm ơxít có độ cứng tương đối (khoảng 23GPa) và có cấu trúc góc cạnh nên
thường được sử dụng gia cơng tinh hoặc đánh bóng các bề mặt chi tiết. Al 2O3 tương
đối rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi.
2.2.1.3. Boron carbide (B4C)
Boron carbide (công thức hóa học B4C) là một vật liệu gốm-carbon boron rất
cứng được sử dụng trong áo giáp xe tăng, áo khoác chống đạn, bột mài [12], cũng
như rất nhiều các ứng dụng cơng nghiệp. Với độ cứng Mohs khoảng 9.497, nó là một
trong những vật liệu cứng nhất được biết đến chỉ sau khối boron nitride và kim cương
[13].
Boron carbide có độ cứng cao nhất trong các loại hạt mài (ngoại trừ kim cương)

và cấu trúc tinh thể khối đa cạnh (hình 2.5a). Trong gia cơng mài, hạt mài B 4C được
sử dụng để gia công thô và tinh bề mặt chi tiết. Do có cấu trúc tinh thể khối đa cạnh
và cứng nên khả năng cắt gọt kim loại rất nhanh và thường được sử dụng để tăng tốc
độ cắt gọt kim loại với chất lượng bề mặt tương đối.


Hình 2.5a: Cấu trúc tinh thể của B4C

Hình 2.5b: Boron carbide (B4C)

2.2.1.4. Kim cương (C)
Kim cương dùng trong quá trình gia công mài được biết đến là bột kim cương.
Kim cương là vật liệu cứng nhất được biết đến, có cấu trúc tinh thể góc cạnh và sắc
bén. Kim cương là loại hạt mài hữu ích nhất trong q trình gia cơng tinh và đánh
bóng bề mặt chi tiết. Kim cương có thể gia cơng bề mặt chi tiết đạt độ nhẵn bóng rất
cao kết hợp với khả năng cắt gọt kim loại vượt trội so với các loại hạt mài khác.
Kim cương trong gia cơng mài có thể sử dụng dạng bột hoặc dạng dung dịch kim
cương được pha sẵn theo từng kích thước của hạt.


Hình 2.6a: Kim cương dạng bột

Hình 2.6b: Kim cương dạng pha sẵn

2.2.2. Ảnh hưởng của các loại hạt mài đến chất lượng bề mặt gia cơng
- Kích thước hạt mài, dung dịch hạt mài khác nhau sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề
mặt gia cơng. Kích thước hạt mài càng nhỏ thì chất lượng bề mặt càng tăng lên.


Trong gia cơng các vật liệu có độ cứng cao thì kết quả độ nhám bề mặt tốt nhất khi

dùng dung dịch hạt mài bằng kim cương, so với việc dùng các dung dịch hạt mài
khác như nhơm ơxít (Al2O3), boron carbit (B4C), silicon carbit (SiC). Nguyên nhân là
do các hạt mài kim cương có khả năng chống lại sự biến dạng cao hơn so với các loại
hạt mài khác.


CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MÁY MÀI BÓNG BỀ MẶT
3.1 Nguyên lý làm việc và yêu cầu kỹ thuật của máy
3.1.1 Nguyên lý làm việc của máy
Quá trình mài bóng bề mặt chi tiết được thực hiện bằng cách kết hợp chuyển
động tương quan của đĩa mài, chi tiết và dung dịch hạt mài. Khi đĩa mài quay trịn thì
ma sát làm cho chi tiết cũng chuyển động quay tròn theo đĩa mài. Vòng dẫn hướng
trên máy mài có nhiệm vụ giữ chi tiết khơng bị tách rời khỏi đĩa mài do lực ly tâm
gây ra. Dung dịch hạt mài được cung cấp vào vùng tiếp xúc giữa đĩa mài và bề mặt
chi tiết cần gia công để thực hiện q trình gia cơng.
Tải trọng

Dung dịch hạt mài

Vịng dẫn hướng

Chi tiết

Đĩa mài

Hình 3.1: Ngun lý hoạt động của quá trình mài.
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy
Dựa vào nguyên lý làm việc của máy sẽ xác định yêu cầu kỹ thuật và khả năng
gia công của máy như sau:

+ Đường kính lớn nhất của chi tiết có thể gia cơng: ϕ100 mm
+ Số vịng quay nhỏ nhất và lớn nhất của đĩa mài : 20 – 300 vịng/phút.
+ Đường kính lớn nhất của đĩa mài: Dmax = 300 mm
+ Tải trọng lớn nhất tác động lên đĩa mài: P = 80N.
+ Khi đĩa làm việc, dưới tác dụng của tải trọng va đập nhẹ thì đĩa mài quay cân
bằng, ít rung động.


3.1.3 Phương án thiết kế của máy
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc đã xây dựng nên phương án
thiết kế như sau:

3.2 Tính tốn thiết kế máy mài
3.2.1 Tính tốn chọn động cơ
Để chọn được thơng số động cơ phù hợp, ta cần tính tốn momentt do tải trọng
động và tải trọng tĩnh gây ra trên trục động cơ.
Thông số thiết kế ban đầu:
+ Số vòng quay nhỏ nhất và lớn nhất của đĩa mài : 20 – 300 vịng/phút.
+ Bán kính tính tốn: r = 120 mm
+ Khối lượng của đĩa mài: mđĩa = 12,5 kg
+ Khối lượng của trục: mtrục = 1,74 kg
+ Khối lượng bánh đai: mđai = 0,37 kg
+ Khối lượng dây đai: mdây = 0,22 kg
+ Tải trọng lớn nhất tác động lên đĩa mài: P = 80N, mtải = 8kg


P
Đĩa quay
Fms


Động
cơ

Bánh đai 2

Bánh đai 1

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tính chọn động cơ.
 Tổng moment tác động lên trục động cơ
Tổng moment tác động lên động cơ (T) bao gồm moment do tải trọng động (Tđ )
và moment do tải trọng tĩnh (Tt)
T = T đ + Tt
Tđ: Tổng moment do tải trọng động tác động.
Tt: Tổng moment do tải trọng tĩnh tác động.
 Moment xoắn do tải trọng động tác động lên trục động cơ
Moment xoắn do tải trọng động tác động lên trục động cơ bao gồm các moment
quán tính của: Tải trọng, trục đĩa, trục truyền và bộ truyền đai. Ta bỏ qua moment
quán tính do các ổ lăn tác động.
+ Moment xoắn do tải trọng động được tính theo cơng thức:
Tđ = Je
Je : Tổng moment quán tính tác động lên trục động cơ

Je =

Trong đó:

Jtai +

+


Jdai + J m

Jtruc
i2

Jtải: Moment qn tính của tải tác động lên động cơ
Moment quán tính của tải tác động lên động cơ gồm moment quán tính của đĩa
quay (Jđĩa) và moment quán tính của tải trọng khi đặt lệch tâm (Jlt). Với khối lượng tải


tối đa (mtải = 8kg), khối lượng đĩa quay (mđĩa= 12,5 kg) và bán kính khảo sát lớn nhất
(r = 120mm).


Jtải = Jđĩa + Jlt
Jđĩa : Moment quán tính của đĩa tác động lên động cơ
=

J
dia

1

.m .r2 =

2

dia

dia


1

.12, 5.(150.10−3)2 = 140, 6.10−3 Kg.m2

2

Jlt : Moment quán tính của tải trọng đặt lệch tâm tác động lên động cơ
Jlt = mtải.r2 = 8.(120.10-3)2 =115,2 Kg.m2
Do đó moment qn tính của tải tác động lên động cơ sẽ là
Jtải = Jđĩa + Jlt = 140,6.10-3 + 115,2.10-3 = 0,26 Kg.m2
Jđai: Moment quán tính của bộ truyền đai
Để tính moment quán tính của bộ truyền đai ta quan tâm đến moment quán tính
của bánh đai chủ động (Jđai1), moment quán tính của bánh đai bị động (Jđai2) và
moment quán tính của sợi dây đai (Jđai3).
Moment quán tính của bánh chủ động (Jđai1) được tính
J =
.m
dai1

1

2

.r2 =
dai1 dai1

1

.0, 37.(50.10−3 )2 = 0, 46.10−3 Kg.m2


2

Moment quán tính của bánh bị động (Jđai2) ta xét tới ảnh hưởng của tỉ số truyền
(i= 1) và hiệu suất của bộ truyền đai (), vì 2 bánh đai được thiết kế giống nhau do đó
moment qn tính của bánh bị động được tính
Jdai 2 =
48.10

−3

0, 46.10−3

1 J
dai1

=

i2 η da
i

= 0,

2

Kg.m

0, 95

Moment quán tính của sợi dây đai (Jđai3) ta xét ảnh hưởng của khối lượng dây

đai (mdây = 0,22 kg), gia tốc trọng trường (g= 9,8 m/s2) và đường kính bánh đai (dđai=
100 mm)
m
dai
J dai3 =

d

2

day



g.
η
dai



2

−3 2
= 0, 22.(100.10 ) = 0, 06.10−3 Kg.m2
9,8.0, 95.4




Do đó moment qn tính của bộ truyền đai sẽ là

Jđai = Jđai 1 + Jđai2 + Jđai3 = 0,46.10-3 + 0,48.10-3 + 0,06.10-3 = 1.10-3 Kg.m2
Jtrục: Moment quán tính của trục đĩa


=

J
truc

1
2

.m .r2 =
truc

truc

1

.1, 74.(25.10−3)2 = 0, 54.10−3 Kg.m2

2

Jm : Moment quán tính của trục động cơ