Một phương pháp thực nghiệm đánh giá tuổi bền của đá mài thông qua đánh giá chỉ tiêu lực cắt trong quá trình mài

52(4): 30 - 33 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 
1 
MỘT PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TUỔI BỀN CỦA ĐÁ MÀI THÔNG 
QUA ĐÁNH GIÁ CHỈ TIÊU LỰC CẮT TRONG QUÁ TRÌNH MÀI 
 Trần Minh Đức (Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên) 
Tóm tắt 
Đánh giá chính xác tuổi bền của đá mài có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật quan trọng và thường dựa trên 
các chỉ tiêu: hệ số khả năng cắt của đá; tính chất hình học tế vi bề mặt chi tiết; lực cắt, nhiệt cắt, rung động 
và sự biến đổi của chúng trong quá trình mài.v.v. Tuy nhiên việc đánh giá tuổi bền của đá thường gặp 
nhiều khó khăn do quy luật phân bố hạt mài trong đá, sự hình thành lưỡi cắt trên hạt mài, quá trình tự mài 
sắc là ngẫu nhiên. 
Khi đánh giá tuổi bền của đá mài thông qua các quy luật biến đổi thành phần lực tiếp tuyến Pz; lực 
hướng kính Py theo thời gian mài, sự thay đổi trên đồ thị của các thành phần lực cắt này, khi đá bắt đầu 
mòn khốc liệt, thường không rõ nét dẫn đến kết quả đánh giá tuổi bền thiếu chính xác. 
Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất sử dụng chỉ tiêu tổng hợp là hệ số lực cắt 
y
z
p
P
P
K . Kết quả nghiên 
cứu cho thấy: khi đá mòn khốc liệt trên đồ thị hệ số Kp xuất hiện điểm gẫy rõ nét hơn hẳn so với khi sử 
dụng các chỉ tiêu Pz và Py độc lập. Điều này giúp cho việc đánh giá tuổi bền của đá mài dễ dàng và chính 
xác hơn. 
Từ khóa: Tuổi bền của đá mài; hệ số lực cắt. 
I. MỞ ĐẦU 
Mài là một phương pháp gia công tinh được sử 
dụng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Việc 
nghiên cứu nâng cao tuổi bền của đá mài có ý 
nghĩa kinh tế - kỹ thuật rất lớn. 
 Tuổi bền của đá mài được hiểu là khoảng 
thời gian làm việc liên tục của đá mài giữa hai lần 
sửa đá. Khái niệm về tuổi bền của đá mài phức tạp 
hơn nhiều so với khái niệm về tuổi bền của các 
loại dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định khác vì đá 
mài có khả năng tự mài sắc. Để đánh giá tuổi bền 
của đá mài, có thể sử dụng các chỉ tiêu như: tính 
chất hình học tế bề mặt, lực cắt và sự biến đổi của 
nó theo thời gian, rung động trong quá trình 
cắt.v.v.[1,2,4]. Bài báo này trình bày một phương 
pháp nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tuổi bền 
của đá thông qua đánh giá lực cắt và sự biến đổi 
của nó trong quá trình cắt khi mài trên máy mài 
tròn ngoài. 
 Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh 
rằng: khi đá mòn các thành phần lực cắt sẽ biến 
đổi theo thời gian. 
 - Thông thường, quy luật biến đổi của lực 
tiếp tuyến Pz như sau: Ở giai đoạn mòn bình 
thường lực Pz sẽ tăng. Khi đá mòn khốc liệt thì Pz 
có xu hướng giảm. Vì vậy có thể lấy thời điểm lực 
Pz bắt đầu có xu hướng giảm làm chỉ tiêu đánh giá 
tuổi bền của đá mài [1,3]. 
- Lực hướng kính Py thì quy luật phổ biến là: 
ở giai đoạn mòn bình thường lực Py sẽ tăng. Khi 
đá mòn khốc liệt Py tăng mạnh. Vì vậy, có thể lấy 
thời điểm lực Py bắt đầu tăng mạnh làm chỉ tiêu 
đánh giá tuổi bền của đá [1],[3]. Tuy nhiên, quy 
luật biến đổi của lực cắt theo thời gian còn phụ 
thuộc vào nhiều yếu tố. Đặc biệt là chế độ cắt khi 
mài và khả năng tự mài sắc của đá. Vì vậy sự giảm 
của lực Pz và sự tăng mạnh của lực Py khi đá bắt 
đầu mòn khốc liệt trong nhiều trường hợp không 
rõ nét nên nếu dùng các chỉ tiêu này một cách độc 
lập sẽ gặp khó khăn [1, 5]. 
Để đánh giá chính xác thời điểm đá bắt đầu 
mòn khốc liệt thông qua chỉ tiêu lực cắt, tác giả đề 
xuất sử dụng chỉ tiêu tổng hợp là hệ số 
y
z
p
P
P
K . 
Quy luật phổ biến của hệ số Kp là: trong giai đoạn 
mòn bình thường Kp giảm. Khi đá mòn khốc liệt Kp 
giảm mạnh. Vì vậy, có thể lấy thời điểm hệ số KP 
bắt đầu giảm mạnh làm chỉ tiêu đánh giá tuổi bền 
của đá mài. Ưu điểm nổi bật của việc dùng hệ số 
Kp là quy luật của nó khi đá mòn khốc liệt rõ nét 
hơn rất nhiều so với khi dùng 2 chỉ tiêu độc lập là Pz 
và Py nên việc đánh giá dễ dàng và chính xác hơn. 
52(4): 30 - 33 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 
2 
Để đánh giá tuổi bền của đá mài thông qua chỉ 
tiêu về lực cắt, các tác giả giới thiệu một mô hình 
nghiên cứu thực nghiệm với hệ thống đo hoàn 
chỉnh đo được 2 thành phần lực cắt là lực tiếp 
tuyến Pz và lực hướng kính Py. 
II. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 
1. Trang thiết bị thí nghiệm 
Máy: máy mài tròn ngoài 3Б153. 
Đá mài: 24A 40П CM1 6 K5 A – П П 
400.50.203 .35m/s. 
Vật liệu gia công: Thép 45, độ cứng HRC = 45 – 
48 
Thiết bị đo lực cắt gồm: 
- Bộ cảm biến: hai mũi tâm đóng vai trò là phần 
tử đàn hồi trên đó có dán các tenzo điện trở. 
- Bộ khuyếch đại: Card BDK16; bộ chuyển đổi 
AD: Dapbook 216; Phần mềm điều khiển: 
DASYLab 5.02.02-32bit - Hãng IOTech-Mỹ. 
- Thiết bị xuất số liệu: máy tính cá nhân PC và 
máy in. 
2. Chế độ công nghệ 
Mài tròn ngoài có tâm chạy dao dọc. 
Chế độ cắt: Vd=35m/s; nd=1670v/p; nct = 160v/p; 
Sd = 1m/p; Sn = 0.01mm/htđ. 
Chế độ sửa đá: Vd = 35m/s; Sd = 0,5m/p; t 
=0,015mm. 
3. Quá trình thí nghiệm 
Sau khi điều chỉnh hệ thống công nghệ đảm bảo 
các yêu cầu kỹ thuật, tiến hành mài tròn ngoài chạy 
dao dọc với chế độ cắt đã xác định như trên. Hai 
thành phần lực cắt Pz và Py được đo tự động và dữ 
liệu được chuyển vào file trong máy tính. Kết quả 
được lấy để đánh giá là lực cắt trung bình của một 
chu trình mài (6 hành trình kép và bằng 85 giây). 
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
1. Kết quả 
Số liệu thí nghiệm được tổng hợp ở bảng 1. Chạy 
phần mềm Matlap R11 cho kết quả là quy luật biến 
đổi của các thành phần lực cắt và hệ số lực cắt Kp 
theo thời gian mài (đồ thị ở hình 1 và hình 2). 
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm. 
Hình 1. Quy luật biến đổi của các thành phần lực cắt. 
TT Pz(N) Py(N) 
y
z
P
P 
T/gian 
mài(s) 
Ghi 
chú TT Pz(N) Py(N) 
y
z
P
P 
T/gian 
mài(s) 
Ghi 
chú 
1 34.45 70.26 0.4903 85 12 37.04 70.05 0.5288 85 
2 33.34 61.32 0.5437 85 13 35.46 62.95 0.5633 85 
3 29.51 53.40 0.5526 85 14 36.83 70.07 0.5256 85 
4 31.15 54.33 0.5733 85 15 36.04 67.70 0.5323 85 
5 31.09 55.99 0.5553 85 16 37.86 81.02 0.4673 85 
6 31.09 56.74 0.5479 85 17 36.35 70.02 0.5191 85 
7 30.85 56.87 0.5425 85 18 42.32 82.61 0.5123 85 
8 33.94 66.09 0.5135 85 19 37.79 73.79 0.5121 85 
9 35.15 67.15 0.5235 85 20 40.81 83.54 0.4885 85 
10 37.21 69.48 0.5355 85 21 36.94 81.42 0.4537 85 
11 4020 74.13 0.5423 85 22 34.44 85.69 0.4019 85 
Py 
Pz 
52(4): 30 - 33 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 
3 
Hình 2. Quy luật biến đổi của hệ số lực cắt Kp. 
2. Thảo luận kết quả 
 Từ kết quả thí nghiệm cho thấy khi đá bắt 
đầu mòn khốc liệt thì xuất hiện các điểm gẫy trên 
các đồ thị (điểm A trên các đồ thị ở hình 1 và 2), là 
điểm mà khi Py đang tăng chuyển sang tăng mạnh; 
Pz đang tăng chuyển sang giảm; Kp đang giảm 
chuyển sang giảm mạnh. 
 Nếu đánh giá tuổi bền của đá mài thông qua chỉ 
tiêu độc lập là các thành phần lực cắt Py; Pz thì điểm 
gẫy A trên các đồ thị hình 1 là không rõ nét nên việc 
đánh giá sẽ gặp khó khăn và không chính xác. 
 Nếu sử dụng chỉ tiêu là hệ số 
y
z
p
P
P
K thì 
điểm gẫy A trên đồ thị ở hình 2 là rõ ràng hơn. Sau 
thời điểm A, sự giảm của hệ số Kp rất rõ nét. Vì vậy 
việc đánh giá tuổi bền của đá mài sẽ thuận lợi và 
chính xác hơn so với việc dùng các chỉ tiêu độc lập 
là các thành phần lực cắt Py; Pz. 
 Hệ số lực cắt 
y
z
p
P
P
K 
còn có ý nghĩa rất lớn trong việc đánh giá tính cắt 
cắt của đá mài, khi Kp lớn tính cắt gọt của đá mài 
cao và ngược lại. Vì trong công thức trên, thành 
phần lực Pz đóng vai trò là lực tạo phoi, khi Pz lớn, 
tính cắt gọt của đá cao; thành phần lực Py đặc trưng 
cho ma sát trong vùng cắt, khi Py nhỏ, ma sát trong 
vùng cắt nhỏ, biến dạng đàn hồi của hệ thống công 
nghệ nhỏ do đó sai số gia công sẽ giảm [3; 5]. Như 
vậy, ngoài việc dùng để đánh giá tuổi bền, trị số và 
quy luật biến đổi của hệ số lực cắt Kp còn giúp 
chúng ta đánh giá được tính cắt gọt và sự suy giảm 
tính cắt của đá theo thời gian mài. 
Trên đồ thị ở hình 2 cho thấy từ chu trình mài 
thứ 20 đá bắt đầu mòn khốc liệt. Tuổi bền của đá 
mài trong trường hợp cụ thể này được xác định theo 
công thức: 
 T = n × τ = 20 × 85 = 1700 (giây) = 28,33 (phút) 
 Trong đó: 
 n là số chu trình mài, n = 20. 
 τ là thời gian mỗi chu trình. τ = 85 giây. 
IV. KẾT LUẬN 
Có thể sử dụng chỉ tiêu là các thành phần lực 
cắt Py, Pz để đánh tuổi bề của đá mài, khi sử dụng 
các chỉ tiêu này thì quy luật trong nhiều trường là 
không rõ nét. Tuy nhiên, khi dùng các chỉ tiêu này 
có ưu điểm nổi bật là rất thuận lợi cho việc tự động 
hóa quá trình sửa đá khi mài. 
Khi sử dụng các chỉ tiêu để đánh giá tuổi bền 
của đá mài là hệ số 
y
z
p
P
P
K thì quy luật rõ nét 
hơn nên việc đánh giá tuổi bền thuận lợi và chính 
xác hơn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1].Л.Н.Филимонов; Стойкость шлифвальных кругов; 
Машиностроение; Ленинград 1978 
[2]. Rolf Reinhold; Schleifen-Grundlagen und 
Intensivierung; Berlin 1998. 
[3]. S.Malkin; Grinding Technology - Theory and 
Applications of Machining With Abrasives; First 
published by ELLIS HORWOOD LIMITED, West 
Sussex, England 1989 
[4]. Andrzej Golabczak, Tomasz Koziarski; Assessment 
method of cutting ability of grinding wheels; 
52(4): 30 - 33 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 
4 
International Journal of Machine Tools & Manufacture 
45; pp1– 5(2005). 
[5].T.J.Choi, N.Subrahmanya, H.li, Y.C.Shin; 
Generalized practical models of cylindrical plunge 
grinding processes; International Journal of Machine 
Tools & Manufacture 48; pp 61 – 27(2008). 
52(4): 3 - 12 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009 
5 
Summary 
AN EXPERIMENTAL METHOD TO EVALUATE GRINDING WHEEL LIFE BY EVALUATING 
CUTTING FORCE NORM DURING CYLINDRICAL GRINDING PROCESS 
 Accurate evaluation of grinding wheel life plays an important role in both economic and technical aspects 
and the evaluating process is usually based on norms: cutting capacity ratio, micro properties of the ground 
surfaces, cutting forces, cutting vibrations and their variations in the grinding process. However, the evaluation 
of grinding wheel life usually faces difficulty as follows: grits distribution law in the wheel, the formation of 
cutting edges of the grits, self-sharpening grinding are accidental. 
 When grinding wheel life is evaluated through laws of variation in tangential and radial forces according 
the grinding time, the changes in the graphs of the cutting forces when the grinding wheel starts to be severely 
worn, are usually not clear resulting in a decrease of accuracy of the grinding wheel life. 
 In this study, the author proposed a combination norm presented in the form of 
y
z
p
P
P
K . The research 
results showed that when severe wear was appeared on the grinding wheel, on the graph of Kp started a change 
much clearer than when independent Px and Py norms were used. This serves the evaluation of the grinding 
wheel life to be easier and more accurate. 
 Keywords: Grinding wheel life; cutting force factor.