Khi mài dao cắt, làm thế nào để chọn đúng đá mài?

Lời mở đầu

Có rất nhiều loại dụng cụ mài bằng đá mài với đủ hình dạng và kích thước khác nhau. Tùy thuộc vào vật liệu mài, chất kết dính và quy trình sản xuất, mỗi loại đá mài đều có phạm vi ứng dụng nhất định. Nếu lựa chọn không phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, độ nhám bề mặt và hiệu suất sản xuất. Do đó, khi gia công mài, phải lựa chọn đá mài phù hợp dựa trên tình huống cụ thể. Vậy làm thế nào để chọn đá mài đúng cách? Bài viết này tổng hợp các loại đá mài thường dùng trong gia công mài, giúp mọi người lựa chọn đá mài một cách rõ ràng và chính xác.

I. Lựa chọn đá mài thông thường

1. Lựa chọn vật liệu mài: Việc lựa chọn vật liệu mài chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công và phương pháp xử lý nhiệt.

a. Khi mài các vật liệu có độ bền kéo cao, nên chọn vật liệu mài có độ dẻo dai cao.

b. Khi mài các vật liệu có độ cứng thấp và độ giãn dài cao, nên chọn vật liệu mài có tính giòn.

c. Khi mài các vật liệu có độ cứng cao, nên chọn vật liệu mài có độ cứng cao hơn.

d. Chọn loại vật liệu mài không dễ xảy ra phản ứng hóa học với vật liệu cần gia công.

Các loại vật liệu mài được sử dụng phổ biến nhất là corundum nâu (A) và corundum trắng (WA), tiếp theo là silic cacbua đen (C) và silic cacbua xanh (GC); các loại khác thường được sử dụng bao gồm corundum crom (PA), corundum đơn tinh thể (SA), corundum vi tinh thể (MA) và corundum zirconia (ZA).

Thép cacbon, thép hợp kim, gang rèn, đồng cứng, v.v. Loại vật liệu mài này có hiệu suất mài tốt, khả năng thích ứng rộng, thường được sử dụng để mài thô loại bỏ lượng dư lớn, giá thành rẻ và có thể ứng dụng rộng rãi. Đá mài ngọc bích: Ngọc bích có độ cứng cao, độ dẻo dai lớn, thích hợp để mài các kim loại có độ bền kéo cao, chẳng hạn như

Đá mài corundum trắng: Độ cứng của corundum trắng cao hơn một chút so với corundum nâu, nhưng độ dẻo dai lại thấp hơn. Trong quá trình mài, các hạt mài dễ vỡ vụn, do đó nhiệt sinh ra khi mài thấp, nên loại đá mài này thích hợp để mài tinh thép tôi, thép cacbon cao, thép tốc độ cao cũng như mài các chi tiết có thành mỏng; chi phí sản xuất cao hơn so với corundum nâu.

Đĩa mài silicon carbide đen: Silicon carbide đen có tính giòn và sắc bén, độ cứng cao hơn so với corundum trắng, thích hợp để mài các vật liệu có độ bền cơ học thấp, như gang, đồng thau, nhôm và vật liệu chịu lửa, v.v.

Đĩa mài silicon carbide màu xanh lá cây: Silicon carbide màu xanh lá cây có độ cứng và độ giòn cao hơn silicon carbide màu đen, hạt mài sắc bén, khả năng dẫn nhiệt tốt, thích hợp để mài các vật liệu cứng và giòn như hợp kim cứng, thủy tinh quang học, gốm sứ, v.v.

Đĩa mài bằng nhôm oxit crôm: Thích hợp để mài dao cắt, dụng cụ đo lường, thiết bị đo đạc, ren và các chi tiết khác có yêu cầu cao về chất lượng bề mặt。

Đĩa mài bằng đá mài corundum đơn tinh thể: Thích hợp để mài các vật liệu có độ bền cao và độ cứng lớn như thép không gỉ, thép tốc độ cao chứa hàm lượng vanadi cao, cũng như các chi tiết dễ bị biến dạng hoặc cháy xém.

Đĩa mài bằng đá mài corundum vi tinh thể: Thích hợp để mài thép không gỉ, thép ổ trục và gang cầu đặc biệt, v.v., dùng cho mài định hình, mài cắt và mài bóng.

Đĩa mài zirconia: Thích hợp để mài thép không gỉ austenit, hợp kim titan và hợp kim chịu nhiệt, đặc biệt phù hợp cho các công việc mài với tải trọng lớn.

2. Việc lựa chọn độ mịn chủ yếu phụ thuộc vào độ nhám bề mặt của chi tiết cần mài và hiệu suất mài.

Độ mịn là kích thước hạt của vật liệu mài, được biểu thị bằng số độ mịn. Khi mài bằng đĩa mài có độ mịn thô, năng suất cao nhưng bề mặt chi tiết sau khi mài sẽ thô hơn; khi mài bằng đĩa mài có độ mịn mịn, độ nhám bề mặt chi tiết tốt hơn nhưng năng suất lại thấp hơn. Trên cơ sở đáp ứng yêu cầu về độ nhám, nên ưu tiên chọn đá mài có độ mịn thô để đảm bảo hiệu suất mài cao. Thông thường, khi mài thô thì chọn đá mài có độ mịn thô, còn khi mài tinh thì chọn đá mài có độ mịn mịn.

Khi diện tích tiếp xúc giữa đĩa mài và chi tiết gia công lớn, cần chọn đĩa mài có độ mịn hạt thô hơn. Ví dụ, khi mài cùng một mặt phẳng, nếu mài bằng mặt đầu của đĩa mài thì cần chọn độ mịn hạt thô hơn so với khi mài bằng mép ngoài của đĩa mài.

3. Việc lựa chọn độ cứng chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công, hiệu suất mài và chất lượng bề mặt gia công.

Độ cứng là mức độ dễ hay khó mà các hạt mài bong ra khỏi đĩa mài khi chịu tác động của lực bên ngoài. Để đáp ứng các yêu cầu gia công mài của các loại vật liệu phôi khác nhau, đĩa mài được sản xuất với các cấp độ cứng khác nhau.

Nếu chọn đĩa mài quá cứng, các hạt mài đã cùn sẽ khó bong ra, dẫn đến đĩa mài dễ bị tắc nghẽn, nhiệt sinh ra trong quá trình mài tăng cao, chi tiết gia công dễ bị cháy, hiệu suất mài thấp và ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết; ngược lại, nếu chọn đĩa mài quá mềm, các hạt mài sẽ bong ra ngay khi vẫn còn sắc bén, làm tăng mức hao mòn của đĩa mài, dễ làm mất hình dạng hình học chính xác và ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công. Do đó, việc lựa chọn độ cứng của đĩa mài phải phù hợp, đồng thời cần xem xét tổng hợp các yếu tố như diện tích tiếp xúc giữa đĩa mài và chi tiết gia công, hình dạng chi tiết, phương pháp mài, phương pháp làm mát, loại chất kết dính của đĩa mài, v.v.

Dưới đây là các nguyên tắc lựa chọn độ cứng của đá mài để tham khảo:

• Khi mài vật liệu mềm, nên chọn đĩa mài cứng hơn; khi mài vật liệu cứng, nên chọn đĩa mài mềm hơn;
• Khi mài các kim loại màu có độ mềm và độ dẻo cao, nên chọn độ cứng thấp hơn một chút;
• Khi mài các vật liệu có tính dẫn nhiệt kém, nên chọn đĩa mài mềm hơn;
• Khi mài mặt phẳng so với mài chu vi, nên chọn đá mài có độ cứng thấp hơn;
• Trong cùng điều kiện mài, đá mài liên kết bằng nhựa có độ cứng cao hơn đá mài liên kết bằng gốm từ 1 đến 2 cấp;
• Khi tốc độ quay của đĩa mài cao, có thể chọn đĩa mài có độ cứng thấp hơn 1–2 cấp;
• Khi mài bằng dung dịch làm mát, độ cứng của đá mài cần cao hơn 1–2 cấp so với khi mài khô.

4. Việc lựa chọn chất kết dính cần được xem xét dựa trên các yếu tố như phương pháp mài, tốc độ gia công và yêu cầu về bề mặt.

Các chất kết dính thường được sử dụng nhất cho đá mài là chất kết dính gốm (V) và chất kết dính nhựa (B).

Chất kết dính gốm là một loại chất kết dính vô cơ, có tính chất hóa học ổn định, chịu nhiệt tốt, khả năng chống ăn mòn cao và độ xốp lớn. Đá mài được sản xuất từ chất kết dính này có hiệu suất mài cao, độ mòn thấp, duy trì tốt hình dạng hình học của đá mài và có phạm vi ứng dụng rộng nhất. Đá mài này thích hợp để mài thép carbon thông thường, thép hợp kim, thép không gỉ, gang, hợp kim cứng, kim loại màu, v.v. Tuy nhiên, đĩa mài sử dụng chất kết dính gốm có độ giòn cao, không chịu được rung động mạnh. Thông thường, đĩa mài này chỉ có thể được sử dụng ở tốc độ dưới 35 m/s.

Chất kết dính nhựa là một loại chất kết dính hữu cơ; đá mài được sản xuất từ chất kết dính này có độ bền cao, độ đàn hồi nhất định, khả năng chịu nhiệt thấp, khả năng tự mài sắc tốt, dễ chế tạo và chu kỳ sản xuất ngắn. Có thể sản xuất các đĩa mài có tốc độ làm việc cao hơn 50 mét/giây và các đĩa mài rất mỏng. Phạm vi ứng dụng của nó chỉ đứng sau chất kết dính gốm, được sử dụng rộng rãi trong mài thô, mài sơ bộ, cắt và mài tự do, chẳng hạn như mài thép thỏi, mài gờ cho các chi tiết đúc, v.v. Có thể sản xuất các đĩa mài tốc độ cao, độ nhẵn cao, chịu tải nặng, cắt và các loại đĩa mài có yêu cầu đặc biệt khác.

5. Việc lựa chọn tổ chức chủ yếu dựa trên áp lực tác động lên chi tiết gia công, phương pháp mài và chất liệu của chi tiết.

Cấu trúc là tỷ lệ phần trăm thể tích của hạt mài so với tổng thể tích của đĩa mài. Hệ thống phân loại cấu trúc đĩa mài lấy tỷ lệ phần trăm thể tích hạt mài là 62% làm cấu trúc số “0”; cứ giảm 2% thể tích hạt mài, cấu trúc sẽ tăng thêm một bậc, và cứ thế tiếp tục, chia thành tổng cộng 15 bậc. Số bậc càng cao, cấu trúc càng lỏng.

Đá mài có cấu trúc chặt chẽ có thể tạo ra bề mặt chi tiết gia công tốt hơn; ngược lại, đá mài có cấu trúc xốp, do có nhiều khe hở, có thể đảm bảo chứa được bụi mài trong quá trình mài, từ đó tránh tình trạng tắc nghẽn đá mài. Thông thường, khi mài thô và mài kim loại mềm, đá mài dễ bị tắc nghẽn, nên chọn đá mài có cấu trúc lỏng lẻo; khi mài định hình và mài chính xác, để duy trì hình dạng hình học của đá mài và đạt được độ nhám tốt hơn, nên chọn đá mài có cấu trúc chặt chẽ hơn; Khi mài đường dẫn của máy công cụ và dụng cụ hợp kim cứng, để giảm biến dạng nhiệt của chi tiết gia công, tránh vết nứt do cháy, nên sử dụng đá mài có cấu trúc lỏng lẻo; khi mài vật liệu nhạy cảm với nhiệt, kim loại màu và vật liệu phi kim loại, nên sử dụng đá mài có cấu trúc lớn hơn 12#.

6. Việc lựa chọn hình dạng và kích thước cần dựa trên điều kiện của máy mài và hình dạng của chi tiết gia công.

Các hình dạng đĩa mài thông dụng bao gồm đĩa mài phẳng (P), đĩa mài lõm một mặt (PDA), đĩa mài lõm hai mặt (PSA), đĩa mài mỏng (PB), đĩa mài hình trụ (N), đĩa mài hình bát (BW), đĩa mài hình đĩa loại 1 (D1), v.v.

Mỗi loại máy mài đều có phạm vi nhất định về hình dạng và kích thước của đĩa mài. Trong điều kiện cho phép, nên chọn đĩa mài có đường kính ngoài lớn nhất có thể để tăng tốc độ quay của đĩa mài, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng bề mặt chi tiết gia công; việc tăng chiều rộng của đĩa mài cũng mang lại hiệu quả tương tự.

Thứ tự ghi trên nhãn đĩa mài theo tiêu chuẩn quốc gia hiện hành: Mã đĩa mài, kích thước (đường kính ngoài × độ dày × đường kính lỗ), hạt mài, cỡ hạt, độ cứng, cấu trúc, chất kết dính, tốc độ làm việc tối đa.

Ví dụ: P400×150×203A60L5B35

二、鑽石砂輪的選擇

Đĩa mài kim cương có góc cắt sắc bén hơn so với các loại đĩa mài thông thường làm từ các hạt mài như cacbua bo, cacbua silic, corundum, v.v.; đồng thời có độ mài mòn thấp, tuổi thọ cao, năng suất cao và chất lượng gia công tốt, nhưng giá thành đắt đỏ. Do đó, chúng thích hợp để mài tinh các vật liệu có độ cứng cao, dễ vỡ và khó gia công như hợp kim cứng, gốm sứ, chất bán dẫn, v.v.

Các đặc điểm của đĩa mài kim cương bao gồm loại hạt mài, kích thước hạt, độ cứng, nồng độ, chất kết dính, hình dạng và kích thước của đĩa mài.

Vật liệu mài mòn: Kim cương nhân tạo (JR) được sử dụng rộng rãi; tùy theo hình dạng tinh thể và độ bền của hạt, sản phẩm được chia thành các loại khác nhau, và người dùng cần lựa chọn loại phù hợp với mục đích sử dụng cụ thể.

Độ mịn hạt: Cần xem xét tổng thể dựa trên ba yếu tố: độ nhám bề mặt chi tiết gia công, năng suất mài và mức hao mòn của kim cương.

Độ cứng: Chỉ có đĩa mài kim cương sử dụng chất kết dính nhựa mới có đặc tính “độ cứng”. Thông thường, người ta sử dụng loại S (Y1) hoặc cao hơn.

Chất kết dính: Có bốn loại chất kết dính thường được sử dụng, với khả năng kết dính và độ bền mài mòn tăng dần theo thứ tự: nhựa, gốm, đồng thau và kim loại mạ điện. Đĩa mài kim cương sử dụng chất kết dính nhựa có hiệu suất mài cao, độ nhám bề mặt chi tiết gia công tốt, phạm vi ứng dụng rộng, khả năng tự mài sắc tốt, ít bị tắc nghẽn, sinh nhiệt thấp và dễ chỉnh sửa, chủ yếu được sử dụng trong công đoạn mài tinh. Đĩa mài kim cương sử dụng chất kết dính gốm chủ yếu được dùng để mài các loại vật liệu phi kim loại cứng và giòn, hợp kim cứng, vật liệu siêu cứng, v.v.

Nồng độ: Việc lựa chọn nồng độ cần dựa trên các yếu tố như kích thước hạt, chất kết dính, hình dạng của đĩa mài, phương pháp gia công, hiệu suất sản xuất và yêu cầu về tuổi thọ của đĩa mài. Đĩa mài kim cương có nồng độ cao có khả năng duy trì hình dạng tốt hơn, trong khi đĩa mài có nồng độ thấp thường tiêu hao ít kim cương hơn trong quá trình mài; do đó, cần lựa chọn phù hợp tùy theo nhu cầu cụ thể.

Hình dạng và kích thước: Chọn dựa trên hình dạng, kích thước của phôi và điều kiện của máy công cụ.

3. Lựa chọn đĩa mài bằng nitrua bo lập phương (CBN)

Trên đĩa mài CBN (Cubic Boron Nitride), các hạt CBN chỉ bám trên bề mặt đĩa mài thông thường với một lớp rất mỏng, nhưng độ dẻo dai, độ cứng và độ bền của các hạt mài này gấp 100 lần so với đĩa mài loại corundum, rất thích hợp để gia công các loại thép khó mài có độ cứng cao, độ dính lớn, độ bền nhiệt cao và độ dẫn nhiệt thấp, cũng như cho các quá trình mài tốc độ cao hoặc siêu cao. Phạm vi ứng dụng của nó bổ sung cho nhau với kim cương nhân tạo. Đá mài kim cương có hiệu quả đặc biệt khi mài hợp kim cứng và vật liệu phi kim loại, nhưng khi mài thép, đặc biệt là thép đặc biệt, hiệu quả không đáng kể. Đá mài boron nitride lập phương có hiệu suất mài các chi tiết thép cao gấp gần 100 lần so với đá mài loại corundum và gấp 5 lần so với đá mài kim cương, nhưng hiệu quả mài vật liệu giòn không bằng kim cương.

Việc lựa chọn đĩa mài CBN tương tự như việc lựa chọn đĩa mài kim cương. Tuy nhiên, về loại chất kết dính, phần lớn là chất kết dính nhựa, tiếp theo là chất kết dính mạ điện và chất kết dính kim loại. Đĩa mài CBN kết dính gốm chủ yếu được sử dụng để mài các kim loại đen khó gia công như hợp kim titan, thép tốc độ cao, gang rèn, v.v. Đĩa mài CBN kết dính nhựa phù hợp để mài các vật liệu từ tính, là lựa chọn lý tưởng để gia công thép. Nồng độ CBN trong đĩa mài thường được chọn trong khoảng 100%~150% là hợp lý và kinh tế nhất; đĩa mài này không thể sử dụng dung dịch cắt thông thường mà cần dung dịch cắt đặc biệt.

IV. Lựa chọn đĩa mài có lỗ thông khí

Đĩa mài lỗ lớn có những ưu điểm như ít bị tắc nghẽn, độ bền cao và khả năng cắt mạnh mẽ trong quá trình mài. Loại đĩa này thích hợp để mài thô và mài tinh các vật liệu phi kim loại như kim loại mềm, nhựa, cao su và da. Đồng thời, nhờ đặc tính tản nhiệt nhanh, nó mang lại hiệu quả tốt khi mài các vật liệu nhạy nhiệt, chi tiết có thành mỏng và trong các quy trình mài khô (ví dụ như mài lưỡi dao bằng hợp kim cứng và đường dẫn của máy công cụ).

Phương pháp sản xuất đĩa mài có lỗ rỗng lớn và đĩa mài bằng chất kết dính gốm thông thường về cơ bản là giống nhau. Điểm khác biệt nằm ở việc thêm một lượng nhất định chất tạo lỗ rỗng vào hỗn hợp nguyên liệu; chất này sẽ bay hơi hoàn toàn hoặc bị đốt cháy trước khi đĩa mài được nung kết, từ đó tạo ra các lỗ rỗng lớn.

Phạm vi sản xuất đĩa mài lỗ khí lớn bao gồm: Vật liệu mài thường được chọn là cacbua và corundum, chẳng hạn như các loại thường dùng như cacbua silic đen (C), cacbua silic xanh (GC) và corundum trắng (WA), v.v. Những vật liệu mài này có độ cứng cao, tính giòn và sắc bén, đồng thời sở hữu khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt; kích thước hạt vật liệu mài (36#~180#) ; chất kết dính (chất kết dính gốm); độ cứng (các cấp độ từ G đến M); hình dạng (hình phẳng, hình cốc, hình bát hoặc hình đĩa, v.v.); kích thước lỗ khí (khoảng 0,7~1,4 mm).

Thông thường, khi xuất xưởng, đĩa mài sẽ được ghi một dãy số liệu, theo thứ tự thông thường là mã hình dạng, kích thước, vật liệu mài, cỡ hạt, độ cứng, mã cấu trúc, chất kết dính và tốc độ vòng quay tối đa cho phép. Ví dụ, dãy ký tự và số “P400×40×127WA60L5V35” được giải thích cụ thể như sau:

Chữ “P” biểu thị hình dạng của đĩa mài là đĩa mài song song.

Các số “400×40×127” biểu thị kích thước của đĩa mài (đường kính ngoài × độ dày × đường kính lỗ). “WA” cho biết vật liệu mài của đĩa là đĩa mài bằng nhôm oxit trắng. “60” biểu thị cỡ hạt của đĩa mài, là cỡ 60# (mài tinh). “L” biểu thị độ cứng của đĩa mài là trung bình mềm. “5” biểu thị số tổ chức của đĩa mài, có cấu trúc khá đặc. “V” biểu thị chất kết dính của đĩa mài, là chất kết dính gốm, khá giòn. “35” biểu thị tốc độ tuyến tính của đĩa mài, tốc độ 35m/s là mức trung bình.

Các nguyên tắc lựa chọn đĩa mài:

• Khi mài thép, nên sử dụng đĩa mài làm từ nhôm oxit; khi mài gang cứng, hợp kim cứng và kim loại màu, nên sử dụng đĩa mài làm từ cacbua silic.
• Khi mài vật liệu mềm và vật liệu cứng, cần chọn lần lượt đĩa mài cứng và đĩa mài mềm.
• Khi mài các vật liệu mềm và dẻo, nên chọn hạt mài thô (ví dụ: 12–36#); khi mài các vật liệu cứng và giòn, nên chọn hạt mài mịn (ví dụ: 46–100#).
• Khi yêu cầu về độ nhám bề mặt mài thấp, nên chọn hạt mài mịn; khi yêu cầu về tốc độ loại bỏ kim loại cao, nên chọn hạt mài thô.
• Khi yêu cầu chất lượng bề mặt gia công cao, nên chọn đĩa mài có chất kết dính nhựa hoặc cao su; khi yêu cầu tốc độ mài kim loại tối đa, nên chọn đĩa mài có chất kết dính gốm.

Về độ cứng của dụng cụ mài, có hai quan điểm như sau:

1. Độ cứng của dụng cụ mài là khả năng chống lại lực tác động bên ngoài khiến các hạt mài bong ra khỏi bề mặt dụng cụ mài, hay còn gọi là mức độ dễ hay khó để các hạt mài bong ra khỏi bề mặt dụng cụ mài.

2. Độ cứng của dụng cụ mài (hoặc vật liệu mài) là độ bền tổng hợp của chất kết dính và hạt mài khi chúng bị vỡ ra khỏi bề mặt đĩa mài do tác động của lực bên ngoài trong quá trình làm việc

五、選擇砂輪的硬度

Độ cứng của dụng cụ mài phản ánh khả năng giữ hạt mài của chất kết dính, chứ không phải độ cứng của chính hạt mài. Nguyên tắc cơ bản nhất khi lựa chọn độ cứng của dụng cụ mài là: đảm bảo dụng cụ mài có khả năng tự mài sắc thích hợp trong quá trình mài, tránh tình trạng mài mòn quá mức; đồng thời đảm bảo không sinh ra nhiệt độ mài quá cao trong quá trình mài.

Như đã đề cập trước đó, độ cứng của dụng cụ mài có liên quan đến lượng chất kết dính; độ cứng càng cao thì lượng chất kết dính càng nhiều, các cầu nối chất kết dính càng chắc chắn, lực giữ của chất kết dính đối với hạt mài càng lớn, giúp hạt mài chịu được lực mài lớn hơn mà không bị vỡ hoặc bong tróc. Ngược lại, khi độ cứng của dụng cụ mài thấp, lực giữ của chất kết dính đối với hạt mài sẽ yếu, khiến hạt mài dễ vỡ hoặc bong tróc. Do đó, nếu chọn độ cứng của dụng cụ mài quá cao, không chỉ khiến các hạt mài cùn khó vỡ hoặc bong tróc và mất khả năng cắt, mà còn làm tăng lực ma sát giữa dụng cụ mài và chi tiết gia công, khiến bề mặt chi tiết dễ sinh nhiệt và bị cháy. Để loại bỏ kịp thời các hạt mài đã cùn, phải mài lại dụng cụ mài thường xuyên, dẫn đến sự mài mòn lớn của dụng cụ mài. Nếu độ cứng của dụng cụ mài được chọn quá mềm, các hạt mài sẽ bong ra khi vẫn còn sắc bén, từ đó gây ra sự mài mòn không cần thiết. Đồng thời, dụng cụ mài bị mài mòn quá nhanh, bề mặt làm việc bị mài mòn không đều, cũng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của chi tiết.

Tóm lại, chỉ khi lựa chọn đúng độ cứng của dụng cụ mài thì mới có thể duy trì trạng thái mài mòn bình thường và đáp ứng yêu cầu gia công. Đặc biệt, khi mài các dụng cụ cắt, ngay cả khi độ cứng của dụng cụ mài chỉ chênh lệch một cấp độ nhỏ cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mài, cho thấy tầm quan trọng của độ cứng dụng cụ mài là vô cùng lớn.

Khi lựa chọn độ cứng của dụng cụ mài, nguyên tắc cơ bản nhất là: nếu độ cứng của chi tiết gia công cao thì độ cứng của dụng cụ mài phải thấp; nếu độ cứng của chi tiết gia công thấp, thì độ cứng của dụng cụ mài phải cao. Bởi vì khi độ cứng của chi tiết gia công thấp, áp lực mà hạt mài trên dụng cụ mài phải chịu khi cắt vào chi tiết gia công sẽ tương ứng nhỏ hơn, hạt mài khó bị cùn; để tránh hạt mài bị vỡ hoặc bong tróc trước khi bị cùn, việc lựa chọn dụng cụ mài có độ cứng cao hơn là phù hợp hơn; Ngược lại, khi độ cứng của phôi cao, áp lực mà hạt mài phải chịu khi cắt vào phôi tương ứng lớn hơn và hạt mài sẽ nhanh cùn, việc lựa chọn dụng cụ mài có độ cứng mềm hơn sẽ giúp tự mài sắc kịp thời, duy trì hiệu suất mài của dụng cụ. Tuy nhiên, khi vật liệu chi tiết mềm hơn và có độ dẻo cao (như đồng mềm, đồng thau, v.v.), do kim loại bị cắt dễ làm tắc nghẽn dụng cụ mài, nên nên chọn dụng cụ mài có độ cứng thấp hơn và hạt mài thô hơn để gia công.

Độ cứng của dụng cụ mài cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ tại vùng mài. Khi mài các chi tiết có độ dẫn nhiệt thấp (như thép hợp kim), do nhiệt độ bề mặt chi tiết tương đối cao nên thường dễ xảy ra hiện tượng cháy bề mặt và nứt nẻ. Trong trường hợp này, cần chọn đĩa mài có độ cứng thấp và cấu trúc xốp, đồng thời tăng cường làm mát để có thể ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng cháy bề mặt của chi tiết. Tương tự, khi mài các chi tiết mỏng, cũng cần sử dụng đá mài có cấu trúc lỏng lẻo và độ cứng thấp. Khi mài bề mặt ngoài của chi tiết rỗng thành mỏng, độ cứng của đá mài cần thấp hơn so với khi mài chi tiết đặc, điều này nhằm ngăn chặn biến dạng chi tiết do nhiệt độ mài tăng cao.

Khi lựa chọn độ cứng của dụng cụ mài, thông thường cần xem xét các yếu tố sau đây

• Khi diện tích tiếp xúc giữa dụng cụ mài và phôi lớn, nên chọn độ cứng của dụng cụ mài thấp hơn một chút để tránh phôi bị nóng quá mức, ảnh hưởng đến chất lượng mài. Ví dụ, dụng cụ mài dùng trong mài phẳng trục đứng có độ cứng thấp hơn; độ cứng của đá mài dùng trong mài phẳng và mài trong mềm thấp hơn so với đá mài dùng trong mài tròn ngoài. Tuy nhiên, khi mài các lỗ trong nhỏ và dài, do tốc độ bánh mài thấp, bánh mài dễ bị mòn và gây ra hiện tượng phình ra (hình loa) ở chi tiết gia công, do đó độ cứng của bánh mài phải cao hơn so với khi mài tròn trong thông thường. Tương tự, khi mài các chi tiết có đường kính lỗ nhỏ có thể sử dụng bánh mài cứng hơn, còn khi mài các chi tiết có đường kính lỗ lớn thì nên sử dụng bánh mài mềm hơn.
• Khi mài bề mặt gồ ghề hoặc loại bỏ ba via trên chi tiết đúc, nên sử dụng đĩa mài loại cứng hoặc siêu cứng; khi mài phôi thép với tải trọng lớn, cũng nên chọn đĩa mài loại cứng hoặc siêu cứng để tránh đĩa mài bị mòn quá nhanh.
• Các dụng cụ mài thay thế kim cương dùng để mài chỉnh (đĩa mài hoặc đá mài) thường được làm từ vật liệu siêu cứng do quá trình mài chỉnh đòi hỏi áp lực lớn và độ cứng cao.。
• Đối với các máy mài công suất lớn và máy mài có độ cứng vững cao, do độ rung trong quá trình mài thấp nên hạt mài ít bị vỡ, do đó có thể sử dụng đĩa mài có độ cứng thấp hơn.
• Khi mài cắt vào bề mặt ngoài, để tránh làm cháy chi tiết gia công, độ cứng của đá mài nên thấp hơn so với khi tiến dao theo trục dọc.
• Máy mài tự động có thể sử dụng đá mài mềm hơn so với máy mài điều khiển bằng tay.
• Khi yêu cầu độ nhám bề mặt gia công càng nhỏ và yêu cầu kích thước chi tiết càng chính xác, nên chọn đĩa mài có độ cứng thấp hơn để tránh sinh nhiệt quá mức trong quá trình mài, dẫn đến làm hỏng cấu trúc bề mặt của chi tiết. Ví dụ, sử dụng đá mài kết dính nhựa loại siêu mềm để mài gương có thể tạo ra bề mặt có độ nhám Rz là 0,05μm; tuy nhiên, đối với đá mài dùng cho mài tinh thông thường, độ cứng phải cao hơn, nếu không, sự mài mòn không đồng đều trên bề mặt làm việc của đá mài sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của chi tiết.
• Các vết xước xuất hiện trên bề mặt chi tiết gia công thường liên quan đến việc lựa chọn độ cứng của dụng cụ mài không phù hợp. Khi độ cứng của dụng cụ mài quá thấp, các hạt mài dễ bị bong tróc; do tác động của lực ép hoặc ma sát, các hạt mài bong tróc này sẽ gây xước bề mặt chi tiết gia công. Do đó, trong trường hợp này, cần tăng độ cứng của dụng cụ mài lên mức thích hợp.
• Khi mài khô, chi tiết gia công dễ bị nóng lên, do đó nên chọn đĩa mài mềm hơn 1–2 cấp so với khi mài ướt.
• Khi yêu cầu về hiệu suất sản xuất cao, có thể lựa chọn đĩa mài mềm hơn để giúp đĩa mài tự mài sắc, từ đó giảm số lần mài lại. Tuy nhiên, độ mòn của đĩa mài sẽ tăng tương ứng, do đó cần tiến hành phân tích và so sánh toàn diện về các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế.
• Khi mài tốc độ cao, nếu tốc độ tiến dao không đổi, lớp phôi được cắt bởi hạt mài sẽ mỏng hơn, lực cắt tác động lên hạt mài cũng giảm tương ứng, do đó tốc độ mòn của đĩa mài cũng chậm lại. Lúc này, để cải thiện khả năng tự mài sắc của đĩa mài, độ cứng của đĩa mài cần phải mềm hơn 1–2 cấp so với khi mài thông thường; đây là trường hợp áp dụng trong quá trình mài tinh tốc độ cao. Tương tự, đối với một số chi tiết không cân bằng (như trục khuỷu, v.v.), do tốc độ chi tiết trong quá trình mài không thể quá cao, nên độ cứng của đá mài cũng cần được chọn thấp hơn để tránh làm cháy chi tiết. Đối với mài tốc độ cao với mục đích chính là nâng cao hiệu suất cắt, lượng tiến dao cần được tăng lên, lúc này lực mài tác động lên hạt mài cũng tăng lên. Để đảm bảo hạt mài không bị bong ra quá sớm, độ cứng của đá mài nên cao hơn 1~2 cấp so với khi mài thông thường.
• Khi mài bi thép (bi lăn), nên chọn đĩa mài loại siêu cứng; đối với các chi tiết gia công thông thường, nên chọn đĩa mài có độ cứng từ trung bình đến trung bình cứng.
• Khi mài dao cắt bằng hợp kim cứng và thép tốc độ cao, nên chọn đá mài có độ cứng từ J đến G.
• Trong quá trình mài định hình, để duy trì hình dạng hình học chính xác của chi tiết gia công, mức mài mòn của đĩa mài không được quá lớn, do đó đĩa mài cần có độ cứng cao hơn.