Đá mài là một dụng cụ cắt đặc biệt vì có vô số lưỡi cắt và các dụng cụ cắt không hoàn toàn giống nhau về kích thứơc và hình dáng.
Đá mài được tạo thành từ các hạt mài và chất dính kết. Hạt mài là thành phần chính của đá mài, mỗi hạt mài có nhiệm vụ như một lưỡi cắt nên nó phải có yêu cầu như các loại vật liệu làm lưỡi cắt. Hạt mài được chế tạo từ các loại vật liệu như kim cương, cacbit Silic (SiC), Oxit nhôm (Al2O3), cacbit bo (B4C) … Hạt mài được sản suất theo các kích cỡ hạt khác nhau (từ 5micromet đến 3200micromet) để chế tạo các loại đá khác nhau. Kích thước hạt phụ thuộc vào kích thước rây để sàng và phân loại độ lớn của hạt.
Chất kết dính dùng để liên kết các hạt mài và tạo nên hình dáng của đá mài. Chất dính kết quyết định độ cứng và độ bền của đá mài.
Chất dính kết thường dùng gồm chất kết dính vô cơ như keramit, chất kết dính hữu cơ như bakelit, caosu…
Độ cứng hoặc độ mềm của đá mài không phụ thuộc vào vật liệu chế tạo hạt mài mà là khả năng tách rời của các hạt mài khi có lực tác dụng của lực cắt để tạo nên trên bề mặt của đá một lớp hạt mài mới. Đá cứng là loại đá mà các hạt mài khó tách khỏi đá mài. Loại này dùng để gia công các loại vật liệu mềm vì vật liệu mềm không đòi hỏi cao về độ sắc của lưỡi cắt.
Đá mềm là loại đá dễ tách các hạt mài ra khỏi đá mài và tạo nên bề mặt của đá các hạt mài mới và các lưỡi cắt mới nên lưỡi cắt sắc bén hơn, thường dùng để gia công các vật liệu cứng.
Một đặc trưng nữa của đá mài mà các loại dụng cụ cắt khác không có đó là độ xốp. Độ xốp của đá mài là tỷ lệ phần trăm phần rỗng trong một đơn vị thể tích của đá mài. Đá mài có độ hạt lớn thì độ xốp càng lớn và ngược lại.
Hình dáng của đá mài rất đa dạng, tuỳ theo mục đích sử dụng và tuỳ theo loại máy mà đá mài sản suất theo hình dáng và tính chất khác nhau.
Trong mỗi loại hình dáng của đá cũng có nhiều loại đá mài với tính chất khác nhau như độ hạt, độ cứng, độ xốp và độ lớn về kích thước.
1. Vật liệu hạt mài:
Vật liệu dùng làm hạt mài có ở thiên nhiên và nhân tạo.
Vật liệu nhân tạo như: cacbitsilic và cácbitbo. Hạt mài bằng kim cương có loại nhân tạo và cũng có loại thiên nhiên.
Độ cứng của một số vật liệu hạt mài như sau:
– Kim cương 98.690 N/mm2
– CacbitBo 36.300 – 48.070 N/mm2
– CacbitSilic 29.460 N/mm2
– Corundum 20.200 N/mm2
Corundum được hình thành từ Oxit nhôm Al2O3 luyện từ bocxit có ba loại: corundum thường, corumdum trắng, corumdum đơn tinh thể.
+Corundum thường được dùng phổ biến nhất thường có các màu thay đổi nâu sẫm đến hồng.
+Corundum trắng có chất lượng tốt hơn corumdum thường vì có chứa tỷ lệ Oxit nhôm cao hơn (khoảng 97 – 98,5%).
+Corundum đơn tinh thể có độ bền và có tính cắt cao. Thành phần Oxit nhôm 97 – 99%.
Phạm vi sử dụng:
Corundum thường dùng làm đá mài để mài thô, mài bán tinh và mài tinh các vật liệu thép, gang dẻo hay dụng cụ bằng thép dụng cụ.
Corundum trắng dùng cho nguyên công mài bán tinh và tinh các thép cứng cũng như mài sắc dao cắt bằng thép dụng cụ. Các sản phẩm đá mài và đá cắt ARBA được làm từ corundum trắng (trong ký hiệu sản phẩm có ký tự WA) nên có độ sắc cao.
Cacbuasilic là hợp chất giữa Silic và cacbon ( ở nhiệt độ 2200 – 23000C). Có hai loại: cacbuasilic xanh chứa 98 – 99% Silic và cacbuasilic đen chứa 97 – 98 % Silic.
Chất lượng cacbuasilic xanh tốt hơn vì chứa nhiều silic hơn. Cacbuasilic xanh dùng để mài sắc dao HK cứng, dao sứ. cacbuasilic đen dùng để gia công vật liệu có giới hạn bền thấp và các kim loại dẽo, gang xám, nhôm, đồng, vật liệu phi kim loại.
CacbitBo cứng và giòn hơn cacbitsilic. Nó gồm 70 – 90% B4C còn lại là Bo, graphit và các tạp chất khác.
Kim cương dùng để mài sắc, mài bóng dao hợp kim cứng cũng như mài các vật liệu có độ cứng cao.
2. Cỡ hạt:
Cỡ hạt đặc trưng cho kích thước của hạt mài. Phân loại kích thước hạt mài bằng cách cho chúng lần lược lọt qua các lỗ của các rây từ to đến nhỏ.
Theo kích thước lỗ rây mà người ta phân loại độ hạt của hạt mài. Đối với bột mài xác định bằng kích thước hiển vi hay bằng phương pháp lắng động trong nước.
Lựa chọn cỡ hạt của đá mài tuỳ theo độ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công, tính chất vật liệu gia công và diện tích tiếp xúc của bề mặt đá với bề mặt chi tiết gia công. Khi mài thô nên dùng đá mài có cỡ hạt lớn hơn khi mài tinh. Khi gia công kim loại mềm và dẻo, để tránh đá bị nhanh cùn, nên chọn đá mài có cỡ hạt lớn. Khi gia công kim loại hay vật liệu cứng, dùng đá mài có hạt bé. Diện tích tiếp xúc giữa đá mài và chi tiết gia công càng lớn đá mài càng cần có hạt lớn.
3. Chất kết dính:
Việc liên kết các hạt mài để tạo hình dáng và kích thước của đá mài là nhờ chất kết dính.
Hiện nay chất kết dính được dùng phổ biến nhất là hai loại: vô cơ (Keramic) và hữu cơ (Bakelit và Vunkahit).
+Chất kết dính Keramic (G).
Chất kết dính Keramic được tạo từ đất sét trắng chịu lửa, Spat và hoạt thạch, đôi khi còn thêm vào phấn, thạch anh, nước thuỷ tinh. Đá mài có chất kết dính Keramic có độ bền hoá học cao, chịu được ẩm và nhiệt độ cao, đảm bảo được prôfin của đá mài. Nhưng đá mài này làm việc với tốc độ thấp và có nhược điểm là độ giòn cao.
+Chất dính kết Bakelit (B).
Là chất nhựa nhân tạo chế tạo từ nhựa Cacbonic và Fomalin, nên có thể làm việc ở tốc độ cắt lớn đến 50m/s, ở một số trường hợp đặc biệt có thể đến 80m/s. ở nhiệt độ trên 1800, chất dính kết Bakelit mất tính bền của nó. Vì vậy đá mài kiểu này không chịu được nhiệt độ cao, đồng thời không chịu được tác dụng của kiềm.
+Chất kết dính Vunkahit (V) gồm 70% cao su và 30% lưu huỳnh. Đá mài có chất kết dính vunkahit có độ bền và tính đàn hồi cao hơn cả đá Bakelit, ngoài ra nó còn giữ được tốt profile của đá, vì vậy chất kết dính Vunkahit được dùng để chế tạo đá mài định hình và các loại đá cắt đứt có chiều dày mỏng 0.3 – 0.5mm (với đường kính 150 – 200mm ). Nhược điểm của đá mài này là độ xốp kém, mặt đá bị lì nhanh , chịu nhiệt kém (ở nhiệt độ >200 độ C Vunkahit bị cháy) nên khi sử dụng nhất thiết phải dùng dung dịch nguội lạnh. Ở nhiệt độ 150 độ C Vunkahit bị mềm ra, hạt mài dễ ấn sâu vào chất kết dính, áp lực của hạt mài lên bề mặt gia công giảm, nên được sử dụng trong các nguyên công mài bóng, mài tinh.
4. Độ cứng:
Trong thời gian làm việc, hạt mài bị cùn đi, lực tác dụng vào hạt mài tăng lên, đến mức nào đó có thể làm cho hạt mài tróc ra khỏi bề mặt đá mài.
Độ cứng của đá mài là khả năng chống lại sự tróc của hạt mài, trong thời gian làm việc. Đá mài gọi là mềm khi hạt mài dễ tróc ra và đá mài cứng khi hạt mài khó tróc hơn.
Đá mài có chất kết dính Keramic và Bakelit được chế tạo với tất cả các cấp độ cứng. Đá mài có chất dính kết Vunkahit chỉ chế tạo với một số độ cứng nhất định
Thường đánh giá chất lượng đá mài là tuổi bền của đá hoặc lượng tiêu hao khi cắt đi được 1cm3 vật liệu gia công. Khi mài vật liệu càng cứng, hạt mài mòn càng nhanh cần chọn đá mài mềm, (để hạt mài dễ tróc ra tạo khả năng tự mài sắc một phần) và ngược lại vật liệu gia công càng mềm, cần chọn đá mài có độ cứng cao hơn, khi mài vật liệu dẻo (nhôm, đồng…) ngoài hiện tượng mòn các hạt mài, mặt đá mài còn bị lì đi (do phôi bịt kín các khe hở giữa các hạt) do vậy cần chọn đá mềm. Mặt tiếp xúc giữa đá mài và các chi tiết gia công càng lớn, hạt mài mòn càng nhanh cần chọn đá mài càng mềm.
5. Cấu trúc đá mài:
Tỉ lệ về số lượng của hạt mài, chất dính kết và khoảng trống trong một đơn vị thể tích của đá mài là đặc trưng của cấu trúc đá mài. Trong một đơn vị thể tích đá mài, hạt mài càng lớn, cấu trúc của đá càng chặt .
Đá có cấu trúc xốp, khoảng hở giữa các hạt mài lớn mặt đá mài khó bị lì (mạt mài khó bị kẹt vào khoảng hở giữa các hạt mài). Mặt khác khi đá quay với tốc độ cao dễ tạo nên dòng khí lưu thông giữa các khe hở đó, cũng như dung dịch làm nguội cũng dễ thẩm thấu qua các khe hở của hạt mài để làm nguội trực tiếp bề mặt gia công ở vùng mài . Tuy vậy đá mài có cấu trúc xốp cũng có nhiều nhựơc điểm là sức bền kém, không giữ được lâu profile của mặt đá.
Việc chọn cấu trúc của đá mài theo cách sau : trong mài tĩnh và mài định hình, chọn đá có cấu trúc chặt, bởi vì cần bảo đảm prôfin mặt đá mài. Đá mài có cấu trúc chặt trung bình dùng để mài thép đã tôi, mài sắc dụng cụ cắt và mài phẳng, mài tròn ngoài bằng mặt tròn của đá. Cấu trúc xốp dùng khi mài kim loại mềm và dẽo, khi mài phẳng mặt đầu của đá.