ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép 65γ đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít

ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép 65γ đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỖ NHƯ HOÀNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

***

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -o0o -

THUYẾT MINH

ĐỀ TÀI:

ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI

Học viên: Đỗ Như Hoàng Lớp: CHK9

Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Người HD khoa học: TS Trần Minh Đức

KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN

TS Nguyễn Văn Hùng TS Trần Minh Đức Đỗ Như Hoàng

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT VÀ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY

1.2.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt 16

1.3.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt 19

1.5.3 Vật liệu chế tạo dao phay 26

1.6.1 Các phương pháp bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt 32 1.6.2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 33 1.7 KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MQL TRONG GIA

CÔNG CẮT GỌT VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

34

Chương 2 ẢNH HƯỞNG CỦA MQL ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY THÉP ĐÃ TÔI BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT

Chương 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MQL ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY PHẲNG THÉP 65Γ ĐÃ TÔI BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT

51

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ψ: góc tác động β1: góc trượt δ: góc cắt γ: góc trước

K: hệ số co rút phoi L: chiều dài phoi L0: chiều dài cắt

a1: chiều dầy phoi thực tế a: chiều dầy phoi lý thuyết R: tổng hợp lực tác dụng lên dao R0: lực tổng hợp pháp tuyến

R1: tổng hợp lực tác dụng lên mặt sau N: lực pháp tuyến tác dụng lên mặt trước F0: lực ma sát của phoi lên mặt trước N’: lực pháp tuyến tác dụng lên mặt sau F0: lực ma sát của phoi lên mặt sau Px: thành phần lực cắt theo phương X Py: thành phần lực cắt theo phương Y Pz: thành phần lực cắt theo phương Z t: chiều sâu cắt

S: lượng chạy dao

n: số vòng quay của trục chính

m: số mũ của K A: công hớt phoi

A1: công sinh ra do biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước dao A3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau dao V: vận tốc cắt

[u]: lượng mòn mặt sau cho phép Ra: độ nhấp nhô bề mặt trung bình

MQL (Minimum Quantity Lubrication): Bôi trơn tối thiểu

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1: Số liệu độ nhám Ra, Rz 71

Bảng 3: Tuổi thọ dao ứng với độ mòn mặt sau cho phép [u] = 0,52 72

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Trang Hình 1.1: Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo 12

Hình 1.11: Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu 27

Hình 2.2: Các phần tử tích tụ khối và các phần tử hòa tan trong nước 40 Hình 2.3: Các phần tử hòa tan dưới dạng thể sữa 41

Hình 2.4: Các phần tử hòa tan trong hợp chất hóa học 41 Hình 2.5: Các phần tử hòa tan trong hợp chất dầu 42 Hình 2.6: Dẫn dung dịch trực tiếp vào vùng cắt từ hai mặt bên của

LỜI NÓI ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong gia công cắt gọt do dung dịch trơn nguội nâng cao được hiệu quả của của quá trình gia công bởi chức năng bôi trơn, làm mát và làm đẩy phoi ra khỏi vùng gia công của nó Phương pháp này vẫn đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu với các hướng chủ yếu: nâng cao hiệu quả của bôi trơn làm nguội, tiết kiệm dung dịch trơn nguội Tìm các chất phụ gia nhằm nâng cao hoạt tính của dung dịch trơn nguội Nghiên cứu các loại dung dịch trơn nguội mới ít độc hại, thân thiện với môi trường

Bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn rất khó giải quyết được vấn đề về sức khỏe người thợ và ô nhiễm môi trường Hơn nữa, giá thành liên quan đến việc sử dụng dung dịch trơn nguội ngày càng cao do luật môi trường ngày càng khắt khe được áp dụng Điều này đã đặt ra việc tìm tòi các giải pháp thay thế nhằm giảm thiểu, thậm chí là tránh sử dụng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công Một trong những giải pháp thay thế là gia công khô và gia công với MQL

Gia công khô là mối quan tâm lớn và trên thực tế một số nhà nghiên cứu đã thành công trong lĩnh vực sản xuất thân thiện với môi trường Tuy nhiên trong thực tế, các nghiên cứu đó ít có tác dụng khi mà hiệu suất gia công cao hơn, chất lượng bề mặt tinh tốt hơn, các điều kiện cắt khắt khe hơn đặt ra Trong tình huống đó, gia công với MQL sử dụng lượng rất nhỏ dung dịch trơn nguội được

mong đợi trở thành công cụ mạnh và trên thực tiễn chúng giữ vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng

Những năm 90 của thế kỷ XX, các nước công nghiệp phát triển CHLB Đức, Thụy Điển đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) Hướng nghiên cứu về MQL tập trung vào: tìm ra các loại dung dịch cắt gọt mới đáp ứng được yêu cầu của MQL hoặc tìm các chất phụ gia làm tăng tính cắt của dung dịch cắt gọt Nghiên cứu xác định áp suất và lưu lượng tối ưu Cải tiến kết cấu của dụng cụ để thích hợp với MQL Cải tiến kết cấu đầu phun và hệ thống bôi trơn Nghiên cứu ứng dụng MQL trong gia công cứng và gia công tốc độ cao

Trên thế giới có một số tài liệu đã công bố nghiên cứu về MQL như: các tác giả Nikhil Ranjan Dhar, Sumaiya Islam, Mohamad Kamruzzaman nghiên cứu

Ảnh hưởng của MQL đến mòn dao, độ nhám bề mặt và sai lệch kích thước khi tiện AISI-4340 [14] Tác giả Steven Y Liang đã nghiên cứu MQL trong tiện cứng

[15] Tổng công ty Master Chemical đã tổng kết các Ứng dụng của MQL trong

công nghệ kim loại [16] Tác giả Jim Lorincz đã nêu Các giải pháp đúng đối với chất làm nguội trong đó có nêu những thành công của MQL trong gia công cắt

gọt và ứng dụng MQL vào thiết kế máy công cụ [17]

Ở Việt Nam, công nghệ MQL mới chỉ mới tiếp cận vài năm gần đây Hiện đã có một số nghiên cứu áp dụng MQL trong gia công cắt gọt đã công bố như: tác giả Trần Minh Đức đã Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội

tối thiểu trong gia công cắt gọt, tác giả đã xây dựng được hệ thống MQL đáp ứng

yêu cầu nghiên cứu và rất thuận lợi cho việc chuyển giao công nghệ MQL trong tiện cắt đứt, phay rãnh bằng dao phay ngón, phay lăn răng, khoan [3] Tác giả Phạm Quang Đồng đã Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ bôi

trơn - làm nguội tối thiểu đến độ mòn dao và chất lượng bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay ngón [4] Tác giả Nguyễn Đức Chính đã Nghiên cứu xác định áp

lực và lưu lượng hợp lý để thực hiện công nghệ bôi trơn làm nguội khi khoan [5]

Tác giả Lưu Trọng Đức đã Nghiên cứu so sánh các phương pháp tưới trong

công nghệ bôi trơn - Làm nguội tối thiểu khi phay rãnh [6]

Như vậy, theo các tài liệu đã công bố về MQL trong gia công cắt gọt thì nghiên cứu ứng dụng MQL trong phay mặt phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít chưa được nghiên cứu Trong khi đó nhu cầu phay thép đã tôi ngày càng tăng để tránh hoặc giảm bớt được nguyên công mài Chính vì vậy tác giả đã chọn đề tài “ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU TỚI MÒN DAO VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY PHẲNG THÉP 65Γ ĐÃ TÔI BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT”

2 MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

Mục đích của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng công nghệ MQL vào phay cứng bằng dao phay mặt đầu trong điều kiện cụ thể của nước ta

Đối tượng nghiên cứu là mòn và cơ chế mòn dao, độ nhám bề mặt chi tiết khi phay mặt phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít khi gia công khô và gia công MQL từ đó so sánh được hiệu quả của phương pháp gia công MQL so với gia công khô trong phay cứng

Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu mòn và cơ chế mòn dao khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít dưới các điều kiện cắt khô và MQL

- Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến mòn và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu sử dụng công nghệ MQL

- So sánh tuổi bền của dao khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít dưới các điều kiện cắt khô và MQL

- Nghiên cứu ảnh hưởng của MQL đến độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cácbít

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học của đề tài

Kết quả của đề tài sẽ làm rõ ảnh hưởng của MQL trong phay cứng mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu so với gia công khô về độ nhám bề mặt chi tiết và mòn dao Từ đó làm giàu thêm kiến thức và kinh nghiệm về bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả thực nghiệm của đề tài hoàn toàn có thể triển khai vào sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình gia công chế tạo chi tiết máy và sản xuất thân thiện với môi trường

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Với mục đích nghiên cứu ứng dụng công nghệ MQL vào phay cứng, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm trong đó nghiên cứu thực nghiệm là cơ bản Nghiên cứu lý thuyết tổng quan các vấn đề liên quan đến gia công khô và gia công MQL trong phay cứng từ đó định hướng cho nghiên cứu về mòn, cơ chế mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay cứng Nghiên cứu thực nghiệm để xác định được bản chất mòn, cơ chế mòn và độ nhám bề mặt chi tiết từ đó so sánh được hiệu quả gia công MQL so với gia công khô

Thái nguyên, ngày tháng năm 2009 Người thực hiện

Đỗ Như Hoàng

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT VÀ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY

1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI 1.1.1 Khái niệm và phân loại phoi

Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 1a), sau đó bị biến dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho đến khi bị lực liên kết bên trong của các phân tử chặn lại Ở thời điểm này xảy ra sự xếp lớp của các phần tử phoi và sự trượt của chúng trên mặt phẳng BC (hình 1.1b) Hiện tượng tương tự cũng xảy ra đối với các phần tử tiếp theo từ 1 ÷ 5 (hình 1.1c)

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình hình thành phoi khi cắt vật liệu dẻo

Biến dạng dẻo xảy ra trong vùng được giới hạn bằng góc Ψ, góc này được gọi là góc tác động Góc β1 gọi là góc trượt, còn mặt phẳng BC gọi là mặt phẳng trượt

Quá trình hình thành phoi trên đây xảy ra khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn và góc cắt δ nhỏ

Hình 1.2 là các loại phoi được hình thành trong quá trình gia công các loại vật liệu khác nhau

Phoi dây (hình 1.2a) được hình thành khi gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt nhỏ, tốc độ cắt và góc trước γ lớn [7]

Phoi xếp lớp (hình 1.2b) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước γ nhỏ [7]

Phoi vụn (hình 1.2c) được hình thành khi gia công các vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt và góc trước γ nhỏ [7]

Khi gia công các vật liệu giòn (gang) với chiều sâu cắt và góc trước γ lớn thì phoi vụn (hình 1.2d) có hình dạng không giống nhau được hình thành

Hệ số co rút phoi là chỉ tiêu gián tiếp đánh giá cường độ biến dạng dẻo khi cắt kim loại

Trong thực tế, K = 1,5 ÷ 4

Sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm sự co rút của phoi [7]

1.2 LỰC CẮT GỌT

1.2.1 Cơ sở lý thuyết của lực cắt

Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt chịu tác dụng của các lực Các lực này tác dụng lên phôi và lưỡi cắt Hình 1.5a là sơ đồ lực tác động lên phôi khi cắt tự do

Hình 1.5 Sơ đồ tác dụng của lực khi cắt tự do

Mặt trước của dao chịu tác dụng của lực R0, lực R0 là tổng hợp lực pháp tuyến N và lực ma sát của phoi lên mặt trước F0, có nghĩa là: R0 =N+F0 Mặt sau của dao (gần lưỡi cắt) chịu tác dụng của lực pháp tuyến N’ và lực ma sát lên mặt sau của dao F0’ Tổng của hai lực N’ và F0’ là R1 Vì góc sau α nhỏ và có độ mòn ở mặt sau của dao, cho nên ta có thể tính lực như trên hình 1.5b, có nghĩa là phương của lực F0’ ngược với phương tốc độ cắt V Để thực hiện được quá trình cắt hoặc để giữ trạng thái cân bằng của dao thì từ ngoài phải có một lực tác dụng lên dao R=R0 +R1 (hình 1.5c)

Phân tích lực R tác dụng lên dao ra hai thành phần:

- Thành phần lực Pz theo phương chuyển động chính hoặc theo phương dịch chuyển của dao và ta gọi Pz là lực tiếp tuyến

- Thành phần lực Py theo phương trùng với đường tâm dao và ta gọi Py là lực hướng kính Khi chiếu các lực lên phương của trục y và trục z ta được:

Pz = Ncosγ + F0sinγ + F0’ Py = -Nsinγ + F0cosγ+ N’

Lực pháp tuyến N có thể xác định theo công thức gần đúng sau đây:

mtSKN =σ0

m: số mũ của K (phụ thuộc vào vật liệu gia công)

Ngoài hai thành phần lực Pz và Py còn có thêm thành phần lực Px (lực tác dụng theo phương trục chi tiết)

Tương quan của các thành phần lực này trong điều kiện gia công bình thường có thể được tính như sau [7]:

Px = (0,2 ÷ 0,3)PzPy = (0,3 ÷ 0,4)Pz

1.2.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt

Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30%, thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng tarô [7]

Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải càng giảm rõ rệt nếu vật liệu gia công càng có độ dẻo cao Điều này được giải thích như sau: trong trường hợp này lực ma sát giữa dao và phoi tăng, do đó hiệu quả của việc sử dụng dung dịch trơn nguội càng phải cao [7]

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu lại khuyên không nên sử dụng dung dịch trơn nguội khi gia công với tốc độ cắt lớn Ví dụ khi gia công thép 10 với tốc độ cắt cao và dùng dung dịch trơn nguội emunxi, lực cắt Pz lớn hơn chút ít so với trường hợp gia công không có dung dịch trơn nguội [7]

Mặc dù có lời khuyên trên, nhưng trong thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trường hợp (kể cả gia công tốc độ cao) vẫn có ưu điểm vì khi có dung dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi bền dụng cụ cao hơn, ngoài ra độ chính xác và độ nhám bề mặt cũng được cải thiện đáng kể [7]

1.3 HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT 1.3.1 Nhiệt cắt

Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì nó ảnh hưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút phoi, lực cắt và cấu trúc lớp bề mặt Ngoài ra, nhiệt cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến cường độ mòn và tuổi bền dao [7]

Sự tỏa nhiệt khi cắt là do một công A (kGm) sinh ra trong quá trình hớt phoi Công A được xác định theo công thức:

A = A1 + A2 + A3 (1) Ở đây:

A1: công sinh ra biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo; A2: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước của dao; A3: công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau của dao Mặt khác, công A được tính theo công thức:

A = Pz.L Ở đây:

Pz: lực cắt tác dụng theo phương tốc độ cắt (kG);

L: quãng đường mà dụng cụ đi qua hay chiều dài cắt (m)

Các công thành phần trong công thức (1) có tỉ lệ như sau: A1 = 55%, A2 = 35%, A3 = 10% Nếu lấy quãng đường mà dụng cụ đi qua trong một phút, ta có công thức trong một phút:

A = Pz.V = Ps.Vs + F.VF + F1.VF1Ở đây:

VF = : tốc độ chuyển động của phoi ở mặt trước của dao (m/phút);

K: hệ số co rút phoi;

VF1: tốc độ chuyển động của bề mặt gia công tương đối so với mặt trước của dao (m/phút), VF1 = V

Thực tế cho thấy, phần lớn công cắt gọt A (hơn 99,5%) sinh ra nhiệt cắt Vì vậy, lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cắt là [7]:

Nhiệt cắt Q được tính bằng kcal/phút

Nhiệt trong quá trình cắt lan tỏa từ điểm có nhiệt độ cao nhất đến điểm có nhiệt độ thấp nhất Nhiệt trong quá trình cắt chủ yếu tập trung ở phoi và một phần ở dụng cụ Nhiệt do ma sát ở mặt trước và mặt sau sẽ tập trung ở mặt trước III và mặt sau IV, ở phoi II và chi tiết gia công I (hình 1.6) Có một phần nhỏ nhiệt tỏa ra vào môi trường xung quanh

Hình 1.6 Sơ đồ hình thành và lan tỏa nhiệt

Khi biết lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt lan tỏa giữa phoi, chi tiết gia công và dụng cụ, có thể viết phương trình nhiệt như sau:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = Qp + Qd + Qc + QmỞ đây:

Q1, Q2, Q3: nhiệt ứng với các công ở công thức 1;

Qp, Qd, Qc, Qm: nhiệt ở phoi, ở dụng cụ, ở chi tiết và ở môi trường xung quanh

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy khi gia công với tốc độ cắt không lớn (30 ÷ 40 m/phút) tỉ lệ nhiệt như sau: Qp ≈ 60 ÷ 70%; Qd ≈ 3%; Qc ≈ 30 ÷ 40%; Qm ≈ 1 ÷ 2% Khi tốc độ cắt tăng, tỉ lệ nhiệt vào phoi tăng Ví dụ, khi

tốc độ cắt V = 400 ÷ 500 m/phút, nhiệt vào phoi Qp ≈ 97 ÷ 98%; Qd ≈ 1% Thực nghiệm cũng đã khẳng định rằng tính dẫn nhiệt của chi tiết gia công càng nhỏ thì nhiệt tỏa vào dụng cụ càng lớn [7]

Khi cắt với tốc độ V = 10 m/phút, nhiệt độ lớn nhất trên mặt trước của dao khoảng 5400C, còn trên khoảng cách 0,2 mm của mặt trước nhiệt độ khoảng 4500C Khi tốc độ cắt là V = 200 m/phút nhiệt độ ở các nơi tương ứng là 12650

C và 4000C [7]

Khi gia công vật liệu có tính dẫn nhiệt thấp, ví dụ hợp kim Titan BT2 thì nhiệt độ vào dao lớn hơn khi gia công các vật liệu thông thường khác

Khi nói về nhiệt độ cắt, cần nhớ rằng nó có giá trị không như nhau ở các điểm khác nhau của vùng cắt Ở các điểm khác nhau của bề mặt dụng cụ và phoi có nhiệt độ khác nhau Ngoài ra, tại mỗi điểm nhiệt độ có thể thay đổi theo thời gian Nhiệt độ cao nhất tồn tại ở tâm áp lực của phoi xuống dao và ở lưỡi cắt chính [7]

1.3.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt

Dung dịch trơn nguội xâm nhập vào vùng cắt có tác dụng làm mát và tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, do đó làm nhiệt độ vùng cắt giảm xuống [7]

1.4 SỰ MÀI MÒN DAO

1.4.1 Biểu hiện ngoài của sự mài mòn dao

Do áp lực, nhiệt độ và tốc độ cắt, các bề mặt tiếp xúc của dao trong quá trình sử dụng bị mài mòn Tất cả các loại dụng cụ đều bị mài mòn: theo mặt sau (dạng mài mòn thứ nhất) hoặc theo mặt sau và mặt trước (dạng mòn thứ hai) Cả hai loại mòn này đều tồn tại khi gia công với mọi chế độ cắt được dùng trong sản xuất

Khi mòn theo dạng thứ nhất (hình 1.7a) ở mặt sau của dao tạo thành tiết diện mòn có bề rộng là δ Dọc theo lưỡi cắt chính bề rộng của tiết diện mòn nhìn chung rất nhỏ

Về nguyên tắc, bề rộng lớn nhất của tiết diện mòn tồn tại ở mặt sau của dao hoặc ở chỗ chuyển tiếp giữa lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ (hình 1.8a) Trong một số trường hợp ở điểm của lưỡi cắt chính tương ứng với bề mặt gia công tồn tại mòn cục bộ có hình dạng như cái lưỡi (hình 1.8b)

Hình 1.8 Mòn của dụng cụ cắt dọc theo lưỡi cắt

Khi mòn theo dạng thứ hai thì ngoài mặt sau bị mòn, mặt trước cũng bị mòn (hình 1.7b) Mòn mặt trước có hình dạng đặc thù riêng Dưới tác dụng của phoi ở mặt trước của dao tồn tại một vết lõm có bề rộng l và chiều sâu δ1 (hình 1.7b) Cạnh ngoài của vết lõm nằm gần song song với lưỡi cắt chính, còn chiều dài b của vết lõm bằng chiều dài làm việc của lưỡi cắt chính Tùy thuộc vào tốc độ cắt và khoảng cách giữa cạnh ngoài vết lõm và lưỡi cắt chính có thể thay đổi Khi gia công thép với tốc độ cắt thấp và trung bình bằng dao thép gió, lưỡi cắt chính và cạnh ngoài của vết lõm tồn tại khoảng cách f (gọi là đoạn nối ngang), đoạn f này giảm dần theo chiều tăng của diện tích vết lõm Điều này có liên quan đến lẹo dao, lẹo dao giữ cho mặt trước không bị phoi cọ sát nhiều Khi gia công

thép với tốc độ cắt lớn bằng dao hợp kim cứng không tồn tại lẹo dao cho nên cạnh ngoài của vết lõm trùng với mặt sau của dao, do đó mặt trước của dao chỉ tồn tại vết lõm (hình 1.7c)

Dạng mòn của dụng cụ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, chiều dày cắt a và tốc độ cắt v Khi gia công các vật liệu dẻo (thép) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhất và dạng thứ hai Khi gia công các vật liệu giòn (gang) mòn dao xảy ra theo dạng thứ nhất nhiều hơn dạng thứ hai [7]

Chiều dày lớp cắt và tốc độ cắt có ảnh hưởng như nhau đến dạng mòn của dụng cụ Khi cắt với chiều dày cắt nhỏ (< 0,1 mm) và tốc độ cắt thấp, dao mòn theo mặt sau (dạng mòn thứ nhất) Khi tăng chiều dày cắt và tốc độ cắt ngoài mặt sau ra, mặt trước của dao cũng bị mòn (dạng mòn thứ hai) Hơn nữa, chiều dày cắt a và tốc độ cắt v càng tăng thì mặt trước càng mòn nhanh hơn mặt sau [7]

Góc trước γ và dung dịch trơn nguội có ảnh hưởng không đáng kể đến dạng mòn của dao [7]

1.4.2 Bản chất vật lý của sự mài mòn dao

Mặc dù mài mòn của dụng cụ cắt là chỉ tiêu quan trọng của khả năng làm việc của dụng cụ, nhưng bản chất vật lý của mài mòn vẫn chưa được nghiên cứu sâu do tính phức tạp của quá trình tiếp xúc xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao Có nhiều giả thuyết giải thích bản chất vật lý của sự mài mòn dụng cụ Theo các giả thuyết này thì các nguyên nhân chính gây ra mòn các bề mặt tiếp xúc của dụng cụ là:

a) Tác động hạt mài do vật liệu gia công gây ra (gọi là mòn hạt mài) b) Tác động qua lại của giữa vật liệu dụng cụ và vật liệu gia công (mòn tiếp xúc)

c) Sự khuyếch tán của vật liệu dụng cụ vào vật liệu gia công (mòn khuyếch tán)

d) Các hiện tượng hóa học xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao (mòn oxy hóa)

Dưới đây ta phân tích từng trường hợp cụ thể:

- Mòn hạt mài: khi có ma sát của phôi với mặt sau và ma sát của phoi với mặt trước của dao, các hạt tinh thể cứng của vật liệu gia công làm xước vật liệu dao và dần dần phá hủy mặt dao Cường độ mòn hạt mài tăng khi lượng xêmentít (HB = 800) trong thép (vật liệu gia công) tăng Lẹo dao có thể làm xước bề mặt dụng cụ nhanh hơn cả vật liệu gia công bởi độ cứng của lẹo dao cao hơn nhiều so với độ cứng của vật liệu gia công Mòn hạt mài của dụng cụ bằng thép dụng cụ và thép gió nhanh hơn so với dụng cụ bằng hợp kim cứng, bởi vì dao hợp kim cứng có độ cứng rất cao

- Mòn tiếp xúc: bề mặt của phoi và mặt trước của dao không phải là các bề mặt có độ nhẵn bóng tuyệt đối, vì vậy chúng chỉ tiếp xúc với nhau theo các đỉnh nhấp nhô Điều này gây ra áp lực lớn phá vỡ các màng bị oxi hóa, do đó xảy ra hiện tượng hàn nguội giữa vật liệu phoi và bề mặt dụng cụ ở các điểm tiếp xúc thực tế Sự hàn nguội này xảy ra với xác suất lớn hơn khi nhiệt độ cắt cao Khi phoi dịch chuyển theo bề mặt dao, tại các chỗ tiếp xúc xuất hiện ứng suất cắt và kết quả các hạt kim loại ở mặt trước của dao bị bóc tách, có nghĩa là bị mài mòn

- Mòn khuyếch tán: nhiệt độ và biến dạng dẻo ở bề mặt tiếp xúc gây ra quá trình khuyếch tán ở vật liệu dao và vật liệu gia công Trong trường hợp này khuyếch tán không xảy ra đối với các phân tử của liên kết hóa học, mà khuyếch tán chỉ xảy ra đối với các phân tử riêng biệt của liên kết này Ví dụ, các phân tử Cácbon, Vônfram, Titan, Côban có trong thành phần của hợp kim cứng dụng cụ

Theo quy luật phát triển của lớp khuyếch tán thì tốc độ khuyếch tán tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình khuyếch tán Trong quá trình cắt thời gian tiếp xúc của phoi và dao xảy ra rất nhanh (% hoặc phần nghìn giây), vì vậy những phần khác nhau của vật liệu gia công liên tục tiếp xúc với bề mặt dụng cụ,

làm cho quá trình khuyếch tán ở giai đoạn đầu tăng mạnh, gây ảnh hưởng lớn đến cường độ mòn của dụng cụ

- Mòn oxy hóa: giả thuyết về mòn oxy hóa được đưa ra trên cơ sở ăn mòn của các hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong môi trường Oxy và sự không thay đổi tính chất của lớp bề mặt hợp kim cứng khi chúng bị nung nóng trong các loại khí như Acgôn, Nitơ và Gheli Theo giả thuyết này, khi nhiệt độ cắt 700 ÷ 8000

C Oxy của không khí tham gia vào phản ứng hóa học với pha của Côban trong hợp kim cứng và Cácbít Vônfram, Cácbít Titan Do hợp kim cứng có độ xốp lớn cho nên quá trình oxy hóa không chỉ xảy ra trên các lớp bề mặt tiếp xúc của dụng cụ mà còn ở các hạt vật liệu (hợp kim cứng) nằm sâu dưới lớp bề mặt Sản phẩm oxy hóa của Côban là các ôxít Co3O4, CoO và cácbít WO3, TiO2 Độ cứng của các sản phẩm oxy hóa thấp hơn độ cứng của hợp kim cứng khoảng 40 ÷ 60 lần Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của dao san phẳng các hạt cácbít và mài mòn các bề mặt này Khi lượng Côban trong hợp kim cứng tăng thì tốc độ oxy hóa tăng, do đó bề mặt dụng cụ bị mài mòn tăng Khi cắt trong môi trường khí Acgôn, Gheli và Nitơ có thể giảm được cường độ mòn của dụng cụ

1.4.3 Quy luật mòn của dụng cụ cắt

Hình 1.9 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao

Hình 1.9 là quan hệ phụ thuộc giữa độ mòn δ của dụng cụ cắt và thời gian làm việc của nó τ (gọi là đường cong mòn)

Đường cong mòn có thể chia làm ba phần:

- Phần 1: Mòn ban đầu với khoảng thời gian không lớn Trong giai đoạn này, mòn xảy ra với cường độ rất lớn do sự mài mòn các đỉnh nhấp nhô trên bề mặt dụng cụ

- Phần 2: Mòn bình thường Giai đoạn này bắt đầu từ thời điểm khi mà chiều cao nhấp nhô có giá trị rất nhỏ Ở giai đoạn này, độ mòn gần như tăng tỉ lệ tuyến tính với thời gian làm việc của dụng cụ Đây là giai đoạn có thời gian làm việc lớn nhất của dụng cụ

- Phần 3: mòn kịch liệt Ở giai đoạn này dao có thể bị xước lưỡi cắt hoặc bị gãy đầu dao Mòn ở giai đoạn này không cho phép dao tiếp tục làm việc, có nghĩa là cần phải mài lại dao hoặc thay dao mới

1.5 GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY 1.5.1 Khái niệm chung

Phay là phương pháp gia công kim loại được dùng phổ biến từ thế kỷ XIX Từ đó đến nay nó đã trải qua một thời kỳ dài phát triển Phương pháp phay được nhiều học giả quan tâm nghiên cứu

Phay cho độ chính xác kích thước và độ nhám không cao lắm (độ chính xác kích thước không cao hơn cấp 2 ÷ 4 và độ nhám cấp 6 ÷ 7) [7], [8]

Có thể gia công mặt phẳng, mặt định hình, rãnh then, then hoa, bánh răng bằng dao phay

Trải qua một thời gian dài phát triển, dao phay ngày càng được cải tiến, đã xuất hiện nhiều kiểu khác nhau như: dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay đĩa cắt đứt, dao phay ngón, dao phay góc, dao phay định hình

Nói chung, dao phay là dụng cụ nhiều lưỡi cắt nên quá trình cắt ngoài những đặc điểm của phương pháp tiện, còn có những đặc điểm sau đây:

- Năng suất phay cao hơn bào nhiều lần do có đồng thời nhiều lưỡi cắt - Lưỡi cắt của dao phay không làm việc liên tục, mặt khác khối lượng thân dao thường lớn nên khả năng truyền nhiệt tốt

- Diện tích cắt khi phay thay đổi do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong quá trình cắt

- Khả năng tồn tại lẹo dao ít do lưỡi cắt làm việc gián đoạn gây va đập và rung động

1.5.2 Phân loại dao phay

Hình 1.10 Các loại dao phay

a- dao phay trụ; b- dao phay đĩa và dao phay rãnh; c- dao phay ngón; d,e- dao phay mặt đầu; g- dao phay định hình; h- dao phay cắt đứt

Theo khả năng công nghệ: - Dao phay mặt phẳng - Dao phay rãnh - Dao phay định hình

- Dao phay bánh răng và ren - Dao phay các chi tiết tròn xoay - Dao phay cắt đứt

Theo đặc điểm cấu tạo:

- Theo phương của răng: dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng, dao phay răng xoắn

- Theo kết cấu của răng: dao phay răng nhọn, dao phay răng tù (phay hớt lưng)

- Theo kết cấu: dao phay liền, dao phay ghép, dao phay răng chắp, đầu dao lắp ghép

- Theo phương pháp kẹp chặt: dao phay có lỗ, dao phay chuôi trụ hay côn

1.5.3 Vật liệu chế tạo dao phay

Hợp kim cứng thường được sử dụng cho chế tạo dao phay mặt đầu, dao phay có kích thước lớn Ít khi được sử dụng để chế tạo dao phay ngón cắt rãnh

Hợp kim cứng có độ cứng cao, có thể đạt HRA = 86 ÷ 92, chịu nhiệt độ khoảng 10000

C, do đó có thể tăng vận tốc cắt lên gấp 2 ÷ 3 lần thép gió Hợp kim cứng được chế tạo từ các bột cácbít vônfram (WC), cácbít titan (TiC), cácbít tantan (TaC), trộn với chất dính kết là bột côban, ép mảnh định hình rồi thiêu kết ở nhiệt độ ở khoảng 20000C để côban chảy ra và liên kết các hạt cácbít lại với nhau Các hợp kim cứng thường dùng là BK, TK, TTK hoặc P01, P10, P20, P30, P40, P50, M10, M20, M30, M40, K01, K10, K20, K30

Theo tiêu chuẩn Nga (ΓOCT) có thể phân thành bằng tay loại hợp kim cứng:

Nhóm 1 cácbít BK: là hợp kim cứng một cácbít WC như BK3, BK8, BK10 Ví dụ BK8 có 8%Co và 92% Cácbít

Nhóm 2 cácbít TK: là hợp kim cứng hai cácbít TiC và WC như T15K6, T30K4 Ví dụ T15K6 có 6%Co, 15% TiC và 79% WC

Nhóm 3 cácbít TTK: là hợp kim cứng ba cácbít TiC, WC, TaC như: TT7K12 có 12% Co, 7%TiC và 81% WC

1.5.4 Các thông số hình học của dao phay

Ở dao phay mặt đầu (hình 1.11) các lưỡi cắt được chế tạo giống như các dao tiện có lưỡi cắt chuyển tiếp

Hình 1.11 Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu

Định nghĩa các góc của dao phay mặt đầu cũng tương tự như định nghĩa các góc của dao tiện thường Ví dụ, góc ϕ (góc nghiêng chính) là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính lên mặt phẳng đáy (mặt phẳng đi qua tâm dao) và phương chạy dao Góc

ϕ = là góc nghiêng của góc cắt chuyển tiếp

Đo góc γ được thực hiện trong mặt phẳng N-N vuông góc với lưỡi cắt chính, còn góc sau α được đo trong mặt phẳng của hình chiếu của quỹ đạo chuyển động của một điểm của lưỡi cắt, có nghĩa là trong mặt phẳng A-A vuông góc với trục của dao và trùng với phương chạy dao

Giữa góc sau αN và α có quan hệ phụ thuộc sau: tgαN = tgα.sinϕ

Ngoài các góc trên đây, dao phay mặt đầu còn có thêm góc hướng kính (hay góc ngang) γN trong mặt phẳng cắt ngang A-A và góc trục (hay góc dọc) γ2trong mặt phẳng cắt dọc B-B

Các góc của dao phay được chọn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, điều kiện cắt và kết cấu của nó Ví dụ, khi gia công thép bằng dao phay mặt đầu hợp kim cứng thì chọn góc γ = -10 ÷ +100, còn khi gia công gang γ = +5 ÷ 0 Góc nghiêng chính ϕ của dao phay mặt đầu thường bằng 45 ÷ 600 và được chọn phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công nghệ Khi độ cứng của hệ thống công nghệ đảm bảo, ϕ được chọn trong khoảng 20 ÷ 300

Góc nghiêng phụ ϕ1được chọn phụ thuộc vào độ bóng bề mặt yêu cầu

1.5.5 Các yếu tố của lớp cắt

Hình 1.12 Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay

Quá trình phay có những đặc điểm sau:

Mỗi răng của dao phay trong quá trình cắt sẽ hớt ra phoi có dạng một dấu phẩy (hình 1.12), còn chiều dày cắt thay đổi từ 0 đến amax

Mỗi một răng của dao phay làm việc với chế độ gián đoạn theo chu trình kỳ Chế độ làm việc như vậy có ưu điểm là khi răng của dao phay đi ra khỏi chi tiết nó được làm nguội còn nhược điểm là khi răng ăn vào chi tiết gia công sẽ gây ra va đập

Để phân tích chiều dày cắt và diện tích của lớp cắt cần xác định góc tiếp xúc δ, có nghĩa là góc tâm tương ứng với cung tiếp xúc của dao phay với phôi (hình 1.13) Ta có:

222sinδ

Khi biết chiều rộng cắt B và chiều dày cắt amax có thể xác định được diện tích của tiết diện ngang của lớp cắt bằng dao phay:

aBf =.

max 2

Hình 1.15 Sơ đồ lực cắt tác dụng lên dao phay trụ

a) Răng thẳng; b) Răng xoắn (răng nghiêng)

Ngoài ra, tổng hợp lực R1 có thể phân tích thành: lực nằm ngang PH và lực thẳng đứng PV Nếu dao có răng xoắn (răng nghiêng) ngoài lực R1 tác dụng lên răng dao trong mặt phẳng vuông góc với trục của dao còn xuất hiện lực dọc trục P0, khi đó tổng hợp lực sẽ là R (hình 1.15b)

Lực P là lực cần quan tâm nhất bởi nó thực hiện công việc chính để cắt phoi Dựa theo lực này mà người ta tính công suất cắt và tính các chi tiết của cơ cấu chuyển động chính của máy Lực hướng kính Py gây ra áp lực lên ổ bi của trục chính máy và uốn võng trục dao Dựa theo lực ngang PH (lực chạy dao) người ta tính toán cơ cấu chạy dao và đồ gá kẹp phôi Lực này có thể gây rung động khi giữa cặp vít me - đai ốc có khe hở Lực hướng kính PV có xu hướng nâng phôi lên khỏi bàn máy và nâng bàn máy lên khỏi thân máy

Công thức tính lực vòng khi phay bằng dao phay bằng dao phay trụ răng thẳng:

Cấu trúc và dạng công thức trên cũng đúng cho cả dao phay mặt đầu [7]

1.5.7 Độ mòn và tuổi bền của dao phay

Tùy thuộc vào điều kiện cắt, răng dao phay có thể bị mài mòn tùy theo mặt trước (hình 1.16a) hoặc đồng thời bị mài mòn theo cả hai mặt trước và sau (hình 1.16b) Chiều dày cắt càng nhỏ, độ mòn của mặt sau càng lớn

Hình 1.16 Các dạng mài mòn của răng dao phay

Dạng mài mòn như vậy đặc trưng cho các loại dao phay hình trụ, dao phay ngón, dao phay then hoa, dao phay rãnh và dao phay định hình Các loại dao

phay mặt đầu và dao phay đĩa khi gia công thép với chiều dày cắt amax > 0,08 mm thông thường cả hai mặt trước và sau đều bị mài mòn [7]

Khi gia công thô chỉ tiêu mòn tối ưu của dao phay là thời gian phục vụ tối đa (tuổi bền của dao) Khi gia công tinh và bán tinh cần đánh gía mòn chỉ tiêu công nghệ, có nghĩa là độ mòn giới hạn để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công

Tuổi bền của dao phay phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có đường kính của dao Đường kính dao càng lớn, tuổi bền của dao càng cao Tuy nhiên, để tăng chế độ cắt nên giảm tuổi bền của dao xuống khi phay thép hợp kim và thép khó gia công

1.6 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY MẶT PHẲNG

1.6.1 Các phương pháp bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt

Dung dịch trơn nguội có tác dụng [3]:

- Dung dịch có khả năng xâm nhập tốt nhất vào vùng cắt, đặc biệt xâm nhập vào các vết nứt tế vi, khi đó nó đóng vai trò như cái chêm làm giảm lực liên kết giữa các nguyên tử, khiến lớp kim loại dễ bị biến dạng dẻo và quá trình cắt dễ dàng hơn

- Khả năng làm lạnh của dung dịch càng lớn khi nhiệt hóa hơi, độ dẫn nhiệt và nhiệt dung của nó càng lớn, nhờ đó tuổi bền của dao tăng lên và biến dạng do nhiệt của dao giảm đi

- Khi gia công vật liệu dẻo, dung dịch trơn nguội giúp phá hủy mạng tinh thể ở lớp cứng nguội

- Chất bôi trơn làm nguội luôn phải có xu hướng làm giảm lực cắt, giảm hệ số ma sát, giảm biến dạng phoi Kết quả thể hiện ở việc kéo dài tuổi thọ dụng cụ cắt, giảm nhiệt tại vùng cắt, giảm độ mấp mô bề mặt

Dung dịch trơn nguội có thể pha chế theo nhiều công thức khác nhau để thích hợp với từng điều kiện gia công khác nhau Các dung dịch dùng trong cắt gọt thường dùng có thể chia làm hai nhóm chính: dung dịch chủ yếu làm nguội

và dung dịch chủ yếu bôi trơn Khi gia công thô, dao bị nóng nhiều và không đòi hỏi độ nhẵn cao, ta chỉ cần dùng dung dịch thuộc nhóm thứ nhất Thành phần chủ yếu là keo của xà phòng và axit hữu cơ trong dầu mỏ pha với nước và pha cồn 900 để lâu hỏng Khi gia công tinh đòi hỏi độ nhẵn bề mặt cao nên dùng dung dịch thuộc nhóm thứ hai Thành phần cơ bản là dầu mỏ, dầu thực vật, dầu động vật, nước và xút có pha thêm cồn 900 [8]

Trong gia công cắt gọt có các dạng bôi trơn làm nguội sau đây [3]:

- Gia công khô: là phương pháp không dùng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công Ưu điểm của phương pháp gia công khô là không gây ô nhiễm môi trường Không hao tốn dung dịch trơn nguội Máy không cần trang bị hệ thống bôi trơn Nhược điểm của phương pháp là nhiệt độ vùng cắt lớn Lực

cắt lớn hơn so với phương pháp tưới tràn Khó thoát phoi ra khỏi vùng gia công

Phương pháp này chỉ sử dụng cho một số phương pháp gia công và vật liệu gia công nhất định

- Bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn : là phương pháp được dùng phổ biến nhất hiện nay, dung dịch trơn nguội được dẫn tự do vào vùng cắt thông qua hiện tượng mao dẫn và các thiết bị cần thiết như bơm nước, sự chênh lệch độ cao, bình thông nhau Ưu điểm của phương pháp tưới tràn là tải được nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế được ảnh hưởng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt Đảm bảo được nhiệt độ trong môi trường thấp và ổn định Giúp việc vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng Giảm ma sát giữa phoi và mặt trước, giữa phôi và mặt sau dụng cụ cắt Nhược điểm của phương pháp là gây ô nhiễm môi trường làm việc, đất đai và nguồn nước Tăng chi phí sản xuất, vận chuyển, bảo dưỡng và tái chế chất bôi trơn đặc biệt là chi phí làm sạch trước khi đưa vào môi trường Tiêu tốn nhiều dung dịch trơn nguội Dung dịch khó xâm nhập vào vùng cắt

- Bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL): là phương pháp sử dụng dòng khí nén có áp suất cao để phun dung dịch trơn nguội vào vùng cắt dưới dạng sương mù để bôi trơn, làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vùng gia công

1.6.2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 1 Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu

Dao phay mặt đầu được dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay đứng và ngang Dao phay mặt đầu khác dao phay hình trụ ở chỗ là răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ và mặt đầu Dao phay mặt đầu chia làm hai loại: dao liền và dao chắp

So với dao phay hình trụ, dao phay mặt đầu có ưu điểm là: có độ cứng cao hơn khi kẹp nó trên trục tâm hoặc trục chính của máy Quá trình làm việc êm hơn vì nhiều răng làm việc đồng thời Chính vì thế khi gia công mặt phẳng người ta thường sử dụng dao phay mặt đầu [11]

Dao phay mặt đầu có các lưỡi bằng hợp kim cứng đã được sử dụng rộng rãi Phay mặt đầu bằng loại dao phay này có năng suất cao hơn dao phay trụ Gần đây người ta đã sử dụng rộng rãi loại dao phay mặt đầu có các lưỡi dao thay đổi được bằng hợp kim cứng (chỉ dùng một lần) [11]

2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu

Đối với vật liệu dao hợp kim cứng rất dễ xảy ra hiện tượng nứt mẻ lưỡi dao nên khi cắt gọt nếu tưới dung dịch trơn nguội thì phải tưới liên tục và đủ lưu lượng vì khi tưới rỏ giọt hoặc gián đoạn thì nhiệt độ dao thay đổi liên tục sẽ gây nứt vỡ dao [8]

Cắt khô hoàn toàn đã trở thành thói quen công nghiệp đối với gia công các chi tiết thép đã tôi Các thông tin đáng tin cậy truyền thống chỉ ra rằng cắt khô hoàn toàn khi so sánh với cắt tưới tràn giảm được lực cắt và công suất của máy có kết quả là do sự tăng nhiệt độ cắt [15]

1.7 KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MQL TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong gia công cắt gọt do dung dịch trơn nguội nâng cao được hiệu quả của của quá trình gia công bởi chức năng bôi trơn, làm mát và làm đẩy phoi của nó Phương pháp này vẫn đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu với các hướng chủ yếu: nâng cao hiệu quả của bôi trơn làm nguội, ti ết kiệm dung dịch trơn nguội Tìm các chất phụ gia nhằm nâng cao hoạt tính của dung dịch trơn nguội Nghiên cứu các loại dung dịch trơn nguội mới ít độc hại, thân thiện với môi trường [3]

Bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn rất khó giải quyết được vấn đề về sức khỏe người thợ và ô nhiễm môi trường Hơn nữa, giá thành liên quan đến việc sử dụng dung dịch trơn nguội ngày càng cao do luật môi trường ngày càng khắt khe được áp dụng Điều này đã đặt ra việc tìm tòi các giải pháp thay thế nhằm giảm thiểu, thậm chí là tránh sử dụng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công Một trong những giải pháp thay thế là gia công khô và gia công với MQL [14]

Gia công khô là mối quan tâm lớn và trên thực tế một số nhà nghiên cứu đã thành công trong lĩnh vực sản xuất thân thiện với môi trường Tuy nhiên trong thực tế, các nghiên cứu đó ít có tác dụng khi mà hiệu suất gia công cao hơn, chất lượng bề mặt tinh tốt hơn, các điều kiện cắt khắt khe hơn được đặt ra Trong tình huống như vậy, gia công với MQL sử dụng lượng rất nhỏ dung dịch trơn nguội được mong đợi trở thành công cụ mạnh và trên thực tiễn chúng giữ vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng [14]

Những năm 90 của thế kỷ XX, các nước công nghiệp phát triển CHLB Đức, Thụy Điển đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) Hướng nghiên cứu về MQL tập trung vào: tìm ra các loại dung dịch cắt gọt mới đáp ứng được yêu cầu của MQL hoặc tìm các chất phụ gia làm