Nghiên cứu ứng dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu trong phay thép 65γ đã tôi với dao phay mặt đầu cácbít

M ỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

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. Chính vì vậy tác giảđã chọn đề tài “ẢNH HƯỞNG CỦA BễI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU TỚI MềN DAO VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY PHẲNG THÉP 65Γ ĐÃ TÔI BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT”.

Ý NGH ĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý ngh ĩa khoa học của đề tài

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

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

• L ỰC C ẮT G ỌT
• HI ỆN T ƯỢNG NHI ỆT TRONG QUÁ TRÌNH C ẮT .1 Nhi ệt c ắt
• S Ự MÀI MềN DAO
• GIA CÔNG C ẮT G ỌT KHI PHAY .1 Khái ni ệm chung
• BÔI TR Ơ N LÀM NGU ỘI KHI PHAY M ẶT PH ẲNG

Mặc dù có lời khuyên trên, nhưng trong thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trường hợp (kể cả gia công tốcđộ 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 cũngđược cải thiện đáng kể [7]. Khi tăng chiều dày cắt và tốcđộ cắt ngoài mặt sau ra, mặt trước của dao cũng bị mòn (dạng mòn thứ hai). Hơn nữa, chiều dày cắt a và tốcđộ 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]. 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). Luận văn thạc sĩ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn. d) Các hiện tượng hóa học xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao (mòn oxy hóa). - 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.

- 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. - 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 đểbôi trơn, làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vùng gia công.

Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng thép đ ã tôi b ằng dao phay mặt đầu

• BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU (MQL) .1 Khái ni ệm về MQL

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]. 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 giảđã xây dựngđược hệ thống MQL đápứng 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]. Ngày nay người ta thường sử dụng các loại hóa chất như Lưu huỳnh, Clo, Phốt pho, chúng tác động có lợi không những giảm ma sát mà còn giảm lực cắt ở vùng cắt, giảm năng lượng tách phoi xuống 50%, ngoài ra chúng còn tăng tính sắc và tuổi thọ của dụng cụ.

Các lo ại dung dịch bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt

Dung dịch có khả năng bôi trơn tốt hơn nếu bổ sung các chất phụ như dầu thực vật, mỡ động vật hoặc các sản phẩm este khác, nếu bổ sung các thành phần như Lưu huỳnh, phốt pho hay Clo thì khả năng bôi trơn - làm nguội sẽ tốt hơn. Phương pháp này có hệ thống vòi tưới phức tạp, phải bố trí vòi di chuyển cùng trục chính máy, trong quá trình cắt nếu cầnđiều chỉnh vòi sẽ khó khăn. Vì vậy dung dịch bôi trơn dùng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu ngoài những yêu cầu chung như tưới tràn còn cần chú ý chọn thỏa mãn các điều kiện.

Ảnh hưởng của kiểu dẫn dung dịch vào vùng cắt

Loại dung dịch thường dùng có thể là dung dịch Emunxi có pha thêm dầu thực vật hoặc các loại dầu nhờn hoặc dầu thực vật. Khi áp dụng trong bôi trơn tối thiểu, áp lực dòng khí nén sẽ nâng cánh phoi lên, đồng thờiđẩy dung dịch vào vùng ma sát giữa mặt trước của dao với phoi, lúc này phoi trượt trên mặt trước của dao trên lớp màng dầu. Khi phun dung dịch trơn nguội theo phương pháp này thì dòng khí áp lực cao sẽ đẩy toàn bộ dung dịch vào vùng ma sát mặt sau, phoi trượt trên mặt trước sẽ mang dung dịch theo bôi trơn và làm nguội vùng cắt của mặt trước dao.

Ảnh hưởng của áp suất dòng khí

• GI ỚI HẠN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• NGHIÊN C ỨU TH ỰC NGHI ỆM M ục đích thí nghi ệm

- Tác dụng của dòng khí sẽ làm chuyển động các phân tử tích tụ trong dung dịch, các phần tử này sẽ chuyển động đến va vào chi tiết với áp lực của dòng khí nén, tạo thành một lớp màng phủ lên bề mặt chi tiết, giúp bảo vệ chi tiết trong môi trường sau khi gia công. Trên thế giới và Việt Nam đã có một số nghiên cứu về công nghệ MQL và đã đạt được những thành công nhấtđịnh ở một số lĩnh vực trong công nghệ kim loại nhưng cụng nghệ MQL vẫn rất cầnđược nghiờn cứu thờm để làm rừ hiệu quả bôi trơn làm nguội của nó và mở rộng ứng dụng MQL vào thực tế sản xuất. Chúng ta biết rằng, trong công nghệ MQL có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công và chất lượng sản phẩm như: loại dung dịch, phương pháp gia công, tính chất của cặp vật liệu dao-phôi, lưu lượng tưới dung dịch trơn nguội, áp suất khí nén phun vào vùng cắt.

Mòn và c ơ chế mòn mặt trước d ao

Nguyên nhân dẫn đến kết quả này có thể do độ nhớt của dung dịch emunxi thấp nên các phần tử emunxi dễ dàng xâm nhập vào vùng tiếp xúc giữa dao và phoi để bôi trơn và làm nguội nên giảmđược ma tiếp xúc dao-phoi dẫnđến giảm được mòn mặt trước dao so với gia công khô. Đối với dầu lạc, có thể do độ nhớt cao nên các phần tử dầu khó xâm nhập vào vùng tiếp xúc dao-phoi và bao quanh vùng cắt làm nhiệt trong vùng cắt không thoát ra ngoài được dẫn đến chênh lệch lớn về nhiệt độ giữa vùng cắt với vùng xung quanh gây ra ứng suất nhiệt làm nứt vỡ và tróc vảy mảnh dao cácbít. Một nguyên nhân nữa có thể dẫn đến mòn mạnh mặt trước dao khi tưới dầu lạc là do có phản ứng hóa học giữa kim loại dính kết Côban với các axit hữu cơ có trong dầu lạc làm mất liên kết các hạt cácbít WC và TiC của dao.

Mòn và c ơ chế mòn m ặt sau dao

Cơ chế mòn dao khi gia công bôi trơn làm nguội tối thiểu ngoài mòn hạt mài và tiếp xúc, dao còn bị mòn do ứng suất nhiệt hình thành từ sự chênh lệch lớn nhiệt độ giữa vùng tiếp xúc dao-phoi với vùng xung quanh liên quan đến độ nhớt cao của dung dịch trơn nguội hoặc do phản ứng hóa học của dung dịch trơn nguội với kim loại dính kết Côban trong dao cácbít. Khi gia công bằng dao hợp kim cứng người ta thường không sử dụng dung dịch trơn nguội vì khi sử dụng dung dịch trơn nguội bằng tưới tràn dễ xảy ra hiện tượng nứt vỡ dao nếu không tưới dung dịch trơn nguội liên tục và đủ lưu lượng [8], có thông tin cho rằng cắt khô hoàn toàn khi so sánh với tưới tràn giảm được lực cắt do sự tăng nhiệt cắt [15]. Cơ chế mòn dao khi gia công có bôi trơn làm nguội tối thiểu ngoài mòn hạt mài và tiếp xúc, dao còn bị mòn do ứng suất nhiệt hình thành từ sự chênh lệch lớn nhiệt độ giữa vùng tiếp xúc dao-phoi với vùng xung quanh liên quan đến độ nhớt cao của dung dịch trơn nguội hoặc do phản ứng hóa học của dung dịch trơn nguội với kim loại dính kết Côban trong dao cácbít.