Từ 2 phương trình:
∆ = 5,24τ0,52 ∆ = 2.43τ0,46
Với lượng mòn cho phép [∆] = 27 (µm) thì thời gian cắt cho phép của bôi trơn tưới tràn và bôi trơn tối thiểu P= 5kg/cm2 như sau:
Thời gian cắt khi bôi trơn tưới tràn: τ = 23,4 (phút) Thời gian khi bôi trơn tối thiểu: τ = 187,6 (phút) Từđó đoạn đường làm việc của mũi khoan đi được là:
Bôi trơn tưới tràn: S = 3 (mét)
Bôi trơn tối thiểu P= 5kg/cm2 S = 24,7 (mét)
Từđồ thị hình 3.3:
1- Bôi trơn làm nguội tưới tràn;
2- Bôi trơn làm nguội tối thiểu với áp suất khí P = 5 kg/cm2 S – Chiều dài đoạn đường làm việc của mũi khoan (mét); [∆] – Tiêu chuẩn mài mòn cho phép của cạnh viền = 27 µm
Nhận xét:
Từ biểu đồ hình 3.3 cho ta thấy rằng khi bôi trơn làm nguội tưới tràn thì chiều dài đoạn đường làm việc của mũi khoan nhỏ hơn nhiều so với đoạn đường làm việc của mũi khoan khi bôi trơn tối thiểu P = 5 kg/cm2 , tức là tuổi bền của dao khi bôi trơn tưới tràn nhỏ hơn khi bôi trơn tối thiểu. Nguyên nhân là do dung dịch làm nguội chưa kịp vào vùng cắt làm mũi dao nóng lên và gây mòn nhanh hơn khi bôi trơn làm nguội tối thiểu.
Do vậy, qua việc so sánh trên tác giả tập trung vào “Nghiên cứu xác định
ảnh hưởng của công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu tới độ nhấp nhô bề mặt và tuổi bền mũi khoan khi khoan”
3.2.2. Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu đến các thông số∆ và T 3.2.2.1 Xây dựng sơđồ quy hoạch thực nghiệm
Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm như hình 3.4. Giữ nguyên lưu lượng dầu bơi trơn Qbt = 2,23.10-3 lít/phút và điều chỉnh áp lực khí phun ở các mức 3,4 và 5 Kg/cm2. Trong quá trình thực hiện tiến hành đo độ nhấp nhô bề mặt và độ mòn, xác định tuổi bền của mũi khoan. Bảng 3.3. Ma trận thực nghiệm
Điểm thí nghiệm Thông sốảnh hưởng
P (kg/cm2) P1 3 P2 4 P3 5 3.2.2.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm Tại mỗi điểm thí nghiệm Pi (i = 1,2) , ứng với mỗi thông số áp suất P1 và P2, tiến hành khoan với chếđộ công nghệ cắt không đổi:
S = 0,22 mm/v, n = 600 v/ph, vc = 18,8 m/ph, Q = 2.23 .10-3 lít/ phút.
Trong quá trình thí nghiệm tiến hành đo độ mòn mũi khoan sau khoảng thời gian 0,848 phút (4 lỗ khoan).
3.2.2.3. Số liệu thí nghiệm và xử lý các số liệu thí nghiệm
a. Số liệu thí nghiệm
b. Xử lý số liệu thí nghiệm
b1. Tìm quan hệ giữa độ mòn và thời gian cắt:
∆ = A1 . τB1
Trong đó: A1, B1 – là các hệ số thực nghiệm được xác định tương tự như mục 3.2.1
Từ các số liệu ở bảng 2 và 3 ở phụ lục B, bằng phần mềm Matlab ta xác định
được các quan hệ trong các bảng 3.4 và 3.5 sau đây:
Bảng 3.4. Phương trình hồi quy thực thực nghiệm dạng ∆ = f(τ)
Điểm thí nghiệm ∆ (µm)
P1 y= 0,86x + 0,238
P2 y= 0,79x + 0,199
P3 y= 0,46x + 0,386
Bảng 3.5. Phương trình hồi quy thục nghiệm dạng mũ∆ = f(τ)
Điểm thí nghiệm ∆ (µm) P1 ∆1 = 1,73τ0,86 P2 ∆2 = 1,58τ0,79 P3 ∆3 = 2.43τ0,46 b2. Tìm quan hệ α =A2 . PB2 T = A3. PB3 Trong đó:
A2, B2, A3, B3 là các hệ số thực nghiệm và được xác định như mục 3.2.1.
Để xác định được quan hệ trên ta tìm tuổi bền T1, T2, T3 và hệ số tốc độ mòn
α1, α2, α3.
- Tìm tuổi bền T1, T2, T3 ở ba điểm thí nghiệm P1, P2, P3.
Từ các phương trình mũ ∆1, ∆2, ∆3 bằng phần mềm Matlab ta vẽ đồ thị hình 3.5 như sau:
Trong đó: đường 1,2,3 là quan hệ giữa lượng mòn và thời gian cắt ở các điểm thí nghiệm P1, P2, P3.
Qua độ mòn cho phép [∆] = 27 (µm) ta xác định được tuổi bền như hình 3.5: T1 = 24,4 phút
T2 = 36,6 phút
- Tìm hệ số tốc độ mòn α1, α2, α3 Từ ba phương trình bậc nhất ở bảng 3.4 ta xác định được các hệ số tốc độ mòn như sau (hệ số góc của các phương trình bậc nhất): α1 = 0,86 α2 = 0,79 α3 = 0,46
Đưa các giá trị T1, T2, T3 và α1. α2, α3 vào sơ đồ thực nghiệm hình 3.4 ta
được các bảng như sau:
Bảng 3.6. Bảng tổng hợp hệ số tốc độ mòn và áp suất.
Điểm thí nghiệm Thông sốảnh hưởng Hệ số tốc độ mòn α
P (kg/cm2)
P1 3 0,86 P2 4 0,79 P3 5 0,46
Bảng 3.7. Bảng tổng hợp tuổi bền và áp suất.
Điểm thí nghiệm Thông sốảnh hưởng Tuổi bền T (phút)
P (kg/cm2)
P1 3 24.4 P2 4 36.3
P3 5 187,6
Từ bảng 3.6,3.7 bằng phần mềm Matlab ta xác định được quan hệ tốc độ mòn với áp suất và quan hệ tuổi bền với áp suất như sau:
Bảng 3.8. Phương trình hồi quy thực nghiệm dạng α = f(P) và T = f(P)
α = f(P) T = f(P)
y= -1,18x + 0,53 y= 3,86x – 0,55
b3. Vẽđồ thị
3.2.3. Nhận xét:
Từ các quan hệ nghiên cứu trên, ta có phương trình quan hệ như sau:
α = 3,38 P-1,18 T = 0.28 P3.36
Ta thấy áp suất khí ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ mòn và tuổi bền của dao khoan.
Khi tăng áp suất thì tốc độ mòn α giảm và tuổi bền T của dao tăng lên, do vậy trong không gian hai chiều ta xây dựng được quan hệ giữa tốc độ mòn α với áp suất P, quan hệ giữa tuổi bền với áp suất P ứng với từng giá trị P (hình 3.6, 3.7)
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG III
Trong chương III, tác giả đã tập trung giải quyết các vấn đề chính cần thiết phải nghiên cứu của đề tài, như sau:
- Tiến hành thực nghiệm và xử lý số liệu
- Xây dựng quan hệ giữa độ mòn ∆ với thời gian cắt τ
- Xây dựng quan hệ giữa tốc độ mòn α với áp suất khí P - Xây dựng quan hệ giữa tuổi bền với áp suất khí P.
Từ các nghiên cứu bằng thực nghiệm được thực hiện trong chương này,có thể rút ra kết luận quan trọng, như sau:
- Bôi trơn làm nguội tối thiểu (đặc trưng theo thông số khảo sát là áp suất P) rất lớn đến tốc độ mòn và tuổi bền của dao khoan, khi tăng áp suất thì tốc độ
mòn của mũi khoan giảm và tuổi bền của dao tăng lên. Vì vậy áp suất hợp lý là Pmax nằm trong miền khảo sát trên sẽ tương ứng với chế độ bôi trơn tối thiểu thích hợp.
- Qua các quan hệđó cho thấy rằng áp suất ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ mòn và tuổi bền của dao khoan. Khi tăng áp suất thì tốc độ mòn của mũi khoan giảm và tuổi bền của dao tăng lên và ngược lai.
- Do vậy, qua thực nghiệm thì áp lực (áp suất) hợp lý để thực hiện cho công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu khi khoan Pmax nằm trong miền khảo sát (P = 5 kg/cm2)
- Dung dịch dầu bôi trơn được phun vào mặt sau cũng làm giảm đáng kể ma sát giữa mặt sau và chi tiết gia công và làm giảm đáng kể lượng mòn mặt sau so với khi gia công bằng phương pháp tưới tràn.
- Các kết quả về nhám bề mặt, lượng mòn mặt sau và tuổi bền của dụng cụ cắt
đã cho thấy hiệu quả rõ rệt của phương pháp bôi trơn tối thiểu so với phương pháp bôi trơn tưới tràn.
- Nghiên cứu này cho thấy khả năng bôi trơn của dầu thực vật Việt Nam là khả
thi khi sử dụng làm dung dịch bôi trơn cho phương pháp bôi trơn tối thiểu khi khoan. Loại dầu ăn này hoàn toàn không độc hại, không ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động và rất thân thiện với môi trường. Hơn nữa điều này còn khẳng định ưu điểm của phương pháp bôi trơn tối thiểu là hệ thống công nghệ sạch sẽ, lưu lượng dung dịch tiêu hao là rất nhỏ.
- Một ưu điểm nữa của phương pháp gia công bằng công nghệ bôi trơn tối thiểu là do lưu lượng dung dịch tiêu hao là rất nhỏ, không phải xử lý dung dịch thải nên tiết kiệm được rất nhiều chi phí và không gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa còn có thể tăng tuổi bền của dụng cụ cắt và chất lượng bề
mặt khi khoan. Điều này sẽ làm giảm các chi phí về dụng cụ cắt, là chi phí khá cao trong toàn bộ chi phí gia công cắt gọt.
Qua các kết luận trên, có thể thấy vấn đề nghiên cứu đặt ra đã được giải quyết. Trong quá trình nghiên cứu bằng thực nghiệm, tác giả cũng đã đưa ra được các kết luận cho đề tài, đồng thời cũng còn các vấn đề cần đặt ra cho công tác nghiên cứu tiếp theo. Vấn đề này sẽ được trình bày ở chương cuối cùng trong cuốn
CHƯƠNG IV
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
4.1. KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN 4.1.1. Mục tiêu của luận văn 4.1.1. Mục tiêu của luận văn
Cùng với sự phát triển của sản xuất đòi hỏi phải tăng năng suất lao động cũng như chất lượng sản phẩm, nhu cầu nâng cao hiệu quả t rong khoan lỗ cũng cần
được nghiên cứu xử lý để giảm bớt hoặc bỏ hẳn các nguyên công tinh sau khi khoan mà vẫn đảm bảo chất lượng bề mặt khoan trong sản xuất công nghiệp. Khi khoan bằng dao thép gió người ta có thể không sử dụng dung dịch trơn nguội, nhưng nhiệt cắt lớn sẽ làm tăng đọ mòn dao và phải dừng quá trình để chờ chi tiết nguội, và ảnh hưởng tới bề mặt lỗ khoan.
Tuy nhiên, thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội trong mọi trường hợp vẫn có
ưu điểm vì khi có dung dịch trơn nguội dụng cụ cắt sẽ làm việc êm hơn, tuổi bền dao cao hơn, độ chính xác và độ nhám bề mặt gia công được cải thiện đáng kể. Mặt khác vấn đề sản xuất theo hướng thân thiện với môi trường đặt ra ngày càng cấp bách vì nó mang lại lợi ích về sức khỏe, kinh tế và không gây ô nhiễm môi trường.
Ngoài ra với mục đích ứng dụng các sản phẩm trong nước để giảm giá thành sản xuất và phát huy công tác nghiên cứu trong nước, tác giả mạnh dạn sử dụng mũi khoan do nhà máy trong nước sản xuất.
Vì các lý do trên nên tác giảđã chọn đề tài “Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới độ nhám bề mặt và tuổi bền dụng cụ khí khoan thép CT3 bằng mũi khoan thép gió do nhà máy dụng cụ cắt Hà Nội chế tạo” nhằm nâng cao hiệu quả quá trình khoan thép thông thường hay sử dụng trong nhà máy, cũng như áp dụng giải pháp sản xuất thân thiện với môi trường.
4.1.2. Định hướng thực hiện luận văn
Trong quá trình thực hiện đồ án, trên cơ sở thực tiến của sản xuất và tư vấn của thầy hướng dẫn, tác giả đã định hướng được hướng nghiên cứu đúng đắn đó là nghiên cứu về mòn, cơ chế mòn và độ nhám bề mặt chi tiết khi gia công bôi trơn làm nguội tối thiểu (BTLNTT) thép CT3 là loại thép thông dụng trong sản xuất để so sánh hiệu quả gia công BTLNTT so với gia công bằng bôi trơn tưới tràn.
Tác giả đã chọn phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết với thực nghiệm
đảm bảo được tính thống nhất giữa lý thuyết với thực tiễn, đồng thời đây cũng là phương pháp thích hợp nhất phù hợp với điều kiện sản xuất và nghiên cứu.
4.1.3. Các vấn đề chính được giải quyết trong luận văn:
Trong cuốn luận văn này tác giả đã giải quyết được một số vấn đề chính như
sau:
+ Nguyên cứu tổng quan về quá trình tạo phoi, quá trình nhiệt cắt, quá trình mài mòn của dụng cụ trong quá trình khoan, đồng thời cũng khái quát về quá trình khoan.
+ Từ các vấn đề nghiên cứu cho thấy lượng mòn của mũi khoan trong quá trình làm việc chủ yếu do nhiệt cắt sinh ra trên vùng tiếp xúc gữa dao và chi tiết gia công. Do vậy tác giảđã đưa ra phương pháp xác định tuổi bền của dao khoan qua quan hệ giữa lượng mòn với thời gian cắt dưới dạng ∆ = f(τ). Từ đó xác
định quan hệ giữa tốc độ mòn α với áp suất P, quan hệ giữa tuổi bền với áp suất P dưới các dạng:
α = f(P) T= f(P)
+ Nguyên cứu công nghệ bôi trơn làm nguội
Trong luận văn, tác giảđã trình bày hai phương pháp bôi trơn: - Bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL)
Qua nghiên cứu thấy rằng bôi trơn làm nguội tối thiểu giảm lượng tiêu hao của dung dịch từ 20 đến 30% so với lượng tiêu hao của dung dịch khi tưới tràn.
Phương pháp bôi trơn tối thiểu cũng làm tăng khả năng bôi trơn làm mát cho vùng gia công và cho dụng cụ cắt, đặc biệt tăng cao tuổi thọ của mũi khoan lên nhiều lần.
Luận văn đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu. Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm, có thể rút ra kết luận sau:
- Quan hệ giữa lượng mòn ∆ với thời gian cắt τ, tốc độ mòn α với áp suất P và quan hệ giữa tuổi bền của dao khoan với áp suất P dưới dạng các quan hệ:
∆ = f(τ)
α = f(P) T= f(P)
- Qua các quan hệ đó ta thấy áp suất là đặc trưng của bôi trơn tối thiểu ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ mòn và tuổi bền của dao. Khi tăng áp suất thì tốc độ
mòn của mũi khoan giảm và tuổi bền của dao tăng lên và ngược lại.
Do vậy, qua thực nghiệm ta sẽ chọn được một chế độ bôi trơn làm nguội tối thiểu tối ưu (chọn áp suất) cho quá trình khoan thép CT3 bằng mũi khoan thép gió.
4.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Để hoàn thiện việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp gia công MQL vào quá trình khoan cần nghiên cứu thêm các nội dung sau:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của lưu lượng tưới đến hiệu quả q u á t r ì n h k h o a n bằn g mũi k h o a n t h é p g i ó trong công nghệ MQL để đưa ra lưu lượng tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và sản xuất thân thiện với môi trường.
- Nghiên cứu một số hóa chất có trong dầu thực vật ảnh hưởng đến công nghệ
bôi trơn tối thiểu MQL trong quá trình khoan
- Nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu tới chất lượng bề mặt gia công trong quá trình khoan với các vật liệu và sản phẩm yêu cầu cao về chất lượng gia công.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
(1) PGS.TS Nguyễn Trọng Bình
Tối ưu hóa quá trình gia công cắt gọt, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2003
(2) PGS.TS Nguyễn Trọng Bình, GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Nguyễn ThếĐạt,
PGS.TS Nguyễn Viết Tiếp, PGS.TS Trần Xuân Việt
Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2003.
(3) PGS.TS Bành Tiến Long, PGS,TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sỹ Túy
Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2001
(4) Trần Sỹ Túy, Nguyễn Duy, Trịnh Văn Tự
Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội, 1977.
(5) GS.TS Trần Văn Địch
Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2006.
(6) PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS. Lê Văn Tiến, PGS.TS. Ninh Đức Tốn, TS
Trần Xuân Việt
Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2001.
(7) PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS. Lê Văn Tiến, PGS.TS. Ninh Đức Tốn, TS
Trần Xuân Việt
Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2000.
PHỤ LỤC A: HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM
Hình A.1: Quá trình thực nghiệm
Hình A.2: Thiết bị ổn định và điều chỉnh áp suất
PHỤ LỤC B:
PHỤ LỤC C: BẢNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Bảng C.1: Kết quả thí nghiệm đo độ mòn ∆ởđiểm P1 ( P = 3 Kg/cm2 ).