NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP BÔI TRƠN TỐI THIỂU KHI TIỆN CỨNG
2.1. BÔI TRƠN-LÀM NGUỘI TỐI THIỂU 1 Bôi trơn làm nguội tối thiểu khi tiện
2.1.1. Bôi trơn làm nguội tối thiểu khi tiện
Đối với quá trình tiện thường nói chung, khi tiện thô thì chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt nhỏ. Khi áp dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu vào quá trình tiện phải đảm bảo sao cho dung dịch có thể xâm nhập được vào vùng cắt để phát huy tối đa tính bôi trơn và làm nguội.
Trong công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu vai trò của dung dịch bôi trơn làm nguội có nhiệm vụ chủ yếu là bôi trơn. Còn quá trình làm nguội chủ yếu là dòng khí áp lực cao. Loại dầu cắt và thành phần dung dịch ảnh hưởng đến quá trình gia công chủ yếu do các yếu tố:
- Khả năng tạo thành các hạt sương mù của dung dịch. - Khả năng xâm nhập của các hạt sương mù vào vùng cắt.
- Khả năng dính bám và khả năng tạo màng dầu bôi trơn trong vùng cắt. - Khả năng chịu được nhiệt độ và áp lực cao của màng dầu.
- Không độc hại và thân thiện với môi trường.
Vì vậy, dung dịch bôi trơn làm nguội tối thiểu ngoài các yêu cầu chung như tưới tràn cần chú ý chọn thoả mãn các điều kiện trong đó đặc biệt chú ý là độ nhớt hợp lý, nhiệt độ hoá hơi cao và không độc hại.
Loại dung dịch thường dùng có thể là dung dịch Emuxi có pha thêm dầu thực vật hoặc các loại dầu nhờn hoặc là dầu thực vật.
Khi tiện cũng như khi gia công cắt gọt, việc áp dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu cần chú ý đến kiểu dẫn dung dịch vào vùng cắt.
Hiệu quả của phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp, vị trí, góc vòi dẫn dung dịch vào vùng cắt. Ngoài những yêu cầu về không gian làm việc, không gian và kết cấu của máy, khả năng điều
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
chỉnh của bản thân thiết bị bôi trơn và làm nguội, thì vòi phun nên bố trí có vị trí tương quan với dụng cụ cắt và phôi sao cho thích hợp nhất để hiệu quả bôi trơn làm nguội là cao nhất. Có thể sử dụng một số sơ đồ dẫn dung dịch như sau:
* Phun theo phương tiếp tuyến với mặt trước của dao. (hình 2.1)
+ Ưu điểm:
- Áp lực khí đủ lớn sẽ nâng cánh phoi lên kết hợp với phôi quay như vậy sẽ đưa dung dịch vào ngập trong vùng cắt.
- Không gian bố trí vòi phun dễ dàng. + Nhược điểm.
- Nếu áp lực không đủ lớn thì khả năng bôi trơn là không tối ưu.
- Khả năng nâng phoi sẽ không tốt nếu trong trường hợp chiều dày phoi lớn.
Trong bôi trơn tối thiểu cần chú ý cách phun này. Nếu dùng trong bôi trơn làm nguội kiểu tưới tràn thì ý nghĩa không lớn vì lượng dung dịch vào vùng cắt chỉ đạt 50-60%, phần nhiều lượng dung dịch sẽ bị dẫn ra ngoài theo hướng trượt của phoi, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn rất khó, sự tiếp xúc giữa phoi và mặt trước của dao là tiếp xúc chặt, trong điều kiện đó dung dịch trơn nguội chỉ có thể xâm nhập khu vực cắt nhờ có những khoảng chân không hình thành giữa phoi và dao. Khoảng chân không như vậy có thể hình thành nhờ có lẹo dao. Lúc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
lẹo dao bị cuốn đi, giữa dao và phoi hình thành khoảng trống, lớp kim loại biến dạng dẻo không thể tức thời điền đầy khoảng trống đó và dung dịch trơn nguội từ bên sườn của mặt tiếp xúc được hút vào thay thế. Khi áp dụng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu, áp lực dòng khí nén sẽ nâng cánh phoi lên, đồng thời đẩy dung dịch vào vùng ma sát giữa mặt trước của dao và phoi, lúc này phoi sẽ trượt trên mặt trước của dao trên màng dầu.
* Phun theo phương tiếp tuyến với mặt sau của dao (hình 2.2).
Khi phun dung dịch 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.
+ Ưu điểm:
- Hiệu suất tưới cao.
- Bôi trơn được cả vùng ma sát ở mặt sau, vùng tạo phoi và mặt trước của dao.
+ Nhược điểm:
- Không gian bố trí vòi phun và hiệu chỉnh vòi phun khó khăn. - Dòng khí sẽ đẩy phoi theo chiều không mong muốn.
Còn khoảng cách giữa đầu vòi phun đến vùng cắt cần có các nghiên cứu với từng trường hợp cụ thể để tìm được giá trị tối ưu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Để giảm ma sát và mòn của dụng cụ cắt trong quá trình cắt kim loại, từ các yếu tố trên ta thấy rằng áp lực dòng khí nén là một yếu tố quan trọng để thực hiện bởi các lý do sau:
- Áp lực dòng khí sẽ thổi sạch các hạt cứng của vật liệu khỏi vùng gia công không để các hạt này tiếp xúc với dụng cụ, đồng thời áp lực của dòng khí sẽ đẩy dung dịch vào các kẽ hở tại vùng tiếp xúc của mặt trượt của phoi và mặt trước, mặt sau của dao và chi tiết. Áp lực dòng khí sẽ đẩy dung dịch vào các vết nứt tế vi trên bề mặt chi tiết tạo thành hình nêm giúp làm biến dạng dẻo bề mặt chi tiết bị biến cứng. Yếu tố này cho ta thấy khả năng điền đầy dung dịch vào các vết nứt tế vi trên chi tiết phụ thuộc vào áp lực dòng khí lớn hay nhỏ.
- Áp lực dòng khí phù hợp sẽ đưa các phần tử dung dịch vào cắt một cách thuận lợi nhất. Các phần tử này va đập trực tiếp lên chi tiết gia công, tạo thành ứng suất dư nén trên bề mặt chi tiết chống lại biến dạng dẻo tại vùng chi tiết tiếp xúc với mặt sau của dao.
- Áp lực dòng khí sẽ tạo ra khí động lực học nhằm nâng cánh phoi lên khỏi mặt trước dụng cụ, đồng thời lúc này áp lực dòng khí cũng đẩy dung dịch vào trong vùng gia công hiệu quả nhất. Vậy cánh phoi có thể xem như chiếc ca nô lướt trên mặt nước phẳng lặng.
- Dòng khí được bố trí có hướng ngược chiều với hướng của các hạt kim loại khi tách phoi bắn ra ngoài. Tác dụng này sẽ giúp đẩy các hạt kim loại bay ra khỏi vùng gia công và sẽ không gây va đập với dụng cụ cắt. Hiện tượng này có tác dụng làm giảm ứng suất có hại như tạo các vết nứt tế vi trên bề mặt dụng cụ cắt.
- Tác dụng của áp suất 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 trên chi tiết, giúp bảo vệ chi tiết trong môi trường sau khi gia công.
- Hiện tượng tán nhiệt nhanh từ vùng cắt ra môi trường xung quanh phụ thuộc rất nhiều vào áp lực của dòng khí.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Khả năng tạo sương mù và đưa các hạt sương mù vào vùng cắt tốt. - Đẩy nhiệt và phoi ra khỏi vùng cắt tốt.
- Khả năng giữ các hạt sương mù trong vùng cắt kém. - Không an toàn cho người và thiết bị.
Nếu áp suất dòng khí bé:
- Khả năng tạo sương mù và đưa các hạt sương mù vào vùng cắt không tốt.
- Đẩy nhiệt và phoi ra khỏi vùng cắt kém.
Vì vật, để nâng cao hiệu quả của quá trình bôi trơn làm nguội tối thiểu cần lựa chọn được áp suất dòng khí hợp lý ứng với từng phương pháp gia công và các điều kiện cụ thể khác.
Nếu dòng khí nhiệt độ thấp thì hiệu quả của quá trình làm nguội sẽ đạt hiệu quả rất cao.