Thạc Sĩ Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới bào mòn dao và độ bám bề mặt chi tiết khi phay phẳng

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 n âng 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. Nghi ên 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 65 Γ ĐÃ TÔI BẰNG DAO
PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT”.

MỤC LỤC

Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC BẢNG 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 6
LỜI NÓI ĐẦU 8
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT VÀ BÔI TRƠN

LÀM NGUỘI KHI PHAY 12
1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI 12
1.1.1 Khái niệm và phân loại phoi 12
1.1.2 Sự co rút phoi 13
1.2 LỰC CẮT GỌT 14
1.2.1 Cơ sở lý thuyết của lực cắt gọt 14
1.2.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt 16
1.3 HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CẮT 17
1.3.1 Nhiệt cắt 17
1.3.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt cắt 19
1.4 SỰ MÀI MÒN DAO 19
1.4.1 Biểu hiện ngoài của sự mài mòn dao 19
1.4.2 Bản chất vật lý của sự mài mòn dao 21
1.4.3 Quy luật mòn của dụng cụ cắt 23
1.5 GIA CÔNG CẮT GỌT KHI PHAY 24
1.5.1 Khái niệm chung 24
1.5.2 Phân loại dao phay 25


1.5.3 Vật liệu chế tạo dao phay 26
1.5.4 Các thông số hình học của dao phay 27
1.5.5 Các yếu tố của lớp cắt 28
1.5.6 Lực cắt khi phay 30
1.5.7 Độ mòn và tuổi bền của dao phay 31
1.6 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY MẶT PHẲNG 32
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 37
2.1 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU (MQL) 37
2.1.1 Khái niệm về MQL 37
2.1.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt 37
2.1.3 Cách dẫn dung dịch vào vùng cắt trong MQL 42
2.1.4 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ MQL đến quá trình gia

công 44
2.2 PHAY CỨNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MQL

VÀO PHAY CỨNG 47
2.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 49
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
3.1 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 51
3.1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 51


3.1.2 Hệ thống thực nghiệm 52
3.1.3 Thiết bị thí nghiệm 53
3.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 53
3.2.1 Mòn và cơ chế mòn của dao 54
3.2.2 Độ nhám bề mặt chi tiết 59
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 60
Chương 4. PHẦN KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
THEO 61
4.1 KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN 61
4.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
PHỤ LỤC 65
Phụ lục 1. CÁC ẢNH CHỤP MÒN DAO 65
Phụ lục 2. SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 71