Thạc Sĩ Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu (MQL) đến mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt khi tiện tinh thép 9CrSi (

LỜI NÓI ĐẦU


1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong quá trình gia công, mòn dụng cụ cắt là nguyên nhân dẫn đến dụng cụ cắt bị phá huỷ. Các nghiên cứu ngày nay đã phát triển công nghệ gia công theo xu hướng nâng cao vận tốc cắt và tốc độ chạy dao. Việc tăng tốc độ cắt và tốc độ chạy dao đồng nghĩa với nhiệt cắt sinh ra là rất lớn, điều này không chỉ làm giảm tuổi thọ của dụng cụ cắt mà chất lượng của sản phẩm cũng bị giảm đi. Người ta sử dụng dung dịch trơn nguội nhằm giải quyết vấn đề này. Bởi vì dung dịch trơn nguội có khả năng làm giảm ma sát trong vùng cắt, tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế tác dụng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt. Đảm bảo nhiệt độ làm việc của môi trường thấp và ổn định. Giúp vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng. Tuy nhiên, sử dụng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công hiện nay cho thấy nhược điểm của nó là gây ô nhiễm môi trường và độc hại đối với lao động. Do vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu (Minimum Quantity Lubricant - MQL) cho quá trình gia công là cần thiết và cần được phát triển.
Phương pháp bôi trơn tối thiểu sử dụng dầu thực vật làm dung dịch bôi trơn với lưu lượng khoảng từ 50 - 500 ml/1 giờ, nhỏ hơn rất nhiều so với phương pháp tưới tràn (có thể lên tới 10l/phút). Quan niệm về phương pháp bôi trơn tối thiểu cũng gần giống với phương pháp gia công khô và phương pháp bôi trơn cực tiểu được đề ra với ý nghĩa bảo vệ môi trường và người lao động. Ngoài ý nghĩa đó phương pháp này còn mang lại các hiệu quả về kinh tế do tiết kiệm được dầu bôi trơn, giảm thời gian làm sạch phôi, dụng cụ cắt và máy móc.
Hiện nay, phương pháp tiện khô không bôi trơn làm nguội đã trở nên thông dụng trong sản xuất công nghiệp khi gia công các loại thép có độ cứng cao, đặc trưng của phương pháp này là năng lượng sử dụng cho quá trình cắt rất lớn. Điều này được chứng minh khi so sánh với phương pháp tưới tràn truyền thống, lực cắt nhỏ hơn và nhiệt sinh ra trong quá trình cắt cũng nhỏ hơn so với phương pháp gia công khô. Do vậy, khi sử dụng phương pháp gia công khô sẽ làm giảm

tuổi thọ của dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt khi gia công tinh lần cuối, để có thể gia công được phải giảm tốc độ chạy dao và chiều sâu cắt, dẫn đến năng suất cắt giảm xuống. Việc áp dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu vào quá trình tiện cứng sẽ làm tăng tuổi thọ của dụng cụ cắt cũng như chất lượng bề mặt khi gia công tinh lần cuối.
Ở Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu vào quá trình tiện cứng hầu như chưa được quan tâm. Với những lợi ích về môi trường, kinh tế và ý nghĩa khoa học mà phương pháp này mang lại em thấy cần thiết khi chọn đề tài nghiên cứu: "Ảnh hưởng của bôi trơn tối thiểu (MQL) đến mòn dụng cụ cắt và nhám bề mặt khi tiện tinh thép 9CrSi (9XC) qua tôi".

2. Mục đích nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm nhằm: Nghiên cứu so sánh giữa phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu sử dụng dầu thực vật của Việt Nam với phương pháp gia công khô. Qua đó đánh giá được những ưu nhược điểm của bôi trơn tối thiểu và gia công khô khi tiện cứng.
3. Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ bôi trơn tối thiểu khi áp dụng cho quá trình tiện

cứng. Ở đây chỉ nghiên cứu tiện cứng thép 9XC đã qua tôi đạt độ cứng 55 - 60

HRC, sử dụng dao gắn mảnh CBN.

4. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nguyên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm, trong đó

nghiên cứu thực nghiệm là chủ yếu.

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

a.Ý nghĩa khoa học.

Nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ bôi trơn tối thiểu vào quá trình tiện sẽ đóng góp thêm các kiến thức về công nghệ gia công cắt gọt. Cung cấp thêm các kiến thức về cơ chế mòn của dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt khi tiện cứng.
b.Ý nghĩa thực tiễn.

Công nghệ tiện cứng ngày nay được áp dụng rất rộng rãi nhằm thay thế cho nguyên công mài vốn rất tốn kém. Khi tiện cứng người ta thường sử dụng phương pháp gia công khô. Nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả của quá trình tiện cứng với việc ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu sẽ làm giảm ma sát trong vùng cắt dẫn đến giảm được mòn dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao chất lượng của bề mặt chi tiết gia công. Áp dụng phương pháp này với việc sử dụng dầu thực vật của Việt Nam sẽ làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tác hại đối với công nhân vận hành máy và lượng tiêu tốn dung dịch bôi trơn là rất ít. Từ những hiệu quả về kỹ thuật của phương pháp này khi áp dụng vào thực tế sản xuất sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn.
6. Nội dung của đề tài

Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của đề tài gồm 3 chương và phần kết luận chung.
Chương 1: Tổng quan.

Nội dung chính là tìm hiểu một số lý thuyết cơ bản về quá trình tiện và bôi trơn làm nguội. Tổng hợp từ các nghiên cứu đã có, định hướng vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết về bôi trơn tối thiểu khi tiện và bôi trơn tối thiểu khi tiện cứng. Giới hạn vấn đề nghiên cứu, mục đích và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Nghiên cứu so sánh giữa phương pháp bôi trơn tối thiểu và phương pháp gia công khô khi tiện tinh thép 9XC đã qua tôi.
Nội dung chính bao gồm:

- Nghiên cứu so sánh giữa bôi trơn làm nguội tối thiểu và gia công khô khi tiện tinh cứng qua các chỉ tiêu về chất lượng bề mặt, lượng mòn dao, cơ chế mòn, để từ đó tìm được các ưu điểm nổi trội của phương pháp bôi trơn tối thiểu.
- Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật của Việt Nam áp dụng vào quá trình tiện cứng khi sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu.
Kết luận chung.

7. Kết quả của đề tài

- Đã tìm hiểu được một số lý thuyết cơ bản về bôi trơn làm nguội trong cắt

gọt, đặc biệt là bôi trơn tối thiểu trong quá trình tiện cứng.

- Sử dụng thành công dầu thực vật sẵn có ở Việt Nam vào tiện cứng khi sử

dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu.

- Kết quả nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả kinh tế-kỹ thuật của phương pháp tiện tinh cứng sử dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu so với tiện khô.



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT Tên hình Nội dung
1 Hình 1.1 Các loại phoi
2 Hình 1.2 Quá trình hình thành phoi khi tiện thường
3 Hình 1.3 Sơ đồ quá trình hình thành phoi thép
4 Hình 1.4 Quá trình hình thành phoi khi tiện cứng
5 Hình 1.5 Sơ đồ nguồn gốc lực cắt
6 Hình 1.6 Nguồn gốc và sự phân bố nhiệt cắt
7 Hình 1.7 Quan hệ giữa θ và v
8 Hình 1.8 Quan hệ giữa chiều dày cắt và nhiệt cắt
9 Hình 1.9 Quan hệ giữa nhiệt cắt với b
10 Hình 1.10 Các dạng mài mòn của dụng cụ cắt
11 Hình 1.11 Mài mòn mặt sau
12 Hình 1.12 Mài mòn Crater
13 Hình 1.13 Các dạng mài mòn chính khi tiện
14 Hình 1.14 Dẫn dung dịch lên chi tiết gia công
15 Hình 1.15 Dẫn dung dịch lên mặt trước dao
16 Hình 1.16 Dẫn dung dịch vào mặt sau của dao
17 Hình 1.17 Dẫn dung dịch kết hợp mặt trước và mặt sau của dao
18 Hình 2.1 Phun theo phương tiếp tuyến với mặt trước của dao
19 Hình 2.2 Phun theo phương tiếp tuyến với mặt sau của dao
20 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đầu phun
21 Hình 3.2 Đầu phun
22 Hình 3.3 Máy nén khí
23 Hình 3.4 Máy đo nhám cầm tay Mitutoyo SJ-201
24 Hình 3.5 Kính hiển vi điện tử, TM-1000 Hitachi, Nhật Bản
25 Hình 3.6 Thân dao MTENN 2020 K16-N (hãng KANELA)
26 Hình 3.7 Mảnh dao CBN: TPGN 160308


27 Hình 3.8 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau khi tiện 16,25 phút
28 Hình 3.9 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau khi tiện 32,5 phút.
29 Hình 3.10 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau khi tiện 48,75 phút.
30 Hình 3.11 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau khi tiện 32,5 phút.
31 Hình 3.12 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau khi tiện 16,25 phút
32 Hình 3.13 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau khi tiện 32,5 phút.
33 Hình 3.14 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau khi tiện 48,75 phút.
34 Hình 3.15 Quan hệ giữa lượng mòn mặt sau u và thời gian cắt khi gia

công khô và gia công có sử dụng bôi trơn tối thiểu
35 Hình 3.16 Biểu dồ so sánh tuổi bền của dao theo lượng mòn cho phép
36 Hình 3.17 Quan hệ giữa nhám bề mặt Ra và thời gian cắt khi gia công

khô và gia công có sử dụng bôi trơn tối thiểu