Luận văn Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới mòn dao và độ nhám bề mặt chi tiết khi phay phẳng thép 65Γ đã tôi bằng dao phay mặt đầu các bít

à bột côban, ép mảnh định hình rồi thiêu kết ở nhiệt độ ở khoảng 20000C để côban chảy ra và liên kết các hạt cácbít lại với nhau. Các hợp kim cứng thường dùng là BK, TK, TTK hoặc P01, P10, P20, P30, P40, P50, M10, M20, M30, M40, K01, K10, K20, K30. Theo tiêu chuẩn Nga (ΓOCT) có thể phân thành bằng tay loại hợp kim cứng: Nhóm 1 cácbít BK: là hợp kim cứng một cácbít WC như BK3, BK8, BK10... Ví dụ BK8 có 8%Co và 92% Cácbít. Nhóm 2 cácbít TK: là hợp kim cứng hai cácbít TiC và WC như T15K6, T30K4... Ví dụ T15K6 có 6%Co, 15% TiC và 79% WC. Nhóm 3 cácbít TTK: là hợp kim cứng ba cácbít TiC, WC, TaC như: TT7K12 có 12% Co, 7%TiC và 81% WC. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 1.5.4 Các thông số hình học của dao phay Ở dao phay mặt đầu (hình 1.11) các lưỡi cắt được chế tạo giống như các dao tiện có lưỡi cắt chuyển tiếp. Hình 1.11. Các thông số hình học phần cắt của dao phay mặt đầu Định nghĩa các góc của dao phay mặt đầu cũng tương tự như định nghĩa các góc của dao tiện thường. Ví dụ, góc ϕ (góc nghiêng chính) là góc giữa hình chiếu của lưỡi cắt chính lên mặt phẳng đáy (mặt phẳng đi qua tâm dao) và phương chạy dao. Góc 20 ϕϕ = là góc nghiêng của góc cắt chuyển tiếp. Đo góc γ được thực hiện trong mặt phẳng N-N vuông góc với lưỡi cắt chính, còn góc sau α được đo trong mặt phẳng của hình chiếu của quỹ đạo chuyển động của một điểm của lưỡi cắt, có nghĩa là trong mặt phẳng A-A vuông góc với trục của dao và trùng với phương chạy dao. Giữa góc sau αN và α có quan hệ phụ thuộc sau: tgαN = tgα.sinϕ Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 Ngoài các góc trên đây, dao phay mặt đầu còn có thêm góc hướng kính (hay góc ngang) γN trong mặt phẳng cắt ngang A-A và góc trục (hay góc dọc) γ2 trong mặt phẳng cắt dọc B-B. Các góc của dao phay được chọn phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, điều kiện cắt và kết cấu của nó. Ví dụ, khi gia công thép bằng dao phay mặt đầu hợp kim cứng thì chọn góc γ = -10 ÷ +100, còn khi gia công gang γ = +5 ÷ 0. Góc nghiêng chính ϕ của dao phay mặt đầu thường bằng 45 ÷ 600 và được chọn phụ thuộc vào độ cứng vững của hệ thống công nghệ. Khi độ cứng của hệ thống công nghệ đảm bảo, ϕ được chọn trong khoảng 20 ÷ 300. Góc nghiêng phụ ϕ1 được chọn phụ thuộc vào độ bóng bề mặt yêu cầu. 1.5.5 Các yếu tố của lớp cắt Hình 1.12. Sơ đồ cắt phoi của răng dao phay Quá trình phay có những đặc điểm sau: Mỗi răng của dao phay trong quá trình cắt sẽ hớt ra phoi có dạng một dấu phẩy (hình 1.12), còn chiều dày cắt thay đổi từ 0 đến amax. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Mỗi một răng của dao phay làm việc với chế độ gián đoạn theo chu trình kỳ. Chế độ làm việc như vậy có ưu điểm là khi răng của dao phay đi ra khỏi chi tiết nó được làm nguội còn nhược điểm là khi răng ăn vào chi tiết gia công sẽ gây ra va đập. Để phân tích chiều dày cắt và diện tích của lớp cắt cần xác định góc tiếp xúc δ, có nghĩa là góc tâm tương ứng với cung tiếp xúc của dao phay với phôi (hình 1.13). Ta có: D B D B == 2 2 2 sin δ Hình 1.13. Sơ đồ tính góc tiếp xúc Chiều dày cắt a là khoảng cách giữa hai vị trí hình chiếu của hai răng kề nhau được đo theo phương hướng kính (hình 1.12) Công thức tổng quát của chiều dày cắt được tính như sau: aΨ = SZ.sinΨ Ở đây: Ψ là góc tiếp xúc tức thời giữa đường vuông góc (với mặt gia công) và bán kính tại điểm tiếp xúc của đỉnh răng dao với chi tiết gia công. Chiều dày cắt trung bình a0 bằng: Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 D tSSa ZZ =−= )cos1(2 1 0 δ Khi biết chiều rộng cắt B và chiều dày cắt amax có thể xác định được diện tích của tiết diện ngang của lớp cắt bằng dao phay: aBf .= 2 2 max 2 D t D tBSf Z −= Hình 1.14. Sơ đồ xác định chiều dày cắt và diện tích lớp cắt của các răng dao phay khi chúng đồng thời tham gia vào quá trình cắt 1.5.6 Lực cắt khi phay Tổng hợp lực R1 có thể phân tích thành hai thành phần: lực vòng P (PZ) tác dụng theo tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển động của lưỡi cắt và lực hướng kính Py (hình 1.15a). Hình 1.15. Sơ đồ lực cắt tác dụng lên dao phay trụ Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 a) Răng thẳng; b) Răng xoắn (răng nghiêng) Ngoài ra, tổng hợp lực R1 có thể phân tích thành: lực nằm ngang PH và lực thẳng đứng PV. Nếu dao có răng xoắn (răng nghiêng) ngoài lực R1 tác dụng lên răng dao trong mặt phẳng vuông góc với trục của dao còn xuất hiện lực dọc trục P0, khi đó tổng hợp lực sẽ là R (hình 1.15b). Lực P là lực cần quan tâm nhất bởi nó thực hiện công việc chính để cắt phoi. Dựa theo lực này mà người ta tính công suất cắt và tính các chi tiết của cơ cấu chuyển động chính của máy. Lực hướng kính Py gây ra áp lực lên ổ bi của trục chính máy và uốn võng trục dao. Dựa theo lực ngang PH (lực chạy dao) người ta tính toán cơ cấu chạy dao và đồ gá kẹp phôi. Lực này có thể gây rung động khi giữa cặp vít me - đai ốc có khe hở. Lực hướng kính PV có xu hướng nâng phôi lên khỏi bàn máy và nâng bàn máy lên khỏi thân máy. Công thức tính lực vòng khi phay bằng dao phay bằng dao phay trụ răng thẳng: ppP qy Z x P DzBStCP .....= Cấu trúc và dạng công thức trên cũng đúng cho cả dao phay mặt đầu [7]. 1.5.7 Độ mòn và tuổi bền của dao phay Tùy thuộc vào điều kiện cắt, răng dao phay có thể bị mài mòn tùy theo mặt trước (hình 1.16a) hoặc đồng thời bị mài mòn theo cả hai mặt trước và sau (hình 1.16b). Chiều dày cắt càng nhỏ, độ mòn của mặt sau càng lớn. Hình 1.16. Các dạng mài mòn của răng dao phay Dạng mài mòn như vậy đặc trưng cho các loại dao phay hình trụ, dao phay ngón, dao phay then hoa, dao phay rãnh và dao phay định hình. Các loại dao Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 phay mặt đầu và dao phay đĩa khi gia công thép với chiều dày cắt amax > 0,08 mm thông thường cả hai mặt trước và sau đều bị mài mòn [7]. Khi gia công thô chỉ tiêu mòn tối ưu của dao phay là thời gian phục vụ tối đa (tuổi bền của dao). Khi gia công tinh và bán tinh cần đánh gía mòn chỉ tiêu công nghệ, có nghĩa là độ mòn giới hạn để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công. Tuổi bền của dao phay phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có đường kính của dao. Đường kính dao càng lớn, tuổi bền của dao càng cao. Tuy nhiên, để tăng chế độ cắt nên giảm tuổi bền của dao xuống khi phay thép hợp kim và thép khó gia công. 1.6 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI KHI PHAY MẶT PHẲNG 1.6.1 Các phương pháp bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt Dung dịch trơn nguội có tác dụng [3]: - 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. - Khả năng làm lạnh của dung dịch càng lớn khi nhiệt hóa hơi, độ dẫn nhiệt và nhiệt dung của nó càng lớn, nhờ đó tuổi bền của dao tăng lên và biến dạng do nhiệt của dao giảm đi. - Khi gia công vật liệu dẻo, dung dịch trơn nguội giúp phá hủy mạng tinh thể ở lớp cứng nguội. - Chất bôi trơn làm nguội luôn phải có xu hướng làm giảm lực cắt, giảm hệ số ma sát, giảm biến dạng phoi. Kết quả thể hiện ở việc kéo dài tuổi thọ dụng cụ cắt, giảm nhiệt tại vùng cắt, giảm độ mấp mô bề mặt. Dung dịch trơn nguội có thể pha chế theo nhiều công thức khác nhau để thích hợp với từng điều kiện gia công khác nhau. Các dung dịch dùng trong cắt gọt thường dùng có thể chia làm hai nhóm chính: dung dịch chủ yếu làm nguội Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 và dung dịch chủ yếu bôi trơn. Khi gia công thô, dao bị nóng nhiều và không đòi hỏi độ nhẵn cao, ta chỉ cần dùng dung dịch thuộc nhóm thứ nhất. Thành phần chủ yếu là keo của xà phòng và axit hữu cơ trong dầu mỏ pha với nước và pha cồn 900 để lâu hỏng. Khi gia công tinh đòi hỏi độ nhẵn bề mặt cao nên dùng dung dịch thuộc nhóm thứ hai. Thành phần cơ bản là dầu mỏ, dầu thực vật, dầu động vật, nước và xút có pha thêm cồn 900 [8]. Trong gia công cắt gọt có các dạng bôi trơn làm nguội sau đây [3]: - Gia công khô: là phương pháp không dùng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công. Ưu điểm của phương pháp gia công khô là không gây ô nhiễm môi trường. Không hao tốn dung dịch trơn nguội. Máy không cần trang bị hệ thống bôi trơn. Nhược điểm của phương pháp là nhiệt độ vùng cắt lớn. Lực cắt lớn hơn so với phương pháp tưới tràn. Khó thoát phoi ra khỏi vùng gia công. Phương pháp này chỉ sử dụng cho một số phương pháp gia công và vật liệu gia công nhất định. - 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... Ưu điểm của phương pháp tưới tràn là tải được nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế được ảnh hưởng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt. Đảm bảo được nhiệt độ trong môi trường thấp và ổn định. Giúp việc vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng. Giảm ma sát giữa phoi và mặt trước, giữa phôi và mặt sau dụng cụ cắt. Nhược điểm của phương pháp là gây ô nhiễm môi trường làm việc, đất đai và nguồn nước. Tăng chi phí sản xuất, vận chuyển, bảo dưỡng và tái chế chất bôi trơn đặc biệt là chi phí làm sạch trước khi đưa vào môi trường. Tiêu tốn nhiều dung dịch trơn nguội. Dung dịch khó xâm nhập vào vùng cắt. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 - 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 để bôi trơn, làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vùng gia công. 1.6.2 Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 1. Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu Dao phay mặt đầu được dùng để gia công các mặt phẳng trên máy phay đứng và ngang. Dao phay mặt đầu khác dao phay hình trụ ở chỗ là răng của dao phay mặt đầu nằm ở cả bề mặt trụ và mặt đầu. Dao phay mặt đầu chia làm hai loại: dao liền và dao chắp. So với dao phay hình trụ, dao phay mặt đầu có ưu điểm là: có độ cứng cao hơn khi kẹp nó trên trục tâm hoặc trục chính của máy. Quá trình làm việc êm hơn vì nhiều răng làm việc đồng thời. Chính vì thế khi gia công mặt phẳng người ta thường sử dụng dao phay mặt đầu [11]. Dao phay mặt đầu có các lưỡi bằng hợp kim cứng đã được sử dụng rộng rãi. Phay mặt đầu bằng loại dao phay này có năng suất cao hơn dao phay trụ. Gần đây người ta đã sử dụng rộng rãi loại dao phay mặt đầu có các lưỡi dao thay đổi được bằng hợp kim cứng (chỉ dùng một lần) [11]. 2. Bôi trơn làm nguội khi phay mặt phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu Đối với vật liệu dao hợp kim cứng rất dễ xảy ra hiện tượng nứt mẻ lưỡi dao nên khi cắt gọt nếu tưới dung dịch trơn nguội thì phải tưới liên tục và đủ lưu lượng vì khi tưới rỏ giọt hoặc gián đoạn thì nhiệt độ dao thay đổi liên tục sẽ gây nứt vỡ dao [8]. Cắt khô hoàn toàn đã trở thành thói quen công nghiệp đối với gia công các chi tiết thép đã tôi. Các thông tin đáng tin cậy truyền thống chỉ ra rằng cắt khô hoàn toàn khi so sánh với cắt tưới tràn giảm được lực cắt và công suất của máy có kết quả là do sự tăng nhiệt độ cắt [15]. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 1.7 KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MQL TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 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 nâng cao được hiệu quả của của quá trình gia công bởi chức năng bôi trơn, làm mát và làm đẩy phoi 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, ti ết kiệm dung dịch trơn nguội. T ìm các chất phụ gia nhằm nâng cao hoạt tính của dung dịch trơn nguội. Nghiên cứu các loại dung dịch trơn nguội mới ít độc hại, thân thiện với môi trường... [3]. 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 [14]. 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 được đặt ra. Trong tình huống như vậy, 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 [14]. 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 Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 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... [3]. 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 trong 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 được Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 đặt ra 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”. Chương 2 ẢNH HƯỞNG CỦA MQL ĐẾN MÒN DAO VÀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT KHI PHAY PHẲNG THÉP ĐÃ TÔI BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU CÁCBÍT Chương này tác giả trình bày các khái niệm, các lý thuyết, các tác dụng của MQL trong gia công cắt gọt, những vấn đề về lực cắt, nhiệt cắt, mòn dao trong phay cứng. T ừ đó ta thấy MQL là một phương pháp khả thi trong phay cứng để nâng cao hiệu quả gia công chi tiết và sản xuất thân thiện với môi trường. Ở đây, tác giả cũng giới hạn và lập mô hình nghiên cứu của đề tài. 2.1 BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU (MQL) 2.1.1 Khái niệm về MQL Bôi trơn làm nguội tối thiểu là phương pháp sử dụng dòng khí nén với áp suất cao trộn với dung dịch trơn nguội dưới dạng sương mù hoặc tạo ra các dòng tia dung dịch trơn nguội áp lực cao rồi phun trực tiếp vào vùng cắt. Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp này là hiệu quả bôi trơn làm nguội cao, rất tiết kiệm được dung dịch trơn nguội và đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường [3]. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 2.1.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt 1. Một số hóa chất thường dùng trong dung dịch trơn nguội Dầu mỏ Loại dầu này chỉ thích hợp với thủy động lực học hoặc bôi trơn dưới dạng tạo màng mỏng, chống ôxy hóa và chịu nhiệt cao. Dầu mỏ thường được sử dụng làm dầu cắt gọt, có thể sử dụng ở trạng thái nguyên chất hoặc trộn thêm một số chất bổ sung khác. Mỡ động vật Mỡ động vật thường được sử dụng làm chất phụ trợ trong dầu cắt. Chất béo và dầu sử dụng tốt cho bôi trơn, chúng còn giảm nhiệt cắt, giảm hệ số ma sát trong quá trình gia công. Dầu thực vật Dầu thực vật thường được chiết suất từ các loại quả, củ như lạc, vừng, cọ, hạt cải, đậu nành, ôlưu... hoặc nhựa các loại cây. Các loại dầu này có chứa chất béo, nên chúng có đầy đủ tính chất để bôi trơn và làm nguội trong gia công cắt gọt. Dầu thực vật chia làm hai loại: - Dầu tồn tại dưới dạng khô được lấy từ các loại nhựa cây. Chúng được chế biến thành dạng màng dai bền co giãn được nên dễ vận chuyển và lưu giữ nhưng trước khi sử dụng cần phải chế biến lại để đưa về dạng loảng. - Dầu thực vật dưới dạng lỏng, chúng được ép từ các loại thực vật như dừa, vừng, lạc, hải ly. Chúng tồn tại dưới dạng lỏng nên có thể hòa với hầu hết các loại chất béo và sẽ không có dạng màng khô co giãn khi phơi ngoài không khí. Các nguyên tố hóa học Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Các nguyên tố hóa học ảnh hưởng tới tính sắc của dao cũng như tuổi thọ của chúng. 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 nguyên tố hóa học có tác dụng tích cực khi chúng có mặt trong dung dịch trơn nguội nhưng chúng có thể gây độc hại cho con người như thẩm thấu qua da gây ung thư. Các hạt dung dịch bay lơ lửng trong không khí nếu bay vào mắt sẽ gây viêm kết mạc, nếu con người hít phải sẽ bị tổn thương bộ máy hô hấp như viêm đường hô hấp, ung thư phổi... Emunxi Emunxi ở dạng huyền phù là loại dầu hòa tan trong nước tạo thành hỗn hợp dầu pha. Nhũ tương thường được chia ra dưới hai dạng cơ bản: - Nhũ tương trực tiếp: là dầu khoáng phân tán trong nước ở dạng các giọt rất nhỏ, loại này có tác dụng làm nguội nhiều hơn bôi trơn. - Nhũ tương gián tiếp: là các giọt nước phân tán trong dầu, loại này có tác dụng bôi trơn tốt hơn làm nguội. Chất khí Chất khí có khả năng làm nguội và bôi trơn, đây là phương pháp mới, với phương pháp này, áp lực không khí sẽ đẩy phoi ra khỏi vùng gia công. Tất cả các loại khí đều có tính đối lưu, do đó bôi trơn - làm nguội phải được cung cấp dưới dạng khí nén. Khi dùng khí để bôi trơn - làm nguội cần chú ý đến vấn đề an toàn lao động do áp lực dòng khí cao. Các loại chất rắn Chất rắn dùng trong bôi trơn - làm nguội trong gia công cắt gọt như: than chì, disulphat, môlípđen... Những loại này dùng rất hạn chế vì chúng không đảm bảo an toàn lao động, gây ô nhiễm môi trường và độc hại. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 2. Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt Để có loại dung dịch trơn nguội phù hợp với phương pháp gia công bằng cách trộn lẫn các thành phần trên vào nhau với một tỷ lệ hợp lý phụ thuộc vào lượng chất hòa tan trong dung môi, các phân tử hòa tan tồn tại như thế nào trong môi trường dung môi, sau khi gia công cắt gọt chúng tồn tại dưới dạng nào. Dung dịch thực Là dung dịch trong suốt, có thể có màu, bao gồm các chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước, thể hiện ở hình 2.1. Các chất hòa tan phân bố ngẫu nhiên trong môi trường nước, loại dung dịch này có sức căng bề mặt cao hơn nước nguyên chất, chúng được sử dụng trong làm mát hoặc làm sạch. : Phaàn töû hoøa tan trong nöôùc : Phaàn töû nöôùc Hình 2.1. Các phần tử hòa tan trong nước Dung dịch có các iôn tương tác Là dung dịch có iôn dương và iôn âm, chúng là tác nhân tích cực tạo thành khối tích tụ trên bề mặt dung dịch, chúng tạo thành chất keo phủ lên toàn bộ bề mặt chi tiết sau khi gia công. Loại dung dịch này có sức căng bề mặt thấp hơn nước nguyên chất. Trong dung dịch này có nhóm các phần tử hoạt động được phân bố như trên hình 2.2. Loại dung dịch này tương đối sạch và có khả năng bôi trơn tốt, nếu bổ sung chất phụ trợ như Clo, Lưu huỳnh, Phốt pho thì khả năng bôi trơn - làm nguội tốt hơn. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 : Phaàn töû khoaùng hoøa tan trong nöôùc : Phaàn töû nöôùc : Caùc phaàn töû tan tích tuï thaønh khoái Hình 2.2. Các phần tử tích tụ khối và phần tử hòa tan trong nước Dung dịch emunxi Là loại dung dịch có các giọt dầu nằm lơ lửng trong nước như dầu khoáng, prafin hoặc dầu thô. Dung dịch này được tạo ra bằng cách pha dầu khoáng với các tác nhân emunxi và các chất khác để tạo thành các giọt dầu nhỏ đến 0,08 ÷ 0,003 µm (hình 2.3). : Phaàn töû emusil : Phaàn töû nöôùc : Hình khoái caàu tích tuï cuûa caùc phaàn töû daàu : Phaàn töû daàu Hình 2.3. Các phân tử hòa tan dưới dạng thể sữa 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. Loại này vừa có tác dụng bôi trơn vừa có tác dụng làm nguội. Dung dịch tạo thành từ các thành phần hóa học Dung dịch này là sự kết hợp của cả ba loại trên, nhưng có đặc điểm khác sau đây: - Lượng dầu hòa tan ít hơn từ 5 ÷ 45% so với loại hai. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 - Lượng emunxi và các phân tử hoạt động trên bề mặt cao hơn so với loại hai, điều này cho thấy kích thước khối cầu nhỏ hơn loại ba. - Khi dùng loại dầu này sẽ giúp quá trình tách phoi tốt, khả năng xâm nhập vùng cắt để bôi trơn - làm nguội tốt. : Phaàn töû emusil : Phaàn töû nöôùc : Hình khoái caàu tích tuï cuûa caùc phaàn töû daàu : Phaàn töû daàu : Phaàn töû khoaùng : Phaàn töû chaát phuï trôï Hình 2.4. Các phân tử hòa tan trong hợp chất hóa học Dung dịch được tạo thành từ các loại dầu Dung dịch này được lấy từ dầu thô, dầu thực vật, mỡ động vật, chúng có thể ở dạng đơn hoặc pha trộn. Dầu thô có nhiều nguồn khác nhau như dầu mỏ, prafin, độ nhớt của chúng khác nhau phụ thuộc vào các thành phần pha trộn. Nếu bổ sung thêm dầu thực vật sẽ làm tăng khả năng dính ướt của dung dịch và cải thiện khả năng bôi trơn, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Cũng có thể pha thêm các chất như Phốt pho, Lưu huỳnh, Clo làm tăng thêm khả năng bôi trơn - làm nguội của dung dịch. : Phaàn töû khoaùng hoøa tan : Caùc phaàn töû daàu thoâ : Khoaùng, daàu ñoäng, thöïc vaät hoaëc caùc chaát beùo : Caùc phaàn töû daàu Hình 2.5. Các phần tử hòa tan trong hợp chất dầu 2.1.3 Cách dẫn dung dịch trơn nguội vào vùng cắt trong MQL Phương pháp dẫn dung dịch bôi trơn vào vùng cắt có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của quá trình bôi trơn. Luận văn thạc sĩ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 Phương pháp dẫn dung dịch bôi trơn vào vùng cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: phương pháp gia công, loại dụng cụ cắt, vật liệu gia công... Quá trình phay được thực hiện bằng dụng cụ có răng dao đặt trên hình trụ hoặc trên mặt đầu, mỗi răng dao là một lưỡi cắt đơn giản. Để hớt vật liệu, các lưỡi cắt tham gia cắt liên tục nên để đưa dung dịch trơn nguội vào vùng cắt có thể thực hiện theo các phương pháp sau [3]: - Dùng hai vòi dẫn trực tiếp dung dịch vào vùng cắt từ hai bên của dao: Hình 2.6. Dẫn dung dịch trực tiếp vào vùng cắt từ hai mặt bên của dao - Dùng hai vòi phun dẫn trực tiếp vào mặt trước và mặt sau của dao: Thực hiện hiệu quả nhất trên dao phay khi gia công các bề mặt r