Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu nano

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ VĂN THIỆN

KHẢO SÁT MÒN DAO KHI BÔI TRƠN, LÀM MÁT QUÁ TRÌNH PHAY BẰNG DẦU NANO

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018

2

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời cam đoan 3

Danh mục các bảng số liệu 4

Bảng các ký hiệu và chữ viết tắt 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp 6

Lời nói đầu 8

11 Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt – mòn dao thép gió khi phay

1.1. Quá trình phay và phay rãnh 11

1.1.1 Khái niệm về quá trình phay 11

1.1.2 Quá trình cắt khi phay 12

1.1.3 Các chuyển động cơ bản khi phay 16

1.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay 16

1.1.5. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay 21

1.2. Mòn và tuổi bền của dụng cụ 23

1.2.1 Khái niệm chung về mòn 23

1.2.2 Các cơ chế mòn của hai bề mặt trượt tương đối 24

1.2.3 Mòn dụng cụ và cách xác định 27

1.2.4 Quy luật mòn của dụng cụ cắt 30

31 Chương 2: Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tới các thông

số cơ bản của quá trình phay

2.1 Sơ lược về bôi trơn làm nguội khi gia công cắt gọt 31

2.2 Dung dịch bôi trơn làm nguội quá trình cắt gọt kim loại 31

2.2.1 Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội 31

2.2.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội dùng trong gia công cắt gọt 32

2.2.3 Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay 36

2.3 Các phương pháp bôi trơn – làm nguội 39

2.3.1. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tưới tràn 39

3

2.3.2 Phương pháp gia công khô 40

2.3.3. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu 41

2.4 Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tới quá trình phay sử dụng dao thép 42

gió

2.4.1 Ảnh hưởng đến nhiệt cắt 42

2.4.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt 44

2.4.3 Ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 44

2.4.4. Ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô bề mặt 45

47 Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu Emusil có trộn bột Al2O3

vào dầu Emusil khi phay rãnh sử dụng dao phay thép gió

3.1 Đặt vấn đề 47

3.2 Hệ thống thí nghiệm 48

3.2.1 Trang thiết bị thí nghiệm 48

3.2.2 Chế độ công nghệ 51

3.3 Thiết kế thí nghiệm Taguchi 62

63 3.3.1 Xây dựng ma trận thí nghiệm

65 3.3.2 Chỉ tiêu đánh giá

66 3.3.3 Phân tích kết quả

3.4 Xử lý kết quả và phân tích 69

69 3.4.1 Kết quả thí nghiệm

70 3.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới lượng mòn mặt sau

75 3.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới độ nhám bề mặt gia công

3.5 Kết luận 79

81 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

82 TÀI LIỆU THAM KHẢO

85 PHỤ LỤC

4

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Lê Văn Thiện

Học viên lớp cao học khóa K17 - Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí - Trường

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

Hiện đang công tác tại Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP/BQP.

Tôi xin cam đoan những kết quả có được trong luận văn là do bản thân tôi

thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Hoàng Vị. Ngoài thông tin

trích dẫn từ các tài liệu tham khảo đã được liệt kê, các kết quả và số liệu thực

nghiệm là do tôi thực hiện và chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018

Người thực hiện

Lê Văn Thiện

5

DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

TT Nội dung Trang Ghi chú Số bảng Phụ lục

1 1 1 86

Phiếu báo kết quả đo độ dẫn nhiệt của các dung dịch dầu của Trung tâm phát triển công nghệ cao/Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam

2 1 2 87

Phiếu kết quả phân tích kiểm tra mật độ hạt trong dầu của Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam

3 1 3 88

4 1 4 89

5 1 5 90

Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí nghiệm đo độ nhớt dung dịch ở các nhiệt độ khác nhau của Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP Phiếu báo kết quả thử nghiệm, thí nghiệm đo độ nhớt dung dịch của Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP Văn bản cho phép thực hiện thí nghiệm đề tài tại Nhà máy Z131/Tổng cục CNQP

6

BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tên các đại lượng

Ký hiÖu V hoặc n Chuyển động chính

Chuyển động chạy dao S

t, B, a Chiều sâu, chiều rộng và chiều dày cắt

Sz, Sv, Sph Lượng chạy dao răng, vòng và phút

Vc Vận tốc cắt

R Lực cắt tổng

ψ Góc tiếp xúc

P, f Lực cắt, tiết diện ngang

Hiệu suất của máy, hệ số quá tải tức thời, mô men xoắn η , Kn, M

Lượng mòn trên một đơn vị chiều dài quãng đường trượt Q

Số lượng giá trị được kiểm tra N

Giá trị trung bình của các kết quả kiểm tra

Giá trị tại mức i của thí nghiệm. Ai

Số lượng kiểm tra tại trạng thái i. NK

T Tổng giá trị kiểm tra.

F Hệ số Fisher

S/N Tỷ số tín hiệu nhiễu

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP

Nội dung

Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón

Trang 12 13 17 18 19 20 21 26 TT Hình 1 2 3 4 5 6 7 8 1.1 Quá trình hình thành phoi 1.2 Các dạng phoi khi gia công cắt gọt kim loại 1.3 Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón 1.4 1.5 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu 1.6 Các phương pháp phay 1.7 Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng 1.8 Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài với bề mặt của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang của nó.

Phôi hoàn chỉnh phục vụ cho thí nghiệm Sản phẩm sau khi phay rãnh

28 29 30 33 33 34 35 35 37 37 38 40 41 42 43 49 50 51 52 53 55 56 56

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1.9 Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ 1.10 Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau 1.11 Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao 2.1 Các phần tử hoà tan trong nước 2.2 Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước 2.3 Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa 2.4 Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học 2.5 Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu 2.6 Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay 2.7 Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay 2.8 Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt 2.9 Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay 2.10 Phương pháp gia công khô trên máy phay 2.11 Gia công bằng phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu 2.12 Các vùng sinh nhiệt chủ yếu khi tiện 3.1 Máy phay vạn năng X63W/1 3.2 Thiết kế dao phay chi tiết loa phụt 3.3 Dao phay chi tiết loa phụt phục vụ cho thí nghiệm 3.4 3.5 3.6 Máy khuấy dung dịch 3.7 Dung dịch 0,1% Al2O3 3.8 Dung dịch 0,2% Al2O3

8

Nội dung

Trang 57 58 58 59 60 3.9 Dung dịch 0,3% Al2O3 3.10 Dung dịch 0,5% Al2O3 3.11 Dung dịch 1,0% Al2O3 3.12 Dung dịch 2,0% Al2O3 3.13 Thiết bị đo độ nhớt TV250, xuất xứ Hà lan TT Hình 32 33 34 35 36

61

37 3.14

62

3.15 38 Biểu đồ kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C, 600C, 800C, 1000C của dầu bôi trơn làm mát khi trộn bột nano Al2O3 Biểu đồ kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu emusil khi trộn bột nano Al2O3

66

3.16 Đo độ nhám sản phẩm 39

3.17 40 69

Thiết lập các thông số trong mô hình thí nghiệm TAGUCHI 3.18 Phay rãnh loa phụt 3.19 Mẫu sản phẩm và dao sau khi phay 41 42 69 70

3.20 43 71 Giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số

3.21 Ảnh hưởng tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau 44 72

3.22 45 73

46 3.23 73

47 3.24 74

48 3.25 75

3.26 49 75 Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt và vận tốc cắt tới lượng mòn mặt sau Tỷ số S/N trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau răng cắt Giá trị độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các thông số

50 76

3.28 51 77

3.29 52 78

3.30 53 78

3.31 54 79 3.27 Ảnh hưởng của các thông số tới giá trị độ nhám trung bình Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới giá trị độ nhám trung bình Tỷ số S/N của độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các thông số Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình

9

LỜI NÓI ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài:

Dung dịch trơn nguội đã được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công cắt

gọt nhằm làm giảm nhiệt cắt, bôi trơn, di chuyển phoi ra khỏi vùng cắt và bảo vệ sự

ăn mòn. 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, đảm bảo cho máy móc, thiết bị hoạt động ổn định, giảm chi phí bảo

dưỡng, nâng cao tuổi thọ sử dụng và độ tin cậy của chúng. Tìm 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... Điều này đã đặt ra việc tìm

tòi các giải pháp nhằm đáp ứng tốt nhất các yêu cầu nêu trên. Một trong những giải

pháp đó là sử dụng dầu Nano để bôi trơn, làm mát quá trình phay.

Theo các tài liệu đã công bố về bôi trơn làm mát trong gia công cắt gọt thì

nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay

bằng dầu Nano chưa được nghiên cứu nhiều. Chính vì vậy tác giả đã chọn đề tài

“Khảo sát mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano”, góp

phần hoàn thiện bổ sung kiến thức lý thuyết cũng như cải thiện và nâng cao hiệu

quả sản xuất nói chung và tại Nhà máy Z131 nói riêng.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hạt nano tới

mòn dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano để bước đầu dự đoán

được tỷ lệ và cỡ hạt nano hợp lý bổ xung vào dầu nano nhằm nâng cao hiệu quả của

quá trình phay.

3. Dự kiến kết quả đạt được

- Đưa ra thông số kỹ thuật của dầu Nano dùng cho bôi trơn làm mát.

- So sánh được lượng mòn mặt sau dao và lực cắt khi sử dụng dầu nano với

khi không sử dụng.

10

- Xác định được tỷ lệ và cỡ hạt hợp lý khi trộn bột Nano vào dầu công nghiệp.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Kết quả của đề tài sẽ làm rõ ảnh hưởng của việc sử dụng dầu nano tới mòn

dao khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano. Đưa ra giải pháp kỹ thuật

bôi trơn làm nguội mới trong gia công cắt gọt.

- Kết quả thực nghiệm của đề tài hoàn toàn có thể triển khai vào sản xuất nhằm

nâng cao hiệu quả của quá trình gia công chế tạo chi tiết máy và sản xuất công nghiệp.

5. Phương pháp nghiên cứu

Với mục đích nghiên cứu ứng dụng dầu Nano vào phay, tác giả chọn phương

pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm trong

đó nghiên cứu thực nghiệm là cơ bản. Nghiên cứu lý thuyết tổng quan các vấn đề

liên quan đến gia công trong phay cứng từ đó định hướng cho nghiên cứu về mòn,

cơ chế mòn dao. Nghiên cứu thực nghiệm để xác định được ảnh hưởng của mòn dao

khi bôi trơn, làm mát quá trình phay bằng dầu Nano từ đó so sánh được hiệu quả gia

công khi sử dụng dầu Nano so với gia công sử dụng dầu bôi trơn làm mát (Emulsi).

6. Các công cụ cần thiết cho nghiên cứu

- Sử dụng dầu công nghiệp BW Cool EX-8500V, dao phay, bột Nano.

- Máy móc, thiết bị của Nhà máy Z131/TCCNQP, Viện Hàn lâm khoa học

Việt Nam, Viện hóa học công nghiệp Việt Nam và một số đơn vị để thực hiện khảo

sát, thử nghiệm …

7. Nội dung nghiên cứu của luận văn

Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính gồm 3 chương

và phần kết luận chung

Chương 1: Tổng quan về quá trình cắt – mòn dao thép gió khi phay

Chương 2: Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm nguội tới các thông số cơ

bản của quá trình phay

Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của dầu Emusil có trộn bột Al2O3 vào dầu

Emusil khi phay rãnh sử dụng dao phay thép gió

Phần Kết luận chung

11

8. Lời cảm ơn:

Luận văn này đối với Tôi là một cơ hội lớn để rèn luyện khả năng thực hiện

một đề tài phục vụ thực tiễn sản xuất dựa trên cơ sở các lý thuyết khoa học và công

nghệ. Luận văn này được hoàn thành là nhờ có rất nhiều sự giúp đỡ và hướng dẫn

tận tình của cá nhân và tập thể. Lời cảm ơn sâu sắc nhất Tôi xin gửi đến giáo viên

hướng dẫn khoa học, thầy giáo PGS.TS. Hoàng Vị đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo

và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này.

Tôi xin cám ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo sau đại học, các thầy cô giáo

trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ

tôi trong quá trình học tập.

Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên khích lệ của gia đình, bạn bè, đồng

nghiệp trong suốt thời gian tôi học tập và làm luận văn.

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2018

Người thực hiện

Lê Văn Thiện

12

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CẮT – MÒN DAO THÉP GIÓ KHI PHAY

1.1 Quá trình phay và phay rãnh

1.1.1 Khái niệm về quá trình phay

Phay là một phương pháp gia công cắt đi một lớp kim loại (hay còn gọi là

lượng dư gia công để tạo thành phoi) trên bề mặt của phôi để được chi tiết có hình

dáng, kích thước, độ chính xác, độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. Quá

trình đó được thực hiện trên các máy phay. Phay là phương pháp gia công kim loại,

có độ chính xác không cao hơn cấp 3-4 và độ bóng không hơn cấp 6, là một trong

những phương pháp gia công đạt năng suất cao nhất. Bằng phương pháp phay người

ta có thể gia công mặt phẳng, định hình phức tạp, rãnh then, cắt đứt, gia công mặt

tròn xoay, trục then hoa, cắt ren, bánh răng…

Phay có thể dùng để gia công tinh, gia công lần cuối để đạt được độ bóng, độ

chính xác cao, dễ cơ khí hoá, tự động hoá, cho năng suất cao, dùng trong sản xuất

đơn chiếc, sản xuất hàng loạt và hàng khối. Số lượng nguyên công gia công cắt gọt

đạt tới 60% - 70% công việc gia công cơ khí thì nguyên công phay cũng chiếm một

tỷ lệ lớn. Máy phay có số lượng nhiều, chiếm tỷ lệ lớn và giữ một vị trí quan trọng

trong các Nhà máy, Phân xưởng cơ khí.

Dao phay là loại dụng cụ cắt có nhiều lưỡi, trong quá trình cắt ngoài những

đặc điểm giống quá trình cắt khi tiện, còn có những đặc điểm sau:

- Dao phay có một số lưỡi cắt cùng tham gia cắt, nên năng suất cắt khi phay cao

hơn khi bào.

- Lưỡi cắt của dao phay làm việc không liên tục, cùng với khối lượng thân dao

phay thường lớn nên điều kiện truyền nhiệt tốt.

- Diện tích cắt khi phay thay đổi, do đó lực cắt thay đổi gây rung động trong

quá trình cắt.

- Do lưỡi cắt làm việc gián đoạn, gây va đập và rung động, nên khả năng tồn tại

lẹo dao ít.

13

1.1.2 Quá trình cắt khi phay

Quá trình cắt kim loại thực chất là sử dụng dụng cụ hình chêm để hớt đi một

lớp kim loại từ phôi. Lực tác dụng sinh ra do sự tương tác giữa dụng cụ cắt và phôi,

đối với phương pháp phay thì sự tương tác đó là chuyển động quay của dao phay và

sự cản trở lại chuyển động quay của phôi. Như vậy, lực tác dụng phải đủ lớn để tạo

ra trong kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu gia công (khả

năng liên kết giữa các tinh thể kim loại), đồng thời phải thắng được lực cản do ma

sát trong quá trình gia công bao gồm:

- Ma sát giữa các tinh thể kim loại khi trượt lên nhau;

- Ma sát giữa phoi và mặt trước của dao trong quá trình tạo phoi;

- Ma sát giữa bề mặt đã gia công với mặt sau của dao.

Quá trình hình thành phoi đã được nhiều tác giả như: Trent, Wright [15], Zorev

N.N và các đồng nghiệp [16], Doyle E.D [17], nghiên cứu với nhiều cách tiếp cận

khác nhau. Tất cả các nghiên cứu đó đều kết luận rằng khi chịu tác dụng của lực,

kim loại bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo rồi biến dạng phá huỷ.

Hình 1.1 Quá trình hình thành phoi [13]

Khi quá trình cắt xảy ra, trước tiên là các tinh thể kim loại bị dồn ép (nén),

khi lực tác dụng vượt quá giới hạn bền của vật liệu thì các tinh thể kim loại bị trượt

lên nhau và tách ra khỏi vật gia công tạo thành phoi. Quá trình biến dạng đó xảy ra

trong một vùng mà ta có thể gọi là vùng tạo phoi (giới hạn bởi đường cong OA, OE,

14

hình 1.1) [13]. Trong vùng này có những mặt trượt OA, OB, OC, OD, OE. Vật liệu

gia công trượt theo những mặt đó, các tinh thể kim loại bị xếp chồng lên nhau. Tuỳ

theo cấu trúc của vật liệu gia công, chế độ cắt mà có thể tạo ra phoi vụn, phoi xếp

hay phoi dây.

Như vậy, kết quả của biến dạng kim loại là tách ra khỏi phôi một phần vật

liệu, phần còn lại chính là chi tiết gia công. Tuy nhiên, do vùng biến dạng của kim

loại xảy ra ở cả phần vật liệu giữ lại (phía dưới điểm O) nên bề mặt chi tiết sau khi

gia công có tính chất khác hẳn trước khi gia công và thường có độ cứng cao hơn.

Hiện tượng đó chính là hiện tượng biến cứng lớp bề mặt. Ngoài ra trong vùng cắt

còn có rất nhiều hiện tượng vật lý khác xảy ra mà ta sẽ nghiên cứu cụ thể ở các

phần sau. Quá trình cắt kim loại khi phay về nguyên tắc không khác quá trình cắt

khi tiện. Ở đây tập trung nghiên cứu một số hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt.

Lớp kim loại được cắt gọi là phoi, có thể có nhiều dạng khác nhau tuỳ thuộc vào

điều kiện gia công.

Theo giáo sư I.A.Time thì phoi có các dạng sau đây: Phoi dây, phoi xếp và phoi

vụn.

- Phoi vụn: Là phoi tồn tại ở dạng hạt, thường nhận được khi gia công vật liệu

có tính dẻo thấp như gang, đồng thau, hình 1.2a.

Hình 1.2 Các dạng phoi khi gia công cắt gọt kim loại [13]

Quá trình biến dạng của vật liệu trong vùng cắt thường không qua giai đoạn

biến dạng dẻo (vì các vật liệu đó có tính dẻo rất thấp).

Khi cắt tạo thành phoi vụn thì có một số đặc điểm như: Chiều cao nhấp nhô bề

mặt không cao, tính chất lớp bề mặt ít thay đổi, lực cắt không ổn định, ít gây mất an

toàn [13].

15

- Phoi xếp: Là phoi tồn tại ở dạng đoạn ngắn, mặt dưới của phoi (mặt tiếp xúc

với mặt trước của dao) nhẵn, mặt trên xù xì như răng cưa. Dạng phoi này thường có

khi gia công vật liệu dẻo như thép có lượng các bon thấp, được gia công với chiều

dày cắt lớn, vận tốc cắt không cao, hình 1.2b.

Khi cắt tạo thành phoi xếp có một số đặc điểm: Chiều cao nhấp nhô bề mặt

không cao lắm, bề mặt chi tiết gia công bị biến dạng dẻo nên có tính chất cơ lý khác

một ít so với tính chất của vật liệu gia công. Phoi xếp thu được sau khi gia công

thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2÷3 lần. Điều đó chứng

tỏ vật liệu đã được hoá bền ở mức độ cao.

- Phoi dây: Là phoi tồn tại ở dạng dây dài, bề dày không lớn. Tuỳ theo vật liệu

gia công, hình dáng hình học đầu dao và chế độ công nghệ mà phoi tồn tại ở dạng

dây dài hay xoắn lò xo. Dạng phoi này thường có khi gia công vật liệu có tính dẻo

với tốc độ cắt cao, hình 1.2c.

Khi cắt hình thành phoi dây có đặc điểm: Chiều cao nhấp nhô bề mặt gia công

cao, lực cắt đơn vị nhỏ và ít thay đổi. Tuy nhiên cần chú ý tìm biện pháp bẻ phoi vì

phoi dây đặc biệt là dây dài rất dễ gây mất an toàn [14].

Khi gia công các vật liệu có tính dẻo cao như thép và nhôm, trên mặt trước của

dao (ngay gần mũi dao) thường xuất hiện những lớp kim loại có cấu trúc khác hẳn

so với cấu trúc của phoi và vật liệu gia công. Lớp kim loại này bám rất chắc vào dao

và tham gia cắt gọt như một mũi dao vì nó có độ cứng rất cao. Hiện tượng này còn

được gọi là hiện tượng lẹo dao (built up edge). Hiện tượng lẹo dao được phân tích

xem xét dưới nhiều góc độ khác nhau nhưng đều có điểm thống nhất chung về

nguyên lý hình thành. Khi cắt, do nhiệt phát sinh nên một lớp mỏng kim loại nằm

giữa mặt trước của dao và mặt dưới của phoi bị nóng chảy; lớp kim loại này hầu hết

chuyển động theo phoi ra ngoài. Tuy nhiên, do bề mặt dao không tuyệt đối nhẵn nên

có lực ma sát cản trở chuyển động đó làm cho nó di chuyển chậm lại và trong một

điều kiện nhất định, khi lực cản lớn hơn lực liên kết giữa lớp kim loại đó với phoi

thì nó bị giữ lại bám rất chắc vào mũi dao gây ra hiện tượng lẹo dao [13]. Chiều cao

của lớp kim loại bám trên bề mặt càng ngày càng lớn nhưng nó không tồn tại mãi

16

mà đến một lúc nào đó nó lại bị cuốn theo phoi ra ngoài, tiếp tục hình thành lớp kim

loại bám tiếp theo.

Hiện tượng lẹo dao hình thành trong quá trình cắt có ưu điểm bảo vệ đầu mũi

dao và làm tăng khả năng thoát phoi (do góc trước của dao được tăng lên). Tuy

nhiên, sự xuất hiện lẹo dao lúc gia công có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình gia công

và chất lượng bề mặt chi tiết. Lẹo dao làm thay đổi các thông số hình học của dụng

cụ cắt (góc cắt) do đó làm tăng lực cắt. Lực cắt thay đổi, kéo theo các ảnh hưởng

khác như tăng nhiệt cắt và rung động. Do đó, mọi biện pháp để hạn chế sự xuất hiện

của lẹo dao khi gia công tinh sẽ là yếu tố rất quan trọng nhằm nâng cao chất lượng

chi tiết gia công.

Để khử lẹo dao, cần phải mài bóng mặt trước của dao thật cẩn thận hoặc thay

đổi tốc độ cắt (thường thường tăng tới 30m/phút hoặc cao hơn), đồng thời cũng có

thể sử dụng dung dịch trơn nguội trong từng điều kiện gia công cụ thể.

- Sự co rút phoi: Trong quá trình cắt phoi bị biến dạng và ngắn hơn so với phần

chi tiết được cắt ra. Hiện tượng phoi bị ngắn theo chiều dài được gọi là sự co rút của

phoi theo chiều dài. Thể tích của kim loại khi bị biến dạng thực tế không thay đổi.

Vì vậy, trong khi chiều dài của phoi giảm thì diện tích tiết diện ngang của phoi tăng.

Diện tích tiết diện ngang của phoi tăng được gọi là sự co rút của phoi theo chiều

ngang.

- Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt: Trong quá trình cắt chi tiết gia công,

dụng cụ cắt và phoi bị nung nóng. Khi tăng tốc độ cắt, đặc biệt là khi cắt các phoi

mỏng, nhiệt độ trong vùng cắt sẽ tăng tới 600oC. Nếu tốc độ cắt tiếp tục tăng, trong

nhiều trường hợp phoi cắt sẽ bị nung nóng tới 900oC (màu đỏ sáng). Nhiệt độ ở

vùng cắt tăng là do có hiện tượng cơ năng chuyển thành nhiệt năng trong quá trình

cắt. Nhiệt cắt xuất hiện bằng sự chuyển đổi từ công cắt, gần như tất cả công cần

thiết trong quá trình cắt đều biến thành nhiệt trừ công biến dạng đàn hồi và công kín

(tổng của hai loại công này nhỏ, không vượt quá 5%), phần còn lại chuyển thành

nhiệt trong quá trình cắt. Khoảng 97 - 98% công suất cắt biến thành nhiệt. Khi sử

dụng dung dịch trơn nguội thì thông thường nhiệt độ cắt giảm nhanh vì ngoài tác

17

dụng làm nguội, dung dịch còn có tác dụng bôi trơn làm giảm ma sát trong quá trình

cắt. Hiệu quả làm nguội càng lớn thì nhiệt cắt càng giảm nhiều.

1.1.3 Các chuyển động cơ bản khi phay

Chuyển động cơ bản là các chuyển động để thực hiện quá trình cắt gọt, hình

thành các bề mặt chi tiết gia công, bao gồm:

- Chuyển động chính (chuyển động cắt): là chuyển động chủ yếu thực hiện

quá trình cắt tạo ra phoi, ký hiệu là V hoặc n. Chuyển động chính khi phay là

chuyển động quay tròn của dao phay được truyền dẫn qua trục chính.

- Chuyển động chạy dao S là chuyển động để thực hiện quá trình cắt tiếp tục

và cắt hết chiều dài chi tiết. Đó là chuyển động dọc, ngang hoặc thẳng đứng của bàn

máy phay có gá phôi. Chúng thường vuông góc với trục dao.

1.1.4. Các thành phần của lớp bề mặt bị cắt khi phay

Các thông số của yếu tố cắt và chế độ cắt khi phay bao gồm chiều sâu lớp cắt

to, lượng chạy dao S, vận tốc cắt V, chiều sâu phay t, chiều rộng phay B, chiều dày

cắt a. Khi phay các yếu tố này ảnh hưởng đến tuổi bền của dao, chất lượng bề mặt

gia công, công suất cắt và năng suất cắt.

- Chiều sâu cắt to: Chiều sâu cắt là kích thước lớp kim loại được cắt đi ứng

với một lần chuyển dao, đo theo phương vuông góc với bề mặt gia công (mm).

- Lượng chạy dao S: Được phân làm 3 loại:

+ Lượng chạy dao răng Sz: là lượng dịch chuyển của bàn máy (mang chi tiết

gia công) sau khi dao quay được một góc răng (mm/răng).

+ Lượng chạy dao vòng Sv: là lượng dịch chuyển của bàn máy khi dao quay

được một vòng (mm/vòng). Sv= Sz.Z (1-1)

+ Lượng chạy dao phút Sph: là lượng dịch chuyển của bàn máy sau thời gian

1 phút (mm/phút). Sph= Sz.Zn (1-2)

Tốc độ cắt: Tốc độ cắt khi phay được biểu diễn: (1-3)

(1-4)

18

Dấu (+) ứng với trường hợp phay nghịch, dấu (-) ứng với trường hợp phay

thuận.

Trong đó: Vn= π.D.n/1000 (m/phút) (1-5)

Vs= SzZn(mm/phút) (1-6)

Thực tế giá trị Vs rất nhỏ so với Vn khi tính toán chế độ cắt người ta thường bỏ qua

lượng Vs, khi đó công thức 1-3 có dạng:

Vc= Vn= π.D.n/1000 (m/phút) (1-7)

- Chiều sâu phay t

Chiều sâu phay là kích thước lớp kim loại được cắt đi, đo theo phương vuông

góc với trục của dao phay ứng với góc tiếp xúc ψ

Khi phay rãnh bằng dao phay ngón thì chiều sâu phay bằng đường kính dao,

khi phay bề mặt vuông góc thì chiều sâu phay bằng chiều sâu cắt to.

- Chiều rộng phay B

Chiều rộng phay là kích thước lớp kim loại được cắt theo phương chiều trục

của dao phay. Khi phay bằng dao phay ngón thì chiều rộng phay bằng chiều sâu

rãnh, khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu thì chiều rộng phay bằng chiều

sâu cắt to (B = to).

- Góc tiếp xúc ψ Là góc ở tâm của dao chắn cung tiếp xúc t giữa dao và chi tiết.

Khi phay bằng dao phay trụ, dao phay ngón, dao phay đĩa và dao phay định

hình góc tiếp xúc được tính theo công thức sau:

( 1- 8)

Hình 1.3: Góc tiếp xúc khi phay bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón

19

Khi phay đối xứng bằng dao phay mặt đầu thì:

(1-9)

Khi phay không đối xứng bằng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón thì:

(1-10)

Hình 1.4: Phay không đối xứng bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón

- Chiều dày cắt a khi phay

Chiều dày cắt khi phay là một trong những yếu tố quan trọng của quá trình

phay. Chiều dày cắt khi phay là khoảng cách giữa hai vị trí kế tiếp của quỹ đạo

chuyển động của một điểm trên lưỡi cắt ứng với lượng chạy dao răng Sz.

Coi gần đúng quỹ đạo chuyển động tương đối của lưỡi cắt là đường tròn, do

đó chiều dày cắt a được đo theo phương đường kính của dao. Trong qúa trình phay,

chiều dày cắt a biến đổi từ trị số amin đến amax hoặc từ amax đến amin tuỳ theo

phương pháp phay.

20

Hình 1.5 Chiều dày cắt khi phay bằng dao phay ngón, dao phay mặt đầu

Chiều dày cắt tại điểm C: aC = AC

Gần đúng, coi ΔACB vuông tại C, ta có

Công thức tổng quát:

(1-11)

Với 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.

Do góc thay đổi từ 0 đến nên aC cũng thay đổi theo

Với ψ = 00 có a = amin = 0.

Với ψ = φ có amax = SZ . sinφ

Vì chiều dày cắt a thay đổi từ a =0 đến amax = SZ . sinφ nên diện tích cắt và lực cắt

cũng bị thay đổi theo.

21

Hình 1.6: Các phương pháp phay

Chiều rộng khi phay

Là kích thước lớp kim loại được cắt đo theo phương chiều trục của dao.

Khi phay bằng dao phay trụ, chiều rộng phay bằng chiều rộng chi tiết b = B.

Khi phay rãnh bằng dao phay đĩa, chiều rộng phay bằng chiều rộng rãnh.

Khi phay rãnh bằng dao phay ngón, chiều rộng phay bằng chiều sâu rãnh.

Khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu, chiều rộng phay bằng chiều sâu cắt

t0

22

1.1.5. Các thành phần lực cắt và công suất cắt khi phay

- Lực cắt tổng R tác dụng lên một răng dao phay cũng như lực cắt khi tiện có thể

được phân thành những lực thành phần theo các phương xác định.

Hình 1.7: Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng

Khi phay bằng dao phay trụ răng thẳng ta có:

(1-12)

Hoặc (1-13)

Trong đó

Pz: lực vòng hay còn gọi là lực tiếp tuyến, là lực cần quan tâm nhất vì nó là lực

chính để tạo phoi. Dựa theo lực này để tính công suất cắt và các cơ cấu chuyển động

chính của máy.

Py: lực hướng kính tác dụng vuông góc với trục chính, có xu hướng làm võng

trục gá dao, đồng thời tạo ra một áp lực trên các ổ của trục chính.

PH: thành phần lực thẳng đứng, tuỳ theo phay thuận hay nghịch mà nó tác dụng

đè chi tiết xuống hay nâng chi tiết lên.

Pn là thành phần lực nằm ngang hay là lực chạy dao vì nó có phương trùng với

phương chạy dao. Tùy theo phay thuận hay nghịch mà nó có tác dụng làm tăng hay

23

giảm độ dơ cơ cấu truyền động chạy dao. Tính toán cơ cấu chạy dao cũng như đồ gá

kẹp chi tiết.

Khi dùng dao phay trụ răng thẳng ta có:

Giả sử mỗi răng được tác dụng một lực P’: P’ = p.f

Trong đó:

f- Tiết diện ngang do một răng dao thực hiện

p- Lực cắt đơn vị lên một đơn vị diện tích kG/mm2

Lực cắt đơn vị phụ thuộc vào chiều dày cắt a:

(1-14)

A- Hệ số tính đến điều kiện cắt, phụ thuộc tính chất của vật liệu gia công,

thông số hình học của răng dao phay.

n- Số mũ đặc trưng cho ảnh hưởng của a đến lực p, n<1;

ax- Chiều dày cắt tức thời – (mm)

Khi biết p và f, có thể xác định P’

(1-15)

Chiều dày cắt ax có thể lấy bằng chiều dày cắt trung bình a0

(1-16)

Thay giá trị của ax vào ta có:

(1-17)

Đối với m răng ta có lực P=P’.m với

(1-18)

24

(1-19)

(1-20)

Đặt

Khi đó: (1-21)

Công thức trên là công thức tổng quát có thể dùng cho các loại dao phay

khác như dao phay mặt đầu, dao phay đĩa, dao phay ngón...

Khi biết P và v =πDn/1000 có thể tính phay theo công thức

(1-22)

Ở đây: qN = qp + 1

Công suất chạy dao chiếm khoảng 15% công suất cắt, vì vậy tổng công suất

tính toán (công suất động cơ) sẽ bằng:

(1-23)

Trong đó:

η – Hiệu suất của máy

Kn – Hệ số quá tải tức thời cho phép, Kn = 1,3÷1,5

Dựa theo lực PZ, ta xác định momen xoắn M:

M = PZ.D/2 (kGm)

1.2. Mòn và tuổi bền của dụng cụ

1.2.1 Khái niệm chung về mòn

Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt và sự tách vật liệu từ một hoặc cả hai bề

mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau. Eyre và Davis

định nghĩa mòn liên quan đến về khối lượng hoặc thể tích, dẫn đến sự thay đổi vượt

25

quá giới hạn cho phép về hình dạng hoặc topography của bề mặt. Nói chung mòn

xảy ra do sự tương tác của các nhấp nhô bề mặt. Trong quá trình chuyển động tương

đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc có thể bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các

nhấp nhô vượt quá giới hạn dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không một chút

vật liệu nào tách ra, sau đó vật liệu bị tách ra từ bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp

hoặc tách ra thành những hạt mài rời.

Do áp lực, nhiệt độ và tốc độ cắt, các bề mặt tiếp xúc của dao trong quá trình

sử dụng bị mài mòn. Tất cả các loại dụng cụ đều bị mài mòn: theo mặt sau (dạng

mài mòn thứ nhất) hoặc theo mặt sau và mặt trước (dạng mòn thứ hai). Cả hai loại

mòn này đều tồn tại khi gia công với mọi chế độ cắt được dùng trong sản xuất.

1.2.2. Các cơ chế mòn của hai bề mặt trượt tương đối

* Mòn do dính

Khi hai bề mặt tiếp xúc với nhau, đỉnh các nhấp nhô sẽ bị biến dạng dẻo dưới

tác dụng của ứng suất pháp. Khi hai bề mặt chuyển động tương đối với nhau lớp

màng mỏng ôxy hoá và hấp thụ bị phá vỡ và vật liệu ở đỉnh các nhấp nhô tiếp xúc

trực tiếp gây dính.

Nếu sức bền dính đủ lớn để cản trở chuyển động trượt tương đối, một vùng

của vật liệu sẽ bị biến dạng dưới tác dụng của ứng suất nén và tiếp là sự trượt xảy ra

mạnh dọc theo các mặt phẳng trượt tạo thành các mảnh mòn dạng lá mỏng. Nếu

biến dạng xảy ra trên diện rộng ở vùng tiếp xúc đôi khi mảnh mòn sinh ra có dạng

như hình nêm và dính sang bề mặt đối tiếp.

Loladze và Rabinowicz cho rằng khi hai bề mặt làm từ vật liệu khác nhau

trượt tương đối với nhau các mảnh mòn của vật liệu cứng hơn cũng bị tách ra khỏi

vùng bề mặt. Nguyên nhân do sự dính ngẫu nhiên của vùng bề mặt có sức bền bị

giảm cục bộ với vùng bề mặt có sức bền cao cục bộ của vật liệu mềm. Archard đã

đưa ra mô hình tính toán mòn dính theo công thức sau:

(1-24)

Trong đó: Q là lượng mòn trên một đơn vị chiều dài quãng đường trượt [khối

lượng/chiều dài].

26

k - là xác suất của một tiếp xúc tạo ra một hạt mòn.

σ là giới hạn bền của vật liệu mềm hơn.

* Mòn do mỏi

Theo Bayer mòn do mỏi xảy ra vùng gần bề mặt do vật liệu chịu ứng suất

biến đổi theo chu kỳ. Các vết nứt về mỏi xuất hiện, phát triển từ bề mặt và tự cắt

nhau tạo nên các hạt mòn. Hiện tượng này xảy ra chủ yếu khi hai bề mặt lăn và va

chạm đối với nhau. Halling cho rằng khi các đỉnh nhấp nhô không bị dính hoặc mòn

do hạt mài thì sẽ bị biến dạng dẻo. Sau một số lần tiếp xúc đủ lớn nhấp nhô có thể

bị phá huỷ do mỏi tạo nên hạt mòn. Lý thuyết mòn do dính không giải thích được

tại sao các hạt mòn rời lại được tạo ra, đặc biệt là hạt mòn từ bề mặt cứng hơn.

Nhưng lại có thể giải thích bằng quá trình mòn do mỏi. Vì thế Armarego cho rằng

hai cơ chế mòn do mỏi và dính đều là bộ phận của một quá trình mòn.

* Mòn do hạt mài

Trong nhiều trường hợp mòn bắt đầu do dính tạo nên các hạt mòn ở vùng

tiếp xúc chung, các hạt mòn này sau đó bị ôxy hoá biến cứng và tích tụ lại là

nguyên nhân tạo nên mòn hạt cứng ba vật, trong một số trường hợp hạt cứng sinh ra

và đưa vào hệ thống trượt từ môi trường. Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến

dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xước có thể xảy ra theo vài chế độ.

Cày là hiện tượng tạo rãnh do hạt mài cứng trượt và gây ra biến dạng dẻo của

vật liệu mềm hơn. Khi các nhấp nhô của bề mặt cứng và ráp hoặc các hạt cứng trượt

trên bề mặt mềm hơn và phá huỷ bề mặt tiếp xúc chung bằng biến dạng dẻo hoặc

nứt tách, trong trường hợp vật đối tiếp là vật liệu dẻo có độ dai va đập cao, đỉnh các

nhấp nhô cứng hoặc các hạt cứng sẽ gây nên biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn

trong cả trường hợp tải nhẹ nhất, trong trường hợp vật liệu giòn có độ dai va đập

thấp mòn xảy ra do nứt tách.

Mòn dụng cụ cắt do hạt mài có nguồn gốc từ các tạp chất cứng trong vật liệu

gia công như oxides và nitrides hoặc những hạt các bít của vật liệu gia công trong

vùng tiếp xúc giữa vật liệu dụng cụ và vật liệu gia công tạo nên các vết cào xước

trên bề mặt dụng cụ.

27

Hình 1.8: Sơ đồ thể hiện các khả năng tương tác của hạt mài với bề mặt

của vật liệu, vết mòn và mặt cắt ngang của nó.

* Mòn do khuếch tán

Nhiệt độ cao phát triển trong dụng cụ đặc biệt là trên mặt trước khi cắt tạo

phoi dây là điều kiện thuận lợi cho hiện tượng khuếch tán giữa vật liệu dụng cụ và

vật liệu gia công. Colwell đã đưa ra nghiên cứu của Takeyama cho rằng có sự tăng

đột ngột của tốc độ mòn tại nhiệt độ 9300C khi cắt bằng dao hợp kim cứng. Điều

này liên quan đến một cơ chế mòn khác đó là hiện tượng mòn do khuếch tán, ôxy

hoá hoặc sự phân rã hoá học của vật liệu dụng cụ ở các lớp bề mặt. Theo Brierley

và Siekman hiện nay mòn do khuếch tán đã được chấp nhận rộng rãi như một dạng

mòn quan trọng ở chế độ cắt cao, họ chỉ ra các quan sát của Opitz cho thấy trong

cấu trúc tế vi của các lớp dưới của phoi thép cắt bằng dao hợp kim cứng chứa nhiều

các bon hơn so với phôi.

Điều đó chứng tỏ rằng các bon từ các bít volfram đã hợp kim hoá hoặc

khuếch tán vào phoi làm tăng thành phần các bon của các lớp này.

Min và Youzhen đã phát hiện hiện tượng khuếch tán khi phay hợp kim titan

bằng dao phay gắn mảnh hợp kim cứng ở vận tốc cắt 200m/phút. Họ đã quan sát

một lớp giàu các bon dọc theo mặt tiếp xúc giữa bề mặt dụng cụ và vật liệu gia

công, dưới bề mặt dụng cụ xuất hiện một lớp thiếu các bon.

* Mòn do ôxy hoá

28

Dưới tác dụng của tải trọng nhỏ, các vết mòn kim loại trông nhẵn và sáng.

Mòn xảy ra với tốc độ thấp và các hạt mòn ôxits nhỏ được hình thành. Bản chất của

cơ chế mòn này là sự bong ra của các lớp ôxy hoá khi đỉnh các nhấp nhô trượt lên

nhau. Sau khi lớp ôxy hoá bị bong ra thì lớp khác lại được hình thành theo một quá

trình kế tiếp nhau liên tục. Tuy nhiên theo Halling lớp màng ôxits và các sản phẩm

của tương tác hoá học với môi trường trên bề mặt tiếp xúc có khả năng ngăn ngừa

hiện tượng dính của đỉnh các nhấp nhô.

Khi đôi ma sát trượt làm việc trong môi trường chân không thì mòn do dính

xảy ra mạnh do lớp màng ôxits không thể hình thành được.

1.2.3 Mòn dụng cụ và cách xác định

* Mòn dụng cụ

Trong quá trình cắt, phoi trượt trên mặt trước và chi tiết chuyển động tiếp

xúc với mặt sau của dao gây nên hiện tượng mòn ở phần cắt của dụng cụ.

Mòn là dạng hỏng cơ bản của dụng cụ cắt. Mòn mặt trước và mòn mặt sau là

hai dạng mòn thường gặp nhất trong cắt kim loại. Mòn dụng cụ là một quá trình

phức tạp, xảy ra theo hiện tượng lý, hoá ở các bề mặt tiếp xúc phoi và chi tiết với

dụng cụ gia công. Trong quá trình cắt, áp lực trên các bề mặt tiếp xúc lớn hơn rất

nhiều so với áp lực làm việc của chi tiết máy (khoảng 15 đến 20 lần) và dụng cụ bị

mòn theo nhiều dạng khác nhau.

Phần cắt của dụng cụ trong quá trình gia công thường bị mòn theo các dạng:

- Mòn theo mặt sau, hình 1.8 (a).

- Mòn theo mặt trước, hình 1.8 (b).

- Mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau, hình 1.8 (c).

- Mòn tù lưỡi cắt, hình 1.8 (d).

29

Hình 1.9: Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ

Mòn mặt trước và mặt sau là hai dạng mòn thường gặp nhất trong cắt kim

loại. Loladez cho rằng cơ chế hình thành vùng mòn mặt trước của dao hợp kim

cứng khác với dao thép gió. Bởi theo ông do hợp kim cứng có độ cứng nóng cao

đến hàng nghìn độ C nên hiện tượng khuếch tán ở trạng thái rắn gây mòn với tốc độ

cao xảy ra trên mặt trước từ vùng có nhiệt độ cao nhất.

Như vậy mòn mặt trước có nguồn gốc do nhiệt.

* Cách xác định mòn

30

Hình 1.10: Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau

Mòn mặt trước và mặt sau của dụng cụ có thể tính toán gần đúng như sau:

(1-25)

Trong đó: V. Bave là chiều cao trung bình của vùng Thể tích mòn mặt trước:

(1-26)

Kích thước dùng để xác định mòn trên hình 1.9 có thể đo bằng kính hiển vi

dụng cụ hoặc thiết bị quang học khác hoặc bằng phương pháp chụp ảnh.

31

1.2.4 Quy luật mòn của dụng cụ cắt

Hình 1.11. Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao

Hình 1.11 là quan hệ phụ thuộc giữa độ mòn δ của dụng cụ cắt và thời gian

làm việc của nó τ (gọi là đường cong mòn).

Đường cong mòn có thể chia làm ba phần:

- Phần 1: Mòn ban đầu với khoảng thời gian không lớn. Trong giai đoạn này,

mòn xảy ra với cường độ rất lớn do sự mài mòn các đỉnh nhấp nhô trên bề mặt dụng

cụ.

- Phần 2: Mòn bình thường. Giai đoạn này bắt đầu từ thời điểm khi mà chiều

cao nhấp nhô có giá trị rất nhỏ. Ở giai đoạn này, độ mòn gần như tăng tỉ lệ tuyến

tính với thời gian làm việc của dụng cụ. Đây là giai đoạn có thời gian làm việc lớn

nhất của dụng cụ.

- Phần 3: mòn kịch liệt. Ở giai đoạn này dao có thể bị xước lưỡi cắt hoặc bị

gãy đầu dao. Mòn ở giai đoạn này không cho phép dao tiếp tục làm việc, có nghĩa là

cần phải mài lại dao hoặc thay dao mới.

32

Chương 2

ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỚI CÁC

THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH PHAY

2.1 Sơ lược về bôi trơn làm nguội khi gia công cắt gọt

Sự trượt trực tiếp phoi trên mặt trước và phôi trên mặt sau của dụng cụ là các

bề mặt rắn trượt trên nhau sinh ra nhiệt và mòn khốc liệt. Hiện tượng nhiệt và mòn

phụ thuộc vào tính chất cơ, lý, hoá của hai bề mặt tiếp xúc. Sự hấp thụ và hình

thành các lớp màng trong môi trường không khí là nguyên nhân giảm ma sát và

mòn. Tuy nhiên không có gì đảm bảo cho sự tồn tại lâu dài các lớp màng này trong

quá trình phoi và phôi liên tục trượt trên dao làm cho lớp màng không kịp tạo ra.

Vậy chất bôi trơn – làm nguội sẽ vào vùng tiếp xúc chung giữa hai bề mặt để tạo ra

các màng chất lỏng làm giảm ma sát và mòn.

Lớp màng mỏng được tạo ra khi dẫn dung dịch trơn nguội trực tiếp vào vùng

cắt là tác nhân tích cực làm giảm ma sát. Lớp màng tạo thành giữa hai bề mặt đối

tiếp sẽ là mặt phân cách ngăn tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt rắn trượt trên nhau,

nhờ vậy mà giữa hai bề mặt này hệ số ma sát giảm xuống (0,001  0,003) và loại trừ

mòn [21].

Ta thấy rằng khả năng cắt của vật liệu dụng cụ cắt phụ thuộc rất lớn nhiệt độ

vùng cắt, đặc biệt là vật liệu thép các bon dụng cụ và thép gió. Quá trình trao đổi

nhiệt của dung dịch trơn nguội trong cắt gọt sẽ đảm bảo cho nhiệt độ vùng cắt luôn

nằm trong giới hạn làm việc tốt của vật liệu dụng cụ.

Quá trình bôi trơn – làm nguội còn có tác dụng giúp tải phoi ra khỏi vùng gia

công.

Các nguyên tố có mặt trong dung dịch như phốt pho, lưu huỳnh, Clo là tác

nhân làm tăng tính gia công của vật liệu.

2.2 Dung dịch bôi trơn làm nguội quá trình cắt gọt kim loại

2.2.1 Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội

+ Có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát tốt ứng với từng vật liệu gia công và vật

liệu làm dao, và điều kiện cắt cụ thể có chất bôi trơn phù hợp, cho hệ số ma sát nhỏ.

33

+ Có tác dụng làm nguội tốt. Dung dịch trơn nguội phải có độ dẫn nhiệt và tỉ

nhiệt cao. Trong thực tế phải lựa chọn các dung dịch bôi trơn - làm lạnh phù hợp.

Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà dùng tác dụng bôi trơn là chủ yếu, làm nguội là thứ

yếu và ngược lại.

+ Không bị phân huỷ dưới sự tác động của nhiệt độ cao, sử dụng được lâu

dài.

+ Phải là tác nhân có lợi cho máy, chi tiết, dụng cụ bảo vệ chúng không bị

tác động của môi trường như gỉ sét, ôxy hoá,...

+ Không gây độc hại cho công nhân và không gây ô nhiễm môi trường.

+ Đảm bảo tính kinh tế, dễ tìm, giá cả phù hợp.

+ Áp suất và nhiệt độ khi cắt kim loại rất cao, do đó dung dịch cần tạo được

màng dầu bôi trơn chịu áp lực và nhiệt độ cao.

2.2.2 Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội dùng trong gia công cắt gọt

Để có loại dung dịch bôi trơn – làm nguội phù hợp với phương pháp gia

công bằng trộn lẫn các thành phần: Dầu mỏ, mỡ động vật, dầu thực vật, các nguyên

tố hoá học (lưu huỳnh, clo, phốt pho), Emusil (nhũ tương), chất khí, các loại chất

rắn (than chì, bột tan,...) vào nhau với tỷ lệ hợp lý phụ thuộc vào lượng chất hoà tan

trong dung môi, khả năng hoà tan được của chất hoà tan trong môi trường dung

môi, sau gia công cắt gọt chúng tồn tại dưới dạng nào.

1. 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 hoà 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.

34

Hình 2.1. Các phần tử hoà tan trong nước.

2. Dung dịch có các ion tương tác: Là dung dịch kiểu có các ion dương và

ion âm, chúng là các 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 thêm các chất phụ trợ như:

Clo, lưu huỳnh, phốt pho thì khả năng bôi trơn – làm nguội sẽ tốt hơn.

Hình 2.2. Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước.

3. Dạng Emusil: Là loại dung dịch có các giọt dầu nằm lơ lửng trong nước,

như dầu khoáng, parafin hoặc dầu thô. Dung dịch này tạo ra bằng cách pha dầu

35

khoáng với các tác nhân Emusil và các chất khác để tạo các giọt dầu nhỏ đến 0.08 

0.003 m (hình 2.3).

Hình 2.3. Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa.

Dung dịch có khả năng bôi trơn tốt hơn nếu bổ sung thêm các chất phụ trợ

như dầu thực vật, mỡ động vật hoặc các sản phẩm este khác, nếu bổ sung thêm 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.

4. Dung dịch tạo thành từ các thành phần hoá học: Dung dịch này là sự

kết hợp của ba loại ở trên, nhưng có các đặc điểm khác sau dây:

+ Lượng dầu hoà tan ít hơn từ 5  45% so với loại 2.

+ Lượng Emusil và các phân tử hoạt động trên bề mặt cao hơn so với loại 2,

điều này cho ta thấy kích thước khối cầu nhỏ hơn so với loại 3. Khi dùng loại dầu

này sẽ giúp quá trình tách phoi tốt, khả năng thâm nhập vùng cắt để bôi trơn làm

nguội tốt.

36

Hình 2.4. Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học.

5. Dung dịch được tạo thành từ các thành phần dầu: Được lấy từ dầu thô,

dầu thực vật, mỡ động vật, chúng có thể ở thể đơn hoặc dưới dạng pha trộn. Dầu thô

có nhiều nguồn khác nhau như dầu mỏ, parafin, độ nhớt của chúng cũng 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 ở nhiệt độ

cao. Cũng có thể cho thêm các chất như phốt pho, lưu huỳnh, Clo, làm tăng thêm

khả năng bôi trơn – làm nguội của dung dịch.

Hình 2.5. Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu.

6. Tuỳ theo tác dụng bôi trơn hoặc làm nguội là chủ yếu dung dịch trơn

nguội được phân loại như sau:

37

* Nhóm có tác dụng làm nguội là chủ yếu: Những loại dung dịch này sử dụng khi

mục đích giảm nhiệt độ là chủ yếu. Nó được dùng cho các quá trình cắt mà ở đó

nhiệt lượng phát sinh lớn, cần được dẫn khỏi vùng cắt nhanh, giảm tác động xấu của

nhiệt độ đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và quá trình mòn của dụng

cụ cắt.

* Nhóm có tác động bôi trơn là chủ yếu: Những dung dịch loại này có tác dụng

bôi trơn là chủ yếu, mục đích là giảm ma sát, mục tiêu giảm nhiệt độ vùng cắt là thứ

yếu (dùng ở các dạng gia công với V cắt nhỏ). Loại này sử dụng khi gia công tinh

lần cuối, dung dịch bôi trơn làm giảm lực nói chung, đặc biệt là giảm ma sát giữa

mặt sau của dao cụ với bề mặt đã gia công. Kết quả là dung dịch bôi trơn góp phần

làm tăng độ chính xác gia công và giảm độ nhấp nhô bề mặt gia công.

2.2.3 Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay

Dung dịch trơn nguội chủ yếu dùng để làm giảm nhiệt độ ở vùng cắt, do đó

tuổi bền của dao và chất lượng gia công tăng lên. Đồng thời dung dịch trơn nguội

cũng giữ cho dụng cụ và chi tiết gia công khỏi bị ôxi hoá. Ngoài ra dung dịch trơn

nguội không được gây ảnh hưởng xấu đến lớp sơn bảo vệ máy, trong quá trình làm

việc không được tan thành các thể riêng biệt, dung dịch đòi hỏi phải ổn định,... Gần

đây người ta đã chế tạo các dung dịch đáp ứng được những yêu cầu trên.

- Tưới dung dịch trơn nguội bằng cách sử dụng hai vòi để dẫn trực tiếp dung

dịch vào vùng cắt theo hai mặt bên của dao: Sử dụng tốt nhất khi gia công những

bề mặt có chiều rộng cắt không lớn.

Đây là phương pháp có cách bố trí thiết bị dẫn dung dịch rất đơn giản và dễ

điều chỉnh lượng dung dịch theo yêu cầu trong khi đang gia công.

38

Hình 2.6. Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay.

- Tưới dung dịch trơn nguội bằng cách sử dụng hai vòi dẫn trực tiếp vào mặt

trước và mặt sau dao: Thực hiện hiệu quả nhất trên dao phay khi gia công các bề

mặt rộng, thường sử dụng khi gia công mặt phẳng. Phương pháp có hệ thống vòi

tưới phức tạp, phải bố trí vòi di chuyển cùng trục chính máy, trong quá trình cắt nếu

cần điều chỉnh vòi thì hết sức khó khăn (hình 2.7).

Hình 2.7. Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay

- Tưới dung dịch trơn nguội bằng cách dùng thiết bị vòi dẫn dung dịch vào tất

cả các lưỡi cắt: Phương pháp này hiệu quả tưới cao, thường sử dụng cho các loại

39

dụng cụ như dao phay ngón. Nhược điểm chính là gián tiếp dẫn dung dịch vào vùng

cắt, chỉ sử dụng cho các dụng cụ cắt có kích thước đường kính giới hạn (hình 2.8).

Hình 2.8. Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt.

Sử dụng dung dịch trơn nguội một cách hợp lý có thể tăng tuổi bền từ 1,5  4

lần. Dung dịch trơn nguội và cách sử dụng nó có hiệu quả tốt với loại vật liệu và

phương pháp gia công này, nhưng có thể ít hiệu quả đến loại vật liệu và phương

pháp gia công khác, thậm chí trong một số trường hợp lại gây ảnh hưởng xấu. Mỗi

một tổ hợp: vật liệu gia công – phương pháp gia công - vật liệu làm dụng cụ cắt -

chế độ cắt chỉ thích hợp với một loại dung dịch trơn nguội nhất định.

Trong bảng dưới đây đã chỉ rõ các loại dung dịch trơn nguội và cách sử dụng

dung dịch trơn nguội khi phay [7]:

TT Vật liệu gia công Mã hiệu dung dịch trơn nguội

3% Ucơrinon – 1. 1 Thép các bon kết cấu 5 8 % P3 – COЖ – 8.

2 Thép hợp kim 5% Ucơrinon – 1.

3 Thép gió dụng cụ OCM - 3

40

TT Vật liệu gia công Mã hiệu dung dịch trơn nguội

5% Ucơrinon – 1. 4 Thép không gỉ 5 8 % P3 – COЖ – 8.

Thép độ bền cao và thép chịu lửa MP – 1. 5

5% Ucơrinon – 1. Hợp kim titan 6 5 8 % P3 – COЖ – 8.

3% Ucơrinon – 1. Gang 7

8 Nhôm và hợp kim nhôm 3 5 % Ucơrinon – 1.

9 Đồng và hợp kim đồng MP – 4.

Khi phay gang xám trên máy phay vạn năng, thường người ta không dùng

dung dịch trơn nguội, còn khi phay gang có độ bền cao thì dùng Emusil. Tuy vậy,

đôi khi người ta vẫn dùng dung dịch trơn nguội để dễ phay gang xám. Trong trường

hợp này nên có cơ cấu bảo vệ dưới dạng màn chắn, đặc biệt khi dùng dao phay mặt

đầu bằng hợp kim cứng. Khi gia công các bộ phận thân máy bằng gang, nếu không

dùng dung dịch trơn nguội chi tiết có thể bị nung nóng, vì vậy để giảm biến dạng chi

tiết người ta dùng dung dịch trơn nguội.

2.3 Các phương pháp bôi trơn – làm nguội

2.3.1. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tưới tràn

Là phương pháp được dùng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp mà dung

dịch 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:

- Tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế tác dụng xấu của nhiệt độ với dụng cụ cắt.

- Đảm bảo nhiệt độ làm việc của 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 của dụng cụ cắt.

* Nhược điểm:

- Gây ô nhiễm môi trường làm việc, đất đai và nguồn nước.

41

- Tăng chi phí sản xuất, vận chuyển, bảo dưỡng và tái chế chất bôi trơn, đặc biệt

tăng chi phí cho làm sạch trước khi đưa ra môi trường.

- Tiêu tốn nhiều dung dịch trơn nguội.

- Dung dịch khó xâm nhập vào vùng cắt.

Hình 2.9. Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay.

2.3.2 Phương pháp gia công khô

* Ưu điểm:

- Không gây ô nhiễm môi trường.

- Không hao tốn dung dịch trơn nguội.

- Máy không cần trang bị hệ thống bôi trơn.

* Nhược điểm:

- Nhiệt độ vùng cắt lớn.

- Lực cắt lớn hơn so với gia công ướt.

- Khó thoát phoi ra khỏi vùng gia công.

- Phương pháp này chỉ ứng dụng cho một số vật liệu nhất định.

42

Hình 2.10. Phương pháp gia công khô trên máy phay.

2.3.3. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu

Dung dịch được phun vào vùng gia công với một áp suất nhất định, chuyển

một lượng nhỏ dung dịch vào vùng cắt với một tốc độ cao (250  300 m/phút),

chúng có tác dụng bôi trơn và làm nguội rất hiệu quả.

Tác dụng hút nhiệt của phương pháp bôi trơn và làm nguội tối thiểu là rất

cao. Dùng phương pháp này cho phép nâng cao tuổi bền của dao thép gió và dao

hợp kim cứng từ 1.5  3 lần so với phương pháp tưới tràn. Phương pháp này có các

ưu điểm, nhược điểm sau:

*Ưu điểm:

- Lượng dung dịch trơn nguội cần thiết chỉ bằng 20  30% so với lượng dung

dịch sử dụng theo phương pháp tưới tràn, do đó giảm chi phí chế tạo chất bôi trơn

làm lạnh.

- Hiệu quả bôi trơn, làm nguội cao nên giảm lực, giảm nhiệt dẫn đến nâng

cao chất lượng sản phẩm.

43

- Tiết kiệm dung dịch trơn nguội, giảm ô nhiễm môi trường.

- Đảm bảo tuổi bền của dụng cụ.

- Phoi sạch, không gây ô nhiễm môi trường.

- Không gian làm việc sạch.

* Nhược điểm:

- Khó vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt.

- Nhiệt độ chi tiết cao.

Hình 2.11. Gia công bằng phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

2.4 Ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tới quá trình phay sử dụng dao thép gió

2.4.1 Ảnh hưởng đến nhiệt cắt

Trong quá trình tiện, nhiệt sinh ra chủ yếu do công chuyển từ hiện tượng

biến dạng dẻo trong quá trình hình thành phoi gia công, ma sát giữa dao và chi tiết

gia công, ma sát giữa bề mặt tiếp xúc phoi và mặt trước của dao. Khi không sử dụng

các biện pháp trơn nguội, hầu hết nhiệt sinh ra được tồn đọng trong phoi gia công,

một số khác truyền vào dụng cụ cắt và chi tiết gia công. Lượng nhiệt truyền vào chi

tiết gia công sẽ gây nên các hư hỏng lớp bề mặt. Phần khuếch tán vào dụng cụ cắt sẽ

gây nên các hiện tượng lẹo dao, các hư hỏng nhiệt (biến dạng dẻo, các phản ứng hóa

học xảy ra kèm theo), các hư hỏng cơ khí (mài mòn, mỏi, nứt tế vi). Các hư hỏng

hình thành trên dụng cụ cắt sẽ gây nên các dạng hư hỏng liên quan trên bề mặt chi

tiết gia công. Do vậy, các biện pháp làm giảm nhiệt gia công sẽ có ảnh hưởng lớn

đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công và tuổi bền dụng cụ cắt.

44

Nhiệt cắt trong quá trình tiện cứng sử dụng dao cắt CBN để tiện khô có thể

lên đến 9500C. Nhiệt gia công càng cao khi gia công chi tiết có độ cứng càng cao.

Khi sử dụng các giá trị chế độ cắt càng cao thì nhiệt sinh ra càng lớn. Nhiệt cắt chịu

ảnh hưởng rất lớn bởi vận tốc cắt và ít chịu ảnh hưởng của bước tiến dao và chiều

sâu cắt. Sử dụng các phương pháp BT-LN khác nhau với các dung dịch khác nhau

nhằm hạn chế các ảnh hưởng ngoài mong muốn này khi gia công.

Li và Liang [18] đã thực hiện quá trình đo nhiệt cắt trong quá trình tiện cứng

sử dụng dao cắt Carbide. Điểm đo nhiệt được thực hiện tại phía dưới lưỡi cắt. Kết

quả cho thấy các phương pháp BT-LN khác nhau, có ảnh hưởng khác nhau đến giá

trị nhiệt cắt, song chúng đều có cùng chung một chu trình quan hệ theo thời gian cắt

và vận tốc cắt. Nhiệt cắt sinh ra khi bôi trơn tối thiểu xấp xỉ bằng nhiệt cắt khi bôi

trơn tưới tràn trong khi đó nhiệt cắt khi tiện khô lại quá cao. Điều này cho thấy sự

ảnh hưởng của phương pháp bôi trơn tối thiểu đến khả làm nguội khi gia công

tương đương với quá trình bôi trơn tưới tràn. Ở đây, nhiệt cắt tăng nhanh khi tăng

vận tốc cắt từ 100 đến 200 m/phút nhưng khi vận tốc cắt cao hơn thì nhiệt cắt tăng

không đáng kể. Nhiệt cắt cũng tăng nhanh trong khoảng thời gian cắt trước 1 phút,

thời gian sau đó (đến 10 phút) nhiệt cắt tăng chậm và tỷ lệ với thời gian.

Hình 2.12: Các vùng sinh nhiệt chủ yếu khi tiện [22]

Để khẳng định các ảnh hưởng của quá trình MQL đến nhiệt cắt, Khan và

Dhar [20] đã kiểm tra các đặc tính của phoi hình thành trong quá trình tiện. Kết quả

45

cho thấy những dấu hiệu liên quan đến khả năng BT-LN của phương pháp bôi trơn

tối thiểu so với các phương pháp khác. Hệ số co rút phoi ít hơn, bề mặt sau của phoi

bóng và nhẵn hơn trong quá trình tiện sử dụng MQL. Điều đó khẳng định một

lượng dung dịch trơn nguội đáng kể đã xuất hiện giữa vùng tiếp xúc dao-phoi và

phát huy tác dụng của chúng ở đó. Khi hệ số co rút của phoi ít hơn, sự chuyển biến

thành nhiệt từ quá trình biến dạng dẻo sẽ ít hơn do đó nhiệt cắt sẽ giảm. Mặt khác,

khi bề mặt phoi-dao được bôi trơn, phoi sẽ chuyển động có lực ma sát nhỏ hơn, diện

tích tiếp xúc ít hơn và sẽ càng ít làm tăng nhiệt cắt hơn.

2.4.2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt

Nhiều nghiên cứu cho thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực

cắt xuống 30%, thậm chí xuống 45% khi cắt ren bằng tarô [21].

Khi sử dụng dung dịch trơn nguội thì lực cắt phải càng giảm rõ rệt nếu vật

liệu gia công càng có độ dẻo cao. Điều này được giải thích như sau: trong trường

hợp này lực ma sát giữa dao và phoi tăng, do đó hiệu quả của việc sử dụng dung

dịch trơn nguội càng phải cao [21].

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu lại khuyên không nên sử dụng dung dịch

trơn nguội khi gia công với tốc độ cắt lớn. Ví dụ khi gia công thép 10 với tốc độ cắt

cao và dùng dung dịch trơn nguội emunxi, lực cắt Pz lớn hơn chút ít so với trường

hợp gia công không có dung dịch trơn nguội [21].

Mặc dù có lời khuyên trên, nhưng trong thực tế sử dụng dung dịch trơn nguội

trong mọi trường hợp (kể cả gia công tốc độ cao) vẫn có ưu điểm vì khi có dung

dịch trơn nguội, dụng cụ cắt làm việc êm hơn, tuổi bền dụng cụ cao hơn, ngoài ra độ

chính xác và độ nhám bề mặt cũng được cải thiện đáng kể [21].

2.4.3 Ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền dụng cụ cắt

Trong quá trình gia công cắt gọt (nhất là trong quá trình hình thành phoi liên

tục), mòn dụng cụ cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: mài mòn cơ học, mòn do

bám dính, mòn do sự khuếch tán, ăn mòn hóa học, hoạt động điện tích trên bề mặt

gia công, vật liệu dụng cụ và điều kiện gia công. Dụng cụ cắt thường hỏng sớm do

46

biến dạng dẻo dưới những điều kiện có hại gây ra bởi áp suất lớn, nhiệt độ và tải

trọng động học tại đầu dụng cụ cắt, nếu vật liệu dao thiếu độ bền và độ cứng nóng.

Những khảo sát cho thấy rằng dao hỏng chủ yếu do mòn. Một dạng mòn

dụng cụ quan trọng là mòn mặt sau chính và mặt sau phụ, nó chi phối chất lượng bề

mặt cũng như độ chính xác kích thước. Mòn mặt sau dẫn đến chất lượng bề mặt xấu

và độ chính xác kích thước không đảm bảo.

Nhờ tác dụng bôi trơn-làm mát của dung dịch trơn nguội chủ yếu ảnh hưởng

đến mòn do dính, sự hình thành và mất đi của lẹo dao trong khoảng vận tốc cắt nhất

định [23]. Đặc biệt là hiện tượng mòn do mài mòn của các hạt mài khi cắt ở vật tốc

cắt thấp (dùng dụng cụ HSS) có thể được ngăn chặn bởi chất bôi trôi.

2.4.4. Ảnh hưởng đến chiều cao nhấp nhô bề mặt

Trong quá trình tiện thường, hiện tượng lẹo dao được hình thành và mất đi là

ngẫu nhiên trong quá trình cắt. Tuy nhiên, đối với quá trình tiện cứng, hiện tượng

này hầu như xuất hiện theo một số cơ chế nhất định [24]. Ban đầu, quá trình biến

dạng dẻo xuất hiện sau đó dần dần mài mòn và đẩy lùi lưỡi cắt lui về phía sau và

hình thành các hiện tượng lẹo dao.

Lẹo dao là nguyên nhân cơ bản gây ảnh hưởng lớn đến chiều cao nhấp nhô

bề mặt khi gia công nói chung và khi tiện cứng nói riêng. Trong quá trình tiện cứng,

mối quan hệ này đã được Penalva và các đồng nghiệp [24] khẳng định bằng việc đối

chứng sự trùng khớp giữa profile của chiều cao nhấp nhô bề mặt với profile của

lưỡi cắt trong các điều kiện cắt khác nhau. Ngoài ra, Chou và Song [25] khẳng định

bán kính mũi dao có ảnh hưởng lớn đến chiều cao nhấp nhô bề mặt chi tiết khi tiện

cứng. Mũi dao có bán kính lớn chỉ có tác dụng làm giảm chiều cao nhấp nhô bề mặt

chi tiết gia công khi hiện tượng lẹo dao chưa xuất hiện. Song nó lại tạo điều kiện

cho các hiện tượng lẹo dao hình thành nhiều và nhanh hơn khi sử dụng các loại dao

có bán kính mũi dao nhỏ hơn. Đây là một trong các yếu tố cần được cân nhắc khi

thực hiện quá trình tiện cứng.

Đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp BT-LN đến chiều cao nhấp nhô bề

mặt khi gia công bề mặt vật liệu cứng, Liao và các đồng nghiệp [26] đã công bố kết

47

quả thực nghiệm chứng minh khả năng ảnh hưởng của phương pháp MQL đến sự

làm giảm chiều cao nhấp nhô bề mặt khi gia công. Khi gia công bề mặt không liên

tục, vận tốc cắt càng cao thì phương pháp MQL càng thể hiện tính ưu việt của nó.

Lý do cơ bản giải thích cho quá trình ảnh hưởng này là khả năng làm giảm các vết

nứt tại lưỡi cắt do đoản nhiệt khi gia công. Rõ ràng, khi gia công bề mặt không liên

tục, nhiệt sẽ tăng mỗi khi lưỡi cắt tham gia cắt gọt và nhiệt cắt sẽ giảm sau khi lưỡi

cắt rời bề mặt chi tiết gia công. Do vậy, việc sử dụng quá trình BT-LN theo hình

thức tưới tràn sẽ càng làm tăng sự chênh lệch nhiệt ở đây và làm tăng các vết nứt

đoản nhiệt tại lưỡi cắt dẫn đến làm tăng chiều cao nhấp nhô bề mặt chi tiết gia công.

Để xác định được ảnh hưởng của MQL tới chiều cao nhấp nhô bề mặt ta

dùng phương pháp so sánh. Đó là nghiên cứu ảnh hưởng của các công nghệ BT-LN

tới chất lượng bề mặt trong cùng điều kiện công nghệ như:

- Cùng vật liệu gia công;

- Cùng vật liệu dụng cụ cắt;

- Cùng chế độ cắt;

- Cùng hệ thống thiết bị.

Sự biến thiên của chiều cao nhấp nhô bề mặt được theo dõi trong tiến độ gia

công thép bằng mảnh hợp kim, tại một chế độ vận tốc cắt (Vc), bước tiến dao (So),

chiều sâu cắt (t) riêng biệt, dưới điều kiện gia công ướt, khô và MQL làm giảm mòn

mặt sau phụ trung bình và mòn xước trên lưỡi cắt phụ, chiều cao nhấp nhô bề mặt

cũng phát triển rất chậm dưới điều kiện MQL.

Kết luận chương 2

- Tác giả đã nghiên cứu được các phương pháp bôi trơn và làm mát cũng như

tìm hiểu về các phương pháp bôi trơn làm mát quá trình phay.

- Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của bôi trơn làm mát tới các thông số cơ

bản của quá trình phay.

- Qua phân tích cho thấy, bôi trơn và làm mát ảnh hưởng lớn lớn lực cắt, nhiệt

cắt, từ đó ảnh hưởng tới mòn và tuổi bền của dao. Do đó tác giả tập trung phân tích

ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm mát tới mòn dụng cụ cắt và chất lượng bề

mặt sản phẩm sau khi gia công.

48

Chương 3

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DẦU EMUSIL CÓ TRỘN BỘT AL2O3

VÀO DẦU EMUSIL KHI PHAY RÃNH SỬ DỤNG DAO PHAY THÉP GIÓ

3.1 Đặt vấn đề

Quá trình phay rãnh sử dụng dao phay thép gió khá phổ biến và đã được

nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Tuy nhiên vấn đề giảm mòn dao, tăng tuổi bền dao

và giảm độ nhám bề mặt vẫn còn nguyên tính thời sự. Trong đó lựa chọn phương

pháp bôi trơn làm nguội và dung dịch bôi trơn làm nguội hợp lý là biện pháp đơn

giản kinh tế và có hiệu quả để giảm mòn dao và giảm độ nhám bề mặt chi tiết gia

công. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy rằng dầu nano được tạo ra bằng cách

trộn bột nano vào dung dịch bôi trơn làm mát truyền thống có thể cải thiện hiệu suất

quá trình cắt gọt.

Trong thời gian gần đây, dầu có trộn bột nano (Dầu nano) đã được sử dụng

nhờ hiệu quả bôi trơn làm mát của nó cho truyền động bánh răng [27], dầu nano là

dầu công nghiệp kết hợp với các hạt rắn kích cỡ nano như Al2O3, WS2, MoS2. Khi

so sánh hệ số ma sát của dầu công nghiệp với dầu nano [28], cho thấy việc sử dụng

dầu kết hợp bột nano có thể làm giảm hệ số ma sát, tăng khả năng truyền nhiệt so

với khi sử dụng dầu công nghiệp. Còn trong nghiên cứu về gia công cắt gọt [29], đã

chỉ ra rằng việc sử dụng dầu nano để bôi trơn làm mát vùng cắt, đã làm tăng độ

bóng bề mặt và giảm mòn dụng cụ. Một nghiên cứu khác về tiện cứng vật liệu

AISI4140 có bôi trơn làm mát bằng dầu nano SiO2 [30], độ bóng và độ chính xác bề

mặt gia công tăng và lực cắt giảm. Như vậy hạt nano rắn được cho thêm vào dầu bôi

trơn có thể làm tăng khả năng truyền nhiệt và giảm nhiệt độ trong vùng cắt [31, 32].

Hạt nano Al2O3 có cấu trúc dạng cầu không chỉ có kích thước mà còn có tính chất

cơ học, hóa học và tính kinh tế phù hợp để bổ sung thêm vào dầu công nghiệp [33]

thành dầu nano Al2O3 dùng trong bôi trơn làm mát.

49

Vì vậy, Đề tài nghiên cứu tập trung nghiên cứu ảnh hưởng dung dịch bôi trơn

làm mát có trộn bột Al2O3-80nm tới mòn dao và nhám bề mặt, từ đó xác định tỷ lệ

trộn bột và vận tốc cắt hợp lý khi gia công.

3.2 Hệ thống thí nghiệm

Với mong muốn của tác giả là áp dụng kết quả của đề tài vào chính đơn vị do

mình công tác. Nhằm cải tiến công nghệ hiện có và nâng cao năng suất, chất lượng

sản phẩm. Cho nên tác giả đã khảo sát, đánh giá tình hình và năng lực thực tiễn của

đơn vị, đề xuất với Giáo viên hướng dẫn và Giám đốc Nhà máy áp dụng vào sản

phẩm truyền thống của Nhà máy, hàng năm sản xuất với số lượng lớn (150 nghìn

sản phẩm/năm) đó là chế tạo chi tiết cơ khí loa phụt của đạn chống tăng B41M, sử

dụng các trang bị, máy móc, thiết bị cơ lý hóa hiện có của Nhà máy và các đơn vị

bên ngoài. Nhiệm vụ này đã nhận được sự ủng hộ của Giáo viên hướng dẫn và

Giám đốc Nhà máy cho phép thực hiện tại Xí nghiệp cơ khí.

3.2.1 Trang thiết bị thí nghiệm

3.2.1.1 Máy gia công

Tên thiết bị : MÁY PHAY VẠN NĂNG

Ký hiệu : X63W/1

Số xuất xưởng: 189 Nước sản xuất: TRUNG QUỐC

Năm sản xuất : 1999 Năm sử dụng : 2001

Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị (chỉ số) TT

Kích thước bàn máy mm 100x600 1.

Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy: 2.

- Phương dọc mm 880

Phương ngang ‘’ 300 -

‘’ 360 - Thẳng đứng

Khoảng cách từ tâm trục chính đến mặt bàn máy 30~410 mm 3.

Góc độ quay của Đầu máy độ 45 4.

Giới hạn tốc độ quay trục chính: 18 cấp vg/phút 30~1500 5.

Đường kính lỗ trục chính mm 29 6.

50

Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị (chỉ số) TT

7. Đường kính chuôi dao mm 32

8. Tốc độ bàn máy: - Dọc mm/phút 19~950

- Ngang ‘’ 19~950

- Đứng ‘’ 6.3~317

9. Khối lượng lớn nhất của phôi gia công kg 1000

10. Công suất động cơ truyền động: - Trục chính kW 11 (1460v/ph)

- Chạy bàn ‘’ 3 (1420 v/ph)

11. Bơm làm mát kW 0.125 (2970

v/ph)

12. Kích thước máy mm 2556x2159x1830

13. Khối lượng máy kg 3800

Hình 3.1 Máy phay vạn năng X63W/1

51

3.2.1.2 Dụng cụ cắt

Sử dụng dao phay 3 me phay rãnh chi tiết loa phụt đạn B41M, làm bằng thép

gió P18, số răng Z=16, nhiệt luyện 62÷65HRC, sản phẩm không rạn, nứt. Để phục

vụ cho thí nghiệm đề tài, tác giả đã chế tạo 40 dao, sau đó tiến hành kiểm tra

nghiệm thu và chọn ra 9 dao đạt các chỉ tiêu kỹ thuật tốt nhất để thực hiện thí

nghiệm.

Hình 3.2 Thiết kế dao phay chi tiết loa phụt

52

Hình 3.3: Dao phay chi tiết loa phụt phục vụ cho thí nghiệm

3.2.2 Chế độ công nghệ

3.2.2.1 Chế độ cắt

Quá trình phay rãnh chi tiết loa phụt được lựa chọn để phân tích:

Gia công lỗ sơ bộ

Cắt phôi

Rèn phôi

Thường hóa

Phay rãnh

Tiện ngoài

Tiện ren M39 x1,5

Sơ đồ công nghệ chế tạo phôi và phay rãnh loa phụt

Khoan 6 lỗ Ø3,7+0,2

Vì đây là sản phẩm quốc phòng nên phôi loa phụt được làm từ vật liệu thép

40X GOST 4543-71 được Nhà máy nhập khẩu từ Nhật có CO,CQ và được Hội

đồng cấp Bộ Quốc phòng nghiệm thu, sau khi về Nhà máy cũng phải kiểm tra lại

thành phần của thép một lần nữa, đạt yêu cầu mới đưa vào sản xuất.

53

Hình 3.4: Phôi hoàn chỉnh phục vụ cho thí nghiệm

54

Hình 3.5: Sản phẩm sau khi phay rãnh

Tác giả thí nghiệm với chế độ công nghệ của Nhà máy đang sử dụng hiện

nay khi gia công phay rãnh chi tiết loa phụt như sau: chế độ cắt: n =60÷70v/p (tốc

độ cắt từ 19÷22m/p), S=120÷140mm/phút, sử dụng phương pháp bôi trơn làm

nguội tưới tràn, bơm làm mát 0.125 kW (2970 v/ph), thực hiện với tốc độ dao theo

55

3 mức tốc độ 25m/p, 30m/p, 35m/p, lượng chạy dao lấy theo QTCN Nhà máy đang

thực hiện S=130mm/phút, chiều sâu cắt là 10mm.

3.2.2.2 Chế độ bôi trơn làm mát

Hiện tại, Công ty đang sử dụng dung dịch bôi trơn làm mát là Dầu cắt gọt

kim loại BW Cool EX-8500V (Theo tiêu chuẩn ISO 9001; ISO 14001) được pha

loãng. Dầu cắt gọt có các thông số như bảng 3.1. Dầu BW Cool EX-8500V được

pha loãng và kiểm tra chất lượng tại công ty theo chỉ dẫn như trong bảng 3.2

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của dầu BW Cool EX-8500V

TT

Tên chỉ tiêu

Giá trị của chỉ tiêu kiểm tra

1 Tỷ trọng (g/cm3)

0,965  0,995

2 Độ pH (pha 5% với nước cất)

8,0  9,5

3 Cảm quan

Vàng nhạt

4 Cảm quan pha 5% với nước máy

Trắng sữa (trắng mờ)

5 Giá trị khúc xạ kế: [5%]

3,5

Bảng 3.2: Phương pháp pha, kiểm tra, điều chỉnh nồng độ dầu cắt gọt:

Pha dầu với nước

Thời

Kiểm tra, điều chỉnh nồng độ

(dung dịch nước tưới nguội)

Loại

gian

TT

dầu

sử

Chu

Thiết bị

Cách điều

Cách pha

Tỷ lệ pha

dụng

kỳ

đo

chỉnh

- Xác định số lượng

Nếu nồng độ

dung dịch cần pha;

khác 5±0,5 % thì

95 0,5 %

- Tính lượng nước và

bổ sung nước

BW Cool

dầu cần để pha;

nước và

6

1 ngày

Khúc

hoặc dầu cho tới

1

EX-

- Cho nước vào thùng

tháng

1 lần

xạ kế

khi đạt nồng độ

5 0,5 % dầu

8500V

5±0,5 %

trước, đổ dầu vào sau,

sau đó khuấy đều.

Bôi trơn và làm mát quá trình gia công theo phương pháp tưới tràn, sử dụng

dầu emusil có trộn bột nano Al2O3-80nm. Bột Al2O3 được sản xuất bởi trung tâm

56

nghiên cứu vật liệu nano, USA, được trộn vào dầu emusil bằng phương pháp trộn

cơ học sử dụng máy khuấy Scilogex OS400S trong 30 phút, tốc độ khuấy trộn là

1.000 vòng/phút. Sau đó trộn trong thùng bằng máy khuấy như Hình 3.6.

Hình 3.6 Máy khuấy dung dịch

Để lựa chọn được vùng tỷ lệ bột nano thích hợp, tiến hành các thí nghiệm

khảo sát sơ bộ bao gồm các tỷ lệ dung dịch 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,5%, 1,0%, 2,0%

Al2O3. Sau khi khuấy trộn quan sát lắng đọng của bột sau khi pha trong dung dịch

trong thời gian 5 phút, 30 phút, 1 giờ, 1 ngày ta nhận thấy với tỷ lệ bột càng cao thì

sự lắng đọng, phân lớp dưới đáy càng lớn nên tác giả chọn tỷ lệ pha trộn để thí

nghiệm là 0%, 0,2%, 0,4%.

57

Hình 3.7 Dung dịch 0,1% Al2O3

Hình 3.8 Dung dịch 0,2% Al2O3

58

Hình 3.9 Dung dịch 0,3% Al2O3

59

Hình 3.10 Dung dịch 0,5% Al2O3

Hình 3.11: Dung dịch 1,0% Al2O3

60

Hình 3.12 Dung dịch 2,0% Al2O3

- Khảo sát độ nhớt của dầu nano

Đo độ nhớt của dầu trước và sau khi trộn trên thiết bị đo độ nhớt tại Trung

tâm đo lường nhà máy Z131, như Hình 3.13.

61

Hình 3.13 Thiết bị đo độ nhớt TV250, xuất xứ Hà lan

Độ nhớt của dầu bôi trơn làm mát trong trường hợp trộn bột nano với các tỷ

lệ các nhau được thể hiện trong bảng 3.3; 3.4.

Bảng 3.3 Kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C của dầu emusil khi trộn bột nano Al2O3

Tỷ lệ bột nano Al2O3 trộn vào dung dịch (%)

0 0.1 0.3 0.5 0.2

6,754 6,883 7,079 7,198 6,98 Độ nhớt ở 400C

62

Bảng 3.4 Kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 600C, 800C, 1000C của dầu emusil khi trộn bột nano Al2O3 Tỷ lệ bột nano Al2O3 trộn vào dầu emusil (%)

0 0.1 0.3 0.5

7,267 10,97 11,40 12,54 Độ nhớt ở 600C (cSt)

7,235 10,26 10,54 11,54 Độ nhớt ở 800C (cSt)

cSt

(‰)

7,104 7,83 9,12 10,11 Độ nhớt ở 1000C (cSt)

Hình 3.14 Biểu đồ kết quả đo độ nhớt (cSt) ở 400C, 600C, 800C, 1000C của dầu emusil khi trộn bột nano Al2O3

Như vậy, khi trộn bột nano vào dầu emusil thì các hạt nano phân tán trong

dầu làm dầu đặc hơn và tăng độ nhớt của dầu. Độ nhớt của dầu tăng sẽ làm tăng

hiệu quả bôi trơn của dầu và tăng thời gian sử dụng của dầu khi gia công.

- Kiểm tra độ dẫn nhiệt của dầu nano

Ngoài độ nhớt thì độ dẫn nhiệt của dung dịch là một trong những thông số ảnh

hưởng tới hiệu quả của quá trình bôi trơn và làm nguội của dung dịch khi gia công

cắt gọt. Độ dẫn nhiệt của dầu có trộn bột nano được kiểm tra với các tỷ lệ tương

ứng, tại Phòng phát triển Công nghệ hóa học thuộc Trung tâm phát triển khoa học

63

công nghệ, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Kết quả đo được thể

hiện trong bảng 3.5.

Bảng 3.5 Kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu emusil

khi trộn bột nano Al2O3

Cỡ hạt (nm) Tỷ lệ bột nano Al2O3 trộn vào dầu emusil (%)

0 0.1 0.2 0.3 0.5

(W.m/K)

(‰)

80nm 1,769 2,191 2,296 2,437 2,648

Hình 3.15 Biểu đồ kết quả đo độ dẫn nhiệt (W.m/K) của dầu emusil

khi trộn bột nano Al2O3

Kết quả cho thấy, dầu có trộn bột Al2O3 có kích thước nano có khả năng tăng

khả năng dẫn nhiệt của dung dịch. Khi trộn bột nano thì tỷ lệ bột tăng làm độ dẫn

nhiệt của dung dịch tăng theo. Do đó, trộn bột nano vào dung dịch có thể có hiệu

quả tích cực trong quá trình gia công cắt gọt, và cụ thể là trong quá trình phay lăn

răng.

3.3 Thiết kế thí nghiệm Taguchi

Phương pháp thiết kế thí nghiệm Taguchi sử dụng ma trận thí nghiệm đơn

giản, đã được ứng dụng có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau. Nhiều nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 1970 đã chỉ ra rằng phương pháp

Taguchi có thể sử dụng cho nghiên cứu hàn lâm, cũng như cho những ứng dụng

64

trong sản xuất, và đặc biệt phù hợp cho những người có hiểu biết hạn chế về thống

kê.

Các bảng Taguchi có thể được tạo ra bằng tay (với các bảng nhỏ) hoặc bằng

các thuật toán thông qua các phần mềm. Việc lựa chọn các bảng được dựa theo số lượng các thông số khảo sát và các mức giá trị thay đổi của chúng. Phân tích

phương sai (ANOVA) dựa vào dữ liệu từ các ma trận thí nghiệm của Taguchi có thể

được sử dụng để lựa chọn các thông số mới để tối ưu hóa các kết quả đầu ra. Dữ

liệu từ các bảng có thể được phân tích bằng biểu đồ, hình ảnh, ANOVA và hệ số

kiểm tra fisher (F). Do đó phương pháp này cho phép sử dụng tối thiểu các thí nghiệm cần thiết để để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số lên một đặc tính

được lựa chọn nào đó của một quá trình/sản phẩm từ đó nhanh chóng điều chỉnh các thông số tiến đến tối ưu nhanh nhất. Như vậy, có thể sử dụng phương pháp Taguchi

để tìm tổ hợp các thông số công nghệ ảnh hưởng tới các yếu tố cơ bản của quá trình

cắt trong mô hình thí nghiệm đơn lưỡi cắt.

3.3.1 Xây dựng ma trận thí nghiệm

Thông số đầu vào và các mức của các thông số

Với mục đích khảo sát mòn dao và nhám bề mặt khi phay rãnh bằng dao

phay đĩa thép gió nhằm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng dầu bôi trơn có trộn bột Al2O3, thí nghiệm lựa chọn các thông số khảo sát bao gồm: Vận tốc cắt và tỷ lệ trộn bột nano Al2O3-80nm với các mức giá trị khảo sát như trong bảng 3.6.

Bảng 3.6 Các thông số khảo sát và mức giá trị tương ứng

Mức giá trị Yếu tố khảo sát Ký hiệu 1 2 3 T T

1 Vận tốc cắt (m/phút) 2 Tỷ lệ hạt (%) A B 25 0 30 0,2 35 0,4

Sự tương tác giữa các yếu tố

Việc lựa chọn sự tương tác giữa các thông số trong nghiên cứu phụ thuộc vào sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các các thông số đến kết quả nghiên cứu. Trong phạm vi nghiên cứu, tương tác giữa tỷ lệ bột và cỡ hạt, tương tác giữa vận tốc cắt và cỡ

hạt và tương tác giữa vận tốc cắt và tỷ lệ bột được xem xét nghiên cứu.

Bậc tự do của ma trận thí nghiệm

65

Bậc tự do của ma trận thí nghiệm được xác định bằng tổng bậc tự do của các

thông số với bậc tự do các sự tương tác, bảng 3.7:

- Bậc tự do của một thông số: dof=K-1; với K là số mức giá trị của thông số. - Bậc tự do của mỗi tương tác giữa các thông số: dof(AxB)=(KA-1).(KB-1) với KA,

KB là số mức giá trị của thông số A, B.

Bảng 3.7 Bậc tự do của ma trận thí nghiệm

A B AxB Tổng Thông số

2 2 4 8 dof

Như vậy ma trận thí nghiệm này có bậc tự do là 13 và bảng ma trận thí

nghiệm của Taguchi được lựa chọn phải lớn hơn hoặc bằng 13.

Ma trận thí nghiệm

Như vậy, Với các thông số khảo sát với vận tốc cắt có 3 mức và tỷ lệ bột có 3

mức giá trị, thiết kế thí nhiệm L9 (như bảng 3.8) được lựa chọn để phân tích ảnh

hưởng của các thông số A, B và các tương tác giữa chúng tới các yếu tố đầu ra. Từ

đó thành lập được ma trận thí nghiệm như bảng 3.9.

Bảng 3.8 Thiết kế thí nghiệm L9 [34] Bảng 3.9 Ma trận thí nghiệm

STT A B STT Tỷ lệ (%)

Vận tốc cắt (m/ph) 25 1 1 1 1 0.0

2 2 1 2 25 0.2

3 3 1 3 25 0.4

4 4 2 1 30 0.0

5 5 2 2 30 0.2

6 7 6 7 2 3 3 1 30 35 0.4 0.0

8 8 3 2 35 0.2

9 9 3 3 35 0.4

66

3.3.2 Chỉ tiêu đánh giá

Mô hình thí nghiệm được thiết lập với mục đích đánh giá hiệu quả của dầu

nano khi phay lăn răng trong điều kiện sản xuất của Việt Nam. Vì vậy lượng mòn

mặt sau dao phay và độ nhám là hai chỉ tiêu chính được lựa chọn để đánh giá hiệu quả của dầu nano trong mô hình thí nghiệm.

a, Lượng mòn mặt sau

- Máy đo: Dùng 02 thước vặn đo ngoài (panme) có phạm vi đo: (75 đến 100)

mm và (100 đến 125) mm giá trị độ chia: 0,001 mm

- Phương pháp đo lượng mòn mặt sau: Đo đường kính đỉnh dao đối xứng ở 3

vị trí cách nhau 60o đã được đánh dấu trên dao → gia công sản phẩm → đo lại

đường kính đỉnh dao đối xứng ở 3 vị trí cách nhau 60o đã được đánh dấu trên dao

sau khi phay. Sau đó lấy trung bình lượng mòn 3 lần đo (giảm đường kính) ở 3 vị trí

khác nhau ta được lượng mòn Hs.

Hs = (∆d1/2+ ∆d2/2+ ∆d3/2)/3 (3.1)

b, Độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt là một thông số đánh giá chất lượng lớp bề mặt, độ nhám

thay đổi đáng kể khi dao bị mòn. Vì vậy lựa chọn độ nhám bề mặt sau gia công là

một chỉ tiêu dùng để khảo sát trong thí nghiệm. Độ nhám bề mặt gia công được đo

trên máy đo độ nhám SJ210 của Công ty TNHH MTV DIESEL SÔNG CÔNG để

xác định độ nhám ở 3 rãnh phay/sản phẩm như Hình 3.16

Lấy trung bình độ nhám 3 lần đo ở 3 vị trí rãnh khác nhau ta được lượng

mòn Ra.

Ra = (Ra1+ Ra2+ Ra3)/3 (3.2)

67

Hình 3.16 Đo độ nhám sản phẩm

3.3.3 Phân tích kết quả

a, Phân tích phương sai

Phân tích sự thay đổi:

- Tổng các bình phương (SS): đo độ lệch của dữ liệu thí nghiệm từ trị số

trung bình của dữ liệu. Xét một hệ số A được khảo sát ta có:

(3.3)

Trong đó:

N – Số lượng giá trị được kiểm tra

– Giá trị trung bình của các kết quả kiểm tra yi của đối tượng thứ i.

- Tổng bình phương của hệ số A (SSA):

(3.4)

Trong đó:

Ai – Giá trị tại mức i của thí nghiệm.

NK – Số lượng kiểm tra tại trạng thái i.

T – Tổng giá trị kiểm tra.

68

– Giá trị trung bình của các kết quả khảo sát.

nAi – Số kết quả khảo sát ở điều kiện Ai.

- Tổng bình phương các lỗi (SSe): Phân bố bình phương của các giá trị khảo

sát từ giá trị trung bình của trạng thái A.

(3.5)

- Tổng bình phương của các tương tác (SSAxB):

(3.6)

- Tổng bình phương cho các hệ số ở trạng thái lặp: giả sử có A1 và trạng thái

thể hiện việc lặp lại là ta có:

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

- Phần trăm phân bố sự thay đổi của thông số A:

(3.11)

Hệ số Fisher (F): Hệ số F được dùng để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông

số khảo sát tới biến đầu ra. Thông số khảo sát có giá trị F lớn hơn sẽ có ảnh hưởng

mạnh hơn đến kết quả đầu ra và F được xác định như sau [34]:

(3.12)

Trong đó:

MSĐK – Giá trị trung bình bình phương cho điều kiện

MSLĐK – Giá trị trung bình bình phương cho lỗi điều kiện

b, Hệ số S/N

Phương pháp Taguchi sử dụng tỷ số tín hiệu nhiễu S/N để đánh giá mức độ

ảnh hưởng của các thông số ảnh hưởng tới giá trị đầu ra của sản phẩm. Quá trình

69

đánh giá thông qua hệ số S/N cho kết quả tối ưu và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu nhất.

Hệ số S/N của các kết quả đầu ra được xác định theo các chỉ tiêu như sau 0:

- Giá trị lớn hơn là tốt hơn:

(S/N)HB=-10.log(MSDHB) (3.13)

Trong đó:

MSDHB – Sai lệch bình phương trung bình

r – Số lần kiểm tra trong một thí nghiệm

yi – Các giá trị của thí nghiệm.

- Giá trị tiêu chuẩn là tốt nhất

(S/N)NB=-10.log(MSDNB) (3.14)

Trong đó:

MSDNB – Sai lệch bình phương trung bình

Y0 – Giá trị tiêu chuẩn hay giá trị mục tiêu

- Giá trị thấp hơn là tốt hơn:

(S/N)LB=-10.log(MSDLB) (3.15)

Trong đó:

MSDLB – Sai lệch bình phương trung bình

yi – Các giá trị của thí nghiệm.

Nghiên cứu này khảo sát hai kết quả đầu ra là lượng mòn mặt sau và độ nhám

Ra được xác định theo đặc trưng thấp hơn là tốt hơn, như hình

70

Hình 3.17 Thiết lập các thông số trong mô hình thí nghiệm TAGUCHI

3.4 Xử lý kết quả và phân tích

3.4.1 Kết quả thí nghiệm

Sau khi tiến hành gia công theo sơ đồ hình 3.18 thu được bộ sản phẩm mẫu

và dao phay như hình 3.19.

Hình 3.18 Phay rãnh chi tiết loa phụt

71

Hình 3.19 Mẫu sản phẩm và dao sau khi phay

Bộ thí nghiệm được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm minitab 16, thu được

kết quả như trong bảng 3.10

Bảng 3.10 Giá trị lượng mòn, độ nhám và tỷ số S/N tương ứng

Vận Tỷ lệ TT tốc cắt Hs(µm) S/N(Hs) Ra(µm) S/N(Ra) (%) (m/ph)

1 0.0 25 90.0 -39.0849 2.020 -6.10846

2 0.0 30 95.0 -39.5545 2.507 -7.98193

3 0.0 35 118.3 -41.4621 2.844 -9.07961

4 0.2 25 41.7 -32.3958 0.857 1.34038

5 0.2 30 45.0 -33.0643 0.971 0.25263

6 0.2 35 46.7 -33.3801 1.100 -0.82522

7 0.4 25 51.7 -34.2642 1.604 -4.10589

8 0.4 30 61.7 -35.8010 1.693 -4.57485

9 0.4 35 63.3 -36.0326 1.968 -5.88050

3.4.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới lượng mòn mặt sau

Sử dụng phần mềm Minitab, phân tích phương sai cho giá trị lượng mòn mặt

sau với khoảng tin cậy 95,6%. Kết quả phân tích cho thấy giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau ứng với các mức khác nhau với từng thông số khảo sát và thứ tự

ảnh hưởng của các thông số tới giá trị lượng mòn mặt sau được thể hiện trong hình

72

3.9. Kết quả phân tích cho thấy trong số các thông số khảo sát thì tỷ lệ bột là thông

số có ảnh hưởng mạnh nhất tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau.

Hình 3.20 Giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số

Ảnh hưởng của các thông số khảo sát và tương tác của chúng tới lượng mòn

mặt sau được thể hiện trên các Hình 3.21 và Hình 3.21. Qua đồ thị ảnh hưởng của

các thông số tới giá trị lượng mòn mặt sau được phân tích và đánh giá chi tiết.

Khi tăng vận tốc cắt từ 25 m/phút lên đến 35 m/phút thì giá trị trung bình của

lượng mòn mặt sau tăng từ 61,11 μm đến 76,11 μm. Như vậy, khi tăng vận tốc cắt

nhưng vẫn nằm trong dải vận tốc cắt thấp thì lực cắt có xu hướng tăng dần làm tăng

dần lượng mòn mặt sau.

Quan sát đồ thị nhận thấy, khi tăng tỷ lệ % bột nano Al2O3 trộn vào dầu, thì giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau giảm và đạt giá trị nhỏ nhất khi tỷ lệ bột là 0,2%. Nguyên nhân là do khi tỷ lệ bột tăng, đồng nghĩa với số lượng hạt nano Al2O3 trên bề mặt tiếp xúc tăng (tiếp xúc giữa phoi và mặt trước hoặc tiếp xúc giữa mặt

sau và dao), làm giảm ma sát, tăng khả năng thoát phoi và kết quả là giảm lực cắt, giảm lượng mòn dao phay. Hạt nano Al2O3 có hình dạng cầu, có khả năng làm giảm ma sát đồng thời tăng khả năng truyền nhiệt dẫn tới giảm năng lượng cần thiết để bóc tách phoi, do đó lực cắt giảm và giảm mòn dao. Khi trộn hạt nano sẽ tạo ra một lớp dầu và hàng ngàn hạt nano hình cầu trong vùng tiếp xúc ma sát làm cho phoi

thoát dễ dàng và từ đó giảm mòn dao phay. Tuy nhiên, giá trị lượng mòn mặt sau khi phay tăng khi tiếp tục tăng tỷ lệ hạt nano Al2O3 trộn vào dầu bôi trơn làm mát lên 0,4%. Khi tỷ lệ bột tăng lớn có thể gây ra hiện tượng lắng đọng, các hạt nano co

cụm lại và gây hiện tượng cào xước, dẫn tới dao bị mòn.

µm

m/ph

73

Hình 3.21 Ảnh hưởng tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau

Phân tích Taguchi cũng cho phép ta đánh giá mức độ ảnh hưởng tương tác giữa

các thông số khảo sát tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau, như hình 3.21.

Có thể thấy tương tác giữa vận tốc cắt và tỷ lệ bột ảnh hưởng không nhiều tới lượng

mòn mặt sau dao phay. Với vận tốc cắt 35 m/ph thì tỷ lệ hạt có ảnh hưởng lớn nhất

tới lượng mòn mặt sau của dao. Khi không trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng mạnh

tới lượng mòn mặt sau nhưng khi trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng không lớn tới

lượng mòn mặt sau. Lượng mòn mặt sau nhỏ nhất khi sử dụng vận tốc cắt 25 m/ph

và trộn dầu bôi trơn làm mát với 0,2% bột nano Al2O3-80nm.

m/ph

%

74

Hình 3.22 Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt và vận tốc cắt tới lượng mòn mặt sau

Sử dụng phần mềm Minitab, phân tích phương sai cho tỷ số tín hiệu nhiễu

S/N tính cho lượng mòn mặt sau với khoảng tin cậy trên 95%. Kết quả phân tích

cho thấy tỷ số tín hiệu nhiễu tính cho lượng mòn mặt sau ứng với các mức khác

nhau với từng thông số khảo sát và thứ tự ảnh hưởng của các thông số tới giá trị tỷ

số S/N của lượng mòn mặt sau được thể hiện trong hình 3.23. Kết quả phân tích cho

thấy trong số các thông số khảo sát thì tỷ lệ bột là thông số có ảnh hưởng mạnh nhất

tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau.

Hình 3.23 Tỷ số S/N trung bình của lượng mòn mặt sau và mức độ ảnh hưởng của các thông số

Ảnh hưởng của các thông số khảo sát tới tỷ số S/N của giá trị lượng mòn mặt

sau được thể hiện trong Hình 3.24. Kết quả cho thấy: tỷ số S/N tăng nhanh khi tăng

75

tỷ lệ hạt lên 0,2 % và có giảm nhẹ khi tiếp tục tăng lên 0,4%; khi giảm tốc độ cắt thì

m/ph

%

tỷ số S/N tăng, nhưng tốc độ tăng nhỏ hơn.

Hình 3.24 Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau

Hình 3.25 mô tả ảnh hưởng tương tác giữa các thông số khảo sát tới tỷ số

S/N của lượng mòn mặt sau. Kết quả cũng cho thấy tương tác giữa tốc độ cắt với cỡ

hạt và tương tác giữa vận tốc cắt và tỷ lệ bột ảnh hưởng không nhiều tới tỷ số S/N.

Khi không trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng mạnh tới tỷ số S/N của lượng mòn

mặt sau nhưng khi trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng không lớn tới lượng mòn mặt

sau. Tỷ số S/N của lượng mòn mặt sau lớn nhất khi sử dụng vận tốc cắt 25 m/ph và

trộn dầu bôi trơn làm mát với 0,2% bột nano Al2O3-80nm.

m/ph

%

76

Hình 3.25 Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của

lượng mòn mặt sau răng cắt

3.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát tới độ nhám bề mặt gia công

Sử dụng phần mềm Minitab, phân tích phương sai cho giá trị độ nhám trung

bình với khoảng tin cậy 98%. Kết quả phân tích cho thấy giá trị trung bình của độ

nhám ứng với các mức khác nhau với từng thông số khảo sát và thứ tự ảnh hưởng

của các thông số tới giá trị độ nhám được thể hiện trong hình 3.26. Kết quả phân

tích cho thấy trong số các thông số khảo sát thì tỷ lệ bột là thông số có ảnh hưởng

mạnh nhất tới giá trị trung bình của độ nhám bề mặt gia công.

Hình 3.26 Giá trị độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của các thông số

77

Ảnh hưởng của các thông số khảo sát và tương tác của chúng tới giá trị độ

nhám trung bình của bề mặt gia công được thể hiện trên các Hình 3.27 và Hình

3.28. Kết quả cho thấy: Khi tăng vận tốc cắt từ 25 m/phút lên đến 30 m/phút thì giá trị độ nhám trung bình giảm, nhưng khi tăng lên đến 35 m/ph thì độ nhám lại tăng.

Quan sát đồ thị cho thấy, khi tăng tỷ lệ % bột nano Al2O3 trộn vào dầu, thì giá trị trung bình độ nhám bề mặt giảm và đạt giá trị nhỏ nhất khi tỷ lệ bột là 0,2%.

Nguyên nhân là do khi tỷ lệ bột tăng, đồng nghĩa với số lượng hạt nano Al2O3 trên bề mặt tiếp xúc tăng (tiếp xúc giữa phoi và mặt trước hoặc tiếp xúc giữa mặt sau và

dao), làm giảm ma sát, tăng khả năng thoát phoi và dẫn tới giảm độ nhám bề mặt. Tuy nhiên, khi tỷ lệ % bột lớn (0,4% bột) thì quan sát thấy độ nhám bề mặt gia công

µm

m/ph

%

tăng lên, do có hiện tượng các hạt nano co cụm và gây ra hiện tượng cào xước lớp bề mặt.

Hình 3.27 Ảnh hưởng của các thông số tới giá trị độ nhám trung bình

Phân tích Taguchi cũng cho phép ta đánh giá mức độ ảnh hưởng tương tác giữa

các thông số khảo sát tới giá trị trung bình của lượng mòn mặt sau, như hình 3.28.

Có thể thấy tương tác giữa vận tốc cắt và tỷ lệ bột ảnh hưởng đánh kể tới giá trị độ

nhám trung bình của bề mặt gia công. Với vận tốc cắt 35 m/ph thì tỷ lệ hạt có ảnh

78

hưởng lớn nhất tới độ nhám trung bình của bề mặt gia công, khi đó độ nhám bề mặt

nhỏ nhất khi tỷ lệ hạt là 0,2%. Khi không trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng mạnh

tới độ nhám trung bình nhưng khi trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng không lớn tới

độ nhám trung bình. độ nhám trung bình nhỏ nhất khi sử dụng vận tốc cắt 35 m/ph

m/ph

%

và trộn dầu bôi trơn làm mát với 0,2% bột nano Al2O3-80nm.

Hình 3.28 Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới giá trị độ

nhám trung bình

Sử dụng phần mềm Minitab, phân tích phương sai cho tỷ số tín hiệu nhiễu

S/N tính cho độ nhám trung bình với khoảng tin cậy trên 97,8%. Kết quả phân tích

cho thấy tỷ số tín hiệu nhiễu tính cho độ nhám trung bình ứng với các mức khác

nhau với từng thông số khảo sát và thứ tự ảnh hưởng của các thông số tới giá trị tỷ

số S/N của độ nhám trung bình được thể hiện trong hình 3.29. Kết quả phân tích

cho thấy trong số các thông số khảo sát thì tỷ lệ bột là thông số có ảnh hưởng mạnh

nhất tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình của bề mặt gia công.

79

Hình 3.29 Tỷ số S/N của độ nhám trung bình và mức độ ảnh hưởng của

các thông số

Ảnh hưởng của các thông số khảo sát tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình

được thể hiện trong Hình 3.30. Kết quả cho thấy: tỷ số S/N tăng nhanh khi tăng tỷ lệ

hạt lên 0,2 % và có giảm mạnh khi tiếp tục tăng lên 0,4%; vận tốc cắt ảnh hưởng

m/ph

không nhiều tới tỷ số tín hiệu nhiễu S/N tính cho độ nhám bề mặt gia công.

Hình 3.30 Ảnh hưởng của các thông số tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình

Hình 3.31 mô tả ảnh hưởng tương tác giữa các thông số khảo sát tới tỷ số

S/N của độ nhám trung bình. Kết quả cũng cho thấy tương tác giữa tốc độ cắt với cỡ

hạt và tương tác giữa vận tốc cắt và tỷ lệ bột ảnh hưởng không nhiều tới tỷ số S/N

80

của độ nhám trung bình. Khi không trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng mạnh tới tỷ

số S/N của độ nhám trung bình nhưng khi trộn bột thì vận tốc cắt ảnh hưởng không

lớn tới tỷ số S/N của độ nhám trung bình. Tỷ số S/N của độ nhám trung bình lớn

nhất khi sử dụng vận tốc cắt 35 m/ph và trộn dầu bôi trơn làm mát với 0,2% bột

m/ph

%

nano Al2O3-80nm.

Hình 3.31 Ảnh hưởng tương tác giữa tỷ lệ hạt nano và vận tốc cắt tới tỷ số S/N của

độ nhám trung bình

3.5 Kết luận

- Tác giả đã xây dựng được mô hình thí nghiệm phân tích ảnh hưởng của

dung dịch bôi trơn làm mát tới lượng mòn dụng cụ cắt và độ nhám bề mặt gia công.

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Taguchi được sử dụng đã cho thấy tỷ

lệ hạt ảnh hưởng mạnh hơn tới độ nhám bề mặt và lượng mòn dao. Lượng mòn dao

nhỏ giảm khi tăng tỷ lệ bột nano trộn vào dầu bôi trơn làm mát và nhỏ nhất khi trộn

0,2% bột nano Al2O3. Trong khi tăng vận tốc cắt thì lượng mòn dao tăng và ảnh

hưởng tương tác giữa tỷ lệ bột và giá trị vận tốc cắt là không đáng kể.

81

Tác giả cũng phân tích được mật độ hạt nano có trong dung dịch, ảnh hưởng

của tỷ lệ bột và vận tốc cắt tới độ nhám bề mặt sau khi phay. Khi tăng tỷ lệ bột thì

độ nhám bề mặt giảm, và đạt giá trị nhỏ nhất khi trộn 0,2% bột.

Đồng thời phân tích Taguchi cũng đánh giá ảnh hưởng của các thông số tới

tỷ số tín hiệu nhiễu S/N tính cho lượng mòn dao và độ nhám bề mặt gia công. Kết

quả cũng cho thấy khi trộn 0,2% bột nano và với vận tốc cắt 25 m/ph thì kết quả ít

bị ảnh hưởng bởi nhiễu nhất.

82

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

1. Kết luận chung

Qua 3 chương đề tài đã giải quyết được các vấn đề sau:

- Nghiên cứu được đặc điểm của quá trình phay và các yếu tố cơ bản của quá

trình phay rãnh sử dụng dao phay thép gió.

- Nghiên cứu được các dung dịch bôi trơn làm mát và phương pháp bôi trơn

làm mát áp dụng cho quá trình phay.

- Xây dựng được ma trận thí nghiệm sử dụng phương pháp quy hoạch thực

nghiệm Taguchi để phân tích ảnh hưởng của dầu bôi trơn làm mát tới mòn dao và

độ nhám bề mặt gia công.

- Nghiên cứu đã cho thấy sử dụng dung dịch bôi trơn làm mát có bổ sung hạt

nano oxit nhôm vào quá trình phay sử dụng dao phay thép gió có thể giảm mòn và

giảm độ nhám bề mặt gia công.

- Nghiên cứu đã chỉ ra được sử dụng dung dịch bôi trơn làm mát có trộn 0,2%

bột nano oxit nhôm có thể cho lượng mòn dao và độ nhám bề mặt gia công nhỏ

nhất.

2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu ảnh hưởng của kích cỡ hạt, loại hạt và tỷ lệ trộn bột tới các thông

số cơ bản của quá trình phay sử dụng dao phay thép gió.

83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trần Minh Đức, Ảnh hưởng của phương pháp tưới và dung dịch đến

mòn và tuổi bền của dao khi tiện cắt đứt, Tạp chí khoa học và công nghệ các trường

đại học kỹ thuật số 67, 2008.

[2]. Trần Minh Đức, Phạm Quang Đồng, Ảnh hưởng của phương pháp tưới

dung dịch đến mòn, tuổi bền của dao và nhám bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay

ngón, Tạp chí khoa học và công nghệ các trường đại học kỹ thuật số 65, 2008.

[3]. Trần Văn Địch, Nguyên lý cắt kim loại, Nhà xuất bản khoa học và kỹ

thuật, Hà nội, 2006.

[4]. Phạm Quang Lê, Kỹ thuật phay, Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật, Hà

nội, 1979.

[5]. Nghiêm Hùng, Vật liệu học cơ sở, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,

Hà nội, 2002.

[6]. C.V. A-vơ-ru-chin (Nguyễn Bá Toàn dịch), Kỹ thuật phay (tập II), Nhà

xuất bản công nghiệp, Hà nội, 1962.

[7]. Ph.A. Barơbasôp (Trần Văn Địch dịch), Kỹ thuật phay, Nhà xuất bản

Mir, 1980.

[8]. Jim lorincz, Senior, The right solutions for coolant, @sme.org, 2007.

[9]. Zhang Dongkun, Li Changhe, Jia Dongzhou, Zhang Yanbin, Zhang

Xiaowei, “Specific grinding energy and surface roughness of nanoparticle jet

minimum quantity lubrication in grinding”, 2014.

[10]. M. Sayuti & Ahmed A. D. Sarhan & M. Hamdi, “An investigation of

optimum SiO2 nanolubrication parameters in end milling of aerospace Al6061-T6

alloy”, 2012.

[11]. R. Padmini, P. Vamsi Krishna, G. Krishna Mohana, “Effectiveness of

vegetable oil based nanoíluids as potential cutting íluids in turning AISI 1040

Steel”, 2015.

84

[12]. Bizhan Rahmati & Ahmed A. D. Sarhan & M. Sayuti, “Investigating

the optimum molybdenum disulfide (MoS2) nanolubrication parameters in CNC

milling of AL6061-T6 alloy”, 2013.

[13] GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sĩ Túy;

Nguyên lý gia công vật liệu; Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật; Hà Nội – 2001.

[14] Ac-xi-nôp V. A., G. A. A-lếch-xây-ép (1961), Cắt gọt kim loại

tập 1, Nguyễn Tiến Đạt dịch, Nxb Công nghiệp Hà Nội.

Heinemann, USA.

[15] Trent E. M and Wright P.K. (2000), Metal Cutting, Butterworth-

[16] Zorev N. N. (1966), Metal Cutting Mechanics, Pergamon Press, Oxford.

[17] Doyle E. D. Home J. C. and Tabor D. (1979), ‘’Frictional Interaction beween Chip Land Rake Face in Continuous Chip Formation’’, Proceeding of Royal Society Lodon, A. 336, pp. 173-183.

[18] Li K. M., Liang S. Y. (2007), “Performance profiling of minimum quantity lubrication in machining”, International Journal of Advance Manufacturing Technology, Vol. 35, pp. 226–233.

[19] Li K. M., Liang S. Y. (2007), “Performance profiling of minimum quantity lubrication in machining”, International Journal of Advance Manufacturing Technology, Vol. 35, pp. 226–233.

[20] Khan M.M.A., Mithu M.A.H., Dhar N.R. (2009), “Effects of minimum quantity lubrication on turning AISI 9310 alloy steel using vegetable oil-based cutting fluid”, Journal of Materials Processing Technology , Vol.209, Issues 15–16, pp. 5573-5583.

[21] Trần Minh Đức, Nguyễn Đăng Bình, Nguyễn Đăng Hòe, Phan Quang Thế, Nguyễn Văn Hùng (2007), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn-làm nguội tối thiểu trong gia công cắt gọt, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ trọng điểm, Mã số: B2005-01-61TD.

[22] Sharma V. S., Dogra M., Suri N. M. (2009), “Cooling techniques for improved productivity in turning”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 49, pp. 435-453.

85

[23] Schneider M., Abt C. and Klein F. (2008), “Grinding With internal cooling lubricant supply”, 6th International DAAAM Baltic Conference , Industrial Engineering, 24-26 April 2008, Tallinn, Estonia, pp. 281-283.

[24] Penalva M. L., Arizmendi M., Diaz F., Fernandez J. (2002), “Effect of

tool wear on roughness in hard turning”, Annals of the CIRP, Vol. 51, pp. 57-60.

[25] Chou Y. K. and Song H. (2004), “Tool nose radius effects on finish hard

turning”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 148, pp. 259-268.

[26] Liao Y. S., Lin H. M., Chen Y. C. (2007), “Feasibility study of the minimum quantity lubrication in high-speed end milling of NAK80 hardened steel by coated carbide tool”, Machine tools and Manufacture, Vol. 47, pp. 1667-1676.

[27] Xia YQ, Wang L, Wang XB (2007), Application of synthetic lubricants 29:484–487. Shenyang Univ gear Technol J transmission, in doi:10.3969/j.issn.1000 1646.2007.05.002

[28]. Bakunin VN, Suslov AY, Kuzmina GN, Parenago OP (2005) Recent achievements in the synthesis and application of inorganic nanoparticles as lubricant components. J Lubr Sci 17:127–145. doi:10.1002/ls.3010170202

Instn Mech Engrs, J Eng Tribol Part J: [29] Srikant RR, Rao DN, Subrahmanyam MS, Krishna VP (2009) Applicability of cutting fluids with nanoparticle inclusion as coolants in machining. Proc 223:221–225. doi:10.1243/13506501JET463

[30] Sayuti M, Sarhan AA, Salem S (2013) Development of SiO2 nano lubrication system for better surface quality, more power savings and less oil consumption in hard turning of hardened steel AISI4140. Adv Mater Res 748:56– 60. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.748.56

[31] Eastman JA, Choi US, Li S, Thompson LJ, Lee S (1997) Enhanced thermal conductivity through the development of nanofluids. Mater Res Soc Symp Proc 457:3–11. Doi:10.1557/PROC-457-3

[32] Wang XQ, Mujumdar AS (2007) Heat transfer characteristics of doi:10.1016/j. J Thermal Sci 46:1–19. review. Int a nanofluids: ijthermalsci.2006.06.010, doi:10.1016%2Fj.ijthermalsci.2006.06.010

[33] Vasu V, Reddy GPK (2011) Effect of minimum quantity lubrication with Al2O3 nanoparticles on surface roughness, tool wear and temperature dissipation in machining Inconel 600 alloy. Proc Inst MechEng N J Nanoeng Nanosys 225:3– 16. doi:10.1177/1740349911427520

[34] Roy, R. (1990), A Primer on the Taguchi Method, New York : Van Nostrand Reinhold.