nghiên cứu ảnh hưởng của trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt, mòn của dụng cụ cắt, chất lượng bề mặt gia công khi phay gang cầu bằng dao phay mặt đầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



TRẦN VĂN QUÂN



LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY



“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN
LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU”









Thái Nguyên – 2011
Luận văn Thạc sĩ 2 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY



“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN
LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU”

TRẦN VĂN QUÂN











Thái Nguyên – 2011
Luận văn Thạc sĩ 3 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRẦN VĂN QUÂN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY



“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN
LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG
KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU”



HƢỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN


TS. Trần Minh Đức Trần Văn Quân

KHOA SAU ĐẠI HỌC BGH TRƢỜNG ĐHKTCN



Thái Nguyên – 2011
Luận văn Thạc sĩ 4 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn của TS. Trần Minh Đức.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.

Thái Nguyên, ngày 12/10/2011
Ngƣời thực hiện


Trần Văn Quân










Luận văn Thạc sĩ 5 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Mục lục
Trang phụ bìa
Trang
Lời cam đoan
1
Mục lục
2
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
4
Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp

4
LỜI NÓI ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
8
2. Mục đích nghiên cứu
10
3. Đối tƣợng nghiên cứu
10
4. Nội dung nghiên cứu
10
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
11
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
11
7. Tổng quan về luận văn
11
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG GANG CẦU VÀ BÔI TRƠN
LÀM NGUỘI TRONG GIA CÔNG GANG
1.1.Tính gia công của gang cầu
12
1.2.Hình thành phoi trong gia công gang cầu
13
1.3. Lực cắt khi phay gang cầu bằng dao phay mặt đầu
14
1.4. Nhiệt trong gia công gang cầu
16
1.5. Dụng cụ cắt và mòn của dụng cụ cắt khi gia công gang cầu
17
1.6. Bôi trơn làm nguội trong gia công gang cầu
20

Luận văn Thạc sĩ 6 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Kết luận chƣơng I
27
1.7. Vấn đề nghiên cứu
27
CHƢƠNG II: BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU TRONG PHAY GANG
CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU
2.1. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến quá trình phay gang
cầu
28
2.2. Ảnh hƣởng của vị trí, số lƣợng vòi, góc bố trí vòi dẫn dung dịch
vào vùng cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu sửu dụng MQL
28
2.3. Ảnh hƣởng của áp lực dòng khí đến mòn dụng cụ cắt trong bôi
trơn làm nguội tối thiểu
30
2.4. Giới hạn vấn đề nghiên cứu
32
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
32
Kết luận chƣơng II
33
CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.1. Xây dựng hệ thống thí nghiệm
34
3.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của phƣơng pháp bôi trơn - làm nguội
đến lực cắt, mòn của dụng cụ cắt và chất lƣợng bề mặt kho phay gang
cầu bằng dao phay mặt đầu.
37

3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của áp lực dòng khí, chất lƣợng bề mặt,
mòn và nhám bề mặt khi phay gang cầu bằng dao phay mặt đầu
38
3.4. Kết quả và thảo luận
40
Kết luận
54
KẾT LUẬN CHUNG
1. Kết luận chung
55
2. Những giới hạn, định hƣớng nghiên cứu và các kiến nghị
55
Luận văn Thạc sĩ 7 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Tài liệu tham khảo
56
Phụ lục
61
Phụ lục 1
61
Phụ lục 2
73



DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Chữ viết tắt
Nội dung viết tắt
Ghi chú

1
MQL
Phƣơng pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu










DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP
STT
Hình
Nội dung
Trang
1
1.1
Hình thành phoi trong gia công gang
13
2
1.2
Lực cắt khi phay bằng dao phay mặt đầu
14
3
1.3
Ba nguồn nhiệt và sơ đồ truyền nhiệt trong quá trình
phay

16
4
1.4
Mòn dụng cụ cắt
18
5
1.5
Hệ thống cung cấp hơi nƣớc bôi trơn – làm nguội tối
thiểu
23
Luận văn Thạc sĩ 8 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
6
2.1
Phun dung dịch vào mặt trƣớc của dao
29
7
2.2
Phun dung dịch vào mặt sau của dao
29
8
2.3
Phun cả mặt trƣớc và mặt sau của dao
29
9
2.4
Phun bằng nhiều vòi.
30
10
2.5

Mô hình quá trình thí nghiệm
32
11
3.1
Hệ thống thí nghiệm
34
12
3.2
Mảnh dụng cụ cắt
34
13
3.3
Máy nén khí PT-0136
35
14
3.4
Hệ thống vòi phun NOGA.
35
15
3.5
Máy đo nhám SJ201
35
16
3.6
Máy đo lực Kistler 9257BA
36
17
3.7
Thiết bị ổn định và điều chỉnh áp suất
36

18
3.8
Kính hiển vi điện tử quét CEM
37
19
3.9
Vết mòn mặt trƣớc của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp
suất dòng khí 5KG/Cm2, sau thời gian cắt là 13,32
phút
41
20
3.10
Vết mòn mặt trƣớc của dụng cụ cắt ứng với phƣơng
pháp cắt khô, sau thời gian cắt là 13,32 phút; b phóng
to của a
41
21
3.11
Vết mòn mặt trƣớc của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp
suất dòng khí 4KG/Cm2, sau thời gian cắt là 13,32
phút.
42
22
3.12
Vết mòn mặt trƣớc của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp
42
Luận văn Thạc sĩ 9 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
suất dòng khí
23

3.13
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lƣợng mòn mặt
sau Vb trong các trƣơng hợp gia công khô; gia công
có sử dụng MQL
44
24
3.14
Vết mòn mặt sau của dụng cụ cắt ứng với phƣơng
pháp gia công khô, sau thời gian cắt là 13.32 phút và
phần trăm thành phần hoá học tại các vùng trên vết
mòn.
45
25
3.15
Vết mòn mặt sau của dụng cụ cắt ứng MQL ở áp suất
dòng khí 5KG/Cm2, sau thời gian cắt là 17,76 phút.
46
26
3.16
Vết mòn mặt sau của dụng cụ cắt ứng với gia công
khô, sau thời gian cắt là 17,76 phút.
46
27
3.17
Vết mòn mặt sau của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp
suất dòng khí 6KG/Cm2, sau thời gian cắt là 17,76
phú.
47
28
3.18

Vết mòn mặt sau của dụng cụ cắt ứng MQL ở áp suất
dòng khí 4KG/Cm2, sau thời gian cắt là 17,76 phút.
47
29
3.19
Biểu đồ các thành phần lực cắt khi gia công
49
34
3.20
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lực cắt Fz (N)
trong các trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với
áp suất dòng khí là 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2.
50
35
3.21
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lực cắt Fy (N)
trong các trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với
áp suất dòng khí là 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2.
50
36
3.22
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lực cắt Fx (N)
51
Luận văn Thạc sĩ 10 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
trong các trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với
áp suất dòng khí là 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2
37
3.23
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và giá trị nhám Ra

trong các trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với
áp suất dòng khí là 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2.
52
38
3.24
Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và giá trị nhám Rz
trong các trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với
áp suất dòng khí là 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2.
53


LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gang cầu còn đƣợc gọi là gang bền cao. Trong cấu trúc của loại gang này,
graphit có dạng cầu do đó có độ dẻo đáng kể. Do tính dẻo của chúng tăng, khi gia
công gang cầu làm tăng hình thành lẹo dao, tạo ra chiều dài tiếp xúc dao – phoi lớn
và nhiệt cắt lớn.Vì vậy trong quá trình gia công gặp rất nhiều khó khăn. Hiện nay
vấn đề này đang đƣợc kiểm soát bằng cách lựa chọn tối ƣu các thông số gia công,
sử dụng dung dịch trơn nguôi, và sử dụng dụng cụ cắt có khả năng chịu nhiệt cao.
Sử dụng dung dịch trơn nguội bằng phƣơng pháp tƣới tràn khi gia công gang
cầu bằng dao gắn mảnh hợp kim cứng có hiệu quả không cao do áp lực của dung
dịch trơn nguội thấp, không xâm nhập vào vùng tiếp xúc giữa phoi và dụng cụ cắt
nên khả năng loại bỏ nhiệt không hiệu quả, lực cắt lớn, chất lƣợng bề mặt thấp
[5,10] và gây ra hiện tƣợng sốc nhiệt phá huỷ dụng cụ cắt. Mặt khác phoi hình
thành trong quá trình gia công (phoi vụn, độ cứng cao) xâm nhập trong các bộ
phận chuyển động của máy ảnh hƣởng đến tuổi bền của mày, bên cạnh đó vấn để
môi trƣờng chƣa đƣợc giải quyết. Năm 1970 công nghệ gia công khô và gia công
bôi trơn làm nguội tối thiểu bắt đầu đƣợc nghiên cứu và áp dụng.
Luận văn Thạc sĩ 11 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) là công nghệ thay thế cho
công nghệ bôi trơn truyền thống. Đúng với ý nghĩa của tên công nghệ, MQL sử
dụng rất ít dung dịch trơn nguội tƣới vào vùng cắt một cách chính xác. Các nghiên
cứu [4,9-15,] đều chỉ ra rằng MQL có rất nhiều ƣu điểm nhƣ: hiệu quả bôi trơn làm
nguội cao, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt, lực cắt nhỏ, độ chính xác và chất lƣợng
bề mặt tăng, mức tiêu hao dụng dịch nhỏ và không ô nhiễm môi trƣờng.
Đến nay công nghệ bôi trơn làm nguôi tối thiểu vẫn đang đƣợc hoàn thiện
và áp dụng ở các nƣớc phát triển. Ở Việt Nam công nghệ này đang đƣợc nghiên
cứu và đƣa vào ứng dụng trong những năm gần đây và đạt đƣợc một số kết quả
khả quan [11-14,28]. Tuy nhiên cho đến nay việc ứng dụng công nghệ MQL trong
gia công gang cầu vẫn chƣa có nghiên cứu trong nƣớc cũng nhƣ ngoài nƣớc. Do
vậy tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng của bôi trơn làm nguội tối
thiểu đến lực cắt, mòn của dụng cụ cắt, chất lƣợng bề mặt gia công khi phay
gang cầu bằng dao phay mặt đầu ” là cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến quá trình phay
gang cầu, so sánh với quá trình phay khô từ cơ sở đó xác định chế độ công nghệ
hợp lý góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công gang
cầu.
- Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật (dầu lạc) trong bôi trơn làm nguội.
- Đƣa ra một số chỉ dẫn về công nghệ hợp lý khi gia công các loại gang nói
chung.
3. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là gia công gang cầu sử dụng dao phay mặt
đầu gắn mảnh hợp kim cứng trên máy phay đứng. Những kết quả và phƣơng pháp
nghiên cứu đạt đƣợc sẽ vận dụng hiệu quả trong quá trình nghiên cứu và áp dụng
trong thực tiễn khi phay bang máy trong nhà máy Diezen Sông Công
4. Nội dung nghiên cứu.
Luận văn Thạc sĩ 12 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Tập trung vào nghiên cứu ảnh hƣởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt,
mòn dụng cụ cắt và chất lƣợng bề mặt.
+/ Nghiên cứu ảnh hƣởng của phƣơng pháp bôi trơn làm nguội đến lực cắt,
mòn của dụng cụ cắt và chất lƣợng bề mặt sau khi gia công khi phay gang cầu.
+/ Nghiên cứu ảnh hƣởng của áp lực dòng khí đến lực cắt, chất lƣợng bề
mặt, mòn của dụng cụ cắt khi phay gang cầu.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
a, Ý nghĩa khoa học.
- Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công
nghệ trong và ngoài nƣớc về công nghệ gia công sạch và thân thiện với môi
trƣờng. Do đó đề tài có ý nghĩa khoa học trong chế tạo máy hiện đại.
- Những nghiên cứu về bôi trơn làm nguội đƣợc công bố gần đây tập trung
vào nghiên cứu về bôi trơn làm nguội tối thiểu. Đề tài đã đóng góp một số kết quả
vào hƣớng nghiên cứu này.
- Quá trình cắt sử dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu là một quá trình phức tạp
với tập hợp lớn các thông số ảnh hƣởng và chỉ tiêu đánh giá. Phƣơng pháp nghiên
cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm đƣợc trình bày trong luận văn không chỉ
phù hợp với đối tƣợng nghiên cứu của đề tài mà còn có thể sử dụng khi nghiên cứu
quá trình bôi trơn làm nguội tối thiểu ứng với các điều kiện khác nhau.
b, Ý nghĩa thực tiễn.
- Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới quá trình
gia công vật liệu gang cầu có thể áp dụng trực tiếp hoặc dùng để tham khảo khi gia
công các loại gang khác.
- Kết quả nghiên cứu đƣợc áp dụng với những sản phẩm chế tạo trong nhà
máy Diezen Sông Công.
7. Tổng quan về luận văn
Luận văn Thạc sĩ 13 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Nời nói đầu
Chƣơng I: Tổng quan về gia công gang cầu và bôi trơn làm nguội trong gia công
gang cầu
Chƣơng II: Bôi trơn làm nguội tối thiểu trong phay gang cầu
Chƣơng III: Nghiên cứu thực nghiệm
Kết luận của luận văn






















CHƢƠNG I
Luận văn Thạc sĩ 14 Chuyên ngành công nghệ CTM

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG GANG CẦU VÀ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
TRONG GIA CÔNG GANG CẦU
1.1. Tính gia công của gang cầu
Gang dẻo hay gang cầu, Trong cấu trúc của loại gang này graphit có dạng cầu.
Giống nhƣ ý nghĩa của tên gang, gang cầu có độ dẻo đáng kể (với độ giãn dài
khoảng 5 – 15 %). Chúng đƣợc dùng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chịu
mỏi, ví dụ trục khuỷu, trục cam, trục cán, nắp ổ đỡ và ổ ly hợp, băng máy công
cụ
Do tính dẻo của chúng tăng, gang cầu tạo ra chiều dài tiếp xúc dao-phoi lớn
và nhiệt cắt lớn hơn gang xám. Thông thƣờng chúng khó gia công hơn gang xám;
thực tế, gang cầu giống thép đúc theo quan điểm tính gia công. Tính gia công của
gang cầu phụ thuộc vào cấu trúc tế vi, thành phần hợp kim, độ cứng và độ dẻo của
chúng.
Gang cầu có thể có cấu trúc chủ yếu là peclit, ferrit hay austenit. Cấu trúc
peclit hay gặp nhất và có độ cứng và tính dẻo trung gian. Các loại gang có cấu trúc
ferrit thƣờng mềm và dẻo hơn loại peclit, chúng có tính gia công nói chung là
tƣơng đƣơng nhau. Trong các mác peclit, các hạt cầu graphit thƣờng nằm trong
ferrit. Chiều dày các lớp ferrit lớn quanh các hạt graphit cầu có xu hƣớng làm giảm
tính gia công, làm cản trở sự phân tán graphit và sự bôi trơn. Các mác gang có cấu
trúc steadite và (đặc biệt) austenit cứng hơn, có tính mài mòn cao hơn các mác
khác do đó chúng là loại khó gia công nhất.
1.1.1. Ảnh hƣởng của các nguyên tố hợp kim đến tính gia công của gang cầu
Các động của các nguyên tố hợp kim đến tính gia công của gang cầu tƣơng tự
nhƣ gang xám. Việc đƣa đồng hay thiếc vào trong gang cầu sẽ làm giảm độ cứng
và làm nhỏ cấu trúc peclit, kết quả là làm tăng tính gia công. Việc thêm photpho sẽ
đẩy mạnh sự hình thành steadite và làm giảm tính gia công. Cr, Ni và Mangan sẽ
làm mòn dao tăng, đồng thời làm giảm tính gia công.
Việc tăng độ cứng hay tính dẻo đều làm giảm tính gia công. Ảnh hƣởng của
tính dẻo dƣờng nhƣ mạnh hơn độ cứng nếu xét trong phạm vi các nhân tố trên.

Luận văn Thạc sĩ 15 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Chẳng hạn một mác gang có độ cứng 280 HB và độ giãn dài 6% thƣờng dễ gia
công (tuổi bền dao lớn hơn) so với mác gang có độ cứng 270 với độ giãn dài 10%.
1.2. Hình thành phoi trong gia công gang cầu.
Khi cắt để có thể tạo phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn để tạo ra
trong kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu gia công. Hình
dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo phoi chứng tỏ rằng lớp kim loại bị cắt
thành phoi đã chịu một ứng suất nhƣ vậy. Việc nghiên cứu quá trình tạo phoi có ý
nghĩa rất quan trọng vì trị số của công suất cắt, độ mòn của dao và chất lƣợng bề
mặt gia công.
Gang cầu đƣợc hình thành khi gang trắng
đƣợc ủ (làm mềm bằng cách nung với nhiệt độ và
thời gian có kiểm soát). Loại gang này đƣợc tạo ra
khi các hạt xementit cứng giòn trong gang trắng
chuyển thành cacbon hay graphít ủ có dạng cầu
hay khối. Vật liệu nhận đƣợc có độ bền, dẻo, dai.
Cấu trúc graphit trong gang cầu cũng tạo ra sự
phân tán tại vùng tiếp xúc dao-phoi và do đó có tác dụng bôi trơn, khi gia công có
xu hƣớng tạo ra phoi vụn.
Gang cầu là một vật liệu rất bẩn khi gia công. Gia công gang ở tốc độ cao
trong sản xuất lớn có thể gây ra hiện tƣợng bồi đắp do bụi (chủ yếu là graphit)
trong hệ thống gia công. Bụi graphit có tác động xấu đến tuổi thọ của máy và trong
vài thƣờng hợp bụi có thể chứa các hạt hợp kim nhƣ crom, các hạt này phản ứng
với dung dịch trơn nguội tạo thành các oxit có tính mài mòn làm tăng tốc độ mòn ổ
trục chính và băng máy. Việc làm sạch thƣờng xuyên máy móc và dùng dung dịch
trơn nguội để làm giảm sự phân tán của bụi là biện pháp có hiệu quả trong giảm hƣ
hỏng máy do nguyên nhân trên.
1.3. Lực cắt khi phay gang cầu.
Nghiên cứu lực cắt trong quá trình gia công có ý nghĩa cả lý thuyết lẫn thực

tiến, vì dƣới tác dụng của lực và nhiệt, dụng cụ sẽ bị mòn, bị phá huỷ. Trong quá
trình cắt dƣới tác dụng của dao, gang bị biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Cùng
Hình 1.1. Phoi vụn trong
gia công gang
Luận văn Thạc sĩ 16 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
một lúc khi biến dạng lớp cắt, dao chịu biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Cùng
một lúc khi biến dạng lớp cắt, dao chịu tác dụng lên mặt trƣớc và mặt sau các lực
tƣơng ứng. Lực cắt chịu ảnh hƣởng của rất nhiều yếu tố nhƣ vật liệu dụng cụ cắt,
độ mòn dao và dung dịch trơn nguội, hình thành của phoi trong gia công… Với gia
công gang cầu do tính deo cao, hình thành phoi vụn, trong quá trình cắt hình thành
lẹo dao lớn nên lực cắt trong quá trình cắt nhỏ hơn so với khi gia công thép.
Khi phay bằng dao phay mặt đầu,
trên răng cắt chịu tác dụng của các lực
thành phần P
z
, P
x
, P
y
, P
r
, P
t
(hình 2.6). Vị
trí tƣơng quan giữa dao và chi tiết gia công
có ảnh hƣờng đến tỉ lệ giữa các lực thành
phần và đƣợc biểu diễn bởi các biểu thức
sau:
P

x
= (0,3  0,4) P
t
P
z
= (0,85  0,95) P
t

P
y
= (0,5  0,55) P
t

Trong đó:
P
t
- lực vòng hay lực tiếp tuyến (lực cắt
chính). Lực vòng P
t
tạo ra mô men xoắn, mô
men vƣợt qua lực cản cắt và gây uốn trục dao. Khi thiết kế hay kiểm tra ngƣời ta
tính toán động lực học của máy theo P
t
. Bởi vì khi răng dao phay chuyển động theo
bề mặt cắt thì diện tích lớp cắt thay đổi làm cho hệ thống lực cắt thay đổi. Bởi thế
khi tính toán chế độ cắt ta dùng mô men và công xuất trung bình xác định lực vòng
trung bình.
P
z
= C

p
t
o
xp
S
z
yp
B
zp
D
qp
ZK
v
K

, các hệ số, hệ số mũ đƣợc tra trong sổ tay.
P
r
- lực hƣớng kính tác dụng vuông góc với phƣơng trục chính của máy phay
có xu hƣớng đẩy chi tiết ra khỏi dao phay theo hƣớng kính. Lực này có xu hƣớng
làm võng trục dao, đồng thời qua đó nó tạo ra một áp lực lên các ổ trục chính, do
đó gây ra mô men ma sát phụ trên ổ. Khi tính toán sức bền trục gá dao cũng nhƣ
V
P
r
P
x
P
z
R

P
t
t
o
P
y
B
S
hình 1.2. lực cắt khi phay
bằng dao phay mặt đầu [1]
Luận văn Thạc sĩ 17 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
tính toán ổ trục chính thì lực này là một yếu tố quan trọng để tính toán tải trọng
phức hợp (độ cong của lực hƣớng kính và độ xoắn của lực tiếp tuyến)
P
x
– thành phần lực nằm ngang, còn gọi là lực chạy dao, phƣơng cùng với
chuyển động chạy dao.
P
z
– thành phần lực vuông góc với phƣơng chạy dao.
P
y
– thành phần lực chiều trục làm xê dịch các chi tiết theo trục dao phay, và
phản lực của nó có chiều hƣớng dịch dao phay theo ổ trục
Các thành phần lực trong quá trình phay bằng dao phay mặt đầu không thuần
nhất, tỉ lệ giữa chúng phụ thuộc vào các thông số hình học của dụng cụ cắt và chế
độ cắt
1.3.1. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến lực cắt khi gia công gang cầu.
Nghiên cứu về bản chất biến dạng và ma sát của quá trình cắt kim loại cho

thấy sử dụng dung dịch trơn nguội cho phép giảm lực cắt xuống 30%, thậm chí
xuống 45% khi chế độ bôi trơn làm nguội tốt [1,2]. Khi sử dụng dung dịch trơn
nguội sẽ cải thiện tốt điều kiện ma sát giữa phôi và phoi với dụng cụ cắt do đó lực
cắt giảm rõ rệt , đặc biệt với nếu vật liệu gia công càng có độ dẻo cao. Tuy nhiên,
một số nhà nghiên cứu lại đƣa ra lời khuyên không nên sử dụng dung dịch trơn
nguội khi gia công gang bởi lý do trong gia công gang có thể gây ra hiện tƣợng sốc
nhiệt phá huỷ dụng cụ cắt, phoi hình thành ảnh hƣởng đến tuổi bền của máy công
cụ, vật liệu gang phản ứng với dung dịch trơn nguội và các vấn đề về môi trƣờng.
1.4. Nhiệt trong gia công gang cầu.
Tạo phoi trong quá trình cắt và việc thoát phoi khỏi vùng cắt làm xuất hiện
một hiện tƣợng nhiệt nhất định. Nhiệt cắt xuất hiện bằng sự chuyển đổi từ công
cắt. Gần nhƣ tất cả công cần thiết trong
quá trình cắt đều chuyển thành nhiệt
trừ công biến dạng đàn hồi và công kín
(tổng của hai loại công này nhỏ, không
vƣợt quá 5%). Trong trƣờng hợp hệ
thống công nghệ cứng vững thì công
biến dạng đàn hồi và công kín cực đại
Hình 1.3. Ba nguồn nhiệt và sơ đồ
truyền nhiệt trong quá trình phay
Vc
CTGC
Phoi
Dao
A
B
D
C
QAB
QAC

QAD
Luận văn Thạc sĩ 18 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
là 2% của tổng công cắt. Phần còn lại ít nhất là 98% chuyển hoá thành nhiệt trong
quá trình cắt.
Trong gia công gang cầu, phoi hình thành là phoi vụn do đó ma sát giữa mặt
trƣớc của dao và phoi là không lớn, hơn nữa cấu trúc graphit trong gang cầu cũng
tạo ra sự phân tán tại vùng tiếp xúc dao-phoi và có tác dụng bôi trơn. Do đó nhiệt
hình thành trong quá trình gia công gang cầu nói chung là nhỏ hơn so với khi gia
công thép.
1.4.1. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến nhiệt trong vùng cắt khi gia
công gang cầu.
Thông thƣờng khi đặt một vật rắn bất kỳ ngoài không khí, lớp bề mặt của nó
sẽ hấp thụ những phàn tử không khí tạo nên những màng mỏng bao quanh [1].
Màng này có tác dụng làm giảm đƣợc ma sát giữa các vật thể, dƣờng nhƣ đóng vai
trò một màng bôi trơn. Ngƣời ta cũng có thể quan sát hiện tƣợng tƣng tự nhƣ vậy
khi vật thể đƣợc bôi trơn bằng chất lỏng. Những phần tử chất lỏng cũng đƣợc bề
mặt vật rắn hấp thụ tạo thành một màng mỏng.
Áp suất và nhiệt độ khi cắt gang rất cao nên màng bôi trơn do dung dịch trơn
nguội tạo thành phải chịu đƣợc áp suất và nhiệt độ tới hạn cao. Muốn vậy ngƣời ta
cho thêm vào dung dịch các chất có hoạt tính bề mặt nhƣ mỡ dầu thực vật các axit
béo, lƣu huỳnh, clo có tác dụng tạo nên những màng bám chắc trên bề mặt kim
loại. Nhờ có màng bôi trơn này nên hệ số ma sát khi cắt có thể giảm từ 3 đến 5 lần
tuỳ theo điều kiện gia công [2], chính vì vậy ma sát giữa dụng cụ cắt với phôi và
phoi đƣợc cải thiện, nhiệt trong quá trình cắt đƣợc hạn chế
Trong quá trình phay là không liên tục nên màng bôi trơn có điều kiện hình
thành dễ dàng hơn. Tính bôi trơn của dung dịch trơn nguội gắn liền với khả năng
xâm nhậm của dụng dịch trơn nguội vào những vết nứt tế vi (đặc biệt trong cấu
trúc của gang các vết nứt này hình thành nhiều trong quá trình cắt). Nó gây tác
dụng nhƣ một cái chêm, làm giảm lực liên kết giữa các nguyên tử, khiến cho lớp

vật liệu dễ bị biến dạng dẻo và quá trình cắt đƣợc dễ dàng. Khả năng làm lạnh của
dung dịch trơn nguội càng lớn khi nhiệt hoá hơi, độ dẫn nhiệt và nhiệt dung của nó
Luận văn Thạc sĩ 19 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
càng lớn, nhờ đó nhiệt của dao khi gia công giảm đi. Tuỳ theo thành phần của dung
dịch trơn nguội và điều kiện cắt nhiệt độ có thể giảm đi từ 70
o
c đến 130
o
c.
1.5. Dụng cụ cắt và mòn của dụng cụ khi gia công gang cầu
Trong quá trình cắt, phoi trƣợt trên mặt trƣớc và chi tiết chuyển động tiếp xúc
với mặt sau của dao gây lên hiện tƣợng mòn ở phần cắt dụng cụ. Mài mòn dụng cụ
cắt là một quá trình phức tạp, xảy ra theo nhiều hiện tƣợng lý hoá ở các bề mặt tiếp
xúc phoi và chi tiết gia công với dụng cụ gia công. Mòn có thể xảy ra theo bốn cơ
chế đó là mòn do cào xƣớc, mòn do dính, mòn do phản ứng hoá học, mòn do
khuếch tán [2]. Khi bị mài mòn, hình dạng và thông số hình học của phần cắt dụng
cụ thay đổi, gây nên các hiện tƣợng vật lý sinh ra trong quá trình cắt (nhiệt cắt, lực
cắt…) và ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng bề mặt chi tiết gia công. Trong quá trình
cắt, áp lực trên các bề mặt tiếp xúc lớn hơn rất nhiều so với áp lực làm việc trên
các chi tiết máy từ 15 – 20 lần và dụng cụ bị mòn theo nhiều dạng khác nhau nhƣ
mòn mặt sau, mòn theo mặt trƣớc, mòn đồng thời mặt trƣớc và mặt sau, cùn lƣỡi
cắt [1]. Tuy nhiên [1-3] chỉ ra rằng mòn mặt trƣớc và mặt sau ảnh hƣởng nhiều
nhất đến quá trình cắt. Mòn mặt sau ảnh hƣởng đến lực cắt, làm tăng lực cắt, tăng
nhám bề mặt và là chỉ tiêu đánh giá tuổi bền của dụng cụ cắt (hình 1.4). Mòn mặt
trƣớc ảnh hƣởng đến độ tin cậy của dụng cụ cắt, làm tăng khả năng mẻ, vỡ dao tức
thời.

Gang cầu thƣờng đƣợc tiện hay phay bằng dao carbide phủ hoặc dao PCBN. Dao nitride silic không đƣợc dùng vì nhiệt cắt vƣợt quá nhiệt độ chảy của pha liên kết dạng thủy tinh trong vật liệu này. Điều này làm cho dao mòn nhanh hơn. Ngƣợc lại, góc trƣớc dƣơng có thể dùng
Hình 1.4. Mòn dụng cụ cắt

Luận văn Thạc sĩ 20 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
với một số loại gang cầu để giảm lực cắt và rung động. Loại dao phủ oxit đen là
loại thích hợp vì chúng làm tăng khả năng chịu mài mòn. Tuổi bền dao thƣờng
tăng khi dùng dung dịch trơn nguội tƣới tràn nếu biện pháp này không làm bong
lớp phủ do sốc nhiệt. Tốc độ cắt cho phép trong tiện, doa, phay và khoan bằng dao
carbide khi gia công gang cầu thƣờng bằng một nửa so với khi gia công gang xám.
Tốc độ cắt cho phép khi dùng dao PCBN cao hơn nhƣng vẫn thấp hơn nhiều so với
khi cắt gang xám bằng dao nitride silic cho dù vật liệu PCBN đƣợc dùng chuyên
cho gia công các mác cứng hơn; Các lời khuyên về mác dụng cụ chuyên dùng có
thể lấy từ các nhà sản xuất dao.
Không giống nhƣ gang xám, gang cầu thƣờng gây ra lẹo dao ở mặt trƣớc và
hình thành bavia. Lẹo dao ở mặt trƣớc có thể giảm hay loại bỏ bằng các giảm bƣớc
tiến, sử dụng góc trƣớc dƣơng, tăng góc sau và sử dụng dung dịch trơn nguội.
Có một trong hai vấn đề về tính gia công hay có ở gang cầu là: thứ nhất các
tạp chất cứng xuất hiện trong quá trình hóa rắn hoặc cát dính và đi vào vật đúc.
Các hiện tƣợng này thƣờng là do thiết kế kém hoặc do điều khiển quá trình đúc
không tốt. Cách tốt nhất để loại bỏ là thay đổi chất lƣợng đúc. Các tạp chất cứng
bao gồm các pha carbide sắt và mactenxit. Cả hai loại tạp chất thƣờng do tốc độ
nguội quá nhanh hay do làm lạnh khuôn, vấn đề này đặc biệt hay xảy ra tai các góc
hoặc ở các mặt cắt mỏng của vật đúc và do sự chia tách trong khi hóa rắn. Các tạp
chất cứng làm tăng tốc độ mòn dao do mài mòn và có thể đóng góp vào hiện tƣợng
gãy dao hoặc mẻ. Cát dính hoặc bị ngậm trong vật đúc là một vấn đề cố hữu trong
đúc khuôn cát. Một nguyên nhân nữa ít xảy ra hơn là co ngót và biến dạng vật đúc;
lƣợng vật đúc đƣợc lấy đi khi cắt thô có thể vƣợt quá lƣợng dƣ cho phép.
Cũng giống nhƣ các phƣơng pháp khác, co ngót hoặc biến dạng vật đúc nên
giải quyết khi đúc bằng cách thiết kế lại quá trình đông cứng và bằng kiểm tra cẩn
thận vật đúc.
1.5.1. Ảnh hƣởng của dung dịch trơn nguội đến mòn của dụng cụ cắt
Việc sử dụng dung dịch trơn nguội hợp lý có ảnh hƣởng rất lớn đến mòn của

dụng cụ cắt. Dung dịch trơn nguội có khả năng làm giảm ma sát giữa dao và phôi
Luận văn Thạc sĩ 21 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
cũng nhƣ giữa dao và bề mặt gia công nên có thể giảm mòn một cách đáng kể,
đồng thời biến dạng do nhiệt của dụng cụ giảm đi.
1.6. Bôi trơn làm nguội trong gia công gang cầu
Dung dịch trơn nguội đƣợc dùng để nâng cao tính gia công bằng cách cho phép
tăng tốc độ cắt và bƣớc tiến. Việc làm nguội là thành phần quan trọng của hệ
thống gia công trong nhiều ứng dụng.
Một phần quan trọng của quá trình cắt kim loại là cắt ở chế độ ƣớt, và trong các
ứng dụng này, việc làm nguội là một phần đáng kể của chi phí chế tạo chi tiết.
Dung dịch trơn nguội nâng cao tính gia công bằng cách cải thiện sự hình
thành phoi và năng suất, giảm sự hình thành lẹo dao và mòn dao, nâng cao chất
lƣợng bề mặt, độ chính xác kích thƣớc và tuổi bền. Dung dịch trơn nguội thực hiện
các chức năng làm nguội, bôi trơn, tránh sự hàn dính, chóng rỉ, đẩy phoi ra khỏi
vùng cắt. Nói chung, chức năng làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vùng cắt là các chức
năng quan trọng nhất khi cắt với tốc độ cao. Khả năng làm nguội của dung dịch
trơn nguội phụ thuộc vào dung dịch nền và lƣu lƣợng dung dịch trơn nguội. Khả
năng đẩy phoi quyết định bởi kiểu gia công và phƣơng pháp làm nguội. Chức năng
làm nguội đƣợc kiểm soát thành phần hóa học của dung dịch trơn nguội và phƣơng
pháp ứng dụng. Nói chung dung dịch trơn nguội nên là loại không độc, tạo ra ít
mùi và bọt, có thời gian sử dụng dài, có thể xử lý chất thải và có tính trơ về hóa
học với vật liệu phôi.
1.6.1. Tƣới tràn trong gia công gang cầu.
Gang cầu có thể đƣợc gia công dễ dàng mà không cần dung dịch trơn nguội
do Cấu trúc graphit trong gang cầu tạo ra sự phân tán tại vùng tiếp xúc dao-phoi và
do đó có tác dụng bôi trơn. Nhƣng việc dùng dung dịch trơn nguội trong gia công
gang đang tăng lên, đặc biệt trên các máy hiện đại, các vùng gia công kín, quá
trình gia công liên tục, nó cho tốc độ tách vật liệu cao. Tuổi bền của dao thƣờng
tăng khi dùng dung dịch trơn nguội tƣới tràn nếu biện pháp này không gây ra hiện

tƣợng sốc nhiệt. Do tính dẻo, bền của gang cầu, lẹo dao đƣợc hình thành trong quá
trình gia công và phƣơng pháp tƣới tràn có thể loại bỏ hoặc làm giảm phƣơng pháp
này trong gia công.
Luận văn Thạc sĩ 22 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Sử dụng dung dịch trơn nguội trong quá trình gia công gang cầu không liên
tục (phƣơng pháp phay) gần nhƣ không có hiệu quả do khi phay không liên tục
thƣờng xảy ra hiện tựợng sốc nhiệt làm vỡ các manh dao, giảm tuổi bền của dụng
cụ cắt. Mặt khác gang có thể có hai phản ứng với dung dịch trơn nguội mà không
xảy ra trong gia công thép. Graphít trong gang có một ái lực với dầu và có thể tách
dầu ra khỏi dung dịch emunsion. Do đó tỉ lệ dung dịch trơn nguội dầu– emunsion
cần đƣợc đảm bảo mức phù hợp. Trong gang cầu chứa một lƣợng nhỏ kim loại
kiềm nhƣ canci, magiê và xeri. Các cacbid của các nguyên tố có thể phản ứng với
nƣớc để tạo ra acetilen và mùi của nó đôi khi xuất hiện khi gia công gang. Các
nguyên tố này có một lƣợng rất nhỏ (tổng cộng nhỏ hơn 0.1%) và chỉ các cabid
kiềm có bề mặt sạch mới có thể ứng dụng. Lƣợng khí hình thành rất nhỏ nhƣng nó
có thể đƣợc phát hiện vì con ngƣời rất nhạy với mùi này. Trong gia công khô, độ
ẩm trong không khí có thể đủ để gây ra mùi khó chịu và acetylen
1.6.2. Điều kiện cắt khô khi gia công gang cầu.
Hiện nay nhiều công ty chế tạo máy đang cố gắng giảm lƣợng tiêu hao dung
dịch trơn nguội và nếu có thể thì loại bỏ chúng hoàn toàn. Một số nguyên nhân
khiến các nhà chế tạo thực hiện điều này là do vấn đề chi phí cho dung dịch trơn
nguội và vấn đề môi trƣờng. Trƣờng hợp gia công không sử dụng dung dịch trơn
nguội đƣợc gọi là gia công khô (Dry machining). Dung dịch trơn nguội thƣờng
đƣợc sử dụng trong quá trình cắt gọt. Chúng làm giảm sự mài mòn dao, xua tan
nhiệt từ chi tiết gia công, dao và máy, giúp quá trình thoát phoi dễ dàng và giảm
ứng suất cắt sinh ra trong chi tiết gia công, dụng cụ và thiết bị. Tuy nhiên việc sử
dụng dung dịch trơn nguội đã làm gia tăng đáng kể chi phí gia công. Chi phí cho
dung dịch trơn nguội có thể từ 7-17% chi phí sản xuất. Bên cạnh đó dung dịch trơn
nguội làm ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời vận hành máy. Khi loại bỏ dung dịch

trơn nguội đã qua sử dụng thì chúng lại gây ô nhiễm môi trƣờng. Do đó tối thiểu
hóa việc sử dụng lƣợng dung dịch trơn nguội hoặc hoàn toàn loại bỏ nó trong gia
công có ý nghĩa hết sức quan trọng và nó là mục tiêu kinh tế, môi trƣờng trong
tƣơng lai
Luận văn Thạc sĩ 23 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Trong gia công gang cầu, ngoài những lý do trên, hiện tƣợng sốc nhiệt, dụng
dịch trơn nguội phản ứng với vật liệu gia công, hiện tƣợng phoi ảnh hƣởng đến
tuổi bền của máy gia công khi sử dụng phƣơng pháp tƣới tràn trình bày trong mục
1.2.1 cho thấy tƣới tràn là không có hiệu quả trong gia công gang cầu. Gia công
khô đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả, đặc biệt ở Việt Nam. Tuy nhiên nhƣợc điểm
của gia công khô là rất lớn. Ma sát trong vùng cắt lớn, nhiệt cắt lớn và khó thoát
nhiệt thoát phoi dẫn đến mòn dụng cụ cắt tăng, tuổi bền dụng cụ giảm, lực cắt lớn
và ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt gia công. Các phƣơng pháp thay thế cho dung
dịch trơn nguội đƣợc đƣa ra là:
- Làm nguội bằng khí nén
- Sử dụng phuơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu.
Trong chƣơng này trình bày những nhận xét ngắn gọn của những nghiên cứu
trong nƣớc và ngoài nƣớc có liên quan, nó đƣợc chia làm các phần với các nghiên
cứu đã đƣợc công bố về lực cắt, chất lƣợng bề mặt, mòn của dụng cụ cắt và điều
kiện bôi trơn làm mát. Sự cần thiết phải phát triển mô hình gia công gang cầu theo
điều kiện bôi trơn làm nguội tối thiểu cũng đƣợc chứng minh.
1.6.3. Bổi trơn làm nguội trong gia công gang cầu
1. Nguyên lý và hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
Công nghệ bôi trơn - làm nguội tối thiểu là sử dụng dòng khí áp lực cao hoà
trộn với dung dịch trơn nguội rồi phun trực tiếp vào vùng cắt. Dƣới tác dụng của
dòng khí áp lực cao, dung dịch trơn nguội đƣợc tạo thành dƣới dạng sƣơng mù.

hình 1.5. Hệ thống cung cấp hơi nước bôi trơn – làm nguội tối thiểu
Luận văn Thạc sĩ 24 Chuyên ngành công nghệ CTM

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Hơi có áp lực từ hệ thống cung cấp khí nén, qua thiết bị ổn định áp suất dẫn
vào buồng trộn, do sự chênh lệch áp suất nên dung dịch từ bình đƣợc đƣa vào
buồng trộn. Từ đây dung dịch và khí nén có một áp suất nhất định, đƣợc đƣa đến
vòi phun. Sensor điều chỉnh có nhiệm vụ điều chỉnh lƣợng dung dịch hợp lý cung
cấp cho vùng cắt.
2. Dung dịch trơn nguội trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
Dung dịch bôi trơn – làm nguội phải thoả mãn tốt các điều kiên về bôi trơn
làm nguội và đặc biệt là không độc hại, không gây ô nhiễm môi trƣờng và phải
đảm bảo tính kinh tế.
Lƣợng tiêu hao dung dịch trong bôi trơn - làm nguội tối thiểu là rất nhỏ
(0,001 lít/phút – 0.1 lít/phút) [15], tuỳ theo áp lực tƣới, thể tích cần làm nguội, điều
kiện gia công v.v Ngoài ra lƣợng tiêu hao còn phụ thuộc vào cách bố trí vòi phun
vào vùng cắt, khoảng cách từ vòi phun đến vùng cắt. Nhƣ vậy vấn đề kinh tế là bài
toán đã đƣợc giả quyết, bởi vì lƣợng tiêu hao nhỏ của dung dịch sẽ không ảnh
hƣởng nhiều đến chi phí của quả trình sản xuất [14,23].
Ở chƣơng 1 giới thiệu về các loại dung dịch dùng để bôi trơn - làm nguội
trong gia công cắt gọt. Tuy nhiên trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu đặt ra vấn đề
là dùng loại dung dịch nào sẽ có hiệu quả cao nhất và đặc biệt là không gây độc hại
và ô nhiễm môi trƣờng. Trong khuôn khổ mục này chỉ xét trên lĩnh vực của bôi
trơn – làm nguội tối thiểu.
- Dầu khoáng: Loại này có tác dụng bôi trơn tốt, chịu đƣợc nhiệt độ cao do
đó khả năng tạo màng dầu bôi trơn cao, tuy nhiên khả năng làm nguội thấp hơn so
với các loại dung dịch khác.
Sức căng mặt ngoài của dầu khoáng thấp hơn nƣớc, do đó loại dung dịch
này khi dùng trong bôi trơn - làm nguội tối thiểu cần phải tạo dòng khí có áp lực
cao để dẫn dung dịch vào buồng trộn đƣợc. Hơn nữa để đảm bảo tính năng bôi trơn
làm nguội tốt, cần phải pha thêm vào dung dịch các chất phụ gia nhƣ lƣu huỳnh,
phốt pho, clo. Đến đây ta biết rằng dung dịch loại này mang trong mình mối nguy
hại ảnh hƣởng đến sức khoẻ và tính mạng con ngƣời.

Luận văn Thạc sĩ 25 Chuyên ngành công nghệ CTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Dầu bôi trơn làm nguội đƣợc chế xuất từ các nguyên tố hoá học: Loại
dung dịch này có sức căng bề mặt cao hơn nƣớc, khả năng tạo mao dẫn cao hơn so
với nƣớc, do đó dung dịch sử dụng tốt trong bôi trơn làm nguội tối thiểu. Các
thành phần hoá học nhƣ Clo, Lƣu huỳnh, Phốt pho có trong dung dịch sẽ có hại
cho sức khoẻ, gây ô nhiễm môi trƣờng, do đó loại dung dịch này không thể đƣa
vào sử dụng trong công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
- Mỡ động vât: Loại này bôi trơn và làm nguội tốt, nhƣng trƣớc khi sử dụng
thì chúng phải đƣợc tiệt trùng, chế xuất tốt để khi tiếp xúc với môi trƣờng chúng
không bị biến chất.
Đặc biệt cần chú ý hiện nay có rất nhiều bệnh truyền nhiễm từ các loại động
vật, các loại gia cầm, các loại cá Vậy rất nguy hiểm khi sử dụng loại dung dịch
này vì chúng chứa trong mình những mầm bệnh rất nguy hiểm có thể truyền sang
con ngƣời bất cứ lúc nào.
- Dầu thực vật: Dùng trong công tác bôi trơn – làm nguội rất tốt, hơn nữa
loại này có sẵn ở Việt Nam nhƣ dầu Lạc, dầu Mè, dầu Vừng. Loại này dễ chế xuất,
dễ bảo quản, không gây tác hại đến sức khoẻ, không gây ô nhiễm môi trƣờng làm
việc.
* Qua các phân tích ở trên ta thấy sử dụng dầu thực vật làm dung dịch trơn
nguội trong bôi trơn - làm nguội tối thiểu là tốt nhất. Hơn nữa xét điều kiện ở Việt
Nam thì các loại thực vật đa dạng và phong phú nhƣ Vừng, Cọ, Dừa, Đậu nành,
Lạc v.v chúng có mặt khắp trên toàn lãnh thổ [14,28]. Vậy trong bôi trơn – làm
nguội tối thiểu dùng dầu thực vật là hợp lý nhất.
3. Tổng quan về công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu trên thế giới và ở
Việt Nam.
Những năm 90 của thế kỷ XX, các nƣớc công nghiệp phát triển CHLB Đức,
Thụy Điển đã nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu
(MQL). Hƣớng nghiên cứu về MQL tập trung vào: tìm ra các loại dung dịch cắt
gọt mới đáp ứng đƣợc yêu cầu của MQL hoặc tìm các chất phụ gia làm tăng tính

cắt của dung dịch cắt gọt. Nghiên cứu xác định áp suất và lƣu lƣợng tối ƣu. Cải
tiến kết cấu của dụng cụ để thích hợp với MQL. Cải tiến kết cấu đầu phun và hệ