Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải dương

1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Trong gia công cơ khí, gia công bằng phương pháp mài có nhiều
ưu điểm như: Mài có thể gia công với chiều sâu cắt rất nhỏ (từ (0,005÷0,1)
mm), vận tốc cắt lớn (30÷50) m/s với mài thông thường và đến 200 m/s
với mài cao tốc). Độ chính xác và độ bóng bề mặt sau mài đạt rất cao (cấp
chính xác từ (5÷7), nhám bề mặt R
a
= (0,2÷3,2) μm). Đặc biệt, mài chiếm
ưu thế cao khi gia công tinh các bề mặt có độ cứng, độ bền cao vv Nhờ
các ưu điểm nêu trên nên nguyên công mài chiếm một vị trí rất quan trọng
trong gia công cơ khí.
- Mài có vị trí rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt
là trong gia công tinh nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khác nhau
trong lĩnh vực mài được công bố và ứng dụng có hiệu quả trong thực tế
sản xuất. Để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của nguyên công mài nói
chung và mài phẳng nói riêng, các vấn đề về mài vẫn đang được quan tâm
nghiên cứu.
Từ các phân tích trên, có thể nói cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu
về bôi trơn làm mát về mài nói chung và về mài phẳng nói riêng. Tuy
nhiên, cho đến nay chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu về ảnh hưởng của
các loại dung dịch bôi trơn làm mát đến chất lượng mài khi mài phẳng
thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Từ những đặc điểm và tình hình
nêu trên tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ trơn
nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải dương” .
2. Mục tiêu của nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất
lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải
Dương. Qua đó lựa chọn được loại dung dịch trơn nguội hợp lý để nâng

cao chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá
mài Hải Dương.
- Xác định được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép
9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
3. Kết quả đạt được
- Xác định được mức độ ảnh hưởng của các loại dung dịch trơn
nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải Dương. Từ đó đưa ra:
- Đề xuất được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép
9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
- Đề xuất được loại dung dịch trơn nguội thích hợp khi mài phẳng
thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương.
2
Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu về gia công mài và mài phẳng
Trong gia công cơ khí, gia công bằng phương pháp mài có nhiều ưu
điểm hơn so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công các vật liệu có
độ cứng, độ bền cao, chịu nhiệt cao…và yêu cầu độ chính xác cao, độ
nhẵn bóng bề mặt cao. Vì vậy nguyên công mài chiếm một vị trí quan
trọng trong gia công cơ khí.
Mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao. Khi
mài tinh có thể đạt độ nhám bề mặt cấp (7÷8) và lớn hơn, độ chính xác
kích thước cao (1÷3)µm.
Mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối vì vậy
chất lượng bề mặt mài có ảnh hưởng quan trọng đến tuổi bền và khả năng
làm việc sau này của chi tiết máy.
1.2 Các đặc điểm của quá trình mài phẳng
Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ
cứng cao.
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt không liên tục đồng thời

tham gia cắt.
- Tốc độ cắt khi mài rất cao (≥ 30 m/s, mài cao tốc độ có thể lên tới 120
m/s hoặc cao hơn).
- Do góc cắt không hợp lý, tốc độ cắt cao nên nhiệt độ ở vùng cắt khi mài
rất lớn (1000 ÷ 1500
0
C) làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt.
- Có thể coi quá trình mài là quá trình cào xước tế vi bề mặt gia công tạo
độ nhẵn bóng và độ chính xác cao.
- Mài có thể gia công được những vật liệu rất cứng mà các dụng cụ khác
không cắt được như thép tôi, hợp kim cứng…
- Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc.
Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia công các vật liệu có
độ cứng và độ bền cao cho độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên
phương pháp mài có vị trí quan trọng trong gia công cơ khí.
1.3 Các thông số cơ bản của quá trình mài phẳng
1.3.1. Chế độ công nghệ
- Chiều sâu cắt
- Lượng chạy dao dọc
- Tốc độ cắt khi mài
1.3.2 Đá mài
1.3.2.1. Vật liệu hạt mài
- Coranh đông nâu
- Coranh đông trắng
- Coranh đông hồng
- Coranh đông hợp kim
3
- Các bít silic đen
- Các bít silic xanh
- Các bít Bo

1.3.2.2. Chất dính kết
- Chất dính kết Gốm
- Chất dính kết Bakêlit
- Chất dính kết Vunkanít
1.3.2.3. Độ cứng của đá mài
Độ cứng của đá mài được phân làm nhiều cấp khác nhau và cho trong
bảng sau:
Bảng 1.1: Độ cứng của đá mài
Độ cứng của đá
mài
Ký hiệu Cấp độ cứng
Nga Việt Nam Nga Việt Nam
Mềm M M M1, M2, M3 M1, M2, M3
Mềm vừa CM MV CM1, CM2 MV1, MV2
Trung bình C TB C1, C2 BT1, BT2
Cứng vừa CT CV
CT1, CT2, CT3 CT1, CT2, CT3
Cứng T C T1, T2 C1, C2
Rất cứng BT RC BT1, BT2 RC1, RC2
Đặc biệt cứng T ĐC T1, T2 ĐC1, ĐC2
Chú thích: Độ cứng tăng theo chiều tăng của trị số cấp độ cứng
1.3.2.4. Cỡ hạt của đá mài
Cỡ hạt còn gọi là độ hạt được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt
mài. Tính năng cắt của đá mài phụ thuộc vào kính thước của hạt. Khi mài
thô, dùng hạt mai có kích thước lớn. Khi mài tinh dùng cỡ hạt nhỏ. Khi gia
công vật liệu mềm và dẻo, để giảm hiện tượng nhét phoi vào lỗ của bề mặt
đã mài, nên dùng cỡ hạt nhỏ.
1.3.2.5. Cấu trúc của đá mài
Phân loại cấu trúc mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài trong mỗi cấp cho trong
bảng sau:

Bảng 1.2: Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài.
Loại cấu trúc Chặt Trung bình Xốp
Cấp cấu trúc 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Số%hạt mài
trong thể tích
đá mài
62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40
4
1.3.2.6. Hình dáng của đá mài
Ví dụ:Cn 60 CV1G V1 - 400 x
4x203.30m/s
1.4. Bôi trơn làm mát khi mài phẳng
1.4.1 Vai trò của dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt
- Tác dụng bôi trơn
- Tác dụng làm nguội
- Tác dụng làm sạch thiết bị
1.4.2 Phân loại dung dịch trơn nguội
Dung dịch trơn nguội được phân loại theo hai chỉ tiêu [2]:
- Theo tác dụng chính của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Nhóm có
tác dụng làm lạnh (các dung dịch chất điện ly), nhóm có tác dụng làm lạnh
và một phần bôi trơn (dung dịch nước xà phòng, dung dịch emulsion),
nhóm có tác dụng bôi trơn và một phần làm lạnh (các chất dầu).
- Theo đặc tính sử dụng của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Dầu cắt
gọt, dầu hòa tan, dung dịch cắt gọt hóa học.
Trong thực tế sản xuất, người ta thường phân loại dung dịch trơn
nguội theo đặc tính sử dụng. Cụ thể như sau:
1.4.2.1 Dầu cắt gọt
Dầu cắt gọt được chia thành loại hoạt động và loại thụ động, các
thuật ngữ này xác định tính hoạt động của dầu hoặc khả năng tương tác với
bề mặt kim loại ở nhiệt độ làm việc để bảo vệ bề mặt và cải thiện tác động

cắt [2].
- Dầu cắt gọt hoạt động
- Dầu cắt gọt thụ động
1.4.2.2 Dầu hòa tan
Dung dịch trơn nguội hiệu quả phải có tính dẫn nhiệt cao, dầu
khoáng và dầu béo đều không phải là chất làm nguội tốt. Nước là môi
trường làm nguội tốt, tuy nhiên khi chỉ dùng nước làm dung dịch cắt gọt sẽ
gây ra gỉ sét và có tác dụng bôi trơn rất thấp. Bằng cách bổ xung vài phần
trăm dầu hòa tan vào nước có thể làm tăng tính chống gỉ sét và chất lượng
bôi trơn cùng với khả năng làm nguội của nước.
1.4.2.3 Dung dịch cắt gọt hóa học
Các dung dịch cắt gọt hóa học (đôi khi được gọi là dung dịch tổng hợp)
đã được sử dụng rộng rãi ngay sau khi được giới thiệu vào năm 1945.
Chúng là các nhũ ổn định được pha chế sẵn chứa rất ít dầu và dễ dàng hòa
tan với nước.
Dung dịch cắt gọt hóa học phụ thuộc vào các tác nhân hóa học về tính
bôi trơn và giảm ma sát. Các tác nhân hóa học có trong hầu hết các loại dung
dịch cắt gọt hóa học bao gồm [2]:
+ Amines và nitrites để ngăn chặn sự rỉ sét.
5
+ Nitrates để ổn định các nitrites.
+ Phosphate và borate để làm mềm nước.
+ Xà bông và tác nhân thấm ướt để bôi trơn.
+ Các hợp chất lưu huỳnh, phốt pho và clo để bôi trơn hóa học.
+ Glycol tác động như những tác nhân pha trộn.
Kết quả của các tác nhân hóa học bổ sung cho tính bôi trơn của nước
làm cho dung dịch cắt gọt hóa học có các ưu điểm sau đây:
+ Chống gỉ sét tốt.
+ Chống xuống cấp trong thời gian dài.
1.4.3 Các phương pháp bôi trơn làm nguội thường dùng khi mài

1.4.3.1 Phương pháp gia công khô
1.4.3.2 Phương pháp tưới tràn
1.4.3.3 Phương pháp dùng dòng không khí lạnh
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép không gỉ AISI304 bằng
đá Al2O3 với phương pháp tưới tràn và phương pháp dùng dòng khí lạnh
cho thấy trong điều kiện mài như nhau thì phương pháp dùng dòng khí lạnh
có: nhiệt cắt thấp hơn khoảng 200C, độ nhám bề mặt gia công giảm Ra nhỏ
hơn 40%, tăng tuổi bền của đá mài, ứng suất dư bề mặt là ứng suất nén, tăng
khả năng chống ăn mòn hóa học của lớp bề mặt; giảm hiện tượng nứt bề mặt
do ứng suất dư [4].
1.4.3.4 Phương pháp bôi trơn tối thiểu (MQL)
H. Z. Choi, S. W. Lee, D. J. Kim đã sử dụng phương pháp bôi trơn
tối thiểu nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của dung dịch chất thải bôi trơn đến
môi trường sinh thái, độ nhám bề mặt giảm và giảm chi phí gia công do
lượng dung dịch sử dụng cho bôi trơn ở dạng sương mù nên không tốn
kém lượng dung dịch cho quá trình bôi trơn.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép SCM21 bằng đá
WA80I/J7V với dung dịch bôi trơn: nước làm mát, khí nén lạnh và nước
làm mát dạng sương mù để so sánh giữa nước làm mát dạng sương mù với
khí nén lạnh và nước làm mát. Kết quả cho thấy chất lượng bề mặt và hiệu
quả làm mát tốt như nước làm mát đồng thời giảm lượng dung dịch bôi
trơn do đó giảm chi phí gia công[6].

Hình 1.5 Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các phương pháp bôi trơn
làm nguội khác nhau [6].
6
Hình 1.6 Nhiệt độ và ứng suất dư khi sử dụng các phương pháp bôi trơn làm
nguội khác nhau [6].
1.5 Kết luận chương 1
- Gia công mài đã được sử dụng rộng rãi và có một vị trí quan trọng trong

ngành cơ khí chính xác. Mài thường được chọn là nguyên công gia công
tinh lần cuối vì mài đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
- Các đặc điểm và thông số cơ bản của quá trình mài như chế độ công
nghệ, đá mài, chế độ bôi trơn làm mát và các phương pháp bôi trơn khi
mài đã được khảo sát.
- Khi mài nhiệt sinh ra trong quá trình mài là rất lớn, có thể làm thay đổi
cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt và giảm khẳ năng làm việc của chi tiết
máy. Nhiệt cắt khi mài ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Việc
ứng dụng công nghệ trơn nguội hợp lý có tác dụng rất lớn trong việc giảm
ma sát và nhiệt cắt, qua đó nâng cao được chất lượng bề mặt chi tiết gia
công khi mài. Công nghệ trơn nguội hợp lý được coi là một biện pháp đơn
giản và mang lại hiệu quả cao để giảm nhiệt cắt trong quá trình mài vì vậy
được ứng dụng phổ biến trong các nguyên công mài.
Trong quá trình mài có nhiều loại dung dịch trơn nguội với các đặc
tính và công dụng khác nhau được sử dụng. Để có cơ sở lựa chọn được
loại dung dịch phù hợp với các điều kiện mài cụ thể cần thiết phải tiến
hành các nghiên cứu thực nghiệm.
Việc xác định phương pháp và công nghệ bôi trơn làm mát của các
nghiên cứu trước đây sẽ được khảo sát và đánh giá cụ thể trong chương 2.
Tỷ số năng lượng
Ứng suất dư
7
Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN LÀM MÁT KHI
MÀI PHẲNG
Trong gia công cơ khí, nguyên công mài thường được chọn là
nguyên công gia công tinh lần cuối các bề mặt. Khi mài nhiệt sinh ra trong
quá trình mài là rất lớn, có thể làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề
mặt và giảm khẳ năng làm việc của chi tiết máy. Nhiệt cắt khi mài ảnh
hưởng lớn đến chất lượng bề mặt mài, tuổi bền và khả năng làm việc của
chi tiết máy. Vì vậy chất lượng bề mặt mài có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu

quả kinh tế kỹ thuật.
Việc ứng dụng công nghệ trơn nguội hợp lý có tác dụng rất lớn trong
việc giảm ma sát và nhiệt cắt, qua đó nâng cao được chất lượng bề mặt chi
tiết gia công khi mài. Mài thường là nguyên công gia công tinh lần cuối
nên việc sử dụng các biện pháp công nghệ trơn nguội để giảm nhiệt cắt
nâng cao chất lượng bề mặt gia công được rất nhiều nhà nghiên cứu quan
tâm và nghiên cứu. Chương này trình bày các kết quả nghiên cứu tìm hiểu
về bôi trơn làm mát khi mài của các tác giả trong và ngoài nước.
2.1 Các nghiên cứu của các tác giả trong nước
Cho đến nay, các tác giả trong nước đã có nhiều cố gắng nghiên cứu
về bôi trơn làm mát khi mài. Bùi Đức Việt [7] đã tiến hành thí nghiệm với
thép không gỉ X12M với 2 loại đá Al
2
O
3
và CBN, sử dụng phương pháp
tưới tràn với 3 loại dung dịch: Emulsion, Tectyl cool 1290, Tectyl cool
1240 để đánh giá khả năng cắt của đá mài.
Hình 2.4 Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá mài CBN và
đá mài thường, sử dụng ba dung dịch trơn nguội với 15 và 30 lượt cắt [7].
Đỗ Đức Trung [8] đã tiến hành thí nghiệm khi mài thép ổ lăn SUJ2
với 4 loại dung dịch: Emulsion, Machinery coolant, Tectyl cool 1240,
Tectyl cool 1290 và sử dụng phương pháp tưới tràn với lưu lượng là 25l/p.
8
Hình 2.5 Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề mặt
gia công khi mài bằng đá Al
2
O
3
và CBN [8].

Hình 2.6 là kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của nồng
độ dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ 3X13
bằng đá mài cacbit silic đen Sđ [9].
Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề mặt mài [9].
2.2 Các nghiên cứu của các tác giả nước ngoài
Theo xu thế phát triển, một số nước đã ứng dụng công nghệ trơn
nguội với khí nitơ được hoá lỏng ở nhiệt độ thấp khi mài các loại vật liệu
khó gia công. Nabil Ben, Habib Sidhom và Chedly Braham [5] đã nghiên
cứu thực nghiệm mài thép không gỉ AISI 304 trên máy mài phẳng với hai
môi trường là dầu hoà tan và khí nitơ hóa lỏng, kết quả cho thấy độ nhám
bề mặt mài thấp nhất khi sử dụng khí nitơ hoá lỏng (bảng 1.4). Sở dĩ như
vậy là khi sử dụng khí nitơ hóa lỏng có tác dụng làm mát vùng mài tốt hơn
khi dùng dầu.
Tài liệu [10-9] đã nghiên cứu phương pháp bôi trơn làm mát bằng
rào cản khí nén để phá vỡ lớp không khí cứng xung quanh đá mài ở tốc độ
cao để nâng cao hiệu quả sử dụng dung dịch mài.
Kết quả [10] cho thấy ảnh hưởng của rào cản khí nén thể hiện rõ hơn
khi vận tốc đá tăng. Bôi trơn làm mát bằng rào cản khí nén làm giảm đáng
kể độ lớn của lực pháp tuyến và lực tiếp tuyến và cũng làm giảm độ nhám
so với bôi trơn khô và bôi trơn làm mát thông thường.
9
Hình 2.8: Quan hệ giữa độ nhám với chiều sâu cắt [10].
Các tác giả E.J da Silva và các đồng nghiệp [11] đã tiến hành thí
nghiệm với đá mài CBN và 4 loại dung dịch trơn nguội là: Dung dịch bán
tổng hợp 20%; nước; dung dịch bán tổng hợp 3%; dầu nguyên chất.
Hình 2.9. Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với các loại dung dịch
trơn nguội khác nhau [11].
Để đánh giá ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội tới độ nhám bề
mặt gia công, các tác giả Webster và Ciu [12] đã tiến hành thí nghiệm với
các thông số sau:

- Hai loại đá mài: Al
2
O
3
và CBN.
- Hai loại đầu phun: đầu phun thông thường và đầu phun Webster do
Webster thiết kế có các đường kính lỗ là 3mm, 4mm, 5mm.
- Hai loại dung dịch trơn nguội: nhũ tương tổng hợp nồng độ 5% và dầu
nguyên chất.
Kết quả đo độ nhám bề mặt mài được biểu diễn trên (Hình 2.10).
Hình 2.10. Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và áp suất tưới nguội
đến độ nhám bề mặt mài [12].
10
Như vậy nước làm mát tổng hợp có vai trò rất quan trọng để đáp ứng
yêu cầu về năng suất và chất lượng trong quá trình mài, song việc sử dụng
nước làm mát tổng hợp đang còn là vấn đề phức tạp vì nó gây ô nhiễm môi
trường. Chính vì vậy mà T. D. Lavanya

V. E. Annamalai [13] đã thiết kế
một chất làm mát thân thiện với môi trường sinh thái sử dụng nước như
một chất cơ bản và có thể phân hủy sinh học, sử dụng chất phụ gia chống
vi khuẩn như chất phân tán để không gây ô nhiễm môi trường, giảm chi
phí xử lý nước thải. Chất phụ gia được sử dụng như muối, đường, nghệ,
hỗn hợp đất sét…
Đồ thị hình 2.11 là kết quả nghiên cứu thực nghiệm của các tác giả
Koji Kato, Norisugu Umehara và Minoru Suzuki về ảnh hưởng của nồng
độ dung dịch trơn nguội đến mức độ biến cứng lớp kim loại bề mặt [14].
Hình 2.11. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến lớp biến cứng bề mặt mài
[14].
A. Cameron, R. Bauer, A. Warkentin [15] đã khảo sát ảnh hưởng của

lưu lượng tới tốc độ bóc tách vật liệu và năng lượng giới hạn riêng. Kết
quả cho trên hình 2.12 và hình 2.13.
Hình 2.12 Ảnh hưởng của lưu lượng tới tốc độ bóc tách vật liệu [15].
Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư lớp
bề mặt đã được các tác giả K.Q. Xiao và L.C.Zhang nghiên cứu khi mài
bằng đá mài Al
2
O
3
với 5 môi trường có lưu lượng tưới nguội khác nhau
[16]. Kết quả đo ứng suất dư lớp bề mặt được cho trong đồ thị hình 2.14.
11
Hình 2.14. Ứng suất dư bề mặt mài với lưu lượng tưới nguội khác nhau [16].
Nghiên cứu của các tác giả R. P. Upadhyaya và S.Malkin [17] về ảnh
hưởng của lưu lượng tưới nguội cũng cho thấy: Nếu tăng lưu lượng tưới
nguội thì làm tăng lượng dung dịch vào vùng tiếp xúc đá – chi tiết do đó
làm giảm ma sát, tăng tốc độ tản nhiệt nên nhiệt độ mài giảm. Tuy nhiên
với mỗi phương pháp tưới nguội cụ thể thì chỉ nên tăng lưu lượng tưới
nguội đến một giới hạn nhất định bởi vì sau đó nhiệt độ mài hầu như giảm
không đáng kể.
Các tác giả Yuan Zhejum và Hu Zhonghui – Submitted đã thí
nghiệm mài thép SUJ2 bằng đá mài CBN trong hai trường hợp mài khô và
mài ướt [18]. Kết quả đo ứng suất dư lớp bề mặt được thể hiện trong đồ thị
hình 2.15.
Hình 2.15. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt
khi mài bằng đá Al
2
O
3
và đá CBN [18].

Hình 2.16 là kết quả nghiên cứu của các tác giả T. Nguyen, L.C.Zhang
[19] trong trường hợp mài thép 45 bằng đá mài BWA60MVA1 với những
chiều sâu cắt khác nhau.
12
Hình 2.16. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt
khi mài bằng đá BWA60MVA1 [19].
2.3 Kết luận chương 2
- Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về bôi trơn làm mát khi mài nói
chung và mài phẳng nói riêng đã được công bố và ứng dụng có hiệu quả
vào thực tế sản xuất. Các nghiên cứu này đã đưa ra nhiều phương pháp và
chế độ bôi trơn khác nhau nhằm giảm nhiệt cắt nâng cao chất lượng bề mặt
và năng suất khi mài.
- Từ kết quả phân tích trong chương này, có thể nói cho đến thời điểm hiện
tại vẫn chưa có nghiên cứu nào công bố về ảnh hưởng của công nghệ trơn
nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải Dương. Chính vì vậy, nghiên cứu thực nghiệm xác định
ảnh hưởng của loại dung dịch, nồng độ và lưu lượng tưới nguội tới chất
lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải
Dương đã được lựa chọn và tiến hành. Nội dung cụ thể của nghiên cứu này
sẽ được trình bày cụ thể ở chương tới.
Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA
DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA
CÔNG KHI MÀI PHẲNG THÉP 9XC QUA TÔI BẰNG ĐÁ MÀI
HẢI DƯƠNG
3.1 Mục đích thí nghiệm
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng cuả loại dung dịch trơn nguội, nồng độ và
lưu lượng tưới nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài thép 9XC
trên máy mài phẳng bằng đá mài Hải Dương. Từ đó chọn được nồng độ và
lưu lượng tưới nguội hợp lý khi mài phẳng thép 9XC bằng đá mài Hải
Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất đối với từng loại dung dịch.

- Đề xuất được nồng độ và lưu lượng thích hợp khi mài phẳng thép 9XC
qua tôi bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
13
3.2 Hệ thống thí nghiệm
3.2.1. Máy
3.2.2. Mẫu thí nghiệm và đồ gá
3.2.3. Sơ đồ thí nghiệm
a) Bản vẽ kết cấu b) Ảnh chụp
Hình 3.3: Sơ đồ thí nghiệm
1- Đá mài. 6- Bu lông đai ốc kẹp đầu đo
lực lên đồ gá.
2- Chi tiết gia công. 7- Cáp nối tín hiệu từ đầu đo
lực tới Card A/D.
3- Đầu đo lực KISTLER. 8- Cáp nối tín hiệu từ Card
A/D tới máy tính.
4- Đồ gá. 5- Bu lông đai ốc kẹp chi tiết
lên đầu đo lực.
3.2.4. Thiết bị đo
- Máy đo nhám Mittutoyo SJ-201 (Nhật Bản) – Phòng thí nghiệm trường
Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
- Đầu đo lực kisler – Phòng thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp
Thái Nguyên.
- Đồng hồ đo áp suất MR10100 của hãng SUCHY - ĐỨC.
- Đồng hồ đo lưu lượng Z5615 của hãng FLOWTECH.
3.2.5 Dung dịch trơn nguội
Trong các thí nghiệm sử dụng phương pháp tưới tràn với dung dịch
trơn nguội là bốn loại dung dịch cắt gọt hóa học được pha nước với nồng
độ hợp lý theo khuyến cáo của nhà sản xuất, cụ thể là: Dung dịch Caltex
Aquatex 3180 của hãng CALTEX, dung dịch AVANTIN 300 của hãng
BECHEM, dung dịch AVANTIN 361I của hãng BECHEM, dung dịch J.P

WAY của hãng J.P WAY VIỆT NAM .
Đầu đo lưc
Card A/D
Máy tính
Chi tiết gia công
Đồ gá
14
3.2.6. Đá mài
Thí nghiệm sử dụng đá mài Al2O3 của công ty cổ phần Đá mài Hải
Dương có ký hiệu PA60M8V1.300.50.127.30 m/s.
3.2.7 Chế độ công nghệ
- Các thông số cố định : V
đ
; S
n
; t ; S
d

- Các thông số thay đổi: Trơn nguội; Lưu lượng; Nồng độ:
3.3 Quá trình thí nghiệm:
Cách tiến hành thí nghiệm:
1. Thí nghiệm với dung dịch Caltex Aquatex 3180.
- Tiến hành mài với dung dịch Caltex Aquatex 3180 với nồng độ 3% và lưu
lượng 5l/p.
- Giữ nguyên nồng độ, thay đổi lưu lượng 10l/p; 15l/p; 20l/p ; 25l/p. Sau đó
đánh dấu mẫu là 1, 2, 3, 4, 5 tương ứng với lưu lượng 5l/p; 10l/p; 15l/p;
20l/p ; 25l/p để đo độ nhám. Lực đo trong quá trình mài và được hiển thị bởi
sơ đồ được lưu trong máy tính.
- Làm tương tự với nồng độ 4%, 5%, 6%, 7%.
2. Thí nghiệm với dung dịch Avantin 361I, Avantin 300, J.P Way.

- Làm tương tự như đối với dầu Caltex Aquatex 3180
3.4 Kết quả thí nghiệm
3.4.1 Với dầu Caltex Aquatex 3180
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
Caltex Aquatex 3180.
15
Bảng 3.3:
Ảnh hưởng
của nồng
độ và lưu
lượng đến độ
nhám bề mặt
mài khi dùng
dầu Caltex
Aquatex 3180.
Lưu
lượng
Nồng
độ
5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p) 25(l/p)
3% 0,43 0,447 0,399 0,386 0,419
4% 0,448 0,462 0,476 0,464 0,48
5% 0,52 0,493 0,486 0,569 0,585
6% 0,495 0,466 0,489 0,541 0,512
7% 0,56 0,535 0,584 0,543 0,516
Lực Px
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p) 25(l/p)
3% 32 34 29 28 28

4% 28 28 28 27 27
5% 27 28 29 27 29
6% 26 26 26 27 29
7% 26 25 25 26 26
Lực Py
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p) 25(l/p)
3% 92 87 79 72 84
4% 77 76 65 65 74
5% 73 69 65 64 71
6% 57 55 54 52 54
7% 60 58 57 65 80
Lực Pz
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p) 25(l/p)
3% 8 7 6 6 7
4% 7 7 6 6 6
5% 6 6 6 7 7
6% 6 6 6 6 6
7% 6 6 6 6 6
16
a)
b)
Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
Caltex Aquatex 3180.
Từ kết quả thu được (bảng 3.3) ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng
đến độ nhám bề mặt được biểu diễn trên hình 3.11.
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến độ nhám bề mặt mài

đối với dầu Caltex Aquatex 3180.
Từ hình 3.11 ta thấy các giá trị độ nhám bề mặt sau khi mài với các
giá trị nồng độ và lưu lượng trơn nguội khác nhau của dầu Caltex Aquatex
đều nằm trong phạm vi cho phép của nguyên công mài tinh (Ra =
0,3÷0,63)µm.
Từ hình 3.10.b và hình 3.11 ta thấy khi mài với nồng độ 6% ứng với
các lưu lượng khác nhau đều cho giá trị lực mài nhỏ nhất, đồng thời giá trị
17
độ nhám bề mặt sau khi mài vẫn nằm trong phạm vi cho phép của nguyên
công mài tinh. Khi mài với nồng độ 6% ứng với lưu lượng 15l/p cho giá trị
lực mài là 54N, với lưu lượng 20l/p cho giá trị lực mài là 52N. Hai giá trị
lực mài khi mài với lưu lượng 15l/p và 20l/p chênh nhau không nhiều nên
ta có thể chọn giá trị tối ưu khi mài với dầu tưới nguội Caltex Aquatex
3180 là (6% và 15l/p) hoặc (6% và 20l/p). Thực tế tại xưởng của doanh
nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác Thái Hà đang dùng với nồng độ khuyến
cáo của nhà sản xuất là 5%. Kết quả trên hình 3.10.b và hình 3.11 ta thấy,
khi mài với nồng độ 5% đều cho giá trị lực mài tăng khá nhiều và độ nhám
bề mặt cũng cao hơn (lực mài tăng 23%, nhám bề mặt tăng 5,2%) so với
khi mài với nồng độ 6% và lưu lượng 15l/p. Để tiết kiệm lượng dầu tưới
nguội ta nên chọn các giá trị tối ưu là nồng độ 6% và lưu lượng là 15l/p.
Vậy khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương sử
dụng dung dịch tưới nguội dầu Caltex Aquatex 3180 nồng độ 6% và
lưu lượng 15 l/p được đề xuất nên dùng.
18
3.4.2 Với dầu AVANTIN 361I
Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
AVANTIN 361I
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến độ nhám bề mặt mài
khi dùng dầu AVANTIN361I.
Lực Px

Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
3% 21 19 21 20
4% 22 21 21 20
5% 20 20 21 20
6,5% 21 20 21 20
8% 21 21 21 21
Lực Py
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
3% 62 50 57 53
4% 51 46 47 45
5% 50 48 47 47
6,5% 51 51 52 49
8% 57 53 56 52
Lực Pz
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
3% 7 7 7 7
4% 7 7 7 7
5% 7 7 7 7
6,5% 7 7 7 7
8% 7 7 7 7
19


a)

b)

c)
Hình 3.12: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
AVANTIN361I.

Lưu
lượng
Nồng
độ
5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
3% 0,428 0,381 0,452 0,413
4% 0,443 0,429 0,425 0,421
5% 0,424 0,446 0,402 0,403
6,5% 0,39 0,416 0,386 0,371
8% 0,439 0,421 0,393 0,41
20
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề mặt khi mài
khi dùng dầu AVANTIN361I.
Vậy lưu lượng 10 l/p ứng với nồng độ 4% được đề xuất nên
dùng khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương sử
dụng dung dịch tưới nguội dầu AVANTIN 361I.
3.4.3 Với dầu AVANTIN 300
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
AVANTIN 300.
Lực Px
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)

2% 28 26 32 32
3% 26 27 27 30
3,5% 25 24 26 28
4% 26 28 31 34
5% 34 32 35 37
Lực Py
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
2% 70 68 79 78
3% 64 64 70 71
3,5% 58 56 67 65
4% 67 67 70 71
5% 80 75 78 75
Lực Pz
Lưu
lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
2% 7 7 7 6
3% 7 7 7 7
3,5% 7 7 8 7
4% 7 7 7 7
5% 8 7 7 7
21
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến độ nhám khi dùng
dầu AVANTIN300.
a)

b)

c)
Hình 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu
AVANTIN 300.
Lưu lượng
Nồng độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
2% 0,369 0,499 0,43 0,54
3% 0,508 0,581 0,481 0,534
3,5% 0,525 0,488 0,511 0,548
4% 0,574 0,565 0,539 0,592
5% 0,555 0,602 0,591 0,57
22
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề mặt khi mài
khi dùng dầu AVANTIN 300.
Vậy khi sử dụng dung dịch tưới nguội dầu AVANTIN 300 để
mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương thì lưu lượng 5
l/p ứng với nồng độ 3,5% được đề xuất nên dùng.
3.4.4 Với dầu JP.Way
Bảng 3.8 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài đối với dầu
JP.Way.
Lực Px
Lưu
lượng
Nồng
độ 5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
1% 20 21 21 22
2% 20 20 20 20
2,5% 21 21 21 21
3% 22 20 20 20
4% 21 20 20 20
Lực Py

Lưu
lượng
Nồng
độ
5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
1% 54 52 55 57
23
2% 50 48 50 51
2,5% 55 50 52 53
3% 60 54 57 55
4% 63 57 60 59
Lực Pz
Lưu
lượng
Nồng
độ
5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)
1% 8 7 7 7
2% 7 7 7 7
2,5% 7 7 7 7
3% 7 7 7 8
4% 8 7 7 7
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến độ nhám bề mặt mài
đối với dầu JP.WAY.
a)
Lưu
lượng
Nồng
độ
5(l/p) 10(l/p) 15(l/p) 20(l/p)

1% 0,46 0,438 0,61 0,503
2% 0,618 0,516 0,572 0,539
2,5% 0,446 0,48 0,459 0,425
3% 0,478 0,468 0,41 0,451
4% 0,526 0,458 0,553 0,473
24
b)
c)
Hình 3.16: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi dùng dầu JP.Way
Hình 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề mặt khi
dùng dầu JP.Way
Đối với dung dịch tưới nguội là dầu JP.Way, nồng độ 2% và
lưu lượng 10l/p được đề xuất nên dùng khi mài phẳng thép 9XC qua
tôi bằng đá mài Hải Dương.
3.5 Kết luận chương 3.
- Đã thiết kế, chế tạo thiết bị và tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu ảnh
hưởng của loại dung dịch trơn nguội, nồng độ của chúng và lưu lượng bôi
trơn đến chất lượng bề mặt gia công (độ nhám) và lực cắt khi mài phẳng
thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Có 4 loại dung dịch trơn nguội
đã được khảo sát, bao gồm: Dầu Caltex Aquatex 3180, dầu AVANTIN
361I, dầu AVANTIN 300 và dầu JP.Way.
25
- Đã đề xuất được chế độ tưới nguội (nồng độ dung dịch và lưu lượng tưới)
hợp lý khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương với các
loại dung dịch tưới nguội kể trên. Các giá trị nồng độ và lưu lượng tối ưu
được đề xuất nên dùng là:
+ Với dầu Caltex Aquatex 3180: sử dụng nồng độ 6 % và lưu lượng
tưới 10 l/ph;
+ Với dầu AVANTIN 361I: sử dụng nồng độ 4 % và lưu lượng tưới
10 l/ph;

+ Với dầu AVANTIN 300: sử dụng nồng độ 3,5 % và lưu lượng tưới
5 l/ph;
+ Với dầu JP.Way: sử dụng nồng độ 2 % và lưu lượng tưới 10 l/ph.
- Chế độ tưới nguội tối ưu đề xuất kể trên cho việc sử dụng dầu Caltex
Aquatex 3180 cho phép giảm lực mài 25% và giảm độ nhám bề mặt gia
công 5,2% so với chế độ đang dùng tại xưởng của doanh nghiệp tư nhân
Cơ khí chính xác Thái Hà (đang dùng với nồng độ 5% - theo khuyến cáo
của nhà sản xuất).
Chương 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
4.1 Kết luận
- Nghiên cứu đã tìm hiểu về quá trình mài và mài phẳng; về các thông số
cơ bản của quá trình mài phẳng như chế độ công nghệ, đá mài; về bôi trơn
làm mát khi mài phẳng. Qua đó thấy rõ việc xác định ảnh hưởng của loại
dung dịch trơn nguội và vấn đề bôi trơn làm mát khi mài phẳng có vai trò
rất quan trọng vì nó quyết định đến năng suất và chất lượng của quá trình.
- Đã khảo sát, phân tích và đánh giá các nghiên cứu trước đây về vấn đề
bôi trơn làm mát khi mài phẳng. Qua đó đã lựa chọn được mục tiêu nghiên