nghiên cứu ảnh hưởng các thông số đặc trưng của bôi trơn tối thiểu đến quá trình tạo phoi và mòn của dụng cụ khi tiện thép 9xc qua tôi, sử dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu

75

các driver thông dụng việc ghi số liệu có thể đạt tới 800 kHz và hiển thị tín hiệu trên
màn hình với thời gian thực tới 70 kHz.
Ngoài ra, nó còn có ưu điểm là thao tác nhanh, vận hành trực quan, mô phỏng
sinh động, lập trình rất đơn giản do chỉ sử dụng các biểu tượng, cài đặt dễ, chức
năng hỗ trợ tiện ích.
Bên cạnh đó, các phần mềm Tabecuve, Microsoft Excel, AutoCAD, cũng được
sử dụng để xử lý và phân tích các số liệu thực nghiệm. Phần mềm MiniTab là phần
mềm ứng dụng chuyên dùng xử lý số liệu [42].
3.2.3. Kiểm tra thiết bị đo lực cắt
Quá trình thử nghiệm hệ thống được tiến hành như sau:
Bước 1: Tiến hành kết nối các chi tiết của hệ thống BT-LN, tiến hành điều chỉnh P
và Q, kiểm tra Q qua đo thực tế lượng dung dịch tiêu hao, P được biểu thị trên cảm
biến và đồng hồ đo áp suất.
Bước 2: Tiến hành cắt phôi với chế độ công nghệ: V = 180 m/phút; t = 0,1 mm,
S = 0,15 mm/vòng.

Hình 3.16: Kết quả đo lực cắt để kiểm tra hệ thống đo lực
Trong quá trình thí nghiệm các số liệu đo lực cắt được tự động thu thập và
lưu trữ vào máy tính nhờ hệ thống thí nghiệm đã trình bày ở hình 3.14.


76

Quá trình đo các thành phần lực Fz; Fy; Fx được thực hiện trong cùng một lần
cắt. Kết quả đo được thể hiện trên hình 3.16. Qua kiểm tra, đánh giá bằng thiết bị
kiểm tra chuyên dụng, hệ thống làm việc ổn định, kết quả thí nghiệm đáng tin cậy.
Kết luận chương 3
1. Trên cơ sở xác định các yêu cầu của hệ thống thí nghiệm tác giả đã xây dựng
được mô hình hệ thống thí nghiệm phục vụ cho công tác nghiên cứu.

2. Đã kết nối hệ thống đưa vào kiểm nghiệm để tiến hành làm thí nghiệm và thu
thập các dữ liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu bằng thực nghiệm nhằm xác định
rõ ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi MQL đến quá trình tiện cứng.
3. Sau khi xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thí nghiệm đã tiến hành thí nghiệm thử để
kiểm tra hệ thống thí nghiệm, kết quả của các thí nghiệm thử cho thấy hệ thống thí
nghiệm làm việc ổn định và đáng tin cậy.
4. Đã nghiên cứu lý thuyết xác định bộ thông số P và Q để tiến hành các thí nghiệm
so sánh, nhằm khẳng định dầu thực vật của Việt Nam có thể sử dụng trong MQL để
bảo vệ môi trường, đất đai và nguồn nước.


77

Chương 4
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI DUNG
DỊCH BÔI TRƠN-LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN HIỆU QUẢ CỦA
QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG THÉP 9XC
4.1. Đặt vấn đề
Để so sánh ưu nhược điểm của công nghệ gia công sử dụng MQL dùng
emulsion pha 10 % với nước cất (DI Water) và công nghệ MQL dùng dầu lạc với
công nghệ gia công khô khi tiện cứng thép 9XC tác giả tiến hành các loại thí
nghiệm như sau:
- Thí nghiệm so sánh giữa công nghệ gia công khô với công nghệ MQL, dung
dịch sử dụng cho công nghệ MQL là hỗn hợp dầu emulsion pha 10 % với nước cất
(DI Water). Đây là một loại dung dịch đang được dùng phổ biến để BT-LN hiện
nay. Qua kết quả thí nghiệm sẽ đánh giá được ưu, nhược điểm của công nghệ MQL
so với công nghệ gia công khô khi tiện cứng.
- Thí nghiệm so sánh MQL dùng emulsion pha 10 % với nước cất (DI Water) so
với MQL dùng dầu lạc Việt Nam. Từ đó đề xuất loại dầu cắt thích hợp nhất để
MQL trong gia công cơ khí ở nước ta.

Các chỉ tiêu đánh giá là các thông số công nghệ của quá trình gia công gồm:
- Độ mòn của dao;
- Chất lượng bề mặt gia công;
- Lực cắt.
4.2. Quá trình thí nghiệm
4.2.1. Trang thiết bị
Máy, dao, phôi, dụng cụ đo, cách bố trí đầu phun (giới thiệu ở chương 3)
4.2.2. Chế độ công nghệ
- Chế độ cắt: V= 180 m/phút (Dct= 60 mm, n = 970 vòng/phút); t = 0,1 mm,
S = 0,15 mm/ vòng


78

- Chế độ BT-LN:
+ Gia công khô;
+ MQL với P = 5 at và Q = 1 ml/phút, sử dụng Emulsion pha 10 % với nước
cất và sử dụng Dầu lạc.
4.2.3. Xác định giá trị P và Q trong các thí nghiệm so sánh
Qua việc nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết [16, 24, 25, 26, 32, 33..] ở chương 2
cho thấy chọn P = 5 at và Q = 1 ml/phút là cặp giá trị thích hợp để áp dụng trong
quá trình thí nghiệm so sánh. Nhằm mục đích tiết kiệm thời gian, phôi gia công,
dụng cụ cắt, lượng dung dịch BT-LN..v.v.. trong quá trình thí nghiệm
Tuy nhiên MQL dùng dung dịch emulsion sẽ có nguy cơ ảnh hưởng nhiều đến
sức khỏe công nhân, ảnh hưởng đến môi trường. Đó là lý do và mục tiêu nghiên cứu
của đề tài này. Nếu dầu lạc sản xuất ở Việt nam sử dụng trong đề tài phát huy được
hiệu quả của nó khi thực hiện MQL trong quá trình cắt thì đó sẽ là đóng góp lớn
trong sản xuất công nghiệp và các nghiên cứu khoa học tiếp theo.
4.2.4. Tiến hành thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm được giới thiệu trên hình 3.1, chi tiết gia công được gá trên

mâm cặp 3 chấu tự định tâm và mũi chống tâm. Sau khi gá đặt, phôi được kiểm tra
và gia công thô nhằm đảm bảo lượng dư đồng đều trước khi tiến hành thí nghiệm.
Dung dịch MQL được đưa vào vùng cắt theo sơ đồ hình 3.5. Trong quá trình thí
nghiệm các số liệu đo lực cắt được tự động thu thập và lưu trữ vào máy tính qua bộ
chuyển đổi A/D loại USB1208LS Đài Loan sản xuất, theo sơ đồ đo lực cắt 3 thành
phần đã trình bày ở hình 3.14, (chương 3). chiều cao nhấp nhô bề mặt của chi tiết
sau khi gia công là giá trị trung bình 3 điểm khác nhau được đo trong mỗi khoảng
cách nhau 150 mm tính từ mặt đầu sau đó tính giá trị R trung bình. Độ mòn của
dụng cụ cắt được đo bằng máy chụp SEM (JEOL-JSM- 6490, Hoa Kỳ sản xuất, thể
hiện ở phụ lục số 7). Quá trình đo mòn mũi dao được thực hiện với các mũi dao đã


79

tiến hành cắt sau 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 50 phút (cách đo mòn mặt
trước và mặt sau thể hiện ở phụ lục số 5). Mũi dao được làm sạch sơ bộ và chụp ảnh
cả mặt trước và mặt sau để so sánh các ảnh hưởng liên quan trên các bề mặt này.
Quá trình kiểm tra chất lượng bề mặt chi tiết gia công, chụp mẫu phoi được thực
hiện sau mỗi lần cắt: 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút đồng thời phôi được cắt rời,
xử lý bề mặt để chuẩn bị cho quá trình chụp ảnh bề mặt. Các công việc này được
thực hiện trên kính hiển vi quang học (Axiovert 40 MAT, Hoa Kỳ sản xuất, thể hiện
ở phụ lục số 7). Các thông số so sánh, đối chứng liên quan đều được thực hiện ở các
vật mẫu trong cùng một lần gia công nhất định nhằm hạn chế các ảnh hưởng khác có
thể tồn tại.
4.3. Xử lý số liệu và thảo luận kết quả
Theo kết quả nghiên cứu lý thuyết về tiện cứng của [24], [26] Trong gia công
cắt gọt dụng cụ thường bị hỏng khi giá trị mòn hs của nó đạt tới một giá trị xác định,
thường là 0,3mm. Hoặc theo kết quả kiểm tra hệ thống đo lực cắt ở chương 3 khi
lực Fy ≥ 200 N dao đã hết tuổi bền, vì vậy quá trình cắt chỉ thực hiện khi Fy ≤ 200 N.
Các số liệu thực nghiệm: Đo lực cắt, đo chiều cao nhấp nhô bề mặt (được tổng

hợp ở phụ lục số 1), đo mòn dụng cụ cắt khi gia công khô, MQL dùng emulsion và
MQL dùng dầu lạc (được tổng hợp phụ lục số 2).
4.3.1. Xử lý số liệu
Độ lớn của lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt, mòn dao, tuổi bền của dao,
phoi trong quá trình cắt, tổ chức tế vi lớp bề mặt là những thông số được so sánh đối
chiếu và phân tích các ảnh hưởng liên quan trong quá trình thực nghiệm. Sử dung
phần mềm Excel để xử lý cho các kết quả như sau:
Hình 4.1 trình bày mối quan hệ giữa lượng mòn dao mặt trước và thời gian gia
công khi tiện cứng sử dụng các phương pháp BT-LN khác nhau.


80

270
Lượng mòn B (µm)

240
210

Gia công khô
MQl Emulsion
MQL Dầu lạc

180
150
120
90
10

20

30

40

50

Thời gian cắt (phút)

Hình 4.1: Quan hệ giữa B và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Kết quả cho thấy lượng mòn dao tăng nhanh khi không sử dụng BT-LN. Trong
lúc đó, lượng mòn dao khi MQL dùng emulsion và MQL dùng dầu lạc đều tăng nhẹ
và không chênh lệch nhiều. Tuổi bền của dụng cụ cắt ở 2 phương pháp gia công này
được kéo dài.

370

Lượng mòn hs (µm)

330
290
250

Gia công khô
MQL Emulsion
MQL Dầu lạc

210
170
130

90
10

20

30

40

50

Thời gian cắt (phút)

Hình 4.2: Quan hệ giữa hs và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Kết quả thực nghiệm ở hình 4.2 cho thấy lượng mòn dao mặt sau tăng nhanh
hơn lượng mòn dao mặt trước trong cùng một khoảng thời gian gia công như nhau.
Ngoài ra, sự ảnh hưởng của MQL dùng emulsion và MQL dùng dầu lạc đến lượng
mòn dao mặt sau đã có sự khác biệt. Thời gian gia công càng dài thì sự chênh lệch
về giá trị lượng mòn dao xuất hiện càng rõ.


81

60
Tuổi bền T (phút)

50
40
30
20

10
0
Gia công Khô MQL Emulsion MQL Dầu lạc

Phương pháp gia công

Hình 4.3: So sánh tuổi bền của dao khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Hình 4.3 so sánh tuổi bền của dụng cụ cắt trong 3 phương pháp gia công như
đã trình bày. Ở đây, tuổi bền của dụng cụ cắt khi MQL dùng emulsion cho thấy cao
hơn khi gia công khô.
Sự thay đổi giá trị các thành phần lực cắt theo thời gian gia công khi sử dụng
các phương pháp BT-LN khác nhau được trình bày trên các hình 4.4, 4.5 và 4.6.

Hình 4.4: Quan hệ giữa Fz và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Lực cắt Fz khi gia công khô thay đổi nhiều trong khoảng thời gian trước 25
phút, trong lúc đó thành phần lực này ở MQL dùng emulsion và MQL dùng dầu lạc
lại ít thay đổi. Tuy nhiên mối quan hệ giữa lực cắt và thời gian gia công đều có cùng
quy luật.


82

Hình 4.5: Quan hệ giữa Fy và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Trong khi đó, thành phần Fy khi gia công khô tăng nhanh còn các phương pháp
gia công sử dụng MQL lực Fy tăng chậm hơn ở hình 4.5. Lúc này, phương pháp gia
công sử dụng MQL dùng dầu lạc đã phát huy tác dụng trong quá trình làm giảm lực
cắt khá rõ rệt. Kết quả đo lực cắt Fx trên hình 4.6 cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của
các phương pháp gia công khác nhau đối với thành phần lực này theo thời gian gia
công. Một lần nữa, phương pháp MQL dùng dầu lạc thể hiện tác dụng của nó hiệu
quả hơn 2 phương pháp gia công còn lại. Kết quả đo chiều cao nhấp nhô bề mặt Ra,

của bề mặt chi tiết gia công bằng 3 phương pháp BT-LN khác nhau được biểu thị
trên hình 4.7.

Hình 4.6: Quan hệ giữa Fx và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL


83

Ra của chi tiết gia công sử dụng MQL dùng dầu lạc cho thấy có giá trị thấp hơn
2 phương pháp gia công còn lại ở trong tất cả các thời điểm gia công khác nhau.

Hình 4.7: Quan hệ giữa Ra và τ khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Điều này cho thấy tính ổn định của các thông số ảnh hưởng tác động lên dụng
cụ cắt trong suốt thời gian gia công. Giá trị Ra thấp cho hàm ý rằng các ảnh hưởng
tiêu cực đã được hạn chế nhất định.
Các kết quả thực nghiệm trên đây cho thấy sự ảnh hưởng của các phương pháp
BT-LN đối với cùng một quá trình tiện cứng hoàn toàn không giống nhau. Phương
pháp MQL dùng dầu lạc đã thể hiện tính ưu việt của nó.
4.3.2. Thảo luận kết quả
4.3.2.1. Đánh giá mòn, tuổi bền của dụng cụ cắt, tổ chức tế vi lớp bề mặt
a. Mòn do tương tác của lực ma sát trong vùng cắt
Trong quá trình tiện cứng phoi tạo thành có dạng phoi dây, điều kiện biến dạng
trong vùng cắt tương đối đặc biệt bởi quá trình biến dạng dẻo liên quan đến mức độ
biến dạng lớn và tốc độ biến dạng rất cao trong một thể tích vật liệu phôi rất nhỏ.
Theo [2, 11] hiệu quả của quá trình cắt kim loại bị chi phối rất lớn bởi tương tác
giữa VLGC và VLDC ở vùng này.
Diện tích tiếp xúc trên các bề mặt được chia làm 2 vùng: Vùng 1 gần lưỡi cắt
với chiều dài tiếp xúc l1 gọi là vùng dính trên đó VLGC dính vào VLDC (phoi
chuyển động so với mặt trước, phôi chuyển động so với mặt sau nhờ biến dạng dẻo
các lớp bên trong gần bề mặt tiếp xúc). Vùng 2 là vùng còn lại, phoi chuyển động

84

trượt trên mặt trước, hoặc phôi chuyển động trượt trên mặt sau. Ở thời điểm 10 phút
cắt ban đầu khi so sánh ta thấy trên bề mặt trước của dao dùng gia công khô hiện
tượng mòn bắt đầu tăng so với dao được sử dụng MQL, tuy nhiên quá trình hình
thành các vùng mòn trên mặt sau chưa được rõ nét, còn trên mặt trước đã bắt đầu
hình thành vùng mòn hình 4.8. Do lúc này dao đang ở thời điểm mòn ban đầu, nên
góc cắt của dao chưa bị ảnh hưởng nhiều, sự tiếp xúc của các đỉnh nhấp nhô trên bề
mặt dao-phoi và dao với phôi đang bị biến dạng theo hình elip vùng dính xuất hiện
chưa lớn. Nhiệt cắt chưa tăng nhiều, nên hiện tượng lẹo dao, các hiện tượng mòn do
dính, do ôxy hóa, do mỏi, do bong tróc chưa xuất hiện rõ nét.
Tiếp tục cắt do dao mòn nên lực ma sát tăng, diện tích tiếp xúc mặt sau của dao
với bề mặt phôi đã gia công tăng nên vùng trượt và vùng dính đều tăng, phoi hình
thành bị biến dạng nhiều hơn và vùng tiếp xúc của phoi trên mặt trước cũng tăng
nhanh dẫn đến nhiệt cắt tăng. nhiệt tăng càng cao vùng dính xuất hiện càng lớn, các
hiện tượng mòn xẫy ra mãnh liệt hơn.

a.

a. Gia công khô sau 10 phút cắt;

b.

b. MQL dùng dầu lạc sau 10 phút cắt;

Hình 4.8: Ảnh SEM mòn dao khi cắt khô và cắt có sử dụng MQL
Bản chất tiếp xúc trong vùng 1 là tiếp xúc tại đỉnh các nhấp nhô bề mặt khi
VLGC và VLDC đều có độ cứng cao nên các hạt cứng khi bị bong tróc có hiện

tượng cày bề mặt rất lớn, vùng 2 là vùng tiếp xúc giữa hai bề mặt tiếp xúc hoàn toàn
do ứng suất pháp lớn nên các vết nứt tế vị không hình thành được trên bề mặt. Tuy


85

nhiên khi tiếp tục thực hiện quá trình cắt vùng dính phát triển mạnh và hạn chế dần
vùng trượt, quan sát bề mặt sau chính của dao được phóng đại khi cắt 40 phút của
quá trình gia công khô và MQL dùng dầu lạc ta thấy:

a.

b.

a. Gia công khô sau 40 phút cắt;

b. MQL dùng dầu lạc sau 40 phút cắt;

Hình 4.9: Ảnh SEM mòn dao khi cắt khô và cắt có sử dụng MQL
Khi gia công khô vùng dính phát triển mạnh, đặc biệt trên bề mặt sau của dao
có hiện tượng bị bong tróc từng mảng và vùng trượt hầu như không còn, lúc này do
sự tiếp xúc lớn giữa hai bề mặt đã làm các đỉnh nhấp nhô bị biến dạng kéo dài dính
vào nhau dẫn tới hiện tượng bi bong từng mảng. Còn khi dao được dùng dầu lạc
MQL trong quá trình gia công ta thấy trên bề mặt sau chính của dao còn có hiện
tượng cày, chứng tỏ diện tích vùng trượt đang chiếm ưu thế dao đang nằm trong
tuổi bền của quá trình cắt, do một lượng dung dich đã được đưa vào vùng cắt để
MQL hạn chế sự tiếp xúc của đỉnh các nhấp nhô, giảm được lực ma sát và đẩy phoi
ra ngoài vùng cắt
Như vậy khi MQL hệ số ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc sẽ nhỏ do giữa hai bề
mặt tiếp xúc được ngăn cách bởi một lớp màng chất lỏng. Đây chính là vai trò giảm

ma sát của các lớp dung dịch và ôxy hoá trên mặt dao phôi và dao với phoi. Khi dao
mòn hiện tượng dính và bong tróc nhiều, hiện tượng mòn dao càng nhanh, tuổi bền


86

của dao giảm mạnh. Điều này để giải thích khi gia công khô do lực ma sát tăng,
nhiệt cắt tăng, lực cắt tăng, chiều cao nhấp nhô bề mặt tăng lên và đặc biệt khi dao
đã hết tuổi bền thì sự phá hủy dao tăng lên đột ngột.
b. So sánh giữa gia công khô với MQL
Từ kết quả nghiên cứu khi gia công khô và MQL dùng emulsion pha 10 % với
nước cất ta thấy:
- Độ mòn của dao: Khi gia công khô độ mòn dao lớn hơn so với tưới tối thiểu,
độ mòn mặt trước của dao khi gia công khô tăng 31 % sau 35 phút cắt hình 4.1. Độ
mòn mặt sau của dao khi gia công khô tăng 19 % sau 35 phút cắt hình 4.2, so với độ
mòn của dao được MQL dùng emulsion. Kết quả này phù hợp với các kết quả đã
được công bố [49, 53]. Quả thực, khi tiện cứng phoi hình thành là phoi dây nhưng
phoi gia công hình thành dễ bị bẻ gãy hơn, tạo thành phoi dạng răng cưa. Hệ số dồn
nén phoi danh nghĩa trước và sau khi hình thành phoi là 2 lần. Khi gia công MQL
dùng emulsion, do tác dụng của dòng khí, cánh phoi đã được nâng lên so với mặt
trước của dao, vùng ma sát hình thành nhỏ, do đó ma sát của phoi với mặt trước của
dao được giảm đi đáng kể. Trong khi đó, ở quá trình gia công khô ma sát của phoi
với mặt trước của dao lớn hơn rất nhiều và hiện tượng mòn dao khi gia công khô
lớn hơn hình 4.10.
Khi tiện cứng góc hình thành giữa phoi và dao rất bé [41], khi gia công khô
mặt sau của phoi chuyển động tự do trên mặt trước của dao với vận tốc lớn, các
vùng ma sát được sinh ra do tiếp xúc dao – phoi không bị hạn chế nên nhiệt cắt tăng
nhanh, ngoài hiện tượng mài mòn cơ học dao còn bị mòn do khuếch tán, do dính,
ôxy hóa và bong tróc. Còn khi gia công sử dụng MQL do dòng dung dịch đi vào tận
vùng cắt nên đã hạn chế được tiếp xúc phoi – dao, mặt khác dưới tác dụng của áp

lực dòng khí các màng ôxit liên tục được hình thành trong vùng cắt nên hạn chế
được sự tiếp xúc của phoi với mặt trước của dao và măt sau của dao với phôi nên
giảm được lực ma sát, giảm được nhiệt phát sinh trong quá trình cắt.


87

a.

c.

b.

d.

a. Gia công khô sau 10 phút cắt; c. MQL dùng emulsion sau 10 phút cắt;
b. Gia công khô sau 30 phút cắt; d. MQL dùng emulsion sau 30 phút cắt

Hình 4.10: Ảnh SEM mòn dao khi cắt khô và cắt có sử dụng MQL
Kết quả chụp SEM với cùng một độ phóng đại của các mũi dao sau khi cắt trên
hình 4.10 cho thấy, hiện tượng mòn xảy ra ở bán kính lưỡi cắt và ở góc sau của dao
khi gia công MQL là rất nhỏ so với quá trình gia công khô. Ở mảnh dao khi gia
công khô hiện tượng mòn lõm rất lớn trên mặt trước do quá trình cào xước của mặt
sau của phoi và mặt trước của dao. Khi sử dụng MQL dung dịch dạng hơi/sương
được tạo nên nó thâm nhập để BT-LN vùng tiếp xúc đặc biệt này, các đệm khí liên
tục được sinh ra nâng cánh phoi lên trên mặt trước của dao, hạn chế sự tiếp xúc
phoi- dao, nên mặt trước của dao khi sử dụng MQL nhẵn hơn so với gia công khô
điều này phù hợp với công bố của [49]. Kết quả đo chiều cao nhấp nhô bề mặt khi
gia công với các điều kiện khác nhau được thể hiện trên hình 4.7 đã một lần nữa
khẳng định các ảnh hưởng này. Khi gia công khô các hạt cứng của vật liệu tách khỏi

bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xước đã xảy ra theo chế


88

độ biến dạng bao gồm cày, dồn ép vật liệu và cắt. Khi cày trên bề mặt gia công khô
hiện tượng tạo rãnh do hạt cứng trượt và gây ra biến dạng dẻo của vật liệu mềm
hơn. Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng và dồn sang hai bên của rãnh mà
không bị tách ra. Tuy nhiên, sau nhiều lần như thế phần vật liệu này có thể bị tách
ra bởi cơ chế mòn với chu kỳ thấp. Quá trình cày cũng gây nên biến dạng dẻo của
các lớp dưới bề mặt và có thể góp phần hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình
chịu tải và bỏ tải tiếp theo (mỏi chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm các vết nứt tế vi
song song với bề mặt phát triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh
mòn mỏng. Trong trường hợp MQL các hạt cứng khi bong tróc ra khỏi vật liệu đã
bị dòng khí áp lực cao đẩy ra ngoài nên việc cày, xước bề mặt của dao và phôi ít
hơn, dao mòn ít hơn. Khi bị cày, trên bề mặt dao hình thành lượng vật liệu dồn ép ở
phía trước của hạt cứng gây nên hiện tượng mòn do cào xước. Các hạt cứng khi chà
xát trên bề mặt sẽ tạo thành các rãnh và một lượng vật liệu bị dồn ép ở phía trước
của nó đến một khoảng cách nào đó nó bị bong tróc ra ngoài theo phoi.
- Tuổi bền của dao: Khi gia công khô độ mòn mặt sau của dao sau 35 phút là 300
µm. Thời gian này dao đã cắt hết tuổi bền, hoàn toàn mất khả năng cắt. Khi sử dụng
MQL, dao vẫn còn khả năng cắt sau 35 phút. Kết quả đo trên hình 4.3 cho thấy quá
trình cắt kéo dài đến 42 phút (tăng 20 % so với gia công khô). Mặt khác do sự trượt
trực tiếp giữa các cặp bề mặt, mặt trước của dao- phôi và mặt sau của dao- bề mặt
đã gia công, do ma sát sinh ra khi gia công khô là ma sát khô nên hệ số ma sát cao.
Hiện tượng mòn khốc liệt lúc này phụ thuộc vào các tính chất cơ, lý, hoá của hai bề
mặt tiếp xúc. Trong lúc đó, sự hấp thụ và hình thành các lớp màng ôxit trên bề mặt
tiếp xúc dao-phoi khi MQL dùng emulsion đã làm giảm ma sát và mòn. Do đó tuổi
bền của dụng cụ cắt đã được cải thiện, như đã thấy trên các hình 4.3 ÷ 4.7. Phát hiện
tương tự đã được trình bày trong các công trình nghiên cứu sử dụng MQL khác

[49]. Theo các phân tích ở trên, cơ chế mài mòn dụng cụ cắt về bản chất là cơ chế
mài mòn do ma sát. Tuy vậy mòn dụng cụ cắt là quá trình phức tạp nó không chỉ
chịu tác động của ma sát mà còn chịu tác động của lực cắt, nhiệt cắt, khả năng dẫn
nhiệt ra khỏi vùng cắt. Mặt khác trong quá trình cắt do ảnh hưởng của nhiệt cắt làm


89

cho lớp kim loại tiếp xúc giữa VLDC và VLGC bị khuếch tán lẫn nhau. Hiện tượng
này đã được khẳng định qua kết quả phân tích EDX PYC (Energy-dispersive Xrays-Physiomics) trên hình 4.11. Kết quả cho thấy hàm lượng Ti sau 30 phút cắt
khô giảm đáng kể so với việc sử dụng MQL (số liệu được tập hợp phụ lục số 4).
Trong quá trình tiện cứng, nhiệt độ cao trong vùng cắt làm kim loại ở lớp bề mặt bị
chảy dẻo và chuyển biến pha, tạo điều kiện cho một số thành phần kim loại khuếch
tán chảy dính và bị ôxy hóa.

1000

1000

001

002

WLb2
WLb

WLa

TiKsum

FeKa
CrKb

FeKb
CaKsum WLl

TiKa
TiKb
FeKesc

CrKa

200

CaKa WMsum
CaKb

WMz
AlKa
SiKa WMa WMb
WMr
SKb
TiKesc

FeLl

300

SKa

Counts
WLb

WLa

TiKsum

WLb2

400

FeKb
CaKsum WLl

CrKb

TiKb
FeKesc

TiKesc

WMsum

500

CrLsum

FeKa

TiKa

700

CrKa

200

CaKa
CaKb

300

800

600

SKb

400

WMz AlKa
SiKa WMb WMa
WMr

500

SKa

Counts

600

CrLsum

700

OKa

800

CKa
TiLl CrLl
FeLl FeLa

900

CKa
OKa TiLl CrLl
FeLa

900

100

100

0

0
0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

0.00

1.00

keV

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

keV

002
002

a.

b.

002
002

100
100 µm
µm

a. Gia công khô sau 30 phút;

100
100 µm
µm

b. MQL dùng dầu lạc sau 30 phút

Hình 4.11: Kết quả phân tích EDX PYC của mũi dao khi cắt khô và cắt có sử dụng MQL
Khi gia công sử dụng MQL bề mặt dao sau 30 phút cắt vẫn rất nhẵn hình 4.9
trong khi đó dao cắt khô đã mòn rất nhiều trên bề mặt có hiện tượng bong tróc, tạo
nên các đường nứt tế vi kết luận này trùng với [32], khi MQL các màng ôxit luôn
được sinh ra trong vùng tiếp xúc dao và phôi, dao với phoi hạn chế sự tiếp xúc của
các cặp bề mặt này nên đã làm giảm hiện tượng khuếch tán. Mặt khác sử dụng
MQL giảm được ma sát vùng cắt do tác dụng bôi trơn nên giảm được nhiệt cắt,


90

giảm được hiện tượng ôxy hóa và hạn chế được hiện tượng lẹo dao. Như vậy khi sử
dụng MQL thì khoảng cách các vùng tiếp xúc trên bề mặt dao-phoi (trên mặt trước),
tiếp xúc bề mặt dao-phôi trên mặt sau sẽ giảm đi rõ rệt. Do dòng khí đã nâng cánh
phoi lên trên mặt trước của dao, hạn chế sự tiếp xúc phoi-dao, đồng thời dòng khí
đẩy các hạt cứng ra ngoài vùng cắt hạn chế khả năng cào xước trên các bề mặt dao.
Dòng khí đẩy dung dịch bôi trơn vào các khe hở tại vùng tiếp xúc của mặt
trượt của phoi và mặt trước và mặt sau của dao và phôi trong quá trình cắt. Khi sử
dụng MQL, áp lực dòng khí sẽ đẩy dung dịch vào các vết nứt tế vị trên bề mặt chi
tiết tạo thành hình nêm giúp làm tăng biến dạng dẻo chi tiết, đồng thời các màng ôxít được tạo thành để hạn chế mòn dao trong quá trình cắt.
- Cơ tính lớp bề mặt: khi tiến hành chụp tế vi bề mặt chi tiết được gia công khô

và gia công có sử dụng MQL ta thấy: ở giai đoạn đầu của 10 phút cắt tổ chức tế vi
của hai chi tiết giống nhau đều có máctexit nằm ở dạng lưới (máctexit ram). Nhưng
do tác dụng của nhiệt cắt hình 4.12 nên bề mặt phôi có hiện tượng chuyển biến pha
vì bị ram nội nhiệt. Điều này phù hợp với quá trình mòn của dao, do dao bị mòn nên
lực ma sát tăng dẫn đến nhiệt cắt tăng.
Lúc này lượng austenit dư cũng chuyển thành máctexít ram tức là:
Os dư

Mram rồi tiếp tục xảy ra Mram

[ F +Xe] tổ chức này có hạt nhỏ

mịn (trong đó: Os dư austenit dư, Mram máctexít ram, F phe rít, Xe xêmentít)
- Khi thực hiện cắt đến 30 phút, kết quả cho thấy phôi được gia công khô có tổ
chức máctexit đã chuyển hoàn toàn sang péc lít hạt của tổ chức này thô và chiều cao
nhấp nhô bề mặt đã giảm. Như vậy trong quá trình gia công khô do ảnh hưởng của
nhiệt cắt, phôi đã tự ram nội nhiệt trên bề mặt, nếu căn cứ vào giản đồ trạng thái FeC thì nhiệt độ trên bề mặt chi tiết lúc này cao hơn 6000C. Còn đối với phôi gia công
sử dụng MQL dùng dầu lạc thì tổ chức tế vi hầu như không hề thay đổi so với ban đầu.


91

a.

c.

b.

d.

a. Gia công khô sau 10 phút; b. MQL dùng dầu lạc sau 10 phút;
c. Gia công khô sau 30 phút; d. MQL dùng dầu lạc sau 30 phút;

Hình 4.12: Ảnh chụp tổ chức tế vi bề mặt chi tiết khi cắt khô và cắt có sử dụng MQL
Gia công khô đã làm thay đổi tổ chức tế vi trên bề mặt sản phẩm, làm tăng ứng
suất dư của bề mặt và tạo ra các vết nứt tế vi, do đó làm cho dao chóng mòn. Kết
quả chụp ảnh phoi hình 4.13 trong quá trình gia công khô và MQL dùng dầu lạc và
dùng emulsion pha 10% với nước cất cho thấy: khi gia công 30 phút, phoi gia công
khô có nhiệt cắt cao hơn và mặt bên của phoi bị bong, tróc nhiều hơn, sau đó đến
phoi được MQL dùng emulsion. Điều này chứng tỏ khi đó kích thước, hình dáng và
các góc của dao sử dụng gia công khô đã bị thay đổi nhiều. Khi dụng cụ cắt bị mòn
sẽ làm cho một số thông số hình học của dao thay đổi như bán kính mũi dao tăng
lên, các góc của dao bị thay đổi, khả năng thâm nhập vào vùng cắt khó, lực cắt tăng
lên là một trong những nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt cắt, còn phoi được MQL
dùng dầu lạc hiện tượng các mặt bên bị bong tróc ít hơn và nhiệt độ phoi trong qáu
trình cắt thấp hơn so với hai phương pháp trên.


92

a1.

a2.

b1 .

b2.

c1.

c2.

a1. Phoi cắt khô sau 30 phút; b1. Phoi MQL dùng emulsion sau 30 phút cắt;
c1. Phoi MQL dùng dầu lạc sau 30 phút cắt; a2, b2, c2 là hình phóng to của a1, b1, c1

Hình 4.13: Ảnh chụp phoi khi cắt khô và thay đổi dung dịch MQL
Nếu dao bị mòn nhiều thì hiện tượng trượt xảy ra, nhiệt cắt lại càng tăng nhanh
hơn. Nghiên cứu mối liên hệ giữa mòn dao và nhiệt cắt ta thấy rằng khi dao bị mòn
theo mặt trước thì nhiệt cắt tăng không bằng khi dao bị mòn theo mặt sau vì các
thông số hình học của dụng cụ cắt khi mòn mặt trước thay đổi ít hơn. Trong quá
trình cắt thì vùng mòn xuất phát từ mũi dao phát triển dần ra theo vị trí tiếp xúc giữa


93

dao và phoi. Dụng cụ cắt bị mòn do nhiều nguyên nhân như: mòn do ma sát giữa
phoi và mặt trước của dao, giữa mặt sau của dao với chi tiết gia công, mòn do dính,
ôxy hoá. Nhưng trong đó mòn do nhiệt là lớn nhất. Trường nhiệt sinh ra trong vùng
cắt tập trung lớn nhất ngay sát mũi dao và quá trình mòn của dao trong tiện cứng
cũng tuân theo quy luật mòn. Khi cắt ở giai đoạn đầu mòn tương đối nhanh ở cả hai
phương pháp gia công khô và gia công sử dụng MQL. Tuy nhiên, ở giai đoạn thứ 2
hiện tượng mòn ở gia công khô xẩy ra khốc liệt hơn, nên tuổi bền của dao ngắn hơn.
Trong lúc đó, giai đoạn thứ 3 ở phương pháp gia công khô mòn khốc liệt và dao bị
phá hủy nhanh hơn so với MQL dùng emulsion.
Các nghiên cứu bằng thực nghiệm trong đề tài này đã một lần nữa khẳng định
tính ưu việt của phương pháp MQL trong quá trình tiện cứng. Do vậy, việc ứng
dụng MQL khi gia công các loại vật liệu có độ cứng cao là tối quan trọng và cần thiết.
c. So sánh giữa hai loại dung dịch khi sử dụng MQL

a.

b.

a. MQL dùng emulsion sau 30 phút cắt;

b. MQL dùng dầu lạc sau 30 phút cắt

Hình 4.14: Ảnh SEM mòn dao khi cắt thay đổi dung dịch MQL
- Độ mòn của dao: hình 4.1 và 4.2 cho thấy độ mòn của dao khi sử dụng
emulsion MQL lượng mòn lớn hơn khi MQL dùng dầu lạc (lượng mòn dao mặt trước
tăng 18 % và lượng mòn dao mặt sau tăng 22 %). Nguyên nhân là do độ nhớt của
emulsion kém hơn (do pha 10 % trong nước cất) làm hạn chế khả năng tạo sương
mù của dung dịch phun dẫn đến hiệu quả bôi trơn thấp. Hơn nữa, quá trình thực
nghiệm đã cho thấy khả năng chịu nhiệt của loại dầu này không cao. Do vậy, một số
phần tử của dầu có thể bị cháy do nhiệt sinh ra quá cao trong quá trình tiện cứng.


94

Lượng khí thải từ quá trình cháy cũng có thể gây ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe của
công nhân. Với dầu lạc, lượng mòn của dao nhỏ hơn, hơn nữa loại dầu này không
độc hại nên sử dụng MQL rất phù hợp.
Khi MQL dùng dầu lạc, kết quả cho thấy mặt trước của dao mòn cũng ít hơn
so với quá trình gia công sử dụng emulsion hình 4.14. Kết quả tương tự của việc sử
dụng dầu thực vật cũng đã được công bố trên các tạp chí khoa học hàng đầu thế giới
[27, 32, 49].
- Tuổi bền của dao hình 4.3: trong 2 loại dung dịch thí nghiệm, nếu lấy độ mòn
cho phép 0,3 mm thì emulsion cho tuổi bền của dao nhỏ hơn. Khi cắt đến 40 phút sử
dụng dầu lạc tuổi bền của dao đang nằm trong khoảng cho phép T = 246 µm. Trong
lúc đó, tuổi bền của dao dùng emulsion đã tiến gần điểm giới hạn T = 291 µm.

Nguyên nhân: theo các kết quả nghiên cứu đã được công bố của [3] và [7] thì độ
nhớt của chất BT-LN ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo sương mù. Trong trường
hợp này, độ nhớt của dầu lạc lớn hơn dầu emulsion nên khả năng tạo sương mù của
dầu lạc tốt hơn và màng ôxit của dầu lạc có độ bền tốt hơn của emulsion và khả
năng bôi trơn của dầu lạc cũng tốt hơn so với emulsion.
- Cơ tính lớp bề mặt hình 4.13: kết quả chụp ảnh mặt trước và mặt sau của phoi
sau khi gia công 30 phút cho thấy phoi gia công MQL dùng emulsion có nhiệt cắt
cao hơn và mặt nghiêng của phoi bị xước nhiều hơn so với phoi sử dụng dầu lạc.
Điều này được giải thích như sau: dưới áp lực dòng khí bôi trơn, các phần tử dung
dịch được đưa vào vùng cắt, các phần tử này va đập trực tiếp lên bề mặt gia công,
tạo thành ứng suất dư nén trên bề mặt chi tiết chống lại biến dạng dẻo tại vùng chi
tiết tiếp xúc dao-phôi và dao-phoi. Lúc này kích thước, hình dáng và các góc của
dao sử dụng emulsion để BT-LN đã bị thay đổi nhiều hơn. Khi dụng cụ cắt bị mòn,
ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc sẽ tăng lên, làm tăng lực cắt và nhiệt cắt. Nếu dao
bị mòn nhiều thì hiện tượng trượt sẽ xảy ra, nhiệt cắt lại càng tăng lên nhanh hơn.
Điều này giải thích rằng dầu lạc có khả năng BT-LN tốt hơn emulsion, màng ô-xit
hình thành trong qua trình cắt của dầu lạc bền hơn, nên nhiệt độ trên phoi sử dụng
dầu lạc thấp hơn, các vết xước trên cạnh bên của phoi ít hơn.


95

4.3.2.2. Đánh giá qua chiều cao nhấp nhô bề mặt, lực cắt
a. So sánh giữa gia công khô với MQL
- Chiều cao nhấp nhô bề mặt hình 4.7: khi gia công khô Ra lớn hơn so với MQL
dùng emulsion. Sở dĩ như vậy là do khi MQL dung dịch trơn nguội được đẩy trực
tiếp vào vùng cắt và dòng khí nén áp lực cao đẩy nhiệt trong vùng cắt ra ngoài hiệu
quả hơn nhiều so với gia công khô vì ở điều kiện bình thường không khí dẫn nhiệt
kém. Ra của gia công khô ở giai đoạn 10 phút đầu tương đương với MQL dùng
emulsion vì giai đoạn này dao đang mòn ở thời điểm mòn ban đầu của quy luật

mòn. Trong tiếp 25 phút sau, độ mòn của dao là tuyến tính và tuân theo quy luật
mòn. Khi gia công khô, Ra của chi tiết gia công đã giảm 1 cấp so với khi gia công
sử dụng MQL. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của [7] và [58]. Khi gia
công khô, dụng cụ cắt đạt đến giai đoạn phá hủy ở thời diểm sau 35 phút cắt do đó
Ra tăng rất nhiều so với quá trình cắt MQL dùng emulsion.
Ưu điểm nổi bật và rõ nét nhất của MQL là lượng dung dịch tiêu hao rất nhỏ,
lượng tiêu hao đo được là 50 ml cho 60 phút gia công. Lượng tiêu hao này rất nhỏ
so với chi phí thay dao, đồng thời công nghệ này tận dụng được các máy móc thiết
bị đang sử dụng công nghệ tưới tràn, còn công nghệ gia công khô đòi hỏi nhiều về
công suất máy và dụng cụ cắt.
- Lực cắt (hình 4.4, 4.5 và 4.6): do mòn dao nên đã làm tăng bề mặt tiếp xúc của
dao trên các bề mặt làm việc, làm tăng bán kính mũi dao, làm sai lệch các thông số
hình học dụng cụ cắt (góc sau, góc trước) khiến lực cắt tăng rõ rệt. Nếu dao bị mòn
nhiều trên mặt sau thì các lực Fx, Fy, Fz tăng liên tục, trong đó lực Fy, Fx tăng nhiều hơn.
Khi dao bị mài mòn cả mặt trước và mặt sau, ở giai đoạn đầu các lực Fz, Fx, Fy
không thay đổi, thậm chí còn giảm đi một chút (số liệu ở phụ lục 1). Dao bị mòn
tiếp tục thì Fz, Fx, Fy bắt đầu tăng. Khi sử dụng dung dịch MQL sẽ đảm bảo điều
kiện bôi trơn cao, điều kiện tạo phoi thuận lợi, giảm hệ số co rút phoi, giảm hệ số
trượt tương đối nên giảm ma sát trên mặt trước và mặt sau. Điều đó cải thiện điều
kiện tạo phoi, lực cắt khi sử dụng dung dịch trơn nguội sẽ giảm. Lực Fx, Fy giảm
nhiều hơn Fz vì Fx, Fy chịu ảnh hưởng của lực ma sát trên mặt trước nhiều hơn. Khi


96

thực hiện cắt 21 phút đến 35 phút ở điều kiện gia công khô lực Fz tăng không nhiều
nhưng lực Fy và Fx tăng đáng kể. Trong đó Fy tăng 68 % so với lực Fz, vì lúc này
dao mòn đến điểm phải thay dao, còn khi gia công MQL dùng emulsion ở 35 phút
thì Fz, Fx, Fy đều tăng bình thường do dao lúc này đang nằm trong đoạn mòn bình
thường. Kết luận này trùng với kết quả công bố của [1] khi sử dụng dung dịch BTLN là dầu mỏ thì lực Fz giảm trung bình 20 % trong khi đó lực Fy giảm 30 %. Hiệu

quả của dung dịch BT-LN để làm giảm lực cắt phụ thuộc vào phương pháp làm
giảm hệ số ma sát trong qúa trình cắt bằng các loại dung dịch bôi trơn.
Trong gia công khô lực ma sát tạo ra khi tiếp xúc dao-phoi và dao với phôi là
ma sát khô, trong gia công có BT-LN lực ma sát tạo ra là ma sát ướt nên lực tương
tác khi gia công khô bao giờ cũng lớn hơn.
b. So sánh giữa hai loại dung dịch khi sử dụng MQL
- Chiều cao nhấp nhô bề mặt hình 4.7: khi sử dụng MQL dùng dầu lạc cho Ra
thấp hơn so với việc sử dụng MQL dùng emulsion. Khi thực hiện quá trình cắt đến
40 phút, Ra của phôi sử dụng dầu lạc nhỏ hơn Ra của phôi sử dụng emulsion là 8 %
vì: dầu lạc có tính huyền phù, nhẹ không tan trong nước, khi được đưa vào vùng cắt
với áp suất phù hợp, các hạt dầu lạc bám ngoài các bọt khí để đi vào vùng cắt tham
gia BT-LN tốt hơn dung dịch emulsion, lúc này dung dịch emulsion chỉ có 10 %
emulsion còn 90 % là nước cất, tác dụng bôi trơn của nước kém. Khi được trộn với
dòng khí áp lực cao thì tốc độ dịch chuyển của dung dịch dầu lạc nhanh hơn so với
emulsion, nên khi va đập vào bề mặt chi tiết nó sẽ tạo nên động năng lớn hơn. Bề
mặt chi tiết tạo được ứng suất nén nhiều hơn, độ bóng cao hơn. Mặt khác nhiệt độ
phân hủy của dầu lạc lớn hơn nên trong quá trình cắt khả năng bôi trơn để làm giảm
lực ma sát của nó tốt hơn.
- Lực cắt (hình 4.4, 4.5 và 4.6):
Từ các hình trên ta thấy: Lực cắt khi sử dụng MQL dùng hai loại dung dịch
emulsion và dầu lạc ở 30 phút các lực Fz , Fy , Fx tăng không nhiều các trị số của lực
cắt đều tăng tuyến tính đúng với biểu đồ mòn của dao. Nhưng khi cắt đến 40 phút
lực Fx đã bắt đầu tăng ở MQL dùng emulsion, khi thực hiện cắt đến 50 phút thì lực


97

Fy , Fx khi dùng emulsion đã tăng nhiều chứng tỏ trường hợp này dao cắt đã mòn
đến điểm giới hạn, các kích thước góc của dao đã thay đổi nhiều. Ở thời gian này
lực Fy của MQL dùng emulsion tăng 34 %, còn lực Fx đã tăng trên 9 %.

Nghiên cứu bằng thực nghiệm cho thấy với cùng điều kiện công nghệ (cùng
vật liệu gia công, cùng một loại dụng cụ cắt, cùng chế độ cắt), so sánh kết quả giữa
gia công khô, gia công sử dụng MQL. Trong gia công MQL dùng cho hai loại dung
dịch là emulsion và dầu lạc. Ta thấy khi sử dụng MQL bằng dầu lạc, lực cắt, tốc độ
mòn dụng cụ là thấp nhất, tuổi bền của dụng cụ đạt được là cao nhất, chiều cao nhấp
nhô bề mặt, cơ tính bề mặt chi tiết tốt hơn so với gia công khô và MQL dùng
emulsion.
c. So sánh hiệu quả kinh tế
- Theo [7] khi tưới tràn: lượng dung dịch tiêu hao sau 1 ca do bị bắn tóe, bám
dính vào phoi, vào sản phẩm, khi MQL dùng dung dịch emulsion thì chi phí do
lượng dung dịch tiêu hao chỉ bằng 0,41 % so với tưới tràn.
- Theo kết quả của luận án dùng dầu thực vật thì chi phí cho do lượng dung dịch
tiêu hao chỉ bằng: 20 % so với tưới tràn bằng dung dịch emulsion. Như vậy nếu
MQL dùng dầu lạc mỗi ca làm việc mất khoảng 30.000 đ dầu BT-LN, còn MQL
dùng emulsion chỉ mất 6.000 đ song đổi lại mỗi ca làm việc MQL dùng dầu lạc sẽ
tiết kiệm được: (51phút – 41 phút) x 8 h x 370.000 đ/dao : 51 phút = 580.000 đ,
trung bình mỗi ca làm việc tiết kiệm được 550.000 đ, ở đây chưa tính đến việc giảm
được lực cắt để tăng năng suất lao động và tăng chất lượng bề mặt chi tiết gia công.
Kết luận chương 4
1. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh được các ưu điểm của phương pháp MQL
so với gia công khô thông qua các chỉ tiêu đánh giá độ mòn mặt sau của dao, tuổi
bền, cơ tính bề mặt, lực cắt và chiều cao nhấp nhô bề mặt;
2. Trong MQL với 2 loại dung dịch nghiên cứu thì dầu lạc có tính năng BT-LN
nổi trội hơn hẳn so với emulsion. Loại dầu ăn này hoàn toàn không độc hại, không
ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động và rất thân thiện với môi trường.


98

3. Ưu điểm bật nhất của MQL là lượng dung dịch tiêu hao rất nhỏ (khoảng 50

ml/60 phút gia công) chi phí này thấp hơn nhiều lần so với chi phí thay dao, không
phải xử lý dung dịch thải nên tiết kiệm được rất nhiều chi phí và không gây ô nhiễm
môi trường.
Tuy nhiên: về giá thành khi sử dụng 01 lít dầu lạc là 50.00 đ, trong khi đó giá
thành sử dung 01 lít dung dịch emulsion pha 10 % trong nước nguyên chất giá chỉ
12.000 đ đây là bài toán cần phải tính thêm chất phụ gia để giảm giá thành của dung
dịch dầu lạc.


99

Chương 5
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT DÒNG KHÍ VÀ LƯU
LƯỢNG DUNG DỊCH TIÊU HAO ĐẾN CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG
KHI TIỆN CỨNG THÉP 9XC
5.1. Đặt vấn đề
Trong công nghệ MQL, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công và
chất lượng sản phẩm sau khi gia công như: Loại dung dịch, phương pháp gia công,
quan hệ giữa cặp vật liệu dụng cụ - chi tiết gia công, lưu lượng, áp suất dòng khí
nén .v.v. Trong đó áp suất dòng khí nén là yếu tố ảnh hưởng rất lớn vì: Áp suất
dòng khí sẽ ảnh hưởng đến khả năng tạo sương mù, đến khả năng đưa các hạt sương
mù vào vùng cắt, khả năng giữ các hạt sương mù trong vùng cắt, khả năng đấy
nhiệt, phoi ra khỏi vùng cắt.v.v..[7], [49], [58]. Lưu lượng cũng ảnh hưởng đến
lượng dung dịch vào vùng cắt. Trong công nghệ tưới tối thiểu, lưu lượng là rất bé và
chỉ cần mức tối thiểu nhất đủ để bôi trơn. Nếu tưới với lưu lượng lớn thì lượng dung
dịch thừa lãng phí vì chúng sẽ theo phôi ra ngoài hoặc bám dính trên dao, trên bề
mặt chi tiết. Nếu tưới với lưu lượng quá bé sẽ dẫn đến tình trạng lớp màng dầu giữa
hai bề mặt trượt tương đối mặt trước của dao và phoi, mặt sau của dao với bề mặt đã
gia công, không đủ để ngăn sự tiếp xúc trực tiếp ở đỉnh các nhấp nhô. Lớp màng
này có tác dụng cản trở sự phát triển của diện tích tiếp xúc ở đỉnh nhấp nhô và lưu

lượng chất bôi trơn sẽ là điều kiện xúc tác để hình thành màng ôxít trên bề mặt tiếp
xúc dao, phoi và phôi.
Do lưu lượng quá bé và do chưa đo lường chủ động được (qua cảm biến đo lưu
lượng mà chỉ đo được qua dụng cụ đo cơ học) nên tác giả khảo sát ảnh hưởng của
nó thông qua lượng dung dịch tiêu hao. Vì vậy mục đích chính của chương này là:
“Khảo sát ảnh hưởng của áp suất dòng khí, lưu lượng dung dịch tiêu hao đến độ
mòn, tuổi bền của dụng cụ cắt, lực cắt và chiều cao nhấp nhô bề mặt gia công”.
Tuy nhiên khi biết được giá trị của lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt của chi
tiết gia công ta có thể xác định được gần đúng lượng mòn dao vì các đại lượng này
liên hệ mật thiết với nhau, ràng buộc lẫn nhau. Vì vậy việc đo mòn và xác định tuổi