NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TRONG CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU KHI PHAY RÃNH

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
……………………………………

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TRONG
NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TRONG

CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU KHI

CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU KHI

PHAY RÃNH

PHAY RÃNH

Học viên:
LƯU TRỌNG ĐỨC

THÁI NGUYÊN 2008

Lưu Trọng Đức

Người HD Khoa học: TS. Trần Minh Đức

THÁI NGUYÊN 2008


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THUYẾT MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THUYẾT MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI TRONG

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU KHI

NGHIÊN CỨU SO SÁNH CÁC PHƢƠNG PHÁP TƢỚI TRONG

PHAY RÃNH

CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU KHI
PHAY RÃNH

Học viên: Lưu Trọng Đức
Lớp: CHK8

Học viên: Lƣu Trọng Đức

Chuyên ngành: Chế tạo máy

Lớp: CHK8

Người HD khoa học: TS. Trần Minh Đức

Chuyên ngành: Chế tạo máy

Ngày giao đề tài:

Người HD khoa học: TS. Trần Minh Đức

01- 11 - 2007

Ngày giao đề tài:

Ngày hoàn thành: 12 - 6 - 2008

KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC

01- 11 - 2007

Ngày hoàn thành: 12 - 6 - 2008

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

HỌC VIÊN

TS. Trần Minh Đức

Lưu Trọng Đức

KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN

TS. Trần Minh Đức
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

HỌC VIÊN

Lƣu Trọng Đức



2

3

MỤC LỤC

2.1. Khái niệm về công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu

36

2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm nguôi tối thiểu

37

2.3. Phương pháp trộn dung dịch trong công nghệ bôi trơn - làm nguội tối
Trang

thiểu khi gia công cắt gọt

38

2.4. Các dung dịch được sử dụng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu

40

2.5. Các phương pháp bố trí vòi phun

42

5

2.6. Giới hạn vấn đề nghiên cứu

46

7

2.7. Mô hình nghiên cứu

46

Mục lục

1

Lời cam đoan

3

Danh mục các bảng số liệu

4

Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp
Lời nói đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về bôi trơn – làm nguội trong gia công cắt gọt

10

Chƣơng 3: Nghiên cứu so sánh các phƣơng pháp tƣới trong công nghệ
bôi trơn – làm nguội tối thiểu khi phay rãnh

48

11

3.1. Xây dựng hệ thống thiết bị thí nghiệm

48

1.3. Quá trình tạo phoi

12

3.1.1. Yêu cầu của hệ thống thí nghiệm

48

1.4. Hiện tượng nhiệt trong quá trình cắt kim loại

15

3.1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn – làm nguội tối
thiểu

48

18

3.2. Hệ thống thí nghiệm

50

3.3. Điều kiện thí nghiệm

50

1.1. Quá trình cắt kim loại

10

1.2. Quá trình biến dạng của vật liệu gia công trong vùng tạo phoi

1.5. Quy luật mài mòn của dụng cụ cắt và ảnh hưởng của dung dịch bôi
trơn làm nguội đến quá trình cắt
1.5.1. Quy luật mài mòn của dụng cụ cắt

18

1.5.2. Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn – làm nguội đến quá trình cắt

3.4. Nghiên cứu so sánh các phương pháp tưới trong công nghệ bôi trơn –
làm nguội tối thiểu khi phay rãnh

kim loại

21

1.6. Tác dụng và yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội

22

52

3.4.1 Quá trình tiến hành thí nghiệm

52

3.4.2 Kết quả thí nghiệm

53

1.6.1 Tác dụng của dung dịch trơn nguội

22

3.5. Thảo luận kết quả

55

1.6.2. Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội

23

Kết luận của luận văn

57

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

23

Tài liệu tham khảo

58

1.8. Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay

27

Phụ lục 1

60

1.9. Các phương pháp bôi trơn – làm nguội

30

Phụ lục 2

63

1.9.1. Phương pháp bôi trơn – làm nguội tưới tràn

30

1.9.2. Phương pháp gia công khô

31

1.9.3. Phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu

32

Chƣơng 2: Công nghệ bôi trơn làm - nguội tối thiểu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

36


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

5
DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi thực hiện dưới

TT

Số

bảng

Phụ
lục

Nội dung

1

1

1

Số liệu gia công sử dụng phương pháp
bôi trơn – làm nguội tối thiểu tưới kiểu
sương mù bằng dầu lạc.

2

2

1

Số liệu gia công sử dụng phương pháp
bôi trơn – làm nguội tối thiểu tưới kiểu
nhỏ giọt bằng dầu lạc.

61

2

Một số hình ảnh trong quá trình thí
nghiệm.

63

sự hướng dẫn của TS. Trần Minh Đức.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Người thực hiện
3

Trang

Ghi chú

60

Lƣu Trọng Đức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Hình
1.1
1.2
1.3
1.4

1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19

20

2.1

21

2.2

22

2.3

23

2.4

24

2.5

25

2.6

26

2.7

Nội dung
Trang
10
Chuyển động chính và chuyển động chạy dao.
11
Quan hệ giữa biến dạng và lực tấc động khi kéo kim loại.
12
Sơ đồ quá trình hình thành phoi thép.
13
Sơ đồ vùng tạo phoi.
14
Miền tạo phoi ứng với các vận tốc cắt khác nhau.
17
Sơ đồ hình thành và lan toả nhiệt.
19
Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ.

21
Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao.
24
Các phần tử hoà tan trong nước.
24
Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước.
25
Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa.
26
Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học.
26
Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu.
28
Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay.
28
Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay.
29
Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt.
31
Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay.
32
Phương pháp gia công khô trên máy phay.
33
Gia công bằng phương bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm
37
nguội tối thiểu tưới kiểu nhỏ giọt.
Hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội tưới kiểu sương
38
mù trong công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

39
Phương pháp trộn dung dịch trơn nguội bên trong đầu phun.
Phương pháp trộn dung dịch trơn nguội bên ngoài đầu
40
phun.
Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách phun vào mặt trước
42
của dao.
Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách phun vào mặt sau của
43
dao.
Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách phun vào mặt sau của
44
dao.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



27

2.8

28

2.9

29

2.10

30

3.1

31

3.2

32

3.3

33

3.4

34

3.5

35

3.6

36

3.7

37

3.8

38

3.9

Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách bố trí hiều đầu phun
vào một vùng gia công khi phay.
Hình ảnh cách bố trí vị trí đầu phun trong bôi trơn làm
nguội - tối thiểu khi phay.
Mô hình quá trình thí nghiệm.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu
tưới kiểu nhỏ giọt.
Hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu tưới kiểu nhỏ giọt.
Hệ thống điều chỉnh áp suất và hệ thống điều chỉnh lưu
lượng.
Hệ thống vòi phun dạng nhỏ giọt và bình chứa dung dịch
do Cộng Hòa Liên Bang Đức sản xuất.
Thước Panme điện tử đo ngoài.
Quan hệ giữa lượng mòn dao theo đường kính và thời gian
cắt khi thay đổi phương pháp tưới khác nhau trong công
nghệ bôi trơn - làm nguội tối thiểu khi phay rãnh.
Biểu đồ so sánh tuổi bền của dao theo lượng mòn cho phép
với các phương pháp tưới khác nhau trong công nghệ bôi
trơn - làm nguội tối thiểu khi phay rãnh.
Biểu đồ so sánh tuổi bền của dao khi dao phá hủy với các
phương pháp tưới khác nhau trong công nghệ bôi trơn - làm
nguội tối thiểu khi phay rãnh.
Biểu đồ so sánh lượng lượng tiêu hao dầu khi sử dụng các

phương pháp tưới khác nhau trong công nghệ bôi trơn - làm
nguội tối thiểu khi phay rãnh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

45
45
46
49
50
51
51
52
53
54
54
55




8

9

LỜI NÓI ĐẦU

tiêu hao dung dịch nhỏ và dung dịch khi phun vào vùng cắt sẽ bốc hơi hết do đó sẽ
không có lượng dung dịch cần xử lý sau khi hết hạn sử dụng như bôi trơn - làm

1. Tính cấp thiết của đề tài:
Dung dịch trơn nguội đã được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công cắt
gọt nhằm làm giảm nhiệt cắt, bôi trơn, di chuyển phoi ra khỏi vùng cắt và bảo vệ sự

nguội tưới tràn. Phoi gia công sạch, không gian làm việc thoáng mát sạch sẽ và
không bị ô nhiễm môi trường.

ăn mòn. Do sử dụng dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt đã dẫn đến những

Do có những ưu điểm trên, ở các nước công nghiệp phát triển đã có rất nhiều

ảnh hưởng đối với sức khoẻ người công nhân, môi trường và khía cạnh kinh tế.

công trình nghiên cứu và thu được nhiều kết quả khả quan. Ở Việt Nam công nghệ

Người công nhân tiếp xúc với dung dịch trơn nguội có thể sinh ra bệnh viêm da và

này gần như chưa được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng. Nhằm nghiên cứu và

do tạo ra sương mù trong suốt quá trình gia công có thể dẫn tới những loại bệnh

ứng dụng công nghệ này vào thực tế sản xuất ở nước ta, tác giả chọn đề tài “Nghiên

khác như: viêm đường hô hấp, hen, thậm chí bệnh viêm phổi,... Ngoài ra, khi thải

cứu so sánh các phƣơng pháp tƣới trong công nghệ bôi trơn – làm nguội tối

dung dịch trơn nguội ra ngoài môi trường đã dẫn đến một sự nguy hiểm là sự nhiễm

thiểu khi phay rãnh” là cần thiết.

bẩn nguồn nước ngầm, dòng nước và gây ra những tác động nghiêm trọng về môi

2. Mục đích nghiên cứu:

trường. Các dữ liệu nghiên cứu đã đưa ra những nhận xét chi phí liên quan đến dung

- Thiết kế, xây dựng hệ thống thiết bị bôi trơn – làm nguội tối thiểu phục vụ

dịch trơn nguội chiếm một số lượng lớn (tỉ lệ lớn) 7 %
gia công sản phẩm, trong đó chi phí của dụng cụ 2 %

17% tổng giá thành trong

nghiên cứu và phục vụ cho thực tiễn sản xuất ở nước ta.

4 %. Đó chính là một trong

những nguồn gốc chính của vấn đề liên quan đến chi phí gia công.
Mặc dù trong dung dịch trơn nguội thường chứa một số hóa chất độc hại nên

- Nghiên cứu, so sánh giữa phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu tưới
kiểu nhỏ giọt và tưới kiếu sương mù thông qua các chỉ tiêu về mòn, tuổi bền của
dụng cụ cắt và lượng tiêu hao dung dịch khi phay rãnh bằng dao phay ngón.

ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người lao động và gây ô nhiễm môi trường, nhưng

3. Đối tƣợng nghiên cứu:

phần lớn các nhà sản xuất vẫn sử dụng dung dịch trơn nguôi dưới dạng chất lỏng

- Dùng dao phay ngón thép gió P18, phay rãnh B = 8 (mm), thép C45 tôi cải

với một số lượng lớn, thường xuyên nhất là áp dụng phương pháp tưới tràn trong
sản xuất vẫn cao. Tuy nhiên, trong một vài năm gần đây đã ứng dụng phương pháp
gia công khô (không sử dụng dung dịch trơn nguội) vào trong sản xuất và đã phát

thiện. Những kết quả và phương pháp nghiên cứu đạt được có thể áp dụng trong
thực tiễn sản xuất khi phay có sử dụng các loại dao khác hoặc thép khác.

huy được hiệu quả, nhưng công nghệ này đã gặp phải một số vấn đề trong quá trình

4. Phƣơng pháp nghiên cứu:

gia công như: tuổi bền của dụng cụ thấp, biến dạng nhiệt lớn,...

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu bằng thực nghiệm.

Để khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp trên đã xuất hiện

5. Ý nghĩa của đề tài:

một phương pháp trung gian giữa phương pháp gia công khô và phương pháp tưới

+ Ý nghĩa khoa học.

tràn đó là phương pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu.
Phương pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu là một phương pháp có nhiều ưu
điểm như: hiệu quả bôi trơn - làm nguội cao, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt, lượng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- Góp phần xây dựng lý thuyết cơ bản về công nghệ bôi trơn - làm nguội tối
thiểu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




10

11

- Từ những kết quả và phương pháp nghiên cứu đạt được có thể áp dụng cho

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TRONG GIA

các phương pháp cắt gọt khác.

CÔNG CẮT GỌT
1.1. Quá trình cắt kim loại

+Ý nghĩa thực tiễn.

Quá trình cắt kim loại là quá trình hớt đi một lớp phoi trên bề mặt gia công

- Từ kết quả nghiên cứu đưa ra các chỉ dẫn cụ thể về các phương pháp tưới

để có chi tiết đạt hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu.

trong công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu.

Các dạng gia công cơ chủ yếu là : tiện, bào, khoan, phay, mài,...Tất cả các

6. Nội dung của luận văn:

dạng gia công này đều được thực hiện trên các máy cắt kim loại bằng các dụng cụ

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

cắt khác nhau: dao tiện, mũi khoan, dao phay,...
Để thực hiện một quá trình cắt nào đó, cần thiết phải có hai chuyển động:

và phần kết luận chung

chuyển động chính (chuyển động làm việc) và chuyển động chạy dao. Chuyển động

Chƣơng 1: Tổng quan về bôi trơn – làm nguội trong gia công cắt gọt.

chính trong quá trình tiện là chuyển động quay của chi tiết (hình 1.1a). Còn khi

Chƣơng 2: Công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

phay, chuyển động chính là chuyển động quay của dao phay (hình 1.1b). Tốc độ của

Chƣơng 3: Nghiên cứu so sánh các phương pháp tưới trong công nghệ bôi

chuyển động chính là tốc độ cắt [7].

trơn – làm nguội tối thiểu khi phay rãnh.

a)

b)

Phần Kết luận chung
V

7. Lời cảm ơn:
Luận văn này đối với Tôi là một cơ hội lớn để rèn luyện khả năng thực hiện
một đề tài phục vụ thực tiễn sản xuất dựa trên cơ sở các lý thuyết khoa học và công
nghệ. Luận văn này được hoàn thành là nhờ có rất nhiều sự giúp đỡ và hướng dẫn
tận tình của cá nhân và tập thể. Lời cảm ơn sâu sắc nhất Tôi xin gửi đến TS.Trần
Minh Đức, người thầy luôn luôn nhiệt tình chỉ bảo và định hướng giúp tôi trong
những lúc gặp khó khăn, các thầy cô trong Khoa Đào tạo Sau đại học Trường Đại
Hình 1.1. Chuyển động chính và chuyển động chạy dao.

học Kỹ Thuật Công Nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ Tôi hoàn thành bài luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 12 tháng 06 năm 2008

Chuyển động tịnh tiến của dao theo phương dọc hoặc phương ngang là

Học viên
S

chuyển động chạy dao khi tiện. Còn khi phay chuyển động chạy dao là chuyển động
tịnh tiến của vật gia công (chi tiết) theo phương dọc, ngang, hoặc thẳng đứng. Tốc

Lƣu Trọng Đức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



độ của chuyển động chính luôn luôn lớn hơn tốc độ chuyển động chạy dao. Trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




12

13

quá trình cắt kim loại các bề mặt mới được hình thành do các lớp bề mặt biến dạng

Vì những lý do trên mà việc nghiên cứu quá trình biến dạng ở vùng tạo phoi

và được hớt dần với sự tạo thành phoi.

có một ý nghĩa quan trọng vì tìm ra bản chất của quá trình, phát hiện những yếu tố

1.2. Quá trình biến dạng của vật liệu gia công trong vùng tạo phoi

ảnh hưởng đến biến dạng vật liệu khi cắt sẽ là cơ sở để tối ưu hoá quá trình cắt.

Trong quá trình gia công, mọi vật liệu khi cắt đều bị biến dạng. Biến dạng

Quá trình biến dạng của vật liệu trong vùng tạo phoi ảnh hưởng đến toàn bộ

vật liệu gia công tác động đến toàn bộ các hiện tượng vật lý trong vùng cắt. Nó là

quá trình cắt. Nó còn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố song chủ yếu là lực, góc tác

nguồn gốc sinh ra lực cắt, nhiệt cắt, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành

động, góc trước, tốc độ cắt và cơ lý tính của vật liệu gia công. Nghiên cứu bản chất

chất lượng của chi tiết (độ chính xác, độ nhấp nhô bề mặt và cơ lý tính trên lớp bề

quá trình biến dạng vật liệu gia công trong vùng tạo phoi cho phép tìm các phương

mặt,...) [3].

pháp hữu hiệu để thực hiện quá trình cắt sao cho khi cắt vật liệu ít bị biến dạng.

Dưới tác dụng của tải trọng, trong phần lớn kim loại và hợp kim xảy ra ba

Điều này cho phép cắt với lực cắt, nhiệt cắt nhỏ và nâng cao được khả năng gia

quá trình nối tiếp nhau là biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ (hình 1.2)

công và chất lượng bề mặt.

[6].

1.3. Quá trình tạo phoi
- Ở giai đoạn biến dạng đàn hồi, độ dãn dài l tỷ lệ thuận với lực tác động P

sau đó bị biến dạng dẻo, quá trình biến dạng dẻo tăng dần cho đến khi bị lực liên kết

(nhánh 1 trên đồ thị). Khi bỏ qua lực P kim loại trở về hình dạng ban đầu.
- Ở giai đoạn biến dạng dẻo khi bỏ lực tác dụng kim loại không trở lại hình
b

- Giai đoạn phá huỷ là quá trình đứt Pb

tách rời nhau . Vật liệu bị phá huỷ.
Trong quá trình cắt kim loại, vật

a

Pa
Tải trọng P

Các vết nứt xuất hiện và các phần vật liệu

bên trong của các phần tử kim loại chặn lại. Ở thời điểm này xảy ra sự xếp lớp của
các phần tử phoi và sự trượt của chúng trong mặt phẳng trượt (hình 1.3b). Hiện

dạng ban đầu.
các liên kết trong nội bộ cấu trúc vật liệu.

Khi dao dịch chuyển các phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 1.3a),

tượng tương tự cũng xảy ra đối với các phần tử tiếp theo từ 1

c

a)

P

PP

6 (hình 1.3c) [5].
b)

liệu gia công (dưới sự tác động của lực cắt)
cũng bị biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo
rồi bị phá huỷ. Lớp vật liệu được tách ra
gọi là phoi, quá trình cắt đã được thực hiện.

0

a’

a’’

L

Hình 1.2. Quan hệ giữa biến dạng và
lực tác động khi kéo kim loại .

Quá trình biến dạng của vật liệu gia công trong vùng tạo phoi khi cắt chiếm

c)

tới 90% công dùng cho cả quá trình cắt, nó cũng là nguồn phát nhiệt chủ yếu khi

cắt. Chi tiết gia công chịu sự tác động của lực cắt và nhiệt cắt. Do đó mà lực cắt,
nhiệt cắt có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng bề mặt gia công và độ chính xác
Hình 1.3. Sơ đồ của quá trình hình thành phoi thép

gia công.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




14

15

Quá trình cắt được xem là một quá trình biến dạng dẻo. Quá trình tạo phoi
ảnh hưởng rất lớn đến độ mòn của dao và chất lượng bề mặt gia công. Để tạo ra

trượt, là một thông số đặc trưng cho hướng và giá trị của biến dạng dẻo trong miền
tạo phoi.

phoi, lực tác dụng vào dao phải đủ lớn để tạo ra trong lớp kim loại một ứng suất lớn

Về giá trị của góc

hơn độ bền của vật liệu được gia công [3].

Theo Hucks
= 450
Với

, hiện nay tồn tại 3 giả thuyết:

1
arctan 2
2

là hệ số ma sát, =

FT
FN

Theo Ernst và Marchant góc
= 450

có giá trị:

2

Với = arctan ,

là góc ma sát

Lee và Shaffer thì cho rằng:
= 450-( - )
Hình 1.4. Sơ đồ vùng tạo phoi
Dao tác dụng lên vật liệu gia công một lực P theo mặt trước. Khi dao tiến,

trong vật liệu gia công phát sinh các vùng biến dạng liện tục. Ở các điểm xa lưỡi
cắt, đó là các biến dạng đàn hồi. Biến dạng này nhanh chóng chuyển sang biến dạng
dẻo khi đến gần lưỡi cắt. Phoi được tạo ra khi vật liệu trượt qua mặt trượt và trượt
dọc qua mặt trước của dao. Khu vực vật liệu bị biến dạng dẻo ở phía trước dao
được gọi là vùng tạo phoi, các mặt OA, OB, OC, OD, OE, nơi có ứng suất tiếp lớn
nhất vật liệu gia công trượt theo mặt đó, gọi là mặt trượt. Gọi LOM là vùng tạo
phoi, phần vật liệu nằm bên phải đường OM được gọi là phoi.
Trong quá trình cắt miền tạo phoi AOE di chuyển cùng với dao. Khi vận tốc

Hình 1.5. Miền tạo phoi ứng với các vận tốc cắt khác nhau.

cắt tăng sẽ có sự xê dịch của miền tạo phoi theo chiều hướng thu hẹp miền tạo phoi
tạo ra miền A’OE’. Khi vận tốc cắt đủ lớn, miền tạo phoi sẽ thu hẹp đến mức chỉ

Phoi cắt ra chịu biến dạng rất lớn và do đó bị thay đổi kích thước so với kích

còn rộng vài phần trăm mm. Do vậy người ta coi sự trượt xảy ra ngay trên mặt

thước của lát cắt. Hiện tượng này gọi là sự co rút phoi. Tùy theo vật liệu gia công và

phẳng OF đi qua lưỡi cắt và làm với phương chuyển động một góc

chế độ cắt, mà ta thu được phoi xếp, phoi dây hay phoi vụn. Phoi xếp và phoi dây

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

. Góc

là góc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




16

17

được tạo ra khi gia công vật liệu dẻo (như thép, đồng thau,...), còn phoi vụn sinh ra

A2 - Là công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước của dao (A2 = 35%).

khi cắt vật liệu giòn như gang.

A3 – Là công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau của dao (A2 = 10%).

Như vậy, để thực hiện quá trình tạo phoi khi cắt dụng cụ cắt phải tác động

Mặt khác công A được tính theo công thức sau:

vào vật liệu gia công một lực nhất định. Lực này làm biến dạng vật liệu và phoi
A = Pz . L.

được hình thành.

Trong đó:

1.4. Hiện tƣợng nhiệt trong quá trình cắt kim loại
Nguồn nhiệt phát sinh trong quá trình cắt là do công tiêu hao để lại như: Biến

Pz - Lực cắt tác dụng theo phương tốc độ cắt (kG).

dạng đàn hồi và biến dạng dẻo lớp bị cắt và các lớp tiếp xúc giữa bề mặt đó. Trong

L – Quãng đường mà dụng cụ đi qua hay chiều dài cắt (m).

gia công bằng cắt gọt nhiệt được sinh ra từ 4 nguồn sau:

Nếu lấy quãng đường mà dụng cụ đi qua trong một phút, ta có công trong

- Trong miền tạo phoi. Nhiệt sinh ra do công ma sát giữa các phần tử của vật
liệu gia công trong quá trình biến dạng. Sự chuyển đổi công của vùng biến dạng đàn
hồi bậc nhất.

một phút:
A = Pz . V = Ps . Vs + F . VF + F1 . VF1.
Trong đó:

- Trên bề mặt tiếp xúc của phoi và mặt trước của dao. Nhiệt sinh ra do sự
truyền công của biến dạng đàn hồi bậc hai và ma sát ngoài.
- Trên bề mặt sau tiếp xúc với mặt cắt (mặt chi tiết gia công). Nhiệt sinh ra
do sự chuyển đổi công ma sát.

V - Tốc độ cắt (m/phút).
Ps - Lực trong mặt phẳng trượt hay lực trượt (kG).
Vs - Tốc độ trượt (m/phút).
F - Lực ma sát ở mặt trước của dao (kG).

- Nhiệt sinh ra do công đứt phoi.
Theo [5], hiện tượng nhiệt trong quá trình gia công đóng vai trò rất quan
trọng, bởi vì nó ảnh hưởng đến quá trình tạo phoi, lẹo dao, co rút phoi, lực cắt và
cấu trúc lớp bề mặt. Ngoài ra, nhiệt cắt (nhiệt độ cắt) còn ảnh hưởng rất lớn đến

VF =

V
- Tốc độ chuyển động của phoi ở mặt trước của dao (m/phút).
K

K - Hệ số co rút phoi.
VF1 - Tốc độ chuyển động của bề mặt gia công tương đối so với mặt trước

cường độ mòn và tuổi bề của dụng cụ.
Sự toả nhiệt khi cắt là do có một công A (kGm) sinh ra trong quá trình hớt

của dao (m/phút), VF1 = V.
Trong thực tế, phần lớn công cắt gọt A (hơn 99,5%) sinh ra nhiệt cắt. Vì vậy,

phoi. Công A được xác định theo công thức:

lượng nhiệt toả ra trong quá trình cắt là:

A = A1 + A2 + A3.
Trong đó:

Q

A
427

Pz .V
(k.Cal/phút).
427

A1 – Là công sinh ra làm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo (A1 = 55%).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




18

19

Nhiệt trong quá trình cắt lan toả từ điểm có nhiệt độ cao nhất đến điểm có

thì tốc độ truyền nhiệt là đáng kể như trong môi trường có các chất làm nguội.Biến

nhiệt độ thấp nhất. Nhiệt toả ra trong quá trình cắt chủ yếu tập trung ở phoi và một

dạng dẻo của vật liệu gia công trong vùng tạo phoi, ma sát giữa vật liệu gia công

phần dụng cụ. Nhiệt do ma sát ở mặt trước và mặt sau sẽ tập trung ở mặt trước III

với các mặt của dụng cụ trong quá trình cắt sinh nhiệt làm tăng nhiệt độ ở vùng gần

và mặt sau IV, ở phoi II và chi tiết gia công I (hình 1.6). Có một phần nhỏ nhiệt toả

lưỡi cắt dẫn đến giảm sức bền của dao ở vùng này gây phá hủy bộ phận đến toàn bộ

vào môi trường xung quanh.

khả năng làm việc của lưỡi cắt. Nhiệt cắt và nhiệt độ trong dụng cụ cắt tăng khi cắt
với vận tốc cắt cao và lượng chạy dao lớn.
Lịch sử phát triển của vật liệu dụng cụ cắt đã tìm ra các loại vật liệu dụng cụ
cắt có thể cắt được vận tốc cao, có độ cứng nóng cao và ở đây cũng cho biết mức độ
suy giảm độ cứng của một số vật liệu dụng cụ theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ 6000C độ
cứng của thép gió chỉ còn vào khoảng 40 HRC. Ngày nay thép gió vẫn được sử
dụng rộng rãi làm dụng cụ cắt trong gia công cắt gọt vì những ưu điểm nổi bật của
nó. Để dụng cụ thép gió có khả năng cắt tốt thì phải làm giảm nhiệt ở vùng tạo phoi
bằng phương pháp bôi trơn – làm nguội.
1.5. Quy luật mài mòn của dụng cụ cắt và ảnh hƣởng của dung dịch bôi trơn
làm nguội đến quá trình cắt
1.5.1. Quy luật mài mòn của dụng cụ cắt

Hình 1.6. Sơ đồ hình thành và lan toả nhiệt.
Khi biết lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt lan toả giữa phoi, chi tiết gia
công và dụng cụ, có thể viết phương trình cân bằng nhiệt như sau:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = Qp + Qd + Qc + Qm.

xúc với mặt sau của dao gây nên hiện tượng mòn ở phần cắt dụng cụ. Mài mòn
dụng cụ là một quá trình phức tạp, xảy ra theo các hiện tượng lý hoá ở các bề mặt
tiếp xúc phoi và chi tiết với dụng cụ gia công. Khi mài mòn, hình dạng và thông số

Trong đó:
Q1 - Nhiệt tương ứng với công sinh ra làm biến dạng đàn hồi và biến dạng
dẻo.
Q2 - Nhiệt tương ứng với công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt trước của
dao.
Q2 - Nhiệt tương ứng với công sinh ra để thắng lực ma sát ở mặt sau của dao.
Qp, Qd, Qc, Qm - Là nhiệt ở phoi, dụng cụ, ở chi tiết và ở môi trường xung
quanh.
Tốc độ truyền nhiệt vào môi trường có thể coi là không đáng kể trong tính
toán khi môi trường cắt là không khí. Khi ở môi trường có khả năng truyền nhiệt tốt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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



hình học phần cắt dụng cụ thay đổi, gây nên các hiện tượng vật lý sinh ra trong quá
trình cắt (nhiệt cắt, lực cắt,...) và ảnh hưởng xấu đến chất lượng 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 (15

20 lần) và dụng cụ bị mài mòn theo

nhiều dạng khác nhau [3].
Phần cắt dụng cụ trong quá trình gia công thường bị mài mòn theo các dạng
sau:
- Mài mòn theo mặt sau (hình 1.7.a ).
- Mài mòn mặt trước (hình 1.7.b).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20

21

- Mài mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau (hình 1.7.c).

vật liệu làm dao sẽ bám dính vào phoi và chuyển động cùng phoi làm cho bề mặt

- Mòn tù lưỡi cắt (hình 1.7.d).

của dao sẽ mất đi từng phần nhỏ của vật liệu dao.
+ Mòn do khuếch tán: Khi cắt ở nhiệt độ cao, biến dạng dẻo lớn nên xảy ra
hiện tượng hoà tan lẫn nhau giữa vật liệu dụng cụ và vật liệu gia công. Kết quả là
một phần vật liệu dụng cụ khuếch tán trong quá trình cắt. Phoi và vật liệu gia công

a)

b)

cùng mang theo một phần vật liệu dụng cụ. Theo quy luật phát triển của lớp khuếch
tán thì tốc độ khuếch tán tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình khuếch tán.
Trong quá trình cắt thời gian tiếp xúc của phoi, mặt cắt và dao xảy ra rất nhanh
(phần trăm hoặc phần nghìn giây), vì vậy những phần khác nhau của vật liệu gia
công liên tục tiếp xúc với bề mặt dụng cụ, làm cho quá trình khuếch tán ở giai đoạn
đầu tăng mạnh, gây ảnh hưởng lớn đến cường độ òn của dụng cụ.
d)

+ Mòn do ôxi hoá: Do nhiệt ở vùng cắt lớn, vật liệu làm dao sẽ tiếp xúc với
môi trường xung quanh sẽ tạo ra một lớp ôxi hoá trên bề mặt dao, lớp này mỏng và

c)

giòn, dễ bong khỏi nền để cuốn theo phoi.
+ Mòn do nhiệt: Thể tích vật liệu tại lưỡi cắt là rất nhỏ nên khi cắt nhiệt độ

Hình 1.7. Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ.

cao tập trung tại vị trí lưỡi cắt, do đó sẽ xảy ra hiện tượng quá nhiệt của vật liệu dao
Để xác định được quan hệ thay đổi có tính quy luật của sự mài mòn, trước

dẫn đến phá huỷ lưỡi cắt do nhiệt.

hết cần phải nghiên cứu cơ chế quá trình mài mòn. Dụng cụ cắt có thể bị mài mòn
theo các cơ chế sau đây:

* Quy luật mài mòn của dụng cụ cắt: Theo [5], (hình 1.8) là quan hệ phụ
thuộc giữa độ mòn

+ Mài mòn hạt mài (mòn do cào xƣớc): Bản chất của mài mòn hạt mài là

của dụng cụ cắt và thời gian làm việc của nó

(gọi là đường

cong mòn). Đường cong mòn trên hình có thể được chia ra ba phần:

các hạt cứng của vật liệu gia công và phoi cào xước (mài mòn) vào các bề mặt tiếp

+ Phần 1: Mòn ban đầu với khoảng thời gian không lớn, trong giai đoạn này,

xúc của dụng cụ. Quá trình này như tác dụng của hạt nhỏ mài cắt vào các bề mặt

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

dụng cụ trong quá trình làm việc. Khi độ cứng của bề mặt tiếp xúc với dụng cụ càng

cụ.

lớn thì dụng cụ bị mòn càng nhiều. Đặc biệt khi có hiện tượng lẹo dao trên mặt
trước, một số phần tử nhỏ của lẹo dao gây ra vết mòn do cào xước trên mặt sau của
dụng cụ.

+ Phần 2: Mòn bình thường, giai đoạn này bắt đầu từ thời điểm khi mà chiều
cao nhấp nhô có giá trị nhỏ. Ở giai đoạn này, độ mòn tăng gần như tỷ lệ tuyến tính
với thời gian làm việc của dụng cụ. Đây là giai đoạn có thời gian làm việc lớn nhất

+ Mòn do dính: Khi cắt nhiệt độ ở vùng cắt rất lớn làm cho liên kết giữa các

của dụng.

phân tử trong vật liệu giảm xuống, do chịu một áp lực lớn nên một số phần tử của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22

23

+ Phần 3: Mòn khốc liệt, ở giai đoạn này dao có thể bị xước lưỡi cắt hoặc bị

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

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

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

cần mài lại hoặc thay dao mới.

nhiệt của dung dịch trơn nguội trong cắt gọt sẽ đảm bảo cho nhiệt độ vùng cắt luôn
nằm trong giới hạn làm việc tốt của vật liệu dụng cụ.
Quá trình bôi trơn – làm nguội còn có tác dụng giúp tải phoi ra khỏi vùng gia
công.
Các nguyên tố có mặt trong dung dịch như phốt pho, lưu huỳnh, Clo là tác
nhân làm tăng tính gia công của vật liệu.
1.6. Tác dụng và yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội
1.6.1. Tác dụng của dung dịch trơn nguội
+ Làm giảm hệ số ma sát của phoi trượt trên mặt trước và làm giảm ma sát

Hình 1.8. Quan hệ giữa độ mòn và thời gian làm việc của dao.
1.5.2. Ảnh hƣởng của dung dịch bôi trơn - làm nguội đến quá trình cắt kim loại

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

của mặt sau với bề mặt gia công. Do vậy, dung dịch trơn nguội làm giảm lực cắt và
giảm nhiệt phát sinh trong vùng cắt.
+ Dẫn nhiệt ra khỏi vùng cắt làm giảm nhiệt độ vùng cắt. Độ chính xác, chất
lượng bề mặt gia công được nâng lên và độ mòn của dụng cụ cắt giảm.

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

+ Xâm nhập tốt nhất vào vùng cắt, đặc biệt xâm nhập vào những vết nứt tế

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

vi, lúc này nó đóng vai trò như một cái chêm làm giảm lực liên kết giữa các nguyên

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

tử, khiến lớp kim loại dễ bị biến dạng dẻo và quá trình cắt dễ dàng hơn.

mòn. Tuy nhiên không có gì đảm bảo cho sự tồn tại lâu dài các lớp màng này trong
quá trình phoi và phôi liên tục trượt trên dao làm cho lớp màng không kịp tạo ra.
Vậy chất bôi trơn – làm nguội sẽ vào vùng tiếp xúc chung giữa hai bề mặt để tạo ra
các màng chất lỏng làm giảm ma sát và mòn.

nhiệt của dao giảm đi.
+ Dung dịch trơn nguội tác động vào bề mặt phoi tạo ra lớp bọc cần thiết để

Lớp màng mỏng được tạo ra khi dẫn dung dịch trơn nguội trực tiếp vào vùng
cắt là tác nhân tích cực làm giảm ma sát. Lớp màng tạo thành giữa hai bề mặt đối
tiếp sẽ là mặt phân cách ngăn tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt rắn trượt trên nhau,

nhờ vậy mà giữa hai bề mặt này hệ số ma sát giảm xuống (0,001

0,003) và loại trừ

mòn [2].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

+ Khả năng làm lạnh của dung dịch càng lớn khi nhiệt hoá hơi, độ dẫn nhiệt
và nhiệt dung của nó càng lớn, nhờ đó tuổi bền của dao tăng lên và biến dạng do



phoi không bám vào nhau, thoát khỏi vùng tạo phoi dễ dàng.
+ Dung dịch bôi trơn – làm nguội luôn phải có xu hướng làm giảm lực cắt,
nhiệt cắt, giảm hệ số ma sát, giảm biến dạng phoi. Kết quả thể hiện ở việc kéo dài
tuổi thọ dụng cụ cắt, tăng chất lượng bề mặt gia công [3].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




24

25

+ Khi gia công vật liệu dẻo, dung dịch trơn nguội giúp phá huỷ mạng tinh thể
ở lớp cứng nguội.

ngẫu nhiên trong môi trường nước, loại dung dịch này có sức căng bề mặt cao hơn
nước nguyên chất, chúng được sử dụng trong làm mát hoặc làm sạch.

1.6.2. Yêu cầu đối với dung dịch trơn nguội
+ Có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát tốt ứng với từng vật liệu gia công và vật
liệu làm dao, và điều kiện cắt cụ thể có chất bôi trơn phù hợp, cho hệ số ma sát nhỏ.
+ Có tác dụng làm nguội tốt. Dung dịch trơn nguội phải có độ dẫn nhiệt và tỉ
nhiệt cao. Trong thực tế phải lựa chọn các dung dịch bôi trơn - làm lạnh phù hợp.
Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà dùng tác dụng bôi trơn là chủ yếu, làm nguội là thứ
yếu và ngược lại.
+ Không bị phân huỷ dưới sự tác động của nhiệt độ cao, sử dụng được lâu
Hình 1. 9. Các phần tử hoà tan trong nước.

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

2. Dung dịch có các ion tƣơng tác: Là dung dịch kiểu có các ion dương và
ion âm, chúng là các tác nhân tích cực tạo thành khối tích tụ trên bề mặt dung dịch,

tác động của môi trường như gỉ trét, ôxy hoá,...
+ Không gây độc hại cho công nhân và không gây nhiễm môi trường.

chúng tạo thành chất keo phủ lên toàn bộ bề mặt chi tiết sau khi gia công . Loại
dung dịch này có sức căng bề mặt thấp hơn nước nguyên chất. Trong dung dịch này

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

có nhóm các phần tử hoạt động được phân bố như trên (hình 1.10). Loại dung dịch

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

này tương đối sạch và có khả năng bôi trơn tốt, nếu bổ sung thêm các chất phụ trợ

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

màng dầu bôi trơn chịu áp lực và nhiệt độ cao.
1.7. Các loại dung dịch bôi trơn làm nguội dùng trong gia công cắt gọt
Để có loại dung dịch bôi trơn – làm nguội phù hợp với phương pháp gia
công bằng trộn lẫn các thành phần: Dầu mỏ, mỡ động vật, dầu thực vật, các nguyên
tố hoá học (lưu huỳnh, clo, phốt pho), Emusil (nhũ tương), chất khí, các loại chất
rắn (than chì, bột tan,...) vào nhau với tỷ lệ hợp lý phụ thuộc vào lượng chất hoà tan
trong dung môi, khả năng hoà tan được của chất hoà tan trong môi trường dung
môi, sau gia công cắt gọt chúng tồn tại dưới dạng nào.
1. Dung dịch thực: Là dung dịch trong suốt, có thể có màu, bao gồm các
chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước, thể hiện ở (hình 1.9). Các chất hoà tan phân bố
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Hình 1.10. Các phần tử tích tụ khối và phần tử hoà tan trong nước.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




26

27

3. Dạng Emusil: Là loại dung dịch có các giọt dầu nằm lơ lửng trong nước,
như dầu khoáng, parafin hoặc dầu thô. Dung dịch này tạo ra bằng cách pha dầu
khoáng với các tác nhân Emusil và các chất khác để tạo các giọt dầu nhỏ đến 0.08
0.003 m (hình 1.11).

Hình 1.12. Các phân tử hoà tan trong hợp chất hoá học.
5. Dung dịch đƣợc tạo thành từ các thành phần dầu: Được lấy từ dầu thô,
dầu thực vật, mỡ động vật, chúng có thể ở thể đơn hoặc dưới dạng pha trộn. Dầu thô
có nhiều nguồn khác nhau như dầu mỏ, parafin, độ nhớt của chúng cũng khác nhau
phụ thuộc vàocác thành phần pha trộn. Nếu bổ sung thêm dầu thực vật sẽ làm tăng
khả năng dính ướt của dung dịch và cải thiện khả năng bôi trơn, đặc biệt ở nhiệt độ
Hình 1.11. Các phân tử hoà tan dưới dạng thể sữa.

cao. Cũng có thể cho thêm các chất như phốt pho, lưu huỳnh, Clo, làm tăng thêm
khả năng bôi trơn – làm nguội của dung dịch.

Dung dịch có khả năng bôi trơn tốt hơn nếu bổ sung thêm các chất phụ trợ
như dầu thực vật, mỡ động vật hoặc các sản phẩm este khác, nếu bổ sung thêm các
thành phần như: Lưu huỳnh, phốt pho hay Clo thì khả năng bôi trơn – làm nguội sẽ
tốt hơn. Loại này vừa có tác dụng bôi trơn vừa có tác dụng làm nguội.
4. Dung dịch tạo thành từ các thành phần hoá học: Dung dịch này là sự
kết hợp của ba loại ở trên, nhưng có các đặc điểm khác sau dây:
+ Lượng dầu hoà tan ít hơn từ 5

45% so với loại 2.

+ Lượng Emusil và các phân tử hoạt động trên bề mặt cao hơn so với loại 2,
điều này cho ta thấy kích thước khối cầu nhỏ hơn so với loại 3. Khi dùng loại dầu
này sẽ giúp quá trình tách phoi tốt, khả năng thâm nhập vùng cắt để bôi trơn làm
Hình 1.13. Các phần tử hoà tan trong hợp chất dầu.

nguội tốt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




28

29

6. Tuỳ theo tác dụng bôi trơn hoặc làm nguội là chủ yếu dung dịch trơn
nguội được phân loại như sau:
* Nhóm có tác dụng làm nguội là chủ yếu: Những loại dung dịch này sử
dụng khi mục đích giảm nhiệt độ là chủ yếu. Nó được dùng cho các quá trình cắt
mà ở đó nhiệt lượng phát sinh lớn, cần được dẫn khỏi vùng cắt nhanh, giảm tác
động xấu của nhiệt độ đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và quá trình
mòn của dụng cụ cắt.
* Nhóm có tác động bôi trơn là chủ yếu: Những dung dịch loại này có tác
dụng bôi trơn là chủ yếu, mục đích là giảm ma sát, mục tiêu giảm nhiệt độ vùng cắt
là thứ yếu (dùng ở các dạng gia công với V cắt nhỏ). Loại này sử dụng khi gia công

Hình 1.14. Dẫn dung dịch vào hai mặt bên dao phay.
- Tƣới dung dịch trơn nguội bằng cách sử dụng hai vòi dẫn trực tiếp vào

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

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

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

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

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

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

1.8. Cách sử dụng dung dịch trơn nguội khi phay

cần điều chỉnh vòi thì hết sức khó khăn (hình 1.15).

Dung dịch trơn nguội chủ yếu dùng để làm giảm nhiệt độ ở vùng cắt, do đó
tuổi bền của dao và chất lượng gia công tăng lên. Đồng thời dung dịch trơn nguội
cũng giữ cho dụng cụ và chi tiết gia công khỏi bị ôxi hoá. Ngoài ra dung dịch trơn
nguội không được gây ảnh hưởng xấu đến lớp sơn bảo vệ máy, trong quá trình làm
việc không được tan thành các thể riêng biệt, dung dịch đòi hỏi phải ổn định,... Gần
đây người ta đã chế tạo các dung dịch đáp ứng được những yêu cầu trên.
- Tƣới dung dịch trơn nguội bằng cách sử dụng hai vòi để dẫn trực tiếp
dung dịch vào vùng cắt theo hai mặt bên của dao: Sử dụng tốt nhất khi gia công
những bề mặt có chiều rộng cắt không lớn.
Đây là phương pháp có cách bố trí thiết bị dẫn dung dịch rất đơn giản và dễ
điều chỉnh lượng dung dịch theo yêu cầu trong khi đang gia công.

Hình 1.15. Dẫn dung dịch vào mặt trước và mặt sau dao phay.
- Tƣới dung dịch trơn nguội bằng cách dùng thiết bị vòi dẫn dung dịch
vào tất cả các lƣỡi cắt: Phương pháp này hiệu quả tưới cao, thường sử dụng cho
các loại dụng cụ như dao phay ngón. Nhược điểm chính là gián tiếp dẫn dung dịch

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




30

31

vào vùng cắt, chỉ sử dụng cho các dụng cụ cắt có kích thước đường kính giới hạn

Vật liệu gia công

TT

(hình 1.16).

1

Thép các bon kết cấu

2
3

Thép hợp kim
Thép gió dụng cụ

4

Thép không gỉ

5

Thép độ bền cao và thép chịu lửa

6

Hợp kim titan

7
8
9

Gang
Nhôm và hợp kim nhôm
Đồng và hợp kim đồng

Mã hiệu dung dịch trơn nguội
3% Ucơrinon – 1.
5 8 % P3 – COЖ – 8.
5% Ucơrinon – 1.
OCM - 3
5% Ucơrinon – 1.
5 8 % P3 – COЖ – 8.
MP – 1.
5% Ucơrinon – 1.
5 8 % P3 – COЖ – 8.

3% Ucơrinon – 1.
3 5 % Ucơrinon – 1.
MP – 4.

Khi phay gang xám trên máy phay vạn năng, thường người ta không dùng
dung dịch trơn nguội, còn khi phay gang có độ bền cao thì dùng Emusil. Tuy vậy,
đôi khi người ta vẫn dùng dung dịch trơn nguội để dễ phay gang xám. Trong trường
hợp này nên có cơ cấu bảo vệ dưới dạng màn chắn, đặc biệt khi dùng dao phay mặt
đầu bằng hợp kim cứng. Khi gia công các bộ phận thân máy bằng gang, nếu không
dùng dung dịch trơn nguội chi tiết có thể bị nung nóng, vì vậy để giảm biến dạng chi
tiết người ta dùng dung dịch trơn nguội.

Hình 1.16. Dẫn dung dịch vào tất cả các lưỡi cắt.
Sử dụng dung dịch trơn nguội một cách hợp lý có thể tăng tuổi bền từ 1,5

4

lần. Dung dịch trơn nguội và cách sử dụng nó có hiệu quả tốt với loại vật liệu và
phương pháp gia công này, nhưng có thể ít hiệu quả đến loại vật liệu và phương
pháp gia công khác, thậm chí trong một số trường hợp lại gây ảnh hưởng xấu. Mỗi
một tổ hợp: vật liệu gia công – phương pháp gia công - vật liệu làm dụng cụ cắt -

1.9. Các phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội
1.9.1. Phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tƣới tràn
Là phương pháp được dùng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp mà dung
dịch được dẫn tự do vào vùng cắt thông qua hiện tượng mao dẫn và các thiết bị cần
thiết như bơm nước, sự chênh lệch độ cao, bình thông nhau.
* Ƣu điểm:

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

Trong bảng dưới đây đã chỉ rõ các loại dung dịch trơn nguội và cách sử dụng
dung dịch trơn nguội khi phay [7]:

- Tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn chế tác dụng xấu của nhiệt độ với dụng cụ
cắt.
- Đảm bảo nhiệt độ làm việc của môi trường thấp và ổn định.
- Giúp việc vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng.
- Giảm ma sát giữa phoi và mặt trước, giữa phôi và mặt sau của dụng cụ cắt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




32

33

* Nhƣợc điểm:
- Gây ô nhiễm môi trường làm việc, đất đai và nguồn nước.
- Tăng chi phí sản xuất, vận chuyển, bảo dưỡng và tái chế chất bôi trơn, đặc
biệt tăng chi phí cho làm sạch trước khi đưa ra môi trường.
- Tiêu tốn nhiều dung dịch trơn nguội.
- Dung dịch khó xâm nhập vào vùng cắt.

Hình 1.18. Phương pháp gia công khô trên máy phay.

1.9.3. Phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu
Dung dịch được phun vào vùng gia công với một áp suất nhất định, chuyển
Hình 1.17. Gia công bằng phương pháp tưới tràn trên máy phay.

một lượng nhỏ dung dịch vào vùng cắt với một tốc độ cao (250

300 m/phút),

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

1.9.2. Phƣơng pháp gia công khô
* Ƣu điểm:

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

- Không gây ô nhiễm môi trường.

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

- Không hao tốn dung dịch trơn nguội.

hợp kim cứng từ 1.5

- Máy không cần trang bị hệ thống bôi trơn.

ưu điểm, nhược điểm sau:

3 lần so với phương pháp tưới tràn. Phương pháp này có các

* Nhƣợc điểm:

*Ƣu điểm:

- Nhiệt độ vùng cắt lớn.

- Lượng dung dịch trơn nguội cần thiết chỉ bằng 20

30% so với lượng dung

- Lực cắt lớn hơn so với gia công ướt.

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

- Khó thoát phoi ra khỏi vùng gia công.

làm lạnh.

- Phương pháp này chỉ ứng dụng cho một số vật liệu nhất định.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




34

35

- Hiệu quả bôi trơn, làm nguội cao nên giảm lực, giảm nhiệt dẫn đến nâng
cao chất lượng sản phẩm.

Phương pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu là một phương pháp có rất nhiều
ưu điểm như: hiệu quả bôi trơn - làm nguội cao, kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt,

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

lượng tiêu hao dung dịch nhỏ và dung dịch khi phun vào vùng cắt sẽ bốc hơi hết do

- Đảm bảo tuổi bền của dụng cụ.

đó sẽ không có lượng dung dịch cần xử lý sau khi hết hạn sử dụng như bôi trơn -

- Phoi sạch, không gây ô nhiễm môi trường.

làm nguội tưới tràn. Phoi gia công sạch, không gian làm việc thoáng mát sạch sẽ và

- Không gian làm việc sạch.

không bị ô nhiễm môi trường.
Do phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu có những ưu điểm trên nên từ

* Nhƣợc điểm:
- Khó vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt.

những năm 90 của thế kỷ 20, ở các nước công nghiệp phát triển đã có một số công

- Nhiệt độ chi tiết cao.

trình nghiên cứu và thu được nhiều kết quả khả quan:
- Công trình của tác giả A. ATTANASIO, C. REMINO (ITALY) [17] :
Nghiên cứu trong tiện thép 100Cr6 sử dụng phương pháp bôi trơn - làm nguội tối
thiểu. Trong công trình này tác giả đã so sánh giữa phương pháp tiện khô với
phương pháp tiên sử dụng dao phủ CBN kết hợp với phương pháp bôi trơn – làm
nguội tối thiểu, kết quả thu được đã cho thấy mòn dụng cụ rất ít nên đã tăng được
tuổi đời của dao khi sử dụng phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu.
- Công trình của tác giả DHAR N.R (Anh) [18]: Đánh giá hiệu suất của
phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu bằng dầu thực vật thông qua gía trị của

Hình 1.19. Gia công bằng phương bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

lực cắt, nhiệt độ vùng cắt, mòn dụng cụ và chất lượng bề mặt khi tiện thép AISI –
1060. Sau khi tiến hành thí nghiệm kết quả đã cho thấy:

Kết luận chƣơng 1
Phương pháp bôi trơn – làm nguội có vai trò rất quan trọng trong gia công cắt
gọt, có tác dụng giảm nhiệt độ của vùng cắt, giảm mòn do ma sát, giảm công tiêu
hao khi cắt, giảm hệ số co rút phoi, tăng chất lượng bề mặt gia công, nâng cao tuổi
bền của dao,...

+ Hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu đã làm giảm mòn dao, nâng cao
được tuổi bền của dao và chất lượng bề mặt tốt hơn.
+ Độ nhấp nhô bề mặt và độ chính xác kích thước chủ yếu đã được nâng cao
vì đã giảm được mòn và không gây ảnh hưởng đên đỉnh mũi dao bằng cách áp dụng

Các phương pháp bôi trơn - làm nguội được sử dụng trong quá trình gia

phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu.

công: phương pháp tưới tràn, phương pháp gia công khô, phương pháp bôi trơn -

+ Bôi trơn - làm nguội tối thiểu bằng dầu thực vật đã giảm được lực cắt

làm nguội tối thiểu. Trong các phương pháp đó thì phương pháp tưới tràn được

khoảng 5 – 15%, Px giảm được nhiều hơn Pz. Do duy trì được góc cắt sắc nên đã

dùng phổ biến nhất hiện nay, nhưng lại có nhược điểm: gây ra ô nhiễm môi trường,

giảm đuợc nhiệt độ của vùng cắt đó là lý do chủ yếu để giảm lực cắt bằng phương

đất đai và nguồn nước, hiệu quả bôi trơn - làm nguội thấp, tốn dung dịch.

pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên






36

37

Qua các công trình nghiên cứu trên, ta thấy công nghệ bôi trơn - làm nguội
tối thiểu có rất nhiều ưu điểm nổi bật. Ở Việt Nam, công nghệ này mới chỉ được tiếp

Chƣơng 2: CÔNG NGHỆ BÔI TRƠN – LÀM NGUỘI TỐI THIỂU
2.1. Khái niệm chung về công nghệ bôi trơn làm nguội - tối thiểu

cận trong vài năm trở lại đây và đã có một số công trình nghiên cứu tiêu biểu như:

* Khái niệm: Công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu là phương pháp sử

Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu

dụng dòng khí được nén với áp suất cao để phun dung dịch bôi trơn – làm nguội vào

đến độ mòn dao và chất lượng bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay ngón, nghiên

vùng cắt để bôi trơn, làm nguội và đẩy phoi ra khỏi vùng gia công.

cứu so sánh các phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu khi doa, nghiên cứu xác

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

định áp lực và lưu lượng hợp lý để thực hiện công nghệ bôi trơn – làm nguội tối

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

thiểu khi khoan,...cho kết quả rất khả quan và đã được áp dụng vào trong thực tế ở

chúng có tác dụng bôi trơn – làm nguội rất hiệu quả.
* Phân loại phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu:

một số cơ sở sản xuất.
Với mục đích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn – làm nguội tối

+ Phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tƣới kiểu sƣơng mù: là phương

thiểu một cách có hiệu quả trong điều kiện cụ thể ở nước ta, Tác giả chọn đề tài

pháp có sử dụng dòng khí áp lực cao hoà trộn với dung dịch trơn nguội rồi phun

nghiên cứu “Nghiên cứu so sánh các phƣơng pháp tƣới trong công nghệ bôi

trực tiếp vào vùng cắt. Dưới tác dụng của dòng khí áp lực cao, dung dịch trơn nguội

trơn – làm nguội tối thiểu khi phay rãnh” là cần thiết

được tạo thành dưới dạng sương mù.
Sử dụng dung dịch trơn nguội trộn với dòng khí nén có áp suất cao để tạo
thành dưới dạng sương mù để phun trực tiếp vào vùng cắt. Dưới tác dụng của áp lực
cao dung dịch trơn nguội được chuyển thành vô số các hạt hình cầu nhỏ li ti. Do đó
sẽ tăng diện tích tiếp xúc của dung dịch trơn nguội và dụng cụ cắt, chi tiết gia công
và phoi, dẫn tới khả năng tải nhiệt ra khỏi vùng cắt phát huy được chức năng bôi
trơn – làm nguội tới mức tối đa và tối thiểu lượng dung dịch trơn nguội.
+ Phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tƣới kiểu nhỏ giọt: là phương pháp
có sử dụng dòng khí nén áp lực cao kết hợp với bộ phận tạo xung để điều khiển bơm
Piston thủy lực tạo ra tia dung dịch áp lực cao tưới vào vùng cắt. Dung dịch trơn
nguội được phun vào vùng cắt dưới dạng dòng tia áp lực cao lên nó dễ dàng xâm
nhập vào vùng cắt và đảm bảo đảm được một mức bôi trơn rất tốt.
+ Phƣơng pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu kết hợp với dòng khí nén
áp lực cao: là phương pháp dùng luồng khí lạnh với áp suất cao kết hợp với hệ

thống bôi trơn làm nguội tối thiểu phun trực tiếp vào vùng cắt để giảm nhiệt ở dụng
cụ cắt, chi tiết gia công và phoi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




38

39
dụng cụ cắt, chi tiết gia công và phoi, dẫn tới khả năng tải nhiệt ra khỏi vùng cắt

2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm nguôi tối thiểu
- Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu tƣới
kiểu nhỏ giọt (hình 2.1): Áp lực được tạo ra từ hệ thống cung cấp khí nén, dòng

phát huy được chức năng bôi trơn – làm nguội tới mức tối đa và tối thiểu lượng
dung dịch trơn nguội.

khí áp lực cao đi từ máy nén khí (bình tích áp) qua hệ thống điều chỉnh và ổn định

1

áp suất, qua bộ phận tạo xung. Xung khí nén điều chỉnh bơm Piston hoạt động.

2

3

4

5

6 7 8

Dung dịch trơn nguội từ bình chứa được đưa đến buồng chứa của bơm Piston, ở đây
dung dịch trơn nguội được tác động từng xung của áp lực khí nén. Dưới áp lực cao
dung dịch trơn nguội được phun trực tiếp vào vùng gia công với một áp suất nhất
định, và chuyển một lượng nhỏ dung dịch (từng giọt dung dịch) vào vùng cắt với
một tốc độ cao nên đã đảm bảo được một mức bôi trơn tốt và làm nguội rất hiệu quả
.Phương pháp này có thể nâng cao tuổi bền của dụng cụ cắt lên 1.5

3 lần so với

phương pháp thông thường.
Hình 2.2. Hệ thống cung cấp dung dịch trơn nguội tưới kiểu sương mù trong
công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

Bình chứa dung
dich trơn nguội

1. Hệ thống cung cấp khí nén.
Hệ thống cung
cấp khí nén

2. Van điều chỉnh áp suất khí nén.
Bơm Piston

Tia dung dịch

3. Bình cung cấp dung dịch.
4. Buồng trộn dung dịch.

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm nguội
tối thiểu tưới kiểu nhỏ giọt.

5. Vòi phun.
6. Sensor ổn định lưu lượng.
7. Dụng cụ.

- Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu tƣới

8. Chi tiết gia công.

kiểu sƣơng mù (hình 2.2): Áp lực được tạo ra từ hệ thống cung cấp khí nén, qua

2.3. Phƣơng pháp trộn dung dịch trong công nghệ bôi trơn - làm nguội tối thiểu

thiết bị ổn định áp suất dẫn vào buồng trộn, do sự chênh lệch áp suất nên dung dịch

khi gia công cắt gọt

từ bình được đưa vào buồng trộn. Tại vị trí này, dung dịch trơn nguội trộn với dòng

Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu đã được sử dụng một lưu lượng

khí nén có áp suất cao để tạo thành dưới dạng sương mù để phun trực tiếp vào vùng

chất bôi trơn rất nhỏ (ml/h thực tế l/min). Trong trường hợp này, chất bôi trơn đã

cắt. Dưới tác dụng của áp lực cao dung dịch trơn nguội được chuyển thành vô số các

được bơm phun trực tiếp vào vùng gia công lên nó đã bảo đảm được một mức bôi

hạt hình cầu nhỏ li ti. Do đó sẽ tăng diện tích tiếp xúc của dung dịch trơn nguội và

trơn rất tốt, nhưng chất làm mát lại sử dụng rất ít và cơ chế loại bỏ các mảnh vỡ đã

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




40

41

đạt được bằng cách sử dụng lưu lượng của khí nén làm cho chất bôi trơn được trải
rộng ra.

+ Phương pháp trộn dung dịch bên ngoài đầu phun sự pha trộn này tồn tại ở

sự định vị thiết bị trộn trong một thùng đặc biệt. Đồng thời trong trường hợp này sự

Phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu gần đây đã được giới thiệu các

bôi trơn giữa phôi và dụng cụ có thể đạt được rất tốt (hình 2.4) [17].

phương pháp trong gia công cắt gọt (trong trường hợp đặc biệt, trong gia công bằng

Khí nén

Thiết bị trộn

phương pháp khoan, phay) đã đem lại những lợi ích rất lớn về kinh tế và môi
trường, làm giảm bớt sử dụng những chất lỏng dùng để bôi trơn và làm nguội trong
quá trình gia công cắt gọt. Một số tác giả trên thế giới đã giới thiệu, giá thành dung
dịch trơn nguội dùng để gia công chiểm 7 – 17% tổng giá thành trong gia công sản
Dung dịch trơn nguội

phẩm, trong khi đó giá thành của dụng cụ từ 2 – 4%. Tuy nhiên, sử dụng phương
pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu đã làm giảm đáng kể giá thành trong gia công cắt
gọt do đã giảm bớt được số lượng chất bôi trơn – làm nguội. Trong phương pháp bôi
trơn – làm nguội tối thiểu, một lượng nhỏ lưu lượng chất bôi trơn đã được sử dụng.

Hình 2.4. Phương pháp trộn dung dịch trơn nguội bên ngoài đầu phun.
2.4. Các dung dịch đƣợc sử dụng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu

Trước hết, điều quan trọng là trộn không khí và chất bôi trơn để thu được sự pha

Trong chương 1 ta đã giới thiệu về các loại dung dịch dùng để bôi trơn – làm

trộn dung dịch trải rộng trên khắp bề mặt gia công. Có hai phương pháp có thể được

nguội trong gia công cắt gọt. Tuy nhiên trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu đặt ra

sử dụng trong bôi trơn và làm nguội tối thiểu: Pha trộn dung dịch bên trong đầu

vấn đề là dùng loại dung dịch nào sẽ có hiệu quả cao nhất và đặc biệt là không gây

phun và pha trộn dung dịch bên ngoài đầu phun.

độc hại và ô nhiễm môi trường và phải đảm bảo tính kinh tế. Trong mục này ta chỉ

+ Sử dụng phương pháp trộn dung dịch bên trong đầu phun thiết bị, không
khí và chất bôi trơn đã được trộn bên trong vòi phun bằng một thiết bị trộn, sự bôi

xét trên lĩnh vực của bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
Các loại dung dịch được sử dụng trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu:

trơn này đã tồn tại một chất bôi trơn, trong khi làm mát tối thiểu đạt được bằng cách

- Dầu khoáng: Loại này có tác dụng bôi trơn tốt, chịu được nhiệt độ cao do

điều hoà khí trộn tới bề mặt gia công. Phương pháp dẫn xuất này đã được áp dụng

đó khả năng tạo màng dầu bôi trơn cao. Mặc dù chúng làm giảm ma sát và mài mòn

(hình 2.3) [17].

rất hiệu quả, song chúng lại có độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng nhỏ nên khả năng
làm nguội thấp hơn so với các loại dung dịch khác. Do sức căng mặt ngoài của dầu

khoáng thấp hơn nước, do đó loại dung dịch này khi dùng bôi trơn – làm nguội tối
thiểu cần phải tạo dòng khí có áp lực cao để dẫn dung dịch vào buồng trộn được.
Hơn nữa để đảm bảo tính năng bôi trơn làm nguội tốt, cần phải pha thêm vào dung
dịch các chất phụ gia như lưu huỳnh, phốt pho, clo. Cho nên khi dùng dung dịch
Thiết bị trộn

loại này ảnh hưởng đến sức khoẻ và tính mạng con người.
Dung dịch trơn nguội

Khí nén

Hình 2.3. Phương pháp trộn dung dịch trơn nguội bên trong đầu phun.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



- Dung dịch bôi trơn – làm nguội đƣợc chế suất từ các nguyên tố hoá
học: Loại dung dịch này có sức căng bề mặt cao hơn nước, khả năng tạo mao dẫn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




42

43

cao hơn so với nước, do đó dung dịch sử dụng tốt trong bôi trơn làm nguội tối thiểu.

tương quan với dụng cụ cắt và phôi sao cho thích hợp nhất để hiệu quả bôi trơn –

Các thành phần hoá học như Clo, Lưu huỳnh, Phốt pho có trong dung dịch sẽ có hại

làm nguội là cao nhất. Vậy cần nghiên cứu các góc độ bố trí vòi phun như thế nào là

cho sức khoẻ, gây ô nhiễm môi trường, do đó loại dung dịch này không thể đưa vào

hợp lý nhất.

sử dụng trong công nghẹ bôi trơn – làm nguội tối thiểu.

Trong giới hạn của đề tài không thể xét hết các góc độ cụ thể của phương

- Mỡ động vật: Loại này bôi trơn và làm nguội tốt, nhưng trước khi sử dụng

pháp gia công mà chỉ đưa ra các mô hình điển hình.
- Bố trí vòi phun tƣới lên chi tiết hoặc phoi (Hình 2.5).

thì chúng phải được tiệt trùng, chế xuất tốt để khi tiếp xúc với môi trường chúng
không bị biến chất. Đặc biệt cần chú ý hiện nay có rất nhiều bệnh truyền nhiễm từ
các loại động vật, các laọi gia cầm,... 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 người bất cứ lúc nào.
- Dầu thực vật bậc cao với chất phụ gia: Chủ yếu được sử dụng trong gia
công cắt gọt rất phát triển. Trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu, các loại vật liệu đã
được sử dụng như: loại thép đã nhiệt luyện, loại thép hợp kim cao,... Dầu thực vật
bậc cao là loại có tính bôi trơn rất tốt và nâng cao được tuổi đời của dụng cụ cắt.
- Dầu thực vật: Dùng trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu rất tốt, hơn nữa

Hình 2.5. Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách phun vào mặt trước của dao.

loại này có sẵn ở Việt Nam như dầu lạc, dầu Mè, dầu Vừng,...Loại này dễ chế suất,

* Ƣu điểm:

dễ bảo quản, không gây tác hại đến sức khoẻ, không gây ô nhiễm môi trường làm

+ Dễ bố trí vòi phun.

việc.

+ Dễ điều chỉnh hướng của vòi phun khi cần thiết.
+ Áp lực khí và dung dịch sẽ đẩy phoi, các tạp chất theo hướng thuận lợi

* 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 như Vừng, Cọ, Dừa, Đậu nành,
Lạc,... chúng có mặt khắp trên toàn lạnh thổ. Vậy trong bôi trơn – làm nguội tối

+ Hiệu quả bôi trơn làm nguội vùng ma sát mặt trước với phoi là lớn nhất khi
góc trước dao hợp lý.
* Nhƣợc điểm:

thiểu dùng dầu thực vật là hợp lý nhất.

+ Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng dung dịch tưới cần là

2.5. Các phƣơng pháp bố trí vòi phun
Hiệu quả của phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu phụ thuộc rất nhiều
vào phương pháp, vị trí, góc bố trí vòi dẫn dung dịch vào vùng cắt. Ngoài những

yêu cầu về không gian làm việc, không gian và kết cấu của máy, khả năng điều
chỉnh của bản thân thiết bị bôi trơn và làm nguội, thì vòi phun nên bố trí có vị trí
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

nhất.



rất lớn và dung dịch khó xâm nhập được vào khu vực cắt.
+ Vùng ma sát mặt sau dao với chi tiết khó được bôi trơn và làm nguội.
+ Khi cắt rãnh, cắt đứt trong quá trình tiện thì phương pháp này hoàn toàn
không thể thực hiện được.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




44

45

- Bố trí vòi phun bằng cách phun vào mặt sau của dao (Hình 2.6).
Khi phun dung dịch vào mặt sau sử dụng dòng khí có áp lực cao sẽ đẩy toàn
bộ dung dịch vào vùng ma sát mặt sau,

+ Nếu áp lực khí và lưu lượng dung dịch không đủ lớn thì khả năng bôi trơn
là không tối ưu.
+ Khả năng nâng phoi sẽ

phoi trượt trên mặt trước sẽ mang dung

không tốt nếu trong trường hợp

dịch theo bôi trơn và làm nguội vùng cắt

chiều dày phoi lớn. Trong công

mặt trước của dụng cụ.
* Ƣu điểm:

nghệ bôi trơn tối thiểu cần chú ý

+ Tia chất lỏng dưới áp suất cao sẽ

cách phun này. Nếu dùng trong

được phun vào khu vực cắt với tốc độ cao

bôi trơn làm nguội tưới tràn thì ý

do đó chúng có tác dụng giảm nhiệt rất

nghĩa không lớn vì lượng dung

nhanh.

dịch vào vùng cắt chỉ đạt 50 –
60%, phần nhiều lượng dung

+ Tăng tuổi bền của dụng cụ cắt và

dịch sẽ bị dẫn ra

chất lượng bề mặt gia công.
+ Dẫn được phần lớn dung dịch vào
tất cả các vùng cắt.

Hình 2.6. Dẫn dung dịch trơn nguội
bằng cách phun vào mặt sau của dao.

ngoài theo hướng trượt của phoi,

Hình 2.7. Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách
phun vào mặt sau của dao.

điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn rất khó, sự tiếp xúc giữa phoi và mắt trước

* Nhƣợc điểm:

là tiếp xúc chặt, trong điều kiện đó dung dịch trơn nguội chỉ có thể xâm nhập vào

+ Không gian bố trí vòi phun và hiệu chỉnh vòi phun khó khăn.
+ Trong điều kiện sản xuất khó đảm bảo được hướng phun, mà không đảm
bảo được hướng phun thì toàn bộ ưu điểm của phương pháp này không còn nữa.
+ Máy cần phải lắp thêm thiết bị chuyên dùng đặc biệt.

khu vực cắt nhờ có những khoảng chân không hình thành giữa phoi và dao. Khoảng
chân không như vậy có thể hình thành nhờ có lẹo dao. Lúc lẹo dao bị cuốn đi, giữa
dao và phoi hình thành khoảng trống, lớp kim loại biến dạng dẻo không thể tức thời
điền đầy khoảng trống đó và dung dịch trơn nguội từ bên sườn của mặt tiếp xúc

+ Dòng khí sẽ đẩy phoi theo chiều không mong muốn.

được hút vào thay thế. Khi áp dụng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu, áp lực dòng

- Bố trí vòi phun bằng cách phun theo phƣơng pháp tuyến với chi tiết
(hình 2.7).

khí nén sẽ nâng cánh phoi lên, đồng thời đẩy dung dịch vào vùng ma sát giữa mặt
trước của dao với phoi, lúc này phoi trượt trên mặt trước của dao như chiếc ca nô

* Ƣu điểm:

đang lướt trên mặt trước phẳng lặng.

+ Áp lực khí khi đủ lớn sẽ nâng cánh phoi lên, kết hợp với việc phôi quay
như vậy sẽ đưa dung dịch vào ngập vùng cắt.

- Bố trí vòi phun bằng cách bố trí nhiều vòi phun vào vùng gia công :Với
phương pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu, cách bố trí và kết cấu vòi phun như vậy

+ Không gian bố trí vòi phun dễ dàng.

thì rất khó thực hiện việc dẫn dung dịch trơn nguội vào vùng gia công, nếu thực hiện

* Nhƣợc điểm:

được thì phải cần một lượng khí nén rất lớn. Có thể bố trí nhiều vòi vào một không
gian nhất định (hình 2.8).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




46

47
2.6. Giới hạn vấn đề nghiên cứu
Hiệu quả của phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu phụ thuộc vào rất
nhiều phương pháp, vị trí, góc vòi phun để dẫn dung dịch vào vùng cắt, phương
pháp tưới,...Trong phạm vi của một đề tài luận văn tốt nghiệp cao học nên không đủ
để có thể thực hiện một công trình nghiên cứu mang tính toàn diện đối với tất cả các
yếu tố, cho nên tác giả chỉ tập trung nghiên cứu, giải quyết một số vấn đề sau:
- Tìm hiểu một số lý thuyết cơ bản về công nghệ bôi trơn – làm nguội tối
thiểu.
- Xây dựng hệ thống thiết bị bôi trơn – làm nguội tối thiểu phục vụ nghiên
cứu và phục vụ cho thực tiễn sản xuất ở Việt Nam.
- Nghiên cứu, so sánh giữa phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu tưới
kiểu nhỏ giọt và tưới kiểu sương mù thông qua các chỉ tiêu về độ mòn, tuổi bền của

Hình 2.8. Dẫn dung dịch trơn nguội bằng cách bố trí hiều đầu
phun vào một vùng gia công khi phay.

dao và lượng tiêu hao dung dịch.
2.7. Mô hình nghiên cứu

Mô hình nghiên cứu quá trình thí nghiệm được trình bày như (hình 2.10).

Thông số vào:
- Phương pháp tưới.

Quá
trình gia
công

Thông số đầu ra:
- Độ mòn dụng cụ.
- Tuổi bền dao.
- Lượng tiêu hao
dung dịch.

Hình 2.10. Mô hình quá trình thí nghiệm.
Để giải quyết bài toán trên tác giả dùng phương pháp nghiên cứu thực
Hình 2.9. Hình ảnh cách bố trí vị trí đầu phun trong bôi trơn
làm nguội - tối thiểu khi phay.
Từ các mô hình trên, ta nhận thấy tuỳ thuộc vào không gian gia công và
phương pháp gia công mà bố trí vị trí đầu phun cho thích hợp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

nghiệm.
* Kết luận chƣơng 2
- Đã nêu được khái niệm và phân loại được một số phương pháp bôi trơn –
làm nguội tối thiểu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên