Nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu tới độ nhám bề mặt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------

NGUYỄN THANH SƠN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
TỐI THIỂU TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH – NĂM 2017


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Cơng trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa-ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thiên Phúc.......................................
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Thái Thị Thu Hà .............................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương ....................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 6 tháng 7 năm 2017.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1. PGS.TS Trần Doãn Sơn.
2. PGS.TS Thái Thị Thu Hà.
3. PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương.
4. PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn.
5. TS Tôn Thiện Phương.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS Trần Dỗn Sơn

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

TRƯỞNG KHOA

PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc

Trang 2


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:Nguyễn Thanh Sơn .......................................... MSHV:7140915..............
Ngày, tháng, năm sinh: 22/09/1987 ........................................... Nơi sinh: Phú Thọ...........
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí.................................................. Mã số: 60520103 ...........
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
TỐI THIỂU TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ....................................................................................
Thực nghiệm trên thép SKD 11 ..........................................................................................
Tối ưu hóa các thơng số: Góc của đầu phun so với hướng cắt, khoảng cách từ đầu
vòi phun tới vùng cắt, tỉ lệ emulsive trong nước ................................................................
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 16/1/2017 ....................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/6/2017 ....................................................
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): .......................................
PGS.TS Trần Thiên Phúc ....................................................................................................

Tp. HCM, ngày 11 tháng 7 năm 2017
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Trần Thiên Phúc

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc

Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ này vào trang đầu tiên của tập thuyết
minh LV
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 3


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin cảm ơn Thầy PGS.TS. Trần Thiên Phúc đã giúp đỡ, hướng
dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này. Trong thời gian thực
hiện luận văn, Thầy đã cố vấn cho tôi những những lời khuyên thiết thực giúp tôi
tháo gỡ những khó khăn trong q trình nghiên cứu để kịp thời hồn thành luận văn
này đúng thời hạn.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/Cô trong xưởng C1, các thầy cô
trong bộ môn thiết kế máy đã luôn giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện các thí
nghiệm.
Đồng thời, tơi cũng xin cảm ơn q Thầy/Cơ trong khoa Cơ Khí đã tham gia
giảng dạy chương trình Thạc sĩ trong thời gian tôi theo học ở trường. Thầy/Cô đã
trang bị cho tơi những kiến thức để tơi có thể hồn thành luận văn của mình.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến tất cả những người thân trong gia
đình, bạn bè, đồng nghiệp (nơi tơi đang làm việc) đã luôn thông cảm, giúp đỡ, tạo
điều kiện và động viên tơi trong q trình học tập và nghiên cứu tại trường đại học
Bách khoa TP.HCM
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, 11 tháng 7 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thanh Sơn

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 4


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

TÓM TẮT
Trong gia cơng cơ khí, cơng nghệ bơi trơn tối thiểu(Minimum Quantity
Lubrication: MQL) đang ngày càng trở nên phổ biến. Công nghệ này khơng chỉ
mang lại lợi ích về mơi trường (giảm dầu thải bôi trơn) và kinh tế (tiết kiệm chi phí
dầu bơi trơn, chi phí xử lý chất thải...) mà cịn có những lợi thế về khả năng gia
cơng mà các phương pháp truyền thống trước kia khơng có được. Nhưng những ảnh
hưởng của các thông số công nghệ của MQL thì chưa được dõ dàng. Các nghiên
cứu về khoảng cách vịi phun, góc của vịi phun so với hướng cắt, cũng như tỉ lệ
emulsive ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chi tiết trong gia cơng tinh biên dạng
ngồi hầu như chưa được quan tâm ở nước ta. Trong nghiên cứu này sẽ tập trung
tìm ra các thơng số tối ưu về vị trí vịi phun so với hướng cắt, khoảng cách từ đầu
vòi phun đến vùng cắt và tỉ lệ emulsive tác động đến độ nhám bề mặt khi gia cơng
tinh biên dạng ngồi (outside) thép hợp kim SKD 11 bằng dao phay ngón. Kết quả
của nghiên cứu này có thể được sử dụng để giúp tăng hiệu quả bôi trơn và làm
nguội trong công nghệ bôi trơn tối thiểu, nhằm tăng độ nhẵn bóng bề mặt khi gia
cơng tinh biên dạng ngồi mà trước đây các thơng số kể trên được điều chỉnh một
cách ngẫu nhiên.
Từ khóa: Bơi trơn tối thiểu, gia cơng tinh, vị trí vịi phun, phay biên dạng

ngoài, độ nhám bề mặt.
ABSTRACT
This paper presents the selection of minimum lubrication optimal technology
parameters (nozzle direction in relation to feed direction, distance from the nozzle
tip to the cutting zone) on the outside milling by End milling of a steel SKD11. The
process of analyzing the effects of technological parameters is based on
mathematical models, experimental models and assay results. The results obtained
in this paper can be used to determine optimal conditions for milling outside of
steel SKD 11 under MQL conditions.
Keywords: Minimum quantity lubrication, machining, nozzle position, outside
milling, surface roughness.
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 5


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên : Nguyễn Thanh Sơn
MSHV: 7140915
Theo quyết định giao đề tài luận văn cao học của phòng Đào tạo Sau đại hoc,
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, tôi đã thực hiện luận văn cao học với đề tài
“Nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến độ nhám bề mặt ”
dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS Trần Thiên Phúc.
Tôi xin cam kết đây là luận văn tốt nghiệp cao học của riêng tôi, số liệu trong
luận văn là thực. Tôi đã thực hiên luận văn đúng theo quy định của phòng Đào tạo
sau đại học và theo hướng dẫn của Thầy PGS.TS Trần Thiên Phúc.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam kết trên.
Tp. Hồ Chí Minh, 11 tháng 7 năm 2017
Học viên
Nguyễn Thanh Sơn

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 6


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................9
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT .........................................14
Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ...........................................................................15
1.1.
Tổng quan về công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu ............................. 15
1.2.
Tình hình nghiên cứu ứng dụng bơi trơn tối thiểu trên thế giới ...............19
1.3.
Tình hình nghiên cứu ứng dụng bôi trơn tối thiểu trong nước.................22
1.4.
Khuyết điểm và hạn chế: ..........................................................................23
1.5.
Tính cấp thiết của đề tài. ..........................................................................24
1.6.

Mục tiêu luận văn. ....................................................................................26
1.7.
Ý nghĩa khoa học của luận văn ................................................................ 26
1.8.
Ý nghĩa thực tiễn của luận văn .................................................................26
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................28
2.1.
Gia công cắt gọt khi phay.........................................................................28
2.1.1. Khái niệm chung ...................................................................................28
2.1.2. Phân loại dao phay ................................................................................29
2.1.3. Vật liệu chế tạo dao phay. .....................................................................30
2.1.4. Các thơng số hình học của dao phay ngón ...........................................30
2.1.5. Các yếu tố của lớp cắt ...........................................................................32
2.1.6. Quá trình hình thành phoi .....................................................................32
2.1.7. Các loại phoi cơ bản trong q trình gia cơng ......................................33
2.1.8. Lực cắt khi phay ...................................................................................34
2.1.9. Độ mòn và tuổi bền của dao phay ........................................................35
2.2.
Bội trơn làm nguội khi phay ....................................................................36
2.2.1. Các phương pháp bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt ...............36
2.3.
Bôi trơn và làm nguội tối thiểu ................................................................ 38
2.3.1. Khái niệm về MQL ...............................................................................38
2.3.2. Bôi trơn làm nguội tối thiểu khi phay biên dạng ngồi bằng dao phay
ngón. ...............................................................................................................38
2.3.3. Các loại dung dich được sử dụng trong bôi trơn làm nguội tối thiểu. ..39
2.3.4. Các phương pháp bố trí vịi phun trong công nghệ bôi trơn và làm
nguội tối thiểu(MQL) .......................................................................................39
2.3.5. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ MQL đến q trình gia cơng 41
2.4.

Chất lượng bề mặt gia công .....................................................................43
2.4.1. Khái niệm .............................................................................................. 43
2.4.2. Các dạng bề mặt gia công .....................................................................43
2.4.3. Nhám bề măt. ........................................................................................44
2.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt.......................................46
2.4.5. Đường cong của phần vật liệu .............................................................. 47
Chương 3: TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN THỰC NGHIỆM ......................................48
3.1.
Phân tích và chọn thơng số thí nghiệm (cơ sở toán học) .........................48
3.2.
Kết luận ....................................................................................................55
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 7


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

3.3.
Mô tả các thơng số thí nghiệm .................................................................55
3.3.1. Ảnh hưởng của góc xoay của đầu vòi phun so với hướng cắt tới độ
nhám bề mặt khi gia cơng tinh biên dạng ngồi. ..............................................55
3.3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu vòi phun tới vùng gia công đến độ
nhám bề mặt khi gia công tinh biên dạng ngồi. ..............................................56
3.4.
Mơ hình thí nghiệm ..................................................................................57
3.4.1. Máy .......................................................................................................57
3.4.2. Đồ gá và các thiết bị đo ........................................................................58

3.4.3. Hệ thống bôi trơn làm nguội tối thiểu...................................................62
3.4.4. Hiệu chỉnh và duy trì các thơng số khơng khảo sát .............................. 64
3.4.5. Phương pháp đo ....................................................................................67
3.4.6. Phôi, chất bôi trơn làm mát, đầu dao colect và dao phay ngón ............67
3.4.6.1. Phơi thép thí nghiệm..........................................................................67
3.4.6.2. Chất bơi trơn làm mát ........................................................................68
3.4.6.3. Đầu dao colect ...................................................................................69
3.4.6.4. Dao phay ngón ...................................................................................70
3.4.7. Phương pháp gá đặt ..............................................................................70
3.4.8. Chế độ bôi trơn và làm mát tối thiểu ....................................................71
3.5.
Phương pháp phân tích kết quả ................................................................ 74
3.6.
Cơ sở lý thuyết của quy hoạch thực nghiệm bậc 2 cho 3 nhân tố dạng 3k...
..................................................................................................................75
3.6.1. Các bước xây dựng phương trình hồi quy ............................................76
3.6.2. Xác định số thí nghiệm lặp lại cho mỗi mức thí nghiệm. .....................76
Chương 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ....................77
4.1.
Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .............................................................. 77
4.1.1. Ảnh hưởng của góc của vòi phun so với hướng cắt đến độ nhám bề mặt
khi gia cơng tinh biên dạng ngồi phẳng thép hợp kim SKD11. .....................77
4.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dầu emulsive tới độ nhám bề mặt khi gia công
tinh biên dạng ngoài phẳng thép hợp kim SKD11. ..........................................78
4.1.3. Ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu phun tới vùng gia công đến độ
nhám bề mặt khi gia cơng tinh biên dạng ngồi phẳng thép hợp kim SKD11. ....
...............................................................................................................79
4.2.
Kết quả thực nghiệm toàn phần ba yếu tố ................................................80
4.2.1. Kiểm tra mức ý nghĩa các hệ số của phương trình hồi quy ..................82

4.2.2. Kiểm tra tính thích hợp của phương trình hồi quy ............................... 85
4.3.
Đồ thị biểu thị sự tương quan của hàm mục tiêu với từng yếu tố ảnh
hưởng. ..................................................................................................................87
4.4.
Kết quả tối ưu hóa các thơng số ............................................................... 93
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................95
5.1.
Kết luận: ...................................................................................................95
5.2.
Hướng tương lai. ......................................................................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................96
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .....................................................................................100

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 8


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Gia cơng bằng phương bơi trơn tối thiểu. ................................................16
Hình 1. 2: Bơi trơn tối thiểu bên ngồi. ....................................................................16
Hình 1. 3: Hệ thống bơi trơn tối thiểu bên trong. ......................................................17
Hình 1. 4: Dầu bơi trơn - làm mát .............................................................................18
Hình 1. 5: Vịi phun và van điều chỉnh hệ thống bơi trơn tối thiểu. .........................18
Hình 1. 6: Hệ thống bơi trơn tối thiểu. ......................................................................18

Hình 1. 7: Hệ thống bôi trơn tối thiểu khi lắp đặt lên máy phay. ............................19
Hình 2. 1: Phay mặt và phay biên dạng ngồi ..........................................................28
Hình 2. 2: Các loại dao: a) dao phay trụ, b)dao phay đĩa và dao phay rãnh, c)dao
phay ngón, d,e)dao phay mặt đầu, g)dao phay định hình, h)dao phay cắt đứt. ........29
Hình 2. 3: Dao phay ngón .........................................................................................30
Hình 2. 4: Các thành phần cơ bản của một dao tiện .................................................30
Hình 2. 5: Các thơng số hình học của phần cắt .........................................................31
Hình 2. 6: Các yếu tố của lướp cắt ............................................................................32
Hình 2. 7: Quá trình hình thành phoi ........................................................................32
Hình 2. 8: Phoi vụn ...................................................................................................33
Hình 2. 9: Phoi dây....................................................................................................33
Hình 2. 10: Phoi dây có lẹo dao ................................................................................34
Hình 2. 11: Phoi xếp..................................................................................................34
Hình 2. 12: Các lực tác động khi phay(a: lực tác động lên phoi, b: lực tác động lên
dao) ............................................................................................................................ 34
Hình 2. 13: Mối quan hệ giữa các lực .......................................................................35
Hình 2. 14: Mịn hốc và mịn cạnh dao .....................................................................35
Hình 2. 15: Hệ thống phun theo kiểu venturi ............................................................ 43
Hình 2. 16: Các dạng bề mặt gia cơng ......................................................................44
Hình 2. 17. Bề mặt cong của chi tiết sau gia cơng ...................................................47
Hình 3. 1: Quỹ đạo của hạt bôi trơn khi được phun vào vùng cắt ............................53
Hình 3. 2: Một hệ thống phun theo kiểu venturi .......................................................54

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 9


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 3. 3: Biểu đồ thực nghiệm thể hiện mối liên hệ giữa lượng lưu lượng nhũ
tương và khoảng cách vòi phun đến đường kính hạt nhũ tương ...............................55
Hình 3. 4: Góc xoay vịi phun ở các vị trí khác nhau so với hướng cắt ....................56
Hình 3. 5: Khoảng cách từ đầu vịi phun tới vùng cắt và góc cao của đầu vịi phun ....
...................................................................................................................................56
Hình 3. 6: Khoảng cách từ đầu vịi phun tới vùng cắt ở các vị trí khác nhau ...........57
Hình 3. 7: Máy phay PREJOTH có hiệu số FBM-300VFT ......................................57
Hình 3. 8: Gia công chi tiết cần cố định và chia góc ................................................58
Hình 3. 9: Gia cơng tấm chia độ ...............................................................................58
Hình 3. 10: Gia cơng tấm gắn đầu phun ...................................................................58
Hình 3. 11: Đồ gá cố định tấm gắn đầu phun và vịi phun.......................................59
Hình 3. 12: Cụm vịi phun ( a:Vịi phun Air Atom mã hiệu BSPT-S sản xuất bởi
Spraying Systems; b:Các dạng nắp phun) .................................................................59
Hình 3. 13: Đồ gá khi được lắp đặt trên máy phay ...................................................59
Hình 3. 14: Chạy rà xác định vị trí đồ gá vịi phun song song với trục X của máy
phay bằng đồng hồ so Mitutoyo mã hiệu SXX490 độ chính xác 0.01 mm ..............60
Hình 3. 15: Thiết bị đo độ nhám MarSurf PS1 có dãy đo -0.02032÷0.01524 mm ...60
Hình 3. 16: Master Refractometer Manual ...............................................................61
Hình 3. 17: Thước cặp điện tử Motutoyo..................................................................61
Hình 3. 18: Thước đo góc điện tử 82305 ..................................................................62
Hình 3. 19: Đồ gá gá phơi và thiết bị đo độ nhám ....................................................62
Hình 3. 20: Hệ thống bôi trơn làm nguội tối thiểu được lắp đặt trên máy phay .......63
Hình 3. 21: Sơ đồ hệ thống bơi trơn làm nguội tối thiểu ..........................................63
Hình 3. 22: Bình áp và bình đo thể tích: a)Bình đo thể tích b)Bình áp có chia vạch
thể chứa dung dịch bơi trơn làm nguội. ....................................................................63
Hình 3. 23: Vị trí vít tiết lưu điều chỉnh lưu lượng trên vịi phun.............................64
Hình 3. 24: Xác định vận tốc của trục chính máy phay trong các thí nghiệm bằng
thiết bị SKF Optical Tachometer TMOT6 với sai số 0,001 vịng/phút. ...................65

Hình 3. 25: Thực nghiệm khảo sát so sánh 3 phương pháp a) Gia công khô; b) Gia
công tưới tràn; c) Gia công bằng phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu ...........65
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 10


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 3. 26: Biểu đồ ảnh hưởng của bước tiến dao đến độ nhẵn bóng bề mặt ..........66
Hình 3. 27: Thiết lập tọa độ khi gia công với bề rộng cắt b = 0.2 mm .....................67
Hình 3. 28: Cách đo mẫu thí nghiệm sau gia cơng trên đồ gá ..................................67
Hình 3. 29: Phơi thép SKD 11 ..................................................................................68
Hình 3. 30: Dầu bơi trơn Blaser ................................................................................68
Hình 3. 31: Hình ảnh dầu khi đã pha nước theo tỷ lệ ...............................................69
Hình 3. 32: Đầu dao colect loại colect ER 25 ...........................................................70
Hình 3. 33: Dao endmill 12 _V7plus A ....................................................................70
Hình 3. 34: Cách gá đặt phơi trên máy khi gia cơng .................................................70
Hình 3. 35: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lưu lượng emulsive đến độ nhám bề
mặt gia cơng. .............................................................................................................71
Hình 3. 36: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc cao của đầu vịi phun tới độ nhám.
...................................................................................................................................72
Hình 3. 37: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ emulsive tới độ nhám. .................72
Hình 3. 38: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu vòi phun tới vùng
cắt đến độ nhám bề mặt gia cơng. .............................................................................73
Hình 3. 39: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc xoay của đầu vịi phun so với
hướng cắt đến độ nhám bề mặt gia cơng. ..................................................................73
Hình 4. 1: Biểu đồ thực nghiệm đơn yếu tố ảnh hưởng của góc xoay của đầu vịi

phun so với hướng cắt đến độ nhám ........................................................................78
Hình 4. 2: Biểu đồ thực nghiệm đơn yếu tố ảnh hưởng của tỉ lệ emulsion đến độ
nhám ..........................................................................................................................79
Hình 4. 3: Biểu đồ thực nghiệm đơn yếu tố ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu vòi
phun tới vùng cắt đến độ nhám .................................................................................80
Hình 4. 4: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc xoay và tỉ lệ emulsion đến độ nhám
bề mặt khi gia công tinh biên dạng ngồi phẳng thép SKD11 ..................................88
Hình 4. 5: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc xoay và khoảng cách đến độ nhám
bề mặt khi gia cơng biên dạng ngồi phẳng thép SKD11. ........................................89
Hình 4. 6: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khoảng cách và tỉ lệ emulsion đến độ
nhám bề mặt khi gia cơng biên dạng ngồi phẳng thép SKD11 ...............................90
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 11


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 4. 7: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc xoay và tỉ lệ emulsion đến độ nhám
bề mặt khi gia công biên dạng ngồi phẳng thép SKD11 .........................................91
Hình 4. 8: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của góc xoay và khoảng cách đến độ nhám
bề mặt khi gia công biên dạng ngồi phẳng thép SKD11. ........................................92
Hình 4. 9: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khoảng cách và tỉ lệ emulsion đến độ
nhám bề mặt khi gia cơng biên dạng ngồi phẳng thép SKD11 ...............................92

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 12

Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Ưu và nhược điểm của hệ thống bôi trơn tối thiểu bên ngoài: ...............17
Bảng 1. 2: Ưu và nhược điểm của hệ thống bôi trơn bên trong: .............................17
Bảng 3. 1: Thành phần hóa học của thép SKD11 .....................................................67
Bảng 3. 2: Điều kiện xử lý nhiệt ...............................................................................68
Bảng 3. 3: Chế độ bôi trơn tối thiểu ..........................................................................74
Bảng 3. 4: Số thí nghiệm và số hệ số với dạng 3k ....................................................74
Bảng 3. 5: Quy hoạch thực nghiệm 3 nhân tố. ..........................................................75
Bảng 4. 1: Chế độ bôi trơn làm nguội tối thiểu khi thay đổi góc xoay .....................77
Bảng 4. 2: Giá trị độ nhám ở mỗi thí nghiệm khi thay đổi góc xoay........................77
Bảng 4. 3: Chế độ bôi trơn làm nguội tối thiểu khi thay đổi tỉ lệ emulsive ..............78
Bảng 4. 4: Giá trị độ nhám ở mỗi thí nghiệm khi thay đổi tỉ lệ emulsion ................79
Bảng 4. 5: Chế độ bôi trơn làm nguội tối thiểu khi thay đổi tỉ lệ emulsive ..............79
Bảng 4. 6: Giá trị độ nhám ở mỗi thí nghiệm khi thay đổi khoảng cách từ đầu vịi
phun tới vùng cắt. ......................................................................................................80
Bảng 4. 7: Kết quả thực nghiệm mã hóa 27 thí nghiệm theo dạng thực nghiệm 3k
...................................................................................................................................81
Bảng 4. 8: Giá trị 2 lần đo .........................................................................................83
Bảng 4. 9: Các hệ số Ti .............................................................................................84
Bảng 4.10: Các hệ số hồi quy b có ý nghĩa trong phương trình hồi quy ..................85
Bảng 4. 11: Dữ liệu để tính phương sai tái hiện .......................................................86
Bảng 4. 12: Bảng giá trị độ nhám khi 2 thông số A và R thay đổi, d ở mức cơ sở. .88
Bảng 4. 13: Bảng giá trị độ nhám khi 2 thông số A và d thay đổi, R ở mức cơ sở. .89
Bảng 4. 14: Bảng giá trị độ nhám khi 2 thông số d và R thay đổi, A ở mức cơ sở. .90

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 13


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ
VIẾT TẮT
MQL (Minimum Quantity Lubrication)
Φ: Khối lượng của pha phân tán
η: Độ nhớt và tốc độ cắt 
λ-1: Tỷ lệ độ nhớt tỷ lệ
η ≡ p12/e12: Độ nhớt cắt của emulsion loãng
ηc: Độ nhớt của một hạt bôi trơn duy nhất
σ: Sức căng bề mặt
λ: Số lượng mao mạch (đặc trưng của biến dạng hạt) λ=ηd/ηc
τ1: Thời gian
xpn : Vị trí hạt tiếp xúc bề mặt dụng cụ theo phương X (m)
ypn : Vị trí hạt tiếp xúc bề mặt dụng cụ theo phương Y (m)
t : Thời gian
Vf : Vận tốc của hạt
α = 3µ π D
µ : độ nhớt tuyệt đối của hạt (Pa.s)
D : Đường kính của hạt (m)
M : Khối lượng của hạt
V0 : Độ lớn vận tốc ban đầu của hạt.

θ0 = góc nghiêng của đầu phun
L khoảng cách từ đầu vịi phun tới vùng cắt.
A góc xoay của đầu vịi phun so với hướng cắt

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 14


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Chương 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1.

Tổng quan về công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu

Khái niệm về bôi trơn với lượng tối thiểu: Bôi trơn tối thiểu (Minimum
Quantity Lubrication - MQL) là q trình làm mát khi cắt gọt trong gia cơng cơ khí
(gồm dao cắt, phơi, phoi, máy) bằng cách sử dụng dịng khí áp lực cao trộn với thể
tích dung dịch bôi trơn phun với lượng nhỏ vào vùng xuất hiện nhiệt cắt, nhằm bôi
trơn và ngăn lượng nhiệt sinh ra tích tụ vào dao và phơi.
Các thơng số đặc trưng cho MQL bao gồm: Thành phần dung dịch, nồng độ
dung dịch, độ nhớt của chất bôi trơn, áp suất dịng khí và lưu lượng dung dịch, góc
độ vịi phun so với hướng cắt, góc cao của vịi phun, khoảng cách từ đầu vịi phun
tới vùng gia cơng...
Dung dịch được phun vào vùng gia công với một áp suất nhất định, chuyển
một lượng nhỏ dung dịch vào vùng cắt với một tốc độ cao (250~300 m/phut), chúng
có tác dụng bơi trơn và làm nguội rất hiệu quả.

Tác dụng hút nhiệt của phương pháp bôi trơn và làm nguội tối thiểu là rất cao,
dùng phương pháp này cho phép nâng cao tuổi bền của dao thép gió và dao hợp kim
cứng từ 1.5 lần so với phương pháp tưới tràn. Phương pháp này có các ưu điểm,
nhược điểm sau: [1]
*Ưu điểm:
➢ Lượng dung dịch trơn nguội cần thiết chỉ bằng 20 % so với lượng
dung dịch sử dụng theo phương pháp tưới tràn, do đó giảm chi phí chế
tạo chất bơi trơn làm nguội.
➢ Hiệu quả bôi trơn, làm nguội cao nên giảm lực, giảm nhiệt dẫn đến
nâng cao chất lượng sản phẩm.
➢ Tiết kiệm dung dịch trơn nguội, giảm ô nhiễm môi trường.
➢ Đảm bảo tuổi bền của dụng cụ cắt.
➢ Phoi sạch, không gây ô nhiễm môi trường.
➢ Không gian làm việc sạch.

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 15


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

* Nhược điểm:
➢ Khó vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt.
➢ Nhiệt độ chi tiết cao.

Hình 1. 1: Gia cơng bằng phương bơi trơn tối thiểu.
*Phân loại hệ thống bôi trơn tối thiểu:

➢ Hệ thống bơi trơn tối thiểu bên ngồi:
Loại này phù hợp cho việc trang bị thêm các công cụ máy, bời vì u cầu vịi
phun thì dễ dàng cài đặt trên trục chính máy, hệ thống máy này phù hợp cho các quá
trình tiêu chuẩn đơn giản như: Tiện, phay, khoan, cưa..., loại này bị giới hạn bởi
chiều dài và đường kính dao khác nhau, cũng như là là khả năng tiếp cận hạn chế
với cạnh dụng cụ cắt (khi khoan lỗ sâu). [1]

Hình 1. 2: Bơi trơn tối thiểu bên ngoài.

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 16


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Bảng 1. 1: Ưu và nhược điểm của hệ thống bôi trơn tối thiểu bên ngồi:
Ưu điểm
• Thích ứng đơn giản
• Chi phí đầu tư thấp
• Ít cơng việc cần thiết khi trang bị
thêm các thiết bị
• Đặc tính thích ứng nhanh
• Khơng địi hỏi các cơng cụ đặc
biệt.

Nhược điểm
• Bị hạn chế khi điều chỉnh vịi

phun đối với dao có đường kính
và chiều dài khác nhau.
• Ảnh hưởng việc bị che khuất vịi
phun có thể xẩy ra trong khi gia
cơng.

➢ Hệ thống bôi trơn tối thiểu bên trong:
Việc sử dụng hệ thống bôi trơn tối thiểu bên trong cho phép cung cấp chính
xác dầu bơi trơn tới điểm tiếp xúc của dụng cụ cắt, dầu tưới nguội liên tục có sẵn tại
những vùng quan trọng trong suất q trình gia cơng. [1]

Hình 1. 3: Hệ thống bôi trơn tối thiểu bên trong.
Bảng 1. 2: Ưu và nhược điểm của hệ thống bôi trơn bên trong:
Ưu điểm
• Tưới ngi tối ưu các điểm của
dụng cụ căt (ngay cả những điểm
khó tiếp xúc).
• Khơng bị tán xạ hoặc lãng phí.
• Lượng bơi trơn tối ưu cho mỗi
loại dao.

Nhược điểm
• Địi hỏi dao đặc biêt.
• Chi phí đầu tư cao.
• Địi hỏi máy gia cơng phải phù
hợp.

*Một số hình ảnh của phương pháp bơi trơn tối thiểu:

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 17


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 1. 4: Dầu bơi trơn - làm mát

Hình 1. 5: Vịi phun và van điều chỉnh hệ thống bơi trơn tối thiểu.

Hình 1. 6: Hệ thống bôi trơn tối thiểu.

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 18


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Hình 1. 7: Hệ thống bôi trơn tối thiểu khi lắp đặt lên máy phay.
1.2.

Tình hình nghiên cứu ứng dụng bơi trơn tối thiểu trên thế giới

Với những lợi thế và những ưu điểm nhất nhất định ( giảm thiểu các vấn đề về
môi trường và các bệnh nghề nghiệp, giảm thiểu các dung dịch tưới nguội sẽ làm

tăng lợi ích kinh tế bằng cách tiết kiệm chi phí bơi trơn, giảm thời gian ở các công
đoạn làm sạch máy và các công cụ). (Autret & Liang, 2003) [2], thì cơng nghệ bơi
trơn tối thiểu (MQL) đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế
giới.
Theo kết quả các cuộc khảo sát, các ngành công nghiệp ô tô châu Âu, chi phí
phát sinh về chất bơi trơn bao gồm gần 20% trong tổng chi phí sản xuất (Brockhoff
& Walter, 1998) . Các chi phí của các cơng cụ cắt là chỉ có 7,5% trong tổng chi phí.
Do đó, chi phí làm mát là cao hơn đáng kể (Autret & Liang, 2003) [2]. Điều đó cho
thấy cần thiết phải giảm cắt giảm lượng dung dịch tưới nguội khi gia công. Khi
phân tích các tác động bất lợi do sự phát thải của khói và các hạt aerosol đến mơi
trường do việc bơi trơn, một số chương trình nghiên cứu đã chứng minh rằng các
yếu tố trên cũng góp phần phá hủy tầng ozone và sự nóng lên tồn cầu. Ví dụ, ở
Nhật Bản, các quy định mới bao gồm luật môi trường đánh giá tác động xả chất thải
(PRTR), và đối với dioxin.
Theo cục quản lý an toàn lao động và Sức khỏe của Mỹ (OSHA) (Aronson,
1995) và các Viện Quốc gia Hoa Kỳ về An toàn và Sức Khỏe Lao Động (NIOSH)
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 19


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

mức độ phơi nhiễm cho phép (PEL) cho kim loại làm việc với bình phun chất lỏng
là 5 mg/m³ và 0,5 mg/m³ tương ứng (NIOSH bản, 1998). Mức sương dầu trong
hàng phụ tùng ô tô cơ sở sản xuất đã được ước tính là 20-90 mg / m³ với việc sử
dụng dầu bôi trơn thông thường bằng cách tưới (Bennett & Bennett, 1985). Việc
tiếp xúc với hỗn hợp kim loại chất lỏng có thể gây ra các tác hại cho sức khỏe và

vấn đề an tồn, trong đó có độc tính, viêm da, rối loạn hô hấp và ung thư. Trong
nước làm mát thông thường, phoi ướt phải được làm khô trước khi nấu chảy điều
này làm tăng chi phí. Nhưng MQL đảm bảo phoi khơ, vì vậy chi phí của sấy phơi
giảm đáng kể (Filipovic & Stephenson, 2006) [3].
Năm 1992, Tổng công ty Horkos phát triển gia công bán khô các bộ phận bằng
gang bằng cách kết hợp các vòi phun bên ngoài. Nghiên cứu được tiến hành đối với
các ứng dụng để gia công phôi cứng. Vấn đề đã được khắc phục bằng cách cải tiến
trang thiết bị. Gia công bán khô đã được phát triển để bôi trơn số lượng tối thiểu
(www.horkos.co.jp). Một số quy trình gia cơng lỗ đã được thực hiện bằng MQL
như khoan, khoan sâu, tarô, đánh bóng lỗ khoan (www.horkos.co.jp). Tổng cơng ty
Horkos đã nhận được giải thưởng Onizuka Invention lần thứ 23, Giải thưởng của
Tổng thư ký của Cơ quan Khoa học và Công nghệ trong các giải thưởng dịch vụ 19.
Xúc tiến Khoa học và Công nghệ Nhật Bản (Horkos Corp, 2008).
Năm 1998, hệ thống loại bỏ phoi khác nhau trong phương pháp MQL được
phát triển bằng cách kết hợp của các phương pháp trọng lực và chân không (phương
pháp hút) (www.horkos.co.jp) & (EMO). MQL thường sử dụng dầu thực vật hoặc
dầu ester như chất lỏng cắt. Những loại dầu thực vật có khả năng bơi trơn tuyệt vời
và đặc tính hịa tan tự nhiên cao. Hơn nữa, dầu thực vật rất thân thiện với mơi
trường (www.horkos.co.jp).
Một số các cơng trình nghiên cứu điển hình gần đây:
1- Ảnh hưởng của các thơng Số cơng nghệ trong bơi trơn tối thiểu tới độ mịn
dao và độ nhám bề mặt trong Phay thép rèn_Trường Cơ khí và Tự động hóa, Đại
học Beihang, Bắc Kinh, Trung Quốc( tháng 12/2011). [4]
Trong nghiên cứu này, các tác động của chế độ khác nhau của dầu bôi trơn, tức
là, cách sử dụng tưới tràn thông thường, cắt khô và sử dụng kỹ thuật bôi trơn số
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 20

Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

lượng tối thiểu (MQL) sử dụng dao Endmill phay thép rèn (50CrMnMo), được
nghiên cứu. Sự ảnh hưởng của các thông số MQL tới mài mòn dụng dao và độ
nhám bề mặt cũng được thảo luận. Thơng số MQL bao gồm: hướng vịi phun so với
hướng cắt, góc cao đầu phun, khoảng cách từ đầu vịi phun tới vùng cắt, áp suất khí
và tốc độ dịng chất bơi trơn. Các kết quả điều tra cho thấy rằng kỹ thuật MQL làm
giảm sự hao mòn dao và giảm giá trị độ nhám bề mặt so với những điều kiện tưới
tràn thông thường và cắt khô. Dựa trên các cuộc điều tra hình thái phoi và màu sắc,
kỹ thuật MQL làm giảm nhiệt độ cắt đến một mức độ nào. Vị trí tương đối của đầu
vịi phun so với hướng cắt là 120 °, độ cao góc 60 ° và khoảng cách từ đầu vịi phun
tới vùng cắt là 20 mm, giúp kéo dài tuổi thọ dao và giảm giá trị độ nhám bề mặt.
2- Tối ưu hóa các điều kiện bơi trơn tối thiểu và các thông số cắt khi phay
thép cứng AISI H13 .The-Vinh Đỗ và Quảng-Cherng Hsu , Bộ Cơ khí, Đại học
Khoa học Ứng dụng Quốc gia Kaohsiung, Đài Loan(ngày 16 tháng 3 năm 2016).[5]
Nghiên cứu này được chia thành hai phần. Trong phần đầu tiên của nghiên cứu
này, các phương pháp Taguchi đã được áp dụng để tìm các giá trị tối ưu của tình
trạng MQL trong phay thép cứng AISI H13 với việc xem xét giảm độ nhám bề mặt.
Các mảng trực giao L9, tỉ lệ tín hiệu tới vịi phun(S / N) và phân tích phương sai
(ANOVA) được sử dụng để phân tích ảnh hưởng của các đặc tính hiệu suất của các
thông số MQL (loại dầu tưới nguội, áp suất và lưu lượng chất lỏng) cho việc gia
công tinh bề mặt.Trong phần kết quả, chất bôi trơn và áp lực của tình trạng MQL
được xác định là những yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất trong đó cung cấp một hiệu
quả đáng kể về mặt thống kê trên các bề mặt gia.
3- Khảo sát thực nghiệm và tối ưu hóa làm nguội tối thiểu khi phay hợp kim
nhơm 6061 _MS Najiha, MM Rahman và K. Kadirgama_khoa cơ khí Đại học
Pahang Malaisia (7/2015).[6]
Nghiên cứu này trình bày việc tối ưu hóa mịn hơng dao trong điều kiện làm

nguội tối thiểu khi gia công bằng dao phay Endmill với hợp kim nhơm 6061.Các
thơng số q trình bao gồm vận tốc cắt, chiều sâu cắt, vận tốc tiến dao và tốc độ
dòng chảy MQL được lựa chọn để nghiên cứu phát triển một mơ hình tối ưu cho
mịn hơng dao dựa trên các thuật toán di truyền.
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 21


Luận văn Thạc Sĩ

1.3.

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Tình hình nghiên cứu ứng dụng bôi trơn tối thiểu trong nước.

Trong nước những năm gần đây, yêu cầu về gia công tinh đạt độ nhẵn bóng bề
mặt có độ chính xác cao, tiết kiệm dầu bôi trơn, giảm thiểu chất thải ô nhiễm môi
trường, đang được chú ý và phát triển. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng
công nghệ bôi trơn tối thiểu nhằm tăng tuổi thọ dao cắt, độ nhẵn bóng bề mặt hầu
như chưa được quan tâm so với những mặt tích cực mà phương pháp này mang lại (
an tồn về vệ sinh, kinh tế và có ý nghĩa khoa học...).
Những cơng trình nghiên cứu trong nước như:
1- Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số bôi trơn - làm nguội tối thiểu đến quá
trình tiện cứng thép 9XC - Luận án tiến sĩ của Lê Thái Sơn thuộc đại học Thái
Nguyên vào năm 2012. Đề tài đã Quy hoạch thực nghiệm tìm được quan hệ giữa
lực cắt, độ mịn dụng cụ cắt, chiều cao nhấp nhơ bề mặt chi tiết với thời gian gia
công, xác định được tuổi bền của dụng cụ trong điều kiện MQL dùng dầu lạc để tiện
cứng thép 9XC. Xây dựng được quan hệ giữa áp suất dịng khí, lượng dung dịch

tiêu hao với độ mòn, tuổi bền dụng cụ cắt và chiều cao nhấp nhô bề mặt chi tiết gia
công. [7]
Nghiên cứu này đã chỉ ra được bộ thông số lưu lượng áp lực hợp lý khi tiện
cứng thép 9XC dùng dầu lạc, lưu lượng và áp lực phun khi bôi trơn - làm nguội tối
thiểu (MQL) đến các thông số công nghệ như: Lực cắt, mòn, tuổi bền dụng cụ cắt,
chất lượng bề mặt chi tiết trong quá trình tiện cứng một lĩnh vực mới hiện nay các
nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu để thay thế công nghệ mài trong gia công
tinh. Nghiên cứu chứng minh được ưu điểm vượt trội của công nghệ MQL so với
gia công khô khi tiện cứng thép 9XC, khi MQL dùng emulsion pha 10% trong nước
cất tuổi bền của dao tăng 20% và khi MQL dùng dầu lạc tuổi bền của dao tăng 46%
so với gia công khô.
Đặc biệt là hiệu quả về kinh tế và bảo vệ mơi trường. Tìm và chứng minh được
khả năng MQL của dầu lạc khi tiện cứng thép 9XC loại dầu này vừa có tác dụng
MQL rất tốt có khả năng giảm lực cắt
2-Ảnh hưởng của bơi trơn làm nguội tối thiểu đến độ nhám bề mặt trong gia
công cao tốc - luận văn thạc sĩ-Nguyễn Ngọc Quỳnh, thuộc Đại học Bách Khoa
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 22


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

TP.HCM 2011. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ (góc xoay
của đầu vịi phun so với hướng cắt, tỉ lệ emulsive trong nước, lưu lượng emulsive)
đến độ nhám bề mặt trong gia công cao tốc [8].
3-Ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong bôi trơn-tưới nguội tối thiểu
đến mòn và tuổi bền dao khi phay lăn răng đĩa xích - luận văn thạc sĩ-Đặng văn

Thanh, thuộc Đại học Thái Nguyên 2011. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất
dịng khí nén đến mịn dao và tuổi bền dao lăn răng. [9]
4-Ảnh hưởng của bôi trơn-tưới nguội tối thiểu đến mòn và độ nhám bề mặt chi
tiết khi phay phẳng thép đã tôi bằng dao phay mặt đầu cacbit - luận văn thạc sĩ-Đỗ
Như Hoàng, thuộc Đại học Thái Nguyên 2009. Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các
loại dung dich làm nguội đến mòn và đọ nhám bề mặt khi phay phẳng thép đã tôi
băng dao phay mặt đầu.[10]
5- Ảnh hưởng của bơi trơn tối thiểu (MQL) đến mịn dụng cụ cắt và nhám bề
mặt khi tiện tinh thép 9 CrSi (9XC) đã qua tôi - Luận văn thạc sĩ của Hoàng Xuân
Tứ , thuộc đại học Thái Nguyên 2009. Sử dụng thành cơng dầu thực vật sẵn có ở
Việt Nam vào tiện cứng khi sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu. Kết quả nghiên
cứu đã cho thấy hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của phương pháp tiện tinh cứng sử dụng
công nghệ bôi trơn tối thiểu so với tiện khô. [11]
1.4.

Khuyết điểm và hạn chế:

Trên cơ sở đánh giá, phân tích tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng
công nghệ bôi trơn tối thiểu, những điểm chính có tính mới nhất trong lĩnh vực
nghiên cứu có thể rút ra:
➢ Với những ưu điểm về kinh tế, môi trường và công nghệ. Công nghệ bôi trơn
tối thiểu đã và đang phát triển nhanh chóng, đạt được những thành tựu to lớn,
nhiều công ty đã ứng dụng và kết hợp thành công các công nghệ tiến tiến này
để sản xuất. Vì vậy việc kế thừa và phát huy để có thể tìm ra được ảnh hưởng
của các thơng số cơng nghệ ( khoảng cách từ đầu vịi phun tới vùng gia cơng,
góc cao của đầu phun, lưu lương phun, vận tốc dịng chảy dầu, áp suất dịng
khí nén, hướng của đầu vòi phun so với hướng cắt) khi phay biên dạng ngồi
(outside) trong bơi trơn tối thiểu phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta là
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 23


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

một nhiêm vụ hồn tồn có thể thực hiện được.
➢ Các thơng số cơ bản về MQL là thành phần dung dịch, nồng độ dung dịch,
độ nhớt của chất bôi trơn, áp suất dịng khí và lưu lượng dung dịch đã được
nghiên cứu và ảnh hưởng của các thông số này đến độ nhám bề mắt gia cơng,
nhưng chưa đủ, ví dụ như hướng đặt đầu phun, góc của vịi phun so với
hướng cắt, khoảng cách từ đầu vòi phun tới vùng cắt, góc cao của đầu vịi
phun, kích thước hạt sương khi phun, lưu lượng...Hơn nữa việc nghiên cứu
chỉ dừng lại ở phay phẳng, chưa nghiên cứu tới ảnh hưởng của các thơng số
này khi phay biên dạng ngồi (outside). Do đó, việc nghiên cứu, thực
nghiệm thêm cho vấn đề này là cần thiết.
➢ Khó khăn của đề tài là hệ thống máy móc thiết bị ở nước ta chưa được đồng
bộ, sản xuất nhỏ lẻ, và thói quen sử dụng tưới nguội thơng thường của các
cơng ty, các nhà máy...Vì vậy cần phải nghiên cứu tìm ra các thơng số cơng
nghệ phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam mà vẫn đảm bảo được
những tính năng của cơng nghệ này.
1.5.

Tính cấp thiết của đề tài.

Do u cầu địi hỏi ngày càng cao về chất lượng sản phẩm và sự phát triển của
khoa học công nghê, trong gia công cơ khí thì vận tốc cắt và vận tốc chạy dao là rất
lớn do đó dụng cụ cắt sẽ mịn rất nhanh, đây chính là ngun nhân dẫn đến độ nhẵn
bóng bề mặt chi tiết gia công tinh không cao. Tuổi thọ của dụng cụ cắt bị rút ngắn

sẽ dẫn đến chất lượng của sản phẩm bị giảm cũng như biên dạng sản phẩm bị sai
lệch so với thiết kết. Nguyên nhân thúc đẩy q trình mịn và mịn phá hủy diễn ra
nhanh là do ma sát và nhiệt độ sinh ra trong q trình cắt. Chính vì vậy, cần phải sử
dụng dung dịch trơn nguội nhằm giảm nhiệt độ ở vùng cắt. Bởi vì dung dịch trơn
nguội có khả năng làm giảm ma sát trong vùng cắt, tải nhiệt ra khỏi vùng cắt, hạn
chế tác dụng xấu của nhiệt độ đối với dụng cụ cắt. Đảm bảo nhiệt độ ở vùng cắt
luôn ổn định. Giúp vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng. Tuy nhiên, việc sử
dụng dung dịch trơn nguội trong q trình gia cơng hiện nay cho thấy nhược điểm
của nó là gây ơ nhiễm mơi trường và độc hại đối với người lao động.

HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 24


Luận văn Thạc Sĩ

GVHD: PGS.TS Trần Thiên Phúc

Trong một số trường hợp thì việc sử dụng dung dịch trơn nguội sẽ gây nên
hiện tượng sốc nhiệt cho lưỡi cắt của dao.
Ngồi ra, trong q trình gia cơng chế tạo các chi tiết máy khi sử dụng dung
dịch trơn nguội để giải quyết các vấn đề do nhiệt gây ra, các nhà sản xuất đã nhận
thấy những nhược điểm mà phương pháp này có:
➢ Gây ơ nhiễm mơi trường
➢ Độc hại với người lao động
➢ Chi phí cao.
➢ Mất thời gian làm sạch phơi, dụng cụ và máy móc.
Trường hợp gia công không sử dụng dung dịch trơn nguội được gọi là gia cơng
khơ (Dry machining). Khi đó, máy phải có khả năng tản nhiệt nhanh, khơng chất

đống phoi khơ nóng và khơng tích lũy nhiệt ở bất kỳ khu vực nào của máy vì phoi
có thể gây nên sự q nhiệt trong máy. Các hạt bay lơ lửng phải được hút chân
không ra khỏi máy. Bộ phận dẫn hướng của máy phải được làm kín nhằm ngăn
chặn sự xâm nhập của bụi sinh ra từ phoi… Thêm vào đó, máy gia cơng khơ này
cần có khu vực gia cơng được thiết kế biệt lập với khung máy nhằm tối thiểu sự
giãn nở nhiệt do khung máy tiếp xúc với phoi nóng.
Phương pháp gia cơng khơ địi hỏi năng lượng sử dụng cho quá trình cắt rất
lớn. Phương pháp tưới tràn truyền thống có lực cắt và nhiệt sinh ra trong q trình
cắt nhỏ hơn so với phương pháp gia cơng khô. Do vậy, khi sử dụng phương pháp
gia công khô sẽ làm giảm tuổi thọ của dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt khi gia
công tinh lần cuối, để khắc phục nhược điểm này cần phải giảm tốc độ chạy dao và
chiều sâu cắt, điều này dẫn đến năng suất cắt giảm xuống. Nhìn chung, phương
pháp gia cơng khơ có ưu điểm nhưng địi hỏi phức tạp về thiết kế.
Để khắc phục các nhược điểm của phương pháp làm nguội bằng tưới tràn và
phương pháp gia công khô người ta đưa ra phương pháp bôi trơn tối thiểu
(Minimum Quantity Lubrication - MQL). Phương pháp này khơng chỉ có ý nghĩa
bảo vệ mơi trường, mà cịn thể hiện khả năng gia công. Nhưng những ảnh hưởng
của các thông số trong MQL vẫn chưa dõ dàng. Do vậy mà việc nghiên cứu và ứng
HVTH: Nguyễn Thanh Sơn

Trang 25