Tải bản đầy đủ (.pdf) (70 trang)

Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9xc qua tôi bằng đá mài hải dương

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 70 trang )

1
..

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
--------------------------------------------

NGUYỄN THỊ THU

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA DUNG DỊCH TRƠN
NGUỘI ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI MÀI
PHẲNG THÉP 9XC QUA TÔI BẰNG ĐÁ MÀI HẢI DƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Thái Nguyên, năm 2015

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

/>

2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các
phần tham khảo đã được nêu rõ trong luận văn.
Tác giả

Nguyễn Thị Thu


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

/>

3
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Vũ Ngọc Pi, người đã hướng dẫn
và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực hiện đến q trình viết và
hồn chỉnh luận văn.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác
Thái Hà đã tạo điều kiện thuận lợi vàgiúp đỡ tác giả rất nhiều trong quá trình
tiến hànhthực nghiệm.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban giám hiệu và Khoa Sau đại học và
Trung tâm thí nghiệm của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều
kiện thuận lợi để hoàn thànhluận văn này.
Do năng lực bản thân cịn có những hạn chế nên luận văn khơng tránh
khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo,
cơ giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Trân trọng cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Thị Thu

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

/>

4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TT


Nội dung

Trang

1

Hình 1.1 Q trình mài phẳng

3

2

Hình 1.2: Hạt mài

6

3

Hình 1.3: Kí hiệu của đá mài

10

4

Hình 1.4:Sơ đồ tưới nguội thơng dụng trên máy mài[3].

15

5


6

7

8

Hình 1.5 Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các phương
pháp bơi trơn làm nguội khác nhau [6].
Hình 1.6 Nhiệt độ và ứng suất dư khi sử dụng các phương pháp
bơi trơn làm nguội khác nhau [6].
Hình 2.1 Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến trung
bình khi sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội với 15 lượt cắt [7].
Hình 2.2 Đồ thị lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến trung
bình khi sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội với 30 lượt cắt [7].

16

17

19

20

Hình 2.3 Đồ thị hệ số lực cắt Kp khi mài thép X12M bằng đá
9

mài CBN và đá mài thường, sử dụng 3 loại dung dịch trơn nguội

20


với 15 và 30 lượt cắt [7].
Hình 2.4 Đồ thị hệ số khả năng cắt khi mài thép X12M của đá
10

mài CBN và đá mài thường, sử dụng ba dung dịch trơn nguội

21

với 15 và 30 lượt cắt [7].
11

12

13

Hình 2.5 Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến độ nhám
bề mặt gia cơng khi mài bằng đá Al2O3 và CBN [8].
Hình 2.6. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề
mặt mài [9].
Hình 2.7. Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương [9].
a) Nồng độ 5% b) Nồng độ 10%

22

23

24

14


Hình 2.8: So sánh Ra trung bình theo chiều sâu cắt [10].

25

15

Hình 2.9. Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với các loại

26

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

/>

5
dung dịch trơn nguội khác nhau [11].
16

17

18

19

20

21

22


Hình 2.10. Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và áp suất
tưới nguội đến độ nhám bề mặt mài [12].
Hình 2.11. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến lớp biến cứng
bề mặt mài [14].
Hình 2.12 Ảnh hưởng của lưu lượng tới tốc độ bóc tách vật liệu
[15].
Hình 2.13 Ảnh hưởng của lưu lượng tới giới hạn năng lượng
[15].
Hình 2.14. Ứng suất dư bề mặt mài với lưu lượng tưới nguội
khác nhau [16]
Hình 2.15. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất
dư bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 và đá CBN [18].
Hình 2.16. Ảnh hưởng của phương pháp tưới nguội tới ứng suất
dư bề mặt khi mài bằng đá BWA60MVA1 [19].

26

28

29

29

30

31

32


23

Hình 3.1 : Chi tiết gia cơng.

35

24

Hình 3.2: Đồ gá thí nghiệm

35

25

Hình 3.3: Sơ đồ thí nghiệm

36

26

Hình 3.4: Máy đo độ nhám Mittutoyo

36

27

Hình 3.5: Đầu đo lực KISTLER.

37


28

Hình 3.6: Card A/D thu nhận dữ liệu.

38

29

Hình 3.7: Sơ đồ khối phần mềm điều khiển và xử lý số liệu
DASYLAB 9.0.2 đo lực cắt.

38

30

Hình 3.8: Đồng hồ đo áp suất MR10100.

40

31

Hình 3.9: Đồng hồ đo lưu lượng Z5615.

40

32
33

Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.

Hình 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

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

/>
44
45


6
mặt mài khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
34

35

36

37

38

39

Hình 3.12: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu AVANTIN361I.
Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề
mặt khi mài khi dùng dầu AVANTIN361I.
Hình 3.14: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu AVANTIN 300.
Hình 3.15: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề

mặt khi mài khi dùng dầu AVANTIN300.
Hình 3.16: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài
khi dùng dầu JP.Way
Hình 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến nhám bề
mặt khi mài khi dùng dầu JP.Way

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

/>
47

49

52

53

55

56


7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

TT
1

Nội dung

Bảng 1.1: Độ cứng của đá mài

Trang

2

Bảng 1.2: Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài

8
9

Bảng 2.1:Trị số độ nhám bề mặt gia công khi mài bằng đá Al2O3
3

21

và CBN [8].
Bảng 2.2. Độ nhám bề mặt khi mài thép AISI 304 với hai môi

4

24

trường làm mát [5].
Bảng 2.3: Kết quả đánh giá cho nước làm mát có chứa phụ gia

5
6

27


[13].
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của mẫu thí nghiệm thép 9XC .

34

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi
7

43

dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

8

43

mặt mài khi dùng dầu Caltex Aquatex 3180.
Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi

9

47

dùng dầu AVANTIN 361I.
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

10


47

mặt mài khi dùng dầu AVANTIN361I.
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi

11

51

dùng dầu AVANTIN 300.
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

12

51

mặt mài khi dùng dầu AVANTIN300.
Bảng 3.8 : Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng đến lực mài khi

13
14

54

dùng dầu JP.Way.
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượngđến độ nhám bề

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

/>

54


8
mặt mài khi dùng dầu JP.WAY.

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Trong gia cơng cơ khí, gia cơng bằng phương pháp mài có nhiều ưu điểm
như: Mài có thể gia cơng với chiều sâu cắt rất nhỏ (từ (0,005÷0,1) mm), vận tốc cắt
lớn (30÷50) m/s với mài thông thường và đến 200 m/s với mài cao tốc). Độ chính xác
và độ bóng bề mặt sau mài đạt rất cao (cấp chính xác từ (5÷7), nhám bề mặt R a=
(0,2÷3,2) μm). Đặc biệt, mài chiếm ưu thế cao khi gia cơng tinh các bề mặt có độ
cứng, độ bền cao vv.. Nhờ các ưu điểm nêu trên nên ngun cơng mài chiếm một vị trí
rất quan trọng trong gia cơng cơ khí.
- Các vật liệu hạt mài thơng thường như oxide nhôm, silicon carbide, carbide
boron, cubic boron nitride…trong đó Al203 là đá mài được sử dụng nhiều nhất trong
các nhà máy, phân xưởng với ưu điểm giá thành rẻ, dễ kiếm và phù hợp để gia công
nhiều loại vật liệu khác nhau. Đá mài Al203 thường dùng để mài tinh: Thép hợp kim,
dụng cụ đo, khuôn dập…
- Thép 9XC là mác thép được dùng phổ biến nhất của nhóm thép hợp kim. Nó
thường được dùng để chế tạo các chi tiết máy có độ chính xác cao như dụng cụ cắt,
dụng cụ đo, khuôn dập,… Kết quả nghiên cứu với mác thép 9XC cho phép áp dụng
khi mài các thép dụng cụ khác.
- Mài có vị trí rất quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy đặc biệt là trong
gia cơng tinh nên đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu khác nhau trong lĩnh vực mài
được cơng bố và ứng dụng có hiệu quả trong thực tế sản xuất. Để nâng cao hiệu quả
kinh tế - kỹ thuật của ngun cơng mài nói chung và mài phẳng nói riêng, các vấn đề
về mài vẫn đang được quan tâm nghiên cứu.
Từ các phân tích trên, có thể nói cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về bơi

trơn làm mát về mài nói chung và về mài phẳng nói riêng. Tuy nhiên, cho đến nay
chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại dung dịch bơi trơn làm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

9
mát đến chất lượng mài khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Từ
những đặc điểm và tình hình nêu trên tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của
công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải dương” .
2. Mục tiêu của nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt
gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Qua đó lựa chọn
được loại dung dịch trơn nguội hợp lý để nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi mài
phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương.
- Xác định được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép 9XC qua
tôi bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
3. Kết quả dự kiến
- Xác định được mức độ ảnh hưởng của các loại dung dịch trơn nguội đến chất
lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải Dương. Từ đó
đưa ra:
- Đề xuất được lưu lượng và nồng độ thích hợp khi mài phẳng thép 9XC qua tôi
bằng đá mài Hải Dương cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
- Đề xuất được loại dung dịch trơn nguội thích hợp khi mài phẳng thép 9XC
qua tôi bằng đá mài Hải Dương.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đề tài được tiến hành nghiên cứu bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
5. Nội dung nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu tổng quan về công nghệ trơn nguội khi mài phẳng.

5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công
khi mài phẳng.
5.3 Nghiên cứu thực nghiệm.
- Xây dựng hệ thống: Chọn máy, phôi thí nghiệm, đá mài, cơng nghệ trơn nguội, hệ
thống đo lường…..
- Xây dựng kế hoạch thực nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm.
5.4 Viết báo cáo khoa học.

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

/>

10

Chƣơng 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu về gia công mài và mài phẳng
Trong gia cơng cơ khí, gia cơng bằng phương pháp mài có nhiều ưu điểm hơn
so với các phương pháp cắt gọt khác khi gia công các vật liệu có độ cứng, độ bền cao,
chịu nhiệt cao …và u cầu độ chính xác cao, độ nhẵn bóng bề mặt cao. Vì vậy
ngun cơng mài chiếm một vị trí quan trọng trong gia cơng cơ khí.
Mài có khả năng đạt độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao. Khi mài tinh có
thể đạt độ nhám bề mặt cấp (7÷8) và lớn hơn, độ chính xác kích thước cao (1ữ3)àm.

Hỡnh 1.1 Quỏ trỡnh mi phng
Mi phng l phng pháp cơ bản để gia cơng tinh mặt phẳng. Nó có thể dùng
để gia cơng lần cuối mặt phẳng đã qua tơi sau khi phay hoặc bào. Ngồi ra nó có thể
thay thế cho phay hoặc bào trong sản xuất lớn hoặc để gia cơng các chi tiết khó định vị
và kẹp chặt.
Mài phẳng các bề mặt của chi tiết được thực hiện trên các máy mài phẳng bằng

mặt đầu hoặc chu vi của đá. Mài phẳng cho năng suất cao vì diện tích tiếp xúc của đá
và chi tiết lớn, dễ cơ khí hóa, tự động hóa, thích hợp với sản xuất loạt lớn và hàng
khối, có thể mài được các chi tiết mỏng, khó định vị và kẹp chặt. Tuy nhiên do diện
tích giữa đá và chi tiết gia cơng lớn nên q trình mài phẳng sinh nhiệt lớn hơn so với
các phương pháp mài khác nên dễ gây biến dạng nhiệt trong q trình mài.

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

/>

11
Mài thường được chọn là nguyên công gia công tinh lần cuối vì vậy chất lượng
bề mặt mài có ảnh hưởng quan trọng đến tuổi bền và khả năng làm việc sau này của
chi tiết máy.
1.2 Các đặc điểm của quá trình mài phẳng
Quá trình mài là quá trình cắt gọt vật liệu bằng các hạt mài có độ cứng cao.
Mài có nhiều đặc điểm khác biệt so với các phương pháp gia công cắt gọt khác:
- Đá mài là loại dụng cụ cắt có rất nhiều lưỡi cắt khơng liên tục đồng thời tham gia
cắt, các lưỡi cắt được tạo ra bởi các hạt mài có kích thước rất nhỏ, có hình dáng rất
khác nhau và phân bố lộn xộn trong chất dính kết. Đa số các hạt mài có nhiều lưỡi cắt,
có góc lượn ở đỉnh và có góc cắt khơng thuận lợi cho điều kiện cắt gọt: Góc trước γ
thường âm và góc cắt β thường lớn hơn 900.
- Tốc độ cắt khi mài rất cao (≥ 30 m/s, mài cao tốc độ có thể lên tới 120 m/s hoặc cao
hơn).
- Do góc cắt khơng hợp lý, tốc độ cắt cao nên nhiệt độ ở vùng cắt khi mài rất lớn (1000
÷ 15000C) làm thay đổi cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt.
- Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra một phoi riêng biệt có kích thước rất nhỏ, số lượng phoi
tạo ra trong một đơn vị thời gian rất lớn (hàng nghìn phoi trong một phút), vì thế có
thể coi q trình mài là q trình cào xước tế vi bề mặt gia cơng tạo độ nhẵn bóng và
độ chính xác cao.

- Hạt mài có độ cứng cao, cắt gọt khơng liên tục nên có thể gia cơng được những vật
liệu rất cứng mà các dụng cụ khác không cắt được như thép tôi, hợp kim cứng…
nhưng lại không gia công được những vật liệu rất mềm.
- Trong q trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc. Dưới tác dụng của tải trọng cơ,
nhiệt các hạt mài đã mòn bật ra khỏi bề mặt đá tạo điều kiện cho những hạt mài mới
tham gia vào q trình cắt, ngồi ra một số hạt mài vỡ tạo thành những lưỡi cắt mới.
- Do hiện tượng tự mài sắc cũng như không thể chủ động thay đổi được hình dáng và
vị trí của hạt mài trong đá mài cho nên việc nghiên cứu và điều khiển q trình mài
gặp nhiều khó khăn, các quy luật của q trình mài chưa được nghiên cứu tồn diện.
Do những đặc điểm trên, đặc biệt là khả năng gia cơng các vật liệu có độ cứng
và độ bền cao cho độ chính xác và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên phương pháp mài có
vị trí quan trọng trong gia cơng cơ khí.

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

/>

12
1.3 Các thơng số cơ bản của q trình mài phẳng
1.3.1. Chế độ công nghệ
1.3.1.1. Chiều sâu cắt
Phụ thuộc vào kiểu mài và u cầu gia cơng.
- Mài trịn ngồi:

- Mài lỗ:

Khi mài thô, chọn: t = 0,01
Khi mài tinh, chọn t = 0,005

0,0075mm


Khi mài thô, chọn: t = 0,005

0,03mm

Khi mài tinh, chọn: t = 0,002

0,01mm

- Mài vô tâm: Khi mài thô, chọn: t = 0,02

- Mài phẳng:

0,25mm

0,2mm

Khi mài tinh, chọn:t = 0,0025

0,01mm

Khi mài thô, chọn: t = 0,015

0,15mm

Khi mài tinh, chọn:t = 0,005

0,015mm

Chiều sâu cắt khi mài có thể tra trong các sổ tay.

1.3.1.2. Lượng chạy dao dọc
Lượng chạy dao dọc được tính sau một vịng quay của chi tiết khi mài trịn
hoặc sau một hành trình kép của bàn máy khi mài phẳng.
Thường lấy: Sd = (0,3
Trong đó:

0,6)B

B - chiều rộng của đá mài, mm.

Lượng chạy dao dọc có thể tra trong các sổ tay.
1.3.1.3. Tốc độ cắt khi mài
Tốc độ cắt của đá mài được chọn theo sổ tay, phụ thuộc vào độ bền của đá mài,
độ cứng vững và công suất của máy mài. Theo tốc độ cắt đã chọn, cần được hiệu chỉnh
theo số vòng quay thiết kế của máy mài.
Số vòng quay của chi tiết gia công khi mài được chọn theo sổ tay phụ thuộc vào
vật liệu gia cơng, tính chất gia cơng và độ cứng của đá mài.
1.3.2 Đá mài
Đá mài là một vật thể xốp do hạt mài và chất dính kết cấu tạo thành. Nói chung
hạt mài của đá mài chỉ chiếm thể tích bằng một nửa thể tích của đá mài. Hạt mài đóng
vai trị như những lưỡi cắt. Cịn chất dính kết làm nhiệm vụ liên kết các hạt mài lại

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

/>

13
thành viên đá mài có hình dáng quy định. Đá mài được đặc trưng bởi thông số sau: Vật
liệu hạt, cỡ hạt, độ cứng, chất dính kết, cấu trúc, hình dạng kính thước của đá mài.
1.3.2.1. Vật liệu hạt mài

Coranh đơng nâu : (Hình 1.2a) Ký hiệu Cn (theo tiêu chuẩn Nga: Corun điện
thường, ký hiệu ). Coranh đông nâu là loại vật liêu kết tinh dạng Al 2O3 trong đó có
(89

95)% Al2O3. Cịn lại là các tạp chất có dạng Fe 2O3, SiO2, TiO2,….độ cứng tế

vi: (20.500

23.000)N/mm2.

Coranh đông nâu có độ bền, độ cứng, độ bền nhiệt cao, (khoảng 2050oC) và có
tính tự mài sắc tốt. Do đó được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực chế tạo đá mài.

a) Coranh đơng nâu

b) Coranh đơng trắng

d) Các bít silic đen

c) Coranh đơng hồng

e) Các bít silic xanh

Hình 1.2 Hạt mài
Đá mài với chất dính kết Coranh đơng nâu dùng để mài thô, bán tinh và mài
tinh các loại vật liệu có độ bền cao như thép cácbon, thép hợp kim, gang rèn, đồng
vàng mềm….trừ các loại thép cao tốc đã tơi, gang dẻo và tổ chức péclít, đồng thanh
cứng. Mặt khác còn dùng để mài sắc các loại dụng cụ cắt.
Coranh đơng trắng: (Hình 1.2b) Ký hiệu Ct: (theo tiêu chuẩn Nga: Corun điện
trắng, ký hiệu Ú). Coranh đông trắng là loại vật liệu kết tinh dạng Al2O3 trong đó có

(96

98)% Al2O3. Độ cứng tế vi: (21000

235000)N/mm2. Coranh đơng trắng có độ

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

/>

14
cứng cao hơn nhưng lại giòn hơn nên độ bền thấp hơn Coranh đơng nâu. Tính năng cắt
của Coranh đơng trắng cao hơn khoảng (30

40)% so với Coranh đông nâu. Khả năng

tự mài sắc tốt hơn.
Đá mài với chất dính kết Coranh đông trắng thường dùng để mài thép cao tốc,
mài vật liệu nhôm, mài ta rô và mài những dụng cụ cắt có kích thước nhỏ, biên dạng
phức tạp, thường dùng để mài định hình và mài tinh, khơng dùng để mài thơ.
Coranh đơng hồng: (Hình 1.2c) Ký hiệu PA: Độ cứng gần giống Corindon
trắng, nhưng độ dẻo dai lại cao, dùng để gia công các loại vật liệu có độ dẻo lớn, có
hiệu suất cao hơn Corindon trắng, độ nhám bề mặt cao. thích hợp mài cắt thép hợp kim
có độ dẻo cao, thép đã tơi và dụng cụ đo chính xác, chi tiết đồng hồ máy đo.
Coranh đông hợp kim: Ký hiệu Ch. Là loại vật liệu kết tinh dạng Al2O3,
Me2O3, trong đó có 94% Al2O3, cịn các thành phần hợp kim khác như: TiO2,
Cr2O3,….chiếm khoảng 2%. Độ cứng tế vi: (21500

24000)N/mm2.


Đá mài với chất dính kết Coranh đơng hợp kim dùng để mài rà, mài bóng hoặc
mài với chế độ cắt lớn.
Các bít silic đen: (Hình 1.2d) Ký hiệu Sđ: (theo tiêu chuẩn Nga: cacborun đen,
ký hiệu K4). Cácbít silic đen là loại vật liệu kết tinh dạng SiC. Trong đó có khoảng
(97 98)% SiC. Độ cứng tế vi: (28000

30.000)N/mm2.

Cácbít silic đen có độ bền, độ cứng, độ bền nhiệt cao (khoảng 20500C) khả năng
tự mài sắc tốt. Nhược điểm là hơi giòn. nên đá mài với chất dính kết cácbít silic đen
thường được dùng để mài vật liệu có độ bền thấp như đồng thanh mềm, đồng thau,
gang trắng, gang xám, nhôm và vật liệu phi kim loại.
Các bít silic xanh: (Hình 1.2e) Ký hiệu Sx (theo tiêu chuẩn Nga: Các borun
xanh ký hiệu K3). Cácbít silic xanh là loại vật liệu kết tinh dạng SiC, có khoảng(
98 99)% SiC; Độ cứng tế vi(29000 32000)N/mm2; Tính tự mài sắc cao, tính năng cắt
cao hơn Cácbít silic đen khoảng 20%. Nhược điểm là giòn, độ bền thấp hơn Cácbít
silic đen và thấp hơn cả Coranh đơng trắng, giá thành đắt hơn Cácbítsilic đen. Đá mài
với chất dính kết Các Cácbít silic xanh dùng để mài sắc hợp kim cứng và vật liệu sứ.
Các bít Bo: Ký hiệu BoC. Các bít Bo có độ cứng rất cao (37000

43000)N/mm2

nhưng lại rất giòn. Độ hạt nhỏ nên thường dùng các bít Bo dưới dạng bột hay bột nhão để

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

/>

15
mài bóng hợp kim cứng, mài bóng lần cuối các bề mặt chính xác, mài bóng các loại vật

liệu cứng như thạch anh, cương ngọc…
1.3.2.2. Chất dính kết
Chất dính kết Gốm: Ký hiệu G: Là chất dính kết vơ cơ được sử dụng rộng rãi
nhất. Hiện nay có tới 70% đá mài được chế tạo từ những dính kết này. Chất dính kết
gốm có độ bền, độ chịu nhiệt và độ cứng cao, chịu ăn mòn và chịu ẩm tốt, bền vững về
mặt hóa học. Nhược điểm của chất dính kết gốm là giịn nên khơng dùng chế tạo đá
mài có chiều dày nhỏ và chịu tải trọng va đập.
Đá mài dùng chất dính kết gốm có thể cắt với tốc độ 50m/s và cho năng suất
cao.
Chất dính kết Bakêlit: Ký hiệu B: Là chất dính kết hữu cơ cũng được dùng rất
phổ biến. Bakêlit là loại nhựa tổng hợp được chế tạo từ axit cácbonic và phoóc ma lin.
Đá mài dùng chất dính kết Bakêlit được sử dụng rộng rãi ở tốc độ cao để mài rãnh,
mài sắc dao đã tơi, mài bề mặt định hình, mài ta rơ, bàn ren, mũi doa….
Chất dính kết Vunkanít: Ký hiệu V: Đó là chất dính kết hữu cơ được chế tạo
bằng cách lưu hóa cao su đã được làm mềm bằng benzen với lưu huỳnh. Bao gồm
70% cao su và 30% lưu huỳnh. Đá mài dùng chất dính kết Vunkanít có độ bền mòn
cao, thường dùng làm đá dẫn của các máy mài vơ tâm. Đá mài dùng chất dính kết
Vunkanít cho phép dùng với tốc độ cao, có thể tới 75m/s. Loại đá này thường dùng để
cắt đứt, mài rãnh, mài rãnh then, mài định hình chính xác lần cuối. Nhược điểm của đá
mài dùng chất dính kết Vunkanít là độ xốp thấp chịu nhiệt kém. Ở nhiệt độ 150oC đá
bắt đầu bị mềm. Khi nhiệt độ lớn hơn 200oC đá dễ bị cháy. Vì vậy khi mài cắt phải
tưới dung dịch trơn nguội khơng có kiềm tính.
1.3.2.3. Độ cứng của đá mài
Độ cứng của đá mài là khả năng chống lại sự bứt hạt mài ra khỏi bề mặt làm
việc của đá dưới tác dụng ngoại lực. Độ cứng của đá mài chủ yếu do phương pháp chế
tạo, số lượng chất dính kết trong một đơn vị thể tích và thành phần chất dính kêta
quyết định.
Nói chung khi cắt vật liệu cứng do đỉnh hạt mài chóng bị mịn nên cần phải
chọn loại đá mềm. Khi mài vật liệu dẻo như nhơm, đồng, phoi mài dễ bít kín vào lỗ
hổng trên bề mặt đá gây ra rung động và làm giảm độ nhẵn bề mặt gia công. Do vậy


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

/>

16
cũng cần phải chọn đá mềm để mài. Khi bề mặt tiếp xúc của đá mài và bề mặt gia
công càng lớn, ma sát càng tăng và bề mặt mau bị cùn thì cũng cần phải chọn đá mài
mềm.
Độ cứng của đá mài được phân làm nhiều cấp khác nhau và cho trong bảng sau:
Bảng 1.1: Độ cứng của đá mài
Độ cứng của đá mài
Mềm
Mềm vừa
Trung bình
Cứng vừa
Cứng
Rất cứng

Ký hiệu
Nga
M
CM
C
CT
T
BT

Việt Nam
M

MV
TB
CV
C
RC

Cấp độ cứng
Nga
M1, M2, M3
CM1, CM2
C1, C2
CT1, CT2, CT3
T1, T2
BT1, BT2

Đặc biệt cứng
T
ĐC
T1, T2
Chú thích: Độ cứng tăng theo chiều tăng của trị số cấp độ cứng

Việt Nam
M1, M2, M3
MV1, MV2
BT1, BT2
CT1, CT2, CT3
C1, C2
RC1, RC2
ĐC1, ĐC2


1.3.2.4. Cỡ hạt của đá mài
Cỡ hạt còn gọi là độ hạt được biểu thị bằng kích thước thực tế của hạt mài. Tính
năng cắt của đá mài phụ thuộc vào kính thước của hạt. Khi mài thơ, dùng hạt mai có
kích thước lớn. Khi mài tinh dùng cỡ hạt nhỏ. Khi gia công vật liệu mềm và dẻo, để
giảm hiện tượng nhét phoi vào lỗ của bề mặt đã mài, nên dùng cỡ hạt nhỏ.
Hạt mài được chia làm 4 nhóm:
- Hạt mài có cỡ hạt: 200,160,125,100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20,16.
- Bột mài có cỡ hạt: 12,10, 8, 6, 5, 4, 3.
- Bột mài mịn có cỡ hạt: M63, M50, M40, M28, M20, M14.
- Bột mài cực mịn có cỡ hạt: M10, M7, M3, M2, M1.
Kích thước thực các cỡ hạt của hạt mài và bột mài được nhân với 0,01mm, của
bột mài mịn và bột mài cự mịn được nhân với 0,001mm.
1.3.2.5. Cấu trúc của đá mài
Cấu trúc của đá mài thể hiện ở tỷ lệ phần trăm của thể tích hạt mài, thể tích chất
dính kết, thể tích khoảng trống trong đá mài. Các tỷ lệ thể tích đó quyết định độ chặt
(hay độ xốp) của đá mài. Số cấp cấu trúc càng cao, khoảng cách giữa các hạt mài càng

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

/>

17
lớn, do đó đá mài càng xốp nghĩa là số lượng hạt mài càng giảm và khoảng trống càng
tăng.
Phân loại cấu trúc mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài trong mỗi cấp cho trong bảng sau:
Bảng 1.2: Cấu trúc đá mài và tỷ lệ phần trăm hạt mài.
Loại cấu trúc
Cấp cấu trúc
Số%hạt mài trong
thể tích đá mài


Chặt

Xốp

Trung bình

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


62

60

58

56

54

52

50

48

46

44

42

40

Đá mài có cấu trúc xốp dùng để mài cao tốc rất tốt vì phoi ít bị nhét vào đá, ma
sát giảm nên có thể mài với chiều sâu cắt lớn, sửa đá ít hơn và tăng năng suất cao hơn.
Thực nghiệm cho thấy, đá mài càng xốp, bề mặt gia công càng ít bị cháy hơn.
Nếu đá mài càng mềm, nên chọn cấu trúc càng xốp để phoi ít bị nhét vào bề mặt đá.
Để độ xốp cho đá, khi chế tạo đá mài người ta chọn thêm các chất phụ như mùn

cưa, than vun, garphít … Khi thiêu kết, các chất phụ sẽ cháy và tạo ra các khoảng trống.
1.3.2.6. Hình dáng của đá mài
Hình dáng của đá mài được quy định theo tiêu chuẩn và được phân chia như
sau: Đối với viên mài có các loại từ V1 đến V20. Đối với đầu mài có các loại từ Đ1
đến Đ7, với thỏi mài có: T1 đến T6. Với miếng mài có: M1 đến M6.
Một số loại đá mài thơng dụng cho ở bảng sau:
Để tiện cho việc chọn đá, trên mặt
đầu của đá mài được ghi
các thông số kỹ thuật của

60

đá mài.
Ví dụ:
Cn 60 CV1G
V1 - 400 x 40 x 203
30m/s

Hình 1.3: Kí hiệu của đá mài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

18
1.4. Bơi trơn làm mát khi mài phẳng
1.4.1 Vai trị của dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt
1.4.1.1 Tác dụng bôi trơn
Nhiệt phát sinh do biến dạng dẻo kim loại, do ma sát giữa phoi và bề mặt dụng cụ.
Tác dụng của dung dịch trơn nguội khi mài được thể hiện trong những khía cạnh sau:
- Giảm ma sát giữa mặt sau của phoi với mặt trước của dụng cụ cắt.

- Giảm ma sát giữa mặt sau của dụng cụ cắt với bề mặt đang gia công.
- Do giảm ma sát ở mặt trước và mặt sau của dụng cụ nên lượng mòn của dụng cụ
giảm dẫn đến tuổi bền tăng.
- Các phần tử của dung dịch trơn nguội bao quanh các phần tử của phoi làm cản trở sự
dính, giúp phoi thốt ra khỏi khu vực cắt dễ dàng.
Ngồi ra tính bơi trơn của dung dịch trơn nguội gắn liền với khả năng xâm nhập
của dung dịch vào những vết nứt tế vi, làm giảm lực liên kết giữa các nguyên tử khiến
cho lớp kim loại dễ bị biến dạng dẻo và quá trình cắt được dễ dàng hơn.
1.4.1.2 Tác dụng làm nguội
Tác dụng làm nguội của dung dịch trơn nguội bao gồm:
- Tải nhiệt ra khỏi vùng cắt dẫn đến giảm nhiệt độ trên dụng cụ cắt và trên chi tiết gia
công.
- Đảm bảo nhiệt độ của môi trường thấp và ổn định.
- Giảm khả năng biến dạng nhiệt của chi tiết trong quá trình gia công.
- Giảm mức độ biến dạng nhiệt của dụng cụ cắt do đó tăng độ chính xác gia cơng và
nâng cao tuổi bền của dao.
1.4.1.3 Tác dụng làm sạch thiết bị
Tác dụng làm sạch thiết bị của dung dịch trơn nguội bao gồm:
- Dòng dung dịch trơn nguội đẩy các vụn kim loại ra khỏi thiết bị (sống trượt, khe hở ở
bàn máy,…) qua đó làm giảm q trình mài mòn của thiết bị.
- Làm sạch bề mặt đá mài, tăng hiệu quả cắt gọt cho đá.
- Nâng cao tác dụng bảo vệ bề mặt chi tiết gia công, hạn chế gỉ sét.
- Giảm lượng bụi trong khu vực gia cơng.
Ngồi các tác dụng như trên thì dung dịch trơn nguội cũng có nhược điểm:
- Tăng ơ nhiễm mơi trường và có thể ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động.

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

/>


19
- Tăng chi phí gia cơng và chi phí xử lý dung dịch sau khi sử dụng.
Việc sử dụng dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt hợp lý có thể đưa đến
các lợi ích kinh tế sau:
- Giảm chi phí dụng cụ cắt: các dụng cụ cắt mịn chậm hơn do đó tăng tuổi bền, giảm
thời gian mài lại và chỉnh sửa dụng cụ cắt.
- Tăng năng suất cắt gọt: do dung dịch trơn nguội làm giảm nhiệt và ma sát nên có thể
sử dụng chế độ cắt gọt cao.
- Giảm chi phí lao động: do dụng cụ cắt có tuổi bền lớn hơn và cần mài lại ít hơn khi sử
dụng dung dịch trơn nguội, thời gian dừng máy ít hơn, giảm chi phí gia cơng chi tiết.
- Giảm chi phí năng lượng: dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát do đó năng lượng
cần thiết cho các nguyên công cắt gọt sẽ giảm tương ứng cho phép tiết kiệm năng
lượng và chi phí.
1.4.2 Phân loại dung dịch trơn nguội
Dung dịch trơn nguội được phân loại theo hai chỉ tiêu [2]:
- Theo tác dụng chính của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Nhóm có tác dụng làm
lạnh (các dung dịch chất điện ly), nhóm có tác dụng làm lạnh và một phần bôi trơn
(dung dịch nước xà phịng, dung dịch emulsion), nhóm có tác dụng bôi trơn và một
phần làm lạnh (các chất dầu).
- Theo đặc tính sử dụng của dung dịch có thể phân làm ba nhóm: Dầu cắt gọt, dầu hịa
tan, dung dịch cắt gọt hóa học.
Trong thực tế sản xuất, người ta thường phân loại dung dịch trơn nguội theo đặc
tính sử dụng. Cụ thể như sau:
1.4.2.1 Dầu cắt gọt
Dầu cắt gọt được chia thành loại hoạt động và loại thụ động, các thuật ngữ này
xác định tính hoạt động của dầu hoặc khả năng tương tác với bề mặt kim loại ở nhiệt
độ làm việc để bảo vệ bề mặt và cải thiện tác động cắt [2].
1. Dầu cắt gọt hoạt động
Dầu cắt gọt hoạt động là loại làm sẫm màu, khi nhúng vào dầu trong ba giờ ở
nhiệt độ 2120F (1000C). Các loại dầu này nói chung được sử dụng khi gia cơng thép,

dầu có thể sẫm màu hoặc trong suốt. Các dầu sẫm mầu thường chứa nhiều lưu huỳnh
hơn loại trong suốt và thích hợp cho gia cơng thơ.

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

/>

20
2. Dầu cắt gọt thụ động
Dầu cắt gọt thụ động là loại dầu không làm sẫm màu dải đồng khi nhúng trong
dầu ở nhiệt độ 2120F (1000C) trong ba giờ. Lưu huỳnh trong dầu cắt gọt thụ động là
lưu huỳnh tự nhiên của dầu và khơng có giá trị hóa học trong chức năng của dầu đó
khi gia cơng. Các dung dịch là thụ động do lưu huỳnh được gắn kết chặt chẽ với dầu
được giải phóng rất ít để có thể tương tác với bề mặt chi tiết trong q trình cắt gọt.
1.4.2.2 Dầu hịa tan
Dung dịch trơn nguội hiệu quả phải có tính dẫn nhiệt cao, dầu khống và dầu
béo đều không phải là chất làm nguội tốt. Nước là môi trường làm nguội tốt, tuy nhiên
khi chỉ dùng nước làm dung dịch cắt gọt sẽ gây ra gỉ sét và có tác dụng bơi trơn rất
thấp. Bằng cách bổ xung vài phần trăm dầu hòa tan vào nước có thể làm tăng tính
chống gỉ sét và chất lượng bôi trơn cùng với khả năng làm nguội của nước.
Các dầu nhũ hóa hoặc hịa tan là dầu khống chứa chất xà phịng hóa (nhũ hóa)
làm cho chúng hịa tan được vào nước, chúng được cung cấp ở dạng đậm đặc có nồng
độ cao. Khi gia cơng với chế độ cắt gọt nhẹ và khi cần làm nguội là chính thì pha từ 1
đến 5 phần dầu đậm đặc với 100 phần nước, các hỗn hợp đặc hơn được dùng khi yêu
cầu bôi trơn và chống gỉ sét là cơ bản.
1.4.2.3 Dung dịch cắt gọt hóa học
Các dung dịch cắt gọt hóa học (đơi khi được gọi là dung dịch tổng hợp) đã được sử
dụng rộng rãi ngay sau khi được giới thiệu vào năm 1945.
Chúng là các nhũ ổn định được pha chế sẵn chứa rất ít dầu và dễ dàng hòa tan với nước.
Dung dịch cắt gọt hóa học phụ thuộc vào các tác nhân hóa học về tính bơi trơn và

giảm ma sát. Một số loại dung dịch cắt gọt hóa học có chứa các chất bôi trơn áp suất rất
cao (EP), tương tác với kim loại được gia công trong các điều kiện nhiệt và áp suất tạo ra
các chất bôi trơn rắn. Các dung dịch chứa chất bôi trơn EP làm giảm cả áp suất và nhiệt
giữa phoi và mặt dụng cụ cắt và giảm nhiệt phát sinh do biến dạng dẻo kim loại. Các tác
nhân hóa học có trong hầu hết các loại dung dịch cắt gọt hóa học bao gồm [2]:
+ Amines và nitrites để ngăn chặn sự rỉ sét.
+ Nitrates để ổn định các nitrites.
+ Phosphate và borate để làm mềm nước.
+ Xà bông và tác nhân thấm ướt để bôi trơn.

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

/>

21
+ Các hợp chất lưu huỳnh, phốt pho và clo để bơi trơn hóa học.
+ Glycol tác động như những tác nhân pha trộn.
Kết quả của các tác nhân hóa học bổ sung cho tính bơi trơn của nước làm cho
dung dịch cắt gọt hóa học có các ưu điểm sau đây:
+ Chống gỉ sét tốt.
+ Chống xuống cấp trong thời gian dài.
+ Giảm nhiệt phát sinh khi cắt gọt.
+ Khả năng làm nguội cao.
+ Ổn định lâu hơn so với dầu hịa tan.
+ Khơng cháy, khơng sinh khói.
+ Khơng độc hại.
+ Dễ tách khỏi chi tiết và phoi.
+ Lắng động nhanh các phoi vụn để các phoi này không tuần hồn trong hệ thống làm nguội.
+ Khơng làm tắc nghẽn hệ thống làm nguội.
1.4.3 Các phƣơng pháp bôi trơn làm nguội thƣờng dùng khi mài

1.4.3.1 Phương pháp gia công khô
Gia công khô được tiến hành bằng cách phun một dịng khí với áp suất cao trực
tiếp vào vùng cắt để giảm nhiệt cắt ở đá mài, chi tiết gia công và phoi. Gia công khô
hạn chế được ô nhiễm mơi trường và giảm chi phí đối với sự tiêu hao dung dịch trơn
nguội. Tuy nhiên công nghệ gia công khơ có những hạn chế như sau:
+ Gia cơng khơ không thực hiện được việc bôi trơn và không làm giảm được ma sát
trong quá trình cắt.
+ Khả năng tải nhiệt ra khỏi vùng cắt thấp hơn, do đó nhiệt độ ở vùng cắt cao.
+ Tuổi bền của đá mài thấp hơn so với các trường hợp cùng điều kiện gia công khi sử
dụng những biện pháp tưới nguội khác.
+ Dễ lùa những phoi có kích thước nhỏ (bụi kim loại) vào các khe hẹp của bộ phận
thiết bị. Các bụi kim loại này là tác nhân làm tăng tốc độ mài mòn của các bề mặt tiếp
xúc giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau.
1.4.3.2 Phương pháp tưới tràn
Bôi trơn – làm nguội theo kiểu tưới tràn là phương pháp bơm dung dịch từ bể chứa
vào vùng cắt, sau đó dung dịch lại được thu hồi lọc sạch về bể chứa. Phương pháp này tác

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

/>

22
động đến q trình gia cơng bằng chức năng làm nguội - bôi trơn - dội rửa.
Phương pháp bôi trơn – làm nguội theo kiểu tưới tràn có ưu điểm:
+ Bảo vệ đá mài, giảm tác dụng xấu của nhiệt cắt.
+ Đảm bảo nhiệt độ của môi trường làm việc thấp và ổn định.
+ Tạo điều kiện vận chuyển phoi ra khỏi vùng cắt dễ dàng.
Khi sử dụng phương pháp tưới tràn, người ta thường bố trí trên máy mài một
vòi phun với một máy bơm áp suất thấp vào khoảng vài atmôtphe.
Phương pháp tưới tràn cải thiện được chất lượng bề mặt gia công và nâng cao năng

suất mài. Tuy nhiên phương pháp này tốn chi phí cho việc sản xuất, tái chế và thải các
chất bôi trơn – làm nguội, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người lao
động, lượng dung dịch tiêu hao lớn, chi phí dọn thải lớn, tăng chi phí gia cơng.

Hình 1.4: Sơ đồ tưới nguội thông dụng trên máy mài[3].
1.4.3.3 Phương pháp dùng dịng khơng khí lạnh
Ơ nhiễm mơi trường là nhược điểm lớn nhất của các loại dung dịch trơn
nguội. Gần đây đã có nhiều nghiên cứu về cơng nghệ sử dụng dịng khí lạnh có áp suất
cao phun vào vùng cắt để làm nguội. Phương pháp này chỉ có tác dụng làm nguội mà
khơng có tác dụng bơi trơn.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép không gỉ AISI304 bằng đá Al2O3
với phương pháp tưới tràn và phương pháp dùng dịng khí lạnh cho thấy trong điều kiện
mài như nhau thì phương pháp dùng dịng khí lạnh có: nhiệt cắt thấp hơn khoảng 2000C,
độ nhám bề mặt gia công giảm Ra nhỏ hơn 40%, tăng tuổi bền của đá mài, ứng suất dư bề
mặt là ứng suất nén, tăng khả năng chống ăn mịn hóa học của lớp bề mặt; giảm hiện
tượng nứt bề mặt do ứng suất dư [4]. Trong một số trường hợp cụ thể, phương pháp dùng

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

/>

23
dịng khí lạnh cho ưu điểm vượt trội so với phương pháp tưới tràn.
1.4.3.4 Phương pháp bôi trơn tối thiểu (MQL)
Bôi trơn - làm nguội tối thiểu là phương pháp sử dụng dịng khí áp lực cao trộn
với thể tích dung dịch bôi trơn tối thiểu phun vào vùng cắt dưới dạng sương mù, hoặc
dạng tia cao áp để bôi trơn làm nguội và chuyển phoi ra khỏi vùng gia cơng. Dưới tác
dụng của dịng khí áp lực cao dung dịch được tạo thành các hạt nhỏ và được đẩy vào
tận vùng cắt làm tăng khả năng BT-LN trong quá trình cắt.
H. Z. Choi, S. W. Lee, D. J. Kim đã sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu

nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của dung dịch chất thải bôi trơn đến môi trường sinh thái,
độ nhám bề mặt giảm và giảm chi phí gia cơng do lượng dung dịch sử dụng cho bôi
trơn ở dạng sương mù nên không tốn kém lượng dung dịch cho q trình bơi trơn.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm khi mài thép SCM21 bằng đá WA80I/J7V với dung
dịch bơi trơn: nước làm mát, khí nén lạnh và nước làm mát dạng sương mù để so sánh
giữa nước làm mát dạng sương mù với khí nén lạnh và nước làm mát. Kết quả cho
thấy chất lượng bề mặt và hiệu quả làm mát tốt như nước làm mát đồng thời giảm
lượng dung dịch bôi trơn do đó giảm chi phí gia cơng[6].

Chiều sâu cắt
Hình 1.5 Độ nhám bề mặt gia công khi sử dụng các phương pháp bơi trơn làm nguội khác
nhau [6].

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

/>

24
Từ hình 1.5 ta thấy:
- Nước làm mát cho chất lượng bề mặt tốt hơn khí nén lạnh (vì độ nhám thấp hơn).
- Nước làm mát so với nước làm mát dạng sương mù:
+ Với chiều sâu cắt từ 5 đến 15 mm/s thì nước làm mát dạng sương mù cho độ
nhám tương đương với nước làm mát.
+ Với chiều sâu cắt lớn hơn 15 mm/s thì nước làm mát dạng sương mù cho độ
nhám thấp hơn hay chất lượng bề mặt cao hơn.
+ Chiều sâu cắt càng tăng thì chất lượng bề mặt càng giảm.
Mặc dù MQL giảm sự ô nhiễm môi trường và lượng dung dịch bôi trơn nhưng
lượng nhiệt truyền vào phôi lớn hơn so với phương pháp bơi trơn tưới tràn. Từ hình
1.6(a) ta thấy:
+ Khi sử dụng nước làm mát lượng nhiệt truyền vào phôi là 26,83%.

+ Khi sử dụng phương pháp phun sương mù lượng nhiệt truyền vào phôi là
31,04% .
+ Khi sử dụng khí nén lạnh lượng nhiệt truyền vào phơi là 43,47%.

Tỷ số năng lượng

Ứng suất dư

Hình 1.6 Nhiệt độ và ứng suất dư khi sử dụng các phương pháp bôi trơn làm nguội khác nhau [6].

Từ hình 1.6(b) ta thấy: Ứng suất dư khi sử dụng nước làm mát là ứng suất dư
nén với chiều sâu là 30 µm cịn phương pháp phun sương mù cho ứng suất dư kéo với
chiều sâu là 15 µm. Ngun nhân là do khơng đủ tác dụng làm mát trên các điểm mài.
Để đạt ứng suất dư tốt nhất cho cả 3 loại dung dịch: Nước làm mát, nước làm mát dạng
sương mù, khí nén lạnh chiều sâu cắt tối ưu là 5mm/s.

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

/>

25
Lưu lượng 200ml/p (kích thước hạt 24µm) đã được chọn để tối ưu hóa q trình
làm mát với các phương pháp cung cấp nước làm mát dạng sương mù [6].
Khi sử dụng phương pháp MQL lượng tiêu hao dung dịch rất ít, do đó khi áp
dụng phương pháp này có thể chuyển hướng dùng các loại loại dung dịch từ thiên
nhiên không cần pha, trộn thêm chất phụ gia. Các loại dầu thực vật sẽ không gây ô
nhiễm môi trường và sức khỏe con người.
- Ưu điểm:
+ Dung dịch trơn nguội được đưa trực tiếp vào vùng cắt nên hiệu quả của q
trình bơi trơn làm nguội cao.

+ Lượng dung dịch trơn nguội cần thiết từ (30 ÷ 200) ml/h, do đó giảm chi phí
sản xuất.
+ Do hiệu quả của q trình bơi trơn làm nguội cao nên giảm được lực cắt,
nhiệt cắt dẫn đến nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật của q trình gia cơng;
+ Hạn chế ô nhiễm môi trường, không gian làm việc sạch.
- Nhược điểm: Nhiệt độ chi tiết cao hơn so với một số phương pháp bôi trơn làm
nguội khác, việc đưa phoi ra khỏi vùng cắt và ra khỏi máy khó khăn.
1.5 Kết luận chƣơng 1
- Gia công mài đã được sử dụng rộng rãi và có một vị trí quan trọng trong ngành cơ
khí chính xác. Mài thường được chọn là ngun cơng gia cơng tinh lần cuối vì mài đạt
độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.
- Các đặc điểm và thơng số cơ bản của q trình mài như chế độ công nghệ, đá mài,
chế độ bôi trơn làm mát và các phương pháp bôi trơn khi mài đã được khảo sát.
- Khi mài nhiệt sinh ra trong q trình mài là rất lớn, có thể làm thay đổi cấu trúc tế vi
lớp kim loại bề mặt và giảm khẳ năng làm việc của chi tiết máy. Nhiệt cắt khi mài ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Việc ứng dụng công nghệ trơn nguội hợp lý
có tác dụng rất lớn trong việc giảm ma sát và nhiệt cắt, qua đó nâng cao được chất
lượng bề mặt chi tiết gia công khi mài. Công nghệ trơn nguội hợp lý được coi là một
biện pháp đơn giản và mang lại hiệu quả cao để giảm nhiệt cắt trong quá trình mài vì
vậy được ứng dụng phổ biến trong các ngun cơng mài.
Trong q trình mài có nhiều loại dung dịch trơn nguội với các đặc tính và cơng
dụng khác nhau được sử dụng. Để có cơ sở lựa chọn được loại dung dịch phù hợp với
các điều kiện mài cụ thể cần thiết phải tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm.
Việc xác định phương pháp và công nghệ bôi trơn làm mát của các nghiên cứu
trước đây sẽ được khảo sát và đánh giá cụ thể trong chương 2.

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

/>


×