ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ẢNH HƢỞNG CỦA BÔI TRƠN TỐI THIỂU (MQL) ĐẾN MÒN DỤNG CỤ CẮT VÀ NHÁM BỀ MẶT KHI TIỆN TINH THÉP 9CrSi (9XC) ĐÃ QUA TÔI HOÀNG XUÂN TỨ THÁI NGUYÊN, 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o - LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ẢNH HƢỞNG CỦA BÔI TRƠN TỐI THIỂU (MQL) ĐẾN MÒN DỤNG CỤ CẮT VÀ NHÁM BỀ MẶT KHI TIỆN TINH THÉP 9CrSi (9XC) ĐÃ QUA TÔI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY MÃ SỐ: HỌC VIÊN: HOÀNG XUÂN TỨ NGƢỜI HD KHOA HỌC: TS TRẦN MINH ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2009 -3Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Nội dung Hình 1.1 Các loại phoi Hình 1.2 Quá trình hình thành phoi tiện thường Hình 1.3 Sơ đồ trình hình thành phoi thép Hình 1.4 Quá trình hình thành phoi tiện cứng Hình 1.5 Sơ đồ nguồn gốc lực cắt Hình 1.6 Nguồn gốc phân bố nhiệt cắt Hình 1.7 Quan hệ θ v Hình 1.8 Quan hệ chiều dày cắt nhiệt cắt Hình 1.9 Quan hệ nhiệt cắt với b 10 Hình 1.10 Các dạng mài mòn dụng cụ cắt 11 Hình 1.11 Mài mòn mặt sau 12 Hình 1.12 Mài mòn Crater 13 Hình 1.13 Các dạng mài mòn tiện 14 Hình 1.14 Dẫn dung dịch lên chi tiết gia công 15 Hình 1.15 Dẫn dung dịch lên mặt trước dao 16 Hình 1.16 Dẫn dung dịch vào mặt sau dao 17 Hình 1.17 Dẫn dung dịch kết hợp mặt trước mặt sau dao 18 Hình 2.1 Phun theo phương tiếp tuyến với mặt trước dao 19 Hình 2.2 Phun theo phương tiếp tuyến với mặt sau dao 20 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đầu phun 21 Hình 3.2 Đầu phun 22 Hình 3.3 Máy nén khí 23 Hình 3.4 Máy đo nhám cầm tay Mitutoyo SJ-201 24 Hình 3.5 Kính hiển vi điện tử, TM-1000 Hitachi, Nhật Bản 25 Hình 3.6 Thân dao MTENN 2020 K16-N (hãng KANELA) 26 Hình 3.7 Mảnh dao CBN: TPGN 160308 -4Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy 27 Hình 3.8 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau tiện 16,25 phút 28 Hình 3.9 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau tiện 32,5 phút 29 Hình 3.10 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau tiện 48,75 phút 30 Hình 3.11 Hình ảnh mặt trước dao PCBN sau tiện 32,5 phút 31 Hình 3.12 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau tiện 16,25 phút 32 Hình 3.13 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau tiện 32,5 phút 33 Hình 3.14 Hình ảnh mặt sau dao PCBN sau tiện 48,75 phút 34 Hình 3.15 Quan hệ lượng mòn mặt sau u thời gian cắt gia công khô gia công có sử dụng bôi trơn tối thiểu 35 Hình 3.16 Biểu dồ so sánh tuổi bền dao theo lượng mòn cho phép 36 Hình 3.17 Quan hệ nhám bề mặt Ra thời gian cắt gia công khô gia công có sử dụng bôi trơn tối thiểu -5Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LỜI NÓI ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong trình gia công, mòn dụng cụ cắt nguyên nhân dẫn đến dụng cụ cắt bị phá huỷ Các nghiên cứu ngày phát triển công nghệ gia công theo xu hướng nâng cao vận tốc cắt tốc độ chạy dao Việc tăng tốc độ cắt tốc độ chạy dao đồng nghĩa với nhiệt cắt sinh lớn, điều không làm giảm tuổi thọ dụng cụ cắt mà chất lượng sản phẩm bị giảm Người ta sử dụng dung dịch trơn nguội nhằm giải vấn đề Bởi dung dịch trơn nguội có khả làm giảm ma sát vùng cắt, tải nhiệt khỏi vùng cắt, hạn chế tác dụng xấu nhiệt độ dụng cụ cắt Đảm bảo nhiệt độ làm việc môi trường thấp ổn định Giúp vận chuyển phoi khỏi vùng cắt dễ dàng Tuy nhiên, sử dụng dung dịch trơn nguội trình gia công cho thấy nhược điểm gây ô nhiễm môi trường độc hại lao động Do vậy, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu (Minimum Quantity Lubricant - MQL) cho trình gia công cần thiết cần phát triển Phương pháp bôi trơn tối thiểu sử dụng dầu thực vật làm dung dịch bôi trơn với lưu lượng khoảng từ 50 - 500 ml/1 giờ, nhỏ nhiều so với phương pháp tưới tràn (có thể lên tới 10l/phút) Quan niệm phương pháp bôi trơn tối thiểu gần giống với phương pháp gia công khô phương pháp bôi trơn cực tiểu đề với ý nghĩa bảo vệ môi trường người lao động Ngoài ý nghĩa phương pháp mang lại hiệu kinh tế tiết kiệm dầu bôi trơn, giảm thời gian làm phôi, dụng cụ cắt máy móc Hiện nay, phương pháp tiện khô không bôi trơn làm nguội trở nên thông dụng sản xuất công nghiệp gia công loại thép có độ cứng cao, đặc trưng phương pháp lượng sử dụng cho trình cắt lớn Điều chứng minh so sánh với phương pháp tưới tràn truyền thống, lực cắt nhỏ nhiệt sinh trình cắt nhỏ so với phương pháp gia công khô Do vậy, sử dụng phương pháp gia công khô làm giảm -6Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy tuổi thọ dụng cụ cắt chất lượng bề mặt gia công tinh lần cuối, để gia công phải giảm tốc độ chạy dao chiều sâu cắt, dẫn đến suất cắt giảm xuống Việc áp dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu vào trình tiện cứng làm tăng tuổi thọ dụng cụ cắt chất lượng bề mặt gia công tinh lần cuối Ở Việt Nam nay, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu vào trình tiện cứng chưa quan tâm Với lợi ích môi trường, kinh tế ý nghĩa khoa học mà phương pháp mang lại em thấy cần thiết chọn đề tài nghiên cứu: "Ảnh hƣởng bôi trơn tối thiểu (MQL) đến mòn dụng cụ cắt nhám bề mặt tiện tinh thép 9CrSi (9XC) qua tôi" Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu thực nghiệm nhằm: Nghiên cứu so sánh phương pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu sử dụng dầu thực vật Việt Nam với phương pháp gia công khô Qua đánh giá ưu nhược điểm bôi trơn tối thiểu gia công khô tiện cứng Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu công nghệ bôi trơn tối thiểu áp dụng cho trình tiện cứng Ở nghiên cứu tiện cứng thép 9XC qua đạt độ cứng 55 - 60 HRC, sử dụng dao gắn mảnh CBN Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nguyên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm, nghiên cứu thực nghiệm chủ yếu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài a.Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu ứng dụng thành công công nghệ bôi trơn tối thiểu vào trình tiện đóng góp thêm kiến thức công nghệ gia công cắt gọt Cung cấp thêm kiến thức chế mòn dụng cụ cắt chất lượng bề mặt tiện cứng b.Ý nghĩa thực tiễn -7Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Công nghệ tiện cứng ngày áp dụng rộng rãi nhằm thay cho nguyên công mài vốn tốn Khi tiện cứng người ta thường sử dụng phương pháp gia công khô Nhằm nâng cao hiệu trình tiện cứng với việc ứng dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu làm giảm ma sát vùng cắt dẫn đến giảm mòn dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công Áp dụng phương pháp với việc sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tác hại công nhân vận hành máy lượng tiêu tốn dung dịch bôi trơn Từ hiệu kỹ thuật phương pháp áp dụng vào thực tế sản xuất mang lại hiệu kinh tế lớn Nội dung đề tài Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung đề tài gồm chương phần kết luận chung Chƣơng 1: Tổng quan Nội dung tìm hiểu số lý thuyết trình tiện bôi trơn làm nguội Tổng hợp từ nghiên cứu có, định hướng vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Nghiên cứu lý thuyết bôi trơn tối thiểu tiện bôi trơn tối thiểu tiện cứng Giới hạn vấn đề nghiên cứu, mục đích phương pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Nghiên cứu so sánh phương pháp bôi trơn tối thiểu phương pháp gia công khô tiện tinh thép 9XC qua Nội dung bao gồm: - Nghiên cứu so sánh bôi trơn làm nguội tối thiểu gia công khô tiện tinh cứng qua tiêu chất lượng bề mặt, lượng mòn dao, chế mòn, để từ tìm ưu điểm trội phương pháp bôi trơn tối thiểu - Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam áp dụng vào trình tiện cứng sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu Kết luận chung Kết đề tài -8Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy - Đã tìm hiểu số lý thuyết bôi trơn làm nguội cắt gọt, đặc biệt bôi trơn tối thiểu trình tiện cứng - Sử dụng thành công dầu thực vật sẵn có Việt Nam vào tiện cứng sử dụng phương pháp bôi trơn tối thiểu - Kết nghiên cứu cho thấy hiệu kinh tế-kỹ thuật phương pháp tiện tinh cứng sử dụng công nghệ bôi trơn tối thiểu so với tiện khô Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: - TS Trần Minh Đức, thầy giáo tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn - Phòng Thí nghiệm Kỹ thuật khí Động lực - Trung tâm thí nghiệm Trường ĐHKT Công nghiệp; Phòng Thí nghiệm Vật lý - Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ học viên hoàn thành luận văn Thái Nguyên, ngày 28 tháng 04 năm 2009 Học viên Hoàng Xuân Tứ -9Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Luận văn thạc sỹ Chương1: TỔNG QUAN 1.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH PHOI 1.1.1 Khái niệm phân loại phoi * Gia công kim loại cắt gọt phương pháp gia công kim loại phổ biến ngành khí chế tạo máy Quá trình cắt kim loại trình người sử dụng dụng cụ cắt để hớt bỏ lớp kim loại thừa khỏi chi tiết, nhằm đạt yêu cầu cho trước hình dáng, kích thước, vị trí tương quan bề mặt chất lượng bề mặt chi tiết gia công Lớp kim loại thừa chi tiết cần hớt bỏ gọi lượng dư gia công Lớp kim loại bị cắt bỏ khỏi chi tiết gọi phoi cắt * Phân loại phoi - Phoi dây (hình 1.2a) hình thành gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt nhỏ, tốc độ cắt góc trước lớn - Phoi xếp lớp (hình 1.2b) hình thành gia công thép vật liệu dẻo khác với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt góc trước nhỏ - Phoi vụn (hình 1.2c) hình thành gia công vật liệu dẻo với chiều sâu cắt lớn, tốc độ cắt góc trước nhỏ Khi gia công vật liệu giòn (gang) với chiều sâu cắt góc trước phoi vụn (hình 1.2d) có hình dạng không giống hình thành lớn - 10 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Luận văn thạc sỹ a) b) P a a C P B c) a d) C P C a P B B Hình 1.1 Các loại phoi 1.1.2 Quá trình hình thành phoi tiện thƣờng Qua nghiên cứu trình tiện nói chung thực tế phoi phoi tánh khỏi chi tiết cắt không theo phương vận tốc cắt v (tức phương lực tác dụng) Phoi cắt bị uốn cong phía mặt tự do; kích thước phoi bị thay đổi so với lớp cắt chi tiết (hình 3.1) bF LF aF V V b a L Hình 1.2: Quá trình hình thành phoi tiện thường Khi dao dịch chuyển phân tử kim loại lúc đầu bị nén đàn hồi (hình 1.1a), sau bị biến dạng dẻo, trình biến dạng dẻo tăng dần bị lực liên kết bên phân tử chặn lại Ở thời điểm xảy xếp lớp phần tử phoi trượt chúng mặt phẳng BC (hình 1.1b) Hiện tượng tương tự xảy phần tử từ (hình 1.1c) - 70 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Hình ảnh mặt sau mảnh dao số (hình a) mảnh dao số (hình b) sau tiện 16,25 phút a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 3: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 16,25 phút - 71 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 4: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 16,25 phút - 72 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 5: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 16,25 phút - 73 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Hình ảnh mặt trƣớc mảnh dao số (hình a) mảnh dao số (hình b) sau tiện 32,5 phút a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 6: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 74 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 7: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 75 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 8: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 76 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Hình ảnh mặt sau mảnh dao số (hình a) mảnh dao số (hình b) sau tiện 32,5 phút a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 9: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 77 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 10: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 78 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 11: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 32,5 phút - 79 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Hình ảnh mặt trƣớc mảnh dao số (hình a) mảnh dao số (hình b) sau tiện 48,75 phút a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 12: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút - 80 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 13: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút - 81 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 14: Mặt trước mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút - 82 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Hình ảnh mặt sau mảnh dao số (hình a) mảnh dao số (hình b) sau tiện 48,75 phút a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 15: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút - 83 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 15: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút - 84 Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy a) Bôi trơn tối thiểu b) Gia công khô Hình 16: Mặt sau mảnh dao số bôi trơn tối thiểu (a) mảnh dao số gia công khô (b) sau tiện 48,75 phút