ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRẦN VĂN QUÂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI
TỐI THIỂU ĐẾN LỰC CẮT, MÒN DỤNG CỤ CẮT, CHẤT
LƯỢNG BỀ MẶT KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY
MẶT ĐẦU
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Luận văn Thạc sĩ 2 Chuyên ngành công nghệ CTM
Thái Nguyên 2011
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
TS. TRẦN MINH ĐỨC
Phản biện 1: PGS. TS VŨ NGỌC PI
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
Phản biện 2: TS. Nguyễn Trọng Hiếu
Đại học Bách Khoa Hà Nội
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 3 Chuyên ngành công nghệ CTM
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại:
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN tháng 11 năm 2011
LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gang cầu còn được gọi là gang bền cao. Trong cấu trúc của loại gang này, graphit có
dạng cầu do đó có độ dẻo đáng kể. Do tính dẻo của chúng tăng, khi gia công gang cầu làm
tăng hình thành lẹo dao, tạo ra chiều dài tiếp xúc dao – phoi lớn và nhiệt cắt lớn.Vì vậy trong
quá trình gia công gặp rất nhiều khó khăn. Hiện nay vấn đề này đang được kiểm soát bằng
cách lựa chọn tối ưu các thông số gia công, sử dụng dung dịch trơn nguôi, và sử dụng dụng cụ

3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là gia công gang cầu sử dụng dao phay mặt đầu gắn
mảnh hợp kim cứng trên máy phay đứng. Những kết quả và phương pháp nghiên cứu đạt
được sẽ vận dụng hiệu quả trong quá trình nghiên cứu và áp dụng trong thực tiễn khi phay
bang máy trong nhà máy Diezen Sông Công
4. Nội dung nghiên cứu.
Tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt, mòn dụng
cụ cắt và chất lượng bề mặt.
+/ Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp bôi trơn làm nguội đến lực cắt, mòn của
dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt sau khi gia công khi phay gang cầu.
+/ Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến lực cắt, chất lượng bề mặt, mòn của
dụng cụ cắt khi phay gang cầu.
5. Phương pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
a, Ý nghĩa khoa học.
- Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển khoa học và công nghệ trong và
ngoài nước về công nghệ gia công sạch và thân thiện với môi trường. Do đó đề tài có ý nghĩa
khoa học trong chế tạo máy hiện đại.
- Những nghiên cứu về bôi trơn làm nguội được công bố gần đây tập trung vào nghiên
cứu về bôi trơn làm nguội tối thiểu. Đề tài đã đóng góp một số kết quả vào hướng nghiên cứu
này.
- Quá trình cắt sử dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu là một quá trình phức tạp với tập
hợp lớn các thông số ảnh hưởng và chỉ tiêu đánh giá. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết
hợp với thực nghiệm được trình bày trong luận văn không chỉ phù hợp với đối tượng nghiên
cứu của đề tài mà còn có thể sử dụng khi nghiên cứu quá trình bôi trơn làm nguội tối thiểu
ứng với các điều kiện khác nhau.
b, Ý nghĩa thực tiễn.
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 5 Chuyên ngành công nghệ CTM

1. Nguyên lý và hệ thống bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
2. Dung dịch trơn nguội trong bôi trơn – làm nguội tối thiểu.
3. Tổng quan về công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu trên thế giới và ở Việt Nam.
Những năm 90 của thế kỷ XX, các nước công nghiệp phát triển CHLB Đức, Thụy Điển đã
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL). Hướng nghiên cứu về
MQL tập trung vào: tìm ra các loại dung dịch cắt gọt mới đáp ứng được yêu cầu của MQL
hoặc tìm các chất phụ gia làm tăng tính cắt của dung dịch cắt gọt. Nghiên cứu xác định áp
suất và lưu lượng tối ưu. Cải tiến kết cấu của dụng cụ để thích hợp với MQL. Cải tiến kết cấu
đầu phun và hệ thống bôi trơn. Nghiên cứu ứng dụng MQL trong gia công cứng và gia công
tốc độ cao.
Trên thế giới có một số tài liệu đã công bố nghiên cứu về MQL như các tác giả Nikhil
Ranjan Dhar, Sumaiya Islam, Mohamad Kamruzzaman nghiên cứu ảnh hưởng của MQL đến
mòn dao, độ nhám bề mặt và sai lệch kích thước khi tiện AISI-4340 [24]. Tác giả C.Bruni, L.
d’Apolito, A.Forcellese, F.Gabrielli, M.Simoncini [9] và Abhijit Dilip Kardekar [16] nghiên
cứu MQL trong tiện cứng và phay cứng. Các nghiên cứu [17-20] cũng chỉ ra rằng quá trình
mài có thể ứng dụng MQL và quá trình đó hiệu quả hơn khi cho các hạt nano trong dung dịch
bôi trơn làm nguội; và [24-26] cho thấy MQL có thể áp dụng để gia công hầu hết các loại vật
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 7 Chuyên ngành công nghệ CTM
liệu khác nhau. Điều khác biệt mà các nghiên cứu [4,9,11,14,25,26] đều cho thấy hiệu quả
MQL hơn hẳn trong việc giảm mòn dụng cụ cắt, giảm lực cắt, tăng độ chính xác gia công và
tăng chất lượng bề mặt gia công.
Ở Việt Nam, công nghệ MQL mới chỉ tiếp cận vài năm gần đây. Hiện đã có một số
nghiên cứu áp dụng MQL trong gia công cắt gọt đã công bố như: tác giả Trần Minh Đức đã
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn làm nguội tối thiểu trong gia công cắt gọt, tác giả đã
xây dựng được hệ thống MQL đáp ứng yêu cầu nghiên cứu và rất thuận lợi cho việc chuyển
giao công nghệ MQL trong tiện cắt đứt, phay rãnh bằng dao phay ngón, phay lăn răng, khoan
[14]. Tác giả Phạm Quang Đồng nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ bôi trơn -
làm nguội tối thiểu đến độ mòn dao và chất lượng bề mặt khi phay rãnh bằng dao phay ngón
[28]. Tác giả Nguyễn Đức Chính đã Nghiên cứu xác định áp lực và lưu lượng hợp lý để thực

gang cầu chưa được nghiên cứu hoàn thiện. Với mục đích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ
bôi trơn làm nguội tối thiểu một cách có hiệu quả trong gia công sản phẩm bằng gang cầu
trong nhà máy Diezen Sông Công – Thái Nguyên, tác giả đã lựa chọn đề tài nghiên cứu
“Nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt, mòn của dụng cụ
cắt, chất lượng bề mặt gia công khi phay gang cầu bằng dao phay mặt đầu ”
CHƯƠNG II
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 9 Chuyên ngành công nghệ CTM
BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU TRONG PHAY GANG CẦU BẰNG DAO
PHAY MẶT ĐẦU
2.1. Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến quá trình phay gang cầu
2.2. Ảnh hưởng của vị trí, số lượng vòi, góc bố trí vòi dẫn dẫn dung dịch vào vùng cắt
khi phay bằng dao phay mặt đầu sử dụng MQL
- Phun lên mặt trước của dao (hình 2.2).
- Phun vào mặt sau của dao (Hình 2.3).
- Phun vào cả mặt trước và mặt sau của dao (hình 2.4)
- Sử dụng nhiều vòi phun (hình 2.5)
2.3. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến mòn dụng cụ trong bôi trơn – làm nguội tối
thiểu.
2.4. Giới hạn vấn đề nghiên cứu.
Có rất nhiều thông số ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp bôi trơn làm nguội tối
thiểu. Tuy nhiên trong phạm vi luận văn này tác giả chỉ nghiên cứu một số vấn đề sau:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp bôi trơn nguội trong công nghệ MQL đến
lực cắt, mòn của dụng cụ cắt và chất lượng bề mặt khi phay gang cầu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến lực cắt, mòn của dụng cụ cắt và chất
lượng bề mặt khi phay gang cầu.
Mô hình quá trình thí nghiệm được trình bày như hình 2.12
Hình 2.6. Mô hình quá trình thí nghiệm
2.5. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp lý thuyết với thực nghiệm. Trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm.

Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 11 Chuyên ngành công nghệ CTM
3.1.1. Yêu cầu của hệ thống thí nghiệm.
Xây dựng hệ thống thí nghiệm phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đáp ứng được yêu cầu lý thuyết cần nghiên cứu.
- Đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy và độ ổn định.
- Đảm bảo việc thu thập, lưu trữ và xử lý số liệu thuận lợi.
- Đảm bảo tính khả thi.
- Đảm bảo tính kinh tế.
3.1.2. Hệ thống thí nghiệm (hình 3.1)
1. Máy công cụ: Máy phay đứng Showa-kiểu
JMII sản xuất tại tập đoàn máy công cụ
Showa Nhật Bản
2. Dụng cụ cắt: Dụng cụ cắt sử dụng trong
thí nghiệm là BK8 của công ty Zhuzhou
Chang Jiang Carbide Tools Co.,Ltd (hình 3.2)
3. Vật liệu gia công: Gang xám đạt độ cứng HB=170-220, kích thước phôi 110x100x100mm.
4. Dung dịch trơn nguội: Dầu thực vật (dầu lạc)
5. Hệ thống cấp khí nén (hình 3.3):
Máy nén khí PT-0136 sản xuất tại Đài Loan, áp suất khí nén lớn nhất
có thể đạt được là 8 KG/cm
2
6. Hệ thống vòi phun: hệ thống vòi phun NOGA
của Cộng Hoà Liên Bang Đức (hình 3.4)
3.1.3. Thiết bị đo
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Hình 3.4.hệ thống vòi phun NOGA.
Hình 3.1.hệ thống thí nghiệm
Hình 3.2. mảnh dụng cụ cắt
Hình 3.3.máy nén khí PT-0136

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến lực cắt, chất lượng bề mặt, mòn và
nhám bề mặt khi phay gang cầu.
3.3.1.Quá trình thí nghiệm:
Các bước tiến hành thí nghiệm:
- Gia công khô
- Gia công sử dụng MQL với lưu lượng Q=0.4 ml/phút, áp lực dòng khí P=4KG/cm
2
.
- Gia công sử dụng MQL với lưu lượng Q=0.4 ml/phút, áp lực dòng khí P=6KG/cm
2
.
3.4. Kết quả và thảo luận:
3.4.1. Mòn dụng cụ cắt:
1. Mòn và cơ chế mòn mặt trước của dung cụ cắt khi phay gang cầu
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Hình 3.8. kính hiển vi điện tử quét
Luận văn Thạc sĩ 14 Chuyên ngành công nghệ CTM
Hình 3.9. Vết mòn mặt trước của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp suất dòng khí 5KG/Cm2, sau
thời gian cắt là 13,32 phút; b phóng to của a.
Hình 3.10. Vết mòn mặt trước của dụng cụ cắt ứng với phương pháp cắt khô, sau thời gian
cắt là 13,32 phút; b phóng to của a
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 15 Chuyên ngành công nghệ CTM
Hình 3.11. Vết mòn mặt trước của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp suất dòng khí 4KG/Cm2,
sau thời gian cắt là 13,32 phút; b phóng to của a.
Hình 3.12. Vết mòn mặt trước của dụng cụ cắt ứng với MQL ở áp suất dòng khí
6KG/Cm2, sau thời gian cắt là 13,32 phút; b phóng to của a.
2. Mòn và cơ chế mòn mặt trước của dung cụ cắt khi phay gang cầu:
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 16 Chuyên ngành công nghệ CTM

* Cơ chế mòn do dính là chủ yếu khi gia công gang cầu.
* Lượng mòn mặt sau giảm đi rõ rệt khi gia công sử dụng bôi trơn làm nguội tối thiểu, tuổi
bền của dụng cụ cắt có thể tăng 300% so với gia công khô.
* Áp suất dòng khí ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo màng bôi trơn trong vùng cắt, từ đó
ảnh hưởng đến mòn dụng cụ cắt và tuổi bền của dụng cụ cắt.
3.4.2. Lực cắt
Sau khi đo lực cắt trong quá trình gia công, sử dụng phần mềm DASYLAB điều kiển
và sử lý số liệu thí nghiệm có các kết quả sau:
Hình 3.20. Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lực cắt F
z
(N) trong các trương hợp cắt khô;
cắt có sử dụng MQL với áp suất dòng khí là 4KG/cm
2
, 5KG/cm
2
, 6KG/cm
2
.
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 20 Chuyên ngành công nghệ CTM
Hình 3.21. Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và lực cắt F
y
(N) trong các trương hợp cắt khô;
cắt có sử dụng MQL với áp suất dòng khí là 4KG/cm
2
, 5KG/cm
2
, 6KG/cm
2
.

phần mềm EXCEL2007 cho ra kết quả sau:
Trần Văn Quân CHK12-CTM
phút
Luận văn Thạc sĩ 21 Chuyên ngành công nghệ CTM
Hình 3.23. Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và giá trị nhám Ra trong các trương hợp cắt
khô; cắt có sử dụng MQL với áp suất dòng khí là 4KG/cm
2
, 5KG/cm
2
, 6KG/cm
2
.
Hình 3.24. Quan hệ giữa thời gian cắt (phút) và giá trị nhám Rz trong các trương hợp cắt
khô; cắt có sử dụng MQL với áp suất dòng khí là 4KG/cm
2
, 5KG/cm
2
, 6KG/cm
2
.
*Kết luận
- Giá trị nhám bề mặt R
a,
R
Z
khi gia công gang cầu sử dụng MQL nhỏ hơn so với gia công
khô.
- Ảnh hưởng của áp suất dòng khí là rất lớn đến chất lượng bề mặt khi gia công gang cầu, ứng
với áp suất dòng khí 5KG/cm
2

trơn khác như: dầu hạt cải, dầu đậu nành, dầu vừng…
+ Chưa có các đánh giá sâu về ảnh hưởng đến bản chất vật lý của quá trình cắt như:
ma sát trong vùng cắt, sự hình thành màng dầu trên bề mặt dụng cụ, nhiệt cắt, cấu trúc tế vi
lớp bề mặt sau khi gia công,…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bành Tiến Long,Trần Thế Lục; Nguyên lý gia công vật liệu; NXB Khoa học kỹ thuật –
Hà Nội 2001.
[2]. Nguyễn Đăng Bình & Phan Quang Thế; Một số vấn đề về ma sát, mòn và bôi trơn trong
kỹ thuật; NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 2006.
[3]. Cora Lahiff
a
, Seamus Gordon
b,*
, Pat Phelan
b
; PCBN tool wear modes and mechanisms in
finesh hard turning; Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 23 (2007) 638-644.
[4]. N.R.Dhar
1
and M.M.A.Khan
2
, A study of effects of MQL on temperature, force, tool wear
and product quality in turning AISI 9310 steel, Department of Industrial & production
Engineering Shah Jalal University of Science & Technology (SUST), Bangladesh,

Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 23 Chuyên ngành công nghệ CTM
[5]. Viktor P. Astakhov, The assessment of cutting tool wear, international journalof
Macchine & Manufacture 44 (2004) 637-647
[6].


steels.

Ann

CIRP

1979;28:23–8
.
[7].
Farhat

ZN.

Wear

mechaniam

of

CBN

cutting

tool

during

high-speed
machining

o
f

ultrahar
d,

non-metallic
cutting
materials.

Wear

1993;162–164:12–21.
[9]. C.Bruni, L. d’Apolito, A.Forcellese, F.Gabrielli, M.Simoncini, Surface roughness
modelling in finish face milling under MQL and dry cutting conditions, Department of
Mechanics, University Politecnica delle Marche, 60131 Ancona, Italy.
[10]. Uwe Heisel; Marcel Lutz (Stuttgart);Dieter Spath; Robert Wassmer; Ulrich Walter
(Karlsmhe); Application of Minimum Quantity Cooling Lubrication Technology in Cutting
Processes; Universities of Stuttgart and Karlsruhe, Institute for Machine Tools I Institute for
Machine Tools and Production Science.
[11].Trần Minh Đức; Ảnh hưởng của phương pháp tưới và dung dịch đến mòn và tuổi bền
của dao khi tiện cắt đứt; Tạp chí KHCN các trường đại học kỹ thuật 67 (2008) Tr99-102.
[12].Trần Minh Đức; Ảnh hưởng của áp suất dòng khí trong bôi trơn làm nguội tối thiểu đến
mòn, tuổi bền của dụng cụ và nhám bề mặt gia công; Tạp chí KHCN các trường đại học kỹ
thuật 76 (2010) Tr85-89.
[13]. T.R.ANBRANSAN THANGAVELU; Envaluation of coolant concentration on the
machiniability of carbon steel during end milling; project report submitted in partial
fulfillment of the requirement for the Degrees of Master of Mechanical Engineering;
Universiti Teknologi Malaysia, 2007
[14]. Trần Minh Đức; Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bôi trơn – làm nguội tối thiểu trong

1
and M.M.A.Khan
2
, A study of effects of MQL on temperature, force, tool
wear and product quality in turning AISI 9310 steel, Department of Industrial & production
Engineering Shah Jalal University of Science & Technology (SUST), Bangladesh,

[22]. Product and Prodution Development, Chalmers University of Technology, SE-41150
Gothenbung, Sweden; High-pressure jet-assisted cooling: a new possiblity for near net shape
turning of decarburized stell; International journal of Machine tools & Manufacture – Design
research and application.
[23]. Department of Mechanical Manufacture and Automation, Harbin Institute of technology,
Habin 150001, China; Research on experiments and action mechanism with water vopor as
coolant and lubricant in Green cutting; International journal of Machine tools & Manufacture
– Design research and application.
Trần Văn Quân CHK12-CTM
Luận văn Thạc sĩ 25 Chuyên ngành công nghệ CTM
[24]. N. R. Dhar
1
, S. Islam
2
and M. A. H. Mithu
3
, Effect of Minimum Quantity Lubrication
(MQL) on Tool Wear, Surface Roughness and Dimensional Deviation in Turning AISI-4340
Steel, Associate Professor, Industrial & Production Engineering Department, Bangladesh
University of Engineering & Technology (BUET), Dhaka, Bangladesh.
[25]. Durval U. Braga
a,b
,*, Anselmo E. Diniz

[31]. Hoàng Xuâ Tứ, Ảnh hưởng của bôi trơn – làm nguội tối thiểu đến mòn dụng cụ cắt và
nhám bề mặt khi tện thép 9CrSi đã qua tôi, đề tài thạc sĩ kỹ thuật, Thái Nguyên, 2009.
[32]. Cao Đông Phong, Nghiên cứu và lựa chọn chế độ cắt tối ưu khi phay mặt phẳng bằng
dao phay mặt đầu đối với gang cầu có bôi trơn tối thiểu, đề tại thạc sĩ kỹ thuật, Thái Nguyên,
2009
Trần Văn Quân CHK12-CTM