Chuyển đến nội dung chính

Công nghệ gia công khô

Hiện nay nhiều công ty chế tạo máy đang cố gắng giảm lượng tiêu hao dung dịch trơn nguội và nếu có thể thì loại bỏ chúng hoàn toàn. Một số nguyên nhân khiến các nhà chế tạo thực hiện điều này là do vấn đề chi phí cho dung dịch trơn nguội và vấn đề môi trường. Trường hợp gia công không sử dụng dung dịch trơn nguội được gọi là gia công khô (Dry machining). Bài viết này xin giới thiệu sơ lược về công nghệ gia công khô trong chế tạo máy.

ThS. Nguyễn Văn Tường – Khoa Cơ khí, Đại học Nha Trang

a111111

Dung dịch trơn nguội thường được sử dụng trong quá trình cắt gọt. Chúng làm giảm sự mài mòn dao, xua tan nhiệt từ chi tiết gia công, dao và máy, giúp quá trình thoát phoi dễ dàng và giảm ứng suất cắt sinh ra trong chi tiết gia công, dụng cụ và thiết bị. Tuy nhiên việc sử dụng dung dịch trơn nguội đã làm gia tăng đáng kể chi phí gia công. Chi phí cho dung dịch trơn nguội có thể từ 7-17% chi phí sản xuất. Bên cạnh đó dung dịch trơn nguội làm ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành máy. Khi loại bỏ dung dịch trơn nguội đã qua sử dụng thì chúng lại gây ô nhiễm môi trường.

Do đó tối thiểu hóa việc sử dụng lượng dung dịch trơn nguội hoặc hoàn toàn loại bỏ nó trong gia công có ý nghĩa hết sức quan trọng và nó là mục tiêu kinh tế và môi trường trong tương lai.

Nếu không sử dụng dung dịch trơn nguội thì các tính năng của dung dịch trơn nguội tác dụng lên quá trình cắt cũng mất đi. Nghĩa là dao và chi tiết gia công không còn được bôi trơn và làm nguội nữa, quá trình thoát phoi cũng khó khăn hơn. Các phương pháp thay thế cho dung dịch trơn nguội được đưa ra là:

  • Làm nguội bằng khí nén (compressed air).
  • Sử dụng phuơng pháp “bôi trơn sương mù tối thiểu” (minimum mist lubrication-MML).

Khí nén với áp suất khoảng 6 bar có thể thay thế phần nào dung dịch trơn nguội và nó cũng giúp tống phoi ra khỏi khu vực cắt gọt. Trong bôi trơn sương mù tối thiểu, một lượng nhỏ chất bôi trơn hiệu suất cao được thêm vào khí nén trong một hệ thống hòa trộn. Mặc dù chỉ hiện diện với một lượng rất nhỏ (khoảng 5-50ml/h) nhưng các chất này có thể ngăn cản quá trình tạo cầu hàn khuếch tán của dao đối với vật liệu cắt, đặc biệt là trong trường hợp gia công nhôm. Ở bôi trơn sương mù tối thiểu thì ma sát giữa dao và chi tiết gia công cũng như phoi cũng giảm do đó làm giảm nhiệt sinh ra trên dao. Hình 1 sau đây trình bày kết quả đo nhiệt trên mũi khoan xoắn ruột gà bằng carbide có khi gia công vật liệu Ck45 ứng với ba trường hợp: gia công khô (Dry), bôi trơn sương mù tối thiểu (MML) và dùng dung dịch trơn nguội (Coolant).

a2222223

Hình 1. Nhiệt độ trên dao với các phương pháp bôi trơn và

làm nguội khác nhau.


a333333

Hình 2. Dao với lớp phủ có thể dùng trong gia công khô.

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. Khi xén mặt đầu với tốc độ quay không đổi, vì dao tiến từ ngoài vào trong nên nhiệt độ trên lưỡi cắt giảm do giảm tốc độ cắt. Dao nở ra và co lại và chịu đựng sự thay đổi lặp đi lặp lại của trạng thái ứng suất của nó. Hậu quả là trên lưỡi cắt sinh ra các vết nứt do nhiệt, có thể gây tróc và sớm làm hỏng dao. Các mảnh hợp kim khi cắt có thể chịu một lượng sốc nhiệt lớn khi dùng dung dịch trơn nguội, sẽ gia tăng sự mài mòn các lưỡi cắt. Sự gia tăng mài mòn theo mặt trước của dao có thể bình thường nhưng sự gia tăng mài mòn mặt sau ảnh hưởng đáng kể đến tuổi bền của dao. Với gia công khô thì hiện tượng này bị loại bỏ hoàn toàn. Tiện khô với chế độ cắt thích hợp có thể nâng cao tuổi bền của dao.

a44444

Hình 3. Máy phay lăn răng CNC gia công khô

Khi phay, ngay cả khi giả thuyết là dung dịch trơn nguội thắng lực ly tâm gây ra bởi dao, thì dung dịch trơn nguội cũng đã bốc hơi nhiều trước khi đến khu vực cắt gọt. Do đó hiệu quả làm nguội rất thấp. Hơn nữa, khi phay thì mảnh hợp kim sau khi cắt sẽ có thời gian “chạy không”. Lúc vào cắt mảnh hợp kim sẽ bị nung nóng, khi ra khỏi khu vực cắt gọt nó nguội bớt đi và được nung nóng trở lại khi vào cắt. Tức là nhiệt độ của dao tăng và giảm nhanh chóng. Nếu có sử dụng dung dịch trơn nguội thì mức độ thay đổi này còn trầm trọng hơn. Hiện tượng sốc nhiệt sẽ xảy ra và tạo nên ứng suất trên mảnh hợp kim và sớm làm nứt nó. Khi phay khô, chu kỳ nung nóng và nguội bớt vẫn xảy ra nhưng không nghiêm trọng, giảm tối đa hiện tượng nứt.

Gần đây người ta chế tạo nhiều loại dao làm bằng các vật liệu có tính chống mòn cao, có khả năng chống lại sự sốc nhiệt và sự bám dính. Các vật liệu làm dao như carbide, ceramic, cermet, CBN và PCD có thể được sử dụng cho gia công khô. Công nghệ phủ dao cũng có vai trò quan trọng trong gia công khô. Nhờ có lớp phủ mà dao điều khiển được độ biến đổi nhiệt độ, hạn chế truyền nhiệt từ khu vực cắt gọt vào mảnh hợp kim. Các lớp phủ trên mảnh hợp kim đóng vài trò như một rào cản nhiệt, hạn chế nhiệt truyền vào vật liệu nền và vào chi tiết gia công. Chiều dày lớp phủ cũng quan trọng. Lớp phủ càng mỏng thì khả năng chống lại sự biến đổi nhiệt càng tốt và ngược lại. Khi gia công khô với dao có lớp phủ mỏng thì tuổi bền của dao có thể kéo dài đến 40% so với dao có lớp phủ dày. Trên hình 2 là dao có lớp phủ được sử dụng trong gia công khô.

Có thể gia công khô trên máy thông thường. Ngày nay các nhà chế tạo máy công cụ đã sản xuất ra những dòng máy với các đặc điểm khác biệt dùng cho gia công khô. Do không sử dụng dịch trơn nguội nên đặc điểm thiết kế của các máy này nhấn mạnh vào các vấn đề về quản lý phoi và ứng suất nhiệt. Máy phải có khả năng tản nhiệt nhanh, không chất đống phoi khô nóng và không tích lũy nhiệt ở bất kỳ khu vực nào của máy vì có thể gây nên sự quá nhiệt trong máy. Các hạt bay lơ lửng phải được hút chân không ra khỏi máy. Bộ phận dẫn hướng củamáy phải được làm kín nhằm ngăn chặn sự xâm nhập của bụi sinh ra từ phoi… Trên hình 3 là máy phay lăn răng CNC với khả năng gia công khô. Ở máy này thì khu vực gia công được thiết kế biệt lập với khung máy nhằm tối thiểu sự giãn nở nhiệt do khung máy tiếp xúc với phoi nóng.

Tóm lại, gia công khô có ý nghĩa lớn về kinh tế và môi trường. Việc nghiên cứu và áp dụng gia công khô ngày càng được triển khai mạnh mẽ. Tuy nhiên không phải trường hợp nào cũng áp dụng gia công khô được. Các phương pháp gia công với hình học lưỡi cắt không xác định như mài, mài khôn thường đòi hỏi phải sử dụng dung dịch trơn nguội và khả năng sử dụng gia công khô rất hạn chế. Các phương pháp gia công với lưỡi cắt xác định như tiện, phay và doa lỗ với dao đơn mũi cắt (boring) rất thích hợp cho gia công khô nhưng khoan và doa (reaming) vẫn còn nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu thêm

Tài liệu tham khảo

1. Graham T. Smith, Cutting Tool Technology Industrial Handbook,

Springer, 2008.

2. I. R. Sharma, Latest trends in machining

3. http://www.ceratizit.com/3074_ENG_HTML.htm

4. http://news.thomasnet.com/fullstory/493702

5. http://titex.ru/files/Titex_drymachining.pdf

Theo Tạp chí Máy móc và công cụ Việt Nam – Hiện Đại Hoá .com


SCCK.TK

Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1 sai

Bảo trì năng suất toàn diện (Total Productive Maintenance)

Toàn bộ file điện tử powerpoint này: TPM P-1.ppt 1382K TPM P-2.ppt 336K TPM P-3.ppt 2697K Link download http://www.mediafire.com/?upl33otz5orx0e1

Một số thiết bị chưng cất

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Chưng cất  ( distillation ) là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt đo. Chưng cất = Gia nhiệt + Ngưng tụ Ta có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần như trong phòng thí nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và chưng cất liên tục, như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp.  Xem kênh Youtube của Bảo Dưỡng Cơ Khí!  Hãy đăng ký kênh để nhận thông báo video mới nhất về Thiết bị chưng cất  Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến các phương pháp tinh cất đặc biệt khác. Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất

Giới thiệu về Tua bin khí (Gas Turbine)

Turbine khí, còn được gọi là tuốc bin khí  (Gas Turbine) , là một loại động cơ nhiệt được sử dụng để chuyển đổi nhiệt năng thành năng lượng cơ học thông qua quá trình đốt cháy khí và chuyển động quay turbine. Một máy phát điện Generator kéo bởi một tuốc bin khí. Đây là tổ hợp của máy nén khí + tuốc bin khí + máy phát điện. Không khí được hút vào và nén lên áp suất cao nhờ một máy nén. Nhiên liệu cùng với không khí này sẽ được đưa vào buồng đốt để đốt cháy. Khí cháy sau khi ra khỏi buồng đốt sẽ được đưa vào quay turbine. Vì thế nên mới gọi là turbine khí. Năng lượng cơ học của turbine một phần sẽ được đưa về quay máy nén, một phần khác đưa ra quay tải ngoài, như cách quạt, máy phát điện... Đa số các turbine khí có một trục, một đầu là máy nén, một đầu là turbine. Đầu phía turbine sẽ được nối với máy phát điện trực tiếp hoặc qua bộ giảm tốc. Riêng mẫu turbine khí dưới đây có 3 trục. Trục hạ áp gồm máy nén hạ áp và turbine hạ áp. Trục cao áp gồm máy nén cao áp và turbine cao áp. Trục th

Các website nhà sản xuất cung cấp thiết bị động và phụ tùng

Bơm A.R Wilfley ABS ACD Cryo ACE ACME Dynamics Aermotor Afton Albany Aldo Barbera Alfa Laval All Flavor (AFEC) AllegenyBradford (Topline) All Pumps Allweiler Alpha Flo-Systems American Stainless American-Marsh Ampco AMT Ansimag Apex APV Argal Armstrong Aturia Aurora A.Y.McDonald BBC Electro Beckett Bell & Gossett BJM Blackmer Bombas Itur Brinkmann BSM Buffalo Burks Caffini Calama Calpeda Camac Caprari Carver Casals Caster CDR CEF Chempump(Teikoku) Clark Corcoran Cornell Corporacion EG Crane DAB Danner Davey David Brown-Union Dean Desm

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để đảm bảo khả năng ti

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và xử lý nhiệt

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Điều cần thiết là chọn vật liệu và xử lý nhiệt thích hợp phù hợp với ứng dụng dự kiến ​​của bánh răng. Vì các bánh răng được ứng dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, chẳng hạn như máy móc công nghiệp, thiết bị điện/điện tử, đồ gia dụng và đồ chơi, và bao gồm nhiều loại vật liệu, nên chúng tôi muốn giới thiệu các vật liệu điển hình và phương pháp xử lý nhiệt của chúng. Hộp số 1. Các loại vật liệu chế tạo bánh răng a) S45C (Thép cacbon dùng cho kết cấu máy): S45C là một trong những loại thép được sử dụng phổ biến nhất, chứa lượng carbon vừa phải ( 0,45% ). S45C dễ kiếm được và được sử dụng trong sản xuất bánh răng trụ thẳng, bánh răng xoắn, thanh răng, bánh răng côn và bánh răng trục vít bánh vít . Xử lý nhiệt và độ cứng đạt được: nhiệt luyện độ cứng Không < 194HB Nhiệt luyện bằng cách nung nóng, làm nguội nhanh (dầu hoặc nước) và ram thép, còn gọi là quá trìnhT

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răng (w

Sổ tay tiếng anh kỹ thuật [pdf]

Giới thiệu nội dung cuốn sách "Sổ tay tiếng anh kỹ thuật"  Nhu cầu học tiếng anh trong các nghành kỹ thuật ngày càng tăng trong những năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm tác giả đã biên soạn cuốn sách này. Nội dung cuốn sách bao gồm Phần mở đầu, phần thuật ngữ và phần số liệu. - Phần mở đầu nhóm tác giả giới thiệu lối phiên âm quốc tế mới nhất - Phần các thuật ngữ được phân loại theo từng chủ đề bao quát trong nghành cơ khí, từ vẽ kỹ thuật đến nguyên lý máy… - Phần số liệu gồm các hình vẽ, các bảng tiêu chuẩn… Link tải: Tại đây  hoặc tại đây ----- Xin chào bạn! Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi.  Nguyễn Thanh Sơn

Nghe Podcast Bảo Dưỡng Cơ Khí