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...

Khớp nối ( coupling ) - Những dạng khớp nối ( ebook )

Đây là tuyển tập nói về những chủng loại khớp nối khác nhau, những kết cấu, ứng dụng của từng loại khớp nối, ưu và nhược điểm của từng loại. Hình chụp, có lẫn cả hình vẽ 3D, rất đẹp, dễ quan sát. Bản tiếng Anh. Nó đây, 7 file ( pdf ) Phần 1 Phần 2 Phần 3 Phần 4 Phần 5 Phần 6 Phần 7 SCCK.TK (theo blog Phuc Linh )

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

Tặng ebook: Root Cause Failure Analysis (Phân tích tìm nguyên nhân hư hỏng)

Để chào đón phiên bản web mới, baoduongcokhi.com gửi tặng các bạn ebook hay: Root Cause Failure Analysis. Ebook contents: Part I: Introduction to Root Cause Failure Analysis Chapter 1 Introduction Chapter 2 General Analysis Techniques Chapter 3 Root Cause Failure Analysis Methodology Chapter 4 Safety-Related Issues Chapter 5 Regulatory Compliance Issues Chapter 6 Process Performance   Part II: Equipment Design Evaluation Guide Chapter 7 Pumps Chapter 8 Fans. Blowers, and Fluidizers Chapter 9 Conveyors Chapter 10 Compressors Chapter I I Mixers and Agitators Chapter 12 Dust Collectors Chapter 13 Process Rolls Chapter 14 Gearboxes/Reducers Chapter 15 Steam Traps Chapter 16 Inverters Chapter 17 Control Valves Chapter 18 Seals and Packing

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 răn...

Đo thông số răng nào, khi chế bánh răng mới thay bánh răng bị hỏng

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 (width): là độ dài cung tròn giữa 2 profin của một răng đo trên vòng tròn chia;  St = P/2 = m/2 Chiều rộng r...

BẢNG TRA SIZE FLANGE, BOLT & NUT

Tra size bolt- nut 1- BẢNG TRA SIZE FLANGE, BOLT & NUT For class 150 Flanges STT size of flanges (inches) number of bolt Đường kính Bolt (Inches) Đường kính Bolt  ( MM) Leng of blots  L =mm 1 1/2 4 1/2 M14 60-60 2 3/4 4 1/2 M14 65-65 3 1 4 1/2 M14 65-80 4 1 1/4 4 1/2 M14 70-85 5 1 1/2 4 1/2 M14 70 85 6 2 4 5/8 M16 85 95 7 2/ 1/2 4 5/8 M16 90 100 8 ...

Chức năng của vành đỡ (tyre) và con lăn (roller) ở lò quay

Thanh Sơn biên dịch, bản quyền thuộc baoduongcokhi.com Mục đích của vành đỡ lò quay (tiếng anh là Kiln tyre hay ridding ring), và con lăn (roller) là để đỡ lò quay và cho phép nó quay với ma sát tối thiểu.  Lò quay là một trong những máy quay công nghiệp lớn nhất, có lò quay trọng lượng vài nghìn tấn khi đầy tải.  Lò quay nhà máy xi măng Bất chấp những thách thức về kích thước và nhiệt độ cao, điển hình nhất là lò quay được đỡ quay trên các con lăn gần như không ma sát, năng lượng do bộ truyền động cung cấp gần như hoàn toàn để chống lại tải trọng lệch tâm của nguyên liệu có trong lò.  Khi ngắt truyền động lò quay, lò sẽ "lăn ngược lại" và khi được tác động phanh, lò sẽ tiếp tục lắc lư như một con lắc trong mười hoặc mười lăm phút trước khi dừng lại. Điều kiện cơ học được tinh chỉnh này đòi hỏi thiết kế phức tạp của các bệ đỡ của lò quay. Cấu tạo lò quay Một thiết kế tiêu chuẩn đã phát triển trong ba thập kỷ...

Nguyên lý hoạt động tuabin hơi (steam turbine)

Giới thiệu Tua bin hơi (steam turbine)  là loại máy biến đổi nhiệt năng sinh ra từ hơi có áp suất thành động năng sau đó chuyển hóa thành cơ năng làm trục quay. Trục này được kết nối với một máy phát điện ( Generator ) để sản xuất điện. Một phần rất lớn các yêu cầu về điện năng của thế giới được đáp ứng bởi các tuabin hơi nước này, có mặt trong các nhà máy điện hạt nhân, nhiệt điện và điện than. Riêng ở Mỹ, khoảng 88% điện năng được sản xuất bằng cách sử dụng các tuabin hơi nước. Tua bin hơi nước hiện đại đầu tiên được phát triển bởi Sir Charles A. Parsons vào năm 1884. Kể từ đó, rất nhiều cải tiến đáng kể đã được thực hiện về năng lực và hiệu quả sản xuất. Tua bin hơi nước được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện chu trình hỗn hợp . Trong các nhà máy này, tuabin khí tạo ra nhiệt và năng lượng từ khói thải có thể được tận dụng để sản xuất hơi nước để chạy tuabin hơi. Sự kết hợp của hai tuabin này với nhau giúp sản xuất điện có hiệu quả trong các nhà máy này. Về cơ bản, hiện na...

Phương pháp kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing)

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Kiểm tra hạt từ (Magnetic Particle Testing MPT/MT hay Magnetic Particle Inspection - MPI) là một phương pháp kiểm tra không phá hủy nhằm phát hiện các khuyết tật trên bề mặt hoặc ngay bên dưới bề mặt kim loại. Đây là kỹ thuật nhanh và đáng tin cậy để phát hiện và định vị các vết nứt bề mặt. Nguyên lý MPT: Từ thông rò trên bề mặt không liên tục Nguyên lý Kiểm tra hạt từ (MT) dựa trên tính chất từ tính của vật liệu sắt từ. Khi một thành phần sắt từ bị từ hóa (được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua nó hoặc bằng cách đặt nó trong một từ trường mạnh), bất kỳ sự không liên tục hoặc khuyết tật nào có trong vật liệu sẽ gây ra rò rỉ từ thông (như vết nứt  sẽ tạo ra lực cản đáng kể đối với từ trường, tại những điểm không liên tục như vậy, từ trường thoát ra trên bề mặt của mẫu thử (từ thông rò rỉ). Xem thêm:  Kiểm tra thẩm thấu PT (Penetrant Testing) Kiểm tra siêu âm bên trong lòng ống ILI là gì? Rò rỉ từ thông...