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...

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

Bảo trì dự đoán, (Predictive maintenance), là gì?

Bảo trì dự đoán, (Predictive maintenance), là gì? Nguồn: Wikipedia Biên dịch Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  baoduongcokhi.com. Xem thêm: Bảo trì (Maintenance) là gì? Bảo trì dựa trên tình trạng CBM (Condition-Based Mainienance) Bảo trì dựa trên tình trạng  (Condition-based maintenance CBM) là gì? Bảo trì tập trung vào độ tin cậy RCM: 9 nguyên tắc của chương trình bảo dưỡng phòng ngừa hiện đại (Full) . Định nghĩa bảo trì 4.0 Bảo trì dự đoán, được thiết kế để giúp xác định tình trạng của thiết bị đang sử dụng, nhằm ước tính thời điểm bảo trì nên được thực hiện. Cách tiếp cận này, hứa hẹn tiết kiệm chi phí, so với bảo trì phòng ngừa định kỳ, hoặc dựa trên thời gian, bởi vì các nhiệm vụ chỉ được thực hiện khi đã chắc chắn. Vì vậy, nó được coi là bảo trì dựa trên tình trạng được thực hiện, khi được đề xuất bởi các ước tính, về trạng thái xuống cấp của một hạng mục. Từ dự báo của bảo trì dự đoán, cho phép chúng ta lên kế hoạch và lich trình cho việc Bảo trì phục hồi thuận tiện, và n...

Bảo trì dựa trên tình trạng, (Condition-based maintenance CBM) là gì?

Bảo trì dựa trên tình trạng, (Condition-based maintenance CBM) Nguồn: Wikipedia Biên dịch Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  baoduongcokhi.com. Xem thêm: Bảo trì (Maintenance) là gì? Bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance) là gì? Bảo trì dựa trên tình trạng CBM (Condition-Based Mainienance) Bảo trì tập trung vào độ tin cậy RCM: 9 nguyên tắc của chương trình bảo dưỡng phòng ngừa hiện đại (Full) . Định nghĩa bảo trì 4.0 Thảo luận về thế hệ bảo trì thứ 4 Đo rung động trên động cơ điện Bảo trì dựa trên tình trạng, ( CBM ), được mô tả ngắn gọn, là bảo trì khi có nhu cầu. Mặc dù cũ hơn nhiều theo trình tự thời gian, Nó được coi là một phần hoặc thực hành bên trong lĩnh vực bảo trì dự đoán rộng hơn, và mới hơn, nơi các công nghệ AI mới, và khả năng kết nối được đưa vào hoạt động, và nơi từ viết tắt CBM, thường được sử dụng để mô tả “Giám sát dựa trên tình trạng”, hơn là việc bảo trì. Bảo trì CBM được thực hiện, sau khi một hoặc nhiều chỉ báo, cho thấy thiết bị sắp hỏng, hoặc hiệu suất thi...

Bảo trì tập trung vào độ tin cậy RCM: 9 nguyên tắc của chương trình bảo dưỡng phòng ngừa hiện đại (Full)

Các chương trình bảo trì hiệu quả nhất là có tính chuyển biến. Chúng đang thay đổi và cải tiến liên tục. Luôn tận dụng tốt hơn các nguồn lực khan hiếm của chúng ta. Luôn trở nên hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn những hư hỏng quan trọng đối với doanh nghiệp của chúng ta. Khi cải tiến chương trình bảo trì, bạn cần hiểu rằng không phải tất cả các cải tiến đều có cùng một đòn bẩy: Thứ nhất , hãy tập trung vào việc loại bỏ các nội dung công việc bảo trì không cần thiết. Điều này giúp loại bỏ việc duy trì lao động và vật tư. Nhưng nó cũng giúp loại bỏ việc lập kế hoạch, lên lịch trình, quản lý và báo cáo về công việc bảo trì này. Nghe thêm bài khác bằng cách  Đăng ký kênh Podcast của Bảo Dưỡng Cơ Khí Thứ hai , thay đổi các nội dung công việc đại tu hoặc thay thế dựa trên thời gian thành các nội dung công việc dựa trên tình trạng. Thay vì thay thế một linh kiện sau nhiều giờ vận hành, hãy sử dụng kỹ thuật theo dõi tình trạng để đánh giá xem linh kiện đó...

BẢO TRÌ PHÒNG NGỪA (PREVENTIVE MAINTENANCE)

Giới thiệu Bảo trì phòng ngừa hay bảo trì ngăn ngừa là bất cứ một hoạt động nào được thực hiện để kéo dài tuổi thọ của thiết bị và tránh những hư hỏng trước thời hạn. Ví dụ: kiểm tra thiết bị, bôi trơn điều chỉnh máy và kiểm tra dự đoán (bảo trì dự đoán) và bảo trì định kỳ, thường là thay thế chi tiết. Kỹ thuật giám sát tình trạng Giám sát tình trạng là một quá trình xác định tình trạng của máy móc đang lúc hoạt động hay lúc ngừng hoạt động. Nếu một vấn đề nào đó được phát hiện thì thiết bị giám s...

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. Trụ...

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...

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 ...

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...