Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ làm lạnh kết hợp với bôi trơn tối thiểu đến quá trình cắt khi phay cứng

 nguội của các loại dầu thực vật để ứng dụng cho gia công vật liệu cứng, một xu 
hƣớng mới hiện nay là trộn một số loại hạt nano vào dầu thực vật để tạo dung dịch 
nano (Nanofluid). Đây là xu hƣớng mới nên cần có nghiên cứu thêm. 
 2.2.2.2. Ảnh hƣởng của vị trí phun và khoảng cách vòi phun 
 Vị trí đặt vòi phun và khoảng cách vòi phun đến vùng cắt ảnh hƣởng rất lớn đến 
quá trình bôi trơn làm nguội trong vùng cắt. Đối với phƣơng pháp MQCL từ bên ngoài 
có thể đặt vòi phun để phun dung dịch trơn nguội vào mặt trƣớc hoặc mặt sau của 
DCC. Tuy nhiên do phun vào mặt sau có nhiều ƣu điểm hơn nên trong thực tiễn sản 
xuất thƣờng dùng sơ đồ phun dung dịch vào mặt sau của DCC nhƣ hình 2.15. Ƣu 
điểm: Dung dịch dƣới dạng sƣơng mù đƣợc phun trực tiếp vào vùng cắt nên hiệu quả 
bôi trơn, làm nguội cao. 
 Khoảng cách L từ đầu vòi phun đến vùng cắt ảnh hƣởng lớn đến quá trình bôi 
trơn làm nguội. Khi L lớn áp lực dòng dung dịch vào vùng cắt nhỏ nên không đủ để 
 44 
đƣa dung dịch trơn nguội vào vùng cắt, khi L bé áp lực dòng dung dịch vào vùng cắt 
lớn nên sẽ làm hạn chế khả năng giữ dung dịch trong vùng cắt. Khoảng cách L tối ƣu 
đƣợc xác định theo từng yêu cầu cụ thể bằng thực nghiệm. 
 Hình 2.15. Sơ đồ phun dung dịch vào mặt sau của dụng cụ cắt 
 2.2.2.3. Ảnh hƣởng của áp suất và lƣu lƣợng dòng khí 
 Áp suất và và lƣu lƣợng dòng khí ảnh hƣởng lớn đến quá trình bôi trơn làm 
nguội. Áp suất và và lƣu lƣợng dòng khí chủ yếu ảnh hƣởng đến khả năng tạo thành 
sƣơng mù, khả năng đƣa dung dịch dƣới dạng sƣơng mù vào vùng cắt và khả năng giữ 
dung dịch trong vùng cắt. 
 Áp suất dòng khí lớn thì khả năng tạo thành các hạt sƣơng mù và khả năng đƣa 
dung dịch trực tiếp vào cùng cắt tốt, tuy nhiên do áp lực lớn nên sẽ đẩy dung dịch ra 
khỏi vùng cắt, làm giảm khả năng giữ dung dịch trong vùng cắt. Việc chọn áp suất 
dòng khí tối ƣu phụ thuộc nhiều vào phƣơng pháp gia công. Đối với các phƣơng pháp 
gia công hở và nửa kín (Tiện, Phay rãnh, Phay mặt đầu, v.v.) nên chọn áp suất trung 
bình, đối với các phƣơng pháp gia công kín (Khoan, Khoét, Doa, Ta rô, v.v.) nên chọn 
áp suất dòng khí lớn. 
 Lƣu lƣợng dòng khí lớn làm tăng khả năng thoát, tản nhiệt trong vùng cắt, tăng 
khả năng làm nguội. Tuy nhiên khi tăng lƣu lƣợng dòng khí sẽ làm giảm lƣu lƣợng 
dung dịch vào vùng cắt nên giảm khả năng bôi trơn. Việc xác định lƣu lƣợng dòng khí 
tối ƣu phụ thuộc vào điều kiện gia công cụ thể. 
 Lƣu lƣợng dung dịch trơn nguội trong MQCL rất nhỏ (0,08 ÷ 3,3 ml/phút) và 
phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ phƣơng pháp gia công; loại dung dịch; áp suất dòng khí, 
 45 
v.v. Việc lựa chọn lƣu lƣợng hợp lý đồng nghĩa với việc lựa chọn đƣợc lƣu lƣợng “vừa 
đủ”, nếu chọn lƣu lƣợng lớn hơn sẽ lãnh phí dung dịch trơn nguội. Việc nghiên cứu, 
điều chỉnh thông số lƣu lƣợng với giá trị rất nhỏ gặp một số khó khăn và ít ý nghĩa nên 
thông số này chƣa đƣợc đặt vấn đề nghiên cứu sâu ở đây. 
 2.2.2.4. Ảnh hƣởng của hạt nano trong dung dịch 
 Hạt nano trong dung dịch nano làm thay đổi đặc tính của dung dịch nền vì vậy 
ảnh hƣởng đến khả năng bôi trơn làm nguội của dung dịch. Loại hạt, kích thƣớc hạt và 
nồng độ hạt nano trong dung dịch đều ảnh hƣởng đến đặc tính và khả năng bôi trơn 
làm nguội của dung dịch. 
 Loại hạt nano ảnh hƣởng chủ yếu là do làm thay đổi đặc tính của dung dịch trơn 
nguội, cụ thể hạt nano MoS2 cải thiện khả năng bôi trơn của dung dịch, hạt nano Al2O3 
cải thiện tính dẫn nhiệt của dung dịch. Khi cần cải thiên cả khả năng bôi trơn và tính 
dẫn nhiệt nên dùng hỗn hợp nano MoS2/Al2O3 (Hybrid nano), v.v. Tùy mục đích cụ 
thể mà lựa chọn loại hạt phù hợp. 
 Cỡ hạt nano cũng ảnh hƣởng đến đặc tính của dung dịch và khả năng bôi trơn 
làm nguội, hiện nay thƣờng dùng cỡ hạt từ 20 nm ÷ 80 nm. 
 Nồng độ hạt nano ảnh hƣởng lớn đến khả năng bôi trơn làm nguội của dung 
dịch do đó ảnh hƣởng lớn đến quá trình cắt. Nếu nồng độ hạt nhỏ sẽ không phát huy 
đƣợc tác dụng của hạt nano, nếu nồng độ quá lớn sẽ gây tác động xấu đến quá trình cắt 
(Hạt MoS2 sẽ tạo thành màng có hại cho quá trình cắt) hoặc gây lãnh phí hạt nano. 
Việc xác định nồng độ tối ƣu đƣợc xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào điều 
kiện gia công cụ thể. 
2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 
 Từ kết quả nghiên cứu trên cho thấy việc ứng dụng MQCL cho quá trình phay 
cứng đã làm ảnh hƣởng đến tính tƣơng tác ma sát trong vùng cắt. Sự thay đổi tƣơng 
tác ma sát này sẽ làm thay đổi quá trình vật lý xảy ra trong vùng cắt nhƣ thay đổi nhiệt 
cắt, thay đổi lực cắt, mòn và tuổi bền của dụng cụ, v.v. do đó làm thay đổi kết quả của 
quá trình gia công nhƣ thay đổi về chất lƣợng bề mặt, độ chính xác và năng suất gia 
công, v.v. 
 46 
 Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến MQCL do đó ảnh hƣởng đến quá trình cắt khi 
phay cứng và có nhiều phƣơng pháp để đánh giá ảnh hƣởng của MQCL đến quá trình 
cắt, đến kết quả của quá trình gia công. Với điều kiện cụ thể của cơ sở đào tạo và với 
điều kiện thực tiễn sản xuất hiện nay, tác giả giới hạn vấn đề nghiên cứu nhƣ sau: 
 2.3.1. Lựa chọn thông số vào (Điều kiện) 
 - Phƣơng pháp BTLN: Sử dụng hai phƣơng pháp là MQL và MQCL. Mục đích 
là đánh giá hiệu quả của MQCL so với MQL. 
 - Loại dung dịch nền: Sử dụng hai loại dung dịch nền gồm dầu đậu nành (DDN) 
và dung dịch Emulsi 5% (Em 5%). Mục đích là đánh giá, so sánh một loại dầu thực vật 
sẵn có, thân thiện môi trƣờng so với dung dịch Emulsi (một loại dung dịch pha nước 
thông dụng). Kết quả đƣợc dùng làm căn cứ để tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng DDN 
vào quá trình BTLN, đáp ứng xu hƣớng gia công sạch, bền vững. 
 - Hạt nano: Sử dụng hạt nano MoS2 để tạo dung dịch nano trên dung dịch nền là 
Em 5% và DDN. Mục đích là đánh giá hiệu quả của việc sử dụng dung dịch nano 
MoS2 đến quá trình cắt khi phay cứng. 
 - Áp suất (p) và lƣu lƣợng (Q) dòng khí: Mục đích là đánh giá ảnh hƣởng của 
áp suất và lƣu lƣợng dòng khí đến quá trình cắt khi phay cứng. 
 - Vận tốc cắt (V) và độ cứng vật liệu gia công: Mục đích là xác định vận tốc cắt 
và độ cứng tối ƣu khi phay cứng sử dụng MQCL qua đó đánh giá đƣợc hiệu quả của 
MQCL sử dụng dung dịch nano đến khả năng nâng cao tính cắt của mảnh HKC. 
 2.3.2. Thông số đánh giá (Kết quả) 
 Có thể đánh giá thông qua các hiện tƣợng vật lý xảy ra trong quá trình cắt và 
kết quả của quá trình gia công. 
 - Đánh giá thông qua các hiện tƣợng vật lý xảy ra trong quá trình cắt: Sử dụng 
phƣơng pháp đánh giá gián tiếp thông qua các chỉ tiêu gồm các thành phần lực cắt; 
mòn và tuổi bền của dụng cụ. 
 - Kết quả của quá trình gia công: Đánh giá thông qua một số thông số chất 
lƣợng bề mặt gia công gồm trị số nhám bề mặt Ra và cấu trúc hình học tế vi bề mặt. 
 47 
 2.3.3. Mô hình nghiên cứu tổng quát 
 Mô hình nghiên cứu tổng quát có dang: y = f(xi) (2.1) 
 Trong đó: 
 y - Thông số ra (Thông số đánh giá) gồm: Các thành phần lực cắt Px, Py, Pz; 
nhám bề mặt Ra; cấu trúc hình học tế vi bề mặt. 
 xi - Thông số vào (Biến khảo sát) gồm: Phƣơng pháp BTLN (MQL, MQCL); 
loại dung dịch (Em, DDN); tác động của hạt nano MoS2 (Yes, No); áp suất dòng khí 
(p); lƣu lƣợng dòng khí (Q); vận tốc cắt (V); nồng độ hạt nano và độ cứng vật liệu gia 
công. 
 2.3.4. Nội dung nghiên cứu 
 Từ các kết quả nghiên cứu tổng quan và lý thuyết, từ mô hình nghiên cứu tổng 
quát nêu trên, tác giả tập trung giải quyết 4 nội dung chính: 
 1) Nghiên cứu, đánh giá ảnh hƣởng của phƣơng pháp BTLN; loại dung dịch; 
tác động của hạt nano; áp suất dòng khí (p) và lƣu lƣợng dòng khí (Q) đến quá trình 
cắt khi phay cứng thép SKD11. 
 2) Nghiên cứu xác định áp suất (p), lƣu lƣợng dòng khí (Q) tối ƣu trong MQCL 
khi phay cứng thép SKD11. 
 3) Nghiên cứu xác định vận tốc cắt, nồng độ hạt nano tối ƣu khi phay cứng thép 
SKD11 và đánh giá hiệu quả của MQCL đến khả năng nâng cao tính cắt của mảnh hợp 
kim APMT 30. 
 4) Nghiên cứu ảnh hƣởng của MQCL sử dụng dung dịch nano MoS2 đến nhám 
bề mặt Ra; cấu trúc hình học tế vi bề mặt gia công; mòn và tuổi bền của dụng cụ khi 
phay cứng thép SKD11. 
 2.3.5. Phương pháp nghiên cứu 
 Để giải quyết các bài toán nêu trên tác giả sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu 
thực nghiệm với các phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm thích hợp cho từng nội dung 
 48 
nghiên cứu. 
 Để đáp ứng quá trình nghiên cứu thực nghiệm tác giả đã sử dụng phần mềm 
thiết kế quy hoạch thí nghiệm Minitab 18 để thiết kế quy hoạch thực nghiệm, xử lý số 
liệu thí nghiệm và xây dựng hệ thống thí nghiệm (HTTN) trên cơ sở máy thí nghiệm, 
các trang thiết bị đo và các thiết bị phụ trợ hiện đại, đảm bảo độ chính xác và độ tin 
cậy. 
 49 
 CHƢƠNG 3 
 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MQCL ĐẾN QUÁ TRÌNH CẮT KHI 
 PHAY CỨNG THÉP SKD11 
3.1. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 
 3.1.1. Đặt vấn đề 
 Để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm thì việc thiết kế, xây dựng hệ 
thống thí nghiệm đáp ứng yêu cầu là một nhiệm vụ của đề tài. Việc xây dựng hệ thống 
thí nghiệm phải đáp ứng các yêu cầu sau: 
 - Thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt, vận hành trong quá trình nghiên cứu. 
 - Đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy và ổn định suốt quá trình nghiên cứu thực 
nghiệm. 
 - Tuyệt đối an toàn trong sử dụng. 
 - Phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam, giá thành hợp lý và thuận lợi cho 
chuyển giao vào quá trình sản xuất. 
 3.1.2. Xây dựng hệ thống thí nghiệm 
 Mô hình thí nghiệm nhƣ hình 3.1 
 Hệ thống MQCL Máy và dụng cụ Hệ thống đo lường 
 9. ệ thống xử lý và 
 hiển thị đo lực cắt. 
 10. Kính hiển vi kỹ 
 thuật số 
 11. Máy đo nhám 
 12. Thiết bị đo phụ trợ 
 khác 
 Hình 3.1. Mô hình hệ thống thí nghiệm 
 ệ thống MQCL: 1. Nguồn khí nén, 2. ệ thống điều chỉnh áp suất và lưu lượng dòng 
khí vào, 3. Dụng cụ cắt, 4. Đầu phun MQCL, 5. Nguồn cấp dung dịch trơn nguội, 6. Chi tiết 
gia công, 7. Van điều chỉnh lưu lượng dung dịch, 8. Cảm biến đo lực, 9. ệ thống xử lý và 
hiển thị đo lực cắt, 10. Kính hiển vi kỹ thuật số, 11. Máy đo nhám bề mặt, 12. Thiết bị đo phụ 
trợ khác 
 Nguyên lý làm việc: Khí nén từ nguồn cấp (1) qua van điều chỉnh và ổn định áp 
 50 
suất (2) với nguồn khí nén có áp suất đến 8 bar cấp cho đầu phun MQCL (4). Nhờ hiệu 
ứng chân không do đầu phun (4) tạo ra dung dịch trơn nguội từ bình (5) qua bộ van 
điều chỉnh áp suất và lƣu lƣợng (7) đi vào đầu phun MQCL (4). Tại đây dòng khí lạnh 
trộn với dung dịch trơn nguội tạo ra dòng dung dịch lạnh dƣới dạng sƣơng mù phun 
vào mặt sau của dụng cụ cắt (3) trong vùng gia công. Các thành phần lực phát sinh 
trong quá trình cắt của dụng cụ (3) tác động lên chi tiết gia công (6) đƣợc cảm biến đo 
lực (8) thu nhận trong quá trình gia công. Tín hiệu đo từ cảm biến đo (8) đƣợc truyền 
đến hệ thống xử lý số liệu và thiết bị hiển thị (9). Kết quả quá trình gia công gồm các 
thông số chất lƣợng bề mặt và mòn dụng cụ cắt đƣợc đánh giá bởi kính hiển vi kỹ 
thuật số (10) và máy đo nhám bề mặt (11). 
 3.1.2.1. Hệ thống MQCL 
 - Nguồn cung cấp khí nén (1): Có thể dùng nguồn cung cấp chung cho toàn 
phân xƣởng hoặc có thể sử dụng nguồn cấp cục bộ. Ở đây tác giả sử dụng nguồn cấp 
cục bộ là máy nén khí Puma công suất 11 HP. 
 - Bộ điều chỉnh và ổn định áp suất và lƣu lƣợng khí nén (2): Loại MAR401 – 
10A và loại MSC300 – 10A của hãng Mindman Đài Loan. 
 - Van điều chỉnh áp suất và lƣu lƣợng dung dịch (7) đƣợc thiết kế tổ hợp trong 
đầu phun MQCL (4). 
 - Đầu phun dung dịch lạnh MQCL: Đƣợc trình bày cụ thể ở phần sau. 
 3.1.2.2. Máy công cụ, dụng cụ cắt và vật liệu gia công 
 1. Máy công cụ 
 Sử dụng trung tâm gia công đứng Mazak 530C của hãng Mazak Nhật Bản sản 
xuất (hình 3.2). Đây là thiết bị đáp ứng đƣợc các thông số công nghệ tin cậy trong gia 
công phay cứng, phù hợp với yêu cầu của đề tài luận án. 
 2. Dụng cụ cắt 
 Dao phay mặt đầu Ø50 gắn mảnh hợp kim cứng (hình 3.3). 
 Thân dao: BAP 100R – 63- 22 - 4T Mảnh dao: Mảnh hợp kim cứng phủ PVD 
ký hiệu APMT 1604 PDTR LT 30 của hãng LAMINA (Thụy Sỹ). Loại vật liệu dụng 
cụ cắt hiện tại đang đƣợc sử dụng phổ biến trong nƣớc và tính kinh tế hợp lý. 
 51 
 Hình 3.2. Trung tâm phay đứng Mazak 530C 
 Hình 3.3. Đầu dao phay mặt đầu 
 3. Mẫu thí nghiệm 
 Vật liệu gia công thép SKD11, các mẫu thí nghiệm có độ cứng sau nhiệt luyện 
lần lƣợt là HRC = 52; 56; 60. Kích thƣớc phôi 90 mm x 48 mm x 50 mm. Thành phần 
hóa học cho ở bảng 3.1. Vật liệu SKD11 sử dụng nhiều trong gia công khuôn mẫu, các 
chi tiết chịu mài mòn, chịu nhiệt, chịu va đập, v.v.. 
 52 
 Bảng 3.1. Thành phần hóa học thép SKD11 (Wt, %) 
 Thành phần C Si Mn P S Cr Mo V 
 Hàm lượng 1,4 -1,6 0,40 0,60 0,03 0,03 11,0 - 13,0 0,08 - 1,2 0,02 -0,50 
 3.1.2.3. Hệ thống đo lƣờng 
 1. Hệ thống đo lực cắt 
 Hệ thống lực kế gồm cảm biến lực ba thành phần Kistler 9257B CHLB Đức 
(Gọi tắt là lực kế KISTLER 9257B hình 3.4a); hệ thống xử lý tín hiệu và điều khiển 
Kistler type 5233A ( ệ thống điều khiển hình 3.4b); bộ hiển thị (Máy tính cá nhân). 
 2. Kính hiển vi kỹ thuật số và máy đo nhám bề mặt 
 Kính hiển vi kỹ thuật số VHX – 6000 của hãng Keyence Nhật bản (hình 3.5) và 
máy đo nhám bề mặt SJ – 210 của hãng Mitutoyo Nhật bản (hình 3.6). 
 3.1.2.4. Trang thiết bị phụ trợ 
 Ngoài ra, trong quá trình triển khai còn sử dụng các thiết bị phụ trợ khác nhƣ 
máy đo độ cứng Brinen, nhiệt kế, máy rung siêu âm để tạo dung dịch nano; máy đo độ 
nhớt Brookfield DV2T; máy đo độ dẫn nhiệt Linseis THB-500 (hình 3.7) 
 Trong toàn bộ hệ thống thí nghiệm trình bày ở trên, đầu phun dung dịch lạnh 
MQCL do tác giả nghiên cứu, chế tạo để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu và chuyển giao 
vào thực tiễn sản xuất. 
 (a) (b) 
 Hình 3.4. Lực kế Kistler 9257B (a) và ệ thống điều khiển (b) 
 53 
 Hình 3.5. Kính hiển vi V X - 6000 Hình 3.6. Máy đo nhám Mitutoyo SJ-210 
 a) 
 c) 
 b) 
Hình 3.7. Máy rung siêu âm 3000868 – Ultrasons (a); máy đo độ nhớt Brookfield 
 DV2T (b) và máy đo độ dẫn nhiệt Linseis T B-500 (c) 
 54 
 3.1.3. Nghiên cứu, chế tạo đầu phun MQCL 
 Để có đƣợc đầu phun MQCL thì quá trình nghiên cứu, chế tạo đầu phun qua hai 
giai đoạn: 
 Giai đoạn 1. Nghiên cứu, chế tạo thiết bị tạo dòng khí lạnh. 
 Giai đoạn 2. Nghiên cứu, chế tạo đầu phun MQCL trên cơ sở tổ hợp đầu phun 
khí lạnh với thiết bị bôi trơn tối thiểu MQL. 
 3.1.3.1. Nghiên cứu, chế tạo thiết bị tạo dòng khí lạnh (Đầu phun khí lạnh) 
 Việc tạo dòng khí lạnh thực hiện theo hiệu ứng Ranque-Hilsch [38] (Gọi tắt là 
hiệu ứng “ống xoáy”). Sơ đồ nguyên lý tạo dòng khí lạnh cho ở hình 3.8. 
 Hình 3.8. Nguyên lý tạo dòng khí lạnh trong ống xoáy Ranque-Hilsch 
 Dòng khí nén đƣợc cấp vào cửa 1 theo phƣơng tiếp tuyến với thành ống tạo nên 
dòng xoáy thuận 2 đi về phía cửa nóng có van điều chỉnh 4. Tại đây, dòng xoáy khí 
gặp van điều chỉnh 4, một phần khí nóng 3 thoát ra ngoài không khí, phần còn lại bị 
phản xạ tạo dòng xoáy ngƣợc về phía cửa lạnh 6. Van điều chỉnh 4 điều chỉnh sự cân 
bằng giữa lƣợng khí nóng thoát ra và lƣợng khí đƣợc đẩy ngƣợc lại để tạo dòng khí 
lạnh. Hai dòng khí nóng và lạnh này đƣợc mô tả trong mô hình ống Ranque-Hilsch 
(hình 3.8). Sự thay đổi nhiệt độ giữa các luồng không khí nóng và lạnh phụ thuộc các 
thông số đầu vào nhƣ áp suất khí nén, nhiệt độ môi trƣờng, các đặc tính hình học của 
ống, v.v. 
 Nguyên lý Ranque - Hilsch ra đời từ những năm 30 của thế kỷ 20, tuy nhiên 
đến nay, cơ chế vật lý của việc tách nhiệt vẫn chƣa đƣợc giải quyết hoàn toàn [37], 
việc nghiên cứu tính toán các thông số bằng lý thuyết gặp nhiều khó khăn, hƣớng giải 
quyết chủ yếu vẫn nghiên cứu thực nghiệm. 
 55 
 Căn cứ yêu cầu sử dụng mà thông số ra của thiết bị có thể là dòng khí nóng 
hoặc dòng khí lạnh. Ở đây tác giả nghiên cứu, chế tạo thiết bị với thông số ra là dòng 
khí lạnh. 
 Trên cơ sở tham khảo kết cấu và thông số kỹ thuật của hãng Seyang – Hàn 
Quốc nhƣ bảng 3.2, tác giả đã thiết kế kết cấu và chế tạo thành công đầu khí lạnh nhƣ 
hình 3.9 và 3.10 (Ký hiệu là DTNUT). Kết qua thử nghiệm cho ở bảng 3.3. 
 Bảng 3.2. Các thông số cơ bản của đầu phun khí lạnh 
 Vật liệu L (mm) D (mm) L/D D1 (mm) L1 (mm) L2 (mm) Áp suất(bar) 
 3Cr13 49 7 7 16 10 105 7÷8 
 Hình 3.9. Kích thước cơ bản đầu phun DTNUT 
 Hình 3.10. Hình ảnh đầu phun DTNUT 
 Bảng 3.3. Kết quả đo nhiệt độ đầu ra của đầu phun DTNUT 
 Nhiệt độ vào Nhiệt độ ra Mức chênh Áp suất dòng Áp suất dòng khí ra 
 (oC) (oC) nhiệt độ (oC) khí vào (Bar) (Bar) 
 25 ÷ 35 - 1 ÷ -5 30 ÷ 35 7 - 8 5 ÷ 6 
 56 
 3.1.3.2. Nghiên cứu, chế tạo thiết bị đầu phun MQCL 
 Trên cơ sở đầu phun khí lạnh, tác giả nghiên cứu tổ hợp đầu phun khí lạnh với 
đầu phun MQL để tạo thành đầu phun MQCL. 
 Yêu cầu đối với đầu phun dung dịch lạnh: 
 - Tạo dòng dung dịch lạnh dạng sƣơng mù, không bị đóng tuyết đối với các loại 
dung dịch trơn nguội thông dụng nhƣ dầu Emulsi và các loại dầu thực vật. 
 - Nhiệt độ dòng dung dịch lạnh 40C ÷ 100C với điều kiện nhiệt độ dòng khí nén 
250C ÷ 350C (Điều kiện nhiệt độ môi trường). 
 - Lƣu lƣợng 0,1 ÷ 3,3 ml/phút. 
 - Áp suất 3 ÷ 4 bar. 
 - Đáp ứng yêu cầu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và đồng thời phải có kết 
cấu đơn giản, gọn nhẹ thuận lợi cho việc chế tạo, triển khai trong thực tiễn sản xuất. 
 Dòng dung dịch lạnh dƣới dạng sƣơng mù đƣợc tạo ra dựa trên nguyên lý hút 
chân không, sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 3.11. 
 Trong bôi trơn làm nguội tối thiểu MQCL, để đảm bảo hiệu quả của quá trình 
tạo sƣơng mù và phun dung dịch vào vùng gia công hiệu quả, việc chế tạo, lắp ráp, 
điều chỉnh thiết bị đƣợc thuận lợi thì việc chọn vị trí và kết cấu phần buồng trộn dòng 
khí lạnh với dung dịch có ý nghĩa quan trọng. Nguyên lý làm việc nhƣ sau: Luồng khí 
lạnh đi vào cửa (2) sẽ hút khí trong ống để tạo chân không và hút dung dịch vào cửa 
(1). Dòng khí lạnh và dung dịch đƣợc trộn với nhau ở cửa ra (3). Dòng dung dịch lạnh 
dƣới dạng sƣơng mù đƣợc phun trực tiếp vào vùng gia công. 
 Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý tạo dòng dung dịch lạnh 
 Ƣu điểm: Vùng trộn dung dịch nằm ngay cửa ra của đầu phun nên dòng dung 
dịch lạnh không phải di chuyển hành trình dài trong đƣờng dẫn nên không làm giảm 
tổn hao, giữ đƣợc nhiệt độ dòng khí ổn định. 
 57 
 Nhƣợc điểm: 
 - Kết cấu khi lắp chi tiết số 7 vào chi tiết số 6 phải đúng góc độ và đúng vị trí. 
 - Mối lắp giữa chi tiết số 6 và chi tiết số 7 phải cố định sau khi lắp và không 
tháo ra đƣợc khi cần sữa chữa. 
 - Không điều chỉnh đƣợc lƣợng tiết lƣu. 
 Để khắc phục các nhƣợc điểm trên tác giả đã nghiên cứu, đề xuất cải tiến kết 
cấu nhƣ hình 3.12. 
 Hình 3.12. Sơ đồ đã cải tiến tạo dung dịch lạnh 
 Khí lạnh đi vào cửa (2) khi ra khỏi cửa (11) gặp cửa (12) có đƣờng kính lỗ lớn 
nên sẽ hút dung dịch từ (1) qua khe hở (9), dung dịch và khí lạnh đƣợc hòa trộn tại 
buồng (10) cho dòng dung dịch lạnh dƣới dạng sƣơng mù để phun trực tiếp vào vùng 
gia công. 
 Ƣu điểm: Kết cấu này thuận lợi cho quá trình gia công, lắp ráp và rất dễ điều 
chỉnh trong quá trình sử dụng. Đây là điểm khác biệt cơ bản so với một số kết cấu của 
một số hãng đang bán trên thị trường, có thể nói rằng đây phần đóng góp mới của 
tác giả. 
 Tổ hợp buồng trộn ở hình 3.12 với đầu lạnh DTNUT có kết cấu đầu phun dung 
dịch lạnh MQCL nhƣ hình 3.13 và hình ảnh sản phẩm đầu phun nhƣ hình 3.14 (Bản vẽ 
chế tạo và bản vẽ lắp ở phụ lục 6) 
 Hình 3.13. Kết cấu đầu MQCL đã cải tiến 
 58 
 Hình 3.14. ình ảnh đầu MQCL đã cải tiến 
3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHƢƠNG PHÁP BÔI TRƠN LÀM 
NGUỘI, LOẠI DUNG DỊCH VÀ CHẾ ĐỘ TRƠN NGUỘI ĐẾN QUÁ TRÌNH 
CẮT KHI PHAY CỨNG THÉP SKD11 
 3.2.1. Nội dung nghiên cứu 
 Nghiên cứu, đánh giá ảnh hƣởng của phƣơng pháp bôi trơn làm nguội (MQL, 
MQCL); loại dung dịch (Emulsi - Em, Dầu đậu nành – DDN); tác động của hạt nano 
(Có hạt nano MoS2 - Yes, không có hạt nano – No); áp suất dòng khí (p) và lƣu lƣợng 
dòng khí (Q) đến quá trình cắt khi phay cứng thép SKD11 sử dụng MQCL. 
 3.2.2. Phƣơng pháp thiết kế quy hoạch thực nghiệm 
 Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm với thiết kế quy hoạch thí 
nghiệm riêng phần 2k-p, độ phân giải III. Trong đó k là số biến khảo sát, theo mô hình 
nghiên cứu có k = 5; p = 2. Ta có phƣơng án thiết kế . Sơ đồ thiết kế các biến 
thí nghiệ