1
MC LC
Trang
MC LC ......................................................................................................................................... 1
LI CẢM ƠN.................................................................................................................................... 3
DANH MC KÝ HIU CÁC CH VIT TT ..................................................................... 4
DANH MC HÌNH V VÀ ĐỒ TH .............................................................................................. 5
M ĐẦU ............................................................................................................................................ 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN V BÔI TRƠN Ổ TRC CHÍNH MÁY CNC .......................... 10
1.1 TNG QUAN V BÔI TRƠN MÁY CÔNG C ................................................................... 10
1.1.1 Mục đích, đặc điểm và phương pháp bôi trơn máy truyền thng. ................................... 10
1.1.2 Tổng quan, phương pháp bôi trơn và kết cu máy công c hiện đại CNC ...................... 13
1.1.2.1 Tổng quan và phƣơng pháp bôi trơn trục chính máy CNC ....................................... 13
1.1.2.2 Nguyên tc cu trúc, kết cu và những đăc trƣng cơ bản ca máy CNC. ................ 16
1.2 H THNG BÔI TRƠN KIU PHUN SƢƠNG .................................................................... 21
1.2.1 H thống khí nén và vai trò cơ bn ca h thng khí nén. ............................................... 21
1.2.2 H thng thy lc và vai trò ca h thng thy lc. ........................................................ 23
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CU .................................................................................................. 26
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước..................................................................................... 26
1.3.2 Tình hình nghiên cứu nưc ngoài .................................................................................... 27
1.4 KT LUN CHƢƠNG ........................................................................................................... 37
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH HN HỢP BÔI TRƠN DẠNG SƢƠNG
KHÍ/DU ......................................................................................................................................... 38
2.1 CH TIÊU TÍNH TOÁN CH ĐỘ BÔI TRƠN ....................................................................... 38
2.1.1 Định luật cơ bản v ma sát: ............................................................................................. 38
2.1.2 Cơ sở lý thuyết v mòn. .................................................................................................... 43
2.1.3 Cơ sở lý thuyết v bôi trơn và dòng chy trong ng. ....................................................... 44
2.1.4 Ch tiêu tính toán chế độ bơi trơn cụm trc chính ........................................................... 54
2.2 NGUYÊN HÌNH THÀNH HN HP BÔI TRƠN DNG SƢƠNG CHO TRC
CHÍNH MÁY CNC ....................................................................................................................... 58
2.3 KT LUN CHƢƠNG ........................................................................................................... 61
CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG S QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ................................................... 63
HN HỢP BÔI TRƠN DẠNG SƢƠNG CỦA HN HP KHÍ/DU ....................................... 63
3.1 TÌM HIU CÁC NG DNG CA PHN MM ANSYS TRONG TÍNH TOÁN DÒNG
CHY ........................................................................................................................................... 63
3.1.1 Gii thiu chung v phn mm ANSYS Fluent ................................................................ 63
3.1.2 Các tính năng đặc trưng của sn phm .......................................................................... 66
3.1.3 Kh năng tương thích vi phn mm khác ..................................................................... 68
3.2 PHNG S QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HN HP BÔI TRƠN DNG SƢƠNG . ... 70
3.2.1 Quy trình mô phng và tính toán: .................................................................................... 71
3.2.2 Mô hình hóa và mô phng cm to hn hợp bôi trơn: .................................................... 72
3.3 KT LUN CHƢƠNG ........................................................................................................... 77
KT LUN VÀ KIN NGH ........................................................................................................ 78
TÀI LIU THAM KHO .............................................................................................................. 80
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây công trình nghiên cu ca riêng tôi. Nhng kết qu
nghiên cu trong luận văn này đảm bo tính chính xác, trung thực và chƣa có tác giả
nào công b; Nhng ni dung tham kho, trích dn trong luận văn đều đã đƣợc ch
rõ ngun gc.
Tác gi luận văn
Phùng Văn Tùng
3
LỜI CẢM ƠN
Trong thi gian thc hin luận văn Thạc s tôi đã nhận đƣợc s quan tâm,
giúp đỡ ca nhiu tp th nhân. Nhân dp hoàn thành luận văn, tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc nht.
Tôi xin trân trng cảm ơn TS. Lê Giang Nam đã trực tiếp tận tình hƣớng dn
tôi trong sut thi gian thc hin luận văn tt nghip ca mình.
Trân trng cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại hc Bách Khoa Ni; các
thy cô, Công nhân Viên chc viện Sau đi hc, Viện khí các thầy trong
b môn Máy & ma sát hc đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kin thun li nhất đ tôi
hoàn thành nhim v.
Chân thành cảm ơn các bạn đồng nghip nơi tôi đang công tác đã
nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kin thun li cho tôi trong quá trình theo hc và hoàn
thành luận văn tốt nghip.
Cuối cùng, tôi xin đƣợc bày t lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng bạn bè,
đồng nghiệp đã thƣờng xuyên quan tâm, đng viên, to mọi điều kin tt nht v
tinh thần cũng nhƣ vật cht cho tôi trong sut thi gian va qua.
Do thi gian thc hin hn kiến thc ca bn thân còn nhiu hn chế,
cho nên Luận văn này không thể tránh khi nhng thiếu sót. Rt mong nhận đƣợc s
ch bo, góp ý và phê bình ca các Thy, Cô và bn bè.
Xin trân trng cảm ơn!
4
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT
Ký hiu
Din gii
Ý nghĩa
1
AC
Alternating Current
Dòng điện xoay chiu
2
CAE
Computer Aided Engineering
Tr giúp ca máy tính
3
CAQ
Computer Aided Quality Control
Tr giúp ca máy tính
trong kim soát cht lƣng
4
CATIA
Computer Aided Three Dimensional
Interactive Application
ng dng máy tính trong
thiết kế tƣơng tác 3D
5
CFD
Computer Fluid dynamics
ng dng máy tính trong
động lc hc chát lng
6
CNC
Computer Numerical Control
ng dng máy tính trong
điu khin s
7
FEA
Finite Element Application
ng dng phn t hu hn
8
FRL
Filter regulator lubricator
B lọc điều áp bôi trơn
9
MIT
Massachusetts Institute of
Technology
Hc vin công ngh
Massachusetts
10
NC
Numerical Control
Điu khin s
11
PLC
Programable Logic Controller
Điều khiển lập trình logic
12
UDF
User Define Fucntion
ng dụng hàm định nghĩa
13
IC
Integrated Circuit
Mạch tích hợp
5
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Máy phay CNC .................................................................................................................. 14
Hình 1.2 Sơ đồ cu trúc máy CNC ................................................................................................... 18
Hình 1.3 Máy nén khí ....................................................................................................................... 22
Hình 1.4 B lc và cc hút m .......................................................................................................... 23
Hình 1.5 Bơm bánh răng và nguyên lý hot đng ............................................................................ 24
Hình 1.6 Van tràn và van an toàn ..................................................................................................... 25
Hình 1.7 Kết cu van tràn và van an toàn ......................................................................................... 25
Hình 1.8 B trí cp nhit đ kim tra trc quay(Schematic illustration of tested spindle) .............. 30
Hình 1.9 H thống bôi trơn dầu/khí (Oil/air lubrication system) ...................................................... 30
Hình 1.10 Ảnh hƣởng ca tham s khí/dầu đến s tăng lên của nhit đ trc quay ......................... 34
Hình. 1.11 Ảnh hƣởng ca khi lƣng du ti s tăng lên của nhiệt độ ......................................... 36
Hình 1.12 Ảnh hƣởng ca chu k bôi trơn tới s tăng lên của nhiệt độ .......................................... 36
Hình. 1.13 Ảnh hƣởng ca áp suất khí đến nhit đ tăng lên. .......................................................... 36
Hình 2.1.1 Sơ đồ min ma sát bình thƣờng và không bình thƣờng .................................................. 40
Hình 2.1.2 Quan h gia lc ma sát và h s ma sát ........................................................................ 41
Hình 2.1.3 Mi quan h gia h s ma sát và vn tốc trƣợt ............................................................. 42
Hình 2.1.4 Phân t dòng chy trong ng .......................................................................................... 46
Hình 2.1.5 Quy lut phân b vn tc ca cht lng trên mt cắt ƣớt ............................................... 48
Hình 2.1.6 Phân t din tích ............................................................................................................. 49
Hình 2.1.7 Minh ha tn tht dọc đƣờng .......................................................................................... 52
Hình 2.1.8 Cm phi khí du ............................................................................................................ 55
Hình 2.1.9 Sơ đồ cung cp dầu bôi trơn cho máy và phƣơng án ...................................................... 56
Hình 2.1.10 Sơ đồ cp du ................................................................................................................ 57
Hình 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý cp hn hp dầu/khí bôi trơn trục chính .............................................. 58
Hình 2.2.2 B lc-điu áp-bôi trơn (FRL) ........................................................................................ 59
Hình 2.2.3: Cm to hn hợp bôi trơn dạng sƣơng .................................................................... 59
Hình 2.2.4: Sơ đồ b trí các đƣờng ng dòng chảy trong quá trình bôi trơn .................................... 59
Hình 2.2.5 Mô hình quá trình to hn hợp bôi trơn dạng sƣơng mù ................................................ 60
Hình 3.1.1 Động cơ đốt trong đƣc mô hình hóa bng ANSYS FLUENT ..................................... 63
Hình 3.1.2 Mô hình dòng chy chất lƣu ........................................................................................... 64
Hình 3.1.3 Mô hình hóa .................................................................................................................... 65
Hình 3.1.4 kh năng tƣơng thích vi phn mm khác ...................................................................... 69
Hình 3.2.1: Bn v chi tiết 2D thiết b hn hợp bôi trơn sƣơng mù: ................................................ 70
Hình 3.2.2: Bn v tham kho 3D .................................................................................................... 70
Hình: 3.2.3 Trình t mô phng và tính toán ..................................................................................... 71
Hình 3.2.4: Mô hình gic-lơ của cm to hn hợp bôi trơn trong môi trƣờng Ansys và Ansys
Workbench ........................................................................................................................................ 72
Hình 3.2.5: Mô hình chia lƣới thiết kế trong Ansys Workbench ...................................................... 72
Hình 3.2.6 Kết qu mô phng vi D
gic-lơ1-1
= 1,5mm và P
1-1
=1bar ................................................... 74
Hình 3.2.7 Kết qu mô phng vi D
gic-lơ1-2
= 1,5mm và P
1-2
=6,3bar ................................................ 74
Hình 3.2.8 Kết qu mô phng vi D
gic-lơ2-1
= 2mm và P
2-1
=1bar ...................................................... 75
Hình 3.2.9 Kết qu mô phng vi D
gic-lơ2-2
= 2mm và P
2-2
=6,3bar ................................................... 76
Bảng 3.2.1: Độ ri, vn tc, áp sut, nhit đ, khi lƣng riêng ca hn hp khí-du theo các tiết
din và áp sut của đầu vào khac nhau. ............................................................................................ 76
6
M ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Để chở thành nƣớc công nghiệp thì khoa học công nghệ ngày càng đóng một
vai trò quan trọng. Trong đó ngành công nghiệp chế tạo đóng một vai trò mũi nhọn.
Trong ngành chế tạo máy thì máy công cụ yếu tố không thể thiếu ngày càng
phát triển hiện đại từ các máy thô cho đến các máy điều khiển số hiện đại. Cùng
sự phát triển đó thì việc sử dụng khai thác hiệu quả máy công cụ cũng cần đƣợc
nghiên cứu.
Các máy công cụ điều khiển số NC CNC thay thế dần các máy ng cụ
thô sơ và ngày càng chở nên phổ biến trên thế giới với mức độ ngày càng hiện đại. ở
Việt Nam ngày càng xuất hiện nhiều máy công cụ điều khiển số nhƣ các viện đào
tạo, các trung tâm nghiên cứu, các trƣờng kỹ thuật trong các nhà máy nghiệp
ngày càng phổ biến. Tƣơng xứng với trang thiết bị công nghệ hiện đại thì đội ngũ tri
thức nói chung cũng nhƣ các cán bộ kỹ thuật nói riêng cần phải đƣợc trang bị kiến
thức chuyên môn để sử dụng và làm chủ đƣợc công nghệ hiện đại.
Để đảm bảo độ chính xác gia công, tính ổn định tuổi bền thì cần phải sử
dụng vận hành máy theo đúng chế độ tối ƣu. Ma sát ảnh hƣởng rất lớn đến độ
chính xác, tuổi bền của chi tiết tính ổn định đó, ma sát gây ra mòn, sinh nhiệt
làm làm biến dạng thay đổi tính vật liệu. Để nâng cao chất lƣợng gia công
hiệu quả kinh tế cao. Vấn đề bôi trơn giảm thiểu ma sát, giảm thiểu mòn nâng cao
tuổi bền của máy ý nghĩa cùng quan trọng. Việc nâng cao độ tin cậy tuổi
thọ không chỉ mang ý nghĩa lớn đối với các nhà máy, công ty còn mang ý nghĩa
quan trọng với cả quốc gia quốc tế. Trong các vấn đề chung liên quan đến độ tin
cậy, tuổi thọ của máy thì vấn đề ma sát, mòn, i trơn đóng vai trò quan trọng nhất.
Nó quyết định đến 95% dộ tin cậy và tuổi thọ của máy và thiết bị.
Nghiên cứu về bôi trơn đóng vai trò quan trọng đối với các máy móc hiện
đại. Theo thống khoảng 1/3[1] nguồn năng lƣợng thế giới tiêu phí cho ma sát
dƣới dạnh này hay dạng khác. thế tầm quan trọng của nghiên cứu về bôi trơn
đƣợc nhấn mạnh. Mục đích nghiên cứu về bôi trơn là hạn chế tới mức thấp nhất tiến
tới loại trừ những mất mát do ma sát và mòn ở tất cả các cấp độ của công nghệ mà ở
đó tồn tại các bề mặt tiếp xúc có chuyển động tƣơng đối. Các nghiên cứu về bôi trơn
7
sẽ làm cho các nhà máy hoạt động hiệu quả hơn, khả năng làm việc của máy móc
hiệu quả hơn, giảm thời gian sửa chữa, tiết kiệm đáng kể về chi phí thay, bảo dƣỡng
va vận hành. Tối ƣu hóa bôi trơn làm mát sẽ nâng cao đƣợc hiệu quả kinh tế
tài nguyên do đó Tác giả chọn đề tài Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp
bôi trơn trục chính máy CNC trên sở phỏng sốKết qu nghiên cu ca
đề tài s nhng tài liu cn thiết phc nghiên cu chuyn giao công ngh; góp
phn nâng cao hiu qu s dng máy, chất lƣợng sn xut và hiu qu kinh tế.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu nhằm: Nghiên cứu tối ƣu hóa bôi trơn làm mát bằng
phƣơng pháp phun sƣơng với trục quay cao tốc thông qua nghiên cứu ảnh hƣởng
của các tham số bôi trơn. Qua đó chọn đƣợc chế độ bôi trơn phù hợp nhằm nâng cao
hiệu quả sử dụng máy.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn sƣơng cho trục chính
máy CNC thông qua nghiên cứu ảnh hƣởng của các tham số i trơn đến hiệu quả
bôi trơn. Ứng dụng phần mềm Ansys Fluent mô phỏng số quá trình đó.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Các phƣơng pháp chủ đạo đƣợc sử dụng để giải quyết các nội dung nghiên
cứu của đề tài phƣơng pháp nghiên cứu thuyết, điều tra liệu. Phƣơng pháp
xây dựng mô hình phần tử hữu hạn, tính toán trên môi trƣờng Ansys Fluent.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
a. Ý nghĩa khoa học.
Nghiên cứu ứng dụng hiệu quả phƣơng pháp bôi trơn sƣơng đối với
trục quay tốc độ cao góp thêm kiến thức về bôi trơn nói chung i trơn với trục
quay cao tốc nói riêng.
b. Ý nghĩa thực tiễn.
Nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của phƣơng pháp chế độ bôi trơn
đối với trục quay làm việc chế độ cao tốc ảnh hƣởng của bôi trơn đến tuổi thọ
cũng nhƣ độ chính xác gia công. Ảnh hƣởng của phƣơng pháp bôi trơn đến ma t
mài mòn từ đó tối ƣu hóa phƣơng pháp chế độ bôi trơn thông qua điều chỉnh các
8
tham số ảnh hƣởng đến bôi trơn. Từ đó nâng cao tuổi bền, hiệu suất làm việc từ đó
nâng cao hiệu quả kinh tế.
6. Nội dung của đề tài
Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo. Để đạt đƣợc mc tiêu của đề tài, lun
văn tập trung gii quyết nhng ni dung sau:
- Nghiên cứu tổng quan về bôi trơn, bôi trơn máy công cụ truyền thống
phƣơng pháp bôi trơn trục quay cao tốc. Khảo sát các phần tử cấu thành nên
hệ thống bôi trơn cho trục quay cao tốc. Khảo sát ảnh hƣởng của các tham số
dầu/khí đến hiệu quả bôi trơn và làm mát đối với trục quay tốc độ cao.
- Nghiên cứu thuyết về ma sát mòn sở thuyết về bôi trơn dòng
chảy trong ống. Chỉ tiêu tính toán bôi trơn cụm trục chính máy CNC. Nguyên
hình thành hỗn hợp bôi trơn sƣơng cho trục quay cao tốc (trục chính
máy CNC).
- Nghiên cứu tổng quan về phần mềm Ansys. Ứng dụng phần mềm Ansys
Fluent mô phỏng số quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn dạng sƣơng mù
cho trục quay cao tốc từ đó xác định đƣợc ảnh hƣởng của các tham số bôi
trơn dầu/khí tới hiệu quả bôi trơn và làm mát trục chính máy CNC.
Vi ni dung nghiên cứu đã trình bày trên, tác gi chia Luận văn thành 3
chƣơng, phần kết lun và kiến ngh và đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
Chương 1: TNG QUAN V BÔI TRƠN TRC CHÍNH MÁY CNC
Nội dung chính là khái quát về bôi trơn trên máy công cụ truyền thống và hệ
thống bôi trơn, phƣơng pháp bôi trơn phun sƣơng trên trục quay cao tốc. Tổng hợp
các phƣơng pháp đã nghiên cứu và ảnh hƣởng của các tham số bôi trơn cho trục
chính máy CNC, định hƣớng nghiên cứu.
Chương 2: NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH HN HP BÔI
TRƠN DNG SƢƠNG KHÍ/DU
Khái quát thuyết về ma sát mài mòn, sở thuyết về bôi trơn dòng
chảy trong ống. Nguyên lý hình thành hỗn hợp bôi trơn sƣơng mù cho trục quay cao
tốc (trục chính máy CNC).
9
Chương 3: MÔ PHNG S QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HN HP BÔI
TRƠN DNG SƢƠNG CA HN HP KHÍ/DU
Tng quan v phn mm Ansys. ng dng phn mm Ansys Fluent mô
phng s quá trình hình thành hn hợp bôi trơn dạng sƣơng mù cho trục quay cao
tc t đó xác định đƣợc ảnh hƣởng ca các tham s ti hiu qu bôi trơn và làm
mát.
KT LUN VÀ KIN NGH
Các đóng góp mới ca tác gi khi hoàn thành luận văn:
- Bổ sung dữ liệu về bôi trơn máy công cụ nói chung và bôi trơn trục quay cao
tốc (trục chính máy CNC) nói riêng.
- Cung cấp một số dữ liệu về phần mềm Ansys nói chung và Ansys Fluent nói
riêng trong ứng dụng trong mô phỏng số quá trình hình thành hỗn hợp bôi
trơn sƣơng dầu và mô phỏng dòng chảy.
- Định hƣớng v phƣơng pháp và chế độ bôi trơn cho máy công cụ theo
các chế độ làm vic và tc đ quay ca trc chính máy.
7. Kết qu của đề tài
- Đã xây dựng đƣợc tham số ảnh hƣởng đến chất lƣợng bôi trơn thông qua độ rối
dầu. Xác định đƣợc nguyên lý hình thành hỗn hợp bôi trơn sƣơng dầu.
- Đánh giá đƣợc các thông số của giclơ ảnh hƣởng đến chất lƣợng bôi trơn. Xác
định đƣợc chế độ bôi trơn trơn hợp lý, hiệu quả thông qua điều chỉnh các tham số
bôi trơn.
- Đã thực hiện mô phỏng số trên cơ sở phần mềm Ansys Fluent với loại dầu
Shell Tonna 68.
- Một phần nghiên cứu của Luận văn đƣợc đăng trên tạp chí Khoa học & Công
nghệ trƣờng đại học Công nghiệp Hà Nội số 18 tháng 10 năm 2013.
10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN Ổ TRỤC CHÍNH MÁY CNC
1.1 TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN MÁY CÔNG CỤ.
1.1 .1 Mục đích, đặc điểm và phương pháp bôi trơn máy truyền thống.
Mục đích của việc bôi trơn là giảm ma sát, tránh mòn cho máytừ đó nâng cao
tuổi bền độ chính xác cho máy công cụ. Do vậy những cấu chuyển động
tƣơng đối cần đƣợc bôi trơn. Những nơi cần thiết có bôi trơn là:
- Trục chính và các ổ của trục chính máy.
- Dẫn hƣớng theo 3 trục X,Y,Z
- Các vítme - đai ốc bi và các ổ đỡ và chặn (3 vítme đai ốc bi, 6 ổ)
- Cơ cấu thay dao (ổ của cơ cấu thay dao và thanh trƣợt).
Tui th ca máy công c ph thuc ch yếu vào tui th ca h thng trc
chính, cm dẫn hƣớng trên thân máy bàn máy. Nguyên nhân ch yếu làm gim
tui th y do xut hiện độ mòn không đều trên b mt ca chi tiết, cm chi tiết.
Việc các máy cấu dng c cn phi làm việc trong điều kiện môi trƣờng khác
nhau đã đề ra yêu cu phi không ngừng tăng cƣờng độ tin cy tui th ca các
thiết b. Trong vấn đề chung v tui th và độ tin cy vấn đề ma sát, mòn và bôi trơn
nhng vấn đề quan h rt phc tp vi nhau chiếm mt v trí quan trng.
Mài mòn vấn đ trung tâm ca các vấn đề trung v ma sát bôi trơn. Mỗi bƣớc
phát trin của máy móc cấu dng c đều gn lin vi vic nghiên cu các hin
ng din ra ti phn tiếp xúc gia các cp ma sát với nhau. Do ý nghĩa quan trọng
ca máy công c vic áp dng nhng thành tu khoa học bôi trơn nhằm nâng
cao tui th của máy đƣợc nhiu nhà khoa hc trên thế gii quan tâm. Công dụng cơ
bn ca h thống bôi trơn giảm s tổn hao ma sát, tăng độ bn mòn ca các b
mặt công tác, đảm bo nhiệt đ làm việc bình thƣờng cho phép. Thiết kế h thng
bôi trơn đúng sẽ bo v đƣợc lâu dài độ chính xác ban đầu ca máy trong toàn b
thi gian s dụng máy. Bôi trơn là một trong nhng bin pháp bo v các b mt ma
sát hiu qu nht hin nay s dng các loi dầu bôi trơn thích hợp để bôi trơn.
Mục đích của bôi trơn tạo ra mt lp du chiều dày đủ ln trên các b mt ma
sát, tránh s tiếp xúc trc tiếp giữa chúng, do đó giảm đƣợc s mài mòn b mt các
chi tiết tăng đƣợc tui th ca máy thiết b. nhiều cách để phân loi bôi
trơn: Theo dạng ma sát, ngoài ma sát khô (không bôi trơn) còn bôi trơn nửa ƣớt
11
(thƣờng gn vi vịệc cung cp du, m định k) bôi trơn ƣớt. Theo vt liu bôi
trơn bôi trơn chất bôi trơn rắn (graphít hay bisunphua môlípđen), chất bôi trơn
lỏng (nƣớc, du, mỡ) và bôi trơn chất khí.
Máy công c truyn thng di tốc độ làm vic ca trục chính thƣờng nh
hơn 2000 vòng/ phút. Trong khi máy công cụ, động hoạt động, các b mt tiếp
xúc ca các chi tiết ca máy động nhƣ trục chính máy công c, pít tông, xi
lanh, bạc đỡ trc, lăn, cam, bánh răng, ..., phải chu ma sát rt ln b mài mòn
liên tục. Hơn nữa, ma sát gia các b mt tiếp xúc làm gim tui th ca chi tiết,
làm sinh nhit, biến dng, gây sai s trong máy công c, làm tn hao công sut ca
động cơ. Do vậy, vic bôi trơn các b mt làm vic là mt yêu cu tt yếu đối vi tt
c các máy công c các loại động đốt trong. Dầu bôi trơn tạo nên mt màng
bo v ph lên các b mt tiếp c làm gim ma sát, đng thi gim nhiệt độ, nh
đó giảm đƣợc tn hao công sut do ma sát tăng tuổi th cho máy công c
động cơ đồng thời cũng làm giảm sai s trong máy công c.
Trong các máy công cụ, hộp số, trục chính của máy động cơ, các chi tiết
phải làm việc ở các chế độ nhiệt khác nhau và chúng đòi hỏi phải có chế độ bôi trơn
thích hợp. Về bản thì bôi trơn nhằm mục đích giảm thiểu ma sát nhiệt sinh ra
tại vùng tiếp c bằng cách nào đó đƣa chất bôi trơn vào vùng tiếp c để các bề
mặt ma sát không tiếp xúc trực tiếp với nhau. thể phân biệt hai chế độ bôi trơn
sau: Bôi trơn bằng phƣơng pháp tự nhiên (bôi trơn bằng tra mỡ định kỳ,bôi trơn
bằng vung dầu, bôi trơn bằng nhỏ giọt, bôi trơn bằng ngâm dầu…) bôi trơn bằng
phƣơng pháp cƣỡng bức (sử dụng hệ thống bôi trơn bơm dầu). các máy công
cụ truyền thống và các loại động cơ đốt trong thƣờng sử dụng kết hợp cả hai phƣơng
pháp kể trên: Những chi tiết làm việc nặng đƣợc bôi trơn cƣỡng bức, còn các chi tiết
làm việc nhẹ hơn thì bôi trơn bằng vung dầu, nhỏ giọt và ngâm dầu.
các hộp giảm tốc trên máy công cụ truyền thống thƣờng đƣợc bôi trơn
bằng ngâm dầu. Còn các trục, bạc đƣợc i trơn bằng phƣơng pháp tƣới hoặc
nhỏ giọt. Với những máy thiết bị tốc độ thấp, tải nhỏ ma sát sinh nhiệt
không đáng kể thì thể bôi trơn bằng cách tra mỡ định kỳ. Trên y công cụ
truyền thống thì phƣơng pháp bôi trơn này phù hợp hiệu quả. Do tính nhớt của
dầu vậy với tốc độ thấp thì dầu đủ thời gian để phân bố dính ƣớt trên một
đơn vị diện tích cần cho quá trình bôi trơn. Cũng do tính nhớt và tốc độ thấp mà dầu
12
thừa bôi trơn đủ thời gian tràn thoát ra bên ngoài vùng tiếp xúc tránh đƣợc ma
sát cản do dầu gây ra.
Xét trong vùng bôi trơn màng chất lỏng thể phân thành 5 dạng bôi trơn
bản bôi trơn thủy tĩnh, thủy động, thủy động đàn hồi, bôi trơn hỗn hợp i
trơn biên[1]. Vùng bôi trơn trong đó lớp màng bôi trơn dày hơn chiều cao nhấp
nhô giữa hai bề mặt, đƣợc duy trì nhờ bơm bên ngoài cần sự chuyển động
tƣơng đối giữa hai bề mặt hoặc chuyển động tƣơng đối nhỏ gọi bôi trơn thủy
tĩnh. Ngƣợc lại i trơn thủy động còn đƣợc gọi bôi trơn màng chất lỏng. Bôi
trơn thủy động thƣờng đƣợc thƣợc hiện vận tốc cao, sử dụng chất bôi trơn độ
nhớt lớn để tạo nên khả năng chịu tải cao cho ổ. chế chịu tải này dựa vào hiện
tƣợng chất lỏng nhớt thể trào ra ngoài ngay tức khắc khi hai bề mặt tiến lại gần
nhau. Chất lỏng này cần một thời gian nhất định để các bề mặt tiếp xúc với nhau,
tuy nhiên do sức cản nén của chất lỏng, áp suất tạo nên trong lòng chất lỏng sẽ đủ để
đỡ tải trọng. Bôi trơn thủy động đàn hồi là một dạng của bôi trơn thủy động trong đó
biến dạng đàn hồi tại chỗ tiếp xúc giữa hai bề mặt đóng vai trò quan trọng trong quá
trình bôi trơn, tuy nhiên vẫn những nhấp nhô bề mặt một số vùng khác thể
vẫn chạm nhau.
Các chất đƣợc dùng để bôi trơn giảm mòn thể không khí, chất lỏng
(dầu, nƣớc…), mỡ, chất rn (bột graphit). Bôi trơn trong máy các chức năng chủ
yếu sau:
Gim lc ma sát, tức là làm tăng hiệu sut máy và chi tiết máy;
Giảm độ hao mòn ca các chi tiết máy;
Làm mát các chi tiết máy do b nóng khi ma sát;
Bo v chi tiết khi han g;
Bảo đảm tính kín khít ca b phn ma sát;
Liên tc làm sch chi tiết (do bi bm và các ht mài mòn);
Bảo đảm kh năng làm việc trong mt khong nhiệt độ, áp sut vn tc
tt ln;
Điền đầy các lõm nhp nhô b mt.
Máy không th vn hành bo qun lâu ngày thiếu bôi trơn. Hoàn thiện
bôi trơn phƣơng pháp rẻ nhanh nhất để tăng tuổi th cho máy. Trên máy công
c truyn thng, tốc độ trục chính thƣờng nh hơn 2000 vòng/phút. Để tối ƣu hóa
13
cho bôi trơn cho các máy di tốc độ nhƣ trên cũng đã đƣợc nghiên cứu đã
những phƣơng pháp bôi trơn thích hợp nhƣ trên. Trong vấn đề ma sát mài mòn các
yếu t th ảnh hƣởng đến ma sát mòn nhƣ: Tác dng ca nhiệt độ, tác dng ca
ti trng, ảnh hƣởng của tính tƣơng thích vt liu, ảnh ng ca cu trúc tế vi, nh
ng ca biên gii ht.
1.1.2 Tổng quan, phương pháp bôi trơn kết cấu máy công cụ hiện đại
CNC
1.1.2.1 Tổng quan và phƣơng pháp bôi trơn trục chính máy CNC
Máy công c CNC (Computer Numerical Control) máy công c kh
năng kết nối điều khin vi các thiết b đin t hiện đại khác nhƣ máy tính... B
não ca máy CNC máy tính vi công sut tính toán cc nhanh, h điu hành
nó s dng là Fanuc, Fargor hoc Mazak, ch không phải là Windows hay Mac nhƣ
các máy tính nhân. Năng suất, tốc độ cắt, độ chính xác cao. Vi tốc độ cắt độ
chính xác cao đòi hỏi chế độ bôi trơn tối ƣu.
Máy tính này s điu khin các b phận khí để ct gt kim loại. Chƣơng
trình đƣợc viết sẵn đƣợc t động thi hành khi bn nhất nút Start. Chƣơng trình
này đƣợc dch ra mt th ngôn ng để máy tính th hiểu đƣợc. Sau đó máy tính
chuyn lnh t các chƣơng trình qua các mạch điện t đến điu khin các b phn
cơ khí.