Mũi khoan, là công cụ cắt phổ biến nhất trong gia công lỗ, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí, đặc biệt là gia công lỗ trên các bộ phận như thiết bị làm mát, tấm ống của thiết bị phát điện và máy tạo hơi nước. Ứng dụng của họ đặc biệt rộng rãi và quan trọng.
I. Đặc điểm khoan
Mũi khoan thường có hai lưỡi cắt chính. Trong quá trình gia công, mũi khoan cắt trong khi quay. Góc cào của mũi khoan tăng dần từ trục trung tâm ra mép ngoài; tốc độ cắt cao hơn khi càng gần vòng tròn bên ngoài và giảm dần về phía tâm, đạt 0 tại tâm quay. Cạnh đục của mũi khoan nằm gần trục quay trung tâm. Nó có góc trước thứ cấp lớn, không có khoảng trống phoi và tốc độ cắt thấp, do đó tạo ra lực cản dọc trục đáng kể. Nếu cạnh đục được mài theo loại A hoặc C theo DIN 1414 thì lưỡi cắt gần trục trung tâm sẽ có góc cào dương, có thể làm giảm lực cản cắt và cải thiện đáng kể hiệu suất cắt.
Mũi khoan có thể được phân loại thành nhiều loại dựa trên hình dạng, vật liệu, cấu trúc và chức năng phôi, chẳng hạn như mũi khoan thép-tốc độ cao (mũi khoan xoắn, mũi khoan nhiều-lỗ, mũi khoan phẳng), mũi khoan cacbit nguyên khối, mũi khoan lỗ nông có thể lập chỉ mục, mũi khoan lỗ sâu, mũi khoan lồng và mũi khoan đầu có thể hoán đổi cho nhau.
II. Phá vỡ và loại bỏ chip
Quá trình cắt bằng mũi khoan diễn ra trong không gian hạn chế của lỗ và phoi phải được loại bỏ thông qua các rãnh cắt của mũi khoan. Vì vậy, hình dạng phoi ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất cắt của mũi khoan. Các hình dạng chip phổ biến bao gồm chip dạng vảy, chip hình ống, chip dạng kim-, chip dạng xoắn ốc hình nón, chip dạng dải băng-, chip hình quạt-và chip dạng bột.
Chìa khóa để khoan – Kiểm soát phoi
Khi hình dạng chip không phù hợp sẽ xảy ra các vấn đề sau:
① Phoi mịn làm tắc các rãnh cắt, ảnh hưởng đến độ chính xác của mũi khoan, giảm tuổi thọ của mũi khoan và thậm chí gây gãy mũi khoan (ví dụ: phoi dạng bột, phoi hình quạt, v.v.);
② Các phoi dài quấn quanh mũi khoan, cản trở hoạt động, gây gãy mũi khoan hoặc ngăn chất lỏng cắt lọt vào lỗ (ví dụ: phoi xoắn ốc, phoi ruy băng, v.v.).
Cách giải quyết vấn đề hình dạng chip không phù hợp:
① Có thể sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp các phương pháp như tăng tốc độ tiến dao, cấp liệu gián đoạn,- mài lại cạnh đục và lắp đặt bộ phận ngắt phoi để cải thiện khả năng bẻ phoi và loại bỏ phoi, loại bỏ các sự cố do phoi gây ra.
② Có thể sử dụng máy khoan phá vỡ-chip chuyên dụng. Ví dụ: việc thêm một cạnh bẻ phoi được thiết kế vào rãnh khoan sẽ chia phoi thành các mảnh dễ dàng loại bỏ hơn. Các mảnh vụn được xả êm ái dọc theo các rãnh, tránh tắc nghẽn. Do đó, mũi khoan bẻ phoi mới-có được hiệu quả cắt mượt mà hơn nhiều so với mũi khoan truyền thống.
Đồng thời, các phoi kim loại ngắn, phân mảnh tạo điều kiện cho dòng chất làm mát chảy đến đầu mũi khoan, cải thiện hơn nữa khả năng tản nhiệt và hiệu suất cắt trong quá trình gia công. Ngoài ra, do cạnh bẻ phoi mới được bổ sung xuyên qua toàn bộ rãnh của mũi khoan nên nó vẫn giữ được hình dạng và chức năng ngay cả sau nhiều chu kỳ mài lại. Ngoài những cải tiến về chức năng nói trên, điều đáng nói là thiết kế này giúp tăng cường độ cứng của thân máy khoan, tăng đáng kể số lượng lỗ có thể khoan trong một chu trình mài lại.
III. Độ chính xác khoan
Độ chính xác của lỗ chủ yếu được xác định bởi các yếu tố như đường kính lỗ, độ chính xác vị trí, độ đồng trục, độ tròn, độ nhám bề mặt và vệt ở lỗ mở.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của lỗ gia công trong quá trình khoan:
① Độ chính xác của việc kẹp mũi khoan và các điều kiện cắt, chẳng hạn như giá đỡ dụng cụ, tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và dung dịch cắt;
② Kích thước và hình dạng mũi khoan, chẳng hạn như chiều dài mũi khoan, hình dạng lưỡi cắt và hình dạng lõi;
③ Hình dạng phôi, chẳng hạn như hình dạng của thành bên lỗ, hình dạng lỗ mở, độ dày và trạng thái kẹp.
phóng to
Việc mở rộng là do sự dao động của mũi khoan trong quá trình gia công. Sự dao động của giá đỡ dụng cụ ảnh hưởng đáng kể đến đường kính lỗ và độ chính xác định vị. Vì vậy, giá đỡ dụng cụ cần được thay thế kịp thời khi nó bị mòn nghiêm trọng. Việc đo và điều chỉnh dao động rất khó khăn khi khoan các lỗ nhỏ, vì vậy tốt nhất nên sử dụng mũi khoan có chuôi lớn, đường kính nhỏ{4}}có độ đồng trục tốt giữa lưỡi cắt và chuôi. Khi sử dụng mũi khoan được mài lại, độ chính xác của lỗ giảm thường là do hình dạng phía sau không đối xứng. Kiểm soát chênh lệch chiều cao lưỡi cắt có thể ngăn chặn hiệu quả việc doa lỗ.
Độ tròn lỗ
Do sự rung động của mũi khoan, hình dạng lỗ khoan dễ dàng có dạng đa giác, dẫn đến các vết đinh tán trên thành lỗ. Các lỗ đa giác thông thường thường có hình tam giác hoặc ngũ giác. Sở dĩ lỗ hình tam giác là do mũi khoan có hai tâm quay trong quá trình khoan, dao động với tần số 600 độ một lần. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng rung động này là do mất cân bằng lực cản cắt. Sau một vòng quay của mũi khoan, do độ tròn của lỗ kém, khả năng chống cắt trở nên mất cân bằng trong vòng quay thứ hai, lặp lại rung động trước đó nhưng có sự dịch pha nhẹ, dẫn đến các vết đinh tán trên thành lỗ. Khi độ sâu khoan đạt đến một mức nhất định, ma sát giữa lưỡi cắt của mũi khoan và thành lỗ tăng lên, độ rung giảm, vết gợn sóng biến mất và độ tròn được cải thiện. Loại lỗ này có hình phễu-theo mặt cắt dọc. Vì lý do tương tự, các lỗ hình ngũ giác và hình bảy cạnh cũng có thể xuất hiện trong quá trình cắt. Để loại bỏ hiện tượng này, ngoài việc kiểm soát các yếu tố như độ rung của mâm cặp, chênh lệch chiều cao lưỡi cắt và sự không đối xứng về hình dạng của sườn và lưỡi cắt, cần thực hiện các biện pháp để cải thiện độ cứng của mũi khoan, tăng bước tiến trên mỗi vòng quay, giảm góc hở và mài lại cạnh đục.
Khoan trên bề mặt nghiêng và cong
Khi mặt cắt hoặc bề mặt xuyên thấu của mũi khoan là bề mặt nghiêng, bề mặt cong hoặc bậc thì độ chính xác định vị sẽ kém do mũi khoan thực hiện cắt một mặt xuyên tâm, làm giảm tuổi thọ dụng cụ.
Để cải thiện độ chính xác của việc định vị, có thể thực hiện các biện pháp sau:
1. Trước tiên hãy khoan một lỗ ở giữa;
2. Phay mặt lỗ bằng máy nghiền cuối;
3. Chọn mũi khoan có độ xuyên thấu và độ cứng tốt;
4. Giảm tốc độ cấp liệu.
Loại bỏ Burr
Trong quá trình khoan, các gờ thường xuất hiện ở lối vào và lối ra của lỗ, đặc biệt khi gia công các vật liệu cứng và tấm mỏng. Điều này là do khi mũi khoan gần xuyên thấu, phôi sẽ bị biến dạng dẻo. Phần hình tam giác cần được cắt bởi lưỡi cắt gần mép ngoài sẽ bị biến dạng ra bên ngoài bởi lực cắt dọc trục, và tiếp tục bị cuộn tròn dưới tác động của cạnh vát và lưỡi cắt của mũi khoan, tạo thành một vệt hoặc cạnh cuộn.
[Hình ảnh]
IV. Điều kiện xử lý khoan
Hầu hết các danh mục mũi khoan đều có "Bảng tham khảo thông số cắt cơ bản" được sắp xếp theo vật liệu đang được xử lý. Người dùng có thể tham khảo các thông số cắt được cung cấp để chọn điều kiện cắt thích hợp cho quá trình khoan. Sự phù hợp của các điều kiện cắt đã chọn phải được đánh giá thông qua quá trình cắt thử, xem xét các yếu tố như độ chính xác gia công, hiệu quả gia công và tuổi thọ của mũi khoan.
1. Tuổi thọ mũi khoan và hiệu suất gia công
Với tiền đề là đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của phôi, việc sử dụng mũi khoan phù hợp phải được đánh giá toàn diện dựa trên tuổi thọ của mũi khoan và hiệu quả gia công. Đường cắt có thể được sử dụng làm thước đo đánh giá tuổi thọ của mũi khoan; tốc độ tiến dao có thể được sử dụng làm thước đo đánh giá hiệu quả gia công. Đối với-mũi khoan thép tốc độ cao, tuổi thọ bị ảnh hưởng đáng kể bởi tốc độ quay và ít bị ảnh hưởng bởi bước tiến trên mỗi vòng quay. Do đó, việc tăng bước tiến trên mỗi vòng quay có thể cải thiện hiệu quả gia công đồng thời đảm bảo tuổi thọ mũi khoan dài hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng bước tiến quá mức trên mỗi vòng quay sẽ làm phoi dày lên, khiến việc bẻ phoi trở nên khó khăn. Do đó, điều cần thiết là phải xác định bước tiến tối ưu trên mỗi phạm vi vòng quay để bẻ phoi thành công thông qua các lần cắt thử. Đối với mũi khoan cacbua, lưỡi cắt có mặt vát lớn hơn dọc theo hướng góc trước âm, dẫn đến phạm vi có thể lựa chọn cấp tiến trên mỗi vòng quay nhỏ hơn so với mũi khoan thép tốc độ cao. Vượt quá phạm vi này trong quá trình gia công sẽ làm giảm tuổi thọ của mũi khoan. Vì mũi khoan cacbua có khả năng chịu nhiệt cao hơn mũi khoan thép tốc độ cao nên tốc độ quay có tác động tối thiểu đến tuổi thọ của mũi khoan. Do đó, việc tăng tốc độ quay có thể cải thiện hiệu quả gia công đồng thời đảm bảo tuổi thọ của mũi khoan.
2. Sử dụng dung dịch cắt đúng cách
Việc cắt bằng máy khoan diễn ra trong không gian hạn chế của lỗ, do đó loại và phương pháp ứng dụng chất lỏng cắt ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của máy khoan và độ chính xác gia công lỗ. Chất lỏng cắt có thể được phân loại rộng rãi thành loại-hòa tan trong nước và loại không-hòa tan trong nước-. Chất lỏng cắt không hòa tan trong nước{6}}có khả năng bôi trơn, làm ướt và chống{7}}bám dính tốt hơn, đồng thời ngăn ngừa rỉ sét. Chất lỏng cắt hòa tan trong nước-có đặc tính làm mát tốt hơn, không{10}}khói thuốc và không{11}}dễ cháy. Do những cân nhắc về bảo vệ môi trường, việc sử dụng chất lỏng cắt hòa tan trong nước đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Tuy nhiên, tỷ lệ pha loãng không phù hợp hoặc sự xuống cấp của chất lỏng cắt có thể rút ngắn đáng kể tuổi thọ của dụng cụ, vì vậy phải chú ý cẩn thận trong quá trình sử dụng. Bất kể chất lỏng cắt có hòa tan trong nước hay không hòa tan trong nước, điều cần thiết là phải đảm bảo rằng chất lỏng đạt đến điểm cắt một cách thích hợp. Hơn nữa, tốc độ dòng chảy, áp suất, số lượng vòi phun và phương pháp làm mát (làm mát bên trong hoặc bên ngoài) phải được kiểm soát chặt chẽ.
V.
Làm sắc nét lại mũi khoan
Tiêu chí mài lại mũi khoan
Các tiêu chí để xác định xem mũi khoan có cần mài lại hay không là:
1. Độ mòn của các mặt lưỡi cắt, cạnh đục và dải cắt;
2. Độ chính xác về kích thước và độ nhám bề mặt của lỗ gia công;
3. Màu sắc và hình dạng của chip;
4. Khả năng chống cắt (các giá trị gián tiếp như dòng điện trục chính, tiếng ồn và độ rung);
5. Khối lượng công việc đã hoàn thành, v.v.
Trong thực tế sử dụng, cần xác định một tiêu chí chính xác, thuận tiện từ các chỉ số trên tùy theo hoàn cảnh cụ thể. Khi lấy lượng hao mòn làm tiêu chí cần xác định thời gian ủ lại tối ưu mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất. Vì khu vực mài chính là phía sau đầu và cạnh đục nên mũi khoan bị mài mòn quá mức dẫn đến thời gian mài lâu hơn, khối lượng mài lớn hơn và ít chu kỳ mài lại hơn (tổng tuổi thọ dụng cụ=tuổi thọ dụng cụ sau khi mài lại × số chu kỳ mài lại), cuối cùng làm giảm tổng tuổi thọ của mũi khoan. Khi sử dụng độ chính xác kích thước của lỗ gia công làm tiêu chí, nên sử dụng thước đo hoặc thước đo giới hạn để kiểm tra độ doa và độ thẳng của lỗ; nếu vượt quá những giá trị này, mũi khoan phải được-mài lại ngay lập tức. Khi sử dụng lực cản cắt làm tiêu chí, có thể sử dụng các phương pháp như tự động dừng máy khi vượt quá giá trị giới hạn đã đặt (ví dụ: dòng trục chính). Khi quản lý giới hạn số lượng gia công, các tiêu chí trên cần được xem xét một cách toàn diện để đặt ra các tiêu chuẩn phù hợp.
Phương pháp mài mũi khoan
Khi mài lại mũi khoan, tốt nhất nên sử dụng máy mài mũi khoan chuyên dụng hoặc máy mài dụng cụ đa năng. Điều này rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ của mũi khoan và độ chính xác gia công. Nếu mũi khoan ban đầu ở tình trạng tốt thì có thể-mài lại mũi khoan theo thiết kế ban đầu. Nếu mũi khoan ban đầu có khiếm khuyết, hình dạng mặt sau có thể được sửa đổi cho phù hợp và cạnh đục có thể được-mài lại theo mục đích sử dụng.
Khi mài sắc cần lưu ý những điểm sau:
1. Tránh quá nhiệt để tránh làm giảm độ cứng của mũi khoan;
2. Loại bỏ mọi hư hỏng đối với mũi khoan (đặc biệt là hư hỏng ở lưỡi cắt);
3. Hình dạng mũi khoan phải đối xứng;
4. Cẩn thận để không làm hỏng lưỡi cắt trong quá trình mài và loại bỏ bất kỳ gờ nào sau khi mài;
5. Đối với mũi khoan cacbua, hình dạng mài có tác động đáng kể đến hiệu suất của mũi khoan. Hình dạng mũi khoan tại nhà máy là hình dạng tối ưu có được thông qua thiết kế khoa học và thử nghiệm nhiều lần; do đó, hình dạng lưỡi cắt ban đầu thường phải được giữ nguyên khi-mài lại.
