Mũi khoan là gì ? Các loại mũi khoan và công dụng – Phần 1

Chào các bạn, hôm nay góc chế cháo của thietbiketnoi.com sẽ cùng các bạn tìm hiểu một dụng cụ thông dụng và không thể thiếu trong lĩnh vực chế cháo DIY đó là mũi khoan tên tiếng anh Drill bit.

Nhắc tới mũi khoan hẳn ai cũng biết tới dụng cụ này nhưng có những loại nào và công dụng ra sao thì hẳn không phải ai cũng biết hết được.

Mũi khoan là gì ?

Mũi khoan là công cụ cắt được sử dụng để loại bỏ vật liệu, tạo thành lỗ có mặt cắt ngang hình tròn. Mũi khoan có nhiều kích cỡ và hình dạng và có thể tạo ra các loại lỗ khác nhau trên nhiều vật liệu.

mũi khoan được chia làm hai phần chính: phần chuôi và phần làm việc

Cầu tạo của mũi khoan

Phần chuôi có chức năng chính là gá và cố định mũi khoan lên máy khoan. Hầu hết các mũi khoan thông dụng đều có chuôi thẳng hình trụ. Đối với khoan hạng nặng trong công nghiệp, các mũi khoan có chuôi côn đôi khi được sử dụng. Các loại chuôi khác được sử dụng bao gồm hình lục giác và các hệ thống tháo nhanh độc quyền khác nhau.

Phần làm việc đảm nhận nhiệm vụ chính là cắt gọt, khoét lỗ trên vật liệu có một số đặc điểm sau

  • Góc cắt, góc được tạo thành ở đầu mũi khoan, khi khoan các vật liệu cứng hơn cần góc cắt lớn hơn (đầu mũi khoan tù hơn), và các vật liệu mềm hơn cần có góc nhỏ hơn (hay nhọn hơn). Góc cắt phù hợp với độ cứng của vật liệu ảnh hưởng đến độ lắc, độ vênh, hình dạng lỗ và tốc độ mòn.
  • Rãnh xoắn (me khoan) trong mũi khoan kiểm soát tốc độ thoát phoi. Mũi khoan có bước xoắn nhỏ (nhiều xoắn hơn trên thân mũi khoan) được sử dụng khi gia công với tốc độ tiến dao (tốc độ xuống mũi khoan) cao và tốc độ trục chính thấp, khi cần khoan phoi dầy (vật liệu thoát ra trong quá trình khoan, cần phân biệt phoi khác với phôi). Bước xoắn lớn (ít xoắn hơn trên thân mũi khoan) được sử dụng trong gia công với tốc độ cắt cao phoi mỏng, giúp quá trình thoát phoi tốt hơn chẳng hạn như khoan nhôm hoặc đồng .
  • Các góc thoát phoi hỗ trợ cho các cạnh cắt (lưỡi cắt). Góc thoát lớn hơn giúp lưỡi cắt với lực cắt mạnh hơn so với góc thoát nhỏ hơn. Góc thoát không phù hợp có thể gây mòn và giảm tuổi thọ của mũi khoan.

Chiều dài của phần làm việc quyết định độ sâu có thể khoan được, và độ chính xác của lỗ khoan. Các mũi dài hơn có thể khoan các lỗ sâu hơn, nhưng chúng cũng kém chính xác hơn. Các mũi khoan thông dụng thường có độ dài tiêu chuẩn. Tỷ lệ đường kính trên chiều dài của mũi khoan thường từ 1: 1 đến 1:10. Có thể có tỷ lệ cao hơn nhiều (ví dụ: mũi khoan nòng súng tưới nguội bằng dầu áp lực , v.v.), nhưng tỷ lệ này càng cao thì thách thức kỹ thuật càng lớn để tạo ra lỗ khoan chính xác.

Bảng sau liệt kê các thông số được khuyến nghị cho một số vật liệu thường được khoan.

Vật liệu phôi:     Góc cắt  / Bước xoắn   /     Góc thoát

Nhôm: 90 đến 135   /      32 đến 48   /        12 đến 26

Đồng: 90 đến 118    /     0 đến 20      /        12 đến 26

Gang thép :          90 đến 118     /    24 đến 32    /       7 đến 20

Thép nhẹ :            118 đến 135     /  24 đến 32     /      7 đến 24

Thép không gỉ:    118 đến 135   /    24 đến 32       /    7 đến 24

Chất dẻo :            60 đến 90     /      0 đến 20       /        12 đến 26

Vật liệu chế tạo mũi khoan

Nhiều vật liệu khác nhau được sử dụng để chế tạo mũi khoan, tùy thuộc vào vật liệu cần khoan. Thông thường mũi khoan sẽ được chế tạo bằng vật liệu cứng gấp nhiều lần vật liệu cần khoan. Nhưng với các vật liệu cứng hơn thì cũng sẽ giòn hơn làm cho mũi khoan dễ gãy hơn, nhất là khi sử dụng với các máy khoan cầm tay không cố định được góc khoan.

Mũi khoan bằng thép

Các mũi khoan có thể được chế tạo bằng thép cacbon thấp có giá thành rẻ, nhưng có tuổi thọ kém và cần phải mài thường xuyên. Chúng chỉ được sử dụng để khoan gỗ mềm; một số loại gỗ cứng có thể làm giảm tuổi thọ của chúng một cách đáng kể.

Các mũi khoan được làm từ thép cacbon cao (thép gió) bền hơn thép cacbon thấp do được làm cứng và tôi luyện vật liệu. Nhưng nếu chúng bị quá nóng (ví dụ, do ma sát trong khi khoan) chúng sẽ giảm tuổi thọ đáng kể, do lưỡi cắt bị mềm khi quá nhiệt. Các mũi khoan này có thể được sử dụng trên gỗ hoặc kim loại.

Thép tốc độ cao (HSS) là một dạng thép công cụ ; Các mũi khoan HSS cứng và chịu nhiệt tốt hơn nhiều so với thép cacbon cao. Chúng có thể được sử dụng để khoan kim loại, gỗ cứng và hầu hết các vật liệu khác với tốc độ cắt lớn hơn so với các mũi khoan bằng thép carbon, hiện nay phần lớn mũi khoan được làm từ vật liệu này. Trong dòng HSS các bạn có thể bắt gặp các ký hiệu sau :

  • HSS-G: mũi khoan được gia công bằng phương pháp kéo nóng vật liệu
  • HSS-R: việc gia công và tạo hình cho mũi khoan do các máy CNC đảm nhận. Nhờ đó mà độ chính xác và cũng như độ sắc bén cũng cao hơn so với loại HSS-G
  • HSS-Co5: thành phần tạo nên loại mũi khoan bao gồm: thép và cobalt với tỷ lệ 5%
  • HSS-Co8: giống như HSS-Co5, nhưng thành phần Cobalt đạt mức 8%.

Hợp kim thép coban là các biến thể của thép tốc độ cao có chứa coban. Chúng giúp mũi khoan cứng hơn và chịu được nhiệt độ cao hơn nhiều thường được sử dụng để khoan thép không gỉ và các vật liệu cứng khác. Nhược điểm chính của thép coban là chúng giòn hơn HSS tiêu chuẩn.

Những loại khác

Cacbua vonfram (Tungsten carbide kí hiệu là WC) và một số hợp kim cực kỳ cứng có thể khoan hầu như mọi vật liệu, đồng thời tuổi thọ của mũi khoan cũng dài hơn. Vật liệu này đắt và giòn hơn nhiều so với thép; do đó, chúng chủ yếu được sử dụng chế tạo chip cắt (carbide insert) được gắn vào đầu mũi khoan, các mảnh chip được bắt vít hoặc hàn trực tiếp vào đầu của mũi khoan làm bằng kim loại ít cứng hơn. Hiện nay, việc sử dụng các công cụ lắp chip cắt (insert) đang trở nên phổ biến ở các xưởng sản xuất. Tuy nhiên đối với các mũi khoan có kích thước rất nhỏ, rất khó để chế tạo mũi khoan gắn chip cắt nên trong một số ngành công nghiệp, đáng chú ý nhất là sản xuất bảng mạch in, cần khoan nhiều lỗ có đường kính nhỏ hơn 1 mm, các mũi khoan được chế tạo hoàn toàn bằng cacbua vonfram được sử dụng.

Kim cương đa tinh thể (PCD) là một trong những vật liệu cứng nhất trong số các vật liệu làm mũi khoan và có khả năng chống mài mòn cực kỳ tốt. Mũi khoan kim cương thường được chế tạo với một lớp các hạt kim cương, dày khoảng 0,5 mm (0,020 in), được liên kết bằng phương pháp thiêu kết trên nền vonfram-cacbua. Mũi khoan PCD thường được sử dụng trong ô tô, hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp khác để khoan các hợp kim nhôm chịu mài mòn, nhựa gia cường sợi carbon và các vật liệu chịu mài mòn khác. Tuy nhiên cần lưu ý, PCD không được sử dụng trên kim loại đen do phản ứng giữa cacbon trong PCD và sắt trong kim loại.

Lớp phủ bề mặt mũi khoan

Oxit đen: là một chất phủ màu đen sử dụng trên các mũi khoan rẻ tiền. Lớp phủ oxit đen cung cấp khả năng chịu nhiệt và bôi trơn, cũng như chống ăn mòn. Lớp phủ làm tăng tuổi thọ của các mũi khoan thép tốc độ cao (HSS).

Mũi khoan HSS-TiN

Titanium nitride (TiN) là một vật liệu gốm rất cứng có thể được sử dụng để phủ lên mũi khoan thép tốc độ cao (HSS-TiN), kéo dài tuổi thọ mũi khoan gấp ba lần trở lên so với các mũi HSS thông thường. Ngay cả sau khi mài, lớp phủ trên mép lưỡi cắt vẫn cung hỗ trợ khả năng cắt và tuổi thọ của mũi khoan.

Mũi khoan HSS-TiAlN

Titanium aluminum nitride (TiAlN) là một lớp phủ có thể kéo dài tuổi thọ mũi khoan năm lần trở lên. Nhưng giá thành cũng đắt hơn so với mũi khoan HSS-TiN

Titanium carbon nitride (TiCN) là một lớp phủ khác tốt hơn TiN cũng thường được sử dụng.

Bột kim cương được sử dụng làm lớp phủ chịu mài mòn, thường xử dụng trên các mũi khoan gạch, đá và các vật liệu rất cứng khác. Một lượng lớn nhiệt được tạo ra do cơ chế cắt bằng mài mòn ma sát các mũi khoan phủ kim cương cần được làm mát bằng nước để tránh làm hỏng mũi khoan hoặc phôi.

Zirconium nitride (ZrN) là vật liệu gốm cứng tương tự như titan nitride được sử dụng làm lớp phủ cho mũi khoan và một số công cụ dưới thương hiệu Craftsman.

Al-Chrome Silicon Nitride (AlCrSi / Ti) là lớp phủ cấu tạo bởi nhiều lớp nano xen kẽ, được phát triển bằng kỹ thuật lắng đọng hơi hóa học, thường được sử dụng trong khoan vật liệu polyme gia cố bằng sợi carbon (CFRP) và ngăn xếp CFRP-Ti. (AlCrSi / Ti) là lớp phủ siêu cứng, hoạt động tốt hơn các mũi khoan có phủ và không phủ khác.

Ngoài ra Lớp phủ Boron-Aluminum-Magnesium (BAlMgB14) cũng là lớp phủ gốm siêu cứng cũng được sử dụng trong khoan composite.

Nguồn: Biên tập thietbiketnoi.com

Xem thêm:

Chia sẻ