Mặc dù mũi khoan nguyên khối (solid drill) (1) bằng vật liệu carbide và mũi khoan gắn mảnh (indexable drill) (2) là những thiết bị thông dụng trong các nhà máy gia công kim loại và cơ khí chính xác, nhưng mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá (3) lại có những ưu điểm riêng cho nhiều kỹ thuật gia công tạo lỗ khác nhau trên các máy công cụ và máy tiện.
(1) Mũi khoan nguyên khối: được chế tạo bằng một khối vật liệu từ thép gió (HSS) hoặc carbide, với nhiều loại lớp phủ khác nhau nhằm tăng cường độ bền và kéo dài tuổi thọ của mũi khoan.
Mũi khoan carbide (hay cacbua): là loại mũi khoan được làm từ hợp kim carbide, một vật liệu tổng hợp gồm vonfram cacbua (WC) và coban (Co). Nhờ sở hữu độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt tốt và độ bền vượt trội, mũi khoan carbide trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng gia công có yêu cầu về độ chính xác cao.
(2) Mũi khoan gắn mảnh: là một loại mũi khoan có cấu trúc lắp ráp gồm cán dao và mảnh dao (hay thân mũi khoan và đầu mũi khoan), tương tự như các loại dao phay gắn mảnh hay dao tiện gắn mảnh.
(3) Mũi khoan dạng đuôi cá: hay mũi khoan mái chèo, được sử dụng khi cần khoan những lỗ lớn trên gỗ. Mũi khoan gỗ đuôi cá có thể khoan các lỗ có đường kính lớn tới 38 mm. Mũi khoan này được giữ vị trí bằng đầu nhọn ở giữa, do đó cắt được các vòng tròn hoàn hảo.

Việc sử dụng mũi khoan nguyên khối để gia công tạo lỗ, có thể cần thêm một thao tác xử lý hậu kỳ để hoàn thành công việc. Nhưng đối với mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá lại có thể hoàn thành quy trình tạo lỗ khoan theo đúng thông số kỹ thuật chỉ trong một thao tác duy nhất.

Mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, từ ô tô đến thiết bị hạng nặng và vũ khí. Những mũi khoan này hoạt động tốt trong các nhà máy gia công quy mô vừa và lớn. Cụ thể, quy trình sản xuất dài hạn quy mô lớn được hưởng lợi từ khoản đầu tư vào mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá, vì tổng chi phí cho mỗi lỗ khoan giảm dần. So với chi phí của các mũi khoan nguyên khối carbide mới, khoản đầu tư ban đầu cho đầu giữ mũi khoan hoặc máy khoan thông qua việc giảm thời gian chu kỳ và chi phí, chỉ bằng cách thay thế mảnh dao và phần thân của mũi khoan vẫn nằm trong máy phay hoặc máy tiện.

Mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá được thiết kế nhằm cho phép kỹ thuật viên nhanh chóng thay thế khi bị mòn, chúng gồm thân mũi khoan và mảnh dao có sẵn với nhiều kích thước và chiều dài. Ngoài ra, thông qua sự kết hợp dạng hình học của mảnh dao carbide mới và lớp phủ, các nhà máy có thể đưa ra các giải pháp ứng dụng cụ thể.

Khi sử dụng mũi khoan dạng đuôi cá, điều quan trọng là phải có bề mặt phẳng, được phay hoặc trong một số trường hợp tạo trước lỗ dẫn hướng để mũi khoan đi vào và bắt đầu quá trình khoan. Điều này cho phép dụng cụ khoan một lỗ thẳng, có kích thước chính xác. Nếu không, sẽ có nguy cơ mũi khoan đi chệch khỏi vị trí đã định.

Mũi khoan gắn mảnh có cấu tạo gồm thân mũi khoan và mảnh dao với nhiều đường kính và chiều dài thân khác nhau.

Mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá đặc biệt phù hợp cho các công việc khoan lỗ sâu phức tạp, vì chúng có đầu nhọn giúp hướng khoan đi thẳng. Chúng cũng có biên độ dài hơn, giúp cải thiện độ ổn định. Các nhà máy gia công nên tham khảo hướng dẫn khoan lỗ sâu để thiết lập lỗ dẫn hướng thẳng và tròn, đồng thời thực hiện mũi khoan sâu hoàn toàn để đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên.

Các mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá với các ký hiệu vật liệu gia công theo tiêu chuẩn ISO được áp dụng cho nhiều kim loại. Ví dụ, mảnh dao được ký hiệu P rất phù hợp để gia công vật liệu thép carbon từ thấp đến trung bình, thép hợp kim và thép dụng cụ (tool steel) (4), mảnh dao được ký hiệu K dùng để gia công vật liệu cả gang cầu (nodular iron) (5) và gang dẻo (ductile cast iron) (6). Mảnh dao được ký hiệu N dùng để khoan nhôm đúc và nhôm rèn cũng như đồng và đồng thau. Mảnh dao được ký hiệu M thiết kế cho gia công inox (gồm thép không gỉ ferritic và thép không gỉ austenitic), các ký hiệu khác dành cho các vật liệu siêu hợp kim có độ bền cao như Inconel và titan.
(4) Thép dụng cụ: là loại thép dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt, dụng cụ biến dạng và dụng cụ đo.Thường là thép carbon và hợp kim có % carbon ≥ 0,7%. Có độ cứng, độ bền và tính chống mài mòn cao.
(5) Gang cầu: là gang bền cao có than chì ở dạng cầu nhờ biến tính gang xám lỏng bằng các nguyên tố Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm. Gang cầu là loại gang có độ bền cao nhất trong các loại gang do graphit ở dạng cầu tròn, bề ngoài cũng có màu xám tối như gang xám.
(6) Gang dẻo: là loại gang có tính dẻo cao, dễ uốn mà không bị gãy. Thành phần của gang dẻo bao gồm: sắt, carbon, silicon, mangan, phốt pho… Do đặc tính dẻo cao nên chúng được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp ô tô, đường ống hơi, đường ống nước…

Việc cung cấp chất làm mát xuyên qua mũi khoan mang lại lợi thế cho việc loại bỏ phoi bằng cách sử dụng mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá. 

Ngoài các ký hiệu đặc trưng của tiêu chuẩn ISO, các nhà máy có thể lựa chọn mảnh dao carbide cho các công việc gia công dài hạn hoặc mảnh dao thép tốc độ cao cho công việc đòi hỏi độ chính xác cao. Các thuộc tính khác như góc móc (hook angle) hoặc góc nghiêng (rake angle) cũng có thể được lựa chọn dựa trên nhu cầu. Thêm vào đó, có sẵn một số lớp phủ mảnh dao giúp giảm nhiệt trong các thao tác khoan nhanh đồng thời tăng độ cứng bề mặt của dụng cụ.

Giá của một mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá sẽ được áp dụng cho số lượng lỗ khoan cần gia công và sau đó được tính toán để có được chi phí cho mỗi lỗ khoan (CPH – cost per hole). Đối với những mũi khoan này, chỉ có một mảnh dao được sử dụng cho đến khi hoàn thành công việc cụ thể. Tất cả các chi phí liên quan đến mảnh dao đó và số milimet đã khoan sẽ được sử dụng trong phép tính chi phí CPH. 

Số bước trong quy trình tạo lỗ khoan cũng góp phần vào tổng chi phí. Trong khi các ứng dụng sử dụng mũi khoan nguyên khối có thể cần xử lý hậu kỳ để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, thì mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá có thể hoàn thành quy trình tạo lỗ khoan theo thông số kỹ thuật chỉ trong một thao tác duy nhất. Tương tự vậy, khi thay đổi cạnh cắt trên mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá, đường kính và chiều dài không bị ảnh hưởng, không giống như mũi khoan nguyên khối carbide phải được mài lại sau khi thay thế do bị bào mòn. Cuối cùng, sự khác biệt này dẫn đến thời gian các bộ phận không được gia công, ảnh hưởng đến tổng chi phí sản xuất.

Mũi khoan gắn mảnh dạng đuôi cá là giải pháp công cụ cắt tiết kiệm chi phí, đồng thời kéo dài tuổi thọ của lưỡi cắt; gia công khoan có thể tiếp tục với sự gián đoạn tối thiểu bằng cách nhanh chóng thay thế các mảnh dao. Điều này có thể dẫn đến chi phí sở hữu thấp hơn trong suốt vòng đời của mảnh dao. Không cần phải đặt hàng toàn bộ công cụ mới; thay vào đó, chi phí được giữ ở mức thấp hơn vì chỉ cần thay thế mảnh dao khi bị mòn hoặc hư hỏng. Có thể tiết kiệm thêm chi phí trong lượng thời gian máy ngừng hoạt động do thay thế mảnh dao của máy khoan thay vì cả mũi khoan.

Công ty Allied Machine and Engineering sản xuất các mảnh dao dạng đuôi với tên sản phẩm: T-A, the throw-away spade (tạm dịch là ‘mảnh dao dùng một lần’). Mảnh dao TA cung cấp hiệu suất chi phí trên mỗi lỗ khoan cao mà không cần mài lại.

Để xem các tin bài khác về “Mũi khoan”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Production Machining