4.1.3.Hệ cơ chuẩn kết cấu của mũi khoan gồm những mặt cơ chuẩn nμo - Mặt cơ sở kết cấu Prc lμ mặt phẳng song song với đờng nối liền điểm uốn chuyển mép ngoμi của hai lỡi chính với điể
Trang 1Chơng 4: KHOAN Lỗ, KHOéT Lỗ Vệ DOA Lỗ
A Lý thuyết
4.1 Khoan lỗ
4.1.1.Khái niệm khoan lỗ , các bộ phận vμ công dụng của mũi khoan xoắn
1 Khái niệm khoan lỗ.
- Khoan lỗ lμ phơng pháp gia công lỗ tại một vị trí xác định trên vật liệu đặc biệt của chi tiết gia công, bằng dụng cụ lμ mũi khoan
- Khoan lỗ thờng dùng trong công việc nguội để khoan các lỗ lắp bulông, vít
để kẹp các chi tiết với nhau, khoan lỗ trớc khi cắt ren lỗ (ta rô), khoan các lỗ dùng
đóng chốt định vị, khoan để cắt đứt tấm kim loại
2 Các bộ phận vμ công dụng của mũi khoan
Cấu tạo của mũi khoan xoắn gồm 3 bộ phận :
- Cán mũi khoan: Dùng để lắp vμo đầu khoan, đồng thời dùng truyền lực (lực hớng trục vμ mô men xoắn )
- Cổ khoan: Lμ rãnh lùi dao của bánh mμi khi chế tạo mũi khoan
- Thân mũi khoan còn gọi lμ bộ phận lμm việc, đầu nhọn lμm bộ phận cắt, bộ phận dẫn hớng cho mũi khoan
Hình 4.1.Cấu tạo mũi khoan xoắn phổ thông
4.1.2.Các yếu tố kết cấu của bộ phận cắt mũi khoan xoắn phổ thông
Hình 4.2.Bộ phận cắt của mũi khoan xoắn phổ thông
Bộ phận cắt của mũi khoan xoắn phổ thông bao gồm các yếu tố kết cấu sau:
Trang 2- Bộ phận chủ yếu của mũi khoan chủ yếu do mặt trớc vμ mặt dao sau tạo thμnh.
- Mặt dao trớc lμ mặt dao mμ phôi cắt đi, mặt đối diện với bề mặt cắt gọi
lμ mặt dao sau, mặt đối diện với bề mặt gia công gọi lμ mặt dao sau phụ Lỡi cắt tạo thμnh bởi mặt dao trớc vμ sau giao nhau, lỡi cắt do mặt dao trớc vμ mặt dao sau chỉnh giao nhau tạo thμnh lỡi cắt chính, lỡi cắt do hai mặt dao sau chính phụ giao nhau tạo thμnh lỡi cắt ngang, giao điểm của hai lỡi cắt lμ điểm uốn chuyển
4.1.3.Hệ cơ chuẩn kết cấu của mũi khoan gồm những mặt cơ chuẩn nμo
- Mặt cơ sở kết cấu Prc lμ mặt phẳng song song với đờng nối liền điểm uốn chuyển mép ngoμi của hai lỡi chính với điểm uốn lỡi cắt ngang
- Mặt phẳng đầu Ptc lμ mặt phẳng đầu vuông góc với đờng mũi khoan
- Mặt phẳng tâm Pc lμ mặt phẳng đi qua trục mũi khoan, vuông góc với mặt cơ
sở vμ mặt đầu
Hình 4.3 Hệ cơ chuẩn kết cấu mũi khoan xoắn
4.1.4.Các góc kết cấu của mũi khoan xoắn phổ thông
Mũi khoan xoắn phổ thông bao gồm những góc kết cấu sau:
Trang 3-Góc sắc nguyên thủy 2 Ɏ olμ góc kẹp của hai lỡi cắt chính mũi khoan xoắn chiếu trên mặt cơ sở kết cấu
- Lỡi cắt chính của mũi khoan xoắn phổ thông lμ đờng thẳng thì góc sắc
+ Khi 2 Ɏ > 2Ɏ o thì lỡi cằt chính lμ đờng cong lõm
+ Khi 2 Ɏ < 2Ɏ o thì lỡi cằt chính lμ đờng cong lồi
r
tgE E
Trong đó: R lμ bán kính mũi khoan (mm)
r lμ bán kính vị trí điểm chọn trên lỡi cắt chính (mm)
Eolμ góc xoắn mũi khoan(độ)
E lμ góc xoắn rãnh lỡi cắt tại điểm xác định (độ)
Hình 4.5 Góc xoắn của mũi khoan xoắn vμ quan hệ giữa góc
xoắn các điểm trên lỡi cắt với bán kính
Trang 4+ Góc sau kết cấu hớng trụcDclμ góc sau đo đợc mặt phẳng song song với trục mũi khoan vμ vuông góc mặt cơ sở kết cấu
+ Góc sau phơng pháp kết cấuDnclμ góc đo đợc trong mặt phẳng song song với trục mũi khoan vμ vuông góc với mặt phẳng bán kính
+Góc sau chu vi kết cấu Dfclμ góc đo đợc trong mặt phẳng (hoặc mặt trụ song) song song với trục mũi khoan đồng thời vuông góc với mặt phẳng bán kính Trong tiêu chuẩn mũi khoan xoắn phổ thông thờng lμ o o
Hình 4.6 Góc sau kết cấu của mũi khoan
4.Góc xiên lỡi ngang
- Góc xiên lỡi ngang \lμ góc kẹp sắc giữa đờng nối điểm uốn chuyển lỡingang vμ điểm mép ngoμi lỡi cắt chính với lỡi ngang trên hình mặt đầu mũi khoan Góc xiên lỡi ngang của mũi khoan xoắn phổ thông o o
55
47 y
Hình 4.7 Góc xiên lỡi ngang của mũi khoan
4.1.5 Mặt cơ chuẩn của hệ thống cơ chuẩn lý thuyết mũi khoan xoắn
Hệ thống mặt cơ chuẩn lý thuyết xác định góc lý thuyết cuả đầu mũi khoan gồm 3 mặt chuẩn sau:
1.Mặt cơ sở (gốc) Pro
- Mặt cơ sở Pro lμ mặt phẳng vuông góc với tốc độ cắt gọt
- Do hai lỡi cắt chính không đi qua tâm mũi khoan cho nên phơng tốc độ cắt của các điểm trên lỡi cắt chính không giống nhau, vì vậy mặt cơ sở của các điểm
Trang 5Hình 4.8 Sự thay đổi mặt cơ sở mặt phẳng cắt gọt trên lỡi cắt
chính của mũi khoan xoắn
2 Mặt phẳng cắt gọt PSA.
- Mặt phẳng cắt gọt P SA lμ mặt phẳng qua tiếp tuyến với lỡi cắt tại điểm xác
định vμ chứa phơng tốc độ cắt gọt của các điểm đó Mặt phẳng cắt gọt của điểm trên lỡi cắt vuông góc với mặt cơ sở của điểm đó
- Phơng tốc độ cắt trên lỡi cắt chính không giống nhau nên phơng cắt của các điểm không trùng nhau
Trang 6Hình 4.9 Hệ cơ chuẩn lý thuyết của mũi khoan
- Mặt cắt pháp tuyến Pn lμ mặt phẳng vuông góc với lỡi cắt
- Mặt phẳng tiến động giả định Pf lμ mặt phẳng đi qua điểm xác định, vuông góc mặt cơ sở vμ song song hớng tiến động giả định
4.1.6 Góc lý thuyết cuả mũi khoan xoắn
Góc lý thuyết của mũi khoan xoắn bao gồm những gó sau:
- Góc sau của các điểm trên
lỡi cắt chính mũi khoan xoắn phổ
điểm chọn trên lỡi cắt gọt giữa
mặt phẳng tiến động giả định của
điểm đó vμ mặt phẳng cắt gọt Ps
- Góc lệch lỡi của các điểm
trên lỡi cắt chính của mũi khoan
xoắn phổ thông, giảm từ mép
ngoμi vμo tâm
Trang 7
ngoμi ®Çu mòi khoan
H×nh 4.11 Gãc tríc, sau vμ gãc lÖch chÝnh cña ®Çu mòi khoan
H×nh 4.12 Ph©n bè Gãc lÖch chÝnh cña mòi khoan phæ th«ng
Trang 840 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70
Điểm chọn trên luỡi cắt chính
Đuờng kính mũi khoan
d = 23 (mm) Góc sắc NoA I '
4.1.7.Nh ợc điểm của mũi khoan xoắn phổ thông
- Trị số góc trớc các điểm trên lỡi cắt chính thay đổi tơng đối lớn Quy luật thay đổi lμ góc trớc giảm dần từ mép ngoμi vμo trong tâm biên độ thay đổi từ 30o
ữ
-30o, góc trớc của lỡi cắt chính ở chỗ gần mép ngoμi rất lớn, tốc độ cắt ở chỗ đó cao nhất, cờng độ vμ tản nhiệt ở chỗ đó không đủ rễ lμm mòn lỡi cắt
Hình 4.14 Sự phân bố góc trớc của mũi khoan xoắn
Hình 4.15 Góc trớc của bộ phận tâm mũi khoan
Trang 9Hình 4.16 Góc lý thuyết của lỡi ngang
- Lỡi ngang quá dμi khiến mũi khoan định tâm kém, lực hớng trục lớn
- Do chiều dμi của lỡi cắt chính quá lớn, phoi cắt rộng, chênh lệch tốc độ đùn
ra của phoi cắt ở các điểm lỡi dao tơng đối lớn khiến phoi cắt cuộn cong lại thμnh cuộn xoắn ốc rộng, dẫn tới xả phoi khó khăn
Hình 4.17 Hình dạng phoi cắt khi dùng mũi khoan xoắn phổ
thông để khoan vật liệu nhựa
- Độ dμy cắt gọt phân bố không đều theo lỡi cắt chính, độ dμy cắt gọt kí hiệu
aclμ chỉ khoảng cách giữa hai bề mặt cắt gọt gần nhau trong mặt cơ sở, đợc tính theo công thức sau:
r
Trang 10- Mũi khoan xoắn phổ thông đợc chế tạo bằng vật liệu thép gió, rất khó khăn gia công trên vật liệu có độ cứng cao, vật liệu chiệu nhiệt Thậm chí không thể gia công đợc
4.1.8.Các phơng pháp mμi sửa mũi khoan xoắn phổ thông để giảm lực cắt khi khoan
Bảng 4.1: Sự phân phối lực khoan của mũi khoan xoắn phổ thông
trên lỡi cắt (%)
Lỡi cắt Lực khoan cắt
Lỡi cắt chính Lỡi ngang Đai lỡi
Lực hớng trục
Mômen xoắn
4080
518
312
- Qua bảng ta thấy lực hớng trục khi khoan lỗ chủ yếu từ lỡi ngang, còn mômen xoắn chủ yếu từ lỡi cắt chính Để giảm lực khoan cắt vμ mômen xoắn ta cần tiến hμnh mμi sửa nh sau:
Trang 11+Mμi sửa lỡi ngang để giảm độ dμi của nó vμ tăng góc trớc chỗ mμi sửa
(a) (b) (c) (d)
Hình 4.20 Kiểu thức mμi lỡi ngang (a) Kiểu cắt miệng (b) Rút ngắn lỡi ngang
(c) Dạng chữ thập (d) Kiểu tổng hợp +Mμi đoạn từ giữa lỡi cắt chính đến tâm mũi khoan thμnh lỡi cung tròn, để
mở rộng góc lệch chính vμ góc trớc của lỡi cắt ở đoạn nμy, nhằm giảm lực cắt
+ Trên lỡi cắt chính mμi thμnh rãnh chia phoi để lỡi cắt tiến hμnh cắt phân
đoạn Nh vậy phoi cắt ra sẽ trở lên hẹp, dầy, giảm nhỏ biến dạng cắt, đạt mục đích giảm lực cắt, khi mμi bố trí so le nhau rãnh chia phoi trên hai lỡi cắt thể hiện nhhình vẽ
(a) Rãnh chia phoi không đối xứng;
Hình 4.21 Góc lệch chính của lỡi
cung tròn
Hình 4.22 Phơng pháp chia phoi
Trang 12(b) Rãnh chia phoi một bên lỡi cắt;
(c) Bậc thang chia phoi một bên lỡi cắt
4.1.9.Biện pháp giải quyết vấn đề xả phoi khi khoan lỗ tơng đối sâu
Khi khoan lỗ, dùng mũi khoan xoắn để khoan lỗ tơng đối sâu
L/d = 5 ữ 20L, Trong đó: L lμ độ sâu lỗ khi khoan (mm),
d lμ đờng kính lỗ (mm)
Trong khi khoan nếu xả phoi thuận lợi thì thờng xuyên rút mũi khoan ra ngoμi
lỗ, sẽ ảnh hởng đến gia công lỗ Nh vậy phoi lμm tắc lỗ, dung dịch lμm mát không thể chảy vμo để bôi trơn, lμm dao mòn rất nhanh Để xả phoi thuận lợi có thể áp dụng các phơng pháp sau:
- Mμi thμnh rãnh chia phoi trên lỡi cắt chính, khiến lỡi khoan cắt gọt theo từng phần Do đó có thể tăng tốc độ cắt trên mỗi đoạn phôi cắt đi, giảm mức độ cuộn phoi, khiến phoi cắt ra có dạng dμi hẹp, giảm không gian chiếm cứ của phoi
- Tăng góc sắc của mũi khoan, để cho 2 I 140oy 170o Khi khoan lỗ sâu trên hợp kim nhôm, cần phải giảm nhỏ góc trớc đoạn từ giữa lỡi cắt chính đến mép ngoμi đầu mũi khoan, theo miệng lỡi cắt mμi một mặt phẳng nhỏ, độ rộng b1 hơi lớn hơn lợng tiến động f, đồng thời giảm góc trớc pháp tuyến Jn ở chỗ mép ngoμi xuống còn 8oữ10o
Trang 13
Hình 4.23 Phơng pháp chia phoi đầu mũi khoan nhỏ
Hình 4.24 Mũi khoan phổ thông khoan hợp kim nhôm
- Nâng cao thích hợp tốc độ khoan cắt, lợi dụng độ văng cắt gọt ở ngoμi lỗ để xả phoi
4.1.10.Các ph ơng pháp lμm gãy phoi khi khoan lỗ
Khi lỗ nếu phoi cắt dμi, lại không chịu đứt, ảnh hởng hiệu quả lμm mát, còn lμm giảm năng suất vμ độ bền của mũi khoan Để lμm gãy phoi trong khi khoan có thể
Hình 2.25 Mμi cạnh đảo vμ mặt bẻ phoi
a Mμi cạnh vát; b Mμi mặt bẻ phoi
Trang 14-Trên mặt dao trớc lỡi thẳng của lỡi cắt chính đầu mũi khoan mμi thμnh bậc
bẻ phoi Bậc bẻ phoi lμm cho phoi khi đùn ra tạo biến dạng phụ đạt mục đích bẻ phoi.Tỷ lệ giữa độ rộngbJ1vμ độ sâu c của bậc bẻ phoi khoảng 4ữ10 (mm)
Hình 4.26 Mμi mặt gãy, mμi Hình 4.27.Rãnh bẻ phoi khe bậc bẻ (cuộn) phoi bán nguyệt
- Mμi rãnh bẻ phoi hở bán nguyệt trên mặt dao trớc ở chỗ cách miệng lỡikhoảng 0,15ữ 0,4 (mm) Đồng thời giảm nhỏ thích hợp góc trớc sao cho o
Trang 15
Hình 4.29 Mũi khoan phổ thông khoan thép không gỉ
Hình 4.30 Quá trình gãy phoi của phoi dạng hoa tặng
- Lợi dụng tác dụng của góc nghiêng lỡi mặt đầu đối với cuộn phoi vμ hớng
đùn phoi để lμm đứt phoi
- Hình 4.31 lμ mũi khoan đứt phoi khoan đồng không ôxy Ban đầu góc nghiêng lỡi mặt đầu ở lỡi thẳng vốn lμ âm, bây giờ mμi thμnh trị số dơng, lμm cho phoi chặn lại ở dới đáy lỗ, phoi liềm dồn lại, tiếp sau đó phoi mỏng ít biến dạng mới cắt
Trang 16- Tăng lợng tiến cấp (tiến động) giảm thích đáng tốc độ cắt, tăng thích hợp góc sắc đầu mũi khoan sẽ có tác dụng nhất định đến việc lμm gãy phoi
Hình4.31.Mũi khoan đứt phoi khoan đồng không
d R
d l
d R d h
mm d
mm d
mm d
mm d
mm d
mm d
mm d
mm d
mm d
nc
R c
sc
rc
04 , 0
; 25 , 0
; 1 , 0
; 08 , 0 );
25 ( 15
; ) 25 ( 10 12
) 25 ( 22 16
; ) 25 ( 12
) 25 ( 15
; ) 25 ( 6
) 25 ( 8
; 10
12
) 25 ( 30
) 25 ( 25
; 20
; 90
; 110 2
; 120
2
1 0
0 0
0 0 1 0
0 0
0 0
0
0
0 0
0 0
D D
W J
\ I
I
4.1.11.Nguyên nhân vμ biện pháp giải quyết hiện t ợng cắm dao
Hiện tợng cắm dao lμ hiện tợng khi khoan lỗ hoặc khoét lỗ trên vật liệu có độ dẻo nhỏ, độ cứng thấp Sẽ xuất hiện tợng mũi khoan tự động ăn vμo
Trang 17Hình 4.32 Đờng cong biến đổi lực cắt khi khoan ra miệng trên vật liệu đồng vμng
a Khoan lỗ bằng khoan xoắn phổ thông
b Khoan lỗ sau khi đã mμi sửa mặt dao trớc
Đờng kính mũi khoan : Ɏ = 11.7 (mm) lỡi ngang cha mμi sửa
n =400 (vòng/phút); f =0,19 (mm/vòng), vật liệu chi tiết gia công: HPo 59-1
Hình 4.33 Sơ đồ chịu lực của lỡi cắt khi khoan đồng vμng
2.Biện pháp giải quyết hiện tợng cắm dao
- Mμi sửa mặt dao trớc của mũi khoan, giảm nhỏ thích hợp góc trớc Thể hiện nh hình vẽ
Trang 18Hình 4.34 Mμi sửa mặt dao trớc đầu mũi khoan để tránh hiện tợng cắm daoa) Mũi khoan để khoan đồng vμng; b) Mũi khoan để khoan gỗ phíp
4.1.12 Hiện quả xẩy ra khi lỡi cắt chính của đầu mũi khoan không đối xứng 1.Nguyên nhân
- Góc sắc nửa Ɏ của hai lỡi cắt chính bằng nhau nhng độ cao điểm mép
ngoμi không bằng nhau khiến mũi tâm khoan bị lệch Nh hình vẽ 4.35
- Độ cao mép ngoμi của hai lỡi cắt chính bằng nhau, nhng hai góc nửa sắc Ɏkhông bằng nhau, cũng lμm cho mũi khoan bị lệch tâm Nh hình vẽ 4.35
Hình 4.35 Do chênh lệch độ cao tơng đối miệng lỡi cắt dẫn đến khoét rộng
lỗ
Hình 4.37 Do khác nhau hai góc nửa sắc dẫn tới khoét rộng lỗ khoan
Trang 19Hình 4.37 Sơ đồ biểu ý di dịch mũi khoan vμ nghiêng xiên trục
khoan khi khoan khi khoan lỗ
2.Hậu quả
- Lμm cho lực cắt hớng kính của hai lỡi cắt chính không ổn định, khiến cho
đầu mũi khoan khi lμm việc không quay quanh trục Zc của trục chính mμ lại quay quanh theo một đờng trục mới Do đó lμm cho đờng kính lỗ mở rộng, dẫn tới lệch
đờng trục lỗ
3.Biện pháp khắc phục
- Khi mμi mũi khoan bằng tay Mỗi bớc mμi cần lu ý khi mμi xong một bên chuyển 180o để mμi bên kia, vị trí tay cầm khoan không thay đổi, t thế tay cũng không thay đổi, lợng ăn mòn không đổi
- Sau khi mμi xong dùng dụng cụ đo kiểm vμ tiến hμnh khoan thử
4.1.13.Ph ơng pháp để gia công lỗ có độ chính xác tơng đối cao khi dùng mũi khoan
Mũi khoan lμ dụng cụ để gia công thô Trong trờng hợp đặc biệt cũng có thể dùng mũi khoan để gia công lỗ có độ chính xác tơng đối cao vμ độ nhẵn bóng tơng
đối cao Ta có thể áp dụng phơng pháp sau:
- Để đảm bảo mũi khoan cắt gọt ổn định, định tâm chắc chắn, cần giảm nhỏ thích hợp góc sắc, tăng góc xiêng lỡi ngang có thể lên tới 90okhi mμi sửa lỡi ngang phải lμm cho góc trớc của lỡi hình thμnh tự nhiên nhỏ
- Nếu lμ lỗ khoét rộng tinh thì góc sau đầu mép ngoμi của đầu mũi khoan giảm nhỏ, sao cho góc sau kết cấu o
nc 5 y 8
D để tránh gây chấn động khi mở rộng lỗ, ở chỗ mép ngoμi mμi ra góc song trùng khiến góc sắc quá độ 2Ɏ < 60o
tác dụng đánh bóng Khi khoét tinh mở rộng lỗ, có thể mμi lỡi cắt chính ở chỗ mép ngoμi thμnh góc nghiêng lỡi Ot khiến phoi đợc xả ra theo hớng lỗ đã có, tránh lμm xây xát thμnh
lỗ Cần chú ý hai lỡi cắt chính của đầu mũi khoan phải đối xứng tối đa, lợng nhảy hớng trục phải trong phạm vi 0,05 (mm), nhằm bảo đảm độ cchính xác chuyển động
vμ độ ổn định cắt gọt của đầu mũi khoan
- Chú ý phải tăng cờng sử dụng dung dịch bôi trơn
Trang 20mm r
n n
5 3
; 3 1
; 8 5
; 15
; 20 15
; 60 2
0 0
0 1
0 0 0
y y y
y d
V
V
D O J I
H×nh 4.39 Mòi khoan khoÐt réng lç tinh (khoan trªn thÐp)
Trang 21Hình 4.40 Mũi khoan, khoan pha lê hữu cơ
d r d L
d b
d R d h
o o c o o RO o o c
o o sc o o o
r o c o o
o r o
1 0
; 2 0
02 0
; 1 0
; 03 0
; 27 25
; 20 18
; 22 20
; 25 27
; 25 20
; 5
; 40
; 65
; 15
; 135 2
; 110 2
'
'
y y
y
y y
\
V
D D
D
D W
J J
\ I
I I
Hình4.38, 4.39, 4.40 lần lợt lμ mũi khoan lỗ tinh trên gang mũi khoan khoét tinh mở rộng lỗ tinh vμ mũi khoan gia công trên thuỷ tinh hữu cơ
Hình 4.41 lμ mũi khoan khoét rộng lỗ tinh nhỏ, đờng kính d=2ữ5 (mm)
Hình 4.41 Mũi khoan khoét lỗ tinh nhỏ
4.1.14.Dùng mũi khoan xoắn thép gió để khoan trên vật liệu tơng đối cứng
Đối vơí vật liệu thép tơng đối cứng thì cần chọn mũi khoan thép gió siêu cao tốc hoặc hợp kim cứng, nhng chi phí cho sản xuất tơng đối cao Trong điều kiện
đặc biệt không có mũi khoan vật liệu tơng ứng cũng có thể sử dụng mũi khoan thép gió phổ thông để gia công vật liệu thép HRC 38 - 43 Nhng phải áp dụng các phơngpháp sau:
- Giảm góc sắc đầu mũi khoan, để cho 2Ɏ = 118o
- Tăng bán kính cung tròn ở lỡi cung tròn lỡi liềm, tăng chiều dμi lỡingoμi, mμi rãnh chia phoi có cung tròn tơng đối lớn để tăng góc mũi dao Hr Các
điểm chia phoi vμ giảm thích đáng góc trớc lỡi ngoμi.áp dụng biện pháp nμy có thể cải thiện hữu hiệu điều kiện tản nhiệt chỗ cắt vμ nâng cao cờng độ lỡi cắt