CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LỖ SÂU VÀ ỨNG DỤNG
2.2. Các nguyên lý khoan lỗ sâu
2.2.1. Hệ thống khoan nòng súng (The Gun Drill System)
đây là phương pháp gia cơng cổ ựiển, có lịch sử hơn 150 năm. Nó ựược sử dụng ựể khoan các lỗ có phạm vi ựường kắnh từ 0,95-35 mm với dung sai ựường kắnh ựạt tới IT9, ựộ nhám Ra từ 0,1-3,2ộm. Tỷ lệ L/Dc tối ựa có thể ựạt tới 250 (theo VDI 3208).
Hệ thống khoan Gundrill bao gồm nhiều bộ phận nhưng trung tâm là dụng cụ khoan của nó. Dung dịch cắt ựược bơm vào vùng gia công qua một lỗ
nhỏ nằm trong mũi khoan và phoi ựược dung dịch cắt chuyển ra ngoài qua một rãnh chữ V trên thân dao tới thùng chứa phoi, ở ựó dung dịch cắt và phoi sẽ ựược tách riêng, ựồng thời thùng chứa phoi cũng là bộ phận ựỡ dụng cụ.
Hình 2. 4. Nguyên lý của hệ thống gia công Gundrill
Phương pháp này chỉ dùng ựể gia cơng các lỗ nhỏ, ngắt phoi khó, dùng trong các trung tâm gia công hoặc máy tiện CNC với yêu cầu áp suất dung dịch cắt cao.
Hình 2.5. Ngun lý thốt phoi của hệ thống GunDrilling
Thông thường Gundrill ựược sử dụng khi gia công các lỗ bé có ựường kắnh nhỏ hơn 20 mm. Trong công nghiệp ựược sử dụng ựể khoan các lỗ cấp dung dịch làm mát cho khuôn mẫu. điểm mạnh của phương pháp này là có tuổi thọ dụng cụ cao, chất lượng bề mặt và ựộ thẳng ựường tâm cao, nhưng có nhược ựiểm là lượng tiến dao chậm do sức bền cán dao thấp.
Hệ thống GunDrill có thể khoan với các loại vật liệu rất ựa dạng, từ Nhựa như Teflon và Compostie như fibreglass ựến những khn mẫu mà vật liệu có ựộ bền cao như P20. Hệ thống này có thể khoan ựược vật liệu có ựộ cứng tới 46 HRC.
Ưu ựiểm của phương pháp này:
- Chất lượng bề mặt và ựộ chắnh xác của lỗ gia công rất tốt.
- Có thể sử dụng ựể gia cơng các lỗ có ựường kắnh nhỏ (có thể tới 1 mm).
- Với thơng số hình học của cùng một lưỡi dao có thể gia cơng nhiều loại vật liệu, nếu cần có thể thay ựổi thơng số hình học lưỡi cắt rất nhanh bằng cách mài lại.
- Thiết kế dụng cụ cắt rất ựơn giản do ựó chi phắ cho dụng cụ giảm. - Tuổi bền dụng cụ cao: Các mũi khoan kiểu GunDrill có thể mài lại
từ 8-15 lần. Q trình mài lại có thể thực hiện ngay tại phân xưởng gia công.
- Tuổi bền dụng cụ cao do dung dịch cắt ựược cung cấp vào từ mặt trong của phơi.
- Ít nhạy cảm với với sai số của bạc dẫn.
- Dễ dàng thay ựổi dụng cụ ựể gia cơng các lỗ có ựường kắnh khác nhau.
- Yêu cầu lưu lượng dung dịch cắt thấp.
- Máy khoan kiểu GunDrill và các trang bị ựi kèm của nó rẻ hơn so với hai hệ thống STS và Ejector.
Tuy nhiên nó vẫn có những nhược ựiểm:
- Năng suất thấp do tốc ựộ tiến dao chậm
- Rất khó mài lại lưỡi cắt với mũi khoan cho lỗ dài và ựường kắnh nhỏ.
- Yêu cầu áp lực dung dịch cắt cao. - Chỉ gia công lỗ với tỷ lệ L/D nhỏ.
- Không kinh tế với những lỗ gia công lớn hơn 50mm.
2.2.2. Hệ thống khoan BTA/STS (Single Tube System)
STS là từ viết tắt từ cụm từ ỘSingle Tube SystemỢ trong khi ựó BTA là viết tắt từ cụm ỘBoring and Trepanning AssociationỢ. Cả hai tên này cùng ựược sử dụng ựể mô tả một công nghệ. đứng về mặt lịch sử thì cơng nghệ này ựược biết ựến ựầu tiên dưới cái tên BTA, ựược gọi bởi các tổ chức nghiên cứu của đức, ựến năm 1945 thì cơng nghệ này ựược bán rộng rãi ra tồn thế giới và ngày nay cịn ựược mơ tả với tên Single Tube System.
Hình 2. 6. Ngun lý của hệ thống gia cơng BTA/STS
Sự khác nhau chủ yếu giữa các phương pháp là cách cấp dung dịch cắt là thoát phoi. Trên hình chúng ta có thể thấy phương pháp này khá giống với phương pháp Gundrill. Dung dịch cắt ựi qua ống cấp vào ụ thủy lực và từ ựây nó ựược ựưa vào vùng gia công qua khe hở giữa mặt ngoài cần khoan và thành lỗ ựã gia công. Dung dịch cắt ựi qua lưỡi cắt, mang theo phoi vừa ựược lưỡi cắt cắt ra (trong khi vẫn thực hiện chức năng làm mát vùng gia cơng). Sau ựó phoi ựược chuyển ra theo ống bên trong cần khoan tới thùng chứa phoi đây là phương pháp sử dụng cho các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao. Hệ thống này dựa trên nguyên lý dung dịch ựược cấp từ bên ngoài và phoi
ựược thoát ra theo lỗ bên trong cần khoan. Theo nguyên lý này thì ựầu khoan ựược lắp ren với cần khoan. Phoi sẽ ựược thoát ở bên trong cần khoan do ựó khơng cần phải có các lỗ khoan ở cán cần khoan như một số phương pháp khác vì vậy mà hệ thống này rất cứng vững.
Hình 2. 7. Ngun lý thốt phoi BTA/STS
Chất lượng sản phẩm cao gấp 5 lần so với phương pháp Gun Drill ựộ chắnh xác có thể ựạt tới IT 10, nên ứng dụng chủ yếu của phương pháp này là ựể gia công công ựoạn cuối của những sản phẩm mà giá thành phôi rất ựắt vắ dụ như gia công lỗ trục cánh turbine, trục máy nén, lỗ nòng của các loại pháoẦ
Các ưu ựiểm:
- Năng suất gia cơng cao.
- Gia cơng ựược lỗ có tỷ lệ L/Dc lớn.
- đầu dụng cụ có kết cấu ựặc biệt, cho phép tắch hợp nhiều nguyên công khác nhau (Khoan rộng lỗ, lăn ép, khoan vòng, khoét hốcẦ). - Về mặt lý thuyết, khơng có sự hạn chế nào về ựường kắnh lỗ khoan
lớn nhất.
- Các bộ phận khác nhau của lưỡi cắt có thể ựược lắp ghép bằng các mảnh hợp kim cứng.
- Nhạy cảm với ựộ chắnh xác lắp ghép của các chi tiết máy và dung sai của bạc dẫn.
- Tốn thời gian ựáng kể cho việc thay ựổi ựường kắnh khoan.
- Quy trình cơng nghệ mài sắc lại dụng cụ phức tạp, chỉ làm với những dụng cụ chuyên dụng. Do ựó, người ta thường khơng mài sắc lại ựể giảm chi phắ dụng cụ. Việc ựiều chỉnh các mảnh hợp kim là rất phức tạp.
- Nhạy cảm cao với dạng phoi, một mũi khoan có thể phù hợp với loại vật liệu này nhưng không phù hợp với vật liệu khác. Thậm chắ chúng có cùng thành phần hóa học và cơ tắnh.
- Yêu cầu máy khoan thiết kế chuyên dụng, có ựộ chắnh xác cao, phức tạp trong bảo dưỡng và sửa chữa.
- Yêu cầu lưu lượng dung dịch cắt cao, với kắch thước thùng chứa lớn, bơm công suất cao, nhiều bộ lọc, chi phắ cho dung dịch cắt caoẦ
2.2.3. Hệ thống khoan Ejector/DTS ( Double Tube System)
Phương pháp này khá giống với BTA/STS, chỉ khác ở cách cấp dung dịch trơn nguội, kết cấu cần khoan theo phương pháp này gồm hai ống ựồng tâm lồng vào nhau. Mômen khoan chủ yếu ựược truyền tới ựầu khoan qua ống bên ngoài.
Nguyên lý của phương pháp này là dung dịch ựược cấp từ ụ cấp vào vùng gia công qua khe hở tồn tại giữa hai ống và phoi ựược thoát ra qua ống bên trong như phương pháp BTA/STS. Phương pháp này cũng cho chất lượng gia công rất cao và tuy dụng cụ kết cấu phức tạp hơn phương pháp STS nhưng lại có ưu ựiểm là kết cấu máy gọn nhẹ hơn, có thể tắch hợp trong các trung tâm gia công CNC. Phương pháp này phù hợp với lỗ gia công với tỷ lệ L/Dc = 50:1.
Hình 2. 9. Ngun lý thốt phoi hệ thống Ejector/DTS
Phương pháp này ựược ứng dụng nhiều trong công nghiệp ô tô ựể gia công các lỗ trục máy, piston, thân ựộng cơ Diesel, xilanh thủy lựcẦTrong cơng nghiệp ựóng tàu ứng dụng ựể gia công lỗ dầu trong ựộng cơ thủy, trục khuỷuẦ
Ưu ựiểm:
- Có thể sử dụng rộng rãi trong các thiết bị ựa năng. - Năng suất cao.
- Chỉ yêu cầu dung dịch cắt với áp lực thấp.
- Các bộ phận khác nhau của lưỡi cắt có thể ựược lắp ghép bằng các mảnh Carbit.
- Dễ dàng thay ựổi ựầu khoan ựể thay ựổi ựường kắnh lỗ gia cơng, nhiều ựầu khoan có thể dùng chung một cần khoan.
Nhược ựiểm:
- Nhạy cảm với ựộ chắnh xác lắp ghép của các chi tiết máy và dung sai của bạc dẫn.
- Nhạy cảm cao với dạng phoi. Khơng thể kiểm sốt ựược sự kẹt phoi do thiết kế ựặc biệt của chu trình thủy lực. đây chắnh là nhược ựiểm lớn nhất của phương pháp Ejector/DTS.