Các loại mũi khoan sử dụng trong gia công kim loại và cách chọn lựa phù hợp

Trong lĩnh vực gia công cơ khí, khoan là một trong những phương pháp phổ biến và thiết yếu nhất để tạo ra các lỗ tròn có độ chính xác cao trên vật liệu kim loại. Và để thực hiện quá trình này, mũi khoan đóng vai trò then chốt, quyết định đến chất lượng lỗ khoan, tốc độ gia công cũng như tuổi thọ dụng cụ

Hiện nay, thị trường cung cấp rất nhiều loại mũi khoan với kiểu dáng, vật liệu, hình học cắt khác nhau, khiến cho việc lựa chọn đúng mũi khoan phù hợp với từng yêu cầu cụ thể trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Trong bài viết này, cùng Cosmovina tìm hiểu chi tiết về các loại mũi khoan được sử dụng phổ biến trong gia công kim loại cũng như hướng dẫn cách lựa chọn sao cho phù hợp với từng điều kiện vật liệu, độ sâu, dung sai kỹ thuật và đặc điểm sản xuất

1. Mũi khoan là gì ? Vai trò của mũi khoan trong gia công kim loại

Mũi khoan là dụng cụ cắt gọt được gắn vào máy khoan, máy phay hoặc máy tiện để gia công lỗ trên bề mặt vật liệu. Trong gia công kim loại, mũi khoan không chỉ có nhiệm vụ tạo lỗ mới mà còn dùng để khoan sâu, khoan tổ hợp, khoan phá vật liệu cứng hoặc mài tinh lại các lỗ có sẵn

Ngoài hình học cắt và vật liệu cấu thành, mũi khoan còn được phân loại dựa trên mục đích sử dụng: mũi khoan thông thường, mũi khoan tâm, mũi khoan bước, mũi khoan chính xác, mũi khoan lõi, mũi khoan sâu, v.v. Việc lựa chọn sai loại mũi khoan có thể dẫn đến hiện tượng gãy mũi, lỗ bị lệch tâm, bavia lớn hoặc làm hỏng bề mặt chi tiết gia công

Mũi khoan là gì ? Vai trò của mũi khoan trong gia công kim loại

2. Phân loại các loại mũi khoan dùng trong gia công kim loại

– Mũi khoan xoắn: Đây là loại mũi khoan phổ biến nhất hiện nay, có cấu tạo hình xoắn với hai me cắt chính. Mũi khoan xoắn có khả năng khoan tốt trên nhiều loại vật liệu như thép, gang, đồng, nhôm và thích hợp cho các lỗ có đường kính từ nhỏ đến vừa. Góc xoắn và góc đỉnh của mũi khoan được thiết kế tùy theo loại vật liệu cần gia công

– Mũi khoan bước: Loại mũi này có hình dáng như một chuỗi các bậc hình nón liên tiếp nhau. Mũi khoan bước được sử dụng để khoan lỗ có nhiều đường kính khác nhau trên cùng một chi tiết, rất phù hợp trong ngành gia công kim loại tấm. Ngoài ra, nó cũng giảm thiểu hiện tượng bavia và đảm bảo độ tròn tốt cho lỗ khoan

– Mũi khoan tâm: Mũi khoan tâm có nhiệm vụ tạo điểm chuẩn ban đầu cho các lỗ khoan sâu hoặc lỗ có yêu cầu cao về độ chính xác tâm. Việc sử dụng mũi khoan tâm giúp giảm hiện tượng lạc tâm khi khoan chính. Mũi này thường có hai đoạn cắt: đoạn đầu cắt tạo điểm định tâm và đoạn sau tạo rãnh ngắn giúp định hướng tốt hơn

– Mũi khoan cầu: Loại mũi khoan có đầu hình cầu này thường được sử dụng trong gia công khuôn mẫu, bề mặt cong hoặc lỗ có đáy cong. Với thiết kế đặc biệt, mũi khoan cầu có thể tạo nên những hình dáng phức tạp một cách hiệu quả

– Mũi khoan định hình: Đây là loại mũi được chế tạo theo hình dáng đặc biệt để gia công các lỗ có hình học không chuẩn như lỗ bầu dục, rãnh định hình,… Thường dùng trong các công đoạn chế tạo linh kiện cơ khí chính xác

– Mũi khoan từ: Dùng trong các loại máy khoan từ, mũi khoan từ có cấu trúc rỗng, cắt vật liệu theo vòng tròn xung quanh chu vi lỗ thay vì cắt toàn bộ lõi. Ưu điểm của loại này là gia công nhanh, tiết kiệm công suất và tạo lỗ rất sạch với bề mặt mịn

– Mũi khoan sâu: Mũi khoan sâu được thiết kế đặc biệt với hệ thống làm mát bên trong để gia công các lỗ có tỷ lệ chiều sâu lớn hơn đường kính (L/D > 10). Đây là công cụ không thể thiếu trong ngành hàng không, chế tạo khuôn, vũ khí và dầu khí

– Mũi khoan hợp kim cứng: Sử dụng vật liệu hợp kim cứng như tungsten carbide, loại mũi khoan này có độ cứng vượt trội, chịu nhiệt tốt, thích hợp để khoan trên các vật liệu khó cắt như thép không gỉ, inox, thép đã qua nhiệt luyện

– Mũi khoan phủ lớp cứng: Được phủ thêm lớp TiN, TiAlN, AlCrN,… giúp tăng tuổi thọ dụng cụ, giảm ma sát và cải thiện chất lượng bề mặt gia công. Lớp phủ cũng giúp chịu được nhiệt độ cao trong điều kiện khoan khô hoặc tốc độ cao

Phân loại các loại mũi khoan dùng trong gia công kim loại

=> Xem thêm: Gia công cơ khí

3. Cách chọn mũi khoan phù hợp với từng vật liệu kim loại

Chọn theo loại vật liệu gia công

– Khi khoan thép mềm hoặc gang xám, có thể sử dụng mũi HSS tiêu chuẩn, tiết kiệm chi phí và dễ mài lại. Với thép không gỉ, nên dùng mũi HSS-Co hoặc hợp kim cứng có lớp phủ để tránh mài mòn

– Đối với nhôm, đồng và hợp kim nhẹ, mũi khoan nên có góc xoắn lớn, thiết kế thoát phoi dễ để hạn chế kẹt phoi và làm sạch lỗ khoan hiệu quả hơn

Chọn theo đường kính và độ sâu lỗ khoan

– Lỗ nhỏ dưới 3mm cần mũi khoan thép gió có độ chính xác cao và tốc độ cắt phù hợp để tránh gãy mũi. Với lỗ sâu trên 10D nên chọn mũi khoan sâu chuyên dụng có hỗ trợ làm mát bên trong

– Lỗ lớn trên 20mm nên sử dụng mũi khoan từ hoặc khoan bước để giảm lực cắt, bảo vệ máy khoan và tiết kiệm thời gian gia công

Chọn theo loại máy và điều kiện vận hành

– Máy khoan bàn, khoan tay nên dùng mũi có chuôi trụ, dễ tháo lắp. Với máy CNC tốc độ cao nên chọn mũi hợp kim nguyên khối có lớp phủ chống nhiệt để đạt hiệu suất tối ưu

– Nếu máy không có hệ thống làm mát, cần ưu tiên mũi có lớp phủ chống ma sát hoặc sử dụng thêm dung dịch bôi trơn ngoài để bảo vệ dụng cụ

Chọn theo yêu cầu độ chính xác và độ bóng

– Với các lỗ có yêu cầu lắp ghép chính xác hoặc cần doa sau nên chọn mũi khoan tâm hoặc mũi khoan có góc đỉnh nhỏ để tạo lỗ mồi trước

– Khi yêu cầu bề mặt lỗ mịn, nên dùng mũi khoan mới hoặc mũi phủ PVD tránh sử dụng mũi đã mòn hoặc bị cháy me cắt

Cách chọn mũi khoan phù hợp với từng vật liệu kim loại

4. Lưu ý khi sử dụng và bảo quản mũi khoan kim loại

– Trước mỗi ca làm việc cần kiểm tra tình trạng mũi khoan để phát hiện sớm hiện tượng nứt, mẻ hoặc mòn đều nhằm tránh gây hư hại chi tiết gia công

– Nên mài lại mũi khoan định kỳ theo thông số góc tiêu chuẩn để duy trì khả năng cắt, tránh cắt lệch và giảm áp lực lên động cơ máy

– Luôn sử dụng tốc độ cắt và lượng tiến đúng theo khuyến cáo của nhà sản xuất để đảm bảo hiệu suất làm việc và tuổi thọ của mũi khoan

– Với các mũi khoan phủ lớp chống mài mòn, không nên mài lại bằng đá mài thông thường vì sẽ làm mất lớp phủ, khiến mũi giảm hiệu quả khi sử dụng

– Trong quá trình khoan, cần đảm bảo làm mát đúng cách bằng dầu cắt gọt, nước làm mát hoặc khí nén để giảm nhiệt độ và tăng độ mịn cho bề mặt lỗ

– Khi không sử dụng, mũi khoan cần được bảo quản trong hộp riêng, tránh tiếp xúc trực tiếp với môi trường ẩm hoặc va đập gây mẻ me cắt

Lưu ý khi sử dụng và bảo quản mũi khoan kim loại

Mũi khoan đóng vai trò thiết yếu trong quá trình gia công lỗ kim loại, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng và độ chính xác sản phẩm. Với sự đa dạng về hình dáng, vật liệu và ứng dụng, việc chọn đúng loại mũi khoan phù hợp với từng yêu cầu gia công là điều bắt buộc để đảm bảo hiệu quả sản xuất. Hiểu rõ đặc tính từng loại mũi khoan và cách vận hành đúng kỹ thuật sẽ giúp các đơn vị cơ khí tiết kiệm chi phí, kéo dài tuổi thọ thiết bị và duy trì chất lượng gia công ổn định.