Gia công lỗ là một yếu tố quan trọng trong gia công chính xác và thông qua các hoạt động khoan, các nhà sản xuất có thể tạo ra các lỗ chính xác, mịn và chính xác trên các loại vật liệu khác nhau. Trong khi khoan được sử dụng để tạo lỗ trên vật liệu, khoan chủ yếu được áp dụng trong quy trình để mở và/hoặc cải thiện kích thước và/hoặc độ hoàn thiện bề mặt của các lỗ đó. Khoan quan trọng nhất trong các ngành công nghiệp yêu cầu giới hạn tốt và độ hoàn thiện chính xác như hàng không vũ trụ, ô tô và chế tạo máy hạng nặng. Mặc dù khoan là một quá trình tốn thời gian, nhưng đây là một quá trình cần thiết trong sản xuất hiện đại vì các công cụ và kỹ thuật khoan chuyên dụng mang lại độ chính xác của lỗ, độ tròn và độ hoàn thiện bề mặt tốt hơn so với các quy trình sản xuất khác. Việc biết các loại hoạt động khoan là quan trọng nếu người ta muốn đạt được hiệu suất tốt nhất trong sản xuất, cho dù đối với những thay đổi đơn giản hay khi hình học phức tạp.
Khoan là một quy trình gia công được sử dụng để tăng kích thước lỗ hoặc thay đổi hình dạng của lỗ hiện có ở mức độ lớn với độ chính xác cao. Đây là một hoạt động khoan kim loại, trong đó một dụng cụ cắt một điểm hoặc một dụng cụ khoan quay hiệu quả sẽ loại bỏ vật liệu khỏi lỗ. Trong khi khoan tạo ra lỗ, quá trình khoan được thực hiện để tinh chỉnh kích thước, độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt của lỗ, do đó phù hợp để sử dụng khi cần độ chính xác cao. Khoan được thực hiện trên máy tiện, máy phay và các dụng cụ khoan khác, giúp ứng dụng linh hoạt tùy thuộc vào ngành công nghiệp.
Nhạt nhẽo đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác về kích thước, hình dạng và bề mặt của các lỗ cần thiết trong các sản phẩm ngày nay. Trong các ngành công nghiệp có độ chính xác cao như hàng không vũ trụ, ô tô và gia công cơ khí, nơi các bộ phận cần được lắp ráp với nhau và tiêu chuẩn lỗ rất quan trọng, khoan đảm bảo rằng lỗ không chỉ có kích thước chính xác mà bề mặt lỗ cũng phải đồng nhất. Bố cục sợi cũng cho phép chế tạo các hình dạng và đặc điểm phức tạp của lỗ, chẳng hạn như côn hoặc đường kính mục tiêu ở độ sâu nhất định. Trong bất kỳ ứng dụng kỹ thuật chính xác nào, bao gồm ô tô, hàng không vũ trụ và phát điện, nơi sản xuất khối động cơ hoặc linh kiện tua-bin, khoan là điều hoàn toàn cần thiết để đáp ứng dung sai kích thước cần thiết cho chất lượng, độ tin cậy và hiệu quả.
Mặc dù khoan và doa tạo ra các lỗ trên phôi, chúng được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của quá trình gia công. Khoan được sử dụng để tạo lỗ ban đầu và thường được thực hiện tương đối thô, trong khi doa được sử dụng để tinh chỉnh hoặc hoàn thiện một lỗ nhất định theo một kích thước và độ chính xác tiêu chuẩn nhất định. Khoan sử dụng mũi khoan để quay và loại bỏ vật liệu từ tâm lỗ đang được tạo, trong khi doa sử dụng một hoặc nhiều dụng cụ để loại bỏ vật liệu từ bên trong lỗ đã được khoan. Tóm lại, quá trình cơ bản là khoan, và doa, mặt khác, là một quá trình tinh chỉnh để cải thiện độ hoàn thiện của lỗ.
Khoan là kỹ thuật phổ biến nhất để tăng đường kính lỗ bằng dụng cụ một răng. Quy trình này thường sử dụng thanh khoan quay trong lỗ để cắt vật liệu và căn chỉnh lỗ theo đúng kích thước và độ hoàn thiện. Khoan tiêu chuẩn thường được áp dụng trong trường hợp lỗ đã có sẵn và chỉ có những thay đổi nhỏ về đường kính hoặc độ hoàn thiện bề mặt… Phương pháp này phù hợp nhất cho các lỗ tương đối nhỏ và đơn giản trên các vật liệu mềm như gỗ hoặc kim loại mỏng. Phương pháp này được thực hiện trên máy phay ngang hoặc đứng, máy tiện hoặc máy khoan.
Khoan đường thẳng là phương pháp tạo hoặc mở rộng lỗ theo đường thẳng hoặc theo một trục cụ thể, đặc biệt là trên các vật liệu lớn, cồng kềnh và khó vận chuyển. Thao tác này thường được sử dụng khi cần cắt các chi tiết lớn và nặng hơn, chẳng hạn như khối động cơ hoặc chi tiết máy móc. Khoan đường thẳng là phương pháp khoan nhiều lỗ để có vị trí cố định trên một chi tiết cụ thể. Phương pháp này thường cần một máy tích hợp sẵn bộ gá, đảm bảo dụng cụ khoan vuông góc với trục của chi tiết trong quá trình vận hành, như thường lệ với tất cả các phương pháp khoan khác.
Hoàn thiện là một thao tác khoan tinh được thực hiện để tạo bề mặt nhẵn mịn sau khi khoan hoặc khoét lỗ. Hoàn thiện là thao tác cuối cùng để hoàn thiện quy trình tạo lỗ, quy định dung sai tối đa và bề mặt vật liệu được đánh bóng. Loại quy trình này hữu ích khi các chi tiết được sản xuất đòi hỏi độ chính xác cao hơn yêu cầu về độ hoàn thiện bề mặt, chẳng hạn như trong ngành hàng không vũ trụ hoặc ô tô. Trong quy trình khoan, người ta rất cẩn thận lựa chọn đầu khoan có kích thước rất tinh để tránh các đường cắt sâu và tạo ra các đường cắt nhỏ nhất có thể.
Khoan lỗ, còn được gọi là khoan jig, là một thao tác chính xác có thể được sử dụng khi cần độ chính xác cao để tạo ra các lỗ có kích thước được xác định trước với sự hỗ trợ của jig hoặc đồ gá. Phương pháp này được sử dụng khi các chi tiết cần được định vị với độ chính xác rất cao và khi mối quan hệ giữa các lỗ cần khoan cũng có thể chặt chẽ. Khoan jig có độ chính xác cao và được sử dụng khi cần độ chính xác cực cao cho các công việc như tạo lỗ cho thanh dẫn hướng dụng cụ, lỗ kim hoặc định vị lỗ. Phương pháp này có lợi thế nhất khi cần sản xuất các linh kiện phần cứng cần phải khớp với nhau với độ chính xác cao, chẳng hạn như khuôn hoặc khuôn mẫu.
Khoan ngang có thể được định nghĩa là các thao tác khoan được thực hiện với phôi được giữ ở vị trí nằm ngang và dụng cụ cắt quay để tạo ra chuyển động gia công. Đối tượng của loại khoan này thường là các chi tiết lớn hoặc nặng, vì khả năng tiếp cận dụng cụ cho thao tác tốt hơn và ổn định hơn. Máy khoan ngang thường có bàn máy lớn hơn phôi để dễ dàng định vị phôi trong quá trình gia công. Kỹ thuật này được ứng dụng rộng rãi để gia công các sản phẩm lớn như khối động cơ, vỏ máy, cũng như các chi tiết máy nặng, vì kích thước và khối lượng của chi tiết đòi hỏi phải đặt nằm ngang.
Khoan đứng có thể được mô tả là tình huống mà các thao tác khoan được thực hiện khi phôi được đặt thẳng đứng và dụng cụ cắt xoay quanh nó. Khoan đứng chủ yếu được thực hiện trên các công việc có quy mô nhỏ hoặc vừa cần dung sai chặt chẽ. Phương pháp này cho phép tiếp cận lỗ một cách thuận tiện để hoàn thiện, do đó, lý tưởng cho các hoạt động như khoan lỗ trên vỏ bánh răng, mặt bích, rãnh và các bộ phận có kết cấu tương tự. So với máy khoan ngang, máy khoan đứng nhỏ gọn hơn và do đó, lý tưởng để sử dụng trong các hoạt động thiếu không gian rộng rãi. Kiểu khoan này thường được thấy trong gia công chính xác và đặc biệt là trong sản xuất các chi tiết nhỏ, phức tạp đòi hỏi độ chính xác đặc biệt.
Thanh khoan được sử dụng với chức năng chính là giữ và dẫn hướng dụng cụ cắt trong quá trình khoan. Chúng được nhúng vào bên trong và có thể xoay để tạo thành khoang bằng cách cắt vật liệu từ bên trong lỗ. Chúng được gọi là thanh khoan, và có nhiều kích thước và thiết kế khác nhau tùy thuộc vào công việc cần thiết hoặc độ sâu của lỗ (có thể là loại đặc hoặc loại ống). Chúng cung cấp độ cứng và độ chính xác cần thiết, đặc biệt là trong các hoạt động khoan lỗ sâu.
Đầu khoan được tích hợp thanh khoan và được thiết kế để cho phép điều chỉnh chính xác trong khi khoan. Các đầu khoan này thường có thang đo vi mô để điều chỉnh độ sâu cắt và đường kính đến các giá trị chính xác. Việc khoan hoàn thiện đòi hỏi dung sai chặt chẽ và bề mặt nhẵn mịn, điều này có thể thực hiện được nhờ sự trợ giúp của đầu khoan.
Máy khoan ngang hoặc đứng được thiết kế cho các hoạt động khoan chính xác. Máy khoan ngang dành cho các sản phẩm lớn và nặng hơn, trong khi máy khoan đứng phù hợp cho các sản phẩm nhỏ và chính xác hơn. Chúng được chế tạo với mục đích cụ thể là duy trì tính toàn vẹn cấu trúc cao và độ ổn định kích thước cần thiết trong quá trình khoan mở rộng và hoàn thiện lỗ.
Dụng cụ doa có thể là dụng cụ cắt đơn điểm hoặc đa điểm, được làm bằng vật liệu như cacbua hoặc thép tốc độ cao. Dụng cụ một điểm thường được sử dụng trong các hoạt động doa thô và tinh, trong khi dụng cụ đa điểm phù hợp nhất cho các lỗ có kích thước sâu hơn hoặc khi kích thước yêu cầu rất chính xác. Loại dụng cụ cắt quyết định độ bền, độ chính xác và chất lượng của quá trình gia công.
Trong sản xuất ô tô, khoan được sử dụng để tạo các lỗ chính xác cho khối động cơ, đầu xi-lanh và các bộ phận truyền động. Nó xác nhận các bộ phận được định hình chính xác và do đó đảm bảo công suất, tính kinh tế và độ tin cậy của động cơ.
Một số bộ phận được sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ bao gồm cánh tua-bin và các bộ phận kết cấu, cần có đặc tính khoan để đạt được độ chính xác và kích thước nhỏ. Boring cũng tập trung vào việc cung cấp các bộ phận có khả năng chịu được điều kiện ứng suất, áp suất và nhiệt độ cao như dự kiến.
Hầu hết các bộ phận lớn, bao gồm bánh răng và khối động cơ, đều sử dụng phương pháp khoan để tạo lỗ chính xác trên máy móc hạng nặng. Khoan đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tất cả các bộ phận trong sản phẩm được đặt đúng vị trí và có khả năng thực hiện các chức năng cần thiết trong các lĩnh vực khó khăn khác nhau, chẳng hạn như xây dựng và khai thác mỏ.
Trong ngành dầu khí, khoan được sử dụng để chế tạo các bộ phận như ống khoan và van, những bộ phận phải chịu nhiệt độ và áp suất cao. Mức độ khoan này đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn sản xuất và yêu cầu an toàn của các bộ phận này.
Khoan lỗ chính xác hơn khoan để đảm bảo các lỗ có kích thước, hình dạng và bề mặt hoàn thiện phù hợp. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng mà một sai lệch nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến chức năng của một bộ phận; ví dụ như trong các ứng dụng ô tô hoặc hàng không vũ trụ.
Một số thách thức về khoan bao gồm mài mòn dụng cụ, rung động và độ lệch, chủ yếu trong các hoạt động khoan sâu. Điều này có nghĩa là vật liệu càng cứng thì thời gian cắt càng lâu, do đó hiệu suất sẽ thấp. Ngoài ra, thời gian cần thiết để thiết lập hoạt động khoan cũng lâu hơn so với các hoạt động đơn giản hơn, đây cũng là một bất lợi.
Nhà sản xuất được khuyến nghị sử dụng đúng dụng cụ cắt, bảo trì máy móc thường xuyên và điều chỉnh thông số cắt thường xuyên. Việc kiểm soát kỹ thuật tự động và gia công tốc độ cao cũng góp phần đơn giản hóa quy trình và tăng độ chính xác của công việc, đồng thời giảm thời gian chạy không tải. Đó là lý do tại sao việc thiết lập thiết bị để sử dụng và bảo trì định kỳ là yếu tố then chốt để đạt được năng suất cao hơn và có được dụng cụ bền bỉ.
Công việc khoan đang trở nên hiệu quả hơn nhờ những tiến bộ mới trong tự động hóa, máy móc CNC và vật liệu công cụ tiên tiến. Những cải tiến trong tương lai, chẳng hạn như bổ sung thêm ứng dụng AI và sử dụng giám sát thời gian thực, sẽ mang lại những cải tiến cho hoạt động khoan. Do yêu cầu kết hợp nhiều vật liệu hơn và hình dạng chi tiết ngày càng phức tạp, khoan vẫn cần thiết để duy trì độ chính xác cần thiết cho các ngành công nghiệp cụ thể như hàng không vũ trụ, ô tô và thiết bị y tế.
Việc lựa chọn kỹ thuật khoan phù hợp phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, dung sai yêu cầu và độ khó của lỗ khoan. Các chi tiết đơn giản có thể chỉ cần khoan thông thường, trong khi các chi tiết phức tạp có thể cần khoan chuyên dụng, chẳng hạn như khoan jig. Việc làm quen với ưu và nhược điểm của các phương pháp khoan khác nhau giúp nhà sản xuất lựa chọn kỹ thuật phù hợp nhất để đạt được kết quả tốt nhất và giảm thiểu tổn thất phát sinh.