Thật là một mũi khoan Là: Định nghĩa và chức năng cốt lõi
Mũi khoan là một dụng cụ cắt được gắn trong máy khoan hoặc máy khoan cầm tay có tác dụng loại bỏ vật liệu tạo ra các lỗ hình trụ. Bit quay với tốc độ trong khi được ép dọc trục vào phôi; các cạnh cắt ở đầu cắt đi vật liệu, đồng thời được sơ tán thông qua các rãnh xoắn ốc dọc theo thân mũi khoan. Mũi khoan khác với mũi khoan — mũi khoan là nguồn điện và cơ cấu chuyển động, trong khi mũi khoan là bộ phận cắt có thể hoán đổi cho nhau để tiếp xúc và loại bỏ vật liệu.
Hình dạng cơ bản của mũi khoan bao gồm ba đặc điểm quan trọng: góc điểm ở đầu mũi khoan (xác định cách tâm mũi khoan và bắt đầu đường cắt), góc xoắn của rãnh (điều chỉnh hiệu quả thoát phoi và độ tác động cắt) và hình dạng lưỡi cắt (xác định cách vật liệu bị cắt thay vì bị rách). Ba tham số này, được cân bằng khác nhau giữa các loại mũi khoan, tạo nên sự đa dạng về thiết kế mũi khoan có sẵn cho các vật liệu và ứng dụng khác nhau.
Nguồn gốc cổ xưa: Khoan trước dụng cụ kim loại
Hành động khoan có trước lịch sử hàng chục ngàn năm. Bằng chứng khảo cổ học cho thấy con người thời kỳ đầu đã sử dụng đá nhọn, đá lửa và xương động vật để khoan lỗ trên vỏ sò, gạc và đá mềm từ xa xưa. 35.000–40.000 năm trước , chủ yếu để làm hạt và đồ trang trí. Đây là những công cụ quay bằng tay - người vận hành ấn đầu nhọn vào bề mặt và xoay nó giữa hai lòng bàn tay, hoàn toàn dựa vào nỗ lực của con người và tác động mài mòn.
Mũi khoan đại diện cho bước tiến cơ học quan trọng đầu tiên, xuất hiện ở Lưỡng Hà và Ai Cập vào khoảng 6.000–7.000 năm trước . Một dây cung được quấn quanh một trục xoay thẳng đứng; kéo cung qua lại sẽ xoay trục xoay nhanh chóng theo các hướng xen kẽ, đẩy một mũi đá hoặc gỗ cứng vào phôi bên dưới. Mũi khoan cho phép tạo ra các mối nối bằng gỗ, khoan hạt đá làm đồ trang sức và quan trọng là tạo ra lửa thông qua ma sát - cùng một công cụ phục vụ cả mục đích xây dựng và sinh tồn.
Thợ thủ công Ai Cập đã sử dụng máy khoan hình ống đồng với cát mài mòn ngay từ 3.000 năm trước Công nguyên đá granit và đá bazan rỗng cho tàu thuyền và các yếu tố kiến trúc. Người Ai Cập hiểu rằng tác động cắt đến từ chất mài mòn chứ không phải từ bản thân vật liệu khoan - ống đồng chỉ đơn giản tạo áp lực và quay trong khi cát ướt mài xuyên qua đá, một nguyên tắc vẫn được sử dụng trong khoan lõi hiện đại bằng chất mài mòn kim cương.
Sự phát triển công nghiệp thời trung cổ và sơ khai
Máy khoan giằng - một dụng cụ quay tay có khung hình chữ U cho phép quay một chiều liên tục - xuất hiện ở Bắc Âu xung quanh thế giới. thế kỷ 15 và đại diện cho công cụ đầu tiên có khả năng khoan quay liên tục mà không cần chuyển động tới lui của mũi khoan. Niềng răng sử dụng các mũi thìa có thể hoán đổi cho nhau và các mũi kiểu xoắn sau này, đồng thời vẫn là công cụ chế biến gỗ tiêu chuẩn cho đến thế kỷ 20.
Cuộc cách mạng công nghiệp đã biến việc khoan từ một kỹ thuật thủ công thành một quy trình sản xuất chính xác. Sự giới thiệu của máy công cụ gang và thép vào cuối thế kỷ 18, người ta đã có thể khoan các lỗ có đường kính và độ sâu nhất quán, điều kiện tiên quyết cho việc sản xuất các bộ phận có thể thay thế được, làm nền tảng cho sản xuất hàng loạt công nghiệp. James Nasmyth và các kỹ sư khác của thế kỷ 19 đã phát triển máy khoan với cơ chế cấp liệu và điều khiển tốc độ, giảm tải vật lý cho người vận hành và cho phép lặp lại các kết quả.
Hình dạng mũi khoan xoắn tiêu chuẩn được sử dụng trong hầu hết các mũi khoan kim loại ngày nay đã được Ambrose Swasey cấp bằng sáng chế và được Stephen Morse phát triển thương mại vào năm Hoa Kỳ thập niên 1860 . Thiết kế rãnh xoắn ốc của Morse — vẫn là hình dạng mũi khoan thống trị 160 năm sau — mang lại khả năng thoát phoi vượt trội hơn nhiều so với các mũi khoan dạng thìa và mũi khoan phẳng ra trước nó, cho phép tạo ra các lỗ sâu hơn ở tốc độ tiến dao cao hơn mà không bị bó và kẹt.
Thế kỷ 20: Máy khoan thép, cacbua và máy khoan điện tốc độ cao
Sự phát triển của thép tốc độ cao (HSS) vào đầu thế kỷ 20 là bước tiến quan trọng nhất về vật liệu mũi khoan kể từ khi sử dụng thép cứng. HSS - hợp kim của sắt, vonfram, crom và vanadi - vẫn giữ được độ cứng ở nhiệt độ lên tới khoảng 600 ° C, so với khoảng 200 ° C đối với thép cacbon trơn. Điều này cho phép khoan ở tốc độ cắt nhanh hơn hai đến ba lần so với trước đây, tăng đáng kể năng suất gia công trong các nhà máy đầu thế kỷ 20.
Cacbua vonfram xi măng, được Krupp phát triển ở Đức vào những năm 1920, đã giới thiệu một loại vật liệu có độ cứng gần bằng kim cương. Mũi khoan cacbua rắn và đầu bằng cacbua có thể gia công thép cứng, gang và vật liệu tổng hợp có tính mài mòn nhanh chóng phá hủy dụng cụ HSS. Đến những năm 1950, hạt dao có thể lập chỉ mục bằng cacbua và mũi khoan hàn có đầu là tiêu chuẩn trong gia công năng suất cao. Hôm nay, mũi khoan cacbua rắn có đường kính nhỏ tới 0,1 mm là công việc thường xuyên trong sản xuất PCB và sản xuất thiết bị y tế chính xác.
Sự ra đời của máy khoan điện cầm tay - do Wilhelm Fein người Đức tiên phong vào năm 1895 và được tiếp cận rộng rãi nhờ mô hình tiêu dùng của Black & Decker vào năm 1916 - đưa khả năng khoan ra khỏi xưởng máy, đến các công trường xây dựng và đến tận nhà. Máy khoan không dây, được thương mại hóa từ những năm 1960 trở đi và được chuyển đổi bằng công nghệ pin lithium-ion vào những năm 2000, đã hoàn thành quá trình dân chủ hóa việc khoan, giúp mọi người dùng đều có thể tiếp cận việc tạo lỗ ở cấp độ chuyên nghiệp.
Công nghệ mũi khoan hiện đại và hướng đi hiện tại
Sự phát triển mũi khoan hiện đại tập trung vào lớp phủ, tối ưu hóa hình học và vật liệu chuyên dụng hơn là thay đổi thiết kế cơ bản. Các lớp phủ titan nitride (TiN), titan nhôm nitride (TiAlN) và carbon giống kim cương (DLC) được áp dụng bằng quá trình lắng đọng hơi vật lý (PVD) giúp giảm ma sát, tăng độ cứng bề mặt và kéo dài tuổi thọ dụng cụ nhờ các yếu tố: 3× đến 10× so với các chất tương đương không được phủ trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
Mũi khoan kim cương đa tinh thể (PCD) đại diện cho mức trần hiệu suất hiện tại cho gia công kim loại màu, được sử dụng trong nhôm hàng không vũ trụ, composite sợi carbon và gia công silicon trong đó các yêu cầu về độ bóng bề mặt và tuổi thọ dụng cụ vượt quá những gì cacbua có thể mang lại. Đối với xây dựng và xây dựng, công nghệ nén kim cương đa tinh thể (PDC) - ban đầu được phát triển để khoan quay dầu và khí đốt - đã chuyển sang mũi khoan búa cho bê tông và đá, mang lại tuổi thọ dài hơn đáng kể so với hạt dao cacbua vonfram thông thường.
yêu cầu
