Các loại mũi khoan theo công dụng: chọn đúng loại cho từng vật liệu

Mũi khoan nhìn qua đều giống nhau: một thân trụ có rãnh xoắn và đầu nhọn. Nhưng đầu mũi mới là nơi quyết định nó cắt được vật liệu gì. Dùng nhầm loại thì nhẹ là lỗ xấu, nặng là gãy mũi ngay lần đầu chạm phôi. Bài này phân loại mũi khoan theo công dụng và chỉ cách nhận biết từng loại bằng mắt.

Trọng tâm của bài là nhóm mũi khoan kim loại, vì đây là nhóm có nhiều biến thể nhất và cũng là nhóm hay bị chọn sai nhất trong xưởng cơ khí. Các nhóm còn lại được nêu đủ để bạn nhận ra khi nào mình đang cầm nhầm loại.

Bảng phân loại nhanh

Mũi khoan xoắn cho kim loại

Đây là loại phổ biến nhất trong xưởng cơ khí, còn gọi là mũi khoan sắt. Cấu tạo gồm hai lưỡi cắt ở đầu, hai rãnh xoắn dọc thân để thoát phoi, và phần chuôi để kẹp vào máy.

Điểm quan trọng nhất khi chọn là góc đỉnh mũi. Hai giá trị thường gặp:

Mũi 135 độ thường được mài tự định tâm, nghĩa là lưỡi ngang ở giữa được xẻ bớt để mũi tự bám vào phôi mà không cần khoan tâm trước. Đây là lý do mũi khoan inox thường có góc 135 độ: vật liệu này dễ bị hóa bền khi mũi trượt trên bề mặt, nên phải ăn ngay từ đầu.

Ngoài góc đỉnh, mũi khoan kim loại còn phân theo nền vật liệu là thép gió thường, thép gió coban hay hợp kim cứng — chi tiết xem bài HSS, HSS-E và Carbide khác nhau thế nào. Về lớp phủ bề mặt, xem chọn lớp phủ theo vật liệu.

Các biến thể theo chiều dài

Cùng một đường kính, mũi khoan có nhiều chiều dài khác nhau. Chọn theo nguyên tắc: lấy mũi ngắn nhất còn với tới đáy lỗ. Mũi càng dài càng dễ rung, dễ lệch tâm và dễ gãy.

Khi tỷ lệ chiều sâu trên đường kính vượt quá khoảng 5 lần, cần đổi cách làm chứ không chỉ đổi mũi dài hơn — xem chọn mũi khoan lỗ sâu không lệch không gãy.

Phân theo hình dạng chuôi

Chuôi quyết định mũi khoan lắp được vào máy nào:

• Chuôi trụ. Phổ biến nhất, kẹp bằng đầu kẹp ba chấu. Giới hạn thực tế khoảng 13mm với máy khoan bàn thông dụng. Với mũi lớn hơn 13mm, chuôi thường được vát nhỏ lại để vẫn kẹp được.
• Chuôi côn. Dùng cho mũi đường kính lớn, lắp trực tiếp vào trục chính máy khoan cần hoặc máy phay. Truyền được mô-men lớn hơn nhiều so với chuôi trụ vì không phụ thuộc lực kẹp của ba chấu.
• Chuôi lục giác. Dùng với máy bắt vít, thay nhanh không cần vặn đầu kẹp. Ít gặp trong gia công cơ khí chính xác.

Hole saw: khoét lỗ lớn trên tấm mỏng

Hole saw, còn gọi là mũi khoét lỗ, có dạng cốc rỗng với răng cưa quanh vành. Điểm khác biệt cốt lõi so với mũi khoan xoắn: nó chỉ cắt một vòng tròn và để lại lõi ở giữa, thay vì bóc hết vật liệu trong lỗ.

Hệ quả rất lớn về mặt cơ học. Khoan một lỗ 40mm bằng mũi khoan xoắn nghĩa là phải bóc toàn bộ phần vật liệu trong diện tích đó thành phoi — cần công suất lớn, lực đẩy mạnh và máy cứng vững. Cùng lỗ đó làm bằng hole saw chỉ cần cắt một vành hẹp, nên máy khoan cầm tay thông thường cũng làm được.

Ranh giới quanh 13mm không phải con số tuyệt đối mà xuất phát từ giới hạn đầu kẹp của phần lớn máy khoan bàn thông dụng. Trên mức đó, nếu phôi mỏng thì hole saw gần như luôn là lựa chọn hợp lý hơn.

Lưu ý khi dùng hole saw trên kim loại

• Tốc độ phải thấp. Đường kính lớn nghĩa là tốc độ cắt tại vành rất cao dù trục chính quay chậm. Đây là lỗi phổ biến nhất: để nguyên tốc độ như khi khoan mũi nhỏ khiến răng cháy ngay. Cách tính xem bài tốc độ cắt khi khoan.
• Phải có mũi khoan mồi ở tâm. Hầu hết hole saw đi kèm một mũi khoan nhỏ ở giữa để định vị. Thiếu nó thì hole saw sẽ nhảy trên bề mặt.
• Rút ra để thoát phoi. Phoi tích trong lòng cốc sẽ làm kẹt và cháy răng. Cần rút lên định kỳ, nhất là với phôi dày.
• Phải có dung dịch bôi trơn. Vành cắt tiếp xúc liên tục nên sinh nhiệt nhiều — xem chọn dầu cắt gọt.
• Lấy lõi ra sau mỗi lỗ. Lõi kẹt trong cốc sẽ cản lỗ tiếp theo.

Mũi khoan bậc: cho tôn và tấm mỏng

Mũi khoan bậc có thân hình nón chia thành nhiều bậc đường kính tăng dần. Khoan sâu tới bậc nào thì được lỗ đường kính đó. Một mũi thay cho cả bộ mũi khoan nhiều cỡ.

Ưu điểm rõ nhất là lỗ tròn đều và ít ba via trên tôn mỏng. Mũi khoan xoắn thường bị "cắn" khi sắp xuyên qua tấm mỏng, làm lỗ méo thành hình tam giác và bật ba via lớn ở mặt sau. Mũi khoan bậc khoét rộng dần nên không gặp hiện tượng này.

Giới hạn: chiều dày phôi phải nhỏ hơn chiều cao một bậc, thực tế là dưới khoảng 4mm. Với phôi dày hơn, các bậc phía trên sẽ chạm mặt phôi trước khi bậc dưới xuyên hết chiều dày.

Mũi khoan tâm: bước chuẩn bị hay bị bỏ qua

Mũi khoan tâm ngắn và mập, dùng để tạo một hõm nhỏ định vị trước khi khoan chính. Vai trò của nó là chống trượt: mũi khoan xoắn có lưỡi ngang ở tâm không cắt được, nên khi mới chạm phôi nó có xu hướng trượt đi trước khi ăn vào.

Không phải lúc nào cũng cần, nhưng nên dùng khi:

• Lỗ yêu cầu vị trí chính xác
• Khoan trên mặt cong, nghiêng hoặc không phẳng
• Dùng mũi khoan dài, vốn rất dễ lệch tâm ngay từ đầu
• Vật liệu cứng, mũi khó ăn vào

Với mũi khoan mài tự định tâm góc 135 độ thì bước này thường bỏ được, vì lưỡi ngang đã được xẻ để tự bám.

Các loại ngoài phạm vi kim loại

Ba nhóm dưới đây không dùng cho gia công cơ khí, nêu ra để bạn nhận biết khi cầm nhầm:

Mũi khoan gỗ

Nhận biết qua mũi nhọn nhô hẳn ra ở tâm và hai vấu nhọn ở mép. Mũi nhọn giữ mũi khoan đúng vị trí, hai vấu cắt đứt thớ gỗ trước khi phần lưỡi chính bóc vật liệu ra — nhờ vậy mép lỗ không bị xơ. Đặt lên thép thì mũi nhọn mảnh này gãy ngay.

Mũi khoan bê tông

Nhận biết qua đầu bè ra to hơn thân, có mảnh hợp kim cứng màu sẫm gắn ở đỉnh. Nguyên lý hoàn toàn khác: không cắt gọt mà phá vỡ vật liệu bằng lực đập từ máy khoan búa, rãnh xoắn chỉ để đẩy bụi ra. Đặt lên thép nó chỉ trượt và chà xát sinh nhiệt.

Mũi khoan gạch men và kính

Có hai dạng: đầu hình mũi giáo dẹt bằng hợp kim cứng, hoặc dạng ống có vành phủ hạt kim cương. Cả hai đều làm việc bằng mài mòn chứ không cắt, phải chạy tốc độ thấp và làm mát liên tục bằng nước. Tuyệt đối không dùng chế độ đập vì gạch men và kính sẽ nứt vỡ.

Chọn sai loại thì hỏng gì

Đáng chú ý là hai trường hợp cuối không phải chọn nhầm loại mà là dùng đúng loại nhưng sai chế độ. Đây cũng là nguyên nhân hỏng dụng cụ phổ biến không kém việc chọn nhầm.

Câu hỏi thường gặp