Hướng dẫn khoan tấm acrylic

Thiết bị khoan

Đối với các hoạt động khoan trên tấm acrylic, mọi thiết bị điều khiển bằng điện có sẵn trên thị trường đều phù hợp. Điều này bao gồm nhưng không giới hạn ở máy khoan cầm tay di động, máy khoan bàn, máy tiện, bộ-khoan nhiều trục chính tự động, bộ định tuyến CNC và trung tâm gia công.

Yêu cầu về mũi khoan

Thị trường cung cấp nhiều loại mũi khoan được thiết kế đặc biệt cho vật liệu nhựa. Các mũi khoan này thường được làm từ-thép tốc độ cao (HSS), hợp kim coban, HSS có đầu cacbua-hoặc cacbua rắn. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng mũi khoan xoắn HSS-kim loại tiêu chuẩn cho vật liệu acrylic với những sửa đổi phù hợp.

Mũi khoan gia công kim loại tiêu chuẩn-được thiết kế để chủ động cắt thành kim loại bằng cách nạp mạnh. Nếu được sử dụng trên vật liệu acrylic mà không có bất kỳ sửa đổi nào, những mũi khoan này sẽ gây sứt mẻ, khía khía và các hư hỏng khác cho tấm giấy. Do đó, các bit này phải được mài lại để xử lý nhựa theo kiểu "cạo" chứ không phải "cắt sắc", từ đó ngăn chặn vật liệu bị đục lỗ xuyên qua.

Khi điều chỉnh máy khoan xoắn kim loại tiêu chuẩn để gia công nhựa, phải xem xét ba khía cạnh chính:

Góc điểm

Góc điểm của mũi khoan tiêu chuẩn thường dao động từ 118 độ đến 130 độ. Góc đầu này phải được mài từ 60 độ đến 90 độ. Điều này giúp mũi khoan đi vào và thoát ra khỏi tấm acrylic một cách trơn tru, do đó ngăn ngừa hiện tượng sứt mẻ cạnh. Các góc điểm lớn hơn (ví dụ: vượt quá 90 độ ) thường gây ra vết nứt và nổ tung khi mũi khoan ra khỏi tấm.

Đối với hầu hết các hoạt động khoan tấm acrylic, nên sử dụng mũi khoan góc 90 độ. Góc điểm 90 độ tạo ra phoi nhỏ hơn, dễ thoát ra hơn, giúp giảm sự nóng chảy vật liệu và cải thiện chất lượng lỗ. Cần đặc biệt chú ý trong quá trình ra vào. Mũi khoan có góc điểm 60 độ cũng thường được sử dụng, đặc biệt đối với các lỗ có đường kính từ 1/2 inch trở lên.

Góc cào

Lưỡi cắt phải được mài phẳng để duy trì góc nghiêng từ 0 độ đến 4 độ. Lưỡi cắt được sửa đổi theo cách này sẽ "cạo" acrylic chứ không phải "đục" nó.

Góc giải phóng mặt bằng / Giảm lưng

Bề mặt phía sau lưỡi cắt phải được mài để tạo góc hở từ 12 độ đến 15 độ. Khoảng hở phía sau này làm giảm diện tích tiếp xúc giữa kim loại và nhựa, do đó làm giảm sự tích tụ nhiệt. Việc sửa đổi này thường là tiêu chuẩn đối với-máy khoan xoắn chất lượng cao.

Góc xoắn

Góc xoắn của mũi khoan là góc giữa lưỡi cắt và đường thẳng đứng dọc theo đường tâm của mũi khoan. Mũi khoan có góc xoắn vừa phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát phoi và do đó được khuyên dùng để khoan nhựa. Góc xoắn quá nhỏ sẽ cản trở việc thoát phoi và tăng nguy cơ nóng chảy. Góc xoắn quá lớn có thể gây ra vết nứt ở mép lỗ. Góc xoắn thường được khuyên dùng là 15 độ đến 30 độ.

Hình dạng mũi khoan rất quan trọng đối với chất lượng lỗ vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước phoi và hiệu quả thoát phoi. Mũi khoan có đường kính lớn hơn và mũi khoan có góc điểm nhỏ hơn tạo ra phoi lớn hơn. Nếu độ sâu lỗ (H) nhỏ hơn đường kính mũi khoan (D), phoi lớn có thể được loại bỏ dễ dàng. Khi độ sâu lỗ tăng (tức là H > D), việc loại bỏ phoi lớn trở nên khó khăn do khe hở rất nhỏ giữa mũi khoan và thành lỗ. Việc tăng góc điểm mũi khoan có thể làm giảm kích thước phoi, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát phoi. Tuy nhiên, như đã đề cập trước đó, nếu góc điểm quá lớn (lớn hơn 90 độ ), mũi khoan có thể bị nổ-và sứt mẻ khi thoát khỏi lớp acrylic.

Thông số vận hành

Khi thực hiện các hoạt động khoan, hãy đảm bảo tuân theo các khuyến nghị an toàn của nhà sản xuất thiết bị và vật liệu.

Tạo và kiểm soát nhiệt

Khi khoan tấm acrylic, một lượng nhiệt lớn được tạo ra do khe hở cực nhỏ giữa mũi khoan và thành lỗ, kết hợp với việc thoát phoi khó khăn. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt tương đối thấp và hệ số giãn nở nhiệt cao của acrylic khiến vật liệu giãn nở, làm tăng thêm ma sát. Nếu không được kiểm soát, những yếu tố này có thể dẫn đến tan chảy và bám dính vật liệu, ảnh hưởng đến chất lượng lỗ. Vì vậy, việc giảm thiểu nhiệt sinh ra và nhanh chóng loại bỏ phoi là rất quan trọng.

Cố định phôi

Phôi phải được kẹp chắc chắn vào bàn làm việc. Cách tốt nhất là sử dụng một miếng acrylic khác, tấm nhựa nhiệt dẻo khác hoặc tấm ván sợi-mật độ trung bình (MDF) làm giá đỡ tấm nền, cho phép mũi khoan tiếp tục khoan vào vật liệu rắn khi xuyên qua bề mặt đáy. Điều này có hiệu quả ngăn ngừa sứt mẻ bề mặt đáy.

Kiểm soát tốc độ nạp

Khi bắt đầu chuyển động khoan, nên sử dụng tốc độ tiến dao chậm hơn để cho phép mũi khoan đi vào vật liệu một cách trơn tru; Khi mũi khoan sắp thoát ra khỏi bề mặt đáy, tốc độ tiến dao cũng nên giảm để tránh hiện tượng sứt mẻ cạnh.

Điều kiện khoan khuyến nghị

Điều kiện khoan thích hợp là sự kết hợp giữa tốc độ trục chính (RPM) và tốc độ tiến dao (IPM). Hai tham số sau đây thường được sử dụng để xác định các điều kiện này:

SFM (Bề mặt mỗi phút): Tốc độ mà lưỡi cắt của mũi khoan chạm vào vật liệu.

IPR (Inch trên mỗi vòng quay): Lượng vật liệu được loại bỏ trên mỗi vòng quay của mũi khoan, còn được gọi là tải phoi.

Mặc dù SFM và IPR không thể được đặt trực tiếp trên thiết bị khoan thủ công nhưng chúng có thể được sử dụng để xác định tốc độ trục chính (RPM, số vòng quay mỗi phút) và tốc độ tiến dao (IPM, inch mỗi phút). Nếu đã xác định được giá trị SFM và IPR tối ưu, có thể sử dụng các công thức sau để xác định cài đặt thiết bị:

Đối với khoan acrylic, các giá trị SFM và IPR được đề xuất được hiển thị trong bảng sau:

Như được hiển thị trong bảng trên, mũi khoan có đường kính lớn hơn yêu cầu SFM thấp hơn. Điều này nhằm đảm bảo các thao tác khoan trơn tru,{1}}không bị rung, vì các mũi khoan lớn dễ dàng lấy vật liệu hơn. Do đó, tốc độ tiến dao thường phải giảm để tránh hiện tượng sứt mẻ cạnh, trong khi tốc độ trục chính phải giảm để tránh nóng chảy vật liệu.

Đối với các trường hợp H > D, nên sử dụng "khoan mổ"-nghĩa là khoan theo từng đoạn và định kỳ rút mũi khoan ra khỏi vật liệu để loại bỏ phoi.

Khoan thủ công

Các hoạt động khoan thủ công nên sử dụng tốc độ và tốc độ tiến dao thấp hơn so với khoan tự động hoặc khoan CNC. Trong khi xem xét đường kính mũi khoan, độ dày vật liệu và khả năng làm mát, việc khoan lỗ sâu nên sử dụng phương pháp khoan mổ để giảm sự nóng chảy. Do việc khoan thủ công khiến việc kiểm soát tốc độ tiến dao chính xác trở nên khó khăn nên sau khi xác định đúng RPM, độ bóng bề mặt của lỗ có thể được sử dụng làm hướng dẫn về tốc độ tiến dao. Nếu vật liệu bị sứt mẻ thì tốc độ cấp liệu quá nhanh và phải giảm xuống. Nếu vật liệu tan chảy, tốc độ cấp liệu quá chậm (gây ra nhiệt ma sát) hoặc RPM quá cao và phải thực hiện điều chỉnh.

Chẩn đoán hình thành chip

Hình dạng của phoi được tạo ra trong quá trình khoan có thể dùng làm tài liệu tham khảo để đánh giá các điều kiện khoan:

Điều kiện tối ưu: Bề mặt lỗ nhẵn, phoi xuất hiện dưới dạng dải ruy băng mịn, liên tục.

Tốc độ nạp quá cao hoặc RPM quá thấp: Chip có dạng bột và không liên tục, cắt không đều.

Tốc độ nạp quá thấp hoặc RPM quá cao: Chip bị nóng chảy và vón cục, thành lỗ có vết nóng chảy.

Sử dụng chất làm mát

Khi điều kiện cho phép, nên sử dụng chất làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng bất cứ khi nào có thể. Chất làm mát có thể giảm nhiệt sinh ra một cách hiệu quả, từ đó cải thiện chất lượng lỗ. Ở độ sâu và kích thước lỗ cụ thể, chất làm mát là phương tiện cần thiết để ngăn ngừa sự nóng chảy.

Quy tắc chung: When hole depth (H) exceeds drill bit diameter (D) (e.g., when D=0.250", coolant should be used if H>0,250") hoặc khi đường kính lỗ lớn hơn hoặc bằng 1/2 inch (D Lớn hơn hoặc bằng 1/2"), nên sử dụng chất làm mát.

Sự lựa chọn: Súng hơi lạnh mang lại hiệu quả làm mát tốt và sử dụng sạch hơn. Tuy nhiên, chất làm mát bằng chất lỏng mang lại khả năng làm mát mạnh hơn vì chất lỏng có thể chảy dọc theo mũi khoan đến độ sâu lỗ, dẫn đến độ hoàn thiện lỗ tốt hơn. Nước, dầu hỏa, dầu khoáng hoặc các dung môi tương thích khác đều có thể được sử dụng.

Deburring và chìm

Đối với các lỗ có thể chịu lực của vít hoặc bu lông, nên sử dụng dụng cụ mũi khoan để mài nhẵn. Mũi khoét rãnh Zero{1}}rất thích hợp cho các thao tác khoét và mài nhẵn trên các tấm acrylic. Nếu không có dụng cụ mũi khoan, có thể sử dụng mũi khoan lớn hơn đường kính lỗ để làm mờ các cạnh thô ở phía thoát của lỗ (phía mà mũi khoan thoát ra khỏi tấm).

Ứng dụng đặc biệt và lỗ lớn

Khoan bảng mạch

Khoan bảng mạch là một trường hợp đặc biệt, sử dụng máy tự động để khoan hàng ngàn lỗ nhỏ với tốc độ cực cao. Điều này đòi hỏi các mũi khoan được thiết kế đặc biệt. Tốc độ tiến dao được đề xuất và RPM có thể được tham khảo từ các biểu đồ có liên quan.

Khoan lỗ có đường kính lớn

Để khoan các lỗ có đường kính lớn hơn 1 inch (25,4 mm) trên tấm acrylic, có thể sử dụng máy cắt hình tròn. Dụng cụ này cũng phải được sửa đổi để phù hợp với đặc tính vật liệu của acrylic: đầu cắt phải xử lý acrylic theo cách cạo thay vì đục.

Để có kết quả cắt tối ưu, hãy làm theo các khuyến nghị sau:

Bản thân dụng cụ cắt và cắt vòng tròn phải được cố định chắc chắn.

Chiều dài mở rộng của dụng cụ cắt chỉ cần đạt độ sâu cắt cần thiết.

Tấm acrylic phải được đỡ và kẹp đầy đủ để tránh bị cong hoặc rung trong quá trình cắt.

Vật liệu phải được đặt càng gần dụng cụ càng tốt để giảm khoảng cách di chuyển của dụng cụ.

Tốc độ trục chính khuyến nghị là từ 400-600 vòng/phút.

Tốc độ tiến dao chậm, ổn định là rất quan trọng để có được các lỗ mịn và sạch.

Khi lỗ đã hoàn tất và “phích tâm” rơi ra, tốt nhất nên tắt máy khoan mà không tháo dụng cụ ra để tránh dụng cụ gây sứt mẻ lỗ trong quá trình rút.

Nên sử dụng một lượng nhỏ sương nước để làm mát nhằm giữ cho dụng cụ và nhựa ở nhiệt độ thấp, đồng thời đóng vai trò như chất bôi trơn khi cắt.

Ghi chú: Chỉ nên sử dụng máy cắt vòng tròn trên máy khoan bàn và tấm acrylic phải được kẹp chắc chắn vào bàn làm việc của máy. Máy khoan cung cấp áp suất đồng đều và định vị liên tục, những điều này rất quan trọng để khoan các lỗ chất lượng cao-một cách an toàn. Không bao giờ cố gắng sử dụng máy cắt vòng tròn bằng máy khoan cầm tay.

Hoạt động khoan lắp đặt tại hiện trường

Các phần trước chủ yếu liên quan đến các ứng dụng sản xuất và xưởng được kiểm soát. Tuy nhiên, đôi khi việc khoan phải được thực hiện tại hiện trường (ví dụ: tại công trường xây dựng), nơi mà việc kiểm soát tốc độ và cấp liệu chính xác bị hạn chế. Trong những trường hợp như vậy, những khuyến nghị về mũi khoan sau đây có thể hữu ích.

Một số hình dạng mũi khoan có thể được sử dụng thành công được mô tả dưới đây, mặc dù hầu hết chúng không thể tạo ra bề mặt nhẵn trên đường kính trong của lỗ. Các mũi khoan này cũng phải tuân theo các yêu cầu làm mát và hỗ trợ tấm nền đã đề cập trước đó.

Mũi thuổng (1-1/2" đến 2"): Sử dụng các thiết kế tiên tiến, chẳng hạn như các loại có điểm xoay ở vành ngoài, giúp căn chỉnh và mang lại sự đột phá trơn tru khi mũi khoan ra khỏi vật liệu.

Bit điểm Brad (1/8" đến 1"): Thiết kế này tương tự như máy khoan xoắn nhưng có đầu cải tiến và điểm xoay tương tự như mũi thuổng. Nó có thiết kế rãnh xoắn ốc giúp kéo phoi ra ngoài, vượt trội hơn so với các loại mũi xẻng thông thường.

Mũi khoan bước (1/8" đến 1/2"): Có thể được sử dụng cho các tấm dày tới 0,118" (3 mm) để đạt được nhiều đường kính lỗ chỉ bằng một mũi khoan. Việc sử dụng cần có sự hỗ trợ tối đa phía sau tấm để tránh bị nứt.

Máy cưa lỗ có mũi khoan thí điểm trung tâm (3/4" đến 6"): Cần làm mát trong quá trình cắt để ngăn ngừa sự tích tụ ứng suất trong tấm. Chúng tạo ra bề mặt bên trong lỗ kém. Thích hợp cho các lỗ thông thô để lắp đặt HVAC, hệ thống ống nước hoặc hệ thống dây điện.

Khoảng cách khoan từ hướng dẫn cạnh tấm

Khi khoan lỗ để hỗ trợ chốt điểm của tấm, phải tuân theo hai quy tắc:

Kích thước đường kính lỗ: Đường kính lỗ bu lông ít nhất phải gấp 2 lần đường kính bu lông. Điều này cung cấp đủ khe hở cho sự giãn nở nhiệt và giãn nở/co lại độ ẩm.

Khoảng cách cạnh: Khoảng cách từ tâm lỗ đến mép tấm tối thiểu phải bằng 1,5 lần đường kính lỗ.