Khả năng khoan thép 1215 – Tốc độ khoan, mũi khoan và thông số CNC

Thép 1215 là mác thép carbon thấp thuộc nhóm thép dễ gia công (free-machining steel), được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các chi tiết cơ khí cần tiện, phay, khoan, taro và gia công CNC với sản lượng lớn.

Nhờ hàm lượng lưu huỳnh và mangan tương đối cao, thép 1215 hình thành các bao thể MnS giúp cải thiện khả năng phá phoi trong quá trình cắt. Vì vậy, khả năng khoan thép 1215 được đánh giá tốt, đặc biệt khi sử dụng đúng loại mũi khoan và thiết lập thông số cắt phù hợp.

Bài viết dưới đây tập trung vào khả năng khoan thép 1215, tốc độ khoan tham khảo, lượng chạy dao, lựa chọn mũi khoan và các vấn đề thường gặp khi khoan trên máy CNC.

Thép 1215 có khoan được không?

Có. Thép 1215 khoan khá tốt và phù hợp với cả khoan bằng máy khoan cơ, máy khoan bàn, máy tiện có chức năng khoan và trung tâm gia công CNC.

So với nhiều loại thép carbon thông thường, thép 1215 có lợi thế về khả năng phá phoi. Khi mũi khoan cắt vào vật liệu, các bao thể MnS hỗ trợ phá vỡ phoi thành những đoạn tương đối ngắn.

Điều này đặc biệt có lợi khi khoan:

• Lỗ thông.
• Lỗ mù.
• Lỗ xuyên sâu vừa phải.
• Lỗ chuẩn bị cho taro.
• Lỗ trên chi tiết CNC.
• Lỗ trên thanh thép tự động.
• Lỗ cần gia công số lượng lớn.

Tuy nhiên, khả năng khoan tốt không có nghĩa có thể sử dụng một thông số cố định cho mọi đường kính mũi khoan. Khi đường kính mũi khoan thay đổi, tốc độ trục chính và lượng chạy dao cũng phải thay đổi tương ứng.

Vì sao thép 1215 dễ khoan?

Khả năng khoan của thép 1215 liên quan trực tiếp đến thành phần hóa học của vật liệu.

Thành phần tham khảo:

Hàm lượng carbon thấp giúp vật liệu không quá cứng trong điều kiện thông thường. Trong khi đó, lưu huỳnh kết hợp với mangan tạo thành MnS (mangan sulfide).

Trong quá trình khoan, MnS có tác dụng hỗ trợ phá phoi và giảm xu hướng tạo phoi dài. Điều này giúp phoi dễ thoát khỏi rãnh xoắn của mũi khoan hơn.

Đây là một trong những nguyên nhân khiến thép 1215 có chỉ số khả năng gia công tương đối cao.

Khả năng khoan thép 1215 so với các nguyên công khác

Thép 1215 được phát triển chủ yếu nhằm cải thiện khả năng gia công cắt gọt.

Vì vậy, thép 1215 thường được lựa chọn khi một chi tiết có nhiều nguyên công cắt gọt liên tiếp.

Ví dụ, một chi tiết có thể trải qua quy trình:

Tiện ngoài → khoan lỗ → khoét → taro → phay rãnh → kiểm tra kích thước.

Khả năng gia công tương đối tốt giúp vật liệu này phù hợp với sản xuất hàng loạt.

Chỉ số khả năng gia công của thép 1215

Các tài liệu kỹ thuật thường ghi nhận khả năng gia công của thép 1215 ở khoảng 135–140%, tùy nguồn dữ liệu và vật liệu chuẩn được sử dụng để so sánh.

Con số này cần được hiểu là chỉ số tương đối, không phải tốc độ cắt thực tế.

Ví dụ, không thể hiểu rằng thép 1215 có machinability 140% thì tốc độ khoan luôn được tăng 40%.

Tốc độ khoan thực tế còn phụ thuộc vào:

• Đường kính mũi khoan.
• Vật liệu mũi khoan.
• Lớp phủ.
• Hình học mũi khoan.
• Tình trạng vật liệu 1215.
• Chiều sâu lỗ.
• Máy khoan.
• Khả năng thoát phoi.
• Dung dịch trơn nguội.

Nên dùng mũi khoan nào để khoan thép 1215?

Mũi khoan HSS

Mũi khoan HSS là lựa chọn phổ biến để khoan thép 1215.

Ưu điểm:

• Giá thành hợp lý.
• Dễ sử dụng.
• Phù hợp máy khoan thông thường.
• Có thể mài lại.
• Thích hợp cho tốc độ cắt vừa phải.

Mũi HSS đặc biệt phù hợp với các xưởng gia công cơ khí phổ thông và những trường hợp không yêu cầu năng suất quá cao.

Mũi khoan HSS-Co

Mũi khoan HSS-Co có khả năng chịu nhiệt tốt hơn HSS thông thường.

Có thể cân nhắc khi:

• Khoan liên tục.
• Yêu cầu tuổi thọ dao cao hơn.
• Máy có tốc độ ổn định.
• Nhiệt vùng cắt tương đối cao.

Tuy nhiên, không nhất thiết phải sử dụng HSS-Co cho mọi ứng dụng khoan thép 1215.

Mũi khoan carbide

Mũi khoan carbide phù hợp với các trung tâm gia công CNC và sản xuất năng suất cao.

Ưu điểm:

• Độ cứng cao.
• Khả năng chịu nhiệt tốt.
• Có thể sử dụng tốc độ cắt cao.
• Phù hợp sản xuất hàng loạt.
• Có khả năng duy trì độ chính xác tốt khi điều kiện cắt ổn định.

Nhược điểm là chi phí cao hơn và yêu cầu máy, đồ gá cũng như độ cứng vững tốt hơn.

Tốc độ khoan thép 1215

Đối với nhóm thép carbon dễ gia công như 1212, 1213 và 1215, tài liệu kỹ thuật dựa trên Machinery’s Handbook đưa ra tốc độ khoan HSS tham khảo khoảng:

• 36,6 m/phút đối với điều kiện vật liệu HB 100–150.
• 38,1 m/phút đối với vật liệu kéo nguội khoảng HB 150–200.

Có thể lấy khoảng 37–38 m/phút làm vùng tham khảo ban đầu cho mũi HSS trong điều kiện tương ứng.

Đây không phải thông số bắt buộc cho mọi trường hợp.

Khi sử dụng mũi khoan carbide, tốc độ có thể cao hơn đáng kể và cần ưu tiên thông số của nhà sản xuất mũi khoan.

Cách tính vòng tua khi khoan thép 1215

Công thức tính tốc độ trục chính:

n = (1000 × Vc) / (π × D)

Trong đó:

• n: tốc độ trục chính, vòng/phút.
• Vc: tốc độ cắt, m/phút.
• D: đường kính mũi khoan, mm.

Ví dụ với:

• Vc = 38 m/phút.
• D = 10 mm.

Ta có:

n ≈ 1.210 vòng/phút.

Như vậy, mũi khoan Ø10 mm có thể bắt đầu thử nghiệm quanh vùng 1.200 vòng/phút khi sử dụng thông số HSS tham khảo tương ứng.

Sau đó cần theo dõi phoi, nhiệt độ, tiếng cắt, độ rung và tuổi thọ mũi khoan để điều chỉnh.

Bảng tốc độ khoan tham khảo theo đường kính

Nếu tạm lấy Vc ≈ 38 m/phút cho mũi HSS, tốc độ trục chính lý thuyết có thể tham khảo:

Bảng trên chỉ là giá trị tính toán lý thuyết từ một tốc độ cắt tham khảo. Khi đưa vào sản xuất cần kiểm tra giới hạn tốc độ máy, loại mũi khoan và khuyến cáo của nhà sản xuất.

Lượng chạy dao khi khoan thép 1215

Ngoài tốc độ quay, lượng chạy dao có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng thoát phoi và tuổi thọ mũi khoan.

Lượng chạy dao có thể biểu diễn theo:

f = mm/vòng

hoặc đối với một số tài liệu và máy CNC có thể quy đổi thành:

Vf = n × f

Trong đó:

• f: lượng chạy dao, mm/vòng.
• Vf: lượng chạy dao, mm/phút.
• n: vòng quay trục chính.

Không nên áp dụng một lượng chạy dao duy nhất cho mũi Ø3 mm và Ø20 mm. Mũi càng lớn, điều kiện cắt và tải lên lưỡi cắt càng khác biệt.

Đối với mũi khoan nhỏ, cần tránh chạy dao quá lớn gây gãy mũi. Ngược lại, chạy dao quá thấp có thể khiến mũi khoan cọ xát, phát nhiệt và nhanh cùn.

Khoan CNC thép 1215

Thép 1215 rất phù hợp với khoan CNC, đặc biệt trong các dây chuyền sản xuất chi tiết cơ khí hàng loạt.

Một chu trình khoan CNC cơ bản có thể gồm:

Định vị → khoan mồi → khoan chính → rút dao → làm sạch phoi → kiểm tra lỗ.

Đối với lỗ sâu, có thể sử dụng chu trình peck drilling để chia nhỏ chiều sâu khoan và hỗ trợ thoát phoi.

Khi lập trình, cần chú ý:

• RPM.
• Feed.
• Chiều sâu lỗ.
• Chiều dài mũi khoan.
• Đường kính mũi.
• Lượng nhô dao.
• Làm mát.
• Chu kỳ peck.
• Khoảng rút dao.
• Khả năng thoát phoi.

Khoan lỗ nông và lỗ sâu trên thép 1215

Khoan lỗ nông

Đây là trường hợp tương đối dễ gia công.

Có thể sử dụng mũi khoan xoắn HSS hoặc carbide tùy năng suất. Khi lỗ không sâu, phoi thường dễ thoát khỏi rãnh xoắn.

Khoan lỗ sâu

Khi chiều sâu lỗ tăng, nguy cơ:

• Kẹt phoi.
• Tăng nhiệt.
• Gãy mũi.
• Sai lệch vị trí.
• Tăng độ côn của lỗ.
• Giảm tuổi thọ dao.

sẽ tăng lên.

Do đó, khi khoan sâu cần quan tâm nhiều hơn đến việc thoát phoi và làm mát.

Có thể sử dụng chu trình peck drilling hoặc lựa chọn mũi khoan chuyên dụng cho lỗ sâu nếu yêu cầu sản xuất cao.

Khoan thép 1215 có cần dung dịch trơn nguội không?

Không phải mọi trường hợp đều bắt buộc sử dụng dung dịch trơn nguội, nhưng làm mát và bôi trơn phù hợp thường giúp cải thiện độ ổn định khi khoan, đặc biệt với lỗ sâu, đường kính lớn hoặc sản xuất liên tục.

Dung dịch có thể giúp:

• Giảm nhiệt.
• Giảm ma sát.
• Hỗ trợ thoát phoi.
• Giảm mài mòn mũi khoan.
• Ổn định chất lượng lỗ.

Với khoan CNC sản lượng cao, nên tuân thủ khuyến cáo của nhà sản xuất mũi khoan về phương pháp tưới nguội, đặc biệt nếu sử dụng mũi carbide.

Những lỗi thường gặp khi khoan thép 1215

1. Mũi khoan bị cháy

Nguyên nhân có thể là tốc độ quá cao, làm mát kém hoặc mũi khoan đã cùn.

2. Mũi khoan bị gãy

Thường liên quan đến:

• Lượng chạy dao quá lớn.
• Dao bị đảo.
• Chiều sâu lỗ lớn.
• Phoi không thoát.
• Mũi khoan quá dài.
• Gá đặt không đủ cứng.

3. Phoi quấn quanh mũi

Có thể xảy ra khi hình học mũi khoan, tốc độ và lượng chạy dao không phù hợp hoặc khả năng thoát phoi không tốt.

4. Lỗ bị sai kích thước

Có thể do:

• Mũi khoan bị mòn.
• Trục chính bị đảo.
• Gá đặt không chắc.
• Vật liệu biến dạng.
• Thông số cắt không phù hợp.

5. Bề mặt lỗ xấu

Cần kiểm tra tình trạng mũi khoan, tốc độ, lượng chạy dao, độ cứng vững và phương pháp làm mát.

Ưu điểm của thép 1215 khi khoan

Khả năng phá phoi tốt

MnS hỗ trợ hình thành phoi ngắn và dễ kiểm soát hơn.

Tốc độ gia công tương đối cao

Thép 1215 có thể khoan với năng suất tốt khi sử dụng đúng dao và thông số.

Phù hợp CNC

Đặc biệt phù hợp với sản xuất các chi tiết có nhiều lỗ.

Dễ kết hợp với taro và khoét

Sau khi khoan, chi tiết có thể tiếp tục thực hiện các nguyên công hoàn thiện lỗ.

Phù hợp sản xuất hàng loạt

Đây là một trong những ưu điểm lớn nhất của thép 1215.

Nhược điểm khi khoan thép 1215

Mặc dù dễ gia công, thép 1215 vẫn có một số hạn chế:

• Không có khả năng chống ăn mòn cao.
• Không phải vật liệu tối ưu cho chi tiết chịu tải rất lớn.
• Hàm lượng S/P cao khiến khả năng hàn không phải ưu điểm.
• Thông số khoan phải điều chỉnh theo tình trạng vật liệu.
• Khoan lỗ sâu vẫn cần chú trọng thoát phoi.
• Không nên sử dụng thông số tốc độ cao một cách máy móc.

Ứng dụng của thép 1215 có nguyên công khoan

Thép 1215 thường được dùng cho các chi tiết như:

• Chốt.
• Bạc.
• Spacer.
• Trục nhỏ.
• Vít.
• Bu lông.
• Đai ốc.
• Ty ren.
• Fitting.
• Đầu nối.
• Chi tiết máy tự động.
• Linh kiện CNC.
• Các chi tiết dạng thanh cần khoan và taro.

Đặc biệt, thép 1215 phù hợp với những sản phẩm có nhiều lỗ và nhiều nguyên công cắt gọt, trong đó năng suất gia công là yếu tố quan trọng.

Bạn có thể tham khảo thêm thông tin về các loại vật liệu cơ khí tại vatlieutitan.vn.

So sánh khoan thép 1215 với thép carbon thông thường

Điểm khác biệt quan trọng của thép 1215 nằm ở việc thành phần được điều chỉnh nhằm tối ưu cho gia công cắt gọt, chứ không phải tối ưu cho mọi tính chất cơ học.

Có thể xem thêm các thông tin chuyên sâu về vật liệu và gia công tại vatlieucokhi.net.

FAQ – Câu hỏi thường gặp về khả năng khoan thép 1215

Thép 1215 có dễ khoan không?

Có. Thép 1215 thuộc nhóm thép dễ gia công và có khả năng khoan tốt nhờ đặc tính phá phoi thuận lợi.

Thép 1215 nên dùng mũi khoan gì?

Mũi HSS phù hợp cho gia công phổ thông. HSS-Co có thể dùng khi cần khả năng chịu nhiệt tốt hơn, còn carbide phù hợp với CNC và sản xuất năng suất cao.

Tốc độ khoan thép 1215 bằng HSS là bao nhiêu?

Tốc độ cắt tham khảo có thể khoảng 37–38 m/phút đối với điều kiện vật liệu tương ứng. Giá trị thực tế phải điều chỉnh theo đường kính mũi và điều kiện gia công.

Khoan thép 1215 bằng carbide có được không?

Có. Mũi carbide rất phù hợp với khoan CNC năng suất cao, nhưng cần sử dụng thông số theo khuyến cáo của nhà sản xuất mũi khoan.

Thép 1215 khoan lỗ sâu có tốt không?

Có thể khoan lỗ sâu, nhưng cần kiểm soát tốt việc thoát phoi, làm mát và độ cứng vững. Với lỗ sâu nên cân nhắc chu trình peck hoặc mũi khoan chuyên dụng.

Khoan thép 1215 có cần khoan mồi không?

Không phải lúc nào cũng cần. Tuy nhiên, khoan mồi có thể hữu ích trong một số trường hợp để cải thiện khả năng định tâm, đặc biệt khi sử dụng mũi lớn hoặc yêu cầu vị trí lỗ chính xác.

Thép 1215 có phù hợp khoan rồi taro không?

Có. Đây là một trong những ứng dụng phù hợp của thép 1215. Khả năng gia công tốt giúp quá trình khoan lỗ chuẩn bị cho taro tương đối thuận lợi.

Vì sao mũi khoan thép 1215 bị gãy?

Các nguyên nhân thường gặp gồm lượng chạy dao quá cao, dao bị đảo, thoát phoi kém, chiều sâu khoan lớn, mũi khoan bị mòn hoặc máy/đồ gá thiếu độ cứng vững.

Thép 1215 có bị dính mũi khoan không?

Có thể xảy ra nếu thông số cắt không phù hợp hoặc mũi khoan bị cùn. Việc lựa chọn đúng tốc độ, lượng chạy dao và làm mát có thể hạn chế hiện tượng này.

Thép 1215 có phù hợp gia công CNC số lượng lớn không?

Có. Đây là một trong những nhóm ứng dụng phù hợp nhất của thép 1215 nhờ khả năng cắt gọt và phá phoi tốt.

Kết luận

Khả năng khoan thép 1215 được đánh giá tốt, đặc biệt trong gia công CNC và sản xuất hàng loạt. Hàm lượng lưu huỳnh kết hợp với mangan tạo MnS giúp cải thiện khả năng phá phoi, từ đó hỗ trợ quá trình khoan ổn định.

Với mũi HSS, tốc độ cắt tham khảo có thể nằm quanh 37–38 m/phút trong những điều kiện vật liệu tương ứng. Khi dùng mũi carbide, tốc độ có thể cao hơn đáng kể nhưng phải căn cứ vào loại mũi, lớp phủ, hình học dao và thông số do nhà sản xuất cung cấp.

Để đạt hiệu quả cao, không nên chỉ quan tâm đến RPM. Cần đồng thời kiểm soát đường kính mũi khoan, tốc độ cắt, lượng chạy dao, độ sâu lỗ, khả năng thoát phoi, dung dịch trơn nguội và độ cứng vững của máy.

Nếu bạn đang tìm hiểu thêm về thép 1215 và các vật liệu dùng trong gia công cơ khí, có thể tham khảo thêm tại vatlieucokhi.org.