حفاری چیست؟

برای عملیات حفاری بر روی ورق های اکریلیک، هر تجهیزات تجاری با قدرت{0}}در دسترس مناسب است. این شامل، اما نه محدود به، مته های دستی قابل حمل، مته های رومیزی، ماشین های تراش، واحدهای حفاری چند اسپیندل خودکار، مسیریاب های CNC و مراکز ماشینکاری است.

بازار مته های مختلفی را ارائه می دهد که به طور خاص برای مواد پلاستیکی طراحی شده اند. این بیت ها معمولاً از-فولاد با سرعت بالا (HSS)، آلیاژهای کبالت، کاربید-HSS با نوک، یا کاربید جامد ساخته می شوند. علاوه بر این، مته‌های تابشی استاندارد فلز-کار HSS می‌توانند برای مواد اکریلیک با تغییرات مناسب استفاده شوند.

مته‌های استاندارد فلزی{0}}برای برش فعال فلز با تغذیه تهاجمی طراحی شده‌اند. اگر بدون هیچ گونه تغییری بر روی مواد اکریلیک استفاده شود، این قطعات باعث بریدگی، بریدگی و آسیب های دیگر به ورق می شود. بنابراین، این تکه‌ها باید دوباره آسیاب شوند تا پلاستیک را به روش «خراش دادن» به جای «برش تیز» پردازش کنند و در نتیجه از سوراخ شدن مواد جلوگیری شود.

هنگام تطبیق مته های استاندارد پیچش فلز برای پردازش پلاستیک، سه جنبه اصلی باید در نظر گرفته شود:

Point Angle

زاویه نقطه مته های استاندارد معمولاً از 118 درجه تا 130 درجه متغیر است. این زاویه نوک باید بین 60 تا 90 درجه آسیاب شود. این به مته کمک می کند تا به نرمی از ورق اکریلیک وارد و خارج شود، بنابراین از بریدگی لبه جلوگیری می کند. زوایای نقطه بزرگتر (مثلاً بیش از 90 درجه) معمولاً وقتی مته از ورق خارج می‌شود{10} باعث ترک خوردگی و دمیدن می‌شود.

برای اکثر عملیات حفاری ورق اکریلیک، مته با زاویه 90 درجه توصیه می شود. زاویه نقطه 90 درجه، تراشه های کوچکتری تولید می کند که راحت تر تخلیه می شوند و به کاهش ذوب مواد و بهبود کیفیت سوراخ کمک می کند. توجه ویژه در هنگام ورود و خروج لازم است. مته های مته با زاویه نقطه 60 درجه نیز معمولاً استفاده می شود، به ویژه برای سوراخ هایی با قطر 1/2 اینچ و بالاتر.

لبه برش باید صاف باشد تا زاویه چنگک بین 0 تا 4 درجه حفظ شود. لبه برشی که به این روش اصلاح شده است، اکریلیک را "خراش" می کند تا "اسکنه" آن را.

Rake Angle

سطح پشت لبه برش باید آسیاب شود تا زاویه فاصله 12 تا 15 درجه ایجاد شود. این فاصله از پشت سطح تماس بین فلز و پلاستیک را کاهش می دهد و در نتیجه تجمع گرما را کاهش می دهد. این اصلاح معمولاً در{4}}دریل‌های پیچشی با کیفیت بالا استاندارد است.

Clearance Angle / Back Relief

زاویه مارپیچ مته، زاویه بین لبه برش و یک خط عمودی در امتداد خط مرکزی مته است. مته های مته با زوایای مارپیچ متوسط تخلیه تراشه را تسهیل می کنند و بنابراین برای حفاری پلاستیک توصیه می شوند. زاویه مارپیچ که خیلی کوچک است مانع از تخلیه تراشه می شود و خطر ذوب را افزایش می دهد. زاویه مارپیچ خیلی بزرگ ممکن است باعث ایجاد ترک در لبه های سوراخ شود. معمولاً زاویه مارپیچ توصیه شده 15 درجه تا 30 درجه است.

Helix Angle

هندسه مته برای کیفیت سوراخ بسیار مهم است زیرا به طور مستقیم بر اندازه تراشه و راندمان تخلیه تراشه تأثیر می گذارد. مته های با قطر بزرگتر و مته هایی با زوایای نقطه کوچکتر تراشه های بزرگتری تولید می کنند. اگر عمق سوراخ (H) کمتر از قطر مته (D) باشد، براده های بزرگ را می توان به راحتی تخلیه کرد. با افزایش عمق سوراخ (یعنی H > D)، تخلیه تراشه های بزرگ به دلیل فاصله بسیار کم بین مته و دیواره سوراخ دشوار می شود. افزایش زاویه نقطه مته می تواند اندازه تراشه را کاهش دهد، بنابراین تخلیه تراشه را تسهیل می کند. با این حال، همانطور که قبلاً ذکر شد، اگر زاویه نقطه بیش از حد بزرگ باشد (بیشتر از 90 درجه)، مته ممکن است هنگام خروج از اکریلیک باعث وزش- و بریدگی شود.

هنگام انجام عملیات حفاری، حتماً توصیه های ایمنی سازندگان تجهیزات و مواد را رعایت کنید.

هنگام سوراخ کردن ورق های اکریلیک، به دلیل فاصله بسیار کم بین مته و دیواره سوراخ، مقدار زیادی گرما تولید می شود که با تخلیه دشوار براده همراه است. علاوه بر این، هدایت حرارتی نسبتا کم اکریلیک و ضریب انبساط حرارتی بالا باعث انبساط مواد و تشدید اصطکاک می شود. در صورت کنترل نشدن، این عوامل می توانند منجر به ذوب و چسبندگی مواد شوند که بر کیفیت سوراخ تأثیر می گذارد. بنابراین، به حداقل رساندن حرارت تولید شده و حذف سریع تراشه ها بسیار مهم است.

قطعه کار باید محکم به میز کار بسته شود. بهترین روش این است که از یک تکه دیگر اکریلیک، ورق ترموپلاستیک دیگر، یا تخته فیبر{1} با چگالی متوسط (MDF) به عنوان تکیه گاه صفحه پشتی استفاده کنید، تا مته به حفاری در مواد جامد ادامه دهد و به سطح زیرین نفوذ کند. این به طور موثری از بریدگی سطح پایین جلوگیری می کند.

هنگام شروع حرکت حفاری، باید از سرعت تغذیه کندتر استفاده شود تا مته به آرامی وارد مواد شود. هنگامی که مته در حال خروج از سطح پایینی است، نرخ تغذیه نیز باید کاهش یابد تا از بریدگی لبه جلوگیری شود.

شرایط مناسب حفاری ترکیبی از سرعت اسپیندل (RPM) و نرخ تغذیه (IPM) است. برای تعیین این شرایط معمولاً از دو پارامتر زیر استفاده می شود:

SFM (فوت سطحی در دقیقه): سرعت برخورد لبه برش مته به مواد.

IPR (اینچ در هر انقلاب): مقدار ماده ای که در هر دور مته برداشته می شود که به آن بار تراشه نیز می گویند.

اگرچه SFM و IPR را نمی توان مستقیماً روی تجهیزات حفاری دستی تنظیم کرد، اما می توان از آنها برای تعیین سرعت اسپیندل (RPM، دور در دقیقه) و نرخ تغذیه (IPM، اینچ در دقیقه) استفاده کرد. اگر مقادیر بهینه SFM و IPR تعیین شده باشد، از فرمول های زیر می توان برای تعیین تنظیمات تجهیزات استفاده کرد:

Recommended Drilling Conditions

برای حفاری اکریلیک، مقادیر توصیه شده SFM و IPR در جدول زیر نشان داده شده است:

قطر مته (اینچ)	SFM (پاهای سطحی/دقیقه)	IPR (اینچ/انقلاب)
1/16	20 - 160	0.001
1/8	20 - 160	0.002
1/4	20 - 160	0.004
3/8	20 - 160	0.006
1/2	30 - 90	0.008
3/4	30 - 90	0.010
بزرگتر یا مساوی 1	30 - 90	0.012 - 0.015

Charts showing larger diameter drill bits require lower SFM

همانطور که در جدول بالا نشان داده شده است، مته های با قطر بزرگتر به SFM کمتری نیاز دارند. این کار برای اطمینان از عملیات حفاری صاف و بدون لرزش-، زیرا مته های بزرگ راحت تر مواد را می گیرند. بنابراین، برای جلوگیری از خرد شدن لبه، نرخ تغذیه معمولاً باید کاهش یابد، در حالی که برای جلوگیری از ذوب شدن مواد، سرعت دوک باید کاهش یابد.

برای مواردی که H > D، باید از "پاک حفاری" استفاده شود-یعنی حفاری در بخش‌ها و بیرون کشیدن دوره‌ای مته از مواد برای پاک کردن تراشه‌ها.

عملیات حفاری دستی باید از سرعت و نرخ تغذیه کمتری نسبت به حفاری خودکار یا CNC استفاده کند. در حالی که قطر مته، ضخامت مواد و ظرفیت خنک کننده را در نظر می گیریم، حفاری سوراخ عمیق باید از حفاری پک برای کاهش ذوب استفاده کند. از آنجایی که حفاری دستی کنترل دقیق نرخ تغذیه را دشوار می کند، پس از تعیین RPM صحیح، سطح سوراخ می تواند به عنوان راهنمای نرخ تغذیه مورد استفاده قرار گیرد. اگر تراشه مواد، نرخ خوراک بسیار سریع است و باید کاهش یابد. اگر ماده ذوب شود، سرعت تغذیه خیلی کند است (باعث گرمای اصطکاکی) یا RPM خیلی زیاد است و باید تنظیمات انجام شود.

شکل براده های تولید شده در حین حفاری می تواند به عنوان مرجعی برای قضاوت در مورد شرایط حفاری باشد:

شرایط بهینه: سطح سوراخ صاف است، تراشه ها به صورت نوارهای صاف و پیوسته ظاهر می شوند.

نرخ خوراک خیلی زیاد یا دور در دقیقه خیلی کم: چیپس پودری و ناپیوسته است، برش ناهموار است.

نرخ خوراک خیلی کم یا RPM خیلی زیاد: تراشه ها ذوب و جمع شده اند، دیواره های سوراخ علائم ذوب را نشان می دهند.

هنگامی که شرایط اجازه می دهد، باید در صورت امکان از خنک کننده هوا یا مایع استفاده کرد. خنک کننده می تواند به طور موثر گرمای تولید شده را کاهش دهد و در نتیجه کیفیت سوراخ را بهبود بخشد. در عمق و اندازه سوراخ های خاص، خنک کننده وسیله ای ضروری برای جلوگیری از ذوب شدن است.

قانون کلی: When hole depth (H) exceeds drill bit diameter (D) (e.g., when D=0.250", coolant should be used if H>0.250 اینچ) یا زمانی که قطر سوراخ بزرگتر یا مساوی 1/2 اینچ است (D بزرگتر یا مساوی 1/2 اینچ)، باید از مایع خنک کننده استفاده شود.

انتخاب: تفنگ های هوای سرد اثر خنک کنندگی خوبی دارند و برای استفاده تمیزتر هستند. با این حال، خنک‌کننده‌های مایع خنک‌کننده قوی‌تری را فراهم می‌کنند، زیرا مایع می‌تواند در امتداد مته تا عمق سوراخ جریان داشته باشد و در نتیجه سوراخ‌کاری بهتری ایجاد می‌شود. آب، نفت سفید، روغن معدنی یا سایر حلال های سازگار همگی می توانند استفاده شوند.

برای سوراخ هایی که ممکن است نیروهای پیچ یا پیچ و مهره را تحمل کنند، باید از ابزار کانتر سینک برای خلاصی استفاده شود. سینک‌های زیرو{1}}فلوت برای عملیات فروکش کردن و تخلیه بر روی ورق‌های اکریلیک بسیار مناسب هستند. اگر ابزار سینک در دسترس نباشد، می‌توان از مته بزرگ‌تر از قطر سوراخ برای جدا کردن لبه‌های ناهموار در سمت خروجی سوراخ (سمتی که مته از ورق خارج می‌شود) استفاده کرد.

حفاری تخته مدار یک مورد خاص است که از ماشین های خودکار برای حفاری هزاران سوراخ کوچک با سرعت بسیار بالا استفاده می کند. این به مته های طراحی شده ویژه نیاز دارد. نرخ خوراک و RPM توصیه شده را می توان از نمودارهای مربوطه ارجاع داد.

Circuit board drilling feed rate and RPM recommendation charts

برای سوراخ کردن سوراخ هایی با قطر بزرگتر از 1 اینچ (25.4 میلی متر) در ورق های اکریلیک می توان از کاتر دایره ای استفاده کرد. این ابزار همچنین باید برای مطابقت با ویژگی های مواد اکریلیک اصلاح شود: نوک برش باید اکریلیک را به صورت خراش دادن به جای اسکنه کردن پردازش کند.

برای نتایج بهینه برش، توصیه های زیر را دنبال کنید:

برش دایره و ابزار برش خود باید به طور ایمن ثابت شوند.

طول گسترش ابزار برش فقط باید به عمق برش مورد نیاز برسد.

ورق اکریلیک باید به اندازه کافی حمایت و محکم شود تا از خم شدن یا لرزش در حین برش جلوگیری شود.

مواد باید تا حد امکان نزدیک ابزار قرار گیرد تا فاصله سفر ابزار کاهش یابد.

سرعت اسپیندل پیشنهادی بین 400-600 دور در دقیقه است.

نرخ تغذیه آهسته و ثابت برای به دست آوردن سوراخ های تمیز و صاف بسیار مهم است.

هنگامی که سوراخ کامل شد و "پرش وسط" بیرون افتاد، بهتر است پرس مته را بدون برداشتن ابزار خاموش کنید تا از ایجاد سوراخ شدن ابزار در حین خروج جلوگیری شود.

مقدار کمی مه آب برای خنک سازی توصیه می شود تا ابزار و پلاستیک در دمای پایین نگه داشته شود و همچنین به عنوان روان کننده برش عمل کند.

توجه داشته باشید: کاترهای دایره ای فقط باید در پرس های مته رومیزی استفاده شوند و ورق اکریلیک باید محکم به میز کار دستگاه بسته شود. پرس مته فشار یکنواخت و موقعیت ثابت را فراهم می کند، که برای حفاری ایمن سوراخ-با کیفیت بسیار حیاتی است. هرگز سعی نکنید از برش دایره ای با مته دستی استفاده کنید.

بخش های قبل در درجه اول مربوط به تولید کنترل شده و کاربردهای کارگاهی بود. با این حال، گاهی اوقات حفاری باید در مزرعه انجام شود (به عنوان مثال، در یک سایت ساخت و ساز)، که در آن کنترل دقیق سرعت و تغذیه محدود است. در چنین مواردی، توصیه های مته زیر ممکن است مفید باشد.

چندین هندسه مته که می توانند با موفقیت مورد استفاده قرار گیرند در زیر توضیح داده شده اند، اگرچه اکثر آنها نمی توانند سطح صافی را روی قطر داخلی سوراخ ایجاد کنند. این مته ها همچنین باید از الزامات پشتیبانی و خنک کننده صفحه پشتی ذکر شده قبلی پیروی کنند.

بیت بیل (1-1/2 اینچ تا 2 اینچ): از طرح های پیشرفته استفاده کنید، مانند انواع با نقاط محوری لبه بیرونی، که به تراز شدن کمک می کند و هنگام خروج مته از مواد، شکستگی نرمی ایجاد می کند.

براد پوینت بیت (1/8 اینچ تا 1 اینچ): این طرح شبیه دریل پیچشی است اما با نوک و نقطه محوری بهبود یافته شبیه به بیل می باشد. این فلوت دارای طراحی مارپیچ است که به بیرون کشیدن تراشه ها کمک می کند، برتر از بیل های معمولی.

مته مرحله ای (1/8 اینچ تا 1/2 اینچ): قابل استفاده برای ورق هایی با ضخامت 0.118 اینچ (3 میلی متر) برای دستیابی به قطر سوراخ های متعدد با یک مته.

اره های سوراخ دار با مته پایلوت مرکزی (3/4 اینچ تا 6 اینچ): برای جلوگیری از ایجاد تنش در داخل ورق، خنک سازی در حین برش لازم است. آنها سطح داخلی سوراخ ضعیفی را تولید می کنند. مناسب برای سوراخ های عبور ناهموار برای نصب تهویه مطبوع، لوله کشی یا سیم کشی.

Hole center distance from edge and hole diameter to bolt diameter relationship diagram