<p>In the assembly process of airframe structures there are many drilled holes and on some parts the holes are mainly drilled manually with pneumatic handheld drilling machines. During conventional drilling in metal, burrs appear. To remove these burrs the parts of the structure must be separated and deburred before they can be put together for fastening. This is a time consuming measure and therefore expensive. To facilitate this process and lower production costs some parts of the process needs to be automated.</p><p>A part of this thesis was a project in co-operation with Saab, Novator, Specma Automation and the University of Linköping. The purpose of this project was to investigate the ability of an industrial robot to drill holes in aeroplane structures using orbital drilling.</p><p>How the project tests were carried out and the results of these tests are presented in the first part of this thesis. The tests showed that slip-stick appeared when a force was applied on the working object by the robot. Because of the movement of the pressure foot the drilled hole will be in the wrong position and if the movement appears during drilling the quality of the hole is being poor.</p><p>Several different tests were performed using different amounts of forces and different pressure feet trying to prevent slip-stick from appearing. Finally tests were performed with good results concerning the quality of the holes.</p><p>In the second part of this thesis the proceeding tests that were carried out are presented. The purpose of these tests was to find out how the robot acts when a static pressure is applied on a work object by the robot and try to find out what the cause of the slip-stick was. Several tests were done where the robot applied a force on several different points on the fixture and the slip-stick was measured.</p><p>The tests that were carried out during this thesis showed that an industrial robot can be used to drill holes in aeroplane structures. To make sure that the quality of the drilled holes is sufficient for the high demands of the aeroplane industry the working area of the robot is limited to a small area in front of the robot. The slip-stick that appears when the robot is extended into a position on the far side of the robot is too large for the robot to drill the hole in an accurate position.</p> / <p>Vid flygplansmontering borras det många olika hål och på vissa delar borras större delen av dessa hål manuellt med pneumatiska handborrmaskiner. Vid konventionell borrning i metall bildas oönskade grader. Strukturen plockas därför isär så att graderna kan tas bort innan strukturens delar kan passas samman igen för att sammanfogas. Detta är en tidskrävande åtgärd och därmed dyr och i ett steg att förenkla denna process och få en billigare produktion vill man automatisera vissa steg i denna process.</p><p>En del av detta examensarbete var ett projekt i samarbete med Saab, Novator, Specma Automation och Linköpings Universitet vars syfte var att klargöra en robots förmåga att borra hål i flygplansmaterial med orbitalborrningsteknik.</p><p>I första delen av detta examensarbete redovisas genomförande och resultat av projektets tester. Testerna visade att tryckfoten gled på testmaterialets yta när roboten lade en tryckkraft på testplåten, så kallad slip-stick uppkom. Denna glidning gör att det borrade hålet inte hamnar på rätt position och sker glidningen under borroperationen så försämras hålets kvalité. Flera olika tester gjordes med varierad tryckkraft och med olika tryckfötter för att försöka förhindra att slip-stick uppkom. Tester genomfördes där hål borrades med bra kvalité.</p><p>I den andra delen av denna rapport redovisas fortsättningen på examensarbetet som var en vidareundersökning av de tidigare genomförda testerna. Syftet med denna del var att undersöka hur en industrirobot beter sig när den används för att lägga på en tryckkraft mot ett material samt att försöka ta reda på vad som är orsaken till slip-sticken. Fler tester gjordes där roboten tryckte på olika punkter på en fixtur och de uppkomna slip-sticken mättes upp.</p><p>Testerna under detta examensarbete har visat att det går att använda en industrirobot till att borra hål i flyglansmaterial. För att kvaliteten på de borrade hålen ska klara de höga krav som ställs inom flygplansindustrin är robotens arbetsområde begränsat till ett litet fönster mitt framför roboten. De glidningar som uppkommer när robotarmen är utsträckt långt åt sidan om roboten är alldeles för stora för de positioneringskrav som är på hålens placering på flygplansstrukturen.</p>

In the assembly process of airframe structures there are many drilled holes and on some parts the holes are mainly drilled manually with pneumatic handheld drilling machines. During conventional drilling in metal, burrs appear. To remove these burrs the parts of the structure must be separated and deburred before they can be put together for fastening. This is a time consuming measure and therefore expensive. To facilitate this process and lower production costs some parts of the process needs to be automated. A part of this thesis was a project in co-operation with Saab, Novator, Specma Automation and the University of Linköping. The purpose of this project was to investigate the ability of an industrial robot to drill holes in aeroplane structures using orbital drilling. How the project tests were carried out and the results of these tests are presented in the first part of this thesis. The tests showed that slip-stick appeared when a force was applied on the working object by the robot. Because of the movement of the pressure foot the drilled hole will be in the wrong position and if the movement appears during drilling the quality of the hole is being poor. Several different tests were performed using different amounts of forces and different pressure feet trying to prevent slip-stick from appearing. Finally tests were performed with good results concerning the quality of the holes. In the second part of this thesis the proceeding tests that were carried out are presented. The purpose of these tests was to find out how the robot acts when a static pressure is applied on a work object by the robot and try to find out what the cause of the slip-stick was. Several tests were done where the robot applied a force on several different points on the fixture and the slip-stick was measured. The tests that were carried out during this thesis showed that an industrial robot can be used to drill holes in aeroplane structures. To make sure that the quality of the drilled holes is sufficient for the high demands of the aeroplane industry the working area of the robot is limited to a small area in front of the robot. The slip-stick that appears when the robot is extended into a position on the far side of the robot is too large for the robot to drill the hole in an accurate position. / Vid flygplansmontering borras det många olika hål och på vissa delar borras större delen av dessa hål manuellt med pneumatiska handborrmaskiner. Vid konventionell borrning i metall bildas oönskade grader. Strukturen plockas därför isär så att graderna kan tas bort innan strukturens delar kan passas samman igen för att sammanfogas. Detta är en tidskrävande åtgärd och därmed dyr och i ett steg att förenkla denna process och få en billigare produktion vill man automatisera vissa steg i denna process. En del av detta examensarbete var ett projekt i samarbete med Saab, Novator, Specma Automation och Linköpings Universitet vars syfte var att klargöra en robots förmåga att borra hål i flygplansmaterial med orbitalborrningsteknik. I första delen av detta examensarbete redovisas genomförande och resultat av projektets tester. Testerna visade att tryckfoten gled på testmaterialets yta när roboten lade en tryckkraft på testplåten, så kallad slip-stick uppkom. Denna glidning gör att det borrade hålet inte hamnar på rätt position och sker glidningen under borroperationen så försämras hålets kvalité. Flera olika tester gjordes med varierad tryckkraft och med olika tryckfötter för att försöka förhindra att slip-stick uppkom. Tester genomfördes där hål borrades med bra kvalité. I den andra delen av denna rapport redovisas fortsättningen på examensarbetet som var en vidareundersökning av de tidigare genomförda testerna. Syftet med denna del var att undersöka hur en industrirobot beter sig när den används för att lägga på en tryckkraft mot ett material samt att försöka ta reda på vad som är orsaken till slip-sticken. Fler tester gjordes där roboten tryckte på olika punkter på en fixtur och de uppkomna slip-sticken mättes upp. Testerna under detta examensarbete har visat att det går att använda en industrirobot till att borra hål i flyglansmaterial. För att kvaliteten på de borrade hålen ska klara de höga krav som ställs inom flygplansindustrin är robotens arbetsområde begränsat till ett litet fönster mitt framför roboten. De glidningar som uppkommer när robotarmen är utsträckt långt åt sidan om roboten är alldeles för stora för de positioneringskrav som är på hålens placering på flygplansstrukturen.

I det moderna samhället utgör metaller en viktig del. Boliden Minerals AB är en stor aktör inom gruvindustrin och är verksamma i Sverige, Finland, Norge och på Irland. I en komplex bransch med varierande arbetsförhållanden och farliga miljöer för de som arbetar i gruvorna är säkerhet en grundpelare. Automation och underhåll är viktiga faktorer för en ökad säkerhet, produktivitet och driftsäkerhet. För att utvinna mineraler ur berg är borrning och sprängning en viktig del i processen. Gruvbrytning omfattar dagbrott och underjordsbrytning och i det här arbetet har borrningsprocessen vid underjordsbrytning studerats. Boliden har planer på att införa autonom borrning av ort- och fällsalvor, som en del i deras gruvautomationsprojekt. Som ett första steg för att öka produktionen och utnyttjandegraden för maskinerna vill de utföra autonom borrning under lunchuppehåll och skiftbyten. Syftet med arbetet var att möjliggöra autonom borrning genom att ur ett underhållsperspektiv förbättra driftsäkerheten för borriggarna. Målet var att kartlägga de fel som uppstår på borriggen samt att föreslå åtgärder för att minska driftstörningarna. Utifrån dokumentation och intervjuer har kartläggningar gjorts över vilka fel som uppstår på borriggarna, hur rutinerna ser ut för tillsyn och underhåll samt vilka larm borriggarnas styrsystem kan ge. Kartläggningen av fel som uppstår har först gjorts med övergripande kategorier för att sedan på detaljnivå studera de områden som står för de flesta felen. Insamlat data, intervjuer och egna observationer har legat till grund för att ta fram förslag till hur driftsäkerheten kan ökas för borriggarna. I linje med tidigare studier visade resultatet att de områden som står för de flesta felen är slangar, med ca 30 % av de totala felen, följt av matare, borrmaskin och styrsystem. I studien utgjorde dessa fel 80–90% av totalt antal fel. Det finns många orsaker till att felen uppstår. Det beror bland annat på miljön som maskinerna arbetar i, mänskligt handhavande, vibrationer och nötningar. Förutom de dokumenterade felen utför operatörerna olika drifts- och underhållsåtgärder på maskinerna. Det omfattar bland annat att fylla på olja och byta borrkrona när dessa blir nötta. Driftstörningarna utgör ca 6 % av den totala tiden då borrmaskinen står uppkopplad vid gaveln. Driftsäkerheten kan ökas ytterligare på de områden där de flesta felen uppstår genom att vidta olika åtgärder. Slangbrott kan minskas genom att skydda slangarna på utsatta ställen och ha ett tätare förebyggande underhåll. I övrigt handlar åtgärderna mycket om att underhåll ska utföras på rätt sätt, att rätt förutsättningar ska finnas för att utför underhållet och att möjliggöra övervakning av borriggen när det inte finns någon operatör på plats. För att i framtiden möjliggöra autonom borrning är det viktigt att operatörerna får rätt utbildning så att de kan systemet och förstår vinningen med att använda det. Vidare finns det många områden för fortsatt utveckling innan maskinerna kan borra helt autonomt och många av dessa områden utgör en stor utmaning på grund av dess komplexitet. Under hela resan är det också viktigt att fortsätta ha människan som utgångspunkt och ett högt säkerhetstänk. / Metals are an important part of the modern society. Boliden Minerals AB is a major player in the mining industry and is active in Sweden, Finland, Norway and on Ireland. In a complex industry with varying working conditions and hazardous environments for those who work in the mines, safety is a cornerstone. Automation and maintenance are important factors for increased safety, productivity and reliability. In order to extract minerals from rock, drilling and blasting is an important part of the process. Mining includes surface and underground mining, and in this work the drilling process for underground mining has been studied. Boliden plans to introduce autonomous drilling for drifting, as part of their mining automation projects. As a first step in increasing the production and utilization of the machines, they want to perform autonomous drilling during lunch breaks and shift changes. The purpose of the work was to enable autonomous drilling by improving the reliability of drilling rigs from a maintenance perspective. The aim was to identify the faults on the drilling rig and propose measures to reduce the operational disturbances. Based on documentation and interviews, mapping has been made on the errors that occur on the drilling rigs, the procedures for supervision and maintenance, and which alarms the drilling rig’s control system can provide. The mapping of errors that occur was first made with overall categories, then studied at the level of detail for the areas that accounts for most of the errors. Based on collected data, interviews and observations, suggestions have been made for how the reliability can be increased on the drilling rigs. In line with previous studies, the result showed that the areas that account for most of the faults are hoses, with about 30 % of the failures, followed by feeder, rock drill and steering system. In the studie, these errors accounted for 80-90% of total errors. There are many reasons why the error occurs. Some of the biggest contribution factors are the environment in which the machines work, human handling, vibrations and wear and tear. In addition to the documented errors, operators perform various operating and maintenance measures on the machines. It includes filling oil and changing drill bits when they are worn out. The operating disturbances account for about 6% of the time when the drilling machine is in use. The reliability can be increased in areas where most of the errors arise by taking different actions. Hose breaks can be reduced by protecting the hoses in exposed areas and having a more throughout preventive maintenance. Other measures are to ensure proper maintenance, that the right conditions are provided and to enable monitoring of the drilling rig when there is no operator in place. In order to enable autonomous drilling in the future, it is important that operators get the right training so that they learn how to handle the system and understand the gain of using it. Furthermore, there are many areas for further development before the machines can drill completely autonomously and many of these areas represent a major challenge due to its complexity. Throughout this journey, it is also important to have a human-centered approach and a high level of security.

<p>Vid dragprovning av lödningar framkom att i många fall är kopparledningen svagare än själva lödningen och brottet sker i kopparledningen eller i kabelskon. Undersökning av mikrostrukturerna visade att det bildas martensit i grundmaterialet i ett område under pinnlödningarna. Medelvärdet på martensitlinsens storlek beräknades till 10,69 mm i diameter och 0,73 mm i djup. På grund av att grundmaterialet påverkas bör pinnlödningar sättas minst 10 mm från varandra. Lödningar gjorda i -5°C visade inga tecken på försämrad kvalitet med avseende på lägre hållfasthet eller ökad martensitbildning. Korrosion tränger in under kabelskor på pinnlödningar i områden där ingen lödfog finns. Undersökning av borrade prover visade att deformerad struktur uppkommer vid borrning samt att korrosion tränger in mellan kontaktförbindningens kopparhylsa och det borrade hålet. Vid en jämförelse mellan de båda förbindningsmetoderna framkom att lödningar är skonsammare för rälsmaterialet än borrade kontaktförbindningar men har däremot en tendens att lossna oftare. Vid val av borrade förbindningar som standard istället för pinnlödningar skulle det resultera i färre lossade anslutningar. Hållfastheten i räler skulle förmodligen påverkas och antalet sprickor från borrade hål öka.</p>

Vid dragprovning av lödningar framkom att i många fall är kopparledningen svagare än själva lödningen och brottet sker i kopparledningen eller i kabelskon. Undersökning av mikrostrukturerna visade att det bildas martensit i grundmaterialet i ett område under pinnlödningarna. Medelvärdet på martensitlinsens storlek beräknades till 10,69 mm i diameter och 0,73 mm i djup. På grund av att grundmaterialet påverkas bör pinnlödningar sättas minst 10 mm från varandra. Lödningar gjorda i -5°C visade inga tecken på försämrad kvalitet med avseende på lägre hållfasthet eller ökad martensitbildning. Korrosion tränger in under kabelskor på pinnlödningar i områden där ingen lödfog finns. Undersökning av borrade prover visade att deformerad struktur uppkommer vid borrning samt att korrosion tränger in mellan kontaktförbindningens kopparhylsa och det borrade hålet. Vid en jämförelse mellan de båda förbindningsmetoderna framkom att lödningar är skonsammare för rälsmaterialet än borrade kontaktförbindningar men har däremot en tendens att lossna oftare. Vid val av borrade förbindningar som standard istället för pinnlödningar skulle det resultera i färre lossade anslutningar. Hållfastheten i räler skulle förmodligen påverkas och antalet sprickor från borrade hål öka.

This thesis was carried out at Atlas Copco Industrial Technique in Nacka, Sweden. Atlas Copco is a world leading manufacturer of industrial tools for a wide range of industries. One application is semi-automatic drilling machines for the aerospace industry. The latest trend for such tools is moving in a direction of increased control and traceability. The purpose of this thesis was to investigate the possibility of replacing the pneumatic motor in an industrial semi-automatic drilling machine, PFD1100, with an electric motor and explore the possibilities such design would enable. The two main priorities for the thesis have been:  Investigate the capacity of an electric motor developed by Atlas Copco and find out if it’s suitable for use in drilling applications.  Develop concepts for a new driveline, solving the two core functions of the drill - spindle rotation and spindle feed. The thesis has been limited to use the electric motor from an existing nutrunner and carry over the design for the spindle mechanism from the PFD1100 drilling machine. A background study was conducted of the aerospace industry in general and drilling applications in particular. The authors made a study visit to Airbus production facilities in Hamburg to get a better insight of where and how the tools are used. The background study supported the need for an electric drilling machine, targeted at smaller hole sizes and stack drilling applications. A hybrid prototype machine was designed and manufactured consisting of the driveline from the PFD1100 drilling machine and the motor and electrics from an electric nutrunner. The purpose of the prototype was to verify analytical calculations of the mechanical drilling power through physical testing, and investigate how the machines would behave with an electric motor. The prototype showed promising results with respect to drilling performance and basic adaptive drilling. The electric motor from the nutrunner was tested in a power test rig and the results were used to adapt an existing MATLAB script for estimating motor and inverter losses. With the adapted script provided by Atlas Copco, the gear ratio for the drilling machine could be optimized to minimize losses in the motor and electrical systems. Finally, concepts for a transmission between the electric motor and the spindle mechanism was generated and evaluated with a weighted Pugh’s evaluation matrix. Concepts focused on achieving a tool with minimum size and weight as well as expanding the tool functionality. The most promising concepts according to the evaluation were those that offered a compact and robust solution. To minimize resources and time to market, these concepts could offer a good starting point for continued develpoment. / Detta examensarbete utfördes vid Atlas Copco Industrial Technique i Nacka, Sverige. Atlas Copco är världsledande leverantör av industriella verktyg till olika typer av industrier, bland annat flygindustrin. Semi-automatiska borrmaskiner har använts inom flygindustrin i flera år och trenden för sådana verktyg rör sig i riktning mot ökad kontroll och spårbarhet. Syftet med arbetet var att undersöka möjligheten att ersätta den pneumatiska motorn i en industriell semi-automatisk borrmaskin, PFD1100, med en elektrisk motor samt utforska de fördelar som en sådan konstruktion kan medföra. De två huvudprioriteringarna var följande:  Undersöka kapaciteten hos en elmotor utvecklad av Atlas Copco och hur den lämpar sig för en borrmaskin.  Utveckla koncept för en ny drivlina som löser de två huvudfunktionerna rotation och matning av borrspindeln. Examensarbetet avgränsades till att använda motorn från en befintlig mutterdragare och grundprincipen från PFD1100 borrmaskinens mekanism för spindeldrivning. I en bakgrundsstudie undersöktes flygindustrin i allmänhet och borrningsapplikationer i synnerhet. Författarna gjorde ett studiebesök hos Airbus produktionsanläggning i Hamburg för att se hur verktygen används och vilka behov som finns. Från bakgrundsstudien drogs slutsatsen att en elektrisk maskin bör rikta in sig mot mindre hålstorlekar och tillämpningar av stackborrning. En prototyp konstruerades bestående av drivlina och spindeldrivning från PFD1100 och motorpaket och styrning från en elektrisk mutterdragare. Syftet med prototypen var att verifiera teoretiska beräkningar av den mekaniska borreffekten och få en ökad förståelse för maskinens beteende med en elmotor. Prototypen visade lovande resultat med avseende på borrning och kunde även utföra adaptiv borrning i viss utsträckning. Den elektriska motorn testades i en effektprovrigg och resultatet användes för att anpassa ett befintligt MATLAB-skript för beräkning av motorförluster. Skriptet, som tillhandahölls av Atlas Copco, användes för att optimera utväxlingen för verktyget i syfte att minimera effektförluster i motor och elektronik. Flertalet koncept genererades för rotation och matning där några av koncepten skulle ge ett så kompakt verktyg som möjligt med låg komplexitet, medan andra koncept fokuserade på utökad funktionalitet. Koncepten utvärderades med en viktad Pughs utvärderingsmatris. De mest lovande koncepten enligt konceptutvärderingen var de som erbjöd en kompakt och robust lösning som tillämpar kända tekniska principer. Om resurskrav och tid till marknad ska minimeras så kan dessa koncept utgöra en bas för fortsatt utveckling.

Styrd borrning är en schaktfri metod för att förlägga ledningar i mark. Examensarbetet har utförts i samarbete med Styrud Ingenjörsfirma AB som uppfattat en okunskap i branschen över prisbilden för styrd borrning. Syftet med arbetet är att utföra en kostnadsanalys för att beskriva hur styrd borrning står sig ekonomiskt mot konventionell schaktning. Arbetet undersöker även vilka faktorer som påverkar en eventuell ekonomisk brytpunkt, vilken i detta arbete definieras som den punkt när en viss metod blir det ekonomiskt gynnsamma alternativet. Studien har utformats för att så objektivt som möjligt belysa ämnet med utgångspunkten att göra metoderna jämförbara analytiskt. För att genomföra en analys har en beräkningsmodell skapats. Målet med modellen och dess utformning är att den enkelt skall gå att bygga vidare på och utvecklas i framtiden samt att användas av projektörer som en fingervisning tidigt i projekteringsstadiet. Från beräkningsmodellen har 70 fiktiva fall studerats. Resultatet visar att styrd borrning är billigare i 73% av fallen. I övriga fall tyder resultatet på att styrd borrning som metod generellt sett inte är så dyrt att övervägning att använda metoden försvinner. Genom resultat och analys dras slutsatsen att styrd borrning i de flesta fall står sig ekonomiskt starkt som alternativ till konventionell schaktning. / Horizontal directional drilling is a trenchless method used to install pipelines underground. This thesis is conducted in collaboration with Styrud Ingenjörsfirma AB, who perceived lacking knowledge within the industry regarding the financial aspects of directional drilling. The purpose of this thesis is to carry out a cost analysis that defines how directional drilling stands financially against traditional excavation. The study also intends to describe which factors that influence a possible economic breakpoint, in this study referring to when a certain method becomes the economically strongest alternative. This thesis has been carried out to as objectively as possible describe the topic focusing on making the methods analytically comparable. To carry out the analysis, an economic model has been created. The model and its design have been created in a manner that makes it easy to develop it in the future and aims to act as a guide for project planners to indicate which method to proceed with. From the economic model, 70 cases have been studied. The result shows that directional drilling is cheaper in 73% of the cases. In the rest of the cases, the result suggests that directional drilling as a method generally is not so expensive that consideration of using the method disappears. Through results and analysis, it is concluded that directional drilling in most cases is a strong alternative to traditional excavation from an economic standpoint.

Foundation work can cause damage to adjacent buildings and infrastructure. Drilling is performed in sensitive areas in urban projects and where the ground conditions are difficult. It is important to be aware of the installation effects from drilling. Pneumatic drilling is commonly used in production but hydraulic drilling is advised in sensitive areas. Hydraulic drilling is believed to cause less disturbance in the ground, although there are no available field studies regarding the installation effects induced by water driven drilling.By measuring the pore water pressure and the settlements during the installation of a RD-pile wall the magnitude and extent of the installation effects induced by water powered DTH drilling is investigated in fill material and esker material. The results indicate settlements close to the installed piles in both materials, larger in the esker material. The pore pressure shows both increases and decreases in the esker material, the decreases implies the Venturi effect is present in water driven drilling. The pore water pressure changes are larger at the measurement point furthest away from drilling in the fill material but the settlements are the smallest there. The largest increases of the pore pressure are seen when the hammer flushes water out into the formation and not during drilling. / Grundläggning kan orsaka skador på intilliggande byggnader och infrastruktur. Borrning sker i känsliga områden och i innerstadsprojekt där markförhållandena är svåra. Det är viktigt att vara medveten om omgivningspåverkan borrning av pålar medför. Luftdriven borrning används ofta i produktion men vattendriven borrning rekommenderas i känsliga områden. Vattendriven borrning antas orsaka mindre störningar i marken, även om det inte finns några tillgängliga fältstudier som berör omgivningspåverkan från vattendriven borrning.Genom att mäta porvattentrycket och sättningarna under installationen av en borrad RD-spont undersöks storleken och utbredningen av omgivningspåverkan av vattendriven DTH borrning i fyllnads-material och ås-material. Resultaten indikerar sättningar nära de borrade pålarna i båda materialen, större i ås-materialet. Porstrycket visar både ökningar och minskningar i ås-materialet. Minskningarna antyder att Venturi-effekten är närvarande i vattendriven borrning. Förändringarna i porvattentrycket är större vid mätpunkten längst bort från borrningen i fyllmaterialet, men där är sättningen minst De största ökningarna av porvattentrycket ses när hammaren spolar vatten ut i formationen och inte under borrningen.

Hole deviation is one of the most significant problems in drilling applications. Deviated holes result in inefficient blasting and have severe economic impacts due to increased equipment consumption. Conversely, straighter holes help in increasing production scales and reduce operational costs. The reason for hole deviations could range from anisotropic behavior of the rocks being drilled to the behavior of the drill string under the action of imposed forces. Deviations caused due to rock anisotropy are complex in nature and non-controllable to some extent but deviations due to mechanics of drill strings can be controlled as they lie in the operator’s area of influence. In this thesis, a 2D mathematical model is constructed which predicts the bending behavior of the drill rod and the model is further extended to predict the buckled profile of the entire drill string. Two bit state parameters are defined which help in better characterization of hole deviation and understanding of deflected state of the drill bit. Epiroc’s drilling data is inserted in the model developed and the buckled profile of the drill string is studied. The developed model is used to further understand the effect of various drilling parameters like bit thrust, angle of inclination, hole length, etc. on hole deviation. Through the results it was concluded that the bending stiffness of the drill rods is the most critical parameter influencing hole deviation for Epiroc’s drilling data and drill string setup. Finally, potential improvements and techniques to validate results obtained from the mathematical model are proposed. / Hålavvikelse är ett av de mest avgörande problemen i borrapplikationer. Hålavvikelse resulterar i ineffektiv sprängning och får allvarliga ekonomiska konsekvenser på grund av ökad utrustningskonsumtion. Omvänt hjälper rakare hål att öka produktionsskalorna och minska driftskostnaderna. Anledningen till hålavvikelser variera från anisotropi hos bergformationerna som borras till borrsträngens beteende under påverkan av pålagda krafter. Avvikelser orsakade på grund av berganisotropi är komplexa till sin natur och kan inte kontrolleras till viss del, men avvikelser på grund av mekanik i borrsträngar kan kontrolleras eftersom de ligger i operatörens inflytandeområde. I denna avhandling konstrueras en matematisk 2D-modell som förutsäger borrstångens böjningsbeteende och modellen utökas ytterligare för att förutsäga den böjda profilen för hela borrsträngen. Två olika borrkroneparametrar definieras för att bättre karakterisera hålavvikelsen och förstå borrkronans böjning. Epirocs borrsträngsdata används i den utvecklade modellen och borrsträngens böjda profil studeras. Den utvecklade modellen används för att ytterligare förstå effekten av hålavvikelse för olika borrparametrar som kraften på borrkronan, lutningsvinkel, hållängd etc. Utifrån resultaten drogs slutsatsen att borrsträngens böjstyvhet är den mest kritiska parametern som påverkar hålavvikelsen för Epirocs borrdata och borrsträngsinstallation. Slutligen föreslås potentiella förbättringar och tekniker för att validera resultat som erhållits från den matematiska modellen.

Striving for increased productivity while maintaining hole quality and high process robustness when drilling requires knowledge about the working principles of heat generation, mechanics and a proper cutting fluid that aids in cooling, lubricating and evacuating chips from the cutting zone. If the heat generated in the tool-workpiece and tool-chip interfaces does not exit the cutting zone adequately through the chips, the workpiece material or the redistribution of coolant the hole quality can be impacted negatively and breakdowns may occur which reduces overall productivity. During product testing, a sudden type of drill failure was observed when machining 316L stainless steel. When modifying the coolant design this was avoided which led to the assumption that the failure was caused by a large amount of heat being generated due to poor conductivity in the material combined with insuffcient cooling. However, this theory couldn't be investigated because of a lack of an existing method. To evaluate, three modifications of the CoroDrill 870 with dimensions Ø16mm and length 3xD were designed using Siemens NX 12 to observe whether coolant design choices have a significant impact on heat generation when drilling. To examine this a testing methodology was developed which utilizes IR-thermography and a combination of type K and J thermocouples inserted into the workpiece and onto the back surface, which measures its temperature in the cutting zone. Several tests were conducted with the developed setup to gather a larger data set to reduce impact from random error and to perform further analysis. Although the experiment setup is promising due to being simple and applicable to different materials there are large sources of variation associated with the placement of thermocouples. The results indicate some difference in registered temperature between the modifications however it is diffcult to draw conclusions based on the relatively few trustworthy measurements made. / För att förbättra produktiviteten vid borrning utan att kompromissa på hålkvalité och processäkerhet krävs bakomliggande kunskaper inom områden som, värmebildning, skärförlopp, och kylvätska vilket kyler, smörjer, och transporterar spånor från skärzonen. Om värmen som bildas i ytorna mellan verktyg-ämne och verktyg-spåna inte lämnar skärzonen på ett tillförlitligt sätt genom spånor, ämnet eller genom kylvätskans cirkulation kan hålkvalitén påverkas eller haverier kan orsakas vilket minskar produktivitet. Under en testning som genomfördes där 316L rostfritt stål borrades upptäcktes en ny typ av abrupt brott. När borrens kyllösning modiferades kunde detta fel undvikas varpå man drog slutsatsen att haveriet var en konsekvens av den stora temperaturgradient som bildas då materialets värmeledningsförmåga är relativt dålig. Dessvärre kunde denna teori inte prövas då det saknades en befintlig testmetodik. För att undersöka detta utvecklades tre modifikationer av CoroDrill 870 med dimension Ø16mm och längd 3xD i Siemens NX 12 i syfte att observera huruvida en signifikant temperaturskillnad skulle uppstå. För att utreda detta skapades en testuppställning som kombinerar IR-termografi med termoelement av typ K och typ J, fästa i ämnet respektive påämnets baksida vilket mäter materialets temperatur i skärzon. Ett flertal tester genomfördes med denna uppställning för att samla en större mängd data för fortsatt analys samt för att minska inverkan av slumpmässiga fel.Även om metoden är lovande då den är relativt enkel och tillämpbar på olika material så finns det stora potentiella källor till variation kopplade till mänsklig faktor och placering av termoelement. Resultatet som analyserats antyder att det finns en viss temperaturskillnad mellan modifikationerna men för att göra välgrundade slutsatser skulle fler mätningar behöva genomföras.