鉆孔是鉗工的一項重要基本操作技能,職業(yè)學(xué)校一直把它作為教學(xué)重點。無論是學(xué)生畢業(yè)前的技能考核,還是就業(yè)后在企業(yè)中的實踐,鉆孔操作都越來越顯示出它的重要性。鉆孔精度的提高是鉗工實訓(xùn)教學(xué)的重點,同時也是難點。學(xué)生在鉆孔實訓(xùn)操作中容易出現(xiàn)的問題主要有:(1)鉆頭兩主切削刀刃磨不一致,造成孔徑擴大;(2)鉆頭刃磨不鋒利、進給量和切削液選擇不當(dāng)造成孔壁粗糙;(3)工件劃線不準(zhǔn)、橫刃太長、鉆孔時沒有找正或找正不準(zhǔn),盲目落鉆,造成孔位偏移;(4)工件裝夾不穩(wěn)或工件與鉆頭不垂直造成孔歪斜;(5)鉆頭后角大、角度不對稱造成孔呈多邊形;(6)對刀時強行找正,使鉆頭(特別是小鉆頭)彎曲,孔軸心線傾斜;(7)進給量過大或歪斜時強行借正,造成鉆頭折斷;(8)鉆頭角度刃磨不正確、切削速度太高或未加切削液造成鉆頭磨損加劇;(9)劃線精度不高,造成孔距超差。

如何避免上述問題的發(fā)生,是鉗工實訓(xùn)教師最為關(guān)心的問題。筆者結(jié)合自己多年的實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗,談?wù)勼w會。

理論知識是基礎(chǔ)

一個連鉆頭的五刃六面都不清楚的學(xué)生是不可能加工出合格孔的。因此,在刃磨鉆頭實訓(xùn)操作前,應(yīng)首先讓學(xué)生掌握鉆頭各個刀面、角度的位置,各個角度的大小和作用,特別是各個角度的位置對于初學(xué)者應(yīng)是重點。由于學(xué)生剛剛接觸鉆頭,頭腦中缺少空間形體概念,往往建立不起空間模型,不容易理解各個角度。教師要利用模型、實物,特別是要充分利用多媒體的優(yōu)勢,讓學(xué)生在熟悉前后刀面的同時,切實掌握各個角度的位置和大小,尤其是前角和后角。由于前后刀面是曲面,使前后角在切削刃上的大小是變化的,學(xué)生往往不理解。首先,要讓學(xué)生建立起三個輔助平面的空間概念,使學(xué)生能夠想象到在空間有三個輔助平面,然后把輔助平面放在鉆頭的空間中去講解,這是關(guān)鍵。只有學(xué)生真正掌握了各個角度在空間的位置和它們的大小,特別是前后角在切削刃上的變化規(guī)律,在以后進行鉆頭刃磨教學(xué)時才會收到事半功倍的效果。

鉆頭刃磨是重點

“三分功夫,七分刀具?！币@出合格的孔,保證精度要求,鉆頭刃磨是關(guān)鍵。在學(xué)生掌握了鉆頭各個刀面及角度的位置后,要讓學(xué)生重點掌握麻花鉆的刃磨要求和刃磨方法。對于刃磨要求,如鉆頭要保證頂角、后角、橫刃斜角有準(zhǔn)確的角度,兩主切削刃長度相等且與鉆頭中心線對稱,兩主后刀面光滑,這些理論知識學(xué)生易于理解。讓學(xué)生熟練掌握刃磨方法是重點和難點,這需要學(xué)生細(xì)心觀察、用心體會、耐心練習(xí)、潛心研究。鉆頭的刃磨課在砂輪機房內(nèi)進行,教師要對每個學(xué)生手把手地講授,現(xiàn)場進行個別指導(dǎo),統(tǒng)一講評,發(fā)現(xiàn)問題,及時糾正。教師要進行現(xiàn)場示范,絕對不能發(fā)現(xiàn)問題不管不問,因為學(xué)生一旦養(yǎng)成錯誤的習(xí)慣,將難以改正。在鉆頭刃磨課上,教師除采用傳統(tǒng)的統(tǒng)一講解、個別指導(dǎo)、示范時分步進行外,要充分利用多媒體的優(yōu)勢,讓學(xué)生從多個角度觀察,特別是細(xì)節(jié)部分要局部放大反復(fù)播放和講解,結(jié)合學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤姿勢動作,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,說出錯誤的原因并進行正確的操作。在刃磨時,由于學(xué)生剛剛學(xué)習(xí),動作不熟練,雙手的配合不自然、不協(xié)調(diào),難免會出現(xiàn)這樣或那樣的問題,這時要對學(xué)生多鼓勵少批評,以防挫傷學(xué)生的積極性。

鉆頭檢驗經(jīng)常采用的是目測法。目測檢驗時,把鉆頭切削部分向上豎立,兩眼平視,觀察頂角的大小是否準(zhǔn)確(一般取118°±2°),兩切削刃是否對稱,兩主切削刃長度是否一致,由于兩主切削刃一前一后,會產(chǎn)生視差,往往感到左刃(前刃)高而右刃(后刃)低,所以要旋轉(zhuǎn)180°反復(fù)觀察,判斷是否對稱。對于鉆頭外緣處的后角,可對外緣處靠近刃口部分的后刀面的傾斜情況直接目測。近中心處的后角要求,可通過控制橫刃斜角的合理數(shù)值來保證(橫刃斜角一般是50°～55°)。這就要求教師要細(xì)心、認(rèn)真地講授、指導(dǎo),學(xué)生要耐心、勤奮地反復(fù)練習(xí)。

鉆頭修磨是技巧

由于標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的橫刃較長,且橫刃處的前角存在較大的負(fù)值。因此,在鉆孔時,橫刃處的切削為擠刮狀態(tài),軸向力較大,同時,橫刃長定心作用不好,鉆頭容易發(fā)生抖動。所以,對于直徑在6mm以上的鉆頭必須修短橫刃,并適當(dāng)增大近橫刃處的前角。修磨橫刃時,應(yīng)使鉆頭軸線在水平面內(nèi)與砂輪側(cè)面左傾約15°夾角,在垂直平面內(nèi)與刃磨點的砂輪約成55°下擺角。先將鉆頭刃背接觸砂輪,然后轉(zhuǎn)動鉆頭至切削刃的前刀面而把橫刃磨短,鉆頭繞其軸線轉(zhuǎn)180°修磨另一邊,保證兩邊修磨對稱。把橫刃磨短成0.5～1.5mm,使內(nèi)刃斜角磨成20°～30°,內(nèi)刃處前角成0°～-15°。為改善散熱條件,增加刀齒強度,延長鉆頭壽命,減小孔壁的粗糙度,一般還應(yīng)修磨主切刃,主要是磨出第二頂角(一般取70°～75°)。在鉆頭外緣處磨出0.2d的過渡刃。修磨時先在砂輪機上粗磨,再在油石上精修,以保證表面光滑細(xì)膩。修磨主切削刃是鉆頭刃磨的基本技能,修磨過程中,主切削刃和頂角、后角和橫刃斜角是同時磨出的,應(yīng)熟練掌握。針對不同情況,適當(dāng)修磨棱邊、前刀面、分屑槽等也是非常必要的,這是鉆出精確孔的前提。對于初學(xué)者,由于這些不易掌握,除要求他們多練習(xí)刃磨以外,重要的是要掌握檢驗刃磨質(zhì)量的方法。簡便有效的方法是試鉆,即用自己刃磨的鉆頭在廢料上練習(xí)鉆孔,通過觀察切削的平穩(wěn)性、出屑的流暢性、對稱性等來判斷鉆頭的刃磨質(zhì)量,如此反復(fù)試鉆、修磨,直至達到刃磨要求。

精確劃線是前提

在加工工件的表面上劃出清晰均勻、尺寸準(zhǔn)確的線條是保證合格孔位和孔距的前提。劃線前,對于較為粗糙的表面或未加工的表面,可在表面上涂上一層紅丹粉再用劃針盤進行劃線;對于已加工表面或精度較高的工件表面,一般先涂上一層藍油再用高度劃線尺進行精確劃線。劃線前應(yīng)注意劃線基準(zhǔn)面的選擇,選擇的基準(zhǔn)面要加工精確,保證本身的平面度及與相鄰面的垂直度。劃線時使劃針角與工件劃線平面之間形成40°～60°的夾角,沿劃線方向一次劃出,禁止反復(fù)多次劃,以防線條加粗?？孜皇志€劃出后,為保證鉆孔時便于找正,應(yīng)用中心沖在十字線上沖出中心點(要求沖點要小,位置要準(zhǔn))。首先用刃磨準(zhǔn)確鋒利的30°中心沖輕輕在十字線上沖出較淺的錐坑,觀察無偏差后再用60°中心沖擴大沖出稍深錐坑,然后根據(jù)所鉆孔的直徑用劃規(guī)劃出幾個大小不等的同心檢查圓,也可以中心點為中心劃出大小不等的幾個檢查方,以便鉆孔時檢查和借正鉆孔位置。檢查圓或檢查方一定要準(zhǔn)確,不應(yīng)有偏差,否則應(yīng)立即作出糾正。鉆孔線劃出后,為防止有誤差,應(yīng)對照圖紙用游標(biāo)卡尺進行復(fù)查,以確保萬無一失。

正確裝夾是重點

工件鉆孔時,要根據(jù)工件的不同形體以及鉆削力的大小等情況,采用不同的裝夾方法,以保證鉆孔的質(zhì)量和安全。通常情況下,對于直徑小于6mm的孔,若精度不高,可用手鉗夾緊工件進行鉆孔;對于6～10mm的孔,若工件規(guī)則平正,可用平口鉗夾持,但應(yīng)使工件表面與鉆床主軸垂直。鉆直徑較大的孔時,必須將平口鉗用螺栓壓板固定;對較大工件且鉆孔直徑10mm以上時,應(yīng)用壓板夾緊的方法進行鉆孔。

搭壓板時應(yīng)注意:(1)壓板厚度與夾緊螺栓直徑的比例要適當(dāng),不要造成壓板彎曲而影響壓緊力。(2)壓板螺栓應(yīng)盡量靠近工件,墊鐵應(yīng)比工件壓緊表面稍高,以保證對工件有較大的壓緊力和避免工件夾緊過程中移動。(3)當(dāng)壓緊工件表面為已加工表面時,要用襯墊保護防止壓出印痕。圓柱形的工件可用V形鐵進行裝夾,裝夾時應(yīng)使鉆頭軸心線與V形鐵二斜面的對稱平面重合,保證鉆孔的中心線通過工件軸心線。底面不平或加工基準(zhǔn)在側(cè)面的工件,要用角鐵進行裝夾,由于鉆孔時的軸向鉆削力作用在角鐵安裝平面之外,角鐵必須用壓板固定在鉆床工作臺上。在圓柱形工件端面鉆孔時,應(yīng)用三爪卡盤裝夾。

準(zhǔn)確找正是關(guān)鍵

工件裝夾完畢,不要急于落鉆,應(yīng)首先進行找正,這是最為關(guān)鍵的一步,忽略這一關(guān)鍵步驟將前功盡棄。找正有靜態(tài)找正和動態(tài)找正。所謂靜態(tài)找正,是指在鉆床啟動之前進行找正,使鉆床主軸中心線與工件十字線交點對正,此種方法對于初學(xué)者安全方便,較易掌握,但是由于未考慮如鉆床主軸的擺動等不確定因素,鉆孔精度較低。動態(tài)找正是在鉆床啟動后進行找正,在找正的同時,把一些不確定因素均考慮在內(nèi),精度相對較高。動態(tài)找正時切忌盲目落鉆,應(yīng)使鉆尖輕輕落在十字線的中心,用眼睛順著十字線在兩個方向進行觀察,看每一條線是否平分鉆尖,若兩個方向均平分說明找正較好,否則,應(yīng)重新找正。鉆尖進入錐坑后可適當(dāng)鉆出一小孔,要注意此小孔的直徑應(yīng)小于鉆頭的直徑,否則,發(fā)現(xiàn)偏斜后不宜借正。觀察剛剛加工出的小圓孔是否在檢查圓或檢查方的正中,此小圓孔是不是被十字線平分,若發(fā)現(xiàn)偏斜應(yīng)及時進行借正。如偏位較少,可在起鉆的同時用力將工件向偏位的反方向推移,達到逐步校正;如偏位較多,可在借正方向上打幾個樣沖眼或用油槽鏨鏨出幾條槽,以減少此處鉆削的阻力,達到借正的目的。

由于直徑較大的孔一般應(yīng)采用小鉆頭鉆孔,然后再用大鉆頭擴孔的加工方法,所以也可以根據(jù)小鉆頭鉆孔時鉆頭的彎曲情況來判斷找正的準(zhǔn)確性。此時,隨著鉆頭錐坑的不斷擴大,錐坑與所劃圓孔邊距愈來愈近,愈來愈容易看出所鉆孔的位置偏差程度,直至小錐孔與工件孔輪廓重合,定位鉆孔即告結(jié)束。

認(rèn)真檢測不可缺

在鉆孔過程中,存在一定的誤差是不可避免的,但為了減少誤差,應(yīng)多方面采取措施,把鉆孔精度控制在圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi)。檢測能夠準(zhǔn)確、及時地發(fā)現(xiàn)孔的精度誤差,以便采取必要措施進行補救。對鉆削精度較高的孔,一般采取鉆孔、擴孔、鉸孔的加工工藝。這樣,在第一步鉆小孔后用卡尺檢測底孔的中心到基準(zhǔn)面的誤差偏移量,經(jīng)實測換算出底孔與理想中心的位置,若誤差量不大于0.10mm,可在擴孔時,適當(dāng)加大鉆頭頂角、削弱自動定心作用,向借正方向適當(dāng)推動工件,逐步加大鉆尖直徑的方法進行補救。若誤差量大于0.10mm時,可用什錦圓銼刀對底孔兩側(cè)壁進行修整,修整部分應(yīng)與底孔圓弧平滑過渡相接。如修整后需讓該橢圓中心與原底孔中心位移變動量為Δ,那么需要修整去除的余量應(yīng)為2Δ。鉸孔主要是為了減少孔徑的形狀誤差,提高孔徑精度和減小表面粗糙度,切不可用于借正孔的偏差。當(dāng)兩孔之間有孔距要求時,除可以采取上述方法進行保證外,更精確的方法是:用一精密檢驗棒插入已鉸孔中,另一檢驗棒夾緊在鉆床主軸上的鉆夾頭中,轉(zhuǎn)動鉆床頭架或工件,用精密游標(biāo)卡尺測量,保證兩檢驗棒之間中心距與圖紙上兩孔距尺寸一致并將工件或機架固定,然后再按上述鉆孔、擴孔和鉸孔的順序進行加工。

另外,在鉆孔時根據(jù)不同的材料選擇合適的切削用量也非常重要,在臺式鉆床上鉆孔時,由于鉆削深度已由鉆頭直徑?jīng)Q定,進給量可由手動來控制,所以只需選擇切削速度。用高速鋼鉆頭在鑄鐵上鉆孔時,速度為14～22m/min;在鋼件上鉆孔時,速度為16～24m/min;在銅件上鉆孔時,速度為30～60m/min。切削速度v=πDn/1000,所以只需選擇合適的轉(zhuǎn)速。為了使鉆頭散熱,減少鉆削時鉆頭與工件、切屑之間的摩擦,消除粘附在鉆頭和工件表面上的積屑瘤,從而降低切削抗力、提高鉆頭壽命、改善加工孔的表面質(zhì)量,鉆孔時還要加注足夠的切削液。一般情況下,鉆削鋼件時,可用3%～5%的乳化液;鉆鑄鐵件時,可不加或用5%～8%的乳化液連續(xù)加注。

當(dāng)然,在臺式鉆床上提高鉆孔精度的方法肯定不只這些,而且掌握了這些方法也不能保證一定能加工出高精度的孔。只有用心琢磨、善于總結(jié)、認(rèn)真練習(xí),不斷在實踐中摸索,才會熟能生巧,鉆出高精度的孔。

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作者簡介:

李志江(1973—),男,山東肥城人,江蘇省徐州技師學(xué)院數(shù)控工程系教師,研究方向為機電技術(shù)理論及實訓(xùn)教學(xué)。