鉗工精密鉆孔技術(shù)研究

胡志全

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校高新區(qū)校區(qū)，江陰 214400）

鉆孔作為鉗工的一項(xiàng)基本技能，是指利用鉆頭對(duì)實(shí)體材料進(jìn)行打孔。鉆床加工精密鉆孔的難度極大。一般來說，實(shí)習(xí)鉗工應(yīng)將鉆孔誤差控制在0.1 mm以內(nèi)，高級(jí)鉗工要將位置誤差控制在0.05 mm內(nèi)。需要說明的是，即便是高級(jí)鉗工，仍有一定概率出現(xiàn)鉆孔精度不達(dá)標(biāo)的情況。要想滿足鉆孔要求，關(guān)鍵是要掌握精密鉆孔技術(shù)。

1 影響鉆孔精度的因素

鉆孔精度主要受以下因素的影響。第一，工件外形較為粗糙，鉗工無法對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)算與定位。第二，游標(biāo)卡尺的精度不符合要求，導(dǎo)致線條存在較大偏差，降低了檢驗(yàn)精確度。此外，定位線較寬，鉗工不易快速確定孔中心。第三，樣沖眼未能與十字交點(diǎn)重合，借正難度較大，影響鉆頭的定位精度。第四，臺(tái)鉆主軸間隙大，垂直度不符合要求，導(dǎo)致鉆孔無法做到精確定位。第五，鉆頭刃磨力度較小，鉆頭彎曲或彈性變形明顯。第六，夾緊力度較弱，工件移位導(dǎo)致孔位偏移。第七，鉆孔壓力偏小或過大，致使臺(tái)鉆變形引起鉆孔偏移。第八，鉸刀精度無法滿足鉆孔要求。第九，誤差累積。

2 鉆孔所用設(shè)備

2.1 鉆頭

鉆頭質(zhì)量對(duì)孔位精度的影響較大。在開始鉆孔加工前，鉗工要檢查鉆頭刃磨的質(zhì)量。以麻花鉆為例，其刃磨標(biāo)準(zhǔn)要滿足以下條件：第一，主切削頂角范圍為160°～200°；第二，主切削刃的高度和長度完全一致；第三，外緣角度范圍為10°～14°，橫刃斜角以50°為宜；第三，主后刀刃磨光滑。

2.2 樣沖

樣沖的主要作用是確定需要打孔的位置。目前，使用的樣沖多為鋼質(zhì)樣沖，其尖端處硬度較高，頂尖角呈50°。樣沖制作的方法多為手工刃磨，刃磨時(shí)要保證樣沖頂尖為對(duì)稱中心，保證經(jīng)過刃磨的圓錐面平整且光滑。只有這樣才能確保沖點(diǎn)位置準(zhǔn)確，使鉆孔精度達(dá)到理想水平[1]。

2.3 游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是一種具有極高精密度的測(cè)量工具。鉆孔時(shí)選用的游標(biāo)卡尺讀數(shù)單位一般為0.02 mm。游標(biāo)卡尺上方裝有劃線角，可直觀展示高度尺寸，如圖1所示。在選擇游標(biāo)卡尺時(shí)，應(yīng)盡量選用劃線角刀頭鋒利度較高的游標(biāo)卡尺，減小劃線寬度，提升鉆孔精度。

圖1 高度游標(biāo)卡尺

3 實(shí)現(xiàn)精密鉆孔的途徑

3.1 修整工件外形

先檢查劃線基準(zhǔn)面，確保基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)垂直度和平面度誤差均不超過0.02 mm。再去除毛刺，使劃線平面和基準(zhǔn)面充分接觸。必要時(shí)，可利用顯示劑進(jìn)行檢查。一般來說，二者重合面積達(dá)到60%，便可進(jìn)行后續(xù)的測(cè)算工作。在實(shí)際操作時(shí)，鉗工要重點(diǎn)檢查基準(zhǔn)面的相關(guān)參數(shù)，只有其垂直度和平面度符合要求，才能進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)的操作。

3.2 保證劃線準(zhǔn)確

用劃線頭為合金材質(zhì)的游標(biāo)卡尺進(jìn)行劃線時(shí)，劃線頭容易受到撞擊而碎裂。若利用磨損嚴(yán)重或已碎裂的劃線頭進(jìn)行劃線，將無法保證劃線精度。因此，劃線前，鉗工應(yīng)檢查劃線頭。如果條件允許，還可以借助細(xì)砂輪修磨劃線頭，通過增加尖銳度的方式，使劃線更加精確[2]。修磨劃線頭時(shí)，只有刃口上斜面能夠修磨，不可修磨下端面。

劃線前，應(yīng)先用標(biāo)準(zhǔn)平板將高度尺對(duì)零，借助顯示劑檢查劃線頭下端面，確保下端面和平板間無縫隙存在。若使用普通高度的游標(biāo)卡尺，還要盡量縮小主尺和游標(biāo)尺刻線的距離，減小視線傾斜導(dǎo)致的示值出現(xiàn)誤差。在進(jìn)行劃線時(shí)，要徹底擦拭工件、靠鐵和劃線平板，保證工件和靠鐵完全重合，然后再進(jìn)行劃線。除特殊情況外，劃線均應(yīng)一次成型，劃線痕跡只需達(dá)到人眼能夠看清的程度即可。一般來說，越細(xì)的線條，精度往往越高。若加工材料是粗磨表面工件，鉗工可通過涂刷藍(lán)油的方式對(duì)線條進(jìn)行反襯，并借助游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)線條精度。

3.3 標(biāo)出檢驗(yàn)方格

劃線結(jié)束并通過檢驗(yàn)后，應(yīng)以孔中心線作為對(duì)稱中心標(biāo)出檢驗(yàn)方格，以便后續(xù)操作中隨時(shí)檢查鉆孔位置。這樣能夠降低檢查鉆孔位置和借正處理的難度。鉗工可根據(jù)實(shí)際需求劃出尺寸不一的多個(gè)檢驗(yàn)方格，但要保證小方格略大于鉆頭橫刃，大方格略大于鉆頭直徑。

3.4 打樣沖眼

利用有尖銳頂角的圓錐體或是劃針，通過點(diǎn)壓十字交點(diǎn)的方式形成圓錐坑，即為樣沖眼。打完樣沖眼后，從不同角度進(jìn)行觀察，確保該點(diǎn)與十字交叉點(diǎn)重合。然后，增加樣沖眼尺寸，確定鉆心所處位置。打樣沖眼這一過程可顯著提升鉆孔精度。若樣沖眼未能落在中心線交叉點(diǎn)，則要先進(jìn)行借正補(bǔ)救，再仔細(xì)檢查樣沖眼所處位置，并完成后續(xù)施工。相較于常規(guī)方法，該方法具有更高的定位精度，且后續(xù)校正難度相對(duì)較小[3]。另外，要注意選擇視線清晰且明亮的空間進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)觀察不細(xì)致的情況。

3.5 仔細(xì)檢查臺(tái)鉆

臺(tái)鉆精度較低是導(dǎo)致鉆孔精度無法達(dá)到預(yù)期的主要原因。多數(shù)鉆床均存在主軸間隙大的情況，引發(fā)孔徑偏大和鉆孔無法準(zhǔn)確定位的問題。在進(jìn)行鉆孔前，首先需檢查主軸間隙，即先降低主軸高度，通過推拉芯棒的方式檢查間隙。其次，開機(jī)并檢查主軸跳動(dòng)情況，要求主軸間隙和跳動(dòng)量均不超過0.02 mm。最后，檢查主軸和工作臺(tái)的位置關(guān)系。在芯棒上加設(shè)表架，利用表頭測(cè)量鉆床工作臺(tái)和主軸，若二者垂直度未超過0.03 mm，可進(jìn)行后續(xù)操作。如果二者垂直度超過規(guī)定數(shù)值，則要調(diào)整臺(tái)鉆。鉆孔加工時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用高精度鉆床（如圖2所示），以省略調(diào)整步驟，提升加工速度。

圖2 臺(tái)式鉆床

3.6 調(diào)整鉆頭長度

麻花鉆螺旋槽的外圓面存在0.05 mm長的倒錐。要想使鉆孔直徑達(dá)到要求，且避免鉆身出現(xiàn)彎曲或彈性變形情況，可酌情磨短鉆頭長度，同時(shí)修磨橫刃，獲得可提升孔徑精度的第二頂角。在鉆孔期間，鉗工應(yīng)控制鉆頭長度，通過縮小伸出長度的方式，減小由于鉆身彈性變形導(dǎo)致定位心偏離的問題。

3.7 先裝夾再鉆孔

裝夾工件前要先擦拭夾具、機(jī)床表面和工件基準(zhǔn)面，再將工件夾緊，以保證裝夾的牢固性與平整性，為后續(xù)的觀測(cè)提供便利。在此期間，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注裝夾方法，避免出現(xiàn)裝夾方法選用不當(dāng)導(dǎo)致工件變形的問題。鉆孔作業(yè)正式開始前，先要進(jìn)行試鉆。在鉆頭和樣沖眼中心完全重合的前提下，先鉆出淺坑，并觀察其位置，通過反復(fù)糾偏的方式，確保淺坑與檢驗(yàn)圓的中心軸重合。若偏離的幅度較小，通常可先進(jìn)行鉆孔，同時(shí)將工件向反方向推移，從而達(dá)到校正的目的。如果偏離的幅度較大，可采取在反方向加工樣沖眼的方法，以減少切削帶來的阻力，使鉆頭能夠出現(xiàn)一定幅度的偏離，調(diào)整好位置后，便可開始鉆孔作業(yè)[4]。

3.8 其他注意事項(xiàng)

3.8.1 勻速進(jìn)給，避免變形

一般來說，臺(tái)鉆的轉(zhuǎn)速以500 r·min-1為宜。加工過程中，可視情況加入適量柴油、菜油或豬油等潤滑劑，保證鉆孔過程順滑。鉆孔時(shí)要控制進(jìn)給量，若進(jìn)給量偏大，會(huì)增加鉆臺(tái)和鉆頭出現(xiàn)彈性變形的概率，影響鉆孔精度。鉆孔加工完成后，檢查孔壁和鉆頭間是否存在摩擦問題，以確定鉆孔定位是否準(zhǔn)確，孔距是否與要求相符。上述操作的關(guān)鍵是對(duì)鉆頭進(jìn)行科學(xué)修磨。刃口越鋒利，所施加的進(jìn)給力越小，鉆床和鉆頭出現(xiàn)變形的概率越低。

3.8.2 提前試用鉸刀

鉸孔精度主要受刃口鋒利度、工件材料和鉸刀直徑等因素的影響。進(jìn)行鉸孔前，要先進(jìn)行試鉸。若試鉸結(jié)果符合要求，再完成后續(xù)操作[5]。如果試鉸孔徑較大，鉗工可選擇對(duì)鉸刀做鉸削或研磨處理。通過減小鉸刀直徑，確保加工孔徑符合要求。

3.8.3 精確定位并做壓緊處理

定位所用工具多為高精度絲錐或小頂尖。使用高精度絲錐時(shí)，要保證絲錐頭部尖銳。裝夾定位工具時(shí)，首先要調(diào)整鉆床高度，再將定位工具固定在鉆夾頭處，清理鉆夾頭表面，調(diào)整頂尖位置，確保裝夾精度符合要求。其次，將頂尖和樣沖眼重合并伸下主軸，利用壓板將鉆臺(tái)上方工件夾緊。最后，將主軸伸下，檢查工件。在此期間，鉗工不得旋轉(zhuǎn)主軸。

4 結(jié)語

通過分析能夠看出，鉆孔對(duì)鉗工經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)能力的要求極高。要想使鉆孔精度符合標(biāo)準(zhǔn)，鉗工不僅要掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還要通過不斷練習(xí)的方式積累經(jīng)驗(yàn)，減小操作中的失誤，提高加工精度。