大孔法在鉗工封閉式鑲配件加工中的研究與應(yīng)用

蘭希園

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

隨著工業(yè)制造的轉(zhuǎn)型升級，各類先進(jìn)的數(shù)字化機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用在機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，鉗工技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的頻次越來越少，使得社會上對鉗工加工技術(shù)的認(rèn)識存在一些誤區(qū)，認(rèn)為在現(xiàn)代工業(yè)化高度發(fā)展的情況下可以淘汰鉗工這一工種。殊不知鉗工技術(shù)作為制造業(yè)的重要組成部分，綜合了鋸削、銼削和鉆削等加工方法及基本測量技術(shù)，是機(jī)械加工的一個(gè)獨(dú)立工種，具有其他工種無可替代的作用。因此，培養(yǎng)一批掌握基礎(chǔ)技能和綜合技巧的鉗工技術(shù)人才不僅是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展需要，更為將來工業(yè)強(qiáng)國奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

創(chuàng)新是一個(gè)民族發(fā)展的靈魂，是一個(gè)民族進(jìn)步的不竭動力。在教學(xué)實(shí)踐中積極思索并進(jìn)行創(chuàng)新，是對學(xué)生創(chuàng)新能力最好的引導(dǎo)和示范。本文圍繞鉗工封閉式鑲配件凹件余料去除技術(shù)，多年來深入系統(tǒng)研究了封閉式鑲配件大孔法加工，最終得出在鉗工技能訓(xùn)練和制作過程中，大孔法在加工速度、勞動強(qiáng)度及操作技能綜合培養(yǎng)等方面均優(yōu)于現(xiàn)有教科書中排孔法，值得推廣。

1 研究樣本

中國有句古話叫“授人以魚不如授人以漁”，師者更甚之。在鉗工技能訓(xùn)練、競賽和考試考核中，封閉式鑲配件的加工比較常見，不僅能較好的訓(xùn)練和檢驗(yàn)鉗工劃線、鋸削、銼削、鉆孔、鉸孔及攻螺紋和套螺紋等綜合操作技能，并對鉗工裝配中配合間隙的檢查和控制修正方法、技能掌握有很好的訓(xùn)練作用。封閉式鑲配件的結(jié)構(gòu)樣式非常多，只要簡單的變換便可以出很多的新題，案例不勝枚舉。為使研究更具有針對性，我們可以通過對少量典型案例比較分析這一技術(shù)手段，舉一反三，總結(jié)出大孔法在鉗工封閉式鑲配件凹件余料去除加工中的優(yōu)勢及其規(guī)律。下面就選取的三個(gè)典型樣本針對涉及大孔法和排孔法加工差異問題分別討論，樣本選自高等教育出版社《鉗工項(xiàng)目訓(xùn)練教程》項(xiàng)目三，封閉式鑲配件的加工中的三個(gè)案例即四方鑲配件、凹形鑲配件和V形鑲配件訓(xùn)練題為具體研究對象，見圖1所示[1]。

(a)四方鑲配件

(b)凹形鑲配件

(c)V形鑲配件

2 加工分析

目前很多職業(yè)院校機(jī)械大類專業(yè)的專業(yè)技能訓(xùn)練中，因鉗工技能無法速成，且對于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)及機(jī)械加工基本技能很有幫助，所以對于鉗工技能訓(xùn)練都比較重視。除訓(xùn)練傳統(tǒng)制作鴨嘴錘加工外，一般都會有板類鑲配件的加工訓(xùn)練，即能較好地解決鉗工基本技能訓(xùn)練過程單一呆板的問題，又增加了學(xué)習(xí)趣味性。就板類封閉式鑲配件凹件內(nèi)腔大面積余料鉗工加工而言，至今為止，公開發(fā)行的教材上提供的只有排孔法。然而在實(shí)際加工中，很多學(xué)員會因鉆孔引偏折斷鉆頭或者是因孔距掌握不好等因素致使后續(xù)的銼削工作量大，加大了制作加工過程中的勞動強(qiáng)度很大，也易影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

針對這一技術(shù)難點(diǎn)痛點(diǎn)問題，筆者做了很多的嘗試，最終摸索出通過在封閉的凹件中先鉆出大孔，再用鋸弓鋸去除腔內(nèi)余料，初步測試覺得方法可行，通過進(jìn)一步研究并實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，只要孔徑和孔位數(shù)量合理，采用大孔法加工代替排孔法去凹件余料有明顯優(yōu)勢，不僅在鋸削和銼削技能上保證并提升了實(shí)際操作技能，且對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維有積極作用，一舉多得。

2.1 四方鑲配件的加工

圖1a四方鑲配件零件的加工，凹件余料是一個(gè)20×20的內(nèi)腔方孔，依據(jù)教材凹件余料去除工藝，應(yīng)在臺鉆上對凹件的四邊鉆四條Φ3mm排孔后，再用鏨子去除余料，最后通過粗精銼等加工使得零件達(dá)到尺寸及其他的技術(shù)要求。考慮臺鉆鉆孔時(shí)的振動等因素鉆排孔時(shí)留有0.5mm銼削余量后，有19×19的內(nèi)腔余料，在理想的狀態(tài)下，每邊可鉆排孔6個(gè)，共計(jì)20個(gè)孔，孔間間隙0～0.2mm，見圖2a圖所示。

(a)排孔法 (b)大孔法1 (c)大孔法2

從零件圖中得知，鑲配件的尺寸精度要求IT8級[2]，并有對稱度和垂直度要求，其整體技術(shù)要求比較高，在額定工時(shí)270min內(nèi)完成，有一定的技術(shù)難度。若是打排孔過程中出現(xiàn)折斷鉆頭或孔排布不均勻的情況，將更難完成。結(jié)合臺式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米及以下這一具體技術(shù)參數(shù)[3]，經(jīng)研究鑲配件尺寸及結(jié)構(gòu)，本例有2種孔徑的大孔法比較合適，即Φ11mm孔或Φ8mm孔，孔位安排見圖2b、圖2c所示。

采用圖2b方式的大孔法加工，鉆Φ11mm孔2個(gè)，2孔分布于內(nèi)腔兩對角位置，見圖示。其孔徑較大，可直接使用普通寬鋸條，但寬鋸條靈活性不如窄鋸條，所以還是建議使用窄鋸條(或?qū)掍彈l磨窄后使用)，孔徑大的優(yōu)勢是鉆孔數(shù)少，后續(xù)鋸削操作安裝次數(shù)及輔助時(shí)間減少，效率更高。

采用圖2c方式的大孔法加工，鉆Φ8mm孔4個(gè)，4孔分布于內(nèi)腔兩對稱中心線上，見圖示。與圖2b方式的大孔法比，其優(yōu)勢在于整個(gè)鑲配件加工制作過程中，不用更換鉆頭，可順便將另外4個(gè)M10的螺紋孔底孔也鉆好，但其后續(xù)的鋸削加工安裝及輔助時(shí)間相對增加，且必須使用窄鋸條或?qū)⑵胀▽掍彈l磨窄后方可進(jìn)行操作。通過多次實(shí)踐比較后，本例測試結(jié)果顯示，圖2b方式鉆2個(gè)大孔比圖2c方式鉆4個(gè)大孔優(yōu)勢更為明顯。

2.2 凹形鑲配件的加工

圖1b凹形鑲配件零件的加工，凹件余料是一個(gè)相對比較復(fù)雜的內(nèi)腔，在去凹件內(nèi)腔余料工藝流程時(shí)，用Φ3mm鉆排孔比較理想的狀態(tài)時(shí)需要鉆53個(gè)排孔，孔間間隙0～0.2mm，鉆孔工作量大，且后續(xù)銼削工作量也不小，見圖3a圖所示。

(a)排孔法

(b)大孔法1

(c)大孔法2

經(jīng)分析內(nèi)腔結(jié)構(gòu)及腔外2個(gè)Φ10mm孔，采用圖3b方式鉆5個(gè)大孔，其優(yōu)勢在于在鉆內(nèi)腔去除凹件余料大孔時(shí)，一起將腔外2孔鉆出，節(jié)約中途更換鉆頭工作時(shí)間，且鉆孔后，鋸條很方便地沿三角箭頭鋸削路徑均可到達(dá)直角處相交，鋸后銼削工作量小。也可采用圖3c方式鉆4個(gè)大孔，再分別沿三角箭頭均可到達(dá)直角處相交，比5孔法鋸削后留給銼削余量多。通過多次實(shí)踐比較后，本例測試結(jié)果顯示，圖3b方式鉆5個(gè)大孔比圖3c方式鉆4個(gè)大孔優(yōu)勢更為明顯。

2.3 V形鑲配件的加工

圖1cV形鑲配件零件的加工，凹件余料是一側(cè)半圓一側(cè)V形，其結(jié)構(gòu)更有利于大孔法加工孔位選擇。然依據(jù)教材去凹件內(nèi)腔余料工藝流程，用Φ3mm鉆排孔比較理想的狀態(tài)時(shí)需要鉆45個(gè)排孔，孔間間隙0～0.2mm，鉆孔工作量依然很大，見圖4a圖所示。

(a)排孔法 (b)大孔法

對于內(nèi)腔余料半圓孔或V形的結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)先考慮在半圓孔和V形切線上鉆大孔并加以利用，對于減省后續(xù)工作量而言是非常有益的。本案例中，內(nèi)腔余料半圓孔孔徑為R12，超出一般常規(guī)臺鉆鉆孔最大直徑，且超過Φ13mm鉆頭也應(yīng)用少，結(jié)合內(nèi)腔最小腔距為16mm，選用直徑為Φ13mm鉆頭的3個(gè)大孔位凹件余料加工較為合適，鉆大孔后半圓孔部分留下的較大加工余量，可以通過沿圓周進(jìn)行一次鋸削以減少銼削余量的目的，其孔位布局如圖4b所示。

3 工藝方案比較

通過對以上三組典型封閉式鑲配件凹件內(nèi)腔余料去除加工分析，采用現(xiàn)行教材上排孔法加工存在的一個(gè)共性問題是：排孔數(shù)量隨著內(nèi)腔尺寸增加孔數(shù)不斷增加，且在孔位排布上可能會因?yàn)槌叽缦拗剖沟糜行r(shí)候不能很好排孔，導(dǎo)致間隙過大，留給后期鏨削和銼削工作量很大，嚴(yán)重影響影響工作效率，且勞動強(qiáng)度很大。在打排孔過程中，因其鉆頭直徑小且孔間距小，極易折斷，因此需要非常高的專注度，對于排孔數(shù)量大時(shí)，僅鉆孔的勞動工作量就非常大。排孔鉆完后，鏨削后留下的銼削余量也比較大，總體而言其凹件余料去除是整個(gè)鑲配件加工中主要用時(shí)及勞動強(qiáng)度大的部分。

大孔法加工的具體操作步驟基本是先鉆大孔后，將鋸條穿過大孔鎖緊在鋸弓上，再沿著設(shè)計(jì)好的鋸削路線進(jìn)行鋸削，如圖中各孔線上的箭頭方向，最終使各鋸路匯合后，將整塊余料從凹件分離，達(dá)到去封閉式鑲配件凹件余料的目的。當(dāng)然，在操作過程中，由于操作者鋸削銼削技能水平的差異，需留出0.2～0.5mm銼削余料為宜。

從文中討論的三個(gè)典型案例來看，大孔法去凹件余料，具體大孔的孔徑和孔位是依據(jù)內(nèi)腔形狀及尺寸結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行綜合確定，選擇的好對于整體的提升加工效率和降低勞動強(qiáng)度非常有益，因此在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量充分考慮。

4 結(jié)語

通過筆者和多屆學(xué)生在鉗工技能訓(xùn)練過程中采用排孔法和大孔法去除凹件余料的加工制作情況得出，大孔法去除鑲配件的凹件余料后，內(nèi)腔四邊相對平整，銼削工作量非常小，勞動強(qiáng)度明顯降低，用時(shí)均比排孔法縮短30%以上，且內(nèi)腔尺寸越大，優(yōu)勢越為明顯。

因此，大孔法加工封閉式鑲配件凹件腔內(nèi)的余料比傳統(tǒng)排孔法加工優(yōu)勢很明顯，是鉗工技術(shù)中一種新的工藝方法，對于推動鉗工技術(shù)的發(fā)展具有極大的作用。