在臺鉆上提高鉆孔形位精度的分析

朱 艷 衛(wèi) 鋒

（商丘技師學(xué)院，商丘 476000）

鉆孔是指利用鉆頭在需要加工的材料上打孔的一種加工技術(shù)。鉆孔的加工流程非常簡單，但是鉆孔工作時(shí)鉆頭轉(zhuǎn)速高，完成進(jìn)給運(yùn)動和切削運(yùn)動會導(dǎo)致摩擦力變大。此外，鉆頭自身容易抖動，再加上一般鉆頭處于半封閉狀態(tài)，排屑困難。這些因素會導(dǎo)致加工出孔的精度偏低。在工業(yè)批量化生產(chǎn)中，為提高加工形位的精度，可以采用鉆模夾具等方法來降低精度偏差。但是，在單件生產(chǎn)中仍然需要鉗工把握好鉆頭、準(zhǔn)確劃線找正等方法來降低鉆孔在形狀、尺寸和位置方面的誤差。

1 影響孔位精度的因素

鉆孔是一個比較復(fù)雜的過程，涉及各種可能造成鉆孔發(fā)生精度偏差的因素，如鉆頭加工、墊板和蓋板、機(jī)床、各種加工的工藝參數(shù)以及人工操作時(shí)技能與經(jīng)驗(yàn)等[1]。為了提高鉆孔作業(yè)精度，需要分析影響孔位形位精度的具體因素，并采取針對性措施予以解決。

1.1 鉆機(jī)

鉆機(jī)的精密度是影響孔位的主要因素。隨著生產(chǎn)工藝水平的逐漸提高，孔位加工要求越來越高。在工作過程中，鉆機(jī)的精確程度與控制系統(tǒng)、工作臺是否穩(wěn)定、工序是否重復(fù)等因素有關(guān)。

1.2 鉆頭

鉆頭的品牌、材質(zhì)以及質(zhì)量都直接影響孔位精度。如果鉆頭本身誤差較大，剛性較差，那么在鉆孔作業(yè)中容易發(fā)生彎曲，影響鉆孔進(jìn)度。鉆頭的形狀也會對精度產(chǎn)生一定的影響。比如，麻花鉆的鉆頭結(jié)構(gòu)不容易定心，鉆孔時(shí)切削阻力大，會導(dǎo)致鉆心發(fā)生偏斜，從而影響鉆孔作業(yè)精度。

1.3 蓋板與疊板

蓋板在鉆孔時(shí)能夠幫助散熱和提供鉆嘴軌道，在鉆頭進(jìn)入面板時(shí)能減少鉆嘴的偏移，并清潔鉆嘴。不同材質(zhì)的蓋板因?yàn)槲锢硖匦缘牟煌?，對孔位精度也會造成不同影響。光潔平整的蓋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效保證較高的加工切削精度和孔位精度。如果蓋板不夠平整，有折痕和劃痕，容易導(dǎo)致鉆孔作業(yè)中發(fā)生鉆嘴斷裂和孔位偏移現(xiàn)象[2]。

疊板在鉆孔時(shí)具有吸塵和降溫作用，有利于提高鉆孔精度。它的參數(shù)誤差是影響鉆頭位置檢測精度的重要因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每一次鉆一層疊板銅箔，鉆頭位置精度會偏0.01 mm左右。檢測結(jié)果表明，板厚2.0 mm時(shí)，疊板一塊和一層疊板分成兩塊，孔位檢測精度會有很大改變。

1.4 環(huán)境因素

鉆孔加工蓋板面時(shí)需要高技術(shù)精度、復(fù)雜程度高的生產(chǎn)工藝流程操作。如果在制作過程中無法保持絕對的無塵環(huán)境，那么細(xì)微的顆粒、銅屑以及鉆孔加工蓋板面上殘余下的一些膠粒一旦在加工過程中掉落在蓋板或鉆孔上，會引起鉆頭角度偏離，影響孔位精度。在實(shí)際加工過程中，要充分結(jié)合板材材質(zhì)等具體情況選擇合適的鉆頭，保證工藝的精確性。合理疊加板材來加工，可以在確保板材加工質(zhì)量的同時(shí)，最大限度地利用現(xiàn)有加工機(jī)床和板材資源。

1.5 工藝因素

臺鉆上的鉆孔行為控制實(shí)際上是對孔的實(shí)際位置與理想位置之間差值的動態(tài)控制過程。鉗工鉆孔操作基本以手工控制為主，因此鉆孔精度與鉗工的工藝水平有直接關(guān)系。臺鉆鉆孔的一般步驟包括加工工件的劃線基準(zhǔn)、劃孔中心線、打樣沖眼、裝夾工件、裝夾鉆頭以及調(diào)整鉆床的切削用量，然后試鉆、鉆底孔，最后檢測修整、擴(kuò)孔和倒角。在這一系列的操作流程中，鉗工要認(rèn)真按照工藝流程操作。每個環(huán)節(jié)針對容易產(chǎn)生的問題提前預(yù)判，采取有效措施，減少偏差，降低孔徑偏大、軸線歪斜以及孔形不圓等問題發(fā)生的概率。

2 提高鉆孔形位精度的途徑

2.1 掌握基礎(chǔ)理論知識

鉗工要熟知鉆孔過程中需要掌握的基礎(chǔ)理論知識。在實(shí)際操作前，鉗工要熟悉機(jī)具設(shè)備，仔細(xì)觀察鉆頭的各個刀面?，F(xiàn)實(shí)工作中，很多經(jīng)驗(yàn)不足的鉗工空間感較差，不能在腦中形成很好的模型概念，因此需要在該方面加強(qiáng)培訓(xùn)力度。前后刀面是曲面，因此前后刀和角在各個切割刀削刃上的大小方向是變化的。因此，要幫助操作人員真正建立3個不同輔助面和平面的空間概念，使其能夠想象一個空間軸上3個不同輔助面的結(jié)構(gòu)。建立這一空間概念后，把3個輔助面的平面分別放在刃磨鉆頭的3個空間中講解。只有真正掌握各個切削角度在不同空間的變化位置和變化大小，后續(xù)的刃磨鉆頭實(shí)訓(xùn)教學(xué)才能收到事半功倍的教學(xué)效果。

2.2 正確學(xué)習(xí)掌握標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)有的操作工藝對鉗工的要求較高，特別是在新工藝新技術(shù)層出不窮的當(dāng)下，要求技工進(jìn)一步掌握和學(xué)習(xí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來提高加工精度。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆具擁有較長的橫刃，前角的負(fù)值也較大，所以鉆孔時(shí)橫刃處的切削往往處于一種擠刮狀態(tài)，會產(chǎn)生較大的軸向力。由于麻花鉆的特殊性，造成其定心作用不好，會產(chǎn)生鉆頭抖動現(xiàn)象[3]。因此，對于6 mm以上的鉆頭需要修短，并增大前角。在修模過程中要注意角度和精準(zhǔn)度，否則會影響工藝的精確性。為了延長鉆頭的使用壽命，提高刀齒的強(qiáng)度，需進(jìn)一步改善散熱條件，同時(shí)可以修磨主切刃。在修磨過程中，要先在砂輪機(jī)上粗磨，再使用油進(jìn)行精修，以保證修磨光面平滑。修磨工藝是鉗工必須掌握的一項(xiàng)技能。針對不同的需求打磨橫刃和主切刃，也可進(jìn)一步提高鉆孔的精確度。初學(xué)者可以使用廢鉆廢料反復(fù)練習(xí)鉆孔流程，以積累實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，提高切削打磨的穩(wěn)定度。鉗工需要觀察刃磨質(zhì)量，找出打磨作業(yè)存在的不足，加強(qiáng)實(shí)踐與反思，通過針對性練習(xí)提高自身的技術(shù)水平。

2.3 最大程度劃線清楚且要保證線條細(xì)長

加工鉆孔的過程中，劃線是操作的第一步，也是十分重要的一個環(huán)節(jié)，影響整體工藝的精確度。在具體操作實(shí)施前，鉗工需要深入研究各個工件的圖紙，對每一個工件標(biāo)準(zhǔn)要有穩(wěn)妥的準(zhǔn)備。需要保證基準(zhǔn)平面度和基準(zhǔn)之間的垂直度小于0.04 mm。鉆孔時(shí)，要謹(jǐn)慎確定鉆孔位置，可以先在需要鉆孔的地方畫出十字線，再使用高度尺等專業(yè)工具輔助劃線。劃出的線是有講究的，需要保證其具有細(xì)長性，因?yàn)榫€條較粗會導(dǎo)致精度更低。線條的精確度是有一定的范圍，為0.2～0.6 mm。在完成劃線工作后需要進(jìn)行復(fù)核，使用專業(yè)的游標(biāo)卡尺檢測劃線的精確程度，進(jìn)一步防止線條的誤差影響后期鉆孔的實(shí)施，最終影響整體工藝的精確程度。在后期檢測時(shí)，工作人員比較習(xí)慣采用圓形方式判斷交叉線是否偏離。然而，如果將語言改成方框型，也可以取得良好的檢測效果，甚至要優(yōu)于圓形檢測效果，有利于提高工藝的整體精確度。

2.4 裝夾好工件

實(shí)際操作時(shí)需要保證加工環(huán)境無塵與清潔，以確保機(jī)床的臺面、使用的夾具、作業(yè)操作面比較干凈，以便在安裝夾好工件時(shí)，保證夾緊和裝夾的平整度。要注意裝夾的角度，方便操作人員觀察和嚴(yán)格檢測工件。裝夾時(shí)需謹(jǐn)慎操作，防止產(chǎn)品因?yàn)檠b夾而產(chǎn)生變形。不同的孔直徑大小不同，精度要求也不同，可以使用不同的方式夾緊工件。比如，當(dāng)孔的直徑小于6 mm時(shí)，可以使用手鉗夾緊。當(dāng)孔的直徑在6～10 mm時(shí)，可以用平口鉗，但是要保證代加工的產(chǎn)品和鉆床的主軸是垂直狀態(tài)。對于10 mm以上的鉆孔，需要采用夾板鉆孔加工。如果遇到不規(guī)則形狀，需要采用特定的辦法。例如，面對圓柱形產(chǎn)品，工件需要用V形鐵輔助[4]。如果產(chǎn)品工件的底部不平或者鉆孔的位置在側(cè)面，需要使用角鐵固定。需要注意，角鐵一定要使用壓板固定。鉗工需要根據(jù)待加工產(chǎn)品的實(shí)際情況選擇不同的裝夾方式，且不同的裝夾方式需要注意不同的操作事項(xiàng)。鉗工只有加強(qiáng)實(shí)踐操作，才能不斷積累作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，面對不同的工件才能選用合適的方式裝夾，確保鉆孔的形位精度符合要求。

2.5 準(zhǔn)確找正是關(guān)鍵

等產(chǎn)品工件裝夾好后，不要著急落鉆，此時(shí)找正中心位置至關(guān)重要。找正包括靜態(tài)找正和動態(tài)找正。靜態(tài)找正是指在鉆床正式啟動前開啟找正工作，主要是使鉆床的主軸與需要加工工件的十字線對正。這對操作人員的要求不高，初學(xué)者可以輕松掌握相關(guān)的技巧?？梢灾谱鬏o助定位錐，鉆孔前裝夾在鉆夾頭上輔助找正，提高找正準(zhǔn)確性。僅僅依靠靜態(tài)找正是不夠的，還需要動態(tài)矯正，避免鉆床工作過程中擺動等因素造成孔位精度降低。動態(tài)找正的過程中不可盲目落下鉆頭，可以將鉆頭輕輕落在十字線中心處，細(xì)致觀察是否存在誤差。一旦發(fā)現(xiàn)誤差較大，需要重新找正。當(dāng)鉆頭的小尖推入需要加工的錐坑后，可以先轉(zhuǎn)出一個比鉆頭直徑小的小孔來觀察是否產(chǎn)生偏斜。要注意這個小圓孔是否在檢查的圓形或方形的正中間，以此判斷小圓孔是否能夠被十字線平分[5]。如果產(chǎn)生偏斜，要及時(shí)糾正。實(shí)際操作中，當(dāng)輔助錐體找正中心位置后，可以先用中心鉆鉆出中心孔，再使用大鉆頭擴(kuò)大。當(dāng)鉆頭逐漸推進(jìn)后，必須要細(xì)致觀察，確保錐孔與工件孔的輪廓重疊。

2.6 認(rèn)真檢測

為進(jìn)一步減少偏差，需要認(rèn)真檢測，針對鉆孔時(shí)出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)有效的修整。檢測主要是判斷鉆孔偏差，包括大小誤差、形狀誤差以及位置誤差等，必要時(shí)采取補(bǔ)救措施。對于精度要求較高的孔，一般可以使用鉆孔、擴(kuò)孔以及鉸孔的方式加工，以保證底孔與理想中心的位置誤差較小[6]。在鉆孔、擴(kuò)孔以及鉸孔的過程中，面對出現(xiàn)的不同程度的誤差，可以采用相應(yīng)的補(bǔ)救措施。鉆孔時(shí)如果誤差大于0.1 mm，使用什錦圓銼刀修整底孔的兩側(cè)壁，注意保證過度相接觸的平滑程度。鉸孔主要在于減少形狀方面的誤差，提高孔徑的精確度，降低表面的粗糙度。如果發(fā)生兩個孔的孔距存在誤差，可以使用更加精確的方法將檢驗(yàn)棒插入鉸孔，同時(shí)將另一個檢驗(yàn)棒夾緊在鉆夾頭中，使用專業(yè)游標(biāo)卡尺測量，保證檢驗(yàn)棒的中心距離和圖紙上顯示的尺寸是一致的。鉆孔時(shí)孔徑過大或過小，需要檢查鉆頭刃帶上否有積屑瘤。鉆削時(shí)進(jìn)給量是否太大，然后進(jìn)行相應(yīng)處理。鉆孔時(shí)孔的軸線歪斜，可能是工件端面不平，或者鉆頭剛性不足，需要檢查工件端面，或者調(diào)整轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。鉆孔振動過大或者孔不圓，可能是由于工件夾緊不牢、鉆頭后角太大等問題導(dǎo)致的，需要進(jìn)一步檢測并排除影響因素，及時(shí)解決問題。

3 結(jié)語

臺鉆鉆孔是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)常見的加工藝術(shù)。鉆孔作業(yè)中影響孔位精度的因素眾多，要想保證鉆孔在形狀、尺寸和位置方面保證高精度，并不容易。要提高鉆孔精度，必須要全面了解影響孔位精度的各類影響因素，嚴(yán)格遵守工作規(guī)程，加大鉆孔操作練習(xí)，通過良好的加工技能減少鉆孔精度偏差，降低加工零件的超差報(bào)廢概率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。