鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用研究

劉德華

（鹽城機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，鹽城 224000）

在機(jī)械加工領(lǐng)域，鉗工技術(shù)一直被視為不可或缺的技能。即便新時期科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，越來越多先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)應(yīng)運而生，但是鉗工技術(shù)的很多功能依然無可替代。尤其在精度要求較高的機(jī)械產(chǎn)品加工中，鉗工技術(shù)呈現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢。該技術(shù)通過靈活控制工具運行軌跡，來滿足機(jī)械產(chǎn)品的精度要求。同時，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)或形狀的零件加工中，鉗工技術(shù)能夠靈活使用各種工具完成加工任務(wù)，不僅提高了加工效率，還可以保證加工質(zhì)量?；诖耍瑢︺Q工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用展開研究，以便充分發(fā)揮其功能和應(yīng)用優(yōu)勢，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)械加工行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 鉗工技術(shù)概述

鉗工技術(shù)是根據(jù)機(jī)械加工要求，使用專業(yè)工具或設(shè)備修整和組裝機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)手段，具有靈活度高、適用性強(qiáng)、工藝要求高等優(yōu)點。近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，鉗工技術(shù)得到了一定優(yōu)化和改進(jìn)。數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動化設(shè)備等高科技產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得現(xiàn)代鉗工技術(shù)更加高效、精確和快速[1]。鉗工技術(shù)的發(fā)展，不僅提高了機(jī)械加工效率，還降低了工人的勞動強(qiáng)度，使其應(yīng)用范圍更加廣泛。

2 鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

2.1 鉆孔及鉆頭修磨

2.1.1 鉆小孔

在機(jī)械加工中，直徑不足3 mm 的孔洞統(tǒng)稱為小孔。由于鉆孔過程會產(chǎn)生大量碎屑，加上孔洞較小，碎屑排除難度較大，導(dǎo)致鉆頭在鉆進(jìn)過程中容易出現(xiàn)偏移、折斷等問題，需要時常修磨鉆頭。鉆孔前，要嚴(yán)格檢查鉆頭的切削刃，一旦存在磨損情況應(yīng)做好修磨工作，確保鉆頭質(zhì)量過關(guān)。鉆小孔過程中，要控制好鉆頭的轉(zhuǎn)速。通常鉆削直徑小于3 mm 的孔洞時，轉(zhuǎn)速需要控制在1 800 r·min-1以上。鉆削時應(yīng)盡可能降低進(jìn)給量，避免鉆頭在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)滑移問題[2]。在鉆頭定心的基礎(chǔ)上，應(yīng)合理控制進(jìn)給力，確保鉆頭位置準(zhǔn)確。工作人員在鉆削進(jìn)給過程中，應(yīng)控制好力度。另外，鉆頭鉆削時要時常抬起，一方面是為了排除碎屑，另一方面是為了降低溫度。在此過程中，也可以將冷卻液均勻涂抹在鉆頭上，避免鉆頭鉆進(jìn)過程溫度過高。

2.1.2 鉆深孔

針對機(jī)械加工中深度較深的孔洞，在鉆進(jìn)過程中不可避免會出現(xiàn)溫度高、排屑難以及鉆頭磨損等問題。鉆深孔之前，應(yīng)先使用普通鉆頭鉆出導(dǎo)向孔，完成后換成長刃鉆繼續(xù)鉆進(jìn)，在孔深超出孔徑3 倍左右時即可停止，將鉆頭退出，快速排除碎屑。如果鉆頭切削刃發(fā)生磨損，需要及時修磨。鉆深孔過程中，應(yīng)在分屑或斷屑的基礎(chǔ)上修磨鉆頭，確保螺旋槽能夠容納或排除碎屑，并清理干凈鉆頭切削刃上的毛刺，避免切削過程出現(xiàn)黏結(jié)問題。在孔深達(dá)到一定程度后，需要逐漸減少進(jìn)給量，并適當(dāng)增加排屑頻率。該環(huán)節(jié)需要嚴(yán)格監(jiān)測每一次的鉆孔深度，避免螺旋槽內(nèi)堆積過多碎屑，導(dǎo)致鉆頭折斷。在排屑的同時，需要將一定量的切削液注入孔洞內(nèi)部，用來降低孔洞溫度，減少鉆頭和碎屑黏連[3]。切削過程中，要做好動態(tài)監(jiān)控工作，根據(jù)切削深度、排屑狀況以及給進(jìn)機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)的運行情況，判斷設(shè)備運行是否存在問題。如果存在異常，應(yīng)及時停工處理。

2.1.3 薄板鉆孔

薄板鉆孔是機(jī)械加工中較為常見的一種情況。由于板材較薄，使用普通鉆頭開展該項工作時容易出現(xiàn)孔洞不圓、鉆頭拉刀、折斷等問題，在鉆孔過程中最好使用三尖鉆代替普通鉆頭。在鉆孔前，需要修磨麻花鉆的切削刃，將其磨成凹形圓弧狀，適當(dāng)降低鉆頭高度，并打磨切削刃外緣，使其形成鋒利刀尖，同時控制外緣刀尖和鉆心刀尖的高度差，通?？刂圃?.5～1.0 mm，進(jìn)而形成三尖鉆頭。采用三尖鉆頭在薄板上鉆孔，既能夠發(fā)揮穩(wěn)定作用，又不會降低軸向力。在切削過程中，外刃尖在高速轉(zhuǎn)動下能夠?qū)A片從薄板中切離。這種鉆進(jìn)方式還適用于有機(jī)玻璃、薄鐵皮等材質(zhì)的孔洞鉆進(jìn)。

2.1.4 修磨鉆頭

在機(jī)械產(chǎn)品加工中，修磨鉆頭是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，會直接影響鉆孔效果。通常要將鉆頭頂角控制在118°左右，允許誤差在±2°。緣處后角應(yīng)控制在10°～14°，橫刃斜角控制在50°～55°。修磨鉆頭前，需要先調(diào)整好砂輪，確保砂輪的外圓輪平整，然后修磨外直刃。鉗工需要一只手握住鉆頭的固定位置，使鉆刃能夠平穩(wěn)接觸砂輪，另一只手上下擺動鉆尾。需注意，擺動幅度要控制在水平面以內(nèi)，確保外刃后角修磨到位。在切削刃修磨成型后，為了防止刃口退火，應(yīng)避免刀刃沿著刀口方向消磨。對于月壓槽的修磨，鉗工需要握住鉆頭，使其與切削刃處于同一水平線，以保證橫刃斜角修磨到位。在修磨過程中，應(yīng)緩慢、穩(wěn)定地向前移動鉆頭，避免在垂直表面來回擺動或繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動鉆頭，以免修磨后的刀刃呈“S”狀[4]。在橫刃修磨過程中需要找準(zhǔn)磨削點，并逐漸從外刃延伸到鉆心，此過程應(yīng)控制好磨削厚度。結(jié)合大量實踐來看，控制好鉆頭修磨過程能夠保證鉆頭靈活運用于不同場合的鉆孔工作，進(jìn)而改善鉆孔效果，為機(jī)械產(chǎn)品加工奠定良好基礎(chǔ)。

2.2 螺紋加工

在金屬切削工藝中，螺紋加工是極其重要的工作內(nèi)容。按照牙型對螺紋進(jìn)行分類，可以分為圓弧、鋸齒、梯形、三角等不同形狀。按照旋轉(zhuǎn)方向?qū)β菁y進(jìn)行分類，可以分為正螺紋和反螺紋兩類。按照線條對螺紋進(jìn)行分類，可以分為多線螺紋和單線螺紋兩類。按照體型對螺紋進(jìn)行分類，可以分為圓錐螺紋和圓柱螺紋兩種。在機(jī)械制造中，鉗工只能對三角螺紋進(jìn)行加工。

2.2.1 攻絲

在工件加工中，用絲錐切削孔洞，使內(nèi)部形成螺紋的加工手段就是攻絲。絲錐是攻絲時采用的主要加工工具，包括手用絲錐和機(jī)用絲錐兩種類型。在切削過程中，為了盡可能降低切削力，延長使用壽命，通常需要多支絲錐共同分擔(dān)切銷量[5]。在攻絲過程中，絲錐不僅能夠切削材料，還可以擠壓材料，改變螺紋牙型。需注意，由于機(jī)械加工中鉆孔材料不盡相同，孔底直徑也千差萬別，需要使用科學(xué)方法進(jìn)行計算。若鉆孔材料塑性較大，則需要按照式（1）計算孔底直徑；若鉆孔材料塑性較小，則需要按照式（2）確定孔底直徑。

式中：D0為孔底直徑；D為螺紋最大化直徑；P為螺距。

例如，在機(jī)械制造中需要加工M12 的螺紋，應(yīng)將螺距P控制在1.75 mm 左右，如果按照式（1）計算孔底直徑為10.25 mm，那么需要選用10.25 mm 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，并使用M12 的絲錐完成攻絲任務(wù)。

絲錐在攻螺紋過程中需要保持方正，在切入1～2圈后應(yīng)使用專業(yè)工具檢查垂直度，在切入3～4 圈后應(yīng)對絞杠進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，該過程無須向下按壓。其中，絞杠的主要作用是固定絲錐柄部，并帶動絲錐按照軌跡旋轉(zhuǎn)。另外，攻絲過程中，每轉(zhuǎn)1 圈都要向后倒轉(zhuǎn)半圈，以便斷屑。

2.2.2 套螺紋

在機(jī)械加工中，套螺紋就是在圓柱或圓錐面上使用板牙切削出外螺紋。在切削過程中需要使用板牙架和板牙等工具。由于材料在板牙擠壓作用下會產(chǎn)生一定的變形效果，應(yīng)嚴(yán)格控制圓桿直徑，確保其稍微低于螺紋的最大直徑[6]。具體計算公式為

式中：d為圓桿直徑；dmax為螺紋的最大主徑。

2.2.3 取出斷絲錐

在螺紋加工過程中，由于操作難度較大，一旦操作不當(dāng)便會出現(xiàn)斷錐的情況，導(dǎo)致零件報廢。為此，需要及時取出斷掉的絲錐。在具體操作中，需要先清理孔洞內(nèi)部的碎屑，然后將一定量的機(jī)油、煤油等潤滑液注入孔洞內(nèi)部，從而降低絲錐和孔壁的摩擦阻力。在容屑槽中抵住樣沖，并按照切線退轉(zhuǎn)方向剔出斷掉的絲錐。另外，可以使用自制工具取出斷絲錐。需注意，自制工具應(yīng)根據(jù)絲錐齒數(shù)量制作，并且工具外徑要控制在底孔直徑以內(nèi)。如果齒數(shù)為3 個，則需要將工具制作成3 爪，如果齒數(shù)為4 個，則需要制作成4 爪。如果絲錐和孔洞過于緊密，采取以上方法均無法取出，則可以使用噴燈加熱絲錐再用鉆頭鉆出，或者采用電火花的方式破壞絲錐后取出。

2.2.4 絲錐修磨

如果絲錐在切削過程中出現(xiàn)磨損問題，則需要做好修磨工作。修磨過程要注意保證切削長度和刃瓣的半錐角相同，并且在絲錐轉(zhuǎn)動過程中控制好力度，避免碰撞另一刃瓣的刀齒。如果絲錐校正位置出現(xiàn)磨損，則需要使用片狀砂輪修整磨損位置，在此過程中必須嚴(yán)格控制前角的角度。

3 鉗工技術(shù)操作要點

3.1 銑削技術(shù)要點

在機(jī)械加工中，進(jìn)行鉗工銑削前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，檢查銑床電源、潤滑系統(tǒng)的運作情況，確保各系統(tǒng)和設(shè)備運行穩(wěn)定，同時要準(zhǔn)備好夾具、銑刀等工具和材料。安裝銑刀時，先將銑刀插入銑床的刀庫，然后使用扳手將其緊固。注意要確保銑刀的方向正確，以免發(fā)生事故。在此基礎(chǔ)上，將工件設(shè)置到夾具上，并調(diào)整螺栓和螺母，確保工件夾緊。此過程應(yīng)保證工件的位置正確，以免影響銑削的質(zhì)量，然后根據(jù)工件的材質(zhì)和厚度，調(diào)整銑床的銑削速度、進(jìn)給速度等參數(shù)[7]。需注意，在鉗工銑削過程中，工作人員要嚴(yán)格按照安全規(guī)范操作，嚴(yán)禁將手直接伸入機(jī)器，以免發(fā)生安全事故。在銑削參數(shù)調(diào)整過程中，為了保證機(jī)械產(chǎn)品的加工質(zhì)量，需要充分考慮加工要求，包括工件的材質(zhì)和厚度等。

3.2 車削技術(shù)要點

鉗工車削是機(jī)械加工中的重要技能，要求操作者具備豐富的實踐經(jīng)驗和理論知識。首先，根據(jù)工件材料、加工要求和切削條件等因素選擇合適的車刀材料和類型。在安裝過程中，保證車刀牢牢固定在刀架上，刀尖和機(jī)械產(chǎn)品的軸線高度相同，刀桿和給進(jìn)方向呈90°角。在此基礎(chǔ)上調(diào)整車刀角度，保證前角、后角、刃傾角等角度均滿足機(jī)械產(chǎn)品的加工要求。其次，結(jié)合機(jī)械產(chǎn)品加工的尺寸、形狀等要素合理選擇夾具[8]。再次，精確裝夾工件，確保工件準(zhǔn)確無誤地放置在夾具中，避免出現(xiàn)晃動或偏移。按照加工要求調(diào)整工件位置，以提高產(chǎn)品加工精度。最后，結(jié)合工件、刀具的材料及加工要求，選擇合適的切削速度、進(jìn)給速度和切削深度，并根據(jù)實際加工情況調(diào)整切削用量，以達(dá)到最佳的加工效果。在車削過程中，應(yīng)密切觀察切削情況，尤其要關(guān)注溫度、切削力和表面質(zhì)量，保證切削速度和給進(jìn)速度穩(wěn)定。

4 結(jié)語

近年來，各行各業(yè)對機(jī)械產(chǎn)品加工精度提出較高要求，給機(jī)械領(lǐng)域生產(chǎn)制造帶來了巨大挑戰(zhàn)。盡管科技的不斷發(fā)展給傳統(tǒng)鉗工技術(shù)帶來一定沖擊，但是該技術(shù)仍然在許多領(lǐng)域中發(fā)揮著無可替代的作用。鉗工技術(shù)具有精度高、形狀結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)以及維修調(diào)試方便等優(yōu)勢，在機(jī)械加工中具有舉足輕重的地位。操作者必須熟練掌握鉗工技術(shù)的基本技能和方法，以提高機(jī)械加工的質(zhì)量和效率。