模具钻孔常见的问题与解决方法

吴炜

摘要：模具是生产各类产品的基础装备，通常完成一套模具的加工需要很多步骤，钻孔是模具钳工操作中一项基本操作技能，但是要提高钻削精度有一定难度。笔者结合多年钳工操作经验，探讨了一些钻孔加工中常见的问题与解决方法。

关键词：模具钻孔;钻孔精度;解决措施

中图分类号：G712     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）20-0177-02

模具设计制造业是现代工业的基础产业之一，其技术水平的高低甚至可以反映出一个国家的制造业水平。模具是生产各类产品的基础装备，可以方便地实现产品的大批量生产、提高质量以及降低成本。通常完成一套模具的加工需要很多步骤，车床、铣床、钻床、磨床、雕刻机、数控线切割、电火花、加工中心、热处理到组装、试模等。在模具加工过程中，打孔是非常常见的基本操作，打孔通常采用专用夹具进行装夹，以保证在加工过程中工件位置的固定性。在企业生产中根据需要选择合适的加工方式，一般来说，对于精度要求高的重要孔采用数控铣床、加工中心等设备来保证孔加工质量，也有的时候因设备、时间、成本等各种因素的限制，在单件加工时常采用“原始”的加工方法，一般分为画线、找正、打样冲眼等步骤来保证孔的加工精度。这些方法虽简单易行，但是加工出来的孔精度容易出现偏差的情况。钻孔是模具钳工操作中一项基本操作技能，但是要提高钻削精度有一定难度。下面结合我在学校以及企业多年钳工操作经验，探讨一些钻孔加工中常见的问题与解决方法。

一、钻孔过程中打滑现象

1.打滑现象的危害。在生产实践中，操作普通钻床的都遇到过这样的情况，在合金工具钢（或者其他高硬度材料）上打孔时，钻床的夹持部分与麻花钻间常出现打滑现象。出现这样的打滑现象，首先会是钻孔工作无法进行下去，必须停机重新夹紧钻头，降低了工作效率。其次发生打滑现象之后，钻头尾部的标记有可能会被钻夹磨掉，甚至出现拉伤拉毛痕迹。这样可能使我们无法识别钻头尾部标注的直径尺寸，必须使用卡尺进行测量，减低了工作效率。而更加严重的，钻头尾部的拉痕会影响安装钻头的精度，造成钻头略微偏心现象。在钻削过程中会使径向切削力增大，加剧钻头柱面与孔壁摩擦，产生大量切削热，打出的孔不圆、直径偏大等不良现象。

2.防止麻花钻打滑措施。根据实际中遇到的这种情况，我经过思考，因为麻花钻尾部是圆柱形，摩擦力比较小，当钻孔遇到切削力比较大的情况时，容易造成钻床夹持部分夹不住的现象，如果把钻头尾部也加工成正六棱柱的形状，可以大大提高抓握力，就能避免打滑的现象。麻花钻的改造方法比较简单，使用专用夹具在磨床上加工即可。一般来说细麻花钻因其切削刃短，所受切削力也较小，可以不用改造，对于φ6mm以上的麻花钻则有改造的必要。在实际使用过程中也发现，钻头尾部加工成标准的正六棱柱形难度很大，不易加工，简化实际操作中只需磨出三个面就可以够了，因为钻夹都是三个卡爪的。对于钻头尾部磨削部分的长度要根据实际情况而定，以不磨去钻头尾部标记又能夹紧为最佳。

二、钻孔时控制孔的精度

众所周知孔加工精度包括孔的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。在笔者所接触过的普通模具加工中，多数孔对于表面粗糙及尺寸精度来说没有太高的要求，一般钻、扩、铰加工之后即可满足精度要求，所以这里我们着重讨论如何保证孔的位置精度。

1.控制底孔的精度。要保证孔的位置精度，在加工底孔时必须做到“三个精确”：画线精确、冲眼精确、起钻精确。

第一步：画线精度对于孔位精度有着至关重要的作用。要检查高度尺的划针脚是否锋利，画线的要求要细而深，最好一气呵成避免重复划线，这对提高样冲眼的位置精度是很有帮助的。

第二步：当孔位十字线划出之后，为了方便钻孔起定心，需要用样冲冲眼。打样冲眼时，可将样冲沿着一个方向的画线凹槽向十字中心移动，当感觉样冲尖顶有掉在坑里的感觉时，说明样冲已在十字中心了，此时样冲一定要垂直，轻轻敲击样冲，打上冲眼，然后观察冲眼位置是否准确，如果不准确需要及时纠正，再用锥度大一些的样冲把样冲眼扩大，然后根据所钻孔用划规划出几个大小不等的同心“检查圆”或“检查方”。

第三步：起钻是先使钻头对准钻孔中心钻出一浅坑，观察钻孔位置是否正确，并要不断校正，使钻孔位置准确。由于钻头的横刃较长，容易使钻头的中心与孔的中心不重合，使孔偏移，所以我们可以选择几乎没有横刃的φ3mm钻头起钻，然后再扩孔。由于φ3mm钻头几乎没有横刃可提高起钻精度。起钻时，要从前后、左右两个方向观察定心钻是否对准了孔的中心，确认无误后再开始起钻。也可以不夹紧工件，在起钻前基本对准位置，起钻时由定心钻自己找准位置，此方法对精度较差的钻床比较适用，但在操作时要注意安全。

2.扩孔的位置控制及纠偏方法。

（1）提高扩孔精度的方法。在钻底孔时能做到以上“三个精确”即可有效提高钻孔位置精度，为下一步扩孔打下良好基础。如果底孔精度检测符合要求，那么扩孔则简单了许多，但是为了避免扩孔时产生新的位置误差，也需要采取相应措施。首先扩孔钻钻头顶角要适当磨小，增强自动定心效果并减少振动，以及钻削时的径向切削力。然后控制手柄向下进给钻头，使钻头触碰底孔端口，并用手转动钻夹头一到两圈，使钻头两主切削刃同时与底孔完全接触，最后再开动钻床进行钻孔，这样操纵基本上能保证钻孔的位置精度。

（2）扩孔纠偏操作技巧。以上讨论的扩孔方法，前提是底孔精度合格，如果由于操作误差以及设备精度影响，有时底孔将不能满足下一步加工要求，我们如何把孔的精度控制在要求公差范围内呢？这就需要采用“纠偏法”。

第一种方法“扩孔纠偏法”。这种方法适合孔的位置偏差比较小的情况，一般来说孔的位置超差在0.15mm以内，可采用“扩孔纠偏法”。什么是“扩孔纠偏法”呢？此法实质在扩孔的过程中消除位置偏差。我们把底孔的圆心称为“实际圆心”，把图纸上标注的圆心位置称为“理论圆心”，“扩孔纠偏法”的实质就是把扩孔钻钻头中心对准“理论圆心”在扩孔加工的过程中消除原底孔的位置偏差。如图3所示，假设左边孔的标准孔心与边距离是30mm和20mm，在加工过程中因各种因素影响，实际尺寸为30.1mm和20.1mm，而且是两个方向同时出现较大偏差，怎么解决呢？我们可以通过三角函数计算出扩孔钻需要的偏移量。计算过程如下（计算结果四舍五入）：

Sinθ=对边/斜边

Sin45°=0.1/斜边

斜边=0.14mm

根据计算数据我们只需按照方向将工件向偏差的相反方向移动0.14mm即可找到“理论圆心”位置，然后固定平口钳使之在加工过程中不因切削力的影响而发生位移，其次修磨扩孔钻加大钻头顶角角度保证主切削刃锋利。最后在装夹时尽量缩短钻头露出钻夹的长度，以保证钻头的刚度和强度，防止扩孔中钻头过多偏斜的现象，有利于保证扩孔精度。

第二种方法“修孔纠偏法”。如果我们在加工完底孔之后发现误差较大，超过了0.15mm，若我们任然采用“扩孔纠偏法”，势必使纠偏变得很困难以及低效。我们可采取小圆锉修孔的方法，将尺寸大的那半圆边修掉，修孔部分应与原底孔圆弧过渡平滑，修完后圆孔变成椭圆形，椭圆圆心应与孔的“理论圆心”重合，然后再进行扩孔。具体加工步骤分为以下四步。

第一步：测量计算位置偏移量。确定修锉底孔部位，修锉部位为“实际圆心”与“理论圆心”的延长线方向，修锉余量为“实际圆心”与“理论圆心”的连线长度Δ的两倍，修锉余量为2Δ。修锉后孔的外形应接近椭圆状，并且椭圆的几何中心与标准孔“理论圆心”重合。（椭圆短轴为原底孔直径，椭圆长轴长度为原底孔直径+2Δ。）

第二步：锉孔的工具与方法。使用直径较小的圆锉将尺寸大的那半圆边修掉，被修孔部分应与原底孔圆弧过渡平滑，避免钻头因内孔形状不对称而出现受力不平衡，钻孔时产生新偏差。修孔时如果孔边余量较小，可以直接在台虎钳上手工修锉，如果余量较大时，可把圆锉夹于钻床的钻夹头内，借助钻床的旋转运动结合手工上下移动工件快速加工。

第三步：扩孔加工。扩孔时钻头尽量露出钻夹头短一些，钻头顶角修磨的小一些，切削低速放低一些。

第四步：检测孔精度是否合格。如果不合格且还具有加工余量时则重复上述过程，直至符合图纸要求为止。

三、结语

本文主要研究了提高工件钻孔位置精度的方法及模具钻孔加工过程中的钻孔位置偏差产生的原因及不良后果，并提出了解决方法。在钻孔加工中孔的位置误差不可避免，而且影响钻孔位置精度的因素多种多样，本文仅从其中几个方面就提高位置精度的方法进行了探讨，提出“扩孔纠偏法”和“修孔纠偏法”为实际生产加工提高工件钻孔加工的合格率提供了理论和实践依据。

参考文献：

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[2]杨杰.钳工钻孔加工分析[J].考试周刊，2011，（28）.

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