钳工教学中钻孔方法的改进探究

赵萍 刘义考

摘 要：在多年的实习教学中，经常遇到端面钻孔时轴线不能同一，圆柱侧面、棱角钻孔时钻出的孔出现错位现象。出现这种问题的原因是多方面的，比如工件夹持不牢固，夹具存在问题;电机启动时产生震动，导致钻头定位不正确，结果导致钻孔不正。严重影响钻孔质量，尤其是薄壁圆管、方管侧面钻孔，装夹易变形，很难保证孔的位置正确。圆柱双端面钻孔同样不能保证两个端面孔的同轴度，经常出现台阶、弯曲、竹节、麻花等现象。钻孔加工在机械制造业中有重要作用。因此要对钻孔这个课题进行深入研究。

关键词：钻床;棒材;端面钻孔;侧面钻孔;震动;钻孔方法

一、现有的几种钻孔方法

钻孔一般是一道粗加工工序，要求钻孔机构具有一定刚性，并保证在z轴方向有较高的安装精度，还有一定的减震能力。在日常的机械制造中精度要求不是很高，可以通过钻削加工生产，但是必须采用精孔钻扩孔的办法来达到精度为0.02mm～0.04mm，表面粗糙度为Ra1.6um～Ra0.8um。目前这种加工方法比较简单，钻杆钻套安装间隙较大，零件间的误差传递较大，所以钻孔机构上下运动时，不能保证运动的精确性，很难保证孔位精度，钻头的使用寿命也较短。

1. 钻孔划线  首先按孔的位置尺寸要求，划出孔的十字中心线，并打上中心冲眼，按孔的大小画出孔的圆周线。对钻孔直径较大的孔，应划出大小不等的检查圆，以便钻孔时来检查钻孔位置，当钻孔位置尺寸要求较高时，避免敲击冲眼产生偏差，也可画上检查方，作为钻孔时检查线，以便準确落钻定心。同时用游标高度尺进行划线找正，找出空的中心位置划“+”钻出0.5mm～1mm余量，也就是钻了一个浅坑，再用修磨好的精孔钻进行钻削，钻削完毕，再用精孔钻扩孔，这时不断注入足够的润滑油以降低切削温度，改善钻孔表面的粗糙度。这种方法简单易行，但容易出现不同轴线现象。对于较大的工件钻孔，用压板夹持的方法进行钻孔，压板厚度与压紧螺栓直径比例适当，，不然会造成压板弯曲变形，影响压紧力。

钻孔进给量应小于0.15mm，进给量太小钻刃不能正常切入工件，容易钻出台阶孔，进给量太大易引起钻床震动形成椭圆孔。

2.小孔钻削

小孔是指直径小于3mm的孔。在钻床上，小孔钻削加工精度和表面粗糙度要求都较高，用作配合的孔一般孔径精度为IT7～IT8，表面粗糙度Ra3.2～0.2um，径向跳动在0.3mm之内。特点钻头直径小，强度低，不易排屑，进给量大容易形成阻塞，刃磨困难，易折断钻头，很难保证孔位精度。

3.深孔钻削

深孔钻削一般分级进行，先钻底孔，然后分别进行二次或三次扩孔，这样钻出的孔表面粗糙度误差虽小，但影响同轴度。当钻头达不到一定的长度时，可采用两端钻孔，先在工件的一端钻至深度一半，然后调整工件从另一端钻孔，但很容易折断钻头。

例如圆柱体棒料钻孔

棒料一般指横截面形状为圆形、方形、六角形、八角形，长度相对横截面尺寸来说比较大，并且通常都是直条状的一种材料产品。常见的棒料截面通常是圆形，粗细在20mm以上的钢材 ，棒材经过加工可以应用于多种行业和场合，有的棒材在加工过程中需要进行两个端面钻孔，但棒料长度与截面横截面尺寸之比较大，给钻孔带来了很大的麻烦，尤其是双端面钻孔，装夹易变形，很难保证两个端面孔的同轴度，最终影响棒材整体使用效果。

4在斜面上钻孔

在斜面上钻孔时，由于孔的中心与钻孔平面不垂直，钻头单面受力钻头向一边偏移而形成弯曲，导致孔的轴线不能同一。钻半圆孔时，由于钻头所受径向力不平衡，被迫一边偏斜，造成钻孔弯曲现象，容易使钻头折断。

5.圆柱圆管钻孔

目前使用v形铁对工件进行装夹，装夹时钻头中心线与v形体二斜面的对称平面重合，来保证孔的轴心线通过轴的中心线，这样装夹钻出孔很难实现二线合一，误差大，影响使用效果。

二、钻床调整与夹具改进方法探究

1. 钻床调整 。钻床本身的精度对工件的加工质量、生产效率等有一定的影响，因此在一般精度的钻床上想要钻出合格孔，必须重视钻床调整工作。钻床工作台的调整，钻床工作台有手动、机动升降外还可以绕轴心转动，绕圆立柱转动，和在横向平面内正负450度的倾斜运动。其调整方法是：先用工具拔出定位销，松开托架四只螺母，搬动工作台至所需角度，再紧固四个螺母，即可以进行工作，完成工作后，不要忘记回复到原来的水平，将定位销迫入并锁紧托架上的四只螺母。

2.夹具改进 。在工作中钻床夹具是用来固定加工工件的，目前钻孔大多用台虎钳、卡盘吸盘、分度头或回转工作台来固定。对于形状规则的工件可以做到准确限位有效装夹，但对于不规则工件，例如连杆这种零件而言，其外形极其不规则，两端具有圆弧过渡面，通用夹具就不能有效限制连杆的装夹自由度，容易出现松动、错位、转动等现象，加工出来的孔不能实现同轴，从而影响连杆组装的精度配合，使发动机的无法正常运转。连杆钻孔加工固定方法，可以选一面两销定位方式，并用手动夹紧方式夹紧，先固定好大头然后用专用夹具夹紧来加工小头，也可以用曲线固定和圆弧固定来实现加紧，也可以用左右两个v形快夹紧定位连杆，夹紧装置为螺旋杆带动v形块来实现，连杆钻孔定位为两个快换钻套。

3.薄壁圆管、方管、圆柱侧面及棱角钻孔的改进。

圆管壁薄在机床上不宜装夹，装夹紧了圆管容易变形，不好定位，在钻孔时很容易打偏，把孔打成椭圆孔，不仅精度很难把握，而且钻孔位置也不容易控制。针对这一情况，我们研究了一种薄壁圆管钻孔的夹持方法。

材料 q235普通铁板5块，q235普通角铁2块，m10螺钉四个， 焊接成弯扳形状，组合成如图夹具形状。工作时将夹具夹持在虎钳上，然后把需要加工圆柱、圆管、方管分别夹持在夹具在里边，启动钻床，即可完成圆柱、圆管、方管等侧面钻孔工作。

以上钻孔的方法与设计虽然简单，但在钻孔过程中，能够通过螺钉上下高度的调节，扩大工件的夹持范围，确保对不同形状的工件进行夹持固定，增加了加工的通用性，使用起来顺手，固定效果好。能防止工件移动钻头偏移，避免废件的产生，提高产品质量，减少劳动强度，使用效果良好，能得到广泛应用。