在台钻上提高钻孔形位精度的分析

朱 艳 卫 锋

（商丘技师学院，商丘 476000）

钻孔是指利用钻头在需要加工的材料上打孔的一种加工技术。钻孔的加工流程非常简单，但是钻孔工作时钻头转速高，完成进给运动和切削运动会导致摩擦力变大。此外，钻头自身容易抖动，再加上一般钻头处于半封闭状态，排屑困难。这些因素会导致加工出孔的精度偏低。在工业批量化生产中，为提高加工形位的精度，可以采用钻模夹具等方法来降低精度偏差。但是，在单件生产中仍然需要钳工把握好钻头、准确划线找正等方法来降低钻孔在形状、尺寸和位置方面的误差。

1 影响孔位精度的因素

钻孔是一个比较复杂的过程，涉及各种可能造成钻孔发生精度偏差的因素，如钻头加工、垫板和盖板、机床、各种加工的工艺参数以及人工操作时技能与经验等[1]。为了提高钻孔作业精度，需要分析影响孔位形位精度的具体因素，并采取针对性措施予以解决。

1.1 钻机

钻机的精密度是影响孔位的主要因素。随着生产工艺水平的逐渐提高，孔位加工要求越来越高。在工作过程中，钻机的精确程度与控制系统、工作台是否稳定、工序是否重复等因素有关。

1.2 钻头

钻头的品牌、材质以及质量都直接影响孔位精度。如果钻头本身误差较大，刚性较差，那么在钻孔作业中容易发生弯曲，影响钻孔进度。钻头的形状也会对精度产生一定的影响。比如，麻花钻的钻头结构不容易定心，钻孔时切削阻力大，会导致钻心发生偏斜，从而影响钻孔作业精度。

1.3 盖板与叠板

盖板在钻孔时能够帮助散热和提供钻嘴轨道，在钻头进入面板时能减少钻嘴的偏移，并清洁钻嘴。不同材质的盖板因为物理特性的不同，对孔位精度也会造成不同影响。光洁平整的盖板结构设计可以有效保证较高的加工切削精度和孔位精度。如果盖板不够平整，有折痕和划痕，容易导致钻孔作业中发生钻嘴断裂和孔位偏移现象[2]。

叠板在钻孔时具有吸尘和降温作用，有利于提高钻孔精度。它的参数误差是影响钻头位置检测精度的重要因素。实验结果发现，每一次钻一层叠板铜箔，钻头位置精度会偏0.01 mm左右。检测结果表明，板厚2.0 mm时，叠板一块和一层叠板分成两块，孔位检测精度会有很大改变。

1.4 环境因素

钻孔加工盖板面时需要高技术精度、复杂程度高的生产工艺流程操作。如果在制作过程中无法保持绝对的无尘环境，那么细微的颗粒、铜屑以及钻孔加工盖板面上残余下的一些胶粒一旦在加工过程中掉落在盖板或钻孔上，会引起钻头角度偏离，影响孔位精度。在实际加工过程中，要充分结合板材材质等具体情况选择合适的钻头，保证工艺的精确性。合理叠加板材来加工，可以在确保板材加工质量的同时，最大限度地利用现有加工机床和板材资源。

1.5 工艺因素

台钻上的钻孔行为控制实际上是对孔的实际位置与理想位置之间差值的动态控制过程。钳工钻孔操作基本以手工控制为主，因此钻孔精度与钳工的工艺水平有直接关系。台钻钻孔的一般步骤包括加工工件的划线基准、划孔中心线、打样冲眼、装夹工件、装夹钻头以及调整钻床的切削用量，然后试钻、钻底孔，最后检测修整、扩孔和倒角。在这一系列的操作流程中，钳工要认真按照工艺流程操作。每个环节针对容易产生的问题提前预判，采取有效措施，减少偏差，降低孔径偏大、轴线歪斜以及孔形不圆等问题发生的概率。

2 提高钻孔形位精度的途径

2.1 掌握基础理论知识

钳工要熟知钻孔过程中需要掌握的基础理论知识。在实际操作前，钳工要熟悉机具设备，仔细观察钻头的各个刀面。现实工作中，很多经验不足的钳工空间感较差，不能在脑中形成很好的模型概念，因此需要在该方面加强培训力度。前后刀面是曲面，因此前后刀和角在各个切割刀削刃上的大小方向是变化的。因此，要帮助操作人员真正建立3个不同辅助面和平面的空间概念，使其能够想象一个空间轴上3个不同辅助面的结构。建立这一空间概念后，把3个辅助面的平面分别放在刃磨钻头的3个空间中讲解。只有真正掌握各个切削角度在不同空间的变化位置和变化大小，后续的刃磨钻头实训教学才能收到事半功倍的教学效果。

2.2 正确学习掌握标准

现有的操作工艺对钳工的要求较高，特别是在新工艺新技术层出不穷的当下，要求技工进一步掌握和学习相关标准来提高加工精度。标准麻花钻具拥有较长的横刃，前角的负值也较大，所以钻孔时横刃处的切削往往处于一种挤刮状态，会产生较大的轴向力。由于麻花钻的特殊性，造成其定心作用不好，会产生钻头抖动现象[3]。因此，对于6 mm以上的钻头需要修短，并增大前角。在修模过程中要注意角度和精准度，否则会影响工艺的精确性。为了延长钻头的使用寿命，提高刀齿的强度，需进一步改善散热条件，同时可以修磨主切刃。在修磨过程中，要先在砂轮机上粗磨，再使用油进行精修，以保证修磨光面平滑。修磨工艺是钳工必须掌握的一项技能。针对不同的需求打磨横刃和主切刃，也可进一步提高钻孔的精确度。初学者可以使用废钻废料反复练习钻孔流程，以积累实际操作经验，提高切削打磨的稳定度。钳工需要观察刃磨质量，找出打磨作业存在的不足，加强实践与反思，通过针对性练习提高自身的技术水平。

2.3 最大程度划线清楚且要保证线条细长

加工钻孔的过程中，划线是操作的第一步，也是十分重要的一个环节，影响整体工艺的精确度。在具体操作实施前，钳工需要深入研究各个工件的图纸，对每一个工件标准要有稳妥的准备。需要保证基准平面度和基准之间的垂直度小于0.04 mm。钻孔时，要谨慎确定钻孔位置，可以先在需要钻孔的地方画出十字线，再使用高度尺等专业工具辅助划线。划出的线是有讲究的，需要保证其具有细长性，因为线条较粗会导致精度更低。线条的精确度是有一定的范围，为0.2～0.6 mm。在完成划线工作后需要进行复核，使用专业的游标卡尺检测划线的精确程度，进一步防止线条的误差影响后期钻孔的实施，最终影响整体工艺的精确程度。在后期检测时，工作人员比较习惯采用圆形方式判断交叉线是否偏离。然而，如果将语言改成方框型，也可以取得良好的检测效果，甚至要优于圆形检测效果，有利于提高工艺的整体精确度。

2.4 装夹好工件

实际操作时需要保证加工环境无尘与清洁，以确保机床的台面、使用的夹具、作业操作面比较干净，以便在安装夹好工件时，保证夹紧和装夹的平整度。要注意装夹的角度，方便操作人员观察和严格检测工件。装夹时需谨慎操作，防止产品因为装夹而产生变形。不同的孔直径大小不同，精度要求也不同，可以使用不同的方式夹紧工件。比如，当孔的直径小于6 mm时，可以使用手钳夹紧。当孔的直径在6～10 mm时，可以用平口钳，但是要保证代加工的产品和钻床的主轴是垂直状态。对于10 mm以上的钻孔，需要采用夹板钻孔加工。如果遇到不规则形状，需要采用特定的办法。例如，面对圆柱形产品，工件需要用V形铁辅助[4]。如果产品工件的底部不平或者钻孔的位置在侧面，需要使用角铁固定。需要注意，角铁一定要使用压板固定。钳工需要根据待加工产品的实际情况选择不同的装夹方式，且不同的装夹方式需要注意不同的操作事项。钳工只有加强实践操作，才能不断积累作业经验，面对不同的工件才能选用合适的方式装夹，确保钻孔的形位精度符合要求。

2.5 准确找正是关键

等产品工件装夹好后，不要着急落钻，此时找正中心位置至关重要。找正包括静态找正和动态找正。静态找正是指在钻床正式启动前开启找正工作，主要是使钻床的主轴与需要加工工件的十字线对正。这对操作人员的要求不高，初学者可以轻松掌握相关的技巧。可以制作辅助定位锥，钻孔前装夹在钻夹头上辅助找正，提高找正准确性。仅仅依靠静态找正是不够的，还需要动态矫正，避免钻床工作过程中摆动等因素造成孔位精度降低。动态找正的过程中不可盲目落下钻头，可以将钻头轻轻落在十字线中心处，细致观察是否存在误差。一旦发现误差较大，需要重新找正。当钻头的小尖推入需要加工的锥坑后，可以先转出一个比钻头直径小的小孔来观察是否产生偏斜。要注意这个小圆孔是否在检查的圆形或方形的正中间，以此判断小圆孔是否能够被十字线平分[5]。如果产生偏斜，要及时纠正。实际操作中，当辅助锥体找正中心位置后，可以先用中心钻钻出中心孔，再使用大钻头扩大。当钻头逐渐推进后，必须要细致观察，确保锥孔与工件孔的轮廓重叠。

2.6 认真检测

为进一步减少偏差，需要认真检测，针对钻孔时出现的问题进行及时有效的修整。检测主要是判断钻孔偏差，包括大小误差、形状误差以及位置误差等，必要时采取补救措施。对于精度要求较高的孔，一般可以使用钻孔、扩孔以及铰孔的方式加工，以保证底孔与理想中心的位置误差较小[6]。在钻孔、扩孔以及铰孔的过程中，面对出现的不同程度的误差，可以采用相应的补救措施。钻孔时如果误差大于0.1 mm，使用什锦圆锉刀修整底孔的两侧壁，注意保证过度相接触的平滑程度。铰孔主要在于减少形状方面的误差，提高孔径的精确度，降低表面的粗糙度。如果发生两个孔的孔距存在误差，可以使用更加精确的方法将检验棒插入铰孔，同时将另一个检验棒夹紧在钻夹头中，使用专业游标卡尺测量，保证检验棒的中心距离和图纸上显示的尺寸是一致的。钻孔时孔径过大或过小，需要检查钻头刃带上否有积屑瘤。钻削时进给量是否太大，然后进行相应处理。钻孔时孔的轴线歪斜，可能是工件端面不平，或者钻头刚性不足，需要检查工件端面，或者调整转速和进给量。钻孔振动过大或者孔不圆，可能是由于工件夹紧不牢、钻头后角太大等问题导致的，需要进一步检测并排除影响因素，及时解决问题。

3 结语

台钻钻孔是现代工业生产常见的加工艺术。钻孔作业中影响孔位精度的因素众多，要想保证钻孔在形状、尺寸和位置方面保证高精度，并不容易。要提高钻孔精度，必须要全面了解影响孔位精度的各类影响因素，严格遵守工作规程，加大钻孔操作练习，通过良好的加工技能减少钻孔精度偏差，降低加工零件的超差报废概率，提高产品质量。