2.5 孔加工

在鈑金件的連接、裝配等加工過程中，常需將兩個或兩個以上金屬構(gòu)件利用孔或螺紋孔連接起來，或需要裝配定位孔等，為此，必須在鈑金件上利用鉆頭、絲錐等工具完成孔或螺紋的加工。孔加工與螺紋加工是鈑金的基本操作內(nèi)容之一。

2.5.1 孔加工的設(shè)備及工具

1．孔加工設(shè)備

常使用的孔加工設(shè)備有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床和手電鉆等，結(jié)構(gòu)如圖2-53所示。

（1）臺式鉆床 臺式鉆床簡稱臺鉆，是一種小型鉆床，一般加工直徑在12mm以下的孔。

（2）立式鉆床 立式鉆床簡稱立鉆。一般用來鉆中型工件上的孔，其最大鉆孔直徑有25mm、35mm、40mm、50mm等幾種規(guī)格。

（3）搖臂鉆床 搖臂鉆床的主軸轉(zhuǎn)速范圍和進(jìn)給量較大，加工范圍廣泛，可用于鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等多種孔加工。

（4）手電鉆 手電鉆是一種手提式電動工具。在大型工件裝配時，受工件形狀或加工部位的限制不能使用鉆床鉆孔時，可使用手電鉆加工。

手電鉆電壓分為單相（220V、36V）或三相（380V）兩種。采用單相電壓的電鉆規(guī)格有6mm、10mm、13mm、19mm、23mm等五種，采用三相電壓的電鉆規(guī)格有13mm、19mm、23mm三種。

2．鉆孔工具

鉆頭是鉆孔的主要工具，它的種類很多，常用的有中心鉆頭、麻花鉆頭等。

（1）中心鉆 中心鉆專用于在工件端面上鉆出中心孔，主要用于利用工件端面中心孔定位的零件加工及利用麻花鉆鉆孔前的定心。其形狀有兩種：一種是普通中心鉆，另一種是帶有120°保護(hù)錐的雙錐面中心鉆，如圖2-54所示。

（2）麻花鉆 麻花鉆由于鉆頭的工作部分形狀似麻花而得名。它是生產(chǎn)中使用最多、最廣的鉆孔工具，?0.1～?80mm的孔都可用麻花鉆加工。圖2-55所示為麻花鉆的結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆由柄部、頸部和工作部分組成。其中工作部分是鉆頭的主體，由切削部分和導(dǎo)向部分組成。切削部分擔(dān)負(fù)主要的切削工作，包括兩個主切削刃、兩個副切削刃和橫刃等；導(dǎo)向部分是由螺旋槽、刃帶、刃背組成，起引導(dǎo)鉆頭切削方向的作用。

麻花鉆頭材料多用高速鋼（高合金工具鋼）制成。直徑大于8mm的長鉆頭也有制成焊接式的，其工作部分用高速鋼、柄部用45鋼制成。

麻花鉆頭切削部分的幾何角度，主要有螺旋角ω、前角γ、后角α、頂角2φ和橫刃斜角ψ等，其幾何參數(shù)如圖2-56所示。

2.5.2 鉆孔的操作技法

鉆孔是依靠鉆孔設(shè)備及鉆頭完成的。鉆孔時，工件固定，鉆頭裝在鉆床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，稱為主體運(yùn)動（v）。同時鉆頭沿軸線方向移動，稱為進(jìn)給運(yùn)動（S），如圖2-57所示。

鉆孔屬孔的粗加工，其加工孔的精度一般為IT11～I(xiàn)T13，表面粗糙度Ra為50～12.5μm，故只能用作加工精度要求不高的孔。若加工孔的精度較高，則可選用鉸孔，鉸孔一般加工精度可達(dá)IT9～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為3.2～0.8μm。

1．鉆孔的操作步驟

鉆孔的操作一般可按以下操作步驟進(jìn)行：

1）鉆孔前劃線。鉆孔前，必須按孔的位置、尺寸要求，劃出孔位的十字中心線，并打上中心樣沖眼。樣沖眼要求要小，位置要準(zhǔn)確，并且按孔的大小劃出孔的圓周線。對直徑較大的孔，要劃出幾個大小不等的檢查圓或幾個與孔中心線對稱的方格，作為鉆孔時的檢查線，如圖2-58所示。然后將中心樣沖眼敲大，準(zhǔn)備落鉆、定心。

2）裝夾工件。鉆孔時，牢固地固定工件是非常重要的，否則工件會被鉆頭帶著轉(zhuǎn)動，有可能損壞工件和鉆床，也威脅人身安全。根據(jù)工件大小不同，可用不同的裝夾方法，如圖2-59所示。

在臺鉆或立式鉆床上鉆孔，一般可用手虎鉗、平口鉗、臺虎鉗裝夾。長工件鉆孔時可用手把持，用螺釘靠住（止轉(zhuǎn)）工件。對圓柱形件可墊在V形鐵上裝夾。較大工件可用壓板螺栓直接裝夾在工作臺上。

3）夾持鉆頭。鉆頭的夾持是借助專用夾具來完成的。圖2-60所示為鉆夾頭夾持直柄鉆頭的情形。

夾持鉆頭時，先將鉆頭柄塞入鉆夾頭的三卡爪5內(nèi)，其夾持長度不能小于15mm。然后用鉆夾頭專用鑰匙3旋轉(zhuǎn)夾頭套2，使環(huán)形螺母4帶動三個卡爪沿斜面移動，使三個卡爪同時張開或合攏，達(dá)到松開或夾緊鉆頭的目的。

4）鉆孔前檢查。鉆孔操作前，應(yīng)再次對照加工圖樣，檢查鉆孔位置及鉆頭尺寸的正確性、工件夾持的牢固性等，并調(diào)整好鉆床轉(zhuǎn)速等。

5）鉆孔。經(jīng)鉆孔前檢查合格后，方可進(jìn)行鉆孔操作，應(yīng)做到安全操作。

6）鉆孔后清理。一處孔加工完成后，應(yīng)及時清理工作臺面，以便進(jìn)行后續(xù)工件或另一處位置孔的加工，全部工件完成鉆孔后，應(yīng)及時清理鉆床，并拆卸、保管好鉆頭。

2．鉆孔的操作要領(lǐng)

鉆孔操作要領(lǐng)主要有以下方面：

1）鉆孔的操作方法。鉆孔時，對一般工件可按以下方法進(jìn)行：

先對準(zhǔn)樣沖眼試鉆一淺錐坑，若鉆出的錐坑與鉆孔劃線圓不同心，可移動工件或鉆床主軸來糾偏。當(dāng)偏離較多時，可用樣沖重新沖孔糾正，或用鏨子鏨出幾條槽來糾正，如圖2-61a所示。鉆較大孔時，因大直徑鉆頭的橫刃較長，定心困難，最好用中心鉆先鉆出較大的錐坑，如圖2-61b所示，或用小頂角（2φ=90°～100°）短麻花鉆先鉆出一個錐坑。經(jīng)試鉆達(dá)到同心要求后，必須將工件或鉆床主軸重新緊固，才能重新進(jìn)行鉆孔。

鉆通孔在即將鉆透時，應(yīng)用手動進(jìn)給，輕輕進(jìn)刀直到鉆透。對薄工件尤應(yīng)特別注意。

鉆不通孔時，可通過鉆頭長度和實(shí)際測量尺寸來檢查所鉆的深度是否準(zhǔn)確。

在工件未加工表面或材料較硬的面上鉆孔時，開始應(yīng)手動進(jìn)給。

鉆孔徑大于30mm的孔，要分兩次鉆成。先用0.5～0.7倍孔徑的鉆頭鉆孔，再用所需孔徑鉆頭擴(kuò)孔。

鉆直徑小于4mm的小孔時，只能用手動進(jìn)給，開始時應(yīng)注意防止鉆頭打滑，壓力不能太大，以防鉆頭彎曲和折斷，并要不時提起鉆頭進(jìn)行排屑。

鉆深孔（孔深與孔徑之比大于3）時，進(jìn)給量必須小，鉆頭要定時提起排屑，以防止排屑不暢引起切屑阻塞扭斷鉆頭或損傷內(nèi)孔表面。

2）切削液選擇。鉆頭在鉆孔過程中，由于鉆頭和工件的摩擦與切屑的變形會產(chǎn)生高熱，容易引起鉆頭主切削刃退火失去切削能力并很快使鉆頭磨鈍。為了降低鉆頭工作時的溫度，延長鉆頭的使用壽命，提高鉆削的生產(chǎn)率及保證鉆孔質(zhì)量，在鉆孔時，必須注入充足的切削液。

鉆孔一般屬于粗加工工序，采用切削液的目的主要是以冷卻為主。鉆孔常用切削液見表2-14。

3）切削用量的選擇。鉆孔時的切削用量，是指鉆頭在鉆削時的切削速度、進(jìn)給量和切削深度的總稱。鉆孔時的切削速度（v）是指鉆削時鉆頭直徑上一點(diǎn)的線速度（m/min）。鉆孔時的進(jìn)給量（f）是指鉆頭每轉(zhuǎn)一周向下移動的距離（mm/r）。鉆孔時的切削深度（ap）等于鉆頭半徑（mm），即。

鉆孔時只需選擇切削速度（v）和進(jìn)給量（f），此兩項多憑經(jīng)驗選擇。一般情況下，用小直徑鉆頭鉆孔時，速度應(yīng)快些，進(jìn)給量要小些；用大直徑鉆頭鉆大孔時，速度要慢些，進(jìn)給量可適當(dāng)大些；鉆硬材料時，速度慢些，進(jìn)給量小些；鉆軟材料時，速度可快些，進(jìn)給量大些。

3．鉆孔的方法

在鉆削不同鈑金構(gòu)件上的孔時，應(yīng)有針對性的采用不同的鉆削方法。

1）鉆削圓柱形工件的孔。要在軸類或套類等零件外圓上鉆出與軸線垂直并通過圓柱中心的孔，鉆孔前，可先用定心工具（一般用V形鐵）夾持在鉆床主軸上，找正鉆床主軸中心與安裝工件的V形鐵的中心位置，并用壓塊將V形鐵位置固定；再把要鉆孔的圓柱形工件臥放在V形鐵中，調(diào)節(jié)使之位于水平位置；移動大鉆頭對準(zhǔn)鉆孔中心后，把工件夾緊，進(jìn)行試鉆和鉆孔。如果找正工作認(rèn)真細(xì)心，鉆孔中心與工件中心線的對稱度可控制在0.1mm以內(nèi)。

2）鉆削斜孔。斜孔的鉆削有三種情況，即在斜面上鉆孔、在平面上鉆斜孔和在曲面上鉆孔。它們都有一個共同的特點(diǎn)，即孔的中心與鉆孔端面不垂直。在鉆孔時，可將入鉆的部位鏨出平臺或銼出平臺，或用立銑刀銑出平臺（見圖2-62a），然后先用小直徑鉆頭或中心鉆鉆出一個淺坑或淺孔，合適后再鉆孔。也可用三個尖等高的群鉆來鉆斜孔（見圖2-62b）。

3）鉆半圓孔。鉆半圓孔時，由于鉆頭的一邊受背向力被迫向另一邊偏斜，會使鉆頭彎曲或折斷，鉆出的孔也不垂直。為防止出現(xiàn)上述情況，當(dāng)半圓孔在工件邊緣時，可把兩個相同的工件合起來鉆；外部為半圓孔時，可用相同的材料充實(shí)再鉆孔，如圖2-63所示。

鉆騎縫螺釘孔且縫兩邊的兩種材料硬度不同時，應(yīng)使用剛度大的鉆頭（盡量短），樣沖眼要稍偏向較硬材料的一側(cè)，待鉆頭鉆入一定深度已偏向較軟一側(cè)接觸面中間時，再將鉆頭對正接觸面鉆進(jìn)。

4）鉆二聯(lián)孔。常見的二聯(lián)孔有如圖2-64所示的三種情況。由于兩孔比較深或距離比較遠(yuǎn)，鉆孔時鉆頭伸出很長，容易產(chǎn)生擺動，且不易定心，也容易彎曲使鉆出的孔傾斜，同心度達(dá)不到要求。此時可采用以下方法鉆孔：

鉆圖2-64a所示的二聯(lián)孔時，可先用較短的鉆頭鉆小孔至大孔深度，再改用長的小鉆頭將小孔鉆完，然后鉆大孔，再锪平大孔底平面。

鉆圖2-64b所示的二聯(lián)孔時，先鉆出上面的孔，再用一個外徑與上面孔配合較嚴(yán)密的大樣沖，插進(jìn)上面的孔中，沖出下面孔的沖眼，然后用鉆頭對正沖眼慢速鉆出一個淺坑，確認(rèn)正確后再高速鉆孔。

鉆圖2-64c所示的二聯(lián)孔時，對于成批生產(chǎn)，可制一根接長鉆桿，其外徑與上面孔為間隙配合。先鉆完上面大孔后，再換上裝有小鉆頭的接長鉆桿，以上面孔為引導(dǎo)，鉆出下面的小孔，也可采用鉆圖2-64b所示二聯(lián)孔的方法鉆孔。

4．鉆頭的刃磨

鉆頭刃磨的目的，是將已鈍化了的或損壞了的切削部分重磨，或為適應(yīng)不同材料需要而重磨成符合所需要的幾何參數(shù)，以使鉆頭具有良好的鉆削性能。鉆頭刃磨的正確與否，對鉆孔質(zhì)量、效率和鉆頭使用壽命等都有直接影響。手工刃磨鉆頭是在砂輪機(jī)上進(jìn)行的。一般使用的砂輪粒度為46～80。砂輪旋轉(zhuǎn)時，必須嚴(yán)格控制跳動量，刃磨方法主要為：

（1）主切削刃的刃磨 刃磨時，用右手（也可用左手）握住鉆頭的頭部作為定位支點(diǎn)（或靠在砂輪機(jī)托架上），左（或右）手握住鉆柄，使鉆頭的軸線和砂輪圓柱面傾斜成φ角，同時向下傾斜8°～15°，其主切削刃呈水平位置，與砂輪中心線以上的圓周面輕輕接觸。用握鉆頭頭部的手向砂輪施加壓力和定好鉆頭繞自身軸線轉(zhuǎn)動的位置，握鉆柄的手使鉆頭繞軸線按順時針方向轉(zhuǎn)動并上下擺動。鉆頭繞自身軸線轉(zhuǎn)動是為了使整個后刀面都能磨到，而上下擺動是為了磨出一定的后角。兩手動作必須協(xié)調(diào)配合好，擺動角度的大小要隨后角的大小而變化，因為后角在鉆頭的不同半徑處是不相等的。照此反復(fù)磨幾次，一個主切削刃磨好后，轉(zhuǎn)180°刃磨另一個主切削刃。這樣便可磨出頂角、后角和橫刃斜角，如圖2-65所示。

鉆頭頂角2φ的具體數(shù)值可根據(jù)不同鉆削材料按表2-15選擇。

主切削刃刃磨好后，應(yīng)檢查頂角2φ是否為鉆頭軸線平分，兩主切削刃是否對稱等長，且各為一條直線；檢查主切削刃上外緣處的后角是否符合要求的數(shù)值和橫刃斜角是否準(zhǔn)確。

（2）修磨橫刃 修磨橫刃時，鉆頭與砂輪的相對位置如圖2-66所示。修磨時，先使刃背與砂輪接觸，然后轉(zhuǎn)動鉆頭使磨削點(diǎn)逐漸向鉆頭的中心移動，從而把橫刃磨短。修磨橫刃的砂輪邊緣圓角要小，砂輪直徑最好也小些。