第4章 鏨削

4.1 鏨削基本技能

用手錘打擊鏨子對金屬工件進行切削加工的操作稱為鏨削。鏨削加工主要進行工件表面的粗加工、去除鑄造件的毛刺和凸臺、分割材料和鏨削油槽。

4.1.1 鏨削工具

鏨削的主要工具是鏨子和手錘。

（1）鏨子

鏨子的種類很多，鉗工常用鏨子的種類主要有扁鏨（平鏨）、尖鏨（窄鏨）和油槽鏨三種，如圖4-1所示。扁鏨主要用來鏨削凸緣、毛邊和分割板料，應用最為廣泛；尖鏨主要用來鏨削槽和分割曲線形板料；油槽鏨主要用來鏨削油槽。

鏨子是鏨削工件的刃具，一般用碳素工具鋼（T7A、T8A）經鍛打成形、刃磨和熱處理制成，其硬度不小于62HRC。

1）鏨子結構

圖4-2所示為扁鏨的結構。鏨子的結構主要由鏨刃（切削部）、鏨身和鏨頭三部分構成。鏨刃是由前、后刀面的交線形成；鏨身的截面形狀主要有八角形、六角形、圓形和橢圓形，使用最多的是八角形，便于掌控鏨子的方向；鏨頭有一定的錐度，鏨頭端部略呈球面，便于穩定錘擊。

2）鏨子的幾何形狀及角度

圖4-3給出了扁鏨、尖鏨的幾何形狀及角度。

① 楔角（β）。由前、后刀面形成的夾角稱為楔角。楔角越大，切削部的強度越高，但切削時的阻力也就越大。鏨子楔角的大小，要根據加工材料的軟硬性質來確定，具體參數可參照表4-1選取。

② 斜面夾角（ε）。由上斜面和下斜面形成的夾角稱為斜面夾角，具體參數如表4-1所示。

③ 副偏角（κτ）。由腮面與鏨身軸線形成的夾角稱為副偏角，具體參數如表4-1所示。

④ 鏨頭錐角（γ）。鏨頭錐體的夾角稱為鏨頭錐角，具體參數如表4-1所示。

⑤ 鏨刃寬度（B）。由左、右腮面形成的刃線長度稱為鏨刃寬度，具體參數如表4-1所示。

⑥ 切削部長度（l）。自鏨刃至鏨肩且平行于鏨身軸線的長度稱為切削部長度，具體參數如表4-1所示。

⑦ 鏨身長度（L）。自鏨刃至鏨頭球面的長度稱為鏨身長度，具體參數如表4-1所示。

⑧ 鏨身寬度（b）。鏨身平行面之間的距離稱為鏨身寬度，具體參數如表4-1所示。

（2）手錘

手錘是由錘頭、錘柄和楔鐵構成的，如圖4-4所示，是鉗工常用的錘擊工具。

其中，錘頭由T7、T8碳素工具鋼制成，兩端錘擊部位經過熱處理，其硬度不小于62HRC。錘頭的規格以其重量來表示，鉗工常用的有0.45kg（lb）、0.68kg （1.5b）和0.91kg（2b）三種。楔鐵的形狀為楔形，厚度為5mm左右，由斜面、倒刺和楔尖構成，錘柄裝入錘孔后要用楔鐵楔緊，以防錘頭脫離。錘柄一般選用比較堅韌的木材制成，如檀木等。常用錘柄的長度為350mm左右。

4.1.2 鏨削工具的使用及鏨削姿勢

鏨削加工是手工操作，其加工質量與其操作手法應用的正確性關系極大，因此，鏨削操作首先應掌握鏨削工具的正確使用以及正確的鏨削操作姿勢。

（1）鏨子的握法

鏨子主要用左手的中指、無名指和小指握住，食指和大拇指自然地接觸，常用的握法有兩種。

① 正握法。手心向下，腕部伸直，用中指、無名指握住鏨身，食指和大拇指自然伸直，小拇指自然收攏即可，鏨頭露出虎口10～15mm，如圖4-5（a）所示。

② 反握法。手心向上，大拇指與食指、中指、無名指相對捏住鏨身，手掌懸空，如圖4-5（b）所示。

（2）手錘的握法

手錘用右手握住，采用五個手指滿握的方法，大拇指輕輕壓在食指上，虎口對準手錘方向，錘柄尾端露出約15～30mm。

手錘在敲擊過程中，手指的握法有兩種。一種是五個手指的握法，無論是在抬起錘子或進行捶擊時都保持不變，這種握法叫緊握法。緊握法的特點是在揮錘和落錘的過程中，五指始終緊握錘柄，如圖4-6（a）所示。另一種握法是在抬起錘子時，小指、無名指和中指依次放松；在落錘時，又以相反的順序依次收攏緊握錘柄。松握法的特點是手不易疲勞，錘擊力大，如圖4-6（b）所示。

（3）揮錘的方法

揮錘方法分為腕揮法、肘揮法和臂揮法三種。

① 腕揮法。腕揮法是以腕關節動作為主，肘關節、肩關節相協調進行的一種揮錘方法，如圖4-7所示。

腕揮法的特點是腕關節的動作幅度為40°（110°-70°=40°）左右，前臂的揮起幅度為40°（10°+30°=40°）左右，手錘的揮起幅度為80°（140°-60°=80°）左右。由于手錘的揮起幅度較小，因而錘擊力量也比較小，一般用于起鏨、收鏨和精鏨，腕揮時采用緊握法握錘。

② 肘揮法。肘揮法是以肘關節動作為主，肩關節、腕關節相協調進行的一種揮錘方法，如圖4-8所示。

肘揮的動作特點是前臂與水平面大致成80°，前臂的揮起幅度為90°（80°+10°=90°）左右，手錘的揮起幅度為140°（200°-60°=140°）左右。由于手錘的揮起幅度較大，因而錘擊力量也比較大，肘揮時采用松握法握錘。

③ 臂揮法。臂揮法是以肩關節動作為主，前、后臂大幅度動作的一種揮錘方法，如圖4-9所示。

臂揮的動作特點是后臂提起與鉛垂面大致成90°，前臂的揮起幅度為110°（100°+10°=110°）左右，手錘的揮起幅度為150°（210°-60°=150°）左右。由于揮錘位置為最高極限，因而手錘的揮起幅度最大，所以錘擊力量也最大，一般用于大力鏨削，臂揮時采用松握法握錘。

（4）鏨削的姿勢

鏨削時，操作者站在鉗臺前，站位如圖4-10所示。左腳與臺虎鉗中心線成30°，右腳與臺虎鉗中心線成75°。

要保證站立揮錘時落點對準鏨子的端部，握鏨子手的小臂應保持水平位置，肘部不能下垂，也不能抬高，以免影響鏨子的切削角度，如圖4-11所示。

4.1.3 鏨削基本操作技術

鏨削是用手錘錘擊鏨子，以對金屬進行切削加工的操作，主要用于不便于機械加工的場合，或在余量太多的部位去掉足夠的余量。鏨削的基本操作主要有以下幾方面的內容。

（1）鏨削工藝參數的確定

圖4-12給出了鏨子鏨削的操作簡圖。

其中，鏨身中心線與已加工表面間的夾角θ稱為鏨身傾角，如圖4-12（a）所示。鏨身傾角的大小應根據鏨刃楔角的大小來確定，具體角度值如表4-2所示。

后刀面與已加工表面間的夾角α稱為鏨身后角，如圖4-12（a）所示。若后角過大，鏨刃容易向下鏨；若后角過小，鏨刃容易向上滑出加工表面。因此，后角的角度值很小并在加工中要始終穩定在5°～8°。

已加工表面與待加工表面間的垂直距離ap稱為鏨削量，如圖4-12（a）所示。鏨削量受工件材質、加工余量、質量要求和個人力量等因素的制約。若過深，則阻力太大，甚至鏨不動；過淺，則效率較低。所以，鏨削量一般控制在0.5～2.5mm。加工中應注意粗鏨及鏨削軟材料時，可適當深一些；精鏨和鏨削硬材料時，可適當淺一些。

切削刃切入過渡表面的長度aω稱為鏨削寬度，如圖4-12（b）所示。用扁鏨進行加工時，一般是將切削刃長度的2/5～3/5的部分作為鏨削寬度進行加工。這樣，阻力就相對小些，效率也高些，加工質量也能得到保證。當過渡表面等于或大于切削刃長度時，則宜采用展成法進行鏨削加工，如圖4-12（c）所示。

已加工表面與鉗口上平面間的垂直距離h為加工高度，如圖4-12（d）所示。一般情況下，加工高度控制在1～3mm。被夾持工件的已加工表面離鉗口愈高，則加工時的反彈和振動就愈大；反之，就愈小。這對鏨削這種瞬間沖擊的切削加工尤為重要。因此，應盡可能降低加工高度，從而最大限度地減少反彈和振動，以保證加工質量。

鏨頭球面高出握持手虎口上的垂直距離H為鏨頭露出高度，如圖4-12（e）所示。一般情況下，鏨頭露出高度稍低一些，握持手對鏨身的控制效果就會好一些；若過高，就會一定程度地影響鏨身傾角的穩定性和錘擊的準確性。因此，鏨頭高度一般控制在10～15mm。

（2）錘擊速度

鏨削時的錘擊要穩、準、狠，要有節奏。揮錘到一定高度位置時，要有一個短暫的停頓，然后再用力落錘進行錘擊。一般情況下，腕揮時約為40次/min，肘揮時約為35次/min，臂揮時約為30次/min。

（3）鏨削操作注意事項

① 工件一般應夾持在臺虎鉗的中間位置，伸出高度離鉗口10～15mm，工件下面要加木襯墊。

② 手柄與錘頭若有松動時，應及時將楔鐵楔緊；若發現手柄有損壞，應及時更換；手柄上不得沾有油脂，防止使用時手柄滑出而發生事故。

③ 鏨子頭部出現明顯的裙邊毛刺時，應該及時磨去。

④ 手錘的錘頭應向前縱向放置在臺虎鉗的右邊，柄尾不可露出鉗桌邊緣；鏨子的鏨刃應向前縱向放置在臺虎鉗的左邊且不可露出鉗桌邊緣。

⑤ 錘擊時，眼睛要始終看著鏨子的刃尖部位，要隨時觀察鏨削狀況，而不要看著鏨頭部位，這樣反而容易打手。

⑥ 進行臂揮操作時，應先揮2～4次的過渡錘，即由腕揮（1～2錘）過渡到肘揮（1～2錘），再由肘揮過渡到臂揮，同時力量也是由輕逐步過渡到重。

4.1.4 各個鏨削階段的操作

對于去除多余材料類的鏨削加工（主要包含鏨削平面、直槽、油槽等加工），其操作主要包括起鏨、中途鏨削、收鏨等幾個階段，各個鏨削階段的操作方法主要有以下幾方面的內容（對于板料的鏨斷類操作參見本章“4.2.5板料的鏨削操作”的相關內容）。

（1）起鏨

在工件的邊緣先行鏨出一個斜面作為鏨刃定位面的操作稱為起鏨。起鏨分為斜角起鏨和正面起鏨兩種方法。

① 斜角起鏨。在鏨削平面時，先在工件的邊緣棱角處，將鏨身傾角置為-θ角（-30°左右），鏨出一個斜面的方法稱為斜角起鏨，如圖4-13（a）所示。起鏨完成后再按照正常的鏨身傾角進行中途鏨削。

② 正面起鏨。在鏨削槽時，必須采用正面起鏨，即在起鏨時，鏨刃全部貼住工件鏨削部位的端面，將鏨身傾角置成-θ角（-30°左右），鏨出一個斜面，如圖4-13（b）所示。起鏨完成后再按照正常的鏨身傾角進行中途鏨削。

（2）中途鏨削

當起鏨完成后，即進入中途鏨削階段。在此階段，要注意三個問題：一是要注意鏨身傾角的穩定，二是要注意鏨刃與已加工表面的平行狀態，三是要注意錘擊要有節奏。

（3）收鏨

每遍鏨至盡頭邊緣并將要收尾時的鏨削稱為收鏨。收鏨分為調頭收鏨和直接收鏨兩種方法。

① 調頭收鏨。當鏨削到離盡頭邊緣大約有10mm時，采取調頭鏨去剩余部分的方法稱為調頭收鏨。當工件材料為鑄鐵和青銅時，必須采用調頭收鏨的方法鏨去剩余部分，以防止工件邊緣發生崩裂，如圖4-14所示。

② 直接收鏨。當鏨削到離盡頭邊緣大約有10mm時，采取由臂揮過渡到肘揮，再由肘揮過渡到腕揮，通過逐步減輕錘擊力量并直接鏨削到盡頭邊緣的方法稱為直接收鏨。當工件材料為鋼件或不便進行調頭收鏨時，可采用直接收鏨。

4.1.5 鏨子的熱處理操作

鏨子的熱處理操作包括淬火和回火兩個過程，其目的是保證鏨子的切削部具有較高的硬度和一定的韌性。鏨子的熱處理通常安排在鏨子粗磨后進行，即鏨子按以下加工工藝進行刃磨及熱處理：粗磨→淬火→回火→精磨。

（1）淬火

淬火是將工件加熱到奧氏體后以適當方式冷卻獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。當鏨子的材料為T7、T8碳素工具鋼時，可把切削部約20mm長的一端放在爐膛內溫度較高處，均勻加熱至780～800℃（呈櫻紅色）后用圓鉗或方鉗夾住取出，并將鏨子的淬火部位（長度4～6mm）垂直放入水中進行水淬，淬火部位在水中冷卻時，應沿著水面緩慢移動。其目的是：加速冷卻，提高淬火硬度；使淬火部位與不淬硬部分不致有明顯的界線，以避免鏨子在此線上產生裂紋。

（2）回火

回火是將工件淬硬后加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一段時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。鏨子的回火是利用其本身的余熱進行的。當淬火部位露出水面的部分呈現黑色時，即由水中取出，迅速擦去氧化皮，觀察淬火部位的顏色變化。顏色變化的基本順序是白色→黃色→紅色→藍色→黑色，這個時間很短，只有幾秒鐘。在淬火部位介于紅色和黑色之間，呈現藍色時，將切削部放入水中進行冷卻，俗稱得“藍火”；在淬火部位介于白色和紅色之間，呈現黃色時，將切削部放入水中進行冷卻，俗稱得“黃火”。至此就完成了鏨子的淬火和回火處理的全部過程。“黃火”的硬度比“藍火”高些，不容易磨損，但脆性較大，容易崩刃，“藍火”的硬度比較適中。當鏨子的材料為T7、T8碳素工具鋼時，扁鏨一般采取得“藍火”的回火處理，尖鏨和油槽鏨一般采取得“黃火”的回火
處理。

（3）鏨子的熱處理工藝及硬度

表4-3給出了不同鋼號鏨子的熱處理工藝及硬度。

4.1.6 鏨子刃磨操作技術

在鏨削操作過程中，免不了要對鏨鈍的鏨子進行刃磨，鏨子的刃磨操作方法主要有以下幾方面。

（1）鏨子刃磨時的握法

右手大拇指與其他四指左右相對捏住鏨子的兩腮面，以控制鏨子刃磨時的左右移動，左手大拇指與其他四指上下相對捏住鏨身尾部兩平行面，以控制鏨子刃磨時的楔角值，如圖4-15（a）所示。

（2）刃磨方法

雙手握鏨在砂輪的輪緣面上進行刃磨，刃磨時，鏨刃必須高于砂輪水平中心線，一般在砂輪水平中心線上30°～60°的范圍內進行刃磨，如圖4-15（b）所示。要在輪緣的全寬面上作左右移動，同時要控制好鏨子的位置和角度，以保證刃磨出所需要的楔角值和平直的刃線（刃線要平行于斜面）。刃磨時施加在鏨子上的壓力不宜過大，左右移動要平穩，要及時蘸水冷卻以防止退火。

（3）刃磨步驟

① 首先目測鏨身的兩組相互垂直的平行平面是否基本平行和垂直，必要時可刃磨處理。

② 磨平兩斜面。先磨平一斜面，目測此斜面與鏨身平面基本平行即可；再磨平另一斜面，目測此斜面與鏨身平面基本平行即可，同時注意控制斜面夾角（ε）。

③ 磨平兩腮面。先磨平一腮面，此腮面要基本垂直于一個選定斜面；再磨平另一腮面，此腮面也要基本垂直于選定斜面，同時注意控制刃口寬度（B）和副偏角（κτ）。

④ 粗磨前、后刀面。

⑤ 按照要求磨出鏨頭錐面。

⑥ 精磨前、后刀面。注意兩個刃磨難點，一是要通過角度樣板保證楔角值（β）在要求范圍內，二是要目測刃線平直并且平行于選定斜面，即刃線要基本平行于刀面與斜面的交線。注意，精磨操作是在完成熱處理后進行的。

⑦ 精磨兩腮面。保證刃口寬度（B）的尺寸要求和副偏角（κτ）的角度要求。

（4）刃磨操作安全規程

① 砂輪外圓柱表面（工作面）必須平整。

② 開動砂輪機后必須先觀察旋轉方向是否正確，并要等到轉速穩定后才可進行刃磨。

③ 刃磨時，操作者應站立在砂輪機的斜側位置，不能正對砂輪的旋轉方向。

④ 操作者一人進行刃磨時，不允許其他人員聚攏圍觀。

⑤ 刃磨時，必須戴好防護眼鏡。

⑥ 禁止戴手套或用棉紗包裹刃磨鏨子。

⑦ 刃磨時，不要用力過猛，以防打滑傷手。

⑧ 刃磨時，應及時蘸水、冷卻，以防止刃尖部退火。

⑨ 刃磨結束后應隨手關閉電源。