钳工自由钻孔精度与方法研究
摘要：钳工是一种以锉、钻、铰刀、老虎钳等手工工具为主所进行机器的装备和零件、部件修整工作的工种，钳工自由钻孔对精度的要求非常高，需要提高自由钻孔的工艺质量，改善钻孔方法方能保证钻孔精度。本文将简单介绍钳工自由钻孔的概念，论述钳工自由钻孔的存在问题与解决对策，并从正确使用校正圆柱找正法、运用销棒定位法、采用目测找正法和灵活应用金属切削液等四个方面来探讨确保钳工自由钻孔精度的方法。
关键词：钳工；自由钻孔；精度；方法
一、钳工自由钻孔的概念
钳工自由钻孔就是通过使用锉刀、铰刀、老虎钳等工具来进行钻孔工作的工艺技术。钳工自由钻孔过程中所使用的钻床有台钻、立钻、摇臂钻、手钻等，最常用的钻头是麻花钻，这种钻由两把主刀刃、两把副刀刃、前刃面、后刃面和副后刃面组成的，其工作面是导向部分与切削部分。
铰刀是一种圆柱或者圆锥形的旋转切削刀具，用来对钻孔、镗孔或者铸孔进行扩孔并完成精加工，但是不能直接用于钻孔，所有的铰刀都有纵向排屑槽，其刀背和刀面都可用来切割。老虎钳是用以夹持工件并使之固定以利于操作的一种手工工具，另一方面，在进行钳工自由钻孔工作时，除了要使用钻、铰刀、老虎钳等工具还需要钻床、钻头和镗床的辅助。钻头是一种在实体材料上钻圆孔或者扩孔的圆柱形切削工具。钻头、手钻和螺旋钻都有切削刃，能在工件上钻孔。钻孔通常要求高速和低扭矩，钻头每转一圈，工件上就切下一些切屑。镗床是一种用镗刀在工件上扩大预制孔，使钻孔光滑而精确的机床。镗出的孔径大小主要由镗头来控制，镗出的孔在圆整性、同心性和平行性方面更为准确。一般情况下，在进行钳工自由钻孔工作中所用的镗床有一根垂直主轴和一个夹持工件的工作台，可在彼此相互垂直的两个方向作水平运动，因此，加工出的孔与孔之间有准确的孔距，在进行大规模生产的工厂里，一般使用带有多主轴的镗床。
二、钳工自由钻孔的存在问题与解决对策
影响钳工自由钻孔精度的原因有两个，一方面是钻头本身存在缺陷，另一方面是加工工艺不完善。与立钻、摇臂钻、手钻和台钻相比，最常用的麻花钻头凭借自身优势被广泛使用，但是，麻花钻头本身也存在一定的缺陷，这种钻头有两个主刀刃和两个副刀刃，还有两个前刃面、两个后刃面和两个副后刃面，组成结构较为复杂，在进行钳工自由钻孔工作时的轴向拉力会增大，造成轴线不对称，钻头也不稳定，钻心难免会存在偏差，必然会影响钻孔精度。另一方面，钳工自由钻孔工作的加工工艺不完善，所选用的钻床主轴存在很大的误差，进行钻孔时对麻花钻头的刀刃以及前刃面、后刃面和副后刃面的磨损度不一样，导致所钻的孔大小精度不一致。因此，要致力于麻花钻头的优化，并不断开发新的高科技钻头。另外，要注意调整钻床主轴，确保麻花钻头的刀刃以及前刃面、后刃面和副后刃面的一致性与对称性，降低麻花钻头的偏差，完善钳工自由钻孔工作的加工工艺，避过麻花钻心的缺点，用外层刀刃来进行切削和扩孔，要注意不能用麻花钻头的横刃来进行切削，要先钻孔然后再扩孔，在进行扩孔时，要用老虎钳将工件固定好，并为钻床工作台和老虎钳的接触面涂抹一层机油以提高润滑效果，然后用手转动钻夹头，确保端口的孔壁与麻花钻头的两个切削刃同时有所接触，在这种情况下，麻花钻头就能够切出类似于同心圆的倒角圈，然后再用钻床来进行钳工自由钻孔，这样可以进一步提高钳工自由钻孔的精度。另一方面，在钻孔工作完毕后要对麻花钻头进行维修，保证钻头符合钳工自由钻孔精度的加工标准，保持麻花钻头的几何角度和两把主刀刃和两把副刀刃的对称和一致。
三、确保钳工自由钻孔精度的方法
（一）正确使用校正圆柱找正法
如果工件中存在多个由位置精度的孔所组成的孔系，而每个孔的找正方法需要可使用更多辅助量具来完成，工件上三个孔可以形成有相互位置精度关系的孔系，要加工这样的孔系，在进行钳工自由钻孔工作之前需要设计好高精度的加工图纸，选取三个尺寸标准的校正圆柱、卡尺和千分尺、量块和百分表，然后划出精确的加工位置线，在工件中心加工螺纹孔，由工件的大小来确定螺纹孔的大小。其次，还需要在钻床主轴上安装杠杆百分表，要使钻床主轴线和校正圆柱的轴心线的同轴度满足，然后再拆除校正圆柱并对工件加以固定，利用麻花钻头和铰刀等工具予以加工，与此同时，要做好测量工作，确保钳工自由钻孔精度与图纸的要求保持一致。校正圆柱找正法所运用的标准量具可以大幅度提高钻孔的位置精度，并将其控制在±0.01mm的范围内，因此，这种方法是进行钳工自由钻孔工作最常用的方法之一，也是钻孔精度最高的工艺方法。
（二）运用销棒定位法
销棒定位法通常用于测量基准面，一般都设置钻孔为D，基准面是A，销棒直径是r，量具直接测量量块外侧面与销棒为圆柱面之间的距离用L来表示，可以写作L=I+H+d／2，如果测量数据等于销棒半径、孔距离基准面距离、量块厚度之和，即说明待加工孔现在位于准确位置上，钻床主轴中心线与待加工孔中心线同线，这时便可固定夹具、主轴位置，换上钻头开始钻孔。但是，在使用销棒定位法的时候要注意用老虎钳将工件固定好，确保工件装夹质量，降低因为麻花钻头的缺陷引起的偏差，这样方能全面提高钳工自由钻孔精度，确保工件加工质量。
（三）采用目测找正法
钻孔前利用高度尺等划线工具，找出待加工孔圆心，并用样冲轻冲圆心，以便画出校正圆，之后再利用样冲加深冲眼，方便后期钻孔时横刃定心。先用钻头前端切削部分在工件代加工孔圆心处切出较小锥坑，目测所钻锥坑是否与所画校正圆同心，如不同心依靠移动工件或移动钻床主轴来解决，如果偏离较多，也可用样冲或油槽錾在需要多钻去一些材料的临近部位錾出几条槽，以减小此处的切削阻力，而使钻有便至正确位置，达到借正的目的。值得注意的是，由于钻头的切削部分都集中在钻头顶端，所以在锥坑外圆小于钻头直径之前就一定要完成借正工作。这种方法所加工孔的位置精度大约有±0.3mm，属于粗加工，如果需要更高精度的加工就不能使用这种方法。
（四）灵活应用金属切削液
在进行自由钻孔时，不仅要掌握专业的技术方法，而且灵活使用金属切削液来保证钻孔的精度。如今，在钳工自由钻孔中所使用的金属切削液主要包括乳化液、半合成切削液和全合成切削液，这三种金属切削液的基本成分有净水、润滑剂、稳定剂、乳化剂、抗硬水剂、抗菌剂、防锈剂、抗极压剂、抗氧化剂等物质，这些物质都具有各自的作用。其次，使用金属切削液时必须遵循金属切削液的选用原则，依据不同的钻孔来使用适量的金属切削液；并考虑运行成本原则。
综上所述，钳工是一种以锉、钻、铰刀、老虎钳等手工工具为主所进行机器的装备和零件、部件修整工作的工种，锉刀是金属加工钻孔时所使用的淬钢工具，钻有麻花钻、立钻、摇臂钻、手钻和台钻等，钳工自由钻孔过程中最常用的是麻花钻，铰刀是一种圆柱或者圆锥形的旋转切削刀具，主要由高碳钢、高速钢和硬质碳化物制成，老虎钳是用以夹持工件，并使之固定以利于操作的一种工具。在进行钳工自由钻孔工作时，除了要使用锉刀、钻、铰刀、老虎钳等工具还需要钻床、钻头和镗床的辅助。钳工自由钻孔对精度的要求非常高，因此，要优化麻花钻头，完善加工工艺，根据钳工自由钻孔的具体精度要求，正确使用校正圆柱找正法、运用销棒定位法、采用目测找正法，并灵活应用金属切削液以提高钳工自由钻孔精度，维护加工机械设备。
参考文献：
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