提高鑽孔精度的小竅門

    摘要：在鑽削加工的實操訓練中，應對教學裝置和學生技能基礎的實際情況認真分析研究，並在找正孔的中心位置、保證工件被加工表面與鑽床主軸軸線垂直度及提高麻花鑽刃磨質量等方面尋找竅門，給學生掌握鑽孔工藝和提高操作技能水平引路。
　　關鍵詞：鑽孔；精度；竅門

　　俗話說：“車工怕車細長軸，鉗工怕鑽孔。”這句話說明在孔的加工方面保證精度是一件不容易的事。在孔的加工過程中最容易造成精度誤差的因素通常有孔中心偏移、孔的軸線不垂直於工件基準面和鑽出孔的孔徑有誤差。孔中心的偏移通常是因為孔的中心位置不正確引起的；孔的軸線不垂直基準面通常是在裝夾工件時被加工表面與鑽床主軸軸線不垂直造成的；孔徑的誤差則多數是由麻花鑽刃磨不好、切削刃長度不等和角度偏差引起的。如何找正孔的中心位置？如何保證工件被加工表面與鑽床主軸軸線的垂直度？如何刃磨好麻花鑽？……對一個在校生來說，這些都不容易掌握，既是重點又是難點。通過多年的教學研究，對解決這些難點，筆者做了有益的嘗試，收到了一定成效。
　　孔中心位置的找正竅門
　　找好中心點，打好樣衝眼劃中心線時應以工件的兩個基準面來劃線，不要以為只要保證劃線的尺寸不出錯，就可以隨便選擇一個面來劃線。否則，不僅容易累積誤差，而且還會給操作者判斷樣衝眼的位置帶來困難。在打樣衝眼時，大家容易考慮到保證樣衝軸線和工作平面的垂直度問題，而往往忽視樣衝眼究竟該打在什麼位置上。通常情況，操作者很自然地就選擇了中心線交叉處的中心位置（如圖1a所示）。事實上，選擇的這一點並不是圓的中心。在實踐中，鉗工操作通常使用的劃線工具（劃針、劃規、高度遊標卡尺等）所劃出的線寬至少是0.1mm 左右。所以，打樣衝眼時應考慮這一客觀因素。正確的樣衝眼選點應沿著劃線基準方向且在圓的兩條中心線下緣相交處，如圖1b所示。
　　選擇有正確錐度的樣衝打眼保證所使用的樣衝有正確的錐度對初鑽時的鑽頭定位是十分重要的。在打樣衝眼時千萬別小看這個問題，更不應該隨便在砂輪機上刃磨幾下樣衝就打眼了。這樣，初鑽時往往給鑽頭的定位帶來不利影響，也給下道工序的擴孔或糾正偏差帶來更多麻煩。通常的做法是操作者可選擇直徑適可的45號圓鋼在車床上車出30°～60°錐度的樣衝，並通過熱處理來提高衝頭的硬度，然後在劃好的孔中心線上打樣衝眼。這種做法有利於提高鑽孔的精度。
　　製作輔助定位錐找正中心位置當工件裝夾在平口鉗上時，如何使圓的中心位置找正又快又準是操作者在鑽孔前應考慮的問題。通常的做法是用一隻小直徑的鑽頭打底孔。一是因為它比直接用大鑽頭鑽孔更易於找正中心位置，二是操作時即使找不正中心位置也給後一道工序留有調整的餘地。事實上，這種中心找正方法仍存在較大誤差，且花費時間多。可改用輔助定位錐來找正中心位置，具體做法是：用直徑適可的45號圓鋼在車床上車出一個錐度15°的小錐體（如圖2所示），鑽孔前把它裝夾在鑽夾頭上。找正孔中心時用它來輔助找正，既有利於準確找正，又可大大縮短找正時間。
　　用中心鑽先鑽出中心孔來確保定位準確當用輔助錐體找正圓的中心位置後，在鑽底孔前應先用中心鑽鑽出中心孔。因為鑽底孔用的麻花鑽直徑較小且存在剛性不足的突出問題，而中心鑽的剛性好、定位準確，有利於提高鑽孔精度。
　　用檢查方框來提高對鑽孔誤差判斷的準確性通常在劃線時操作者習慣於通過劃幾個同心圓的方式來判斷孔中心線偏移的方向，如圖3a所示。事實上，這種使用同心圓的判斷方式不容易讓操作者迅速做出偏移方向判斷和快速準確校正孔的中心位置偏差，但改用檢查方框來校正就會方便、準確、快捷得多，如圖3b所示。其中的原因：一是檢查方框是用高度遊標卡尺在與中心線同一工作基準面劃出的，而檢查圓則是通過劃線規以中心樣衝眼為基準劃出的。無論是從劃線工具的精度，還是從選擇基準劃線來說，用方框檢查都比用圓檢查更有利於提高精度。二是從判斷中心線偏移誤差準確性方面來說，方框檢查比同心圓檢查的方法具有明顯優勢。用同心圓檢查時，操作者需要判斷的是淺錐孔的一段圓弧與檢查圓弧的背離和靠近的程度，如圖3a所示。而用方框檢查時，操作者只需要判斷淺錐孔與方框上下左右的四個切點的接近程度，如圖3b所示。當淺錐孔與檢查方框所形成的1點和2點為外切點，3點和4點為內切點時，則表明孔的中心線位置就是正確的了。顯然，後者更容易、更快捷、更準確。
　　提高工件被加工表面與鑽床主軸軸線垂直精度的竅門
　　工件孔軸線歪斜的最直接原因就是工件被加工表面沒有與鑽床主軸軸線垂直。解決這一問題的出發點就是想方設法減少裝夾工件時人為因素（或裝置、夾具）帶來的影響。在一般的鉗工操作中，鑽孔常用的機床裝置是臺式鑽床和立式鑽床，所用的夾具多為平口鉗（或壓板）。對操作者而言，應對保證鑽孔精度的機床裝置有一個正確的瞭解，除了在鑽孔前要檢查鑽床主軸是否過於鬆動，帶輪的皮帶是否過於鬆弛，活動平臺的零刻線是否對齊之外，還要善於利用鑽床的工作臺面和夾具的工作面來保證鑽孔的精度，例如，平口鉗的底座平面和活動鉗口的導軌面及固定鉗口的垂直工作面等。這裡筆者著重介紹提高工件被加工表面與鑽床主軸軸線垂直精度的兩個小竅門。
　　（一）利用自制的可調式三點支承墊鐵來輔助裝夾工件
　　可調式三點支承墊鐵結構說明圖4a是一塊經磨削加工且在其上鑽有三排孔的底板；圖4b是通過車床精車加工得來的尺寸相同的帶柄圓錐體。
　　可調式三點支承墊鐵的工作原理根據“三點可決定一個平面”的原理並充分利用了三點支承穩定性好、平穩可靠的優點來支承工件。由於圓錐體的柄與底板的孔是間隙配合，所以根據支承工件的尺寸大小和形狀選擇不同孔位就很方便地進行了支承點的調整。
　　可調式三點支承墊鐵的優點可調式三點支承墊鐵與普通墊鐵在支承工件時，雖然均選擇平口鉗的導軌面作為基準，但比較起來，可調式三點支承墊鐵具有明顯優點：（1）支承工件平穩可靠。（2）最大限度地減少了工件因變形、表面缺陷或形狀誤差（或加工中的鐵屑）帶來的影響，最大限度地減小了工件表面與墊鐵表面大面積面與面相接觸時帶來的工件裝夾誤差。（3）可以方便地避開工作表面的瑕疵，保證鑽孔的精度。（4）可以方便地讓出鑽削孔位，有利於鑽通孔時排屑和避免鑽頭鑽削到墊鐵。（5）可根據工件的形狀和大小方便地調整支承點。
　　（二）利用圓棒輔助裝夾工件
　　在通常情況下操作者習慣將工件直接夾持在平口鉗的固定鉗口和活動鉗口之間，如圖5a所示。這樣的夾持方式，若在工件兩個側面平行度精度非常高且與上下兩個水平面的垂直度非常好的情況下，可以保證工作水平面與鑽床主軸軸線的垂直，但是若兩個側面中有一個側面加工精度不高就會使得工件在裝夾時很難保證水平面與主軸軸線垂直。而採用圓棒輔助裝夾就可以避免上述不利因素，提高鑽孔的精度，如圖5b所示。
　　操作說明將工件的加工基準面與平口鉗的固定鉗口夾持面直接接觸，在工件的非基準面和活動鉗口的夾持面之間水平放入一根小圓柱棒來輔助裝夾。
　　工作原理利用小圓柱棒輔助裝夾可把活動鉗口夾持面、工件非準基面和工件基準面三者原來的面與面平行關係轉化成小圓棒前、後素線與各夾持面的平行關係。由於小圓柱棒輔助裝夾時是前後兩條素線與活動鉗口和工件非基準面接觸，所以，在裝夾工件時就可避免非基準面精度不高或是活動鉗口夾持面有瑕疵（如有鐵屑）等不利因素對工件水平面與鑽床主軸軸線垂直度的影響，從而保證鑽孔的精度。
　　提高麻花鑽刃磨質量的小竅門
　　在鑽削加工中，麻花鑽切削刃的刃磨質量高低對鑽孔精度的影響是比較大的，若左右兩條切削刃長度不一樣、角度不對稱，不僅孔的軸線會偏移，而且孔徑也會存在較大誤差。保證麻花鑽的刃磨質量對初學者來說還是有難度的，而藉助角度樣板來對照不失為一個好方法。在實際教學中，筆者深有體會，即使一些學生拿著角度樣板來比對，也還是不能準確和迅速地判斷出兩切削刃的長度是否相等，角度是否一樣大小。究其原因，目前所用的角度樣板沒有像遊標卡尺或千分尺那樣有刻度線和讀數。為此，筆者嘗試製作了一種有刻度線的角度樣板，如圖6所示。實踐證明，這種帶有刻度線的角度樣板大大方便了學生在刃磨麻花鑽時作出正確判斷，提高了麻花鑽刃磨的質量和效率。 
　　具體做法是用高度遊標卡尺在樣板的前後兩個大平面上均勻地劃出一些刻度線。
　　以上所述來自於筆者教學實踐中的經驗，這些小竅門在指導學生實操訓練方面已見成效，但也難免有不完善之處，敬請專家指正。
　　參考文獻：
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