钢材制孔：摇臂钻床适用于笨重大工件和多孔工件加工

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。因此，要养成划完线后进行检验的好习惯。冲头和冲模的切断部分作成圆形、方形或其他形状。详细冲孔过程见图9-17，冲压时会在材料的断面形成塌陷带、光亮带、撕裂带和毛刺四部分，见图9-18。表9-16 板料加工常用材料的抗剪强度冲头直径与冲模直径之间的间隙越大。冲孔的低碳钢厚度不可超过25mm。

制孔是焊接结构制造中不可缺少的工序，制孔的方法有钻孔、冲孔和割孔等。冷加工制孔主要采用压力机和钻床，但孔径必须大于板厚。冲孔效率高，但孔边易出现加工硬化和微裂纹。中、厚板制孔多采用钻孔的方法，钻孔质量好，钻深大，没有加工硬化现象。多孔的构件可以采用多轴数控钻床，特厚板的钻孔可采用深孔钻床。热加工制孔主要采用氧焰、等离子、激光等切割制孔，它不受工件尺寸的限制，适应性强。

1.钻孔

用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动：主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右，属粗加工。

常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种，手电钻也是常用的钻孔工具。

1）台式钻床（简称台钻），是一种在工作台上作用的小型钻床，其钻孔直径一般为13mm以下。由于加工的孔径较小，故台钻的主轴转速一般较高，最高转速可高达近万r/min，最低也在400r/min左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。在进行钻孔前，需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离，并锁紧固定（结合挂图与实物讲解示范）。台钻小巧灵活、使用方便、结构简单，主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。

2）立式台钻（简称立钻），这类钻床的规格用最大钻孔直径表示。与台钻相比，立钻刚性好、功率大，因而允许钻削较大的孔，生产率较高，加工精度也较高。立钻适用于单件、小批量生产加工中、小型零件。

3）摇臂钻床，它有一个能绕立柱旋转的摇臂、摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动，同时主轴箱还能在摇臂上作横向移动。因此操作时能很方便地调整刀具的位置，以对准被加工孔的中心，而不需移动工件。摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。

钻孔操作方法

1）准确划线。钻孔前，首先应熟悉图样要求，加工好工件的基准；一般基准的平面度≤0.04mm，相邻基准的垂直度≤0.04mm。按钻孔的位置尺寸要求，使用高度尺划出孔位置的十字中心线，要求线条清晰准确；线条越细，精度越高。由于划线的线条总有一定的宽度，而且划线的一般精度可达到0.25～0.5mm，所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验；若对于划线后检验做的不够，经常拿着划错线的工件进行钻孔，根本保证不了孔的位置精度；特别是在等级鉴定的考场上，由于学生们心理紧张担心工件不能按时完成，往往划完线后不进行检验急于钻孔，等到发现孔的位置精度差时已经晚了。因此，要养成划完线后进行检验的好习惯。

2）划检验方格或检验圆。划完线并检验合格后，还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆，作为试钻孔时的检查线，以便钻孔时检查和矫正钻孔位置，一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆，小检验方格或检验圆略大于钻头横刃，大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。

3）打样冲眼。划出相应的检验方格或检验圆后应认真打样冲眼。先打一小点，在十字中心线的不同方向仔细观察，样冲眼是否打在十字中心线的交叉点上，最后把样冲眼用力打正、打圆、打大，以便准确落钻定心。这是提高钻孔位置精度的重要环节，样冲眼打正了，就可使钻心的位置正确，钻孔一次成功；打偏了，则钻孔也会偏，所以必须纠正补救，经检查孔样冲眼的位置准确无误后方可钻孔。

4）试钻。钻孔前必须先试钻，使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑，然后目测该浅坑位置是否正确，并要不断纠偏，使浅坑与检验圆同轴。如果偏离较小，可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移，达到逐步校正。如果偏离过多，可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽，这样做的目的是减少该部位切削阻力，从而在切削过程中使钻头产生偏离，调整钻头中心和孔中心的位置。试钻切去錾出的槽，再加深浅坑，直至浅坑和检验方格或检验圆重合后，达到修正的目的再将孔钻出。

5）钻孔。钳工钻孔一般以手动进给操作为主，当试钻达到钻孔位置精度要求后，即可进行钻孔。受动进给时，进给力量不应使钻头产生弯曲现象，以免孔轴线歪斜。钻小直径孔或深孔时，要经常退钻排屑，以免切屑阻塞而扭断钻头，一般在钻孔深度为直径的3倍时，一定要退钻排屑。

2.冲孔

冲孔是指把坯料内的材料以封闭的轮廓和坯料分离开来，得到带孔制件的冲压方法。在钢板、革、布、木板等材料上打出各种图形以适应不同的需求，具体有：十字孔、菱形孔、鱼鳞孔、八字孔、六方孔、冲孔板、长孔、四方孔、圆孔、冲孔板网、三角孔等。

冲孔是在冲孔机上或联合冲剪机上进行。冲孔过程和剪切过程相似。冲孔是用冲头和冲模来代替剪刀。冲头和冲模的切断部分作成圆形、方形或其他形状。冲压孔时，孔边缘上的金属发生冷作硬化，因此重要的金属结构，需用扩孔的办法将硬化的区域去掉3～6mm。

详细冲孔过程见图9-17，冲压时会在材料的断面形成塌陷带、光亮带、撕裂带和毛刺四部分，见图9-18。各部分的尺寸受材料厚度和模具间隙等因素影响会有所不同。

图9-17 冲孔过程

图9-18 冲压孔分析

计算冲压吨位模具在进行冲压时，冲压力不能超过机床的最大公称力，并且不能超过模具的耐压力。模具的结构形式决定模具的最大耐压力。冲压力可由下式计算：

P=KLδτ （9-32）

式中 P——冲孔力，单位为N；

L——磨具刃口的周长，单位为mm；

δ——板料厚度，单位为mm；