高层建筑施工中常用的钢结构制孔方法及机械选用

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：在钢结构的制作中，常用的加工方法有钻孔、冲孔、扩孔、铰孔等，施工时可根据不同的技术要求合理选用。构件制作应优先采取钻孔。冲孔采用转塔式多工位数控冲床可大大提高加工效率。这样扩孔时导向性好，切削平稳，可增大切削用量并改善加工质量。

在钢结构的制作中，常用的加工方法有钻孔、冲孔、扩孔、铰孔等，施工时可根据不同的技术要求合理选用。

构件制作应优先采取钻孔。钻孔在钻床上进行，可以钻任何厚度的钢材。其原理是切削，所以孔壁损伤较小，质量较高。厚度在5mm以下的所有普通结构钢及厚度小于12mm的次要结构允许冲孔，材料在冲切后仍保留有相当韧性，冲切孔上才可焊接施工，否则不得随后施焊。如果需要在所冲的孔上再钻大时，冲孔必须比指定的直径小3mm。冲孔采用转塔式多工位数控冲床可大大提高加工效率。

1.钻孔加工

（1）画线钻孔。钻孔前先在构件上画出孔的中心和直径，在孔的圆周上（90°位置）打四只冲眼，以供钻孔后检查用。孔中心的冲眼应大而深，在钻孔时作为钻头定心用。画线工具一般用画针和钢直尺。

为提高钻孔效率，可将数块钢板重叠起来一齐钻孔，但一般重叠板厚度不应超过50mm，重叠板边必须用夹具夹紧或定位焊固定。厚板和重叠板钻孔时要检查平台的水平度，以防止孔的中心倾斜。

（2）钻模钻孔。当批量大、孔距精度要求较高时，应采用钻模钻孔。钻模有通用型、组合式和专用钻模。通用型钻模，可在当地模具出租站订租。组合式和专用钻模则由本单位设计制造。图7-9和图7-10所示为两种不同钻模的做法。

对无镗孔能力的单位，可先在钻模板上钻较大的孔眼，由钳工对钻套进行校对，符合公差要求后，拧紧螺钉，然后将模板大孔与钻套外圆间的间隙灌铅固定（图7-11）。钻模板材料一般为Q235钢，钻套使用材料可为T10A（热处理55～60HRC）。

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图7-9　节点板钻模

（a）钻模板；（b）钻套；（c）放进钻套后的钻模板

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图7-10　角钢钻模

（a）模架尺寸；（b）钻套和模架
1—模架；2—钻套

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图7-11　钻模

1—模板；2—螺钉；3—钻套

2.冲孔加工

冲孔是在冲孔机（冲床）上进行的，一般只能在较薄的钢板或型钢上冲孔，孔径一般不应小于钢材的厚度，多用于不重要的节点板、垫板、加强板、角钢拉撑等小件的孔加工，其制孔效率较高。但由于孔的周围产生冷作硬化，孔壁质量差，孔口下塌，故在钢结构制作中已较少直接采用。

冲孔的操作要点如下：

（1）冲孔的直径应大于板厚，否则易损坏冲头。冲孔下模上平面的孔应比上模的冲头直径大0.8～1.5mm。

（2）构件冲孔时，应装好冲模，检查冲模之间的间隙是否均匀一致，并用与构件相同的材料试冲，经检查质量符合要求后，再正式冲孔。

（3）大批量冲孔时，应按批抽查孔的尺寸及孔的中心距，以便及时发现问题，及时纠正。

（4）环境温度低于－20℃时禁止冲孔。

3.扩孔加工

扩孔是用麻花钻或扩孔钻将工件上原有的孔进行全部或局部扩大，主要用于构件的拼装和安装，如叠层连接板孔，常先把零件孔钻成比设计小3mm的孔，待整体组装后再行扩孔，以保证孔眼一致、孔壁光滑；或用于钻直径在30mm以上的孔，先钻成小孔，后扩成大孔，以减小钻端阻力，提高工效。

用麻花钻扩孔时，由于钻头进刀阻力很小，极易切入金属，引起进刀量自动增大，从而导致孔面粗糙并产生波纹，所以，用时需将其后角修小。由于切削刃外缘吃刀，避免了横刃造成不良影响，因而切屑少且易排除，可提高孔的表面光洁度。

扩孔钻是扩孔的理想刀具。扩孔钻切屑少，容屑槽做得较小而浅，增多刀齿（3或4齿），加粗钻心，从而提高扩孔钻的刚度。这样扩孔时导向性好，切削平稳，可增大切削用量并改善加工质量。扩孔钻的切削速度可为钻孔的0.5倍，进给量为钻孔的1.5～2倍。扩孔前，可先用0.9倍孔径的钻头钻孔，再用等于孔径的扩孔钻头进行扩孔。

4.铰孔加工

铰孔是用铰刀对已经过粗加工的孔进行精加工，可降低孔的表面粗糙度和提高精度。铰孔时必须选择好铰削用量和冷却润滑液。铰削用量包括铰孔余量、切削速度（机铰时）和进给量，这些都对铰孔的精度和表面粗糙度有很大影响。

铰孔时工件要夹正，铰刀的中心线必须与孔的中心保持一致；手铰时用力要均匀，转速为20～30r/min，进刀量大小要适当，并且要均匀，可将铰削余量分为两三次铰完，铰削过程中要加适当的冷却润滑液，铰孔退刀时仍然要顺转。铰刀用后要擦干净，涂上机油，刀刃勿与硬物磕碰。

高层建筑施工中常用的钢结构制孔方法及机械选用

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