鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

費(fèi)永峰

（浙江微控智造有限公司，浙江 嘉興 314015）

現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)下，機(jī)械制造領(lǐng)域在推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化及促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面發(fā)揮著積極的作用。通過對(duì)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展歷程考察可以看出，機(jī)械加工技術(shù)在推動(dòng)整個(gè)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展中有著舉足輕重的地位，其中因部分機(jī)械加工設(shè)備無法保障機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量及精準(zhǔn)性，因此鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中扮演著重要角色。因此，深入研究與分析鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用至關(guān)重要。

1 鉗工技術(shù)概述

1.1 鉗工類型

在機(jī)械制造和加工領(lǐng)域，鉗工發(fā)展歷史比較悠久，其工作內(nèi)容包括設(shè)備制造和零件加工。由于部分自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器對(duì)相關(guān)加工問題沒有很好適應(yīng)性，因此必須要有一個(gè)鉗工來完成。在處理某些零件時(shí)，對(duì)精度要求比較高，主要是通過鉗工技術(shù)來提高加工質(zhì)量[1-3]。

目前，鉗工技術(shù)種類有裝配鉗工、模具鉗工和一般鉗工。模具鉗工在模具、樣品制造方面起到很好的作用，在進(jìn)行樣板加工時(shí)能進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，此外，其在模具維護(hù)、管理等方面也起到很好的推動(dòng)作用。對(duì)一般鉗工來說，在日常零件維護(hù)工作中，能起到很好的作用，包括零件調(diào)整、工作標(biāo)準(zhǔn)化和簡(jiǎn)化。對(duì)裝配鉗工來說，這一技術(shù)的主要工作就是組裝，然后進(jìn)行全面檢查，以確定組裝質(zhì)量。

1.2 技術(shù)操作特點(diǎn)

在實(shí)踐中，鉗工技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1.由于機(jī)械制造技術(shù)不同，鉗工技術(shù)靈活性和便利性更強(qiáng)，使用方式也更多樣，因此，可滿足不同客戶的機(jī)械要求，從而實(shí)現(xiàn)精密小型零件加工。

2.鉗工技術(shù)更加精準(zhǔn)，且鉗工技術(shù)可將零件精確性發(fā)揮到極致，尤其是在復(fù)雜機(jī)械零件和精密結(jié)構(gòu)零件上更是如此，這是現(xiàn)代精密設(shè)備所不具備的。

3.由于鉗工技術(shù)成本較低，因此在各種生產(chǎn)工藝中具有更大優(yōu)越性，而對(duì)材料和人員要求也相對(duì)較低。在普通機(jī)械生產(chǎn)中，鉗工技術(shù)已得到普遍運(yùn)用。在今后發(fā)展中，它的應(yīng)用范圍會(huì)越來越廣，模具制造、零部件制造、加工等都會(huì)采用鉗工技術(shù)，而在半成品劃線上，則需要鉗工幫助[4-5]。

2 機(jī)械制造中鉗工技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 尺寸鏈

在零件加工和組裝中，總是存在著許多大小上的問題，它們之間存在著某種內(nèi)在關(guān)系，通常一種尺寸改變就會(huì)導(dǎo)致另一種尺寸改變，或者一種尺寸獲得，而尺寸鏈理論則是一種很好的方法。構(gòu)成加工粒度鏈條不同尺度大小叫做“尺寸鏈”?？蓪⑵鋭澐殖煞忾]環(huán)與組成環(huán)兩類。具體如下：

1.封閉環(huán)：最后直接地或間接地確保尺寸鏈條準(zhǔn)確性。在每條尺寸鏈中必須有一條，并且僅有一個(gè)閉合環(huán)圈。

2.組成環(huán)：除閉合圓圈外，其余都叫組成環(huán)，組成環(huán)可分為減環(huán)和增環(huán)兩類。增環(huán)：當(dāng)其他成分環(huán)保持不變時(shí)，某個(gè)成分引起封閉環(huán)也會(huì)發(fā)生同樣變化，則該環(huán)為增環(huán)；減環(huán)：當(dāng)其他成分環(huán)保持不變時(shí)，某個(gè)成分引起封閉環(huán)發(fā)生異向變化時(shí)，則該環(huán)為減環(huán)。

在建立制程尺寸鏈時(shí)，必須先對(duì)工藝流程及技術(shù)尺寸進(jìn)行分析，以確定間接保證精度尺寸，設(shè)定封閉環(huán)，然后由封閉環(huán)開始，根據(jù)零件表面尺寸之間的關(guān)系，由單邊方向箭頭指示成環(huán)，這樣尺寸曲線就稱為尺寸鏈圖。通過以上定義，可通過尺寸鏈圖快速地判定組合環(huán)特性，凡是與封閉環(huán)箭頭方向一致的環(huán)系都稱為減環(huán)，與封閉環(huán)箭頭方向相反的環(huán)系稱為增環(huán)。

計(jì)算方法：

1.封閉環(huán)基礎(chǔ)尺寸。封閉環(huán)基礎(chǔ)大小與增環(huán)基礎(chǔ)大小和除以減環(huán)基礎(chǔ)大小總和，具體如下公式：

式中：

AΣ——封閉環(huán)尺寸。

M——增環(huán)的環(huán)數(shù)。

N——封閉環(huán)在內(nèi)的尺寸鏈的總環(huán)數(shù)。

2.封閉環(huán)的極限尺寸。封閉環(huán)最大限制尺寸等于全部增環(huán)最大限制尺寸和減去全部減環(huán)最小限制尺寸總和；封閉最小限制尺寸等于全部增環(huán)最小限制尺寸和減去全部減環(huán)最大限制尺寸總和。因此，極值法又稱最小極值法。利用公式計(jì)算表示如下：

3.封閉環(huán)上偏移ESA0與下偏移EIA。封閉環(huán)上偏移等于全部增環(huán)上偏移和減去全部減環(huán)下偏移總和，用公式表示如下：

封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和，用公式表示如下：

封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)公差之和，用公式表示如下：

2.1.2 計(jì)算形式

1.正計(jì)算形式：知道每一組成環(huán)大小，就可得到閉合圈大小，它的計(jì)算結(jié)果具有唯一性，這是一種用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)檢驗(yàn)的格式。

2.反計(jì)算形式：在給定閉合環(huán)徑情況下，可求出每一組成環(huán)大小。因?yàn)榻M合環(huán)一般是幾個(gè)，因此，根據(jù)尺寸和精度需要，對(duì)閉合環(huán)容差進(jìn)行逆解，并將其成環(huán)。這種格式經(jīng)常用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3.中間計(jì)算形式：確定閉合環(huán)徑和局部組合環(huán)大小，確定成環(huán)大小。它是應(yīng)用最廣泛的一種，在制造工藝中，當(dāng)基準(zhǔn)不一致時(shí)，它經(jīng)常被用來求出工藝尺寸。

2.1.3 校驗(yàn)

在制造過程中，工件尺寸是不斷變化的，從原始形狀到工藝大小，最終得到符合產(chǎn)品性能要求的設(shè)計(jì)尺寸。一方面，為滿足工藝要求，必須在工藝圖紙和工藝卡片上標(biāo)明特定工藝尺寸，而不是按照產(chǎn)品圖紙上尺寸來進(jìn)行，要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；另一方面，在加工過程中，經(jīng)常要進(jìn)行多個(gè)基準(zhǔn)變換，從而導(dǎo)致工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)或測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致。此時(shí)，采用工藝尺寸鏈原理，對(duì)過程尺寸和容差進(jìn)行分析。

2.2 鉆孔及鉆頭修磨

2.2.1 小孔

小孔是指直徑小于3mm 的洞。小孔鉆進(jìn)難點(diǎn)是排屑困難、鉆頭易斷裂、位置偏差、鉆頭修磨等。鉆小孔注意事項(xiàng)如下：

1.選擇高轉(zhuǎn)速，鉆削直徑在1～3mm 小孔時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)在1800 轉(zhuǎn)/分鐘以上，進(jìn)給量要小而均勻。

2.鉆入時(shí)，進(jìn)給量要盡可能小，防止打滑。

3.定心后，仍然要留神進(jìn)給力，確保鉆頭初始位置。

4.進(jìn)給時(shí)，要掌握好力度和手感。

5.在鉆孔中，首先要頻繁提起鉆頭，一是排屑，二是散熱；其次要在鉆頭上刷一次冷卻。

2.2.2 深孔

1.鉆具修磨要保證斷屑、分屑，使兩個(gè)螺旋槽排屑和排屑均勻，消除刀刃上的毛刺，避免粘附。

2.深度越深，進(jìn)給量越小，排屑越多，越多越好，對(duì)鉆頭進(jìn)行深度監(jiān)控，避免由于進(jìn)給量太大，導(dǎo)致鉆屑堵塞，導(dǎo)致鉆頭和接長(zhǎng)鉆桿斷裂。

3.在使用排屑同時(shí)，要向孔中注入足夠的切削液，以降低切削溫度，減小鉆頭與切屑結(jié)合。

4.注意切削動(dòng)力學(xué)，看切削深度、排屑情況，聽傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聲音是否正常，用手摸工件或進(jìn)給機(jī)構(gòu)手柄是否有不正常振動(dòng)。一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，避免對(duì)工藝造成不良影響。

2.2.3 鉆削

用常規(guī)鉆機(jī)在薄板上鉆時(shí)，易產(chǎn)生振動(dòng)、孔不圓孔、工件易變形、鉆頭出口易拉傷、孔口毛刺較大等問題。薄片組鉆是將麻花鉆兩個(gè)主要切削刃研磨成凹形弧形刀刃，其鉆頭高度較小，刀刃外側(cè)磨成尖銳刀尖，與鉆心刀尖距離為0.5～1mm，即為三尖。所以，鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，兩個(gè)刀片都在工件上開一個(gè)環(huán)形凹槽，使鉆頭中心位置得到穩(wěn)固，使鉆頭軸向力不會(huì)突然下降。利用兩個(gè)銳外刃旋轉(zhuǎn)切割，將圓片從板孔中央切出，達(dá)到內(nèi)定中心外切圓，孔圓光潔、安全可靠的目的。例如，HJ050 焊機(jī)門板、穿線板孔等均采用群體鉆，而群鉆也能鉆有機(jī)玻璃、膠木板、薄鐵板等。

2.2.4 鉆削加工

鉆頭上角是118 度+2 度，刀口后角度是10-14 度，刀口角度是50-55 度。在工件切削加工中，鉆頭修磨對(duì)提高鉆具質(zhì)量至關(guān)重要，通常按下列程序進(jìn)行：（1）在刃磨之前，首先對(duì)砂輪進(jìn)行修磨。有一句話可參考：“砂輪需求不是特別，一般砂輪就夠；外輪側(cè)面要光滑，邊角可彎成小月形。”在進(jìn)行刃磨時(shí)，鉆頭與砂輪接觸，另一只手抓著鉆頭一個(gè)固定位置，另一只手在鉆頭上來回?fù)u晃，在吃刀過程中，要確保刀身后角；在刀片要磨好的時(shí)候，要小心研磨不要從刀刃背面到刀刃側(cè)面，否則刀刃會(huì)出現(xiàn)退火現(xiàn)象。（2）對(duì)月牙槽進(jìn)行研磨。用手持鉆頭，將刀身主要刀刃保持在水平方向，確保刀身斜度和刀身側(cè)面角度是正的。刃磨時(shí)，鉆頭以平直速度緩慢地進(jìn)給，切勿在豎直面上下擺動(dòng)，或繞著鉆桿旋轉(zhuǎn)，以免使刀身呈S 型，使刀身斜角減小，同時(shí)，弧形對(duì)稱性不易控制。（3）對(duì)刀片進(jìn)行修整。在刃磨過程中，要特別留意鉆頭上磨削位置，從刀刃到刀身，要逐步從刀刃到刀心，同時(shí)要小心，切勿將刀片磨太薄。利用鉆頭技術(shù)，可將鉆頭加工為精擴(kuò)孔、群鉆等，以適應(yīng)不同使用條件。

2.3 螺紋加工

2.3.1 攻絲

利用絲錐在工件孔中切割出內(nèi)螺紋的工藝叫做攻絲。（1）一種螺釘。為降低切削力，延長(zhǎng)使用壽命，將切削量分配到多個(gè)螺桿上，M6～M24 螺桿一組2 根，稱為頭錐（攻擊）和二錐（攻擊），M6 和M24 以上螺桿各有三根。（2）用于夾緊絲錐刀柄，使絲錐轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）決定基坑直徑。在攻絲過程中，絲錐在切割物料的同時(shí)，也會(huì)對(duì)物料造成壓力，從而使螺紋齒形發(fā)生塑性變形。底孔直徑D0=D0=D-P,D0 為底孔直徑，D 為最大螺紋直徑，P 為螺距，若M12 螺紋加工，P 為1.75mm，D0=D-P=12～1.75=10.25mm，鉆前選擇10.25 鉆頭，再用M12 絲錐攻絲；鉆鑄鐵件或塑性較小物料，底孔直徑D0=D-(1.05-1.1)P。（4）對(duì)線攻擊。在攻螺紋時(shí)，絲錐要方正，在絲錐進(jìn)1～2 次時(shí)，用直角尺檢測(cè)絲錐豎直程度；在對(duì)齊、切3～4 次絲錐時(shí)，只要將絞線均勻地旋轉(zhuǎn)，不需要大力下壓。

2.3.2 套螺紋

套線也叫套圈，是指用板牙在圓筒或圓錐表面上切出外線一種加工工藝。帶螺紋時(shí)，由于板齒擠壓，導(dǎo)致材料發(fā)生變形，因此，在套圈之前，圓棒直徑應(yīng)該比螺紋大直徑略小，d 直徑d=d-0.13P,d 表示圓柱直徑，d 表示螺紋大直徑，P 表示螺距。如M12 螺桿P 是1.75mm，則棒材直徑為12-0.13×1.75=11.78mm。

2.3.3 取斷絲錐

在螺紋加工過程中，由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致絲錐在孔中斷裂，從而導(dǎo)致零件報(bào)廢。在取出絲錐前，應(yīng)先清除絲孔中的切屑和絲錐，然后添加適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油，如煤油、機(jī)油等，以減少攻絲時(shí)摩擦力。一般也可將試件壓入斷絲錐容屑槽內(nèi)，沿退轉(zhuǎn)切線方向輕輕地將其除去。刀具外徑應(yīng)該比被切斷絲錐底部孔徑小，通常為0.1-0.2mm，并在尾端磨為四方形，便于用鉸桿固定。如斷絲錐與螺孔嚙合過緊，無法用上述方法取出時(shí)，可用電火花處理將其擊碎，或用乙炔火焰或噴燈將其加熱，再用鉆頭鉆出。

2.3.4 修磨絲錐

如絲錐切割部位有磨損，就可進(jìn)行修磨。在研磨過程中應(yīng)注意：保持每一片葉片半錐角和切割段長(zhǎng)度精確度和連貫性；旋轉(zhuǎn)時(shí)要小心，以免刮傷其他葉片刀片。如在調(diào)整后絲錐上出現(xiàn)明顯磨損，可使用帶棱角片狀砂輪對(duì)其進(jìn)行修磨，并對(duì)其前角進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

綜上所述，本文以鉗工技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用為研究方向，分析了鉗工技術(shù)類型及操作特點(diǎn)，論述了建工技術(shù)在機(jī)械加工中的具體應(yīng)用，繼而結(jié)合當(dāng)前信息化及智能化機(jī)械制造背景下鉗工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀提出相應(yīng)的建議。綜合上述分析可以看出，機(jī)械加工企業(yè)要在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中取得較好發(fā)展，必須對(duì)其進(jìn)行深入研究。在機(jī)械加工中，有必要對(duì)鉗工的一些特殊技術(shù)問題進(jìn)行進(jìn)一步研究。對(duì)此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)積極探索出更加科學(xué)、高效的機(jī)械加工鉗工技術(shù)，對(duì)機(jī)械加工有關(guān)鉗工技術(shù)發(fā)展起到推動(dòng)作用，從而提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。