在《工人技术等级标准》中规定,作为一名冲压工,必须应学会和熟练钳工的有关基本操作技术,以便更好地完成冲压作业任务。钳工的基本操作主要有划线、錾削、锉削、锯削、弯曲、校正、钻孔、攻螺纹和研磨等作业内容。这些工艺操作,不是一日之功,而是要经过长期反复习练,才能熟中生巧,成为一名优秀的技工。
在待加工的毛坯上,按设计图样划出零件所要加工的图形轮廓线以及孔的轴线等操作称为划线。划线是冲压工最基本的技能,它主要用于原材料的制备及维修冲模时制作破损的冲模零件。
1.划线的作用
坯件通过划线后,主要有如下作用:
1)表示出加工位置、加工余量和加工时找正零件的基准。
2)用划线可检查毛坯外形尺寸是否合乎要求。
3)通过划线时对加工余量的合理分配(俗称借料)挽救可能报废的毛坯。
2.划线工具
常用的划线工具主要有:
(1)划线平板 划线平板(图3-1)用铸铁制成,其表面经精刨或刮削加工,可作为划线及检测的基准。
(2)划针 划针是划线的基本工具。常用的划针(图3-2)是用 ϕ 3~ ϕ 6mm的弹簧钢丝或高速钢丝制成。其顶端磨成15°~20°的尖角并经热处理淬硬,其硬度可达到55~60HRC。有的划针还在尖部镶有硬质合金,以使其保持长期锋利。划针的作用主要是在金属坯料上划出零件加工的较扁线束。
图3-1 划线平板
图3-2 划针
(3)直角尺、三角尺与钢直尺 直角尺(图3-3a)主要作为划平行线、垂直线的导向工具;三角尺(图3-3b)用于量取量值及划角度线;钢直尺(图3-3c)则用于连接直线和度量尺寸。
(4)划规 划规(图3-4)主要用于划圆及圆弧、等分角度及量取尺寸等。常用的划规主要有普通划规(图3-4a)、扁形划规(图3-4b)、弹簧划规(图3-4c)及划大尺寸的大尺寸划规(图3-4d)等。
图3-3 直角尺、三角尺及钢直尺
a)直角尺 b)三角尺 c)钢直尺
图3-4 划规
a)普通划规 b)扁形划规 c)弹簧划规 d)大尺寸划规
(5)划线盘 划线盘是用来在坯件划线时找正位置并划线。其直头用于划线,而弯头用于找正工件位置,如图3-5所示。
(6)游标高度卡尺 游标高度卡尺主要用于精密划线和测量尺寸,在使用时一定要保护刀刃,以免损坏,如图3-6所示。
(7)样冲 样冲(图3-7)用工具钢制成,其尖部淬硬(50~60HRC)并磨成60°尖角,也可以用刀具改制。样冲主要用于锤击样冲孔,以保证划线清晰,便于加工。
图3-5 划线盘
图3-6 游标高度卡尺
图3-7 样冲
上述所叙为冲压工常用的划线工具。在划复杂形体线时还需要方箱、千斤顶、V形铁及分度头等工具。
3.划线基本程序
(1)划线前的准备
1)准备划线工具。根据工件的大小和需划线线条准备好划线用工具,如划线平台、划针、划规、钢直尺等。
2)选择划线基准面或划线基准。根据设计图样,先选择划线基准以作为划线根据,坯件上的划线基准尽量与图样设计基准相吻合,以减少量取及换算的时间。
3)清理坯料。检查被划线的坯料尺寸是否合适,确定在划线时是否需要借料,并且要清除氧化皮、飞边并擦拭干净。
(2)在划线表面涂料 涂料时,对于大型坯件应涂石灰水,小型坯件特别是平板类零件可涂硫酸铜等涂料。其涂层一定要薄而均匀。
(3)定位与找正 选用适当的工具支承坯料,使被划线的平面处于合适位置,并加以固定后找正。
(4)进行划线并连接成形
1)先划基准线,再以其为基准划出各垂直线、平行线、圆弧及斜线。
2)将划好的各线条连接成为封闭的图形线。
(5)检查 对照设计图样检查坯件划线的正确性,检查是否有漏划及错划,并检查是否留有加工余量及所划的线是否能保证加工的工艺性。
(6)打样冲眼 在线的中间或线与线的交叉处以及表面孔的中心位置,用样冲打样冲眼,以使划线清晰。打样冲眼时,对于下道工序,若是粗加工可打深一些,若是精加工要打浅一些,以方便加工为准。
4.划线示例
划线是一项基本功,现以冲压常用的平面划线为例,进一步说明划线方法。平面单型孔划线方法见表3-1。
表3-1 平面单型孔划线方法
(续)
在冲压生产中,经常见到用手锯把板料锯切成条或在维修模具时,用手锯锯切材料后将其制成模具零件。锯削的工艺方法如下所述:
1.锯削用手锯
锯削用手锯如图3-8所示。手锯很简单,主要由锯弓1及锯条2组成。而锯条一般用渗碳钢冷轧而成并经热处理淬硬,分粗齿(14齿/25mm)、中齿(22齿/25mm)及细齿(32齿/25mm)三种类型。市面销售的锯条以两端安装孔的中心矩长短作为锯条长度,一般长300mm、宽12mm、厚0.65mm的比较常用。
图3-8 手锯
1—锯弓 2—锯条
在锯削时,选用锯条的方法是:锯削软钢时一般选用粗齿,锯削中硬钢选用中齿,硬钢及小而薄的材料选用细齿锯条为宜。
2.锯削方法
(1)锯条的安装
1)安装时,锯齿必须向前方。
2)锯条安装后必须松、紧合适,否则容易折断。
3)若锯缝超过锯条高度时,应将锯弓与锯条调成90°后使用。
(2)工件的夹持
1)将工件夹紧在台虎钳钳口中,但伸出台虎钳钳口不应过长,以防锯削时产生振动。
2)锯割线应与钳口垂直并在台虎钳的左边,以方便操作。
3)夹持圆钢与圆管工件时,应借助V形块夹紧。
4)工件一定要夹紧,避免在锯削时产生振动而影响锯削的质量或出现工伤事故。
(3)手锯握法
1)锯削时,右手握住手柄,左手在锯弓前上部稳稳地握住锯弓,如图3-8c所示。
2)操作时,操作者一定要站稳。
(4)起锯方法
1)起锯时,左手拇指靠住锯条,右手平稳推拉手柄进行推拉,如图3-9所示。
2)锯削时来回行程要短,用力不要太大,速度要缓慢,不要过急过猛。
3)起锯的角度要小(约15°),否则锯条会卡住棱角折断。
4)工件太小时,可用三角锉起锯。
(5)锯削基本要领 锯削方法如图3-10所示,其基本要领如下:
1)锯削时,操作者的两腿、两臂及上身动作要协调,两臂稍弯曲并用力推进。
2)手锯退回时不要用力压。
3)锯条往返应走直线,并用锯条全长进行锯削。
4)锯削时的速度和压力应根据材料性质、锯削截面大小而定。
5)当材料要锯断时,压力要轻、速度要慢、行程也要减少,并要用手扶住工件,以免落下伤人。
图3-9 起锯方法
图3-10 锯削方法
錾削是指操作者用锤子打击錾子对金属工件进行切削的加工方法,如图3-11所示。尽管錾削是一种传统的切削方式,但在冷冲压加工中,仍然在某些方面采用。如錾板料、去除大型飞边以及在冲模维修中去除凹模孔中的余料,一般均采用錾削。
1.錾削工具及使用
錾削工具主要有錾子、锤子及台虎钳三种工具。錾子(图3-11中件2)一般用50、60钢及T7、T8碳素工具钢经淬火后制作而成。淬火后刃口硬度应为52~57HRC,锤击部位为32~40HRC。
图3-11 錾削
1—锤子 2—錾子 3—台虎钳 4—工件
錾子在使用前必须要经过刃磨。其刃磨是在砂轮机上进行的。刃磨时,应双手握住錾身,将其放在旋转的轮缘上,但必须高于砂轮的中心线以上,并在砂轮全宽方向做左、右移动。同时,要控制刃磨的方向和位置,磨出所需的楔角。锋口的两面要交替刃磨,以保证同等宽度使锋口两面相交成一条直线。
磨刃口时,一般使刃口向上与砂轮要斜交成一定的角度。在刃磨时,其压力不应太大,并应做左、右移动和随时用水冷却。
在使用錾子时,要注意手的握法:手握錾子时,錾子要在手中自如而松动地握着。其方法是用左手的中指、无名指和小指握持,而大拇指与食指自然接触。錾子握好后,其锤击头部最好伸出手部20mm左右为宜。
锤子主要是给力的锤击工具。在操作时,应用右手握锤,即用右手的食指、中指、无名指和小指紧握锤柄,柄尾最好露出15~20mm。大拇指紧贴在食指之上,在挥锤及反击时应不变。当熟练时,也可以松握,要自行掌握。
台虎钳主要为夹持工件而用。工件在夹持后一定要牢固,不得松动,以防发生安全事故。
2.錾削的应用及方法
在冲压生产中,錾削的应用及方法主要有以下几种:
(1)錾削板料 錾削板料或去除大型飞边时,应把工件夹持在台虎钳上,使錾削线与台虎钳钳口上平面保持高度平行。用扁錾对准板料呈30°~45°角,沿钳口自右向左进行挥锤依次錾削,如图3-12所示。
(2)錾槽或花纹 錾槽或花纹时,錾子的倾角要灵活掌握,锤击力要均匀适宜,不要用力过锰,细心錾削,如图3-13所示。
图3-12 板料錾削
图3-13 錾槽或花纹
(3)钻孔錾削 錾削工件的中心孔(如维修制作损坏凹模孔)时,在錾削前应沿线钻孔去除废料后,再用錾子錾削去除余料。钻孔的孔间距一般应为0.5~1mm,而靠近划线尺寸处应留0.2~0.5mm余量,用扁錾去除余料后即可加工或采用电火花穿孔成形,如图3-14所示。
图3-14 钻孔錾削法
1.零件的校正
在冲压加工中,用手工来消除材料及冲压后大型零件的不直、不平和翘曲以及零件热处理后的变形称为校正。
校正所用工具主要有铁砧及平板,用来在校正时对工件的支承及作为校正时的基准面;铜锤及木椎用来作为给力工具;平尺、钢直尺及角尺用于校正后的检验。
校正的方法主要有以下几种:
(1)扭转校正 扭转校正是将发生变形的工件或坯料夹持在台虎钳上,用特制的扳手将其扭转到条束的形状,如图3-15所示。在操作时,左手扶住扳手的上部,右手握住扳手的末端并施以外力,直到平直为止。一次不行要反复多次,主要用于薄板条料制品零件。
(2)弯曲校正 弯曲校正分两种情况。其一,若零件(窄直板料)在厚度方向上产生弯曲,可把弯曲的部位夹持在台虎钳钳口中,然后在其末端用扳手用力扳动,使其调直,如图3-16a所示。其二,若零件窄而小,可将弯曲变形的部位夹持在台虎钳钳口内,利用台虎钳的压力把其初步压平,如图3-16b所示,然后放在铁砧或平板上,用锤子继续敲打,直到校平为止。
(3)锤击校正 对于中间凸起的板类零件,可将其放在平板上(图3-16c),左手扶着零件,右手挥锤,先锤击板料边缘,再逐渐向凸起部位锤击,而且速度要尽量快,越接近凸起部位越要加快,使其逐渐平直,直到合适为止。
图3-15 扭转校正
图3-16 弯曲校正与锤击校正
a)、b)弯曲校正 c)锤击校正
2.零件的弯曲
在冲压作业中,将直板料或棒料弯成一定角度而制成零件的方法称为弯曲。弯曲方法主要有以下几种:
(1)垫块锤击弯曲法 在弯曲部位先划好线,然后夹持在台虎钳上并使线与钳口面平齐,用锤子敲打根部或用垫铁放在根部用锤子敲打垫块,即可弯曲成形,如图3-17a所示。
(2)角铁夹持弯曲法 若台虎钳钳口比零件短或深度不够时,可采用角铁辅助夹持零件,直接锤击使其弯曲成形,如图3-17b所示。
(3)垫块弓形弯曲法 假如弯曲弓形件,可直接采用垫块作为胎具直接锤击弯曲成形,如图3-17c所示。
(4)管子弯曲法 管子弯曲法如图3-18所示。采用这种弯曲法弯管时,对于直径比较小的可直接采用冷弯成形,直径比较大时应采用加热成形。但为了在弯曲处不产生凹形,应事先将管内灌入砂子后并用木塞将口堵住,但木塞要有通气孔。管子直径较小时可直接用手弯曲,但直径较大时只能采用图3-18所示特制的弯管器弯曲成形。
图3-17 板料弯曲锤击法
图3-18 管子弯曲法
锉削是指用锉刀从金属坯件表面锉去多余部分的金属而获得能符合图样要求的形状及尺寸精度、表面质量的零件的一种手工加工方法。锉削是每个机械工人必备的基本功。这是因为,机械零件无论经何种精加工及电加工,其最后都离不开钳工的锉削修整,故作为一名冲压工人,必须掌握锉削工艺技术。
1.手工锉削常用的工具
手工锉削常用的设备主要有钳工工作台、台虎钳,而工具主要是锉刀。根据锉刀的形状及材料不同,锉刀主要有钳工锉、异形锉、整形锉三大类型。锉刀多数是用碳素工具钢T12或金刚石制成的,其硬度大都在62HRC以上。操作者可根据需要在市场上买到。
2.手工锉削方法
(1)坯件的夹持 在锉削时,应将坯件夹持在台虎钳的正中间。夹持要紧固,不能松动,但也不能过紧以防变形。工件伸出钳口不能过高,以免在锉削时产生振动而影响质量。在夹持不规则的工件时,钳口应加衬垫,对于精密工件,最好加铝、铜等软垫为宜。
(2)手握锉刀的方法 根据锉刀的大小,其手握方法也略有不同。
图3-19a所示为大锉刀的握法:将锉刀握在右手中心,大拇指放在锉刀柄上面,其余四指握住锉刀柄,左手拇指根部压住锉刀前沿,中指和无名指抓住锉刀尖即可推进锉削。
图3-19b所示为中锉刀的握法:右手握锉法与大锉刀相似,左手拇指、中指和食指握住锉刀尖部。
图3-19c所示为小锉刀的握法:右手握法与大锉刀相同,左手的四指在锉削时均应压在锉刀的中央,或用中指、食指握住锉刀尖,拇指放在锉刀中间。
图3-19d所示为整形锉的握法:由于锉刀较小,可用一只手握住锉刀,用大拇指和中指握住两侧,食指伸直,其余手指握住锉柄即可作业。
(3)锉削动作要领 在锉削时,操作者站在工作台前,其右腿要伸直,左腿稍微弯曲,身体稍向前倾,将身体重心落在右脚,两手握锉刀并放在坯件上面,左臂弯曲,右小壁与坯件表面始终保持水平,但要自然,如图3-20a所示。
锉刀开始向前推进时,身体要一同向前,当推进锉刀长度的2/3时,身体停止向前,用两臂将锉推到头,如图3-20b、c所示。
图3-19 手握锉刀的方法
a)大锉刀的握法 b)中锉刀的握法 c)小锉刀的握法 d)整形锉的握法
图3-20 锉削动作要领
锉刀回程时,身体要复位,两手不要再加压力并将锉刀收回,如图3-20d所示。如此反复运动,使坯件锉削成形。在锉削时,要注意以下要领:①锉削时,要始终保持锉刀做平直运动;②锉削压力不要太大也不能太小,在向前推锉时,手上能感觉有一定韧性为好;③收锉回程时,不要给锉刀任何压力;④锉削速度不要太快,以30~40次/min为宜。
(4)零件的锉削方法 零件的锉削主要是平面锉削和圆弧锉削两种形式。在锉削平面时,分下面几种锉法,如图3-21所示。
1)普通锉削法,即在锉削时,使锉刀的运动方向为单向锉削,并沿坯件的横向表面进行,如图3-21a所示。
2)交叉锉削法,即在锉削时,使锉刀运动方向互相交叉,如图3-21b所示。此法多用于平面锉平前的修整。
3)顺向锉削法,如图3-21c所示,主要用于交叉锉后用于零件表面抛光。
4)推锉锉削法,即用两手推锉平面,如图3-21d所示,主要用于以顺直锉纹修平平面,以减小表面粗糙度值。
总之,在锉削平面时,只有采用上述四种锉削方法联合进行,才能收到较好的锉削效果。
坯件的圆弧锉削主要采用滚锉法,如图3-22所示,即在锉削开始时,锉刀头向下,右手抬高,左手压低,使锉刀紧贴工件,然后推锉使锉刀头逐渐由下向前做弧形运动。在操作时,两手动作要协调,给予锉刀的压力要均匀平稳,进给速度要适中;并要仔细操作,边锉削边用样板检查,直到合格为止。
图3-21 平面锉削
a)普通锉削法 b)交叉锉削法 c)顺向锉削法 d)推锉锉削法
图3-22 圆弧锉削
在冲压加工过程中,对于所冲制的某些大型零件需要进行表面抛光,以提高表面质量。而对于某些拉深、成形的凸、凹模,在使用一段时间后由于磨损造成划痕,影响制品质量,也需对其进行抛光。抛光的主要目的是使零件表面光洁,减小表面粗糙度值,提高产品质量及精度。
1.抛光前对零件的要求
1)预抛光件其表面粗糙度 Ra 值应小于3.2μm。
2)零件在抛光前应留有0.1~0.15mm的抛光余量。
2.抛光用工具及材料
(1)抛光用工具 抛光所用工具主要有抛光机、砂轮机、布轮、镊子、尼绸布和磨石等。
(2)抛光用材料 抛光用抛光剂主要是金刚砂、研磨膏(Cr 2 O 3 )。抛光用抛光液为煤油、润滑油与煤油的混合液和乙醇等。
3.抛光方法
在冲压生产过程,对于厚度大于2mm的小型金属制件,为了去除冲压后产生的飞边及提高表面光亮度,一般都采用滚筒滚动抛光,主要靠零件自身在滚动中相互撞击摩擦而进行自身打光。维修模具零件时,可采用下述方法进行抛光:
1)先粗加工工件表面,用细锉进行交叉锉削或用刮刀刮平,锉削或刮削后表面不应有明显的锉纹或刀痕。
2)用细织布进行表面磨光。
3)用金刚砂或用毡布、毛尼布蘸煤油与润滑油的混合物在抛光表面上摩擦。
4)在用金刚砂抛磨时,先用粒度比较大的粗金刚砂,再依次换用中细及细金刚砂研磨。
5)经研磨后的表面,用毛尼布蘸取细粒度的金刚砂再进行一次干抛,以获取光洁的表面。
6)干抛后用细丝绸布擦拭干净。
4.手工抛光注意事项
1)采用手工抛光时,其运动方向应经常变换,否则会有纹路出现。
2)前一道抛光工序完成后,必须清除杂物后再进行下一道工序抛光。
3)复杂的抛光表面最好采用乙醇作为抛光液。
4)对于抛光的模具零件,在热处理淬硬前后均应抛光,其效果会更好。
前述是采用手工抛光方法。对于大中型零件需要抛光时,可在砂轮机上安装布轮,采用抛光膏(Cr 2 O 3 ),在布轮旋转的情况下,用手将零件贴靠布轮进行抛光。
1.孔加工类型与工具
在冲压加工中,常用孔加工类型主要是钻孔、锪孔及铰孔,如图3-23所示。其中,图3-23a所示为钻孔,主要是在实心工件上用钻头钻孔;图3-23b所示为铰孔,主要是用铰刀对孔进行精加工,使其表面光泽;图3-23c所示为锪孔,主要是用锪孔钻头对孔再次加工,使孔扩大或在孔的顶部加工所需孔的形状。
图3-23 孔的加工
a)钻孔 b)铰孔c)锪孔
在操作中,钻孔、铰孔或锪孔一般都是工件固定不动,通过钻头或铰刀的旋转和进给完成加工的。
在加工孔时,一般所用的加工设备主要有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种类型,其中用得最多的是台式钻床。加工孔使用的工具:钻孔用麻花钻(分直柄及锥柄两大类)、群钻及硬质合金钻头;铰孔主要用整体式圆柱机用铰刀、手用铰刀及可调节手铰刀(活络铰刀和螺旋槽铰刀);锪孔则用柱形锪钻、锥形锪钻及端面锪钻。操作者根据不同的需要可在市场上购置。
2.钻孔
(1)钻头的刃磨 钻孔开始前,操作者要根据钻孔材料,将钻头在砂轮机上磨出不同的角度,以便于钻削加工。根据不同的钻孔材料,钻头应磨出不同大小的顶角、后角、横刃斜角及螺旋槽斜角。钻头刃磨角度及几何形状与加工材料的关系见表3-2。
表3-2 钻头刃磨角度及几何形状与加工材料的关系
注:表中数据只供参考。
在刃磨时,一般用手工在砂轮机上刃磨,其顶角、后角及横刃斜角应一起磨出,其磨削方法如下:
1)在刃磨时,一手握住钻身靠在砂轮的搁架上作为支点,另一手握住钻柄使钻身处于水平位置,如图3-24a所示。使钻头中心线与砂轮面互成 ψ 角(图3-24b)。然后再将刃口平行地接触砂轮面(不低于砂轮中心),逐步加工刃磨。
图3-24 钻头的刃磨
2)在刃磨过程中,将钻头沿钻头轴线顺时针旋转35°~45°,钻柄向下摆动约等于后角角度(见表3-2及图3-24a)。
3)按上述方法反复磨2~3次后,再磨另一面,并同时磨出顶角、后角和横刃斜角。
钻孔钻头的刃磨是一项细致、繁杂的操作。操作者必须随磨、随检查,不合适时继续刃磨,直到认为合适为止。刃磨时,检查方法可用目测自查,也可以用样板检查。在用目测自查时,将钻头竖起立在眼前,两目平视观看刃口,但背景要清晰。因为两刃一前一后,观察时可能会产生视差。因此,在观察时往往会感到左刃(前刃)高于右刃(后刃)。这时,可将钻头沿轴线旋转180°,再进行观察。反复几次,若结果一样,则表明前、后刃一致,钻头已磨好,即可上机使用。否则,可重新刃磨,直到自认为合适为止。对于大中型钻头,可采用标准样板检测各角度,若差距较大可再次刃磨,直到和样板角度一致。
(2)钻孔方法
1)钻孔前的准备。零件在钻孔前,对于小孔要在钻孔部位中心打样冲眼;而大中型孔要先划好线,并在中心打样冲眼。同时,要检查好钻床运行状态是否良好,并将事先磨好的钻头紧固在钻床上,并使其与台面垂直,然后再空转试车,并要进行润滑。
2)工件的夹持。对于 ϕ 6mm以下的孔,最好用手钳将工件夹紧再钻孔。而对于 ϕ 6mm以上的孔要夹持在台虎钳上,绝不能用手夹持工件钻孔,以免发生危险。
3)切削用量的确定。在钻孔时,主要应先确定以下几个切削量:
① 背吃刀量。背吃刀量是指每个切削刃的钻削长度。在选用时,一般小于ϕ30mm的孔,通常要一次钻出,背吃刀量是钻头的半径;大于 ϕ 30mm的孔,要分两次钻出,背吃刀量要分两次计算。
② 进给量。进给量是指钻头每旋转一圈,钻头沿其轴线方向的位移量。在钻孔时,进给量随钻头直径的加大而加大;当孔的精度要求较高或表面粗糙度 Ra 值要求较小时,应取较小的进给量;孔的深度较深或钻头较长时,应采用更小的进给量。
③ 切削速度。切削速度 v 是指钻头在转动时,切削刃上离钻头中心最近的一点在每分钟内走过的路程,其计算方法是:
v =π Dn /1000
式中 v ——切削速度(m/min);
D ——钻头直径(mm);
n ——钻头转速(r/min)。
在钻孔时,选择切削用量的顺序是:在保证刀具使用寿命及降低消耗的情况下,应该按背吃刀量→进给量→切削速度的顺序。根据经验,用小钻头钻孔,进给量应取小些,切削速度选大些;而钻头较大、钻大孔时,则恰恰相反。在软材料上钻孔时,进给量要取大些,切削速度也应相应加大;对硬材料钻孔,进给量应取小些,切削速度也应相应减小。表3-3列出了用高速钢钻头在碳素钢上钻孔时的切削用量,供钻孔时参考。
表3-3 高速钢钻头在碳素钢上钻孔时的切削用量
注:表中数据只供参考。
4)切削液的选用。钻孔时,为降低切削速度,提高钻头使用寿命,要有足够的切削液能不断输入切削孔中,以提高钻孔质量。
在钻孔时,不同的材料应采用不同的切削液。各种材料钻孔时选用的切削液见表3-4。
表3-4 各种材料钻孔时选用的切削液
5)钻孔操作要领。在开始钻孔前,要对准样冲眼先试钻浅坑,然后检查一下所钻的浅坑是否对准样冲眼中心或划线孔,若偏离时可按图3-25所示方法修正。
图3-25 钻孔中心的修正
检查无误后,开始钻孔。在钻孔时,应经常将钻头退出,以便及时排除切屑,并随时添加切削液。待孔将要钻透时,要减少进给量。但在清理切屑时,操作者不要离钻头太近,更不能用手或棉纱清理切屑,最好使用毛刷清除。
3.铰孔
铰孔是在钻孔的基础上为提高孔的精度而进行的。钻孔经铰孔后,其孔的尺寸公差等级可达IT4~IT2。表面粗糙度 Ra 值一般能达到3.2~0.2μm。
(1)铰孔切削余量的选择 零件孔需要铰孔时,在钻孔后要留铰削余量,可按孔大小选择。
对于钢材、黄铜、硬铝等材料其预留铰削余量见表3-5。
表3-5 零件精铰前预留余量(单位:mm)
其中,铰削铸铁材料时,可取较大一些的铰削余量。
(2)铰孔切削液的选择 在铰孔时,不同材料可选用不同的切削液。例如:对于铸铁,一般不用切削液;对于钢材,采用10%~20%的乳化液,若精度要求较高时,也可以采用30%的菜籽油和70%的肥皂水;对于铝材,采用煤油;对于铜材,应采用乳化液。
(3)铰孔的操作方法 在生产作业中,铰孔主要分手铰和机铰两种方法。无论采用何种方法,在铰孔前首先要检查铰刀外径尺寸及锋利情况,若铰刀切削刃不锋利,应用磨石进行刃磨。同时,还应将工件夹紧在台虎钳上或专用的夹具上,一定要夹持牢固,不能松动或变形。
1)手工铰圆柱孔。用手工铰孔时,首先要把检查好的铰刀固夹在铰杠上。在铰削时,铰刀的轴线必须与预留孔的中心线重合并垂直于孔的上平面。铰刀进孔后,两手要用力均匀并按顺时针转动铰刀。任何时候,铰刀均不能倒转,否则铰孔不圆,影响铰孔质量。在铰孔过程中,如果铰刀转不动,不要硬转硬扳,要小心地抽出铰刀检查一下是否因为切屑问题,待清除切屑后再继续铰削。铰孔时,进给量要大小适中且均匀,要不断注入切削液。待孔铰完后,要细心将铰刀退出。
2)机铰圆柱孔。在采用钻床对零件进行铰孔时,必须保证钻床主轴、铰刀轴线和工件孔三者同轴。当孔要求精度较高时,最好要采用浮动式铰刀夹头装夹铰刀,以便于调整铰刀的轴线位置;在开始铰削时,先采用手动进给,当铰刀进入孔后,再改用机床自动进给;在铰孔的过程中,要不断清除切屑,供给切削液以降低铰削温度;待铰孔完毕后,在不停机的状态下,将铰刀退出。
4.锪孔
锪孔是对已加工好的孔孔口部分的最后加工,如倒角、划窝等,主要用于容纳圆柱头、圆锥头螺钉尾部的柱体及锥头,使其不露出连接体的表面。在冲压加工中,冲模制造与维修中应用较广,如内六角螺钉与模座的连接孔,几乎全部采用在已钻好的螺孔中锪孔,以使柱体不露出模座的表面。
锪孔的类型、工艺要求及应用要求主要有以下几种,其加工要领与钻孔相同,只是使用的锪孔钻头形式不同而已。
(1)锪孔的形式
1)锥形锪孔。锥形锪孔如图3-26a所示。锥形锪孔时,锪钻的顶角有60°、90°、75°、120°等不同形式,其切削刃数量一般为6~12个,主要用于划窝及锪铆钉与沉头螺钉的锥形头的沉孔。
图3-26 锪孔类型及工艺方法
a)锥形锪孔 b)柱形锪孔 c)表面锪孔
2)柱形锪孔。柱形锪孔时,一般在锪钻的切削部位带有导向部分,使原孔与锪后的沉孔能保持同轴,方便使用。柱形锪孔主要用于锪柱形沉孔,如内六角螺钉的底部柱形孔,如图3-26b所示。
3)表面锪孔。表面锪孔的钻头表面上有切削刃,主要用于锪与原孔垂直的平面,如图3-26c所示。
(2)锪孔加工工艺要求
1)锪孔的钻削速度不要太快,一般为钻孔的1/3~1/2。
2)锪孔时一般为手动进给。
3)锪孔的加工预留量为:锪孔前直径为15~24mm,余量为1.0mm;锪孔前直径为24~35mm,余量为1.5mm;锪孔前直径为35~45mm,余量为2.0mm。
4)锪孔深度可用游标卡尺测量。
1.螺纹的基本常识
在机械零件中,螺纹的种类主要有普通螺纹(三角螺纹)、梯形螺纹、圆柱管螺纹、圆锥管制螺纹及寸制螺纹等。但在冲压加工中,常用的还是普通螺纹,主要用于连接模具及机器的各零件,如内六角螺钉及螺母等。
(1)普通螺纹的形状和尺寸 在生产中,常用普通螺纹的形状、尺寸及标记见表3-6。
表3-6 普通螺纹形状、尺寸及标记
(2)普通螺纹直径与螺距 普通螺纹的直径 d 与螺距 P 见表3-7。
2.攻螺纹方法
(1)攻螺纹所需工具 攻螺纹所需工具主要有丝锥及铰杠。图3-27所示为丝锥示意图。
表3-7 普通螺纹的直径与螺距(单位:mm)
在GB/T 3464.1—2007中,丝锥主要分手用丝锥和机用丝锥两种,主要供加工螺母和机件上的内螺纹用。手用丝锥主要规格为M6、M8、M10~M35、M36,机用丝锥主要规格为M3、M4~M24多种型号,使用时,也分粗牙及细牙两种规格。
铰杠是用来夹持不同规格丝锥的。其中固定铰杠(图3-28a)只能装夹M5以下的一种丝锥。活铰杠(图3-28b)可夹持不同规格丝锥。图3-28c、d所示为丁字铰杠,适用于攻制带有台阶的螺纹孔或攻制机体内部位置比较深的螺纹孔。图3-29所示为一机用保险夹头,主要是在钻床上攻M6以上的螺纹用。
图3-27 丝锥示意图
图3-28 手用铰杠
图3-29 机用保险夹头
1—夹头体 2—螺套 3—摩擦片 4—螺母 5—螺钉 6—轴 7—离合套 8、9、10—可换夹头
(2)攻螺纹前底孔直径 攻螺纹前所需钻孔直径见表3-8。
表3-8 攻螺纹前所需钻孔直径(单位:mm)
(3)攻螺纹所需切削液 在攻螺纹或套螺纹时,可根据不同的材料选用不同的切削液作为润滑及冷却剂,以保证攻制的效率及质量。切削液的主要选择方法是:
1)在攻制钢材时,精度要求一般时,可选用乳化液;精度要求较高时,可选用菜籽油或硫化油。对于不锈钢,可选用黑色硫化油;对于铸铁,可不用切削液,必要时可选用煤油。
2)在攻制纯铜、铝及铝合金时,一般选用浓度较高的乳化液;对于黄铜、青铜,可不用切削液。
(4)攻螺纹的基本方法 在生产中,攻螺纹多采用两种方法:在单件或批量不大的情况下,一般采用手工攻螺纹;而在批量较大的情况下,可采用钻床进行攻螺纹。无论采用何种方法,在攻螺纹前,都应做好加工前准备:①准备好攻螺纹工具;②检查一下所用丝锥的切削刃锋利状况,若有损坏应用砂轮磨出锋刃;③按表3-8选好钻底孔钻头进行钻底孔并划窝,同时要将工件夹持牢固;④将丝锥安装在铰绞杠或钻床上,清理好工作台面,即可攻制。
1)手工攻螺纹方法。手工攻螺纹方法及步骤是:
第一步:将装好的丝锥攻入孔内,使其与工作表面垂直,如图3-30所示。
第二步:右手握铰杠中间,加以适当的压力,并顺时针转动(左螺旋时逆时针转),待切削部位深入1~2圈时,再用目测或用直角尺找正丝锥与孔端面的垂直度。不合适时要进行调整,确保其垂直,如图3-30a所示。
第三步:找正垂直后,两手握住铰杠,两手平稳地继续旋转,不加压力地向下攻制,如图3-30b所示。
图3-30 手工攻螺纹方法
第四步:为了避免切屑过长而咬住丝锥,在攻制时要不时地将丝锥向相反方向转动1/4圈以割断丝屑及时排除,并要不断注入切削液。
第五步:初锥攻完后将其卸下,再安装中锥或底锥用上述同样的方法继续攻制。
2)机攻攻螺纹方法。机攻攻螺纹方法主要在台钻上进行。其方法及步骤是:
第一步:将丝锥装夹在钻床的保险夹头内,并牢固地将工件装夹在台虎钳上,放在台钻的平台上。
第二步:按所攻制的工件材料选用合适的切削速度,如对钢材为6~15m/min;对较硬钢为5~10m/min,对不锈钢为2~7m/min,对铸铁为8~10m/min。
第三步:开机将丝锥伸入孔内,并要高度保证孔与丝锥的同轴度,必要时借助直角尺进行调整。
第四步:开机后,起始的1~2圈要施以压力。当切削部位全部切入后要停止加压力,靠丝锥本身的旋转自行攻制。
第五步:机攻通孔螺纹时,丝锥的校准部位不能全部露出,否则在开倒车推出时使螺纹损坏(乱扣),影响质量。
(5)攻螺纹注意事项
1)被攻零件两面孔端均应倒角。
2)用丝锥在攻制螺纹时,要随时检查与孔保持同轴并与孔面确保垂直,不得产生任何歪斜。
3)丝锥旋转速度要均匀、平稳,以防崩刃。
4)在攻制过程中要不断注入切削液,以及时降温、冷却。
5)攻制时要及时排屑,以防丝锥被折断。
3.套螺纹方法
在生产中,用板牙在圆柱及管子上切螺纹称为套螺纹。套螺纹在修理模具中会经常使用。
套螺纹时,套杆(管)的直径一般要小于所套螺纹直径0.2~0.4mm。
(1)套螺纹所用工具 套螺纹所用工具主要有板牙(图3-31a)及板牙架(图3-31b)。板牙主要用来套螺纹。按GB/T 970.1—2008,粗牙普通螺纹用板牙的规格为M1~M68;细牙普通螺纹用板牙的规格为M1×0.2~M56×4多种型号。板牙架用来安装固定板牙,其规格用 D 表示,大小为16~120mm。
图3-31 套螺纹工具
a)板牙 b)板牙架
(2)套螺纹前准备工作
1)将要套螺纹的圆柱头倒成15°~45°倒角,以便于起屑。
2)将工件夹在台虎钳上,最好用软钳口(铜或铝板),要夹持牢固,不能松动与变形。
3)将板牙夹紧在板牙架上。
(3)套螺纹操作步骤
1)将装在板牙架上的板牙套在已倒角的圆杆上,并使板牙端面与圆杆保持垂直。
2)右手握住板牙架中间,顺时针转动(左旋螺纹逆时针)并给以一定的压力,如图3-32所示。
图3-32 套螺纹方法
3)在板牙切入圆杆1~2扣时,用直角尺或目测检查板牙端面与圆杆是否垂直,若有偏斜,在慢慢往下套扣时应给以及时纠正,此时不能给以压力,仅靠板牙旋转套螺纹。
4)套螺纹时要时常转动板牙,使切屑切断及时排除,然后继续套,直到套完后将板牙反向轻轻取下。
(4)套螺纹注意事项
1)套螺纹时,要始终保证板牙端面与工件圆杆的垂直度,否则会一面深、一面浅,出现乱牙,影响质量。
2)每次套螺纹前,都要清洗板牙,排除牙内异物。
3)对于M12以上螺纹要分2次或3次套成。
4)套螺纹时要注入切削液(切削液的使用与攻螺纹相同)以便及时降温,确保板牙使用寿命。