模具鉆孔常見的問題與解決方法

吳煒

摘要：模具是生產各類產品的基礎裝備，通常完成一套模具的加工需要很多步驟，鉆孔是模具鉗工操作中一項基本操作技能，但是要提高鉆削精度有一定難度。筆者結合多年鉗工操作經驗，探討了一些鉆孔加工中常見的問題與解決方法。

關鍵詞：模具鉆孔;鉆孔精度;解決措施

中圖分類號：G712 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0177-02

模具設計制造業是現代工業的基礎產業之一，其技術水平的高低甚至可以反映出一個國家的制造業水平。模具是生產各類產品的基礎裝備，可以方便地實現產品的大批量生產、提高質量以及降低成本。通常完成一套模具的加工需要很多步驟，車床、銑床、鉆床、磨床、雕刻機、數控線切割、電火花、加工中心、熱處理到組裝、試模等。在模具加工過程中，打孔是非常常見的基本操作，打孔通常采用專用夾具進行裝夾，以保證在加工過程中工件位置的固定性。在企業生產中根據需要選擇合適的加工方式，一般來說，對于精度要求高的重要孔采用數控銑床、加工中心等設備來保證孔加工質量，也有的時候因設備、時間、成本等各種因素的限制，在單件加工時常采用“原始”的加工方法，一般分為畫線、找正、打樣沖眼等步驟來保證孔的加工精度。這些方法雖簡單易行，但是加工出來的孔精度容易出現偏差的情況。鉆孔是模具鉗工操作中一項基本操作技能，但是要提高鉆削精度有一定難度。下面結合我在學校以及企業多年鉗工操作經驗，探討一些鉆孔加工中常見的問題與解決方法。

一、鉆孔過程中打滑現象

1.打滑現象的危害。在生產實踐中，操作普通鉆床的都遇到過這樣的情況，在合金工具鋼（或者其他高硬度材料）上打孔時，鉆床的夾持部分與麻花鉆間常出現打滑現象。出現這樣的打滑現象，首先會是鉆孔工作無法進行下去，必須停機重新夾緊鉆頭，降低了工作效率。其次發生打滑現象之后，鉆頭尾部的標記有可能會被鉆夾磨掉，甚至出現拉傷拉毛痕跡。這樣可能使我們無法識別鉆頭尾部標注的直徑尺寸，必須使用卡尺進行測量，減低了工作效率。而更加嚴重的，鉆頭尾部的拉痕會影響安裝鉆頭的精度，造成鉆頭略微偏心現象。在鉆削過程中會使徑向切削力增大，加劇鉆頭柱面與孔壁摩擦，產生大量切削熱，打出的孔不圓、直徑偏大等不良現象。

2.防止麻花鉆打滑措施。根據實際中遇到的這種情況，我經過思考，因為麻花鉆尾部是圓柱形，摩擦力比較小，當鉆孔遇到切削力比較大的情況時，容易造成鉆床夾持部分夾不住的現象，如果把鉆頭尾部也加工成正六棱柱的形狀，可以大大提高抓握力，就能避免打滑的現象。麻花鉆的改造方法比較簡單，使用專用夾具在磨床上加工即可。一般來說細麻花鉆因其切削刃短，所受切削力也較小，可以不用改造，對于φ6mm以上的麻花鉆則有改造的必要。在實際使用過程中也發現，鉆頭尾部加工成標準的正六棱柱形難度很大，不易加工，簡化實際操作中只需磨出三個面就可以夠了，因為鉆夾都是三個卡爪的。對于鉆頭尾部磨削部分的長度要根據實際情況而定，以不磨去鉆頭尾部標記又能夾緊為最佳。

二、鉆孔時控制孔的精度

眾所周知孔加工精度包括孔的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。在筆者所接觸過的普通模具加工中，多數孔對于表面粗糙及尺寸精度來說沒有太高的要求，一般鉆、擴、鉸加工之后即可滿足精度要求，所以這里我們著重討論如何保證孔的位置精度。

1.控制底孔的精度。要保證孔的位置精度，在加工底孔時必須做到“三個精確”：畫線精確、沖眼精確、起鉆精確。

第一步：畫線精度對于孔位精度有著至關重要的作用。要檢查高度尺的劃針腳是否鋒利，畫線的要求要細而深，最好一氣呵成避免重復劃線，這對提高樣沖眼的位置精度是很有幫助的。

第二步：當孔位十字線劃出之后，為了方便鉆孔起定心，需要用樣沖沖眼。打樣沖眼時，可將樣沖沿著一個方向的畫線凹槽向十字中心移動，當感覺樣沖尖頂有掉在坑里的感覺時，說明樣沖已在十字中心了，此時樣沖一定要垂直，輕輕敲擊樣沖，打上沖眼，然后觀察沖眼位置是否準確，如果不準確需要及時糾正，再用錐度大一些的樣沖把樣沖眼擴大，然后根據所鉆孔用劃規劃出幾個大小不等的同心“檢查圓”或“檢查方”。

第三步：起鉆是先使鉆頭對準鉆孔中心鉆出一淺坑，觀察鉆孔位置是否正確，并要不斷校正，使鉆孔位置準確。由于鉆頭的橫刃較長，容易使鉆頭的中心與孔的中心不重合，使孔偏移，所以我們可以選擇幾乎沒有橫刃的φ3mm鉆頭起鉆，然后再擴孔。由于φ3mm鉆頭幾乎沒有橫刃可提高起鉆精度。起鉆時，要從前后、左右兩個方向觀察定心鉆是否對準了孔的中心，確認無誤后再開始起鉆。也可以不夾緊工件，在起鉆前基本對準位置，起鉆時由定心鉆自己找準位置，此方法對精度較差的鉆床比較適用，但在操作時要注意安全。

2.擴孔的位置控制及糾偏方法。

（1）提高擴孔精度的方法。在鉆底孔時能做到以上“三個精確”即可有效提高鉆孔位置精度，為下一步擴孔打下良好基礎。如果底孔精度檢測符合要求，那么擴孔則簡單了許多，但是為了避免擴孔時產生新的位置誤差，也需要采取相應措施。首先擴孔鉆鉆頭頂角要適當磨小，增強自動定心效果并減少振動，以及鉆削時的徑向切削力。然后控制手柄向下進給鉆頭，使鉆頭觸碰底孔端口，并用手轉動鉆夾頭一到兩圈，使鉆頭兩主切削刃同時與底孔完全接觸，最后再開動鉆床進行鉆孔，這樣操縱基本上能保證鉆孔的位置精度。

（2）擴孔糾偏操作技巧。以上討論的擴孔方法，前提是底孔精度合格，如果由于操作誤差以及設備精度影響，有時底孔將不能滿足下一步加工要求，我們如何把孔的精度控制在要求公差范圍內呢？這就需要采用“糾偏法”。

第一種方法“擴孔糾偏法”。這種方法適合孔的位置偏差比較小的情況，一般來說孔的位置超差在0.15mm以內，可采用“擴孔糾偏法”。什么是“擴孔糾偏法”呢？此法實質在擴孔的過程中消除位置偏差。我們把底孔的圓心稱為“實際圓心”，把圖紙上標注的圓心位置稱為“理論圓心”，“擴孔糾偏法”的實質就是把擴孔鉆鉆頭中心對準“理論圓心”在擴孔加工的過程中消除原底孔的位置偏差。如圖3所示，假設左邊孔的標準孔心與邊距離是30mm和20mm，在加工過程中因各種因素影響，實際尺寸為30.1mm和20.1mm，而且是兩個方向同時出現較大偏差，怎么解決呢？我們可以通過三角函數計算出擴孔鉆需要的偏移量。計算過程如下（計算結果四舍五入）：

Sinθ=對邊/斜邊

Sin45°=0.1/斜邊

斜邊=0.14mm

根據計算數據我們只需按照方向將工件向偏差的相反方向移動0.14mm即可找到“理論圓心”位置，然后固定平口鉗使之在加工過程中不因切削力的影響而發生位移，其次修磨擴孔鉆加大鉆頭頂角角度保證主切削刃鋒利。最后在裝夾時盡量縮短鉆頭露出鉆夾的長度，以保證鉆頭的剛度和強度，防止擴孔中鉆頭過多偏斜的現象，有利于保證擴孔精度。

第二種方法“修孔糾偏法”。如果我們在加工完底孔之后發現誤差較大，超過了0.15mm，若我們任然采用“擴孔糾偏法”，勢必使糾偏變得很困難以及低效。我們可采取小圓銼修孔的方法，將尺寸大的那半圓邊修掉，修孔部分應與原底孔圓弧過渡平滑，修完后圓孔變成橢圓形，橢圓圓心應與孔的“理論圓心”重合，然后再進行擴孔。具體加工步驟分為以下四步。

第一步：測量計算位置偏移量。確定修銼底孔部位，修銼部位為“實際圓心”與“理論圓心”的延長線方向，修銼余量為“實際圓心”與“理論圓心”的連線長度Δ的兩倍，修銼余量為2Δ。修銼后孔的外形應接近橢圓狀，并且橢圓的幾何中心與標準孔“理論圓心”重合。（橢圓短軸為原底孔直徑，橢圓長軸長度為原底孔直徑+2Δ。）

第二步：銼孔的工具與方法。使用直徑較小的圓銼將尺寸大的那半圓邊修掉，被修孔部分應與原底孔圓弧過渡平滑，避免鉆頭因內孔形狀不對稱而出現受力不平衡，鉆孔時產生新偏差。修孔時如果孔邊余量較小，可以直接在臺虎鉗上手工修銼，如果余量較大時，可把圓銼夾于鉆床的鉆夾頭內，借助鉆床的旋轉運動結合手工上下移動工件快速加工。

第三步：擴孔加工。擴孔時鉆頭盡量露出鉆夾頭短一些，鉆頭頂角修磨的小一些，切削低速放低一些。

第四步：檢測孔精度是否合格。如果不合格且還具有加工余量時則重復上述過程，直至符合圖紙要求為止。

三、結語

本文主要研究了提高工件鉆孔位置精度的方法及模具鉆孔加工過程中的鉆孔位置偏差產生的原因及不良后果，并提出了解決方法。在鉆孔加工中孔的位置誤差不可避免，而且影響鉆孔位置精度的因素多種多樣，本文僅從其中幾個方面就提高位置精度的方法進行了探討，提出“擴孔糾偏法”和“修孔糾偏法”為實際生產加工提高工件鉆孔加工的合格率提供了理論和實踐依據。

參考文獻：

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