钣金加工实战技巧
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1.3 钳工基本操作技术

1.3.1 划线

划线分平面划线和立体划线两种。平面划线是在平面上进行的划线,立体划线则是在立体表面上进行的划线。零件的形状虽然是多种多样的,有的甚至很复杂,但是任何一个复杂的图形,都是由直线、曲线、圆及圆弧等基本线条所组成的。为提高划线的质量,首先必须熟练地掌握基本几何图形的画法。例如:划直线段的时候,如果是划短直线(小于1000mm),可用直尺使其一边通过选定的两点,并将直尺紧压于工件上,然后用划针或石笔沿直尺的底边划出直线。石笔端头要磨扁,使划出的线条较细而准确,线条粗细不得超过0.5mm;如果是划较长的直线段(大于1000mm),由于很难用直尺一次划成,因此,最好采用粉线一次弹出。

此外,还应掌握划线的方法。

(1)划线基准

无论是划如何复杂的图样尺寸线,首先需要选择工件上某个点、线或面作为依据,以用来确定工件上其他各部分尺寸、几何形状和相对位置,这个过程称为确定划线基准。划线基准是指在零、部件上起决定作用的基准面和基准线。设计图样中的零、部件上用来确定其他点、线、面位置的依据,称作设计基准。原则上,所选择的划线基准应与设计基准保持一致,这称为确定划线基准的原则。

根据设计基准确定划线基准以后,就可以依据具体情况选择划线基准。图1-16给出了划线基准选择的3种方法。

图1-16 划线基准的选择

①以两个相互垂直的平面(或线)为基准。如图1-16(a)所示,零件上有垂直两个方向的尺寸。由图可以看出每一个方向的许多尺寸都是依照零件的外平面确定的,这两个平面就分别是每一个方向的划线基准。

②以两条中心线为基准。如图1-16(b)所示,在此零件上,两个方向的尺寸与中心线具有对称性,其他尺寸也以中心线起始标注。这两条中心线,就分别是这两个方向的划线基准。

③以一个平面和一条中心线为基准。如图1-16(c)所示,在高度方向的尺寸以底面为依据,底面就是高度方向的划线基准;宽度方向的尺寸对称于中心线,所示中心线就是宽度方向的划线基准。

(2)划线的找正和借料

找正和借料是划线中常用到的加工手段,主要目的是充分保证工件的划线质量,并在保证质量的前提下,充分利用、合理使用原材料,从而在一定程度上降低成本,提高生产率。所谓找正,是指利用划线工具使工件上的有关表面处于合适位置的操作过程。

当零件毛坯材料在形状、尺寸和位置上的误差缺陷,用找正后的划线方法不能补救时,就要用借料的方法来解决。所谓借料,就是通过若干次的试划线和调整,使各个加工面的加工余量合理分配,互相借用,从而保证各个加工表面都有足够的加工余量,而误差和缺陷可在加工后排除。

应该指出的是:划线时的找正和借料这两项工作是密切结合进行的。因此,找正和借料必须相互兼顾,使各方面都满足要求,如果只考虑一方面,忽略其他方面,是不能做好划线工作的。

①找正的方法 根据所加工构件形状、尺寸的不同,找正的方法也有所不同,但常用的主要有以下两种。

a.依据不加工表面找正。在进行结构件装配时,当有些零件上有不加工表面时,按不加工表面找正后,再划线确定其他零件的装配位置,可使结构件上的待加工面与其他零件的尺寸均匀。图1-17所示为依据不加工表面找正的零件图样。

图1-17 依据不加工表面的找正

1—圆盘;2—圆钢


零件1(圆盘)的外圆表面不在本工序加工,而内圆表面待加工,以外圆为基准找正内圆,然后划线确定零件2(圆钢)的装配位置,加工后可使零件2(圆钢)与零件1(圆盘)内圆尺寸均匀,而且内、外圆基本符合同轴度要求。

b.依据尺寸较大或较重要的面(边)找正。当结构件尺寸大而刚性较差时,通常采用装配矫正后,再划线确定构件上的孔位(或装配其他零件等)的方法。找正时一般应选择长度尺寸较大、较重要或外观质量要求高的面(边)为主要依据,兼顾其他次要面(边),可使各个孔(或其他零件等)距构件边缘尺寸均匀。图1-18所示为依据尺寸较大的边找正的零件图样。

图1-18 依据尺寸较大的边找正图样

1,2—角钢

该构件是4件角钢100mm×100mm×8mm装配成的框架。装配矫正后框架的对角线尺寸及宽度、长度尺寸距理想尺寸都有一定偏差。划线确定各个孔的位置时,应以4000mm的两个长边为依据,并兼顾其他两边,这样可使各孔距框架边缘尺寸均匀。

②借料 要做好借料划线,首先要知道待划毛坯材料的误差程度,确定需要借料的方向和大小,这样才能提高划线效率。如果毛坯材料误差超出许可范围,就无法利用借料来补救了。

划线时,有时因为原材料的尺寸限制需要利用借料,通过合理调整划线位置来完成。有时在划线时,又因原材料的局部缺陷,需要利用借料,通过合理调整划线位置,来完成划线。因此,在实际生产中,要灵活地运用借料来解决实际问题。

如图1-19(a)所示的圆环,由于其内、外圆都要加工,如果材料形状比较准确,就可以按图样尺寸进行划线。此时划线工作简单。如果原材料圆环的内、外圆偏心较大,划线就不是那样简单了。若按外圆找正划内孔加工线,则内孔有个别部分的加工余量不够,如图1-19(b)所示。若按内圆找正划外圆加工线,则外圆个别部分的加工余量不够,如图1-19(c)所示。

图1-19 圆环的划线

只有在内孔和外圆都兼顾的情况下,适当地将圆心选在锻造内孔和外圆圆心之间的一个适当的位置上划线,才能使内孔和外圆都保证有足够的加工余量,如图1-20所示。

图1-20 圆环的借料划线

(3)划线的步骤和基本规则

划线是钳工最基本的操作技术,划线质量的优劣直接影响到所加工零件的形状及尺寸正确与否,因而划线是一项重要、细致的工作。一般可按以下步骤进行,并应遵守以下基本规则。

①划线的步骤 划线除要求线条清晰外,最重要的是保证尺寸的准确,划线时,可按以下步骤进行。

a.仔细看清图纸标题栏,了解划线零件的名称、比例、材料等,同时熟悉技术要求,尤其要注意有些与划线有关的要求在图纸上无法标注,而写入技术要求或附加说明的条款。

b.看懂各个视图,分析相互间的对应关系,目的是找出关联尺寸,明确各视图表达的重点,想象出零件的空间形状,从而形成整体概念。

c.仔细分析尺寸链,找出长、宽、高3个方向的尺寸基准以及零件的定位尺寸与偏差。

d.确定划线基准。确定基准时要做到:根据划线的类型确定基准的个数,在保证划线工作能顺利进行的前提下尽量减少基准的数量;划线时所选基准尽量与设计基准一致,从而减少由于基准不重合产生的误差;划线时尽量选用已加工好的表面为划线基准,对部分零件划线前根本就无已加工好的基准面,此时要根据实际情况分析,工件的装配基准或安装基准去确定划线基准,基准应尽量选用大面和平直的面作为划线基准;确定划线基准时,不但要照顾以上几点,还要在保证划线质量的前提下,考虑划线的顺利和工作效率。

e.划线过程中经常要遇到大量的计算,尤其是平面或复杂面上孔的位置,常常是转换成坐标尺寸然后划线,既方便又快,这就要求钳工熟悉三角函数。

f.工件划线时的装夹基准应尽量与设计基准一致,同时考虑到复杂零件的特点,划线时往往需要借助于某些夹具或辅助工具进行矫正或支撑。

g.装夹时要合理选择支撑点,防止重心偏移,划线过程中要确保安全。

②划线的基本规则 需要强调的是划线只是加工零件的依据和重要的基础,测量才是保证零件加工精度的手段。为了提高划线质量,必须严格遵守下列规定。

a.垂直线必须用作图法划线,不能使用量角器或90°角尺,更不能用目测法划线。

b.用划规在钢板上划圆、圆弧或分量尺寸时,为防止划规脚尖滑动,必须先冲出样冲眼,然后再进行划线。

c.在进行划线作业前,要核对钢材牌号和规格是否与图样的要求相符,对于重要产品所用的钢材,应有合格的检验书,钢材的化学成分和力学性能应符合图样所规定的要求。

d.划线前钢材表面应该平整,表面呈波浪形或凹凸不平时,会影响划线的准确度,所以应事先加以矫正、矫平,此外,钢材的表面应干净清洁,无夹灰、麻点、裂纹等缺陷。

e.划线用的测量工具(如钢直尺、卷尺、直角尺等)要定期检验校正。尽可能采用高效率的工、夹、量具,以提高效率。

(4)基本图形的作法

为了能在图样上精确地作出零件轮廓的图形,就必须要懂得各种不同线条的作图知识和它们连接的规则,对于钣金工来讲,这又是放样、划线(号料)等操作的基础。一般说来,基本几何图形的作法主要有以下几种。

①直线和角的画法 各类直线和角的画法见表1-5。

表1-5 直线和角的画法  

②圆等分的画法 圆的等分是作正多边形的基础,也是钣金加工中用来确定展开料或钻孔点划线位置等常用的方法。其作图方法见表1-6。

表1-6 圆的等分  

圆的等分也可以用计算法求得,其计算公式是:

(1-1)

式中 s——等分圆周的弦长;

R——圆的半径;

n——圆的等分数目。

采用计算法等分圆时,只需先利用上式计算出等分圆周的弦长s值,再利用分规直接在圆上截取各点后,直接连接各点便可。如采用计算法6等分圆时,可先计算出等分圆周的弦长ss=2Rsin=2Rsin=R,然后利用圆规,先以圆上任意点为圆心,以s=R长为半径,依次画弧,便可将圆6等分,依次连接各个各点,即形成正六边形,如图1-21所示。

图1-21 圆的6等分

③圆弧、椭圆的画法 圆弧是构成各种图形的基础,圆弧的画法见表1-7。

表1-7 圆弧的画法  

椭圆也是钣金件中常见的图形,其画法很多,椭圆的常用画法见表1-8。

表1-8 椭圆的画法  

④圆弧连接画法 圆弧连接就是将已知的两直线、两圆弧或一直线、一圆弧用已知半径的圆弧光滑连接起来。各种圆弧连接是形成一些较复杂形状连接的基础,圆弧连接的关键是求出连接圆弧的圆心和连接点(切点)。各种圆弧连接的画法见表1-9。

表1-9 各种圆弧连接的画法  

1.3.2 錾削、锯削、锉削加工

錾削、锯削及锉削是钳工工作中较重要的基本操作技能,主要用于不便机械加工的场合,或在余量太多部位去掉足够余量时的加工。

(1)錾削

錾削是用手锤锤击錾子,以对金属进行切削加工的操作,也称凿削,钣金加工中主要用于錾削平面[见图1-22(a)]、切断板料[见图1-22(b)]、板料的分割[见图1-22(c)]及清理铸、锻件上的毛刺等,如图1-22所示。

图1-22 錾削加工形式

①錾削的分类 錾削操作是通过手锤[见图1-23(a)]锤击錾子完成的,錾子通常用碳素工具T7或T8锻制而成,刃部经淬火和回火处理。根据工作的需要做成了不同的形状,一般全长为170~200mm。钣金加工中常用的錾子有以下两种。

a.扁錾。扁錾又称平錾,是钳工最常用的錾子,其刃口扁平,刃宽一般为10~20mm,见图1-23(b)。主要用于去掉平面上的凸缘、毛刺、錾削平面、切断板料等。

b.尖錾。尖錾又称窄錾,其刃口较窄,约为5mm,刃口两侧有倒锥,可防止在开深槽时錾子被卡住,见图1-23(c)。主要用于錾槽和分割曲线板料。

图1-23 錾削工具

1—楔子;2—锤头;3—木柄

②錾削的操作方法

a.錾子的握法。錾子主要用左手的中指、无名指握住,小指自然合拢,食指和大拇指自然接触,錾子头部伸出约20mm。錾子应轻松自如地握稳,不能握得太紧,以免敲击时掌心承受的振动过大,或一旦锤子打偏后伤手。錾削时,握錾子的手要与小臂保持水平,肘部不能下垂或抬高。图1-24(a)为錾子的正握法,图1-24(b)为反握法。

图1-24 錾子的握法

b.锤子的握法。锤子一般采用右手的5个手指满握的方法,大拇指轻轻压在食指上,虎口对准锤头方向,不要歪向一侧,木柄尾端露出15~30mm。图1-25(a)为锤子的紧握法,图1-25(b)为松握法。

图1-25 锤子的握法

c.錾削姿势。錾削时,为充分发挥较大的敲击力量,操作者必须保持正确的站立位置,如图1-26所示,左脚超前半步,两腿自然站立,人体重心稍微偏于右脚,视线要落在工件的錾削位置。

图1-26 錾削时的站立位置

d.錾削时的注意事项。錾削时,要注意:首先要保持錾子锋利,过钝的錾子不但工作费力,錾削表面不平整,且容易打滑或伤手;錾子的锤击部分有明显毛刺时要及时磨掉,避免铁屑碎裂而飞出伤人,操作者必须戴上防护眼镜;锤子木柄有松动或损坏时要及时更换,以防锤头飞出;錾子锤击部分、锤子头部及柄部均不应沾油,以防打滑;工件必须夹持稳固,伸出钳口的高度为10~15mm,且工件下面要加垫块。

③錾削方法 在不同錾削形式的加工场合,錾削的方法是不同的。

a.錾削平面。錾削平面一般用扁錾进行,每次錾削余量为0.5~2mm。当錾削窄平面(工件的宽度小于扁錾刃口宽度)时,錾子的切削刃口最好与錾削前进方向倾斜一定角度,以增加接触面和使錾子掌握平稳;而錾削大平面时,应先用尖錾开槽,再用扁錾把槽间两边凸起部分錾去,其开槽的数量,以能使各剩余部分的宽度略小于扁錾的宽度为宜。

錾削平面,应掌握好起錾、錾削和錾出3个阶段,如图1-27所示。

图1-27 錾削方法

•起錾。起錾时,应从工件边缘尖角处着手(錾槽除外),切削刃靠紧錾削部位后,錾子握平基本与工件端垂直,轻击錾子,以便切入。

•錾削。錾削时,要保持錾子的正确位置和前进方向,并控制好后角的大小(一般后角α保持为5°~8°为宜)和锤击力的均匀。锤击数次后,将錾子退出一下,观察加工情况,也给錾子刃口散热。

•錾出。錾出即錾削快到尽头(约离尽头10mm)时,应调头錾去余下部分,以免工件边缘崩裂,尤其是錾削铸铁、青铜等脆性材料时更要注意。

b.錾断板料。錾断厚度不超过2mm的薄板料时,采用夹在台虎钳上錾断。用扁錾沿钳口并斜对板面(约45°)自右向左錾切,并使錾切线与钳口平行。

錾断厚板料时,可在铁钻(或平板)上錾削。在板料下面要垫上软铁材料,以防损伤錾子切削刃。先按划线錾出凹痕,再利用锤击使它折断。对于尺寸较大或形状较复杂的板料,一般先在工件轮廓线周围钻出一排密集的小孔,再用錾子进行錾断。

④錾子的热处理及刃磨 錾子通常用碳素工具T7或T8锻制而成,刃部经淬火和回火处理,一般全长为170~200mm,可直接从市场购买。有时,根据工作需要,也需自制后自行进行热处理,热处理时,应先将錾子切削部分进行粗磨,然后把錾子切削部分的25mm左右深度插入炉中(一般采用锻造炉),加热到750~780℃,呈暗樱红色后,取出快速浸入冷水中冷却(浸入深度为5~6mm),并沿水面所缓慢移动,可使淬火部分与不淬火部分的界线不十分明显,减少在这交界处发生开裂的趋向。当錾子未在水中的部分变成黑色时,即从水中取出,迅速将刃面在砖石或砂布上擦几下,去掉表面氧化层或污物,利用上部余热进行回火。这时要注意观察刃面随温度升高而颜色的变化情况:从水中取出后由灰白色变为黄色,再由黄色变为红色、紫色、蓝色;当呈现黄色时,把錾子全部浸入水中冷却。这种回火温度称为“黄火”;当呈现蓝色时,把錾子全部浸入水中冷却,这种回火温度称为“蓝火”。“黄火”的硬度比“蓝火”高,耐磨,但较脆容易断裂;“蓝火”比较适宜,故较多采用。

新的錾子和用钝了的錾子,要在砂轮上磨锐。錾子的磨锐通常在台式砂轮机上完成,砂轮机不但可供钳工用来磨削工具,如錾子、刮刀等,还可用来磨削各种刀具,如钻头等。台式砂轮机由砂轮、电动机、砂轮机座、托架和防护罩等组成,其结构如图1-28所示。

图1-28 台式砂轮机结构

1—机座;2—托架;3—电动机;4—防护罩;5—开关

由于砂轮的质地较脆,工作时转速又高,使用时用力不当会发生砂轮碎裂和人身事故,因此,用砂轮机进行磨削前,应检查砂轮片有无裂纹和破碎,防护安全罩是否完好。安装砂轮时一定要使砂轮达到动平衡,使砂轮在旋转时没有振动。使用砂轮机要严格遵守安全操作规程。

在磨削过程中,不准在砂轮片侧面边角磨削工件。操作者必须戴好防护眼镜,应站在砂轮运转的侧面,不要顺砂轮的旋转方向站立,以免砂轮破损飞出伤人。磨削时,用力不得过猛,要平稳地上下、左右移动着磨削。严禁磨削有色金属(如铜、铝等)。

砂轮机的托架与砂轮间的距离一般应保持在3mm以内,否则容易发生磨削件被轧入的现象,甚至造成砂轮破裂飞出。工作完毕后,要及时切断气源和电源,并将工作场地的四周清理干净。

在砂轮上磨锐錾子时,首先要按錾子正确的形状刃磨,并使刃口锋利。为此,要求錾子两刃面对中心平面的夹角相等;两刃面的宽窄相等且平整光滑;刃口要平直。

刃磨錾子时,双手握持錾子,一手在上,一手在下,使刃口向上倾斜放在旋转的砂轮缘上,并沿砂轮轴心线方向来回平稳地移动,刃磨时压在錾子上的力不能过大,要控制握錾方向、位置,以保证磨出所要的楔角。为了保持刃口硬度,刃磨时要经常沾水冷却,以防止刃口高温退火。

錾削钢材时,楔角一般取50°~60°,硬钢取60°~70°,錾削铜、铝等有色金属取30°~50°。

(2)锯削

锯削是通过锯齿的切削运动对金属材料进行切削加工的方法。锯削不但能切断金属材料,也可以进行切口、切槽等。

①锯削工具 手锯由锯弓和锯条两部分组成,如图1-29(a)所示。锯弓用来张紧锯条。锯条上有许多锯齿,用于对材料或工件进行切削加工,以完成切断、切口或切槽的加工。锯条在前推时才起切削作用,因此,安装锯条时应使齿尖的方向朝前,如图1-29(b)所示,如果装反了,就不能进行正常的锯削了。安装锯条时的张力应合适,过紧和过松均影响锯削,而且还易使锯条断裂。

图1-29 手锯

1—锯弓;2—锯条

锯条一般用渗碳钢冷轧而成,也有用碳素工具钢或合金钢制成,经热处理硬化。常用的锯条是长300mm(两安装孔间的长度)、宽12mm、厚0.8mm这一种。锯齿按齿距t的大小可分为粗齿(t=1.6mm)、中齿(t=1.2mm)和细齿(t=0.8mm),也可按锯条每25mm长度内齿数来表示:粗齿为14~18个齿,中齿为22~24个齿,细齿为32个齿。

锯条的选用应根据加工材料的软硬和厚度大小来确定,一般锯条上同时工作的齿数为2~4个齿。粗齿用于锯切低碳钢、铜、铝、塑料等软材料以及截面厚实的材料;细齿用于锯切硬材料、板料和薄壁管子等;加工普通钢材、铸铁及中等厚度的材料,多用中齿锯条。

②锯削的基本操作 锯削操作时,应熟练掌握手锯的握法、起锯及锯削操作等方面的内容。

a.手锯的握法。右手满握锯柄,左手轻扶在锯弓前端,如图1-30(a)所示。

b.起锯方法。起锯是锯削工作的开始,起锯质量的好坏将直接影响锯削质量。起锯有远起锯[见图1-30(b)]和近起锯[见图1-30(c)]两种。

图1-30 手锯的握法和起锯

起锯时,左手拇指靠住锯条,使锯条能准确地锯在所需要的位置上,行程要短,压力要小,速度要慢,起锯角口约为15°。如果起锯角太大,则起锯不易平稳,尤其是近起锯时锯齿会被工件的棱边卡住而引起崩裂。但起锯角也不易过小,否则,由于锯齿与工件同时接触的齿数较多,不易切入材料,多次起锯往往容易发生偏离,使工件表面锯出许多锯痕,影响表面质量。

一般情况下,采用远起锯较好,因为远起锯时锯齿是逐步切入材料的,锯齿不易被卡住,起锯较方便。

c.锯削操作。起锯后的锯削操作应尽可能让锯条的全部有效齿在每次行程中都参加切削。操作时,推进手锯应用力均匀,压力和速度合适,不能产生冲击,否则将影响锯削质量,而且还易造成锯条的崩齿和断裂;回程时应略抬高锯条,速度也要加快些,以减少锯条的磨损和回程时间。

③锯削方法 在锯削加工不同材料、不同形式的钣金构件时,应针对性地采用不同方法。

a.棒料的锯削。如果锯削的断面要求平整,应从起锯后沿切割线一直锯削到结束。若锯出的断面要求不高,可分几个方向锯下,这样由于锯削面变小而容易锯入,可提高工作效率。

b.薄板料的锯削。锯削薄板料时应尽可能从宽面上锯下去,当只能从板料的狭面上锯下去时,可用两块木板夹持,连木块一起锯下,以避免锯齿被钩住,同时也提高了板料的刚度,使锯削时不发生颤动,如图1-31(a)所示。也可以把薄板料直接夹在台虎钳上,用手锯进行横向斜推锯,使锯齿与薄板接触的齿数增加,避免锯齿崩裂,如图1-31(b)所示。

图1-31 薄板料的锯削方法

c.深缝的锯削。锯削沟槽时,如果要求锯缝不太深,可直接用手锯锯出,如图1-32(a)所示。当锯缝深度超过锯弓的高度时,应将锯条转过90°重新装夹,使锯弓转到工件的侧面进行锯削,如图1-32(b)所示。或将锯条转过180°,将锯弓放置在工件底部继续进行锯削,如图1-32(c)所示。

图1-32 深缝的锯削方法

(3)锉削

锉削是用锉刀对工件进行切削加工,使其达到所要求的尺寸、形状和表面粗糙度的操作。锉削是一种比较精细的钳工手工操作,其加工精度可达0.01mm左右,表面粗糙度可达Ra2.2~1.6μm。锉削可加工工件的内外平面、内外曲面、沟槽和各种形状复杂的表面,尤其是加工那些用机械加工不易甚至不可能加工的部位,以及在装配和修理过程中对个别零件进行修整等。

①锉刀 锉刀是用碳素工具钢T12或T13制作,经热处理后,硬度可达62~72HRC的一种手工切削工具。锉刀由锉身和锉柄两部分组成,锉身包括锉刀面、锉刀边、底齿和面齿,锉刀结构如图1-33所示。

图1-33 锉刀

1—锉刀面;2—锉刀边;3—底齿;4—面齿;5—锉柄;6—锉身

锉刀按用途不同可分为普通钳工锉、异形锉和整形锉3种。

普通钳工锉按其断面形状不同可分为平锉(板锉)、半圆锉、方锉、三角锉和圆锉5种,见图1-34(a)。

异形锉有刀口锉、菱形锉、扁三角锉、椭圆锉、圆肚锉等,见图1-34(b)。异形锉主要用于锉削工件上的特殊表面。

图1-34 锉刀的种类

整形锉又称为什锦锉,主要用于修整工件上细小的表面。

不同的锉刀有其不同的用途,锉削时要合理地选择锉刀,才能充分发挥其效能和延长其使用寿命。通常锉刀断面形状和长度的选择决定于工件的大小和表面形状。锉刀齿纹粗细等级的选择决定于工件加工余量的大小、工件材料的性质、加工精度的高低和表面粗糙度的要求。粗齿锉刀适用于锉削加工余量大、加工精度和表面粗糙度要求不高的工件;而细齿锉刀适用于锉削加工余量小、加工精度和表面粗糙度要求较高的工件。应根据工件表面的形状、尺寸大小及加工情况等来选用,图1-35给出了根据加工形状选用相应断面锉刀的实例。

图1-35 锉刀的选用实例

②锉削的基本操作 锉削操作时,应熟练掌握锉刀的握法及锉削时两手用力的变化等方面的内容。

a.锉刀的握法。锉削时,一般是右手心抵着锉刀木柄的端头握锉柄,大拇指放在木柄上面,左手压锉,如图1-36所示。

图1-36 锉刀的握法

b.锉削时的施力。锉刀推进时,应保持在水平面内运动,主要靠右手来控制,而压力的大小由两手控制,使锉刀在工件上的任一位置时,锉刀前后两端所受的力矩应相等,才能使锉刀平直水平运动。两手用力的变化,如图1-37所示。

图1-37 锉削时的施力

锉削开始时,左手压力大,右手压力小,随着锉刀向前推进,左手压力要逐渐减小,右手压力逐渐增大,到中间时两手压力应相等;再向前推进时,左手压力又逐渐减小,右手压力逐渐增大;锉刀返回时,两手都不加压力,以减少齿面磨损。如两手用力不变,则开始时刀柄会下偏,而锉削终了时,前端下垂,结果会锉成两端低,中间凸的鼓形表面。

c.工件的夹持。工件夹持的正确与否,将直接影响锉削的质量与效率。一般夹持的工件应尽量夹在虎钳钳口中间,伸出钳口不要太高,且夹持牢固,但不能使工件变形;在夹持已加工面、精密工件和形状不规则工件时,应在钳口加适宜的衬垫,以免将工件表面夹坏。

d.锉削时的注意事项。锉削时,要注意:新锉刀应先用一面,用钝后再使用另一面。在使用中先用于锉削软金属,使用一段时间后,再锉削硬金属,以延长锉刀使用寿命;锉刀上不可沾油或沾水,以防锉削时打滑或锉齿锈蚀;不可用锉刀来锉带有型砂的铸件或带有硬皮表面的锻件,以及经过淬硬的表面,也不可用细锉锉软金属;不可用锉刀当作装拆、锤击或撬动的工具;锉刀上的铁屑应用毛刺顺齿纹刷掉,不准用嘴吹,也不准用手去清除,以防铁屑飞进眼里或伤手。

③锉削的方法

a.平面锉削。常用的平面锉削方法有顺向锉、交叉锉和推锉3种,分别见图1-38(a)~(c)。

顺向锉是锉刀始终沿其长度方向锉削,一般用于锉平或锉光,它可得到正直的锉痕。

交叉锉是先沿一个方向锉一层,然后再转90°锉第二遍,如此交叉进行。这样可以从锉痕上发现锉削表面的高低不平情况,容易把平面锉平。此法锉刀与工件接触面较大,锉刀容易掌握平稳,适用于加工余量较大和找平的场合。

图1-38 平面锉削的方法

推锉是锉刀的运动与其长度方向相垂直。一般用于锉削窄长表面或是工件表面已锉平、加工余量很小时,为光洁其表面或修正尺寸用。工件锉平后需要检验尺寸和形状精度。一般用钢尺或刀口直尺,以透光法来检验平面度;用直角尺检验垂直度;用外卡钳来检验平行度和尺寸。

b.曲面锉削。曲面有外圆弧面、内圆弧面、球弧面3种。一般锉外圆弧面用平锉,锉内圆弧面用圆锉或半圆锉。

锉外圆弧面时,一般采用顺着圆弧面锉削,如图1-39(a)所示。锉削时,在锉刀作前进动作的同时绕工件圆弧中心摆动,在摆动时右手下压,而左手把锉刀前端往上提,这样,能使锉出的圆弧表面圆滑无棱边。此法因力量不易发挥,故效率不高,锉削位置不易掌握,因而只适用于余量较小或精锉外圆弧面;当余量较大时,采用横着圆弧面锉削,如图1-39(b)所示。此法力量易于发挥,效率较高,常用于圆弧面粗加工。

图1-39 外圆弧面的锉削

锉内圆弧面时,一般采用滚锉法。锉刀要同时完成3个动作,即前进回缩动作、向左或向右移动(约半个或一个锉刀直径)动作、绕锉刀中心线转动(顺时针或逆时针方向转动90°左右)。只有3个动作同时协调进行,才能锉出良好的内圆弧面。

c.平面与曲面的锉削。在一般情况下,应先加工平面,后加工曲面,这样曲面与平面的连接易圆滑。如果先加工曲面,后加工平面,则在加工平面时,由于锉刀侧面无依靠而易产生左右移动,使已加工曲面损伤,同时连接处也不易锉得圆滑,或圆弧不能与平面相切。

d.锉配。通过锉削,使两个相配零件的配合表面,达到图纸上规定要求的锉削工艺称为锉配。它的基本方法是:先把相配零件中一件的配合表面锉好,然后按锉好的一件来锉配一个配合零件的配合表面。因为外表面一般比内表面容易加工,所以最好先锉外表面的一件,后锉内表面的一件。

1.3.3 钻孔、扩孔与锪孔

用钻头在工件上加工孔的方法称为钻孔。钻孔的精度一般为IT10~IT11,表面粗糙度为Ra50~12.5μm,故只能作粗加工,加工精度要求不高的孔。钻孔主要用于装配、修理及攻丝前的预制孔制作。

(1)钻孔的设备及工具

钻孔加工是通过孔加工设备及钻孔工具完成的。

①钻孔的设备 常使用的孔加工设备有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床和手电钻等,其构造如图1-40所示。

其中:台式钻床简称台钻,是一种小型钻床,一般加工直径在12mm以下的孔。

立式钻床简称立钻。一般用来钻中型工件上的孔,其最大钻孔直径有25mm、35mm、40mm、50mm几种。

摇臂钻床的主轴转速范围和进给量较大,加工范围广泛,可用于钻孔、扩孔、铰孔等多种孔加工。

工作时,工件安装在机座1或其上的工作台2上[见图1-40(c)],主轴箱3装在可绕垂直立柱4回移的摇臂5上,并可沿摇臂上水平导轨往复运动。由于主轴变速箱能在摇臂上作大范围的移动,而摇臂又能绕立柱回转360°,因此,可将主轴6调整到机床加工范围内的任何位置上。在摇臂钻床上加工多孔工件时,工件不动,只要调整摇臂和主轴箱在摇臂上的位置即可。

主轴移到所需位置后,摇臂可用电动胀闸锁紧在立柱上,主轴箱可用偏心锁紧装置固定在摇臂上。

图1-40 钻孔设备结构图

手电钻是一种手提式电动工具。在大型工件装配时,受工件形状或加工部位的限制不能使用钻床钻孔时,即可使用手电钻加工。

手电钻电压分别为单相(220V、36V)或三相(380V)两种。采用单相电压的电钻规格有6mm、10mm、13mm、19mm、23mm5种;采用三相电压的电钻规格有13mm、19mm、23mm3种。电钻的规格是指对45钢加工的最大钻孔直径。对于有色金属、塑料等材料,钻孔时,最大钻孔直径可比原规格大一些。

②钻孔工具 常用的钻孔工具主要有扁钻头、中心钻、麻花钻等。

其中:扁钻头是一种特制的钻头,其结构简单,容易制造,缺点是导向性差,不易排屑,适用于钻浅孔。

中心钻专用于在工件端面上钻出中心孔。其形状有两种:一种是普通中心钻;另一种是带有120°保护锥的双锥面中心钻。

麻花钻由于钻头的工作部分形状似麻花状故而得名。它是生产中使用最多、最广的钻孔工具,ϕ0.1~80mm的孔都可用麻花钻加工出来。

图1-41给出了麻花钻的结构,它由工作部分、颈部和柄部组成,是用高速钢制成的。其中:工作部分由切削部分和导向部分组成。切削部分主要起切削工件的作用,麻花钻切削部分的结构如图1-41(c)所示,导向部分的作用不仅可保证钻头钻孔时的正确方向,修光孔壁,同时还是切削部分的后备部分;麻花钻的颈部在磨削时作为退刀槽使用,钻头的规格、材料及商标也打印在颈部;麻花钻的柄部有直柄和锥柄两种。一般钻头直径小于13mm的制成直柄[见图1-41(b)],直径大于13mm的制成锥柄[见图1-41(a)]。柄部是麻花钻的夹持部分,它通过夹具与钻床主轴连接,起定心和传递转矩的作用。

图1-41 麻花钻的结构

1—切削部分;2—导向部分;3—扁尾;4—柄部;5—颈部;6—工作部分;7—前面;8—主后面;9—棱边;10—主切削刃;11—横刃

(2)钻孔的操作

钻孔的操作步骤一般为划线、起钻、孔的钻削。

①划线。按图样上孔的位置和尺寸要求,在工件上划出孔的中心线,在中心打上样冲眼,并按孔的直径大小划出孔的圆周线。钻直径较大的孔时,还应划出几个大小不等的检查圆,如图1-42(a)所示,以便起钻时检查和找正位置。当钻孔的位置尺寸要求较高时,为了避免打中心样冲眼时所产生的偏差,也可直接划出以孔中心线为对称中心的几个大小不等的方框,如图1-42(b)所示,作为钻孔时的检查线,然后将中心样冲眼敲大,以便起钻时准确定心。

图1-42 孔位检查线

②起钻。起钻时,启动钻床将钻头对准孔中心钻出一浅坑,观察钻孔位置是否正确,并不断校正,使浅坑圆周与划线圆同轴。校正时,如偏位较少,可在钻削的同时用力将工件向偏位的反方向推移,达到逐步校正的目的;如偏位较多,如图1-43(a)所示,可在校正方向打上几个样冲眼或用油槽錾錾出几条槽,如图1-43(b)所示,以减小此处的钻削阻力,达到校正的目的。校正时无论用何种方法,都必须在起钻的锥坑直径小于孔径之前完成,这是保证达到钻孔位置精度的重要一环,否则,若孔位仍有偏移,就难以再进行校正。

图1-43 起钻孔偏位校正

③孔的钻削。当起钻达到钻孔的位置要求后,即可压紧工件进行孔的钻削。进给时,用力不能太大,否则易使钻头产生弯曲现象,造成钻孔时轴线歪斜,如图1-44所示。

图1-44 钻孔时轴线歪斜

此外,钻小直径(直径<4mm)孔或深孔时,进给力要更小,并要经常退钻排屑,以免切屑阻塞而扭断钻头。通常钻孔深度达直径的3倍时,一定要退钻排屑,在孔将钻穿时,进给力必须减小,应用手动进给,轻轻进刀直到钻透,以防止进给量突然过大,增加切削抗力,造成钻头折断,或使工件随着钻头转动而造成事故,这一点对薄工件也尤应特别注意。钻不通孔时,可通过钻头长度和实际测量尺寸来检查所钻的深度是否准确。在工件未加工表面,或材料较硬面上钻孔时,开始应手动进给。钻孔径大于30mm的孔,要分两次钻成。先用0.5~0.7倍孔径的钻头钻孔,再用所需孔径的钻头扩孔。

钻削操作时,应严格遵循操作规程,严禁戴手套操作;钻削过程中需要检测时,必须先停机后检测;钻孔时,机床用平口虎钳的手柄端(活动钳身)应放置在钻床工作台的左侧,以防止转矩过大造成平口虎钳落下伤人。

(3)钻孔的方法

在钻削不同钣金构件上的孔时,应针对性的采用不同的钻削方法。

①钻削圆柱形工件的孔。要在轴类或套类等零件外圆上,钻出与轴线垂直并通过圆柱中心的孔。钻孔前,可先用定心工具(一般用V形铁)夹持在钻床主轴上,找正钻床主轴中心与安装工件的V形铁的中心位置,并用压块将V形铁位置固定。再把要钻孔的圆柱形工件卧放在V形铁中,调节使之位于水平位置。移动大钻头对准钻孔中心后,把工件夹紧,进行试钻和钻孔。如果找正工作认真细心,钻孔中心与工件中心线的对称度可控制在0.1mm以内。

②钻削斜孔。斜孔的钻削有3种情况,即在斜面上钻孔、平面上钻斜孔和曲面上钻孔。它们有一个共同的特点,即孔的中心与钻孔端面不垂直。在钻孔时,可将入钻的部位錾出平台或锉出平台,或用立铣刀铣出平台[见图1-45(a)],然后先用小直径钻头或中心钻钻出一个浅坑或浅孔,合适后再钻孔;也可用3个尖等高的群钻来钻斜孔[见图1-45(b)]

图1-45 钻斜孔

③钻半圆孔。钻半圆孔时,由于钻头的一边受径向力,被迫向另一边偏斜,会使钻头弯曲或折断,钻出的孔也不垂直。为防止出现上述情况,当半圆孔在工件边缘时,可把两个相同的工件合起来钻;外部为半圆孔时,可用相同的材料充实再钻孔,如图1-46所示。

图1-46 钻半圆孔

钻骑缝螺钉孔且缝两边的两种材料硬度不同时,应使用刚度大的钻头(尽量短),样冲眼要稍偏向较硬材料的一侧。待钻头钻入一定深度已向较软一侧接触面中间时,再将钻头对正接触面钻进。

④钻二联孔。常见的二联孔有如图1-47所示的3种情况。由于两孔比较深或距离比较远,钻孔时钻头伸出很长,容易产生摆动,且不易定心,也容易弯曲使钻出的孔倾斜,同心度达不到要求。此时可采用以下方法钻孔。

图1-47 钻二联孔的3种情况

钻图1-47(a)所示的二联孔时,可先用较短的钻头钻小孔至大孔深度,再改用长的小钻头将小孔钻完,然后钻大孔,再锪平大孔底平面。

钻图1-47(b)所示的二联孔时,先钻出上面的孔,再用一个外径与上面孔配合较严密的大样冲,插进上面的孔中,冲出下面孔的冲眼,然后用钻头对正冲眼慢速钻出一个浅坑,确认正确,再高速钻孔。

钻图1-47(c)所示的二联孔时,对于成批生产,可制一根接长钻杆,其外径与上面孔为动配合。先钻完上面大孔后,再换上装有小钻头的接长钻杆,以上面孔为引导,钻出下面的小孔,也可采用钻图1-47(b)所示二联孔的方法钻孔。

(4)钻头的刃磨

钻头刃磨的目的,是将已钝化了的或损坏了的切削部分重磨,或为适应不同材料需要而重磨成符合所需要的几何参数,以使钻头具有良好的钻削性能。钻头刃磨的正确与否,对钻孔质量、效率和钻头使用寿命等都有直接影响。手工刃磨钻头是在砂轮机上进行的。一般使用的砂轮粒度为46~80。砂轮旋转时,必须严格控制跳动量,刃磨方法如下。

①主切削刃的刃磨 刃磨时,用右手(也可用左手)握住钻头的头部作为定位支点(或靠在砂轮机托架上),左(或右)手握住钻柄,使钻头的轴线和砂轮圆柱面倾斜成φ角,同时向下倾斜8°~15°,其主切削刃呈水平位置,与砂轮中心线以上的圆周面轻轻接触。用握钻头头部的手向砂轮施加压力和定好钻头绕自身轴线转动的位置,握钻柄的手使钻头绕轴线按顺时针方向转动并上下摆动。钻头绕自身轴线转动是为使整个后刀面都能磨到,而上下摆动是为了磨出一定的后角。两手动作必须协调配合好,摆动角度的大小要随后角的大小而变化,因为后角在钻头的不同半径处是不相等的。照此反复磨几次,一个主切削刃磨好后,转180°刃磨另一个主切削刃。这样便可磨出顶角、后角和横刃斜角,如图1-48所示。

图1-48 主切削刃的修磨

钻头顶角2φ的具体数值可根据不同钻削材料按表1-10选择。

表1-10 钻头顶角选择  (°)

主切削刃刃磨好后,应检查顶角2φ是否双线钻头轴线平分,两主切削刃是否对称等长,且各为一条直线;检查主切削刃上外缘处的后角是否符合要求数值和横刃斜角是否准确。

②修磨横刃 修磨横刃时,钻头与砂轮的相对位置如图1-49所示。修磨时,先使刃背与砂轮接触,然后转动钻头使磨削点逐渐向钻心移动,从而把横刃磨短。修磨横刃的砂轮边缘圆角要小,砂轮直径最好也小些。

图1-49 横刃的修磨

(5)扩孔与锪孔

扩孔是用扩孔钻或钻头来扩大工件上已冲压或钻出孔的操作方法,锪孔是用锪孔钻在已有的孔口表面,加工出所需形状的沉坑或表面的一种孔加工方法。

①扩孔。当加工的孔径较大时,可先钻出直径较小的孔,再通过扩孔的方法加工大直径的孔,以获得较高的孔加工质量。常用的扩孔方法有用麻花钻扩孔和用扩孔钻扩孔。扩孔钻有高速钢扩孔钻和硬质合金扩孔钻两种,图1-50(a)为高速钢扩孔钻;图1-50(b)为硬质合金扩孔钻。

图1-50 扩孔钻

扩孔时,如果用麻花钻扩孔,由于钻头横刃不参加切削,轴向力小,进给省力,但因钻头外缘处的前角较大,易把钻头从钻套中拉下来,所以应把钻头外缘处的前角修磨得小一些,并适当控制进给量。用扩孔钻扩孔时,进给量可选得大一些。

②锪孔。在已加工的孔上加工一定深度、直径较大的沉孔称为锪孔。锪孔时可采用普通麻花钻,也可采用专用的柱形锪钻、锥形锪钻或端面锪钻等,图1-51所示为锪钻及其应用。

图1-51 锪钻及其应用

锪孔时切削速度应比钻孔低,一般为钻孔切削速度的1/3~1/2,同时由于锪钻的轴向抗力较小,所以进给力不宜过大,并要均匀。当锪孔表面出现多角形振纹时,应立即停止加工,并及时修整。为控制锪孔深度,可在锪孔前将钻床主轴的进给深度用钻床上的深度尺和定位螺母调整后锁定。

1.3.4 铰孔加工

铰孔是用铰刀对不淬火工件上已粗加工的孔进行精加工的一种加工方法。一般加工精度可达IT7~IT9,表面粗糙度Ra0.8~2.2μm。铰制后的孔主要用于圆柱销、圆锥销等的定位装配。

(1)铰刀

铰刀是铰孔加工的主要工具,铰刀由柄部、颈部和工作部分组成,如图1-52所示。铰刀的结构由工作部分、颈部和柄部3部分组成。工作部分又有切削部分与校准部分。主要结构参数为:直径(D)、切削锥角(2φ)、切削部分和校准部分的前角(γ0)、后角(α0)、校准部分刃带宽(f)、齿数(z)等。

图1-52 铰刀

铰刀按使用方法不同可分为手用铰刀和机用铰刀。其中:手用铰刀的柄部做成方榫形,以便套入扳手或铰杠,用手通过扳手或铰杠旋转铰刀来进行铰孔。手用铰刀的工作部分较长,主偏角较小,一般为40'~4°;机用铰刀有锥柄和直柄两种。机用铰刀的特点是工作部分较短,而颈部较长,主偏角较大。标准机用铰刀的主偏角为15°。

铰刀按切削部分的材料不同可分为高速钢铰刀和硬质合金铰刀两种。一般来说,机铰刀用高速钢制作,手铰刀用高速钢或高碳钢制作。铰刀按外部形状不同又可分为直槽铰刀、锥铰刀和螺旋槽铰刀等,螺旋槽铰刀特别适于铰削带有键槽的内孔。

锥铰刀用于铰削圆锥孔,如图1-53是用来铰削圆锥定位销孔的1∶50锥铰刀的。

图1-53 1∶50锥铰刀

1∶10锥铰刀是用来铰削联轴器上铰孔的铰刀;莫氏锥铰刀用来铰削0~6号莫氏锥孔的铰刀,其锥度近似于1∶20;1∶30锥铰刀用来铰削套式刀具上锥孔的铰刀。

(2)铰孔的操作

铰孔是钻孔、扩孔工序后的精加工,而铰孔的精度主要由刀具的结构和精度来保证,因此,铰孔操作时,首先应正确地选用铰刀,然后选择合适的铰削余量、铰削速度与进给量、冷却润滑液等。

①铰刀的选择。铰孔按操作方法的不同,分为手铰和机铰两种,其中:手铰为在手用铰刀上套入扳手或铰杠通过手工进行的铰孔;机铰为将机用铰刀通过安装在钻床或车床上进行的铰孔。

选择铰刀,应根据不同的加工对象来选用,可考虑以下方面:若铰孔的工件批量较大,应选用机铰刀;若铰锥孔,则应根据孔的锥度要求和直径选择相应的锥铰刀;若铰带键槽的孔,应选择螺旋槽铰刀;若铰非标准孔,应选用可调节铰刀。

②铰削余量。铰削余量是由钻孔或扩孔留下来供铰削加工在直径方向的加工余量,铰削的加工余量应合适,过大的铰削余量会使铰刀齿切削刃的负荷增大,变形增加,使铰出的孔径尺寸精度低,表面粗糙度值增大;而余量太小,则钻孔或扩孔工序残留的变形难以纠正,原切削的痕迹不能去除,影响孔的形状精度和表面粗糙度。用高速钢标准铰刀铰孔时,铰削余量见表1-11。

表1-11 铰削余量  mm

③机铰削的切削速度与进给量。用高速钢铰刀铰削钢件时,切削速度v为4~8m/min;铰削铸铁件时,切削速度v为6~8m/min;铰削铜件时,切削速度v为8~12m/min。机铰削钢件及铸铁件时,进给量f为0.5~1mm/r;铰削铜或铝时,进给量f为1~1.2mm/r。

④冷却润滑液的选用。铰孔时,为冲掉切屑,减少摩擦,降低工件和铰刀温度,防止产生刀瘤,应正确地选用冷却润滑液,冷却润滑液可参照表1-12选用。

表1-12 铰孔时的冷却润滑液  

(3)手工铰孔的方法

手工铰孔是利用手工铰刀配合手工铰孔工具,利用人力进行的铰孔方法,合理的手工铰孔操作可使铰孔精度达到IT6级。

①手工铰孔工具 常用的手工铰孔工具有铰手、活扳手等,如图1-54所示。

图1-54 手工铰孔的工具

a.铰手。铰手俗称铰杠,它是装夹铰刀和丝锥并扳动铰刀和丝锥的专用工具。常用的有固定式、可调节式、固定丁字式、活把丁字式4种。其中可调节式铰手只要转动右边手柄或调节螺旋钉,即可调节方孔大小,在一定尺寸范围内,能装夹多种铰刀和丝锥。丁字铰手适用于工件周围没有足够空间,铰手无法整周转动时使用。

b.活扳手。在一般铰手的转动受到阻碍而又没有活把丁字铰手时,才用活扳手。扳手的大小要与铰刀大小适应,大扳手不宜用于扳动小铰刀。否则,容易折断铰刀。

②手工铰孔要点 手工铰孔的要点主要有以下方面,如图1-55所示。

图1-55 手工铰孔的要点

a.工件要夹正,将铰刀放入底孔,从两个垂直方向用角尺校正,方向正确后,用拇指向下把铰刀压紧在孔口上。对薄壁工件的夹紧力不得过大,以免将孔压扁。

b.试铰时,套上铰手用左手向下压住铰刀并控制方向,右手平稳扳转铰手,切削刃在孔口切出一小段锥面后,检查铰刀方向是否正确,歪斜时应及时进行纠正。

c.在铰削过程中,两手用力要平衡,转动铰手的速度要均匀,铰刀要保持垂直方向进给,不得左右摆动,以避免在孔口出现喇叭口或将孔径扩大。要在转动中轻轻加力,不能过猛,掌握用力均匀,并注意变换每次铰手的停歇位置,防止因铰刀常在同一处停歇而造成刀痕重叠,以保证表面光洁。

d.铰刀不允反转,退刀时也要顺转,避免切屑挤入刃带后擦伤孔壁,损坏铰刀。退刀时要边转边退。

e.铰削锥孔时,要常用锥销检查铰入深度。

f.铰刀被卡住时不要硬转,应将铰刀退出,清除切屑,检查孔和刀具;再继续进行铰削时,要缓慢进给,以防在原处再被卡住。

g.铰定位销孔,必须将两个装配工件相互位置对准固定在一起,用合钻方法钻出底孔后,不改变原有状态一起铰孔。这样,才能保证定位精度和顺利装配。当锥销孔与锥销的配合要求比较高时,先用普通锥铰刀铰削,留有一定余量,再用校正锥铰刀进行精度。

h.铰刀是精加工工具,使用完后擦拭干净,涂上机油保管。

1.3.5 攻螺纹与套螺纹

用丝锥在孔壁上切削出内螺纹的方法称为攻螺纹。用板牙在圆柱杆上切削出外螺纹称为套螺纹。攻螺纹和套螺纹是冷作钣金工采用螺纹连接时最基本的操作技能。

(1)攻螺纹

与钻孔与铰孔加工类型一样,攻螺纹也有手工攻螺纹与机床攻螺纹两种。

①攻螺纹的工具 攻螺纹所用的工具主要有丝锥和铰杠、攻螺纹安全夹头等。

a.丝锥。丝锥分为手用丝锥和机用丝锥,通常由2~3支组成一套,其结构如图1-56所示。丝锥由柄部和工作部分组成,柄部是攻螺纹时被夹持的部分,起传递转矩的作用。工作部分由切削部分L1和校准部分L2组成,切削部分的前角γ0=8°~10°,后角α0=6°~8°,起切削作用;校准部分有完整的牙型,其后角为零,用来修光和校准已切出的螺纹,并引导丝锥沿轴向前进。

图1-56 丝锥

1—容屑槽;2—工作部分;3—柄部;4—方榫

b.铰杠。铰杠是用于夹持丝锥的工具,常用的有固定式、可调节式、固定丁字式、活把丁字式4种。

c.攻丝安全夹头。在机床上攻螺纹时,采用安全夹头装夹丝锥,可以对丝锥起到安全保护、防止折断的作用。攻螺纹安全夹头主要有通过旋转调整螺母调节扭矩大小来带动丝锥攻螺纹的弹性摩擦攻螺纹安全夹头及通过调整摩擦片之间的摩擦力来带动丝锥攻螺纹的快换丝锥安全夹头两种类型。

②攻螺纹的方法 攻螺纹前必须先钻出底孔,然后才能在孔壁上加工螺纹。

底孔直径和盲孔深度。底孔直径根据螺纹的大径、螺距和材料的不同,可按下列经验公式确定。

钢和塑性材料:

  (1-2)

铸铁和脆性材料:

  (1-3)

式中 D——底孔直径,mm;

d——螺纹大径,mm;

P——螺距,mm。

当攻盲孔螺纹时,由于丝锥的切削部分有锥角,端部不能攻出完整的螺纹牙型,所以钻孔深度要大于螺纹的有效长度,因而螺纹底孔深度的计算公式为:

  (1-4)

式中 H——底孔深度,mm;

h有效——螺纹有效长度,mm;

D——螺纹大径,mm。

③手工攻螺纹的操作 手工攻螺纹的操作方法及工作要点主要有以下几方面,具体见图1-57。

a.攻螺纹前要对底孔孔口倒角,且倒角处的直径应略大于螺纹大径,通孔螺纹的两端都要倒角,这样起攻时易使丝锥切入材料,并能防止孔口被挤压而产生凸边。

装夹工件时,应尽可能使螺纹孔中心线置于水平或垂直位置,以便攻螺纹时容易判断丝锥轴线是否垂直于工件平面。

b.起攻时,将丝锥置于底孔孔口中,调整丝锥,使之与底孔同轴,或与工件表面垂直,然后对丝锥加压并转动铰杠进行起攻,如图1-57(a)所示,丝锥的切入量为1~3圈。

图1-57 攻螺纹操作

c.当起攻后,丝锥的切削部分已切入工件,这时只需转动铰杠攻螺纹[见图1-57(b)],不需再对丝锥施加压力,否则螺纹将被破坏。攻螺纹时,铰杠转动1~2圈后,要倒转1/4~1/2圈,使切屑碎断,容易排出,避免因切屑过长阻塞螺纹孔而使丝锥卡死。

d.攻深度较深的盲孔时,其切屑不易排出,因而攻螺纹中要适时退出丝锥,排出孔内的切屑,否则会因切屑阻塞而使丝锥折断,或攻螺纹深度达不到要求。当工件不便倒向时,可用磁性针棒吸出切屑。

e.对钢件等塑性材料攻螺纹时,要加注切削液,以减小切削阻力,减小螺纹孔的表面粗糙度值,延长丝锥寿命。

f.用成组丝锥攻螺纹时,必须以头锥、二锥、三锥的顺序攻螺纹,直至螺纹达到标准尺寸为止。

(2)套螺纹

与攻螺纹一样,套螺纹也有手工套螺纹与机床套螺纹两种。

①套螺纹的工具 套螺纹所用的工具主要有圆板牙、圆板牙架及套螺纹安全夹头等。

a.圆板牙。圆板牙有封闭式[见图1-58(a)]和开槽式[见图1-58(b)]两种结构。

图1-58 圆板牙

b.圆板牙架。圆板牙架是手工套螺纹用以安装板牙的工具,常见结构如图1-59所示。使用时,调整螺钉和拧紧紧定螺钉,将板牙紧固在板牙架中。

图1-59 圆板牙架

c.套螺纹安全夹头。套螺纹安全夹头的结构及类型与攻螺纹安全夹头基本相同。

②套螺纹圆杆的直径确定 圆杆的直径应略小于螺纹大径,其值可按下式计算:

  (1-5)

式中 D——圆杆的直径,mm;

d——螺纹大径,mm;

P——螺距,mm。

③套螺纹操作

a.套螺纹前应将圆杆加工出倒锥角,使圆板牙容易切入材料,如图1-60所示。锥体的最小直径应比螺纹小径略小,避免螺纹端部出现锋口和卷边。

图1-60 圆杆的倒锥角

b.套螺纹时切削力矩较大,圆杆要用V形钳口或厚钢板作为衬垫牢固地夹持。

c.起套时,要使圆板牙的端面与圆杆轴线垂直,并在转动圆板牙时施加轴向力,使圆板牙切入圆杆2~3圈。

d.起套完成后,不需加压,只要转动圆板牙进行套螺纹,以免损坏螺纹和圆板牙,圆板牙转动1~3圈后,要反转1/4~1/2圈,以便断屑,防止过长的切屑影响套螺纹质量及缩短圆板牙的使用寿命。

e.在钢件等塑性材料上套螺纹要加注切削液,以使所加工螺纹的表面光洁,同时能延长圆板牙的使用寿命。