钳工技术在机械加工中的应用研究

刘德华

（盐城机电高等职业技术学校，盐城 224000）

在机械加工领域，钳工技术一直被视为不可或缺的技能。即便新时期科学技术不断进步，越来越多先进的机械加工技术应运而生，但是钳工技术的很多功能依然无可替代。尤其在精度要求较高的机械产品加工中，钳工技术呈现出无可比拟的优势。该技术通过灵活控制工具运行轨迹，来满足机械产品的精度要求。同时，在复杂结构或形状的零件加工中，钳工技术能够灵活使用各种工具完成加工任务，不仅提高了加工效率，还可以保证加工质量。基于此，对钳工技术在机械加工中的应用展开研究，以便充分发挥其功能和应用优势，进而促进机械加工行业的长远发展。

1 钳工技术概述

钳工技术是根据机械加工要求，使用专业工具或设备修整和组装机械产品的技术手段，具有灵活度高、适用性强、工艺要求高等优点。近年来，随着科技的不断进步，钳工技术得到了一定优化和改进。数控机床、机器人、自动化设备等高科技产品的出现，使得现代钳工技术更加高效、精确和快速[1]。钳工技术的发展，不仅提高了机械加工效率，还降低了工人的劳动强度，使其应用范围更加广泛。

2 钳工技术在机械加工中的应用

2.1 钻孔及钻头修磨

2.1.1 钻小孔

在机械加工中，直径不足3 mm 的孔洞统称为小孔。由于钻孔过程会产生大量碎屑，加上孔洞较小，碎屑排除难度较大，导致钻头在钻进过程中容易出现偏移、折断等问题，需要时常修磨钻头。钻孔前，要严格检查钻头的切削刃，一旦存在磨损情况应做好修磨工作，确保钻头质量过关。钻小孔过程中，要控制好钻头的转速。通常钻削直径小于3 mm 的孔洞时，转速需要控制在1 800 r·min-1以上。钻削时应尽可能降低进给量，避免钻头在钻进过程中出现滑移问题[2]。在钻头定心的基础上，应合理控制进给力，确保钻头位置准确。工作人员在钻削进给过程中，应控制好力度。另外，钻头钻削时要时常抬起，一方面是为了排除碎屑，另一方面是为了降低温度。在此过程中，也可以将冷却液均匀涂抹在钻头上，避免钻头钻进过程温度过高。

2.1.2 钻深孔

针对机械加工中深度较深的孔洞，在钻进过程中不可避免会出现温度高、排屑难以及钻头磨损等问题。钻深孔之前，应先使用普通钻头钻出导向孔，完成后换成长刃钻继续钻进，在孔深超出孔径3 倍左右时即可停止，将钻头退出，快速排除碎屑。如果钻头切削刃发生磨损，需要及时修磨。钻深孔过程中，应在分屑或断屑的基础上修磨钻头，确保螺旋槽能够容纳或排除碎屑，并清理干净钻头切削刃上的毛刺，避免切削过程出现黏结问题。在孔深达到一定程度后，需要逐渐减少进给量，并适当增加排屑频率。该环节需要严格监测每一次的钻孔深度，避免螺旋槽内堆积过多碎屑，导致钻头折断。在排屑的同时，需要将一定量的切削液注入孔洞内部，用来降低孔洞温度，减少钻头和碎屑黏连[3]。切削过程中，要做好动态监控工作，根据切削深度、排屑状况以及给进机构和传动机构的运行情况，判断设备运行是否存在问题。如果存在异常，应及时停工处理。

2.1.3 薄板钻孔

薄板钻孔是机械加工中较为常见的一种情况。由于板材较薄，使用普通钻头开展该项工作时容易出现孔洞不圆、钻头拉刀、折断等问题，在钻孔过程中最好使用三尖钻代替普通钻头。在钻孔前，需要修磨麻花钻的切削刃，将其磨成凹形圆弧状，适当降低钻头高度，并打磨切削刃外缘，使其形成锋利刀尖，同时控制外缘刀尖和钻心刀尖的高度差，通常控制在0.5～1.0 mm，进而形成三尖钻头。采用三尖钻头在薄板上钻孔，既能够发挥稳定作用，又不会降低轴向力。在切削过程中，外刃尖在高速转动下能够将圆片从薄板中切离。这种钻进方式还适用于有机玻璃、薄铁皮等材质的孔洞钻进。

2.1.4 修磨钻头

在机械产品加工中，修磨钻头是至关重要的一个环节，会直接影响钻孔效果。通常要将钻头顶角控制在118°左右，允许误差在±2°。缘处后角应控制在10°～14°，横刃斜角控制在50°～55°。修磨钻头前，需要先调整好砂轮，确保砂轮的外圆轮平整，然后修磨外直刃。钳工需要一只手握住钻头的固定位置，使钻刃能够平稳接触砂轮，另一只手上下摆动钻尾。需注意，摆动幅度要控制在水平面以内，确保外刃后角修磨到位。在切削刃修磨成型后，为了防止刃口退火，应避免刀刃沿着刀口方向消磨。对于月压槽的修磨，钳工需要握住钻头，使其与切削刃处于同一水平线，以保证横刃斜角修磨到位。在修磨过程中，应缓慢、稳定地向前移动钻头，避免在垂直表面来回摆动或绕转轴转动钻头，以免修磨后的刀刃呈“S”状[4]。在横刃修磨过程中需要找准磨削点，并逐渐从外刃延伸到钻心，此过程应控制好磨削厚度。结合大量实践来看，控制好钻头修磨过程能够保证钻头灵活运用于不同场合的钻孔工作，进而改善钻孔效果，为机械产品加工奠定良好基础。

2.2 螺纹加工

在金属切削工艺中，螺纹加工是极其重要的工作内容。按照牙型对螺纹进行分类，可以分为圆弧、锯齿、梯形、三角等不同形状。按照旋转方向对螺纹进行分类，可以分为正螺纹和反螺纹两类。按照线条对螺纹进行分类，可以分为多线螺纹和单线螺纹两类。按照体型对螺纹进行分类，可以分为圆锥螺纹和圆柱螺纹两种。在机械制造中，钳工只能对三角螺纹进行加工。

2.2.1 攻丝

在工件加工中，用丝锥切削孔洞，使内部形成螺纹的加工手段就是攻丝。丝锥是攻丝时采用的主要加工工具，包括手用丝锥和机用丝锥两种类型。在切削过程中，为了尽可能降低切削力，延长使用寿命，通常需要多支丝锥共同分担切销量[5]。在攻丝过程中，丝锥不仅能够切削材料，还可以挤压材料，改变螺纹牙型。需注意，由于机械加工中钻孔材料不尽相同，孔底直径也千差万别，需要使用科学方法进行计算。若钻孔材料塑性较大，则需要按照式（1）计算孔底直径；若钻孔材料塑性较小，则需要按照式（2）确定孔底直径。

式中：D0为孔底直径；D为螺纹最大化直径；P为螺距。

例如，在机械制造中需要加工M12 的螺纹，应将螺距P控制在1.75 mm 左右，如果按照式（1）计算孔底直径为10.25 mm，那么需要选用10.25 mm 的钻头进行钻孔，并使用M12 的丝锥完成攻丝任务。

丝锥在攻螺纹过程中需要保持方正，在切入1～2圈后应使用专业工具检查垂直度，在切入3～4 圈后应对绞杠进行平稳转动，该过程无须向下按压。其中，绞杠的主要作用是固定丝锥柄部，并带动丝锥按照轨迹旋转。另外，攻丝过程中，每转1 圈都要向后倒转半圈，以便断屑。

2.2.2 套螺纹

在机械加工中，套螺纹就是在圆柱或圆锥面上使用板牙切削出外螺纹。在切削过程中需要使用板牙架和板牙等工具。由于材料在板牙挤压作用下会产生一定的变形效果，应严格控制圆杆直径，确保其稍微低于螺纹的最大直径[6]。具体计算公式为

式中：d为圆杆直径；dmax为螺纹的最大主径。

2.2.3 取出断丝锥

在螺纹加工过程中，由于操作难度较大，一旦操作不当便会出现断锥的情况，导致零件报废。为此，需要及时取出断掉的丝锥。在具体操作中，需要先清理孔洞内部的碎屑，然后将一定量的机油、煤油等润滑液注入孔洞内部，从而降低丝锥和孔壁的摩擦阻力。在容屑槽中抵住样冲，并按照切线退转方向剔出断掉的丝锥。另外，可以使用自制工具取出断丝锥。需注意，自制工具应根据丝锥齿数量制作，并且工具外径要控制在底孔直径以内。如果齿数为3 个，则需要将工具制作成3 爪，如果齿数为4 个，则需要制作成4 爪。如果丝锥和孔洞过于紧密，采取以上方法均无法取出，则可以使用喷灯加热丝锥再用钻头钻出，或者采用电火花的方式破坏丝锥后取出。

2.2.4 丝锥修磨

如果丝锥在切削过程中出现磨损问题，则需要做好修磨工作。修磨过程要注意保证切削长度和刃瓣的半锥角相同，并且在丝锥转动过程中控制好力度，避免碰撞另一刃瓣的刀齿。如果丝锥校正位置出现磨损，则需要使用片状砂轮修整磨损位置，在此过程中必须严格控制前角的角度。

3 钳工技术操作要点

3.1 铣削技术要点

在机械加工中，进行钳工铣削前应做好准备工作，检查铣床电源、润滑系统的运作情况，确保各系统和设备运行稳定，同时要准备好夹具、铣刀等工具和材料。安装铣刀时，先将铣刀插入铣床的刀库，然后使用扳手将其紧固。注意要确保铣刀的方向正确，以免发生事故。在此基础上，将工件设置到夹具上，并调整螺栓和螺母，确保工件夹紧。此过程应保证工件的位置正确，以免影响铣削的质量，然后根据工件的材质和厚度，调整铣床的铣削速度、进给速度等参数[7]。需注意，在钳工铣削过程中，工作人员要严格按照安全规范操作，严禁将手直接伸入机器，以免发生安全事故。在铣削参数调整过程中，为了保证机械产品的加工质量，需要充分考虑加工要求，包括工件的材质和厚度等。

3.2 车削技术要点

钳工车削是机械加工中的重要技能，要求操作者具备丰富的实践经验和理论知识。首先，根据工件材料、加工要求和切削条件等因素选择合适的车刀材料和类型。在安装过程中，保证车刀牢牢固定在刀架上，刀尖和机械产品的轴线高度相同，刀杆和给进方向呈90°角。在此基础上调整车刀角度，保证前角、后角、刃倾角等角度均满足机械产品的加工要求。其次，结合机械产品加工的尺寸、形状等要素合理选择夹具[8]。再次，精确装夹工件，确保工件准确无误地放置在夹具中，避免出现晃动或偏移。按照加工要求调整工件位置，以提高产品加工精度。最后，结合工件、刀具的材料及加工要求，选择合适的切削速度、进给速度和切削深度，并根据实际加工情况调整切削用量，以达到最佳的加工效果。在车削过程中，应密切观察切削情况，尤其要关注温度、切削力和表面质量，保证切削速度和给进速度稳定。

4 结语

近年来，各行各业对机械产品加工精度提出较高要求，给机械领域生产制造带来了巨大挑战。尽管科技的不断发展给传统钳工技术带来一定冲击，但是该技术仍然在许多领域中发挥着无可替代的作用。钳工技术具有精度高、形状结构适应性强以及维修调试方便等优势，在机械加工中具有举足轻重的地位。操作者必须熟练掌握钳工技术的基本技能和方法，以提高机械加工的质量和效率。