鑽孔

鑽孔

用鑽頭在實體材料上加工出孔的操作
鑽孔,一般是指用鑽頭在實體材料上加工出孔的操作。[1]這裡講述了勘探工作裡的鑽孔工作,以及鑽孔需要的輔助工具以及部分應急措施方法。在地質勘查工作中,利用鑽探設備向地下鑽成的直徑較小深度較大的柱狀圓孔,又稱鑽井。鑽探石油和天然氣以及地下水的鑽孔直徑較大些。鑽孔直徑和深度大小,取決于地質礦産埋藏深度和鑽孔的用途。
    中文名:鑽孔 外文名: 所屬品牌: 釋義:指鑽孔是指用鑽頭在實體材料上加工出孔的操作 拼音:zuān kǒng 用 法:地質勘查工作 方 法:鑽探設備

概述

用鑽頭在實體材料上加工孔叫鑽孔。各種零件的孔加工,除去一部分由車、镗、銑等機床完成外,很大一部分是由鉗工利用鑽床和鑽孔工具(鑽頭、擴孔鑽、鉸刀等)完成的。

在鑽床上鑽孔時,一般情況下,鑽頭應同時完成兩個運動;主運動,即鑽頭繞軸線的旋轉運動(切削運動);輔助運動,即鑽頭沿着軸線方向對着工件的直線運動(進給運動),鑽孔時,主要由于鑽頭結構上存在的缺點,影響加工質量,加工精度一般在IT10級以下,表面粗糙度為Ra12.5μm左右、屬粗加工。

特點

1、鑽頭轉速高。

2、摩擦嚴重、散熱困難、熱量多、切削溫度高。

3、切削量大、排屑困難、易産生振動。

4、鑽頭的剛性和精度都較差,故鑽削加工精度低,一般尺寸精度為IT11~IT10,粗糙度為Ra100~25。 

設備

 一、設備

常用的鑽床設備有台式鑽床、立式鑽床和搖臂鑽床三種,手電鑽也是常用的鑽孔工具。

1、台式鑽床

2、立式台鑽

3、搖臂鑽床

二、鑽頭

鑽頭是鑽孔用的刀削工具,常用高速鋼制造,工作部分經熱處理淬硬至62~65HRC。一般鑽頭由柄部、頸部及工作部分組成。

1、柄部

2、頸部

3、工作部分:它包括導向部分和切削部分。

三、鑽孔用的夾具

鑽孔用的夾具主要包括鑽頭夾具和工件夾具兩種。

1、鑽頭夾具:常用的是鑽夾頭和鑽套。

(1)鑽夾頭

(2)鑽套

2、工件夾具:常用的夾具有台虎鉗、平口鉗、V形鐵和壓闆等。

操作方法

 1、準确劃線

2、劃檢驗方格或檢驗圓

3、打樣沖眼

4、裝夾

5、試鑽

6、鑽孔

鑽孔将鑽透時,手動進給用力必須減小,以防進給量突然過大、增大切削抗力,造成鑽頭折斷、或使工件随着鑽頭轉動造成事故。

擴孔與鉸孔

擴孔

擴孔用以擴大已加工出的孔(鑄出、鍛出或鑽出的孔),它可以校正孔的軸線偏差,并使其獲得正确的幾何形狀和較小的表面粗糙度,其加工精度一般為IT9~IT10級,表面粗糙度、Ra=3.2~6.3μm。擴孔的加工餘量一般為0.2~4mm。

擴孔時可用鑽頭擴孔,但當孔精度要求較高時常用擴孔鑽(用挂圖或實物)。擴孔鑽的形狀與鑽頭相似,不同是:擴孔鑽有3~4個切削刃,且沒有橫刃,其頂端是平的,螺旋槽較淺,故鑽芯粗實、剛性好,不易變形,導向性好。

鉸孔

鉸孔是用鉸刀從工件壁上切除微量金屬層,以提高孔的尺寸精度和表面質量的加工方法。鉸孔是應用較普遍的孔的精加工方法之一,其加工精度可達IT6~IT7級,表面粗糙度Ra=0.4~0.8μm。

鉸刀是多刃切削刀具,有6~12個切削刃和較小頂角。鉸孔時導向性好。鉸刀刀齒的齒槽很寬,鉸刀的橫截面大,因此剛性好。鉸孔時因為餘量很小,每個切削刃上的負荷著小于擴孔鑽,且切削刃的前角γ0=0°,所以鉸削過程實際上是修刮過程。特别是手工鉸孔時,切削速度很低,不會受到切削熱和振動的影響,因此使孔加工的質量較高。

鉸孔按使用方法分為手用鉸刀和機用鉸刀兩種。手用鉸刀的頂角較機用鉸刀小,其柄為直柄(機用鉸刀為錐柄)。鉸刀的工作部分有切削部分和修光部分所組成。

鉸孔時鉸刀不能倒轉,否則會卡在孔壁和切削刃之間,而使孔壁劃傷或切削刃崩裂。

鉸孔時常用适當的冷卻液來降低刀具和工件的溫度;防止産生切屑瘤;并減少切屑細末粘附在鉸刀和孔壁上,從而提高孔的質量。 

鑽頭

鑽頭是鑽孔用的刀削工具,常用高速鋼制造,工作部分經熱處理淬硬至62~65HRC。一般鑽頭由柄部、頸部及工作部分組成。

⒈柄部:是鑽頭的夾持部分,起傳遞動力的作用,柄部有直柄和錐柄兩種,直柄傳遞扭矩較小,一般用在直徑小于12mm的鑽頭;錐柄可傳遞較大扭矩(主要是靠柄的扁尾部分),用在直徑大于12mm的鑽頭。

⒉頸部:是砂輪磨削鑽頭時退刀用的,鑽頭的直徑大小等一般也刻在頸部。

⒊工作部分:它包括導向部分和切削部分。導向部分有兩條狹長、螺紋形狀的刃帶(棱邊亦即副切削刃)和螺旋槽。棱邊的作用是引導鑽頭和修光孔壁;兩條對稱螺旋槽的作用是排除切屑和輸送切削液(冷卻液)。切削部分結構見挂圖與實物,它有兩條主切屑刃和一條柄刃。兩條主切屑刃之間通常為118°±2°,稱為頂角。橫刃的存在使锉削是軸向力增加。

精度控制

鑽孔的位置精度的控制,實質上是鑽削過程中鑽頭與工件的相互正确位置控制過程。為了考核操作者的操作技能,要求鑽孔時孔的位置調整隻能是手工、動态控制過程,不允許使用鑽模以及其他夾具,因此孔的位置精度受到劃線、機床精度、工件和鑽頭的裝夾、鑽頭刃磨質量、工件位置及機床切削用量的調整等一些不确定因素的影響,再加上要有一定的加工技巧和必要的保證措施,所以,當孔的位置精度要求較高時,就會導緻出現嚴重超差現象。 

如何有效地避免和消除孔的位置超差現象,是控制鑽孔時孔的質量關鍵。在鑽孔操作時,除了劃線正确之外,鑽正底孔、及時準确糾偏、修锉底孔的位置,是保證孔的位置精度的基礎。 

劃線

由于開始鑽孔時的位置精度基本上取決于樣沖眼的位置,這樣就把動态控制孔的位置精度在一定程度上轉化為樣沖眼位置的沖制精度上來。

考慮到打樣沖眼在控制孔的位置精度時所起的重要的作用,所以,在具體操作時應注意:

①選取刀頭鋒利的高度尺,以便在加工表面上劃出孔中心線的溝痕較深,利用樣沖移動時孔中心線溝痕對它的阻力作用,來确定樣沖眼打制的正确位置。

②為了減少目測孔中心與理想位置的尺寸偏差,應劃出各尺寸孔的控制圓或控制方框(由于劃線精度的原因,建議采用劃控制方框的方法),并在鑽削過程中目測的同時,利用卡尺測量的方法,保證其位置精度。

③由于把修锉、鑽擴底孔進行糾偏方式轉移到樣沖眼位置偏差的糾正上來,可更有效地減少擴孔糾偏底孔的位置的次數,縮短操作加工時間,所以,打完樣沖眼後要仔細檢查其位置精度并作必要的糾偏。  

工件及鑽頭的裝夾

由于在鑽孔過程中,如隻采用目測的方法很難保證其位置精度,必須采用遊标卡尺等量具進行測量,為了方便測量,在工件安裝時要使工件高出機用虎鉗鉗口一定尺寸。鑽頭的裝夾要盡可能短,以提高其剛性和強度,從而更有利于其位置精度的保證。 

鑽底孔

底孔的位置正确或者超差較小,可有效地減少擴孔糾偏底孔的位置的次數,縮短操作加工時間,對提高加工精度及加工效率具有特别重要的作用。 

第一步:鑽頭直徑的選擇,鑽頭直徑太小,強度弱,加工過程中易折斷;鑽擴糾偏時,鑽頭彎曲、偏斜,導緻向欲糾偏的相反方向加工,加大了原有的孔的位置誤差。鑽頭直徑太大,橫刃長,定心性能差,修锉、鑽擴糾偏孔的位置的次數相對減少。如果底孔孔徑相對圖紙規定的孔徑較大,有可能對超差的底孔不能消除。故應根據實際情況選擇合适的鑽頭,因為中心鑽既能很好定位又能保證足夠的剛度和強度,所以在鑽底孔時選用中心鑽為宜。 

第二步:對正樣沖眼,中心鑽與樣沖眼的對正有兩種方法,一是用手轉動鑽夾頭,并移動平口鉗或轉動台鑽的工作台,使中心鑽與樣沖眼對正。二是比較規整的工件盡可能處于浮動狀态,依靠鑽削力的拉動使工件位置産生微量的移動,讓鑽頭與樣沖眼自動對中。 

第三步:檢測,為了提高孔的位置的檢測精度,應對檢測結果進行必要的修正:一是測量兩孔壁的最近點和最遠點,取平均值。二是采取鑽孔後插入相應的量棒再進行測量,以減小遊标卡尺測量爪非線型因素對測量結果的影響 。 

擴孔的位置控制

底孔的位置經檢測确定位置正确,應采取有效措施,防止在擴孔過程中孔的位置産生新的位置偏差。首先擴孔所用的鑽頭頂角要小,以減小鑽削時的徑向偏心力及振動,增大自動定心的作用和效果。然後用手轉動鑽夾頭,并移動平口鉗或轉動台鑽的工作台,使鑽頭的兩主切削刃同時與原底孔的鑽頭進入端端口孔壁接觸後,再開動鑽床進行鑽孔,這樣操作基本上能保證原底孔的位置不變。 

擴孔糾偏

對于孔的位置超差在0.20mm以内的底孔,可采取向糾偏方向推動工件,逐步加大鑽頭直徑進行擴孔方式加以解決。(注意:為了削弱鑽頭自動定心作用,應适當加大鑽頭頂角角度) 

修锉糾偏

對于孔的位置超差大于0.20mm的底孔,若仍然采取上述方法,勢必會增加擴孔的次數和不同規格尺寸的鑽頭占有量,延長糾偏的時間。可采取圓锉修锉技術去除多餘的偏移餘量後,再配以鑽擴方式加以解決。 

第一步:相關測量計算,先測量出底孔的尺寸誤差、形位誤差,如超差,相對理想位置,通過計算分析出孔的位置誤差值。然後,确定修锉底孔的方向(修锉底孔的方向,為實際孔的位置中心到理想位置中心的連線方向)和修锉孔的形狀(修锉孔的形狀應接近橢圓狀,橢圓的幾何中心與理想位置中心重合,橢圓的短軸為原底孔直徑,消除孔的位置誤差的最小底孔直徑,即為橢圓的長軸)。 

第二步:選擇锉刀和修锉方法,所選的修锉圓锉直徑略小于原底孔直徑。直徑過大或等于底孔直徑,圓锉插不進底孔内或修锉時锉削困難。過小易修锉成梨狀,使鑽頭不對稱受力,鑽孔時産生新的孔的位置偏移誤差。修锉時可在台虎鉗上用手工修锉,也可借助于鑽床主軸的旋轉運動,把圓锉夾于鑽夾頭内,上下移動,推動工件進行加工。薄闆件從底孔一端修锉即可;當工件較厚時,對于通孔來講,應從底孔兩端進行修锉,以減少锉内圓弧面與孔口端面的不垂直誤差。 

第三步:擴孔,所選擴孔鑽頭的直徑應大于工件厚度中間平面的橢圓長軸的尺寸。擴孔應盡量選用短鑽頭,小的頂角、後角,低速切削。

第四步:檢測,檢測孔的尺寸精度、形位精度是否合格。如不合格,則重複上述過程,直至符合圖紙規定的技術要求為止。 

在鑽孔過程中要按照先基準後一般、先高精度後一般的原則,即優先加工或保證基準位置上的孔,或尺寸精度、形位精度要求相對較高的孔。 

如何有效地避免和消除孔的位置超差現象,是控制鑽孔時孔的質量關鍵,但是由于影響因素較多,所以需要反複的強化訓練,以達到完全控制孔的位置精度的目的。這是一個循序漸進、精度逐步提高的漫長的過程。

擴孔與鉸孔

⒈擴孔

擴孔用以擴大已加工出的孔(鑄出、鍛出或鑽出的孔),它可以校正孔的軸線偏差,并使其獲得正确的幾何形狀和較小的表面粗糙度,其加工精度一般為IT9~IT10級,表面粗糙度、Ra=3.2~6.3μm。擴孔的加工餘量一般為0.2~4mm。

擴孔時可用鑽頭擴孔,但當孔精度要求較高時常用擴孔鑽(用挂圖或實物)。擴孔鑽的形狀與鑽頭相似,不同是:擴孔鑽有3~4個切削刃,且沒有橫刃,其頂端是平的,螺旋槽較淺,故鑽芯粗實、剛性好,不易變形,導向性好。

⒉鉸孔

鉸孔是用鉸刀從工件壁上切除微量金屬層,以提高孔的尺寸精度和表面質量的加工方法。鉸孔是應用較普遍的孔的精加工方法之一,其加工精度可達IT6~IT7級,表面粗糙度Ra=0.4~0.8μm。

鉸刀是多刃切削刀具,有6~12個切削刃和較小頂角。鉸孔時導向性好。鉸刀刀齒的齒槽很寬,鉸刀的橫截面大,因此剛性好。鉸孔時因為餘量很小,每個切削刃上的負荷著小于擴孔鑽,且切削刃的前角γ0=0°,所以鉸削過程實際上是修刮過程。特别是手工鉸孔時,切削速度很低,不會受到切削熱和振動的影響,因此使孔加工的質量較高。

鉸孔按使用方法分為手用鉸刀和機用鉸刀兩種。手用鉸刀的頂角較機用鉸刀小,其柄為直柄(機用鉸刀為錐柄)。鉸刀的工作部分有切削部分和修光部分所組成。

鉸孔時鉸刀不能倒轉,否則會卡在孔壁和切削刃之間,而使孔壁劃傷或切削刃崩裂。

鉸孔時常用适當的冷卻液來降低刀具和工件的溫度;防止産生切屑瘤;并減少切屑細末粘附在鉸刀和孔壁上,從而提高孔的質量。

注意事項

發生鑽頭折斷的主要原因除了材料的等級和鑽針的幾何形狀外,尚有以下幾種情況造成: 

鑽孔機

鑽機本身的震動及鑽軸的搖擺基本上随鑽針直徑的減小而減小。 

基闆材料之組成

鑽針之橫截面積随鑽針直徑的減小而減小,因而,鑽屑的排除能力也逐漸下降。

孔的縱橫比

當孔的縱橫比增加時或鑽針的直徑減小,鑽孔變的困難,同時也容易斷針,特别是鑽針直徑減小後相對在碳化物合金結構中的分子顆粒就比較大(0.3毫米以下直徑鑽針) 因此即使是晶粒界面或結構上的極小的缺點亦會造成超過破裂強度的影響,所以超小直徑鑽針的強度相對減弱。為彌補其強度必須增加鑽腹(Web)厚度及降低排屑槽面積的比例,也對排屑能力及切削阻力也産生副面的影響,有些實例顯示斷針也由于退屑不良造成,所以對強度的增加應着眼于高破壞強度碳化物材質的尋求及鑽針形狀的改進。

鑽孔條件

Α、鑽軸轉速(RPM)基本上鑽軸的轉速是由鑽頭的圓周速率計算出來的。

Β、進刀亮:在鑽孔過程中,進刀量與鑽針的切削阻力關系較為密切。

С、進料闆或蓋闆:起作用是保護線路闆上的線路,減少毛頭的産生,改進孔的品質,增加放熱能力及鑽孔的精确度等。

D、穿透深度(Depth Of Penetration):是指鑽頭穿過線路闆後在完成一行程所需對墊闆(Back-up)所作的額外穿透程度而言,其長度由線路闆每一疊最下層低面算起至鑽頭所在的最低點的位置它同樣增加了孔的縱橫比,繼而增加了斷針的頻率,所以穿透深度不能超過鑽頭的直徑,理想的穿透深度範圍應該控制在鑽針直徑的1/2或更小。

E、鑽孔方式:對小孔的鑽孔操作可采用較特殊的方法以改善孔的品質,孔位精度及減少斷針發生,較具代表性的方法是二次鑽孔(Double Drilling)及分段鑽孔(Step Drilling)二次鑽孔是采用兩種不同直徑的鑽針對同一孔作二次鑽孔的方法。

安全規程

 1、操作鑽床時不可帶手套,袖口必須紮緊,女工必須戴工作帽。

2、用鑽夾頭裝夾鑽頭時要用鑽夾頭鑰匙,不可用扁鐵和手錘敲擊,以免損壞夾頭和影響鑽床主軸精度。工件裝夾時,必須做好裝夾面的清潔工作。

3、工件必須夾緊,特别在小工件上鑽較大直徑孔時裝夾必須牢固,孔将鑽穿時,要盡量減小進給力。在使用過程中,工作台面必須保持清潔。

4、開動鑽床前,應檢查是否有鑽夾頭鑰匙或斜鐵插在鑽軸上。使用前必須先空轉試車,在機床各機構都能正常工作時才可操作。

5、鑽孔時不可用手和棉紗頭或用嘴吹來清除切屑,必須用毛刷清除,鑽出長條切屑時,要用鈎子鈎斷後除去。鑽通孔時必須使鑽頭能通過工作台面上的讓刀孔,或在工件下面墊上墊鐵,以免鑽壞工作台面。鑽頭用鈍後必須及時修磨鋒利。

6、操作者的頭部不準與旋轉着的主軸靠得太近,停車時應讓主軸自然停止,不可用手去刹住,也不能用反轉制動。

7、嚴禁在開車狀态下裝拆工件。檢驗工件和變換主軸轉速,必須在停車狀況下進行。

8、清潔鑽床或加注潤滑油時,必須切斷電源。

9、鑽床不用時,必須将機床外露滑動面及工作台面擦淨,并對各滑動面及各注油孔加注潤滑油。  

鑽孔用的夾具

鑽孔用的夾具主要包括鑽頭夾具和工件夾具兩種。

⒈鑽頭夾具:常用的是鑽夾頭和鑽套。

⑴鑽夾頭:适用于裝夾直柄鑽頭。鑽夾頭柄部是圓錐面,可與鑽床主軸内孔配合安裝;頭部三個爪可通過 ;緊固扳手轉動使其同時張開或合攏。

⑵鑽套:又稱過渡套筒,用于裝夾錐柄鑽頭。鑽套一端孔安裝鑽頭,另一端外錐面接鑽床主軸内錐孔。

⒉工件夾具:常用的夾具有台虎鉗、平口鉗、V形鐵和壓闆等。裝夾工件要牢固可靠,但又不準将工件夾得過緊而損傷過緊,或使工件變形影響鑽孔質量(特别是薄壁工件和小工件)。

鑽孔30

鑽孔30是項目西部鑽探計劃的一部份,鑽孔30位於礦權區西部,旨在測試與Musley曆史礦床有關的鉀鹽礦化帶的延伸區域并使更多的礦産被納入探明和控制礦産資源量級别。

Allana potash Corp 在鑽孔DK-11-30内發現了兩個較強的鉀鹽礦化帶。鑽孔30内193.70米深處發現了一個鉀石鹽區,其中5.35米礦段KCL品位達32.02%,包括195.20米至197.70米處KCL品位達43.85%的高品位礦段。鑽孔更深處約215.30米處也發現了一個較強的鉀鹽鎂礬岩區,其中6.90米礦段上KCL品位達22.5%。

控制方法 

鑽孔的位置精度的控制,實質上是鑽削過程中鑽頭與工件的相互正确位置控制過程。為了考核操作者的操作技能,要求鑽孔時孔的位置調整隻能是手工、動态控制過程,不允許使用鑽模以及其他夾具,因此孔的位置精度受到劃線、機床精度、工件和鑽頭的裝夾、鑽頭刃磨質量、工件位置及機床切削用量的調整等一些不确定因素的影響,再加上要有一定的加工技巧和必要的保證措施,所以,當孔的位置精度要求較高時,就會導緻出現嚴重超差現象。

如何有效地避免和消除孔的位置超差現象,是控制鑽孔時孔的質量關鍵。在鑽孔操作時,除了劃線正确之外,鑽正底孔、及時準确糾偏、修锉底孔的位置,是保證孔的位置精度的基礎。

⒈劃線

由于開始鑽孔時的位置精度基本上取決于樣沖眼的位置,這樣就把動态控制孔的位置精度在一定程度上轉化為樣沖眼位置的沖制精度上來。考慮到打樣沖眼在控制孔的位置精度時所起的重要的作用,所以,在具體操作時應注意:

①選取刀頭鋒利的高度尺,以便在加工表面上劃出孔中心線的溝痕較深,利用樣沖移動時孔中心線溝痕對它的阻力作用,來确定樣沖眼打制的正确位置。

②為了減少目測孔中心與理想位置的尺寸偏差,應劃出各尺寸孔的控制圓或控制方框(由于劃線精度的原因,建議采用劃控制方框的方法),并在鑽削過程中目測的同時,利用卡尺測量的方法,保證其位置精度。③由于把修锉、鑽擴底孔進行糾偏方式轉移到樣沖眼位置偏差的糾正上來,可更有效地減少擴孔糾偏底孔的位置的次數,縮短操作加工時間,所以,打完樣沖眼後要仔細檢查其位置精度并作必要的糾偏。

⒉工件及鑽頭的裝夾

由于在鑽孔過程中,如隻采用目測的方法很難保證其位置精度,必須采用遊标卡尺等量具進行測量,為了方便測量,在工件安裝時要使工件高出機用虎鉗鉗口一定尺寸。鑽頭的裝夾要盡可能短,以提高其剛性和強度,從而更有利于其位置精度的保證。

⒊鑽底孔

底孔的位置正确或者超差較小,可有效地減少擴孔糾偏底孔的位置的次數,縮短操作加工時間,對提高加工精度及加工效率具有特别重要的作用。

第一步:鑽頭直徑的選擇,鑽頭直徑太小,強度弱,加工過程中易折斷;鑽擴糾偏時,鑽頭彎曲、偏斜,導緻向欲糾偏的相反方向加工,加大了原有的孔的位置誤差。鑽頭直徑太大,橫刃長,定心性能差,修锉、鑽擴糾偏孔的位置的次數相對減少。如果底孔孔徑相對圖紙規定的孔徑較大,有可能對超差的底孔不能消除。故應根據實際情況選擇合适的鑽頭,因為中心鑽既能很好定位又能保證足夠的剛度和強度,所以在鑽底孔時選用中心鑽為宜。

第二步:對正樣沖眼,中心鑽與樣沖眼的對正有兩種方法,一是用手轉動鑽夾頭,并移動平口鉗或轉動台鑽的工作台,使中心鑽與樣沖眼對正。二是比較規整的工件盡可能處于浮動狀态,依靠鑽削力的拉動使工件位置産生微量的移動,讓鑽頭與樣沖眼自動對中。

第三步:檢測,為了提高孔的位置的檢測精度,應對檢測結果進行必要的修正:一是測量兩孔壁的最近點和最遠點,取平均值。二是采取鑽孔後插入相應的量棒再進行測量,以減小遊标卡尺測量爪非線型因素對測量結果的影響。

⒋擴孔的位置控制

底孔的位置經檢測确定位置正确,應采取有效措施,防止在擴孔過程中孔的位置産生新的位置偏差。首先擴孔所用的鑽頭頂角要小,以減小鑽削時的徑向偏心力及振動,增大自動定心的作用和效果。然後用手轉動鑽夾頭,并移動平口鉗或轉動台鑽的工作台,使鑽頭的兩主切削刃同時與原底孔的鑽頭進入端端口孔壁接觸後,再開動鑽床進行鑽孔,這樣操作基本上能保證原底孔的位置不變。

⒌擴孔糾偏

對于孔的位置超差在0.20mm以内的底孔,可采取向糾偏方向推動工件,逐步加大鑽頭直徑進行擴孔方式加以解決。(注意:為了削弱鑽頭自動定心作用,應适當加大鑽頭頂角角度)

⒍修锉糾偏

對于孔的位置超差大于0.20mm的底孔,若仍然采取上述方法,勢必會增加擴孔的次數和不同規格尺寸的鑽頭占有量,延長糾偏的時間。可采取圓锉修锉技術去除多餘的偏移餘量後,再配以鑽擴方式加以解決。

第一步:相關測量計算,先測量出底孔的尺寸誤差、形位誤差,如超差,相對理想位置,通過計算分析出孔的位置誤差值。然後,确定修锉底孔的方向(修锉底孔的方向,為實際孔的位置中心到理想位置中心的連線方向)和修锉孔的形狀(修锉孔的形狀應接近橢圓狀,橢圓的幾何中心與理想位置中心重合,橢圓的短軸為原底孔直徑,消除孔的位置誤差的最小底孔直徑,即為橢圓的長軸)。

第二步:選擇锉刀和修锉方法,所選的修锉圓锉直徑略小于原底孔直徑。直徑過大或等于底孔直徑,圓锉插不進底孔内或修锉時锉削困難。過小易修锉成梨狀,使鑽頭不對稱受力,鑽孔時産生新的孔的位置偏移誤差。修锉時可在台虎鉗上用手工修锉,也可借助于鑽床主軸的旋轉運動,把圓锉夾于鑽夾頭内,上下移動,推動工件進行加工。薄闆件從底孔一端修锉即可;當工件較厚時,對于通孔來講,應從底孔兩端進行修锉,以減少锉内圓弧面與孔口端面的不垂直誤差。

第三步:擴孔,所選擴孔鑽頭的直徑應大于工件厚度中間平面的橢圓長軸的尺寸。擴孔應盡量選用短鑽頭,小的頂角、後角,低速切削。#p#分頁标題#e#

第四步:檢測,檢測孔的尺寸精度、形位精度是否合格。如不合格,則重複上述過程,直至符合圖紙規定的技術要求為止。

在鑽孔過程中要按照先基準後一般、先高精度後一般的原則,即優先加工或保證基準位置上的孔,或尺寸精度、形位精度要求相對較高的孔。

如何有效地避免和消除孔的位置超差現象,是控制鑽孔時孔的質量關鍵,但是由于影響因素較多,所以需要反複的強化訓練,以達到完全控制孔的位置精度的目的。這是一個循序漸進、精度逐步提高的漫長的過程。

鑽孔條件

Α.鑽軸轉速

(RPM)基本上鑽軸的轉速是由鑽頭的圓周速率計算出來的.從生産力及刀具壽命的角度來看有其适宜的速度範圍.對一般直徑的鑽頭而言是100-200米/分鐘,但對于超小直徑鑽頭而言,此速

花線鑽軸

度變得相當高,甚至超過10000轉/分鐘(對0.3毫米以下直徑的鑽針而言)其最高值在120000-150000轉/分鐘之間,因此在振動及孔位精度的限制下此類高速鑽頭的選算必須從效率的角度考慮.

Β.進刀量

在鑽孔過程中,進刀量與鑽針的切削阻力關系較為密切.當進刀量增加時鑽頭所收的扭力及推力也比例的增加.對小鑽針而言,為了增加破壞強度所作的加大鑽腹及減小排屑槽面積的比例,使得鑽孔過程中推力需要增加的很多,排屑變得很不适當,因此反而不能增加進刀量.通常在鑽小孔時,進刀量控制範圍在0.005-0.03毫米/轉(0.2-0.1密耳/轉)之間.當鑽孔的直徑減小或孔的縱橫比增加時,進刀量(Feed Rate)也許相對減小.

С進料闆或蓋闆

起作用是保護線路闆上的線路,減少毛頭的産生,改進孔的品質,增加放熱能力及

鑽頭

鑽孔的精确度等.但對小孔而言蓋闆的使用不完全有用,因會造成孔深度增加,及孔縱橫比的增加,在使用0.1-0.2毫米(4-8密耳)值超小鑽針時,有時不用蓋闆反而能獲得更佳的結果.在使用蓋闆時,厚度的選擇以工作是不産生飄動為原則下越薄越好,若材料是鋁,适當的厚度為0.1-0.2毫米,若為酚類,适當的厚度為0.3-0.5毫米(12-20密耳)較低的棱線平面及平滑的表面是對蓋闆的要求,尤其是對高準确度的鑽孔

D穿透深度

(Depth Of Penetration):是指鑽頭穿過線路闆後在完成一行程所需對墊闆(Back-up)所作的額外穿透程度而言,其長度由線路闆每一疊最下層低面算起至鑽頭所在的最低點的位置它同樣增加了孔的縱橫比,繼而增加了斷針的頻率,所以穿透深度不能超過鑽頭的直徑,理想的穿透深度範圍應該控制在鑽針直徑的1/2或更小.

E:鑽孔方式

對小孔的鑽孔操作可采用較特殊的方法以改善孔的品質,孔位精度及減少斷針發生,較具代表性的方法是二次鑽孔(Double Drilling)及分段鑽孔(Step Drilling)二次鑽孔是采用兩種不同直徑的鑽針對同一孔作二次鑽孔的方法.先用高剛性(High Rigidity),短排屑槽(Flute),不易彎折的鑽針先鑽出部分深攻牙機度以作為導引孔(Guide Hole),其餘部分再用規定排屑槽長度的鑽針來完成.由于先用不易彎折的鑽針鑽出導引孔,所以第二支鑽針開始鑽時在導引孔處能容許少許彎曲(Bending),同時孔位準确度好.

孔曲(Hole Deviation)與鑽頭斷針有相當密切的關系.當孔曲超過一定值後,鑽針通常會在未達到設定的鑽孔數前斷針,所以對深孔操作鑽孔起始位置的孔位及孔曲程度是非常重要的,由此可知采用兩次鑽孔來鑽導引孔的方式是十分有效的.但在該情況下,兩次鑽孔若少有偏移導引孔位置時便會發生斷針情形,因此采用兩次鑽孔就必須使用高精确度的鑽孔機。

分段式鑽孔是以同一鑽針作多次往複式動作來完成鑽孔操作,由于在鑽孔過程中,鑽針多次提起以利散熱及排屑,因此減小斷針及提高孔的品質對含許多内層的多層闆的小孔鑽孔尤為有效.例1.6毫米的闆厚,0.15毫米的孔徑,出使用分段式鑽孔外,超小鑽針易産生環氧膠渣及由于切屑的拖曳形成孔壁粗糙且斷針的機會大增.

原因分析

發生鑽頭折斷的主要原因除了材料的等級和鑽針的幾何形狀外,尚有以下幾種情況造成:

鑽孔機

鑽機本身的震動及鑽軸的搖擺基本上随鑽針直徑的減小而減小。一半而言,對振動的要求位鑽振直徑在0.1-0.3毫米時,振幅在微米以下;鑽針直徑在0.35-0.5毫米時,振幅在10微米以下,同時從生産力的觀點來說,鑽針直徑減小時,鑽軸轉速必須相對增加.雖然高速鑽軸已經發展到80000轉/分鐘,但在使用最大轉速時,仍會有震動問題,高性能高頻率之氣動鑽軸正是我們所需,它允許超高速(100000轉/分鐘或更高轉速,理想值150000轉/分鐘)同時在高精度的要求下,機器的震動要限制在最小程度.

基闆材料之組成

鑽針之橫截面積随鑽針直徑的減小而減小,因而,鑽屑的排除能力也逐漸下降.此外,依據線路闆制造材質的不同,鑽屑的形狀及切削阻力也跟着改變,這是有必要改變鑽孔操作條件,甚至鑽針形狀及制造材料也要修正以符合特殊要求.銅層部分(含内層)的鑽孔是特别困難的,它在切削阻力上(包括扭力及推力)都數倍于基材,甚至切削也比較長,因此基闆的機械加工性主要變化在銅箔的厚度及内層銅箔的數量,換言之,即較厚的銅箔及較多的内層銅箔在鑽孔時是比較困難的.當銅箔層數增加時對鑽頭的磨損程度也增加,特别是刃帶的磨損,除此之外,随銅箔厚度的增加及層數的增加斷針的可能性也增加.

孔的縱橫比

當孔的縱橫比增加時或鑽針的直徑減小,鑽孔變的困難,同時也容易斷針,特别是鑽針直徑減小後相對在碳化物合金結構中的分子顆粒就比較大(0.3毫米以下直徑鑽針) 因此即使是晶粒界面或結構上的極小的缺點亦會造成超過破裂強度的影響,所以超小直徑鑽針的強度相對減弱,.為彌補其強度必須增加鑽腹(Web)厚度及降低排屑槽面積的比例,也對排屑能力及切削阻力也産生副面的影響,有些實例顯示斷針也由于退屑不良造成.所以對強度的增加應着眼于高破壞強度碳化物材質的尋求及鑽針形狀的改進.

安全制度

⒈操作鑽床時不可帶手套,袖口必須紮緊,女工必須戴工作帽。

⒉用鑽夾頭裝夾鑽頭時要用鑽夾頭鑰匙,不可用扁鐵和手錘敲擊,以免損壞夾頭和影

工作帽

響鑽床主軸精度。工件裝夾時,必須做好裝夾面的清潔工作。

⒊工件必須夾緊,特别在小工件上鑽較大直徑孔時裝夾必須牢固,孔将鑽穿時,要盡量減小進給力。在使用過程中,工作台面必須保持清潔。

⒋開動鑽床前,應檢查是否有鑽夾頭鑰匙或斜鐵插在鑽軸上。使用前必須先空轉試車,在機床各機構都能正常工作時才可操作。

⒌鑽孔時不可用手和棉紗頭或用嘴吹來清除切屑,必須用毛刷清除,鑽出長條切屑時,要用鈎子鈎斷後除去。鑽通孔時必須使鑽頭能通過工作台面上的讓刀孔,或在工件下面墊上墊鐵,以免鑽壞工作台面。鑽頭用鈍後必須及時修磨鋒利。

⒍操作者的頭部不準與旋轉着的主軸靠得太近,停車時應讓主軸自然停止,不可用手去刹住,也不能用反轉制動。

⒎嚴禁在開車狀态下裝拆工件。檢驗工件和變換主軸轉速,必須在停車狀況下進行。

⒏清潔鑽床或加注潤滑油時,必須切斷電源。

⒐鑽床不用時,必須将機床外露滑動面及工作台面擦淨,并對各滑動面及各注油孔加注潤滑油。

鑽孔事故

鑽孔事故,是提高鑽進效率和降低成本的最大障礙。因此,必須加以防止,使事故的發生率降低到最低程度。并且在事故發生後,能及時得到正确的處理。

經驗證明,鑽孔事故的發生,雖有客觀原因,但隻要主觀上重視,在工作中貫徹執行各項操作規程,掌握技術,認真操作,随時采取有效的預防措施,事故是可以減少和避免的。

鑽探工作者,應熟悉各種孔内事故發生的原因以及發生錢的預兆,才能在工作中加以防止。如事故以及發生,應首先弄清産生的原因和目前孔内情況,隻要掌握事故原因及孔内情況後,才能進行處理。不能盲目從事,以免處理不當又發生重複事故,增加問題的嚴重性和複雜性。

通常鑽孔中發生的有鑽具阻留事故,鑽具折斷事故和孔口落入工具鐵件事故等。

第一類:鑽具阻留事故

⒈卡鑽:凡是所下管柱及工具在井内不能上提、下放或轉動的現象。

⒉夾鑽:即粗徑鑽具在孔壁或套管之間被鑽粒或硬岩石粗顆粒夾住,雖不堵水或不完全堵水,但鑽具被阻留在孔内,起不出來。

⒊埋鑽:是指鑽孔上部的孔段在鑽進中倒塌,将鑽具掩埋在孔底。

⒋淤鑽:是指由于大量的細粒岩粉或流砂填塞于鑽具周圍及上部,将鑽具淤住,停水便不能鑽進,鑽具提不上來。

⒌燒鑽:是指在鑽進中缺水,粗徑鑽具底部發高熱,與孔壁燒結在一起,拔不出來。

第二類:鑽具折斷事故

粗徑鑽具折斷,即指鑽進中由于三用接頭處的鑽杆接頭絲扣斷開;岩心管的絲扣斷開或脫扣;鑽頭接手與鑽頭的絲扣斷開或脫扣,講粗徑鑽具的某一部分掉落在孔底。

鑽杆折斷,即指鑽進中或在處理其他鑽孔事故時,因受力過大,使鑽杆或鑽杆接頭折斷,将鑽具丢落在孔底。

第三類:工具鐵件落入鑽孔事故

該類事故即指鑽場上的工具或鐵件掉入鑽孔中,影響起鑽和鑽進而言。

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