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钻孔
钳工实习知识单
项目
钻孔
学习目标
能 正确的说出钻孔的切削速度及进刀大小并计算加工时间与钻孔
前 言
钻孔工作必须正确的选择切削速度及进刀大小,并将钻头及工件确实夹持后移动工件对准钻头钻削。
说 明
D04-1 切削速度与进刀
钻头之切削速度为钻边任何一点之线速度(V),以每分钟若干公尺(m/min)表示之,依钻头材料、工件材料、进刀大小、直径大小及机器性能,选用不同的切削速度,高速钢钻头之切削速度如表D04-1所示(注D04-1)。
操作钻床系以心轴回转数(N)(rpm)表示之,故回转数与切削度之关系为:
N=1000V/ΠD≒300V/D,式中D为钻头直径以公厘(mm)为单位。
例如以Φ10之钻头钻低碳钢工件(V=30m/min),则N=300*30/10=900rpm。
钻头越小则心轴回转数越高,钻头越大则回转数越低。
进刀系钻头每回转一周进钻头之切削深度,各种尺寸钻头钻钢料之进刀量(公厘/转)如表(D04-2)。
表D04-1高速钢钻头切削速度
工件材料
切削速度(m/min)
低碳钢(0.05~0.30%)
中碳钢(0.30~0.60%)
锻钢
合金钢
不锈钢
铸铁(软灰口)
铸铁(冷硬)
铸铁(展性)
普通黄铜、青铜
高拉力青铜
蒙钠合金
铝、铝合金
镁、镁合金
石板、大理石、石材
电木、塑料(电木类)
木材
24~34
21~24
15~18
15~21
9~12
31~46
21~31
24~27
61~91
21~46
12~15
61~91
76~122
5~8
31~46
91~122
表D04-2进刀量(mm/rev)
钻头直径
进刀量
3以下
3~6.35
6.35~12.7
12.7~25.4
25.4以上
0.025~0.058
0.058~0.10
0.10~0.178
0.178~0.38
0.38~0.635
实际操作时,正确之切削速度与进刀须由操作者依理论计算外,尚需由实际所发生之情形来判断,如:
1.钻头钻刃破碎或断裂,系因为进刀太快及回转数太低所致。
2.钻钻头迅速磨钝,特别在钻刃外端,则回转数较高等。
各种钻孔常遇问题之判断与处理方法如表D04-3(注D04-3)。
表D04-3钻孔常遇问题之补救法
损坏情形
可能发生的原因
补救方法
钻头折断。
对钻床或工件之冲击。
钻刃余隙太小。
切削速度太底与进刀量大小不配合
钻头太钝。
校准钻床及工件
重磨钻头使有适当余隙
增加回转数或减低进刀量。
磨利钻头。
钻刃破裂
钻孔时遇到材料有硬点或砂眼。
进刀量太大及回转数太低
削速度不对,钻刀无切削剂。
调整回转数及进刀量。
已改用适合钻黄铜或木料之钻头。
钻黄铜或木料时
钻头折断
钻屑阻塞钻槽
增加回转数。
改用适合切削速度及加切削剂
钻舌折断
由 于由刻痕、灰尘、毛头或已磨损之筒使钻头锥柄不能与之完全配合。
换新钻头,或将套筒铰光。
钻边破碎
钻刃破碎
钻模尺寸过大。
进刀量太大。
钻刀余隙太大。
改用适当尺寸钻模。
调整进刀量。
重磨钻头。
高速钢钻头破碎
或突停现象
当钻孔或磨利时受热及冷却均太快
进刀量太大。
磨 利时受热宜缓并勿将一有热度钻头投入冷水中。
调整进刀量。
钻孔时切层性质变化
钻孔太大
钻孔时钻刃破碎或钻头太钝。
钻刃长度不等或与钻轴之夹角不相等或两者同时存在。
钻床心轴松动。
重磨钻头。
重磨钻头。
调整心轴紧度。
仅一边钻刃切削
两钻刃 不等长或钻头钻刃半角不等或两者同时发生。
重磨钻头。
钻头中心裂开
钻刃余隙太小。
进刀量太大。
钻头不利或切削剂不当。
钻头或工件装置不佳。
重磨钻头。
调整进刀量。
重磨钻头。
加切削剂或改换适当切削剂。
重新装置钻头或工件。
工件太薄或在工件已 孔 位置钻较大径孔时:
1.钻头常跳动。
2.钻孔易变形(成多角形)。
两钻刃长度不等
钻头死点在钻孔时无适当支持
重磨钻头。
减小钻刃余隙角度并用油石去角。
减低回转数及进刀量。
固定工件。
D04-2 加工时间
钻孔之加工时间(I)系指钻头钻头钻除切屑之时间,等于进刀距离(L)除以进刀量(f)与每分钟回转数(N)之乘积,即T(min)=L/f.N,其进刀距离为孔深(£)与钻头钻尖距离之和如图D04-1。
例如以-φ15之高速钢钻头,钻削厚度为25mm之钢板(V=30m/min,f=0.3mm/rev),则其加工时间T=L/L/f.N=25+0.3*15/0.3*(300*30/15)≒0.16(分)。
然实际之工作时间须以心轴实际选择之回转数所计算之加工时间与工具装置时间、工件对准时间及空转运用时间之和,故若一工件之钻孔,其细节为:
设 钻孔切削速度25m/min
钻头直径14mm,材料厚度14mm
钻头进刀0.25mm/rev
钻削24孔
装置时间8min
对准时间1min
空转时间12%*(加工时间+对准时间)
则 钻孔加工时间
T=14+0.3*14/0.25*(300*25/14)≒0.14(min)
钻24孔之时间
加工时间 0.14min*24=3.36min
对准时间 1*24 =24 min(+
27.36min
空转时间 0.12*27.36=3.28min
装置时间 38.64 min
≒39min
图D04-1钻孔距离
D04-3钻夹、套铜及接头
钻床之心轴内孔系加工成莫氏锥度,锥度之大小视钻床之规格而异,而钻头亦因直径大小而有直柄不同号数之锥柄,故在同一心轴孔上承接钻头时须利用钻夹、套筒或承窝。
直柄钻头须承装于钻头夹头(drillchuck)或简称钻夹上,钻夹具有锥柄,可装于钻床心轴,其规格以使用钻头之最大直径表示,有5(#0)、6.5(#1)、10(#2)、13(#2½)、16(#3A)等五种,如图D04-2(CNS9967)(注D04-4).其锥柄视实际锥度号数加以配置,其三爪(jaw)用扳手旋转时可在辐射方向,同时调节以松动钻头,亦有不用钻夹扳手而调节之自锁钻头夹头(self-lockingdrillchuck)如图D04-3.如需经常将钻头或螺丝攻定位,则常用速换夹头(quick-changechuck)如图D04-4,刀具可迅速取下或安装而节省工具装卸时间。
但其钻头蔌螺丝攻需用特殊之筒夹(collet)夹持,与速换夹头并用如图D04-5.
图D04-2钻头夹头(主上工业公司)图D04-3自锁钻头夹头(主上工业公司)
图D04-4速换夹头(主上工业公司)图D04-5速换夹头的应用
另一种可自动对准中心之浮动夹持具(floatingholder)如图D04-6(a)为直柄、(b)为锥柄,此种夹头可用于钻轴与工件间夹持铰刀、柱坑钻头及螺丝攻等。
例如铰刀不能对准原钻孔时,钭会自动依其应用之动向而对准工件,其动向如图D04-7,但已有钻模导钻时不需使用。
图D04-6浮动夹持具图D04-7浮动夹持具的应用
锥柄钻头之锥柄与心轴之锥度号当相同时则可直接装入,若其大小不能适合于钻轴时则须用套筒(sleeve)如图D04-8(a)或随窝((socket)如图(b)来承接之。
拆卸时应用钻头冲销(drilldrift)(或称退钻销)斜下,将之卸下如图D04-9.
图D04-8套筒与承窝图D04-9钻头卫销的应用(胜竹机械工具公司)
D04-4 钻孔
当工件经画线求中心后,钻孔前应用中心冲冲一中心眼以便画圆a,若画线之表面为粗糙表面,或需精确钻孔时应加以冲眼,并再画校正圆b,以便未钻至规定尺寸前有机会校正其中心如图D04-10.
钻削时仔细对准钻头死点与中心冲之良迹,钻削约至直径之二分之一或三分之二时,移离钻头检视所钻之圆是否与校正圆或切削圆同心,如有偏离现象,则应用圆堑在偏离中心之已切削圆,錾一切口,以便引回钻头之中心与工件同心如图D04-11。
钻削深度可由心轴之升降帽决定之。
钻削大直径之有应用小钻头钻导孔舅图D04-12,以免大钻头之死点碰底而造成刮擦。
导孔之直径以略大于钻头之死点宽度为宜。
图D04-10书钻孔圆与校正圆
图D04-11校正中心
图D04-12 钻导孔
D04-5 钻床工作安全手则
1.钻孔所用之钻头必须给予磨锐并选择正确的刃角。
2.小尺寸钻头须用高回转数钻削,大尺寸钻削则用低回转数钻削。
3.激活钻床前,须将钻床夹扳手拿开。
4.钻孔时,切勿度图用手把持工件,必须用虎钳夹持工件并固定于床台上。
5.钻削中之钻头须保持适当之进刀量,过大之进刀量将使钻头折断甚至造成伤害。
6.钻床必须完全停止回转后,始能进行改变皮带转运。
7.如钻头自夹头中滑动时,切勿用手加以扳动,须将机器停止后再加以调整。
8.钻孔时如钻头停滞于工件内,应即停止马达再用手转出去。
9.钻孔之毛头应用刮刀刮除。
10.切勿接近运转中之钻头及钻床之转动部份。
学后评量
一、是否题
()1.使用ø6的钻头中碳钢板时,心轴宜用150rpm,进刀量0.03mm/rev.
()2.钻头直径愈大进刀量愈小,心轴回转数愈高。
()3.以ø13钻头钻削20mm厚的中碳板,约0.61分钟。
()4.直柄钻头用钻头夹头夹持,锥柄钻头如锥度号数相同可直接承接于心轴,如钻柄之锥度号数比心轴锥度号数大时,则用套筒承接。
()5.使用钻头冲销卸除钻头时,斜边应向钻头。
()6.钻孔后却铰孔时,宜用浮动夹持具,以其自动对准中心。
()7.使用T形螺栓固定工件时,螺栓应靠近工件。
()8.工件置于虎钳或床台上时,应使工件底面与虎钳座或床台间垫以平行规。
()9.钻孔前应先画校正图,其直径比钻孔圆大。
()10.钻削大直径的孔,宜先钻导孔。
二、选择题:
()1.钻头ø10,钻削低碳钢板(V=25m/min),宜用何种转数?
(A)150
(B)300(C)450(D)750rpm
()2.以ø20钻头,钻削低碳钢板厚20mm(V=25m/min),进刀量0.20mm/rev,则其加工时间为(A)0.15(B)0.20(C)0.35
(D)0.70(分).
()3.下列叙述何项是钻孔后,孔径大于钻头直径的原因?
(A)进刀量太小(B)钻刃长度不等(C)两钻刃与钻轴夹角相等(D)钻
刃余隙太大.
()4.欲在夕钻孔后铰孔,使用何种夹持具最适当?
(A)浮动夹持具(B)速换夹头(C)承窝(D)套筒.
()5.钻头之锥柄小于钻床钻床钻轴之锥孔时,应使用何种夹持具?
(A)浮动夹头(B)速换夹头(C)承窝(D)套筒.
参考资料
注D04-1:
Willard.McCarthyandDr.VictorE.Repp.Machinetechnology.lllois
McknightPublishingCompany,1979.p.172.
注D04-2:
同注D04-1,p.173.
注D04-3:
同注D04-1,p.161.
注D04-4:
经济部标准检验局:
工具机用钻头夹头。
台北,经济部标准检验局,民国84年,第2页。
◇参考书目◇
本教材之编撰曾参考下列书籍,谨向原著者致谢。
一、中文部份:
1.经济部标准检验局:
中国国家标准。
台北:
经济部标准检验局,民国88年(分类目录)。
2.蔡德藏、胡有光、张秋雄、施顺序、林润玉、王国兴、许明洲、阮坤霖、廖木春、邱广泉、曾锦章、邓献峰:
高工机工科〔机工实习〕教学设计之研究。
台中:
台中高级工业职业学校机工能力本位教学小组,民国73年。
3.蔡德藏:
实用机工学。
台北:
全华科技图书公司,民国87年。
4.精机学会:
精密工作便览。
台北:
新源出版社,民国61年。
二、英文部份:
1.LabourDepartmentforIndustrialProfessionalEducationBasicProficienciesmetalworking-filingsawingchisellingshearing.scrapingfittingmaterial.sheetmetals.LabourDeparmentfor
IndustrialProfessionalEducation1958.
2.WillardJ.McCarthyandVictorE.Repp.Machine.tooltechnology.lllinois:
McknightPublishingCompany.1979.
3.LabourDepartmentforIndustrialprofessionalEducation.Measuring.LabourDcpartmentforIndustrialProfessionalEducation.1958.
4.MitutoyoMfg.Co..Ltd.Minttovoprecisionmeasuringinstruments
.Japen:
MitutoyoMfg.Co..Ltd..1986.
5.S.F.Krar.J.W.Oswald.andJ.E.ST.Amand.Technologhofmachinetools.NewYork:
McGraw-HillBookCompany.1977.
◇图文转载目录◇
教材之编撰承下列公司、单位同意转载产品图文,谨此致谢。
1.三和精机厂股份有限公司。
2.主上工业有限公司。
3.台湾三丰仪器股份有限公司。
4.良苙机械股份有限公司。
5.东台精机械股份有限公司。
6.胜竹机械工具有限公司。
7.经济部标准检验局。
8.旭机具有限公司。
9.璟龙企业有限公司。
10.韵光机械工业股份有限公司。
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