第二节 钻孔、锪孔、扩孔和铰孔
在纺织设备维修和技术改造过程中，会经常遇到需要钻孔、锪孔和铰孔的工作。故本节主要讲在孔加工时需要掌握的基本知识和基本技能。
一、钻孔
1.钻孔的机具
纺织设备维修和技术改造时，常用的钻孔机具有台钻和手电钻等。其相关知识在第一章已有讲述，本节不再赘述。
2.钻头
钻头的种类有麻花钻、扁钻等。麻花钻是钻孔常用的工具，简称麻花钻或钻头，一般用高速钢制成。
（1）钻头的结构。钻头由柄部、颈部和工作部分组成，如图2-11所示。柄部是钻头的夹持部分，用来传递钻孔时所需的转矩和轴向力。它有直柄和锥柄两种。一般直径小于13mm的钻头做成直柄，直径大于13mm的钻头做成莫氏锥柄。颈部位于柄部和工作部分之间，用于磨制钻头时供砂轮退刀用，也是钻头规格、商标、材料的打印处。工作部分由切削部分和导向部分组成，是钻头的主要部分。导向部分起引导钻削方向和修光孔壁的作用，是切削部分的备用部分。
麻花钻的切削部分由五刃（两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃）六面（两个前刀面、两个后刀面和两个副后刀面）组成。
（2）钻头的刃磨（图2-12）。操作者站在砂轮的左侧，右手握住钻头的工作部分，食指尽可能靠近切削部分作钻头摆动的支点。将主切削刃与砂轮中心面放置在一个水平面内，且使钻头的轴线与砂轮圆柱面母线在水平面内的夹角为顶角的一半，这是刃磨主切削刃的要领。右手操纵钻头绕自身轴线微量转动，磨削到整个后刀面；左手握住钻柄作上下摆动，磨出不同的后角。两手的动作必须稳定、协调一致，转动的同时上下摆动。磨好一个主切削刃后，钻头与砂轮相对位置不动，翻转180°磨另一个主切削刃。左手摆动钻柄时不得高出水平面，以免磨出负后角。粗磨时，一般后刀面的下部先接触砂轮，左手上摆进行刃磨；精磨时，一般主切削刃先接触砂轮，左手下摆进行刃磨，且磨削量要小，刃磨时间要短。整个刃磨过程中，钻头经常浸水冷却以免退火。
图2-11 钻头的结构
图2-12 麻花钻的刃磨
3.钻孔方法
（1）钻孔工件的划线。钻孔工件的划线，按孔的尺寸要求，划出十字中心线，然后打上样冲眼，样冲眼的正确、垂直，直接关系到起钻的定心位置。如图2-13所示，为了便于及时检查和借正钻孔的位置，可以划出几个大小不等的检查圆。对于尺寸位置要求较高的孔，为避免样冲眼产生的偏差，可在划十字中心线时，同时划出大小不等的方框，作为钻孔时的检查线。
图2-13 钻孔工件的划线
图2-14 钻头的装拆
（2）钻头的装拆。对于直径小于13mm的直柄钻头，直接在钻夹头中夹持，钻头伸入钻夹头中的长度不小于15mm，通过钻夹头上的三个小孔来转动紧固扳手（图2-14），使三个卡爪伸出或缩进，将钻头夹紧或松开。
在装夹钻头前，钻头、钻套、主轴必须分别擦干净，连接要牢固，必要时可用木块垫在钻床工作台上，摆动钻床手柄，使钻头向木块冲击几次，即可将钻头装夹牢固。严禁用手锤等硬物敲击钻头。钻头装好后，应使径向跳动尽量小。
（3）工件的夹持。钻孔时，工件的装夹方法应根据钻孔直径的大小及工件的形状来决定。一般钻削直径小于8mm的孔，而工件又可用手握牢时，可用手拿住工件钻孔，但工件上锋利的边角要倒钝，当孔快要钻穿时要特别小心，进给量要小，以防发生事故。除此之外，还可采用其他不同的装夹方法来保证钻孔质量和安全。
①用手虎钳夹紧。在小型工件、板上钻小孔或不能用手握住工件钻孔时，必须将工件放置在定位块上，用手虎钳夹持来钻孔。
②用平口钳夹紧。钻孔直径超过8mm且在表面平整的工件上钻孔时，可用平口钳来装夹，如图2-15（a）所示。装夹时，工件应放置在垫铁上，防止钻坏平口钳，工件表面与钻头要保持垂直。
③用压板压紧。遇到钻大孔或在圆轴、套筒上钻孔时，可直接用压板将工件固定在钻床工作台，如图2-15（b）所示。在圆轴、套筒上钻孔时，一般把工件放在V形铁上并固定，如图2-15（c）所示。
图2-15 工件的夹持
（4）切削液的选择。在钻削过程中，由于钻头处于半封闭状态下工作，钻头与工件的摩擦和切屑的变形等产生大量的切削热，会严重降低钻头的切削能力，甚至引起钻头的退火。为了提高生产效率，延长钻头的使用寿命，保证钻孔质量，钻孔时要注入充足的切削液。切削液一方面有利于切削热的传导，起到冷却作用；另一方面切削液流入钻头与工件的切削部位，有利于减少两者之间的摩擦，降低切削阻力，提高孔壁质量，起到润滑作用。
由于钻削属于粗加工，切削液主要是为了提高钻头的寿命和切削性能，因此以冷却为主。钻削不同的材料要选用不同的切削液（表2-1）。
表2-1 切削各类材料的切削液
（5）转速的调整。用直径较大的钻头钻孔时，主轴转速应较低；用小直径的钻头钻孔时，主轴转速可较高，但进给量要小些。主轴的变速可通过调整带轮组合来实现。
（6）起钻。钻孔时，先使钻头对准样冲中心钻出一浅坑，观察钻孔位置是否正确，通过不断找正使浅坑与钻孔中心同轴。具体借正方法：若偏位较少，可在起钻的同时用力将工件向偏位的反方向推移，达到逐步校正；若偏位较多，可在校正方向打上几个样冲眼或用油槽錾錾出几条槽，以减少此处的切削阻力，达到校正目的。无论采用何种方法，都必须在浅坑外圆小于钻头直径之前完成，否则校正就困难了。
（7）进给操作。当起钻达到钻孔位置要求后，即可按要求完成钻孔。手动进给时，进给用力不应使钻头产生弯曲，以免钻孔轴线歪斜。当孔将要钻穿时，必须减少进给量。如果是采用自动进给，此时最好改为手动进给。因为当钻尖将要钻穿工件材料时，轴向阻力突然减少，由于钻床进给机构的间隙和弹性变形的恢复，将使钻头以很大的进给量自动切入，会造成钻头折断或钻孔质量降低等现象。
钻盲孔（不通孔）时，可按钻孔深度调整挡块，并通过测量实际尺寸来检查钻孔的深度是否达到要求。钻深孔时，钻头要经常退出排屑，防止钻头因切屑堵塞而扭断。直径超过30mm的大孔可分两次钻削，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。这样可以减少轴向力，保护钻床，同时又可提高钻孔质量。
4.钻孔时常见的废品形式及产生原因
钻孔中常出现的废品形式及产生的原因见表2-2。
表2-2 钻孔时常见的废品形式及产生原因
二、锪孔
1.锪孔
锪孔的目的是在已钻孔的顶部周围作成圆柱形、锥形凹坑的钻进操作，以便安置螺钉头或垫圈,或者使连接零件能齐平安装（图2-16）。
锪孔的操作方法与钻孔基本相同。小孔锪孔可使用麻花钻，但应将钻头后角磨小一点，一般在2°以下。在实际工作中，对于要求不高的锪孔，可以直接使用比钻孔直径大的钻头。
图2-16 锪孔
2.扩孔
图2-17 扩孔
扩孔操作是在钻孔的基础上，对已有孔进行加工的方法（图2-17）。扩孔可以作为孔的最终加工，也可作为铰孔、磨孔前的预加工工序。扩孔后，孔的尺寸精度可达到IT9～IT10，表面粗糙度可达到Ra12.5～3.5μm。
扩孔时的切削深度ap下式计算
式中，D——扩孔后直径，mm；
d——预加工孔直径，mm。
实际生产中，一般用麻花钻代替扩孔钻使用，扩孔钻多用于成批大量生产。扩孔时的进给量为钻孔的1.5～2.0倍，切削速度为钻孔时的1/2。
三、铰孔
用铰刀对已经粗加工的孔进行精加工的一种方法，称为铰孔。加工精度高，一般可达到IT7～IT9级，表面粗表面粗糙度可达到Ra3.2～0.8μm，甚至更小。
1.铰刀
铰刀的种类很多，按使用方式可分为手用铰刀和机用铰刀（图2-18）。钳工常用的铰刀为手用铰刀，主要有整体式圆柱铰刀、手用可调节式圆柱铰刀和整体式圆锥铰刀。
图2-18 铰刀的结构
手用铰刀可用合金工具钢或高速钢制造；机用铰刀一般用高速钢制造；硬材料的孔时，可采用镶硬质合金刀片的机铰刀。
为了便于测量铰刀的直径，铰刀的刀齿数往往采用偶数。铰刀刀齿在刀体圆周上的分布形式有等齿距分布和不等齿距分布两种。
2.铰孔方法
（1）铰刀使用前的研磨和检测。新的标准圆柱铰刀制造时留有研磨余量，使用前要根据工件的扩张量或收缩量对铰刀进行研磨。使用与铰削孔的精度等级相匹配的塞规检测加工的孔是否合格。
（2）铰削余量。铰削余量不宜太小，也不宜太大。如果铰削余量太小，铰削时就不能把上道工序遗留的加工痕迹全部切除，影响铰孔质量。同时，刀尖圆弧与刃口圆弧的挤压摩擦严重，使铰刀磨损加剧。如果铰削余量太大，则增大刀齿的切削负荷，破坏铰削过程的稳定性，并产生较大的切削热，也将影响铰孔质量。一般铰削余量见表2-3
表2-3 铰削余量
（3）切削液选用。铰削的切屑一般都很细碎，容易黏附在切削刃上，甚至夹在孔壁与铰刀校准部分的刃带之间，将已加工表面拉伤，使孔径扩大。另外，铰削时产生热量较多，切削区域温度升高引起工件和铰刀变形，影响铰削质量和铰刀寿命。为了及时清除切屑和降低切削温度，必须合理选用切削液（表2-4）。
表2-4 铰孔用的切削液
（4）铰孔操作方法。
①手用铰刀的铰孔方法如下。
a.工件装夹要正确，应尽可能使孔的轴线置于水平或垂直位置，使操作者对铰刀的进给方向有一个简便的视觉标志。对薄壁零件要注意夹紧力的大小、方向和作用点，顶铰避免工件被夹变形、铰后孔产生变形。
图2-19
b.铰刀装在铰杠上，双手握住铰杠柄，用力需均匀平稳，不得有侧向压力，否则铰刀轴心线将出现偏斜，使孔口处出现喇叭口或孔径扩大。为防止铰刀轴心线偏移，也可在钻孔后立即在钻床主轴孔内换上顶尖进行顶铰，如图2-19所示。
c.铰削过程中要变换每次停歇的位置，以避免在同一处停歇而造成的振痕。
d.铰削进给时，不能猛力压铰杠。旋转铰杠的速度要均匀，使铰刀缓慢地引进孔内，并均匀地进给，以获得较细的表面粗糙度。
e.铰刀不能反转，退出时也要顺转，即按铰削方向边旋转边向上提起铰刀。铰刀反转会使切屑卡在孔壁和铰刀后面之间，将孔壁拉毛。同时，铰刀反转也容易磨损，甚至崩铰削钢料时，切屑碎末容易黏附在刀齿上，应注意经常退刀，清除切屑并添加切削液。
f.铰削过程中，如果铰刀被卡住，不能猛力扳转铰杠，以防折断铰刀或崩裂切削刃。而应仔细地退出铰刀，清除切屑和检查铰刀。继续铰削时要缓慢进给，以防在原处再次被卡住。
②机用铰刀的铰孔方法。使用机用铰刀时，除了要注意手用铰刀铰孔的各项要求外，还应注意以下几项要求。
a.要选择适当的铰削余量、切削速度和进给置。
b.必须保证钻床主轴、铰刀和工件孔三者的同轴度要求。当铰孔精度要求较高而上述同轴度要求不能满足时，应选用适当的浮动装夹方式，以调整铰刀的轴线位置。
c.开始铰削时先采用手动进给，当切削部分进入孔内以后再改用自动进给。
d.铰削不通孔时，应经常退出铰刀，清除黏附在刀齿上和孔壁上的切屑，以防切屑拉伤孔壁。
e.铰通孔时，铰刀校准部分不能全部出头，以免将孔的出口处刮坏，而且退出铰刀也困难。
f.在铰削过程中，必须注入足够的切削液，以清除切屑和降低切削温度。
g.铰孔完毕，应退出铰刀后再停车，否则孔壁会拉出刀痕。
3.铰孔常见问题分析
铰孔的精度和表面质量要求很高，如果铰刀质量不好、铰削用量选择不当、润滑冷却不当和操作疏忽等都会产生废品。铰孔常见问题分析见表2-5。
表2-5 铰孔常见问题分析
