公元前2世紀,中國已有用人力并借助竹弓彈力使錐形鉆頭沖擊地層而鉆進的原始沖擊式鉆機,后曾在中國農村中長期使用。直至20世紀50年代,才從國外引進鋼絲繩沖擊式鉆機,60年代初開始發(fā)展大、小鍋錐、沖抓錐等簡易水井鉆機。1966年前后開始研制正循環(huán)轉盤式鉆機,1974年前后研制成功反循環(huán)轉盤式鉆機和復合式鉆機,70年代末創(chuàng)制了潛孔振動回轉式鉆機。歐美各國在19世紀主要使用鋼絲繩沖擊式鉆機,19世紀60年代,法國首先使用轉盤回轉式鉆機,以后傳入美國并得到迅速發(fā)展。20世紀50年代,開始發(fā)展反循環(huán)轉盤回轉式鉆機,以后又出現(xiàn)了用壓縮空氣代替泥漿作為洗井介質的轉盤回轉式鉆機,至70年代發(fā)展了液壓動力頭回轉式鉆機。
用鉆頭在實體材料上加工孔叫鉆孔。各種零件的孔加工,除去一部分由車、鏜、銑等機床完成外,很大一部分是由鉗工利用鉆床和鉆孔工具(鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等)完成的。在鉆床上鉆孔時,一般情況下,鉆頭應同時完成兩個運動;主運動,即鉆頭繞軸線的旋轉運動(切削運動);輔助運動,即鉆頭沿著軸線方向對著工件的直線運動(進給運動),鉆孔時,主要由于鉆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。
鉆頭是鉆孔用的刀削工具,常用高速鋼制造,工作部分經(jīng)熱處理淬硬至62~65HRC。一般鉆頭由柄部、頸部及工作部分組成。
⒈柄部:是鉆頭的夾持部分,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的鉆頭;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的鉆頭。
⒉頸部:是砂輪磨削鉆頭時退刀用的,鉆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。棱邊的作用是引導鉆頭和修光孔壁;兩條對稱螺旋槽的作用是排除切屑和輸送切削液(冷卻液)。切削部分結構見掛圖與實物,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。橫刃的存在使銼削是軸向力增加。
⒈準確劃線
鉆孔前,首先應熟悉圖樣要求,加工好工件的基準;一般基準的平面度≤0.04mm,相鄰基準的垂直度≤0.04mm。按鉆孔的位置尺寸要求,使用高度尺劃出孔位置的十字中心線,要求線條清晰準確;線條越細,精度越高。由于劃線的線條總有一定的寬度,而且劃線的一般精度可達到0.25~0.5mm,所以劃完線以后要使用游標卡尺或鋼板尺進行檢驗;若對于劃線后檢驗做的不夠,經(jīng)常拿著劃錯線的工件進行鉆孔,根本保證不了孔的位置精度;特別是在等級鑒定的考場上,由于學生們心理緊張擔心工件不能按時完成,往往劃完線后不進行檢驗急于鉆孔,等到發(fā)現(xiàn)孔的位置精度超差較大時已經(jīng)晚了。因此,要養(yǎng)成劃完線后進行檢驗的好習慣。
⒉劃檢驗方格或檢驗圓
劃完線并檢驗合格后,還應劃出以孔中心線為對稱中心的檢驗方格或檢驗圓,作為試鉆孔時的檢查線,以便鉆孔時檢查和借正鉆孔位置,一般可以劃出幾個大小不一的檢驗方格或檢驗圓,小檢驗方格或檢驗圓略大于鉆頭橫刃,大的檢驗方格或檢驗圓略大于鉆頭直徑。
⒊打樣沖眼
劃出相應的檢驗方格或檢驗圓后應認真打樣沖眼。先打一小點,在十字中心線的不同方向仔細觀察,樣沖眼是否打在十字中心線的交叉點上,后把樣沖眼用力打正打圓打大,以便準確落鉆定心。這是提高鉆孔位置精度的重要環(huán)節(jié),樣沖眼打正了,就可使鉆心的位置正確,鉆孔一次成功;打偏了,則鉆孔也會偏,所以必須借正補救,經(jīng)檢查孔樣沖眼的位置準確無誤后方可鉆孔。
打樣沖眼有一小竅門:將樣沖傾斜著樣沖尖放在十字中心線上的一側向另一側緩慢移動,移動時,當感覺到某一點有阻塞的感覺時,停止移動直立樣沖,就會發(fā)現(xiàn)這一點就是十字中心線的中心;此時在這一點打出的樣沖眼就是十字中心線的中心,也可以多試幾次,你就會發(fā)現(xiàn)樣沖總會在十字中心線的中心處有阻塞的感覺。
⒋裝夾
擦拭干凈機床臺面、夾具表表面、工件基準面,將工件夾緊,要求裝夾平整、牢靠,便于觀察和測量。應注意工件的裝夾方式,以防工件因裝夾而變形。
⒌試鉆
鉆孔前必須先試鉆:使鉆頭橫刃對準孔中心樣沖眼鉆出一淺坑,然后目測該淺坑位置是否正確,并要不斷糾偏,使淺坑與檢驗圓同軸。如果偏離較小,可在起鉆的同時用力將工件向偏離的反方向推移,達到逐步校正。如果偏離過多,可以在偏離的反方向打幾個樣沖眼或用鏨子鏨出幾條槽,這樣做的目的是減少該部位切削阻力,從而在切削過程中使鉆頭產(chǎn)生偏離,調整鉆頭中心和孔中心的位置。試鉆切去鏨出的槽,再加深淺坑,直至淺坑和檢驗方格或檢驗圓重合后,達到修正的目的再將孔鉆出。
注意:無論采用什么方法修正偏離,都必須在錐坑外圓小于鉆頭直徑之前完成。如果不能完成,在條件允許的情況下,還可以在背面重新劃線重復上述操作。
⒍鉆孔
鉗工鉆孔一般以手動進給操作為主,當試鉆達到鉆孔位置精度要求后,即可進行鉆孔。手動進給時,進給力量不應使鉆頭產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象,以免孔軸線歪斜。鉆小直徑孔或深孔時,要經(jīng)常退鉆排屑,以免切屑阻塞而扭斷鉆頭,一般在鉆孔深度打直徑的3倍時,一定要退鉆排屑。此后,每鉆進一些就應退屑,并注意冷卻潤滑,鉆孔的表面粗糙度值要求很小時,還可以選用3%~5%乳化液、7%硫化乳化液等起潤滑作用的冷卻潤滑液.
鉆孔將鉆透時,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,造成鉆頭折斷、或使工件隨著鉆頭轉動造成事故。