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钳工及其工具

时间:2022-11-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:划线多数用于单件、小批生产以及新产品试制和工、夹、模具制造等。检验工具有刀口形直尺、90°角尺、游标角度尺等。刀口形直尺、90°角尺可检验零件的直线度、平面度及垂直度。如图4-20所示,钻孔时零件夹持方法与零件生产批量及孔的加工要求有关。生产批量较大或精度要求较高时,零件一般是用钻模来装夹的,单件小批生产或加工要求较低时,零件经划线确定孔中心位置后,多数装夹在通用夹具或工作台上钻孔。

4.1.1 钳工的工作范围

主要依靠手动工具加工零部件或装配组件、部件和机器的工种称为钳工。钳工是一个技术工艺比较复杂、加工程序细致、工艺要求高的工种。它具有使用工具简单、操纵方便和适应面广等特点。目前虽然有各种先进的加工方法,但很多工作仍然需要钳工来完成,钳工在保证产品质量中起着重要作用。

钳工基本操作包括划线、錾削、锯割、锉削、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、装配、刮削、研磨、矫正和弯曲、铆接、黏接、测量以及作标记等。

钳工的工作范围主要包括:

(1)用钳工工具进行修配及小批量零件的加工;

(2)精度较高的样板及模具的制作;

(3)整机产品的装配和调试;

(4)机器设备(或产品)使用中的调试和维修。

钳工常用的设备有钳工工作台、台虎钳、砂轮机、钻床、手电钻等。常用的手动工具有划线盘、錾子、手锯、锉刀、刮刀、扳手、螺钉旋具、锤子等。

4.1.2 钳工加工基本工艺

1.划线

1)划线的目的

根据图样要求在毛坯或半成品上划出加工图形、加工界限或加工时用来找正的辅助线称为划线。

划线分平面划线和立体划线两种,如图4-1所示。平面划线是在零件的一个平面或几个互相平行的平面上划线。立体划线是在工件的几个互相垂直或倾斜的平面上划线。

图4-1 划线的种类

划线多数用于单件、小批生产以及新产品试制和工、夹、模具制造等。划线的精度较低。用划针划线的精度为0.25~0.5mm,用高度尺划线的精度为0.1 mm左右。

划线的目的一是为了划出清晰的尺寸界线以及尺寸与基准间的相互关系,既便于零件在机床上找正、定位,又使机械加工有明确的标志;二是检查毛坯的形状与尺寸,及时发现和剔除不合格的毛坯;三是通过对加工余量的合理调整分配(即划线“借料”的方法),使零件加工符合要求。

2)划线工具

划线工具有划线平台、划针、划线盘、划规等,如图4-2至图4-4所示。

3)与划线工具配套的测量器具

与划线工具配套的测量器具有量高尺、高度游标尺与直角尺。如图4-5、图4-6所示。

量高尺是用来校核划针盘划针高度的量具,其上的钢尺零线紧贴平台。高度游标尺是量高尺与划针盘的组合。划线脚与游标连成一体,前端镶有硬质合金,一般用于已加工面的划线。

直角尺(90°角尺)简称角尺。它的两个工作面经精磨或研磨后呈精确的直角。90°角尺既是划线工具又是精密量具。90°角尺有扁90°角尺和宽座90°角尺两种。前者用于平面划线中在没有基准面的零件上划垂直线,如图4-7(a)所示;后者用于立体划线中,用它靠住零件基准面划垂直线,如图4-7(b)所示,或用它找正零件的垂直线或垂直面。

图4-2 划针

1—划针;2—划线方向;3—钢直尺;4—零件

图4-3 划线盘

图4-4 划规

图4-5 量高尺

1—底座;2—钢直尺;3—锁紧螺钉;4—零线

图4-6 高度游标尺

图4-7 90°角尺划线

4)划线时的支承工具及样冲

划线时的支承工具有方箱(见图4-8)、V形铁(见图4-9)、千斤顶(见图4-10)等。

图4-8 方箱

图4-9 V形铁

方箱用于支承划线的零件。V形铁主要用于安放轴、套筒等圆形零件。一般V形铁都是两块一副,即平面与V形槽是在一次安装中加工的。V形槽夹角为90°或120°的V形铁也可当方箱使用。

千斤顶常用于支承毛坯或形状复杂的大零件划线。使用时,三个一组顶起零件,调整顶杆的高度便能方便地找正零件。

样冲用于在划好的线条上打出小而均匀的样冲眼(见图4-11),以免零件上已划好的线在搬运、装夹过程中因碰、擦而模糊不清,影响加工。

5)划线方法与步骤

在平面上划线的方法与步骤为:

(1)根据图样要求,选定划线基准。

(2)对零件进行划线前的准备(清理、检查、涂色,在零件孔中装中心塞块等)。在零件上的划线部位涂上一层薄而均匀的涂料即为涂色,涂色的目的是使划出的线条清晰可见。零件不同,涂料也不同。一般在铸、锻毛坯件上涂石灰水,小的毛坯件上也可以涂粉笔,钢铁半成品上一般涂龙胆紫(也称“兰油”)或硫酸铜溶液,铝、铜等有色金属半成品上涂龙胆紫或墨汁。

图4-10 千斤顶

1—底座;2—导向螺钉;3—锁紧螺母;4—圆螺母;5—顶杆

图4-11 样冲及使用

1—对准位置;2—打样冲眼

(3)划出加工界限(直线、圆及连接圆弧)。

(4)在划出的线上打样冲眼。

立体划线方法与步骤与平面划线有许多相同之处,它是平面划线的复合运用。它们的不同之处在于一般平面划线应选择两个基准,而立体划线要选择三个基准。

2.锯削

钳工用手锯锯工件称为锯削。手锯由锯弓和锯条组成,如图4-12所示。锯削操作要领如下。

(1)锯条安装 安装锯条时,锯齿方向必须朝前,锯条绷紧程度要适当。

(2)握锯及锯削操作 一般握锯方法是右手握稳锯柄,左手轻扶弓架前端。锯削时站立位置如图4-13所示。锯削时推力和压力由右手控制,左手压力不要过大,主要应配合右手扶正锯弓,锯弓向前推出时加压力,回程时不加压力,在零件上轻轻滑过。锯削往复运动速度应控制在约40次/分钟。

图4-12 手锯

1—锯弓;2—锯条

图4-13 锯削时的站立位置

锯削时最好使锯条全部长度参加切削,一般锯弓的往返长度不应小于锯条长度的2/3。

(3)起锯 锯条开始切入零件称为起锯。起锯方式有近起锯和远起锯,如图4-14(a)和图4-14(b)所示。起锯时要用左手拇指指甲挡住锯条,起锯角约为15°。锯弓往复行程要短,压力要轻,锯条要与零件表面垂直,当起锯到槽深2~3mm时,起锯可结束,应逐渐将锯弓改至水平方向进行正常锯削。

图4-14 起锯方式

1—手锯;2—工件;3—台虎钳

3.锉削

锉削加工范围包括平面、台阶面、角度面、曲面、沟槽和各种形状的孔等。

锉刀是锉削的主要工具,锉刀用高碳钢(T12、T13)制成,并经热处理淬硬至62~67HRC。锉刀的构造及各部分名称如图4-15所示。

图4-15 锉刀

锉刀按断面形状可分成:板锉(平锉)、方锉、三角锉、圆锉、半圆锉和特种锉刀,适用于各种不同的表面加工。锉削操作要领如下。

1)握锉

锉刀的种类较多,规格、大小不一,使用场合也不同,故锉刀握法也应随之改变。如图4-16(a)所示为大锉刀的握法,如图4-16(b)所示为中、小锉刀的握法。

图4-16 握锉

2)锉削姿势

锉削时人的站立位置与锯削相似。锉削操作姿势如图4-17所示,身体重心放在左脚,右膝要伸直,双脚始终站稳不移动,靠左膝的屈伸而作往复运动。开始时,身体向前倾斜10°左右,右肘尽可能向后收缩,如图4-17(a)所示。在最初行程时,身体逐渐前倾至15°左右,左膝稍弯曲,如图4-17(b)所示。其次行程,右肘向前推进,同时身体也逐渐前倾到18°左右,如图4-17(c)所示。最后行程,用右手腕将锉刀推进,身体随锉刀向前推的同时自然后退到15°左右的位置上,如图4-17(d)所示,锉削行程结束后,把锉刀略提起一些,身体姿势恢复到起始位置。

图4-17 锉削姿势

锉削过程中,两手用力也时刻在变化。开始时,左手压力大推力小,右手压力小推力大。随着推锉过程,左手压力逐渐减小,右手压力逐渐增大。锉刀回程时不加压力,以减少锉齿的磨损。锉刀往复运动速度一般为30~40次/分钟,推出时慢,回程时可快些。

3)锉削面检验工具及其使用

检验工具有刀口形直尺、90°角尺、游标角度尺等。刀口形直尺、90°角尺可检验零件的直线度、平面度及垂直度。下面介绍用刀口形直尺检验零件平面度的方法。

(1)将刀口形直尺垂直紧靠在零件表面,并在纵向、横向和对角线方向逐次检查,如图4-18所示。

(2)检验时,如果刀口形直尺与零件平面透光微弱而均匀,则该零件平面度合格;如果透光强弱不一,则说明该零件平面凹凸不平。可在刀口形直尺与零件紧靠处用塞尺插入,根据塞尺的厚度即可确定平面度的误差,如图4-19所示。

图4-18 用刀口形直尺检验平面度

图4-19 用塞尺测量平面度误差值

4.钳工钻孔

用钻头在实心零件上加工孔叫钻孔。钻孔通常在钻床上进行,钻不太重要的孔也可使用手电钻钻孔。钻孔的尺寸公差等级低,为IT12~IT11;表面粗糙度大,Ra值为50~12.5μm。

1)零件装夹

如图4-20所示,钻孔时零件夹持方法与零件生产批量及孔的加工要求有关。生产批量较大或精度要求较高时,零件一般是用钻模来装夹的,单件小批生产或加工要求较低时,零件经划线确定孔中心位置后,多数装夹在通用夹具或工作台上钻孔。常用的附件有手虎钳、平口虎钳、V形铁和压板螺钉等,这些工具的使用和零件形状及孔径大小有关。

2)钻头的装夹

钻头的装夹方法按其柄部的形状不同而异。锥柄钻头可以直接装入钻床主轴锥孔内,较小的钻头可用过渡套筒安装,如图4-21(a)所示。直柄钻头用钻夹头安装,如图4-21(b)所示。钻夹头(或过渡套筒)的拆卸方法是将楔铁插入钻床主轴侧边的扁孔内,左手握住钻夹头,右手用锤子敲击楔铁卸下钻夹头,如图4-21 (c)所示。

图4-20 零件夹持方法

图4-21 安装拆卸钻头

1—过渡锥度套筒;2—锥孔;3—钻床主轴;4—安装时将钻头向上推压;5—自动定心夹爪;6—锥柄;7—紧固扳手

3)钻孔方法

钻孔前先用样冲在孔中心线上打出样冲眼,用钻尖对准样冲眼锪一个小坑,检查小坑与所划孔的圆周线是否同心(称试钻)。如稍有偏离,可移动零件找正,若偏离较多,可用尖凿或样冲在偏离的相反方向凿几条槽,如图4-22所示。对较小直径的孔也可在偏离的方向用垫铁垫高些再钻。直到钻出的小坑完整,与所划孔的圆周线同心或重合时才可正式钻孔。

5.钳工扩孔与铰孔

1)扩孔

用扩孔钻或钻头扩大零件上原有的孔叫扩孔。孔径经钻孔、扩孔后,用铰刀对孔进行提高尺寸精度和表面质量的加工叫铰孔。

图4-22 试钻孔偏离的校正

一般用麻花钻作扩孔钻扩孔。在扩孔精度要求较高或生产批量较大时,还采用专用扩孔钻(见图4-23)扩孔。专用扩孔钻一般有3~4条切削刃,故导向性好,不易偏斜,没有横刃,轴向切削力小,扩孔能得到较高的尺寸精度(可达IT10~IT9)和较小的表面粗糙度(Ra值为6.3~3.2μm)。

图4-23 专用扩孔钻

由于扩孔的工作条件比钻孔时好得多,故在相同直径情况下扩孔的进给量可比钻孔大1.5~2倍。扩孔钻削用量可查表,也可按经验选取。

2)铰孔

钳工常用手用铰刀进行铰孔,铰孔精度高(可达IT8~IT6),表面粗糙度小(Ra值为1.6~0.4μm)。铰孔的加工余量较小,粗铰0.15~0.5mm,精铰0.05~0.25mm。钻孔、扩孔、铰孔时,要根据工作性质、零件材料选用适当的切削液,以降低切削温度,提高加工质量。

(1)铰刀 铰刀是孔的精加工刀具。铰刀分为机铰刀和手铰刀两种,机铰刀为锥柄,手铰刀为直柄。如图4-24所示为手铰刀。铰刀一般是制成两支一套的,其中一支为粗铰刀(它的刃上开有螺旋形分布的分屑槽),一支为精铰刀。

(2)手铰孔方法 将铰刀插入孔内,两手握铰杠手柄,顺时针转动并稍加压力,使铰刀慢慢向孔内进给,注意两手用力要平衡,使铰刀铰削时始终保持与零件垂直。铰刀退出时,也应边顺时针转动边向外拔出。

6.攻螺纹和套螺纹

1)攻螺纹

攻螺纹是用丝锥加工出内螺纹。

丝锥是加工小直径内螺纹的成形工具,如图4-25所示。它由切削部分,校准部分和柄部组成。切削部分磨出锥角,以便将切削负荷分配在几个刀齿上,校准部分有完整的齿形,用于校准已切出的螺纹,并引导丝锥沿轴向运动。柄部有方榫,便于装在铰杠内传递扭矩。丝锥切削部分和校准部分一般沿轴向开有3~4条容屑槽以容纳切屑,并形成切削刃和前角γ0,切削部分的锥面上铲磨出后角α0。为了减少丝锥的校准部对零件材料的摩擦和挤压,它的外、中径均有倒锥度。

图4-24 手铰刀

图4-25 丝锥的构造

丝锥的材料常用高碳优质工具钢或高速钢制造,手用丝锥一般用T12A或9Si Cr制造。

丝锥要安装在丝锥铰杠上才能加工零件。丝锥铰杠是扳转丝锥的工具,如图4-26所示。常用的铰杠有固定式和可调节式,以便夹持各种不同尺寸的丝锥。

手工攻螺纹的方法如图4-27所示。双手转动铰杠,并轴向加压力,当丝锥切入零件1~2牙时,用90°角尺检查丝锥是否歪斜,如丝锥歪斜,要纠正后再往下攻。当丝锥位置与螺纹底孔端面垂直后,轴向就不再加压力。两手均匀用力,为避免切屑堵塞,要经常倒转1/2圈~1/4圈,以达到断屑的目的。头锥、二锥应依次攻入。攻铸铁材料螺纹时加煤油而不加切削液,攻钢件材料螺纹时加切削液,以保证铰孔表面的粗糙度要求。

图4-26 手用丝锥铰杠

图4-27 手工攻螺纹的方法

2)套螺纹

套螺纹是用板牙在圆杆上加工出外螺纹。套螺纹的工具为板牙。板牙分为圆板牙和圆锥管螺纹板牙。

圆板牙如图4-28所示,就像一个圆螺母,不过上面钻有几个屑孔并形成切削刃。板牙两端带2φ的锥角部分是切削部分。它是铲磨出来的阿基米德螺旋面,有一定的后角。当中一段是校准部分,也是套螺纹时的导向部分。板牙一端的切削部分磨损后可调头使用。

用圆板牙套螺纹的精度比较低,可用它加工8h级、表面粗糙度Ra值为6.3~3.2μm的螺纹。圆板牙一般用合金工具钢9Si Cr或高速钢W18Cr4V制造。

圆锥管螺纹板牙的基本结构与普通圆板牙一样,因为管螺纹有锥度,所以只在单面制成切削锥。这种板牙所有切削刃都参加切削,板牙在零件上的切削长度影响管子与相配件的配合尺寸,套螺纹时要用相配件旋入管子来检查是否满足配合要求。

图4-28 板牙

板牙也要安装在铰手上才能加工零件。

套螺纹的方法如图4-29所示,将板牙套在圆杆头部倒角处,并保持板牙与圆杆垂直,右手握住铰杠的中间部分,加适当压力,左手将铰杠的手柄顺时针方向转动,在板牙切入圆杆2~3牙时,应检查板牙是否歪斜,发现歪斜,应纠正后再套,当板牙位置正确后,再往下套就不加压力。套螺纹和攻螺纹一样,应经常倒转以切断切屑。套螺纹应加切削液,以保证螺纹的表面粗糙度要求。

图4-29 套螺纹方法

7.装配

按照规定的技术要求,将零件组装成机器,并经过调整、试验,使之成为合格产品的工艺过程称为装配。装配类型一般可分为组件装配、部件装配和总装配。组件装配是将两个以上的零件连接组合成为组件的过程。例如曲轴、齿轮等零件组成一根传动轴系的装配即为组件装配。部件装配是将组件、零件连接组合成独立机构(部件)的过程。例如车床主轴箱、进给箱等的装配即为部件装配。总装配是将部件、组件和零件连接组合成为整台机器的过程。为了使产品达到规定的技术要求,装配不仅是指零、部件的结合过程,还应包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作。

1)典型连接件装配方法

(1)螺纹连接 对于一般的螺纹连接可用普通扳手拧紧。而对于有规定预紧力要求的螺纹连接,为了保证规定的预紧力,常用测力扳手或其他限力扳手以控制扭矩,如图4-30所示。

在紧固成组螺钉、螺母时,为使紧固件的配合面上受力均匀,应按一定的顺序来拧紧。如图4-31所示为两种拧紧顺序的实例。按图中数字顺序拧紧,可避免被连接件的偏斜、翘曲和受力不均。而且每个螺钉或螺母不能一次就完全拧紧,应按顺序分2~3次才全部拧紧。

图4-30 测力扳手

1—扳手头;2—指示针;3—读数板

图4-31 拧紧成组螺母顺序

零件与螺母的贴合面应平整光洁,否则螺纹容易松动。为提高贴合面质量,可加垫圈。在交变载荷和振动条件下工作的螺纹连接,有逐渐自动松开的可能,为防止螺纹连接的松动,可用弹簧垫圈、止退垫圈、开口销和止动螺钉等防松装置,如图4-32所示。

图4-32 各种螺母防松装置

(2)滚动轴承的装配 滚动轴承的配合多数为较小的过盈配合,常用锤子或压力机采用压入法装配,为了使轴承圈受力均匀,采用垫套加压。轴承压到轴颈上时应施力于内圈端面,如图4-33(a)所示;轴承压到座孔中时,要施力于外圈端面上,如图4-33(b)所示;若同时压到轴颈和座孔中时,压套应能同时对轴承内外端面施力,如图4-33(c)所示。

图4-33 滚动轴承的装配

当轴承的装配是较大的过盈配合时,应采用加热装配,即将轴承吊在80~90℃的热油中加热,使轴承膨胀,然后趁热装入。注意轴承不能与油槽底接触,以防过热。如果是装入轴承座孔的轴承,需将轴承冷却后装入。轴承安装后要检查滚珠是否被咬住,是否有合理的间隙。

(3)齿轮的装配 齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运动的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间隙合乎要求等。

轮齿表面接触斑点可用涂色法检验。先在主动轮的工作齿面上涂上红丹,使相啮合的齿轮在轻微制动下运转,然后看从动轮啮合齿面上接触斑点的位置和大小,如图4-34所示。

齿侧间隙一般可用塞尺插入齿侧间隙中检查。塞尺是由一套厚薄不同的钢片组成,每片的厚度值都标在它的表面上。

图4-34 用涂色法检验啮合情况

2)部件的装配

部件的装配通常是在装配车间的各个工段(或小组)进行的。部件装配是总装配的基础,这一工序进行得好与坏,会直接影响到总装配和产品的质量。部件装配的过程包括以下四个阶段。

(1)装配前按图样检查零件的加工情况,根据需要进行补充加工。

(2)组合件的装配和零件相互试配。在这个阶段内可用选配法或修配法(参见第8章内容)来消除各种配合缺陷。组合件装好后不再分开,以便一起装入部件内。互相试配的零件,当缺陷消除后,仍要加以分开(因为它们不是属于同—个组合件),但分开后必须做好标记,以便重新装配时不会调错。

(3)部件的装配及调整。即按一定的次序将所有的组合件及零件互相连接起来,同时对某些零件通过调整正确地加以定位。通过这一阶段,对部件所提出的技术要求都应达到。

(4)部件的检验。即根据部件的专门用途作工作检验。例如,水泵要检验每分钟出水量及水头高度;齿轮箱要进行空载检验及负荷检验;有密封性要求的部件要进行水压(或气压)检验;高速转动部件还要进行动平衡检验等。只有通过检验确定合格的部件,才可以进入总装配。

3)总装配

总装配就是把预先装好的部件、组合件、其他零件,以及从市场采购来的配套装置或功能部件装配成机器。总装配过程及注意事项如下。

(1)总装前,必须了解所装机器的用途、构造、工作原理以及与此有关的技术要求,接着确定它的装配程序和必须检查的项目,最后对总装好的机器进行检查、调整、试验、直至合格。

(2)总装配时,要执行装配工艺规程所规定的操作步骤,采用工艺规程所规定的装配工具。应按从里到外,从下到上,以不影响下道装配为原则的次序进行。操作中不能损伤零件的精度和表面粗糙度,对重要的、复杂的部分要反复检查,以免装错或多装、漏装零件。在任何情况下应保证污物不进入机器的部件、组合件或零件内。机器总装后,要在滑动和旋转部分加润滑油,以防止运转时出现拉毛、咬住或烧损现象。最后要严格按照技术要求逐项进行检查。

(3)装配好的机器必须加以调整和检验。调整的目的在于查明机器各部分的相互作用及各个机构工作的协调性;检验的目的是确定机器工作的正确性和可靠性,发现零件制造质量问题和装配、调整不到位所造成的缺陷。小的缺陷可以在检验台上加以消除;大的缺陷应将机器送到原装配处返修。修理后再进行第二次检验,直至检验合格为止。

(4)检验结束后应对机器进行清洗,随后涂上防锈漆。

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