薛金良,衛(wèi)廣立,任凱
中車永濟(jì)電機(jī)有限公司 山西運(yùn)城 044502
隨著機(jī)械加工設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,銼削在機(jī)械加工中的占比逐漸降低,鉗工銼削技能的整體水平也有所降低。但銼削作為鉗工必須掌握的基本技能還無(wú)法被完全替代,能銼削加工高精度零件也是優(yōu)秀鉗工必須掌握的基本技能之一[1]。
如圖1所示,平銼由銼柄和銼身組成。銼身部分包括銼刀面、銼刀邊和銼舌。銼刀面上整齊排列著銼紋。
圖1 平銼結(jié)構(gòu)
銼刀作為鉗工工具,其銼削原理與車刀、鉆頭等機(jī)械加工刀具的切削原理大同小異。平銼表面的銼紋由主銼紋和輔銼紋組成,主銼紋一般與銼刀中心線呈65°夾角,輔銼紋與中心線呈45°夾角。如圖2所示,主銼紋較深,銼削時(shí),主切削刃承擔(dān)切削任務(wù),切屑順著主銼紋的前刀面4流出的同時(shí),主銼紋也承擔(dān)著容屑作用[2]。
圖2 銼削原理
銼刀按粗細(xì)可以分為粗齒銼、中齒銼、細(xì)齒銼和油光銼。1號(hào)為粗齒銼,2號(hào)為中齒銼,3號(hào)為細(xì)齒銼,4號(hào)和5號(hào)為油光銼。每10mm長(zhǎng)度內(nèi)主銼紋條數(shù)越少,銼刀越粗,切削效率越高,但銼削出的平面表面粗糙度越差,銼齒也容易磨損。每10mm長(zhǎng)度內(nèi)主銼紋條數(shù)越多,銼刀越細(xì),銼削效率越低,但銼削出的平面表面粗糙度越高,銼齒不容易磨損。因此在銼削工件時(shí),應(yīng)根據(jù)工件材料硬度、表面粗糙度來(lái)選擇粗細(xì)不同的銼刀。鉗工銼紋參數(shù)見表1。
表1 鉗工銼紋參數(shù)
鉗工銼削要遵守安全操作“五不”:一是不用無(wú)柄銼刀、不用木柄裂開銼刀(見圖3),無(wú)柄銼刀或木柄開裂的銼刀使用時(shí)銼舌容易刺傷操作人員。二是銼削時(shí)手柄不可撞擊工件(見圖4),銼削時(shí)手柄撞擊工件,銼刀和銼柄容易分離,刺傷操作人員,因此一定要養(yǎng)成銼削時(shí)手柄不接觸工件的習(xí)慣。三是不可用手摸銼削表面(見圖5),銼削過(guò)程中用手摸工件,手上的汗液粘在銼削表面,再次銼削時(shí)容易出現(xiàn)銼刀和工件打滑的現(xiàn)象,容易造成安全事故,也降低了銼削效率,用手摸工件,切屑也容易扎進(jìn)手指。四是不可用嘴吹切屑。銼削過(guò)程中,切不可用嘴吹來(lái)清理切屑,應(yīng)養(yǎng)成使用毛刷清理切屑的好習(xí)慣,避免切屑飛入眼睛。五是銼刀不可堆積擺放(見圖6),以避免造成銼齒相互碰撞造成磨損,也不可將銼柄伸出工作臺(tái)外,避免銼刀掉在地面造成損壞[3]。
圖3 無(wú)柄銼刀、木柄裂開銼刀
圖4 手柄撞擊工件
圖5 不可用手摸銼削表面
圖6 銼刀不可堆積擺放
銼削動(dòng)作不標(biāo)準(zhǔn)容易造成銼削表面質(zhì)量差,操作時(shí)也容易疲勞。一名優(yōu)秀的鉗工,應(yīng)掌握正確的銼削姿勢(shì),養(yǎng)成良好的動(dòng)作習(xí)慣。
為了便于充分理解,我們將銼刀面從長(zhǎng)度方向三等分,并將連續(xù)的銼削動(dòng)作分解成4個(gè)步驟。如圖7所示,圖片標(biāo)注為1、2、3的均為銼刀推進(jìn)行程、圖片4為銼刀回退行程。在前三分之一推進(jìn)行程,身體向前傾斜15°左右,銼刀繼續(xù)推出到中三分之一行程,身體前傾角度增大到18°左右,重心也由右腳平穩(wěn)地過(guò)度到左腳。 在后三分之一行程,銼刀繼續(xù)推進(jìn),此時(shí),身體前傾角度由18°左右隨著銼刀推進(jìn)平穩(wěn)地恢復(fù)到向前傾斜15°左右。此時(shí),銼刀向前推出完成,向上輕微抬起銼刀,并將銼刀快速退回,再回到開始狀態(tài)并往復(fù)循環(huán)。
圖7 銼削過(guò)程動(dòng)作分解
按銼削時(shí)銼刀與工件的夾角以及銼刀的運(yùn)動(dòng)方向,銼削可分為順向銼、交叉銼和推銼。順向銼(見圖8)效率高,紋路美觀,但銼削精度差。交叉銼(見圖9)銼削時(shí),銼刀與工件呈45°夾角,并且經(jīng)常變化角度,使銼削表面銼削的紋路相互交叉,這樣就可以看到每次銼削的部位,可以隨時(shí)調(diào)整銼刀水平,保證銼刀的水平,以保證加工表面的平面度和與側(cè)面的垂直度。交叉銼紋路交叉,不太美觀,但銼削出的平面精度較高。推銼(見圖10)銼削時(shí),左右手分別握住銼身兩側(cè),向前推進(jìn)銼削,銼刀運(yùn)動(dòng)軌跡與銼刀軸線垂直。推銼法雖然效率較低,但精度較高。
圖8 順向銼
圖 9 交叉銼
圖 10 推銼
銼削時(shí),按銼刀有效范圍的長(zhǎng)度,可將銼削分為全程銼削和短程銼削。全程銼削時(shí),銼刀行程有效范圍L達(dá)到銼身長(zhǎng)度的90%以上,短程銼削時(shí)銼刀行程有效范圍長(zhǎng)度為L(zhǎng)/4~L/2。
全程銼削(見圖11)加工效率高,但銼出的平面度較差;短程銼削加工效率較低,但精度較高。由圖11看出,可以將銼刀看成杠桿,前后手向下施力分別為F2、F1,L2、L1可看作阻力臂與動(dòng)力臂。為保持銼刀水平,則兩邊力矩必須保證相等,即:F1L1=F2L2。由于銼削時(shí)L1和L2大小在交替變化中,且變化范圍較大,這就要求前后手向下施力大小F2、F1必須也相應(yīng)交替變化。這就對(duì)手感要求提出了更高標(biāo)準(zhǔn),銼削時(shí)精度較差,但由于有效范圍L達(dá)到銼身長(zhǎng)度的90%以上,所以效率較高。
圖11 全程銼削
短程銼削(見圖12)時(shí),由于使用銼刀有效范圍較小,則L1和L2在交替變化時(shí)范圍也較小,前后手向下施力大小F2、F1相應(yīng)交替變化范圍也較小。所以相對(duì)于全程銼削,精度較高,效率較低。
圖12 短程銼削
銼削余量較大時(shí),若銼削過(guò)程中不對(duì)銼削面進(jìn)行垂直度測(cè)量,很容易出現(xiàn)圖13所示的現(xiàn)象,就是銼削面與工件側(cè)面不垂直。用角尺進(jìn)行測(cè)量,由于測(cè)量時(shí)對(duì)工件進(jìn)行頻繁的拆卸裝夾,又降低了銼削效率。
圖13 銼削面與工件側(cè)面不垂直
為解決這個(gè)問題,筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了“銼靠鉗口校正法”(見圖14)。即銼削過(guò)程中,用銼刀緊貼鉗口,再將銼刀平移到工件表面進(jìn)行銼削,通過(guò)雙手短暫肌肉記憶保證銼刀表面與鉗口的平行來(lái)保證銼刀的水平。通過(guò)訓(xùn)練,可以很快掌握該項(xiàng)技能,提高銼削精度與效率。
圖14 銼靠鉗口校正法
在職業(yè)技能大賽鉗工實(shí)操試題中,由于零件之間的配合間隙≤0.02mm,所以要保證零件互換后的配合間隙和每個(gè)零件的公差在要求范圍內(nèi),對(duì)平面的精度提出了更高的要求。筆者根據(jù)多年的鉗工經(jīng)驗(yàn),將自己在實(shí)踐中摸索出的操作手法進(jìn)行總結(jié),并將該操作法命名為“縱向短銼法”。縱向短銼法的核心是通過(guò)銼刀的平整度配合平板顯點(diǎn)檢測(cè)平面度來(lái)保證平面的加工質(zhì)量(見圖15)??v向短銼法根據(jù)加工精度又分為“縱向指壓短銼法”和“縱向掌壓短銼法”,現(xiàn)將該操作法進(jìn)行介紹。
圖15 平板顯點(diǎn)法檢測(cè)平面度
當(dāng)0.05mm<工件的加工余量<0.15mm時(shí),可通過(guò)縱向掌壓短銼法將加工余量保證在0.05mm左右。該操作方法如圖16所示,后手(握銼柄)只負(fù)責(zé)施加水平力,前手只負(fù)責(zé)施加垂直力。銼削時(shí)用前手大魚際(見圖17)部位在銼刀平整部位施加垂直壓力,每次銼削都要保證垂直施力點(diǎn)不可越出工件范圍,以避免銼刀翹起。該方法可以保證加工面的平面度≤0.01mm。
圖16 縱向掌壓短銼法
圖17 手的大魚際
當(dāng)工件的加工余量在0.05mm左右時(shí),則通過(guò)縱向指壓短銼法將平面加工到公差范圍(見圖18)。該方法與縱向掌壓短銼法的區(qū)別是垂直施力是用前手的大拇指進(jìn)行,施加壓力小于掌壓,銼刀微量變形更小,可以達(dá)到更高的精度,平面度可以達(dá)到0.003mm以內(nèi),但效率低于縱向掌壓短銼法。
圖18 縱向指壓短銼法
使用縱向短銼法對(duì)銼刀垂直施力部位平面度要求較高,一般挑出銼刀較平整或微微凸起的部位做為采用縱向短銼法時(shí)銼刀對(duì)工件的有效加工面。筆者對(duì)總結(jié)出的兩種銼刀選用方法分別命名為“平板選銼法”和“試銼選銼法”。
平銼一般沒有絕對(duì)平直的表面,大多是一面外凸,一面內(nèi)凹的“彎曲”形。當(dāng)彎曲度很小時(shí),僅憑目測(cè)不能判別出哪一面外凸,哪一面內(nèi)凹,這時(shí)就可以將銼刀一面與平板輕輕接觸,一只手向銼刀表面施加很小的垂直力,另一只手左右輕晃銼柄,根據(jù)搖晃力的大小來(lái)判斷銼刀的凸面和凹面。當(dāng)凹面與平板接觸,搖晃力稍大,反之則搖晃力較小。
首先通過(guò)平板選銼法分辨出銼刀微微凸起的一面,用該面的不同部位對(duì)試銼件的表面進(jìn)行銼削,并對(duì)加工過(guò)的表面進(jìn)行平面度檢測(cè)。當(dāng)平面度達(dá)到理想要求時(shí),在銼刀垂直施力部位做上標(biāo)記。該標(biāo)記就是下次使用該銼刀時(shí)的垂直施力部位。
提高銼削效率的方法有:以鋸代銼減少銼削余量提高效率,劃出加工界限,減少工件裝夾測(cè)量次數(shù),提高效率,不使用小銼刀慢慢修銼來(lái)提高效率,尺寸相同的加工面合并測(cè)量,減少工件拆裝次數(shù),提高效率。
可以采用前面介紹的縱向掌壓短銼法和縱向指壓短銼法來(lái)提高銼削精度。
要能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)銼削出高質(zhì)量的平面、控制好精度,除了掌握相關(guān)理論知識(shí)和技巧外,還必須通過(guò)大量練習(xí)才能實(shí)現(xiàn)。