钻孔中产生的问题
冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施

冲击钻孔施工常见问题及预防处理措施冲击钻孔是一种在建筑、矿场和地下工程等领域经常使用的钻探方法。
冲击钻孔设备结构简单、使用方便,钻孔效率高,可以钻探各种不同类型和规模的岩石和土层。
然而,随着冲击钻孔应用范围的扩大,其施工过程中出现的问题也逐渐增多。
本文将介绍冲击钻孔施工中常见的问题并提供相应的预防处理措施。
问题1:钻管锁死在冲击钻孔施工过程中,钻管的锁死是一种常见的问题。
当钻孔深度达到一定值时,钻头所受到的阻力会增加,这也会增加钻管的旋转阻力。
当旋转阻力超过钻杆自身强度和连接强度时,会导致钻杆连接处发生锁死。
预防处理措施钻孔施工过程中,制定合理的钻探参数,及时切换齿轮油泵工作模式,注入液压冷却剂来降低旋转阻力;使用合适的钻具和方法;及时清洗钻管和钻头,防止锁死等问题出现。
问题2:钻孔不直钻孔不直会导致钻出的孔径不符合设计要求,并对孔壁造成破损和破碎。
此外,不直的钻孔也会使建筑物的基础结构不稳定,造成严重的安全隐患。
预防处理措施钻孔施工过程中,应对孔深、孔径、岩性等参数进行监测和控制。
使用合适的钻探工具、选择合适的钻掘速度和方向,注意控制钻孔的垂直度。
如钻孔不直,及时进行调整,并采取措施对钻孔进行校准。
问题3:水位较高对于一些具有地下水位的环境,冲击钻孔施工过程中可能存在水流倒灌、孔壁涌水等问题,严重影响施工进度和质量。
预防处理措施在钻探过程中,应定期清理钻孔,避免孔壁浸水,防止孔壁的松动和坍塌。
同时,应为冲击钻孔设备配备合适的泵站和泵管,对现场建设密封排水设施。
及时加固孔壁或采取其他有效措施保持孔壁安全完整。
问题4:钻孔不光滑在冲击钻孔施工过程中,钻孔因为各种原因可能导致之前钻孔的孔壁不光滑,或钻头卡住,致使影响钻探质量。
预防处理措施钻孔施工过程中,应及时对孔壁进行清理,保持孔壁光滑。
当孔中出现塑料、石灰或泥土等软性物料时,应使用合适的化学清洗剂,清洗孔壁内部,保持钻孔通畅。
如钻头卡住,请停止工作并检查究竟是钻头还是钻孔问题。
常见钻孔过程中容易发生的质量问题

常见钻孔过程中容易发生的质量问题及处理方法在钻孔过程中应防止坍孔、孔形扭歪或孔偏斜,甚至把钻头埋住或掉进孔内等事故。
1)塌孔在成孔过程或成孔后,有时在排出的泥浆中不断出现气泡,有时护筒内的水位突然下降,这是塌孔的迹象。
其形成原因主要是土质松散、泥浆护壁不好、护筒水位不高等所致。
如发生塌孔,应探明塌孔位置,将砂和粘土的混合物回填到塌孔位置1m~2m,如塌孔严重,应全部回填,等回填物沉积密实再重新钻孔。
2)缩孔缩孔是指孔径小于设计孔径的现象。
是由于塑性土膨胀造成的,处理时可反复扫孔,以扩大孔径。
3)斜孔桩孔成孔后发现较大垂直偏差,是由于护筒倾斜和位移、钻杆不垂直、钻头导向部分太短、导向性差、土质软硬不一或遇上孤石等原因造成。
斜孔会影响桩基质量,并会造成施工上的困难。
处理时可在偏斜处吊放钻头,上下反复扫孔,直至把孔位校直;或在偏斜处回填砂粘土,待沉积密实后再钻。
4、在钻孔过程中钻头被卡住怎么办?1、质量问题及现象钻头在钻孔内,无法继续运转。
2、原因分析1)孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。
2)下钻头时太猛,或钢丝绳松绳太长,使钻头倾倒卡在并壁上。
3)坍孔时落下的石块或落下较大的工具将钻头卡住。
4)出现缩孔后,补焊后的钻头尺寸加大,冲击太猛,冲锥被吸住。
5)使用冲击钻在粘土地层中进行钻孔时,冲程量过大,或泥浆太稠,冲锥被吸住。
3、预防措施1)对于上下能活动的卡钻,可以采用上下轻微提动钻头,并辅以转动钢丝绳,使钻头转动,以便提起。
2)下钻时不可太猛。
3)对钻头进行补焊时,要保证尺寸与孔径配套。
4)使用冲击钻进行施工时冲程量不宜过大,以防锥头倾倒造成卡钻。
4、处理措施1)当土质较好或在石质孔内卡钻时,可以采取小爆破振动使钻头松动,以便提起钻头。
2)钻头被卡住时,可上下左右试着进行轻提,将钻锥提起。
3)用千斤顶或滑轮组强提,但应注意孔口的牢固,以防孔口坍塌。
5、如何避免钻孔灌注桩护筒底部孔壁坍塌?1、质量问题及现象孔壁坍塌;钻机倾斜。
钻孔灌注桩施工过程中遇到的问题及处理措施(全文)

钻孔灌注桩施工过程中遇到的问题及处理措施(全文)范本一:正文:钻孔灌注桩施工过程中遇到的问题及处理措施1. 桩基施工前的问题及处理措施1.1 地质勘探不充分在施工前,如果地质勘探不充分,无法准确确定地层情况,可能导致施工中遇到地质问题。
处理措施是增加地质勘探的次数和范围,确保地质数据的准确性。
1.2 基坑支护不当如果基坑支护不当,无法保证施工过程中的安全和稳定,可能导致塌方或者地层沉降等问题。
处理措施是对基坑进行有效的支护措施,包括钢支撑、注浆等。
2. 钻孔施工过程中的问题及处理措施2.1 钻孔出现偏斜在钻孔过程中,如果出现偏斜,可能导致桩基偏离设计位置。
处理措施是及时发现并纠正偏斜,采取措施防止偏斜的继续扩大。
2.2 钻孔遇到硬杂质在钻孔过程中,如果遇到硬杂质,可能导致钻具磨损过大、进展缓慢等问题。
处理措施是采取合适的钻具和钻探方法,如水喷钻、旋转钻等,以应对硬杂质的问题。
3. 灌注过程中的问题及处理措施3.1 灌注浆液质量不合格在灌注过程中,如果浆液质量不合格,可能造成桩体质量不达标。
处理措施是定期检测浆液质量,确保符合相关标准和要求。
3.2 灌注过程中温度控制不当在灌注过程中,如果温度控制不当,可能造成浆液凝固不均匀、强度不达标等问题。
处理措施是控制灌注过程中的温度,避免出现温度过高或过低的情况。
4. 桩顶处理过程中的问题及处理措施4.1 桩顶处理不平整在桩顶处理过程中,如果处理不平整,可能影响桩与建筑物之间的连接效果。
处理措施是进行桩顶修整,确保与建筑物之间的连接良好。
4.2 桩顶处存在空洞在桩顶处理过程中,如果存在空洞,可能影响桩基的整体强度和稳定性。
处理措施是填补空洞,增加桩顶的强度。
附录:1. 附件一:地质勘探报告2. 附件二:基坑支护设计图纸3. 附件三:钻孔施工记录4. 附件四:灌注浆液质量检测报告5. 附件五:桩顶处理检验记录法律名词及注释:1. 桩基施工:指进行桩基的钻孔、灌注及桩顶处理等工作的过程。
麻花钻钻孔中常见问题和解决办法

麻花钻钻孔中常见问题和解决办法孔径增大、误差大产生原因:钻头左、右切削刃不对称,摆差大钻头横刃太长钻头刃口崩刃钻头刃带上有积屑瘤钻头弯曲进给量太大钻床主轴摆差大或松动解决办法:刃磨时保证钻头左右切削刃对称,摆差在允许范围内修磨横刃,减小横刃长度及时发现崩刃情况,并更换钻头将刃带上的积屑瘤用油石修到合格校直或更换降低进给量及时调整和维修钻床2、孔径小产生原因:1、钻头刃带已严重磨损2、钻出的孔不圆解决办法:更换合格钻头2、3、钻孔时产生振动或不圆产生原因:1、钻头后角太大2、无导向套或导向套与钻头配合间隙过大3、钻头左右切削刃不对称,摆差大4、主轴轴承松动5、工件夹紧不牢6、工件表面不平整,有气孔沙眼7、工件内部有缺口,交叉孔解决办法:减小钻头后角钻杆伸出过长时必须有导向套,采用合适间隙的导向套或先大中心孔在钻孔刃磨时保证钻头左右切削刃对称,摆差在允许范围内调整或更换轴承改进夹具与定位装置更换合格毛坯改变工序顺序或改变工件结构4、孔位超差,孔歪斜产生原因:1、钻头的钻尖已磨钝2、钻头左右切削刃不对称,摆差大3、钻头横刃太长4、钻头与导向套配合间隙过大5、主轴与导向套中心线不同心,主轴与工作台面不垂直6、钻头在切削时振动7、工件表面不平整,有气孔砂眼8、工件内部有缺口、交叉孔9、导向套低端面与工件表面间的距离远,导向套长度短10、工件夹紧不牢11、工件表面倾斜12、进给量不均匀解决办法:重磨钻头刃磨时保证钻头左右切削刃对称,摆差在允许范围内修磨横刃,减小横刃长度采用合适间隙的导向套校正机床夹具位置。
检查钻床主轴的垂直度先打中心孔再钻孔,采用导向套或改为工件回转的方式更换合格毛坯改变工序顺序或改变工件结构加长导向套长度改进夹具与定位装置正确定位安装使进给量均匀5、钻头折断产生原因:切削用量选择不当钻头崩刃钻头横刃太长钻头已钝,刃带严重磨损呈正锥形导向套底端面与工件表面间的距离太近,排屑困难切削液供应不足切屑堵塞钻头的螺旋槽,或切屑卷在钻头与导向套之间导向套磨损或成倒锥形,退刀时,钻屑夹在钻头与导向套之间快速行程终了位置距工件太近,快速行程转向工件进给时误差大孔钻通时,由于进给阻力迅速下降而进给量突然增加工件或夹具刚性不足,钻通孔时弹性恢复,使进给量突然增加进给丝杠磨损,动力头重锤重量不足。
钻孔桩钻孔灌注出现问题及处理方法

钻孔灌注钻施工过程中常见问题及解决措施1. 概述钻孔灌注桩由于成桩工序多, 易发生钻孔, 灌注混凝土质量, 钻机等方面旳事故。
钻孔事故可分为地层压力失衡导致塌孔、弯曲, 剪切应力过大导致钻杆折断, 工具脱掉, 焊接质量, 材料强度差导致钻头构件折脱;塌孔, 泥浆过稠, 掉物导致埋钻, 吸钻, 卡钻等。
灌注混凝土质量事故会导致断桩, 夹泥, 桩身下沉(孔底沉渣超标);混凝土离析, 塌落度小, 石料不规格, 灌注时间长等因素会导致堵管, 钢筋笼上浮, 变形等, 故对钻孔灌注桩施工中浮现旳各类事故应进行归纳、分析并提出避免措施。
2. 钻孔过程中易浮现旳问题及解决措施2. 1护筒脱落由于护筒背后回填不好或受地面水流旳侵泡等因素引起旳护筒失去稳定、脱落。
浮现护筒脱落应立即停止钻孔, 将钻机移开, 采用相应措施解决。
由于地面水引起旳可先切断水流来源(在合适位置疏通水流), 排除原有地面积水, 在原地面上填层黏土使地面干燥、不渗入, 而后, 重新安装护筒(做好护筒背后填筑)恢复钻孔施工。
2. 2偏斜孔安装就位时, 由于支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜, 导致浮现偏孔。
因钻机倾斜导致偏孔, 应先移开钻机, 检查钻孔壁状况, 如果钻孔壁比较稳定, 则应加固施工范畴内旳地基或加大钻机旳支撑面积, 重新安装钻机恢复施工。
钻孔壁是随时有塌孔也许旳, 应将钻孔回填至原地面, 待地层静置稳定后重新安装钻机开始钻孔。
因地质构造引起旳偏孔, 应先分析岩层旳走向, 尔后采用合适旳回填材料(回填材料一般为片石加黏土构成旳混合材料)将钻孔回填至计算拟定旳高程处, 静置一段时间后恢复施工。
孔中心偏差小于20cm旳, 静置1-2小时后可以继续钻孔。
孔中心偏差大于20cm旳, 应根据状况静置2h以上旳时间待地层沉淀稳定后恢复钻孔施工。
穿过倾斜岩层过程中,应采用自重较大旳冲击钻,以慢速度钻孔。
2.3卡钻钻孔通过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质状况调节钻头旳行程等因素易引起“卡钻”现象。
钻孔过程中常见问题原因分析及处理措施

钻孔过程中常见问题原因分析及处理措施关键词:钻孔问题预防措施处理方法前言:桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式。
桩基础作为一种深基础,具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性,因此在各类建筑工程中得到广泛应用,尤其适用于建造在软弱地基上的各类建(构)筑物。
桩按材料可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等,按受力分类为摩擦桩和端承桩,按桩的入土方法可分为打入桩、压入桩和灌注桩等。
建筑工程桩基础不论采用何种类型的桩,实际施工过程中保证桩基质量,使桩基符合设计要求,是基础工程施工中经常遇到的问题。
1塌孔1.1塌孔原因分析塌孔是一种最常见的事故,在钻孔过程中或在成孔后都有可能发生,究其原因如下。
(1)泥浆稠度小,护壁效果差,出现漏水;或护筒埋置较浅,周围封堵不密实而出现漏水;或护筒底部土层厚度不足,护筒底部出现漏水,造成泥浆水头高度不足,对孔壁压力小。
(2)泥浆相对密度过小,水头对孔壁的压力较小。
(3)在松软的砂层中进尺过快,泥浆护壁形成较慢,孔壁渗水。
(4)钻进时中途停钻时间较长,孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上2.0m,降低了水头对孔壁的压力。
(5)提升钻头或掉放钢筋笼时碰撞孔壁。
(6)钻孔附近有大型设备或车辆振动。
(7)孔内水流失造成水头高度不够。
(8)清孔后未能及时灌注混凝土,放置时间过长。
1.2塌孔的预防措施(1)根据设计部门提供的地质勘探资料,对于不同的地质情况,选用适宜的泥浆比重,泥浆粘度和不同的钻进速度。
如在砂层中,应选用较好的造浆材料,加大泥浆稠度提高泥浆粘度以加强护壁,并适当降低进尺速度。
(2)在陆地上埋置护筒时,底部应夯填密实,护筒周围也要回填密实。
(3)水中振动沉入护筒时,根据地质资料,将护筒穿过淤泥及透水层,护筒衔接严密不漏水。
(4)由于汛期或潮汐水位变化大时,采取升高护筒,增加水头保证水头压力相对稳定。
(5)钻孔无特殊原因应尽量连续作业。
钻孔灌注桩施工中常见问题及处理办法

钻孔灌注桩施工中常见问题及处理办法一、钻孔过程中出现的相关问题的处理1.偏斜孔钻机安装时,支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜,导致出现偏斜孔。
1.1 钻机倾斜造成先移开钻机,检查钻孔壁情况,如果钻孔壁比较稳定,则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积,然后,重新安装钻机恢复施工;钻孔壁随时有坍塌可能的,应将钻孔回填至原地面,待地层静置稳定后重新开始钻孔。
1.2地质构造不均匀引起先分析清楚岩层的走向,尔后采用适当的回填材料(回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物)将钻孔回填至计算确定的高程处,静置一段时间后恢复施工。
孔中心偏差小于20cm的,静置1~2h后可以继续钻孔。
孔中心偏差大于20cm的,应根据情况静置2h甚至更长的时间待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。
穿过倾斜岩层过程中,应采用自重较大的复合式牙轮钻、冲击钻,以慢速钻孔。
1.3护筒脱落由于护筒背后回填质量不好受地面流水的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。
出现护筒脱落应立即停止钻孔,尽快撤离钻机,采用透水性较好、强度较高的填料回填孔位,至少稳定一周之后方可重新埋置护筒、开钻。
由于地面流水引起的可先排除流水,在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏,而后,重新安装护筒(作好护筒背后填筑)恢复钻孔施工。
1.4卡钻钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。
1.4.1“探头石”引起的卡钻可以适当往下放钻头,而后,强力快速往上提,使“探头石”受瞬间冲击缩回,从而顺利提起钻头。
1.4.2钻头穿过岩层突变处导致的卡钻优先采用水下爆破的方法进行处理。
在整体岩层中此方法容易奏效,砂土地层中不宜采取此方法处理。
1.4.3机械故障导致的卡钻钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象,应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。
1.5缩孔缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土,特别是I L>1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象,其原因是此类地层含水高、塑性大,钻头经过后钻孔壁回缩,从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。
pcb钻孔常见问题和改善措施

pcb钻孔常见问题和改善措施
PCB钻孔过程中常见的问题主要包括钻孔偏移、孔位不正、钻孔深度不合适、孔径不准确、孔内有毛刺、孔边有缺口等。
针对这些问题,可以采取以下改善措施:
1. 钻孔偏移:检查主轴是否偏转,减少叠板数量,增加钻头转速或降低进刀速率,重新检查钻头是否符合工艺要求,检查钻头顶尖是否具备良好同心度,检查钻头与弹簧夹头之间的固定状态是否紧固,重新检测和校正钻孔工作台的稳定和稳定性。
2. 孔位不正:检查钻头是否符合工艺要求,重新刃磨钻头,检查钻头是否合适,检查工作台是否水平,调整工作台的平行度,检查钻头与弹簧夹头之间的固定状态是否紧固。
3. 钻孔深度不合适:根据不同的板材厚度选择合适的钻咀长度和进刀量,适当调整钻孔的吸尘力。
4. 孔径不准确:检查钻咀的几何外形和磨损情况,选择合适的进刀量和转速,适当调整压力脚气管道是否有堵塞,调整压力脚与钻头之间的状态。
5. 孔内有毛刺:适当调整进刀速率,增加刀补值,选择合适的切削液,检查刀具是否锋利。
6. 孔边有缺口:检查刀具是否锋利,适当调整进刀速率和刀补值,增加压力脚气管道的压力,选择合适的切削液。
除了以上措施,还可以采取以下措施来提高钻孔质量和效率:
1. 选择合适的钻头材料和几何形状,根据不同的加工条件和材料选择合适的切削参数。
2. 定期检查和维护钻头和刀具,及时更换磨损和损坏的刀具。
3. 优化加工工艺流程,减少加工过程中的停顿和等待时间。
4. 提高操作人员的技能水平和工作责任心,加强对加工过程的监控和管理。
5. 采用先进的加工设备和控制系统,提高加工精度和效率。
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群钻的各种钻型基本型群钻在钻通用结构钢材料时,获得了良好的切削性能。
但是加工材料日益多样化,各类材料的加工性千差万别,加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。
工件材料变了,孔的要求变了,促使钻型也必须跟着变,要有灵活性。
要正确分析和估计客观情况,并采取有效的措施。
本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。
第一节钻孔中产生的问题钻孔中遇到的问题很多,下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例,说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。
一、加工材料不同所产生的问题(1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等),负荷大,钻不动,勉强钻下去,钻头很快磨钝、烧坏。
(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时,产生严重的加工硬化现象,越钻越硬,钻头磨损很快,产生毛刺很严重。
(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢),切屑长而不断,象两条长蛇一样盘旋而出,缠绕在主轴上,乱甩伤人,很不安全,而且切削液加不进去。
在自动机床上这一问题更为突出。
(4)钻铸铁时,切屑成碎末,像研磨剂一样,高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。
(5)钻紫铜时孔形常不圆,钻软紫铜也不易断屑,有时钻头被咬在孔内。
(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象,轻则把孔拉伤,重则使钻头扭断。
(7)钻铝合金孔壁不光,切屑不易排出,尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。
(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等),时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。
(9)钻有机玻璃时,孔不光亮,发暗(乌),本来是透明净亮的,钻完孔后,孔壁变成乳白色了,更严重时孔壁烧伤,和产生“银斑”状裂纹。
(10)钻橡皮时,孔收缩量很大,易成锥形、上大下小,孔壁毛糙。
二、工艺条件不同产生的问题(1)钻薄板孔,有时工件不便于压紧,人们多采用手扶,但当钻头刚要钻出工件时,手就扶不住工件了,发生抖动,很容易出工伤事故。
另外,孔易产生多角形、毛刺和变形。
(2)钻深孔时,切屑难排出,常常要在中途多次退出钻头才能钻完一孔,人们称之为“啄木鸟式”的钻削方式;钻直径大的孔(如在钢上钻直径大于35毫米的孔),直接用普通麻花钻钻出就比较困难,负荷大,钻头和机床都承受不了,常发生“闷车”,此时要先钻出小孔,再用大钻头扩孔。
如果,硬要一次钻出,进给量必定选得很小,这样生产效率就很低。
(3)当工件上已有毛坯孔再扩孔时,由于加工余量不均匀,表面有硬皮,因此钻头常会歪斜,刃口也容易崩坏。
(4)在倾斜表面或曲面上钻孔时,钻头往往定不住中心,发生偏斜,常不得不先将工件表面锪平,然后才能钻孔。
(5)由于小量生产的需要,为了节省非标准尺寸的专用铰刀,希望用钻头钻出精孔。
这也是我们常遇到的难题。
(6)小量生产采用划线钻孔时,钻头不易找正,当孔窝划得浅时,孔偏不容易发现;划深时,看出孔偏再找正也就费劲了。
(7)用钻头进行扩孔,也容易产生“扎刀”;有时孔壁出现大螺旋沟,甚至用铰刀铰孔后也不能除掉。
(8)用钻头锪倒角,容易发生抖动,出现多角形,或产生严重的毛刺。
第二节工件材料的钻削加工性一、概述在钻头与工件的矛盾统一体中,一般来说,钻头是矛盾的主要方面,但也常常会发生转化。
因此研究钻孔过程,既要研究刀具一方,又要研究矛盾的另一方――工件材料。
在这里,着重需要研究的是工件材料的钻削加工性。
工件材料的钻削加工性(或称可钻削性)是指材料由毛坯通过钻削过程,得到所要求孔形难易程度的工艺特性。
显然,钻削加工性是一个综合性指标。
这是由于钻孔中的各种问题:生产效率、切削力、耐用度、加工质量等交织综合在一起,切屑变形与摩擦运动决定着钻削力和切削热;钻削热影响着钻削温度和冷硬层;而积屑瘤与钻削温度密切相关;积屑瘤、振动和切屑的挤刮则限制着表面光洁度的提高;孔要求越精越光,则又限制着钻头耐用度和生产效率的提高,……。
还应指出,由于各种材料在钻孔中的具体要求不同,其钻削加工性的指标也不同。
影响材料钻削加工性的因素很多,有物理一力学性能、化学成分、材料制造和热处理方法等。
化学成分和材料制造状态如金相组织是决定物理一力学性能的根据,然而直接起作用的却还是物理一力学性能,它包括强度(或硬度)、塑性(或韧性)、导热率和线膨胀系数以及弹性系数等,这些因素直接影响到钻孔效率的高低。
二、钻削加工性分级指标材料的钻削加工性,可以采用一种分级的方法进行粗略地判定。
即按主要物理一力学性能指标的大小,分成11级,如表5―1。
表中针对钻孔(特别是用高速钢麻花钻钻孔)的特殊性,选定材料的硬度HB(或强度σb)、伸长率σ(或冲击值αk)、导热系数九和弹性系数四(或线膨胀系数Ⅸ)作为评定钻削加工性的指标。
当材料类型一定(如钢、铸铁或铜合金)时,硬度愈高,则强度愈大,有一定对应关系,不论是硬度高还是强度大,都能使切削负荷大,因此,可用硬度或强度极限或两者中的高等级作为评定指标之一。
另外需要指出,用硬质合金车刀加工σb=100公斤力/毫米2的钢材属于较易切削的等级,而当改用高速钢麻花钻钻时则应属于较难钻削的等级了。
同样,当材料类型一定时,其塑性伸长率σ和韧性(冲击值αk)相互间也有一定关系。
通常,伸长率σ大时,冲击值αk也高。
两者在物理意义上虽有不同:塑性表征材料所能允许的塑性变形程度;韧性则表示材料所能承受的冲击能量(如切削功率),但它们都相近似地影响到钻削过程。
σ或αk值愈大,则切屑愈难折断,切削负荷(钻削力和钻削功率消耗)愈大。
因此,可用σ或αk或两者中的高等级作为评定指标之一。
还应注意的是,钻削加工性的第Ⅱ项指标,以中等塑性(或韧性)的加工性为好。
塑性(或韧性)过低、过高,则可钻削性均变坏。
材料脆性很大时,则切屑崩碎甚至碎成粉末,对排屑和散热均不利,切削力和热将集中在刃口上,导致耐用度降低。
弹性系数E和线膨胀系数α,对孔加工来说,常起到较大的作用,例如孔径的弹性回复和热胀冷缩,直接影响到孔壁与钻头的摩擦、磨损和孔径扩张量。
同样,也用E或α或两者中的高等级作为第四个评定指标。
由上可见,这四个评定指标在表示钻削过程的矛盾特点时,各有侧重,即:Ⅰ――负荷,Ⅱ――切屑(断屑、粘刀和表面硬化),Ⅲ――温度,Ⅳ――变(收缩)。
三、常用材料的可钻削性分级钻孔中经常遇到的各类材料,包括铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属、非金属材料等,其主要物理―力学性能及可钻削性分级列于表5-2、5-3。
每种材料可钻削性分级的代号表示为:以上前两例(1)、(2)可钻削性分级的各项指标均不超过5,因此其可钻削性是良好的或较好的。
由第(3)例可知,45钢经淬火和中温回火后,硬度、强度大增,切削力增加,则可钻削性变坏。
而第(4)例,不锈钢1Cr18Ni9Ti,强度虽不算高,但因其塑性大和导热系数低,造成切屑不易断,加工硬化强烈,产生的切削热多、温度高。
因此,在钻孔时,应作为主要问题认真对待,采取对策。
第三节钻铸铁一、问题的提出灰铸铁与碳素钢一样,也是一种铁(Fe)与碳(C)的合金,含碳高于2%的就为铸铁。
铸铁是机械工业应用广泛的材料之一,例如机床床身,机器底座,各种箱体、壳体等都是铸铁(如HT15-33、HT20-40)制成,许多机床厂,汽车、拖拉机厂的生产线上多轴组合钻床大都用来钻这种材料。
球墨铸铁通过浇铸前向铁水加入球化剂和墨化剂,以促使碳呈球状石墨结晶,其强度和塑性均比灰铸铁高。
在用普通麻花钻钻铸铁孔时,发现有下述特点:(1)钻头的磨损几乎完全在后面上,外缘转角处磨损最大,有时整个角磨掉,限制了生产效率的提高。
(2)当横刃修磨得过窄时,钻头容易崩刃或崩尖,尤其是钻铸造质量差或带有铸造黑皮的工件。
(3)切屑细碎,钻深孔时难以排屑,切削液不容易流到切削区。
(4)不用切削液时,钻头与孔壁容易研死。
而且灰尘很大,有害于人身健康。
(5)有一定程度的扎刀现象,使工件在出口处易产生崩裂。
二、灰铸铁的特点上述这些问题的产生不是偶然的,而是与铸铁的特性密切地联系着的。
常用的铸铁其特点有:(1)硬度较低,一般约为HB176~255,但是铸件表面往往有带型砂的硬皮和氧化层,这层表皮硬度很高。
另外,毛坯边缘有时可能出现白口铸铁,这时硬度极高,约为HB600,加剧钻头磨损。
(2)强度低(指抗拉、抗弯强度),而抗压强度和耐磨性则较高。
因此,整个来说,钻削力不大(相对于钢而言)。
而且,在切削负荷中轴向抗力是主要的,扭矩抗力占的比例不大,例如用直径27毫米的普通麻花钻,钻合金结构钢(40Cr)和铸铁(HT15-33)来比较,钻铸铁比钻合金结构钢的轴向力只减小35%,而扭矩则减小57%,如表5-4。
其他脆性材料有类似的趋向。
(3)脆性大,塑性变形小,切屑是崩碎的,夹杂有粉末。
碎末状的切屑,带来一些问题,第一,当钻深孔时,比较难排出;第二,切屑碎末如同研磨剂一样,夹在钻头的后面、刃带与工件之间,产生剧烈的摩擦,使钻头磨损;第三,由于切屑是成小片崩碎的,钻削力和热量均集中在刃口上,且切屑与钻头前刀面的摩擦较小,与后刀面的摩擦是主要的。
这几个方面的因素就决定了钻头的磨损主要在后刀面和刃带上,实际情况也正是这样。
(4)铸铁的导热率较低,也促使切削热集中在切削刃口上。
(5)铸铁组织比较粗松,并含有石墨,减小了材料的塑性和强度,有利于切削。
但铸铁中还含有碳化铁(显微硬度高达1000~2300)及其他很硬的杂质,则对刀具耐用度很有害。
铸造中难免产生铸造缺陷,如气孔、砂眼、冷隔、白口等,常导致切削刃崩坏,或两刃负荷不同,使孔轴线偏斜。
三、钻铸铁群钻的特点和使用由表5-2可知,灰铸铁(如HT20-40)的可钻削性等级为3、4、4、3,即属于较易钻削一类。
但就其四项指标而言,Ⅱ、Ⅲ项指标高,即塑性较低,切削崩碎,导热慢,热量集中在刃口。
因此,基本对策是:(1)应使钻头尽快地通过工件,尽量缩短切削刃与工件的接触路程,减少钻头切削刃与工件摩擦的机会。
所谓快速通过工件,就是要求钻头每分钟进给量尽量大一些,即转速(n)与进给量(f)的乘积(nf毫米/分)要大。
另一方面,当钻头每分钟钻入的深度相同,亦即每分钟进给行程(nf)一定时,由于切削刃是沿螺旋线前进,若转得慢(n小),进给得快(f大),即螺线的螺距大一些,则切削刃走过的总路程要短,切削刃受到的摩擦机会就减少了。
因此,应尽可能加大进给量,然后适当地选择转速。
(2)要加大进给量,则钻削抗力增大,因此应使钻头尽量锋利。
由于钻铸铁轴向抗力是主要的部分,而轴向抗力又多集中在横刃上,所以,合理地修磨钻头横刃,减小轴向抗力是主要的。
如果把横刃完全切除,则轴向抗力可显著降低,但这样带来两个问题:第一,定心不好,通常要用钻模来定位;第二,钻硬的铸铁时,尤其是稍遇到有铸造黑皮和白口时,钻头容易崩刃。
因此不宜将横刃完全磨掉,应保留一定的钻心尖,但比钻钢的群钻横刃修磨得更窄、更锋利一些,内刃前角γτ0也可大些。