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钻床主轴、卡盘、工作台的保养
钻夹头的安装、拆卸、夹紧方法,锥度,皮带张紧度与转速,工作台与工件的固定。加油位置、油品、周期,皮带张紧度、转速因机型而异。此处的数值是公开使用说明书中的示例,以手头机床的使用说明书为准。运转中不要戴手套(日本《劳动安全卫生规则》第111条)
⚙保养与点检
- 将钻夹头装到主轴锥孔上钻夹头(锥柄式)
用干净的布将主轴前端的锥面与钻夹头的锥面上的油污、灰尘彻底擦净。将卡盘的 3 个卡爪缩进本体后插入,用木锤(或塑料锤)敲击卡盘端面使其打紧。不要用铁锤敲打(Yukiwa Seiko)
锥面沾油或打入不足,卡盘会脱落,十分危险。脱落时若锥面受伤,主轴将无法使用(Kira)。卡爪伸出时敲击,会造成钻头夹紧不良(牧田)。 出厂时涂的防锈油,须在组装前擦掉(Kira、牧田)[1][2][3][4]
- 将钻夹头从主轴上拆下钻夹头(锥柄式)
将楔形夹具(宽的锥形夹具)打入卡盘与锥面交界的缝隙,一点一点使其脱开贴合(Yukiwa Seiko)。莫氏锥度主轴的机型中,部分厂商附带了退楔作为附件(Kira KID-420)
卡盘与锥面靠面压紧密贴合,经常会咬死拆不下来(Yukiwa Seiko)。 这是危险作业,务必注意避免受伤和损坏机床。自己无法拆下时,Yukiwa Seiko 介绍可将卡盘连同芯轴寄给厂商,在工厂拆卸[4][2]
- 用卡盘夹紧钻头钻夹头
不要只在 1 个孔位拧紧卡盘扳手(卡盘钥匙),而要在 3 个孔位均匀地一点点拧紧(Yukiwa Seiko、牧田)。小直径钻头尽量用夹持直径小的卡盘夹持(Yukiwa Seiko)。拧紧后务必拔下卡盘扳手
均匀拧紧可减小工具的径向偏移,夹持更精准(Yukiwa Seiko)。Kira 也要求将钻头牢固装入且无跳动。 Yukiwa Seiko 举例,直径 5 mm 的钻头可选用 5MG-JT1 的卡盘[5][3][1]
- 卡盘的清洁与卡爪开合不良钻夹头
不要从卡爪一侧向卡盘内部吹压缩空气。卡爪动不了时,用棉签等清理内部,或用木锤、塑料锤轻敲本体,把里面的切屑震出。不要自行拆卸卡盘
压缩空气把切屑吹进内部、导致卡爪无法开合的情况最多。卡盘由压入的零件组装而成,拆卸很危险(Yukiwa Seiko)。 无钥匙卡盘的卡爪咬住工具时,Yukiwa Seiko 介绍可通过更换零件修复[4][5](单一资料·仅供参考)
- 长期保持卡盘精度钻夹头
不要用超出必要的力拧紧。不要施加使工具在卡盘中打滑那么大的负载
拧得过紧会损伤工具。负载过大使工具打滑,3 个卡爪会磨损,无法精准夹持(Yukiwa Seiko)[5](单一资料·仅供参考)
- 确认主轴锥度的种类并匹配工具主轴锥度
逐机型确认主轴端是雅各布斯锥度(JT)还是莫氏锥度(MT),使用相匹配的工具(卡盘、芯轴、锥柄钻头)。Kira 现行机型中,台式钻床 NSD-340 为 JT6,KID-420 为 MT2(MT3 为选配)
雅各布斯锥度在日本、美国是主流,欧洲则以莫氏锥度为主(Yukiwa Seiko)。锥度不匹配的工具装不上。 钻夹头的形状、尺寸见 JIS B 4634,莫氏锥柄和锥套见 JIS B 4003(标准书目信息)[6][7][8][9]
- 皮带的更换与张紧调整V 带、带轮
切断电源,打开皮带罩。松开电机固定螺钉(电机夹紧螺栓),将电机向前推使皮带变松,把皮带换到与转速相符的槽中。皮带要与带轮平行挂上,不要斜挂。将电机向后拉紧,拧紧固定螺钉并盖好护罩
张得过紧会使转速下降、缩短皮带和电机寿命并导致故障。过松则作业中皮带会打滑(HOZAN)。Kira 也要求不要把皮带张得过紧。 更换时手不要夹在带轮和皮带之间(Kira)[3][10][1][2]
资料 张紧力参考值 牧田 TB131 用手指以约 5 kg 的力按压,下垂 10–15 mm HOZAN K-21 以不打滑为度。不要过紧 Kira NSD-340、KID-420 不要张得过紧(KID-420 靠中间带轮的弹簧同时张紧 2 根皮带) - 按钻头直径选择转速(皮带档位)V 带、带轮
钻头越粗转速越低(低速档),越细转速越高。根据机床铭牌或使用说明书的表格,选择与钻头直径相符的档位
Kira、HOZAN 要求按所用钻头和加工选择转速。牧田在表中给出了各钻头直径对应的档位。 转速的求法见“转速与加工时间的计算”。各机型的档位与适用钻头直径示例见“转速档位与钻头直径示例”的表[3][10][1]
- 调整并固定工作台的高度、角度工作台、立柱
松开工作台的夹紧螺栓,用手柄移到便于作业的高度后,将夹紧螺栓牢牢拧紧(Kira)。Kira 340、420 系列的方形工作台最大可倾斜 45°(圆形工作台不可倾斜)
夹紧螺栓松着作业时,工作台会向前倾斜或移动,钻出的孔会歪斜(Kira)。 立柱外径每天加油一次(Kira。见加油项目)。HOZAN K-21 用 T 形螺钉固定本体高度,并要求不要超过上限提升[1][2][10][11]
- 用虎钳、夹具固定工件工件的固定(虎钳、夹具)
加工件务必用虎钳等固定,并将虎钳固定在工作台上(Kira)。使用夹具或台虎钳(牧田)。带平行导板的机型也可用来防止工件转动(HOZAN)。作业前清理工作台上不需要的物品(日本厚生劳动省的未遂事故案例)
不固定就加工,工件会被钻头带着转或被顶起,十分危险(Kira)。比用手按住更安全,还能双手操作机床(牧田)[1][3][10][12]
- 先在孔的位置打出凹坑,再钻孔钻孔的定位
在金属上钻孔时,先用中心冲在孔位打出凹坑,再将钻头尖端对准(牧田)。中心孔(定心)要用与正式加工的钻头相同或顶角更大的钻头来钻。不要兼作倒角而把中心孔钻得过大(OSG)
钻头尖不会打滑,能在准确位置钻孔(牧田)。若定心钻头的顶角比正式加工的钻头小,钻头会从肩部(外周)先接触而发生跳动,孔位不稳定(OSG)[3][13][14]
- 不要用力硬压进给手柄进给(手柄)
缓慢下放手柄,边调节下压力边钻孔。不要突然下放或过度下压。钻通后手扶手柄缓慢回位(HOZAN)
压得过大会造成负载增大而停转,导致钻头变形、折断或机床故障(HOZAN)。硬压并不能提高效率,反而缩短机床寿命(牧田)。 手从手柄上松开时,主轴会在弹簧力作用下突然回弹(HOZAN)[10][3][1]
- 确认钻头再研磨的质量钻头
再研磨后,将左右切削刃的高度差(唇高差)控制在 0.03 mm 以下,并确认顶角左右对称、横刃顶点没有偏斜(OSG)
唇高差不一致或尖端偏斜,会破坏切削平衡,使尖端跳动,导致孔变大、成多边形(饭团状)或歪斜(OSG)[15][16][14](单一资料·仅供参考)
▦转速档位与钻头直径示例(台式钻床,钢用钻头)
| 机型 | 皮带档位 | 转速(min⁻¹) | 钻头直径参考 |
|---|---|---|---|
| 牧田 TB131 | 1 档 | 50 Hz:570/60 Hz:690 | 10〜13 mm |
| 牧田 TB131 | 2 档 | 50 Hz:890/60 Hz:1,070 | 6〜9 mm |
| 牧田 TB131 | 3 档 | 50 Hz:1,300/60 Hz:1,560 | 4〜5 mm |
| 牧田 TB131 | 4 档 | 50 Hz:1,900/60 Hz:2,280 | 3 mm 以下 |
| 牧田 TB131 | 5 档 | 50 Hz:2,670/60 Hz:3,200 | 3 mm 以下 |
| HOZAN K-21 | 上档(低速) | 2,100 | 3.0〜6.0 mm |
| HOZAN K-21 | 中档(中速) | 4,500 | 1.5〜3.0 mm |
| HOZAN K-21 | 下档(高速) | 6,200 | 0.5〜1.5 mm |
转速随电源频率而变(牧田的表中 50 Hz 与 60 Hz 数值不同)。Kira NSD-340 为 4 档(50 Hz:415、750、1,330、2,300,60 Hz:500、900、1,600、2,800)[3][10]
÷转速与加工时间的计算
- 根据材料选择钻头的切削速度 V(m/min)(见切削速度表)
- 计算转速 n = 1000 × V ÷(3.14 × D)(D 为钻头直径 mm)
- 在机床的皮带档位中选择最接近计算值的一档,并与使用说明书中的钻头直径参考对照
- 确定进给 f(mm/rev)(见进给表),算出加工时间 t = 60 × 孔深 L ÷(n × f)秒
- 转速 n(min⁻¹)
- 1000 × V ÷(3.14 × D)
- 切削速度 V(m/min)
- 3.14 × D × n ÷ 1000(除以 1000 是为了把 mm 换算成 m)
- 加工时间 t(秒)
- 60 × L ÷(n × f)
- 进给速度 vf(mm/min)
- f × n
- 计算示例:条件
- 在碳素钢(含碳 0.4–0.7%)上钻直径 10 mm、深 20 mm 的孔。V = 20 m/min,f = 0.2 mm/rev
- 计算示例:转速
- 1000 × 20 ÷(3.14 × 10)≒ 637 min⁻¹ → 若用牧田 TB131,则为 1 档(50 Hz:570,60 Hz:690)。该机的表中 10 mm 也对应 1 档
- 计算示例:加工时间
- 60 × 20 ÷(570 × 0.2)≒ 10.5 秒(50 Hz 的 1 档)
- 计算示例:Kira 速查表中的例子
- 进给 0.18 mm/rev,转速 450 min⁻¹,深度 40 mm → 60 × 40 ÷(450 × 0.18)≒ 29.6 秒
转速和加工时间的公式,在 Kira 的速查表和三菱综合材料的技术资料中以相同形式给出(三菱综合材料以分钟计算加工时间,乘以 60 换算为秒)[17][18][19][3]
▦钻头的切削速度与切削油剂标准(高速钢钻头,Kira)
| 被加工材料 | 切削速度(m/min) | 切削油剂 |
|---|---|---|
| 碳素钢(含碳 0.4% 以下) | 24〜33 | 水溶性切削油或含硫油 |
| 碳素钢(含碳 0.4–0.7%) | 18〜24 | 水溶性切削油或含硫油 |
| 碳素钢(含碳 0.7% 以上) | 12〜18 | 水溶性切削油或含硫油 |
| 合金钢(抗拉强度 60–80 kgf/mm²) | 9〜15 | 水溶性切削油 |
| 合金钢(抗拉强度 80 kgf/mm² 以上) | 5〜9 | 水溶性切削油 |
| 不锈钢(马氏体系) | 10〜20 | 非水溶性切削油(矿物油、植物油) |
| 不锈钢(铁素体系) | 15〜18 | 非水溶性切削油(矿物油、植物油) |
| 不锈钢(奥氏体系) | 5〜15 | 非水溶性切削油(矿物油、植物油) |
| 铸铁(HB150) | 25〜45 | 干式 |
| 铸铁(HB170) | 20〜25 | 干式 |
| 铸铁(HB250) | 15〜20 | 干式 |
| 铝、铝合金 | 60〜90 | 轻柴油 |
| 青铜(一般) | 45〜75 | 水溶性切削油 |
| 铜、黄铜(中软) | 45〜90 | 干式或矿物油 |
| 塑料 | 30〜90 | 皂水或干式 |
摘自 Kira 的技术参考资料。合金钢中强度最低一档的行,因标注难以辨认而未收录。切削速度值因钻头种类(硬质合金等)和厂商而异[17](单一资料·仅供参考)
▦钻头进给标准(mm/rev,Kira)
| 钻头直径(mm) | 一般钢材 | 不锈钢(奥氏体系)、Nimonic 合金 |
|---|---|---|
| 1.6〜3 | 0.05〜0.06 | 0.05〜0.08 |
| 3〜4 | 0.05〜0.1 | 0.06〜0.15 |
| 4〜5.5 | 0.08〜0.15 | 0.1〜0.23 |
| 5.5〜8 | 0.1〜0.2 | 0.13〜0.3 |
| 8〜11 | 0.15〜0.25 | 0.19〜0.35 |
| 11〜14.5 | 0.2〜0.3 | 0.25〜0.45 |
| 14.5〜17.5 | 0.23〜0.33 | 0.28〜0.5 |
| 17.5〜20.5 | 0.25〜0.36 | 0.31〜0.53 |
| 20.5〜24 | 0.28〜0.38 | 0.34〜0.56 |
| 24〜28.5 | 0.3〜0.4 | 0.38〜0.6 |
| 28.5〜38 | 0.35〜0.45 | 0.44〜0.68 |
| 38 以上 | 0.4〜0.5 | 0.5〜0.7 |
用于自动进给机型的值。手动进给的台式钻床中,可作为进给手感的参考。OSG 将抑制孔变大的进给参考值定为“钻头外径 × 0.02”(直径 10 mm 时为 0.2 mm/rev,在 Kira 表中 8–11 mm 的范围内)[17][15]
📚参考资料
没有标记的项目,是不同发布方的 2 份以上资料内容一致的。数值、周期以各机型的规定为准。文字表述由 Kezuriba 自行归纳。
- Kira Corporation《台式钻床 NSD-340 使用说明书(DOC1-NSD340-JOM-01-02,第 2 版 2024-07-29)》
- Kira Corporation《台式钻床 KID-420 使用说明书(DOC1-KID420-JOM-01-02)》
- 牧田《台钻 TB131 使用说明书》
- Yukiwa Seiko《钻夹头 Q&A“关于故障处理”》
- Yukiwa Seiko《钻夹头 Q&A“关于使用方法”》
- Kira Corporation《钻床 目录、各类下载“锥度一览”》
- Yukiwa Seiko《钻夹头 Q&A“关于钻夹头、无钥匙钻夹头的规格”》
- 日本规格协会(JSA)《JIS B 4003:1999 工具用锥柄及锥套—形状、尺寸(书目信息)》
- 日本规格协会(JSA)《JIS B 4634:1998 钻夹头(书目信息)》
- HOZAN《使用说明书 台钻 K-21》
- Kira Corporation《钻床 目录、各类下载“工作台角度可倾斜的机型”》
- 日本厚生劳动省《职场安全网站 未遂事故案例“钻床钻孔作业中,手套险些被卷入”》
- OSG《加工咨询 Navi FAQ No.718“明明做了定心,孔位仍不稳定”》
- OSG《钻头技术数据“9. 故障排除”(FAQ No.721 的参考资料)》
- OSG《加工咨询 Navi FAQ No.705“钻孔时孔变大的原因与对策?”》
- OSG《加工咨询 Navi FAQ No.721“钻出的孔呈多边形(饭团状)。为什么?”》
- Kira Corporation《技术参考资料“钻头、铰刀的切削条件”》
- Kira Corporation《技术参考资料“钻孔切削时间速查表”》
- 三菱综合材料《技术信息“Formula for Drilling”(切削速度、进给、加工时间的公式)》