机械零件制作与组装

任务1 錾削

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錾削是利用手锤锤击錾子,实现对工件切削加工的一种方法。采用錾削,可除去毛坯的飞边、毛刺、浇冒口,切割板料、条料,开槽以及对金属表面进行粗加工等。尽管錾削工作效率低,劳动强度大,但由于它所使用的工具简单,操作方便,因此在许多不便机械加工的场合,仍起着重要作用。

一、錾削工具

1.錾子

錾子一般由碳素工具钢(T7A或T8A)锻成,切削部分磨成所需的楔形后,经热处理使其硬度达到52~62HRC。錾子切削时的角度如图3-3所示。

图3-3 錾削时的角度

(1)錾子切削部分的两面一刃

前刀面——錾子工作时与切屑接触的表面;后刀面——錾子工作时与切削表面相对的表面;切削刃——錾子前刀面与后刀面的交线。

(2)錾子切削时的三个角度

为介绍錾子切削时的三个角度,首先介绍与切削角度有关的平面。切削平面——通过切削刃并与切削表面相切的平面;基面——通过切削刃上任一点并垂直于切削速度方向的平面。

楔角β0——前刀面与后刀面所夹的锐角;后角α0——后刀面与切削平面所夹的锐角;前角γ0——前刀面与基面所夹的锐角。楔角大小由刃磨时形成,楔角大小决定了切削部分的强度及切削阻力大小。

楔角越大,刃部的强度就越高,但受到的切削阻力也越大。因此,应在满足强度的前提下,刃磨出尽量小的楔角。一般,錾削硬材料时,楔角可大些,錾削软材料时,楔角应小些,见表3-1。

表3-1 推荐选择的楔角大小

图3-4 后角对錾削的影响

后角的大小决定了切入深度及切削的难易程度。后角越大,切入深度就越大,切削越困难。反之,切入就越浅,切削容易,但切削效率低。但如果后角太小,会因切入分力过小而不易切入材料,錾子易从工件表面滑过。一般,取后角5°~8°较为适中。后角对錾削的影响见图3-4。

前角的大小决定切屑变形的程度及切削的难易度。由于γ0=90°-(α0+β0),因此,当楔角与后角都确定之后,前角的大小也就确定下来了。

(3)錾子的构造与种类

錾子由头部、柄部及切削部分组成。头部一般制成锥形,以便锤击力能通过錾子轴心。柄部一般制成六边形,以便操作者定向握持。切削部分则可根据錾削对象不同,制成以下三种类型。

扁錾如图3-5(a)所示,扁錾的切削刃较长,切削部分扁平,用于平面錾削,去除凸缘、毛刺、飞边,切断材料等,应用最广。

窄錾如图3-5(b)所示,窄錾的切削刃较短,且刃的两侧面自切削刃起向柄部逐渐变狭窄,以保证在錾槽时,两侧不会被工件卡住。窄錾用于錾槽及将板料切割成曲线等。

油槽錾如图3-5(c)所示,油槽錾的切削刃制成半圆形,且很短,切削部分制成弯曲形状。

图3-5 常用錾子

2.手锤

手锤由锤头、木柄等组成。根据用途不同,锤头有软、硬之分。软锤头的材料种类有铅、铝、铜、硬木、橡皮等几种,也可在硬锤头上镶或焊一段铅、铝、铜材料。软锤头多用于装配和矫正。硬锤头主要用于錾削,其材料一般为碳素工具钢,锤头两端锤击面经淬硬处理后磨光。木柄用硬木制成,如胡桃木、檀木等,木柄端部需打入楔子,如图3-6所示。

手锤的常见形状如图3-7所示,使用较多的是两端为球面的一种。手锤的规格指锤头的重量,常用的有0.25kg、0.5kg、1kg等几种。手柄的截面形状为椭圆形,以便操作时定向握持。柄长约350mm,若过长,会使操作不便,过短则又使挥力不够。

图3-6 木柄端部打入楔子

图3-7 手锤

二、錾子和手锤的握法

1.錾子的握法

錾子用左手的中指、无名指和小指握持,大拇指与食指自然合拢,让錾子的头部伸出约20mm(见图3-8)。錾子不要握得太紧,否则,手所受的振动就大。錾削时,小臂要自然平放,并使錾子保持正确的后角。

图3-8 錾子的握法

2.手锤的握法

手锤的握法分紧握法和松握法两种。

初学者往往采用紧握法。用右手五指紧握锤柄,大拇指合在食指上,虎口对准锤头方向,木柄尾端露出15~30mm。敲击过程中五指始终紧握,如图3-9(a)所示。

图3-9 手锤的握法

松握法可减轻操作者的疲劳。操作熟练后,可增大敲击力。使用时用大拇指和食指始终握紧锤柄。锤击时,中指、无名指、小指在运锤过程中依次握紧锤柄。挥锤时,按相反的顺序放松手指,如图3-9(b)所示。

挥锤方法分手挥、肘挥和臂挥三种。

手挥只依靠手腕的运动来挥锤,如图3-10(a)所示。此时锤击力较小,一般用于錾削的开始和结尾,或錾油槽等场合。

肘挥:利用腕和肘一起运动来挥锤,如图3-10(b)所示。敲击力较大,应用最广。

臂挥:利用手腕、肘和臂一起挥锤,如图3-10(c)所示。锤击力最大,用于需要大量錾削的场合。

图3-10 挥锤方法

三、錾削姿势

如图3-11所示,錾削时,两脚互成一定角度,左脚跨前半步,右脚稍微朝后,身体自然站立,重心偏于右脚。右脚要站稳,右腿伸直,左腿膝盖关节应稍微自然弯曲。眼睛注视錾削处,以便观察錾削的情况,而不应注视锤击处。左手握錾使其在工件上保持正确的角度,右手挥锤,使锤头沿弧线运动,进行敲击(见图3-12)。

图3-11 錾削时双脚的位置

图3-12 錾削姿势

四、平面錾削方法

錾削平面时,主要采用扁錾。如图3-13(a)和图3-13(b)所示,开始錾削时应从工件侧面的尖角处轻轻起錾。因尖角处与切削刃接触面小,阻力小,易切入,能较好地控制加工余量,而不致产生滑移及弹跳现象。起錾后,再把錾子逐渐移向中间,使切削刃的全宽参与切削。

当錾削快到尽头,与尽头相距约10mm时,应调头錾削[见图3-13(d)],否则尽头的材料会崩裂[见图3-13(c)]。对铸铁、青铜等脆性材料尤应如此。

图3-13 起錾方法与錾到尽头方法

錾削较宽平面时,应先用窄錾在工件上錾若干条平行槽,再用扁錾将剩余部分錾去,这样能避免錾子的切削部分两侧受工件的卡阻。(见图3-14)

图3-14 錾宽平面

图3-15 錾窄平面

錾削较窄平面时,应选用扁錾,并使切削刃与錾削方向倾斜一定角度(见图3-15)。其作用是易稳定住錾子,防止錾子左右晃动而使錾出的表面不平。

錾削余量一般为每次0.5~2mm。余量太小,錾子易滑出,而余量太大又使錾削太费力,且不易将工件表面錾平。

五、錾子的热处理方法

錾子的热处理是为了提高錾子的硬度和韧性,它包括淬火和回火两个过程。

1.淬火

图3-16 錾子淬火

将用T7或T8材料制成的錾子,切削部分约20mm长均匀加热750℃~780℃(樱红色),迅速放入冷水内冷却(浸入深度5~6mm,如图3-16),即完成淬火。錾子放入水中冷却时,应垂直水面并沿着水面缓慢移动。

2.回火

当淬火錾子露出水面的部分呈黑色时,从水中取出,迅速擦去氧化皮,观察刃部颜色变化。扁錾刃口部分呈紫红色与暗蓝色时,尖錾刃口部分呈黄褐色与红色之间时,将錾子再次放入水中冷却,即完成了錾子的淬火—回火处理的全部过程。