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| 钻孔 |
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中文名: 钻孔 用 法: 地质勘查工作 方 法: 钻探设备 别 名: 钻井 |
钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的操作。这里讲述了勘探工作里的钻孔工作，以及钻孔需要的辅助工具以及部分应急措施方法。
在地质勘查工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小深度较大的柱状圆孔，又称钻井。钻探石油和天然气以及地下水的钻孔直径较大些。钻孔直径和深度大小，取决于地质矿产埋藏深度和钻孔的用途。[1]
基本信息
钻孔起始部位称孔口，侧部称孔壁，底部称孔底。钻孔的直径D简称孔径，孔口直径称开孔口径，孔底直径称终孔直径。从孔口至孔底的距离H称钻孔深度，简称孔深。钻孔的某一段称孔段。
通常指用尖锐的旋转工具在坚硬的物体上钻穿。如：在木板上钻孔。在数处给一块金属板钻孔。用凿岩机(在坚固材料中)钻孔洞。在花岗岩上钻孔。2.指为了装饰、识别或便于分开而(常用机器)打一排小孔或花样。形似独木舟有时钻孔作为垂饰的船形宝石。
用途
钻孔的功用：
①获取第一手地下地质实物资料，即从钻孔取出岩心、矿心、岩屑或液、气态样品，必要时从孔壁补取侧壁岩样矿样；
②作为地球物理测井的通道，获取岩矿层各种地球物理信息；
③作为人工通道观测地下水层水文地质动态；
④有的钻孔可探采结合，开采地下水、地热、油气等。
钻探工程已广泛用于国民经济许多部门，按用途，钻孔可分为如下几类：
①地质普查或勘探钻孔，用于了解地质构造、找矿或探明矿产储量；
②水文地质钻孔，勘察地下水文地质情况；
③水井，为工业、农业、国防及生活而开发利用或补给地下水资源并有充实水文地质资料作用；
④工程地质钻孔，勘察或为建筑厂基、坝址、水库、桥梁及道路等探明工程基础状况；
⑤石油钻井，勘查和开发石油、天然气；
⑥地热钻孔，勘探和开发地下热水与蒸气资源；
⑦工程基础施工钻孔，为加固处理建筑工程基础而应用的基础桩或管桩所施工的钻孔；
⑧开发钻孔，开采地下卤水、溶解岩盐、硫磺、燃烧气化地下煤炭等；
⑨采矿或隧道等工程的辅助钻孔，采矿或隧道施工时为通风、排水、探水、探气、冻结、运输以及建筑和通讯安装管线、爆破、取样、灌浆等所施工的钻孔。
概述
用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。
操作特点
⒈钻头转速高。
⒉摩擦严重、散热困难、热量多、切削温度高。
⒊切削量大、排屑困难、易产生振动。
⒋钻头的刚性和精度都较差，故钻削加工精度低，一般尺寸精度为IT11～IT10，粗糙度为Ra100～25。
主要设备
一、钻床设备
常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种，手电钻也是常用的钻孔工具。
⒈台式钻床
简称台钻，是一种在工作台上作用的小型钻床，普遍做法就是在原有的摇臂式钻床上进行改装，利用液压阻尼器来控制钻头的进给速度。
由于加工的孔径较小，故台钻的主轴转速一般较高，最高转速可高达近万转/分，最低亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。在进行钻孔前，需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离，并锁紧固定（结合挂图与实物讲解示范）。台钻小巧灵活，使用方便，结构简单，主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。
⒉立式台钻
简称立钻。这类钻床的规格用最大钻孔直径表示。与台钻相比，立钻刚性好、功率大，因而允许钻削较大的孔，生产率较高，加工精度也较高。立钻适用于单件、小批量生产中加工中、小型零件。
⒊摇臂钻床
它有一个能绕立柱旋转的摇臂、摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动，同时主轴箱还能摇臂上作横向移动。因此操作时能很方便地调整刀具的位置，以对准被加工孔的中心，而不需移动工件来进行加工。摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。
钻头
钻头是钻孔用的刀削工具，常用高速钢制造，工作部分经热处理淬硬至62～65HRC。一般钻头由柄部、颈部及工作部分组成。
⒈柄部：是钻头的夹持部分，起传递动力的作用，柄部有直柄和锥柄两种，直柄传递扭矩较小，一般用在直径小于12mm的钻头；锥柄可传递较大扭矩（主要是靠柄的扁尾部分），用在直径大于12mm的钻头。
⒉颈部：是砂轮磨削钻头时退刀用的，钻头的直径大小等一般也刻在颈部。
⒊工作部分：它包括导向部分和切削部分。导向部分有两条狭长、螺纹形状的刃带（棱边亦即副切削刃）和螺旋槽。棱边的作用是引导钻头和修光孔壁；两条对称螺旋槽的作用是排除切屑和输送切削液（冷却液）。切削部分结构见挂图与实物，它有两条主切屑刃和一条柄刃。两条主切屑刃之间通常为118°±2°，称为顶角。横刃的存在使锉削是轴向力增加。
钻孔用的夹具
钻孔用的夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。
⒈钻头夹具：常用的是钻夹头和钻套。
⑴钻夹头：适用于装夹直柄钻头。钻夹头柄部是圆锥面，可与钻床主轴内孔配合安装；头部三个爪可通过 ；紧固扳手转动使其同时张开或合拢。
⑵钻套：又称过渡套筒，用于装夹锥柄钻头。钻套一端孔安装钻头，另一端外锥面接钻床主轴内锥孔。
⒉工件夹具：常用的夹具有台虎钳、平口钳、V形铁和压板等。装夹工件要牢固可靠，但又不准将工件夹得过紧而损伤过紧，或使工件变形影响钻孔质量（特别是薄壁工件和小工件）。
操作方法
⒈准确划线
钻孔前，首先应熟悉图样要求，加工好工件的基准；一般基准的平面度≤0.04mm，相邻基准的垂直度≤0.04mm。按钻孔的位置尺寸要求，使用高度尺划出孔位置的十字中心线，要求线条清晰准确；线条越细，精度越高。由于划线的线条总有一定的宽度，而且划线的一般精度可达到0.25~0.5mm，所以划完线以后要使用游标卡尺或钢板尺进行检验；若对于划线后检验做的不够，经常拿着划错线的工件进行钻孔，根本保证不了孔的位置精度；特别是在等级鉴定的考场上，由于学生们心理紧张担心工件不能按时完成，往往划完线后不进行检验急于钻孔，等到发现孔的位置精度超差较大时已经晚了。因此，要养成划完线后进行检验的好习惯。
⒉划检验方格或检验圆
划完线并检验合格后，还应划出以孔中心线为对称中心的检验方格或检验圆，作为试钻孔时的检查线，以便钻孔时检查和借正钻孔位置，一般可以划出几个大小不一的检验方格或检验圆，小检验方格或检验圆略大于钻头横刃，大的检验方格或检验圆略大于钻头直径。
⒊打样冲眼
划出相应的检验方格或检验圆后应认真打样冲眼。先打一小点，在十字中心线的不同方向仔细观察，样冲眼是否打在十字中心线的交叉点上，最后把样冲眼用力打正打圆打大，以便准确落钻定心。这是提高钻孔位置精度的重要环节，样冲眼打正了，就可使钻心的位置正确，钻孔一次成功；打偏了，则钻孔也会偏，所以必须借正补救，经检查孔样冲眼的位置准确无误后方可钻孔。
打样冲眼有一小窍门：将样冲倾斜着样冲尖放在十字中心线上的一侧向另一侧缓慢移动，移动时，当感觉到某一点有阻塞的感觉时，停止移动直立样冲，就会发现这一点就是十字中心线的中心；此时在这一点打出的样冲眼就是十字中心线的中心，也可以多试几次，你就会发现样冲总会在十字中心线的中心处有阻塞的感觉。
⒋装夹
擦拭干净机床台面、夹具表表面、工件基准面，将工件夹紧，要求装夹平整、牢靠，便于观察和测量。应注意工件的装夹方式，以防工件因装夹而变形。
⒌试钻
钻孔前必须先试钻：使钻头横刃对准孔中心样冲眼钻出一浅坑，然后目测该浅坑位置是否正确，并要不断纠偏，使浅坑与检验圆同轴。如果偏离较小，可在起钻的同时用力将工件向偏离的反方向推移，达到逐步校正。如果偏离过多，可以在偏离的反方向打几个样冲眼或用錾子錾出几条槽，这样做的目的是减少该部位切削阻力，从而在切削过程中使钻头产生偏离，调整钻头中心和孔中心的位置。试钻切去錾出的槽，再加深浅坑，直至浅坑和检验方格或检验圆重合后，达到修正的目的再将孔钻出。
注意：无论采用什么方法修正偏离，都必须在锥坑外圆小于钻头直径之前完成。如果不能完成，在条件允许的情况下，还可以在背面重新划线重复上述操作。
⒍钻孔
钳工钻孔一般以手动进给操作为主，当试钻达到钻孔位置精度要求后，即可进行钻孔。手动进给时，进给力量不应使钻头产生弯曲现象，以免孔轴线歪斜。钻小直径孔或深孔时，要经常退钻排屑，以免切屑阻塞而扭断钻头，一般在钻孔深度打直径的3倍时，一定要退钻排屑。此后，每钻进一些就应退屑，并注意冷却润滑，钻孔的表面粗糙度值要求很小时，还可以选用3%~5%乳化液、7%硫化乳化液等起润滑作用的冷却润滑液.
钻孔将钻透时，手动进给用力必须减小，以防进给量突然过大、增大切削抗力，造成钻头折断、或使工件随着钻头转动造成事故。
控制方法
钻孔的位置精度的控制，实质上是钻削过程中钻头与工件的相互正确位置控制过程。为了考核操作者的操作技能，要求钻孔时孔的位置调整只能是手工、动态控制过程，不允许使用钻模以及其他夹具，因此孔的位置精度受到划线、机床精度、工件和钻头的装夹、钻头刃磨质量、工件位置及机床切削用量的调整等一些不确定因素的影响，再加上要有一定的加工技巧和必要的保证措施，所以，当孔的位置精度要求较高时，就会导致出现严重超差现象。
如何有效地避免和消除孔的位置超差现象，是控制钻孔时孔的质量关键。在钻孔操作时，除了划线正确之外，钻正底孔、及时准确纠偏、修锉底孔的位置，是保证孔的位置精度的基础。
⒈划线
由于开始钻孔时的位置精度基本上取决于样冲眼的位置，这样就把动态控制孔的位置精度在一定程度上转化为样冲眼位置的冲制精度上来。考虑到打样冲眼在控制孔的位置精度时所起的重要的作用，所以，在具体操作时应注意：
①选取刀头锋利的高度尺，以便在加工表面上划出孔中心线的沟痕较深，利用样冲移动时孔中心线沟痕对它的阻力作用，来确定样冲眼打制的正确位置。
②为了减少目测孔中心与理想位置的尺寸偏差，应划出各尺寸孔的控制圆或控制方框（由于划线精度的原因，建议采用划控制方框的方法），并在钻削过程中目测的同时，利用卡尺测量的方法，保证其位置精度。③由于把修锉、钻扩底孔进行纠偏方式转移到样冲眼位置偏差的纠正上来，可更有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，所以，打完样冲眼后要仔细检查其位置精度并作必要的纠偏。
⒉工件及钻头的装夹
由于在钻孔过程中，如只采用目测的方法很难保证其位置精度，必须采用游标卡尺等量具进行测量，为了方便测量，在工件安装时要使工件高出机用虎钳钳口一定尺寸。钻头的装夹要尽可能短，以提高其刚性和强度，从而更有利于其位置精度的保证。
⒊钻底孔
底孔的位置正确或者超差较小，可有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，对提高加工精度及加工效率具有特别重要的作用。
第一步：钻头直径的选择，钻头直径太小，强度弱，加工过程中易折断；钻扩纠偏时，钻头弯曲、偏斜，导致向欲纠偏的相反方向加工，加大了原有的孔的位置误差。钻头直径太大，横刃长，定心性能差，修锉、钻扩纠偏孔的位置的次数相对减少。如果底孔孔径相对图纸规定的孔径较大，有可能对超差的底孔不能消除。故应根据实际情况选择合适的钻头，因为中心钻既能很好定位又能保证足够的刚度和强度，所以在钻底孔时选用中心钻为宜。
第二步：对正样冲眼，中心钻与样冲眼的对正有两种方法，一是用手转动钻夹头，并移动平口钳或转动台钻的工作台，使中心钻与样冲眼对正。二是比较规整的工件尽可能处于浮动状态，依靠钻削力的拉动使工件位置产生微量的移动，让钻头与样冲眼自动对中。
第三步：检测，为了提高孔的位置的检测精度，应对检测结果进行必要的修正：一是测量两孔壁的最近点和最远点，取平均值。二是采取钻孔后插入相应的量棒再进行测量，以减小游标卡尺测量爪非线型因素对测量结果的影响。
⒋扩孔的位置控制
底孔的位置经检测确定位置正确，应采取有效措施，防止在扩孔过程中孔的位置产生新的位置偏差。首先扩孔所用的钻头顶角要小，以减小钻削时的径向偏心力及振动，增大自动定心的作用和效果。然后用手转动钻夹头，并移动平口钳或转动台钻的工作台，使钻头的两主切削刃同时与原底孔的钻头进入端端口孔壁接触后，再开动钻床进行钻孔，这样操作基本上能保证原底孔的位置不变。
⒌扩孔纠偏
对于孔的位置超差在0.20mm以内的底孔，可采取向纠偏方向推动工件，逐步加大钻头直径进行扩孔方式加以解决。（注意：为了削弱钻头自动定心作用，应适当加大钻头顶角角度）
⒍修锉纠偏
对于孔的位置超差大于0.20mm的底孔，若仍然采取上述方法，势必会增加扩孔的次数和不同规格尺寸的钻头占有量，延长纠偏的时间。可采取圆锉修锉技术去除多余的偏移余量后，再配以钻扩方式加以解决。
第一步：相关测量计算，先测量出底孔的尺寸误差、形位误差，如超差，相对理想位置，通过计算分析出孔的位置误差值。然后，确定修锉底孔的方向（修锉底孔的方向，为实际孔的位置中心到理想位置中心的连线方向）和修锉孔的形状（修锉孔的形状应接近椭圆状，椭圆的几何中心与理想位置中心重合，椭圆的短轴为原底孔直径，消除孔的位置误差的最小底孔直径，即为椭圆的长轴）。
第二步：选择锉刀和修锉方法，所选的修锉圆锉直径略小于原底孔直径。直径过大或等于底孔直径，圆锉插不进底孔内或修锉时锉削困难。过小易修锉成梨状，使钻头不对称受力，钻孔时产生新的孔的位置偏移误差。修锉时可在台虎钳上用手工修锉，也可借助于钻床主轴的旋转运动，把圆锉夹于钻夹头内，上下移动，推动工件进行加工。薄板件从底孔一端修锉即可；当工件较厚时，对于通孔来讲，应从底孔两端进行修锉，以减少锉内圆弧面与孔口端面的不垂直误差。
第三步：扩孔，所选扩孔钻头的直径应大于工件厚度中间平面的椭圆长轴的尺寸。扩孔应尽量选用短钻头，小的顶角、后角，低速切削。#p#分页标题#e#
第四步：检测，检测孔的尺寸精度、形位精度是否合格。如不合格，则重复上述过程，直至符合图纸规定的技术要求为止。
在钻孔过程中要按照先基准后一般、先高精度后一般的原则，即优先加工或保证基准位置上的孔，或尺寸精度、形位精度要求相对较高的孔。
如何有效地避免和消除孔的位置超差现象，是控制钻孔时孔的质量关键，但是由于影响因素较多，所以需要反复的强化训练，以达到完全控制孔的位置精度的目的。这是一个循序渐进、精度逐步提高的漫长的过程。
第三类：工具铁件落入钻孔事故
该类事故即指钻场上的工具或铁件掉入钻孔中，影响起钻和钻进而言。
参考来源
参考资料
- ↑ 打孔网架板式支座/网架橡胶垫板技术参数 ,快资讯 , 2022-03-04