針對空調(diào)框锪孔加工難點，提出一種能夠控制锪孔加工精度、降低表面粗糙度值的鉆具輔助裝置和使用方法。相較于傳統(tǒng)锪孔方法，該裝置增加了深度控制調(diào)節(jié)裝置，能更加精確地控制锪孔深度，提高锪孔的表面質(zhì)量和工作效率。
01序言
一些城軌地鐵車型中，車頂結(jié)構(gòu)中設(shè)計空調(diào)框用于安裝空調(diào)機組，空調(diào)框安裝座通常設(shè)計U形滑槽，通過安裝滑塊實現(xiàn)空調(diào)機組的安裝。某新型地鐵項目的空調(diào)框設(shè)計與此不同，其安裝座結(jié)構(gòu)為15mm平板，需要加工φ8mm錐形沉孔，用于后續(xù)安裝沉孔螺釘緊固空調(diào)，完成空調(diào)機組的安裝。
锪孔工藝是一種機械加工方法，主要用于在工件的孔口表面加工平底或錐形沉孔。這種工藝通過使用特定的切削工具——锪鉆，來實現(xiàn)對孔口的精細加工，以達到所需的形狀和尺寸精度。锪孔工藝在制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，特別是在需要精確控制孔口形狀和尺寸的場合。由于手工锪孔無法提供精準的進給控制量，容易出現(xiàn)孔中心偏移、表面質(zhì)量差等問題，造成位置誤差較大，精度很難保證[1，2 ]。
02空調(diào)框锪孔工藝及難點分析
空調(diào)框锪孔，主要是在鉆孔完成后加工錐形沉孔（見圖1），要求精度高，加工難度大。操作人員用裝有锪鉆頭（90°錐形锪鉆，見圖2）的風(fēng)鉆直接對通孔進行锪孔加工，存在下述問題。
圖1 锪錐形沉孔
圖2 90°錐形锪鉆
（1）加工精度低 風(fēng)鉆轉(zhuǎn)速很快，操作人員控制不好風(fēng)速，風(fēng)鉆在加工過程中無法精確保證锪鉆頭與通孔表面垂直，造成同軸度超差。
（2）沉孔外圓尺寸超差嚴重 由于在锪孔過程中操作人員無法準確控制進給量，因此極有可能會锪孔過多或者切削不夠（見圖3a），嚴重的會造成部件的返修。
a）問題一 b）問題二
圖3 锪孔后常見問題
（3）生產(chǎn)效率低 在锪制沉孔的過程中為保證深度合格，操作人員會多次對沉孔加工深度進行測量，使锪孔工作無法一次性完成，延長工作時間。
（4）沉孔表面質(zhì)量差 嚴重時會在锪孔口的端面產(chǎn)生多角形振紋（見圖3b），由于手工進給壓力不能保證持續(xù)性在勻速狀態(tài)，造成锪孔軸向抗力忽大忽小，切削作業(yè)時就使得切削量斷斷續(xù)續(xù)，還會反作用于锪鉆上，使锪鉆跳動，產(chǎn)生振紋且令沉孔表面粗糙。
總之，由于加工難度大，所以使得操作人員在鉆削時要時刻處于緊張狀態(tài)，對操作人員的技藝水平要求較高。
03鉆具輔助裝置
本文根據(jù)實際工況，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一種锪孔輔助裝置，相較于傳統(tǒng)锪孔方法，該裝置增加深度控制調(diào)節(jié)裝置，更加精確地控制锪孔深度，提高锪孔的表面質(zhì)量，從而提高工作效率。
3.1 裝置結(jié)構(gòu)及工作原理
如圖4～圖6所示，該裝置包括限位裝置組件，將鉆具限制其中并沿其固定行程范圍作業(yè)；定位固定組件，對限位裝置組件位置進行限制；進給控制組件，控制限位裝置組件內(nèi)鉆具的進給量。工作原理如下所述。
圖4 裝置結(jié)構(gòu)示意
圖5 限位裝置及定位組件示意
圖6 進給控制組件示意
1）通過定位固定組件，對限位裝置組件位置進行限制，能夠提高锪孔的加工精度，確保被锪沉孔與原有孔同軸（對中方式可以采用人眼對中或者與臺鉆機一樣的對中方式），讓后續(xù)安裝的沉頭螺釘可以垂直下沉到孔里，使外觀整齊，裝配位置緊湊。
2）通過進給控制組件能精確控制锪孔深度，確保加工完的沉孔尺寸標(biāo)準一致；同時能夠降低沉孔的內(nèi)壁表面粗糙度值，消除振紋的產(chǎn)生，更有利于后續(xù)安裝工作的開展[3]。
3）此裝置操作簡單，使用方便，且可以安裝在任一把手風(fēng)鉆上，降低對操作人員技能水平的要求。
3.2 使用方法介紹
如圖7～圖11所示，通過定位固定組件對限位裝置組件位置進行限制，能夠提高锪孔加工的精度，確保被锪沉孔與原有孔同軸，讓沉頭螺釘可以垂直地下到孔里，使外觀整齊，裝配位置緊湊。通過進給控制組件能精確控制锪孔深度值，確保加工完的沉孔尺寸標(biāo)準一致；同時能夠降低沉孔的內(nèi)壁表面粗糙度值，消除振紋的產(chǎn)生，使沉孔位置正確，更有利于后續(xù)安裝工作的開展。
圖7 工裝實物
a）正面 b）側(cè)面
圖8 零件功能介紹1
圖9 零件功能介紹2
圖10 零件功能介紹3
a）銷軸聯(lián)接 b）彈簧壓軸
c）定塊
圖11 零件功能介紹4
定位固定組件和進給控制組件分別設(shè)置在限位裝置組件的兩端。限位裝置組件包括裝置本體，裝置主體上設(shè)有限位槽。定位固定組件包括固定塊、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)手柄以及頂塊，固定塊上設(shè)有調(diào)節(jié)孔，調(diào)節(jié)桿與調(diào)節(jié)孔螺紋配合，頂塊、調(diào)節(jié)手柄分置于調(diào)節(jié)桿的兩端，其中調(diào)節(jié)手柄位于調(diào)節(jié)桿遠離裝置主體的一端上。通過限位槽的設(shè)置，能夠?qū)⒐ぷ靼宸湃肫渲?，用頂塊夾緊，進而實現(xiàn)對工作板的夾緊定位。
進給控制組件包括輸出部連接塊、操作桿以及連桿；操作桿的一端活動連接在裝置主體上；連接塊固定連接在裝置主體上，固定塊上設(shè)置有供連桿穿過的通孔，連桿的一端連接在操作桿的中部，另一端穿過通孔。還包括彈性件，設(shè)置在操作桿之間；遠離操作桿的一側(cè)上設(shè)置有限位塊。通過彈簧的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)操作桿的自動復(fù)位，而限位塊的設(shè)置，能夠避免復(fù)位過度（不設(shè)置限位塊，連桿在回彈復(fù)位時會在連接塊中心孔處彈出，見圖9）。
連桿通過調(diào)節(jié)件連接在操作桿上；連桿側(cè)壁上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓，連桿的側(cè)壁上設(shè)置統(tǒng)一與調(diào)節(jié)螺栓配合的螺紋；彈簧套設(shè)在調(diào)節(jié)螺栓與連接塊之間的連桿上。通過調(diào)節(jié)螺栓的設(shè)置，能夠方便調(diào)節(jié)彈簧的彈力以及進給深度。通孔為長圓形孔，通過長圓形孔的設(shè)置，能夠方便調(diào)節(jié)與選擇不同的位置以及力度。進給控制組件包括限位件，一端固定在操作桿上，另一端朝向限位裝置組件設(shè)置。在操作桿使用過程中，由于操作桿是下壓的，當(dāng)下壓至一定程度時，限位件與限位裝置組件發(fā)生碰撞，從而實現(xiàn)限位（見圖10），保證了進給量的控制。
3.3 使用過程展示
使用過程如圖12～圖14所示。
圖12 實際操作步驟
圖13 加工過程
a）成品 b）檢測
圖14 加工后檢測第一步：通孔加工好之后，將工裝放置到相應(yīng)位置，并用肉眼觀測指針尖部正對孔的中心，將凹槽全部推到空調(diào)框底部，全部完成之后，旋緊根部的整體固定旋鈕。
第二步：根據(jù)工藝要求的加工深度，調(diào)節(jié)好深度控制螺母并固定。
第三步：將用于加工沉孔的風(fēng)鉆垂直放置到此工裝內(nèi)，一手握緊風(fēng)鉆，一手用力向下壓操作桿，操作桿帶動連桿下降使風(fēng)鉆勻速向下加工沉孔，直到限位裝置發(fā)生作用，停止風(fēng)鉆轉(zhuǎn)動，并抬起壓桿使其復(fù)位。
第四步：加工完畢后，取下此裝置，放置到下一個待加工孔區(qū)域。將M8沉頭螺釘置于加工好的沉孔內(nèi)，檢查其加工精度和表面粗糙度。
04結(jié)束語
本方案通過定位固定組件，對限位裝置組件位置進行限制，能夠提高锪孔加工的精度，確保被锪沉孔與原有孔同軸；通過進給控制組件能精確控制锪孔深度，確保加工完的沉孔尺寸標(biāo)準一致；同時能夠提高沉孔的內(nèi)壁表面質(zhì)量，消除振紋的產(chǎn)生（見圖15），并使沉孔位置更正，更有利于后續(xù)安裝工作的開展。此裝置操作簡單，使用方便，且可以安裝在任一把手風(fēng)鉆上，降低了對操作人員技能水平的要求。此方案可推廣應(yīng)用到其他工序的锪孔加工上，填補了在特殊部位手動加工锪孔精度控制上的空白。
a）改進前 b）改進后
圖15 最終效果對比
