論擠光工藝在孔加工中的應用

李樹珍 楊世廣 王華

【摘 要】本文以生產實際中，某殼體組件典型孔加工工藝的探索為例，對擠壓前后零件的加工情況進行對比分析，論述了擠壓加工的特點與一般思路，以及擠壓桿結構的設計方法，應用于實踐進行歸納。

【關鍵詞】擠光工藝;擠壓桿;孔加工

一、引言

本廠零件生產過程中，會遇到各種各樣孔的加工，在采用常用的鉆削、擴孔、鉸孔等加工手段后，孔的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度，有時并不能達到設計要求，這需要進一步加工，精加工精密孔的方法有傳統的研磨工藝和使用單刃鏜刀加工，目前還采用無刃鉸刀、金剛石和立方氮化硼鉸刀等方法，除此之外可以采用擠壓加工，孔的擠壓桿加工是一種簡便、高效、實用的加工方法。

對孔進行擠光加工是無屑加工的一種方式。孔的表面經過擠壓后，產生了一層冷硬層，組織更加緊密，晶粒變細，同時擠壓過的金屬表面也產生了較大的壓縮應力，使金屬內孔表面得到強化，從而顯著地提高了零件的耐磨性。同時可修正零件孔徑上圓度或圓柱度偏差。概括而言，擠壓加工具有效率高，精度穩定，表面粗糙度低，以及減輕工人勞動強度、提高被加工孔表面層的強度，增加其耐腐蝕性和使用性能較好等優點。

二、加工案例

本組件由殼體、螺套、襯套裝配而成，組件上的三組裝有襯套的孔是需要加工的地方之一，襯套的材料牌號為HPb59-1，孔徑尺寸公差為0.027，兩孔有同軸度要求為，這需要一次裝夾加工兩個孔，實際上相當于深通孔的加工，設計要求如圖1-1所示：

實際加工時首先要進行鉆鉸孔，采用鉆孔及鉸孔方法之后，會出現下列問題：

1）由于襯套材料硬度低、粘性大，在進行鉸孔時，刀刃上易產生切屑瘤，鉸孔后的孔表面不光滑，達不到表面粗糙度要求的

2）鉸孔之后，孔尺寸接近下偏差，如再進行二次切削加工，則很容易造成尺寸變大而超差，而此時選用研孔加工，因孔端面距離為84，只能將孔兩端研磨，二次切削加工反而使孔的同軸度無法保證。

3）兩孔距離較遠，在加工下端孔時，刀桿較長，會因振刀造成孔口與孔底直徑不一。

經研究并進行實踐驗證，對此類孔徑的加工，在經鉸孔之后最理想的加工方式是擠光加工，此方法操作簡便，且加工效率很高，擠刀桿結構如圖1-2所示

根據表格1-1、1-2結合經驗，第一個擠壓環尺寸為φ12+（0.047～0.053），第二個為保持環，尺寸為φ12+（0.04～0.03）

擠壓加工時，起到擠壓作用的主要是依靠擠壓環，根據實際加工效果，該擠刀桿采用兩環結構，并對此刀桿進行表面鍍鉻處理。經過擠壓加工，起到了以下效果：

1）擠壓之后，孔徑略微擴大，用專用的光滑塞規的通規可以順利通過，止規依然合格。

2）孔的同軸度得以修正，兩孔孔徑一致性提高。

3）提高了孔的光潔程度，孔的表面粗糙度提高0.8以上，同時孔的表面得到強化。

這就表明，通過孔的擠壓桿加工，解決了鉆鉸孔加工之后存在的問題。

三、擠光加工總結

1 擠壓的工作原理：根據金屬變形 的理論，工作表面在外力的作用下，被擠壓金屬的原子間距離會暫時發生變動或晶粒間產生滑移。當擠壓力達到一定值時，被加工表面層金屬除產生彈性變型外，還會有塑性變形。由于塑性變形，不僅被加工件孔的表面形狀發生了變化，而且，其組織結構和物理性能也發生了變化，使金屬被擠壓層的組織更緊密，晶粒變細，晶粒形狀也沿著變形最大的方向延伸。同時，在被擠壓金屬表面層內產生極大的壓縮應力，使金屬表面得到強化，提高了表面層的強度，熨壓平了微觀不平度，大大降低了零件的表面粗糙度。被擠壓的金屬表面的強度極限、屈服極限和疲勞極限得到提高;雖然其相對延伸率和沖擊強度有所降低，但零件表面產生了一層冷硬層，這就增加了零件的耐腐蝕性和抗腐蝕性，從而改善了零件的使用性能。

2 擠壓桿的結構設計：

擠壓桿是由前導向、后導向和擠壓環三部分組合而成，根據需要可設計單環擠壓桿，兩環擠壓桿或多換擠壓桿。單環擠壓桿制造簡單，但擠壓效果不如多環擠壓桿。多環擠壓桿制造困難一些，但擠壓效果好，在實際選取過程中，應兼顧加工需求及制造難度來設計。

擠壓桿的各部分尺寸可參考表1-1的公式和數據來選擇

擠壓余量的大小是隨工件的材料性能、孔徑的大小和孔壁的厚薄以及孔口收縮量的不同來選取的，可根據表1-2來選擇。對于孔壁較薄和孔壁厚薄不均勻的工件，一般取表中較小的值。

3 幾點注意

對深通孔擠光，為防止拉式擠光刀折斷應注意，深孔擠光齒數不宜太多，一般取3個齒為佳。

對深盲孔擠光時，若深盲孔底部為全封閉型，則要在擠光刀上給出排氣孔。

為防止意外事故，調整擠光刀行程時不能碰著孔底，要離孔底約5mm左右。

四、結論

目前，零組件，種類繁多，零件材料涉及各種特殊性能鋼、鈦合金、鋁合金、以及銅合金等，在孔加工的過程中，除采用鉆鉸孔、鏜孔的方式之外，適當通過制作擠刀桿進行擠壓加工，既可以降低孔的表面粗糙度，修正孔徑偏差，又可以強化孔的表面，提高零件質量。尤其對于鋁合金、銅合金等有色金屬來講，擠光工藝容易實現，以擠壓加工作為孔的輔助精加工方法，提高了生產效率及零件性能，經濟效益顯著。

參考文獻：

[1]孟少農，機械加工工藝手冊，機械工業出版社，1991，9

[2]陳宏鈞.實用金屬切削手冊.北京：機械工業出版社，2005

（作者單位：新鄉航空工業（集團）有限公司）