彎曲孔加工方法綜述

李帥杰

(安徽理工大學(xué)機械工程學(xué)院 安徽 淮南 232001)

引言

彎曲孔結(jié)構(gòu)在機械零部件中的應(yīng)用十分廣泛，例如：模具型腔隨性冷卻水道、渦輪增壓器流道、液壓元件的油路通道等。然而彎曲孔的加工十分復(fù)雜，想要通過傳統(tǒng)機械方法加工彎曲孔幾乎是不可能的，因此，研究彎曲孔加工方法具有實際價值。本文以彎曲孔加工方法為對象，介紹了國內(nèi)外彎曲孔加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀，為今后的彎曲孔加工研究提供參考。

一、傳統(tǒng)機械彎曲孔加工

2013年，高霄[1]采用設(shè)計專用的鏜床來加工90°圓弧彎曲孔。加工方案及刀桿驅(qū)動機構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 加工方案 圖2 驅(qū)動機構(gòu)示意圖

將工件和專用鏜刀桿安裝在同一加工平臺，通過刀桿驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動鏜刀運動，進而進行切削加工彎曲孔。此方法只能加工孔徑較大的彎曲孔且需設(shè)計不同的專用刀具，不適用于微小孔零部件的彎曲孔加工。

二、特種加工彎曲孔加工

(一)激光彎曲孔加工

2016年，Hidai等[2]利用激光束在孔側(cè)壁上的反射進行彎曲孔加工，通過偏移激光束在孔的底部形成一個傾斜表面，從而控制彎曲孔曲率，加工出了直徑小于50um的彎曲孔。激光加工會產(chǎn)生微裂紋、重鑄層等加工缺陷，激光發(fā)射器的使用壽命較短，加工成本高。

(二)電子束彎曲孔加工

2000年，趙葛霄等[3]通過控制磁場的強度和電子束的速度來加工不同曲率的彎曲孔，并推導(dǎo)出電子在磁場中運動軌跡的曲率半徑公式，為彎曲孔電子束加工試驗提供了理論依據(jù)。此種方法必須在真空條件下進行，加工條件苛刻且加工過程中的極大的溫度差會造成工件的殘余應(yīng)力，影響材料的物理性能。

(三)電解彎曲孔加工

2004年，Uchiyama等[4]通過設(shè)計兩種不同的陰極工具電極形狀進行電解彎曲孔加工。兩種工具電極的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3 柔性電極 圖4 球形頭電極

這兩種方法都是將電極頭劃分為若干個區(qū)域，通過控制不同區(qū)域的通斷電狀態(tài)，進而控制電解加工的加工走向，實現(xiàn)彎曲孔的電解加工。

2016年，鄭璐鈞等[5]提出了一種自導(dǎo)向彎孔電解加工的方法。將工具電極兩側(cè)安裝電極移動控制條，再通過數(shù)控系統(tǒng)精確的控制移動控制條，加工出不同曲率的彎曲孔。電極控制裝置及加工出的彎曲孔如圖5、圖6所示。

圖5 電極控制裝置 圖6 彎曲孔加工實物

(四)電火花彎曲孔加工

2016年，白羽等[6]研究出新型曲線孔電火花機器人，該方法利用流體反沖力作為驅(qū)動力，使機器人在加工過程中靈活轉(zhuǎn)彎，從而加工出復(fù)雜的曲線孔。機器人結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

圖7

三、結(jié)語

綜合各種彎曲孔加工技術(shù)方法，彎曲孔加工過程中難點主要集中于孔內(nèi)加工精度與曲率控制，由于各種加工技術(shù)和方法都在不斷進步，針對彎曲孔加工的曲率控制和加工精度仍需進一步的研究。