非常规孔加工方法:当传统工艺失效时的高效解决方案
信息导读:
在零件加工中,钻孔并对其进行精加工是机械加工人员的常见工作。钻孔、铰孔、攻螺纹或镗孔,这些是每个机加工车间都会用到的基础工艺。然而,有时常规的孔精加工工艺并不能满足当前任务的要求。
特殊的几何形状、严格的公差要求、成本因素以及其他诸多条件,都会促使我们必须寻找一些非常规的加工方法来完成孔的精加工。当标准工艺无法胜任时,机械加工人员和工程师仍有多种可探索的替代工艺。
滚压球整形(又称球形拉削)是一种用于精加工小直径孔的工艺。其方法是将由硬质合金或镀铬工具钢制成的硬质球体,强行压入略小于目标直径的孔中。当球体通过孔时,会将孔扩展到所需尺寸,并对孔壁表面进行压光,从而获得极细的表面光洁度。该工艺可以将孔尺寸控制在极小的公差范围内,并能修正轻微的锥度。
滚压球整形并非新技术,但却相对冷门。老一辈工具制造者在缺少合适铰刀或需要扩孔时,曾在小范围内使用这种方法。如今,这项技术不仅仅是工具间的“小技巧”,已经有企业研发了专门用于批量生产的滚压球整形机。
另一种替代精加工的方法是拉削。虽然拉削是一种常见的加工方式,但在很多场合它往往被忽视,而实际上它可能非常有效。大多数拉削是通过推拉刀具穿过工件来加工键槽、多边形形状或花键等几何结构。传统的推-拉式拉削是制作高精度孔的优秀方法,并且在不使用加工中心的情况下,也能在外部工序中对圆孔进行定径加工。
近年来,工具制造商在旋转拉削技术方面取得了显著进步,使其在车削中心的应用更加广泛。旋转拉削并不新鲜,螺钉加工厂已使用它数十年,但新型刀具性能更佳,并且该工艺正在被更多人接受,作为推-拉式拉削机的替代方案。在机床上直接进行拉削可省去二次加工工序,从而提高质量、降低人工成本。旋转拉削是现代机加工车间非常值得投资的刀具工艺之一。
与拉削类似,珩磨也并不新鲜,大多数机械加工人员和工程师对此都很熟悉。珩磨在加工液压缸、液压阀等密封面时十分常见。虽然通常使用专用机床,但也可在加工中心上完成,从而无需专机。
珩磨不仅能获得极高的表面光洁度,还能加工出非常圆的孔。由于它是一种微量去除材料的工艺,因此可以安全地用于孔的定径,而不易报废工件。它在航空航天领域中被用于精加工液压回路的小孔,这些零件对间隙要求高达0.00004英寸。通常会将直径0.1250至0.1870英寸的小圆柱销进行磨削,再将配合孔进行珩磨,以获得极小的配合间隙。在这种情况下,珩磨是唯一可行的方案。
滚压光整也是一种可用于孔定径和精加工的方法。该工艺使用一种带有多个圆柱形滚轮的刀具,这些滚轮沿刀体轴向排列,外观类似定位销。刀具像铰刀或镗刀一样旋转,通过比目标直径小几万分之一英寸的孔。滚轮的滚压作用会抚平前一道工序留下的刀痕,同时显著改善几何精度,并在表面引入压应力,从而提升机械性能。
对交叉孔去毛刺是一项挑战,尤其是在尺寸和表面要求严格或需要保持锐利交界处的情况下。液压元件就是这种对交叉孔几何精度要求很高的典型零件。这时可以采用一种非常规工艺——磨料流加工。
磨料流加工是将含有磨粒的高粘性介质(类似密封胶)在压力作用下通过零件内部通道。磨粒在流动过程中会去除毛刺并抛光表面。通过调整磨粒粒度、流速、压力和加工时间,可以精确控制材料去除量。这是一种非常安全的工艺,对零件几何形状几乎没有风险。但它需要专用设备,并且只能作为二次工序。
陶瓷刷是一种较新的内孔去毛刺方法,适用于几何精度要求高的场合。陶瓷刷由连续陶瓷丝束组成刷毛,并安装在铝制实心刷体上,可以加工成几乎任意形状。刀具放入孔中,以较高转速旋转,利用陶瓷丝边缘的切削作用去除毛刺。该工艺对关键几何尺寸非常安全,并且还能在去毛刺的同时对表面进行一定的抛光。
在加工小孔、保持关键几何精度并获得高质量表面时,往往会遇到挑战。我们常常会专注于更换传统刀具或调整切削参数来实现目标,但有时,最佳的解决方案恰恰是采用上述这些非常规的加工方法。

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