[轉(zhuǎn)載]用硬質(zhì)合金車刀進(jìn)行冷擠壓光整加工 [復(fù)制鏈接]

作者：蘭州工業(yè)高等�？茖W(xué)校 穆璽清 CT[9=wV)m%  
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摘要：分析了用硬質(zhì)合金車刀進(jìn)行冷擠壓光整加工的工作原理及擠壓表面強(qiáng)化機(jī)理，并給出了合理的擠壓工藝參數(shù)。 e_=K0fFz  
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1 引言 B>fZH\Y  
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油缸、氣缸、活塞、活塞桿等需要緊密配合的大型軸套類零件對尺寸精度及表面粗糙度的要求較高，并要求工作表面具有殘余壓應(yīng)力。此類零件的精加工通常采用磨削+噴丸處理工藝，但加工效率低，加工成本高，且對直徑及長度尺寸較大的內(nèi)圓表面的磨削加工相當(dāng)困難。為解決這一加工難題，本文提出一種使用改型硬質(zhì)合金車刀對工件表面進(jìn)行冷擠壓光整加工的方法。 9-;-jnDy   
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2 硬質(zhì)合金擠壓刀 A9.TRKb=8  
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擠壓刀用90 硬質(zhì)合金車刀磨制而成，其外形尺寸如圖1所示。要求刀具具有較高尺寸精度，且擠壓工作部分表面粗糙度Ra<0.4µm。 VmqJMU>.  
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圖1 硬質(zhì)合金擠壓刀 u"HGT=Nl  
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3 冷擠壓工作原理 "N}t =3i$  
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冷擠壓工作原理如圖2所示。將擠壓刀裝夾在普通車床的刀架或刀桿上，工件裝夾在三爪卡盤上。通過縱向進(jìn)給對工件表面施加一定擠壓力，可使表層金屬產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形；再通過橫向走刀和工件的旋轉(zhuǎn)，迫使工件車削后殘留的刀痕波峰在自變形的同時(shí)將凸起材料擠向前方的波谷內(nèi)，從而降低刀痕波峰與波谷的高度差，達(dá)到降低表面粗糙度的目的。在擠壓過程中，工件表層將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，可提高其疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力。 2<@2_wSJ  
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圖2 擠壓過程示意圖 ?@rd,:'dE  
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用擠壓刀進(jìn)行冷擠壓加工是一種無屑加工，它可替代磨削和噴丸處理兩道工序，顯著提高加工效率。采用傳統(tǒng)工藝加工需耗時(shí)1小時(shí)的工件，用冷擠壓加工僅需10分鐘。 ~m6=s~Vn  
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4 擠壓表面強(qiáng)化機(jī)理 =LaEEL  
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擠壓刀擠壓工件表面時(shí)，內(nèi)孔壁和外圓壁處金屬材料的晶粒及分布在晶粒邊緣上的雜質(zhì)被拉長呈纖維狀，使外圍彈性區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，而外圍彈性區(qū)的彈性恢復(fù)作用又使孔壁附近材料(纖維組織)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。這一殘余壓應(yīng)力對疲勞裂紋的產(chǎn)生具有一定抑制作用，并可使已存在的微觀裂紋處于閉合狀態(tài)，從而使裂紋張開時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度因子最大值Kmax減小，裂紋擴(kuò)展驅(qū)動力降低。同時(shí)，這一負(fù)殘余應(yīng)力與外加應(yīng)力疊加后，可使金屬表層一定區(qū)域內(nèi)的實(shí)際拉應(yīng)力水平降低，從而顯著提高其疲勞強(qiáng)度(圖3為擠壓強(qiáng)化提高疲勞強(qiáng)度極限示意圖)。此外，晶粒的碎化可增加一定體積晶體內(nèi)的晶粒數(shù)目，即在相同變形條件下變形量被分散到更多晶粒內(nèi)，使各晶粒的變形更為均勻而不至于產(chǎn)生過分形變集中微區(qū)。由于形變集中微區(qū)的塑性應(yīng)變量遠(yuǎn)大于平均應(yīng)變量，所以形變集中微區(qū)的存在為材料的屈服創(chuàng)造了有利條件，而反復(fù)產(chǎn)生的正反向交變塑性變形是形成疲勞裂紋的必要條件，其結(jié)果是其中少數(shù)形變集中微區(qū)內(nèi)將萌生疲勞初裂紋核。 j9+4},>>CU  
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圖3 擠壓強(qiáng)化提高疲勞強(qiáng)度示意圖 VE+H! ob A  
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