[发明专利]一种基于超声弯曲振动镗削的孔强化加工方法

说明书

本发明提供一种基于超声弯曲振动镗削的孔强化加工方法，该方法包括：将工件和镗削刀具分别安装在机床的旋转轴上和超声弯曲振动装置中变幅杆的前端，其中工件上具有被加工孔；在旋转轴的带动下，镗削刀具与工件保持相对旋转运动，在超声弯曲振动装置中超声弯曲振动换能器的作用下，镗削刀具进行单向的超声弯曲振动；根据旋转轴的转速、被加工孔的直径、镗削刀具刃口的直径设置镗削参数和超声弯曲振动的振幅和频率；启动机床和超声弯曲振动装置对被加工孔进行超声弯曲镗削强化加工，使得被加工孔在内壁表面形成组织纤维化层。本发明镗削加工表面形成的组织纤维化层可以有效提高被加工孔沿径向承受交变载荷的性能，实现被加工孔的强化加工。

技术领域

本发明涉及零件结构特征抗疲劳制造，尤其涉及一种基于超声弯曲振动镗削的孔强化加工方法。

背景技术

在航空、航天、汽车制造等领域，孔结构常常被用于结构件之间的连接和装配，特别是飞机上存在成千上万个连接孔、紧固孔等。然而，孔结构在承力结构件上又是典型的应力集中部位，当结构件承受在交变载荷的作用下，极易在孔结构处产生疲劳裂纹，影响整个产品的安全性和可靠性。因此，提高孔结构的抗疲劳性能有非常重要的工程应用价值。

目前，常用的孔强化技术主要有冷挤压、滚压、机械喷丸和激光冲击强化等。冷挤压是利用一个与孔径之间具有一定过盈量的芯棒直接在常温下挤压孔壁，或者在芯棒与孔壁直接增加一个开缝衬套对孔壁进行挤压，从而使孔壁具有一定的塑性变形量，以达到强化孔的目的。但是，采用冷挤压孔强化方法，芯棒和开缝衬套的消耗量很大，而且，此种方法较为适合小孔强化，对于直径较大(以上)的孔进行挤压强化时，挤压力很大，强化效果不明显。滚压是通过一定形状的滚动工具向孔内壁施加一定的预压力，通过工具的滚压使其孔表面产生一定的塑形变形，以达到孔强化的目的。采用滚压强化方法时，对滚轮的表面质量要求极高，当滚压工具表面存在磨损时，会在孔壁上产生划痕，严重影响强化效果。同时，因为滚压强化工具直径的限制，滚压较适合应用于大孔强化加工。激光冲击强化是以激光束为工具，通过激光束的高能量在孔内壁的局部区域形成微爆炸，形成的高强度冲击波作用于孔内壁，进而形成局部的塑性变形，将这些局部的塑性变形叠加，布满整个孔内壁，达到强化孔的目的。激光冲击强化的效率较低，冲击强化后孔内壁较为粗糙，较难应用于精密配合孔的强化加工。另外，激光冲击强化孔内壁需要进行光路搭建，对孔径、孔深都有较为严格的要求。这些特点大幅限制了激光冲击在孔强化方面的应用。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于超声弯曲振动镗削的孔强化加工方法，解决现有技术中对结构件的孔强化加工技术还存在应用范围单一，承受交变载荷的性能需要提高的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种基于超声弯曲振动镗削的孔强化加工方法，利用超声弯曲振动装置对工件进行加工，包括：

S1：将工件和镗削刀具分别安装在机床的旋转轴上和超声弯曲振动装置中变幅杆的前端，其中所述工件上具有被加工孔；

S2：在旋转轴的带动下，所述镗削刀具与所述工件保持相对旋转运动，在超声弯曲振动装置中超声弯曲振动换能器的作用下，所述镗削刀具进行单向的超声弯曲振动；

S3：根据旋转轴的转速、被加工孔的直径、镗削刀具刃口的直径设置镗削参数和所述超声弯曲振动的振幅和频率；

S4：启动机床和超声弯曲振动装置对所述被加工孔进行超声弯曲镗削强化加工，使得所述被加工孔在内壁表面形成组织纤维化层。

在本发明的一种示例性实施例中，所述镗削刀具为单刃镗刀。