滾壓加工原理

1、我們經(jīng)常看到鋪設(shè)道路時(shí)，軋路機(jī)將凹凸不平的馬路壓得很平整。滾壓工具的加工原理也是如此，用滾柱滾壓金屬表面，將表面凸起部分碾平, 而使凹陷部分隆起，加工成平滑如鏡的表面。與切削加工不同，是一種塑性加工。被滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間就可以達(dá)到Ry0.1-0.8 m，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同時(shí)疲勞強(qiáng)度也增加了30%等具有切削加工中無(wú)法得到的優(yōu)點(diǎn)。由于可簡(jiǎn)單地并且低成本地進(jìn)行零部件的超精密加工，日益被以汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為首的精密機(jī)械，化學(xué)，家電等產(chǎn)業(yè)廣泛采用，發(fā)揮了很大的優(yōu)勢(shì)。滾壓加工是將高硬度且光滑的滾柱與金屬表面滾壓接觸，使其表面層發(fā)生局部微量的塑性變形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法的

2、一種。短時(shí)間內(nèi)改善表面粗糙度的同時(shí)表面被加工硬化，并且由于產(chǎn)生壓縮殘留應(yīng)力可得到具有耐久性的表面。圖 1.滾柱滾壓的原理圖 1 為滾壓加工原理的模擬圖。在滾壓區(qū)域(A) 滾柱與切削加工面接觸后漸漸加壓，在塑性變形區(qū)域(B) 接觸壓力超過(guò)材料的屈服點(diǎn)，產(chǎn)生局部塑性變形。在滾柱下端最大負(fù)重作用后，在平滑區(qū)域(C) 開(kāi)始彈性恢復(fù)，滾柱漸漸離開(kāi)加工表面。在實(shí)際的滾壓加工中由多支滾柱連續(xù)并反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，將表面加工成平滑如鏡。采用滾壓加工想得到良好的表面必須注意以下幾個(gè)方面。前加工表面前加工尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑與清洗加工部位的壁厚加工部位的硬度轉(zhuǎn)速與進(jìn)給滾壓不到的部位由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所

3、以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形狀，即加工前狀態(tài)的影響。如果加工前狀態(tài)比較粗糙( 凸起部分很高而凹陷部分又很深 ) ，滾壓后則不能將凸起部分完全添埋凹陷部分， 加工后表面則粗糙。另外加工后的表面效果還受凸起部分形狀的影響。由車(chē)床或鏜床點(diǎn)切削所得到的規(guī)則的凹凸形狀，且高度在碾壓的范圍內(nèi)時(shí)，就可得到最理想的表面。一般前加工的表面狀況越好，加工后的表面也越好，同時(shí)滾壓頭的磨耗也越少。前加工有可能要增加一道工序，這就要綜合地考慮。返回由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法，所以加工前后工件的直徑將發(fā)生變化 ( 內(nèi)徑將擴(kuò)大，外徑將減小 ) 。為了能加工到目標(biāo)尺寸公差范圍內(nèi)，前加工的尺寸應(yīng)考慮這個(gè)變

4、化量。直徑的變化量與工件的材質(zhì)、硬度、滾壓量有關(guān)，所以最初先進(jìn)行23 次試加工后用最佳的參數(shù)進(jìn)行量產(chǎn)。返回18. 只要是可旋轉(zhuǎn)且可進(jìn)給的任何機(jī)床都可以使用，不需特殊的設(shè)備。另外作為標(biāo)準(zhǔn)型滾壓頭有摩氏錐柄及直柄兩種選配。滾壓加工與切削加工不同，不需大扭矩，小功率機(jī)床也可以。可安裝在普通的鉆床，車(chē)床，加工中心，鏜床，鉆孔器等設(shè)備上進(jìn)行加工。返回19. 滾壓加工時(shí)請(qǐng)使用低粘度的工作液。滾壓加工過(guò)程中，當(dāng)滾柱碾壓金屬表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生很細(xì)微的金屬粉塵，金屬粉塵不僅會(huì)影響加工面的質(zhì)量，而且會(huì)加速滾壓頭的損耗，所以有必要大量注入干凈的工作液清除粉塵。高粘度的工作液雖然潤(rùn)滑性好， 可是清洗性能差， 不適合滾壓加工

5、用。 本公司備有滾壓加工專(zhuān)用的 " 滾壓潤(rùn)滑油 " 只要在低粘度工作液中摻入 5% " 滾壓潤(rùn)滑油 " 即可發(fā)揮其杰出性能。滾壓加工是用滾柱滾壓加工部的表面，使其致密化。所以為了能使加工部位承受加工壓力，加工部必須有充分的壁厚 ( 孔徑的 20% 以上 )。薄壁或部分薄壁時(shí)，加工后會(huì)發(fā)生變形或降低圓度。通常用以下的幾種方法解決這個(gè)問(wèn)題。1. 減少滾壓量。2. 利用夾具支撐外周。3. 在加工為薄壁以前實(shí)施滾壓加工。滾壓頭可加工的工件硬度上限值為 HRC40 ，但是也有為加工高硬度工件特制的滾壓頭 , 加工上限值可達(dá)到 H RC55 的滾壓頭。針對(duì)高硬度材質(zhì)

6、加工時(shí)由于工具承受壓力大，工具壽命會(huì)縮短。為了得到所需精度的加工面，使用盡可能小的滾壓量進(jìn)行加工是很重要的。用滾壓頭對(duì)盲孔或臺(tái)階軸進(jìn)行加工時(shí)，會(huì)有加工不到的地方發(fā)生，其尺寸A如下表。1.滾柱先端的 R 部位2.從滾柱先端到支架先端的長(zhǎng)度3.支架先端到加工部端面的空隙SH系列 SB系列加工直徑 (mm)4.5 5.72.0-67.62.1-8 14.52.51.515342.835743.81.875 2005.8SA系列加工直徑 (mm)15 641.8注 : 為了使?jié)L壓加工不到的部分最小化，在設(shè)定好工具直徑后，將突出滾柱先端的芯軸部分或芯套部分切割掉，使其與滾柱先端保持同一位置。1. 將機(jī)架

7、套筒向裝夾柄方向一邊推一邊旋轉(zhuǎn)， 向右旋轉(zhuǎn)則擴(kuò)大， 向左旋轉(zhuǎn)則縮小。最小調(diào)節(jié)量為每一個(gè)刻度為 0.0025mm 。2. 放開(kāi)機(jī)架套筒就會(huì)自動(dòng)鎖緊，工具徑調(diào)節(jié)完成。3. 請(qǐng)按下圖所示， 用千分尺測(cè)量滾柱先端的尺寸， 請(qǐng)確認(rèn)工具直徑是否正確。4. 加工盲孔時(shí)，當(dāng)需要切割掉突出的芯軸時(shí)請(qǐng)用砂輪或特殊刀具進(jìn)行切割，為了不降低硬度，請(qǐng)使用冷卻液進(jìn)行切割。請(qǐng)用手按住滾柱后端部將其緊靠在支架溝槽后端部進(jìn)行工具直徑的測(cè)量。用滾壓頭進(jìn)行孔內(nèi)面加工是將工具直徑設(shè)定在比前加工尺寸稍大一些，將工具 ( 或工件 ) 旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給，對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行滾壓的加工方法。這時(shí)工具直徑與工件前加工尺寸的差值被稱(chēng)為滾壓量。下圖是各種金屬材料

8、的滾壓量與表面粗糙度及內(nèi)徑擴(kuò)大量之間的關(guān)系。一般隨著滾壓量的增加表面粗糙度也隨之變好。材質(zhì)為鋼時(shí)滾壓量范圍在 0.040.07mm 可得到最理想的表面。如滾壓量超過(guò)這個(gè)范圍表面粗糙度反而惡化， 這是由于隨著滾壓量超過(guò)一定的極限后滾柱對(duì)表面施加了過(guò)度的壓力，使表面發(fā)生剝離的現(xiàn)象所造成的。設(shè)定滾壓量是根據(jù)材質(zhì)及壁厚的不同而不同， 滾壓量的設(shè)定一般為前加工表面粗糙度的 35 倍是最理想的。后表面粗糙度得到改善的同時(shí)內(nèi)徑將擴(kuò)大。滾壓加工后內(nèi)徑無(wú)法擴(kuò)大到與工具的直徑一樣。擴(kuò)大的內(nèi)徑在工具通過(guò)后，由材料的彈性恢復(fù)而被縮小。內(nèi)徑擴(kuò)大量與加工部位的材質(zhì)有關(guān)。鋁或青銅等有色金屬隨著滾壓量的增加內(nèi)徑擴(kuò)大量幾乎直線(xiàn)

9、上升，尺寸矯正能力高。 加工前的內(nèi)徑尺寸偏差為0.03mm的孔可加工到偏差為0.01mm以下。鋼及鑄鐵件的滾壓量范圍在0.040.07mm時(shí)其內(nèi)徑幾乎不發(fā)生變化，鋁及青銅等的尺寸矯正效果好，但尺寸偏差可修正到前加工的60%70%沒(méi)有左右。各材質(zhì)的滾壓量與表面粗糙度及內(nèi)徑擴(kuò)大量的關(guān)系。(mm)滾壓加工在改善表面粗糙度的同時(shí)表面層產(chǎn)生殘留壓縮應(yīng)力，可提高疲勞強(qiáng)度。圖 1 對(duì)車(chē)削加工和滾壓加工后的SUS304的殘留應(yīng)力分布進(jìn)行了比較。可得知滾壓加工后工件的殘留壓縮應(yīng)力在深度為0.080.10mm處最大。圖 2 為對(duì)相同的試加工材料進(jìn)行內(nèi)壓疲勞破壞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。滾壓加工后工件中圓周方向殘留壓縮應(yīng)力在疲勞

10、極限附近可抑制裂痕的發(fā)生，將疲勞強(qiáng)度提高30% 。圖 1 殘留應(yīng)力的分布圖 2 由殘留應(yīng)力S-N 曲線(xiàn)發(fā)生的變化返回油壓，氣壓缸的密封材料中 , 有像 O 形圈及襯墊等的樹(shù)脂、橡膠制的密封材料也有金屬制的密封材料。密封材與缸體的金屬進(jìn)行滑動(dòng)時(shí)，密封材與金屬間應(yīng)具有良好的順應(yīng)性及密封性的同時(shí)要求其具有低磨耗性。由切削及珩磨加工后的斷面曲線(xiàn)的凸起部分呈尖頂壯，這個(gè)凸起部分就很容易被磨損。與此相比滾壓加工是將凸起部分碾壓成光滑的平面，與密封材的接觸流暢，明顯降低了棒狀滑動(dòng)時(shí)的磨耗。返回為了減少滑動(dòng)軸的磨擦，表面粗糙度應(yīng)該加工到Ry3.2 m以下。滑動(dòng)軸的材料大部分為鑄鐵或有色金屬，進(jìn)行滾壓加工不僅可

11、以輕易地得到良好的表面， 而且不像切削及珩磨加工會(huì)產(chǎn)生切屑廢棄物，即可提高生產(chǎn)率，又保護(hù)了環(huán)境。返回金屬之間過(guò)盈配合的零部件，軸、套筒或軸承檔等，不但對(duì)表面粗糙度有很高的要求而且對(duì)尺寸精度要求也很?chē)?yán)格。切削加工的零部件在使用過(guò)程中，由于振動(dòng)及負(fù)重的作用下表面產(chǎn)生塑性變形后就會(huì)發(fā)生松動(dòng)。而滾壓加工的零部件表面的凹凸被碾平后，因?yàn)椴牧系那c(diǎn)上升了，所以長(zhǎng)期使用也不會(huì)發(fā)生松動(dòng)，可維持較高的穩(wěn)定性。返回使用在水，油，煤氣及氣體的閥門(mén)大部分為錐形。為了防止泄漏，錐面需保持嚴(yán)格的形狀精度及表面粗糙度。滾壓加工的表面其粗糙度及耐磨耗性得到了改善，而且提高了疲勞強(qiáng)度，因此密封面的耐久性與密封性也得到了大幅度提高。1. 滾柱的更換向左旋轉(zhuǎn)機(jī)架套筒上的螺絲，將支架與塞筒一起卸下。注 : 安裝滾柱時(shí)將直徑較大的一端朝向工具前端。滾柱一定要成套 (一套 ) 更換。新舊混合時(shí)，會(huì)造成異常磨耗及精度不良的情況發(fā)生。2. 支架的更換向左旋轉(zhuǎn)機(jī)架的套筒螺母，拆卸支架與塞筒。將棒插入支架與塞筒的十字孔內(nèi)，向左旋轉(zhuǎn)就可卸下。3. 芯軸的更換芯軸與柄由螺紋連接成一體的。向左旋轉(zhuǎn)芯軸的扁平處，就可從工具的柄上卸下芯軸。SH/SB 系列1. 滾柱的更換擰松機(jī)架套筒上的鎖進(jìn)螺絲(