滾壓加工技術(shù)
什么叫做滾壓加工?
我們經(jīng)彻槁叮看到鋪設(shè)道路時(shí),軋路機(jī)將凹凸不平的馬路壓得很平整叁渣。滾壓工具的加工原理也是如此,用滾柱滾壓金屬表面谍潮,將表面凸起部分碾壓到凹陷部分溯侦,加工成平滑如鏡的表面。與切削加工不同慷啊,滾壓加工是一種塑性加工况魔。
滾壓加工的工件不僅表面粗糙度瞬間可以達(dá)到Ry0.1~0.8μm,而且由于加工硬化提高其耐磨耗性的同時(shí)疲勞強(qiáng)度提高30%某扑,擁有在切削加工中無法得到的特性奢赡。由于可簡單而低成本的進(jìn)行零部件的超精密加工,滾壓加工日益被以汽車產(chǎn)業(yè)為首的精密機(jī)械筐积、化學(xué)掷暇、家電等產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用,發(fā)揮其優(yōu)勢珊求。
滾壓加工的原理
滾壓加工是將硬度高且光滑的滾柱與金屬表面滾壓接觸层攀,使其局部產(chǎn)生微小塑性變形而進(jìn)行的塑性精加工,可在短時(shí)間內(nèi)改善表面粗糙度的同時(shí)表面被加工硬化软吐,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瘩将。
滾壓加工時(shí),在碾入?yún)^(qū)域滾柱將與切削加工面接觸并漸漸加壓凹耙,在塑性變形區(qū)域接觸壓力超過材料的屈服點(diǎn)姿现,產(chǎn)生局部塑性變形。在滾柱下端最大負(fù)載作用后肖抱,在平滑區(qū)域開始彈性復(fù)原备典,滾柱漸漸與加工表面分離。在實(shí)際的滾壓加工中意述,由多根滾柱連續(xù)并反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作提佣,將表面加工成平滑的面。
加工條件
1.加工前表面
由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法荤崇,所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))的影響拌屏。
如果加工前表面狀態(tài)粗糙(凸起部分高,凹陷部分深)术荤,則不能將凸起部分完全添埋凹陷部分倚喂,造成加工表面粗糙。
另外瓣戚,凸起部分的形狀也影響加工后的表面笛吱。由車床或鏜床單點(diǎn)切削得到的規(guī)則的凹凸形狀,且為容易碾壓的高度時(shí)挥痊,可得到最理想的表面途培。一般加工前的表面狀況越好建搞,加工后的表面狀況越好,同時(shí)滾壓頭的磨耗也少注欧。如果需要祈岔,可增加一道工序。
2.加工前尺寸
由于滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法瘪巡,所以加工前后工件的直徑將發(fā)生變化(內(nèi)徑將擴(kuò)大欠住,外徑將減小)佳珊。為了能加工到尺寸公差范圍內(nèi)揉民,應(yīng)考慮這個(gè)變化量決定前工序的尺寸。直徑的變化量與工件的材質(zhì)听公、硬度鼎嫉、滾壓量有關(guān),所以最初進(jìn)行2~3次試加工后決定其尺寸周伦。
3.驅(qū)動(dòng)機(jī)械
滾壓頭標(biāo)準(zhǔn)型號有莫爾斯錐形裝卡部及平行裝卡部夕春。滾壓加工與切削加工不同,不需大扭矩专挪,小功率機(jī)床也可以使用及志,可安裝在鉆床、車床寨腔、六角車床速侈、鏜床,鉆孔器等設(shè)備上進(jìn)行加工迫卢,勿需特殊設(shè)備倚搬。
4.潤滑和清洗
由于滾壓加工是利用滾柱碾壓進(jìn)行加工,將產(chǎn)生細(xì)微粉塵乾蛤。粉塵不僅影響表面質(zhì)量每界,而且加速滾壓頭的損耗,所以有必要大量注入切削液以清除粉塵家卖。滾壓加工時(shí)應(yīng)使用粘度低的切削液眨层。粘度高的切削液雖然潤滑性好,可是清洗性能差度堤,不適于滾壓加工蘸腾。本公司備有滾壓加工專用的滾壓潤滑油,只要在低粘度切削液中摻入5%的滾壓潤滑油又蝌,即可發(fā)揮其杰出性能。
5.加工部分的壁厚
滾壓加工是用滾柱滾壓加工部分的表面予售,使其致密化场致。所以藕龄,為了能夠承受加工壓力,待加工部分應(yīng)有充分的壁厚(內(nèi)徑的20%)籍投。壁厚太薄或部分薄時(shí)削蕊,加工后將發(fā)生起伏或真圓度下降。
通常按以下方法解決這個(gè)問題:①減少滾壓量圣烤;②利用夾具支撐外周元丈;③在削薄壁厚以前實(shí)施滾壓加工。
6.加工部分的硬度
滾壓頭可加工的工件硬度上限值為40HRC喘建,但是也特制加工高硬度工件(硬度上限值為55HRC)用的滾壓頭显驼。滾壓加工高硬度工件時(shí),加工部分由于承受壓力大坯临,工具壽命縮短焊唬。所以為得到所需精度的加工面,主要措施是減少滾壓量看靠。
7.轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量
向右旋轉(zhuǎn)滾壓頭進(jìn)行滾壓加工赶促;也可固定滾壓頭,工件旋轉(zhuǎn)也可得到同樣結(jié)果挟炬。轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度根據(jù)加工直徑不同而不同鸥滨。
8.無法進(jìn)行滾壓加工的部分
用滾壓頭對盲孔及臺階軸進(jìn)行滾壓加工時(shí),存在以下無法加工的部分:①滾柱前端圓弧部分谤祖;②滾柱前端到支架前端的距離婿滓;③支架前端到加工部分端面的縫隙;為了使無法進(jìn)行滾壓加工的部分最小泊脐,在定好工具直徑后空幻,將磨掉滾柱前端的心軸或使頭的突出量與滾柱前端保持同一位置。
工具徑的調(diào)整方法(SH/SB系列)
工具徑的調(diào)整方法是將卡環(huán)壓向裝卡部向右旋轉(zhuǎn)則擴(kuò)大容客,向左旋轉(zhuǎn)則縮小秕铛。開卡環(huán)就自動(dòng)鎖緊,最小調(diào)節(jié)量為一個(gè)刻度0.0025mm蛙途。用千分尺測量滾柱前端尺寸讯完,確認(rèn)工具徑是否正確。
削平盲孔用滾壓頭心軸時(shí)汤袭,為不使硬度降低于扳,可一邊冷卻一邊用砂輪或特殊工具進(jìn)行加工。
將滾柱后端緊靠在支架后端部進(jìn)行工具徑的測量席栅。
直徑變化量
用滾壓頭進(jìn)行的內(nèi)表面加工是將工具直徑設(shè)定為比加工前尺寸略大炸穿,使工具(或工件)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,對內(nèi)面進(jìn)行滾壓署霸。
一般隨著滾壓量的增加暖鬓,表面粗糙度得到改善继锰。材質(zhì)為鋼時(shí)滾壓量在0.04~0.07mm范圍內(nèi)可得到最理想的表面。如滾壓量超過這個(gè)范圍表面粗糙度反而惡化麸档,這是由于隨著滾壓量的增加及窃,滾柱對表面的壓力增加,加工表面將發(fā)生剝離乃沙。
滾壓量隨著材質(zhì)及壁厚不同而不同起趾。一般當(dāng)滾壓量為加工前表面粗糙度的3~5倍時(shí)可得到最理想的表面。
滾壓加工后表面粗糙度得到改善的同時(shí)內(nèi)徑將擴(kuò)大警儒。滾壓加工后內(nèi)徑無法擴(kuò)大到與工具直徑相等训裆,因?yàn)閿U(kuò)大的內(nèi)徑在工具通過后會(huì)因材料的彈性而縮小。內(nèi)徑擴(kuò)大量與加工部分的材質(zhì)有關(guān)冷蚂。鋁或青銅等有色金屬隨著滾壓量的增加缭保,其內(nèi)徑擴(kuò)大量幾乎直線上升,尺寸矯正能力高蝙茶。加工前內(nèi)徑尺寸偏差為0.03mm的孔經(jīng)滾壓加工后其偏差可降至0.01mm以下艺骂。
鋼及鑄鐵的滾壓量在0.04~0.07mm范圍內(nèi)時(shí)其內(nèi)徑將不發(fā)生變化,沒有加工鋁及青銅等材料時(shí)的尺寸矯正效果隆夯,但尺寸偏差可修正到加工前的60%~70%钳恕。
用超級滾壓頭加工后的效果
通過滾壓加工,在改善表面粗糙度的同時(shí)可以得到以下的效果:
1.提高疲勞強(qiáng)度
滾壓加工在改善表面粗糙度的同時(shí)將在表面層產(chǎn)生殘留壓縮應(yīng)力蹄衷,可提高工件的疲勞強(qiáng)度忧额。
通過對車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,可知滾壓加工后工件中殘留壓縮應(yīng)力在剪切應(yīng)力最大的深度為0.08~0.10mm處最大愧口。
對形狀相同的試料進(jìn)行內(nèi)壓疲勞破壞試驗(yàn)的結(jié)果表明武帚,滾壓加工后工件中圓周方向殘留壓縮應(yīng)力在疲勞極限附近可抑制裂痕的發(fā)生,可將疲勞強(qiáng)度提高30%幌瓦。
2.提高滑動(dòng)零件的壽命
油壓称海、氣壓缸的O型圈及襯墊等密封材料有樹脂和金屬。密封材料要與缸體發(fā)生磨擦苫担,所以密封材料應(yīng)與金屬有好的順應(yīng)性脓甘,以及在保持密封性的同時(shí)不因磨擦而產(chǎn)生磨耗。由磨削加工及噴丸加工后的斷面曲線形成凸起部分滓层,這個(gè)凸起部分會(huì)顯著磨損密封材料茅祠。
而滾壓加工是將凸起部分進(jìn)行碾壓,從而形成光滑的平面禁糖,與密封材料的接觸流暢舒跌,明顯減少了棒狀滑動(dòng)及磨耗,因此廣泛用于汽車制動(dòng)缸、油氣壓缸疏菩、閥體及緩沖器等制造領(lǐng)域喊解。
3.保護(hù)環(huán)境
為了減少滑動(dòng)軸承的磨擦,表面粗糙度應(yīng)在Ry3.2μm以下郑诺。軸承的材質(zhì)大部分為鑄鐵或有色金屬,進(jìn)行滾壓加工不僅可以輕易地加工成所需的表面杉武,而且沒有象磨削及噴丸加工的產(chǎn)業(yè)廢棄物辙诞,既提高生產(chǎn)率,又保護(hù)環(huán)境轻抱。
4.避免初期磨損
與金屬過盈配合的零部件飞涂,軸及輪轂或壓入軸承的孔需有良好的表面粗糙度及尺寸精度。切削加工的零部件在使用期間由振動(dòng)及周期性負(fù)載的作用下將產(chǎn)生溝槽祈搜。而滾壓加工的零部件碾平凹凸的同時(shí)材料的屈服點(diǎn)上升较店,所以長期使用也不會(huì)產(chǎn)生溝槽,維持其穩(wěn)定的性能容燕。
上海杉野機(jī)械有限公司
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