1 滾壓加工簡介
1.1 加工原理
滾壓加工是一種無排屑的加工方法, 通過滾動軋入到工件表面的金屬, 改變表面形狀和提高表面強度的一個冷加工方式。用于加工螺紋滾壓工具是通過滾動擠壓, 由輥軋工具的工作部分軋入工件材料, 發生塑性變形便于形成螺紋。
滾壓加工是應用一個帶螺紋刀的螺紋頭, 可在工件表面以一定的壓力在加工工件上做相對運動, 使該零件的金屬表面發生塑性變形, 加工出圓柱, 圓錐狀的溝槽和其它表面形狀。通過相關實驗分析, 輥螺紋刀對管壁材進行輥壓時, 工件受力點的金屬發生晶格變細和纖維形狀延伸, 表面纖維雖受擠壓, 但是沒有被切斷, 使金屬表面層的結構和性能發生變化。通過軋輥表面, 粗糙度降低, 其精度, 抗疲勞強度, 耐蝕性都具有明顯提高。滾絲輪螺紋升角與工件的上升角度一致, 但螺紋方向相反。在螺距相同的情況下, 不同規格的螺紋具有相同的基本牙型, 不同是螺紋升角, 直徑, 中徑、外徑和內徑, 所以只要使得滾絲輪上螺紋升角和工件螺紋升角完全一樣, 即可得到我們所需的螺紋。
1.2 工藝難點
(1) 如何將滾壓頭正確安裝在車床上。
(2) 準確找正滾壓前滾壓頭的中心。
(3) 需調整好滾壓頭的頂開距離, 因為很短的退刀槽容易造成撞車現象。
2 滾壓加工工藝分析
2.1 案例1分析
圖1所示零件是常見的柴油機上的定位螺套, 是一種常見的滾壓超薄壁零件, 工藝采用先加工螺紋后加工內孔, 在滾壓螺紋時, 必須注意內孔變形而引起的螺紋中徑變形, 同時滿足條件零件體內的滾壓應力小于或者等于材料的屈服極限。
因此在滾絲機上加工螺紋時, 增加一滾壓心棒, 其結構如圖2所示。
手工將零件裝進心棒, 在不能松動的條件下開始滾壓。在進行滾壓的時候, 應用支片支架頂住零件使其不發生松動的問題。滾壓后將壓套裝入心棒, 將手柄螺母擰緊, 利用螺母的作用把零件取出心棒。零件和心棒之間的間隙緣故, 零件在滾壓時, 零件內孔將產生變形。因此在進行滾壓薄壁空心螺紋零件時, 一般正常滾壓的零件毛坯需比滾壓前的毛坯直徑要小0.02mm。明顯看出采用滾壓法加工, 不僅提高加工工效, 還可以保證零件的精度。
2.2 案例2分析
如圖3所示, 就是結構簡單一個套類零件, 由于上面的螺紋致使加工了不能滿足要求, 通過工件的裝夾、刀具幾何參數選取、程序的編制等多方面進行改進, 尋找出一種方便易操作的加工方法, 有效提高零件的精度和加工效率, 保證產品的質量。
(1) 主要因為是薄壁零件, 所以主要解決受力、受熱、振動時的變形問題, 既要考慮裝夾方便、可靠, 還需考慮如何保證工件在加工時的定位精度, 由于零件較薄, 剛性不足, 容易引起晃動。
(2) 螺紋加工部分厚度只有1.8mm, 精度要求較高。目前市面上的數控系統螺紋編程指令有G32、G92、G76等。
從以上對比可以看出, 只簡單利用一個指令進行車削螺紋是不夠完善的, 先用G76進行螺紋粗加工, 再用G92進精加工, 在薄壁螺紋加工中, 既可以避免因切削量大而產生薄壁變形, 又能夠保證螺紋加工的精度。
用聯結工裝將滾壓頭和機床尾座連接起來, 保證工裝滑動自由、無卡澀現象, 且保證滾壓頭的軸線和機床的中心線的同軸度在0.10mm之內, 然后在機床上裝夾一較細的圓棒, 手搖尾座向前移動, 用細圓棒頂開止動螺釘, 檢驗頂開長度和螺紋長度是否一致, 防止頂開長度過長導致滾壓頭和機床卡盤相撞, 造成滾壓頭的損壞?？梢愿鶕杓庸さ穆菟ǖ囊幐?。按螺栓中徑尺寸試加工, 滾壓前在零件和滾輪上澆涂冷卻液, 冷卻液一般采用1∶10乳化液、極壓填加劑或稀釋切削油, 然后開始試滾壓, 接著用符合要求的環規檢測檢測中徑、大徑和環規通、止是否合格。若不達標, 可適當調下滾壓頭刻度, 調好緊固后再次進行滾壓;或微調車削螺栓中徑尺寸重新滾壓, 一直到符合所需螺紋尺寸的要求。
同時模具選取也很重要, 薄壁件的螺紋滾壓加工是在外力作用下的旋、擠、拉延成型, 變形機理復雜。模具的選材一般要求具有足夠的強度和韌性, 淬硬性好, 表面具有高的硬度和耐磨性, 工藝性好, 淬火變形小, 過熱、脫碳、開裂等敏感性小。
摘要：薄壁螺紋零件由于工件壁較薄, 在夾緊力的作用下容易產生變形, 在切削力的作用下, 也容易產生振動和變形, 影響工件的尺寸精度、表面粗糙度、形狀精度和位置精度, 利用常規的車削加工非常困難。本文主要講述了薄壁螺紋零件的滾壓加工的原理, 通過案例具體闡述加工工藝和方法, 提出相關建議, 對薄壁螺紋零件的滾壓加工具有指導意義。
關鍵詞：薄壁螺紋,滾壓加工,工藝
參考文獻
[1] 魏軍.金屬擠壓機[M.]北京:化學工業出版社, 2005.
[2] 北京第一通用機械廠.機械工人切削手冊[M.]北京:機械工業出版社, 1992.